JP7091151B2 - アライメントマーク、インプリント方法、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

アライメントマーク、インプリント方法、および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、アライメントマーク、インプリント方法、および半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造工程において微細なパターンを形成する方法として、インプリント処理、近接露光処理、または近接場リソグラフィ処理等が行われる。
このような処理においては、テンプレートまたはレチクル等の原盤と、被加工材との間で位置合わせ処理が行われる。位置合わせ処理は、例えば原盤と被加工材とのそれぞれに設けられたアライメントマークを用いて行われる。
特開２０１７－９２２９４号公報
原盤と被加工材とにアライメントマークを設けるにあたっては、アライメントマークの配置の自由度が低く、アライメントマークを配置した区画に無駄な領域が生じてしまうことがある。
本発明の実施形態は、配置の自由度を高め、配置面積の抑制が可能なアライメントマーク、インプリント方法、および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
実施形態のアライメントマークは、基板上のレジストに微細パターンを転写する原盤の前記微細パターンが形成された面に一方が設けられ、前記基板の前記微細パターンが転写される面にもう一方が設けられる第１のパターンと第２のパターンとの組、及び、
前記原盤の前記面に一方が設けられ、前記基板の前記面にもう一方が設けられる第３のパターンと第４のパターンとの組、を有し、それぞれの前記組がモアレ像を生じさせるアライメントマークであって、前記原盤の前記面および前記基板の前記面に共通するＸＹ座標を設定したとき、前記第１のパターン及び前記第２のパターンの向きが前記ＸＹ座標に対して一致するよう、前記原盤と前記基板とを平行に対向させた場合において、前記第１のパターンは、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上の第１の方向に周期構造を有し、第２の方向に延伸し、前記第２のパターンは、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上の第３の方向に周期構造を有し、第４の方向に延伸し、前記第１の方向と前記第３の方向とは平行であり、前記第１のパターンの前記周期構造の前記第１の方向における周期と、前記第２のパターンの前記周期構造の前記第３の方向における周期とは等しく、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの少なくともいずれか一方は、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上にあって前記第１の方向および前記第３の方向と直交する第５の方向に周期構造を有し、前記第２の方向および前記第４の方向の少なくともいずれか一方は前記第５の方向に対して斜交しており、前記第３のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第６の方向に延伸し、前記第４のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第７の方向に延伸し、前記第６の方向と前記第７の方向とは平行であり、前記第３のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期と、前記第４のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期とは異なっており、前記第１及び第２のパターンの前記組が延伸する第１の延伸方向と、前記第１及び第２のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第１の変位検出方向とは直交しており、前記第３及び第４のパターンの前記組が延伸する第２の延伸方向と、前記第３及び第４のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第２の変位検出方向とは平行であり、前記第１及び第２のパターンの前記組と、前記第３及び第４のパターンの前記組とは、前記第１の変位検出方向、または前記第２の変位検出方向に並んだ位置関係を有する。
図１は、実施形態にかかるインプリント装置の構成例を示す図である。 図２は、実施形態にかかる半導体装置の製造工程の手順の一例を示すフロー図である。 図３の（ａ）は、実施形態にかかるテンプレートの構造の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。 図４は、実施形態にかかるウェハのショット領域の構成の一例を示す一部平面図である。 図５は、実施形態にかかるテンプレートおよびウェハのアライメントマークの構成例を示す模式図である。 図６は、実施形態にかかるモアレマークの配置の一例を示す模式図である。 図７は、実施形態にかかるアライメントマークの説明に用いる仮想的な面について説明する図である。 図８は、実施形態にかかるモアレマークを構成するテンプレートとウェハとのＸマークの構成の一例を示す模式図である。 図９は、実施形態にかかるモアレマークにより生じるモアレ像の一例を示す模式図である。 図１０は、実施形態にかかるモアレマークを構成するテンプレートとウェハとのＹマークの構成の一例を示す模式図である。 図１１は、比較例１にかかるモアレマークの配置の一例を示す模式図である。 図１２は、実施形態の変形例１にかかるモアレマークを構成するテンプレートとウェハとのＹマークの構成の一例を示す模式図である。 図１３は、実施形態の変形例２にかかるモアレマークを構成するテンプレートとウェハとのＹマークの構成の一例を示す模式図である。 図１４は、実施形態の変形例３にかかるモアレマークの配置の一例を示す模式図である。 図１５の（ａ）は実施形態の変形例４にかかるモアレマークの配置の一例を示す模式図であり、（ｂ）は比較例２のモアレマークの配置の一例を示す模式図である。 図１６は、実施形態の変形例５にかかるモアレマークの配置の一例を示す模式図である。 図１７は、実施形態のその他の変形例にかかる近接露光装置の構成例を示す図である。 図１８は、実施例１にかかるテンプレートとウェハとのＸマークの構成の一例を示す模式図である。 図１９は、実施例１にかかるテンプレートとウェハとのＹマークの構成の一例を示す模式図である。 図２０は、実施例１にかかるモアレマークの構成の一例を示す模式図である。 図２１は、実施例１にかかるモアレマークの構成の他の例を示す模式図である。 図２２は、実施例２にかかるテンプレートとウェハとのＹマークの構成の一例を示す模式図である。 図２３は、実施例３にかかるテンプレートとウェハとのＸマークの構成の一例を示す模式図である。 図２４は、実施例３にかかるテンプレートとウェハとのＹマークの構成の一例を示す模式図である。 図２５は、実施例３にかかるモアレマークの構成の一例を示す模式図である。
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
［実施形態］
図１～図１７を用い、本実施形態について説明する。本実施形態のアライメントマークは、例えば、インプリント処理時に使用される。まずは、インプリント処理が行われるインプリント装置およびかかるインプリント装置の動作等について以下に説明する。
（インプリント装置の構成例）
図１は、実施形態にかかるインプリント装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、インプリント装置１は、テンプレートステージ８１、載置台８２、基準マーク８５、アライメントセンサ８６、液滴下装置８７、ステージベース８８、光源８９、および制御部９０を備えている。インプリント装置１には、ウェハ２０上のレジストに微細パターンを転写するテンプレート１０がインストールされている。
載置台８２は、ウェハチャック８４、及び本体８３を備える。ウェハチャック８４は、半導体基板としてのウェハ２０を本体８３上の所定位置に固定する。載置台８２上には、基準マーク８５が設けられている。基準マーク８５は、ウェハ２０を載置台８２上にロードする際の位置合わせに用いられる。
載置台８２は、ウェハ２０を載置するとともに、載置したウェハ２０と平行な平面内（水平面内）を移動する。載置台８２は、ウェハ２０にレジストを滴下する際にはウェハ２０を液滴下装置８７の下方側に移動させ、ウェハ２０への転写処理を行う際には、ウェハ２０をテンプレート１０の下方側に移動させる。
ステージベース８８は、テンプレートステージ８１によってテンプレート１０を支持するとともに、上下方向（鉛直方向）に移動することにより、テンプレート１０の微細パターンをウェハ２０上のレジストに押し当てる。
ステージベース８８上には、アライメントセンサ８６が設けられている。アライメントセンサ８６は、ウェハ２０及びテンプレート１０に設けられたアライメントマークに基づき、ウェハ２０の位置検出やテンプレート１０の位置検出を行うセンサである。
液滴下装置８７は、インクジェット方式によってウェハ２０上にレジストを滴下する装置である。液滴下装置８７が備えるインクジェットヘッドは、レジストの液滴を噴出する複数の微細孔を有しており、レジストの液滴をウェハ２０上に滴下する。なお、実施形態のインプリント装置１では、レジストを滴下するように構成されているが、スピンコート塗布法によって、ウェハ２０上の全面にレジストを塗布してもよい。
光源８９は、例えば紫外線を照射する装置であり、ステージベース８８の上方に設けられている。光源８９は、テンプレート１０がレジストに押し当てられた状態で、テンプレート１０上から光を照射する。
制御部９０は、テンプレートステージ８１、載置台８２、基準マーク８５、アライメントセンサ８６、液滴下装置８７、ステージベース８８、および光源８９を制御する。
（半導体装置の製造工程）
次に、図２を用いて、実施形態のインプリント装置１を用いたインプリント処理を含む半導体装置の製造工程の例について説明する。図２は、実施形態にかかる半導体装置の製造工程の手順の一例を示すフロー図である。
図２（ａ）に示すように、ウェハ２０上に被加工膜２１を形成し、被加工膜２１上にレジスト２２を滴下する。
具体的には、被加工膜２１が形成されたウェハ２０を載置台８２に載置する。そして、載置台８２を液滴下装置８７の下方に移動させ、液滴下装置８７からレジスト２２の液滴を被加工膜２１上に滴下する。なお、上述のように、スピンコート塗布法によって、ウェハ２０上の全面にレジスト２２を塗布してもよい。その後、載置台８２をテンプレート１０の下方に移動させる。
次に、図２（ｂ）に示すように、テンプレートステージ８１を下方に移動させ、アライメントセンサ８６で位置合わせを行いながら、テンプレート１０の微細パターンをレジスト２２に押し当てる。続いて、テンプレート１０を押し付けた状態で、インプリント装置１の光源８９からレジスト２２に光を照射し、レジスト２２を硬化させる。
ここで、アライメントセンサ８６による位置合わせは、例えば、粗い位置合わせである粗検と、精密な位置合わせとの２段階で行われる。テンプレート１０とウェハ２０とには、予め、粗検で用いる粗検マークと、精密な位置合わせで用いるアライメントマークとが形成されている。粗検は、テンプレート１０とウェハ２０とが接触する前に、テンプレート１０とウェハ２０との粗検マークの位置を調整することで、高速で非破壊的に行われる。ただし、粗検マーク間の距離が離れているために位置精度が粗い。精密な位置合わせは、テンプレート１０とウェハ２０とを近接または接触させた状態で、テンプレート１０とウェハ２０とのアライメントマークを用いて行われる。
次に、図２（ｃ）に示すように、テンプレート１０を離型する。これにより、ウェハ２０の被加工膜２１上には、微細パターンが転写されたレジストパターン２２ｐが形成される。
次に、図２（ｄ）に示すように、微細パターンが転写されたレジストパターン２２ｐをマスクにして被加工膜２１を加工する。これにより、被加工膜パターン２１ｐが形成される。
次に、図２（ｅ）に示すように、レジストパターン２２ｐをアッシング等により剥離して、ウェハ２０上に形成された被加工膜パターン２１ｐが得られる。
これ以降、上記のような工程を繰り返し、複数の被加工膜パターンをウェハ２０上に形成していくことで、半導体装置が製造される。
（テンプレートおよびウェハの構成例）
次に、図３および図４を用い、実施形態のテンプレート１０およびウェハ２０の構成例について説明する。
図３の（ａ）は、実施形態にかかるテンプレート１０の構造の一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。実施形態のテンプレート１０は、クリスタルまたはガラス等の透明な部材で構成されている。
図３に示すように、テンプレート１０は、例えば矩形状のテンプレート基板１１を備える。テンプレート基板１１の表面にはメサ部１２が設けられ、裏面にはザグリ１３が設けられている。
メサ部１２は、テンプレート基板１１の中央部に配置され、例えば矩形状を有している。メサ部１２は、例えばナノオーダサイズの微細パターンが形成されたパターン領域１２ｐを有する。微細パターンは、図２に示す複数の溝が配置されたパターンのほか、複数のドットが配置されたパターン、または、その他の微細パターンであってよい。パターン領域１２ｐの外周部は、粗検マーク及びアライメントマーク等が形成されたマーク領域１２ｍとなっている。
図４は、実施形態にかかるウェハ２０のショット２０ｓ領域の構成の一例を示す一部平面図である。ショット領域２０ｓは、１回のインプリント（テンプレート１０の押印）でパターニングされる領域である。ウェハ２０に対するインプリント処理が終了すると、ウェハ２０上には複数のショット領域２０ｓが形成されることとなる。
ショット領域２０ｓは、パターン領域２０ｐとカーフ領域２０ｋとを含む。パターン領域２０ｐは、テンプレート１０がウェハ２０上のレジストに押印されることで、テンプレート１０上のパターン領域１２ｐの微細パターンがレジストに転写される領域である。カーフ領域２０ｋは、パターン領域２０ｐの外周部に位置し、テンプレート１０のマーク領域１２ｍと重なる領域に相当する。カーフ領域２０ｋには、テンプレート１０上の粗検マーク及びアライメントマークと重なる位置に、粗検マーク及びアライメントマーク等が予め形成されている。
（アライメントマークの概要）
次に、図５および図６を用い、実施形態のテンプレート１０およびウェハ２０のアライメントマークの構成例について説明する。
インプリント処理において要求される位置精度はナノオーダであるのに対し、波長が数百ｎｍの光学系による単純な位置合わせには限界がある。そこで、実施形態のアライメントマークにおいては、モアレ像による拡大効果を用いた高精度な位置合わせ技術が用いられる。すなわち、モアレ像を用いることで位置ずれを拡大投影することができ、高精度な位置合わせが可能となる。このようなモアレ像は、例えば、テンプレート１０およびウェハ２０のアライメントマークのそれぞれに周期構造を持たせ、それぞれの周期間隔をわずかに異ならせることにより発生させることができる。
図５は、実施形態にかかるテンプレート１０およびウェハ２０のアライメントマーク１５，２５の構成例を示す模式図である。図５においては、被加工膜２１が省略されている。
図５に示すように、テンプレート１０に設けられたアライメントマーク１５と、ウェハ２０に設けられたアライメントマーク２５とは、例えば、共通する周期方向に対して異なる周期を有する。これらのアライメントマーク１５，２５が重なり合うことで、モアレ像を生じるモアレマーク３５が形成される。
具体的には、モアレ像は、テンプレート１０とウェハ２０との重なり合ったアライメントマークを、暗視野系にて斜入射光を入射してモアレマーク３５を観察することで、顕微鏡画像として観測される。モアレマーク３５は、高拡大率、高コントラスト、高Ｓ／Ｎ比であることが好ましい。暗視野系での観測により、高コントラスト化が可能となり、また、背景光の影響が低減されることで高Ｓ／Ｎ比を得ることができる。
モアレマーク３５が発生させるモアレ像の周期方向は、例えばアライメントマーク１５，２５の周期方向と等しい。モアレ像の周期方向に沿ってモアレ像を観測することで、テンプレート１０とウェハ２０との所定方向における位置ずれ量（変位量）を検出することができる。モアレマーク３５は、複数方向の変位量が検出可能なように、複数方向（例えばＸ方向、およびＹ方向）について、それぞれ設けられることが好ましい。
図６は、実施形態にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｙの配置の一例を示す模式図である。モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙは、例えば、それぞれが略矩形の形状を有しており、互いに並行に配置されている。
モアレマーク３５Ｘは、モアレ像の周期方向がＸ方向であって、変位の検出が可能な方向がＸ方向である。つまり、モアレマーク３５Ｘは、テンプレート１０とウェハ２０とのＸ方向における変位量を検出可能に構成される。
モアレマーク３５Ｙは、モアレ像の周期方向がＸ方向であって、変位の検出が可能な方向がＹ方向である。つまり、モアレマーク３５Ｙは、テンプレート１０とウェハ２０とのＹ方向における変位量を検出可能に構成される。
なお、本実施形態においては、アライメントマークの個々の構成要素であるＸマーク１５Ｘ，２５Ｘ、Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙ、Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘが組み合わされたモアレマーク３５Ｘ、Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙが組み合わされたモアレマーク３５Ｙ、Ｘマーク１５ＸとＹマーク１５Ｙとの組み合わせ、Ｘマーク２５ＸとＹマーク２５Ｙとの組み合わせ等を、いずれもアライメントマークと称することがある。また、これらに粗検マークを含めたものをアライメントマークと称することがある。
ここで、図７を用いて以降の説明に用いる仮想的な面Ｓについて説明する。
図７に示すように、テンプレート１０とウェハ２０とを互いに平行となるよう対向させて配置したとする。また、アライメントマーク１５が設けられたテンプレート１０のメサ部１２の面１５ｓ上には、例えばパターン領域１２ｐを基準とするＸＹ座標が設定されている。また、アライメントマーク２５が設けられたウェハ２０の面２５ｓ上には、例えばパターン領域２０ｐを基準とするＸＹ座標が設定されている。このとき、互いに対向するテンプレート１０のＸ方向およびＹ方向と、ウェハ２０のＸ方向およびＹ方向とを一致させるものとする。つまり、テンプレート１０とウェハ２０とのアライメントマーク１５、２５の向きは、ＸＹ座標に対して一致している。
テンプレート１０とウェハ２０とを以上のように配置したとき、テンプレート１０のメサ部１２の面１５ｓ、およびウェハ２０の面２５ｓは、共通の法線を有する。その共通の法線方向に、面１５ｓ，２５ｓと平行な仮想的な面Ｓを設定する。以降、テンプレート１０とウェハ２０とのＸマーク１５Ｘ，２５Ｘ、及びＹマーク１５Ｙ，２５Ｙ、並びにこれらが組み合わされたモアレマーク３５Ｘ，３５Ｙの説明は、この仮想的な面Ｓにそれらが投影された図形（パターン）に基づき行う。
（Ｘマークの構成例）
次に、図８および図９を用いて、実施形態のＸマーク１５Ｘ，２５Ｘの構成例について説明する。
図８は、実施形態にかかるモアレマーク３５Ｘを構成するテンプレート１０とウェハ２０とのＸマーク１５Ｘ，２５Ｘの構成の一例を示す模式図である。図８の（ａ）は、テンプレート１０に設けられるＸマーク１５Ｘであり、（ｂ）は、ウェハ２０に設けられるＸマーク２５Ｘである。
図８において、Ｐ（Ｘ）ｘ，ｔはＸマーク１５ＸのＸ方向における周期間隔であり、Ｐ（Ｘ）ｘ，ｗはＸマーク２５ＸのＸ方向における周期間隔であり、Ｐ（Ｘ）ｙ，ｗはＸマーク２５ＸのＹ方向における周期間隔である。また、ベクトルＶ（Ｘ）ｔ，ｇは、Ｘマーク１５ＸのＸ方向における周期間隔および周期方向を示す。また、ベクトルＶ（Ｘ）ｗ，ｇは、Ｘマーク２５ＸのＸ方向における周期間隔および周期方向を示し、ベクトルＶ（Ｘ）ｗ，ｅは、Ｘマーク２５ＸのＹ方向における周期間隔および延伸方向を示す。
図８に示すように、Ｘマーク１５Ｘは、例えば、ストライプ状の１次元周期構造を有する。かかる１次元周期構造は、多数の平行スリットがＸ方向に等間隔で配列された回折格子パターンである。すなわち、Ｘマーク１５ＸはＸ方向に周期構造を持つ。また、Ｘマーク１５ＸはＹ方向に延伸している。ただし、Ｘマーク１５Ｘの長手方向は、延伸方向と直交するＸ方向である。
Ｘマーク２５Ｘは、例えば、市松格子（チェック模様）状の２次元周期構造を有する。かかる２次元周期構造は、多数の平行スリットがＸ方向およびＹ方向に等間隔で配列された格子パターンである。すなわち、Ｘマーク２５ＸはＸ方向およびＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｘマーク２５ＸはＹ方向に延伸している。ただし、Ｘマーク２５Ｘの長手方向は、延伸方向と直交するＸ方向である。
Ｘマーク１５Ｘ，２５ＸのＸ方向における周期はわずかに異なっている。このため、２つのＸマーク１５Ｘ，２５Ｘを重ね合わせることで、上述のモアレマーク３５Ｘが形成される。
図９は、実施形態にかかるモアレマーク３５Ｘにより生じるモアレ像の一例を示す模式図である。２つのＸマーク１５Ｘ，２５ＸはＸ方向に異なる周期を有することから、Ｘ座標が平均周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅの２倍分だけ変化するごとに、Ｘ方向にベクトルＶ（Ｘ）ｔ，ｇとＶ（Ｘ）ｗ，ｇとの差分｜ΔＶｇ｜だけパターンがずれる。
平均周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅ＝（Ｐ（Ｘ）ｘ，ｔ＋Ｐ（Ｘ）ｘ，ｗ）／２
ベクトル差ΔＶｇ＝Ｖ（Ｘ）ｔ，ｇ－Ｖ（Ｘ）ｗ，ｇ
つまり、２つのＸマーク１５Ｘ，２５Ｘには、Ｘ方向において、パターンが重なり合う部分と重なり合わない部分とが生じる。
パターンが重なり合う部分では、Ｘ方向よびＹ方向に略全ての次数の高次回折光が発生し、これらが観測視野に入って明部となる。換言すれば、顕微鏡における照明光の１次回折光または高次回折光が観測開口に入るように周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ｔと周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ｗとが設定されている。
一方、パターンが重なり合わない部分では、Ｘ方向の回折次数とＹ方向の回折次数との和が偶数となる回折光は大幅に抑制され、回折光が観測視野に入りにくくなって暗部となる。
このように、Ｘ方向においてパターンのずれが生じることで、図９（ａ）に示すように、Ｘ方向に明部と暗部とが周期的に表れるモアレ像が得られる。ここで、Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘの一方をＸ方向にわずかにずらすと、図９（ｂ）に示すように、明部と暗部との位置がＸ方向にずれる。このとき、Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘの実際の相対位置の変位量よりも大きな周期で位相が変位する。つまり、Ｘ方向の変位量が、Ｘ方向に周期性を有するモアレ像により拡大されて検出される（図６参照）。このようなモアレ像による変位量の拡大効果により、Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘの実際の変位量を拡大して捉えることができ、Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘによる位置合わせを精度よく行うことができる。
このようなモアレマーク３５Ｘにおいて、モアレ像によるＸ方向の変位量の拡大率Ｍｘは、変位量の取得精度に著しく影響を与える。モアレマーク３５Ｘにより生じるモアレ像の拡大率Ｍｘ及びモアレ像のＸ方向に表れる周期間隔Ｐｘ，ｍは、以下のように求められる。
周期差ΔＰ（Ｘ）ｘ＝｜Ｐ（Ｘ）ｘ，ｔ－Ｐ（Ｘ）ｘ，ｗ｜
Ｍｘ＝Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅ／ΔＰ（Ｘ）ｘ …（１）
Ｐｘ，ｍ＝１／２・Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅ２／ΔＰ（Ｘ）ｘ
＝１／２・Ｍｘ・Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅ …（２）
次に、モアレマーク３５Ｘのサイズについて考察する。
実施形態の例では、モアレマーク３５Ｘは、一方のＸマーク２５ＸがＹ方向において周期間隔Ｐ（Ｘ）ｙ，ｗを持つ市松格子状である。したがって、Ｘ方向に半周期ずれるごとにモアレ像は元に戻る。つまり、１／４周期以上の変位量では、変位の方向（プラスＸ方向またはマイナスＸ方向）を判別することができない。このため、粗検におけるＸ方向の位置精度（変位量）をΔｘとすると、モアレマーク３５Ｘによって正しい位置検出をするためには以下の式が成り立たなければならない。
平均周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅ＞４Δｘ
この制約により、モアレマーク３５Ｘ（Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘ）のサイズには下限が生じる。モアレマーク３５Ｘにより生じるモアレ像の位相を特定し変位量を検出するために必要なモアレ像の山の数（周期の数）をＮｍとし、位置精度を得るために必要な拡大率をＭとすると、モアレマーク３５ＸのＸ方向の長さＬｘの下限は以下の式で表される。
Ｌｘ＞４ＮｍＭΔｘ
一方、モアレマーク３５ＸのＹ方向のサイズについては、暗視野で充分なコントラストが得られれば良い。このため、モアレマーク３５ＸのＹ方向におけるパターン周期数をＮｙとし、モアレ像の観測波長をλとし、観測開口数をＮＡとすると、モアレマーク３５ＸのＹ方向の長さＬｙの下限は以下の式で表される。
Ｌｙ≒ＮｙＰ（Ｘ）ｙ，ｗ＞λ／ＮＡ
（Ｙマークの構成例）
次に、図１０を用いて、実施形態のＹマーク１５Ｙ，２５Ｙの構成例について説明する。図１０は、実施形態にかかるモアレマーク３５Ｙを構成するテンプレート１０とウェハ２０とのＹマーク１５Ｙ，２５Ｙの構成の一例を示す模式図である。図１０の（ａ）は、テンプレート１０に設けられるＹマーク１５Ｙであり、（ｂ）は、ウェハ２０に設けられるＹマーク２５Ｙである。
図１０において、Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗはＹマーク２５ＹのＸ方向における周期間隔であり、Ｐ（Ｙ）ｙ，ｗはＹマーク２５ＹのＹ方向における周期間隔である。また、ベクトルＶ（Ｙ）ｗ，ｇは、Ｙマーク２５ＹのＹ方向における周期間隔および周期方向を示し、ベクトルＶ（Ｙ）ｗ，ｅは、Ｙマーク２５ＹのＸ方向における周期間隔および延伸方向を示す。
また、Ｙマーク１５ＹはＸ方向に周期性を有さないので、Ｙマーク１５ＹのＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｔは、Ｙマーク２５Ｙの周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗと同じ周期間隔となるよう定義されている。Ｐ（Ｙ）ｙ，ｔはＹマーク１５ＹのＹ方向における周期間隔である。また、ベクトルＶ（Ｙ）ｔ，ｇは、Ｙマーク１５ＹのＹ方向における周期間隔（Ｐ（Ｙ）ｘ，ｔ）および周期方向を示し、ベクトルＶ（Ｙ）ｔ，ｅは、Ｙマーク１５ＹのＸ方向における周期間隔および延伸方向を示す。
図１０に示すように、Ｙマーク１５Ｙは、例えば、ストライプ状等の１次元周期構造を有する。かかる１次元周期構造は、多数の平行スリットがＹ方向に等間隔で配列された回折格子パターンである。すなわち、Ｙマーク１５ＹはＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｙマーク１５ＹはＸ方向に延伸している。また、Ｙマーク１５Ｙの長手方向は、延伸方向と同様、Ｘ方向である。
Ｙマーク２５Ｙは、例えば、市松格子状の２次元周期構造を有する。かかる２次元周期構造は、多数の平行スリットがＸ方向およびＹ方向に等間隔で配列された格子パターンである。すなわち、Ｙマーク２５ＹはＸ方向およびＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｙマーク２５Ｙは、概ねＸ方向に延伸しているが、その延伸方向はＸ方向と完全には一致せず、わずかに斜交する。つまり、Ｙマーク２５Ｙは、Ｙ方向にもわずかに延伸成分を有している。なお、Ｙマーク２５Ｙの長手方向はＸ方向である。
以上のことを端的に表すと、Ｖ（Ｙ）ｔ，ｇ⊥Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅであって、Ｖ（Ｙ）ｗ，ｇ⊥Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅではないということができる。
さらに、Ｙマーク１５ＹのベクトルＶ（Ｙ）ｔ，ｇと、Ｙマーク２５ＹのベクトルＶ（Ｙ）ｗ，ｇとは、方向および大きさが等しい。つまり、Ｙマーク１５ＹのＹ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｔと、Ｙマーク２５ＹのＹ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｗとは等しい。また、Ｙマーク１５ＹのベクトルＶ（Ｙ）ｔ，ｅと、Ｙマーク２５ＹのベクトルＶ（Ｙ）ｗ，ｅとは、一方のＹマーク１５ＹがＸ方向に周期性を有さないため、その周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｔが、Ｙマーク２５ＹのＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗと等しくなるよう定義されている。
周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｔ＝Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗ＝Ｐ（Ｙ）ｘ
周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｔ＝Ｐ（Ｙ）ｙ，ｗ＝Ｐ（Ｙ）ｙ
また、Ｙマーク１５ＹのベクトルＶ（Ｙ）ｔ，ｅと、Ｙマーク２５ＹのベクトルＶ（Ｙ）ｗ，ｅとは、互いに交わり、つまり、外積がゼロでなく、そのベクトル差は定義上、必ずＹ方向に平行となる。
ベクトル差ΔＶｅ＝Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅ－Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅ
＝ΔＶｔ＋ΔＶｗ
Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙをそれぞれ以上のように構成することで、Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙが組み合わされたモアレマーク３５Ｙにおいては、Ｘ座標が周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ分だけ変化するごとに、Ｙ方向に｜ΔＶｅ｜だけパターンがずれる。つまり、Ｙ方向において、パターンが重なり合う部分と重なり合わない部分とが生じる。
パターンが重なり合う部分では、Ｘ方向よびＹ方向に略全ての次数の高次回折光が発生し、これらが観測視野に入って明部となる。換言すれば、顕微鏡における照明光の１次回折光または高次回折光が観測開口に入るように周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘが設定されている。
一方、パターンが重なり合わない部分では、Ｘ方向の回折次数とＹ方向の回折次数との和が偶数となる回折光は大幅に抑制され、回折光が観測視野に入りにくくなって暗部となる。
このように、Ｙ方向においてパターンのずれが生じることで、Ｘ方向に明部と暗部とが周期的に表れるモアレ像が得られる。つまり、Ｙ方向の変位量が、Ｘ方向に周期性を有するモアレ像により検出される（図６参照）。
このようなモアレマーク３５Ｙにおいて、モアレ像による変位量の拡大率Ｍｙ及びモアレ像のＸ方向に表れる周期間隔Ｐｙ，ｍは、以下のように求められる。
Ｍｙ＝Ｐ（Ｙ）ｘ／｜ΔＶｅ｜ …（３）
Ｐｙ，ｍ＝１／２・Ｐ（Ｙ）ｘ・Ｐ（Ｙ）ｙ／｜ΔＶｅ｜
＝１／２・Ｍｙ・Ｐ（Ｙ）ｙ …（４）
上記の式（４）から、｜ΔＶｅ｜が小さいほど、モアレ像による変位量の拡大率Ｍｙが大きくなることが判る。ただし、｜ΔＶｅ｜＝｜Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅ－Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅ｜＝０ではモアレ像が生じないため、Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅ≠Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅでなければならない。
また、モアレマーク３５Ｙ（Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙ）のサイズには下限がある。かかる下限は、モアレマーク３５Ｘ（Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘ）のサイズの下限と実質的に同一である。
（比較例）
次に、図１１を用いて、比較例１のアライメントマークについて説明する。比較例１のアライメントマークは、例えば、テンプレートに設けられるＸマークならびにＹマーク、およびウェハに設けられるＸマークならびにＹマークから構成される。
テンプレートのＸマークは、Ｘ方向に周期性を有するストライプ状の１次元周期構造を有する。ウェハのＸマークは、Ｘ方向およびＹ方向に周期性を有する市松格子状の２次元周期構造を有する。テンプレートとウェハとのＸマークは、Ｘ方向における周期間隔がわずかに異なるよう構成される。
図１１に示すように、このようなテンプレートとウェハとのＸマークの組み合わせにより、Ｘ方向における変位量を検出可能なモアレマーク３５Ｘ’が得られる。モアレマーク３５Ｘ’は、モアレ像の周期方向がＸ方向であって、変位の検出が可能な方向がＸ方向である。
テンプレートとウェハとのＹマークは、テンプレートとウェハとのＸマークを９０°回転させたものである。すなわち、テンプレートのＹマークは、Ｙ方向に周期性を有するストライプ状の１次元周期構造を有する。ウェハのＹマークは、Ｘ方向およびＹ方向に周期性を有する市松格子状の２次元周期構造を有する。テンプレートとウェハとのＹマークは、Ｙ方向における周期間隔がわずかに異なるよう構成される。
図１１に示すように、このようなテンプレートとウェハとのＹマークの組み合わせにより、Ｙ方向における変位量を検出可能なモアレマーク３５Ｙ’が得られる。モアレマーク３５Ｙ’は、モアレ像の周期方向がＹ方向であって、変位の検出が可能な方向がＹ方向である。
ここで、モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｙ’のサイズには下限がある。一例として、粗検におけるＸ方向の位置精度Δｘを０．３μｍ、モアレ像によるＸ方向の変位量の拡大率Ｍｘを２０、変位量の取得に必要なモアレ像の周期が３周期分必要であるとすると、モアレマーク３５Ｘ’のＸ方向の長さＬｘの下限は以下のように算出される。
Ｐ（Ｘ）ｘ，ａｖｅ＞１．２μｍ
Ｌｘ＝３Ｐｘ，ｍ＞７２μｍ
一方、Ｙ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｙ，ｗが４μｍ、Ｙ方向におけるパターン周期数Ｎｙが５とすると、モアレマーク３５Ｘ’のＹ方向の長さＬｙの下限は以下のように算出される。
Ｌｙ＝２０μｍ
同様に、モアレマーク３５Ｙ’のＸ方向およびＹ方向の長さＬｘ，Ｌｙの下限は以下のように算出される。
Ｌｘ＝２０μｍ
Ｌｙ＞７２μｍ
したがって、モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｙ’自体の占有面積は、２８８０μｍ２（＝７２×２０×２）であるにもかかわらず、モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｙ’はそれぞれ図１１に示すような互いに９０°回転させた配置となり、アライメントマークの区画面積としては６６２４μｍ２（＝（７２＋２０）×７２）となってしまう。とはいえ、空いている無駄な領域に他の構成を混在させることは、モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｙ’の識別が困難となり、好ましくない。
実施形態のモアレマーク３５Ｘ，３５Ｙにおいては、Ｘ方向の変位量およびＹ方向の変位量のいずれであっても、Ｘ方向に周期性を有するモアレ像により検出することができる。したがって、アライメントマークの区画面積を、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙの占有面積と略等しくすることができる。換言すれば、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙの占有面積とアライメントマークの区画面積とは、理論上、いずれも２ＬｘＬｙとなる。
これにより、アライメントマークの区画面積を比較例１に比べて小さくすることができる。よって、比較例１のアライメントマークを配置するには面積の不足していた余剰スペースに配置することができるなど、ダイを有効に使うことができる。
また、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙを例えば並行に配置することができるなど、アライメントマークの配置の自由度を高めることができる。
（変形例１）
次に、図１２を用いて、実施形態の変形例１のアライメントマークについて説明する。図１２は、実施形態の変形例１にかかるモアレマーク３６Ｙを構成するテンプレートとウェハとのＹマーク１６Ｙ，２６Ｙの構成の一例を示す模式図である。図１２の（ａ）は、テンプレートに設けられるＹマーク１６Ｙであり、（ｂ）は、ウェハに設けられるＹマーク２６Ｙである。実施形態の変形例１のアライメントマークでは、ウェハ側ではなくテンプレート側のＹマーク１６Ｙが斜交している点が、上述の実施形態とは異なる。
図１２に示すように、Ｙマーク１６Ｙは、例えば、ストライプ状等の１次元周期構造を有する。かかる１次元周期構造は、多数の平行スリットがＹ方向に等間隔で配列された回折格子パターンである。すなわち、Ｙマーク１６ＹはＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｙマーク１６Ｙは、概ねＸ方向に延伸しているが、その延伸方向はＸ方向と完全には一致せず、わずかに斜交する。つまり、Ｙマーク１６Ｙは、Ｙ方向にもわずかに延伸成分を有している。なお、Ｙマーク１６Ｙの長手方向はＸ方向である。
Ｙマーク２６Ｙは、例えば、市松格子状の２次元周期構造を有する。かかる２次元周期構造は、多数の平行スリットがＸ方向およびＹ方向に等間隔で配列された格子パターンである。すなわち、Ｙマーク２６ＹはＸ方向およびＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｙマーク２６ＹはＸ方向に延伸している。また、Ｙマーク２６Ｙの長手方向は、延伸方向と同様、Ｘ方向である。
以上のことを端的に表すと、Ｖ（Ｙ）ｔ，ｇ⊥Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅではなく、Ｖ（Ｙ）ｗ，ｇ⊥Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅであるということができる。ただし、モアレ像を生じさせるために、Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅ≠Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅでなければならない。
Ｙマーク１６Ｙ，２６Ｙをそれぞれ以上のように構成することで、Ｙ方向においてパターンのずれが生じ、Ｘ方向に明部と暗部とが周期的に表れるモアレ像が得られる。つまり、Ｙ方向の変位量が、Ｘ方向に周期性を有するモアレ像により検出される。
このようなモアレマーク３６Ｘにおいて、モアレ像による変位量の拡大率Ｍｙ及びモアレ像の周期間隔Ｐｙ，ｍは、上述の式（３），（４）のように求められる。また、モアレマーク３６Ｙ（Ｙマーク１６Ｙ，２６Ｙ）のサイズには下限がある。かかる下限は、実施形態のモアレマーク３５Ｙ（Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙ）のサイズの下限と実質的に同一である。
（変形例２）
次に、図１３を用いて、実施形態の変形例２のアライメントマークについて説明する。図１３は、実施形態の変形例２にかかるモアレマーク３７Ｙを構成するテンプレートとウェハとのＹマーク１７Ｙ，２７Ｙの構成の一例を示す模式図である。図１３の（ａ）は、テンプレートに設けられるＹマーク１７Ｙであり、（ｂ）は、ウェハに設けられるＹマーク２７Ｙである。実施形態の変形例２のアライメントマークでは、Ｙマーク１７Ｙ，２７Ｙが共に斜交している点が、上述の実施形態とは異なる。
図１３に示すように、Ｙマーク１７Ｙは、例えば、ストライプ状等の１次元周期構造を有する。かかる１次元周期構造は、多数の平行スリットがＹ方向に等間隔で配列された回折格子パターンである。すなわち、Ｙマーク１７ＹはＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｙマーク１７Ｙは、概ねＸ方向に延伸しているが、その延伸方向はＸ方向と完全には一致せず、わずかに斜交する。つまり、Ｙマーク１７Ｙは、Ｙ方向にもわずかに延伸成分を有している。なお、Ｙマーク１７Ｙの長手方向はＸ方向である。
Ｙマーク２７Ｙは、例えば、市松格子状の２次元周期構造を有する。かかる２次元周期構造は、多数の平行スリットがＸ方向およびＹ方向に等間隔で配列された格子パターンである。すなわち、Ｙマーク２７ＹはＸ方向およびＹ方向に周期構造を持つ。また、Ｙマーク２７Ｙは、概ねＸ方向に延伸しているが、その延伸方向はＸ方向と完全には一致せず、わずかに斜交する。つまり、Ｙマーク２７Ｙは、Ｙ方向にもわずかに延伸成分を有している。なお、Ｙマーク２７Ｙの長手方向はＸ方向である。
以上のことを端的に表すと、Ｖ（Ｙ）ｔ，ｇ⊥Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅではなく、Ｖ（Ｙ）ｗ，ｇ⊥Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅではないということができる。ただし、Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅ≠Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅでなければならない。また、Ｙマーク１７Ｙ，２７Ｙのそれぞれの斜交の方向は互いに逆方向であることが好ましく、｜Ｖ（Ｙ）ｔ，ｅ｜＝｜Ｖ（Ｙ）ｗ，ｅ｜であることがより好ましい。このようなＹマーク１７Ｙ，２７Ｙを実際に適用する場合には、斜交による矩形状からのはみ出しは適度に省略される。よって、上記のように斜交の方向およびベクトルを定めることで、斜交による矩形状からのはみ出しを抑え、Ｙ方向のサイズ増大を最小限に抑えることができる。
Ｙマーク１７Ｙ，２７Ｙをそれぞれ以上のように構成することで、Ｙ方向においてパターンのずれが生じ、Ｘ方向に明部と暗部とが周期的に表れるモアレ像が得られる。つまり、Ｙ方向の変位量が、Ｘ方向に周期性を有するモアレ像により検出される。
このようなモアレマーク３７Ｘにおいて、モアレ像による変位量の拡大率Ｍｙ及びモアレ像の周期間隔Ｐｙ，ｍは、上述の式（３），（４）のように求められる。また、モアレマーク３７Ｙ（Ｙマーク１７Ｙ，２７Ｙ）のサイズには下限がある。かかる下限は、実施形態のモアレマーク３５Ｙ（Ｙマーク１５Ｙ，２５Ｙ）のサイズの下限と実質的に同一である。
（変形例３）
次に、図１４を用いて、実施形態の変形例３のアライメントマークの配置について説明する。図１４は、実施形態の変形例３にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｙの配置の一例を示す模式図である。実施形態の変形例３にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｙは粗検マーク１５Ｒ，２５Ｒと組み合されている点が、上述の実施形態とは異なる。
図１４に示すように、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙは、モアレ像の変位の方向が等しい。このため、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙを、例えば、粗検マーク１５Ｒ，２５Ｒと組み合わせて配置することも可能である。粗検マーク１５Ｒ，２５Ｒは、Ｘ方向およびＹ方向の両方向に対して位置合わせ可能に構成されている。
具体的には、粗検マーク１５Ｒはテンプレートに設けられ、粗検マーク２５Ｒはウェハに設けられている。図１４の例では、粗検において、２つの粗検マーク１５Ｒと１つの粗検マーク２５Ｒとが同一線上に並ぶよう配置することで、Ｙ方向の位置合わせが行われる。また、粗検マーク２５Ｒと２つの粗検マーク１５Ｒとの距離がそれぞれ等しくなるよう配置することで、Ｘ方向の位置合わせが行われる。
なお、図１４では、モアレマーク３５Ｘ、粗検マーク１５Ｒ，２５Ｒ、及びモアレマーク３５Ｙがこの順に並行に配置される例を示しているが、これに限られない。例えば、並行に配置したモアレマーク３５Ｘ，３５ＹのＸ方向の端部に隣接させて、粗検マーク１５Ｒ，２５Ｒを９０°回転させて配置してもよい。
また、図１４の例では、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙを示しているが、モアレマーク３５Ｙの代わりに、他のモアレマーク３６Ｙ，３７Ｙ等であってもよい。
（変形例４）
次に、図１５を用いて、実施形態の変形例４にかかるアライメントマークの配置について説明する。図１５の（ａ）は実施形態の変形例４にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖの配置の一例を示す模式図であり、（ｂ）は比較例２のモアレマーク３５Ｘ’，３５Ｘｒｅｖ’，３５Ｙ’，３５Ｙｒｅｖ’の配置の一例を示す模式図である。実施形態の変形例４にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖは差動式モアレマークである点が、上述の実施形態とは異なる。
図１５（ａ）に示すように、実施形態の変形例４のモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖは、それぞれが並行に配置されている。
モアレマーク３５Ｘｒｅｖは、テンプレートに設けられたＸマーク１５Ｘｒｅｖとウェハに設けられたＸマーク２５Ｘｒｅｖとの組み合わせにより形成される。Ｘマーク１５Ｘｒｅｖ，２５Ｘｒｅｖにおいては、それらのＸ方向における周期間隔が、Ｘマーク１５Ｘ，２５Ｘと入れ替わっている。すなわち、Ｘマーク１５Ｘｒｅｖの周期間隔はＸマーク２５Ｘの周期間隔と等しく、Ｘマーク２５Ｘｒｅｖの周期間隔はＸマーク１５Ｘの周期間隔と等しい。
モアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖをこのように構成することで、例えば、Ｘマーク１５ＸがＸマーク２５Ｘに対してプラスＸ方向にずれたとき、モアレマーク３５Ｘの位相がプラスＸ方向にずれるとすると、モアレマーク３５Ｘｒｅｖの位相はマイナスＸ方向へとずれる。これにより、２つのモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖを合わせて２倍の拡大率が得られる。このように構成されるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖを差動式モアレマークと称する。
モアレマーク３５Ｙｒｅｖは、テンプレートに設けられたＹマーク１５Ｙｒｅｖとウェハに設けられたＹマーク２５Ｙｒｅｖとの組み合わせにより形成される。Ｙマーク２５Ｙｒｅｖは、Ｙマーク２５Ｙの鏡像となっている。換言すれば、Ｙマーク２５Ｙｒｅｖにおいては、Ｙ方向における斜交の向きが、Ｙマーク２５Ｙと逆になっている。すなわち、Ｙマーク２５Ｙの斜交の向きがプラスＹ方向であるとすると、Ｙマーク２５Ｙｒｅｖの斜交の向きはマイナスＹ方向である。
モアレマーク３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖをこのように構成することで、例えば、Ｙマーク１５ＹがＹマーク２５Ｙに対してプラスＹ方向にずれたとき、モアレマーク３５Ｙの位相がプラスＸ方向にずれるとすると、モアレマーク３５Ｙｒｅｖの位相はマイナスＸ方向へとずれる。これにより、２つのモアレマーク３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖを合わせて２倍の拡大率が得られる。
モアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖにおいても、占有面積をアライメントマークの区画面積と略等しくすることができる。
一方、図１５（ｂ）に示すように、比較例２のモアレマーク３５Ｘ’，３５Ｘｒｅｖ’と、モアレマーク３５Ｙ’，３５Ｙｒｅｖ’とは、互いに９０°回転させた状態で配置される。
モアレマーク３５Ｘｒｅｖ’を構成するＸマーク１５Ｘｒｅｖ’，２５Ｘｒｅｖ’においては、それらのＸ方向における周期間隔が、Ｘマーク１５Ｘ’，２５Ｘ’と入れ替わっている。
モアレマーク３５Ｙｒｅｖ’はモアレマーク３５Ｘｒｅｖ’を９０°回転させたものであり、モアレマーク３５Ｙｒｅｖ’ を構成するＹマーク１５Ｙｒｅｖ’，２５Ｙｒｅｖ’においては、それらのＹ方向における周期間隔が、Ｙマーク１５Ｙ’，２５Ｙ’と入れ替わっている。
モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｘｒｅｖ’のサイズＬｘ，Ｌｙの下限およびモアレマーク３５Ｙ’，３５Ｙｒｅｖ’のサイズＬｘ，Ｌｙの下限を、上述の比較例１と同一とする。
モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｘｒｅｖ’のサイズＬｘ＞７２μｍ
Ｌｙ＝２０μｍ
モアレマーク３５Ｙ’，３５Ｙｒｅｖ’のサイズＬｘ＝２０μｍ
Ｌｙ＞７２μｍ
この場合、モアレマーク３５Ｘ’，３５Ｘｒｅｖ’，３５Ｙ’，３５Ｙｒｅｖ’自体の占有面積は、５７６０μｍ２（＝７２×２０×２×２）であるにもかかわらず、アライメントマークの区画面積としては６９１２μｍ２（＝（７２＋２０×２）×７２）となってしまう。
一方、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖにおいては、図１５（ａ）に示すように、アライメントマークの区画内に無駄な領域が生じない。このように、差動式のモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖにおいても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
なお、図１５の例では、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖを示しているが、モアレマーク３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖの代わりに、他のモアレマーク３６Ｙ，３７Ｙ、及びその差動のモアレマーク３６Ｙｒｅｖ，３７Ｙｒｅｖ等であってもよい。
（変形例５）
次に、図１６を用いて、実施形態の変形例５のアライメントマークの配置について説明する。図１６は、実施形態の変形例５にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖの配置の一例を示す模式図である。実施形態の変形例５にかかるモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖは互いに並列に配置されている点が、上述の実施形態および変形例４とは異なる。
図１６（ａ）は、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙを並列に配置した例である。図１６（ｂ）は、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙと、モアレマーク３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙｒｅｖとを並列に配置した例である。
このように、実施形態の変形例５においては、一方向に延伸させてモアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖを配置することが可能である。これにより、例えば、ウェハ上のカーフ領域の幅が狭い場合等であっても、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖを配置することができる。
なお、図１６の例では、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｘｒｅｖ，３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖを示しているが、モアレマーク３５Ｙ，３５Ｙｒｅｖの代わりに、他のモアレマーク３６Ｙ，３７Ｙ、及びその差動のモアレマーク３６Ｙｒｅｖ，３７Ｙｒｅｖ等であってもよい。
（その他の変形例）
上述の実施形態および変形例では、例えばテンプレートとウェハとのＹマークの少なくとも一方を斜交させ、Ｘマーク及びＸマーク共に、Ｘ方向に変位の表れるアライメントマークについて説明したが、これに限られない。Ｘマークとして、実施形態のＹマーク１５Ｙ，２５Ｙを９０°回転させたもの、実施形態の変形例１のＹマーク１６Ｙ，２６Ｙを９０°回転させたもの、または実施形態の変形例２のＹマーク１７Ｙ，２７Ｙを９０°回転させたもの、を用いてもよい。この場合、Ｙマークとしては、実施形態のＸマーク１５Ｘ，２５Ｘを９０°回転させたものを用いることができる。これにより、Ｘマーク及びＸマーク共に、Ｙ方向に変位の表れるアライメントマークを構成することができる。
上述の実施形態および変形例では、例えば、テンプレートのＸマーク及びＹマークをストライプ状とし、ウェハのＸマーク及びＹマークを市松格子状としたが、これに限られない。例えば、テンプレートのＸマーク及びＹマークを市松格子状とし、ウェハのＸマーク及びＹマークをストライプ状としてもよい。または、テンプレートとウェハとのＸマーク及びＹマークをいずれも市松格子状としてもよい。ただし、顕微鏡の光源側がストライプ状、光源とは反対側が市松格子状であることが好ましい。テンプレートとウェハとのうち、光源側に位置する方がより散乱光等のノイズが発生しやすいからである。アライメントマークをより単純なパターンとすることで、このノイズを低減することができる。
上述の実施形態および変形例では、モアレマーク３５Ｘ，３５Ｙ等をインプリント処理時のテンプレート及びウェハに適用することとしたが、これに限られない。実施形態および変形例のモアレマークを、例えば、近接露光処理、または、近接場光リソグラフィ処理等に適用してもよい。一例として、図１７を用い、実施形態および変形例のモアレマークを適用する場合の近接露光装置２について説明する。
図１７に示すように、近接露光装置２は、レチクルステージ１０２、レチクルステージ駆動制御装置１０３、露光光発生装置１０４、位置検出照明光学系１０５、位置検出受光光学系１０６、信号演算処理系１０７、ウェハステージ駆動制御装置１０８、検出光測長器１０９、及びウェハステージ１１１を備える。これらの各部は、制御部１９０により制御される。近接露光装置２には、ウェハ１２０上のレジストに微細パターンを転写するレチクル（またはマスク。以下、レチクルとして説明）１１０がインストールされている。
レチクル１１０は、レチクルステージ１０２により所定の位置に設置される。ウェハ１２０は、ウェハステージ１１１により保持される。これらの間隙と平行度は所望の値になるように、レチクル１１０及びウェハ１２０が保持されている。
レチクル１１０には、微細パターンとアライメントマーク１１５とが設けられている。ウェハ１２０には、アライメントマーク１２５が設けられている。アライメントマーク１１５，１２５には、上述の実施形態および変形例のいずれかの構成が適用されている。
レチクル１１０のアライメントマーク１１５とウェハ１２０のアライメントマーク１２５とは、位置検出照明光学系１０５で生成された検出光で照明される。レチクル１１０とウェハ１２０とのアライメントマーク１１５，１２５が上下に重なり合う位置に調整されるとモアレマーク１３５が形成される。そして、モアレマーク１３５のモアレ像からの検出光が位置検出受光光学系１０６へ導かれる。
位置検出受光光学系１０６へ導かれた検出光は、信号演算処理系１０７へと送られ、アライメントマーク１１５，１２５の位置が算出される。信号演算処理系１０７は、適正なアライメントマーク１１５，１２５の位置を判定するための演算処理を行い、検出したアライメントマーク１１５，１２５位置の相対位置ずれ、モアレ像の位相，信号強度，Ｓ／Ｎ比を比較処理する機能を有している。
また、信号演算処理系１０７は、レチクルステージ駆動制御装置１０３、ウェハステージ駆動制御装置１０８との信号伝達を行い、各ステージ１０２，１１１の駆動制御の指令を出す。また、信号演算処理系１０７は、検出光測長器１０９により検出されるステージ位置座標情報を共有する。これにより、レチクル１１０とウェハ１２０との位置がアライメントされて、レチクル１１０上の微細パターンが所定の位置精度でウェハ１２０に露光される。露光光発生装置１０４からの露光光は、レチクル１１０を通じてウェハ１２０に照射される。
［実施例］
次に、図１８～図２５を用い、実施形態にかかるアライメントマークを実施例に適用する場合について説明する。アライメントマークの実施例への適用にあたっては、主にパターン形成上の制約、および散乱光を抑制する観点からの制約を受ける。
パターン形成上の制約について詳述する。テンプレートにアライメントマーク等のパターンを形成するには、例えば、マスタテンプレートを用い、テンプレートに対してインプリント処理を行う。ウェハにアライメントマーク等のパターンを形成するには、例えば、レチクルを用い、ウェハに対して露光処理を行う。マスタテンプレート及びレチクルにパターンを形成するには、例えば、電子ビームによる高精細で低スループットの描画を行う。このとき、極力、描画のスループットを上げるため、描画パターンを矩形で構成することがある。このため、テンプレート及びウェハのアライメントマーク等も微細な矩形の組み合わせで構成されることとなる。
散乱光の抑制について詳述する。アライメントマークの観測には、暗視野光学系を用いるため、周期構造の途絶部（アライメントマークの端部）で、モアレ像からの散乱光（検出光）よりも大きな散乱光（ノイズ）が生じてしまうことがある。アライメントマーク等が他のパターンと隣接している場合にも、このようなノイズが生じることがある。そこで、アライメントマークを囲むよう、光学分解能程度の幅を有する空白帯をノイズキャンセルパターン（ＮＣＰ）として配置することが好ましい。
（実施例１）
図１８に、実施形態にかかるＸマーク１５Ｘ，２５Ｘの実施例への適用例を示す。図１８は、実施例１にかかるテンプレートとウェハとのＸマーク１５Ｘａ，２５Ｘａの構成の一例を示す模式図である。
図１８に示すように、Ｘマーク１５Ｘａ，２５Ｘａの外縁部付近にはＮＣＰを配置し、窓関数に基づき散乱面積を変調させて、周期構造の途絶による暗視野での散乱光を抑制している。具体的には、Ｘマーク１５Ｘａにおいて、Ｘ方向の外縁部ではパターン幅を狭めることで、また、Ｙ方向の外縁部ではパターン幅を漸減させ楔形とすることで、等価的な散乱面積を減じている。Ｘマーク２５Ｘａにおいては、市松格子を構成する矩形をＹ方向に３分割し、Ｘ方向およびＹ方向の外縁部にて各矩形のＹ方向の幅を狭めることで、等価的な散乱面積を減じている。これにより、テンプレート側とウェハ側とで窓関数に基づく寸法変化の方向が直交することとなり、急峻な周期性の途絶によるノイズの発生をよりいっそう抑制することができる。
また、ウェハ側よりもテンプレート側の方が光散乱の影響が大きいため、ウェハ側のＸマーク２５Ｘａよりもテンプレート側のＸマーク１５Ｘａを若干大きく構成している。例えば、Ｘマーク１５ＸａのＸ方向の長さを４９．１２μｍとし、Ｙ方向の長さを１９．６μｍとした。また、テンプレート側をストライプ状のＸマーク１５Ｘａとすることで、ウェハ側よりも散乱光の影響が大きいテンプレート側において、Ｘマーク１５Ｘａを市松格子状よりも滑らかな形状とすることができ、予期せぬノイズを抑制することができる。
また、Ｘマーク１５ＸａにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ｔを例えば１８８０ｎｍとした。また、Ｘマーク２５ＸａにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ｗを例えば２０００ｎｍとし、Ｙ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｙ，ｗを例えば４５００ｎｍとした。
図１９に、実施形態にかかるＹマーク１５Ｙ，２５Ｙの実施例への適用例を示す。図１９は、実施例１にかかるテンプレートとウェハとのＹマーク１５Ｙａ，２５Ｙａの構成の一例を示す模式図である。
図１９に示すように、Ｙマーク１５Ｙａ，２５Ｙａの外縁部付近にはＮＣＰを配置し、窓関数に基づき散乱面積を変調させて、周期構造の途絶による暗視野での散乱光を抑制している。具体的には、Ｙマーク１５Ｙａにおいて、Ｘ方向の外縁部ではパターン幅を漸減させ楔形とすることで、また、Ｙ方向の外縁部では線幅を狭めることで、等価的な散乱面積を減じている。Ｙマーク２５Ｙａにおいては、市松格子を構成する矩形をＹ方向に分割し、Ｘ方向およびＹ方向の外縁部にて各矩形のＹ方向の幅を狭めることで、等価的な散乱面積を減じている。これにより、テンプレート側とウェハ側とで窓関数に基づく寸法変化の方向が直交することとなり、急峻な周期性の途絶によるノイズの発生をよりいっそう抑制することができる。
また、ウェハ側よりもテンプレート側の方が光散乱の影響が大きいため、ウェハ側のＹマーク２５Ｙａよりもテンプレート側のＹマーク１５Ｙａを若干大きく構成している。例えば、Ｙマーク１５ＹａのＸ方向の長さを４２．８μｍとし、Ｙ方向の長さを１６．３μｍとした。また、例えば、Ｙマーク２５ＹａのＸ方向の長さを３３．８μｍとし、Ｙ方向の長さを１３．９μｍとした。
また、Ｙマーク１５ＹａにおけるＹ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｔを例えば２０００ｎｍとした。また、例えば、Ｙマーク２５ＹａにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗを４５００ｎｍとし、Ｙ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｗを２０００ｎｍとした。また、周期構造の周期数は、例えば、Ｙマーク２５Ｙａを基準として、Ｘ方向が７．５、Ｙ方向が６．５とした。
Ｙマーク２５Ｙａを斜交させるにあたっては、Ｘ方向に３分割した矩形を、Ｘ座標が７５０ｎｍ変化するごとに、Ｙ方向に４０ｎｍシフトさせた。
図２０に、Ｘマーク１５Ｘａ，２５Ｘａにより構成されるモアレマーク３５Ｘａ、及びＹマーク１５Ｙａ，２５Ｙａにより構成されるモアレマーク３５Ｙａを示す。図２０は、実施例１にかかるモアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａの構成の一例を示す模式図である。
図２０（ａ）に示すように、モアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａは互いに並行に配置され、モアレマーク３５Ｘａ，３５ＹａのＸ方向の端部には、粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａが配置されている。粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａは、上述の実施形態の変形例３の粗検マーク１５Ｒ，２５Ｒ（図１４参照）を実施例に適用したものである。粗検マーク１５Ｒａはテンプレートに設けられ、粗検マーク２５Ｒａはウェハに設けられている。
図２０（ａ）の例では、モアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａ及び粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａの区画面積は、例えば６０μｍ×４０μｍである。モアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａが略等しいサイズであり、また、長手方向の向きを揃えることができるため、コンパクトな区画内に収めることができる。
また、本実施例において、モアレマーク３５Ｘａにより生じるモアレ像の周期間隔は例えば１５．７μｍであり、このとき、モアレマーク３５Ｘａの拡大率は１６．２倍である。また、モアレマーク３５Ｙａの拡大率は１８．７５倍である。
図２０（ｂ）にモアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａにより生じるモアレ像のシミュレーション結果を示す。モアレ像の干渉縞がＹ方向に延び、Ｘ方向に周期性を有していることが判る。また、粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａは、テンプレートとウェハとの位置の変位量に対し等倍の変位量を示すため、そのモアレ像は略変位することがない。つまり、このような粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａは疑似モアレ像として機能する。
図２１に、Ｘマーク１５Ｘａ，２５Ｘａにより構成されるモアレマーク３５Ｘａ、及びＹマーク１５Ｙａ，２５Ｙａにより構成されるモアレマーク３５Ｙａの他の例を示す。図２１は、実施例１にかかるモアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａの構成の他の例を示す模式図である。
図２１に示すように、モアレマーク３５Ｘａ、粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａ、及びモアレマーク３５Ｙａはこの順に並列に配置されている。図２１の例では、モアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａ及び粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａの区画面積は、例えば１２０μｍ×３０μｍである。モアレマーク３５Ｘａ，３５Ｙａ、及び粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａの配置を変更することで、このような細長い区画配置とすることも可能である。
（実施例２）
図２２に、実施形態にかかるＹマーク１６Ｙ，２６Ｙの実施例への適用例を示す。図２２は、実施例２にかかるテンプレートとウェハとのＹマーク１６Ｙａ，２６Ｙａの構成の一例を示す模式図である。
実施例２のＹマーク１６Ｙａ，２６Ｙａは、実施形態の変形例１のＹマーク１６Ｙ，２６Ｙと同様、テンプレート側のＹマーク１６Ｙａを斜交させた例である。ただし、Ｙマーク１６Ｙａの斜交の向きは、Ｙ方向において、Ｙマーク１６Ｙとは逆向きになっている。
Ｙマーク１６Ｙａ，２６ＹａにおけるＮＣＰの適用法は、実施例１のＹマーク１５Ｙａ，２５Ｙａにおける手法と同様である。
また、例えば、Ｙマーク１６ＹａのＸ方向の長さを５９．８μｍとし、Ｙ方向の長さを１５．６μｍとした。また、例えば、Ｙマーク２６ＹａのＸ方向の長さを５１．８μｍとし、Ｙ方向の長さを１２．２μｍとした。
また、Ｙマーク１６ＹａにおけるＹ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｔを例えば１０００ｎｍとした。また、例えば、Ｙマーク２６ＹａにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗを４５００ｎｍとし、Ｙ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｗを１０００ｎｍとした。また、周期構造の周期数は、例えば、Ｙマーク２５Ｙａを基準として、Ｘ方向が１１．５、Ｙ方向が１２．５とした。
Ｙマーク１６Ｙａを斜交させるにあたっては、Ｘ方向に分割した矩形を、Ｘ座標が２２５０ｎｍ変化するごとに、Ｙ方向に６０ｎｍシフトさせた。矩形のＸ方向の分割幅は、Ｙマーク２６ＹａにおけるＸ方向の周期間隔の半分とした。
本実施例において、Ｙマーク１６Ｙａ，２６Ｙａの組み合わせで生じるモアレマーク３６Ｙａの拡大率は３７．５倍となる。
このようなモアレマーク３６Ｙａも、実施例１のモアレマーク３５Ｘａ、粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａ等と組み合わせて、図２０または図２１等のように配置することができる。
（実施例３）
次に、図２３～図２５を用い、実施例３のＸマーク１５Ｘｂ，２５Ｘｂ、及びＹマーク１５Ｙｂ，２５Ｙｂについて説明する。実施例３のＸマーク１５Ｘｂ，２５Ｘｂ、及びＹマーク１５Ｙｂ，２５Ｙｂにおいては、モアレ像の干渉が縞状ではなくドット状に表れる点が、上述の実施例とは異なる。
モアレ像は、精度よく変位量が計測できればドット状の像であってもよい。つまり、モアレ像の変位方向と直交する方向は、光学系の解像度と等しいサイズ、または、Ｘ方向の周期構造が充分な光量の高次回折光を発生することができる程度のサイズ、のいずれか大きい方まで小さくすることができる。
ここで、光学系の解像度は０．５λ／ＮＡ～λ／ＮＡ程度である。例えば、観測波長λが７００ｎｍ、観測開口数ＮＡが０．０７とすると、光学系の解像度は５μｍ～１０μｍ程度である。したがって、このような光学系では、アライメントマークのＹ方向の寸法を１０μｍ程度まで圧縮することが可能である。
図２３に、実施形態にかかるＸマーク１５Ｘ，２５Ｘの実施例への他の適用例を示す。図２３は、実施例３にかかるテンプレートとウェハとのＸマーク１５Ｘｂ，２５Ｘｂの構成の一例を示す模式図である。
Ｘマーク１５Ｘｂ，２５ＸｂにおけるＮＣＰの適用法は、実施例１のＸマーク１５Ｘａ，２５Ｘａにおける手法と同様である。
また、例えば、Ｘマーク１５ＸｂのＸ方向の長さを４８．８４μｍとし、Ｙ方向の長さを１１．０７μｍとした。また、Ｘマーク１５ＸｂのＮＣＰを除いた部分（モアレ像を生じる部分）のＹ方向の長さを例えば２．２５μｍとした。また、例えば、Ｘマーク２５ＸｂのＸ方向の長さを４８．８４μｍとし、Ｙ方向の長さを１０．６μｍとした。また、例えば、Ｘマーク２５ＸｂのＮＣＰを除いた部分（モアレ像を生じる部分）のＹ方向の長さを２．２５μｍとした。
また、Ｘマーク１５ＸａにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ｔを例えば１５２０ｎｍとした。また、例えば、Ｘマーク２５ＸａにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｘ，ｗを１６００ｎｍとし、Ｙ方向の周期間隔Ｐ（Ｘ）ｙ，ｗを４５００ｎｍとした。
図２４に、実施形態にかかるＹマーク１５Ｙ，２５Ｙの実施例への他の適用例を示す。図２４は、実施例３にかかるテンプレートとウェハとのＹマーク１５Ｙｂ，２５Ｙｂの構成の一例を示す模式図である。
実施例３のＹマーク１５Ｙｂ，２５Ｙｂは、実施形態のＹマーク１５Ｙ，２５Ｙと同様、ウェハ側のＹマーク２５Ｙｂを斜交させた例である。ただし、Ｙマーク２５Ｙｂの斜交の向きは、Ｙ方向において、Ｙマーク２５Ｙとは逆向きになっている。
Ｙマーク１５Ｙｂ，２５ＹｂにおけるＮＣＰの適用法は、実施例１のＹマーク１５Ｙａ，２５Ｙａにおける手法と同様である。
また、例えば、Ｙマーク１５ＹｂのＸ方向の長さを５６．２４μｍとし、Ｙ方向の長さを１１．３６μｍとした。また、例えば、Ｙマーク２５ＹｂのＸ方向の長さを５６．２４μｍとし、Ｙ方向の長さを１０．４８μｍとした。
また、Ｙマーク１５ＹｂにおけるＹ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｔを例えば１６００ｎｍとした。また、例えば、Ｙマーク２５ＹｂにおけるＸ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｘ，ｗを４５００ｎｍとし、Ｙ方向の周期間隔Ｐ（Ｙ）ｙ，ｗを１６００ｎｍとした。また、周期構造の周期数は、例えば、Ｙマーク２５Ｙａを基準として、Ｘ方向が６、Ｙ方向が１２．５とした。
Ｙマーク２５Ｙｂを斜交させるにあたっては、Ｘ方向に３分割した矩形を、Ｘ座標が７５０ｎｍ変化するごとに、Ｙ方向に２５ｎｍシフトさせた。
図２５に、Ｘマーク１５Ｘｂ，２５Ｘｂにより構成されるモアレマーク３５Ｘｂ、及びＹマーク１５Ｙｂ，２５Ｙｂにより構成されるモアレマーク３５Ｙｂを示す。図２５は、実施例３にかかるモアレマーク３５Ｘｂ，３５Ｙｂの構成の一例を示す模式図である。
図２５（ａ）に示すように、モアレマーク３５Ｘｂ、粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａ、及びモアレマーク３５Ｙｂはこの順に並行に配置されている。
図２５（ａ）の例では、モアレマーク３５Ｘｂ，３５Ｙｂ及び粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａの区画面積は、６０μｍ×４０μｍである。モアレマーク３５Ｘｂ，３５Ｙｂが略等しいサイズであり、また、長手方向の向きを揃えることができるため、コンパクトな区画内に収めることができる。
また、本実施例において、モアレマーク３５Ｘｂにより生じるモアレ像の周期間隔は例えば１５．２１μｍであり、このとき、モアレマーク３５Ｘａの拡大率は１９．２５倍である。また、モアレマーク３５Ｙｂの拡大率は３０．０倍である。
図２５（ｂ）にモアレマーク３５Ｘｂ，３５Ｙｂにより生じるモアレ像のシミュレーション結果を示す。モアレ像の干渉がドット状に並び、Ｘ方向に周期性を有していることが判る。
なお、これらのモアレマーク３５Ｘｂ，３５Ｙｂ、及び粗検マーク１５Ｒａ，２５Ｒａを図２１等のように並列に配置することもできる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…テンプレート、１２…メサ部、１２ｍ…マーク領域、１２ｐ…パターン領域、１５，２５…アライメントマーク、１５Ｒ，１５Ｒａ，２５Ｒ，２５Ｒａ…粗検マーク、１５Ｘ，１５Ｘａ，１５Ｘｂ，２５Ｘ，２５Ｘａ，２５Ｘｂ…Ｘマーク、１５Ｙ，１５Ｙａ，１５Ｙｂ，１６Ｙ，１７Ｙ，２５Ｙ，２５Ｙａ，２５Ｙｂ，２６Ｙ，２７Ｙ…Ｙマーク、２０…ウェハ、２０ｋ…カーフ領域、２０ｐ…パターン領域、２０ｓ…ショット領域、３５Ｘ，３５Ｘａ，３５Ｘｂ，３５Ｘｒｅｖ，３６Ｘ，３７Ｘ，３５Ｙ，３５Ｙａ，３５Ｙｂ，３５Ｙｒｅｖ，３６Ｙ，３７Ｙ…モアレマーク。

Claims (7)

  1. 基板上のレジストに微細パターンを転写する原盤の前記微細パターンが形成された面に一方が設けられ、前記基板の前記微細パターンが転写される面にもう一方が設けられる第１のパターンと第２のパターンとの組、及び、
    前記原盤の前記面に一方が設けられ、前記基板の前記面にもう一方が設けられる第３のパターンと第４のパターンとの組、を有し、それぞれの前記組がモアレ像を生じさせるアライメントマークであって、
    前記原盤の前記面および前記基板の前記面に共通するＸＹ座標を設定したとき、前記第１のパターン及び前記第２のパターンの向きが前記ＸＹ座標に対して一致するよう、前記原盤と前記基板とを平行に対向させた場合において、
    前記第１のパターンは、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上の第１の方向に周期構造を有し、第２の方向に延伸し、
    前記第２のパターンは、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上の第３の方向に周期構造を有し、第４の方向に延伸し、
    前記第１の方向と前記第３の方向とは平行であり、
    前記第１のパターンの前記周期構造の前記第１の方向における周期と、前記第２のパターンの前記周期構造の前記第３の方向における周期とは等しく、
    前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの少なくともいずれか一方は、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上にあって前記第１の方向および前記第３の方向と直交する第５の方向に周期構造を有し、
    前記第２の方向および前記第４の方向の少なくともいずれか一方は前記第５の方向に対して斜交しており、
    前記第３のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第６の方向に延伸し、
    前記第４のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第７の方向に延伸し、
    前記第６の方向と前記第７の方向とは平行であり、
    前記第３のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期と、前記第４のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期とは異なっており、
    前記第１及び第２のパターンの前記組が延伸する第１の延伸方向と、前記第１及び第２のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第１の変位検出方向とは直交しており、
    前記第３及び第４のパターンの前記組が延伸する第２の延伸方向と、前記第３及び第４のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第２の変位検出方向とは平行であり、
    前記第１及び第２のパターンの前記組と、前記第３及び第４のパターンの前記組とは、前記第１の変位検出方向、または前記第２の変位検出方向に並んだ位置関係を有する、
    アライメントマーク。
  2. 前記第２の方向および前記第４の方向は前記第５の方向に対して斜交し、
    前記第１の方向と前記第２の方向とがなす角は鋭角であり、
    前記第３の方向と前記第４の方向とがなす角は鈍角である、
    請求項１に記載のアライメントマーク。
  3. 前記第１のパターン及び前記第２のパターンは矩形を組み合わせて構成されており、
    前記矩形の第１の辺は、前記第１の方向および前記第３の方向と平行であり、
    前記矩形の第２の辺は、前記第１の方向および前記第３の方向と直交し、
    前記第１のパターンまたは前記第２のパターンは、
    前記第５の方向に隣接する前記矩形同士が、前記第１の方向または前記第３の方向に所定距離ずれて配置されることで、前記第２の方向または前記第４の方向に延伸しており、前記矩形の延伸方向において前記矩形同士が互いに離間して配置されている、
    請求項１または請求項２に記載のアライメントマーク。
  4. 前記第１のパターンと同じ面に設けられる第５のパターンと、前記第２のパターンと同じ面に設けられる第６のパターンとの組、および、
    前記第３のパターンと同じ面に設けられる第７のパターンと、前記第４のパターンと同じ面に設けられる第８のパターンとの組を有し、
    前記第５のパターンは前記第１のパターンの鏡像となっており、前記第６のパターンは前記第２のパターンの鏡像となっており、
    前記第７のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、前記第６の方向に延伸し、
    前記第２のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、前記第７の方向に延伸し、
    前記第７のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期と、前記第４のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期とは等しく、
    前記第８のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期と、前記第３のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期とは等しい、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアライメントマーク。
  5. 前記原盤または前記基板のいずれか一方に設けられる第１の部分および第２の部分と、前記原盤または前記基板のいずれか他方に設けられる第３の部分との組を有し、
    前記原盤と前記基板との位置合わせがされた状態では、前記第１の部分、前記第３の部分、および前記第２の部分がこの順に直線上に並び、前記第１の部分および前記第３の部分の間隔と、前記第３の部分および前記第２の部分の間隔とが等しくなるよう構成され、
    前記直線は前記第１の方向または前記第５の方向と平行である、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアライメントマーク。
  6. レジストが滴下または塗布された基板を準備する基板準備ステップと、
    前記レジストに微細パターンを転写する原盤を前記基板上に近接させ、または、前記原盤を前記レジストに接触させた状態で、アライメントマークを用いて前記原盤と前記基板との位置合わせを行う位置合わせステップと、
    前記原盤のパターンを前記基板上の前記レジストに押印する押印ステップと、
    前記原盤を介して露光光を前記基板に照射する照射ステップと、
    前記原盤を前記基板上の前記レジストから離型させる離型ステップと、を含み、
    前記アライメントマークは、
    前記原盤の前記微細パターンが形成された面に一方が設けられ、前記基板の前記微細パターンが転写される面にもう一方が設けられる第１のパターンと第２のパターンとの組、及び、
    前記原盤の前記面に一方が設けられ、前記基板の前記面にもう一方が設けられる第３のパターンと第４のパターンとの組、を有し、それぞれの前記組がモアレ像を生じさせるアライメントマークであって、
    前記原盤の前記面および前記基板の前記面に共通するＸＹ座標を設定したとき、前記第１のパターン及び前記第２のパターンの向きが前記ＸＹ座標に対して一致するよう、前記原盤と前記基板とを平行に対向させた場合において、
    前記第１のパターンは、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上の第１の方向に周期構造を有し、第２の方向に延伸し、
    前記第２のパターンは、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上の第３の方向に周期構造を有し、第４の方向に延伸し、
    前記第１の方向と前記第３の方向とは平行であり、
    前記第１のパターンの前記周期構造の前記第１の方向における周期と、前記第２のパターンの前記周期構造の前記第３の方向における周期とは等しく、
    前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの少なくともいずれか一方は、前記原盤の前記面または前記基板の前記面上にあって前記第１の方向および前記第３の方向と直交する第５の方向に周期構造を有し、
    前記第２の方向および前記第４の方向の少なくともいずれか一方は前記第５の方向に対して斜交しており、
    前記第３のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第６の方向に延伸し、
    前記第４のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第７の方向に延伸し、
    前記第６の方向と前記第７の方向とは平行であり、
    前記第３のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期と、前記第４のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期とは異なっており、
    前記第１及び第２のパターンの前記組が延伸する第１の延伸方向と、前記第１及び第２のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第１の変位検出方向とは直交しており、
    前記第３及び第４のパターンの前記組が延伸する第２の延伸方向と、前記第３及び第４のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第２の変位検出方向とは平行であり、
    前記第１及び第２のパターンの前記組と、前記第３及び第４のパターンの前記組とは、前記第１の変位検出方向、または前記第２の変位検出方向に並んだ位置関係を有する、
    インプリント方法。
  7. 半導体基板上に被加工膜を形成するステップと、
    前記被加工膜上にレジストを滴下または塗布するステップと、
    前記レジストに微細パターンを転写する原盤を前記半導体基板上に近接させ、または、前記原盤を前記レジストに接触させた状態で、アライメントマークを用いて前記原盤と前記半導体基板との位置合わせを行う位置合わせステップと、
    前記レジストと前記原盤の前記微細パターン側の面とが対向するように前記原盤を前記レジストに押印して前記微細パターンを転写するステップと、
    前記微細パターンが転写された前記レジストをマスクにして前記被加工膜を加工するステップと、を含み、
    前記アライメントマークは、
    前記原盤の前記微細パターンが形成された面に一方が設けられ、前記半導体基板の前記微細パターンが転写される面にもう一方が設けられる第１のパターンと第２のパターンとの組、及び、
    前記原盤の前記面に一方が設けられ、前記半導体基板の前記面にもう一方が設けられる第３のパターンと第４のパターンとの組、を有し、それぞれの前記組がモアレ像を生じさせるアライメントマークであって、
    前記原盤の前記面および前記半導体基板の前記面に共通するＸＹ座標を設定したとき、前記第１のパターン及び前記第２のパターンの向きが前記ＸＹ座標に対して一致するよう、前記原盤と前記半導体基板とを平行に対向させた場合において、
    前記第１のパターンは、前記原盤の前記面または前記半導体基板の前記面上の第１の方向に周期構造を有し、第２の方向に延伸し、
    前記第２のパターンは、前記原盤の前記面または前記半導体基板の前記面上の第３の方向に周期構造を有し、第４の方向に延伸し、
    前記第１の方向と前記第３の方向とは平行であり、
    前記第１のパターンの前記周期構造の前記第１の方向における周期と、前記第２のパターンの前記周期構造の前記第３の方向における周期とは等しく、
    前記第１のパターンおよび前記第２のパターンの少なくともいずれか一方は、前記原盤の前記面または前記半導体基板の前記面上にあって前記第１の方向および前記第３の方向と直交する第５の方向に周期構造を有し、
    前記第２の方向および前記第４の方向の少なくともいずれか一方は前記第５の方向に対して斜交しており、
    前記第３のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第６の方向に延伸し、
    前記第４のパターンは、前記第５の方向に周期構造を有し、第７の方向に延伸し、
    前記第６の方向と前記第７の方向とは平行であり、
    前記第３のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期と、前記第４のパターンの前記周期構造の前記第５の方向における周期とは異なっており、
    前記第１及び第２のパターンの前記組が延伸する第１の延伸方向と、前記第１及び第２のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第１の変位検出方向とは直交しており、
    前記第３及び第４のパターンの前記組が延伸する第２の延伸方向と、前記第３及び第４のパターンの前記組によって生じる前記モアレ像の変位が検出される第２の変位検出方向とは平行であり、
    前記第１及び第２のパターンの前記組と、前記第３及び第４のパターンの前記組とは、前記第１の変位検出方向、または前記第２の変位検出方向に並んだ位置関係を有する、
    半導体装置の製造方法。
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