JP2022068832A - 処理装置、計測装置、リソグラフィ装置、物品製造方法、モデル、処理方法、計測方法、生成方法、およびコンピュータ - Google Patents

Abstract

【課題】計測対象物の位置情報を適切に使用するための有利な技術を提供する。【解決手段】処理装置は、計測対象物の画像データに基づいて、第１方向における前記計測対象物の位置情報を生成する生成部と、前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量に基づいて、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報の確信度を決定する決定部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、処理装置、計測装置、リソグラフィ装置、物品製造方法、モデル、処理方法、計測方法、生成方法、およびコンピュータに関する。

半導体デバイス等の物品を製造するためのリソグラフィ工程において、インプリント装置および露光装置等のリソグラフィ装置が使用されうる。リソグラフィ装置は、基板のショット領域に原版のパターンを転写しうる。インプリント装置では、基板のショット領域の上に配置されたインプリント材に型を接触させ、該インプリント材を硬化させることによって該ショット領域の上に該インプリント材の硬化物からなるパターンが形成される。また、露光装置では、感光材が塗布された基板のショット領域に原版のパターンを投影することによって該感光材に該原版のパターンの潜像が形成される。該潜像は、現像工程によって物理的なパターンに変換される。このようなリソグラフィ装置では、基板（ショット領域）に原版のパターンを精度よく転写するため、基板と原版とのアライメントを高精度に行うことが求められている（特許文献１参照）。

特許第４６０１４９２号公報

基板と原版とのアライメントは、例えば、計測対象物として、基板および／または原版に設けられたマークを撮像し、それにより得られた画像データから該マークの位置情報を求めることによって行われうる。しかしながら、基板および／または原版には、本来形成されるべき形状や位置で形成されていないマーク（異常マーク）が存在することがあり、このような異常マークの位置情報をそのまま使用してしまうと、該アライメントを高精度に行うことが困難になりうる。

そこで、本発明は、計測対象物の位置情報を適切に使用するための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処理装置は、計測対象物の画像データに基づいて、第１方向における前記計測対象物の位置情報を生成する生成部と、前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量に基づいて、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報の確信度を決定する決定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、計測対象物の位置情報を適切に使用するための有利な技術を提供することができる。

インプリント装置の動作を例示する図 インプリント装置の構成を例示する図 物品製造システムの構成を例示する図 モデルの生成方法を例示する図 アライメントにおいて実行される処理を例示する図 マークの画像データ、および該画像データから得られるアライメント波形（信号波形）を例示する図 マークの位置（仮位置情報）求める方法を例示する図 マークの画像データから非計測方向に関する特徴量を得る方法を例示する図 マークの画像データから非計測方向に関する特徴量を得る方法を例示する図 マークの画像データから非計測方向に関する特徴量を得る方法を例示する図 アライメントマークおよび検査マークの配置を例示する図 アライメントマークの位置合わせエラー量を例示する図 補正前および補正後におけるアライメントマークの位置合わせエラー量および位置情報の確信度を例示する図 モアレ計測システムを説明する図 アライメントマークの画像データから得られる信号波形（計測方向、非計測方向）を例示する図 アライメントマークの画像データから得られる信号波形（計測方向、非計測方向）を例示する図 露光装置の構成を例示する図 マーク位置計測部の構成を例示する図 マーク位置計測部における照明開口絞りの構成を例示する図 アライメントマークの構成を例示する図 アライメントマークの構成、および該アライメントマークの画像データから得られる信号波形（計測方向）を例示する図 アライメントマークの構成、および該アライメントマークの画像データから得られる信号波形（非計測方向）を例示する図 物品の製造方法を説明する図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、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。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態について説明する。第１実施形態では、リソグラフィ装置の例としてインプリント装置を説明するが、インプリント装置と露光装置とは、基板のショット領域と原版とのアライメント技術に関しては、共通する部分が多い。よって、以下で説明されるアライメント技術は、露光装置にも適用可能である。

図２（ａ）には、一実施形態のインプリント装置ＩＭＰの構成が模式的に記載されている。インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓのショット領域の上のインプリト材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＭＰとを接触させた状態でインプリント材ＩＭを硬化させ、その後にインプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍとを分離するインプリント処理を行う。このインプリント処理によって、基板Ｓのショット領域の上に、インプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成される。

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）が用いられうる。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。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、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、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスである。

本明細書および添付図面では、基板Ｓ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軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御または駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御または駆動は、それぞれＸ軸に平行な軸の周りの回転、Ｙ軸に平行な軸の周りの回転、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転に関する制御または駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定されうる情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定されうる情報である。位置決めは、位置および／または姿勢を制御することを意味する。アライメント（位置合わせ）は、基板および型の少なくとも一方の位置および／または姿勢の制御を含みうる。

インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓを保持する基板保持部１０２、基板保持部１０２を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動機構１０５、基板保持部１０２を支持するベース１０４、基板保持部１０２の位置を計測する位置計測部１０３を備えうる。基板駆動機構１０５は、例えば、リニアモータ等のモータを含みうる。インプリント装置ＩＭＰは、アライメント時に基板駆動機構１０５が基板Ｓ（基板保持部１０２）を駆動するために要する基板駆動力（アライメント負荷）を計測するセンサ１５１を備えうる。基板Ｓの上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域ＭＰとが接触した状態でなされるアライメントにおける基板駆動力は、例えば、基板Ｓと型Ｍとの間に作用するせん断力に相当する。せん断力は、主に、基板Ｓおよび型Ｍの平面方向に働く力である。アライメント時における基板駆動力は、例えば、アライメント時における基板駆動機構１０５のモータに供給される電流の大きさに相関を有し、センサ１５１は、該電流の大きさに基づいて基板駆動力を計測することができる。センサ１５１は、パターンの形成において型Ｍが受ける影響（せん断力）を計測するセンサの一例である。また、後述する制御部１１０が基板駆動機構１０５に対して出す駆動要求（指令値）をステージ制御値と呼ぶ。

インプリント装置ＩＭＰは、原版としての型（モールド）Ｍを保持する型保持部１２１、型保持部１２１を駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動機構１２２、型駆動機構１２２を支持する支持構造体１３０を含みうる。型駆動機構１２２は、例えば、ボイスコイルモータ等のモータを含みうる。インプリント装置ＩＭＰは、離型力（分離負荷）および／または押圧力を計測するセンサ１５２を備えうる。離型力は、基板Ｓの上のインプント材ＩＭの硬化物と型Ｍとを分離するために要する力である。押圧力は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに原版Ｍを接触させるために原版Ｍが押圧される力である。離型力および押圧力は、主に、基板Ｓおよび型Ｍの平面方向と垂直な方向に働く力である。離型力および押圧力は、例えば、型駆動機構１２２のモータに供給される電流の大きさに相関を有し、センサ１５２は、該電流の大きさに基づいて分離力および押圧力を計測することができる。センサ１５２は、パターンの形成において型Ｍが受ける影響（離型力および／または押圧力）を計測するセンサの一例である。また、後述する制御部１１０が型駆動機構１２２に対して出す駆動要求（指令値）もステージ制御値と呼ぶ。

基板駆動機構１０５および型駆動機構１２２は、基板Ｓと型Ｍとの相対位置および相対姿勢を調整する駆動機構を構成する。該駆動機構による基板Ｓと型Ｍとの相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材に対する型の接触、および、硬化したインプリント材（硬化物のパターン）からの型の分離のための駆動を含む。基板駆動機構１０５は、基板Ｓ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。型駆動機構１２２は、型Ｍ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。

インプリント装置ＩＭＰは、型Ｍを搬送する型搬送機構１４０および型クリーナ１５０を備えうる。型搬送機構１４０は、例えば、型Ｍを型保持部１２１に搬送したり、型Ｍを型保持部１２１から原版ストッカ（不図示）または型クリーナ１５０等に搬送したりするように構成されうる。型クリーナ１５０は、型Ｍを紫外線や薬液等によってクリーニングする。

型保持部１２１は、型Ｍの裏面（基板Ｓに転写すべきパターンが形成されたパターン領域ＭＰとは反対側の面）の側に圧力制御空間ＣＳを形成する窓部材１２５を含みうる。インプリント装置ＩＭＰは、圧力制御空間ＣＳの圧力（以下、キャビティ圧と呼ぶ）を制御することによって、図２（ｂ）に模式的に示されるように、型Ｍのパターン領域ＭＰを基板Ｓに向かって凸形状に変形させる変形機構１２３を備えうる。また、インプリント装置ＩＭＰは、アライメント計測器（アライメントスコープ、撮像部）１０６、硬化部１０７、観察部１１２、光学部材１１１を備えうる。

アライメント計測部１０６は、基板Ｓ（第１部材）の第１マークと型Ｍ（第２部材）の第２マークを照明し、第１マークおよび第２マークとによって形成される光学像であるモアレ縞（計測対象物）を撮像することによって画像データを生成しうる。なお、アライメントのために用いられるマークは、アライメントマークと呼ばれうる。アライメント計測部１０６あるいは制御部１１０は、撮像によって生成された画像データを処理することによって第１マークと第２マークとの相対位置情報を検出しうる。アライメント計測部１０６は、観察すべきアライメントマークの位置に応じて、不図示の駆動機構によって位置決めされてもよい。

ここで、アライメント計測部１０６は、第１マークと第２マークとによって形成されたモアレ縞によらずに、第１マークと第２マークとの相対位置情報を計測してもよい。例えば、第１マークと第２マークとでボックスインボックスマークが形成される場合、アライメント計測部１０６は、当該ボックスインボックスマークの撮像により生成された画像データを処理することで第１マークと第２マークとの相対位置情報を計測しうる。また、アライメント計測部１０６は、第１マークの位置情報および／または第２マークの位置情報を個別に計測してもよい。以下では、アライメント計測部１０６による撮像で生成された画像データを、アライメント画像と呼ぶことがある。また、アライメント計測部１０６を使って計測された結果を、アライメント計測値と呼ぶことがある。

硬化部１０７は、インプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギー（例えば、紫外光等の光）を、光学部材１１１を介してインプリント材ＩＭに照射し、これによりインプリント材ＩＭを硬化させる。観察部１１２は、光学部材１１１および窓部材１２５を介して基板Ｓ、型Ｍおよびインプリント材ＩＭを撮像することにより、インプリント材ＩＭの状態を観察する。以下では、観察部１１２による撮像で得られた画像データを、スプレッド画像と呼ぶことがある。

インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓのショット領域の上にインプリント材ＩＭを配置（供給）するディスペンサ１０８を備えうる。ディスペンサ１０８は、例えば、インプリント材ＩＭの配置を示すドロップレシピに従ってインプリント材ＩＭが基板Ｓのショット領域の上に配置されるようにインプリント材ＩＭを吐出する。また、インプリント装置ＩＭＰは、基板駆動機構１０５、型駆動機構１２２、変形機構１２３、型搬送機構１４０、型クリーナ１５０、アライメントスコープ１０６、硬化部１０７、観察部１１２、ディスペンサ１０８等を制御する制御部１１０を備えうる。制御部１１０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１１３が組み込まれた汎用コンピュータ、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。

図３には、半導体デバイス等の物品を製造するための物品製造システム１００１の構成が例示されている。物品製造システム１００１は、例えば、１又は複数のリソグラフィ装置（インプリント装置ＩＭＰおよび／または露光装置）を備えうる。図３では、リソグラフィ装置としてインプリント装置ＩＭＰが例示されている。また、物品製造システム１００１は、１又は複数の検査装置１００５（例えば、重ね合わせ検査装置、異物検査装置）と、１又は複数の後処理装置１００６（エッチング装置、成膜装置）とを備えうる。更に、物品製造システム１００１は、位置合わせエラー量を算出するための機械学習モデル、および確信度を決定するための機械学習モデルを生成する１又は複数のモデル生成装置（機械学習部）１００７を備えうる。これらの装置は、ネットワーク１００２を介して外部システムの１つである制御装置１００３と接続され、制御装置１００３によって制御されうる。制御装置１００３の一例としては、ＭＥＳ、ＥＥＣ等がある。モデル生成装置１００７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。モデル生成装置１００７は、例えば、ＥｄｇｅＳｅｒｖｅｒと呼ばれるサーバ等でありうる。モデル生成装置１００７は、各リソグラフィ装置の制御部１１０、又は、制御装置１００３等に組み込まれてもよい。インプリント装置ＩＭＰまたは露光装置等のリソグラフィ装置とモデル生成装置１００７を含むシステムは、リソグラフィシステムとして理解されてもよい。

インプリント装置ＩＭＰのアライメント計測部１０６および制御部（プロセッサ）１１０は、計測対象物の位置情報を計測あるいは検出する計測装置を構成しうる。他の観点において、インプリント装置ＩＭＰは、計測対象物の位置情報を計測あるいは検出する計測装置を含む。該計測装置は、アライメントマークを構成する回折格子の回折方向、即ち計測方向である第１方向における計測対象物の位置情報を計測あるいは検出する計測装置として動作しうる。該計測装置は、更に、計測方向である第１方向と異なる方向、すなわち非計測方向である第２方向（例えば、第１方向と直交する方向）における計測対象物の位置情報も計測するように構成されうる。制御部１１０は、画像データから得られる第１方向における計測対象物の仮位置情報と、第１方向と異なる第２方向に関する画像データの特徴量に基づく補正値とに基づいて、第１方向における計測対象物の位置情報を決定しうる。第２方向は、第１方向に直交する方向でありうる。該計測装置は、特徴量に基づいて補正値を得るためのモデルを用いて、該補正値を決定しうる。また、該計測装置は、該モデルを機械学習によって生成する機械学習部（モデル生成装置１００７）を備えていてもよい。

以下、本実施形態のリソグラフィ方法について説明する。このリソグラフィ方法は、計測対象物の位置情報を計測（生成）する計測方法、基板のショット領域と原版（型）とのアライメント誤差を計測する計測方法、および、基板のショット領域と原版（型）とのアライメントを行うアライメント方法を含みうる。

このリソグラフィ方法では、計測対象物の画像データから補正値あるいは補正量としての位置合わせエラー量が推定される。ここで、計測対象物は、マーク（の光学像）、または、第１マークと第２マークとによって形成される光学像（例えば、モアレ縞）でありうる。位置合わせエラー量は、計測対象物の画像データに基づいて算出（生成）されるマークの位置情報、または、第１マークと第２マークとの相対位置情報に含まれると推定されるエラー量（推定誤差量）でありうる。なお、エラー量は、計測対象物の位置情報に含まれると推定される誤差の大きさに関する情報に加えて、当該誤差の方向に関する情報を含んでもよい。

図１には、リソグラフィ方法の一実施形態として、インプリント装置ＩＭＰを含むリソグラフィシステムにおいて実行されるリソグラフィ方法が示されている。図１に示される動作は、制御部１１０によって制御されうる 工程Ｓ１０１では、不図示の基板搬送機構によって基板Ｓが搬送元（例えば、前処理装置とインプリント装置ＩＭＰとの中継部）から基板保持部１０２の上に搬送される。

工程Ｓ１０２～Ｓ１０６では、基板Ｓの複数のショット領域のうち選択されたショット領域に対するインプリント処理（パターンの形成）が実行される。以下では、基板Ｓの複数のショット領域のうち選択されたショット領域を、対象ショット領域と呼ぶことがある。

まず、工程Ｓ１０２では、基板Ｓの対象ショット領域の上にディスペンサ１０８によってインプリント材ＩＭが配置される。この処理は、例えば、基板駆動機構１０５によって基板Ｓを駆動しながらディスペンサ１０８からインプリント材ＩＭを吐出することによってなされうる。次に、工程Ｓ１０３では、対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰが接触するように型駆動機構１２２および基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって基板Ｓと型Ｍとが相対的に駆動される。一例においては、対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰが接触するように型駆動機構１２２によって型Ｍが駆動される。インプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰを接触させる処理において、変形機構１２３によって型Ｍのパターン領域ＭＰが基板Ｓに向かって凸形状に変形されうる。この際、キャビティ圧が制御され、その値が蓄積されうる。また、インプリント材ＩＭに型Ｍのパターン領域ＭＰを接触させる処理において観察部１１２による撮像が実行され、撮像された画像（スプレッド画像）が蓄積されうる。

工程Ｓ１０４では、基板Ｓの対象ショット領域と型Ｍのパターン領域ＭＰとのアライメントがなされうる。アライメントは、例えば、アライメント計測部１０６を使って得られたショット領域の第１マークと型Ｍの第２マークとの相対位置情報に基づいて、第１マークと第２マークとの相対位置が目標相対位置の許容範囲に収まるようになされうる。アライメントでは、型駆動機構１２２および基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって基板Ｓと型Ｍとが相対的に駆動されうる。ここで、基板Ｓと型Ｍとの相対位置情報は、仮位置情報（仮相対位置情報）を位置合わせエラー量（補正値）に基づいて補正することによって得られ、基板Ｓと型Ｍとの相対駆動量の目標値を決定するために用いられうる。仮位置情報（仮相対位置情報）は、アライメントスコープ１０６を使って得られた画像データに基づいて決定される情報であり、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの仮の相対位置を示しうる。位置合わせエラー量は、アライメントスコープ１０６を使って得られた画像データに基づいて算出されうる。位置合わせエラー量は、モデル生成装置１００７によって生成されインプリント装置ＩＭＰの制御部１１０に提供されるモデルを使って算出されうる。位置合わせエラー量（補正値）による仮位置情報（仮相対位置情報）の補正は、アライメントの実行期間の全てにおいて実行されてもよいし、ショット領域と型Ｍとの相対位置が基準値以下に収まった時点以降において実行されてもよい。制御部１１０は、アライメントスコープ１０６を使って得られる画像データを蓄積し、蓄積された画像データをモデル生成装置１００７（機械学習部）に提供しうる。モデル生成装置１００７は、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０から提供される画像データに基づいて、位置合わせエラー量を決定するためのモデルを生成しうる。

ここで、マークの位置を計測する方法を例示的に説明する。図６（ａ）には、Ｘ方向の位置を計測するマークを撮像して得られたマーク画像(画像データ)４０１が例示され、図６（ｂ）には、マーク画像４０１から得られるアライメント波形４０６が例示されている。基板Ｓは、図６（ａ）のマーク画像に対応するマークと、該マークを９０度回転させたマークとを有しうる。図６（ａ）のマーク画像に対応するマークは、計測方向がＸ方向であり、Ｘ方向における位置を計測するために使用されるマーク（以下では、Ｘ方向計測用のマークと呼ぶことがある）である。図６（ａ）のマーク画像に対応するマークを９０度回転させたマークは、計測方向がＹ方向であり、Ｙ方向における位置を計測するために使用されるマーク（以下では、Ｙ方向計測用のマークと呼ぶことがある）である。

例えば、制御部１１０は、基板Ｓのショット領域に設けられたＸ方向計測用の第１マークと基板Ｓのショット領域に設けられたＹ方向計測用の第１マークとを使って、該ショット領域のＸ方向の位置およびＹ方向の位置を仮位置情報として求める。同様に、型Ｍに設けられたＸ方向の位置を計測するための第２マークと型Ｍに設けられたＹ方向の位置を計測するための第２マークとを使って、型ＭのＸ方向の位置およびＹ方向の位置を仮位置情報として求める。そして、制御部１１０は、これらの仮位置情報を位置合わせエラー量（補正値）に基づいて補正することにより、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの相対位置情報（アライメント誤差）を生成することができる。

また、制御部１１０は、基板Ｓのショット領域に設けられたＸ方向用の第１マークと型Ｍに設けられたＸ方向用の第２マークとによって形成されるモアレ縞からショット領域と型ＭとのＸ方向における相対位置を仮相対位置情報として求める。同様に、基板Ｓのショット領域に設けられたＹ方向用の第１マークと型Ｍに設けられたＹ方向用の第２マークとによって形成されるモアレ縞からショット領域と型ＭとのＹ方向における相対位置を仮相対位置情報として求める。そして、制御部１１０は、これらの仮相対位置情報を位置合わせエラー量（補正値）に基づいて補正することにより、基板Ｓのショット領域と型Ｍとの相対位置情報（アライメント誤差）を生成することができる。

図７には、アライメント計測部１０６を使ってマークの位置を仮位置情報として求める方法が示されている。以下、図６（ａ）のマーク画像を例として、マーク位置４０２を仮位置情報として求める方法を説明する。マーク位置４０２は、一例として、計測方向（図６（ａ）ではＸ方向）におけるマーク画像の中心位置であり、これはマーク画像に対応するマークの中心位置でもある。この例では、計測方向４０４はＸ方向であり、非計測方向４０５はＹ方向である。

工程Ｓ５０１では、制御部１１０は、アライメント計測部１０６を使ってマークを撮像することによりマーク画像４０１（画像データ）を取得する。工程Ｓ５０２では、制御部１１０は、マーク画像４０１に基づいてアライメント波形４０６を生成（算出）する。アライメント波形４０６は、マーク画像４０１から得られる計測方向（Ｘ方向）の信号波形である。アライメント波形４０６は、例えば、マーク画像４０１を含む計測領域４０３を構成する複数の画素のうち、計測方向４０４（Ｘ方向）における位置が等しい画素のそれぞれについての積算値を算出することによって生成されうる。

工程Ｓ５０３では、制御部１１０は、アライメント波形４０６に基づいてマーク位置４０２を仮位置情報として算出する。算出方法の一例としては、アライメント波形４０６の重心位置をマーク位置４０２とする方法がある。別例として、フーリエ変換等によりアライメント波形の位相を算出する事によりマーク位置を算出する方法、あるいは、パターンマッチング法を用いてマーク位置を算出する方法などがある。

図１に戻って、工程Ｓ１０５では、硬化部１０７によってインプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギーが、基板Ｓと型Ｍのパターン領域ＭＰとの間のインプリント材ＩＭに照射される。これによってインプリント材ＩＭが硬化し、インプリント材ＩＭの硬化物が形成される。工程Ｓ１０６では、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域ＭＰとが分離されるように、型駆動機構１２２および基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって基板Ｓと型Ｍとが相対的に駆動される。一例においては、インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域ＭＰとが分離されるように、型駆動機構１２２によって型Ｍが駆動される。インプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域ＭＰとが分離される際も、型Ｍのパターン領域ＭＰが基板Ｓに向かって凸形状に変形されるとよい。また、観察部１１２による撮像が実行され、撮像された画像に基づいてインプリント材ＩＭと型Ｍとの分離の状態が観察されうる。

工程Ｓ１０７では、制御部１１０は、基板Ｓの全てのショット領域に対して工程Ｓ１０２～Ｓ１０６のインプリント処理を実行したかどうかを判断する。そして、制御部１１０は、基板Ｓの全てのショット領域に対して工程Ｓ１０２～Ｓ１０６のインプリト処理を実行した場合には工程Ｓ１０８に進み、未処理のショット領域が存在する場合には工程Ｓ１０２に戻る。この場合、未処理のショット領域のうち選択されたショット領域が対象ショット領域とされ、当該対象ショット領域に対して工程Ｓ１０２～Ｓ１０６のインプリント処理が実行される。

工程Ｓ１０８では、不図示の基板搬送機構によって基板Ｓが基板保持部１０２から搬送先（例えば、後処理装置との中継部）に搬送される。図１に示される動作は、複数の基板で構成されるロットが処理される場合には、該複数の基板のそれぞれに対して実行される。

ここで、インプリント装置ＩＭＰ（リソグラフィ装置）において、基板Ｓおよび／または型Ｍに設けられたマークには、本来形成されるべき形状や位置で形成されていないマーク（異常マーク）が存在することがある。このような異常マークの位置情報をそのまま使用してしまうと、基板Ｓと型Ｍとのアライメントを高精度に行うことが困難になりうる。そのため、本実施形態のインプリント装置ＩＭＰ（制御部１１０）は、画像データ（マーク画像）から得られる計測対象物（例えばマーク）の位置情報を適切に使用するための判断材料の１つとして、当該位置情報の確信度を決定しうる。

具体的には、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０は、計測対象物の位置情報を生成する生成部と、当該位置情報の確信度を決定する決定部と、を備える処理装置として機能するように構成されうる。生成部は、アライメント計測部１０６による撮像で生成された計測対象物の画像データに基づいて、第１方向（計測方向）における計測対象物の位置情報を生成しうる。生成部は、上述したように、計測対象物の仮位置情報と補正値とに基づいて、第１方向における計測対象物の位置情報を生成（決定）してもよい。決定部は、第１方向と異なる第２方向（非計測方向）に関する画像データの特徴量に基づいて、生成部で生成された計測対象物の位置情報の確信度を決定しうる。確信度は、生成部で生成された計測対象物の位置情報が正常であると確信することができる度合いを表した指標（情報）であり、確からしさおよび／または信頼度として理解されてもよい。

上記の処理装置として機能する制御部１１０（決定部）は、画像データにおける第２方向の特徴量に基づいて第１方向の位置情報の確信度を得るためのモデルを用いて、該特徴量から確信度を決定しうる。制御部１１０は、該モデルを機械学習によって生成する機械学習部（モデル生成部１００７）を備えていてもよい。また、上記の処理装置としての機能は、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０の代わりに又は加えて、制御装置１００３に組み込まれてもよい。

次に、図４を参照しながら、モデル生成装置１００７におけるモデルの生成方法を説明する。なお、上述したように、モデル生成装置１００７は、インプリント装置ＩＭＰ（例えば、制御部１１０）に組み込まれてもよく、この場合、モデルの生成は、インプリント装置ＩＭＰにおいてなされる。

工程Ｓ２０１では、モデル生成装置１００７は、位置合わせエラー量を取得する。具体的には、モデル生成装置１００７は、重ね合わせ検査装置（検査装置１００５）で測定した基板Ｓの１つのショット領域の計測値を取得する。取得する計測値は、基板Ｓの各ショット領域に属する少なくとも１点の重ね合わせ精度を計測した結果でありうる。例えば、計測値は、基板Ｓの下地レイヤー（の重ね合わせ検査マーク）とその上にインプリント装置ＩＭＰによって形成されたレイヤー（の重ね合わせ検査マーク）との重ね合わせずれ量でありうる。そして、モデル生成装置１００７は、重ね合わせ検査装置による計測値とインプリント装置ＩＭＰでの最終計測値（例えば、工程Ｓ１０４で最終的に得られた位置情報（アライメント誤差））との差分を位置合わせエラー量として算出する。

工程Ｓ２０２では、モデル生成装置１００７は、少なくとも非計測方向におけるマーク画像の特徴量を取得する。具体的には、モデル生成装置１００７は、まず、直前の工程Ｓ２０１で計測値を取得したショット領域のマークのマーク画像(画像データ)を取得する。このマーク画像は、工程Ｓ１０４でアライメント計測部１０６を使って取得したものであり、工程Ｓ１０４の終了後の任意のタイミングでインプリント装置ＩＭＰからモデル生成装置１００７に提供されうる。そして、モデル生成装置１００７は、取得したマーク画像の特徴量を求める。この特徴量は、少なくとも非計測方向に関する特徴量を含み、付加的に計測方向に関する特徴量を含んでもよい。計測方向は、図６の例では、Ｘ方向である。非計測方向は、図６の例では、Ｘ方向と交差する方向であり、例えば、Ｙ方向である。

工程Ｓ２０３では、モデル生成装置１００７は、基板Ｓの考慮対象の複数のショット領域の全てについて工程Ｓ２０１～Ｓ２０２を実行したかどうかを判断する。未実行のショット領域がある場合には工程Ｓ２０１に戻り、該未実行のショット領域について工程Ｓ２０１～Ｓ２０２を実行する。そして、考慮対象の複数のショット領域の全てについて工程Ｓ２０１～Ｓ２０２の実行が終了したら工程Ｓ２０４に進む。工程Ｓ２０４では、モデル生成装置１００７は、特徴量に基づいて位置合わせエラー量を推定するためのモデル、および、特徴量に基づいて確信度を決定するためのモデルを生成する。

重ね合わせ検査装置による計測値とインプリント装置ＩＭＰでの計測値とで生じる位置ずれの要因によっては、非計測方向に関する特徴量と、計測方向に関する特徴量とを用いてモデルを生成したほうが位置合わせエラー量を低減できる場合がある。そのような場合には、非計測方向に関する特徴量と、計測方向に関する特徴量の両方を用いて学習したモデルを生成することが好ましい。

ここで、特徴量に基づいて位置合わせエラー量を推定するためのモデル（エラー量推定モデル）は、特徴量を入力とし、位置合わせエラー量を示す情報を出力とするように構成されうる。エラー量推定モデルは、位置合わせエラー量を示す情報として、位置合わせエラー量自体を出力するように構成されてもよいし、位置合わせエラー量を示す指標が含まれる分布および／または値を出力するように構成されてもよい。また、特徴量に基づいて確信度を決定するためのモデル（確信度決定モデル）は、特徴量を入力とし、確信度を示す情報を出力とするように構成されうる。確信度決定モデルは、確信度を示す情報として、確信度自体を出力するように構成されてもよいし、確信度を示す指標が含まれる分布および／または値を出力するように構成されてもよい。本実施形態では、特徴量を入力とし、位置合わせエラー量を示す指標と確信度を示す指標とが含まれる分布を出力とするモデルを生成する例について説明する。

モデルの生成は、例えば、機械学習によって行うことができる。具体例を挙げると次のとおりである。まず、インプリント装置ＩＭＰによって基板の複数のショット領域に同じ条件で新たなレイヤー（パターン）を形成する。そして、外部の重ね合わせ検査装置によって、各ショット領域の下地レイヤー（の重ね合わせ検査マーク）と新たに形成されたレイヤー（の重ね合わせ検査マーク）との重ね合わせずれ量を計測する。次いで、モデル生成装置１００７は、計測された各ショット領域の重ね合わせずれ量を取得し、重ね合わせずれ量と当該ショット領域に新たにレイヤーを形成した際の最終計測値との差分を位置合わせエラー量として算出する。そして、モデル生成装置１００７は、新たにレイヤーを形成する際に使用した各ショット領域のマーク画像の特徴量をモデルの入力データとし、算出された位置合わせエラー量を教師データとして用いて機械学習をする。

機械学習に際しては、位置合わせエラー量に対して前処理を実施してもよい。前処理の例としては、例えば、位置合わせエラー量にオフセット値を加算する方法、位置合わせエラー量に値を乗算し、エラー量のスケールを変更する方法を挙げることができる。

機械学習の方法としては、例えば、変数を確率として扱うことで不確かさを考慮した推論を行うガウス過程回帰およびベイズ推定を挙げることができる。ガウス過程回帰およびベイズ推定を使用する場合、モデルは、特徴量を入力して位置合わせエラー量の確率分布を出力する関数であり、機械学習によって内部変数の最適化が行われうる。得られたエラー量の確率分布の期待値をエラー量の推論値として用いることができ、当該確率分布の分散を確信度として用いることができる。

推論の計算量を削減する必要がある場合、重回帰分析等のように計算量が少ない統計モデルを使用することが適している。マーク画像の画素値を特徴量とする等の高次元の特徴量を用いて位置合わせエラー量を算出する場合、多層パーセプトロンで構成されたニューラルネットワークを用いて内部の変数を最適化する手法が適している。位置合わせエラー量またはマーク画像に異常値が多く含まれている場合、異常値に頑健な決定木分析に基づいた手法を適用してもよい。重回帰分析またはニューラルネットワークを使用する場合は、モデルは、特徴量を入力して位置合わせエラー量を出力するように定義され、機械学習によって内部変数の最適化が行われうる。決定木分析を使用する場合は、モデルは、特徴量を入力して位置合わせエラー量を出力するように定義され、機械学習によって決定木の構築が行われうる。

工程Ｓ２０５では、モデル生成装置１００７は、工程Ｓ２０４で生成されたモデルを保存する。また、モデル生成装置１００７は、工程Ｓ２０４で生成されたモデルをインプリント装置ＩＭＰの制御部１１０に提供しうる。

ここで、位置合わせエラー量の推定および確信度の決定において、非計測方向におけるマーク画像の特徴量を用いる理由（原理）を説明する。図１４（ｄ）には、基板Ｓのショット領域に設けられた第１マークと型Ｍに設けられた第２マークとによって形成される光学像であるモアレ縞に基づいて基板Ｓのショット領域と型Ｍとの相対位置情報を計測する原理が示されている。図１４（ｄ）には、基板Ｓのショット領域に設けられた第１マーク３ａと型Ｍに設けられた第２マーク２ａとが示されている。アライメントスコープ１０６は、マークを照明する照明光学系を有し、該照明光学系は、瞳面Ｐを有する。ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、ＩＬ４は、瞳面Ｐに形成される極からの照明光を示している。

基板Ｓのショット領域と型ＭとのＸ方向における相対位置の計測には、照明光ＩＬ１、ＩＬ２が使用される。図１４（ａ）に例示されるように、Ｘ方向における相対位置の計測においては、Ｘ方向における相対位置の計測には使用されない照明光ＩＬ３、ＩＬ４が第１マーク３ａ、第２マーク２ａのエッジで散乱光を発生させうる。この散乱光は、フレアとなってモアレ縞信号（モアレ縞画像データ）に混入しうる。図１４（ｃ）には、図１４（ａ）におけるモアレ縞信号のＸ方向における信号強度分布（アライメントスコープ１０６の撮像素子の受光面上の光強度分布）が例示されている。第１マーク３ａ、第２マーク２ａのエッジからの散乱光によって信号強度分布における左端側および右端側のピークが大きいことが分かる。４周期あるモアレ縞信号のうち左端側および右端側の２周期は散乱光の影響を受けてしまい、これにより相対位置の計測精度が影響を受ける。図１４（ｂ）に示すように、Ｙ方向における相対位置の計測についても同様であり、Ｙ方向における相対位置の計測に使用されない照明光ＩＬ１、ＩＬ２が第１マーク３ｂ、第２マーク２ｂのエッジで散乱光を発生させうる。そして、この散乱光がフレア光となってモアレ縞信号に混入しうる。以上は、計測方向における光強度分布がフレアの影響を受けうることを説明するものであるが、同様の原理によって、非計測方向における光強度分布も、フレアの影響を受けて変化しうる。そして、非計測方向における光強度分布の変化は、計測方向についての相対位置または位置の計測精度を低下させうる。

図１５、図１６には、計測方向（Ｘ方向）の信号波形４０６と、非計測方向（Ｙ方向）の信号波形４０７とがそれぞれ例示されている。計測方向の信号波形４０６は、アライメント波形とも呼ばれ、アライメント計測部１０６を使って得られた画像データ４０１を構成する複数の画素のうち、計測方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値を算出することによって得られうる。また、非計測方向の信号波形は、アライメント計測部１０６を使って得られた画像データ４０１を構成する複数の画素のうち、非計測方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値を算出することにより得られうる。

図１６の例は、図１５の例に比べて、フレア光の影響が大きい。図１６に例示された計測方向の信号波形４０６は、図１５に例示された計測方向の信号波形４０６よりも歪が大きく、そのために計測方向における計測結果に誤差９０１が生じうる。また、図１６に例示された非計測方向の信号波形４０７は、図１５に例示された非計測方向の信号波形４０７よりも歪が大きく、信号値のばらつき９０２が大きいことを示している。つまり、非計測方向の信号波形４０７は、計測方向の信号波形４０６、即ち計測方向における計測結果に対して相関を有することが分かる。したがって、非計測方向に関する画像データの特徴量を求め、該特徴量に基づいて、該画像データから得られる計測方向における計測対象物の仮位置情報を補正することにより計測対象物の位置情報を高精度に決定することができる。また、上記の説明から、非計測方向に関する画像データの特徴量は、計測方向における信号波形の歪みおよび／信号値のばらつきを反映しているといえる。そのため、該特徴量に基づいて、画像データから決定された計測対象物の位置情報についての確信度（確からしさ、信頼度）を決定することができる。

ここで、非計測方向（第２方向）に関して画像データから得られる特徴量について、図８を参照しながら説明する。図８には、図６と同様に、Ｘ方向の位置を計測するマークを撮像して得られたマーク画像（画像データ）４０１と、該マーク画像４０１から得られるアライメント波形４０６（計測方向（Ｘ方向）の信号波形）とが例示されている。また、図８には、マーク画像４０１から得られる非計測方向（Ｙ方向）の信号波形４０７も例示されている。非計測方向の信号波形４０７は、例えば、マーク画像４０１を含む計測領域４０３を構成する複数の画像のうち、非計測方向（Ｙ方向）における位置が等しい画素のそれぞれについての積算値を算出することによって生成されうる。

非計測方向（第２方向）に関して画像データから得られる特徴量は、図８に例示されるように、非計測方向における複数の位置にそれぞれに対応する複数の値６０３を含みうる。該複数の値６０３は、複数の積算値を含み、該複数の積算値の各々は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値でありうる。あるいは、該複数の値６０３は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向に平行な線上の複数の画素の信号値を含みうる。あるいは、該複数の値６０３は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向に平行な線上の複数の画素の信号値を処理して得られる複数の値でありうる。あるいは、該複数の値６０３は、複数の積算値に対して基底変換を行うことによって得られ、該複数の積算値の各々は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値でありうる。あるいは、該複数の値６０３は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向に平行な線上の複数の画素の信号値に対して基底変換を行うことによって得られる値でありうる。あるいは、該複数の値６０３は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向に平行な線上の複数の画素の信号値を処理して得られた複数の値に対して基底変換を行うことによって得られる値でありうる。

あるいは、図９において、部分領域７０１において計測方向の位置が等しい画素のそれぞれの信号値を積算した結果と、部分領域７０２において計測方向の位置が等しい画素のそれぞれの信号値を積算した結果との差分を非計測方向における特徴量としてもよい。具体的には、部分領域７０１から得られる計測方向（Ｘ方向）のアライメント波形４０６ａと、部分領域７０２から得られる計測方向（Ｘ方向）のアライメント波形４０６ｂとの差分を、非計測方向における特徴量としてもよい。部分領域７０１および部分領域７０２は、マーク画像４０１を含む計測領域４０３のうち非計測方向（Ｙ方向）の位置が互いに異なる領域である。

以下、図１０を参照しながら非計測方向に関する画像データの特徴量を算出あるいは決定する例を説明する。図１０において、ｘ１、ｘ２・・・は、アライメント計測部１０６による撮像によって得られた画像データ（マーク画像４０１）のＸ座標（Ｘ方向における画素位置）を表す。また、ｙ１、ｙ２・・・は、該画像データのＹ座標（Ｙ方向における画素位置）を表している。以下では、Ｘ座標がｘ１、Ｙ座標がｙ１の画素の画素値をｘ１ｙ１と表す。ここで、サンプリングあるいは抽出する画素の座標ｘ１、ｘ２・・・、ｙ１、ｙ２・・・の間隔および個数については、任意に決定（設定）することができる。

一例として、（ｘ１ｙ１ ＋ ｘ２ｙ１＋ ｘ３ｙ１ ＋・・・）、（ｘ１ｙ２ ＋ ｘ２ｙ２ ＋ ｘ３ｙ２・・・）、・・・のように、ｙ座標が等しい画素の画素値を積算することで、非計測方向の信号波形が有する特徴を特徴量として得ることができる。このような方法は、非計測方向に沿って回折光および／または散乱光が生じている場合に有効である。

回折光、散乱光が局所的に生じている場合、（ｘ１ｙ１）、（ｘ１ｙ２）、（ｘ１ｙ３）、（ｘ１ｙ４）、（ｘ１ｙ５）、（ｘ１ｙ６）、（ｘ２ｙ１）、（ｘ２ｙ２）、・・・のように各座標の画素の画素値をそのまま非計測方向の特徴量として用いてもよい。ここで、（ｘ１ｙ１＋ ｘ１ｙ２）、（ｘ１ｙ３ ＋ ｘ１ｙ４）、（ｘ１ｙ５ ＋ ｘ１ｙ６）、（ｘ２ｙ１ ＋ ｘ２ｙ２）、（ｘ２ｙ３ ＋ ｘ２ｙ４）、・・・のように特徴量を決定してもよい。このように、ｙ方向の複数の画素の画素値を加算することで特徴量を示すデータの数を削減することができ、これにより、特徴量に基づく補正値の計算における計算量を削減することができる。また、（ｘ１ｙ１＋ ｘ１ｙ３）、（ｘ１ｙ２ ＋ ｘ１ｙ４）・・・のように、複数の画素からなるグループの平均座標が昇順になるように、各グループにおける画素値の合計値を特徴量として抽出してもよい。あるいは、（ｘ１ｙ１＋ ｘ１ｙ２ ＋ ｘ１ｙ３）、（ｘ１ｙ３ ＋ ｘ１ｙ４ ＋ ｘ１ｙ５）・・・のように、複数の画素からなるグループの座標が部分的にオーバーラップするように、各グループにおける画素値の合計値を特徴量として抽出してもよい。あるいは、（ｘ１ｙ１＋ ｘ１ｙ２ ＋ ｘ２ｙ１ ＋ ｘ２ｙ２）、（ｘ１ｙ２ ＋ ｘ１ｙ３ ＋ ｘ２ｙ２ ＋ ｘ２ｙ３）、（ｘ１ｙ３ ＋ ｘ１ｙ４ ＋ ｘ２ｙ３ ＋ ｘ２ｙ４）、・・・のようにｘｙ方向に加算を行って特徴量を抽出してもよい。回折光および／または散乱光が斜め方向に沿って生じている場合、（ｘ１ｙ１＋ ｘ２ｙ２）、（ｘ２ｙ２ ＋ ｘ３ｙ３）、（ｘ１ｙ２ ＋ ｘ２ｙ３）、（ｘ２ｙ３ ＋ ｘ３ｙ４）、・・・のように斜め方向に加算を行って特徴量を抽出してもよい。

また、（α×ｘ１ｙ１）、（β×ｘ１ｙ２）、（γ×ｘ１ｙ３）、・・・のように、定数α、β、γ、・・・を各画素の画素値に乗算してもよい。これによって、補正の効果が薄い特徴量の重みを任意に下げることができる。また、（α×ｘ１ｙ１＋ β×ｘ１ｙ２ ＋ γ×ｘ１ｙ３）、（ａ×ｘ１ｙ２ ＋ ｂ×ｘ１ｙ３ ＋ ｃ×ｘ１ｙ４）、（ｐ×ｘ１ｙ３ ＋ ｑ×ｘ１ｙ４ ＋ ｒ×ｘ１ｙ５）、・・・のように特徴量を決定してもよい。ここで、α、β、γ、ａ、ｂ、ｃ、ｐ、ｑ、ｒは、画素値に乗じる定数である。α＝ａ＝ｐ＝－１、β＝ｂ＝ｐ＝２、γ＝ｃ＝ｒ＝－１とすると、非計測方向の勾配を特徴量として得ることができる。

得られた非計測方向の特徴量に対して基底変換を行うことによって新たな特徴量を得てもよい。基底変換の例としては、フーリエ変換を行って位相および振幅を得る方法、主成分分析によって基底を求め、基底変換を行うことで情報量を縮約する方法がある。また、特徴量に対してオフセット値を加算または乗算して新たな特徴量をすることもできる。非計測方向の特徴量に加えて、計測方向の特徴量を使用して、これらに基づいて補正値を決定してもよい。計測方向の波形(画像データ)の任意の点をサンプリングして特徴量として用いてもよく、非計測方向の特徴量と同じように基底変換やオフセット加算、乗算が行える。なお、画像データから特徴量を求める処理は、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０等で実行されてもよい。

次に、図５を参照しながら、前述した工程Ｓ１０４（アライメント）において実行される処理を説明する。この処理では、前述のモデルを用いて位置合わせエラー量が算出され、その位置合わせエラー量（補正量）に基づいて、画像データに基づいて求められる計測方向に関する仮位置情報を補正することにより、計測対象物の位置情報を生成する。また、前述のモデルを用いて確信度が決定され、その確信度に基づいて、工程Ｓ１０４（アライメント）における計測対象物の位置情報の使用に関する設定を行う。

工程Ｓ３０１では、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０は、モデル生成装置１００７によって生成されたモデルを取得する。なお、モデルの取得は、次工程である工程Ｓ３０２の直前である必要は無く、例えば、前述した工程Ｓ１０２の前などの任意のタイミングでなされてもよい。

工程Ｓ３０２では、制御部１１０は、工程Ｓ１０４においてアライメント計測部１０６による撮像で得られた画像データを取得し、該画像データから少なくとも非計測方向に関する特徴量を取得（抽出、算出）する。工程Ｓ３０２における特徴量の抽出あるいは算出方法は、モデル生成装置１００７が工程Ｓ２０２で実行する特徴量の抽出あるいは算出方法と同じである。

工程Ｓ３０３では、制御部１１０は、工程Ｓ３０１で取得されたモデルと、工程Ｓ３０２で抽出あるいは算出された特徴量とを用いて、位置合わせエラー量を算出する。例えば、学習手段としてガウス過程回帰を用いる場合、工程Ｓ３０１で取得したモデルに対して特徴量を入力し、該モデルから出力された確率分布の期待値を位置合わせエラー量として得ることができる。この位置合わせエラー量は、補正値として使用されうる。

工程Ｓ３０４では、制御部１１０は、工程Ｓ１０４においてアライメント計測部１０６による撮像で得られた画像データの計測方向に関する光強度分布に基づいて、計測方向に関する計測対象物の仮位置情報を決定する（求める）。この仮位置情報は、画像データの非計測方向に関する特徴量を考慮することなく得られる暫定的な計測対象物の位置情報である。

工程Ｓ３０５では、制御部１１０は、工程Ｓ３０４で得られた仮位置情報と、工程Ｓ３０３で得られた非計測方向に関する画像データの特徴量に基づく補正値とに基づいて、計測方向における計測対象物の位置情報を生成する。具体的には、制御部１１０は、工程Ｓ３０４で得られた仮位置情報から工程Ｓ３０３で得られた非計測方向に関する画像データの特徴量に基づく補正値を減じることによって、計測方向における計測対象物の位置情報を生成することができる。

モデル作成時に非計測方向に関する特徴量に加え、計測方向に関する特徴量を用いている場合には、制御部１１０は、工程Ｓ３０２で非計測方向に関する特徴量と、計測方向に関する特徴量とを抽出あるいは算出してもよい。そして、制御部１１０は、工程Ｓ３０３でモデルに対して非計測方向に関する特徴量と計測方向に関する特徴量とを入力し、モデルから出力された位置合わせエラー量を補正値とし、工程Ｓ３０５で計測対象物の位置情報を求めてもよい。

工程Ｓ３０６では、制御部１１０は、工程Ｓ３０１で取得されたモデルと、工程Ｓ３０２で抽出あるいは算出された特徴量とを用いて、工程Ｓ３０５で求めた計測対象物の位置情報の確信度を決定（算出）する。例えば、学習手段としてガウス過程回帰を用いる場合、工程Ｓ３０１で取得したモデルに対して特徴量を入力し、該モデルから出力された確率分布の分散を確信度として決定することができる。このように計測対象物（例えばマーク）の確信度を決定することにより、該確信度に基づいて、該計測対象物としてのマークが異常マークか否かを判断することができる。換言すると、工程Ｓ１０４のアライメントにおいて該計測対象物の位置情報を使用可能か否かを判断することができる。

工程Ｓ３０７では、制御部１１０は、工程Ｓ３０６で決定された特徴量に基づいて、工程Ｓ３０５で生成された計測対象物の位置情報の使用（工程Ｓ１０４のアライメントでの使用）に関する設定を行う。該設定は、例えば、工程Ｓ３０５で生成された計測対象物の位置情報を工程Ｓ１０４のアライメントで使用するか否かの設定であってもよい。また、工程Ｓ３０５で生成された計測対象物の位置情報を工程Ｓ１０４のアライメントで使用する際に該位置情報に付与される重みの設定であってもよい。これらの設定は、処理装置の一部として制御部１１０および／または制御装置１００３に備えられた設定部により実行されうる。

ここで、上記の処理に基づいたアライメントの例について説明する。基板Ｓの対象ショット領域に配置された１以上のマーク（アライメントマーク）を計測対象物として上記の処理により生成された位置情報（アライメント計測値）を用いて、基板Ｓ（ショット領域）と型Ｍとの相対位置を目標相対位置に制御する場合を想定する。この場合において、以下の式（１）で表される評価値Ｖが最小になるような目標相対位置ｓ_ｘ、ｓ_ｙ、θ_ｘ、θ_ｙ、β_ｘ、β_ｙを求める。式（１）において、ｘ_ｉおよびｙ_ｉは、対象ショット領域におけるマークの設計上のＸ方向の位置およびＹ方向の位置をそれぞれ示しており、ｄｘ_ｉおよびｄｙ_ｉは、Ｘ方向のアライメント計測値およびＹ方向のアライメント計測値をそれぞれ示している。ｉはマークの番号を示しており、ｎはマークの数を示している。また、ｓ_ｘおよびｓ_ｙは、目標相対位置のＸ方向のシフト成分およびＹ方向のシフト成分をそれぞれ示しており、θ_ｘおよびθ_ｙは、目標相対位置のＸ軸周りの回転成分およびＹ軸周りの回転成分をそれぞれ示している。β_ｘおよびβ_ｙは、目標相対位置のＸ方向の伸び成分およびＹ方向の伸び成分をそれぞれ示している。このような目標相対位置の各成分に基づいて、基板Ｓ（対象ショット領域）と型Ｍとのアライメントが制御されうる。

このとき、各マークのアライメント計測値ｄｘ_ｉ、ｄｙ_ｉに異常値（例えば、他のマークのアライメント計測値に比べて極端に異なる値）が含まれる場合、基板Ｓ（対象ショット領域）と型Ｍとのアライメントを高精度に制御することが困難になりうる。そこで、本実施形態の制御部１１０は、各マークを計測対象物として位置情報（アライメント計測値）の確信度を求め、該確信度が閾値未満であるマークがある場合、そのマークを使用せずに、残りのマークを用いて基板Ｓと型Ｍとのアライメントを制御しうる。または、以下の式（２）で表されるように、確信度に応じて、各マークのアライメント計測値（位置情報）に重みｗを乗算して目標相対位置の各成分を求め、求めた目標相対位置の各成分に基づいて、基板Ｓと型Ｍとのアライメントを制御しうる。これにより、異常マークの影響を低減し、基板Ｓと型Ｍとのアライメントを高精度に制御することができる。

また、制御部１１０は、確信度に応じて、基板Ｓと型Ｍとのアライメントの終了時刻を調整してもよい。このような調整は、計測対象物としてのマークを構成する凹部にインプリント材ＩＭが十分に充填されていないことに起因して、マーク画像（画像データ）の特徴量が正常に抽出または算出されずに、確信度が閾値より低く求められる場合に有効である。このような場合では、時間の経過に伴ってインプリント材ＩＭが計測対象物（マーク）の凹部に十分に充填され、特徴量が正常に抽出または算出されるようになるため、確信度も上昇しうる。つまり、確信度に応じてアライメントの終了時刻を調整することにより、基板Ｓと型Ｍとのアライメント精度を向上させることができる。

例えば、制御部１１０は、基板Ｓと型Ｍとのアライメントの初期段階で得られた確信度に応じて、該アライメントの終了時刻を調整してもよい。具体的には、確信度と、アライメント精度が所定値以上となるアライメントの実行時間との対応関係を示す情報に基づいて、アライメントの初期段階で得られた確信度に応じて該アライメントの実行時間（即ち終了時刻）を調整することができる。該対応関係を示す情報は、例えば実験やシミュレーション等により事前に取得されうる。また、制御部１１０は、基板Ｓと型Ｍとのアライメント中において、計測対象物としてのマークの位置情報（アライメント計測値）および確信度を逐次的に（連続的に）求め、確信度が閾値以上になったことに応じて、該アライメントの終了時刻を調整してもよい。この場合、制御部１１０は、確信度が閾値以上になった時刻から所定時間において基板Ｓと型Ｍとのアライメントが行われるように、該アライメントの終了時刻を調整してもよい。

以下、本実施形態の検証結果を示す。この検証は、図１１のようなショット領域内のＸ方向のアライメントマーク８０１、８０３、８０５、８０７およびＹ方向のアライメントマーク８０２、８０４、８０６、８０８の８個のマークを用いて行われた。８０９は、重ね合わせ検査装置で用いるマーク（検査マーク）である。この検証では、各アライメントマーク８０１～８０８についてアライメント計測部１０６を用いて得られた位置情報と、各アライメントマークの近傍の検査マーク８０９についての重ね合わせ計測結果とに基づいて、位置合わせエラー量が算出される。該位置合わせエラー量を算出するために用いられる位置情報としては、非計測方向に関する画像データの特徴量に基づく補正値により補正する前の位置情報（即ち、仮位置情報）と、補正した後の位置情報とが用いられる。また、モデルを生成するための学習には、２０枚のウェハ×６９個のショット領域のデータを使用し、学習に使用したデータとは異なる６枚のウェハ×６９個のショット領域に対して補正を適用した。アライメントマークの位置および方向について、それぞれ独立に学習と補正を行った。

図１２は、補正前および補正後において、全データの位置合わせエラー量の標準偏差を表しており、位置合わせエラー量がどれだけばらついているかを示している。このばらつきを小さくすることが本実施形態の目的であり、グラフから位置合わせエラー量のばらつきが最大で１６％程度小さくなっていることが確認できる。

図１３（ａ）～（ｂ）は、補正前および補正後について、各データの位置合わせエラー量を横に並べて表示したグラフである。図１３（ａ）は、補正前における各データの位置合わせエラー量を示しており、図１３（ｂ）は、補正後における各データの位置合わせエラー量を示している。また、図１３（ｃ）は、各データについて、非計測方向に関する画像データの特徴量に基づいて得られた確信度を示している。

図１３（ａ）～（ｂ）を参照すると、例えば、丸Ａで囲んだ右側部分のデータにおいて、補正により位置合わせエラー量（および／または、位置合わせエラー量のばらつき）が低減されていることを確認することができる。また、丸Ｂで囲んだデータにおいては、他のデータと比べて位置合わせエラー量が極端に大きく、補正によっても位置合わせエラー量が改善されていないことを確認することができる。このデータについての確信度を図１３（ｃ）により確認すると、他のデータに比べて極端に小さくなっている。これは、丸Ｂで囲んだデータが得られたアライメントマークにおいて、例えば本来形成されるべき形状や位置で形成されていない等の異常が発生し、アライメント計測部１０６による正常な計測結果（位置情報）が得られなかったことを示している。

以上、一実施形態として、インプリント処理の際のインプリント装置ＩＭＰの状態を示すデータから算出した補正値をそのショット領域の重ね合わせに適用する例について述べたが、これに限るものではない。例えば、インプリント装置ＩＭＰから制御装置１００３に補正値を提供し、その後の処理において該補正値が用いられてもよい。例えば、インプリント処理時のインプリント装置ＩＭＰの状態を示す情報から求めた補正値を次のショット領域等の別のショット領域のアライメント時に適用しても構わない。または、補正値を次の基板の同一位置のショット領域のアライメント時に適用しても構わない。

また、一実施形態として、インプリント処理の際中に補正値および／または確信度を逐次的に算出する例について述べたが、これに限るものではない。例えば、インプリント処理が終了した基板Ｓ（ウェハ）における各ショット領域に対して位置合わせ計測の確信度を算出し、該確信度からアライメントマークの異常検知を行っても構わない。

さらに、一実施形態として上述した補正値および／または確信度の算出・学習等は、インプリント装置のみならず、他のリソグラフィ装置（例えば、露光装置）に適用されてもよい。露光装置においても、基板のショット領域と原版とのアライメントがなされる。このアライメントにおいて、基板のショット領域に設けられたマークの位置が計測され、その計測の結果が、マークの画像データの非計測方向における特徴量に応じた補正値を使って補正されうる。また、マークの画像データの非計測方向における特徴量に応じた確信度に基づいて、該マークの使用に関する設定が行われうる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。第１実施形態では、補正値および確信度の両方を決定（算出、推定）することができるモデルを使用して、アライメント計測結果の補正とマーク異常検知とを行う例について述べた。第２実施形態では、補正値を決定せずに確信度のみを決定するモデルを使用し、マーク異常検知のみを行う例について述べる。なお、第２実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、例えば装置構成や処理のシーケンスなどは第１実施形態と同様である。第２実施形態では、モデルの生成方法（機械学習の方法）、確信度の決定方法が第１実施形態と異なる。

本実施形態におけるモデルの生成方法について説明する。該生成方法では、まず、インプリント装置ＩＭＰによって基板Ｓの複数のショット領域に対して同じ条件でインプリント処理を行い、アライメントに使用したマーク画像（画像データ）の特徴量を得る。本実施形態では、第１実施形態と異なり、重ね合わせ検査装置（検査装置１００５）による重ね合わせずれ量の計測を行わない。つまり、少なくとも非計測方向に関するマーク画像の特徴量を入力とし、確信度を示す情報を出力とするモデルが、教師データを使用せずに機械学習を行うことで生成される（教師なし学習）。

この場合における機械学習の例としては、主成分分析やオートエンコーダ等の手法が挙げられる。このような主成分分析やオートエンコーダ等の手法は、異常なマークのマーク画像から得られた非計測方向に関する特徴量がランダム成分を多く含むときに特に有効である。これらの手法では、機械学習に使用した特徴量から共通の特徴が抽出され、抽出された特徴によって、確信度を決定する対象の特徴量をどれだけ説明することができるかが算出される。そして、該対象の特徴量において、この説明することができる成分の度合（例えば、抽出された特徴を含む度合）を確信度として決定することができる。つまり、機械学習に使用した特徴量から抽出された特徴により説明することができる度合が大きいほど（例えば、説明することができる成分が多いほど）高い確信度が得られることとなる。よって、異常マークから得られたランダム成分の多い特徴量では、該抽出された特徴により説明することができる成分が少なく、確信度が低く算出される。

また、機械学習に使用するマーク（計測対象物）に異常マークがほぼ含まれない場合には、One Class SVMによる異常検知も有効である。One Class SVMでは、機械学習に使用した特徴量について、正常マークから得られた特徴量と異常マークから得られた特徴量との境界が機械学習によって算出され、確信度を決定する対象の特徴量と該境界との距離に応じて確信度が求められる。

また、他の手法として、機械学習に使用するマーク画像の特徴量の平均と分散共分散行列とを機械学習し、確信度を決定する対象のマーク画像の特徴量と該平均とのマハラノビス距離から確信度を求める手法がある。

このように本実施形態では、上記の手法を用いてモデルを生成し、該モデルを用いて計測対象物の確信度を決定（推定）することができる。例えば、図５の工程Ｓ３０１において、上記の手法によって生成されたモデルを取得し、工程Ｓ３０６において、該モデルを用いて確信度を決定することができる。そして、決定された確信度に基づいて、計測対象物としてのマークの異常検知を行い、工程Ｓ３０７において、該マークの位置情報の使用に関する設定を行うことができる。なお、本実施形態で生成されたモデルでは、位置合わせエラー量（補正値）が算出されないため、アライメント計測値（仮位置情報）の補正を行う際には、補正値を算出するための別のモデルが用いられうる。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外については第１実施形態で説明したとおりであるため説明を省略する。また、本実施形態は、第２実施形態の内容を含むものであってもよい。

第１実施形態では、工程Ｓ２０１において、モデル生成装置１００７は、重ね合わせ検査装置による計測値とインプリント装置ＩＭＰでの計測値（工程Ｓ１０４における最終的なアライメント誤差）との差分を位置合わせエラー量として算出する例を説明した。また、第１実施形態では、工程Ｓ２０２においてモデル生成装置１００７が取得するマーク画像は、工程Ｓ１０４すなわちインプリント材の硬化前にインプリント装置ＩＭＰにおいてアライメントスコープ１０６を使って取得されるものである。

これに対し、本実施形態では、インプリント装置ＩＭＰでの計測値およびマーク画像として、工程Ｓ１０５と工程Ｓ１０６の間、即ちインプリント材の硬化後にインプリント装置ＩＭＰにおいてアライメントスコープ１０６において取得されるものが用いられる。

また、本実施形態では、工程Ｓ２０２において、このインプリント材の硬化後に撮像されたマーク画像から特徴量が求められる。この特徴量は、少なくとも非計測方向に関する特徴量を含み、計測方向に関する特徴量も含んでもよい。

外部の重ね合わせ検査装置で計測される基板Ｓはインプリント材が硬化された後の状態である。したがって、本実施形態のように、インプリント装置ＩＭＰにおける計測値およびマーク画像として、インプリント材の硬化後の補正値およびマーク画像を用いることで、インプリント材が硬化する際に生じる変動を排除することができる。

＜第４実施形態＞
本発明に係る第４実施形態について説明する。本実施形態では、リソグラフィ装置の例として露光装置を説明する。なお、本実施形態は、以下で特に言及されない限り、第１実施形態を基本的に引き継ぐものである。例えば、モデルの生成方法や確信度の決定方法などは、以下で特に言及されない限り、第１実施形態を引き継いでいる。また、本実施形態は、第２実施形態および／または第３実施形態の内容を含むものであってもよい。

図１７には、一実施形態の露光装置ＥＸＰの構成が模式的に記載されている。露光装置ＥＸＰは、照明部２００と、原版としてのレチクルＲを保持するレチクルステージ２０１と、投影光学系２０２と、基板としてのウェハＷを保持するウェハステージ２０３と、マーク位置計測部２０４と、制御部２０５とを含みうる。ウェハステージＷＳの上には、基準プレート２０６が配置される。制御部２０５は、ＣＰＵやメモリを有し、照明部２００、レチクルステージ２０１、ウェハステージ２０３およびマーク位置計測部２０４と電気的に接続され、それらを制御して露光装置ＥＸＰの動作を統括的に制御する。

制御部２０５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１１３が組み込まれた汎用コンピュータ、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。また、本実施形態の制御部２０５は、マーク位置計測部２０４を用いて得られた計測対象物（例えばウェハＷのマーク）の位置情報（仮位置情報）を補正するための補正値の算出、および／または、マークの位置情報の確信度の決定を行うように構成されうる。制御部２０５は、第１～第２実施形態で上述したモデル生成装置１００７（機械学習部）を備えていてもよい。

照明部２００は、光源部２００ａと照明光学系２００ｂとを有し、レチクルステージ２０１により保持されたレチクルＲを照明する。光源部２００ａは、例えばレーザーを使用する。レーザーとしては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されない。具体的には、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーや波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ（Extreme UltraViolet）光を使用してもよい。また、照明光学系２００ｂは、レチクルＲを均一に照明するための機能や、偏光照明機能などを有しうる。照明光学系２００ｂは、光源部２００ａから射出した光束を用いて被照明面を照明する光学系であり、本実施形態では、光束を露光に最適な所定の形状の露光スリットに成形し、レチクルＲを照明する。照明光学系２００ｂは、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含みうる。例えば、照明光学系２００ｂには、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、および結像光学系が、その順で配置されている。

レチクルＲは、例えば、石英製であり、その上にはウェハＷ上に転写されるべき回路パターンが形成されている。レチクルＲは、レチクルステージ２０１によって保持および駆動され、照明部２００によって照明されうる。レチクルＲを透過した回折光は、投影光学系２０２を通り、ウェハＷ上に投影される。また、レチクルステージ２０１は、レチクルＲを保持するレチクルチャックと、該レチクルチャックを駆動することによってレチクルＲを駆動するレチクル駆動機構とを有する。レチクル駆動機構は、リニアモータなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向および各軸の回転方向にレチクルＲを駆動することができる。なお、露光装置ＥＸＰには、不図示の光斜入射系のレチクル検出部が設けられており、該レチクル検出手段によってレチクルＲの位置が検出され、その検出結果に基づいてレチクルＲの位置が制御されうる。

投影光学系２０２は、物体面からの光束を像面に結像する機能を有し、本実施形態では、レチクルＲに形成されたパターンを経た回折光をウェハＷ上に結像（投影）する。投影光学系２０２としては、複数のレンズ素子からなる光学系が使用されうるが、他の種類の光学系が使用されてもよい。例えば、投影光学系２０２として、複数のレンズ素子と少なくとも１つの凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも１つのキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することもできる。

ウェハＷは、例えば半導体ウェハや液晶基板などの被処理体であり、その上面にはフォトレジストが塗布されている。本実施形態では、マーク位置計測部２０４によってウェアＷのマークが検出（撮像）されるため、ウェハＷおよび／またはウェハＷのマークは、マーク位置計測部２０４による計測対象物として理解されてもよい。また、ウェハステージ２０３は、ウェハＷを保持するウェハチャックと、該ウェアチャックを駆動することによりウェハＷを駆動するウェハ駆動機構とを有する。ウェハ駆動機構は、リニアモータなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向および各軸の回転方向にウェハＷを駆動することができる。なお、露光装置ＥＸＰには、不図示の面位置検出部が設けられており、該面位置検出部によってウェハＷの面位置が検出され、その検出結果に基づいてウェハＷの面位置（例えばウェハＷの高さ）が制御されうる。

レチクルステージ２０１とウェハステージ２０３との相対位置は、例えば、６軸のレーザー干渉計２０７などにより計測（監視）され、その計測結果に基づいて、ウェハＷの露光時におけるレチクルＲとウェハＷとの相対位置が制御部２０５により制御されうる。例えば、レチクルＲとウェハＷとは光学的に共役の関係に配置され、レチクルＲとウェハＷとを投影光学系２０２の投影倍率に応じた速度比で相対的に走査することにより、レチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写することができる。

図１８Ａには、一実施形態のマーク位置計測部２０４の構成が模式的に記載されている。マーク位置計測部２０４は、光ファイバ２６１から射出された光でウェハＷに照明する照明系と、ウェハＷに設けられたマーク２７２の像を結像する結像系とで構成され、ウェハＷのマーク２７２を撮像して画像データ（マーク画像）を生成しうる。マーク位置計測部２０４は、第１実施形態で説明したアライメント計測部（撮像部）１０６と同様のユニットとして理解されてもよい。照明系は、例えば、照明光学系（レンズ２６２、２６３、２６６）、照明開口絞り２６４、ミラーＭ２、リレーレンズ２６７、偏光ビームスプリッタ２６８、λ／４板２７０、および対物光学系２７１を含みうる。また、結像系は、対物光学系２７１、λ／４板２７０、検出開口絞り２６９、偏光ビームスプリッタ２６８、および結像光学系２７４を含み、マーク２７２からの反射光をセンサ２７５（受光面）に結像するように構成されている。このように構成されたマーク位置計測部２０４を用いて得られたマーク画像（画像データ、信号波形）と、レーザー干渉計２０７で測定されたウェハステージＷＳの位置とに基づいて、制御部２０５は、マーク２７２の座標位置（位置情報）を求めることができる。

マーク位置計測部２０４において、光ファイバ２６１から射出された光は、照明光学系のレンズ２６２、２６３を通り、ウェハＷと共役な位置に配置された照明開口絞り２６４に到達する。このとき、照明開口絞り２６４での光束径は、光ファイバ２６１での光束径よりも十分に小さいものとなる。照明開口絞り２６４を通過した光は、照明光学系のレンズ２６６、ミラーＭ２、リレーレンズ２６７を介して偏光ビームスプリッタ２６８に導かれる。ここで、偏光ビームスプリッタ２６８は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向のうち一方に平行なＰ偏光の光を透過し、他方に平行なＳ偏光の光を反射するように構成されうる。このため、偏光ビームスプリッタ２６８を透過したＰ偏光の光は、検出開口絞り２６９を通過した後、λ／４板２７０を透過して円偏光に変換され、対物光学系２７１を通過してウェハＷのマーク２７２をケーラー照明する。

マーク２７２で反射・回折・散乱された光は、再度、対物光学系２７１を通過した後、λ／４板２７０を透過して円偏光からＳ偏光に変換され、検出開口絞り２６９に到達する。ここで、マーク２７２で反射された光の偏光状態は、マーク２７２に照射された円偏光の光とは逆回りの円偏光となる。即ち、マーク２７２に照射された光の偏光状態が右回りの円偏光の場合、マーク２７２で反射された光の偏光状態は左回りの円偏光となる。また、検出開口絞り２６９は、制御部２０５からの命令で絞り量を変えることにより、マーク２７２からの反射光の開口数を変更することができる。検出開口絞り２６９を通過した光は、偏光ビームスプリッタ２６８で反射された後、結像光学系２７４を通過してセンサ２７５に導かれる。このように、本実施形態のマーク位置計測部２０４では、ウェハＷへの照明光の光路とウェハＷからの反射光の光路とを偏光ビームスプリッタ２６８によって分離し、ウェハＷのマーク２７２の像をセンサ２７５の受光面に形成（結像）することができる。

光ファイバ２６１は、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、プラズマ光源、ＬＥＤ等の光源２５０から射出された光を照明光学系のレンズ２６２に導光する。この光源２５０と光ファイバ２６１との間には、透過させる波長を可変とする波長フィルタ２５１が配置されている。波長フィルタ２５１は、マーク位置計測部２０４で得られるマーク画像の品質（例えば、コントラストや計測騙され）に基づいて、最適な照明光の波長を透過することができるように構成されうる。但し、波長フィルタ２５１のフィルタリング方法および構成については限定されない。

照明開口絞り２６４は、光を透過する開口部の形状を切り替えるための切替機構（本例では回転機構）を有しており、透過する光源分布の形状を変更可能に構成されている。この構成は、開口部の大きさ（所謂、照明σ値）の選択を可能にしたり、変形照明等を可能にしたりしうる。この開口部の形状の切り替えによっても、マーク位置計測部２０４で得られるマーク画像の品質を変更する事が可能となる。本実施形態の照明開口絞り２６４には、一例として、図１８Ｂに示すように、形状が互いに異なる４種類の開口部２５５ａ～２５５ｄが回転機構に設けられている。そして、これら４種類の開口部２５５ａ～２５５ｄのいずれかが光路上に配置されるように回転機構を駆動することで、ウェハＷのマーク２７２への照明状態を変更することができる。なお、開口部の形状は、図１８Ｂで示した形状に限定されるものではなく、任意に設定・変更することができる。

上記のように、波長フィルタ２５１、照明開口絞り２６４、および／または検出開口絞り２６９等の光学パラメータ（光学条件）を変更することで、マーク位置計測部２０４で得られるマーク画像の品質を変更することができる。以下では、その例について図１９、図２０を参照しながら説明する。

図１９には、マーク２７２の一例がＸＹ平面内で示されている。図１９に示されるマーク２７２は、Ｘ方向の位置を計測するためのマーク要素（２７２Ｘ１、２７２Ｘ２）と、Ｙ方向の位置を計測するためのマーク要素（２７２Ｙ１、２７２Ｙ２）とで構成されうる。マーク位置計測部２０４は、マーク２７２を撮像してマーク画像（画像データ）を生成する。そして、マーク位置計測部２０４あるいは制御部２０５は、該マーク画像を処理することによってマーク２７２（各マーク要素）の位置を計測する。このようなマーク２７２では、例えば、半導体プロセスのＣＭＰ（化学機械研磨）やエッチング、レジストの塗布ムラ等のプロセス影響によって、計測誤差（計測騙され）が生じる可能性がある。特に、このような２方向の計測を行うためのマーク２７２等では、計測方向に限らず、計測方向ではない方向（非計測方向）においても、後述するマーク形状の非対称性が生じる可能性がある。

図２０（Ａ）は、図１９に示したマーク２７２を構成する４つのマーク要素ののうち１つのマーク要素２７２Ｘ１に着目し、そのマーク要素２７２Ｘ１の断面（ＺＸ断面）を示している。該マーク要素２７２Ｘ１は、段差構造で構成されており、その上にはレジスト２５３が塗布されている。レジスト２５３は、一般的には、ウェハＷの全面に対し、液体の状態でスピンコート法により塗布されうる。このように段差構造を有するマーク要素２７２Ｘ１では、スピンコート法により液体のレジスト２５３が塗布されると、例えばマーク要素２７２Ｘ１のウェハＷ上の位置に応じて、計測方向（Ｘ方向）においてレジスト厚が非対称になりうる。この場合、マーク位置計測部２０４で得られるマーク要素２７２Ｘ１のマーク画像においても非対称成分が生じ、マーク位置の計測結果に計測誤差（計測騙され）が発生してしまう。

図２１（Ａ）は、図１９に示したマーク２７２を構成する４つのマーク要素のうち１つのマーク要素２７２Ｘ１に着目し、そのマーク要素２７２Ｘ１の平面図（ＸＹ平面）を示している。該マーク要素２７２Ｘ１は、段差構造で構成されており、その上にはレジスト２５３が塗布されている。上述したように、レジスト２５３は、一般的には、ウェハＷの全面に対して、液体の状態でスピンコート法により塗布されうる。この場合、図２０を参照して説明した計測方向と同様に、えばマーク要素２７２Ｘ１のウェハＷ上の位置に応じて、非計測方向（例えばＹ方向）においてもレジスト厚が非対称になる。つまり、マーク位置計測部２０４で得られるマーク画像における非計測方向のエッジ形状が非対称になりうる。このような非計測方向における非対称性は、計測方向における非対称性に対して相関を有しうる（例えば、同じ傾向が得られうる）。

図２０（Ｂ）～（Ｅ）には、上述した光学パラメータを変更した場合に得られるマーク画像における計測方向の信号波形が、横軸にＸ方向（計測方向）の位置、縦軸に信号強度で示されている。また、図２１（Ｂ）～（Ｅ）には、上述した光学パラメータを変更した場合に得られるマーク画像における非計測方向の信号波形が、横軸に振動強度、縦軸にＹ方向（非計測方向）の位置で示されている。図２１（Ｂ）～（Ｅ）は、図２０（Ｂ）～（Ｅ）とそれぞれ同条件（即ち、同じ光学パラメータ）で得られた信号波形である。

図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）には、ある光学パラメータ（波長、照明σ値）で得られたマーク画像の信号波形の例が示されている。図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）に示される信号波形では、信号強度（コントラスト）が比較的低い状態である。このように信号強度が低い場合、計測精度が低下するため、信号強度を増加させるように光学パラメータを変更することが好ましい。一方、図２０（Ｃ）、図２１（Ｃ）には、図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）の光学パラメータに対して波長を変更した場合に得られる信号波形の例が示されており、図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）に示される信号波形より信号強度が増幅している。この場合では、レジスト厚の非対称性に起因する信号強度の非対称性も顕著になり、計測誤差が発生する可能性が上昇しうる。

図２０（Ｄ）、図２１（Ｄ）には、上記の図２０（Ｃ）、図２１（Ｃ）の光学パラメータに対して照明σ値を小さくした場合に得られる信号波形の例が示されている。照明σ値を小さくすることで、マーク要素２７２Ｘ１の周辺部（周縁部）に対応する位置に信号協調を発生させ、コントラストを増加させることができる。また、マーク位置計測部２０４のフォーカス位置を変化させることで、信号協調の発生量や信号協調を発生させるＸ方向の位置等を変更することができる。したがって、マーク画像を得るための条件（コントラスト、計測騙され等）に応じて、照明σ値および／またはフォーカス位置を調整するとよい。

図２０（Ｅ）、図２１（Ｅ）には、図２０（Ｂ）、図２１（Ｂ）の光学パラメータに対して、照明光の波長を大きくした場合に得られる信号波形の例が示されている。マーク要素２７２Ｘ１には、レジスト２５３が塗布されているため、マーク要素２７２Ｘ１の段差構造における凹部の干渉と凸部の干渉と条件が異なる。例えば、凹部と凸部とで位相差が発生する場合、凹部の強度と凸部の強度の関係が変化する。このように照明光の波長を変更することで発生するコントラストの変化は、本実施形態のような段差構造のマーク以外にも、実際の半導体プロセスで用いられうるマークにおいてより顕著になることがある。いずれにしても、マーク要素２７２Ｘ１の構造に応じて照明光の波長を変更することで、マーク位置計測部２０４で得られるマーク画像の様子（状態）が異なってくる。

このように、段差構造を有するマーク２７２（マーク要素２７２Ｘ１）では、その上に塗布されたレジスト２５３の非対称性に起因して計測誤差（計測騙され）が発生しうる。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、非計測方向に関するマーク画像（画像データ、信号波形）の特徴量を求め、該特徴量に基づいて、該画像データから得られる計測方向におけるマーク（計測対象物）の仮位置情報を補正するとよい。これにより、マークの位置情報を高精度に決定することができる。非計測方向に関するマーク画像の特徴量は、第１実施形態で説明されているが、一例として、非計測方向における複数の位置にそれぞれに対応する複数の値を含みうる。該複数の値は、複数の積算値を含んでもよく、該複数の積算値の各々は、画像データを構成する複数の画素のうち非計測方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値でありうる。特徴量を求める他の方法については、第１実施形態を参照されたい。

また、上記の説明から、非計測方向に関するマーク画像の特徴量は、計測方向における非対称性（例えばレジスト厚のムラ）を反映しているといえる。そのため、該特徴量に基づいて、マーク画像から決定されたマークの位置情報についての確信度を求めることができ、該確信度に基づいて、マークの位置情報の使用に関する設定を行うことができる。確信度を求める方法、およびマークの位置情報の使用に関する設定方法については、第１実施形態を参照されたい。

＜物品の製造方法の実施形態＞ 本発明の実施形態にかか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、上記のリソグラフィ装置によって基板上にパターンを形成する形成工程と、該形成工程でパターンが形成された該基板を加工する加工工程と、を含み、該加工工程で加工された該基板から物品を製造する。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）を含んでもよい。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。

以下、図２２を参照しながら、一例として、リソグラフィ装置としてインプリント装置を使って物品を製造する物品製造方法について説明する。インプリント装置を用いて成形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、物品の具体的な製造方法について説明する。図２２（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ェハ等の基板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２２（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２２（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を通して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図２２（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２２（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２２（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。

ＩＭＰ：インプリント装置、Ｓ：基板、Ｍ：型、１１０：制御部、１０２：基板保持部、１０５：基板駆動機構、１２１：型保持部、１２２：型駆動機構、１００７：モデル生成装置

Claims (25)

1. 計測対象物の画像データに基づいて、第１方向における前記計測対象物の位置情報を生成する生成部と、
   前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量に基づいて、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報の確信度を決定する決定部と、
   を備えることを特徴とする処理装置。
2. 前記決定部は、前記特徴量に基づいて前記確信度を得るためのモデルを用いて、前記特徴量から前記確信度を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記モデルは、前記特徴量を入力とし、前記生成部で生成された位置情報に含まれると推定される誤差の確率分布を出力とするように構成され、
   前記決定部は、前記モデルから出力された前記確率分布の分散を前記確信度として決定する、ことを特徴とする請求項２に記載の処理装置。
4. 前記特徴量を入力データとし、前記生成部で生成された位置情報に含まれる誤差の計測値を教師データとして機械学習を行うことにより前記モデルを生成する機械学習部を更に備える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の処理装置。
5. 前記誤差の計測値は、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報と外部の検査装置で計測された前記計測対象物の位置情報との差によって得られる、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の処理装置。
6. 前記特徴量を入力データとして教師なし機械学習を行うことにより前記モデルを生成する機械学習部を更に備える、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の処理装置。
7. 前記決定部で決定された前記確信度に基づいて、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報の使用に関する設定を行う設定部を更に備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の処理装置。
8. 前記設定部は、前記決定部で決定された前記確信度に基づいて、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報を使用するか否かを設定する、ことを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
9. 前記設定部は、前記決定部で決定された前記確信度に基づいて、前記生成部で生成された前記計測対象物の位置情報に付与される重みを設定する、ことを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
10. 前記第２方向に関して前記画像データから得られる前記特徴量は、前記第２方向における複数の位置にそれぞれに対応する複数の値を含む、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の処理装置。
11. 前記複数の値は、複数の積算値を含み、前記複数の積算値の各々は、前記画像データを構成する複数の画素のうち前記第２方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値である、ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
12. 前記複数の値は、前記画像データを構成する複数の画素のうち前記第２方向に平行な線上の複数の画素の信号値を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
13. 前記複数の値は、前記画像データを構成する複数の画素のうち前記第２方向に平行な線上の複数の画素の信号値を処理して得られる、ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
14. 前記複数の値は、複数の積算値に対して基底変換を行うことによって得られ、前記複数の積算値の各々は、前記画像データを構成する複数の画素のうち前記第２方向における位置が等しい画素のそれぞれの信号値の積算値である、ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
15. 前記複数の値は、前記画像データを構成する複数の画素のうち前記第２方向に平行な線上の複数の画素の信号値に対して基底変換を行うことによって得られる、ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
16. 前記複数の値は、前記画像データを構成する複数の画素のうち前記第２方向に平行な線上の複数の画素の信号値を処理して得られた複数の値に対して基底変換を行うことによって得られる、ことを特徴とする請求項１０に記載の処理装置。
17. 計測対象物の位置を計測する計測装置であって、
    前記計測対象物を撮像して画像データを生成する撮像部と、
    前記撮像部で得られた前記画像データを処理する請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の処理装置と、
    を備え、
    前記処理装置は、前記撮像部で得られた前記画像データに基づいて、前記計測対象物の位置情報を生成するとともに、当該位置情報の確信度を決定する、ことを特徴とする計測装置。
18. 基板上に原版のパターンを転写するリソグラフィ装置であって、
    請求項１７に記載の計測装置と、
    前記計測装置の出力に基づいて、前記基板と前記原版とのアライメントを制御する制御部と、
    を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
19. 前記制御部は、前記処理装置から出力された前記確信度に応じて前記アライメントの終了時刻を調整する、ことを特徴とする請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
20. 請求項１８又は１９に記載のリソグラフィ装置を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
    前記形成工程を経た前記基板を処理する処理工程と、を含み、
    前記処理工程を経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。
21. 計測対象物の画像データに基づいて生成された第１方向における前記計測対象物の位置情報についての確信度を示す情報を発生するモデルであって、
    前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量に基づいて前記情報を発生するように構成されている、ことを特徴とするモデル。
22. 位置を計測する計測対象物の画像データの処理方法であって、
    前記画像データに基づいて、第１方向における前記計測対象物の位置情報を生成する生成工程と、
    前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量に基づいて、前記生成工程で生成された前記計測対象物の位置情報の確信度を決定する決定工程と、
    を含むことを特徴とする処理方法。
23. 計測対象物の位置を計測する計測方法であって、
    前記計測対象物を撮像して画像データを生成する撮像工程と、
    前記画像データに基づいて、第１方向における前記計測対象物の位置情報を生成する生成工程と、
    前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量に基づいて、前記生成工程で生成された前記計測対象物の位置情報の確信度を決定する決定工程と、
    を含むことを特徴とする計測方法。
24. 計測対象物の画像データに基づいて生成された第１方向における前記計測対象物の位置情報についての確信度を決定するためのモデルをコンピュータで生成する生成方法であって、
    前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量を取得する工程と、
    前記計測対象物の位置情報に含まれる誤差の計測値を取得する工程と、
    前記特徴量を前記モデルの入力データとし、前記誤差の計測値を教師データとして機械学習を行うことにより前記モデルを生成する工程と、
    を含むことを特徴とする生成方法。
25. 計測対象物の画像データに基づいて生成された第１方向における前記計測対象物の位置情報についての確信度を決定するためのモデルを生成するコンピュータであって、
    前記第１方向と異なる第２方向に関する前記画像データの特徴量、および、前記計測対象物の位置情報に含まれる誤差の計測値を取得し、
    前記特徴量を前記モデルの入力データとし、前記誤差の計測値を教師データとして機械学習を行うことにより前記モデルを生成する、
    ことを特徴とするコンピュータ。

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