JP6066565B2 - インプリント装置、および、物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント装置およびそれを使って物品を製造する製造方法に関する。

インプリント技術は、ナノスケールの微細パターンを形成することができる技術として注目されており、磁気記憶媒体や半導体デバイスの量産向けリソグラフィ技術として実用化されつつある。インプリントでは、電子線描画装置を用いて微細パターンが形成された型を原版とし、シリコンウェハやガラスプレート等の基板上に微細パターンを形成する。微細パターンの形成は、基板の上に樹脂を塗布し、該樹脂に型のパターンを接触させた状態で該樹脂を硬化させることで行われる。

現在実用化されている主なナノインプリント技術には、熱サイクル法および光硬化法がある。熱サイクル法では、熱可塑性の樹脂をガラス転移温度以上の温度に加熱しその流動性を高めた状態で該樹脂に型を接触させる。そして、冷却によって該樹脂が硬化した後に該樹脂から型を引き離す。光硬化法では、石英などの光透過性材料で作られた型を樹脂に接触させた状態で該樹脂に紫外線を照射することによって樹脂を硬化させ、該硬化した樹脂から型を引き離す。熱サイクル法は、温度制御による転写時間の増大および温度変化による寸法精度、あるいは位置精度の低下を伴う。一方、光硬化法は、そのような欠点を有しないので、半導体デバイスの量産適用に有利である。

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実現されてきた。半導体デバイス等の量産向け装置を前提とした場合、ジェット・アンド・フラッシュ式インプリントリソグラフィ（以下ＪＦＩＬ）と呼ばれる方式を応用した装置が有効である。ＪＦＩＬに適合したインプリント装置が非特許文献１に開示されている。このようなインプリント装置は、基板ステージ、樹脂の塗布機構、インプリントヘッド、光照射系および位置決め用のアライメントマーク検出機構を有する。インプリント動作は、光露光装置のようにステップ・アンド・リピート形式で行われる。

従来のインプリント装置におけるアライメント動作は、以下のようにして行われていた。基板と型には、アライメントマークが形成されている。基板の各ショット領域に対するインプリント動作は、先ず型に形成されているアライメントマークと処理すべきショット領域に形成されているアライメントマークとを位置合わせするところから開始される。両者の位置合わせ状態は顕微鏡系で観察され、検出されたずれ量に基づいて型と基板とを位置合わせし、樹脂に光を照射し該樹脂を硬化させる。硬化後、基板から型が引き離され、次のショット領域の処理に移行する。

以上のような工程が全ショット領域に対して実施される。ショット領域毎に位置合わせ（アライメント）を行う方式は、ダイバイダイ（ＤｘＤ）アライメント方式と言われ、インプリント装置で広く用いられる。具体的なアライメント方法としては、モアレ方式がある。モアレ方式は、Ｘ線露光装置の頃から知られた技術で、例えば特許文献１や非特許文献２に記載されている。

なお、この明細書では、樹脂に型のパターンを接触させて該樹脂を硬化させることによって該パターンを該樹脂に転写する動作をインプリント又はインプリント動作と呼ぶ。また、１回のインプリントでパターンが形成される基板上の領域をショット領域と呼ぶ。１つのショット領域は、１又は複数のチップを含む。チップは、最終的にパッケージングされてデバイスとなる。

従来の光露光方式で採用されている位置合わせ方式は、グローバルアライメントと言われ、基板上にあらかじめ形成されているグリッドを信用して位置合わせを行う。グローバルアライメント方式では、レチクルと基板の位置を装置基準に対してレーザ干渉計やエンコーダでモニタして位置合わせが行われる。ここで、実際に薄いレチクルや基板の位置を直接モニタすることは難しい。そのため、それらを保持するレチクルチャックおよび基板チャックの位置がモニタの対象となる。したがって、レチクルおよび基板がそれぞれレチクルチャックおよび基板チャックにしっかり固定されていて、それらの位置がずれない、というのがシステムの必須要件となっている。

しかしながら、インプリントの場合は、基板の上に樹脂に型が接触することに加えて、硬化後の樹脂から型を引き離すために、基板や型にかなりの力が加わる。例えば、基板を例にとると、基板は真空吸着等によって基板チャックに吸着されるが、樹脂から型が引き離される際に基板が引っ張られて、ｎｍのレベルで基板チャックと基板との相対位置が変化することがある。樹脂から型を引き離す際に基板チャックと基板との相対位置が変化してしまうと、基板チャックと基板との相対位置が変化しないことを前提に構築されているグローバルアライメント方式は採用できない。このために、インプリントでは、基板が基板チャック上で動いても追従可能なように、ショット領域ごとに型と基板との位置合わせを行うダイバイダイ方式が有利である。

米国特許第7,630,067号

M.Colburn et al.:"Step and flash imprint lithography: a new approach to high resolution patterning",Proc. SPIE 3676 "Emerging Lithographic Technologies III" (1999) 379 E.E.Moon et al.:"Application of interferometric broadband imaging alignment on an experimental x-ray stepper",J.Vac.Sci.Technol. B 16(6), Nov/Dec (1998) 3631

インプリントにおいて、光露光で用いられているグローバルアライメント方式ではなくダイバイダイが採用されているのには、以上のような特殊事情がある。しかしながら、今まで殆ど使われてこなかったダイバイダイ方式を本格的な半導体量産に採用するには以下のような問題がある。

グローバルアライメント方式では基板上にあらかじめ形成されているグリッドを利用するために、アライメント後もグリッドを形成しているショット領域間に強い相関があった。しかしながら、ダイバイダイ方式では、ショット領域ごとに位置合わせおよびインプリント動作を繰り返すため、アライメント後はショット領域間に相関性がない。

従来のグローバルアライメント方式では基板内の数ショット領域を検査すれば前述のショット領域間の相関性で基板全体の位置合わせ状態を類推することができた。一方、ダイバイダイ方式では、ショット領域の間に相関性がないため、基板内の少ないショット領域のサンプリングで基板全体の位置合わせ状態を類推することができない。極端にいえば、全ショット領域について検査を行う必要がある。全ショット領域の検査は、時間やコストの観点で現実的ではない。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、ショット領域のオーバレイ計測に有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板の上の樹脂と型を接触させて該樹脂にパターンを形成するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、パターンが形成される前記基板上のショット領域と前記型とを位置合わせするために該ショット領域と前記型との相対位置を計測するアライメント計測と、前記基板上の他のショット領域に前記型を使って既に形成されたパターンとその下にあるパターンとの相対位置を計測するオーバレイ計測とを並行して実施する計測ユニットを備え、前記計測ユニットは、前記アライメント計測のためのアライメントマークと前記オーバレイ計測のためのオーバレイ計測マークとが、前記計測ユニットに含まれている１つの光学系の１つの視野内に配置されている状態で、前記アライメントマークと前記オーバレイ計測マークとを検出する。

本発明によれば、ショット領域のオーバレイ計測に有利な技術が提供される。

基板上のショット領域の配列を例示する図。 計測ユニットを構成する複数の顕微鏡の配置を例示する図。 インプリント装置の構成を例示する図。 型に配置されるアライメントマーク、基板に配置されるアライメントマーク、および、それらによって形成されるモアレ縞を例示する図。 図１における点線で囲った領域に対応する図。 顕微鏡により観察されるモアレ縞を例示する図。 計測ユニットの各顕微鏡で観察されるモアレ縞を模式的に示す図。 インプリントの順序を例示する図。 マークの配置を例示する図。 顕微鏡により観察されるモアレ縞を例示する図。 マークの配置を例示する図。 顕微鏡の配置を例示する図。 マークの配置を例示する図。 顕微鏡の配置を例示する図。 顕微鏡の配置を例示する図。 顕微鏡により観察されるモアレ縞を例示する図。 顕微鏡の配置を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

[第１実施形態]
図３は、本発明の一実施形態のインプリント装置１００の構成を示す図である。インプリント装置１００は、ウェハ等の基板Ｓに塗布された樹脂Ｒと型Ｍに形成されたパターンとを接触させた状態で樹脂Ｒを硬化させることによって樹脂Ｒに該パターンを転写するように構成される。インプリント装置１００は、例えば、インプリントヘッド１０、基板ステージ２０、装置定盤３０、塗布機構４０、硬化ユニット５０、計測ユニット６０および制御部７０を備える。基板ステージ２０は、基板Ｓをチャックする基板チャックを含む。装置定盤３０の上に載置された基板ステージ２０は内蔵の駆動機構により基板Ｓを位置決めする。塗布機構４０は、基板Ｓに樹脂Ｒを塗布する。インプリントヘッド１０は、型Ｍを保持し、基板Ｓに塗布された樹脂Ｒに型Ｍのパターン領域に形成されたパターンを接触させる。硬化ユニット５０は、基板Ｓに塗布された樹脂Ｒと型Ｍに形成されたパターンとが接触しアライメントが完了した状態で樹脂Ｒを硬化させる。典型的には、硬化ユニット５０は、樹脂Ｒに紫外線等の光を照射することによって樹脂Ｒを硬化させる。

計測ユニット６０は、アライメント計測とオーバレイ計測とを並行して実施する。ここで、アライメント計測は、パターンを転写すべきショット領域と型Ｍとの相対位置の計測であり、パターンを転写すべきショット領域と型Ｍとの位置合わせのためになされる。オーバレイ計測は、型Ｍを使って既に形成されたパターンとその下にあるパターンとの相対位置の計測であり、型Ｍを使って既に形成されたパターンとその下にあるパターンとの位置合わせ状態を確認するためになされる。ショット領域と型Ｍとの位置合わせは、基板ステージ２０の駆動、および／または、インプリントヘッド１０による型Ｍの駆動によってなされる。型Ｍのインプリントするショット領域は対象となる半導体素子の形状によって変わるため、計測ユニット６０は観察位置が可変になっている。

計測ユニット６０は、基板Ｓのショット領域に形成されているマークと型Ｍに形成されているマークとによって形成されるモアレ縞等のようにマーク間の相対位置を示す情報を観察する顕微鏡を含む。あるいは、計測ユニット６０は、基板Ｓのショット領域に形成されているマークおよび型Ｍに形成されているマークを観察する顕微鏡を含む。

制御部７０は、インプリントヘッド１０、基板ステージ２０、塗布機構４０、硬化ユニット５０および計測ユニット６０を制御するように構成される。制御部７０は、例えば、基板Ｓに塗布された樹脂Ｒと型Ｍに形成されたパターンとを接触させ、アライメント動作を行った状態で樹脂Ｒを硬化させるという一連の動作を行うことによって樹脂Ｒに該パターンを転写するインプリント動作を制御する。制御部７０はまた、計測ユニット６０を使って観察された位置合わせ状態（例えば、ショット領域ごとの位置合わせ誤差）を示す情報を出力するように構成される。

図１は、基板Ｓ上のショット領域の配列を例示する図である。図１では、１つのショット領域が６つのチップ領域で構成されている。ショット領域は、”（ｘ，ｙ）”で表現され、”（ｘ，ｙ）−”に続く番号は、１つのショット領域を構成する複数のチップを識別するための番号である。この明細書では、（０，０）は、次にインプリントを行うべきショット領域である。（−１，−１）、（−１，０）、（−１，１）、（０，−１）、（０，１）、（１，−１）、（１，０）、（１，１）が（０，０）を取り囲む８つのショット領域である。図１において、（０，０）の下と左にある（−１，−１），（０、−１）、（１，−１）、（−１，０）は、既にインプリントがなされたショット領域である。

アライメント計測のために使用するマーク（以下、アライメントマーク）とオーバレイ計測のために使用するマーク（以下、オーバレイ計測マーク）とは兼用されてもよいし、これらとして互いに異なるマークが使用されてもよい。以下では、アライメントマークとオーバレイ計測マークとして互いに異なるマークを使用する例を説明する。アライメントマークの構成とオーバレイ計測マークの構成とは、同一であってもよいし、互いに異なってもよい。

第１実施形態では、アライメントマークおよびオーバレイ計測マークを含むマークは、ショット領域の４隅に配置されている。図２には、計測ユニット６０を構成する複数の顕微鏡ＬＵＸ、ＬＵＹ、ＬＤＸ、ＬＤＹ、ＲＵＸ、ＲＵＹ、ＲＤＸ、ＲＤＹの配置が例示されている。顕微鏡ＬＵＸは、平面図においてショット領域の左上の隅を観察するように配置され、Ｘ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＬＵＹは、平面図においてショット領域の左上の隅を観察するように配置され、Ｙ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＬＤＸは、平面図においてショット領域の左下の隅を観察するように配置され、Ｘ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＬＤＹは、平面図においてショット領域の左下の隅を観察するように配置され、Ｙ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＲＵＸは、平面図においてショット領域の右上の隅を観察するように配置され、Ｘ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＲＵＹは、平面図においてショット領域の右上の隅を観察するように配置され、Ｙ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＲＤＸは、平面図においてショット領域の右下の隅を観察するように配置され、Ｘ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。顕微鏡ＲＤＹは、平面図においてショット領域の右下の隅を観察するように配置され、Ｙ方向の位置又は位置ずれを計測するための顕微鏡である。

複数の顕微鏡ＬＵＸ、ＬＵＹ、ＬＤＸ、ＬＤＹ、ＲＵＸ、ＲＵＹ、ＲＤＸ、ＲＤＹを含む計測ユニット６０は、例えば、硬化ユニット５０から樹脂Ｒへの光の照射を妨げないように、図３に例示されるように、リトロー型の配置を有する。即ち、計測ユニット６０の各顕微鏡は、投光器によってマークに斜入射で投光し、マークから投光方向に戻ってくる光を観察するように構成される。図４には、Ｙ方向における型Ｍと基板Ｓとの位置ずれを計測するために型Ｍに配置されるアライメントマークＴＡと基板Ｓに配置されるアライメントマークＷＡが例示されている。ＷＡには、リトロー配置に対応してＸ方向にピッチＰｈのグレーティングが形成されている。計測方向であるＹ方向にもグレーティングが作られており、ＭＡとＴＡとが形成するモアレ縞の位相を検出することによって型Ｍと基板Ｓとのずれ量を計測することができる。したがって、ＷＡはＸＹのグレーティングがクロスしたチェッカーボードのマークとなっている。

図５は、図１における点線で囲った領域に対応している。図５には、ショット領域（０，０）と型Ｍとを位置合わせし、ショット領域（０，０）にインプリントをしようとしている状況が例示されている。（−１，０）は、インプリント済みのショット領域である。（−１，１）および（０，１）は、まだインプリントがなされていないショット領域である。（０，０）−１は、（０，０）の第１チップである。（０，０）−２は、（０，０）の第２チップである。チップ間およびショット間にある帯状の領域は、チップを切り離すために使用されるスクライブラインである。

図５において、四角で示された部分（例えば、（−１，０）−ＲＵＸ）は、図４に例示される基板Ｓに既に存在するアライメントマークを示している。アライメントマークに付されている符号のうち、”（ｘ，ｙ）”は、当該アライメントマークが付随するショット領域を示している。アライメントマークに付されている符号のうち”−”の後の２文字は、当該アライメントマークを観察する顕微鏡を示している。

図５において、楕円の実線又は点線で示された部分（例えば、（−１，０）−ＲＵＶＸ）は、オーバレイ計測マークを示している。実線は、既に完成したオーバレイ計測マークを示し、点線は、まだ完成していないオーバレイ計測マークを示している。オーバレイ計測マークに付されている符号のうち、”（ｘ，ｙ）”は、当該オーバレイ計測マークが付随するショット領域を示している。オーバレイ計測マークに付されている符号のうち”−”の後の２文字は、当該オーバレイ計測マークを観察する顕微鏡を示している。なお、文字列に含まれる”Ｖ”は、オーバレイ計測マークであることを示している。オーバレイ計測マークは、インプリントによって形成されたマークと、その下の層に形成されているマークとを含む。該下の層に形成されているマークの上にインプリントによって型のマークが重ねられることによってオーバレイ計測マークが完成する。

図５に示す例では、
（ａ）インプリント対象のショット領域（０，０）のアライメントマーク（（０，０）−ＬＵＹ）およびそれに対応する型Ｍのアライメントマークと、
（ｂ）当該ショット領域に隣接するショット領域（−１，０）のオーバレイ計測マーク（（−１，０）−ＲＵＶＹ）と、
が共通の顕微鏡（例えば、ＬＵＹ）の視野内に配置されている。

ただし、これは必須ではなく、これらのアライメントマークとオーバレイ計測マークとを互いに異なる顕微鏡によって並行して観察してもよい。

インプリント技術では、光露光技術とは異なり、現像工程なしで凹凸パターンを基板上に形成できる。そこで、この実施形態では、計測ユニット６０は、パターンを転写すべきショット領域と型Ｍとの相対位置を計測するとともに、基板Ｓの他のショット領域に型Ｍを使って既に形成されたパターンとその下にあるパターンとの相対位置を計測する。つまり、この実施形態では、ショット領域へのインプリントのためのアライメント計測を行いながら他の既にインプリントがなされたショット領域の位置合わせ状態を確認するオーバレイ計測を行うことができる。これにより、最も効率的にアライメント計測とオーバレイ計測とがなされる場合には、最終ショット領域へのインプリントのためのアライメント計測が完了した時点で、当該最終ショット領域以外のショット領域についてのオーバレイ計測が完了する。最終ショット領域についてのオーバレイ計測については、当該最終ショット領域へのインプリントが完了した後に実施することができる。なお、最終ショット領域へのインプリントが完了した時点で当該最終ショット領域以外にもオーバレイ計測が完了していないショット領域が存在する場合には、そのショット領域についてもオーバレイ計測がその後に実施されうる。

図６（ａ）には、図５に二点鎖線で示された観察視野を有する顕微鏡ＬＵＹにより観察されるモアレ縞が例示的に示されている。図６（ａ）の下側にあるモアレ縞は、ショット領域（０，０）にインプリントを行う際に、型Ｍの左上にあるＹ方向用のアライメントマークとショット領域（０，０）に既に形成されているアライメントマーク（０，０）−ＬＵＹとによって形成される。モアレ縞は、両者の間のずれを表わし、基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構によって型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置が調整される。基板ステージ２０による型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置の調整に伴ってモアレ縞が変化する。図６（ａ）の上側にあるモアレ縞は、ショット領域（−１，０）に対するインプリントによって完成したオーバレイ計測マーク（−１，０）−ＲＵＶＹである。このモアレ縞は、ショット領域（−１，０）における位置合わせ状態（オーバレイ誤差）を表わす。このモアレ縞は既に（−１，０）ショットのインプリントにより作成が終わって固定されてしまったため、２０に内蔵された駆動機構により型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置が調整されてもモアレ縞の状態は変化しない。

第１実施形態では、位置合わせ状態を示す２つのモアレ縞が共通の顕微鏡ＬＵＹの視野の中で同時に観察される。観察される２つのモアレ縞の一つは、現在の型Ｍと基板Ｓとの相対位置を示すモアレ縞であり、もう一方は、既になされたインプリントにおける位置合わせ状態を示すモアレ縞である。

既になされたインプリントにおける位置合わせ状態を示すオーバレイ計測マークを構成するマーク間のずれ量は小さいので、オーバレイ計測マークは、アライメントマークよりも小さくてよい。したがって、アライメントマークとオーバレイ計測マークとを別個のマークとし、オーバレイ計測マークをアライメントマークよりも小さくすることが好ましい。これにより、２つのマークの１つの顕微鏡の視野に入れることが容易になる。

図６（ｂ）には、顕微鏡ＲＵＹにより観察されるモアレ縞が例示的に示されている。図６（ｂ）の上側にあるモアレ縞は、ショット領域（０，０）にインプリントを行う際に、型Ｍの右上にあるＹ方向用のアライメントマークとショット領域（０，０）に既に形成されているアライメントマーク（０，０）−ＲＵＹとによって形成される。モアレ縞は、両者のずれを表わし、基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構によって型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置が調整される。基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構による型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置の調整に伴ってモアレ縞が変化する。図６（ｂ）における下側にあるモアレ縞は、ショット領域（１，０）に対するインプリントによって完成するオーバレイ計測マーク（１，０）−ＬＵＶＹによって形成される。本実施形態ではショット領域（０，０）へのインプリントの後にショット領域（１，０）へのインプリントを行うため、ショット領域（０，０）に対してインプリントを行う時点ではオーバレイ計測マーク（１，０）−ＬＵＶＹが完成していない。よって、この場合には、オーバレイ計測マーク（１，０）−ＬＵＶＹを使ってモアレ縞を観察することができず、オーバレイ計測を行うことはできない。オーバレイ計測マーク（１，０）−ＬＵＶＹを使うオーバレイ計測は、ショット領域（１，０）へのインプリント後に行うことができる。

図７は、図１に示す状況においてショット領域（０，０）に対してインプリントをする際に計測ユニット６０の各顕微鏡で観察されるモアレ縞を模式的に示している。アライメント計測マークによって形成されるモアレ縞については、それらのすべてを観察することができる。一方、まだインプリントされていない右側および上側のショット領域のオーバレイ計測マークは完成していないので、ショット領域（０，０）に対してインプリントをする際にそれらのショット領域のオーバレイ計測をすることはできない。しかしながら、オーバレイ計測は、位置合わせ状態の確認のためになされるものであるので、１つのショット領域について少なくとも１回のオーバレイ計測ができれば十分である。また、１つのショット領域について、ＸまたはＹ方向についてのオーバレイ計測ができればモニター機能としては十分である。

基板の複数のショット領域へのパターンの転写は、ショット領域への型の位置合わせを伴う樹脂への型の接触、露光、樹脂からの型の引き離し、次のショット領域へのステップ移動を繰り返す。これらの工程のうちで最も時間を要する工程は、ショット領域に型を位置合わせしながら樹脂に型を接触させる工程（以下、接触工程）である。接触工程には、典型的には秒オーダーの時間がかかり、インプリント装置のスループットを制限する最大の要因となっている。逆に、接触工程において隣接するショットのオーバレイ計測を位置合わせ動作中に平行して実施したとしても、それによってインプリント装置のスループットが低下することはない。しかも、オーバレイ計測において観察されるモアレ縞は、既に固定されてしまったモアレ縞であるので、位置合わせ動作の実行に影響されず安定したオーバレイ計測を行うことができる。

マークの配列は、図５のショット領域（０，０）の左側のスクライブライン上でいえば、（−１，０）−ＲＵＹ、（０，０）−ＬＵＶＹ、（−１，０）−ＲＵＶＹ、（０，０）−ＬＵＹのように並んでいることがよい。より一般的には、マークが属するショット領域は、（−１，０）、（０，０）、（−１，０）、（０，０）というように、２つのショット領域が交互に並ぶことがよい。また、マークの種類について、アライメントマーク、オーバレイ計測マーク、オーバレイ計測マーク、アライメントマークというように、２種類のマークが交互に並んでいることがよい。このような配列は、比較的小さい視野を有する顕微鏡で２種類のマークを同時に観察することができる。

オーバレイ計測マークの構成としては、図４に例示したマークの他にも種々の変形が考えられる。モアレ縞を観察する方式では、グレーティングパターンで構成されるマーク同士のずれがグレーティングパターンの１ピッチ分に達すると、モアレ縞が元に戻ってしまう。これを防ぐために、粗い分解能だが検出範囲の広い性質を持つパターンを付け加えて、ピッチ以上にずれる非常に大きな異常の発生を検出する機能を付け加えてもよい。

隣のショット領域のオーバレイ計測マークの観察は、ショット領域のレイアウトによっては不都合が生じうる。図８は、ショット領域のレイアウトの一例を示す図である。図８に示す例のように、円形の基板では、ショット領域のレイアウトに段が形成される。黒い矢印のように通常のステッパーにおける露光順序でインプリントすると、ショット領域（２，２）は、その後に処理されるショット領域（１，３）とはスクライブラインを共有するように隣接しない。したがって、ショット領域（２，２）は、アライメント計測と並行してオーバレイ計測を行うことができない。

そこで、白い矢印で示したように、（０，２）→（２，２）→（１，２）→（１，３）というようにインプリントの順番を変更すると、通常のインプリントシーケンスの中でロスなく、インプリントの終了したショット領域の位置合わせ状態を確認することができる。ショット領域（１，２）では既にインプリントしたショット領域（０，２）と（２，２）の双方のオーバレイ計測を行うことができる。オーバレイ計測ではインプリント後のステップ移動において斜め移動が必要なショット領域が問題であり、斜め移動を避け、ＸＹ方向のみのステップ移動を用いると良い。

なお、最終ショット領域は例外である。最終ショット領域のオーバレイ計測マークについては、インプリントの終了後にオーバレイ計測を行い、その後にインプリント装置外に搬出する必要がある。

以上の動作を行うことにより、最終ショット領域に特別なシーケンスは必要となるが、本実施形態によればインプリント後の総てのショット領域の位置合わせ状態が、搬出時点で分かっていることになる。オーバレイ計測の結果は、例えば、上位コンピュータに転送され、インプリントされた基板に異常値がなければそのまま次のエッチング工程へ、異常値が確認されればリワークに回されうる。また、異常値が続く時は、警告情報を出力し、型の交換など何らかの処置を行うことができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態に従う。第２実施形態では、アライメントマークをオーバレイ計測マークとして使用する。即ち、第２実施形態では、アライメントマークとオーバレイ計測マークとが兼用される。図９には、第２実施形態においてショット領域（０，０）と型Ｍとを位置合わせし、ショット領域（０，０）にインプリントをしようとしている状況が例示されている。なお、図９は、図１における点線で囲った領域に対応している。（−１，０）は、インプリント済みのショット領域、（−１，１）と（０，１）は、まだインプリントがなされていないショット領域である。

（−１，０）にインプリントした時、基板Ｓに既に形成されているアライメントマークの上に型Ｍによる新たなアライメントマークが重ねて形成される。したがって、図４のようなマークを使った場合、２つのマークが重なって両者のずれに応じたモアレ縞が観察されるようになる。例えば、（−１，０）へのインプリントによって、（−１，０）−ＲＵＹの上に重ねて新たなアライメントマークが形成される。この（−１，０）−ＲＵＹとその上に形成されるアライメントマークとの相対位置を検出することによって、当該インプリントによって形成されたパターンとその下のパターンとの相対位置を計測することができる。第１実施形態におけるノーテーションに従うと、（−１，０）−ＲＵＹマークの上へのインプリントによって、（−１，０）−ＲＵＶＹが完成すると考えてよい。

図１０（ａ）には、顕微鏡ＬＵＹによって観察されるモアレ縞が例示的に示されている。図１０（ａ）の下側にあるモアレ縞は、ショット領域（０，０）にインプリントを行う際に、型Ｍの左上にあるＹ方向用のアライメントマークとショット領域（０，０）に既に形成されているアライメントマーク（０，０）−ＬＵＹとによって形成される。モアレ縞は、両者の間のずれを表わし、基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構によって型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置が調整される。基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構による型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置の調整に伴ってモアレ縞が変化する。

図１０（ａ）の上側にあるモアレ縞は、ショット領域（−１，０）に対するインプリントによって完成したオーバレイ計測マーク（−１，０）−ＲＵＶＹである。このモアレ縞は、ショット領域（−１，０）における位置合わせ状態（オーバレイ誤差）を表わすもので、基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構によりショット領域（０，０）のインプリント動作が行われている最中でも変化しない。よって、安定した計測を行うことができる。

[第３実施形態]
以下、本発明の第３実施形態を説明する。ここで言及しない事項は、第１実施形態に従う。第３実施形態では、互いに異なる顕微鏡によってオーバレイ計測マークおよびアライメントマークを並行して観察する。第１実施形態として図５を参照して説明したアライメントマークおよびオーバレイ計測マークを実現する型は、アライメントマークとオーバレイ計測マークとが基板上で交互に配置することが好ましく制約が大きい。アライメントマークとオーバレイ計測マークとを基板上で交互に配置するためには、隣り合って配置させるべきアライメントマークおよびオーバレイ計測マークのうち一方を型の左辺に形成し、他方を型の右辺に形成する必要がある。そして、隣り合うショット領域へのインプリントを通して、アライメントマークとオーバレイ計測マークとが近接する状態が形成される配置を行うことが要求される。第１実施形態の図６で言えば同時に観察されるのは（−１，０）−ＲＵＶＹと（０，０）−ＬＵＹ、すなわち隣り合ったショットの右辺のマークと左辺のマークが並んで観察されるようになっている。型の辺は同一ショットのマークのみを含む形になるのでジグザグ状になる。インプリントに使用される型は、パターン面が突出するようにメサ（台）構造を有し、突出量は、例えば１０〜５０ｕｍである。メサの周辺部(前述の辺の部分）を細かくジグザグ状にすることには制約があるので、アライメントマークとオーバレイ計測マークは別個に自由に配置できることが望ましい。

図１１には、ショット領域（０，０）のオーバレイ計測マーク（０，０）−ＬＵＶＸ、（０，０）−ＬＵＶＹと、ショット領域（−１，０）のオーバレイ計測マーク（−１，０）−ＲＵＶＹが示されている。Ａで示す領域において、隣接するショット領域のそれぞれのオーバレイ計測マークである（０，０）−ＬＵＶＹと（−１，０）−ＲＵＶＹとが隣接して配置されている。

図１２には、第３実施形態における計測ユニット６０を構成する複数の顕微鏡の配置が示されている。図２に示す顕微鏡の配列に対し、ＬＵＶＸ，ＬＵＶＹ，ＬＤＶＸ，ＬＤＶＹ，ＲＤＶＸ，ＲＤＶＹ，ＲＵＶＸ，ＲＵＶＹの８つの顕微鏡が追加される。これからインプリントすべきショット領域は（０，０）であり、顕微鏡ＬＵＶＹで観察すべきオーバレイ計測マークは、既に完成している（−１，０）−ＲＵＤＹである。そこで、ＬＵＶＹの位置は（−１，０）−ＲＵＤＹを観察できる位置に調整される。他の顕微鏡も同様に位置調整される。

図１２では、オーバレイ計測マークを観察するために、１辺当たり２個、計８つの顕微鏡を追加したが、１辺当たりの追加個数を１個としてもよい。また、インプリントするショット領域の順番が平面図において下から上へと移っていく際には、上側の辺にオーバレイ計測マークの観察用の顕微鏡を配置しても、それによって観察可能な位置に完成したオーバレイ計測マークが配置されることはない。したがって、そのような場合には、平面図において上側の辺のオーバレイ計測マークの観察用の顕微鏡を削除することができる。

また、図１３に例示されるように、オーバレイ計測マークは、必ずしもショット領域の間に配置する必要はなく、ショット領域内のチップの間のスクライブライン上に配置してもよい。この場合、そのようなオーバレイ計測マークを配置することができるように顕微鏡を構成することになる。

[第４実施形態]
第１〜第３実施形態では、計測ユニット６０の顕微鏡を型Ｍに近接して配置しているが、硬化ユニット５０と計測ユニット６０とを機械的に干渉させずに配置することが難しい場合もありうる。このような場合には、図１４に例示されるように、リレー光学系ＲＬを設けることによって、例えば顕微鏡ＬＵＸＹ，ＬＤＸＹ，ＲＵＸＹ，ＲＤＸＹを型Ｍから遠ざけることができる。

図１４において、点線の四角で示した位置が型Ｍおよび基板Ｓの共役面であり、ここにリレー光学系ＲＬによってアライメントマークおよびオーバレイ計測マークの中間像が形成される。図１２に示す顕微鏡の配置では、顕微鏡ＬＵＸＹ，ＬＤＸＹ，ＲＤＸＹ，ＲＵＸＹの光軸は、基板Ｓの表面において該表面に垂直になるように構成されうる。ここで、顕微鏡ＬＵＸＹは、平面図においてショット領域の左上の位置でＸとＹ方向の位置ずれを計測することができる。顕微鏡ＬＤＸＹは、平面図においてショット領域の左下の位置でＸとＹ方向の位置ずれを計測することができる。顕微鏡ＲＵＸＹは、平面図においてショット領域の右上の位置でＸとＹ方向の位置ずれを計測することができる。顕微鏡ＲＤＸＹは、平面図においてショット領域の右下の位置でＸとＹ方向の位置ずれを計測することができる。

基板Ｓの表面において該表面に光軸が垂直な光学系で暗視野検出を達成するため、図１４の顕微鏡群は、瞳周波数フィルタリング方式の光学系構成をとりうる。斜入射させて垂直軸で検出、またはその逆の構成をとることもできる。また、光軸が垂直となっているので明視野観察も可能である。

光軸が垂直であることは、図３の斜入射による方向性の制約を受けないことを可能にする。リトロー配置では、一方向のグレーティングを斜入射してきた方向に光を戻すために用いなければならないが、光軸が垂直であれば、入射してきた光は反射すればそのまま、もと来た顕微鏡系に戻っていく。このため、マークの簡素化や、小型化が簡単になり、一つの視野内でＸとＹの信号を同時にとることが可能となる。図１４に示す構成例では、このため４つの顕微鏡で足りている。

この顕微鏡系で斜入射の第１〜第３実施形態と同様に配置されたマークを観察することができる。図１５には、第２実施形態のようにアライメントマークがインプリント後にオーバレイ計測マークとして利用可能な形態に対応している。この例では、すべてのマークがＹ方向のスクライブ線の中に格納されるものとする。図１６には、顕微鏡ＬＵＸＹで観察される像が例示されている。平面図において型Ｍの左上にあるアライメントマークと、基板のショット領域（０，０）のアライメントマークとによって図１６に示すようなモアレ縞が形成される。このモアレ縞は、基板ステージ２０に内蔵されている駆動機構による型Ｍとショット領域（０，０）との相対位置の調整に伴って変化する。顕微鏡の視野内には、基板上のショット領域（−１，０）のアライメントマーク（−１，０）−ＲＵＸおよび（−１，０）−ＲＵＹも入っている。ショット領域（−１，０）のアライメントマーク（−１，０）−ＲＵＸおよび（−１，０）−ＲＵＹの上には型のアライメントマークが転写されオーバレイ計測マークが構成されている。これらのオーバレイ計測マークによって形成されるモアレ縞を観察することによってショット領域（−１，０）の位置合わせ誤差を計測することができる。

[第５実施形態]
第３実施形態のようにアライメントマークとオーバレイ計測マークとを離して配置する場合において、リレー光学系ＲＬを用いると、顕微鏡の配置に自由度が生まれる。図１７には、顕微鏡の配置例が示されている。図１７の配置例では、図１４に示す配置例における顕微鏡に加え、オーバレイ計測マークを観察するための顕微鏡ＬＵＶＸＹ，ＬＶＶＸＹ，ＲＵＶＸＹ，ＲＤＶＸＹが設けられている。

[物品の製造方法]
以下、上記のインプリント装置を用いて物品を製造する方法を説明する。この製造方法は、上記のインプリント装置を用いて樹脂のパターンを基板に形成する工程と、前記パターンが形成された基板を加工（例えばエッチング）する工程とを含む。物品は、例えば、半導体デバイス、液晶表示デバイス、マイクロマシーン等のデバイスでありうる。

Claims (7)

1. 基板の上の樹脂と型を接触させて該樹脂にパターンを形成するインプリント装置であって、
   パターンが形成される前記基板上のショット領域と前記型とを位置合わせするために該ショット領域と前記型との相対位置を計測するアライメント計測と、前記基板上の他のショット領域に前記型を使って既に形成されたパターンとその下にあるパターンとの相対位置を計測するオーバレイ計測とを並行して実施する計測ユニットを備え、
   前記計測ユニットは、前記アライメント計測のためのアライメントマークと前記オーバレイ計測のためのオーバレイ計測マークとが、前記計測ユニットに含まれている１つの光学系の１つの視野内に配置されている状態で、前記アライメントマークと前記オーバレイ計測マークとを検出する、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 基板の上の樹脂と型を接触させて該樹脂にパターンを形成するインプリント装置であって、
   パターンが形成される前記基板上のショット領域と前記型とを位置合わせするために該ショット領域と前記型との相対位置を計測するアライメント計測と、前記基板上の他のショット領域に前記型を使って既に形成されたパターンとその下にあるパターンとの相対位置を計測するオーバレイ計測とを並行して実施する計測ユニットを備え、
   前記アライメント計測は、前記基板上の層に形成されているアライメントマークと前記型のアライメントマークとに基づいて実施し、
   前記オーバレイ計測は、オーバレイ計測マークに基づいて実施し、前記オーバレイ計測マークは、前記他のショット領域に関し、前記層に形成されている前記アライメントマークと、前記層より上の前記基板上の層に前記型のアライメントマークにより形成されたマークとによりなる、
   ことを特徴とするインプリント装置。
3. 前記オーバレイ計測の対象であるショット領域が前記アライメント計測の対象であるショット領域に隣接するショット領域である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント装置。
4. 前記基板上の最終ショット領域にパターンが転写された後、前記オーバレイ計測がなされていない前記基板上のショット領域について前記オーバレイ計測が実施される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記オーバレイ計測のために使用される前記基板上のマークが前記アライメント計測のために使用された前記基板上のアライメントマークとは異なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
6. 前記オーバレイ計測の結果に基づき、前記パターンが形成された前記基板をリワークするために前記インプリント装置から搬出する、
   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. 物品を製造する製造方法であって、
   請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のインプリント装置を使って基板にパターンを形成する工程
   を含むことを特徴とする製造方法。