JP7391806B2 - インプリント装置、情報処理装置、及びインプリント方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インプリント装置、情報処理装置、及びインプリント方法に関する。

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が利用されている。インプリント処理においては、パターンが形成された原版としてのテンプレートを基板上に配置された樹脂膜に押し当てる押印動作が行われる。押印動作が正常に行われたか否かを評価する方法として、押印動作中にテンプレート上に出現する干渉縞（ニュートンリング）を撮像画像から検出する方法がある。

特開２０１６－２０１５２２号公報

本発明の実施形態は、干渉縞に基づく押印動作の評価を高精度で行うことが可能なインプリント装置、情報処理装置、及びインプリント方法を提供することを目的とする。

実施形態は、基板上に配置された樹脂膜にテンプレートを押し当てる押印動作により樹脂膜に所定のパターンを形成するインプリント装置である。インプリント装置は、テンプレートの撮像画像を取得する撮像部と、撮像画像に基づき押印動作を制御するための処理を行う制御部とを備える。制御部は、撮像部から、所定の押印位置における押印動作前のテンプレートの撮像画像である基準画像と、押印位置における押印動作中のテンプレートの撮像画像である押印画像とを取得し、基準画像と押印画像との差分を示す差分画像から、押印動作中にテンプレート上に出現する干渉縞に基づく特徴量を取得し、特徴量に基づき押印動作を制御するための処理を行う。

図１は、実施形態にかかるテンプレートの構成の一例を示す模式図である。 図２は、実施形態にかかるウェハの構成の一例を示す模式図である。 図３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４は、実施形態にかかる半導体装置の製造方法の手順の一例を示す図である。 図５は、実施形態にかかるテンプレートの押印動作時における状態の一例を模式的に示す図である。 図６は、押印動作の進行に伴う干渉縞の変化の一例を示す図である。 図７は、押印動作が偏った状態で行われた場合の一例を模式的に示す図である。 図８は、図７に示す状態において出現する干渉縞の一例を示す図である。 図９は、欠けショット時における干渉縞の映像の一例を示す図である。 図１０は、欠けショット時における、押印動作の進行に伴う干渉縞の変化の一例を示す図である。 図１１は、実施形態にかかる制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。 図１２は、実施形態にかかる制御部の機能構成の一例を示す図である。 図１３は、実施形態にかかる差分画像を用いた干渉縞の解析方法の一例を示す図である。 図１４は、第１例にかかる特徴量に関わるパラメータを示す図である。 図１５は、第１例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。 図１６は、第２例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。 図１７は、第３例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。 図１８は、第４例にかかる特徴量に関わるパラメータを示す図である。 図１９は、第４例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。 図２０は、第５例にかかる特徴量に関わるパラメータを示す図である。 図２１は、第５例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。 図２２は、第６例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。下記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又は実質的に同一のものが含まれる。

（テンプレート及びウェハの構成例）
インプリント処理においては、微細なパターンが形成されたテンプレートをウェハ（基板）上のレジストに押し当て、テンプレートの微細パターンをレジストに転写する。レジストは、ウェハ上にパターンを形成するためにウェハ上に配置される「樹脂膜」の一例である。

以下に、図１及び図２を用い、実施形態のテンプレート１０及びウェハ２０の構成例について説明する。

図１は、実施形態にかかるテンプレート１０の構成の一例を示す模式図である。実施形態のテンプレート１０は、クリスタル、ガラス等の透明な部材で構成されている。

図１に示すように、原版としてのテンプレート１０は、例えば矩形状のテンプレート基板１４を備える。テンプレート基板１４の表面にはメサ部１５が設けられ、裏面にはザグリ１６が設けられている。

メサ部１５は、テンプレート基板１４の中央部に配置され、例えば矩形状を有している。メサ部１５はショット領域１５ｓを有する。ショット領域１５ｓは、１回の押印動作でウェハ上のレジストにパターニングされる領域である。ショット領域１５ｓは、例えばナノオーダサイズの微細パターン１５ｐが形成されたパターン領域１５ｃを複数有する。微細パターン１５ｐは、例えば複数の溝が配置されたパターン、複数のドットが配置されたパターン等であり得る。また、ショット領域１５ｓには、位置合わせのためのマーク等が設けられてもよい。

なお、図１に示すテンプレート１０の構成はあくまでも一例であって、これに限られない。例えば、図１の例では、１つのショット領域１５ｓに４つのパターン領域１５ｃが配置されているが、パターン領域１５ｃの数及び配置はこれに限られない。

図２は、実施形態にかかるウェハ２０の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、ウェハ２０は例えばウェハ２０の全面に複数のチップ領域２５ｃを有する。チップ領域２５ｃは、半導体装置の製造工程の終盤においてチップに切り出される領域である。チップ領域２５ｃは素子部２５ｐを有する。素子部２５ｐの外側に位置合わせのためのマーク等が設けられてもよい。

ウェハ２０とテンプレート１０とが位置合わせされた状態では、例えば４つのチップ領域２５ｃが、テンプレート１０の１つのショット領域１５ｓ内に収まる位置に配置されることとなる。つまり、１つのチップ領域２５ｃは１つのパターン領域１５ｃと略等しい領域である。そして、素子部２５ｐにおいては、インプリント処理によりレジストにパターンが転写される。つまり、素子部２５ｐは、テンプレート１０の微細パターン１５ｐに対応する位置に配置される。

なお、図２に示すウェハ２０の構成はあくまでも一例であって、テンプレート１０の構成と共に変更され得る。

（インプリント装置の構成例）
図３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３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、ウェハステージ８２、アライメントスコープ８３、基準マーク８５、アライメント部８６、撮像部８０（撮像装置）、液滴下装置８７、ステージベース８８、光源８９、及び制御部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。

ウェハステージ８２は、ウェハチャック８２ｂ及び本体８２ａを備える。ウェハチャック８２ｂは、ウェハ２０を本体８２ａ上の所定位置に固定する。ウェハステージ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をウェハステージ８２上にロードする際の位置合わせに用いられる。

ウェハステージ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。ウェハステージ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。また、テンプレートステージ８１には、テンプレート１０のザグリ１６に背圧をかける加圧部８４が設けられている。背圧の作用効果等については後述する。

ステージベース８８上には、アライメント部８６が設けられている。アライメント部８６は、ウェハ２０及びテンプレート１０に設けられた位置合わせマーク等に基づき、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。

アライメント部８６は、検出系８６ａ及び照明系８６ｂを備える。照明系８６ｂは、ウェハ２０及びテンプレート１０に光を照射する。検出系８６ａは、アライメントスコープ８３や他の撮像素子により、ウェハ２０とテンプレート１０とに設けられた位置合わせマーク等の画像を検出し、その検出結果に基づきウェハ２０とテンプレート１０との位置合わせを行う。また、検出系８６ａは、押印動作の実行前及び実行中におけるテンプレート１０の撮像画像を取得する撮像部８０を備える。

検出系８６ａ及び照明系８６ｂは、それぞれ結像部としてのダイクロイックミラー等のミラー８６ｘ，８６ｙを備える。ミラー８６ｘ，８６ｙは、照明系８６ｂからの光によってウェハ２０及びテンプレート１０からの画像を結像させる。具体的には、照明系８６ｂからの光Ｌｂは、ミラー８６ｙによりテンプレート１０及びウェハ２０が配置される下方へと反射される。また、テンプレート１０からの光Ｌａは、ミラー８６ｘにより検出系８６ａ側へと反射され、撮像部８０へと進行する。また、テンプレート１０からの一部の光Ｌｃは、ミラー８６ｘ，８６ｙを透過して、上方のアライメントスコープ８３へと進行する。

テンプレート１０からの光Ｌａは、テンプレート１０の上面を撮像した撮像画像として撮像部８０により取得される。撮像部８０は、所定の押印位置においてテンプレート１０をウェハ２０上のレジストに押し当てる押印動作の実行前のテンプレート１０の撮像画像（基準画像）と、当該押印位置において押印動作の実行中のテンプレート１０の撮像画像（押印画像）とを取得する。基準画像及び押印画像については後述する。なお、本実施形態においては、基準画像及び押印画像を取得する撮像部８０が検出系８６ａに備えられた構成を例示しているが、撮像部８０の構成はこれに限定されるものではない。撮像部８０の具体的構成は、使用状況等に応じて適宜選択されるべきものである。

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。

転写部としての光源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、インプリント装置１を制御するための各種処理を行う情報処理装置である。制御部９０は、プログラムに従って所定の演算処理や制御処理を行うコンピュータを含んで構成される。本実施形態に係る制御部９０は、撮像部８０により取得された撮像画像に基づき、押印動作に関わる機構（ステージベース８８、テンプレートステージ８１、加圧部８４、ウェハステージ８２、液滴下装置８７等）を制御する。

（半導体装置の製造方法）
次に、図４を用い、実施形態にかかるインプリント装置１を用いたインプリント処理を含む半導体装置の製造方法の例について説明する。図４は、実施形態にかかる半導体装置の製造方法の手順の一例を示す図である。

状態（１）に示すように、半導体基板としてのウェハ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をウェハステージ８２に載置する。そして、ウェハステージ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、ウェハステージ８２をテンプレート１０の下方に移動させる。

次に、状態（２）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、アライメント部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。これにより、テンプレート１０の微細パターンがレジスト２２に転写される。

次に、状態（３）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、状態（４）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、状態（５）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。

（干渉縞について）
次に、図５～図１０を用い、押印動作中にテンプレート１０上に出現する干渉縞（ニュートンリング）について説明する。

図５は、実施形態にかかるテンプレート１０の押印動作時における状態の一例を模式的に示す図である。図５に示すように、押印動作時、すなわちテンプレート１０のメサ部１５（ショット領域１５ｓ）をレジスト２２に押し当てていく際には、テンプレート１０のザグリ１６に背圧Ｐｂをかけ、メサ部１５を下方（レジスト２２側）へ突出する凸レンズ状に変形させる。これにより、レジスト２２への圧力を、ショット領域１５ｓの中心部から徐々に外側に広がっていくようにかけることができ、レジスト２２を均一に進展させることができる。

上記のような押印動作を行うとき、テンプレート１０の上面（レジスト２２と対面する面とは反対側の面）には、メサ部１５の歪みによる干渉縞が出現する。

図６は、押印動作の進行に伴う干渉縞Ｒの変化の一例を示す図である。図６において、押印動作の進行に伴い撮像部８０により取得される複数の押印画像Ａ～Ｄが例示されている。押印画像Ａは、押印動作の開始時（開始直後）におけるテンプレート１０の上面の撮像画像であり、この時点ではまだ干渉縞は出現していない。押印画像Ｂは、押印画像Ａの撮像時よりテンプレート１０がウェハ２０側へ進行したタイミングにおけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像Ｂには、テンプレート１０とレジスト２２との接触領域Ｓの周囲に出現した干渉縞Ｒの映像が含まれている。押印画像Ｃは、押印画像Ｂの撮像時よりテンプレート１０がウェハ２０側へ更に進行したタイミングにおけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像Ｃにおける干渉縞Ｒは、押印画像Ｂにおける干渉縞Ｒより広くなっている。押印画像Ｄは、押印画像Ｃの撮像時よりテンプレート１０がウェハ２０側へ更に進行したタイミングにおけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像Ｄにおける干渉縞Ｒは、押印画像Ｃにおける干渉縞Ｒより更に広くなっている。このように、干渉縞Ｒ（接触領域Ｓ）は、押印動作の進行に伴い広がっていく。

図６に示す例は、押印動作が正常に行われた場合の例である。この場合、干渉縞Ｒは、図６に示すように同心円状に広がっていく。しかし、押印動作が偏った状態で行われた場合（例えばテンプレート１０がウェハ２０に対して傾いた場合、テンプレート１０のレジスト２２への圧力が変動した場合、背圧Ｐｂが変動した場合等）には、干渉縞Ｒの進展に偏りが生じる。

図７は、押印動作が偏った状態で行われた場合の一例を模式的に示す図である。図８は、図７に示す状態において出現する干渉縞Ｒの一例を示す図である。図７において、テンプレート１０がウェハ２０に対して傾いた状態が例示されている。このような場合、図８に示すように、干渉縞Ｒの進展は同心円状にはならず、偏ったものとなる。このような干渉縞Ｒの偏りを検出することで、押印動作の評価、補正等を行うことが可能となる。

また、図６に示す例は、押印位置がウェハ２０の端部から比較的遠く、押印画像Ａ～Ｄ内にウェハ２０の端部の映像が含まれないフルショット時における例である。このような場合、干渉縞Ｒを比較的高い精度で検出できる。しかし、押印位置がウェハ２０の端部に近い欠けショット時においては、押印画像Ａ～Ｄ内にウェハ２０の端部の映像が含まれるため、ウェハ２０の端部の映像がノイズ成分となり、干渉縞Ｒの検出精度が低下するという問題が生じる。

図９は、欠けショット時における干渉縞Ｒの映像の一例を示す図である。図９には、レジスト２２の流動端（接触領域Ｓの端部）がウェハ２０の端部に達し、干渉縞Ｒがウェハ２０の端部で切断された状態が例示されている。このような場合、ウェハ２０の端部の映像がノイズ成分となり、干渉縞Ｒの検出精度が低下する場合がある。

図１０は、欠けショット時における、押印動作の進行に伴う干渉縞Ｒの変化の一例を示す図である。図１０において、押印動作の進行に伴い取得される複数の押印画像α～δが例示されている。

押印画像αは、押印動作の開始時（開始直後）におけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像αには、ウェハ２０の端部の映像が含まれている。押印画像βは、押印画像αの撮像時よりテンプレート１０がウェハ２０側へ進行したタイミングにおけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像βには、接触領域Ｓの周囲に出現した干渉縞Ｒの映像と、ウェハ２０の端部の映像とが含まれている。このタイミングではまだ干渉縞Ｒはウェハ２０の端部に達していない。押印画像γは、押印画像βの撮像時よりテンプレート１０がウェハ２０側へ更に進行したタイミングにおけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像γにおける干渉縞Ｒは、押印画像βにおける干渉縞Ｒより広がっており、その一部がウェハ２０の端部に達している。押印画像δは、押印画像γの撮像時よりテンプレート１０がウェハ２０側へ更に進行したタイミングにおけるテンプレート１０の上面の撮像画像である。押印画像δにおける干渉縞Ｒは、押印画像γにおける干渉縞Ｒより更に広がっており、接触領域Ｓ（レジスト２２の流動端）及び干渉縞Ｒがウェハ２０の端部に達している。

押印画像γ，δのように、干渉縞Ｒや接触領域Ｓがウェハ２０の端部に達している場合、ウェハ２０の端部がノイズ成分となり、干渉縞Ｒの検出精度が低くなる。本実施形態にかかる制御部９０は、上記のような問題を解決するための手段を備える。

（制御部のハードウェア構成例）
図１１は、実施形態にかかる制御部９０のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、補助記憶装置１０４、入力デバイス１０５、出力デバイス１０６、及び通信Ｉ／Ｆ（Interface）１０７を有する。

ＣＰＵ１０１は、プログラムに従って演算処理を行う集積回路であり、インプリント装置１全体の動作を制御するための処理を行う。ＲＡＭ１０２は、データの高速な読み書きが可能な揮発性記憶デバイスであり、ＣＰＵ１０１の作業領域として機能する。ＲＯＭ１０３は、読み出し専用の不揮発性記憶デバイスであり、ファームウェア等のプログラムを格納している。補助記憶装置１０４は、データの読み書きが可能な不揮発性記憶デバイスであり、ＯＳ（Operating System）、アプリケーション等のプログラムを格納している。入力デバイス１０５は、ユーザからの入力操作を受け付けるデバイスであり、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等である。出力デバイス１０６は、内部で生成した情報をユーザに対して出力するデバイスであり、例えばディスプレイ、スピーカ等である。通信Ｉ／Ｆ１０７は、コンピュータネットワークを介して外部デバイス（撮像素子８３等）との間で信号の送受信を可能にするデバイスである。

なお、上記構成は一例であり、制御部９０のハードウェハ構成は使用状況に応じて適宜設計されるべきものである。例えば、制御部９０は、上記のような構成に加え、画像処理に特化したＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を含んで構成されてもよい。

（制御部の機能構成例）
図１２は、実施形態にかかる制御部９０の機能構成の一例を示す図である。制御部９０は、接続部２０１、画像取得部２０２、減算処理部２０３、特徴量取得部２０４、補正情報生成部２０５、駆動制御部２０６、及び出力部２０７を有する。これらの機能部２０１～２０７は、図１１に例示したような制御部９０のハードウェハ構成要素と、ＣＰＵ１０１を制御するプログラム（ソフトウェハ構成要素）との協働により実現される。

接続部２０１は、撮像部８０と通信可能に接続し、撮像部８０から出力される画像データを入力する。

画像取得部２０２は、接続部２０１を介して入力された画像データからテンプレート１０の撮像画像を取得する。画像取得部２０２が取得する撮像画像には、所定の押印位置における押印動作前のテンプレート１０の撮像画像である基準画像と、当該押印位置における押印動作中のテンプレート１０の撮像画像である押印画像とが含まれる。

減算処理部２０３は、押印画像から基準画像を減算する減算処理を行い、押印画像と基準画像との差分を示す差分画像を生成する。

特徴量取得部２０４は、差分画像から、押印動作中にテンプレート１０上（テンプレート１０の上面）に出現する干渉縞Ｒに基づく特徴量を取得する。

補正情報生成部２０５は、特徴量に基づき押印動作を補正するための補正情報を生成する。補正情報は、例えば、テンプレート１０とレジスト２２との接触領域Ｓの進展（レジスト２２の流動）の偏りが小さくなるように押印動作を補正するための情報である。

駆動制御部２０６は、補正情報に基づき押印動作に関わる機構（例えばウェハステージ８２、加圧部８４、ステージベース８８等）の駆動を制御する。

出力部２０７は、補正情報を所定の形態で（例えばユーザに通知するように）出力する。

上記のように、本実施形態によれば、基準画像と押印画像との差分を示す差分画像から干渉縞Ｒに基づく特徴量を取得する。これにより、押印画像に含まれるノイズ成分（例えばウェハ２０の端部の映像等）の影響が低減され、干渉縞Ｒを高精度で検出でき、干渉縞Ｒに基づく押印動作の評価を高精度で行うことが可能となる。

（差分画像を用いた解析方法例）
図１３は、実施形態にかかる差分画像α１～δ１を用いた干渉縞Ｒの解析方法の一例を示す図である。図１３において、押印画像α～δと、基準画像Ｉｓと、差分画像α１～δ１と、解析画像α２～δ２との関係が例示されている。

押印画像α～δは、ある押印位置において撮像部８０により取得された、押印動作中のテンプレート１０の撮像画像である。ここで例示する押印画像α～δは、欠けショット時において押印動作の進行に伴い取得された複数の撮像画像であり、図１０を参照して説明した押印画像α～δと同じある。上述したように、押印画像α～δには、ウェハ２０の端部の映像が含まれている。

基準画像Ｉｓは、押印画像α～δと同一の押印位置において撮像部８０により取得された、押印動作前（直前）のテンプレート１０の撮像画像である。基準画像Ｉｓには、押印画像α～δと同様に、ウェハ２０の端部の映像が含まれている。

差分画像α１～δ１は、押印画像α～δから基準画像Ｉｓを減算する減算処理により生成された、押印画像α～δと基準画像Ｉｓとの差分を示す画像である。差分画像α１は、押印画像αと基準画像Ｉｓとの差分を示す画像である。差分画像β１は、押印画像βと基準画像Ｉｓとの差分を示す画像である。差分画像γ１は、押印画像γと基準画像Ｉｓとの差分を示す画像である。差分画像δ１は、押印画像δと基準画像Ｉｓとの差分を示す画像である。全ての差分画像α１～δ１において、押印画像α～δと基準画像Ｉｓとの間で共通する部分の映像（ウェハ２０の端部の映像等）が除去され、干渉縞Ｒの映像が明瞭化されている。

解析画像α２～δ２は、各差分画像α１～δ１に対してクラスタリング処理を施した画像である。解析画像β２～δ２には、差分画像β１の干渉縞Ｒの最も内側の縞の内部をクラスタリングしたクラスタリング領域Ｃｌが示されている。クラスタリング領域Ｃｌは、レジスト２２とテンプレート１０とが接触している接触領域Ｓ、換言すれば、レジスト２２の流動端に対応するものである。これらの解析画像α２～δ２から、押印動作の進行に伴いクラスタリング領域Ｃｌの面積が徐々に広がっていることが把握される。このようなクラスタリング領域Ｃｌ（接触領域Ｓ又はレジスト２２の流動端）に関する情報は、特徴量の一つとして扱われる。

上記のように、押圧動作の進行に伴う複数の押印画像α～δに対応する複数の差分画像α１～δ１を利用することにより、クラスタリング領域Ｃｌの経時的変化を示す特徴量を取得できる。このような経時的変化を含む特徴量を利用することにより、押印動作の評価や補正をより正確に行うことが可能となる。

（特徴量例）
以下に、図１４～図２４を用い、特徴量例について説明する。

図１４は、第１例にかかる特徴量に関わるパラメータを示す図である。図１５は、第１例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。第１例にかかる特徴量は、接触領域Ｓ（クラスタリング領域Ｃｌ）の重心Ｇから接触領域Ｓの端部（レジスト２２の流動端）までの距離の変化速度を示す流動端変化速度である。

図１４において、距離Ｄｘは、ＸＹ座標におけるＸ軸上の重心Ｇから流動端までの距離を示し、距離Ｄｙは、ＸＹ座標におけるＹ軸上の重心Ｇから流動端までの距離を示している。流動端変化速度は、距離Ｄｘ，Ｄｙの平均値、最大値、又は最小値の単位時間当たりの変化量を示す。

図１５のグラフの横軸は押印動作開始後の経過時間を示し、縦軸は流動端変化速度を示している。図１５に示す例において、流動端変化速度は、押印動作開始後に徐々に上昇し、ある時点でピークを迎えた後、徐々に下降しており、下降中のあるタイミングＴ１において瞬間的に大きく下降している。このような現象が検出された場合、タイミングＴ１において何らかの問題が発生したと推測できる。例えば、タイミングＴ１において、テンプレート１０がレジスト２２にかける圧力（以下、押圧力と記載する）、テンプレート１０の移動速度（以下、テンプレート速度と記載する）、テンプレート１０とウェハ２０との位置関係（以下、アライメント状態と記載する）、背圧Ｐｂ等の不備（変動等）が発生した可能性が考えられる。このような流動端変化速度は、欠けショット時においても有効に利用され得る。

図１６は、第２例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。第２例にかかる特徴量は、接触領域Ｓの面積を示す接触領域面積である。

図１６のグラフの横軸は押印動作開始後の経過時間を示し、縦軸は接触領域面積を示している。図１６に示す例において、接触領域面積は、押印動作開始後に徐々に上昇し、ある程度の期間の経過後にある値に収束しているが、収束前のあるタイミングＴ２において値の上昇が停滞している。このような現象が検出された場合、タイミングＴ２において何らかの問題が発生したと推測できる。例えば、タイミングＴ２において、押圧力、テンプレート速度、アライメント状態、傾き、背圧Ｐｂ等の不具合が発生した可能性が考えられる。このような接触領域面積は、欠けショット時においても有効に利用され得る。

図１７は、第３例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。第３例にかかる特徴量は、接触領域Ｓの面積の単位時間当たりの変化量を示す面積変化速度である。

図１７のグラフの横軸は押印動作開始後の経過時間を示し、縦軸は面積変化速度を示している。図１７に示す例において、面積変化速度は、押印動作開始後に徐々に上昇し、ある時点でピークを迎えた後、徐々に下降しており、下降中のあるタイミングＴ３において瞬間的に大きく下降している。このような現象が検出された場合、タイミングＴ３において何らかの問題が発生したと推測できる。例えば、タイミングＴ３において、押圧力、テンプレート速度、アライメント状態、傾き、背圧Ｐｂ等の不具合が発生した可能性が考えられる。このような面積変化速度は、欠けショット時においても有効に利用され得る。

図１８は、第４例にかかる特徴量に関わるパラメータを示す図である。図１９は、第４例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。第４例にかかる特徴量は、接触領域Ｓの重心Ｇの位置の変動量を示す重心変動量である。

図１８において、位置Ｐｘは、ＸＹ座標のＸ軸上における重心Ｇの位置を示し、位置Ｐｙは、ＸＹ座標のＹ軸上における重心Ｇの位置を示している。重心変動量は、押印動作中の接触領域Ｓ（解析画像α２～δ２のクラスタリング領域Ｃｌ）の重心Ｇの位置（Ｐｘ，Ｐｙ）の、所定の基準位置（Ｐｘｓ，Ｐｙｓ）からのずれ量を示す。基準位置は、例えば、押印動作の開始時における重心位置、前回の押印動作における最終的な重心位置、予め定められた理想的な重心位置等であり得る。

図１９のグラフの横軸は押印動作開始後の経過時間を示し、縦軸は重心変動量を示している。同グラフ中、白丸で表されている線は、重心ＧのＸ軸上の変動量（Ｐｘ－Ｐｘｓ）の経時的変化を示し、黒丸で表されている線は、重心ＧのＹ軸上の変動量（Ｐｙ－Ｐｙｓ）の経時的変化を示している。図１９に示す例において、重心変動量は、タイミングＴ４以降に大きくなっている。このような現象が検出された場合、タイミングＴ４において何らかの問題が発生したと推測できる。例えば、タイミングＴ４において、押圧力、テンプレート速度、アライメント状態、傾き、背圧Ｐｂ等の不具合が発生した可能性が考えられる。

図２０は、第５例にかかる特徴量に関わるパラメータを示す図である。図２１は、第５例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。第５例にかかる特徴量は、接触領域Ｓの重心Ｇから接触領域Ｓの端部（レジスト２２の流動端）までの距離における最小値と最大値とを示す端部距離差である。

図２０において、最小距離Ｄｍｉｎは、重心Ｇから最も近い端部までの距離を示し、最大距離Ｄｍａｘは、重心Ｇから最も遠い端部までの距離を示している。端部距離差は、最小距離Ｄｍｉｎと最大距離Ｄｍａｘとの比較を可能にする情報である。

図２１のグラフの横軸は押印動作開始後の経過時間を示し、縦軸は最小距離Ｄｍｉｎ及び最大距離Ｄｍａｘを示している。同グラフ中、白丸で表されている線は、最大距離Ｄｍａｘの経時的変化を示し、黒丸で表されている線は、最小距離Ｄｍｉｎの経時的変化を示している。図２１に示す例においては、タイミングＴ５以降において最小距離Ｄｍｉｎと最大距離Ｄｍａｘとの差が徐々に広がっている。このような現象が検出された場合、タイミングＴ５において何らかの問題が発生したと推測できる。例えば、タイミングＴ５において、押圧力、テンプレート速度、アライメント状態、傾き、背圧Ｐｂ等の不具合が発生した可能性が考えられる。

図２２は、第６例にかかる特徴量の経時的変化の一例を示すグラフである。第６例にかかる特徴量は、接触領域Ｓの真円度である。

図２２のグラフの横軸は押印動作開始後の経過時間を示し、縦軸は接触領域Ｓの真円度を示している。真円度の算出方法は特に限定されるべきものではないが、例えば、図２１に示すような最小距離Ｄｍｉｎと最大距離Ｄｍａｘとの差を用いて真円度を算出できる。ここでは、｛（Ｄｍａｘ－Ｄｍｉｎ）／２｝を真円度とし、真円度の値が小さいほど真円に近いものとする。図２２に示す例においては、真円度がタイミングＴ６以降において急激に上昇している。このような現象が検出された場合、タイミングＴ６において何らかの問題が発生したと推測できる。例えば、タイミングＴ６において、押圧力、テンプレート速度、アライメント状態、傾き、背圧Ｐｂ等の不具合が発生した可能性が考えられる。

（押印動作の補正について）
上記のような特徴量を利用して、押印動作を改善するための補正情報を生成できる。補正情報は、例えば、押圧力、テンプレート速度、アライメント状態、傾き、背圧Ｐｂ等を調整するための情報であり得る。インプリント装置１の押印動作に関わる機構に対し、補正情報に基づくフィードバック制御等を行うことにより、押印動作の改善を図ることができる。例えば、接触領域Ｓの進展の偏りが小さくなるように押印動作を補正すること等が可能となる。なお、フィードバック制御は、押印動作の実行中にリアルタイムで行われることが望ましいが、次回の押印動作の改善等を目的とするものであってもよい。

また、予め定められたウェハ２０の領域区分毎に特徴量を取得し、これらの特徴量を用いて領域区分毎の補正情報を生成してもよい。領域区分とは、例えば中央部、端部、中間部（中央部と端部との間の環状の領域）等であり得る。領域区分毎の複数の補正情報を用いて補間処理を行ってもよい。

また、補正情報を、ディスプレイ等を介してユーザ（例えばインプリント装置１の管理者等）に通知してもよい。これにより、ユーザは補正情報に基づき押印動作に関わる機構を適切に調整でき、保守管理性を向上させることができる。

（変形例）
上記実施形態においては、押圧動作の進行に伴う複数の押印画像α～δに対応する複数の差分画像α１～δ１を利用して特徴量を取得する場合を例示したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、１つの差分画像を利用する場合であっても、押印動作を改善するための有効な特徴量を取得できる。

また、上記実施形態においては、インプリント装置１が制御部９０を含む構成を例示したが、制御部９０は、インプリント装置から独立して構成されるものであってもよい。また、１つの制御部９０で複数のインプリント装置を制御する構成であってもよい。

上述したような機能を実現するための処理をコンピュータ（制御部９０）に実行させるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供することが可能なものである。また、当該プログラムは、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布されてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、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、変更等を行うことができる。上記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。

１…インプリント装置、１０…テンプレート、１４…テンプレート基板、１５…メサ部、１５ｃ…パターン領域、１５ｐ…微細パターン、１５ｓ…ショット領域、１６…ザグリ、２０…ウェハ（基板）、２１…被加工膜、２２…レジスト（樹脂膜）、２５ｃ…チップ領域、２５ｐ…素子部、８０…撮像部（撮像装置）、８１…テンプレートステージ、８２…ウェハステージ、８２ａ…本体、８２ｂ…ウェハチャック、８３…アライメントスコープ、８４…加圧部、８５…基準マーク、８６…アライメント部、８６ａ…検出系、８６ｂ…照明系、８７…液滴下装置、８８…ステージベース、８９…光源、９０…制御部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０４…補助記憶装置、１０５…入力デバイス、１０６…出力デバイス、１０７…通信Ｉ／Ｆ、２０１…接続部、２０２…画像取得部、２０３…減算処理部、２０４…特徴量取得部、２０５…補正情報生成部、２０６…駆動制御部、２０７…出力部、Ｃｌ…クラスタリング領域、Ｇ…重心、Ｉｓ…基準画像、Ｐｂ…背圧、Ｒ…干渉縞、Ｓ…接触領域、α，β，γ，δ…押印画像、α１，β１，γ１，δ１…差分画像、α２，β２，γ２，δ２…解析画像

Claims (5)

1. 基板上に配置された樹脂膜にテンプレートを押し当てる押印動作により前記樹脂膜に所定のパターンを形成するインプリント装置であって、
   前記テンプレートの撮像画像を取得する撮像部と、
   前記撮像画像に基づき前記押印動作を制御するための処理を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記撮像部から、所定の押印位置における前記押印動作前の前記テンプレートの撮像画像である基準画像と、前記押印位置における前記押印動作中の前記テンプレートの撮像画像である押印画像とを取得し、
   前記基準画像と前記押印画像との差分を示す差分画像から、前記押印動作中に前記テンプレート上に出現する干渉縞に基づく特徴量を取得し、
   前記特徴量に基づき前記押印動作を制御するための処理を行う、
   インプリント装置。
2. 前記制御部は、前記押印動作の進行に伴い取得される複数の前記押印画像に対応する複数の前記差分画像を生成し、複数の前記差分画像から、前記テンプレートと前記樹脂膜との接触領域の経時的変化を示す情報を含む前記特徴量を生成する、
   請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記制御部は、前記接触領域の進展の偏りが小さくなるように前記押印動作を補正するための処理を行う、
   請求項２に記載のインプリント装置。
4. 基板上に配置された樹脂膜にテンプレートを押し当てる押印動作により前記樹脂膜に所定のパターンを形成するインプリント装置を制御する情報処理装置であって、
   前記テンプレートの撮像画像を取得する撮像装置と接続する接続部と、
   前記撮像画像に基づき前記押印動作を制御するための処理を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記接続部を介して、所定の押印位置における前記押印動作前の前記テンプレートの撮像画像である基準画像と、前記押印位置における前記押印動作中の前記テンプレートの撮像画像である押印画像とを取得し、
   前記基準画像と前記押印画像との差分を示す差分画像から、前記押印動作中に前記テンプレート上に出現する干渉縞に基づく特徴量を取得し、
   前記特徴量に基づき前記押印動作を制御するための処理を行う、
   情報処理装置。
5. 基板上に配置された樹脂膜にテンプレートを押し当てる押印動作により前記樹脂膜に所定のパターンを形成するインプリント方法であって、
   撮像装置が前記テンプレートの撮像画像を取得するステップと、
   情報処理装置が前記撮像装置から、所定の押印位置における前記押印動作前の前記テンプレートの撮像画像である基準画像と、前記押印位置における前記押印動作中の前記テンプレートの撮像画像である押印画像とを取得するステップと、
   前記情報処理装置が、前記基準画像と前記押印画像との差分を示す差分画像から、前記押印動作中に前記テンプレート上に出現する干渉縞に基づく特徴量を取得するステップと、
   前記情報処理装置が、前記特徴量に基づき前記押印動作を制御するための処理を行うステップと、
   を含むインプリント方法。

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