JP2016201423A - インプリント装置および物品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】位置合せ精度の低下を小さくすることができるインプリント装置を提供する。【解決手段】基板Ｗ上のインプリント材と型Ｍとを接触させてインプリント材にパターンを形成するインプリント装置１００であって、型Ｍに設けられた型側マークおよび基板Ｗに設けられた基板Ｗ側マークをマーク組としてマーク組を検出し、検出結果に基づいて型Ｍおよび基板Ｗの位置合せを行う位置合せ部２００を有し、位置合せ部２００は、第１の前記マーク組の検出結果と、第１のマーク組とは異なる第２のマーク組の検出結果とを用いて、互いに同じ方向についての第１のマーク組間の位置ずれに関連する情報と第２のマーク組間の位置ずれに関連する情報とを求め、第１のマーク組間の情報と第２のマーク組間の情報とを用いて判定値を求め、判定値が許容範囲内でない場合に異常なマーク検出と判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、インプリント装置および物品の製造方法に関する。
パターンを基板上に形成する方法の１つに光インプリントがある。表面に凹凸を形成した型（「マスク」や「モールド」とも称す。）を、基板上に塗布された、硬化していない光硬化性樹脂（インプリント材）に接触させる。そして、その状態で紫外光などの光を照射することにより、光硬化性樹脂を硬化させる。さらに、型を光硬化性樹脂から離すことにより、型に形成されたパターンの凹凸を反転した形状を有するパターンを基板上に形成する。
これまで樹脂の硬化方法や用途に応じて多様なインプリント装置が提案されてきた。半導体デバイス等の量産向け装置を前提とした場合、ステップアンドフラッシュ式インプリントリソグラフィ（以下、ＳＦＩＬとする。）を応用した装置が有効である。
上記のようなインプリント装置では、型のパターンと基板上のショット領域との位置合せに、ダイバイダイアライメント方式が採用されている。この方式では、基板上のショット領域ごとに、型に設けられた型側マークおよび基板に設けられた基板側マークを光学的に検出して、型のパターンと基板上のショット領域間の、位置ずれおよび形状差を補正する。
位置合せの精度を維持するには光学的検出により得られるマーク波形がマーク等の形状を近似している必要がある。特許文献１では、マーク波形らしさを示すスコアが異常なマーク（波形）と正常なマーク（波形）を判別し、正常なマークのみを用いて位置合せを行なう方法が示されている。
特開２００６−２９４８５４号公報
インプリント装置においては、型のパターンと基板上のショット領域との位置合せが正常に行われず、位置合せ精度が低下することがある。その原因として、型側マークと基板側マーク（マーク組）の間に異物が混入していることなどによる、位置合せマークのマーク検出異常が挙げられる。
このようなインプリント装置に特許文献１の方法を適用した場合、マーク波形らしさを示すスコアが正常でも、位置合せマークの位置が正しく計測できないという計測だまされ（マーク検出異常）が生じ、位置合せ精度が低下する可能性がある。
そこで、本発明は、位置合せ精度の低下を小さくすることができるインプリント装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の一側面としてのインプリント装置は、基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、前記型に設けられた型側マークおよび前記基板に設けられた基板側マークをマーク組として前記マーク組を検出し、検出結果に基づいて前記型および前記基板の位置合せを行う位置合せ部を有し、前記位置合せ部は、第１の前記マーク組の検出結果と、前記第１のマーク組とは異なる第２の前記マーク組の検出結果とを用いて、互いに同じ方向についての前記第１のマーク組間の位置ずれに関連する情報と前記第２のマーク組間の位置ずれに関連する情報とを求め、前記第１のマーク組間の前記情報と前記第２のマーク組間の前記情報とを用いて判定値を求め、前記判定値が許容範囲内でない場合に異常なマーク検出と判定する、ことを特徴とする。
本発明によれば、位置合せ精度の低下を小さくすることができるインプリント装置を提供することができる。
実施例１のインプリント装置の代表的な装置構成を例示した図である。 実施例１のインプリント処理とアライメント処理のフローを例示した図である。 実施例１のインプリント処理における型、樹脂、基板を例示した図である。 実施例１の位置合せマーク配置例を例示した図である。 実施例１の位置合せマーク詳細例を例示した図である。 実施例１のショット領域とチップ領域の配置を例示した図である。 実施例２のアライメント処理のフローを例示した図である。 実施例３のインプリント処理のフローを例示した図である。 実施例４のアライメント処理のフローを例示した図である。 実施例５のインプリント処理のフローを例示した図である。
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図６を用いて、実施例１のインプリント装置について説明する。
図１は実施例１のインプリント装置の代表的な装置構成例を例示した図である。図１に示す装置は、紫外光（ＵＶ光）の照射によって樹脂（インプリント材）を硬化させるＵＶ光硬化型インプリント装置である。しかしながら、本実施例における位置合せ方法は、他の波長域の光の照射によって樹脂を硬化させるインプリント装置や、熱エネルギーなどその他のエネルギーによって樹脂を硬化させるインプリント装置に適用することも可能である。
インプリント装置１００は、インプリントサイクルを繰り返すことによって基板の複数のショット領域にパターンを形成するように構成されている。ここで、１つのインプリントサイクルは、型（第１物体）を樹脂に押し付けた状態で該樹脂を硬化させることによって基板（第２物体）の１つのショット領域にパターンを形成するサイクルである。インプリント装置１００は、例えば、硬化部１２０と、型駆動部１３０と、形状補正部１４０と、駆動部１６０と、検出部１７０と、樹脂供給部１８０と、観察部１９０と、制御部ＣＮＴとを含みうる。また、インプリント装置１００は、図示を省略しているが、型駆動部１３０を保持するためのブリッジ定盤、駆動部１６０を保持するためのベース定盤なども有する。
硬化部１２０は、型Ｍを介して樹脂Ｒに紫外光を照射してそれを硬化させる。樹脂Ｒは、本実施形態では、紫外線硬化樹脂である。硬化部１２０は、例えば、光源部１１０と、第１光学系１１２とを含みうる。光源部１１０は、例えば、ｉ線、ｇ線などその他の紫外光を発生する水銀ランプなどの光源と、該光源が発生した光を集光する楕円鏡とを含みうる。第１光学系１１２は、樹脂Ｒを硬化させるための光をショット領域内の樹脂に照射するためのレンズ、アパーチャ、ハーフミラーＨＭなどを含みうる。アパーチャは、主に外周遮光制御に使用される。外周遮光制御によって紫外光が基板Ｗのショット領域を超えて照射されることを制限することができる。第１光学系１１２は、型Ｍを均一に照明するためにオプティカルインテグレータを含んでもよい。アパーチャによって範囲が規定された光は、結像系と型Ｍを介して基板Ｗ上の樹脂Ｒに入射する。
型駆動部１３０は、例えば、型Ｍを保持する型チャック１３２と、型チャック１３２を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構１３４と、型駆動機構１３４を支持する型ベース１３６とを含みうる。型駆動機構１３４は、型Ｍの位置を６軸に関して制御する位置決め機構と、および、型Ｍを基板Ｗまたはその上の樹脂Ｒに押し付けたり、硬化した樹脂Ｒから型Ｍを分離したりする機構とを含みうる。ここで、６軸は、型チャック１３２の支持面（基板Ｗを支持する面）をＸＹ平面、それに直交する方向をＺ軸とするＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびそれらの各軸回りの回転である。
形状補正部１４０は型チャック１３２に搭載されうる。形状補正部１４０は、例えば、空気や油等の流体で作動するシリンダ、または圧電素子を用いて型Ｍを外周方向から加圧することによって型Ｍの形状を補正することができる。また、形状補正部１４０は、型Ｍの温度を制御する温度制御部を含み、型Ｍの温度を制御することによって型Ｍの形状を補正することができる。基板Ｗは、熱処理などのプロセスを経ることによって変形（典型的には、膨張又は収縮）しうる。形状補正部１４０は、このような基板Ｗの変形に応じて、位置合せ精度が許容範囲に収まるように型Ｍの形状を補正する。
駆動部１６０は、例えば、基板Ｗを吸着することで保持する基板チャック１６２（基板保持部）と、基板チャック１６２を保持し移動することによって基板Ｗを移動させる基板ステージ１６４と、不図示のステージ駆動機構を含みうる。ステージ駆動機構は、基板ステージ１６４の位置を前述の６軸に関して制御することによって基板Ｗの位置を制御する位置決め機構を含みうる。
検出部１７０は、例えば、アライメントスコープ１７２と、アライメントステージ機構１７４と、第２光学系１７５を含みうる。アライメントスコープ１７２は、型Ｍに形成されている位置合せマークと、基板Ｗに形成されている位置合せマークとを型Ｍを介して検出する。アライメントスコープ１７２は、スコープ自体が移動し所定範囲内の所望の位置で型Ｍと基板Ｗの相対位置を観察することができる自動調節スコープ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｓｃｏｐｅ：ＡＡＳ）を含みうる。また、アライメントスコープ１７２は、光を検出して電荷に変換することで撮像する撮像素子を含みうる。アライメントステージ機構１７４は、アライメントスコープ１７２を位置決めする。第２光学系１７５は、アライメントスコープ１７２の光路を調整するためのレンズ、アパーチャ、ミラー、ハーフミラーＨＭなどを含みうる。
樹脂供給部１８０は、例えば、樹脂Ｒを収容するタンクと、該タンクから供給路を通して供給される樹脂Ｒを基板Ｗに対して吐出するノズルと、該供給路に設けられたバルブと、供給量制御部とを有しうる。供給量制御部は、典型的には、１回の樹脂Ｒの吐出動作において１つのショット領域に樹脂Ｒが塗布されるように、バルブを制御することによって基板Ｗへの樹脂Ｒの供給量を制御する。
観察部１９０は、例えば、カメラを含み、基板Ｗのショット領域の全体を観察する。観察部１９０は、型Ｍと基板Ｗ上の樹脂Ｒとの接触状態、型Ｍのパターンへの樹脂Ｒの充填状態、基板Ｗ上の硬化した樹脂Ｒからの型Ｍの離型状態などを観察することが可能である。
制御部ＣＮＴは、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置１００の全体（各部）を制御する。また、制御部ＣＮＴは、インプリント処理、アライメント処理、およびそれに関連する処理を制御する。例えば、制御部ＣＮＴは、検出部１７０の検出結果に基づいて、型のパターンおよび基板上のショット領域の、位置ずれおよび形状差の一方または両方を補正する。なお、制御部ＣＮＴは１つに限られず、複数の制御部ＣＮＴで各部を制御する構成としても良い。
位置合せ部２００は、検出部１７０と、制御部ＣＮＴとを含みうる。位置合せ部は、前記型に設けられた型側マークおよび前記基板に設けられた基板側マークをマーク組として前記マーク組を検出し、検出結果に基づいて前記型および前記基板の位置合せを行う。
図２、図３を参照しながら実施例１の例示的なインプリント装置のインプリント処理について説明する。
図２は実施例１のインプリント処理とアライメント処理のフローを例示した図である。図２のＳ２０１〜Ｓ２０５は、一回（１ショット領域）のインプリント処理を示している。基板上に複数配置されたショット領域をインプリントする場合は、Ｓ２０１〜Ｓ２０５に示したインプリント処理を繰り返す。
図３は実施例１のインプリント処理における型Ｍ、樹脂Ｒ、基板Ｗを例示した図である。基板Ｗ上の樹脂Ｒに、型Ｍに形成されたパターンＭａ（凹凸構造）を転写するインプリント処理を表しており、型Ｍ、樹脂Ｒ、基板Ｗの断面図を示している。
Ｓ２０１では、図３（ａ）に示すように、押印を開始するまでの間に、樹脂供給部１８０を用いて基板Ｗ上のショット領域５に樹脂Ｒを供給しておく。樹脂は、一般的に揮発性が高いため、押印の直前に基板Ｗに供給される。揮発性が低い樹脂であれば、スピンコートなどで事前に基板上の全面（複数配置されたショット領域）に樹脂Ｒを供給しておいても良い。制御部ＣＮＴのメモリには、予め基板Ｗ上に供給される、樹脂Ｒの液滴の配置情報が入力されている。樹脂供給部１８０は、配置情報に基づいて樹脂の供給が制御される。樹脂の液滴の配置情報は、使用される型Ｍに形成されたパターンＭａの配置や、残膜厚を考慮して決定される。例えば、残膜厚を厚くする場合は、液滴と液滴の間隔を狭く、高密度に液滴を配置するような配置情報に基づいて樹脂を供給する。ここで残膜厚とは、硬化した樹脂で形成される凹凸パターンの凹部の表面（底面）と、インプリント時の基板の表面との間の樹脂の厚みである。
Ｓ２０２では、パターンＭａが形成された型Ｍと基板Ｗ上の樹脂Ｒとを接触させる。Ｓ２０１で、基板Ｗ上のショット領域に樹脂Ｒが供給された後、基板ステージ１６４が移動することで、ショット領域５とパターンＭａとが対向するように、基板Ｗが移動する。基板Ｗの移動後、型駆動機構１３４を駆動させることで型Ｍと基板Ｗとを互いに近づけ、パターンＭａと基板Ｗ上の樹脂Ｒとを接触させる。
Ｓ２０３では、図３（ｂ）に示すように、型Ｍを樹脂Ｒに接触させ、パターンＭａに樹脂Ｒを充填させる。また、樹脂Ｒの充填が完了するまでにパターンＭａおよびショット領域５の、位置ずれおよび形状差の一方または両方を補正するとともに、樹脂Ｒを硬化させる際にパターンＭａに樹脂Ｒの未充填箇所が発生していないようにする必要がある。そこで、一定の時間（充填時間）を確保してパターンＭａに樹脂Ｒを十分に充填させるようにしている。充填時間を適切に設定することで、パターンＭａに対する樹脂Ｒの未充填箇所を低減することができる。また、充填時間は樹脂Ｒの残膜厚に影響を与えるため、適切な残膜厚にするためにも適切な時間に設定する必要がある。型Ｍと基板Ｗ上の樹脂Ｒとを接触させた後も、接触前と同様に、該位置ずれおよび該形状差の一方または両方の補正、即ち、後述のアライメント処理を行う。
Ｓ２０４では、樹脂Ｒを硬化させるため、硬化部１２０は光（例えば、紫外光）を、型Ｍを介して、基板Ｗ上の樹脂Ｒに照射する。一般的に、硬化部１２０からの光が、樹脂Ｒに到達した時点から樹脂Ｒの硬化が開始すると考えられるため、樹脂Ｒの硬化が開始されるタイミングは、光の照射を開始するタイミングとみなすことができる。基板Ｗ上の樹脂Ｒの硬化を開始した後では、パターンの破損の原因となるため、アライメント処理は行わない。
Ｓ２０５では、基板Ｗ上の硬化した樹脂Ｒから型Ｍを引き離す（離型する）。具体的には、図３（ｃ）に示すように、Ｓ２０４で基板Ｗ上の樹脂Ｒを硬化させた後、型Ｍと基板Ｗとが互いに遠ざかるように型駆動機構１３４を駆動することで、基板Ｗ上の硬化した樹脂Ｒと型Ｍとを引き離す。なお、型駆動機構１３４と駆動部１６０の双方を同時又は順次駆動させて基板Ｗ上の硬化した樹脂Ｒと型Ｍと引き離しても良い。これにより基板Ｗ上の樹脂Ｒは、パターンＭａに対応するパターンが形成される。また、型Ｍに配置された位置合せマークである型側マーク１８に対応するマークも基板Ｗ上の樹脂Ｒに形成される。
図２〜図９を参照しながら実施例１の例示的なインプリント装置のアライメント処理について説明する。
図２のＳ２０６〜Ｓ２１１は、一回（１ショット領域）のアライメント処理を示している。基板上に複数配置されたショット領域をインプリントする場合は、Ｓ２０６〜Ｓ２１１に示したアライメント処理を繰り返す。アライメント処理では、まず、アライメントスコープ１７２が、少なくとも２組の型側マーク１８と基板側マーク１９のマーク組を検出する。ここで、型側マーク１８と、型側マーク１８に対応する基板側マーク１９を１組のマーク組とする。次に、制御部ＣＮＴが、それぞれのマーク組間の位置ずれ量を算出する。そして、該位置ずれ量から、パターンＭａとショット領域５間の、位置ずれおよび形状差の一方または両方を補正するための補正値を算出する。そして、パターンＭａおよびショット領域５の位置合せ精度が許容範囲に収まるように、該位置ずれおよび該形状差の一方または両方を補正する。また、アライメント処理は、Ｓ２０３を開始した後に開始しても良いし、パターンＭａと樹脂Ｒとが接触する前に、アライメントスコープ１７２がマークを検出できる場合には、接触する前からアライメント処理を開始しても良い。
Ｓ２０６では、アライメントスコープ１７２が、該マーク組からの光を検出する。そして、制御部ＣＮＴが、得られたアライメント信号（マーク組の画像）から該マーク組の２つのマークの位置を計測し、該２つのマーク間の位置ずれ量（距離）を算出して、制御部ＣＮＴのメモリに保存する。ここで、アライメントスコープ１７２の数に応じて、検出対象となる位置合せマークの数が変動する。
図３（ｂ）に示すように、検出部１７０から照射される光は、型Ｍおよび樹脂Ｒを透過するため、検出部１７０で基板側マーク１９を検出することができる。しかし、型Ｍと樹脂Ｒとが接触し、パターン凹部に樹脂が充填することで型側マーク１８が検出できなくなる場合がある。これは、型Ｍと樹脂Ｒが接触する前と比較して、型Ｍと樹脂Ｒとが接触した後では、型側マーク１８と型Ｍとの屈折率差が小さくなるためである。そこで、型側マーク１８に型Ｍの屈折率や透過率と異なる物質を塗布したり、イオン照射などにより屈折率を変えたりしてもよい。これにより、型Ｍと基板Ｗ上の樹脂Ｒとが接触した状態であっても、型側マーク１８を検出することが可能である。
Ｓ２０７では、制御部ＣＮＴがメモリから、Ｓ２０６で保存した位置ずれ量（位置ずれに関連する情報）を読み出し、Ｓ２０６でのマーク検出の結果が正常であるか否かを判定する。制御部ＣＮＴのメモリから読み出した該位置ずれ量同士の差分を判定値として求め、該判定値があらかじめ定めた判定閾値以下であれば許容範囲内の正常な位置ずれ量であり、マーク検出の結果が正常であると判定し２０９へ進む。なお、該判定値は、該位置ずれ量同士の差分の他、該位置ずれ量の比率や、その他の位置ずれ量が正常であることを判定できる判定値であれば良い。一方、判定閾値より大きければ許容範囲内ではない異常な位置ずれ量があり、マーク検出の結果が異常であると判定しＳ２０８へ進む。なお、該判定閾値は、制御部ＣＮＴのメモリに保存して、コンソール画面（不図示）からの操作などによって該判定閾値を変更できるようにしても良い。
Ｓ２０８では、Ｓ２０７でマーク検出の結果が異常であると判定された場合、次のＳ２０９で該位置ずれ量を補正値の算出で使用しないために、制御部ＣＮＴのメモリから該位置ずれ量を削除する。または、マーク組毎の位置ずれ量に対応する重み付け係数を設けて、該位置ずれ量に対する重み付け係数は０または十分小さく設定しても良い。
Ｓ２０９では、制御部ＣＮＴのメモリに保存されている位置ずれ量を読み出し、該位置ずれおよび該形状差を求め、それらの一方または両方を補正するため補正値を算出する。Ｓ２０６で検出するマーク組の数が増えるに従い、倍率や回転誤差だけでなく、ディストーションなどの補正値を算出することが可能である。また、マーク組毎の位置ずれ量に対応する重み付け係数を設けた場合、Ｓ２０８で設定した重み付け係数に従って補正値を算出して、該位置ずれ量が補正値に与える影響を十分に小さくできるようにしても良い。
Ｓ２１０では、Ｓ２０９で算出された補正値に従い、該位置ずれおよび該形状差が許容範囲に収まるように、該位置ずれおよび該形状差の一方または両方を補正する。該位置ずれは駆動部１６０を用いて補正し、該形状差は形状補正部１４０を用いて補正する。
Ｓ２１１では、パターンＭａとショット領域５の位置合せ精度が許容範囲内になったか否かを判定し、許容範囲内になっていない場合はＳ２０６に戻り、許容範囲内になった場合はアライメント処理を終了する。Ｓ２０６〜Ｓ２１１の処理を繰り返すことで、該位置ずれや該形状差が低減されていく。
また、Ｓ２０６で算出された位置ずれ量（位置ずれに関連する情報）、Ｓ２０７で行われた判定結果の情報、Ｓ２０８で削除された位置ずれ量または重み付け係数などの各種情報を、インプリント装置１００のコンソール画面（不図示）に表示しても良い。また、該情報をホストコンピュータ（不図示）などの他のコンピュータに通知しても良い。該情報は、後工程、例えば、検査工程などで参照され、品質管理で有利な情報となる。
図４は実施例１の位置合せマーク配置例を例示した図である。型側マーク１８ａは、型Ｍの四隅に構成されている。また、基板側マーク１９ａもショット領域５の四隅に構成されており、型側マーク１８ａと基板側マーク１９ａのマーク組を検出し、該マーク組の位置を計測することができる。
図５は実施例１の位置合せマーク詳細例を例示した図である。Ｓ２０７でマーク検出の結果が正常であるか否か判定するために、アライメントスコープ１７２は、少なくとも２組のマーク組を観察する。なお、アライメントスコープ１７２は、少なくとも２組のマーク組を同一の視野（撮像素子における同一の撮像面）で観察しても良い。また、アライメントステージ機構１７４、またはステージ駆動機構（不図示）を駆動することにより、順次に別の視野で観察しても良い。また、アライメントスコープ１７２は、少なくとも２組のマーク組を同時に観察しても良いし、順次に観察しても良い。
また、少なくとも２組のマーク組は同一の方向の位置を計測できるものとする。図５では、２組のマーク組がＹ方向（縦方向）の位置を計測できる例を示している。第１のマーク組である型側マーク１８ａ−１と基板側マーク１９ａ−１は粗検出マークである。ここで、粗検出マークとは、粗検出マークは、計測範囲は広く、精度が低い計測を行うための位置合せマークである。図５の例では、型側マーク１８ａ−１と基板側マーク１９ａ−１は円形のマーク組であるが、円形の他、十字、Ｌ字、棒、角型、ハの字、山型などその他の特定の形状のマークでも良い。アライメントスコープ１７２は、円形マークである、型側マーク１８ａ−１と基板側マーク１９ａ−１（マーク組）を検出する。制御部ＣＮＴは、該マーク組の中心点の位置を計測して、該位置間の距離Ｄ１を算出して、あらかじめ定められた、円形マークの中心点間の基準距離Ｄ２との差から、該マーク組間の位置ずれ量Ｄ３（位置ずれに関連する情報）を算出する。Ｄ３は以下の式から算出することができる。
Ｄ３＝Ｄ１−Ｄ２
第２のマーク組である型側マーク１８ａ−２と基板側マーク１９ａ−２は精検出マークである。ここで、精検出マークとは、計測範囲は狭く、精度が高い計測を行うための位置合せマークである。図５の例では、型の精検出マークと基板の精検出マークの位置ずれ量は、モアレ縞を用いて検出する、格子パターンのマークであるが、格子パターン以外のパターンのマークでも良い。
格子パターンのマークは、位置合せ用のマークが型と基板とにそれぞれ配置されている。型側マークは計測方向に格子ピッチをもつ格子パターンを含み、基板側マークは計測方向と計測方向に直交する方向（非計測方向）とにそれぞれ格子ピッチをもつチェッカーボード状の格子パターンを含む。マークに照明を行う照明光学系と、マークからの回折光を検出する検出光学系は、いずれも型と基板に垂直な方向から非計測方向に傾いて配置されている。すなわち、照明光学系はマークに対して非計測方向から斜入射照明を行うように構成されている。マークに斜入射で入射した光は基板側に配置されたチェッカーボード状の格子パターンによって非計測方向に回折され、検出光学系は非計測方向に関してゼロ次以外の特定の次数の回折光のみを検出するように配置されている。
また、型に配置された格子パターンのマーク（型側マーク）と基板に配置された格子パターンのマーク（基板側マーク）との計測方向の格子ピッチは互いに僅かに異なっている。このような格子ピッチが互いに異なる格子パターンを重ねると、２つの格子パターンからの回折光同士の干渉により、格子パターン間の格子ピッチの差を反映した周期を有する干渉縞（いわゆるモアレ縞）が現れる。このとき、格子パターン相互の位置関係によってモアレ縞の位相が変化するので、モアレ縞の位相を観察することにより基板側マークと型側マーク（マーク組）の位置ずれを計測することができる。このようなモアレ縞を利用して位置ずれを計測する方法では、解像力が低い検出光学系を用いても、高い精度で位置合せを行うことができるという利点がある。
型側マーク１８ａ−２と基板側マーク１９ａ−２が重なることにより発生するモアレ縞による信号の強度分布におけるピークの位置を計測する。該ピーク間の距離Ｄ４を算出して、型側マーク１８ａ−２と基板側マーク１９ａ−２間（マーク組間）の位置ずれ量Ｄ５を算出する。型側マーク１８ａ−２の格子パターンのピッチをＰ１とし、基板側マーク１９ａ−２の格子パターンのピッチをＰ２とする。型側マーク１８ａ−２と基板側マーク１９ａ−２が重なることによりモアレ信号が発生する。このとき、モアレ信号の１周期の長さＤ６は以下の式により求めることができる。
Ｄ６＝（Ｐ１×Ｐ２）÷（Ｐ１−Ｐ２）÷２
また、モアレ倍率Ｋは以下の式により求めることができる。
Ｋ＝Ｐ１÷（Ｐ１−Ｐ２）÷２
よって、型側マーク１８ａ−２と基板側マーク１９ａ−２間（マーク組間）の位置ずれ量Ｄ５（位置ずれに関連する情報）は、モアレ縞による信号の強度分布におけるピーク間の距離Ｄ４とモアレ倍率Ｋから、以下の式により求めることができる。
Ｄ５＝Ｄ４×Ｋ＝Ｄ４×Ｐ１÷（Ｐ１−Ｐ２）÷２
正常にマークを検出した場合、２組のマーク組から求めた第１のマーク組間の距離（位置ずれ量）Ｄ３と第２のマーク組間の距離（位置ずれ量）Ｄ５の差分の絶対値は十分に小さい値となる。一方、マークが検出できても型側マーク１８と基板側マーク１９（マーク組）の位置ずれが正しく計測できない場合、該絶対値（｜Ｄ３−Ｄ５｜）は大きな値となる。その原因として、型側マークと基板側マークの間に異物が混入する、型側マークと基板側マークの間に樹脂が充填されない、破損などの原因でマーク型側マークおよび基板側マークのいずれか一方または両方が異常であるなどが挙げられる。
Ｓ２０７における判定は、制御部ＣＮＴに保存された判定閾値Ｓと、該絶対値を比較して行う。判定閾値Ｓが該絶対値より大きい場合（Ｓ＞｜Ｄ３−Ｄ５｜）は正常なマーク検出と判定し、等しいか小さい場合（Ｓ≦｜Ｄ３−Ｄ５｜）は異常なマーク検出と判定する。なお、判定閾値Ｓと該絶対値が等しい場合は正常なマーク検出と判定しても良い。
図５では、精検出マーク組と粗検出マーク組を組合せた例であるが、精検出マーク組と精検出マーク組、または粗検出マーク組と粗検出マーク組の組合せでも良いし、精検出マーク組と粗検出マーク組のいずれかを３つ以上組合せても良い。また、図５では、Ｙ方向（縦方向）の位置ずれを計測するためのマーク組の例であるが、Ｘ方向（横方向）の位置ずれを計測するためのマーク組も組合せても良い。
図６は実施例１のショット領域とチップ領域の配置を例示した図である。図６の例では、ショット領域５の四隅に型側マーク１８ａを構成し、チップ領域間のスクライブライン内に別の型側マーク１８ｂを構成しているが、所望の位置に型側マーク１８ｂを構成して良い。また、６つのチップ領域４が形成されたショット領域５を持つ型Ｍと基板Ｗを用いているが、チップ領域４の数は６に限定されない。
以上、実施例１の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形および変更が可能である。
したがって、実施例１に係るインプリント装置によれば、マーク検出が異常と判定されたマーク組から算出した位置ずれ量が補正値の算出に与える影響を低減することにより、位置合せ精度の低下を小さくすることができる。
図４、図７を用いて、実施例２のインプリント装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、実施例１に従い得る。
図７は実施例２のインプリント処理とアライメント処理のフローを例示した図である。図７のインプリント処理については、図２のインプリント処理と同様である。図７のアライメント処理において、図２のアライメント処理と異なるのは、Ｓ７０７、Ｓ７０８である。
Ｓ７０７では、Ｓ２０６でのマーク検出が異常であると判定された場合、Ｓ７０８に進む。Ｓ７０７の判定は、実施例１のＳ２０７の判定内容と同様である。Ｓ７０８では、アライメントスコープ１７２を駆動して、代替マークが配置されている位置へアライメントスコープ１７２の視野１７３を移動する。そして、Ｓ２０６へ戻り、代替マークの検出を行う。
図４では、代替マークである、型側マーク１８ｂと基板側マーク１９ｂが例示されている。アライメントステージ機構１７４の駆動によりアライメントスコープ１７２をＸＹ方向に駆動させ、アライメントスコープの視野１７３を型Ｍ上の別の位置へ移動させる。アライメントスコープ１７２が、型側マーク１８ｂと基板側マーク１９ｂを視野１７３に含む位置に駆動して、Ｓ２０６で検出した型側マーク１８ａと基板側マーク１９ａとは異なる、型側マーク１８ｂと基板側マーク１９ｂを代替マークとして検出する。
Ｓ２０６では、型側マーク１８ｂと基板側マーク１９ｂの検出を行い、位置を計測し、位置ずれ量を求め、制御部ＣＮＴのメモリに保存する。
Ｓ７０７では、制御部ＣＮＴのメモリから、型側マーク１８ｂと基板側マーク１９ｂの位置ずれ量を読み出し、Ｓ２０６でのマーク検出の結果が正常であるか否かを判定する。正常であればＳ２０９へ進む。正常でなければＳ７０８へ進み、再度、別の代替マーク（不図示）の検出のためにアライメントスコープ１７２を駆動して、別の代替マーク（不図示）を検出する。または、別の代替マーク（不図示）がなければ、図２におけるＳ２０８のように異常な検出値として制御部ＣＮＴのメモリから削除しても良い。または、マーク検出異常のマーク組の位置ずれ量に対応する重み付け係数を０または十分小さく設定して位置ずれ量が補正値に与える影響を十分に小さくできるようにしても良い。
なお、図６において図示されているように代替マークである型側マーク１８ｂを、チップ領域４の間のスクライブライン内に構成しても良い。
以上、実施例２の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形および変更が可能である。
したがって、実施例２に係るインプリント装置によれば、マーク検出が異常と判定されたマーク組から算出した位置ずれ量が補正値の算出に与える影響を低減することにより、位置合せ精度の低下を小さくすることができる。また、マーク検出異常と判定されたマーク組については代替マークの検知を行うことにより、正常な検出結果から算出した補正値に基づいて補正ができるので、位置合せ精度を向上することができる。
図８を用いて、実施例３のインプリント装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、実施例１、実施例２に従い得る。
図８は実施例３のインプリント処理のフローを例示した図である。
前述の通り、アライメント処理は、インプリント処理の硬化（Ｓ２０４）を開始するまでに終了する必要がある。しかし、位置合せ精度が許容範囲に収まらず、アライメント処理を繰り返す等の理由で、アライメント処理の時間が延長された場合、Ｓ２０４の開始までにアライメント処理が終了しないことが考えられる。
そこで、図８の例では、Ｓ８０１でアライメント処理が終了しているか否かの判定を行う。アライメント処理が終了している場合はＳ２０４へ進み、終了していない場合はＳ２０３へ戻り、アライメント処理が完了するまで充填時間を延長する。ここで、延長する充填時間は、残膜厚に与える影響を考慮して、あらかじめ定められた一定の時間を上限としても良いし、樹脂の特性や型のパターンなどの処理条件から求めた時間を上限としても良い。その場合、Ｓ８０１において、充填時間が上限を超過していないかも判定して、超過している場合はアライメント処理を中断して、Ｓ２０４へ進む処理とする。また、複数の延長時間を、制御部ＣＮＴのメモリに保存しておき、段階的に充填時間を延長するようにしても良い。
以上、実施例３の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形および変更が可能である。
したがって、実施例３に係るインプリント装置によれば、マーク検出が異常と判定されたマーク組から算出した位置ずれ量が補正値の算出に与える影響を低減することにより、位置合せ精度の低下を小さくすることができる。また、アライメント処理が完了するまで充填の時間を延長することにより、位置合せ精度を向上することができる。
図９を用いて、実施例４のインプリント装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、実施例１、実施例２、実施例３に従い得る。
図９は実施例４のアライメント処理のフローを例示した図である。
Ｓ２０３では、前述の通り、型Ｍを樹脂Ｒに接触させ、型Ｍに形成されたパターン（凹凸構造）に樹脂Ｒを充填させる。前述の通り、充填の時間は樹脂Ｒの残膜厚に影響を与えるため、適切な時間に設定する必要がある。しかし、実施例３のように充填時間の延長をすることで、充填時間が適切な時間を超えてしまい、適切な残膜厚にならないことが考えられる。
そこで、図９では、Ｓ９１１で位置合せ精度が許容範囲に収まったか否かを判定すると共に、アライメント処理開始からの時間が適切な充填時間を超過しているか否かを判定する。位置合せ精度が許容範囲に収まっていない場合、かつ適切な充填時間を超過していない場合は、Ｓ２０６へ戻り、それ以外の場合はアライメント処理を終了する。適切な充填時間を判定するために、あらかじめ制御部ＣＮＴのメモリに適切な充填時間を保存しておく。ここで、適切な充填時間は、残膜厚に与える影響を考慮して、あらかじめ定められた一定の時間としても良いし、樹脂の特性や型のパターンなどの処理条件から求めた時間としても良い。
以上、実施例４の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形および変更が可能である。
したがって、実施例４に係るインプリント装置によれば、マーク検出が異常と判定されたマーク組から算出した位置ずれ量が補正値の算出に与える影響を低減することにより、位置合せ精度の低下を小さくすることができる。また、アライメント処理の時間を閾値以内に完了することにより、位置合せ精度の低下を小さくでき、かつ適切な充填時間とすることができ、適切な残膜厚とすることができる。
図１０を用いて、実施例５のインプリント装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４に従い得る。
図１０は実施例５の基板処理のフローを例示した図である。
アライメント処理において、マーク検出の結果が異常（マーク組の位置ずれ量を用いて求めた判定値が許容範囲内でない）と判定されたショットが連続した場合、次のショット以降においてもマーク検出が異常と判定され、位置合せ精度が低下する可能性が高い。そこで、連続したショットでマーク検出が異常と判定された場合、次のショット以降のインプリント処理を行わず、基板処理を終了する。
Ｓ１００１は、少なくともＳ２０２〜Ｓ２０５を含むインプリント処理であり、Ｓ１００２は、少なくともＳ２０６〜Ｓ２１１を含むアライメント処理である。
Ｓ１００３では、アライメント処理において、マーク検出が異常と判定されたマーク組があるか否かを判定する。マーク検出が異常と判定されたマーク組があると判定された場合は、制御部ＣＮＴのメモリに保存されている、連続異常ショット数を１増加させる。マーク検出が異常と判定されたマーク組があると判定されなかった場合は、連続異常ショット数を０にする。なお、連続異常ショット数は、基板処理開始時には０に初期化される。
Ｓ１００４では、制御部ＣＮＴのメモリに保存されている連続異常ショット数があらかじめ設定されている閾値以上になったか否かを判定する。閾値以上になった場合は、基板処理を終了する。閾値以下である場合は、Ｓ１００１へ戻る。なお、Ｓ１００４では基板の最終ショットまでインプリント処理を実行したか否かを判断して、最終ショットまでインプリント処理を実行した場合も、基板処理を終了する。
以上、実施例５の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形および変更が可能である。
したがって、実施例５に係るインプリント装置によれば、マーク検出が異常と判定されたマーク組から算出した位置ずれ量が補正値の算出に与える影響を低減することにより、位置合せ精度の低下を小さくすることができる。また、マーク検出の結果がマーク検出異常と判定されたマーク組があるショットが、一定の数、連続した場合に基板処理を終了することにより、位置合せ精度が低下した状態で、パターンが基板上に形成され続けていくことを回避できる。
（物品の製造方法）
物品として、例えば、デバイス（半導体デバイス、磁気記憶媒体、液晶表示素子等）、カラーフィルター、またはハードディスク等の製造方法について説明する。かかる製造方法は、インプリント装置１００を用いてパターンを基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等）に形成する工程を含む。かかる製造方法は、パターンを形成された基板を処理する工程を更に含む。該処理ステップは、該パターンの残膜を除去するステップを含みうる。また、該パターンをマスクとして基板をエッチングするステップなどの周知の他のステップを含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性および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および変更が可能である。また、実施例１〜実施例５に係るインプリント装置は、単独で実施するだけでなく、実施例１〜実施例５の全ての組合せで実施することができる。

Claims (18)

  1. 基板上のインプリント材と型とを接触させて前記インプリント材にパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記型に設けられた型側マークおよび前記基板に設けられた基板側マークをマーク組として前記マーク組を検出し、検出結果に基づいて前記型および前記基板の位置合せを行う位置合せ部を有し、
    前記位置合せ部は、第１の前記マーク組の検出結果と、前記第１のマーク組とは異なる第２の前記マーク組の検出結果とを用いて、互いに同じ方向についての前記第１のマーク組間の位置ずれに関連する情報と前記第２のマーク組間の位置ずれに関連する情報とを求め、前記第１のマーク組間の前記情報と前記第２のマーク組間の前記情報とを用いて判定値を求め、前記判定値が許容範囲内でない場合に異常なマーク検出と判定する、
    ことを特徴とするインプリント装置。
  2. 前記位置合せ部が求める前記判定値は、前記第１のマーク組間の位置ずれ量と前記第２のマーク組間の位置ずれ量との差分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. 前記位置合せ部が求める前記判定値は、前記第１のマーク組間の位置ずれ量と前記第２のマーク組間の位置ずれ量との比率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。
  4. 前記位置合せ部は、前記型のパターンにインプリント材を接触させた状態で前記マーク組を検出することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  5. 前記第１のマーク組と前記第２のマーク組は、前記位置合せ部の撮像素子における同一の撮像面で検出できる距離にあることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか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、前記基板を保持する基板保持部を駆動する駆動部と、前記型を外周方向から加圧することで前記型の形状を補正する形状補正部と、を更に有し、
    前記位置合せ部は、前記駆動部と前記形状補正部を制御して、前記第１のマーク組間の位置ずれ量と前記第２のマーク組間の位置ずれ量とから算出した補正値を用いて、前記型のパターンと前記基板上のショット領域の間の、位置ずれおよび形状差の一方または両方を補正することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  7. 前記位置合せ部は、前記基板上のショット領域ごとに、前記型のパターンと前記基板上のショット領域の間の、位置ずれおよび形状差の一方または両方を補正することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  8. 前記第１のマーク組は粗検出マーク又は精検出マークのいずれかであり、前記第２のマーク組は粗検出マーク又は精検出マークのいずれかであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  9. 前記粗検出マークが特定の形状のマークであり、前記精検出マークがモアレ縞を生じさせる格子パターンのマークであることを特徴とする、請求項８に記載のインプリント装置。
  10. 前記判定値が許容範囲内であるかを判定する時に使用する判定閾値は変更することができることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  11. 前記位置合せ部は、前記判定値が許容範囲内でないと判定した場合に、前記マーク組の位置ずれ量を補正値の算出に使用しないか、または前記マーク組の位置ずれ量が補正値の算出に与える影響を十分小さくすることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  12. 前記位置合せ部は、前記判定値が許容範囲内でないと判定した場合に、前記マーク組とは異なるマーク組を検出する制御を行うことを特徴とする、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  13. 前記位置合せ部は、アライメント処理が完了したと判定した場合に、インプリント処理の充填を完了する制御を行うことを特徴とする、
    請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  14. 前記位置合せ部は、アライメント処理の時間がインプリント処理の充填時間を超過したと判定した場合に、前記アライメント処理を完了する制御を行うことを特徴とする、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  15. 前記位置合せ部は、連続したショットでマーク検出が異常と判定されたマーク組があった場合に、基板処理を終了することを特徴とする、
    請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインプリント装置。
  16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
  17. 第１物体と第２物体の位置合せを行う位置合せ方法であって、
    前記第１物体に設けられた第１マークおよび前記第２物体に設けられた第２マークをマーク組として検出する検出工程と、
    前記マーク組の検出結果を用いて前記第１物体および前記第２物体の位置合せを行う位置合せ工程と、を有し、
    前記検出工程は、第１の前記マーク組と、前記第１のマーク組とは異なる第２の前記マーク組とを検出して、
    前記位置合せ工程は、互いに同じ方向についての前記第１のマーク組間の位置ずれに関連する情報と前記第２のマーク組間の位置ずれに関連する情報とを求め、前記第１のマーク組間の前記情報と前記第２のマーク組間の前記情報とを用いて判定値を求め、前記判定値が許容範囲内でない場合に異常なマーク検出と判定する、
    ことを特徴とする位置合せ方法。
  18. 第１物体と第２物体の位置合せを行う位置合せ装置であって、
    前記第１物体に設けられた第１マークおよび前記第２物体に設けられた第２マークをマーク組の検出結果に基づいて前記第１物体および前記第２物体の位置合せを行う位置合せ部を有し、
    前記位置合せ部は、第１の前記マーク組の検出結果と、前記第１のマーク組とは異なる第２の前記マーク組の検出結果とを用いて、互いに同じ方向についての前記第１のマーク組間の位置ずれに関連する情報と前記第２のマーク組間の位置ずれに関連する情報とを求め、前記第１のマーク組間の前記情報と前記第２のマーク組間の前記情報とを用いて判定値を求め、前記判定値が許容範囲内でない場合に異常なマーク検出と判定する、
    ことを特徴とする位置合せ装置。
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