JP7152877B2 - 検出装置、リソグラフィー装置および物品製造方法 - Google Patents

検出装置、リソグラフィー装置および物品製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、検出装置、リソグラフィー装置および物品製造方法に関する。
半導体デバイス等の物品を製造するために投影露光装置およびインプリント装置等のリソグラフィー装置が使用される。リソグラフィー装置は、基板の上に原版のパターンを転写する。投影露光装置では、基板のショット領域と原版（レチクル）とが位置合わせされ、原版のパターンが投影光学系を介して基板のショット領域に投影されることによって、基板の上に塗布されたフォトレジストに潜像パターンが形成される。潜像パターンを現像することによって、基板の上に物理的なパターンが形成される。インプリント装置では、基板のショット領域の上にインプリント材が配置され、インプリント材と原版（モールド）とが接触した状態でインプリント材を硬化させることによって基板の上に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。
基板のショット領域と原版とを位置合わせする際に、ショット領域と原版との相対位置が検出される。この検出は、ショット領域に設けられたマークと原版に設けられたマークとの相対位置を検出することによってなされうる。投影露光装置では、例えば、基板側のマークと原版側のマークとでボックスインボックスが構成されうる。インプリント装置では、例えば、基板側のマークと原版側のマークとでモアレ縞が形成されうる。
特許文献１には、マーク検出系に由来する検出誤差を評価し、該評価結果に基づいて照明条件（例えば、照明開口数等の照明方法、又は、照明波長）を最適化することが記載されている。
特開２０１２－５９８５３号公報
マーク等の検出対象が製造誤差（加工誤差）によって非対称な形状を有すると、マークの位置情報の検出結果に誤差が生じうる。このような誤差は、ＷＩＳ（Ｗａｆｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）と呼ばれている。マーク等の検出対象が非対称な形状を有することによる検出誤差を低減することは、単純にマークを照明するための照明光の波長（単波長）を調整するだけでは難しい。
本発明は、非対称な形状を有する検出対象の位置情報を高精度で検出するため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、検出対象の位置情報を検出する検出装置に係り、前記検出装置は、前記検出対象を複数の波長を含む照明光で照明する光源と、前記照明光で照明された前記検出対象からの前記複数の波長を含む光の像を１つの撮像素子で検出し、前記１つの撮像素子の出力に基づいて前記検出対象の位置情報を検出する検出器と、前記光源を制御する制御部と、を備え、前記光源は、前記複数の波長の光のそれぞれの強度を調整可能であり、前記制御部は、前記検出対象を照明する光の波長と前記検出器の検出誤差との関係を示す波長特性に基づいて、前記検出器の検出誤差が低減されるように、前記複数の波長の光のそれぞれの強度を調整する。
本発明によれば、非対称な形状を有する検出対象の位置情報を高精度で検出するために有利な技術が提供される。
検出対象の位置情報を検出する検出器の光源の一構成例を示す図。 リソグラフィー装置の一例としてのインプリント装置の構成例を示す図。 検出対象の位置情報を検出する検出器の一構成例を示す図。 検出対象の位置情報を検出する検出器の他の構成例を示す図。 検出対象の位置情報を検出する検出器の光源の他の構成例を示す図。 計測光学系の瞳分布を例示する図。 モアレ縞を発生するマークおよびモアレ縞を例示する図。 モアレ縞を発生するマークを例示する図。 形状誤差（製造誤差）を有しないマーク（ａ）および非対称な形状誤差（製造誤差）を有するマーク（ｂ）の断面構造を例示する模式図。 非対称な形状誤差（製造誤差）を有するマークの断面構造（ａ）および該断面構造についてシミュレーションによって得た波長特性（ｂ）を示す図。 検出器の光源による照明条件（光源に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度）を決定する方法を例示する図。 波長６００ｎｍの光と波長６８０ｎｍの光とを１対３の光量比で合成して得られる照明光で検出対象を照明したときに検出器の撮像素子によって得られる波形を示す図。 光源の構成例を示す図。 複数のマーク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をその例示的な実施形態を通して説明する。以下では、基板の上に原版のパターンを転写するリソグラフィー装置の一例としてインプリント装置について説明するが、リソグラフィー装置は、原版のパターンが投影光学系を介して基板に転写される投影露光装置でもよい。
図２には、本発明のリソグラフィー装置の一実施形態としてのインプリント装置１の構成が示されている。インプリント装置１は、基板８のショット領域の上に配置されたインプリント材９にモールド７のパターン領域７ａを接触させ、インプリント材を硬化させることによって、インプリント材９の硬化物からなるパターンをショット領域の上に形成する。
インプリント材としては、硬化用のエネルギーが与えられることにより硬化する硬化性組成物（未硬化状態の樹脂と呼ぶこともある）が用いられる。硬化用のエネルギーとしては、電磁波、熱等が用いられうる。電磁波は、例えば、その波長が１０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される光、例えば、赤外線、可視光線、紫外線などでありうる。硬化性組成物は、光の照射により、あるいは、加熱により硬化する組成物でありうる。これらのうち、光の照射により硬化する光硬化性組成物は、少なくとも重合性化合物と光重合開始剤とを含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を更に含有してもよい。非重合性化合物は、増感剤、水素供与体、内添型離型剤、界面活性剤、酸化防止剤、ポリマー成分などの群から選択される少なくとも一種である。インプリント材は、液滴状、或いは複数の液滴が繋がってできた島状又は膜状となって基板上に配置されうる。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、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスである。
本明細書および添付図面では、基板８の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転をそれぞれθＸ、θＹ、θＺとする。Ｘ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。位置合わせ（アライメント）は、基板８およびモールド７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１は、硬化部２と、検出器３と、モールド駆動機構４と、基板駆動機構５と、ディスペンサ（インプリント材供給部）６と、制御部１５とを備えうる。硬化部２は、基板８の上のインプリント材９とモールド７とを接触させる接触工程の後に、インプリント材を硬化させるエネルギーをインプリント材に照射し、これによってインプリント材を硬化させる。硬化部２は、例えば、インプリント材を硬化させるための光を発生する光源でありうる。光源は、例えば、高圧水銀ランプ、各種エキシマランプ、エキシマレーザーまたは発光ダイオードであありうる。モールド７は、パターン領域７ａを有し、パターン領域７ａには、凹部によってパターンが形成されている。基板８の上のインプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとが接触した状態において、インプリント材９がパターン領域７ａの凹部に充填されうる。モールド７は、インプリント材９を硬化させるための光を透過する材料、例えば、石英で構成されうる。
基板駆動機構５は、基板８を保持し、基板８を複数の軸（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。モールド駆動機構４は、モールド７を保持し、モールド７を複数の軸（例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸）について駆動するように構成されうる。基板駆動機構５およびモールド駆動機構４は、基板８とモールド７との相対位置が調整されるように基板８およびモールド７の少なくとも一方を駆動する駆動機構を構成する。該駆動機構による相対位置の調整は、基板８の上のインプリント材に対するモールド７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）からのモールド７の分離のための駆動を含む。
検出器３は、基板８のショット領域とモールド７との相対位置を検出するために、ショット領域に設けられたマーク１１（第２マーク）とモールド７に設けられたマーク１０（第１マーク）との相対位置を位置情報として検出する。ここで、マーク１１およびマーク１０は、位置情報の検出対象を構成する。マーク１１およびマーク１０は、例えば、モアレ縞を形成するマークでありうる。この場合、モアレ縞に基づいて、検出対象の位置情報として、マーク１１とマーク１０との相対位置が検出器３によって検出されうる。あるいは、マーク１１およびマーク１０は、ボックスインボックスを構成しうる。この場合、検出対象の位置情報として、マーク１１の位置およびマーク１０の位置がそれぞれ検出器３によって検出されうる。
検出器３は、マークを観察するための光学系を含み、該光学系の光軸は、基板８の表面に垂直になるように配置されうる。検出器３は、検出対象のマークの位置に応じてＸ方向およびＹ方向に関して位置決めするための駆動機構によって駆動されうる。また、検出器３は、フォーカス調整のためにＺ方向に関しても駆動されてもよいし、フォーカス調整用の光学系を含んでもよい。
検出器３によって検出された位置情報に基づいて、制御部１５は、基板８のショット領域とモールド７とが位置合わせされるように基板駆動機構５およびモールド駆動機構４の少なくとも一方を制御する。インプリント装置１は、基板８のショット領域の形状とモールド７のパターン領域７ａの形状とを一致させるためにモールド７を変形させる変形機構を備えてもよい。この場合、制御部１５は、検出器３によって検出された複数の位置情報に基づいて、ショット領域とパターン領域７ａとの間の形状差を検出し、この形状差に基づいて変形機構を制御しうる。
ディスペンサ６は、基板８のショット領域の上にインプリント材９を配置する。ディスペンサ６は、基板駆動機構５によって基板８が駆動されている状態で、ドロップレシピに従ったタイミングでインプリント材９を吐出するように構成されうる。ドロップレシピは、ショット領域におけるインプリント材９の配置を示す情報（マップ）である。ディスペンサ６は、インプリント装置１の外部に設けられてもよい。この場合、ディスペンサ６によって基板８の上にインプリント材９が配置された状態で基板８がインプリント装置１に提供されうる。
制御部１５は、硬化部２、検出器３、モールド駆動機構４、基板駆動機構５およびディスペンサ６を制御する。制御部１５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。
以下、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、基板搬送機構（不図示）によって基板８が基板駆動機構５の基板保持部（不図示）に搬送され、該基板保持部によって保持される。次いで、制御部１５による制御の下で、パターン形成対象（インプリント対象）のショット領域（以下、単に「ショット領域」という）がディスペンサ６の下に配置されるように基板駆動機構５によって基板８が駆動される。基板駆動機構５によって基板８が駆動されながらディスペンサ６によってショット領域の上にインプリント材９が配置される。
次いで、制御部１５による制御の下で、ショット領域がモールド７の下に配置されるように基板駆動機構５によって基板８が駆動される。次いで、制御部１５による制御の下で、ショット領域の上のインプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとが接触するように、モールド駆動機構４および基板駆動機構５の少なくとも一方が動作する。
次いで、制御部１５による制御の下で、検出器３によって基板８のショット領域とモールド７のパターン領域７ａとの位置情報（相対位置）が検出され、この位置情報に基づいてショット領域とパターン領域７ａとが位置合わせされる。ショット領域とパターン領域７ａとが位置合わせは、基板駆動機構５およびモールド駆動機構４の少なくとも一方によってなされうる。この際に、ショット領域とパターン領域７ａとの間の形状差に基づいて、モールド７が変形機構によって変形されてもよい。
次いで、制御部１５による制御の下で、硬化部２から硬化のためのエネルギーがモールド７を介してインプリント材９に照射され、インプリント材９が硬化する。これにより、インプリント材９の硬化物からなるパターンがショット領域の上に形成される。次いで、制御部１５による制御の下で、ショット領域の上のインプリント材９の硬化物とモールド７のパターン領域７ａとが分離されるように、モールド駆動機構４および基板駆動機構５の少なくとも一方が動作する。
以下、検出器３の構成を例示的に説明する。図３には、検出器３の構成例が示されている。検出器３は、検出光学系２１と、照明光学系２２とを含みうる。検出光学系２１と照明光学系２２とは、一部を共有するように構成されうる。照明光学系２２は、光源２３からの照明光をプリズム２４等の光学素子によって検出光学系２１と同じ光軸上へ導き、マーク１０および１１を該照明光で照明する。光源２３は、例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、半導体レーザー（ＬＤ）、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプの少なくとも１つを含みうる。照明光としては、インプリント材９を硬化させない波長の光が使用されうる。
プリズム２４は、検出光学系２１および照明光学系２２の共通の瞳面またはその近傍に配置されうる。マーク１０、１１は、それぞれ回折格子で構成されうる。検出光学系２１は、照明光学系２２によって照明されたマーク１０、１１のそれぞれからの回折光を干渉させてモアレ縞（干渉縞）を撮像素子２５の撮像面に形成する。撮像素子２５は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサでありうる。モールド７のマーク１０からの回折光と基板８のマーク１１からの回折光とによってモアレ縞が形成されるので、モアレ縞の光量は、モールド７および基板８の回折効率に依存しうる。特に、回折効率は波長の変化に対して周期的に変化するため、効率よくモアレ縞を検出することができる波長と、モアレ縞の検出が困難な波長とが存在する。モアレ縞の検出が困難な波長の光はノイズとなりうる。
プリズム２４は、貼り合わせ面を有し、該貼り合せ面には、照明光学系２２の瞳面の周辺部分の光を反射するための反射膜２４ａが設けられうる。反射膜２４ａは、検出光学系２１の瞳の大きさ（あるいは検出ＮＡ：ＮＡｏ）を規定する開口絞りとしても働く。プリズム２４は、貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズムであってもよい。あるいは、プリズムに代えて、表面に反射膜を成膜した板状の光学素子が使用されてもよい。あるいは、図３におけるプリズム２４の周辺部分を透過部、中心部分を反射部とし、光源２３の位置と撮像素子２５の位置とを入れ替えた構成としてもよい。
プリズム２４が配置される位置は、必ずしも検出光学系２１および照明光学系２２の共通の瞳面またはその近傍でなくてもよい。例えば、図４に例示されるように、検出光学系２１および照明光学系２２は、それぞれの瞳面に個別の開口絞り２６、２７を有してもよい。プリズム２４は、例えば、貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズムでありうる。
図１には、光源２３の構成が例示されている。光源２３は、複数の発光素子３０ａ～３０ｇを含みうる。複数の発光素子３０ａ～３０ｇは、半導体レーザーでありうるが、半導体レーザーに限らず、ＬＥＤを含んでもよいし、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ナトリウムランプ等のランプを含んでもよい。複数の発光素子３０ａ～３０ｇは、複数種類の発光素子を含んでもよい。複数の発光素子３０ａ～３０ｇの個数は、図１では７個であるが、任意の個数とすることができる。複数の発光素子３０ａ～３０ｇがそれぞれ発生する光の強度は、例えば、複数の発光素子３０ａ～３０ｇにそれぞれ供給される電流によって調整可能である。
複数の発光素子３０ａ～３０ｇがそれぞれ発生した光は、分岐ファイバー３１によって合成されうる。分岐ファイバー３１は、一端が分離され他端が束ねられた複数のファイバー素線で構成され、該一端は複数の発光素子３０ａ～３０ｇに接続され、該他端はオプティカルロッド３３に接続されている。分岐ファイバー３１の端面３２は、例えば、図１（ｂ）のような構成を有しうる。図１（ｂ）において、斜線を付された部分は、各ファイバー素線のコアを示している。各ファイバー素線のコアの径がΦ０．４ｍｍである場合、分岐ファイバー３１の端面３２の径は、クラッド部分も含めておよそΦ１.３ｍｍ程度でありうる。複数のファイバー素線は、直線状に配置されてもよいし、同心円状に配置されてもよいし、他の形状をなすように配置されてもよい。複数の発光素子３０ａ～３０ｇのそれぞれからの光の合成には、例えば、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタまたはハーフミラー等の光学素子が用いられてもよい。
光源２３は、複数の波長を含む照明光を発生するために、広波長帯域の光を発生するランプ光源と、該ランプ光源が発生した光の長波長側を遮断する長波長カットフィルタと、該ランプ光源が発生した光の短波長側を遮断する短波長カットフィルタとを含みうる。ここで、長波長カットフィルタおよび短波長カットフィルタは、光の入射位置によって連続的に透過帯域が変化するフィルタでありうる。
オプティカルロッド３３は、オプティカルインテグレータの一例であり、オプティカルロッド３３から射出される光の空間光強度分布を均一化する。オプティカルロッド３３に代えて、他のオプティカルインテグレータ、例えば、マイクロレンズアレイが採用されてもよい。
オプティカルロッド３３から射出される光は、ＮＤフィルタ３４によって強度が調整されうる。ＮＤフィルタ３４は、それを通過する光の強度を調整可能な光学素子であり、例えば、石英部材に形成する金属膜の種類や厚さによって透過率を調整可能である。ＮＤフィルタ３４は、例えば、透過率が互いに異なる複数のＮＤフィルタから選択され光路に挿入されてもよい。あるいは、ＮＤフィルタ３４は、光が透過する位置に応じて透過率が連続的に変化するフィルタであってもよく、この場合、光路に対するＮＤフィルタ３４の位置によって透過率が調整されうる。
ＮＤフィルタ３４から射出された光は、拡散板３５を介してファイバー３６に入射しうる。発光素子３０ａ～３０ｇの全部または一部として半導体レーザーを採用した場合、半導体レーザーが発生する光の波長帯域が数ｎｍと狭いため、干渉によって観察される像にノイズ（スペックルノイズ）が発生しうる。そこで、拡散板３５を回転またはシフトさせて時間的に波形の状態を変化させることによって、観察されるスペックルノイズを低減させることが望ましい。
ファイバー３６から射出される光は、照明光として光源２３から射出される。図１の例では、ファイバー３６の数は１本であるが、図５に例示されるように、光路にハーフミラー３７を配置して光を分割し、それぞれの光をファイバー３６ａ、３６ｂに入射させることによって２軸分の照明光を得ることができる。また、分割数を変更すれば、２軸に限定されず、複数軸分の照明光を得ることができる。光の分割には、例えば、ハーフミラーまたはミラーを採用することができる。
図６には、検出器３の照明光学系２２の瞳強度分布（ＩＬ１乃至ＩＬ４）と、検出光学系２１の開口数ＮＡｏとの関係が例示されている。照明光学系２２の瞳強度分布は、第１極ＩＬ１と、第２極ＩＬ２と、第３極ＩＬ３と、第４極ＩＬ４とを含みうる。照明光学系２２は、ＸＹ平面においてマーク１０、１１のパターンが配列された方向に垂直に入射する光と、該方向に平行に入射する光とによって、マーク１０、１１を照明しうる。開口絞りとして機能する反射膜２４ａを照明光学系２２の瞳面に配置し、不要な光を遮光することによって、１つの光源２３から複数の極（即ち、第１極ＩＬ１乃至第４極ＩＬ４）を形成することができる。
以下、図７（ａ）～（ｄ）を参照しながら、マーク１０、１１からの回折光によるモアレ縞の発生の原理、及び、モアレ縞を用いたマーク１０（モールド７）とマーク１１（基板８のショット領域）との相対位置の検出について説明する。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、マーク１０としてモールド７に設けられた回折格子（第１回折格子）４１と、マーク１１として基板８に設けられた回折格子（第２回折格子）４２とは、検出方向におけるパターン（格子）の周期が僅かに異なっている。格子の周期が互いに異なる２つの回折格子を重ねると、２つの回折格子のそれぞれからの回折光の干渉によって、回折格子間の周期差を反映した周期を有するパターンであるモアレ縞が現れる。回折格子同士の相対位置によってモアレ縞の位相が変化するため、モアレ縞を検出することによってマーク１０、１１の相対位置、即ち、モールド７と基板８（のショット領域）との相対位置を求めることができる。
具体的には、周期が僅かに異なる回折格子４１と回折格子４２とを重ねると、回折格子４１、４２のそれぞれからの回折光が重なり合うことで、図７（ｃ）に例示されるように、周期の差を反映した周期を有するモアレ縞が発生する。モアレ縞は、回折格子４１と回折格子４２との相対位置によって明暗の位置（位相）が変化する。例えば、回折格子４１、４２のうち一方の回折格子をＸ方向にずらすと、図７（ｃ）に例示されるモアレ縞は、図７（ｄ）に例示されるように変化しうる。モアレ縞は、回折格子４１と回折格子４２との間の位置ずれ量を拡大し、大きな周期の縞として発生するため、検出光学系２１の解像力が低くても、回折格子４１と回折格子４２との相対位置を高精度に検出することができる。
モアレ縞を検出するために、回折格子４１、４２を明視野で検出する（回折格子４１、４２を垂直方向から照明し、回折格子４１、４２で垂直方向に回折される回折光を検出する）場合、検出光学系２１は、回折格子４１、４２からの０次光も検出してしまう。０次光は、モアレ縞のコントラストを低下させる要因となる。そこで、検出器３は、０次光を検出しない（即ち、回折格子４１及び４２を斜入射で照明する）暗視野の構成を有することが望ましい。
暗視野の構成でもモアレ縞を検出するために、回折格子４１、４２のうちの一方の回折格子を図８（ａ）に示すようなチェッカーボード状の回折格子とし、他方の回折格子を図８（ｂ）に示すような回折格子とすることができる。図８（ｂ）に例示される回折格子は、検出方向に周期的に配列されたパターンと、検出方向に直交する方向に周期的に配列されたパターンとを含む。
図６、図８（ａ）、（ｂ）の構成では、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２からの光が回折格子に入射し、チェッカーボード状の回折格子によってＹ方向に回折するとともにＸ方向にも回折する。さらに、周期が僅かに異なる回折格子によってＸ方向に回折した光は、Ｘ方向の相対位置情報を有して検出光学系２１の瞳上の検出領域（ＮＡｏ）に入射し、撮像素子２５で検出される。これを用いて、２つの回折格子の相対位置を求めることができる。
図６に示す瞳強度分布と図８（ａ）、（ｂ）に示された回折格子との関係においては、第３極ＩＬ３及び第４極ＩＬ４からの光は、回折格子の相対位置の検出には使用されない。但し、図８（ｃ）、（ｄ）に示された回折格子の相対位置を検出する場合には、第３極ＩＬ３及び第４極ＩＬ４からの光は回折格子の相対位置の検出に使用され、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２からの光は回折格子の相対位置の検出に使用されない。また、図８（ａ）、（ｂ）に示された回折格子の組と、図８（ｃ）、（ｄ）に示された回折格子の組とを、検出光学系２１の同一視野内に配置して同時に２つの方向の相対位置を検出する場合には、図６に示す瞳強度分布が有利である。
以下、図９（ａ）、（ｂ）を参照しながらマーク（検出対象）の断面構造について例示的に説明する。図９（ａ）、（ｂ）の例では、マークは、３層で構成された構造を有する。これらの層は段差を有するので、光が照射されたときに段差によって光の回折が生じる。そのため、マークとして認識されうる。図９（ａ）に例示されたマーク１１ａは、形状誤差（製造誤差）を有しないマークである。図９（ｂ）に例示されたマーク１１ｂは、非対称な形状誤差（製造誤差）を有するマークである。マーク１１ａは対称な構造を有するので、回折光の回折角は理想的なものとなる。そのため、検出されるマークの位置に誤差を生じない。しかし、マーク１１ｂは、非対称な形状誤差を有するので、回折光の回折角度が理想的な状態から非対称性に応じた分だけずれる。したがって、検出されるマークの位置は、実際の位置に対して誤差を有しうる。この誤差が大きいと、基板の層と層との間の重ね合わせ精度が低下し、製造不良を引き起こしうる。
図１０（ａ）、（ｂ）を参照しながら検出器３の照明光の波長と検出器３の検出誤差との関係を例示的に説明する。ここで、検出器３の検出誤差は、マーク１１が非対称な形状（製造誤差）を有することによって生じる検出誤差である。図１０（ａ）には、基板８のマーク１１およびモールド７のマーク１０の断面形状が例示されている。図１０（ｂ）には、図１０（ａ）に例示される断面形状についてシミュレーションを行った結果（検出器３の照明光の波長と検出器３の検出誤差との関係を示す波長特性）が例示されている。
このシミュレーションでは、マーク１１が周期パターンで構成され、該周期パターンの段差５２が２００ｎｍ、ピッチ５１が１０００ｎｍであるものとし、形状の誤差量５３が４０ｎｍであるものとした。基板８は、その母材がシリコン基板で構成され、マーク１１がＳｉＯ２で構成されている。マーク１１の上には、インプリント材９を介してモールド７が配置されている。図１０（ｂ）の横軸は、検出器３の照明光の波長であり、縦軸は、マーク１１が非対称な形状を有することに起因する検出器３の検出誤差（マーク１０、１１との相対位置の検出誤差）である。波長に応じて検出器３の検出誤差が変化する。このシミュレーションは、暗視野についてなされているが、明視野においいても照明光の波長に応じて検出器３の検出誤差が変化する。
以下、図１１を参照しながら検出器３の光源２３による照明条件、より具体的には、光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を決定する方法を例示的に説明する。図１１は、インプリント装置１の動作を示すフローチャートであり、この動作は、制御部１５によって制御される。図１１において、工程１０１～１０３は、テストサンプルを形成する工程であり、工程１０４は、テストサンプルを使って照明条件を変更しながら検出器３によってマーク１０、１１の相対位置を検出してテストサンプルに関する波長特性を得る工程である。工程１０５は、工程１０４で得られた波長特性に基づいて、検出器３の光源２３による照明条件、より具体的には、光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を決定する工程である。工程１０６は、工程１０５で決定した照明条件を保存する工程である。
以下、工程１０１～１０６について詳述する。工程１０１では、物品の製造のための基板と同一構造を有する基板８が基板駆動機構５の基本保持部に搬送され、該基板保持部によって保持される。また、工程１０１では、物品の製造のためのモールド７がモールド駆動機構４のモールド保持部に搬送され、該モールド保持部によって保持される。工程１０２では、基板８のテストサンプルの形成対象のショット領域とモールド７のパターン領域７ａとがプリアライメントされる。プリアライメントは、例えば、基板８とモールド７とが離隔した状態で、基板８の１又は複数のショット領域のマーク１１とモールド７のマーク１０との相対位置を検出器３によって検出することによってなされうる。
工程１０３では、まず、基板８におけるテストサンプルの形成対象のショット領域にディスペンサ６によってインプリント材９が配置される。工程１０３では、次いで、インプリント材９とモールド７のパターン領域７ａとが接触するようにモールド駆動機構４および基板駆動機構５の少なくとも一方が駆動される。工程１０３では、次いで、検出器３によってテストサンプルの形成対象のショット領域のマーク１１とモールド７のマーク１０との相対位置を検出しながら該ショット領域とモールド７のパターン領域７ａとが位置合わせされる。ここで、検出器３による検出結果には、基板８のマーク１１が有する非対称な形状に起因する検出誤差が含まれうる。工程１０３では、次いで、硬化部２によってインプリント材９を硬化させる。これによって、テストサンプルとして、ショット領域の上にインプリント材９の硬化物からなるパターンを有する構造体が形成される。
工程１０４では、インプリント材９の硬化物からなるパターンとモールド７のパターン領域７ａとが接触した状態で、工程１０３で形成されたテストサンプルの波長特性が検出器３を使って取得される。より具体的には、制御部１５は、複数の波長のテスト光のそれぞれで光源２３がテストサンプルを照明するように光源２３を制御し、該複数の波長のテスト光のそれぞれについて検出器３にテストサンプルの位置情報を検出させる。この位置情報は、具体的には、マーク１０とマーク１１との相対位置でありうる。そして、制御部１５は、該複数の波長のテスト光のそれぞれについて検出器３によって得られたテストサンプルの位置情報に基づいて波長特性を得る。波長特性は、テスト光の波長と検出器３の検出誤差との関係を示すデータであり、図１０（ｂ）に例示された波長特性と等価である。この例では、工程１０１～１０３においてテストサンプルを形成し、工程１０４においてテストサンプルを使って波長特性を得るが、前述のようなシミュレーションによって図１０（ｂ）に例示されたような波長特性を得ることも可能である。
工程１０５では、制御部１５は、工程１０４で得た波長特性に基づいて、モールド７を用いて物品を製造する際の検出器３の光源２３による照明条件、より具体的には、光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を決定する。この照明条件は、マーク１１が製造誤差によって非対象な形状を有することに起因する検出器３による検出誤差を低減するために有利な条件である。この照明条件の決定方法については後述する。工程１０６では、制御部１５は、工程１０５で決定した照明条件を保存する。これにより、モールド７を用いて物品を製造する際に、マーク１１が製造誤差によって非対象な形状を有することに起因する検出器３による検出誤差を低減しながらマーク１０とマーク１１との相対位置（位置情報）を得ることができる。
以下、工程１０４について詳述する。複数の波長のテスト光は、光源２３が互いに異なる波長の光を発生する複数の発光素子３０ａ～３０ｇとして複数の半導体レーザーを有する場合、複数の発光素子３０ａ～３０ｇのうち発光させる光学素子を選択することによって発生することができる。より具体的には、複数の発光素子３０ａ～３０ｇを順に発光させればよい。半導体レーザーは、安定して発振するまでの立ち上がり時間が数秒以内であり高速であるため、工程１０４を短時間に完了することができる。
光源２３が複数の発光素子３０ａ～３０ｇに代えて１つのランプで構成される場合、ランプが発生する光の波長帯域は広いので、波長カットフィルタを使用することが有利である。例えば、短波長カットフィルタと長波長カットフィルタの組み合わせを変えることにより、所望の波長帯域を有するテスト光を発生させることができる。また、光の入射位置によって連続的に透過帯域が変化する波長カットフィルタを使用することによって、光源２３が発生するテスト光の波長を細かく制御することができる。
更に、光源２３として波長帯域が２００ｎｍ以上で、かつ広い帯域を有する光を発生するランプを使用し、撮像素子２５としてカラー画像を撮像可能な撮像素子を使用することが、波長特性の取得時間の短縮のために有利である。カラー画像を撮像可能な撮像素子は、例えば、ＲＧＢのカラーフィルタを有しうる。このような例によれば、マーク１１の非対称な形状に起因する検出誤差を３つの波長帯域のそれぞれについて同時に検出することができる。カラー画像を撮像可能な撮像素子は、複数の波長帯域の光を分離して検出可能な複数の波長選択フィルタを有する撮像素子の一例である。光源２３としてＲ帯域の光を発生する半導体レーザー、Ｇ帯域の光を発生する半導体レーザーおよびＢ帯域の光を発生する半導体レーザーを含む複数の発光素子を使用し、撮像素子２５としてカラー画像を撮像可能な撮像素子を使用してもよい。
例えば、カラー（ＲＧＢ）の撮像素子の感度がＲ：５９０～７２０ｎｍ、Ｇ：４８０～６００ｎｍ、Ｂ：４００～５４０ｎｍの場合を考える。この場合、４００～４８０ｎｍの範囲内の波長帯域の光を発生し、これをＢ画素（Ｂ帯域の光を通過するカラーフィルタを有する画素）によって検出することができる。また、５４０～５９０ｎｍの範囲内の波長帯域の光を発生し、これをＧ画素（Ｇ帯域の光を通過するカラーフィルタを有する画素）によって検出することができる。また、６００～７２０ｎｍの範囲内の波長帯域の光を発生し、これをＲ画素（Ｒ帯域の光を通過するカラーフィルタを有する画素）によって検出することができる。
また、波長特性の取得時間の短縮のための他の方法として、必要な情報の一部を内挿によって求める方法を挙げることができる。また、内挿の方法として、テストサンプルと同様の構造を有するモデルに基づいてシミュレーションによって得られた結果を使ってフィッティングを行う方法を挙げることができる。例えば、図１０（ｂ）のようなシミュレーション結果が得られた場合、図１０（ｂ）を近似する関数を算出しておき、その関数をフィッティング関数の初期関数として、実測によって得られたデータを用いて係数をフィッティングすることができる。これによりシミュレーション結果と傾向が等しいグラフを描くことができる。そのグラフから実測していない波長の検出誤差を算出する。また、シミュレーション結果を用いるのではなく、過去の似たプロセス条件での実測結果に基づいて、フィッティング初期関数を定めてフィッティングを行う方法も有効である。これにより、計測点数を減らしても実測値に対する誤差を減らすことが可能である。
また、前述のように、図１０を参照して説明したようなシミュレーションによって波長特性を得ることもできる。シミュレーションは、制御部１５において実行されてもよいし、制御部１５に接続されたコンピュータを利用して実行されてもよい。シミュレーションにおいては、マークが有する非対称な形状が変化した場合にシミュレーションによって得られる波長特性と実際の波長特性との間に乖離が生じることが考慮されるべきである。このような乖離は、波長特性に基づいて決定される照明条件で検出される位置情報に誤差を生じさせうる。
そこで、このような原因で生じる誤差を低減する方法を説明する。まず、波長特性が複数のモデルに関して求められる。複数のモデルは、非対称な形状（製造誤差によって生じる形状誤差）が互いに異なる複数のモデルであり、例えば、積層される層の厚さ又は傾きが互いに異なる複数のモデルでありうる。次いで、複数のモデルについてのシミュレーション結果から、各波長について、形状誤差に対する検出誤差の敏感度が求められる。次いで、複数のモデルについて得られた敏感度を足し合わせ、形状誤差に対する敏感度が低い複数の波長を検出用の波長として選択される。
図１０（ｂ）に示された例は、マーク１０とマーク１１との位置合わせ誤差がない状態（マーク１０の位置とマーク１１の位置とが一致した状態）を前提としてシミュレーションを行った結果である。よって、検出誤差＝０ｎｍが位置合わせ誤差＝０である。工程１０３においてテストサンプルを形成する際、マーク１１の非対称な形状に起因して、検出器３によって検出されたマーク１０とマーク１１との相対位置には検出誤差が存在しうる。したがって、検出器３によって検出されたマーク１０とマーク１１との相対位置に基づいて位置合わせがなされた基板８のショット領域とモールド７との間にも位置合わせ誤差が存在し得る。位置合わせ誤差が存在すると、その状態で複数の波長でマーク１０、１１の相対位置を検出すると、図１０（ｂ）のグラフに対して位置合わせ誤差に相当するオフセット量が加えられた結果が得られる。
検出器３によって検出された結果からオフセット量を求めるためには、マーク１１とマーク１０との正しい相対位置（位置合わせ誤差）を知る必要がある。そのために、重ね合わせ検査装置等の評価装置を用いて、テストサンプルにおける位置合わせ誤差が評価されうる。制御部１５は、上記の方法で得られた波長特性と、評価装置を用いて得られた評価結果とに基づいて、オフセット量が補正された波長特性を得る。補正された波長特性は、図１０（ｂ）に示されたシミュレーション結果が正確である場合、該シミュレーション結果と同等のものとなりうる。
例えば、テストサンプルを作製する際の基板８のマーク１１とモールド７のマーク１０との位置合わせ誤差が１００ｎｍであった場合、図１０（ｂ）の検出誤差＝０ｎｍの位置が実際には１００ｎｍオフセットした位置として計測される。そのテストサンプルを重ね合わせ検査装置等の評価装置で評価すると、重ね合わせ誤差（位置合わせ誤差）が１００ｎｍとして評価される。
以下、工程１０５について詳述する。図１０（ｂ）に例示される波長特性のように、照明光（またはテスト光）の波長によって検出誤差が変化する。制御部１５は、検出器３の検出誤差（検出器３によって検出される位置情報の誤差）が低減されるように、検出器３の光源２３による照明条件、より具体的には、光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を決定する。ここで、光源２３は、複数の波長の光のそれぞれの強度を少なくとも３つの強度に調整可能なように構成されうる。光源２３は、複数の波長の光の少なくとも１つについては、強度を連続的に調整可能なように構成されうる。
一例において、制御部１５は、光源２３に発生される照明光を構成する複数の波長の光の重み付けを決定する。例えば、照明光を構成する複数の光の波長の数をｎ、それぞれの波長をλ１、λ２、・・・λｎ、それぞれの波長における検出誤差をｍ１、ｍ２、・・・ｍｎ、重み付けの係数をｋ１、ｋ２、・・・ｋｎとする。重み付けが行われた照明光で検出対象の位置情報を検出しときの検出結果ｍは、以下の式で表される。検出誤差ｍ１、ｍ２、・・・ｍｎは、波長特性から得られる。
ｍ＝ｋ１×ｍ１＋ｋ２×ｍ２＋・・・＋ｋｎ×ｍｎ
ここで、ｋ１＋ｋ２＋・・・＋ｋｎ＝１
制御部１５は、ｍ＝０となるようにｋ１～ｋｎの値を決定する。各波長λ１～λｎの光を決定されたｋ１～ｋｎの比で合成して照明光を生成することによって、検出器３の検出誤差を低減することできる。
検出誤差ｍ１～ｍｎの符号がすべて同じ場合は、ｍの値を０にすることができない。この場合、ｍが任意の値ｘとなるようにｋ１～ｋｎの値を決定し、ｋ１～ｋｎの比で合成して照明光を使って検出器３によって検出された結果からｘを差し引くことによって検出対象の位置情報を得ることができる。
検出誤差ｍ１～ｍｎのうちいずれかに０となる波長λｉがあった場合、その波長λｉの係数ｋｉを１とし、他の係数を０とするように照明光を発生することによって検出誤差をなくすことができる。しかし、図１０（ｂ）に示すように、検出誤差が０となる波長５８５ｎｍ付近は、変化量（微分値）が大きくなる波長であるため、形状誤差に対する敏感度が高くなると考えられる。そのため、その波長の光のみで構成される照明光によって検出器３が位置情報を検出する場合、基板間における検出結果のばらつき、および、ショット領域間における検出結果のばらつきが大きくなりうる。また、波長６４０ｎｍ付近は、検出誤差が０となるが変化量（微分値）が小さいため、使用しても検出結果のばらつきは大きくならない。
そこで、制御部１５は、次のような方法で係数ｋ１～ｋｎを決定することが好ましい。まず、制御部１５は、各波長について、検出対象の製造誤差（形状誤差）に対する敏感度（波長特性における当該波長における検出結果を微分する）を求める。そして、制御部１５は、敏感度が小さい波長を優先的に選択する。例えば、制御部１５は、敏感度が小さい順に所定個数の波長を選択する。そして、制御部１５は、選択した波長のうち検出誤差の符号が互いに異なる少なくとも２つの波長を更に選択する。この際に、制御部１５は、同時に位置情報を検出するべき他のマーク（マーク１０、１１以外のマーク）がある場合には、当該他のマークを検出可能な波長を含むように、検出誤差の符号が互いに異なる少なくとも２つの波長を更に選択するとよい。
以下、より具体的な例を提供するために、図１０（ｂ）に例示される波長特性に基づいて、光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を決定する方法を説明する。ここでは、一例として、図１０（ｂ）に例示される波長特性に基づいて、波長６００ｎｍの光と波長６８０ｎｍの光とを１対３の光量比で合成して照明光を生成することを考える。図１２には、波長６００ｎｍの光と波長６８０ｎｍの光とを１対３の光量比で合成して得られる照明光でマーク１０、１１を照明したときに検出器３の撮像素子２５によって得られる波形（画像を検出方向に平行な線でスライスした波形）が例示されている。図１２において、縦軸は光量、横軸は撮像素子２５における位置を示す。波長６００ｎｍの光による検出誤差は１２０ｎｍ、波長６８０ｎｍの光による検出誤差は－４０ｎｍであるため、それらを１対３の光量比で合成した照明光を使用すると、検出誤差は０ｎｍ（１２０ｎｍ－４０ｎｍ×３）となる。そのためオフセット分を除去する必要がない。また、波長６００ｎｍおよび６８０ｎｍは段差５２の変化量に対して鈍感であるため、段差５２の変化量のばらつきに係わらず、高い精度で位置情報（マーク１０、１１の相対位置）を検出することができる。
複数の光の波長の光量比を考慮して照明光を生成する方法としては、光源２３が複数の半導体レーザーを有する場合、各々の半導体レーザーの駆動電流値を調整することによって出力光量を調整する方法を挙げることができる。また他の方法として、それぞれの半導体レーザーから射出された光をＮＤフィルタを通過させた後に合成する方法を挙げることができる。
図１３（ａ）、（ｂ）には、光源２３の構成例が示されている。図１３（ａ）の構成例では、光源２３は、ハロゲンランプ等のランプ６０ａ、６０ｂ、短波長カットフィルタ６１ａ、６１ｂは、長波長カットフィルタ６２ａ、６２ｂおよびハーフミラー６３を含む。ランプ６０ａ、６０ｂからの光をそれぞれカットオフ波長が異なる波長カットフィルタを通し、ハーフミラー６３で合成する。これにより、例えば、ハロゲンランプ６０ａが発生する光から波長６００ｎｍの光を取り出し、ハロゲンランプ６０ｂが発生する光から波長６８０ｎｍの光を取り出して、それらを合成して照明光を生成することができる。各波長の光の光量については、ランプ６０ａ、６０ｂに印加する電圧を調整すること、または、ＮＤフィルタを合成前の光路中に配置する方法によって調整されうる。ハーフミラー６３を用いた場合、ハロゲンランプ６０ａおよび６０ｂからの光の半分は透過、半分は反射するため、それぞれの光をスコープ２眼分に供給すると効率的である。
図１３（ｂ）の構成例では、ハロゲンランプ等のランプ６０からの光をハーフミラー６３ａで分離し、それぞれの光路に波長カットフィルタ６１ａ、６２ａおよび６１ｂ、６２ｂが配置されている。各波長の光の光量の調整には、ＮＤフィルタが用いられうる。ＮＤフィルタによって調光された光がハーフミラー６３ｂで合成して照明光が生成されうる。
また、ブロードな波長帯域であって、積分したときに検出誤差が０ｎｍとなるように波長範囲を選択することによって全体として検出誤差を小さくすることが可能である。例えば、図１０（ｂ）において、波長６１０ｎｍから７００ｎｍの範囲の検出誤差を積分すると０ｎｍとなるので、このような範囲の照明光を使用すると、検出誤差は生じない。また、段差５２の変化量に対して検出誤差が敏感な波長６４０ｎｍのみでなく、鈍感な波長も用いているため、段差５２の変化量に対する検出誤差の敏感度は減少する。
以下、光源２３を構成する発光素子３０として３種類の波長のレーザー光源（６６０ｎｍ、７３０ｎｍ、７６０ｎｍ）を用いた例について説明する。レーザーの波長の種類は細かい方が高い精度での検出が可能であるが、光源２３のためのスペースやコストを考慮してレーザーの数が決定されうる。また、レーザーの種類については、波長によって発光強度に差があるため、必要となる光量を満たすものが選択されうる。例えば１Ｗ以上の出力が必要となる場合、波長の種類は限られてくる。上記の３波長（６６０ｎｍ、７３０ｎｍ、７６０ｎｍ）は、小型で高出力なレーザーである。
ハロゲンランプなどの波長帯域がブロードな光源から３領域の波長を切り出す方法と比較して、レーザー光源を用いると光出力を高くすることが可能である。ハロゲンランプやメタルハライドランプの場合、発光点から光が広がって出てくるため、Φ３ｍｍ以下の小さな領域に効率よく集光することが困難である。半導体ウエハのアライメントのためには、ウエハ上のΦ３ｍｍ以下の領域を光照射しマーク位置を検出する必要がある。そのため、ウエハ上のマーク領域に集光できない光は計測に用いることができず、不要な光となる。つまり、ハロゲンランプなどを微小な領域に集光して使用する場合効率が悪化する。レーザー光源であればΦ１ｍｍ以下の領域に高輝度に照射することが可能である。ウエハ上のマーク１１を高輝度に照射することができれば、プロセス上、ウエハに積層される物質が光を透過しにくい物質であっても、マーク１１の反射光を検出することが可能である。
上記の構成を有する光源２３を備えるインプリント装置１において図１１のシーケンスの工程１０１～１０４を通してテストサンプルの波長特性を得ることができる。ここで、テストサンプルの位置情報を検出器３で検出することによって得られた波長特性は、重ね合わせ検査装置等の評価装置を用いて得られた評価結果に基づいて、オフセット値が補正されうる。
補正された波長特性において、３種類の波長のうち、１つの波長の計測値の符号が他の２種類の波長で得られた計測値の符号と異なる場合、符号が互いに異なる１波長と他の１波長を用いて照明光が生成されるように各波長の強度が決定される。例えば波長６６０ｎｍの検出誤差は負、波長７３０ｎｍの検出誤差は正、波長７６０ｎｍの検出誤差は負となった場合、波長７６０ｎｍの光と波長６６０ｎｍ（または波長７６０ｎｍ）の光とに重み付けをつけて合成することによって照明光を生成することができる。
３種類の波長のうち、計測値の符号が３種類の波長ともに同じ符号である場合、どの波長を選択してもオフセット分を除去する必要がある。この場合、同時に観察する粗アライメント用のマークの光量から、重み付けの比率を決めることができる。ここで同じ視野で観察するマークについて詳述する。
図１４には、モールド７と基板８を重ね合わせたときに観察されるマークが模式的に示されている。外枠の範囲７３は、検出器３で一度に観察することが可能な範囲である。モールド側マーク７１a－１（第１マーク）と基板側マーク７２a－１（第４マーク）の幾何的な中心位置を基準として、モールド７と基板８のショット領域との相対的な位置ずれＤ１を求めることができる。モールド側マーク７１ａ－１と基板側マーク７２ａ－１は小型化できるため、これにより、専有領域の小さいマークを用いた粗い位置合わせが可能となる。ここで、モールド側マーク７１a－１と基板側マーク７２a－１の反射率の違いによって検出されるマークの画像に強度比が生じる。強度比が大きいと、強度が強いマークの画像が飽和して検出誤差が生じる。そのため、マークの画像の強度比を抑える必要がある。
次に、モールド側マーク７１ａ－２と基板側マーク７２a－２が重なることによって形成されるモアレ縞について説明する。モールド側マーク７１ａ－２と基板側マーク７２ａ－２は、図８（ｃ）または（ｄ）に示す周期的なパターンで構成され、計測方向の周期が微小に異なるため、重ね合わせるとＹ方向にモアレ縞が形成される。また、モールド側マークと基板側マークの周期の違いによって、相対位置が変化したときのモアレ縞のシフト方向が異なる。例えば、モールド側マークの周期の方が基板側マークの周期よりも微小に大きい場合、基板８が相対的に＋Ｙ方向へシフトすると、モアレ縞も＋Ｙ方向へシフトする。逆に、モールド側マークの周期の方が基板側マークの周期よりも微小に小さい場合、基板８が相対的に＋Ｙ方向へシフトすると、モアレ縞は－Ｙ方向へシフトする。ここで、２段目のモアレ縞（７１ａ－２′、７２ａ－２′）はモールド側マーク７１ａ－２′と基板側マーク７２ａ－２′で形成され、モールド側マーク７１ａ－２と基板側マーク７２ａ－２と計測方向の周期が入れ替わっている。そのため、相対位置が変わると計測される２段のモアレ縞の位置が反対方向に変化する。相対的な位置ずれＤ２から、モールド７と基板８の相対的な位置ずれを求める。このとき、モアレ信号を発生させるモールド側と基板側の周期的なマークが１周期分ずれていても、モアレ信号検出の原理上、１周期分のずれを検出できない。そのため計測精度の低いモールド側マーク７１ａ－１と基板側マーク７２ａ－１を用いて、モールド７と基板８に１周期分の相対的な位置ずれがないことを確認している。モールド側マーク７１ａ－１と基板側マーク７２ａ－１はモールド側と基板側の周期的マークが１周期分の位置誤差を生じないピッチであれば、モアレ信号を発生するマークとしてもよい。
モールド側マーク７１ａ－１と基板側マーク７２ａ－１は構成する物質が異なるため、検出される光量が波長によって異なりうる。そのため、３種類のレーザーの光出力を変えることによってマークの強度比を変えることができる。よってモールド側マーク７１ａ－１と基板側マーク７２ａ－１とモアレ縞の強度比が計測可能な範囲になるように、３種類のレーザー出力に重み付けを行う。これにより１度の計測でモールド側マーク７１ａ－１と基板側マーク７２ａ－１、モアレ縞を計測することが可能である。
また、実測を行う３種類の波長以外の波長での計測値については、ウエハとマスクの構造に想定される非対称形状の誤差を与えてシミュレーションを行うことによって類推することが可能である。これにより、マーク形状の非対称誤差の量に対する各波長の敏感度を算出し、敏感度の低くなる波長を優先的に使用することができる。
ナノインプリント装置をもとに実施例を記載したが、半導体露光装置にも同様に適用される。
次に、上記の検出器３を備えるインプリント装置等のリソグラフィー装置を利用した半導体デバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）等の物品を製造する物品製造方法を説明する。物品製造方法は、上記のリソグラフィー装置によって基板の上にパターンを形成するパターン形成工程と、該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。
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１：インプリント装置、２：硬化部、３：計測器、４：モールド駆動機構、５：基板駆動機構、６：ディスペンサ、７：モールド、８：基板、９：インプリント材、１０：マーク、１１：マーク、２１：検出光学系、２２：照明光学系、２３：光源、３０ａ～３０ｇ：発光素子

Claims (13)

  1. 検出対象の位置情報を検出する検出装置であって、
    前記検出対象を複数の波長を含む照明光で照明する光源と、
    前記照明光で照明された前記検出対象からの前記複数の波長を含む光の像を１つの撮像素子で検出し、前記１つの撮像素子の出力に基づいて前記検出対象の位置情報を検出する検出器と、
    前記光源を制御する制御部と、を備え、
    前記光源は、前記複数の波長の光のそれぞれの強度を調整可能であり、
    前記制御部は、前記検出対象を照明する光の波長と前記検出器の検出誤差との関係を示す波長特性に基づいて、前記検出器の検出誤差が低減されるように、前記複数の波長の光のそれぞれの強度を調整する、
    ことを特徴とする検出装置。
  2. 前記光源は、前記複数の波長の光のそれぞれの強度を少なくとも３つの強度に調整可能である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記光源は、前記複数の波長の光の少なくとも１つについては、強度を連続的に調整可能である、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検出装置。
  4. 前記制御部は、前記波長特性をシミュレーションによって取得する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。
  5. 前記制御部は、複数の波長のテスト光のそれぞれで前記光源がテストサンプルを照明するように前記光源を制御し、前記複数の波長のテスト光のそれぞれについて前記検出器に前記テストサンプルの位置情報を検出させ、前記検出器による検出結果に基づいて前記波長特性を生成する、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。
  6. 前記制御部は、前記検出器による検出結果の他、評価装置によって前記テストサンプルの位置情報を評価することによって得られた結果に基づいて前記波長特性を生成する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
  7. 前記１つの撮像素子は、複数の波長帯域の光を分離して検出可能な複数の波長選択フィルタを有する撮像素子を含み、前記複数の波長帯域の光を同時に検出することによって前記テストサンプルの位置情報を検出する、
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載の検出装置。
  8. 前記制御部は、前記波長特性に基づいて、前記複数の波長のうち前記検出対象の製造誤差に対する敏感度が低い少なくとも２つの波長を選択し、前記少なくとも２つの波長の光で前記照明光が構成されるように前記光源を制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の検出装置。
  9. 前記検出対象は、第１マークおよび第２マークを有し、前記位置情報は、前記第１マークと前記第２マークとの相対位置情報である、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の検出装置。
  10. 前記光源および前記検出器によって第３マークと第４マークとの相対位置情報を検出する際に、前記制御部は、前記第３マークおよび前記第４マークを同時に検出することができるように前記複数の波長の光のそれぞれの強度を調整する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の検出装置。
  11. 前記複数の波長は、少なくとも３つの波長である、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の検出装置。
  12. 基板の上に原版のパターンを転写するリソグラフィー装置であって、
    前記基板と前記原版との相対位置を検出するように構成された請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の検出装置と、
    前記検出装置によって検出された相対位置に基づいて前記基板と前記原版とを位置合わせする駆動機構と、
    を備えることを特徴とするリソグラフィー装置。
  13. 請求項１２に記載のリソグラフィー装置によって基板の上にパターンを形成するパターン形成工程と、
    前記パターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。
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