JP2013191777A - インプリント装置、モールド、インプリント方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インプリント装置において、基板とモールドとのアライメントの点で有利な技術を提供する。
【解決手段】モールド１は、凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有する第１面における凸部表面と反対側の第２面との間、又は前記第２面に形成された第１計測パターン群を有し、前記第１計測パターン群は、前記パターン領域の内側に配置された部分を含み、インプリント装置１００は、第２計測パターン群と、前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群を通過した光によって形成されたマーク群を検出する検出部１４と、前記検出部１４で検出した前記マーク群から、前記モールド１の前記パターン領域における前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群との位置ずれを算出する算出部１５と、を備えることを特徴とするインプリント装置１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置、モールド、インプリント方法及び物品の製造方法に関する。

インプリント技術は、磁気記憶媒体や半導体デバイスなどの量産用ナノリソグラフィ技術の１つとして注目されている。インプリント技術とは、微細なパターンが形成されたモールドを原版として、シリコンウエハやガラスプレートなどの基板上にパターンを転写する技術である。

インプリント技術を用いたインプリント装置においては、基板とモールドとのアライメント方式として、ダイバイダイ方式が採用されている。ダイバイダイ方式とは、基板上の複数のショット領域ごとに形成されたアライメントマークを光学的に検出し、基板とモールドとの位置関係のずれを補正するアライメント方式である。このような方式において、基板上のアライメントマークに対応するモールドのアライメントマークに加えて、そのアライメントマークとの相対的な位置情報を取得するためのマークを用いてアライメントする方法が提案されている（特許文献１参照）。

特許第４１８５９４１号明細書

インプリント装置に用いられるモールドは、一般的に、矩形形状のパターン領域（パターンが形成された領域）を有し、かかるパターン領域を囲む外周部の四隅にアライメントマークが形成されている。インプリント装置では、パターン領域の外周部に形成されたアライメントマークを用いて基板とモールドとのアライメントを行っている。しかしながら、パターン領域の外周部に形成されたアライメントマークを用いてアライメントを行うと、外周部では基板とモールドとの位置関係があっていても、パターン領域では基板とモールドとの位置関係がずれていることがある。例えば、モールドに非線形な歪みが生じている場合（即ち、モールドにおけるパターン領域の歪みと外周部の歪みとが異なる場合）には、パターン領域において、基板とモールドとの位置ずれが生じ、オーバーレイ誤差を発生させる要因となる。なお、モールドの非線形な歪みは、モールドを変形させたり、モールドのパターン領域に樹脂を充填させたりする際に生じやすい。

本発明は、インプリント装置において、基板とモールドとのアライメントの点で有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのインプリント装置は、凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有する第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有するモールドを基板上の樹脂に押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて前記基板上にパターンを転写するインプリント装置であって、前記モールドは、前記凹凸のパターンにおける凸部表面と前記第２面との間、又は前記第２面に形成された第１計測パターン群を有し、前記第１計測パターン群は、前記パターン領域の内側に配置された部分を含み、前記インプリント装置は、第２計測パターン群と、前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群を通過した光によって形成されたマーク群を検出する検出部と、前記検出部で検出した前記マーク群から、前記モールドの前記パターン領域における前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群との位置ずれを算出する算出部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インプリント装置において、基板とモールドとのアライメントの点で有利な技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。 モールドが有するメサを示す断面図である。 モールドが有するメサを示す断面図である。 モールドが有するメサを示す断面図である。 モールドが有するメサを示す断面図である。 モールドが有するメサの第１回折格子の格子パターンを示す図である。 本発明の第１実施形態のインプリント装置における第２回折格子の格子パターンを示す図である。 本発明の第１実施形態のインプリント装置が有する光学系の瞳面における光強度分布を示す図である。 本発明の第２実施形態のインプリント装置における光学系を示す概略図である。 本発明の第２実施形態のインプリント装置を示す図である。 本発明の第３実施形態のインプリント装置においてパターン領域における位置ずれの補正量を取得する方法を説明するフローチャートである。 本発明の第４実施形態のインプリント装置においてパターン領域における位置ずれの補正量を取得する方法を説明するフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態のインプリント装置１００について、図１を参照して説明する。インプリント装置１００は、凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有するモールドを基板上の樹脂に押し付けた状態で、樹脂を硬化させて基板上にパターンを転写するインプリント処理を行う。

インプリント装置１００は、モールド１を保持する保持部６と、インプリントヘッド７と、基板チャック４と、基板ステージ５とを備える。また、インプリント装置１００は、圧力調整部１３と、計測部１１と、第２計測パターン群（第２回折格子１２）と、検出部１４と、算出部１５と、変形部１６とを備える。

モールド１は、パターン面を有し、パターン面の一部には基板３に転写する凹凸のパターンが形成されたメサ２と呼ばれる領域を有する。メサ２は数十μｍ程度の段差で構成されており、メサ２のサイズは、転写するデバイスパターンにより異なるが、３３ｍｍ×２６ｍｍが一般的である。メサ２を有するモールド１は、保持部６に保持され、パターン面と反対側の面が保持部６の保持面と接触している。保持部６は、インプリントヘッド７に取り付けられ、不図示の駆動源と制御機構によって上下方向に駆動して、基板３とモールド１とを近づけたり離れさせたりする。基板３は、基板チャック４を介して、ＸＹ方向に移動可能な基板ステージ５に保持される。

モールド１は、通常、石英材料で作製され、パターン面の厚みが薄くなるように、モールド１の保持面側の面が掘り込まれ凹部が形成されている。モールド１の凹部は保持部６の保持面と協同して、略密封された空間を形成する。モールド１の凹部及び保持部６の保持面によって形成される空間を、以下では、気室９と称する。気室９は、圧力調整部１３に配管を介して接続されている。圧力調整部１３は、気室９に圧縮空気を供給する供給源と気室９を真空にする供給源とを切り換えるための切換え弁やサーボバルブなどを含む圧力調整機器で構成されている。かかる圧力調整部１３によってインプリント処理時に気室９の圧力を制御し、モールド１を基板３に向かって凸型の形状に変形させることができる。このように、モールド１を変形させてインプリント処理を行うことで、基板上に転写するパターンの欠損を防止することができる。

インプリント装置１００では、モールド１を基板上の樹脂に押し付ける際に、モールド１と基板３とをアライメント（位置合わせ）する。そのため、モールド１が有するメサ２には、矩形形状のパターン領域（パターンが形成された領域）を囲む外周部の四隅にアライメントマーク２４が形成されている。また、インプリント装置１００には、計測部１１と変形部１６が備えられている。計測部１１は、メサ２のアライメントマーク２４と基板３のアライメントマークとを同時に観察し、アライメントマークの位置ずれを計測する。変形部１６は、計測部１１で計測したメサ２と基板３とのアライメントマークの位置ずれを、モールド１の側面から力を加えることでモールド１を変形させて補正する。例えば、変形部１６は、圧電素子などのアクチュエータが用いられ、アクチュエータの作動量を変えることによってモールド１の側面から力を加えてモールド１を変形させることができる。

しかしながら、上述したようにパターン領域の外周部に形成されたアライメントマーク２４を用いてアライメントを行うと、外周部では基板３とモールド１との位置関係があっていても、パターン領域では基板３とモールド１との位置関係がずれていることがある。例えば、モールド１に非線形な歪みが生じている場合には、パターン領域において、基板３とモールド１との位置ずれが生じ、オーバーレイ誤差を発生させる要因となってしまう。

そこで、第１実施形態では、パターン領域における基板３とモールド１との位置ずれを減少させるため、モールド１が有するメサ２はパターン領域に第１計測パターン群を有している。また、インプリント装置１００は、第２計測パターン群（第２回折格子１２）と、検出部１４と、算出部１５と、変形部１６とを備えている。なお、第１実施形態では、第１計測パターン群及び第２計測パターン群として、千鳥格子の形状の回折格子を用いる。以下では、第１計測パターン群を第１回折格子２１、並びに第２計測パターン群を第２回折格子１２として説明する。

モールド１が有するメサ２について図２を用いて説明する。メサ２は、凹凸のパターン２０が形成されたパターン領域を有する第１面１８と、第１面の反対側の第２面１９とを有する。図２は、メサ２を示す断面図である。メサ２の第１面１８には、基板３に転写する凹凸のパターン２０が形成され、第１面１８の反対側の第２面１９には、第１回折格子２１が形成されている。第１回折格子２１は、パターン領域（パターン２０が形成された領域）の内側に配置された部分を含むように、即ち、第１面１８のパターン領域に対応する第２面１９の領域に形成される。また、第１回折格子２１は、数十ｎｍ程度の段差により形成され、格子パターンは、図６に示すように千鳥格子の形状となっている。第１回折格子２１の外周部の四隅には、アライメントマーク２４が配置されている。なお、第１回折格子２１の格子パターンは、千鳥格子の形状に限定されるものではなく、ラインアンドスペースの形状や、縦横回折格子の形状、或いは回折格子以外の計測パターン群を用いてもよい。これは、後述するインプリント装置１００内の第２回折格子１２との組み合わせによって形成されるモアレ像をどのように観察するかで選択できる。また、第１実施形態のインプリント装置１００は、第１回折格子２１と第２回折格子１２との組み合わせによって形成される干渉縞としてモアレ像を用いているが、他の干渉縞を形成してもよい。さらに、第１計測パターン群及び第２計測パターン群が回折格子を用いていない場合には、干渉縞ではなく、第１計測パターン群と第２計測パターン群とによって形成されたマーク群を用いてもよい。

第１回折格子２１は、凹凸のパターン２０における凸部表面２２と第２面１９との間に形成することも可能である。例えば、基板上の樹脂をスピンコーターなどで予め均一に塗布しておき、その均一に塗布した樹脂にメサ２のパターン２０の先端部のみを押し付けてインプリント処理を行う場合がある。この場合、メサ２のパターン２０を基板上の樹脂に押し付ける際に、樹脂が毛細管力によって第１回折格子２１まで充填されないため、図３に示すように、パターン２０が形成された第１面１８に第１回折格子２１を形成してもよい。また、第１回折格子２１は、段差により形成する他に、金属膜により形成しても良く、図４と図５に示すようにイオン注入によるイオン注入層２３をメサ２の内側に形成してもよい。なお、第１実施形態では、パターン２０及び第１回折格子２１を、モールド１が有するメサ２に形成したが、メサ２を用いないでモールド１に直接形成してもよい。

このようにメサ２を有するモールド１は、インプリント処理において光を露光して基板上の樹脂を硬化させる際に、露光むらの影響及びモアレ像を検出する際のコントラストを考慮する必要がある。図２及び図３のように、段差により第１回折格子２１を形成した場合では、材料が同一であるため透過率の変化はないが、段差により位相差が変化する。即ち、段差を高くすると位相差が大きくなり、露光むらができやすくなる。その一方で、段差を高くして位相差がπに近づくと、モアレ像を検出する際のコントラストを高くすることができる。モアレ像を検出する際のコントラストは、後述する０次光を取り込まないように光学系１０を構成することで低段差で十分なコントラストが得られる。そのため、段差を低くして露光むらを生じにくくすることが望ましい。第１実施形態では、段差は数十ｎｍとしており、この段差により生じる露光むらは、通常のインプリント装置における露光むらの許容範囲（１０％程度）である。なお、図４及び図５のように、イオン注入層２３によってメサ２の内側に第１回折格子２１を形成した場合には、形成したイオン注入層２３の深さ、及びその屈折率や吸収係数などの物性値から最適化を図る必要がある。

第２回折格子１２は、第１回折格子２１と異なる格子ピッチを有し、第１回折格子２１を通過した光が入射する回折格子で構成され、第１回折格子２１と光学的に共役な位置に配置される。第１実施形態における第２回折格子１２の格子パターンは千鳥格子の形状とするが、第１回折格子２１と同様に、ラインアンドスペースの形状や、縦横回折格子の形状、或いは回折格子以外の計測パターン群を用いてもよい。また、第２回折格子１２は、図１に示すように気室９にシートガラス８を備え、かかるシートガラス８の下面に形成してもよい。この場合、第１回折格子２１と第２回折格子１２とを近づけることができるため、光学系１０や検出部１４の収差による誤差などを取り除くことができる。ただし、第１回折格子２１と第２回折格子１２との距離が数百μｍから１ｍｍ程度まで広がると、デフォーカスの影響を受けてコントラストが劣化してしまう。

ここで、格子ピッチが異なる第１回折格子２１と第２回折格子１２とによって形成されたモアレ像を用いてアライメントするモアレアライメント方式について説明する。第１回折格子２１及び第２回折格子１２の格子パターンはラインアンドスペースの形状とする。第１回折格子２１の格子ピッチをＰ１、及び第２回折格子１２の格子ピッチをＰ２とした場合、第１回折格子２１と第２回折格子１２とで形成されるモアレ縞のピッチＰ３は式１で表される。ただし、Ｐ１＜Ｐ２である。
１／Ｐ３＝（１／Ｐ１）−（１／Ｐ２） ・・・（式１）
第１回折格子２１と第２回折格子１２の相対位置ずれ量をΔＸとした時、モアレ縞のピッチＰ３のシフト量は周期Ｐａの位相差に比例する。また、第１回折格子２１と第２回折格子１２との関係を反対にするとモアレ縞のピッチＰ３は同じになるが、シフトする方向が逆になる。従って、格子ピッチが互いに異なる回折格子を同時に観察することによって形成されるモアレ縞の相対シフト量Ｓは、式２で表される。ただし、Ｐａ＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２である。
Ｓ＝２・（ΔＸ／Ｐa）・Ｐ３ ・・・（式２）
これらの式１及び式２における格子ピッチＰ１及びＰ２を適切に選択することで、第１回折格子２１と第２回折格子１２との相対位置ずれを拡大して精度良く計測することが可能となる。このように、モアレアライメント方式は、光学系の光学倍率を大きくすることなく、モアレ縞のピッチＰ３を大きくすることで、開口数（ＮＡ）を小さくできるため、簡易な光学系でアライメント精度を上げられる。

検出部１４は、ＣＣＤ或いはＣＭＯＳセンサーなどを有しており、第１回折格子２１と第２回折格子１２とによって形成されたモアレ像を検出する。また、検出部１４は不図示の照明部を有しており、光学系１０によりメサ２の第１回折格子２１及び第２回折格子１２の全面に光を照射するように設計されている。第１回折格子２１によって回折した光は第２回折格子１２も通過してモアレ像を形成する。

メサ２の第１回折格子２１及び第２回折格子１２の全面に光を照射する方法には、垂直照明と斜入射照明がある。第１実施形態では、垂直照明により光を照射する方法について説明する。第１回折格子２１及び第２回折格子１２の格子パターンは千鳥格子の形状を用いており、第１回折格子２１の格子ピッチはＸ、Ｙともに１０μｍとする。第２回折格子１２は、格子ピッチが互いに異なる複数の回折格子を含んでもよく、第１実施形態では、図７に示すように２種類の回折格子２５及び２６を有している。回折格子２５の格子ピッチをＸ、Ｙともに１０．０３μｍとし、回折格子２６の格子ピッチをＸ、Ｙともに９．９７μｍとする。このように第２回折格子１２が２種類の回折格子２５及び２６を有することで、パターン領域における位置ずれを算出する精度を２倍にすることができる。

照明波長を０．６μｍとした場合、第１回折格子２１で回折した１次回折光３１は開口数（ＮＡ）＝０．０６に対応する角度になる。このときの光学系１０の瞳面における光強度分布を図８に示す。光学系１０の瞳面の中央部には０次光３０が位置し、中央部から４５度の方向には４つの１次回折光３１が位置している。０次光３０は非常に強い光強度を持つため、０次光３０によってモアレ像を検出してしまうと、モアレ像のコントラストを劣化させてしまう。そのため、光学系１０の瞳面の中央部には、０次光３０を遮断するフィルター３２を配置し、０次光３０を除去している。また、１次回折光３１より高次な回折光はノイズの原因となってしまうため、これらも光学系の瞳面の絞り３３によって遮断し、除去している。

第１回折格子２１で回折した４つの１次回折光３１のそれぞれは、第２回折格子１２を通過すると更に±１次回折光（ＮＡ＝０．１１９８及びＮＡ＝０．０００２）となる。モアレ像の検出にはＮＡ＝０．０００２の回折光を用いるため、検出部１４の対物絞りをＮＡ＝０．０６以下に設定することで、ＮＡ＝０．１１９８の回折光を除去することができる。このように、第１回折格子２１と第２回折格子１２を通過したＮＡ＝０．０００２の回折光によって大きな２次元周期のモアレ像が形成される。なお、形成されたモアレ像の周期はＸ、Ｙ方向ともに約１．６ｍｍとなり、これは、第１回折格子２１と第２回折格子１２との相対シフト量を３２０倍で計測できることを意味している。

モアレ像を更に精度よく検出するためには、光量を増やすことが挙げられる。光量を増やすには、光学倍率を小さくすること、並びに強い強度の光源を使用することが望ましい。メサ２のサイズが３３ｍｍ×２６ｍｍの場合では、同程度のサイズでピクセル分解能が高いセンサーが市販されており、光学倍率を１倍程度でカバーすることができる。また、光源はＬＥＤ、ハロゲンランプ、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）などの高輝度なものが市販されている。

算出部１５は、検出部１４で検出したモアレ像からメサ２（モールド１）のパターン領域における位置ずれを算出する。メサ２のパターン領域には、上述したとおり、非線形な歪みが生じている場合がある。そのため、メサ２をリファレンス状態にして検出したモアレ像からメサ２のパターン領域における位置ずれを予め算出しておき、かかる位置ずれをインプリント処理時に補正することが好ましい。メサ２のリファレンス状態とは、メサ２のパターン領域が平坦になる状態のことであり、この状態は、例えば、樹脂を塗布していない平坦な基板３にモールド１を押し付けたり、気室９の圧力を変化させたりして作り出せる。

変形部１６は、メサ２のパターン領域における位置ずれが小さくなるように、モールド１に力を加えてメサ２のパターン領域を変形させる。変形部１６は、例えば、圧電素子などのアクチュエータが用いられ、アクチュエータの作動量を変えることによってモールド１の側面から力を加えてメサ２のパターン領域を変形させることができる。なお、アクチュエータ以外でも、圧力調整部１３によって気室９の圧力を変化させたり、インプリントヘッド７の上下駆動によって押印力を変化させたりしてメサ２のパターン領域を変形させることもできる。また、照射部１７を設け、パターン領域に赤外線を照射することでメサ２のパターン領域を熱変形させることもできる。

第１実施形態では、メサ２（モールド１）が有する第１回折格子２１とインプリント装置１００が有する第２回折格子１２とによってモアレ像を形成し、かかるモアレ像を検出部１４で検出する。検出したモアレ像からメサ２のパターン領域における位置ずれを算出し、かかる位置ずれをモールド１に力を加えて補正する。これにより、パターン領域の外周部に形成されたアライメントマーク２４では検出できなかったパターン領域における位置ずれを検出することができ、パターン領域の歪みを補正することが可能となる。即ち、パターン領域の歪みを補正することで、基板３とモールド１との位置ずれを減少させ、オーバーレイ誤差を少なくすることが可能となる。なお、パターン領域の外周部に形成されたアライメントマーク２４を用いたアライメントと併用することで、更に最適にアライメントを行うことができる。また、パターン領域の外周部に形成されたアライメントマーク２４の一部が欠損した場合でも、高精度のアライメントを実現することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態のインプリント装置２００では、第１実施形態のインプリント装置１００と比較して、メサ２の第１回折格子２１及び第２回折格子１２の全面に光を照射する方法が異なる。第２実施形態では、斜入射照明により光を照射する方法について説明する。また、第２実施形態のインプリント装置２００は、回折光をＸ方向とＹ方向の２系統の光路に分け、それぞれの回折光を検出する検出部４６及び４７を有する。

第１実施形態の検出部１４では２次元のモアレ像を検出したが、第２実施形態の検出部４６及び４７は、第１回折格子２１によって回折した回折光をＸ方向とＹ方向の２系統の光路に分け、Ｘ方向とＹ方向の回折光を１次元のモアレ像としてそれぞれ検出する。図９は、メサ２の第１回折格子２１によって回折した光を２系統に分ける光学系１０を示す概略図である。メサ２の第１回折格子２１によって回折した回折光は中間結像４０し、光学系１０のハーフミラー４１を通過することでＸ方向とＹ方向の２系統の光路に分けられる。分けられた回折光は、それぞれの対物レンズ４２及び４３を通過してそれぞれが再度結像する。結像する部分には、Ｘ方向の第２回折格子４４及びＹ方向の第２回折格子４５がそれぞれ配置され、Ｘ方向及びＹ方向の回折光は、それぞれの第２回折格子４４及び４５と重なり合って１次元のモアレ像をそれぞれ形成する。モアレ像を形成したＸ方向及びＹ方向の回折光は、Ｘ方向の検出部４６及びＹ方向の検出部４７でそれぞれ検出される。なお、Ｘ方向及びＹ方向の第２回折格子４４及び４５の格子パターンは、ラインアンドスペースの形状を用いている。

このように回折光を２系統の光路に分けた斜入射照明について、主光線の照明と受光の角度及び方向とを一致させたＬｉｔｔｒｏｗ光学配置を採用したインプリント装置２００を用いて説明する。図１０は、Ｌｉｔｔｒｏｗ光学配置を用いた第２実施形態のインプリント装置２００を示す図である。Ｘ方向の検出部４６及びＹ方向の検出部４７は、それぞれ不図示の照明部を有しており、光学系１０によりメサ２の第１回折格子２１の全面に光を照射するように設計されている。なお、メサ２の第１回折格子２１の格子パターンは千鳥格子の形状を用いている。

照明波長を０．６μｍとし、Ｘ方向の検出部４６から照射する光を開口数（ＮＡ）＝０．１に対応する角度とした場合、メサ２の第１回折格子２１で回折した０次光は光学系１０の瞳面の中央部からＸ方向にＮＡ＝０．１に対応した角度になる。この０次光は、第１実施形態と同様に、非常に強い光強度を持ち、モアレ像のコントラストを劣化させてしまうため、除去することが望ましい。第２実施形態では、光学系１０の瞳面の絞りをＮＡ＝０．０７以下にすることで０次光を除去している。また、第１回折格子２１で回折した１次回折光はＸ方向にＮＡ＝０．０３とＮＡ＝０．１７に対応した角度であり、光学系１０の瞳面の絞りをＮＡ＝０．０７以下にしているため、ＮＡ＝０．１７の１次回折光は除去され、ＮＡ＝０．０３の１次回折光が通過する。即ち、垂直照明における光学系１０の瞳面の光強度部分布を示す図８を用いて説明すると、光をＸ方向に斜入射させた場合には、光学系１０を通過する１次回折光は、図８に示す４つの１次回折光３１のうち右側或いは左側の２つのみとなる。また、Ｙ方向の検出部４７から照射する光の角度をそれぞれＮＡ＝０．１とした場合も、Ｘ方向とＹ方向とで異なるが同様の結果となる。光をＹ方向に斜入射させた場合には、光学系１０を通過する１次回折光は、図８に示す４つの１次回折光３１のうち上側或いは下側の２つのみとなる。

メサ２の第１回折格子２１により回折し、光学系１０を通過したＸ方向の２つの１次回折光は、Ｘ方向の第２回折格子４４と重なり合って１次元のモアレ像を形成する。同様に、メサ２の第１回折格子２１により回折し、光学系１０を通過したＹ方向の２つの１次回折光は、Ｙ方向の第２回折格子４５と重なり合って１次元のモアレ像を形成する。Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれのモアレ像は、第１実施形態と同様に１．６ｍｍの周期であり、Ｘ方向の検出部４６及びＹ方向の検出部４７によって検出される。なお、第２実施形態における算出部１５と変形部１６は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

第２実施形態では、メサ２（モールド１）が有する第１回折格子２１とインプリント装置２００が有するＸ方向及びＹ方向の第２回折格子４４及び４５とを重ね合わせることでＸ方向及びＹ方向の１次元のモアレ像を形成する。かかる１次元のモアレ像をＸ方向及びＹ方向の検出部４６及び４７で検出することで、モールド１のパターン領域における位置ずれをＸ方向とＹ方向とで独立に算出することが可能となる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、メサ２（モールド１）の第１回折格子２１と第２回折格子１２とによって形成されるモアレ像を検出し、検出したモアレ像によってメサ２のパターン領域における位置ずれを算出するインプリント装置について説明した。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態のインプリント装置において、テストモールドを用いることによって、パターン領域における位置ずれを補正する補正量を予め取得する方法について図１１を参照して説明する。パターン領域における位置ずれの補正量を予め取得しておけば、テストモールドと同程度の非線形な歪みを有するモールド１を使用した場合に、かかる補正量を適用して補正できる。なお、テストモールドは、第１実施形態と同様にメサ２を有し、メサ２には第１回折格子２１を有する。

Ｓ５１では、テストモールド及び基板３をインプリント装置に搬入する。Ｓ５２では、基板３にテストモールドを押し付けて、第１実施形態と同様に、第１回折格子２１と第２回折格子１２とによって形成されるモアレ像を検出し、検出したモアレ像によってテストモールドのパターン領域における位置ずれを算出する。なお、Ｓ５２は、テストモールドを押し付ける基板３の位置を変えて繰り返してもよい。

Ｓ５３では、算出したテストモールドのパターン領域における位置ずれを変形部１６によって補正する。このとき、テストモールドのパターン領域における位置ずれを補正する補正量が、許容量よりも小さくなる必要がある。許容量とは、変形部１６によって補正することができる補正量の最大値のことである。例えば、変形部１６にアクチュエータを使用した場合、アクチュエータの作動量には機械的な限界があるため、かかる限界の作動量が許容量となる。また、アクチュエータの作動量をある閾値以上にすると、パターン領域における位置ずれは補正できるが、パターン領域の外周部に形成されたアライメントマーク２４に位置ずれが生じてしまうこともある。このときは、閾値が許容量となる。

補正量が許容量より低い場合には、テストモールドによる補正量の取得は終了する。その一方で、補正量が許容量より高い場合には、次のステップ（Ｓ５４）に進む。Ｓ５４では、圧力調整部１３で気室９の圧力を変化させることによって、或いは照射部１７でパターン領域に赤外線を照射することによって、テストモールドを変形させる。テストモールドのパターンを変形させた状態で、Ｓ５２に戻り、テストモールドのパターン領域における位置ずれを算出し、補正するステップを繰り返す。

第３実施形態では、テストモールドを用いてパターン領域における位置ずれを補正する補正量を予め取得している。このように、テストモールドを用いてパターン領域における位置ずれの補正量を予め取得しておけば、テストモールドと同程度の非線形な歪みを有するモールド１を使用した場合に、かかる補正量を適用して補正できる。即ち、モールド毎にモアレ像を検出して、パターン領域における位置ずれを算出する工程を省略できるため、インプリント装置１００のスループットを向上することができる。

＜第４実施形態＞
第３実施形態では、テストモールドを用いて、パターン領域における位置ずれを補正する補正量を予め取得する方法について説明した。第４実施形態では、テストモールドに加えてテスト基板を更に用いて、テスト基板に樹脂を塗布していない状態でパターン領域における位置ずれの補正量を取得した後に、樹脂を塗布した状態でパターン領域における位置ずれの補正量を取得する。第４実施形態におけるパターン領域における位置ずれを補正する補正量を予め取得する方法について図１２を参照して説明する。パターン領域における位置ずれの補正量を予め取得しておけば、第３実施形態と同様に、テストモールドと同程度の非線形な歪みを有するモールド１を使用した場合に、かかる補正量を適用して補正できる。また、テスト基板を用い、テスト基板に樹脂を塗布していない状態と樹脂を塗布した状態とにおいてパターン領域における位置ずれの補正量を取得することで、樹脂がパターンに充填する際の毛細管力によるモールドの変形量を取得できる。なお、テストモールドは、第１実施形態と同様にメサ２を有し、メサ２には第１回折格子２１を有する。

Ｓ６１では、テストモールド及びテスト基板をインプリント装置に搬入する。Ｓ６２では、テスト基板に樹脂を塗布しない状態でテストモールドを押し付けて、第１実施形態と同様に、第１回折格子２１と第２回折格子１２とによって形成されるモアレ像によってテストモールドのパターン領域における位置ずれを算出する。なお、Ｓ６２は、テストモールドを押し付ける基板の位置を変えて繰り返してもよい。

Ｓ６３では、算出したテストモールドのパターン領域における位置ずれを変形部１６によって補正する。このとき、テストモールドのパターン領域における位置ずれを補正する補正量が、許容量よりも小さくなる必要がある。補正量が許容量より高い場合には、Ｓ６４に進む。Ｓ６４では、圧力調整部１３で気室９の圧力を変化させることによって、或いは照射部１７でパターン領域に赤外線を照射することによって、テストモールドを変形させる。テストモールドを変形させた状態で、Ｓ６２に戻り、テストモールドのパターン領域における位置ずれを算出し、補正するステップを繰り返す。その一方で、補正量が許容量より低い場合には、Ｓ６５に進む。

Ｓ６５では、テスト基板に樹脂を塗布する。Ｓ６６では、テスト基板に樹脂を塗布した状態でテストモールドを押し付けて、第１回折格子２１と第２回折格子１２とによって形成されるモアレ像を検出し、検出したモアレ像によってテストモールドのパターン領域における位置ずれを算出する。なお、Ｓ６６は、テストモールドを押し付ける基板３の位置を変えて繰り返してもよい。

Ｓ６７では、算出したテストモールドのパターン領域における位置ずれを変形部１６によって補正する。このとき、テストモールドのパターン領域における位置ずれを補正する補正量が、許容量よりも小さくなる必要がある。補正量が許容量より低い場合には、テストモールドによる補正量の取得は終了する。その一方で、補正量が許容量より高い場合には、Ｓ６８に進む。Ｓ６８では、圧力調整部１３で気室９の圧力を変化させることによって、或いは照射部１７でパターン領域に赤外線を照射することによって、テストモールドを変形させる。なお、テスト基板に樹脂を塗布していない状態と樹脂を塗布した状態とにおけるパターン領域における位置ずれが、樹脂がパターンに充填する際の毛細管力に起因する場合、テスト基板上に塗布する樹脂の配置を変更してもよい。テストモールドを変形させた状態、或いはテスト基板上に塗布する樹脂の配置を変更した状態で、Ｓ６６に戻り、テストモールドのパターン領域における位置ずれを算出し、補正するステップを繰り返す。

第４実施形態では、テストモールドとテスト基板とを用いて、テスト基板に樹脂を塗布していない状態でパターン領域における位置ずれの補正量を取得した後に、樹脂を塗布した状態でパターン領域における位置ずれの補正量を取得する。このように、パターン領域における位置ずれの補正量を予め取得しておけば、第３実施形態と同様に、テストモールドと同程度の非線形な歪みを有するモールドを使用した場合に、かかる補正量を適用して補正できる。また、テスト基板を用い、テスト基板に樹脂を塗布していない状態と樹脂を塗布した状態とにおいてパターン領域における位置ずれの補正量を取得することで、樹脂がパターンに充填する際の毛細管力によるモールドの変形量を取得できる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかける物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された樹脂に上記のインプリント装置を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンが形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (11)

1. 凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有する第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有するモールドを基板上の樹脂に押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて前記基板上にパターンを転写するインプリント装置であって、
   前記モールドは、
   前記凹凸のパターンにおける凸部表面と前記第２面との間、又は前記第２面に形成された第１計測パターン群を有し、
   前記第１計測パターン群は、前記パターン領域の内側に配置された部分を含み、
   前記インプリント装置は、
   第２計測パターン群と、
   前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群を通過した光によって形成されたマーク群を検出する検出部と、
   前記検出部で検出した前記マーク群から、前記モールドの前記パターン領域における前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群との位置ずれを算出する算出部と、
   を備えることを特徴とするインプリント装置。
2. 前記第１計測パターン群は、第１回折格子で構成され、
   前記第２計測パターン群は、前記第１回折格子と異なる格子ピッチを有し、前記第１回折格子を通過した光が入射する第２回折格子で構成され、
   前記マーク群は、前記第１回折格子と前記第２回折格子を通過した光によって形成された干渉縞であることを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記第２回折格子は、格子ピッチが互いに異なる複数の回折格子を有し、
   前記検出部は、前記第２回折格子が有する前記複数の回折格子のそれぞれ及び前記第１回折格子を通過した光によって形成された複数の干渉縞を検出し、
   前記算出部は、前記検出部で検出した前記複数の干渉縞から前記モールドの前記パターン領域における前記第１回折格子と前記第２回折格子が有する前記複数の回折格子のそれぞれとの位置ずれを算出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のインプリント装置。
4. 前記第２回折格子は、前記第１回折格子と光学的に共役な位置に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリント装置。
5. 前記インプリント装置は、前記第２回折格子に前記第１回折格子を結像させる光学系を更に有することを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
6. 前記インプリント装置は、前記モールドの前記パターン領域における位置ずれが小さくなるように、前記モールドに力を加えて前記パターン領域を変形させる変形部を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
7. 前記第１回折格子は、前記凹凸のパターンにおける凸部表面と前記第２面との間、又は前記第２面に、段差或いは金属膜によって形成されることを特徴とする請求項２乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記第１回折格子は、前記第１面と前記第２面との間に、イオン注入によって形成されることを特徴とする請求項２乃至７のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて樹脂のパターンを前記基板に形成するステップと、
   前記ステップで形成された前記基板を加工するステップと、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。
10. 凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有するモールドを基板上の樹脂に押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて前記基板上にパターンを転写するインプリント装置に用いられるモールドであって、
    前記凹凸のパターンにおける凸部表面と前記第２面との間、又は前記第２面に形成された第１計測パターン群を有し、
    前記第１計測パターン群は、前記パターン領域の内側に配置された部分を含むことを特徴とするモールド。
11. インプリント装置におけるインプリント方法であって、
    モールドは、
    凹凸のパターンが形成されたパターン領域を有する第１面と、
    前記第１面の反対側の第２面と、
    前記凹凸のパターンにおける凸部表面と前記第２面との間、又は第２面に形成された第１計測パターン群とを有し、
    前記第１計測パターン群は、前記パターン領域の内側に配置された部分を含み、
    前記インプリント装置は、
    第２計測パターン群を有し、
    前記インプリント方法は、
    前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群を通過した光によって形成されたマーク群を検出する工程と、
    検出した前記マーク群から前記モールドの前記パターン領域における前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群との位置ずれを算出する工程と、
    前記モールドの前記パターン領域における前記第１計測パターン群と前記第２計測パターン群との位置ずれが小さくなるように、前記モールドに力を加えて補正する工程と、
    補正した前記モールドを基板上の樹脂に押し付けた状態で、前記樹脂を硬化させて前記基板上にパターンを転写する工程と、
    を有することを特徴とするインプリント方法。

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