JP6700983B2 - 計測装置、搬送システム、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の形状を計測する計測装置、搬送システム、リソグラフィ装置、および物品の製造方法に関する。

ステージにより保持された基板にパターンを形成するリソグラフィ装置では、基板をステージ上に搬送する前に、基板を回転させながら撮像部で基板のエッジを撮像することにより基板のエッジの位置（ＸＹ方向）を検出するプリアライメントが行われる。そして、プリアライメントの結果から求められた基板の中心や方向に基づいて、ステージ上に基板が搬送される。

このようなリソグラフィ装置において、ステージ上に搬送する基板に変形（例えば反り）が生じていると、基板の変形の大きさによっては、搬送中の基板がリソグラフィ装置内の部材に接触し、当該基板や当該部材が破損しうる。そのため、リソグラフィ装置では、基板の形状を把握したうえで、リソグラフィ装置内の部材に基板が接触することを回避するように基板をステージ上に搬送することが好ましい。特許文献１には、基板の面の高さ（Ｚ方向の位置）を検出するセンサを設け、センサと基板とを相対的に走査および回転させることにより基板の形状を計測する方法が提案されている。

特表２０１１−５０４２９０号公報

しかしながら、リソグラフィ装置において、特許文献１に記載されたように基板の面の高さを検出するセンサを新たに設けることは、装置構成を複雑化させうるとともに、装置コストを増加させうる。

そこで、本発明は、単純な構成で基板の形状を計測するために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計測装置は、基板の形状を計測する計測装置であって、前記基板のエッジを撮像する撮像部と、前記基板を保持して搬送する搬送部と、前記搬送部により前記基板のエッジを前記撮像部の撮像領域に配置したときの前記撮像部と前記搬送部との相対位置、および当該相対位置において前記撮像部で得られた前記基板のエッジ像の解像度情報に基づいて、前記基板の形状情報を求める処理部と、を含むことを特徴とする。

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、単純な構成で基板の形状を計測するために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形成部の構成を示す概略図である。 搬送装置を上（＋Ｚ方向）から見た図である。 第１搬送部およびＰＡ部の構成を示す図である。 撮像部で得られた光量分布を示す図である。 基板のエッジ像を示す図である。 基板の搬送方法を示すフローチャートである。 変化率情報を示す図である。 基板の形状を示す図である。 変化率情報を示す図である。 物品の製造方法を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本発明に係る搬送装置は、例えば、インプリント装置や露光装置、描画装置など、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置に適用されうる。以下に示す実施形態では、モールドを用いて基板上の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説明する。また、以下の説明において、ステージによって保持された基板に照射される光の光軸と平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向と垂直で且つ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とする。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態のインプリント装置について説明する。インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材と型とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。インプリント装置は、半導体デバイスなどの製造に使用され、凹凸のパターンが形成されたモールドを用いて、基板のショット領域上に供給されたインプリント材に当該パターンを転写するインプリント処理を行う。例えば、インプリント装置は、パターンが形成されたモールドを基板上のインプリント材に接触させた状態で当該インプリント材を硬化する。そして、インプリント装置は、モールドと基板との間隔を広げて、硬化したインプリント材からモールドを剥離（離型）することによって、インプリント材にパターンを形成することができる。

インプリント材を硬化する方法には、熱を用いる熱サイクル法と光を用いる光硬化法とがあり、本実施形態では、光硬化法を採用した例について説明する。光硬化法とは、インプリント材として未硬化の紫外線硬化樹脂を基板上に供給し、モールドとインプリント材とを接触させた状態でインプリント材に光（紫外線）を照射することにより当該インプリント材を硬化させる方法である。

インプリント材には、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、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光である。

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る。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合成化合物と光重合開始材とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合成化合物または溶剤を含有してもよい。非重合成化合物は、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、スピンコータやスリットコータにより基板上に膜状に付与される。あるいは、液体噴射ヘッドにより、液滴状、あるいは複数の液滴が繋がってできた島状または膜状となって基板上に付与されてもよい。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以下である。

［インプリント装置の構成］
本実施形態のインプリント装置は、基板上にパターンを形成する形成部１０と、形成部１０（ステージ１２）に基板２を搬送する搬送装置２０とを含みうる。

まず、インプリント装置の形成部１０について、図１を参照しながら説明する。図１は、インプリント装置の形成部１０の構成を示す概略図である。形成部１０は、例えば、インプリントヘッド１１と、ステージ１２（基板ステージ）と、照射部１３と、供給部１４と、制御部１５とを含み、基板上のインプリント材３にモールド１を用いてパターンを形成するインプリント処理を行う。制御部１５は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント処理を制御する（形成部１０の各部を制御する）。

インプリントヘッド１１は、真空吸着力などによりモールド１を保持するとともに、モールド１と基板上のインプリント材３とを接触させたり剥離させたりするように、モールド１を少なくともＺ方向（押印方向）に駆動する。インプリントヘッド１１によって保持されるモールド１は、例えば石英など、インプリント材３を硬化させるための光を透過することが可能な材料で構成されており、基板上のインプリント材３に転写すべき凹凸パターンが形成された領域を有する。

ステージ１２は、真空吸着力などにより基板２を保持するとともに、ＸＹ方向（押印方向と垂直な方向）に移動可能に構成される。ステージ１２によって保持される基板２は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面に基板とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。基板としては、具体的に、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ、石英ガラスなどである。このような基板２は、後述する搬送装置２０によってステージ上に搬送される。例えば、ステージ１２は、基板２を保持する面（保持面）から突出可能なピン１２ａ（例えば３本のピン１２ａ）を有し、後述する第２搬送部２１ｂからステージ上に基板２を受け渡す際に当該ピン１２ａを保持面から突出させる。そして、搬送装置２０（第２搬送部２１ｂ）によって当該ピン１２ａの上に基板２が受け渡されると、ステージ１２は、保持面からのピン１２ａの突出量を小さくしていく。これにより、基板２は、ステージ１２の保持面の上に配置されるとともに、ステージ１２によって保持される。

照射部１３は、モールド１と基板上のインプリント材３とが接触している状態において、インプリント材３を硬化させるための光（紫外線）をモールド１を介して基板上のインプリント材３に照射する。本実施形態のインプリント装置では、光硬化法を採用しているため、光を照射する照射部１３が用いられているが、熱サイクル法を採用する場合には、照射部１３の代わりに熱源が設けられうる。また、供給部１４は、基板上にインプリント材３を供給（塗布）する。本実施形態のインプリント装置では、光（紫外線）の照射によって硬化する性質を有する紫外線硬化樹脂がインプリント材３として用いられうる。

次に、インプリント装置に含まれる搬送装置２０（搬送システム）について、図２を参照しながら説明する。図２は、搬送装置２０を上（＋Ｚ方向）から見た図である。搬送装置２０は、基板２を搬送する搬送部２１（第１搬送部２１ａ、第２搬送部２１ｂ）と、プリアライメント部２２（位置合わせ装置とも呼ばれる。以下ではＰＡ部２２と称する）と、制御部２５とを含みうる。制御部２５は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、基板２の搬送を制御する（搬送装置２０の各部を制御する）。本実施形態では、形成部１０の制御部１５と、搬送装置２０の制御部２５とが別々の構成となっているが、一体の構成としてもよい。また、本実施形態の制御部２５は、基板２の形状情報を求める処理部としても機能しうるが、制御部２５とは別に処理部が設けられてもよい。

搬送装置２０では、まず、装置内に搬入された基板２を待機させる位置ＡからＰＡ部２２に、第１搬送部２１ａによって基板２が搬送される。ＰＡ部２２では、基板２を回転させながら基板２のエッジ２ａの位置（ＸＹ方向）を検出し、周方向における基板２のノッチ（オリフラ）の位置や基板２の中心位置を求める処理、所謂プリアライメントが行われる。そして、ＰＡ部２２により基板２のプリアライメントが行われた後、位置Ｂに配置されたステージ１２の上に、ＰＡ部２２から第２搬送部２１ｂによって基板２を搬送する。このとき、制御部２５は、プリアライメントにより求められた基板２のノッチの位置や基板２の中心位置に基づいて、第２搬送部２１ｂによる基板２の搬送を制御する。これにより、基板２をステージ上に精度よく搬送することができる。

ステージ１２の上に基板２が配置された後、形成部１０（図２では不図示）におけるモールド１の下に基板２が配置されるようにステージ１２が移動し、形成部１０において当該基板２にインプリント処理が行われる。そして、基板２のインプリント処理が終了した後、ステージ１２が位置Ｃに移動し、第１搬送部２１ａによりステージ上の基板２が位置Ｃから位置Ａに搬送される。なお、位置Ａには、複数の基板２がロットごとに収容されたカセットが配置されうる。

ここで、本実施形態の搬送装置２０では、第１搬送部２１ａと第２搬送部２１ｂとを含み、位置ＡからＰＡ部２２への基板２の搬送と、ＰＡ部２２から位置Ｂのステージ上への基板の搬送と互いに異なる搬送部によって行われている。しかしながら、このような構成に限られるものではなく、位置ＡからＰＡ部２２への基板２の搬送と、ＰＡ部２２から位置Ｂのステージ上への基板の搬送との双方を、共通の搬送部（例えば、第１搬送部２１ａ）によって行ってもよい。

次に、第１搬送部２１ａおよびＰＡ部２２の詳細な構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、第１搬送部２１ａおよびＰＡ部２２の構成を示す図である。図３では、ＰＡ部２２の撮像部２２ｂ（射出部２２ｂ_１）の光軸と平行な方向をＺ方向とし、当該Ｚ方向と垂直で且つ互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向とする。

第１搬送部２１ａは、例えば、基板２を保持するハンド２１ａ_１と、ハンド２１ａ_１をＺ方向に駆動する第１駆動部２１ａ_２と、Ｚ駆動部２１ａ_２をＸＹ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に駆動する第２駆動部２１ａ_３とを含みうる。第１搬送部２１ａのハンド２１ａ_１は、基板２の下面のうち、ＰＡ部２２の保持部２２ａによって保持される部分（中央部）とは異なる部分を保持するように構成されうる。

ＰＡ部２２は、例えば、基板２の中央部を保持して回転可能な保持部２２ａと、保持部２２ａによって保持された基板２のエッジ２ａを撮像（検出）する撮像部２２ｂとを含みうる。保持部２２ａは、例えば、真空吸着力などにより基板２を保持するチャック２２ａ_１と、チャック２２ａ_１を軸支する支持部材２２ａ_２と、支持部材２２ａ_２をＺ方向およびθ方向に駆動する駆動部２２ａ_３とを含みうる。また、撮像部２２ｂは、光を射出する射出部２２ｂ_１と、射出部２２ｂ_１から射出された光を受光する受光部２２ｂ_２とを有する光透過型のセンサ（例えばラインセンサ）を含み、射出部２２ｂ_１と受光部２２ｂ_２との間の光路領域に撮像領域を含みうる。そして、撮像部２２ｂは、保持部２２ａにより保持された基板２のエッジ２ａを撮像することができるように、射出部２２ｂ_１から射出された光の一部が当該基板２で遮断されるように配置される。即ち、撮像部２２ｂは、保持部２２ａにより保持された基板２のエッジ２ａが撮像領域に収まるように配置される。ここで、本実施形態の撮像部２２ｂは、透過型のセンサを含んでいるが、それに限られるものではなく、反射型のセンサを含んでいてもよい。

このようにＰＡ部２２を構成することにより、制御部２５は、撮像部２２ｂで得られた基板２のエッジ像に基づいて基板２のエッジ２ａの位置（ＸＹ方向）を求めることができる。そして、制御部２５は、保持部２２ａにより基板２を回転させながら撮像部２２ｂに当該基板２のエッジ２ａを撮像させることで、撮像結果から基板２の中心位置やノッチの位置を検出することができる。

［撮像部で得られる光量分布について］
次に、撮像部２２ｂの撮像領域に基板２のエッジ２ａを配置したときに基板２のエッジ像として撮像部２２ｂで得られる光量分布について説明する。図４は、撮像部２２ｂで得られた光量分布を示す図である。図４の横軸は、基板２の半径方向（Ｘ方向）の位置を示しており、縦軸は、受光部２２ｂ_２に入射した光の光量（光の強度）を示している。即ち、半径方向の光量分布（強度分布）を示している。受光部２２ｂ_２に入射した光の光量は、当該受光部２２ｂ_２に入射した光を光電変換することによって得られた信号の強度と言うこともできる。

撮像部２２ｂで得られた光量分布では、図４に示すように、基板２のエッジ２ａに相当する部分（基板２のエッジ像）において、基板２の半径方向の位置の変化に対して光量が変化する。この基板２の位置の変化に対する光量の変化率（傾き）は、基板２のエッジ像の解像度情報（例えばデフォーカスやボケを含む）を示す値であり、Ｚ方向における基板２のエッジ２ａの位置に応じて変動する。具体的には、当該光量の変化率（以下では、単に「変化率」と称する）は、Ｚ方向における基板２のエッジ２ａの位置が撮像部２２ｂのベストフォーカス位置から離れるにつれて小さくなる。

例えば、図３に示すように、第１搬送部２１ａによって基板２をＰＡ部２２の保持部２２ａの上に搬送する場合を想定する。まず、第１搬送部２１ａは、Ｚ方向における撮像部２２ｂと第１搬送部２１ａとの相対位置（撮像部２２ｂに対する第１搬送部２１ａの相対位置（以下、「相対位置」と称する））を「β」とした状態で、基板２のエッジ２ａを撮像部２２ｂの撮像領域に配置する。このときに撮像部２２ｂで得られる基板２のエッジ像（光量分布）は、図５に示す破線５１のようになる。

次いで、第１搬送部２１ａは、基板２のエッジ２ａを撮像部２２ｂの撮像領域に配置した状態で、基板２と保持部２２ａとの距離が縮まるように相対位置を「β」から「０」に変化させ、基板２を保持部２２ａの上に配置する。ＰＡ部２２では、ＸＹ方向における基板２のエッジ２ａの位置がプリアライメントにおいて精度よく検出されるように、保持部２２ａによって保持された基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されることが好ましい。そのため、本実施形態では、撮像部２２ｂのフォーカスは、基板２の形状が平坦形状であり、かつ相対位置が「０」のときに、基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されるように設定されている。このように基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されたときに撮像部２２ｂで得られる基板２のエッジ像（光量分布）は、図５に示す実線５２のようになり、変化率が最も大きくなる。また、相対位置が「０」と「β」との間の「α」のときでは、撮像部２２ｂで得られる基板２のエッジ像は、図５に示す一点鎖線５３のようになり、変化率は、実線５２より小さく、破線５１より大きくなる。このように、変化率は、Ｚ方向における基板２のエッジ２ａの位置が撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されたときに最も大きくなり、ベストフォーカス位置から離れるにつれて小さくなる。

［基板の搬送方法］
インプリント装置では、一般に、パターンを形成する対象の基板に変形（例えば反り）が生じている場合、例えば、ステージ上への基板の搬送中に当該基板が装置内の部材に接触し、当該基板や当該部材が破損することがある。装置内の部材とは、例えば、ステージ１２（ピン１２ａ）や保持部２２ａ（チャック２２ａ_１）、搬送部２１（フィンガ）、ウェハ吸着パッドなどを含みうる。そのため、インプリント装置では、装置内の部材への基板の接触を回避するため、基板の形状を把握したうえで、ステージ上への基板の搬送を制御することが好ましい。

そこで、本実施形態の搬送装置２０は、第１搬送部２１ａにより基板２のエッジ２ａを撮像部２２ｂの撮像領域に配置する。そして、搬送装置２０は、そのときの撮像部２２ｂと第１搬送部２１ａとの相対位置、および撮像部２２ｂで得られた基板２のエッジ像の解像度情報に基づいて、基板２の形状情報を求める。即ち、撮像部２２ｂ、第１搬送部２１ａおよび制御部２５（処理部）により、基板２の形状を計測する計測装置を構成する。これにより、搬送装置２０は、基板２の形状情報に基づいて、基板２が装置内の部材に接触することを回避するように、ステージ上への基板２の搬送を制御することができる。

本実施形態の搬送装置２０における基板の搬送方法について、図６を参照しながら説明する。図６は、基板の搬送方法を示すフローチャートである。当該フローチャートは、基板をステージの上に搬送するまでの各工程を示しており、制御部２５によって実行されうる。以下の説明では、保持部２２ａの上に基板２が配置される前（プリアライメントを行うの前）に第１搬送部２１ａによって基板２のエッジ２ａを撮像領域に配置することにより基板２の形状情報を求める例について説明する。しかしながら、それに限られるものではなく、例えば、プリアライメントの後に基板２の形状情報を求めてもよい。

Ｓ１０では、制御部２５は、既知の形状を有する基準基板についての変化率の最大値、および変化率が最大値になるときの相対位置（第１相対位置）を取得する。例えば、制御部２５は、第１搬送部２１ａに基準基板を保持させ、基準基板のエッジ２ａを撮像部２２ｂの撮像領域に配置した状態で撮像部２２ｂと第１搬送部２１ａとの相対位置を変化させながら、撮像部２２ｂに基準基板のエッジ２ａを撮像させる。これにより、図７（ａ）に示すように、相対位置と基準基板のエッジ像の変化率との関係を示す情報（以下、「変化率情報」と称する）を作成（生成）することができる。制御部２５は、基準基板についての変化率情報から、変化率の最大値、および変化率が最大値となるときの相対位置を取得することができる。図７（ａ）に示す例では、変化率の最大値は「ＢＦ」であり、変化率が最大値ＢＦとなるときの相対位置は「０」である。ここで、基準基板についての変化率情報は、事前に作成されることが好ましい。基準基板としては、例えば、変形（反り）が生じていない平坦な基板が用いられることが好ましいが、それに限られず、事前に形状測定が行われた基板など、形状が予め分かっている基板が用いられればよい。

Ｓ１１では、制御部２５は、位置Ａに配置された複数の基板のうち、ステージ上に搬送する対象の基板２（以下、対象基板２）を第１搬送部２１ａに保持させる。Ｓ１２では、制御部２５は、撮像部２２ｂの撮像領域に対象基板２のエッジ２ａが配置されるように、第１搬送部２１ａに対象基板２を搬送させる。このとき、Ｚ方向における撮像部２２ｂと第１搬送部２１ａとの相対位置が「β」になるように第１搬送部２１ａに対象基板２を搬送させる。Ｓ１３では、制御部２５は、対象基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂの撮像領域に配置された状態で、対象基板２と保持部２２ａ_１との距離が縮まるように相対位置を「β」から「０」に変化させ、対象基板２を保持部２２ａ_１の上に配置する。このとき、制御部２５は、相対位置を変化させながら、対象基板２のエッジ２ａを撮像部２２ｂに撮像させる。これにより、対象基板２についての変化率情報を得ることができる。

Ｓ１４では、制御部２５は、対象基板２のエッジ２ａのうち周方向における複数の箇所の各々について、変化率情報を得たか否かを判断する。当該複数の箇所の数および位置については任意に設定することができる。例えば、対象基板２のエッジ２ａのうち周方向に９０度ずつ互いに異なる４つの箇所を、変化率情報を得る箇所として設定してもよい。複数の箇所の各々について変化率情報を得ていない場合はＳ１５に進み、Ｓ１５において保持部２２ａ_１により対象基板２の向きを変えた後、再び第１搬送部２１ａに対象基板２を保持させてからＳ１２に進む。一方、複数の箇所の各々について変化率情報を得た場合はＳ１６に進む。ここで、本実施形態では、対象基板２のエッジ２ａにおける複数の箇所の各々について変化率情報を求めているが、例えば、対象基板２のエッジ２ａにおける１つの箇所のみについて変化率情報を求めてもよい。この場合、Ｓ１４〜Ｓ１５の工程は省略されうる。

Ｓ１６では、制御部２５は、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報に基づいて、対象基板２の形状情報を求める。例えば、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報において、変化率が最大値ＢＦとなるときの相対位置が、基準基板についての変化率情報（図７（ａ））と同様に「０」であったとする。この場合、相対位置が「０」のときに対象基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されたこととなり、対象基板２の形状は、基準基板と同様の形状を有していることとなる。即ち、変形（反り）が生じていない平坦な基板を基準基板として用いた場合、対象基板２の形状も、変形が生じていない平坦な形状を有することとなる。

一方、図７（ｂ）に示すように、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報において、変化率が最大値ＢＦとなるときの相対位置が、「β」と「０」との間の「γ」であったとする。この場合、相対位置が「γ」のときに対象基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されたこととなり、制御部２５は、対象基板２が図８（ａ）に示すような上に凸の形状を有していると判断する。そして、制御部２５は、対象基板２において変化率が最大値ＢＦとなるときの相対位置γを第２相対位置として求め、求めた第２相対位置と、Ｓ１０で取得した第１相対位置（相対位置０）とに基づいて、対象基板２の形状情報を求める。具体的には、制御部２５は、第１相対位置（相対位置０）と第２相対位置（相対位置γ）との差を、基準基板に対する対象基板２の形状差として求めることにより、対象基板２の形状情報（反り情報）を求める。

また、図７（ｃ）に示すように、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報において、相対位置が「β」と「０」との間で一度も最大値ＢＦにならなかったとする。この場合、制御部２５は、変化率が最大値ＢＦとなるときの相対位置が、「０」と「−β」との間になると予測し、制御部２５は、対象基板２が図８（ｂ）に示すような下に凸の形状を有していると判断する。つまり、制御部２５は、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報（相対位置が「β」から「０」までの範囲）に基づいて、変化率が最大値ＢＦとなるときの相対位置δを第２相対位置として求めることができる。そして、制御部２５は、求めた第２相対位置（相対位置δ）と、Ｓ１０で取得した第１相対位置（相対位置０）との差を、基準基板に対する対象基板２の形状差として求めることにより、対象基板２の形状情報（反り情報）を求める。

ここで、本実施形態では、対象基板２および基準基板において変化率が最大値ＢＦになるときの相対位置を比較することにより、対象基板２の形状情報を求めたが、最大値ＢＦに限られるものではない。例えば、対象基板２において変化率が任意の値（第１値）になるときの相対位置と、基準基板において変化率が当該第１値になるときの相対位置とを比較することにより、対象基板２の形状情報を求めてもよい。

図６のフローチャートに戻り、Ｓ１７では、制御部２５は、プリアライメントを行う。プリアライメントは、上述したように、保持部２２ａにより対象基板２を回転させながら撮像部２２ｂに対象基板２のエッジ２ａを撮像させることにより、対象基板２のエッジ２ａの位置（ＸＹ方向）を検出する処理である。これにより、周方向における対象基板２のノッチ（オリフラ）の位置や対象基板２の中心位置を求めることができる。ここで、制御部２５は、プリアライメントの前にＳ１６で求めた対象基板２の形状情報に基づいて、保持部２２ａにより保持された対象基板２のエッジ２ａが撮像部２２ｂのベストフォーカス位置に配置されるように、撮像部２２ｂのフォーカス調整を行うとよい。撮像部２２ｂのフォーカス調整は、保持部２２ａによって撮像部２２ｂと対象基板２との相対位置（Ｚ方向）を変更することで行われてもよい。このようにフォーカス調整を行うことにより、プリアライメントにおいて、対象基板２のエッジ２ａにおける光量の変化率を大きくすることができ、ＸＹ方向における対象基板２のエッジ２ａの位置を精度よく検出することができる。

Ｓ１８では、制御部２５は、Ｓ１６で求めた対象基板２の形状情報に基づいて、第２搬送部２１ｂによって対象基板２をステージの上に搬送するための搬送経路を、搬送中に対象基板２が装置内の部材に接触することを回避するように決定する。このとき、制御部２５は、Ｓ１７におけるプリアライメントの結果（対象基板２のノッチの位置や中心位置）にも基づいて搬送経路を決定してもよい。Ｓ１９では、制御部２５は、Ｓ１８で決定した搬送経路に従って、第２搬送部２１ｂによって対象基板２をステージの上に搬送する。

ここで、制御部２５は、Ｓ１８において、対象基板２が装置内の部材に接触しない最短の経路になるように当該搬送経路を決定することが、スループットの点で好ましい。また、制御部２５は、ステージ１２から突出するピン１２ａの突出量も、対象基板２の形状情報に応じて制御してもよい（例えば、突出量を小さくしてもよい）。さらに、搬送装置２０では、ステージ上に配置された対象基板２の形状を矯正する矯正部が設けられてもよい。この場合、制御部２５は、ステージ上に基板を搬送した後に当該矯正部によって対象基板２の形状を矯正する必要があるか否かを、対象基板２の形状情報に応じて決定してもよい。

上述したように、本実施形態の搬送装置２０は、第１搬送部２１ａにより対象基板２のエッジ２ａを撮像部２２ｂの撮像領域に配置する。そして、撮像部２２ｂと第１搬送部２１ａとの相対位置、および撮像部２２ｂで得られた対象基板２のエッジ像の解像度情報に基づいて、基板２の形状情報を求める。これにより、搬送装置２０は、基板２の形状情報に基づいて、基板２が装置内の部材に接触することを回避するように、ステージ上への基板２の搬送を制御することができる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態の搬送装置について説明する。第２実施形態の搬送装置では、第１実施形態の搬送装置２０と比べて、装置構成は同様であるが、対象基板２の形状情報を求める工程（図６に示すフローチャートのうちＳ１６の工程）が異なる。以下では、第２実施形態の搬送装置におけるＳ１６の工程について説明する。ここで、第１実施形態では、制御部２５は、Ｓ１０において、基準基板についての変化率の最大値、および変化率が最大値になるときの相対位置（第１相対位置）を取得したが、第２実施形態では、制御部２５は、基準基板についての変化率情報自体を取得する。基準基板についての変化率情報は、第１実施形態と同様に事前に作成され、図９（ａ）に示すように、相対位置０からの距離が相対位置βより大きい相対位置においても、相対位置と変化率との関係を求めておくことが好ましい。図９（ａ）は、基準基板についての変化率情報を示す図である。

Ｓ１６では、制御部２５は、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報に基づいて、対象基板２の形状情報を求める。図９（ｂ）および（ｃ）は、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報を示す図である。図９（ｂ）および（ｃ）では、対象基板２についての変化率情報を実線９１で示すとともに、図９（ａ）で示した基準基板についての変化率情報も破線９２で示している。

第２実施形態では、制御部２５は、対象基板２についての変化率情報に基づいて、Ｚ方向における撮像部２２ｂと第１搬送部２１ａとの相対位置を任意の相対位置（例えば相対位置β（第３相対位置））としたときの変化率を第２値として求める。そして、制御部２５は、Ｓ１０で取得した基準基板についての変化率情報において、変化率が第２値となるときの相対位置（第４相対位置）を求め、第３相対位置と第４相対位置とに基づいて対象基板２の形状情報を求める。

例えば、Ｓ１３で得られた対象基板２についての変化率情報が、図９（ｂ）に示すようになったとする。この場合、制御部２５は、対象基板２についての変化率情報において相対位置βに対応する変化率Ｐを求め、基準基板についての変化率情報において変化率が「Ｐ」となるときの相対位置εを求める。図９（ｂ）に示す例では、相対位置εの方が相対位置βより相対位置０に近いことから、制御部２５は、対象基板２が図８（ａ）に示すような上に凸の形状を有していると判断する。そして、制御部２５は、相対位置βと相対位置εとの差を、基準基板に対する対象基板２の形状差として求めることにより、対象基板２の形状情報（反り情報）を求める。

一方、Ｓ１３で得られた対象基板についての変化率情報が、図９（ｃ）に示すようになったとする。この場合、制御部２５は、対象基板２についての変化率情報において相対位置βに対応する変化率Ｑを求め、基準基板についての変化率情報において変化率が「Ｑ」となるときの相対位置ζを求める。図９（ｃ）に示す例では、相対位置βの方が相対位置ζより相対位置０に近いことから、制御部２５は、対象基板２が図８（ｂ）に示すような下に凸の形状を有していると判断する。そして、制御部２５は、相対位置βと相対位置ζとの差を、基準基板に対する対象基板２の形状差として求めることにより、対象基板２の形状情報（反り情報）を求める。

ここで、本実施形態では、対象基板２についての変化率情報を、相対位置を「β」から「０」までの範囲で求めているが、それに限られるものではない。例えば、所定（任意）の相対位置で撮像部２２ｂに対象基板２のエッジ２ａを１回だけ撮像させることで得られた変化率のみを求めるだけでもよい。即ち、本実施形態では、制御部２５は、所定の相対位置で得られた１つの変化率の情報を用いるだけで、基準基板に対する対象基板２の形状差を求めることができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にか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、基板に塗布されたインプリント材に上記のリソグラフィ装置（インプリント装置）を用いてパターンを形成する工程（基板にインプリント処理を行う工程）と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

リソグラフィ装置としては、上述したインプリント装置に加えて、露光装置や描画装置も含みうる。以下では、インプリント装置を用いて物品を製造する例について説明する。

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１０（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１０（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１０（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を透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１０（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、型の凹部が硬化物の凸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１０（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１０（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。

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。

１：モールド、２：基板、１０：形成部、１１：インプリントヘッド、１２：ステージ、２０：搬送装置、２１：搬送部、２２：プリアライメント部、２２ａ：保持部、２２ｂ：撮像部

Claims (14)

1. 基板の形状を計測する計測装置であって、
   前記基板のエッジを撮像する撮像部と、
   前記基板を保持して搬送する搬送部と、
   前記搬送部により前記基板のエッジを前記撮像部の撮像領域に配置したときの前記撮像部と前記搬送部との相対位置、および当該相対位置において前記撮像部で得られた前記基板のエッジ像の解像度情報に基づいて、前記基板の形状情報を求める処理部と、
   を含むことを特徴とする計測装置。
2. 前記処理部は、
   既知の形状を有する基準基板のエッジを前記撮像部に撮像させることにより得られた前記基準基板のエッジ像の解像度情報を示す値が第１値になるときの前記撮像部と前記搬送部との第１相対位置を取得し、
   前記第１相対位置と、前記撮像部で得られた前記基板のエッジ像の解像度情報を示す値が前記第１値になるときの前記撮像部と前記搬送部との第２相対位置とに基づいて前記基板の形状情報を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
3. 前記処理部は、前記撮像部と前記搬送部との相対位置を変化させながら前記撮像部に前記基板のエッジを撮像させることにより当該相対位置と前記基板のエッジ像の解像度情報を示す値との関係を取得し、当該関係から、前記基板のエッジ像の解像度情報を示す値が前記第１値になるときの前記撮像部と前記搬送部との相対位置を前記第２相対位置として求める、ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
4. 前記第１値は、前記基準基板のエッジが前記撮像部のベストフォーカス位置に配置されたときに前記撮像部で得られた前記基準基板のエッジ像の解像度情報を示す値である、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の計測装置。
5. 前記処理部は、前記撮像部と前記搬送部とを第３相対位置としたときに前記撮像部で得られた前記基板のエッジ像の解像度情報を示す値を第２値として求めるともに、既知の形状を有する基準基板のエッジを前記撮像部に撮像させることにより得られた前記基準基板のエッジ像の解像度情報を示す値が前記第２値となるときの前記撮像部と前記搬送部との第４相対位置を求め、前記第３相対位置および前記第４相対位置に基づいて前記基板の形状情報を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
6. 前記処理部は、前記撮像部と前記搬送部との相対位置を変化させながら前記撮像部に前記基準基板のエッジを撮像させることにより当該相対位置と前記基準基板のエッジ像の解像度情報を示す値との関係を取得し、当該関係から、前記基準基板のエッジ像の解像度情報を示す値が前記第２値になるときの前記撮像部と前記搬送部との相対位置を前記第４相対位置として求める、ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
7. 前記撮像部は、光を射出する射出部と、前記射出部から射出された光を受光する受光部とを含み、
   前記撮像領域は、前記射出部と前記受光部との間の光路領域に含まれる、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
8. 前記処理部は、前記撮像部で得られた前記基板のエッジ像における前記基板の半径方向の位置の変化に対する前記受光部により受光した光の光量の変化率を、前記基板のエッジ像の解像度情報を示す値として求める、ことを特徴とする請求項７に記載の計測装置。
9. 前記処理部は、前記基板のエッジのうち前記基板の周方向における複数の箇所の各々を前記撮像部に撮像させることにより、前記複数の箇所の各々についてのエッジ像の解像度情報を求める、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
10. 前記基板を保持して回転可能に構成された保持部を更に含み、
    前記撮像部は、前記保持部により保持された前記基板のエッジが前記撮像領域に収まるように配置され、
    前記処理部は、前記保持部により前記基板を回転させながら前記撮像部に前記基板のエッジを撮像させた結果に基づいて、前記基板の中心位置を求める、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の計測装置。
11. 前記処理部は、前記搬送部によって前記保持部の上に前記基板を搬送している間に前記撮像部によって得られた前記基板のエッジ像に基づいて前記基板の形状情報を求める、ことを特徴とする請求項１０に記載の計測装置。
12. 基板をステージ上に搬送する搬送システムであって、
    請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の計測装置と、
    前記計測装置で得られた前記基板の形状情報に基づいて、前記搬送部による前記ステージ上への前記基板の搬送を制御する制御部と、
    を含むことを特徴とする搬送システム。
13. 基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    前記基板を保持するステージと、
    前記ステージによって保持された前記基板にパターンを形成する形成部と、
    前記基板を前記ステージ上に搬送する、請求項１２に記載の搬送システムと、
    を含むことを特徴とするリソグラフィ装置。
14. 請求項１３に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

Images