JP7361831B2 - 情報処理装置、成形装置、成形方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置、成形装置、成形方法及び物品の製造方法に関する。

基板上に微細なパターンを形成するための技術として、原版のパターンを、投影光学系を介して基板に転写する露光装置が知られている。また、基板上に微細なパターンを形成するための別の技術として、インプリント技術を用いたインプリント装置の実用化も進んでいる。

インプリント技術には、インプリント材（組成物）の硬化法の１つとして光硬化法がある（特許文献１参照）。光硬化法とは、基板上に配置（供給）されたインプリント材と型とを接触させた状態で紫外線などの光を照射してインプリント材を硬化させ、硬化したインプリント材から型を引き離すことでインプリント材のパターンを基板上に形成する方法である。

特開２０１９－８００４７号公報

インプリント装置では、型と基板とをインプリント材を介して接触させる。型と基板上のインプリント材とを接触させる接触処理において、型又は基板に異物が付着していると、かかる異物が微小なものであっても、基板上に形成されるパターンに不良が発生する。更に、異物の種類や大きさによっては、型のパターンが破損する場合もある。また、基板の厚さが不均一である場合には、型と基板とがインプリント材を介して接触する面内において力が均一にかからずに、型と基板との間のインプリント材が不均一となり、基板上に形成されるパターンが不良となる可能性がある。

一方、基板上の硬化したインプリント材から型を引き離す離型処理においても、基板の厚さが不均一である場合には、型と基板とがインプリント材を介して接触する面内において力が均一にかからずに、基板上に形成されたパターンが剥がれてしまうことがある。

このように、接触処理や離型処理を含むインプリント処理おいて異常が発生すると、基板上に形成されるパターンの不良や型のパターンの破損につながる可能性がある。従って、型と基板上のインプリント材との接触状態を確認することが必要となる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理において、型と基板上の組成物との接触状態を確認するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての成形装置は、型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置と接続された情報処理装置であって、前記成形装置は、前記型を介して前記基板に光を照射し、前記型からの反射光及び前記基板からの反射光を検出して画像を撮像する撮像部を有し、前記情報処理装置は、前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記型と前記基板上の組成物との接触状態を示す情報を出力する処理を行う処理部を有し、前記成形処理は、前記型と前記基板上の組成物とが接触する部分が徐々に広がるように前記型と前記組成物とを接触させる接触処理と、前記部分が徐々に小さくなるように前記組成物から前記型を引き離す離型処理と、を含み、前記処理部は、前記接触処理及び前記離型処理の少なくとも一方の処理が行われている間に前記撮像部で時系列的に撮像された複数の画像のそれぞれについて、前記部分を含む輪郭形状を表す複数の点を求め、前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から求めた前記複数の点を統計処理して得られる統計値を、前記接触状態を示す情報として出力することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される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、型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理において、型と基板上の組成物との接触状態を確認するのに有利な技術を提供することができる。

本発明の一側面としてのインプリント装置の構成を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置の動作（インプリント処理）を説明するためのフローチャートである。 図１に示すインプリント装置の撮像部で観察される干渉縞を説明するための図である。 型のパターン面とインプリント材との接触領域の周囲に干渉縞が観察される現象を説明するための図である。 型とインプリント材との接触状態の一例を説明するための図である。 型とインプリント材との接触状態の一例を説明するための図である。 インプリント処理における異常を検出する異常検出処理を説明するための図である。 接触処理における異常を検出する異常検出処理を説明するための図である。 接触処理における異常を検出する異常検出処理を説明するための図である。 離型処理における異常を検出する異常検出処理を説明するための図である。 インプリント処理における異常を検出する異常検出処理を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置に備えられている表示装置を介して提供される画像の一例を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。 図１に示すインプリント装置を平坦化装置として用いる場合を説明する図である。 比較例としての正常な接触処理を説明するための図である。 型とインプリント材との接触状態を評価可能な情報の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の一側面としてのインプリント装置ＩＭＰの構成を説明するための図である。インプリント装置ＩＭＰは、物品としての半導体素子、液晶表示素子、磁気記憶媒体などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。インプリント装置ＩＭＰは、型を用いて基板上の組成物であるインプリント材を成形する成形装置として機能する。本実施形態では、インプリント装置ＩＭＰは、基板上に配置（供給）された未硬化の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、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。

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材料（硬化性組成物）が使用される。硬化用のエネルギーとしては、電磁波や熱などが用いられる。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、具体的には、赤外線、可視光線、紫外線などを含む。

硬化性組成物は、光の照射、或いは、加熱により硬化する組成物である。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、非重合性化合物又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、液体噴射ヘッドによって、液滴状、或いは、複数の液滴が繋がって形成された島状又は膜状で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。

基板には、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂などが用いられ、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。具体的には、基板は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどを含む。

本明細書及び添付図面では、基板の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御又は駆動は、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又は駆動を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御又は駆動は、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又は駆動を意味する。また、位置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標に基づいて特定される情報であり、姿勢は、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の値で特定される情報である。位置決めは、位置及び／又は姿勢を制御することを意味する。位置合わせは、基板及び型の少なくとも一方の位置及び／又は姿勢の制御を含む。

インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓを保持する基板保持部１０２と、基板保持部１０２を駆動することで基板Ｓを駆動する基板駆動機構１０５と、基板保持部１０２を支持するベース１０４と、基板保持部１０２の位置を計測する位置計測部１０３とを有する。基板駆動機構１０５は、例えば、リニアモータなどのモータを含む。また、インプリント装置ＩＭＰは、位置合わせ（アライメント）において、基板駆動機構１０５が基板Ｓ（基板保持部１０２）を駆動するために要する基板駆動力（アライメント負荷）を検出するセンサ１５１を有する。

インプリント装置ＩＭＰは、型（モールド）Ｍを保持する型保持部１２１と、型保持部１２１を駆動することで型Ｍを駆動する型駆動機構１２２と、型駆動機構１２２を支持する支持構造体１３０とを有する。型駆動機構１２２は、例えば、ボイスコイルモータなどのモータを含む。また、インプリント装置ＩＭＰは、離型力（分離負荷）及び／又は押圧力を検出するセンサ１５２を有する。離型力は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍとを引き離すために要する力である。押圧力は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに型Ｍを接触させるために型Ｍが押圧される力である。

基板駆動機構１０５及び型駆動機構１２２は、基板Ｓと型Ｍとの相対位置及び相対姿勢を調整する駆動機構を構成する。かかる駆動機構による基板Ｓと型Ｍとの相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの接触、及び、基板Ｓの上の硬化したインプリント材ＩＭ（硬化物のパターン）からの型Ｍの引き離しのための駆動を含む。基板駆動機構１０５は、基板Ｓを複数の軸、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、θＺ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸について駆動するように構成される。型駆動機構１２２は、型Ｍを複数の軸、例えば、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸の３軸、好ましくは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸の６軸について駆動するように構成される。

インプリント装置ＩＭＰは、型Ｍを搬送する型搬送機構１４０と、型クリーナ１５０とを有する。型搬送機構１４０は、例えば、型Ｍを型保持部１２１に搬送したり、型Ｍを型保持部１２１からストッカ（不図示）や型クリーナ１５０などに搬送したりする。型クリーナ１５０は、型Ｍを紫外線や薬液などを用いてクリーニングする。

型保持部１２１は、型Ｍの裏面（基板Ｓに転写すべきパターンが形成されたパターン面ＭＰとは反対側の面）の側に圧力制御空間ＣＳを形成する窓部材１２５を含む。インプリント装置ＩＭＰは、圧力制御空間ＣＳの圧力（以下、「キャビティ圧」と称する）を制御することによって、図１（ｂ）に模式的に示すように、型Ｍのパターン面ＭＰを基板Ｓに向かって凸形状に変形させる変形機構１２３を有する。

また、インプリント装置ＩＭＰは、アライメント計測部１０６と、広角アライメント計測部１０９と、硬化部１０７と、撮像部１１２と、光学部材１１１とを有する。アライメント計測部１０６は、型Ｍに設けられたアライメントマークと基板Ｓに設けられたアライメントマークとを照明して、それらの像を撮像することでマーク間の相対位置を計測する。アライメント計測部１０６は、型Ｍや基板Ｓに設けられたアライメントマークの位置に応じて、駆動機構（不図示）を介して位置決めされる。広角アライメント計測部１０９は、アライメント計測部１０６よりも広い視野を有し、基板Ｓに設けられたアライメントマークを照明し、その像を撮像することで基板Ｓの位置を計測する。広角アライメント計測部１０９を用いて基板Ｓの位置を計測することで、アライメント計測部１０６の視野内に基板Ｓに設けられたアライメントマークを位置させることが可能となる。

硬化部１０７は、インプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギー、例えば、紫外光などの光を、光学部材１１１を介して、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに照射し、インプリント材ＩＭを硬化させる。

撮像部１１２は、光学部材１１１及び窓部材１２５を介して、型Ｍ、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭ及び基板Ｓを撮像する。撮像部１１２は、本実施形態では、型Ｍを介して基板Ｓに光を照射し、型Ｍからの反射光と基板Ｓからの反射光とを検出して画像を取得する。撮像部１１２で取得される画像（動画も含む）を、以下では、「スプレッド画像」と称する。

インプリント装置ＩＭＰは、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭを配置するディスペンサ１０８を有する。ディスペンサ１０８は、例えば、基板上でのインプリント材ＩＭの（液滴の）配置を示すドロップレシピに従って、基板Ｓに対してインプリント材ＩＭ（の液滴）を吐出する。

インプリント装置ＩＭＰは、インプリント装置ＩＭＰの各部を統括的に制御してインプリント処理を行う制御部１１０を有する。制御部１１０は、基板駆動機構１０５、型駆動機構１２２、変形機構１２３、型搬送機構１４０、型クリーナ１５０、アライメント計測部１０６、広角アライメント計測部１０９、硬化部１０７、撮像部１１２、ディスペンサ１０８などを制御する。制御部１１０は、情報処理装置を含む処理部１１３を含み、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、これらの全部又は一部の組み合わせによって構成される。

以下、図２を参照して、インプリント装置ＩＭＰの動作、即ち、インプリント装置ＩＭＰが行うインプリント処理について説明する。インプリント処理は、上述したように、制御部１１０がインプリント装置ＩＭＰの各部を統括的に制御することで行われる。

本実施形態では、インプリント処理において、具体的には、接触処理及び離型処理の少なくとも一方の処理の間に、インプリント処理（接触処理や離型処理）における異常を検出する処理（異常検出処理）を実行する。そして、異常検出処理において、インプリント処理における異常を検出したら、例えば、かかるインプリント処理を停止することで、基板Ｓの上に形成されるパターンの不良や型Ｍのパターンの破損の発生を抑制（防止）する。

Ｓ１０１では、インプリント装置ＩＭＰに基板Ｓを搬入する。具体的には、基板搬送機構（不図示）によって、基板Ｓを、搬送元、例えば、前処理装置との中継部から搬送先である基板保持部１０２に搬送する。この際、異物検出器（不図示）を用いて、インプリント装置ＩＭＰに搬入する基板Ｓに対して異物検出（検査）を行ってもよい。また、基板保持部１０２に搬送された基板Ｓに設けられたアライメントマークを広角アライメント計測部１０９で検出して、基板保持部１０２における基板Ｓの位置を計測する。広角アライメント計測部１０９で計測された基板Ｓの位置に基づいて、基板保持部１０２に保持される基板Ｓを位置決めする。

Ｓ１０２乃至Ｓ１０６では、基板Ｓの複数のショット領域（パターンを形成すべき区画領域）のうち、インプリント処理の対象となるショット領域（対象ショット領域）に対して、基板上にパターンを形成するための各処理が実行される。

Ｓ１０２では、基板Ｓの対象ショット領域の上にインプリント材ＩＭを配置（供給）する配置処理を実行する。具体的には、基板保持部１０２に保持された基板Ｓをディスペンサ１０８の下に位置させる。そして、基板駆動機構１０５によって基板Ｓを駆動しながら、ディスペンサ１０８から基板Ｓに対してインプリント材ＩＭ（の液滴）を吐出することで、基板Ｓの対象ショット領域の上にインプリント材ＩＭを配置する。

Ｓ１０３では、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍ（パターン面ＭＰ）とを接触させる接触処理（押圧処理）を実行する。例えば、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン面ＭＰが接触するように、型駆動機構１２２及び基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって、型Ｍと基板Ｓとを相対的に駆動する。本実施形態では、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン面ＭＰが接触するように、型駆動機構１２２によって型Ｍを駆動する。この際、変形機構１２３によって型Ｍのパターン面ＭＰを基板Ｓに向かって凸形状に変形させて、型Ｍと基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭとが接触する部分が徐々に広がるように、型Ｍとインプリント材ＩＭとを接触させる。

また、接触処理において、撮像部１１２による型Ｍ、インプリント材ＩＭ及び基板Ｓの撮像を連続的に実行して、複数のスプレッド画像を取得する。この際、撮像部１１２では、後述するように、型Ｍからの反射光と基板Ｓからの反射光とによって形成される干渉縞（干渉パターン）が観察される。かかる干渉縞は、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭに型Ｍのパターン面ＭＰが接触していくに従って変化する。このような干渉縞を含むスプレッド画像を用いて、接触工程では、インプリント処理における異常、即ち、接触工程における異常を検出する異常検出処理も並列して実行する。異常検出処理については、後で詳細に説明する。なお、異常検出処理において、接触処理における異常を検出した場合、型駆動機構１２２及び基板駆動機構１０５の少なくとも一方による型Ｍと基板Ｓとの相対的な駆動を停止して、接触処理（インプリント処理）を停止する。そして、ユーザの指示に従って、例えば、インプリント装置ＩＭＰから基板Ｓを搬出する。

Ｓ１０４では、基板Ｓの対象ショット領域と型Ｍのパターン面ＭＰとの位置合わせ（アライメント）を実行する。アライメントは、基板Ｓの対象ショット領域のアライメントマークと型Ｍのアライメントマークとの相対位置をアライメント計測部１０６で計測しながら、かかる相対位置を目標相対位置の許容範囲に収める。アライメントでは、型駆動機構１２２及び基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって、型Ｍと基板Ｓとが相対的に駆動される。基板Ｓの対象ショット領域のアライメントマークと型Ｍのアライメントマークとの目標相対位置は、例えば、重ね合わせ検査装置の過去の検査結果から求められた補正値によって決定する。

Ｓ１０５では、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン面ＭＰとを接触させた状態で、インプリント材ＩＭを硬化させる硬化処理を実行する。具体的には、硬化部１０７から、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭを硬化させるためのエネルギーを、基板Ｓと型Ｍのパターン領域ＭＰとの間のインプリント材ＩＭに照射する。これにより、基板Ｓと型Ｍのパターン領域ＭＰとの間のインプリント材ＩＭが硬化して、インプリント材ＩＭの硬化物が形成される。

Ｓ１０６では、基板Ｓの対象ショット領域の上の硬化したインプリント材ＩＭから型Ｍ（パターン面ＭＰ）を引き離す離型処理を実行する。例えば、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン面ＭＰとが分離されるように、型駆動機構１２２及び基板駆動機構１０５の少なくとも一方によって、型Ｍと基板Ｓとを相対的に駆動する。本実施形態では、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン面ＭＰとが分離するように、型駆動機構１２２によって型Ｍを駆動する。この際、変形機構１２３によって型Ｍのパターン面ＭＰを基板Ｓに向かって凸形状に変形させて、型Ｍと基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭとが接触する部分が徐々に小さくなるように、インプリント材ＩＭから型Ｍを引き離す。

また、離型処理においても、接触処理と同様に、撮像部１１２による型Ｍ、インプリント材ＩＭ及び基板Ｓの撮像を連続的に実行して、複数のスプレッド画像を取得する。この際、撮像部１１２では、後述するように、型Ｍからの反射光と基板Ｓからの反射光とによって形成される干渉縞（干渉パターン）が観察される。かかる干渉縞は、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭから型Ｍのパターン面ＭＰが引き離されていくに従って変化する。このような干渉縞を含むスプレッド画像を用いて、離型工程では、インプリント処理における異常、即ち、離型工程における異常を検出する異常検出処理も並列して実行する。なお、異常検出処理において、離型処理における異常を検出した場合、型駆動機構１２２及び基板駆動機構１０５の少なくとも一方による型Ｍと基板Ｓとの相対的な駆動を停止して、離型処理（インプリント処理）を停止する。そして、ユーザの指示に従って、例えば、基板Ｓの対象ショット領域の上のインプリント材ＩＭから型Ｍのパターン面ＭＰを低速で引き離した後、インプリント装置ＩＭＰから基板Ｓを搬出する。

Ｓ１０７では、基板Ｓの全てのショット領域に対して、パターンを形成したかどうか、即ち、基板上にパターンを形成するための各処理（Ｓ１０２乃至Ｓ１０６）を実行したかどうかを判定する。基板Ｓの全てのショット領域に対して、基板上にパターンを形成するための各処理を実行した場合には、Ｓ１０８に移行する。一方、基板Ｓの全てのショット領域に対して、基板上にパターンを形成するための各処理を実行していない場合には、Ｓ１０２に移行する。そして、基板Ｓの未処理の（パターンが形成されていない）ショット領域を対象ショット領域として選択して、基板上にパターンを形成するための各処理（Ｓ１０２乃至Ｓ１０６）を実行する。

Ｓ１０８では、インプリント装置ＩＭＰから基板Ｓを搬出する。具体的には、基板搬送機構（不図示）によって、基板Ｓを、搬送元である基板保持部１０２から搬送先、例えば、後処理装置との中継部に搬送する。

なお、図２に示すインプリント処理は、インプリント装置ＩＭＰが複数の基板で構成されるロット単位で処理する場合には、ロットを構成する複数の基板のそれぞれに対して実行される。

次に、接触処理や離型処理において、撮像部１１２で観察される干渉縞について説明する。図３（ａ）乃至図３（ｈ）は、型Ｍのパターン面ＭＰを基板Ｓに向かって凸形状に変形させた状態、即ち、型Ｍを湾曲させた状態でインプリント材ＩＭに接触させる接触工程において、撮像部１１２で観察される干渉縞を説明するための図である。ここでは、型Ｍのパターン面ＭＰと基板Ｓとの間に異物などが存在していない（挟まれていない）場合について説明する。

図３（ａ）、図３（ｃ）及び図３（ｅ）は、それぞれ、型Ｍのパターン面ＭＰをインプリント材ＩＭに接触させた状態において、撮像部１１２で観察される干渉縞、即ち、かかる干渉縞を含むスプレッド画像を示す。また、図３（ｂ）、図３（ｄ）及び図３（ｆ）は、それぞれ、図３（ａ）、図３（ｃ）及び図３（ｅ）に示すスプレッド画像を撮像部１１２が取得したときの型Ｍのパターン面ＭＰ及び基板Ｓの断面を示す。

図３（ａ）は、型Ｍを湾曲させた状態でインプリント材ＩＭに接触させる接触処理の初期に取得されるスプレッド画像を示している。接触処理の初期では、図３（ｂ）に示すように、凸形状を有するパターン面ＭＰの頂点がインプリント材ＩＭと接触している。従って、撮像部１１２で取得されるスプレット画像では、型Ｍのパターン領域ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触した部分（中央の黒塗りの接触領域）の周囲に、光の干渉による干渉縞が観察される。

図３（ｃ）及び図３（ｅ）は、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭを接触させた後、型Ｍの湾曲を徐々に平面に戻す接触処理の中期に取得されるスプレッド画像を示している。接触処理の中期では、図３（ｄ）及び図３（ｆ）に示すように、型Ｍの湾曲を平面に戻すことで、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの接触領域（の面積）が徐々に広がる。従って、撮像部１１２で取得されるスプレット画像では、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの接触領域がパターン面ＭＰの中心から周辺（外周）に向けて均等（同心円状）に広がっていくことが観察される。また、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの接触領域の周囲に観察される干渉縞も広がっていく。

干渉縞は、型Ｍからの反射光、詳細には、パターン面ＭＰの表面で反射する光と、基板Ｓからの反射光、詳細には、基板Ｓの表面で反射する光との干渉によって形成される。接触処理の後期では、基板Ｓのショット領域の全面において、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触するため、干渉縞は観察されなくなる。これは、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの間には屈折率の差が殆どないため、パターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触すると、パターン面ＭＰで光が反射せず、干渉縞が形成されなくなるからである。例えば、接触処理の終了直前において、撮像部１１２では、図３（ｇ）に示すスプレッド画像が取得される。また、基板Ｓの外周に接するショット領域（一部が欠けているショット領域）に対して、撮像部１１２では、図３（ｈ）に示すスプレッド画像が取得される。

このような干渉縞（図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｅ）、図３（ｇ）、図３（ｈ）に示すスプレッド画像）は、離型処理の際にも同様に観察される。但し、離型処理では、接触処理とは逆の順番で干渉縞が観察される。

図４を参照して、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの接触領域の周囲に光の干渉による干渉縞が観察される現象について説明する。型Ｍを基板Ｓに対して湾曲させてインプリント材ＩＭに接触させると、撮像部１１２から型Ｍ及び基板Ｓに照射される光は、基板Ｓの表面で反射するとともに、型Ｍのパターン面ＭＰ（基板Ｓに対向する面）でも反射する。従って、図４に示すように、型Ｍと基板Ｓとの間の光路差（２ｄ）に起因して、型Ｍからの反射光と基板Ｓからの反射光とが干渉して、干渉縞が形成される。

一方、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触する部分には、パターン面ＭＰと基板Ｓとの間にインプリント材ＩＭが存在している。上述したように、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの間には屈折率の差が殆どないため、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触する部分では、パターン面ＭＰで光が反射しなくなる。従って、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触する部分（接触領域）には、干渉縞が形成されず、その周囲に、数本の明暗を同心円状に繰り返すニュートンリングに近い明暗リングパターン、所謂、干渉縞（複数の明暗の縞）が形成される。本実施形態では、かかる干渉縞を用いて、型Ｍと基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとの接触状態を観察する。

図５（ａ）乃至図５（ｄ）を参照して、接触処理における、型Ｍのパターン面ＭＰと基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとの接触状態の一例について説明する。図５（ａ）及び図５（ｃ）は、型Ｍを湾曲させた状態でインプリント材ＩＭに接触させる接触処理において、撮像部１１２で取得されるスプレッド画像を示している。図５（ｂ）及び図５（ｄ）は、それぞれ、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すスプレッド画像を撮像部１１２が取得したときの型Ｍのパターン面ＭＰ及び基板Ｓの断面を示している。図５（ａ）乃至図５（ｄ）には、図３（ａ）乃至図３（ｈ）に示すような型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの正常な接触状態とは異なる接触状態の例を示す。具体的には、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触した際に観察される接触領域、及び、その周囲に形成される干渉縞の一部が円形から乖離した形状となる例を示す。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、型Ｍと基板Ｓとの間に気泡や異物（パーティクル）などが存在すると考えられる場合のスプレッド画像及び断面である。型Ｍと基板Ｓとの間の間隔ｄ（図４）は、型Ｍの変形量（傾斜）によって連続的に変化する。従って、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの接触領域、及び、その周囲の干渉縞は、図３（ａ）、図３（ｃ）、図３（ｅ）、図３（ｇ）に示すように、ショット領域の中心から周辺に向かって同心円状に広がる。一方、型Ｍと基板Ｓとの間に気泡や異物などが存在する場合には、気泡や異物などがインプリント材ＩＭの広がりを妨げるため、図５（ａ）に示すように、干渉縞が同心円状とならなくなる。

図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、それぞれ、型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとの接触領域が各方向に広がる速度が異なっていると考えられる場合のスプレッド画像及び断面である。型Ｍのパターン面ＭＰとインプリント材ＩＭとが接触する空間に存在する気体は、接触領域が広がるにつれて外部に抜けるが、基板Ｓの厚さが均一でない場合には、気体の抜け方が各方向で異なることがある。このような場合、図５（ｃ）に示すようなスプレッド画像が取得される。なお、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すような干渉縞は、離型処理の際にも同様に観察される。

図６（ａ）乃至図６（ｄ）を参照して、離型処理における、型Ｍのパターン面ＭＰと基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとの接触状態の一例について説明する。図６（ａ）及び図６（ｃ）は、型Ｍを湾曲させた状態で基板Ｓの上のインプリント材ＩＭから引き離す離型処理において、撮像部１１２で取得されるスプレッド画像を示している。図６（ｂ）及び図６（ｄ）は、それぞれ、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すスプレッド画像を撮像部１１２が取得したときの型Ｍのパターン面ＭＰ及び基板Ｓの断面を示している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、離型処理が正常に実行された場合のスプレット画像及び断面である。基板保持部１０２においては、基板Ｓを保持する際の吸着圧力を、基板Ｓを保持する保持面の各領域で変化させることが可能である。例えば、離型処理において、基板保持部１０２による基板Ｓの吸着圧力を部分的に弱めることで、図６（ｂ）に示すように、基板Ｓ及びインプリント材ＩＭを型Ｍ（のパターン面ＭＰ）に向かって凸形状に変形させる（撓ませる）。これにより、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭが型Ｍから受ける力（引力）を弱めて、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭから型Ｍを正しく引き離すことが可能となる。離型処理が正常に実行される場合、基板保持部１０２（基板Ｓに対する吸着圧力）は、型Ｍのパターン面ＭＰよりも外側に対応する基板Ｓの領域を吸着し、パターン面ＭＰの内側に対応する基板Ｓの領域を吸着しないように制御される。従って、図６（ａ）に示すスプレッド画像においても、干渉縞が同心円状に観察される。

図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、それぞれ、離型処理が正常に実行されなかった場合（離型処理に異常が発生した場合）のスプレット画像及び断面である。基板保持部１０２において、基板Ｓに対する吸着圧力が正しく制御されていないと、図６（ｄ）に示すように、基板Ｓ及びインプリント材ＩＭが型Ｍに向かって凸形状に変形する箇所が型Ｍのパターン領域ＭＰの中心からずれる。このような状態では、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭが型Ｍから受ける力を弱められないため、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭが型Ｍから離れず、結果的に、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭによるパターンを形成することができなくなる。図６（ｄ）に示すスプレッド画像においても、型Ｍのパターン面ＭＰの中心からずれた位置に、同心円状の干渉縞が観察される。

そこで、本実施形態では、上述したように、接触処理及び離型処理の少なくとも一方の処理の間において、干渉縞を含むスプレッド画像を用いて、インプリント処理における異常を検出する異常検出処理を実行する。異常検出処理は、インプリント処理と同様に、制御部１１０（処理部１１３）がインプリント装置ＩＭＰの各部を統括的に制御することで行われる。

異常検出処理では、まず、接触処理や離型処理の各処理を実行する間に撮像部１１２で取得されたスプレッド画像から、型Ｍと基板Ｓの上のインプリント材ＩＭとが接触する部分を含む輪郭形状を抽出して、かかる輪郭形状を表す複数の点（点群）を求める。なお、撮像部１１２は、接触処理や離型処理の各処理が行われている間に複数のスプレッド画像を時系列的に取得し、制御部１１０は、複数のスプレッド画像のそれぞれについて、型Ｍとインプリント材ＩＭとが接触する部分を含む輪郭形状を表す点群を求める。そして、かかる輪郭形状を表す点群に基づいて、インプリント処理における異常、即ち、接触処理における異常、或いは、離型処理における異常を検出する。例えば、複数のスプレッド画像のそれぞれについて、各スプレッド画像から求めた点群を統計処理し、かかる統計処理で得られる統計値を用いることで、図５（ａ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）に示すような状態を異常として検出することができる。異常検出処理に用いる統計値は、例えば、最大値、最小値、平均値、中間値（メディアン値）及び標準偏差のうちの少なくとも１つを含む。

図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して、スプレッド画像から型Ｍとインプリント材ＩＭとが接触する部分を含む輪郭形状を表す点群を求める手法の一例、及び、かかる輪郭形状を表す点群を統計処理して得られる統計値の一例について説明する。

図７（ａ）は、スプレッド画像から型Ｍとインプリント材ＩＭとが接触する部分の輪郭形状、即ち、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状を表す点群Ｐを示している。点群Ｐは、接触領域の輪郭形状を抽出することで得られる複数の点からなる集合であり、各点は、座標情報（位置情報）を有している。点群Ｐは、例えば、スプレッド画像に対して輪郭追跡処理を実行することで求めることが可能である。輪郭追跡処理とは、連結領域の境界線を追跡する画像処理である。

輪郭追跡処理では、境界画素（中心画素）を中心とする周囲の８個の画素（近傍画素）について、境界画素が有する輝度値と同一の輝度値を有する画素を探索し、かかる画素を次の境界画素とする。このような処理を繰り返すことによって、境界画素の集合を抽出することができる。本実施形態では、輪郭追跡処理によって得られた境界画素の集合を点群Ｐとする。

なお、スプレッド画像に対して、輪郭追跡処理を実行する前に、コントラスト調整やノイズ除去などの画像処理を実行してもよい。このような画像処理が実行されたスプレッド画像に対して輪郭追跡処理を実行することで、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状をより高精度に抽出することができる。例えば、輪郭追跡処理の対象であるスプレッド画像（入力画像）と、接触処理や離型処理の開始前又は終了後のスプレッド画像との差分をとることで、スプレッド画像に含まれる固定パターンノイズを除去することができる。更に、メディアンフィルタやミーンフィルタを用いることで、スプレッド画像からランダムノイズを除去することもできる。固定パターンノイズやランダムノイズが除去されたスプレッド画像に対して二値化処理を実行し、二値化画像に対して輪郭追跡処理を実行することで、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状を高精度に抽出することができる。

また、型Ｍとインプリント材ＩＭとが接触する接触領域を起点として、ショット領域の周辺に向かって、複数の干渉縞が発生する。かかる複数の干渉縞から、用途に応じて、点群Ｐを求める境界線を選択する（切り替える）ことができる。例えば、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の状態を把握したい場合には、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状の代わりに、複数の干渉縞のうち最も内側の干渉縞（即ち、接触領域に最も近い縞）の輪郭形状を表す点群Ｐを求めてもよい。

次に、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（の輪郭形状）の中心点Ｏの座標を求める。中心点Ｏの座標は、点群Ｐに含まれる各点の座標情報から求めることができる。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す点群Ｐのうち、最も小さいＸ座標の値を有する点Ｐ１、最も大きいＸ座標の値を有する点Ｐ２、最も小さいＹ座標の値を有する点Ｐ３、及び、最も大きいＹ座標の値を有する点Ｐ４を示している。各点の座標をＰ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）、Ｐ３（ｘ３，ｙ３）、Ｐ４（ｘ４，ｙ４）とする。この場合、中心点Ｏの座標（Ｏｘ，Ｏｙ）は、Ｏｘ＝(ｘ１＋ｘ２)／２、Ｏｙ＝（ｙ３＋ｙ４）／２、或いは、Ｏｘ＝(ｘ３＋ｘ４)／２、Ｏｙ＝（ｙ１＋ｙ２）／２で求めることができる。

なお、中心点Ｏの座標は、時系列的に連続する複数のスプレッド画像において、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（又は干渉縞）が最初に抽出（検出）されたときに求めればよい。従って、時系列的に連続する複数のスプレット画像では、最初に抽出した型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の中心点Ｏの座標を用いる。

次に、中心点Ｏから点群Ｐに含まれる各点までの距離（中心点Ｏと点群Ｐを構成する各点との間の距離）を、それぞれ、半径Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎとして求め、これらの集合を半径リストＲ＝｛Ｒ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ｝とする。そして、半径リストＲを標本とした半径の統計値を求め、かかる統計値に基づいてインプリント処理における異常を検出する。

本実施形態では、統計値を求める際に、中心点Ｏを基準点としているが、これに限定されるものではなく、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状内の点を基準点としてもよい。

図８（ａ）乃至図８（ｇ）を参照して、接触処理と並行して実行される異常検出処理において、型Ｍと基板Ｓとの間に異物（又は気泡）が存在している状態（図５（ａ））を異常（接触処理における異常）として検出する手法について説明する。接触処理を開始してから異常を検出するまでの経過時間を時間ｔ１、ｔ２、ｔ３とし、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（干渉縞）は、経過時間に応じて広がり、時間ｔ３で異物に到達するものとする。

図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、それぞれ、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３における型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（の観察像）Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と、それらの中心点Ｏ１とを示している。図８（ｄ）、図８（ｅ）、図８（ｆ）は、縦軸を個数［ｃｏｕｎｔ］、横軸を半径［ｒ］とし、それぞれ、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３における半径リストＲのヒストグラムを示している。

時間ｔ１、ｔ２では、図８（ｄ）、図８（ｅ）に示すように、半径リストＲの平均値ｒ＿ａｖｅと最小値ｒ＿ｍｉｎとは、近い値になる。一方、時間ｔ３では、図８（ｆ）に示すように、半径リストＲの平均値ｒ＿ａｖｅと最小値ｒ＿ｍｉｎとは、離れた値となる。ここで、異常検出処理の実行時における半径リストＲの平均値ｒ＿ａｖｅと最小値ｒ＿ｍｉｎとの差分をＤとする。また、接触処理が正常に実行されたときに得られる半径リストＲの平均値ｒ＿ａｖｅと最小値ｒ＿ｍｉｎとの基準差分をＤｔｈとする。そして、差分Ｄと基準差分Ｄｔｈとを比較し、その大小関係に応じて、接触処理における異常を検出する。図８（ｇ）は、縦軸を差分値Ｄ、横軸を時間Ｔとし、差分値Ｄが基準差分値Ｄｔｈを超えて異常と検出されるまでの差分値Ｄの時系列的な変化を示している。このように、差分値Ｄの時系列的な変化を監視し、差分値Ｄが基準差分値Ｄｔｈを超えたら、接触処理において異常が発生したこと（異常が発生した時間）を検出する。なお、差分値Ｄ、基準差分値Ｄｔｈを求める際に、平均値の代わりに、中間値（メディアン値）を用いてもよい。

図９（ａ）乃至図９（ｇ）を参照して、接触処理と並行して実行される異常検出処理において、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域が各方向に広がる速度が異なっている状態（図５（ｃ））を異常（接触処理における異常）として検出する手法について説明する。接触処理を開始してから異常を検出するまでの経過時間を時間ｔ４、ｔ５、ｔ６とし、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（干渉縞）は、経過時間に応じて広がり、接触領域が広がるにつれて、各方向に広がる速度のばらつきも大きくなるものとする。

図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は、それぞれ、時間ｔ４、ｔ５、ｔ６における型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（の観察像）Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６と、それらの中心点Ｏ２とを示している。図９（ｄ）、図９（ｅ）、図９（ｆ）は、縦軸を個数［ｃｏｕｎｔ］、横軸を半径［ｒ］とし、それぞれ、時間ｔ４、ｔ５、ｔ６における半径リストＲのヒストグラムを示している。

時間ｔ４では、図９（ｄ）に示すように、半径リストＲの半径ｒのばらつきが小さい。一方、時間ｔ５、ｔ６では、図９（ｅ）、図９（ｆ）に示すように、半径リストＲの半径ｒのばらつきが徐々に大きくなっている。ここで、異常検出処理の実行時における半径リストＲの半径ｒのばらつきを表す標準偏差をＳＤとする。また、接触処理が正常に実行されたときに得られる半径リストＲの半径ｒのばらつきを表す基準標準偏差をＳＤｔｈとする。そして、標準偏差ＳＤと基準標準偏差ＳＤｔｈとを比較し、その大小関係に応じて、接触処理における異常を検出する。図９（ｇ）は、縦軸を標準偏差ＳＤ、横軸を時間Ｔとし、標準偏差ＳＤが基準標準偏差ＳＤｔｈを超えて異常と検出されるまでの標準偏差ＳＤの時系列的な変化を示している。このように、標準偏差ＳＤの時系列的な変化を監視し、標準偏差ＳＤが基準標準偏差ＳＤｔｈを超えたら、接触処理において異常が発生したこと（異常が発生した時間）を検出する。

図１０（ａ）乃至図１０（ｇ）を参照して、離型処理と並行して実行される異常検出処理を説明する。具体的には、異常検出処理において、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域が各方向に小さくなる速度が異なっている状態（図６（ｃ））を異常（離型処理における異常）として検出する手法について説明する。離型処理を開始してから異常を検出するまでの経過時間を時間ｔ７、ｔ８、ｔ９とし、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（干渉縞）は、経過時間に応じて小さくなり、接触領域が小さくなるにつれて、各方向の小さくなる速度のばらつきも大きくなるものとする。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は、それぞれ、時間ｔ７、ｔ８、ｔ９における型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（の観察像）Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９と、それらの中心点Ｏ３とを示している。図１０（ｄ）、図１０（ｅ）、図１０（ｆ）は、縦軸を個数［ｃｏｕｎｔ］、横軸を半径［ｒ］とし、それぞれ、時間ｔ７、ｔ８、ｔ９における半径リストＲのヒストグラムを示している。

時間ｔ７では、図１０（ｄ）に示すように、半径リストＲの半径ｒのばらつきが小さい。一方、時間ｔ８、ｔ９では、図１０（ｅ）、図１０（ｆ）に示すように、半径リストＲの半径ｒのばらつきが徐々に大きくなっている。ここで、異常検出処理の実行時における半径リストＲの半径ｒのばらつきを表す標準偏差をＳＤＡとする。また、離型処理が正常に実行されたときに得られる半径リストＲの半径ｒのばらつきを表す基準標準偏差をＳＤＡｔｈとする。そして、標準偏差ＳＤＡと基準標準偏差ＳＤＡｔｈとを比較し、その大小関係に応じて、離型処理における異常を検出する。図１０（ｇ）は、縦軸を標準偏差ＳＤＡ、横軸を時間Ｔとし、標準偏差ＳＤＡが基準標準偏差ＳＤＡｔｈを超えて異常と検出されるまでの標準偏差ＳＤＡの時系列的な変化を示している。このように、標準偏差ＳＤＡの時系列的な変化を監視し、標準偏差ＳＤＡが基準標準偏差ＳＤＡｔｈを超えたら、接触処理において異常が発生したこと（異常が発生した時間）を検出する。

このように、本実施形態では、インプリント処理が正常に行われている間に取得されるスプレッド画像から得られる基準ヒストグラムと、インプリント処理が実際に行われている間に取得されるスプレッド画像から得られるヒストグラムとを比較する。そして、基準ヒストグラムとヒストグラムとの差分が閾値を超えた場合に、インプリント処理において異常が発生したことを検出する。

ここで、比較例として、インプリント処理が正常に行われた際に取得される型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の観察像を図１５（ａ）、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示す。図１５（ａ）、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は、それぞれ、時間ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２における型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（の観察像）Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２と、それらの中心点Ｏ４とを示している。図１５（ｄ）、図１５（ｅ）、図１５（ｆ）は、縦軸を個数［ｃｏｕｎｔ］、横軸を半径［ｒ］とし、それぞれ、時間ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２における半径リストＲのヒストグラムを示している。図１５（ｇ）は、縦軸を差分値Ｄ、横軸を時間Ｔとし、差分値Ｄの時系列的な変化を示している。図１５（ｈ）は、縦軸を標準偏差ＳＤ、横軸を時間Ｔとし、標準偏差ＳＤの時系列的な変化を示している。

なお、接触処理の終了直前、又は、離型処理の開始直後では、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（干渉縞）の一部がショット領域の端部、即ち、型Ｍ（のパターン面ＭＰ）の端部に到達するため、図３（ｇ）に示すようなスプレッド画像が取得される。このような場合、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状を表す点群Ｐをそのまま用いて異常検出処理を実行すると、インプリント処理における異常を正しく検出することができない可能性がある。このような場合には、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状を表す点群Ｐ（複数の点）のうち、型Ｍの端部に対応する位置に到達して変動しない点を、統計値を得るための統計処理から除外すればよい。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（干渉縞）の一部が型Ｍの端部に到達した場合でも、インプリント処理における異常を正しく検出するための異常検出処理について具体的に説明する。図１１（ａ）は、図３（ｇ）に示すスプレッド画像から抽出された型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状を表す点群ＰＰ１を示している。図１１（ａ）を参照するに、点群ＰＰ１は、型Ｍ（のパターン面ＭＰ）の端部（に対応する位置）に到達した点も含んでいるため、点群ＰＰ１を標本とした統計値を用いて異常検出処理を実行することは好ましくない。そこで、点群ＰＰ１のうち、型Ｍの端部に到達した点を除外して、図１１（ｂ）に示すような新たな点群ＰＰ２を求める。そして、点群ＰＰ２を標本とした統計値を用いることで、型Ｍの端部に到達していない点のみに注目して、異常検出処理を実行することができるため、インプリント処理における異常を正しく検出することができる。

なお、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の輪郭形状を表す点群から、型Ｍの端部に到達した点を除外するためには、型Ｍ（のパターン面ＭＰ）の端部（ショット領域の端部）に関する座標情報（位置情報）が必要となる。型Ｍの端部に関する座標情報は、設計情報などから予め取得すればよい。また、スプレッド画像からエッジ部分を抽出し、かかるエッジ部分の座標情報を型Ｍの端部に関する座標情報としてもよい。スプレッド画像からエッジ部分を抽出する際には、接触処理や離型処理の開始前又は終了後に取得されるスプレッド画像を用いることで、エッジ部分（型Ｍの端部）のみを抽出することができる。

また、図３（ｈ）に示すように、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域（干渉縞）の一部が基板Ｓの外周に到達している場合にも、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域の一部が型Ｍの端部に到達している場合と同様に、異物検出処理を実行するとよい。具体的には、型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触領域を表す点群のうち、基板Ｓの外周に到達した点を除外して異物検出処理を実行することで、インプリント処理における異常を正しく検出することが可能となる。

次に、異常検出処理を実行して、インプリント処理における異常が検出された場合のインプリント装置ＩＭＰの動作について説明する。インプリント装置ＩＭＰは、インプリント処理における異常が検出されると、基本的に、インプリント処理を停止する。そして、インプリント処理を停止したら、制御部１１０は、インプリント装置ＩＭＰに備えられている表示装置（モニタ）を介して、インプリント処理において異常が発生したことを示す画像（異常情報）、及び、次の処理を選択するための画像を提供する。具体的には、制御部１１０は、図１２（ａ）に示すように、スプレッド画像に異常が検出された箇所を重畳した画像（異常情報）や異常が検出されたときの統計値を示す画像を提供する。なお、制御部１１０は、異常が検出されたスプレッド画像を含む複数のスプレッド画像（時系列的に連続しているスプレッド画像）を動画として表示してもよい。また、制御部１１０は、次の処理を選択するための画像として、図１２（ｂ）に示すように、「基板の搬出」、「次のショット領域からインプリント処理の再開」、「現在のショット領域からインプリント処理の再開」のいずれかを選択する画像を提供する。

このように、本実施形態では、スプレッド画像から、型Ｍと基板上のインプリント材ＩＭとが接触する部分を含む輪郭形状を表す複数の点を求め、かかる複数の点に基づいてインプリント処理における異常を検出している。これにより、インプリント処理における異常を検出するのに有利なインプリント装置ＩＭＰを提供することができるため、インプリント装置ＩＭＰでは、基板上に形成されるパターンの不良や型のパターンの破損を抑制することができる。従って、インプリント装置ＩＭＰは、半導体素子などのデバイスの製造の生産性の点で有利である。

なお、本実施形態では、インプリント装置ＩＭＰの制御部１１０（情報処理装置を含む処理部１１３）において、接触処理（Ｓ１０３）とともに、異常を検出する異常検出処理も行う場合を例に説明した。但し、インプリント装置ＩＭＰに接続された外部のサーバなどの情報処理装置を処理部１１３として機能させることで、異常検出処理を行ってもよい。この場合、外部のサーバは、インプリント装置ＩＭＰから、撮像部１１２で得られたスプレット画像を取得し、かかるスプレット画像に基づいて、異常検出処理を行う。この際、異常検出処理の結果は、インプリント装置ＩＭＰが備える表示装置以外の表示装置（モニタ）に表示してもよい。

また、本実施形態では、インプリント処理における異常を検出するまでの処理を制御部１１０で行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、インプリント装置ＩＭＰから、型Ｍと基板上のインプリント材ＩＭ（組成物）との接触状態を示す情報を出力し、かかる情報に基づいて、ユーザ（人）がインプリント処理における異常を検出（判定）してもよい。具体的には、図１２（ａ）に示すようなスプレット画像や異常が検出されたときの統計値を示す画像を表示装置に表示したり、異常が検出された箇所の座標データを出力したりすることで、ユーザに異常を検出させることが可能となる。この際、図１２（ａ）に示すように、スプレット画像と統計値（差分値Ｄや標準偏差ＳＤ）を同時に表示させたり、互いに異なる統計値（差分値Ｄと標準偏差ＳＤ）を重畳して表示させたりしてもよい。更に、図１６（ａ）に示すように、統計処理で求められた差分値Ｄ（実線）に、図１５（ｇ）に示すようなインプリント処理が正常に行われた際に得られる差分値Ｄ（点線）に重畳して表示してもよい。また、図１６（ｂ）に示すように、統計処理で求められた標準偏差ＳＤ（実線）に、図１５（ｈ）に示すようなインプリント処理が正常に行われた際に得られる標準偏差ＳＤ（点線）に重畳して表示してもよい。このような画像を表示装置に表示させることで、ユーザは、インプリント処理における異常を直感的に検出（判定）することができる。なお、このような型Ｍとインプリント材ＩＭとの接触状態を評価可能な情報は、接触処理（Ｓ１０３）を含むインプリント処理を行っている間において、リアルタイムで出力してもよいし、インプリント処理が終了したタイミングで出力してもよい。

インプリント装置ＩＭＰを用いて形成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、型などである。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭなどの揮発性又は不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡなどの半導体素子などが挙げられる。型としては、インプリント用のモールドなどが挙げられる。

硬化物のパターンは、上述の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などが行われた後、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１３（ａ）に示すように、絶縁体などの被加工材が表面に形成されたシリコンウエハなどの基板を用意し、続いて、インクジェット法などにより、被加工材の表面にインプリント材を付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材が基板上に付与された様子を示している。

図１３（ｂ）に示すように、インプリント用の型を、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に向け、対向させる。図１３（ｃ）に示すように、インプリント材が付与された基板と型とを接触させ、圧力を加える。インプリント材は、型と被加工材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を介して照射すると、インプリント材は硬化する。

図１３（ｄ）に示すように、インプリント材を硬化させた後、型と基板を引き離すと、基板上にインプリント材の硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の凸部が硬化物の凹部に対応した形状になっており、即ち、インプリント材に型の凹凸のパターンが転写されたことになる。

図１３（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、被加工材の表面のうち、硬化物がない、或いは、薄く残存した部分が除去され、溝となる。図１３（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材の表面に溝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、半導体素子などに含まれる層間絶縁用の膜、即ち、物品の構成部材として利用してもよい。

なお、本実施形態では、型Ｍとして、凹凸パターンが形成された回路パターン転写用の型について説明したが、型Ｍは、凹凸パターンが形成されていない平面部を有する型（平面テンプレート）であってもよい。平面テンプレートは、平面部によって基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化処理（成形処理）を行う平坦化装置（成形装置）に用いられる。平坦化処理は、基板上に供給された硬化性の組成物に平面テンプレートの平面部を接触させた状態で、光の照射によって、或いは、加熱によって硬化性の組成物を硬化させる工程を含む。このように、本実施形態は、平面テンプレートを用いて基板上の組成物を成形する成形装置に適用することができる。

基板上の下地パターンは、前工程で形成されたパターンに起因する凹凸プロファイルを有し、特に、近年のメモリ素子の多層構造化に伴い、基板（プロセスウエハ）は、１００ｎｍ前後の段差を有することもある。基板全体の緩やかなうねりに起因する段差は、フォトリソグラフィ工程で用いられている露光装置（スキャナー）のフォーカス追従機能によって補正可能である。但し、露光装置の露光スリット面積内に収まるピッチの細かい凹凸は、そのまま露光装置の焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を消費してしまう。基板の下地パターンを平坦化する従来技術として、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）やＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの平坦化層を形成する技術が用いられている。しかしながら、従来技術では、図１４（ａ）に示すように、孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅ（ライン＆スペースパターンの密集）パターン領域Ｂとの境界部分において、４０％～７０％の凹凸抑制率しか得られず、十分な平坦化性能が得られない。また、今後、多層化による下地パターンの凹凸差は更に増加する傾向にある。

この問題に対する解決策として、米国特許第９４１５４１８号には、平坦化層となるレジストのインクジェットディスペンサによる塗布と平面テンプレートによる押印で連続膜を形成する技術が提案されている。また、米国特許第８３９４２８２号には、基板側のトポグラフィ計測結果をインクジェットディスペンサによって塗布指示する位置ごとの濃淡情報に反映する技術が提案されている。インプリント装置ＩＭＰは、特に、予め塗布された未硬化のレジストに対して、型１の代わりに平面テンプレートを押し当てて基板面内の局所平面化を行う平坦加工（平坦化）装置として適用することができる。

図１４（ａ）は、平坦加工を行う前の基板を示している。孤立パターン領域Ａは、パターン凸部分の面積が少ない。繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂにおいて、パターン凸部分の占める面積と、パターン凹部分の占める面積とは、１：１である。孤立パターン領域Ａと繰り返しＤｅｎｓｅパターン領域Ｂの平均の高さは、パターン凸部分の占める割合で異なった値となる。

図１４（ｂ）は、基板に対して平坦化層を形成するレジストを塗布した状態を示している。図１４（ｂ）には、米国特許第９４１５４１８号に提案された技術に基づいてインクジェットディスペンサによってレジストを塗布した状態を示しているが、レジストの塗布には、スピンコーターを用いてもよい。換言すれば、予め塗布された未硬化のレジストに対して平面テンプレートを押し付けて平坦化する工程を含んでいれば、インプリント装置ＩＭＰが適用可能である。

図１４（ｃ）に示すように、平面テンプレートは、紫外線を透過するガラス又は石英で構成され、光源からの紫外線の照射によってレジストが硬化する。平面テンプレートは、基板全体のなだらかな凹凸に対しては基板表面のプロファイルに倣う。そして、レジストが硬化した後、図１４（ｄ）に示すように、レジストから平面テンプレートを引き離す。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

ＩＭＰ：インプリント装置 Ｍ：型 Ｓ：基板 １１０：制御部 １１２：撮像部 １１３：処理部

Claims (17)

1. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置と接続された情報処理装置であって、
   前記成形装置は、前記型を介して前記基板に光を照射し、前記型からの反射光及び前記基板からの反射光を検出して画像を撮像する撮像部を有し、
   前記情報処理装置は、前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記型と前記基板上の組成物との接触状態を示す情報を出力する処理を行う処理部を有し、
   前記成形処理は、前記型と前記基板上の組成物とが接触する部分が徐々に広がるように前記型と前記組成物とを接触させる接触処理と、前記部分が徐々に小さくなるように前記組成物から前記型を引き離す離型処理と、を含み、
   前記処理部は、
   前記接触処理及び前記離型処理の少なくとも一方の処理が行われている間に前記撮像部で時系列的に撮像された複数の画像のそれぞれについて、前記部分を含む輪郭形状を表す複数の点を求め、
   前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から求めた前記複数の点を統計処理して得られる統計値を、前記接触状態を示す情報として出力することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記接触状態を示す情報は、前記時系列的に撮像された前記複数の画像に基づく、時系列的な変化が示されていることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記処理部は、前記接触状態を示す情報を用いて、前記成形処理における異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記処理部は、前記複数の画像のそれぞれについて、前記輪郭形状内の基準点と前記複数の点のそれぞれとの間の距離を求め、当該距離を統計処理して得られる、当該距離に関するヒストグラムに基づいて、前記成形処理における異常を検出することを特徴とする請求項３に記載の情報処理装置。
5. 前記処理部は、前記ヒストグラムにおける前記距離の平均値と最小値との差分に基づいて、前記成形処理における異常を検出することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記処理部は、前記ヒストグラムにおける前記距離のばらつきを表す標準偏差に基づいて、前記成形処理における異常を検出することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
7. 前記処理部は、前記少なくとも一方の処理が正常に行われている間に前記撮像部で撮像される画像から得られる、前記距離に関する基準ヒストグラムと、前記ヒストグラムとを比較することで、前記成形処理における異常を検出することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
8. 前記処理部は、前記基準ヒストグラムと前記ヒストグラムとの差分が閾値を超えた場合に、前記成形処理において異常が発生したことを検出することを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
9. 前記統計値は、最大値、最小値、平均値、中間値及び標準偏差のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
10. 前記処理部は、前記複数の点のうち、前記型の端部に対応する位置に到達して変動しない点を、前記統計処理から除外することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
11. 前記輪郭形状は、前記部分の輪郭の形状、又は、前記部分の周囲に形成される複数の明暗の縞のうち最も前記部分に近い縞の輪郭の形状を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の情報処理装置。
12. 前記処理部は、前記成形処理における異常を検出した場合に、前記成形処理を停止することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
13. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形装置であって、
    前記型を介して前記基板に光を照射し、前記型からの反射光及び前記基板からの反射光を検出して画像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記型と前記基板上の組成物との接触状態を示す情報を出力する処理を行う処理部と、を有し、
    前記成形処理は、前記型と前記基板上の組成物とが接触する部分が徐々に広がるように前記型と前記組成物とを接触させる接触処理と、前記部分が徐々に小さくなるように前記組成物から前記型を引き離す離型処理と、を含み、
    前記処理部は、
    前記接触処理及び前記離型処理の少なくとも一方の処理が行われている間に前記撮像部で時系列的に撮像された複数の画像のそれぞれについて、前記部分を含む輪郭形状を表す複数の点を求め、
    前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から求めた前記複数の点を統計処理して得られる統計値を、前記接触状態を示す情報として出力することを特徴とする成形装置。
14. 前記型は、パターンを含み、
    前記成形装置は、前記型の前記パターンを前記基板上の前記組成物の液滴に接触させることにより前記基板上の前記組成物の膜にパターンを形成することを特徴とする請求項１３に記載の成形装置。
15. 前記型は、平面部を含み、
    前記成形装置は、前記型の前記平面部を前記基板上の前記組成物の液滴に接触させることにより前記基板上の前記組成物の膜を平坦にすることを特徴とする請求項１３に記載の成形装置。
16. 型を用いて基板上の組成物を成形する成形処理を行う成形方法であって、
    前記型を介して前記基板に光を照射し、前記型からの反射光及び前記基板からの反射光を検出した画像を取得する第１工程と、
    前記第１工程で取得された画像に基づいて、前記型と前記基板上の組成物との接触状態を示す情報を出力する処理を行う第２工程と、を有し、
    前記成形処理は、前記型と前記基板上の組成物とが接触する部分が徐々に広がるように前記型と前記組成物とを接触させる接触処理と、前記部分が徐々に小さくなるように前記組成物から前記型を引き離す離型処理と、を含み、
    前記第１工程では、前記接触処理及び前記離型処理の少なくとも一方の処理が行われている間に時系列的に撮像された複数の画像を取得し、
    前記第２工程では、
    前記複数の画像のそれぞれについて、前記部分を含む輪郭形状を表す複数の点を求め、
    前記複数の画像のそれぞれについて、当該画像から求めた前記複数の点を統計処理して得られる統計値を、前記接触状態を示す情報として出力することを特徴とする成形方法。
17. 請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載の成形装置を用いて基板上の組成物を成形する工程と、
    前記工程で前記組成物が成形された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。

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