JP2021190628A - 検出器、インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】相対位置の検出精度を向上させるために有利な技術を提供する。【解決手段】平面における第１物体７と第２物体８との相対位置を検出する検出器３は、前記第１物体に設けられた第１マーク１０と前記第２物体に設けられた第２マーク１１とを照明する照明光学系２２と、前記照明光学系によって照明された前記第１マークおよび前記第２マークのそれぞれからの回折光の干渉光を検出する検出光学系２１と、を備える。前記照明光学系の瞳面ＰＩには、前記平面の法線に対して傾斜した方向から前記第１マークおよび前記第２マークを照明するように光強度分布が形成される。前記検出光学系の瞳面ＰＤは、前記干渉光を通過させ、前記干渉光以外の光の少なくとも一部を遮断する。【選択図】図５

Description

本発明は、検出器、インプリント装置および物品製造方法に関する。

インプリント装置は、基板のショット領域の上のインプリント材とモールドのパターン領域とを接触させインプリント材を硬化させることによってインプリント材の硬化物からなるパターンを基板のショット領域の上に形成する。ショット領域とパターン領域とを位置合わせ（アライメント）するためにショット領域に設けられたマークとパターン領域に設けられたマークとの相対位置が検出されうる。

特許文献１には、位置合わせ用のマークを検出する検出器を有するインプリント装置が記載されている。位置合わせ用のマークとしての格子パターンがモールドと基板とにそれぞれ配置されている。モールド側のマークは計測方向に格子ピッチを持つ格子パターンを含む。基板側のマークは、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持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、いずれもモールド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。

米国特許第７２９２３２６号明細書

第１物体に設けられマークと第２物体に設けられたマークとの相対位置の検出において、検出に寄与しない不要光（回折光または散乱光）が発生しうる。検出装置で検出すべき検出信号に不要光が混入すると、相対位置の検出精度が低下しうる。

本発明は、相対位置の検出精度を向上させるために有利な技術を提供する。

本発明の１つの側面は、平面における第１物体と第２物体との相対位置を検出する検出器に係り、前記検出器は、前記第１物体に設けられた第１マークと前記第２物体に設けられた第２マークとを照明する照明光学系と、前記照明光学系によって照明された前記第１マークおよび前記第２マークのそれぞれからの回折光の干渉光を検出する検出光学系と、を備え、前記照明光学系の瞳面には、前記平面の法線に対して傾斜した方向から前記第１マークおよび前記第２マークを照明するように光強度分布が形成され、前記検出光学系の瞳面は、前記干渉光を通過させ、前記干渉光以外の光の少なくとも一部を遮断する。

本発明によれば、相対位置の検出精度を向上させるために有利な技術が提供される。

実施形態を説明する図。 実施形態の効果を説明する図。 実施形態のインプリント装置の構成例を示す図。 実施形態の検出器の構成例を示す図。 施形態の検出器の他の構成例を示す図。 検出器の検出光学系の瞳面の構成例を示す図。 相対位置を検出するための原理を示す図。 マーク対を構成するマークを例示する図。 マーク対からの回折光を示す図。 マーク対を構成するマークを例示する図。 マーク対を構成するマークを例示する図。 散乱光（不要光）の影響を説明する図。 散乱光（不要光）の影響の低減効果を説明する図。 物品製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図３には、実施形態のインプリント装置の構成が示されている。インプリント装置１は、半導体デバイスなどの物品の製造に使用されうる。インプリント装置１は、被処理体である基板８のショット領域の上のインプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとを接触させ、インプリント材９を硬化させることによって、インプリント材９の硬化物からなるパターンを形成する。

インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。また、インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に供給されてもよい。インプリント材の粘度（２５℃における粘度）は、例えば、１ｍＰａ・ｓ以上１００ｍＰａ・ｓ以下でありうる。基板の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、金属、半導体（Ｓｉ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、樹脂等が用いられうる。必要に応じて、基板の表面に、基板とは別の材料からなる部材が設けられてもよい。基板は、例えば、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板８の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ方向、Ｙ方向は、それぞれ第１方向、第２方向とも表現されうる。Ｘ方向、Ｙ方向は、互いに直交あるいは交差する方向である。

インプリント装置１は、例えば、硬化部２と、検出器３と、モールド駆動機構４と、基板駆動機構５と、ディスペンサ（供給部）６と、制御部Ｃとを備えうる。硬化部２は、基板８のショット領域の上のインプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとが接触し、ショット領域とパターン領域７ａとの間の空間にインプリント材９が充填された後にインプリント材９に対して硬化用のエネルギーを照射する。これにより、インプリント材９が硬化し、インプリント材９の硬化物からなるパターンが形成される。

硬化用のエネルギーは、例えば、紫外線であり、この場合、硬化部２は、紫外線は発生する光源と、該光源から射出される紫外線をモールド７のパターン領域７ａを介してインプリント材９に照射するための複数の光学素子とを含みる。硬化用のエネルギーの照射領域は、パターン領域７ａの面積と同程度、またはパターン領域７ａの面積よりもわずかに大きく設定されうる。これは、硬化用のエネルギーの照射領域を必要最小限とすることで、照射によって発生しうる熱に起因してモールド７または基板８が膨張し、インプリント材９に転写されるパターンに位置ずれおよび歪みが発生することを抑制することができる。また、基板８などで反射した硬化用のエネルギーがディスペンサ６に入射すると、ディスペンサ６の吐出部に残留したインプリント材９を硬化させうる。このような観点においても、硬化用のエネルギーの照射領域を必要最小限にすることが望ましい。光源としては、例えば、高圧水銀ランプ、各種エキシマランプ、エキシマレーザーまたは発光ダイオードなどが採用されうる。光源の種類、個数、発生する光の波長は、インプリント材９の特性に応じて適宜選択されうる。

モールド７は、基板８あるいはインプリント材９に転写すべきパターンを有するパターン領域７ａを有しうる。該パターンは、転写すべき複数のフィーチャ（例えば、ラインパターン、コンタクトパターン等）の形状をそれぞれ有する複数の凹部で構成されうる。モールド７は、硬化用のエネルギー、例えば紫外線を透過する石英などで構成されうる。モールド駆動機構４は、真空吸引力または静電吸引力等によってモールド７を保持するモールドチャックと、該モールドチャックを駆動することによってモールド７を駆動するモールド駆動アクチュエータとを含みうる。モールド駆動機構４は、モールド７を複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。モールド駆動機構４は、更に、モールド７を変形させることによってモールド７のパターン領域７ａの形状を補正する形状補正機構を含んでもよい。

基板駆動機構５は、真空吸引力または静電吸引力等によって基板８を基板チャックと、該基板チャックを駆動することによって基板８を駆動する基板駆動アクチュエータとを含みうる。基板駆動機構５は、基板８を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。

モールド駆動機構４および基板駆動機構５は、モールド７（あるいはパターン領域７ａ）と基板８（あるいはショット領域）との相対位置を調整する調整機構を構成しうる。基板８のショット領域の上のインプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとを接触させる接触動作、硬化したインプリント材９とパターン領域７ａとを分離する分離動作は、モールド駆動機構４および／または基板駆動機構５によってなされうる。モールド７と基板８とは、ＸＹＺ座標系においてＺ方向に間隔を置いて配置され、相対位置の調整（位置合わせ）がなされる第１物体と第２物体との例である。本実施形態で説明される検出器３は、インプリント装置１のみならず、例えば、基板上のレジストに原版のパターンを転写する露光装置等のような他の装置に適用されてもよい。

検出器３は、モールド７（あるいは、モールド７のパターン領域７ａ）に設けられたマーク１０と基板８（あるいは、基板８のショット領域）に設けられたマーク１１との相対位置を検出するように構成される。モールド７のパターン領域７ａには、複数のマーク１０が設けられ、同様に、基板８のショット領域にも複数のマーク１１が設けられうる。１つのマーク１０と１つのマーク１１とをマーク対を構成しうる。検出器３によって、複数のマーク対について相対位置を検出することによって、ショット領域とパターン領域７ａとの相対位置（位置合わせ誤差）を、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸に関して検出することができる。また、検出器３によって、複数のマーク対について相対位置を検出することによって、ショット領域とパターン領域７ａとの形状差（位置合わせ誤差の他の形態）を検出することができる。

検出器３の光軸は、基板８の表面に対して垂直になるように配置されうる。検出器３は、モールド７および基板８に配置されたマーク１０、１１の位置に合わせて、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成される。また、検出器３は、マーク１０、１１のＺ方向位置（高さ）に応じてフォーカス動作を行うために、Ｚ方向にも移動可能に構成されうる。あるいは、検出器３には、フォーカス光学系が組み込まれてもよい。制御部Ｃは、検出器３を使って検出された結果に基づいて、ショット領域とパターン領域７ａとが位置合わせされるように基板駆動機構５およびモールド駆動機構４を制御しうる。

ディスペンサ６は、基板８の上に未硬化状態のインプリント材９を配置あるいは供給しうる。ディスペンサ６は、インプリント装置１の外部に配置されてよく、この場合、インプリント装置１の外部のディスペンサ６によってインプリント材９が配置された基板８がインプリント装置１に提供される。制御部Ｃは、硬化部２、検出器３、モールド駆動機構４、基板駆動機構５およびディスペンサ６を制御しうる。他の観点において、制御部Ｃは、以下のインプリント処理を制御しうる。制御部Ｃは、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。

ここで、インプリント処理について説明する。制御部Ｃは、まず、不図示の基板搬送機構に基板８を基板駆動機構５の基板チャックに搬送させ、基板チャックに基板８を保持させる。続いて、制御部Ｃは、基板８のショット領域にディスペンサ６によってインプリント材９が配置されるように基板駆動機構５およびディスペンサ６を制御する。続いて、制御部Ｃは、基板８のショット領域がモールド７の直下に位置するように基板駆動機構５を制御する。続いて、制御部Ｃは、基板８のショット領域の上のインプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとが接触するように基板駆動機構５および／またはモールド駆動機構４を制御する。この状態で、制御部Ｃは、検出器３を使って基板８のショット領域とモールド７のパターン領域７ａとの位置合わせ誤差を検出し、その位置合わせ誤差が低減されるように基板駆動機構５および／またはモールド駆動機構４を制御する。制御部Ｃは、ショット領域とパターン領域７ａとの間の空間にインプリント材９が充填されるのを待って、インプリント材９に硬化用のエネルギーが照射されるように硬化部２を制御する。これにより、インプリント材９が硬化し、硬化したインプリント材９からなるパターンが形成される。続いて、制御部Ｃは、硬化したインプリント材とモールド７のパターン領域７ａとが分離されるように基板駆動機構５および／またはモールド駆動機構４を制御する。これにより、１つのショット領域に対するインプリント処理が終了する。制御部Ｃは、基板８の複数のショット領域に対してインプリント処理がなされるように上記の処理を繰り返し、その後、不図示の基板搬送機構に基板８を基板駆動機構５の基板チャックから回収させる。

以下、検出器３について説明する。図４には、検出器３の構成例が示されている。検出器３は、検出光学系２１および照明光学系２２を含みうる。照明光学系２２は、プリズム２４等を介して光源２３からの光を検出光学系２１と同じ光軸上へ導き、マーク１０、１１を斜めから照明しうる。換言すると、照明光学系２２は、マーク１０、１１を光軸（ＸＹ平面の法線（Ｚ軸））に対して傾斜した光線で照明しうる。光源２３は、例えばハロゲンランプまたはＬＥＤなどで構成されうる。光源２３は、インプリント材９を硬化させる波長の光を含まない光、例えば、可視光線または赤外線を射出しうる。検出光学系２１と照明光学系２２は、それらを構成する光学部材の一部を共有するように構成されうる。プリズム２４は、検出光学系２１および照明光学系２２の瞳面もしくはその近傍に配置されうる。マーク１０、１１は、それぞれ格子パターンで構成されうる。検出光学系２１は、照明光学系２２によって照明されたマーク１０、１１で回折された回折光同士の干渉により発生する干渉光（干渉縞、モアレ縞）の像を撮像素子２５の撮像面に形成しうる。撮像素子２５は、例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサでありうる。

プリズム２４は、貼り合わせ面を有し、その貼り合せ面に、照明光学系２２の瞳面の周辺部分の光を反射するための反射膜２４ａを有しうる。反射膜２４ａは、検出光学系２１の瞳の大きさ（あるいは検出ＮＡ：ＮＡｏ）を規定する開口が設けられた開口絞りとして機能しうる。また、反射膜２４ａは、照明光学系２２の瞳面に形成された光強度分布（有効光源分布）を形成する絞りとしても機能しうる。プリズム２４は、貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズムで構成されてもよい。プリズム２４は、表面に反射膜を有する板状の光学素子で置き換えられてもよい。プリズム２４が配置される位置は、検出光学系２１および照明光学系２２の瞳面もしくはその近傍でなくてもよい。

図５には、検出器３の他の構成例が示されている。図５の構成例では、照明光学系２２の瞳面ＰＩと検出光学系２１の瞳面ＰＤとが互いに離隔して配置されている。照明光学系２２の瞳面ＰＩには、照明絞り２７が配置され、検出光学系２１の瞳面ＰＤには、検出絞り２６が配置されている。照明絞り２７は、瞳面ＰＩの光強度分布を規定するものであり、例えば、図１に例示されるように、４つの極ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４を有する光強度分布を規定しうる。プリズム２４は、例えば、貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズムでありうる。

図１には、照明光学系２２の瞳面ＰＩに形成された極ＩＬ１〜ＩＬ４を有する光強度分布（有効光源分布）と検出光学系２１の瞳面ＰＤとの関係が例示されている。図１では、照明光学系２２の極ＩＬ１〜ＩＬ４と検出光学系２１の瞳面ＰＤに配置された検出絞り２６の開口ＡＰとの関係が開口数（ＮＡ）で示されている。照明光学系２２の瞳面ＰＩにおける光強度分布は、第１の極ＩＬ１、第２の極ＩＬ２、第３の極ＩＬ３、第４の極ＩＬ４を有する。４つの極ＩＬ１〜ＩＬ４は、いずれもＮＡｐｍ×ＮＡｐａの矩形形状である。第１の極ＩＬ１と第２の極ＩＬ２との中心は、座標（０，０）からそれぞれ＋Ｙ方向、−Ｙ方向にＮＡｉｌ離れた位置に配置されている。第３の極ＩＬ３と第４の極ＩＬ４は、座標（０，０）からそれぞれ＋Ｘ方向、−Ｘ方向にＮＡｉｌ離れた位置に配置されている。すなわち、照明光学系２２は、マーク１０，１１に対して斜めから照明を行うように構成されている。第１の極ＩＬ１と第２の極ＩＬ２は、ＸＹ平面の法線（Ｚ軸）とＹ方向とによって規定されるＹＺ平面に平行で該法線に対して傾斜した方向からマーク１０、１１を照明する光強度分布を瞳面ＰＩに形成する。第３の極ＩＬ３と第４の極ＩＬ４は、ＸＹ平面の法線（Ｚ軸）とＸ方向とによって規定されるＸＺ平面に平行で該法線に対して傾斜した方向からマーク１０、１１を照明する光強度分布を瞳面ＰＩに形成する。

マーク１０、１１に対する光の入射角度θは、式（１）で表わされる。

θ＝ｓｉｎ^−１（ＮＡｉｌ）・・・（１）
検出光学系２１の瞳面ＰＤに配置された検出絞り２６の開口ＡＰは、座標（０，０）を中心とする直径２×ＮＡｏの円である。照明光学系２２および検出光学系２１は、ＮＡｏ、ＮＡｐａ、ＮＡｉｌが式（２）を満足するように構成されうる。すなわち、検出器３は、マーク１０、１１からの正反射光（ゼロ次回折光）を検出しない暗視野構成を有しうる。

ＮＡｏ＜ＮＡｉｌ−ＮＡｐａ／２・・・（２）
モアレ縞の発生の原理とモアレ縞を用いたモールド７のパターン領域７ａと基板８のショット領域との相対位置（位置合わせ誤差）の検出について説明する。図７（ａ）、（ｂ）のように格子ピッチが互いに僅かに異なる格子パターン３１と格子パターン３２とを重ねると、格子パターン３１、３２からの回折光同士が干渉し、格子ピッチの差を反映した周期を有する図７（ｃ）のような干渉縞（モアレ縞）が発生しうる。モアレ縞は、２つの格子パターン３１、３２の相対位置に応じて明暗の位置（縞の位相）が変化する。例えば、片方を少しだけＸ方向にずらすと、図７（ｃ）のモアレ縞が図７（ｄ）のように変化する。モアレ縞は、格子パターン３１、３２間の実際の相対位置ずれ量を拡大し、大きな周期の縞として発生するため、検出光学系２１の解像力が低くても、高い精度で２つ物体間の相対位置を計測することができる。

モアレ縞（干渉光）を検出するために格子パターン３１、３２を明視野で検出（垂直方向から照明し、垂直方向から回折光を検出）しようとすると、検出器３は、格子パターン３１からのゼロ次回折光や格子パターン３２からのゼロ次回折光も検出してしまう。格子パターン３１、３２のどちらか一方からのゼロ次回折光はモアレ縞のコントラストを下げる要因になる。そこで、本実施形態の検出器３は、前述のように、ゼロ次回折光を検出しない暗視野の構成を有しうる。斜めから照明する暗視野の構成でもモアレ縞を検出できるように、モールド７のマーク１０および基板８のマーク１１の一方が図８（ａ）のようなチェッカーボード状の格子パターンとされ、他方が図７（ａ）、（ｂ）のような格子パターンにされうる。モールド７のマーク１０および基板８のマーク１１のどちらをチェッカーボード状の格子パターンにしても、基本的に同一であるが、以下では、モールド７のマーク１０をチェッカーボード状にした場合を例に説明する。

図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれモールド（第１物体）７と基板（第２物体）８のＸ方向（第１方向）に関する相対位置を検出するためのモールド７のマーク（第１マーク）１０と基板８のマーク（第２マーク）１１を示している。モールド７のマーク１０は、Ｘ方向にＰｍｍ、Ｙ方向にＰｍｎの格子ピッチを有するチェッカーボード状の格子パターン１０ａを含む。基板８のマーク１１は、Ｘ方向にのみ、Ｐｍｍと異なる格子ピッチＰｗを有する格子パターン１１ａを含む。２つの格子パターン１０ａ、１１ａを重ねた状態で検出器３によってモアレ縞を検出する原理について、図９を用いて説明する。

図９（ａ）、（ｂ）は、格子パターン１０ａと格子パターン１１ａをそれぞれＸ方向、Ｙ方向から見た図である。Ｘ方向に関する相対位置を検出するためのモアレ縞は、照明光学系２２の瞳面ＰＩにおいてＹ軸方向に並んだ第１の極ＩＬ１、第３の極ＩＬ２からの光によって発生する。格子パターン１０ａ、１１ａによる回折角φは、格子ピッチをｄ、照明光学系２２によって照明される光の波長をλ、回折次数をｎとして、以下の式（３）で表わされる。

ｓｉｎφ＝ｎλ／ｄ・・・（３）
したがって、格子パターン１０ａによるＸ方向とＹ方向の回折角をそれぞれφｍｍ、φｍｎとし、格子パターン１１ａによる回折角をφｗとすると、式（４）〜式（６）が成り立つ。

ｓｉｎφｍｍ＝ｎλ／Ｐｍｍ・・・（４）
ｓｉｎφｍｎ＝ｎλ／Ｐｍｎ・・・（５）
ｓｉｎφｗ＝ｎλ／Ｐｗ・・・（６）

まず、図９（ａ）を参照しながら、非計測方向であるＹ方向（第２方向）に関する回折光について説明する。格子パターン１０ａおよび格子パターン１１ａは、照明光学系２２の瞳面ＰＩにおいて非計測方向であるＹ方向に並んだ第１の極ＩＬ１、第３の極ＩＬ２からの光によって照明される。格子パターン１０ａ、１１ａで正反射した光（ゼロ次回折光）Ｄ１、Ｄ１’は、検出器３が式（２）を満足するために、検出光学系２１の瞳ＰＤに配置された検出絞り２６の開口ＡＰを通過しない。

Ｄ２、Ｄ２’は、モールド７の格子パターン１０ａでのみ±１次で回折した光を示し、Ｄ３は、モールド７の格子パターン１０ａで＋／−１次で回折し、基板８の格子パターン１１ａで−／＋１次で回折した回折光を示している。Ｄ３は、検出器３において、モールド７（のパターン領域７ａ）と基板８（のショット領域）との相対位置の検出に用いられる回折光である。Ｙ方向にＰｍｎの格子ピッチを有するモールド７の格子パターン１０ａによって角度φｍｎだけ回折した光Ｄ３は、検出光学系２１の瞳ＰＤに配置された検出絞り２６の開口ＡＰを通過し撮像素子２５によって検出される。

本実施形態では、ゼロ次回折光を除く回折光の中で回折強度が高い回折光、つまり格子パターン１０ａで＋／−１次で回折し、格子パターン１１ａで−／＋１次で回折した回折光Ｄ３を検出する。そのためには、検出器３は、ＰｍｎとＮＡｏ、ＮＡｉｌ、ＮＡｐａが式（７）の条件を満たすように構成される。言い換えると、検出器３は、式（７）を満たす範囲の波長λでＹ方向への回折光を検出することができる。

｜ＮＡｉｌ−｜ｓｉｎφｍｎ｜｜＝｜ＮＡｉｌ−λ／Ｐｍｎ｜＜ＮＡｏ＋ＮＡｐａ／２・・・（７）
最も効率良く回折光Ｄ３を検出できるのは、回折光Ｄ３がＹ方向に垂直になる場合である。そこで、光源から射出される光の中心波長をλｃとすると、式（８）を満たすように照明光学系２２の照明条件とモールド側の格子パターン１０ａの格子ピッチＰｍｎが調整されうる。

ＮＡｉｌ−λｃ／Ｐｍｎ＝０・・・（８）

以上のように、Ｙ方向（非計測方向）に関してはモールド７の格子パターン１０ａが斜めから照明され、格子パターン１０ａによって非計測方向に回折した回折光が撮像素子２５によって検出される。

次に、図９（ｂ）を参照しながら、計測方向であるＸ方向（第１方向）に関する回折光について説明する。照明光学系２２の瞳面ＰＩのＹ軸上に並んだ第１の極ＩＬ１、第３の極をＩＬ２からの光は、Ｘ軸に垂直な方向から格子パターン１０ａ、１１ａに入射する。Ｙ方向に関する回折光と同様に、＋／−１次の回折光を考えると、モールド７の格子パターン１０ａで＋／−１次で回折し、基板８の格子パターン１１ａで−／＋１次に回折した回折光Ｄ３は、ＰｍｍとＰｗが近いために小さい入射角で検出光学系２１に入射する。

図９（ｃ）に回折光Ｄ３の回折の様子を示す。実線の矢印は、モールド７の格子パターン１０ａで＋／−１次で回折し、基板８の格子パターン１１ａで−／＋１次で回折しモールド７を透過した回折光を表わしている。また、点線の矢印は、モールド７の格子パターン１０ａを透過し、基板側の格子パターン１１ａで−／＋１次で回折し、モールド７の格子パターン１０ａで＋／−１次で回折した回折光を表わしている。このときの回折角φΔは以下の式（９）で表わされる。

ｓｉｎφΔ＝λ×｜Ｐｗ−Ｐｍｍ｜／（ＰｍｍＰｗ）・・・（９）
式（９）において｜Ｐｗ−Ｐｍｍ｜／（ＰｍｍＰｗ）＝１／ＰΔとすると、ｓｉｎφΔは式（１０）で表わされる。

ｓｉｎφΔ＝λ／ＰΔ・・・（１０）

式（１０）は、回折光Ｄ３によって周期がＰΔの干渉縞が現れることを意味する。この干渉縞がモアレ縞であり、その周期は、モールド７の格子パターン１０ａと基板８の格子パターン１１ａの格子ピッチの差に依存する。ただし、本実施形態においてはモールド７の格子パターン１０ａがチェッカーボード状であるため、発生するモアレ縞の周期はＰΔ／２となる。このとき、モールド７のパターン領域７ａと基板８のショット領域との相対位置は、モアレ縞の明暗の位置に拡大して現れるので、解像力が低い検出光学系２１を用いても、高い精度で相対位置を検出することができる。

モールド７の格子パターン１０ａのみで１次回折した光Ｄ２、Ｄ２’もしくは基板８の格子パターン１１ａのみで１次回折した光Ｄ４、Ｄ４’は、角度φｍｍあるいはφｗで射出される（図９（ｂ））。Ｄ２、Ｄ２’、Ｄ４、Ｄ４’は、モアレ縞を発生させずに不要光（ノイズ）となるので、検出光学系２１によって検出されないことが望ましい。そのため、式（１１）および式（１２）を満足するように格子パターン１０ａ、１１ａの格子ピッチＰｍｍ、Ｐｗと検出器３の検出開口ＡＰの開口数ＮＡｏが調整されうる。

ＮＡｏ＋ＮＡｐｍ／２＜｜ｓｉｎφｍｍ｜＝λ／Ｐｍｍ・・・（１１）
ＮＡｏ＋ＮＡｐｍ／２＜｜ｓｉｎφｗ｜＝λ／Ｐｗ・・・（１２）

モールド７の格子パターン１０ａと基板８の格子パターン１１ａのいずれでもＸ方向に回折しなかった光（ゼロ次回折光；図９（ｂ）のＤ１、Ｄ１’）は、Ｘ軸に対して検出光学系２１で検出される角度で射出される。基板８の格子パターン１１ａで回折せずに基板８での反射の前後でモールド側の格子パターン１０ａでそれぞれＸ方向に＋／−ｎ次回折と−／＋ｎ次回折した（トータルでゼロ次の）回折光Ｄ５、Ｄ５’も、Ｘ軸に対して検出光学系２１で検出される角度で射出される。これらの回折光Ｄ５、Ｄ５’は、モアレ縞を生成せずにモアレ縞のコントラストを低下する要因となる。しかし、本実施形態においては、モールド７の格子パターン１０ａがチェッカーボード状であるため、隣り合う格子からの回折光Ｄ５、Ｄ５’の位相がπずれ、互いに打ち消し合う。したがって、回折光Ｄ５、Ｄ５’の強度は抑制され、高いコントラストでモアレ縞を検出することができる。図９（ｄ）は、図９（ａ）、（ｂ）を３次元で表わした図である。なお、回折光Ｄ５、Ｄ５’に関しては強度が抑制されるため記載していない。

以上のように、検出光学系２１の瞳面ＰＤ、あるいは、検出絞り２６は、マーク１０、１１のそれぞれからの所定回折光（１次回折光）の干渉光を透過させ、該干渉光以外の少なくとも一部を遮断するように構成される。

ここまででは、モールド７と基板８とのＸ方向に関する相対位置の検出のためのモアレ縞の検出について説明したが、Ｙ方向に関する相対位置の検出のためのモアレ縞の検出についても、マークと照明の方向をＸとＹで入れ替えるだけで基本的に同一である。すなわち、モールド７には、図１０（ａ）のように、Ｙ方向に関する相対位置の検出のためのマークとして、Ｘ方向にＰｍｎ、Ｙ方向にＰｍｍの格子ピッチを有するチェッカーボード状の格子パターン１０ｂが設けられうる。また、基板８には、図１０（ｂ）のように、Ｙ方向に関する相対位置の検出のためのマークとして、Ｙ方向のみに、Ｐｍｍと異なる格子ピッチＰｗを有する格子パターン１１ｂが設けられうる。また、Ｙ方向に関する相対位置の検出のためのモアレ縞は、照明光学系２２の瞳面ＰＩにおいてＸ軸上に並んだ第２の極ＩＬ２、第４の極ＩＬ４からの光によって２つの格子パターン１０ｂ、１１ｂを照明することによって発生する。

ここまででは、格子パターン１０ａと格子パターン１０ｂの格子ピッチが互いに同じで、格子パターン１１ａと格子パターン１１ｂの格子ピッチが互いに同じである例を説明したが、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、格子パターン１０ａと格子パターン１０ｂの格子ピッチが互いに異なっていてもよく、また、格子パターン１１ａと格子パターン１１ｂの格子ピッチが互いに異なっていてもよい。さらには、検出光学系２１の光軸から第１の極ＩＬ１、第３の極ＩＬ２の中心までの距離と光軸から第２の極ＩＬ３、第４の極ＩＬ４の中心までの距離は互いに異なっていてもよい。

本実施形態の検出器３は、１つのモアレ縞を検出するためにマーク１０、１１を照明光学系２２の瞳ＰＩの２つの領域（極）からの光で斜め方向から照明し、これによって形成されるモアレ縞を垂直方向から検出する。このような構成によれば、１方向のみからマーク１０、１１を照明してモアレ縞を検出する従来の検出器と比べて、２倍の光量を確保することができる。これにより、検出器３は、２つの物体の相対位置を高い精度で検出することができる。本実施形態の検出器３は、式（７）を満足する範囲の波長λで回折光を検出できることは既に述べたとおりであるが、この波長範囲はできる限り広いことが望ましい。

基板８に設けられるマーク１１は、基板８の表面に剥き出しになっていることは少なく、複数層（例えば数層から数十層）の積層構造の内部に位置する場合が多い。マーク１１の上に透明な物質からなる層が形成されている場合、いわゆる薄膜干渉が起こり、照明光の波長によってはマーク１１からの光の強度が非常に弱くなることがある。この場合、照明光の波長λを変えることで、薄膜干渉の条件から外れ、マーク１１が見えるようになる。これに基づき、検出器３で観察する場合も照明光の波長λを広い範囲で可変とし、基板８を作成するプロセスによって、最もよく検出できる条件を設定できることが望ましい。決定対象の条件は、マークの格子ピッチ、開口数ＮＡ０、第１及び第２の極の中心位置、照明光の波長範囲、中心波長等である。照明光の波長λは光源２３としてハロゲンランプのような広帯域に波長を持つ光源を用いてバンドパスフィルタなどで所望の波長帯域を切り出しても良いし、ＬＥＤのような単色光光源で中心波長の異なるものを複数備えて切り替えても良い。

図１１のようにマーク１０ａ、１１ａからなるマーク対、マーク１０ｂと、１１ｂからなるマーク対を図１のような照明光学系２２の瞳面ＰＩの照明絞り２７および検出光学系２１の瞳面ＰＤの検出絞り２６を有する検出器３の視野に同時に入れることができる。これによって、マーク１０ａ、１１ａからなるマーク対を使ったＸ方向に関する相対位置検出とマーク１０ｂ、１１ｂからなるマーク対を使ったＹ方向に関する相対位置検出とを１つの検出器３を用いて同時に行うことができる。すなわち、本実施形態では、１つの検出器３（検出光学系２１と照明光学系２２）によってＸ、Ｙの２方向の相対位置情報を簡易な構成で同時に取得することができる。

図２を参照しながら本実施形態の効果を説明する。図２（ａ）は、照明光学系２２の瞳面ＰＩの照明絞りの開口および検出光学系２１の瞳面ＰＤの検出絞りの開口がともに円形である比較例の検出器の模式図である。図２（ｂ）は、照明光学系２２の瞳面ＰＩの照明絞り２７の開口が矩形であり、検出光学系２１の瞳面ＰＤの検出絞り２６の開口ＡＰが矩形である本実施形態の検出器３の模式図である。説明を簡易化するために、図２（ｂ）には、照明絞り２７の複数の極のうち極ＩＬ２に対応する開口のみが示されている。極ＩＬ２からの光により照明され、モールド７と基板８とで回折された回折光がＤ３（＋１）とＤ３（−１）である。Ｄ３（＋１）、Ｄ３（−１）は、極ＩＬ２と同じＸ方向＝ＮＡｐｍ、Ｙ方向＝Ｎａｐａの大きさで検出絞り２６の開口ＡＰ通り、撮像素子２５によって検出される。

図２（ｂ）には、極ＩＬ２からの光が検出光学系２１の瞳面ＰＤのＸ軸上を通る波長を有する例が示されている。この時の波長λは、式（５）で表され、ＮＡｉｌ＝Ｓｉｎφｍｎ＝λ／Ｐｍｎを満たす。マーク１０とマーク１１の相対位置の検出に必要な光は、Ｄ３（−１）とＤ３（＋１）のみであり、これ以外の光は不要光であるので、該不要光を遮断することで、信号のコントラストを向上させることが可能である。図２（ｂ）、および後に参照する図２（ｃ）、（ｄ）では、検出光学系２１の瞳面ＰＤに配置された検出絞り２６は、開口ＡＰを有し、開口ＡＰ以外の部分は、不要光を遮断するように遮断部ＢＰで構成されうる。

以下、不要光についての説明を行う。図１に記載された暗視野照明方法では、図１２（ａ）に示されるように、Ｘ方向に関する相対位置の検出では、それに寄与しない極ＩＬ３、ＩＬ４からの光がマークのエッジでＸ軸上に広く散乱分布をもつ散乱光（不要光）を発生させる。その散乱光が瞳面ＰＤを通過するので、その散乱光による散乱信号がモアレ縞に混入する。また、Ｘ方向に関する相対位置の検出のための極ＩＬ１、ＩＬ２からの光も、マークのエッジで散乱光（不要光）を発生させる。その散乱光も瞳面ＰＤを通過するので、その散乱光による散乱信号がモアレ縞に混入する。図１２（ｂ）には、モアレ縞を構成するモアレ信号のＸ方向の断面図が示されている。マークのエッジからの散乱光（不要光）による散乱信号がＸ方向のモアレ信号に入り悪影響が現れている。４周期あるモアレ信号のうち２周期は散乱光の影響を受けてしまい、これが検出精度を低下させうる。同様に、Ｙ方向に関する相対位置の検出では、それに寄与しない極ＩＬ１、ＩＬ２からの光がマークのエッジで散乱光（不要光）を発生させる。また、Ｙ方向に関する相対位置の検出のための極ＩＬ３、ＩＬ４からの光も、マークのエッジで散乱光（不要光）を発生させる。これらの散乱光による散乱信号がモアレ縞に混入する。

以上のように、Ｘ方向の相対位置の検出では、極ＩＬ３、ＩＬ４からの光がマークのエッジで散乱光（不要光）を発生させ、その散乱光が瞳面ＰＤ上のＹ＝±ＮＡｐａ／２内の範囲に入射する。また、Ｙ方向の相対位置の検出では、極ＩＬ１、ＩＬ２からの光がマークのエッジで散乱光（不要光）を発生させ、その散乱光が瞳面ＰＤ上のＸ＝±ＮＡｐａ／２内の範囲に入射する。

また、相対位置の検出に使用する極からの光も、マークのエッジで散乱光（不要光）を発生させる。Ｘ方向の相対位置の検出では、極ＩＬ１、ＩＬ２からの光がマークのエッジで散乱光（不要光）を発生させ、その散乱光が瞳面ＰＤ上のＸ＝±ＮＡｐｍ／２内の範囲に入射する。また、Ｙ方向の相対位置の検出では、極ＩＬ３、ＩＬ４からの光がマークのエッジで散乱光（不要光）を発生させ、その散乱光が瞳面ＰＤ上のＹ＝±ＮＡｐｍ／２内の範囲に入射する。

図２（ｃ）には、λ１〜λ２の波長幅で全ての検出光（不要光以外の光）が開口ＡＰを通るように検出絞り２６を構成した例が示されている。開口ＡＰは、Ｘ方向がＮＡｐｍ、Ｙ方向がＮＡｐａ＋（λ１−λ２）／Ｐｍｎの矩形形状を有する。波長によってＹ方向の回折角度が変わるため、λ１〜λ２の波長の光が開口ＡＰを通るように、開口ＡＰが（λ１−λ２）／Ｐｍｎ分だけＹ方向に広げられている。

図２（ｄ）には、検出光学系２１の瞳面ＰＤに配置された検出絞り２６の開口ＡＰの配置と照明光学系２２の瞳ＰＩに配置された照明絞り２７の極ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４の配置とが示されている。図２（ｄ）に示された構成は、図１１に示されているように、Ｘ、Ｙ方向の双方に関する相対位置検出に使用されうる。極ＩＬ２からの光は、ＩＬ２＿Ｄ３（−１）、ＩＬ２＿Ｄ３（＋１）が付された開口ＡＰを通して撮像素子２５によって検出される。極ＩＬ３からの光は、ＩＬ３＿Ｄ３（−１）、ＩＬ３＿Ｄ３（＋１）が付された開口ＡＰを通して撮像素子２５によって検出される。ここで、極ＩＬ２からの光の撮像素子２５で検出するためには、ＩＬ２＿Ｄ３（−１）、ＩＬ２＿ＤＳ３（＋１）が付された開口ＡＰのみがあれば十分である。しかし、Ｘ、Ｙ方向の相対位置検出を同時に行うためには、ＩＬ＿Ｄ３（−１）、ＩＬＤ３（＋１）が付された開口ＡＰも必要である。

図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示された構成例では、遮断部ＢＰを有することにより、Ｙ＝±ＮＡｐａ／２内の範囲、Ｘ＝±ＮＡｐａ／２内の範囲における遮断部ＢＰの面積が図１の構成例より大きくされている。これは、不要光を遮断する量を増やすことを意味し、相対位置の検出精度を向上するために有利である。

以下、上記の実施形態のいくつかの変形例を説明する。第１変形例では、図６（ａ）に示される照明絞り２７および図６（ｂ）に示される検出絞り２６が使用される。図６（ａ）に示される照明絞り２７では、極ＩＬ３および極ＩＬ４から射出される光をＹ偏光（Ｙ軸に平行な偏光）とする偏光素子、および、極ＩＬ１および極ＩＬ２から射出される光をＸ偏光（Ｘ軸に平行な偏光）とする偏光素子が設けられている。Ｘ偏光とＹ偏光は、偏光方向が互いに異なる偏光である。偏光素子は、例えば、偏光板、λ／４板または旋光子でありうる。図６（ｂ）に示される検出絞り２６では、Ｌ３＿Ｄ３（−１）およびＩＬ３＿Ｄ３（＋１）が入射する領域にＹ偏光のみ透過する偏光子が配置され、Ｌ２＿Ｄ３（−１）およびＩＬ２＿Ｄ３（＋１）が入射する領域にＸ偏光のみ透過する偏光子が配置されている。

極ＩＬ３および極ＩＬ４からの光は、Ｙ偏光であるので、それによって発生する回折光は、検出光学系２１の瞳面ＰＤのＩＬ３＿Ｄ３（−１）およびＩＬ３＿Ｄ３（＋１）が付された領域を透過する。一方、極ＩＬ１および極ＩＬ２からの光は、Ｘ偏光であるので、それによって発生する回折光は、検出光学系２１の瞳面ＰＤのＩＬ３＿Ｄ３（−１）およびＩＬ３＿Ｄ３（＋１）が付された領域を透過することができない。同様に、極ＩＬ１および極ＩＬ２からの光は、Ｘ偏光であるので、それによって発生する回折光は、検出光学系２１の瞳面ＰＤのＩＬ２＿Ｄ３（−１）およびＩＬ２＿Ｄ３（＋１）が付された領域を透過する。一方、極ＩＬ３および極ＩＬ４からの光は、Ｙ偏光であるので、それによって発生する回折光は、検出光学系２１の瞳面ＰＤのＩＬ２＿Ｄ３（−１）およびＩＬ２＿Ｄ３（＋１）が付された領域を透過することができない。よって、第１変形例によれば、マークのエッジからの不要光を検出光学系２１の瞳面ＰＤで遮断することができる。以上のように、照明絞り２７と検出絞り２６に偏光素子を使用することにより、不要光を遮断しながらＸ、Ｙ方向のモアレ縞を同時に検出することができる。

図１３には、第１変形例において得られる、モアレ縞を構成するモアレ信号のＸ方向の断面図が示されている。極ＩＬ３および極ＩＬ４からの光（Ｙ偏光）を検出光学系２１の瞳面ＰＤで遮断することによって、極ＩＬ１および極ＩＬ２からの光（Ｘ偏光）のみを撮像素子２５によって検出することができる。

第１変形例では、極ＩＬ３および極ＩＬ４から射出される光がＹ偏光、極ＩＬ１および極ＩＬ２から射出される光がＸ偏光であるが、極ＩＬ３および極ＩＬ４から射出される光がＸ偏光、極ＩＬ１および極ＩＬ２から射出される光がＹ偏光であってもよい。この場合、検出絞り２６では、Ｌ３＿Ｄ３（−１）およびＩＬ３＿Ｄ３（＋１）が入射する領域にＸ偏光のみ透過する偏光素子が配置され、Ｌ２＿Ｄ３（−１）およびＩＬ２＿Ｄ３（＋１）が入射する領域にＹ偏光のみ透過する偏光素子が配置される。

第２変形例では、図６（ａ）に示される照明絞り２７および図６（ｃ）に示される検出絞り２６が使用される。図６（ａ）に示される照明絞り２７については、前述のとおりである。図６（ｃ）に示される検出絞り２６では、Ｙ＝±ＮＡｏ、Ｘ＝±ＮＡｐｍ／２の範囲にはＸ偏光を遮断する偏光素子が配置され、Ｘ＝±ＮＡｏ、Ｙ＝±Ｎａｐｍ／２の範囲にはＹ偏光を遮断する偏光素子が配置されている。Ｘ方向に長いマークエッジ、またはＸ方向に長いラインをＩＬ１、ＩＬ２により照明することにより、不要光はＹ方向に回折する。Ｘ偏光のＩＬ１、ＩＬ２で照明し発生する不要光は、検出光学系２１の瞳面ＰＤにおけるＸ＝±ＮＡｏ、Ｙ＝±ＮＡｐｍ／２の範囲に入射しうるが、検出絞り２６にＸ偏光を遮断する偏光素子を配置することで、この不要光を遮断することができる。同様に、Ｙ方向に長いマークエッジ、またはＹ方向に長いラインをＩＬ３、ＩＬ４により照明することにより、不要光はＸ方向に回折する。Ｙ偏光のＩＬ３、ＩＬ４で照明し発生する不要光は、Ｙ＝±ＮＡｏ、Ｘ＝±ＮＡｐｍ／２の範囲に入射しうるが、検出絞り２６にＹ偏光を遮断する偏光素子を入れることで、この不要光を遮断することができる。不要光を検出光学系２１の瞳面ＰＤで遮断することにより、検出光のみを撮像素子２５で検出することができる。

第３変形例では、図６（ａ）に示される照明絞り２７および図６（ｄ）に示される検出絞り２６が使用される。図６（ａ）に示される照明絞り２７については、前述のとおりである。図６（ｄ）に示される検出絞り２６では、Ｙ＝±ＮＡｏ、Ｘ＝±ＮＡｐｍ／２の範囲にはＸ偏光を遮断する偏光素子が配置され、Ｘ＝±ＮＡｏ、Ｙ＝±Ｎａｐｍ／２の範囲にはＹ偏光を遮断する偏光素子が配置される。さらに、瞳面ＰＤには、遮断部ＢＰおよび開口ＡＰ１〜ＳＰ４が設けられていて、ＩＬ１、ＩＬ２からのＸ偏光は、開口ＡＰ１、ＡＰ２を通過する。また、開口ＡＰ１、ＡＰ２において、ＩＬ３、ＩＬ４からのＹ偏光は、Ｙ偏光遮断部（Ｘ偏光のみを通過させる偏光素子）によって遮断される。

Ｘ方向に長いマークエッジ、またはＸ方向に長いラインをＩＬ１、ＩＬ２からのＸ偏光により照明することにより、不要光はＹ方向に回折する。Ｘ偏光のＩＬ１、ＩＬ２で照明し発生する不要光は、検出光学系２１の瞳面ＰＤにおけるＸ＝±ＮＡｏ、Ｙ＝±ＮＡｐｍ／２に入射しうる。しかし、この領域にＸ偏光を遮断する偏光素子を配置することで、この不要光を遮断することができる。また、ＩＬ３、ＩＬ４からのＹ偏光は、開口ＡＰ１、ＡＰ２のＹ偏光遮断部を通ることができない。

同様に、ＩＬ３、ＩＬ４からのＹ偏光は、開口ＡＰ３、ＡＰ４を通過する。また、開口ＡＰ３およびＡＰ４において、ＩＬ１、ＩＬ２からのＸ偏光は、Ｘ偏光遮断部（Ｙ偏光のみを通過させる偏光素子）によって遮断される。Ｙ方向に長いマークエッジ、またはＹ方向に長いラインをＩＬ３、ＩＬ４からのＹ偏光により照明することにより、不要光はＸ方向に回折する。Ｙ偏光のＩＬ３、ＩＬ４で照明し発生する不要光は、Ｘ＝±ＮＡｐｍ／２、Ｙ＝±ＮＡｏに入射しうる。しかし。この領域にＹ偏光を遮断する偏光素子を配置することで、この不要光を遮断することができる。また、ＩＬ１、ＩＬ２からのＸ偏光は、開口ＡＰ３、ＡＰ４のＸ偏光遮断部を通ることができない。

第３変形例では、極ＩＬ３および極ＩＬ４から射出される光がＹ偏光、極ＩＬ１および極ＩＬ２から射出される光がＸ偏光であるが、極ＩＬ３および極ＩＬ４から射出される光がＸ偏光、極ＩＬ１および極ＩＬ２から射出される光がＹ偏光であってもよい。この場合、Ｘ＝０上はＹ偏光を遮断する偏光素子配置され、Ｙ＝０上はＸ偏光を遮断する偏光素子が配置される。

第３変形例では、検出光学系２１の瞳面ＰＤは、検出光のみを通過させ、不要光を遮断する。第３変形例では、Ｘ方向およびＹ方向に関して相対位置を同時に検出することができるが、Ｘ方向およびＹ方向に関する相対位置の検出が個別に行われてもよい。

インプリント装置を用いて形成した硬化物のパターンは、各種物品の少なくとも一部に恒久的に、或いは各種物品を製造する際に一時的に、用いられる。物品とは、電気回路素子、光学素子、ＭＥＭＳ、記録素子、センサ、或いは、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１４（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１４（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１４（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１４（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１４（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１４（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：インプリント装置、３：検出器、７：モールド、７ａ：パターン領域、８：基板、１０：マーク、１１：マーク、２１：検出光学系、２２：照明光学系

Claims (15)

1. 平面における第１物体と第２物体との相対位置を検出する検出器であって、
   前記第１物体に設けられた第１マークと前記第２物体に設けられた第２マークとを照明する照明光学系と、前記照明光学系によって照明された前記第１マークおよび前記第２マークのそれぞれからの回折光の干渉光を検出する検出光学系と、を備え、
   前記照明光学系の瞳面には、前記平面の法線に対して傾斜した方向から前記第１マークおよび前記第２マークを照明するように光強度分布が形成され、
   前記検出光学系の瞳面は、前記干渉光を通過させ、前記干渉光以外の光の少なくとも一部を遮断する、
   ことを特徴とする検出器。
2. 前記照明光学系の前記瞳面には、少なくとも１つの極を有するように前記光強度分布が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
3. 前記照明光学系の前記瞳面には、光軸を挟むように配置された２つの極を有するように前記光強度分布が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
4. 前記照明光学系の前記瞳面には、光軸を挟むように配置され第１の対を構成する２つの極と、前記光軸を挟むように配置され第２の対を構成する２つの極とを有するように前記光強度分布が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
5. 前記第２の対を構成する前記２つの極は、第１方向に沿って配置され、前記第１の対を構成する前記２つの極は、前記第１方向に直交する第２方向に沿って配置されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の検出器。
6. 前記第１の対を構成する前記２つの極からは、第１偏光が射出され、前記第２の対を構成する前記２つの極からは、前記第１偏光と偏光方向が異なる第２偏光が射出される、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の検出器。
7. 前記検出光学系の前記瞳面は、前記第１偏光によって発生した干渉光を通過させる第１偏光素子が配置された領域と、前記第２偏光によって発生した干渉光を通過させる第２偏光素子が配置された領域とを含む、
   ことを特徴とする請求項６に記載の検出器。
8. 前記検出光学系の前記瞳面には、開口絞りが配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の検出器。
9. 互いに交差する第１方向および第２方向によって規定される第１平面における第１物体と第２物体との相対位置を検出する検出器であって、
   前記第１物体に設けられた第１マークと前記第２物体に設けられた第２マークとで構成される第１マーク対、および、前記第１物体に設けられた第３マークと前記第２物体に設けられた第４マークとで構成される第２マーク対を照明する照明光学系と、
   前記照明光学系によって照明された前記第１マーク対からの第１干渉光、および、前記照明光学系によって照明された前記第２マーク対からの第２干渉光を検出する検出光学系と、を備え、
   前記照明光学系の瞳面には、前記第１平面の法線と前記第２方向とによって規定される第２平面に平行で前記法線に対して傾斜した方向から前記第１マーク対を照明し、前記法線と前記第１方向とによって規定される第３平面に平行で前記法線に対して傾斜した方向から前記第２マーク対を照明するように光強度分布が形成され、
   前記検出光学系の瞳面は、前記第１干渉光および前記第２干渉光を通過させ、前記第１干渉光および前記第２干渉光以外の光の少なくとも一部を遮断する、
   ことを特徴とする検出器。
10. 前記照明光学系の前記瞳面には、光軸を挟むように配置され第１の対を構成する２つの極と、前記光軸を挟むように配置され第２の対を構成する２つの極とを有するように前記光強度分布が形成される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の検出器。
11. 前記第２の対を構成する前記２つの極は、前記第１方向に沿って配置され、前記第１の対を構成する前記２つの極は、前記第２方向に沿って配置されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の検出器。
12. 前記第１の対を構成する前記２つの極からは、第１偏光が射出され、前記第２の対を構成する前記２つの極からは、前記第１偏光と偏光方向が異なる第２偏光が射出される、
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の検出器。
13. 前記検出光学系の前記瞳面は、前記第１偏光によって発生した干渉光を通過させる第１偏光素子が配置された領域と、前記第２偏光によって発生した干渉光を通過させる第２偏光素子が配置された領域とを含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の検出器。
14. 基板のショット領域の上のインプリント材とモールドのパターン領域とを接触させ前記インプリント材を硬化させることによって前記インプリント材の硬化物からなるパターンを形成するインプリント装置であって、
    前記ショット領域と前記パターン領域との相対位置を検出するように配置された請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の検出器を備え、
    前記検出器によって検出される前記相対位置に基づいて前記ショット領域と前記パターン領域とを位置合わせすることを特徴とするインプリント装置。
15. 請求項１４に記載のインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンが形成された基板の加工を行う工程と、
    を含み、前記加工が行われた前記基板から物品を得ることを特徴とする物品製造方法。

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