JP2020170771A - インプリント装置および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】型のマーク以外の構造からの光によるマーク像の品質の低下を抑制するために有利な技術を提供する。【解決手段】インプリント装置は、パターンおよびマークが形成されたパターン領域を有するメサを有する型を用いて基板の上のインプリント材を成形する。インプリント装置は、アライメント光学系を備える。前記アライメント光学系は、前記マークを照明光で照明する照明系と、前記照明系によって照明された前記マークの像を検出する検出系とを含み、前記照明系は、前記メサの側面、前記メサの稜線、および、前記側面の外側領域に対する前記照明光の入射を制限する制限部を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、インプリント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のインプリント技術では、パターンが形成された型を基板の上に配置されたインプリント材に接触させて硬化エネルギーの照射によってインプリント材を硬化させ、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。パターンの形成は、基板の複数のショット領域のそれぞれに対してなされる。ショット領域と型とのアライメントは、型のマークとアライメント対象のショット領域の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。この検出は、アライメント検出と呼ばれうる。

特開２０１５−１２０３４号公報

型は、周辺部よりも突出したメサと呼ばれる部分を有しうる。メサは、インプリント材に接触するパターン領域を有し、パターン領域には、インプリント材に転写すべきパターンおよびマークが配置されうる。アライメント検出において、型のマークおよびショット領域のマークが照明光によって照明され、これらのマークからの光によって形成されるマーク像が検出されうる。型のパターン領域に設けられるマークは、メサの側面の近傍に形成されるので、マークに照明光を照射した際にメサの側面等からの光（反射光、散乱光、回折光）によってマーク像のコントラストが低下しうる。

また、特許文献１に記載されているように、型の中には、パターンを形成しようとしているショット領域の外側に硬化光が照射されることを防止するために、遮光膜が設けられたものがある。このような遮光膜を有する型を使用する場合、アライメント検出において、マークを照明する照明光が遮光膜で反射され、これによってマーク像のコントラストが低下しうる。

本発明は、型のマーク以外の構造からの光によるマーク像の品質の低下を抑制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、パターンおよびマークが形成されたパターン領域を有するメサを有する型を用いて基板の上のインプリント材を成形するインプリント装置に係り、前記インプリント装置は、アライメント光学系を備え、前記アライメント光学系は、前記マークを照明光で照明する照明系と、前記照明系によって照明された前記マークの像を検出する検出系とを含み、前記照明系は、前記メサの側面、前記メサの稜線、および、前記側面の外側領域に対する前記照明光の入射を制限する制限部を含む。

本発明によれば、型のマーク以外の構造からの光によるマーク像の品質の低下を抑制するために有利な技術が提供される。

一実施形態のインプリント装置の構成を示す図。 型の断面構造を例示する模式図。 一実施形態のインプリント装置の動作例を示す図。 課題を例示する図。 課題を例示する図。 課題を例示する図。 課題を例示する図。 課題を例示する図。 アライメント光学系に設けられたスコープの構成例を示す図。 撮像素子（の撮像面）、マーク、光量調整部および制限部の相対位置を模式的に示す図。 制限部の構成例を示す図。 マークの画像データを例示する図。 アライメント光学系に設けられたスコープの他の構成例を示す図。 制限部を設けることによるマークの画像データの改善を例示する図。 制限部および駆動機構の構成例を示す図。 制限部および駆動機構の他の構成例を示す図。 変形例を示す図。 物品製造方法を例示する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、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。さらに、添付図面においては、同一若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には、一実施形態のインプリント装置１００の構成が示されている。インプリント装置１００は、基板Ｓの上に配置されたインプリント材ＩＭと型（モールド）Ｍのパターン領域Ｍｐとを接触させ、インプリント材ＩＭに硬化エネルギーを照射することによってインプリント材ＩＭを硬化させる。これによって、基板Ｓの上にインプリント材ＩＭの硬化物からなるパターンが形成される。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。また、インプリント材は、スピンコーターやスリットコーターによって基板上に膜状に供給されてもよい。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Ｓ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。アライメント（位置合わせ）は、基板Ｓのショット領域と型Ｍのパターン領域Ｍｐとのアライメント誤差（重ね合わせ誤差）が低減されるように基板Ｓおよび型Ｍ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。また、アライメントは、基板Ｓのショット領域および型Ｍのパターン領域の少なくとも一方の形状を補正あるいは変更するための制御を含みうる。

以下、硬化エネルギーとして光を利用するインプリント装置１００を例示的に説明するが、インプリント装置１００は、熱エネルギー等の他の硬化エネルギーを利用してもよい。インプリント装置１００は、型駆動機構６と、基板駆動機構１８と、硬化部１と、アライメント光学系２と、観察光学系３と、制御部１７とを備えうる。型Ｍは、パターン領域Ｍｐを有するメサＭＳを有し、パターン領域Ｍｐには、基板Ｓのショット領域の上にインプリント材ＩＭに転写すべきパターン（デバイスパターン）と、マーク（アライメントマーク）１０とが形成されている。一例において、硬化エネルギーとして紫外線が使用され、型Ｍは紫外線を透過させることができる石英などで構成されうる。

型駆動機構６は、例えば、型Ｍを保持する型チャックと、型チャックを駆動することによって型Ｍを駆動する型駆動アクチュエータと、型Ｍを変形させる型変形機構とを含みうる。型変形機構は、例えば、パターン領域Ｍｐを変形させることによって、倍率、歪等を制御しうる。型駆動機構６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うる。

基板駆動機構１８は、基板Ｓを保持する基板ステージ５と、基板ステージ５を駆動することによって基板Ｓを駆動する基板駆動アクチュエータ１９とを含みうる。基板ステージ５には、基準マーク１２を有する基準プレート７が設けられうる。基板Ｓは、例えば、外部に設けられたディスペンサによって基板Ｓの上にインプリント材ＩＭが配置された状態でインプリント装置１００に搬入されうる。あるいは、インプリント装置１００は、ディスペンサを備え、該ディスペンサによって基板Ｓの上にインプリント材ＩＭが配置されてもよい。基板駆動機構１８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うる。

型駆動機構６および基板駆動機構１８は、基板Ｓと型Ｍとの相対位置が調整されるように基板Ｓおよび型Ｍの少なくとも一方を駆動する相対駆動機構を構成する。該相対駆動機構による相対位置の調整は、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに対する型Ｍの接触、および、硬化したインプリント材ＩＭからの型Ｍの分離のための駆動を含みうる。また、該相対駆動機構による相対位置の調整は、基板Ｓ（のショット領域）と型Ｍ（のパターン領域Ｍｐ）とのアライメントを含みうる。

上記の相対駆動機構は、基板Ｓのショット領域上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域Ｍｐとを接触させる。この状態で、パターン領域Ｍｐのパターンを構成する凹部にインプリント材ＩＭが充填される。その後、硬化部１は、硬化エネルギーとしての光エネルギーを該ショット領域上のインプリント材ＩＭに照射する。硬化部１は、光源として、例えば、高圧水銀ランプ、エキシマランプ、エキシマレーザ、発光ダイオード、レーザダイオード等から選択される少なくとも１つの光源を含みうる。使用される光源は、インプリント材ＩＭの特性に応じて適宜選択されうる。

アライメント光学系２は、型Ｍと基板Ｗのショット領域とのアライメントのためのアライメント検出を行う。アライメント光学系２は、型Ｍに設けられたマーク１０を検出しうる。マーク１０の検出は、マーク１０によって形成されるマーク像（マークの光学像）を画像データとして検出すること、および、該画像データに基づいてマーク１０の位置を検出することを含みうる。また、アライメント光学系２は、型Ｍに設けられたマーク１０と、基板Ｓのショット領域に設けられたマーク（アライメントマーク）１１との相対位置を検出しうる。アライメント光学系２によるマーク１０とマーク１１との相対位置の検出は、マーク１０およびマーク１１によって形成されるマーク像（マークの光学像）を画像データとして検出すること、および、該画像データに基づいて相対位置を計算することを含みうる。マーク１０およびマーク１１によって形成されるマーク像は、マーク１０の像と、マーク１１の像とを含みうる。マーク１０の像とマーク１１の像とは、互いに異なる領域に分離した状態で形成される場合にあるし、共通の領域に重ねて形成される場合もある。マーク像は、アライメント光学系２の撮像素子の撮像面に形成される。アライメント光学系２は、上記の他、型Ｍのマーク１０と基準プレート７の基準マーク１２との相対位置を検出するためにも利用されうる。

アライメント光学系２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に関して位置調整が可能な１又は複数のスコープ２５を含みうる。スコープ２５は、検出すべきマークの位置に応じて、例えば、型Ｍのマーク１０と基板Ｓのショット領域のマーク１１との対の位置に応じてＸ軸方向およびＹ軸方向の位置が調整され、これによりスコープ２５の視野が調整されうる。スコープ２５は、フォーカス機能を有し、該フォーカス機能は、例えば、スコープ２５のＺ軸方向の位置を調整することによって実現されうる。アライメント光学系２は、リレー光学系を構成する光学部品２１、３１、２２、２３を含みうる。該リレー光学系は、基板Ｓの表面が配置される面と共役な面Ｃにマーク１０、１１の像を形成しうる。スコープ２５は、その視野内をアライメント照明光で照明しうる。

制御部１７は、型駆動機構６、基板駆動機構１８、硬化部１、アライメント光学系２および観察光学系３を制御する。制御部１７は、制御部１７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又は専用のコンピュータ、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。

基板Ｓには、多種多様の物質が多層膜状に形成され、基板Ｓのマーク１１はその多層膜の任意の階層に配置されうる。そのため、アライメント光学系２の波長帯域が狭く、光が弱め合う干渉条件の波長であった場合、基板Ｓのマーク１１からの光が微弱となり、面Ｃに形成されるマーク１１のマーク像の品質が不十分になりうる。したがって、アライメント光学系２において使用されるアライメント照明光の波長は、インプリント材ＩＭが硬化しない波長で、なるべく広い帯域を網羅していることが望ましい。例えば、アライメント照明光の波長は、４００〜２０００ｎｍの波長帯域を網羅していることが望ましいが、少なくとも５００〜８００ｎｍを網羅しているべきである。アライメント照明光を発生する光源としては、例えば、発光波長帯域が広いランプが採用されうる。また、発光波長帯域が数十ｎｍ、数ｎｍのような複数の光源（発光ダイオード、レーザダイオード等）を組み合わせることで、離散的に広帯域が網羅されてもよい。アライメント光学系２で計測された型Ｍと基板Ｓのショット領域との相対位置に基づいて基板駆動機構１８および型駆動機構６等が制御されうる。

観察光学系３は、基板Ｓのショット領域の全体を観察するスコープでありうる。観察光学系３は、インプリント処理の状態、例えば、ショット領域上のインプリント材ＩＭとの型Ｍとの接触状態、型Ｍのパターン領域Ｍｐの凹部へのインプリント材ＩＭの充填状態、基板Ｓ上のインプリント材ＩＭと型Ｍとの分離状態等の観察のために使用されうる。観察光学系３による観察の対象は、型Ｍのパターン領域Ｍｐ、基板Ｓの表面、または、相互に近接した状態におけるパターン領域Ｍｐおよび基板Ｓの表面でありうる。観察光学系３の視野は、パターン領域Ｍｐよりも広い方が好ましい。パターン領域Ｍｐの周辺には、パターンがないので、型Ｍを透過して基板Ｓおよび／またはインプリント材ＩＭの状態を観察しうる。

観察光学系３は、その視野内を観察照明光で照明する。観察照明光は、アライメント光学系２で使用されるアライメント照明光の波長帯域ほどの広い波長帯域を必要とせず、インプリント材ＩＭを硬化させない波長であればよい。観察照明光の照射によって発生する熱に起因して型Ｍまたは基板Ｓが変形し、インプリント材ＩＭに転写されるパターンに位置誤差および歪みが発生することを抑えるため、観察照明光は観察可能な範囲で微弱であることが望ましい。

観察光学系３の観察照明光と硬化部１の硬化光とは、光学部品（合成器）３２によって合成されうる。必要に応じて、他の光学系からの光が光学部品３２によって合成されてもよい。例えば、基板Ｓを局所的に変形させるために、型Ｍを介して基板Ｓに熱変形光を照射するための熱変形部（不図示）からの光が光学部品３２によって合成されうる。

図１に示された例では、アライメント光学系２に光学部品（共通光学系）２１が設けられている。光学部品２１は、硬化光、アライメント照明光、観察照明光、熱変形光を型Ｍおよび／または基板Ｓに照射するために使用されうる。光学部品３１は、アライメント光を反射し、硬化光、観察照明光、熱変形光を透過させる。光学部品２１と光学部品３１は、硬化部１からの硬化光に関して十分に高い透過率を有する素材（例えば、石英や蛍石）で構成されうる。光学部品３１は、例えば、ダイクロイックミラーであり、一例において、５００〜２０００ｎｍの波長帯域における反射率が高く、２００〜５００ｎｍの波長帯域における透過率が高い特性を有しうる。反射率が高い波長帯域は、５００〜２０００ｎｍに限られず、広い方が望ましいが、製造上の制約などで、例えば、６００〜９００ｎｍまたは５００〜８００ｎｍであってもよい。同様に、透過率が高い波長帯域は、２００〜５００ｎｍに限られず、広い方が望ましいが、例えば、３００〜６００ｎｍまたは３００〜５００ｎｍであってもよい。光学部品３２は、硬化光を反射し、観察照明光および熱変形光を透過させる作用を有する。光学部品３２は、例えば、ダイクロイックミラーでありうる。一例において、光学部品３２は、４００ｎｍ以下（２００〜４００ｎｍまたは３００〜４００ｎｍ）の波長帯域における反射率が高く、４００ｎｍ以上（４００〜５００ｎｍまたは４００〜６００ｎｍ）の波長帯域における透過率が高い特性を有しうる。波長の閾値は、４００ｎｍに限らず、例えば、３８０ｎｍであってもよいし、４２０ｎｍであってもよい。

一例において、硬化光の波長帯域は紫外領域であり、アライメント照明光の波長帯域は、硬化光よりも長波長側であり、観察照明光および熱変形光の波長帯域は、硬化光とアライメント照明光の間である。以上の構成とすることで、インプリント材ＩＭを硬化させる波長で高い照度が必要な硬化光、広い波長帯域が必要なアライメント照明光、観察照明光および熱変形光を併用することができる。

図２には、型Ｍの断面構造が模式的に示されている。型Ｍは、紫外線等の硬化光を透過させる材料、例えば、石英で構成されうる。型Ｍは、第１部分４０と第２部分４１とを含みうる。第１部分４０は、第１面４ａ１と、第１面４ａ１の反対側の第２面４ａ２とを有する。第１面４ａ１は、パターンが形成されたパターン領域Ｍｐを有するメサ（パターン部）４０ａと、それを取り囲む周辺部（オフメサ）４０ｂと、を含みうる。第２部分４１は、第１部分４０を取り囲んでいて、第１部分４０よりも厚さが大きい。型Ｍは、第２面４ａ２を底面とし、第１部分４０と第２部分４１との境界で規定される壁面によって囲まれた凹部（キャビティ）４ｃを有しうる。このような構成は、凹部４ｃの気圧を制御することによって型Ｍ（第１面４ａ１）を変形させるために有利である。また、メサ４０ａは、周辺部４０ｂよりも突出している。メサ４０ａは、基板Ｓの上のインプリント材ＩＭに転写されるパターンが形成されたパターン領域Ｍｐを有する。

基板Ｓは、例えば、単結晶シリコン基板で構成されうる。基板Ｗの上面には、例えば、インプリント装置１００の外部に配置された塗布装置（レジストコーター）によってインプリント材ＩＭが塗布あるいは配置されうる。ここで、基板Ｓにインプリント材ＩＭを塗布あるいは配置する工程は、インプリント装置１００に備えられるディスペンサによって実施されてもよい。

図３には、インプリント装置１００の動作が例示されている。図３に示された動作は、制御部１７によって制御されうる。インプリント装置１００は、パターンおよびマークが形成されたパターン領域Ｍｐを有するメサを有する型Ｍを用いて基板Ｓの上のインプリント材ＩＭを成形する。工程Ｓ３０１では、不図示の型搬送機構によって型Ｍが型駆動機構６まで搬送され、型駆動機構６の型保持部によって保持されうる。この際に、アライメント光学系２を使って、型Ｍのマーク１０と基準プレート７の基準マーク１２との相対位置を計測することによって、基板ステージ５を制御する座標系に対して型Ｍが位置決めされうる。ここで、基準プレート７の基準マーク１２の位置は、型Ｍの周辺部４０ｂを介して検出されうる。その理由は、型Ｍのメサ４０ａを介して基準プレート７の基準マーク１２の位置を検出すると、メサ４０ａのパターンによってアライメント照明光が散乱、回折するからである。

工程Ｓ３０２では、基板搬送機構によって基板Ｓが基板ステージ５まで搬送され、基板ステージ５の基板チャックによって保持される。ここでは、基板Ｓには、予めインプリント材ＩＭが配置されているものとして説明する。工程Ｓ３０３では、直後にパターンを形成する対象のショット領域が型Ｍの直下に位置するように、基板ステージ５が位置決めされる。工程Ｓ３０４では、ショット領域の上のインプリント材ＩＭと型Ｍのパターン領域Ｍｐとが接触するように、型駆動機構６および／または基板駆動機構１８によって型Ｍおよび／または基板Ｓが駆動される。この状態で、型Ｍのパターン領域Ｍｐの凹部にインプリント材ＩＭが充填される。

次いで、工程Ｓ３０５および工程Ｓ３０６が並行して実行されうる。工程Ｓ３０５では、型Ｍのマーク１０と基板Ｓのショット領域のマーク１１との相対位置がアライメント光学系２によって検出され、この結果に基づいて型Ｍと基板Ｓのショット領域とがアライメントされる。アライメントは、基板駆動機構１８による基板Ｓの駆動および／または型駆動機構６による型Ｍの駆動を含みうる。また、アライメントは、型駆動機構６に設けられた型変形機構による型の変形および／または熱変形部による基板Ｓの熱変形を含みうる。

型Ｍと基板Ｓのショット領域とのアライメントの終了後、工程Ｓ３０７では、硬化部１からの硬化光によってショット領域の上のインプリント材ＩＭが硬化される。工程Ｓ３０８では、ショット領域の上のインプリント材ＩＭの硬化物と型Ｍのパターン領域Ｍｐとが分離されるように、型駆動機構６および／または基板駆動機構１８が型Ｍおよび／または基板Ｓが駆動される。工程Ｓ３０９では、基板Ｓの複数のショット領域の全てにパターンが形成されたかどうかが判断され、まだパターンが形成されていないショット領域が存在する場合には、そのショット領域について上記の工程Ｓ３０３〜Ｓ３０８が実行される。基板Ｓの複数のショット領域の全てにパターンが形成された場合には、工程Ｓ３１１において、基板Ｓが基板ステージ５からアンロードされる。工程Ｓ３０４〜Ｓ３０８は、観察光学系３を使ってモニタされ、異常が発生した場合には、異常を除去するためのエラー処理が実行されうる。

以下、図４〜図８を参照しながらアライメント光学系２によるマーク像の検出における課題を説明する。まず、図４を参照しながら第１の例を説明する。図４（ａ）には、第１の構成例における型Ｍの断面構造が模式的に示されている。図４（ａ）に示された第１の構成例では、メサ４０ａの側面（メサエッジ）Ｍｅは、周辺部４０ｂに対して垂直に切り立っている。メサ４０ａのパターン領域Ｍｐとメサ４０ａの側面Ｍｅとは、稜線を形成する。稜線は、パターン領域Ｍｐの外側エッジでもある。マークＡｍ（マーク１０に相当）は、一般的には、デバイスパターン領域と外側エッジとの間に設けられるスクライブラインと呼ばれる領域に配置される。図４（ｂ）には、第１の構成例の型ＭのマークＡｍをアライメント光学系２で検出した結果（画像データ）が模式的に示されている。図４（ｂ）中の領域ａｆｍｅは、メサ４０の側面Ｍｅおよび稜線からの光によって形成された光強度分布であり、該光強度分布の裾の部分がマークＡｍのマーク像に重なっている。そのため、マーク像の品質が低下し、例えば、マーク像の位置（例えば、中心位置）を正しく検出することができない。

次いで、図５を参照しながら第２の例を説明する。図５（ａ）には、第２の構成例における型Ｍの断面構造が模式的に示されている。図５（ａ）に示された第２の構成例では、メサ４０ａの側面Ｍｅは、曲面を含んで構成されている。図５（ｂ）には、第２の構成例の型ＭのマークＡｍをアライメント光学系２で検出した結果（画像データ）が模式的に示されている。図５（ｂ）中の領域ａｆｍｅは、メサ４０の側面Ｍｅおよび稜線からの光によって形成された光強度分布であり、該光強度分布の裾の部分がマークＡｍのマーク像に重なっている。そのため、マーク像の品質が低下し、例えば、マーク像の位置（例えば、中心位置）を正しく検出することができない。

次いで、図６〜図８を参照しながら第３の例を説明する。図６（ａ）に模式的に示されるように、複数のショット領域のうちの１つのショット領域ａの上のインプリント材ＩＭに硬化光ＣＬを照射する際に、基板Ｓおよび型Ｍからの反射光が型Ｍおよび光学部品２１で再反射（点線矢印）されうる。これにより、基板Ｓの広範囲にフレア光が入射しうる。その結果、図６（ｂ）に示されるように、ショット領域５０ａの上のインプリント材ＩＭだけでなく、ショット領域５０ａの周辺領域５０ｂおよび隣接ショット領域５０ｃの上のインプリント材ＩＭも硬化しうる。ここで、図６（ｂ）において、黒塗りされたインプリント材ＩＭ’は、硬化光ＣＬが照射されることにより硬化したインプリント材を示し、斜線が付されたインプリント材ＩＭ”は、半硬化状態のインプリント材を示している。このようにして周辺領域５０ｂおよび隣接ショット領域５０ｃの上のインプリント材ＩＭが硬化すると、後にインプリントを行う隣接ショット領域５０ｃにおいて、インプリント処理を正常に行うことができなくなる可能性がある。

上記の現象は、基板Ｓの全域にインプリント材を配置した後にインプリント処理を行う場合のみならず、１つのショット領域よりも広い領域、例えば、隣接する２以上のショット領域にインプリント材を配置した後にインプリント処理を行う場合にも起こりうる。

上記のような現象を看過できない場合、図２に例示されるように、メサ４０ａの周辺部４０ｂに光量調整部９が設けられうる。光量調整部９は、硬化光を減衰ないし遮断するように機能しうる。ここで、光量調整部９は、硬化光を遮断するが、観察照明光およびアライメント照明光を透過する特性を有することが理想的であるが、そのような特性を有する部材を型Ｍに設けることは容易ではない。そこで、光量調整部９は、硬化光、観察照明光およびアライメント照明光の全てを遮断する金属、例えば、クロムで構成されうる。しかし、この場合、照明光が光量調整部９で反射または散乱され、アライメント光学系２にノイズ光となって混入し、マークＡｍの検出に悪影響を及ぼしうる。

図７には、第３の構成例における型Ｍの断面構造が模式的に示されている。第３の構成例の型Ｍでは、周辺部４０ｂに光量調整部９が設けられている。図８（ａ）、図８（ｂ）には、第３の構成例の型ＭのマークＡｍをアライメント光学系２で検出した結果（画像データ）が模式的に示されている。図８（ａ）のように、メサ４０の側面Ｍｅおよび稜線からの光によって形成された光強度分布を有する領域ａｆｍｅがマークＡｍのマーク像に重ならない場合には問題がない。しかしながら、図８（ａ）のように、メサ４０の側面Ｍｅおよび稜線からの光によって形成された光強度分布を有する領域ａｆｍｅがマークＡｍのマーク像に重なる場合には、マーク像の品質が低下し、例えば、マーク像の位置を正しく検出することができない。

図９には、一実施形態のアライメント光学系２の１つのスコープ２５の構成例が示されている。なお、図９では、スコープ２５と型Ｍとの間の光学系等の構成要素は省略されている。アライメント光学系２は、検出すべきマークの位置に応じてスコープ２５の視野を調整する調整機構２６を含みうる。調整機構２６は、例えば、型Ｍのマーク１０と基板Ｓのショット領域のマーク１１との対の位置に応じてスコープ２５の視野を調整しうる。調整機構２６は、例えば、スコープ２５のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を調整し、これによりスコープ２５の視野を調整しうる。

スコープ２５は、例えば、光源Ｌｓ、照明系６０、撮像素子（撮像部）Ｓｅおよび検出系７０を含みうる。照明系６０は、光源Ｌｓからの照明光で型ＭのマークＡｍを照明する。照明系６０は、例えば、プリズム８０などの光学部材を介して型ＭのマークＡｍを照明してもよい。光源Ｌｓには、例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤまたはＬＤ等の発光部品が使用されうる。光源Ｌｓからの照明光は、光ファイバ等で照明系６０に導光されてもよいし、照明系６０に組み込まれてもよい。照明系６０によって照明されたマークＡｍからの光（反射光、散乱光、回折光）は、検出系７０によって撮像素子Ｓｅの撮像面にマークＡｍの像（マーク像）を形成する。

照明系６０は、型Ｍのメサ４０ａの側面Ｍｅおよび側面Ｍｅの外側領域に対する照明光（アライメント照明光）の入射を制限する制限部６１を含みうる。制限部６１は、例えば、型Ｍのメサ４０ａの側面Ｍｅおよび稜線および側面Ｍｅの外側領域に照明光を直射させないように構成されうる。あるいは、制限部６１は、型Ｍのメサ４０ａの側面Ｍｅおよび稜線および側面Ｍｅの外側領域に対して入射する照明光を低減するように構成されうる。型Ｍが光量調整部９を有する場合、制限部６１は、光量調整部９に対する照明光の入射を制限するように、例えば、光量調整部９に照明光を直射させないように、あるいは、光量調整部９に入射する照明光を低減するように、機能しうる。制限部６１は、メサＭの周辺部４０ｂ（下面）または光量調整部９と共役な位置に配置に配置されてもよいし、マークＡｍと共役な位置に配置されてもよいし、メサＭの周辺部４０ｂまたは光量調整部９とマークＡｍとの間の位置と共役な位置に配置されてもよい。

図１０には、撮像素子Ｓｅ（の撮像面）、マークＡｍ、光量調整部９および制限部６１の相対位置が模式的に示されている。メサＭの側面Ｍｅは、垂直面ではなく、曲面で構成されている場合がある。この曲面の曲率は、型Ｍの仕様に応じて異なりうる。制限部６１の端部（照明光の光軸側の端部）の位置は、例えば、メサＭの側面Ｍｅの構造、光量調整部９の位置、型駆動機構６に対する型Ｍの配置精度等を考慮して決定されうる。例えば、制限部６１の端部の位置は、メサＭのパターン領域と側面Ｍｅとの間の稜線Ｅ２、周辺部４０ｂの平坦な部分と側面Ｍｅとの境界Ｅ１に応じて決定されうる。図１２には、撮像素子Ｓｅによって検出されたマークの画像データが例示されている。制限部６１を設けることによって、メサの側面および稜線または光量調整部からの光の影響が抑えられ、高品位の画像データが得られている。本実施形態によれば、型または基板等に設けられたマークの位置、または、型に設けられたマークと基板に設けられたマークとの相対位置を高精度で検出することができる。

図１１（ａ）には、制限部６１の構成例が示されている。図１１（ａ）に例示されるように、制限部６１は、制限部６１が配置された面を通過する照明光の断面形状を規定する端部６１１を有し、端部６１１は、三角波形状を有しうる。このような構造は、制限部６１からの反射光または散乱光が撮像素子Ｓｅの撮像面に入射することを防止するために有利である。図１１（ｂ）には、制限部６１の他の構成例が示されている。図１１（ｂ）に例示されるように、制限部６１は、端部６１１に向かって徐々に透過率が低下する構造を有する。このような構造も制限部６１からの反射光または散乱光が撮像素子Ｓｅの撮像面に入射することを防止するために有利である。

図１３には、スコープ２５の他の構成例が示されている。上記のアライメント光学系２のスコープ２５は、図１３に例示されるスコープ２５で置き換えられうる。スコープ２５あるいは照明系６０は、照明光が入射する型Ｍの領域が変更されるように制限部６１を駆動する駆動機構６４を含む。型Ｍのメサ４０ａのマークＡｍが検出系７０の視野に入るように検出系７０の視野が調整機構２６によって調整された状態で、メサＭの側面Ｍｅ、メサＭの稜線、および、側面Ｍｅの外側領域に対する照明光の入射が制限されるように駆動機構６４によって制限部６１が駆動されうる。ここで、外側領域は、例えば、周辺部４０ｂである。あるいは、当該状態において、マークの画像データの評価値（例えば、コントラスト）が最も良くなるように、または、該評価値が所定の基準値を超えるように、駆動機構６４によって制限部６１が駆動されうる。あるいは、当該状態において、マークの良好な画像データが得られるように、機械学習を経たＡＩ（人口知能）による制御の下で、駆動機構６４によって制限部６１が駆動されうる。当該状態では、メサＭの側面Ｍｅ、メサＭの稜線、および、側面Ｍｅの外側領域が検出系７０の視野に入りうる。あるいは、当該状態では、制限部６１によって形成される影が検出系７０の視野に入りうる。

図１４には、駆動機構６４によって制限部６１を駆動することによってマークの画像データが画像データ１５１から画像データ１５２に改善されることが例示されている。画像データ１５１、１５２は、制限部６１によって形成される影が検出系７０の視野に入っている状態を示している。検出系７０の視野は、マークが検出系７０の視野の中心に配置されるように調整機構２６によって調整されうる。一般的に検出系７０の視野の中心付近は収差が少ない領域であるので、マークが検出系７０の視野の中心に配置されることによりマークの位置の検出精度を向上させることができる。この状態では、検出系７０の視野内にメサの側面または光量調整部が入ることが多く、そのため、制限部６１がない場合あるいは制限部６１の調整が不適正な場合には、高品位なマーク像を得ることができない。しかし、制限部６１およびそれを駆動する駆動機構６４を設けることによって、画像データ１５２に例示されるような良好な画像データを得ることができる。他の観点において、第２実施形態によれば、検出系７０の収差を視野の全域において低減する必要がなく、これは検出系７０の構成の単純化およびコストの低減に寄与しうる。また、マークの形状は、正方形とは限らず、長方形であったり、多角形であったりと、多種多様で、大きさも様々である。よって、様々なマークに対応する観点においても、制限部６１を駆動する駆動機構６４は有用である。

図１５には、制限部６１および駆動機構６４の構成例が示されている。制限部６１は、複数の可動部材６２１、６２２を含み、駆動機構６４は、複数の可動部材６２１、６２２を駆動する駆動機構６４１、６３２を含みうる。一例において、２つの可動部６２１は、矩形の照明視野の対向する２辺を規定し、２つの可動部６２２は、該照明視野の対向する他の２辺を規定しうる。駆動機構６４１は、２つの可動部材６２１を第１方向に駆動するように構成され、駆動機構６４２は、２つの可動部材６２２を第１方向に直交する第２方向に駆動するように構成されうる。

図１６には、制限部６１および駆動機構６４の他の構成例が示されている。制限部６１は、複数の可動部材６２３、６２４を含み、駆動機構６４は、複数の可動部材６２３、６２４を駆動する駆動機構６４３を含みうる。一例において、２つの可動部６２３、６２４は、Ｌ字形状を有し、２つの可動部６２３、６２４によって矩形の照明視野が規定されうる。駆動機構６４３は、可動部材６２３を第１方向および第２方向に駆動するとともに、可動部材６２４を第１方向および第２方向に駆動するように構成されうる。

図１７には、上記の実施形態の変形例が示されている。型Ｍには、硬化部１、観察光学系３および熱変形部等の種々の照射部から第２照明光Ｌが照射されうる。第２照明光Ｌの波長帯域は、アライメント光学系２の照明系６０からの照明光の波長帯域とは異なる。第２照明光Ｌは、メサＭまたは光量調整部９で反射または散乱しうる。アライメント光学系２の検出系７０は、第２照明光Ｌを遮断または減衰させる光学部品６３を含みうる。光学部品６３は、例えば、波長選択部品でありうる。光学部品６３は、アライメント光学系２の照明系６０が発生する照明光の波長帯域の光を透過させ、それ以外の波長帯域の光を遮断、反射または吸収しうる。光学部品６３を設けることによって、マークをより高精度に検出することができる。

インプリント装置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、型等である。電気回路素子としては、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭのような、揮発性或いは不揮発性の半導体メモリや、ＬＳＩ、ＣＣＤ、イメージセンサ、ＦＰＧＡのような半導体素子等が挙げられる。型としては、インプリント用のモールド等が挙げられる。

硬化物のパターンは、上記物品の少なくとも一部の構成部材として、そのまま用いられるか、或いは、レジストマスクとして一時的に用いられる。基板の加工工程においてエッチング又はイオン注入等が行われた後、レジストマスクは除去される。

次に、インプリント装置によって基板にパターンを形成し、該パターンが形成された基板を処理し、該処理が行われた基板から物品を製造する物品製造方法について説明する。図１８（ａ）に示すように、絶縁体等の被加工材２ｚが表面に形成されたシリコンウエハ等の基板１ｚを用意し、続いて、インクジェット法等により、被加工材２ｚの表面にインプリント材３ｚを付与する。ここでは、複数の液滴状になったインプリント材３ｚが基板上に付与された様子を示している。

図１８（ｂ）に示すように、インプリント用の型４ｚを、その凹凸パターンが形成された側を基板上のインプリント材３ｚに向け、対向させる。図１８（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１ｚと型４ｚとを接触させ、圧力を加える。インプリント材３ｚは型４ｚと被加工材２ｚとの隙間に充填される。この状態で硬化用のエネルギーとして光を型４ｚを介して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図１８（ｄ）に示すように、インプリント材３ｚを硬化させた後、型４ｚと基板１ｚを引き離すと、基板１ｚ上にインプリント材３ｚの硬化物のパターンが形成される。この硬化物のパターンは、型の凹部が硬化物の凸部に、型の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３ｚに型４ｚの凹凸パターンが転写されたことになる。

図１８（ｅ）に示すように、硬化物のパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングを行うと、被加工材２ｚの表面のうち、硬化物が無いか或いは薄く残存した部分が除去され、溝５ｚとなる。図１８（ｆ）に示すように、硬化物のパターンを除去すると、被加工材２ｚの表面に溝５ｚが形成された物品を得ることができる。ここでは硬化物のパターンを除去したが、加工後も除去せずに、例えば、半導体素子等に含まれる層間絶縁用の膜、つまり、物品の構成部材として利用してもよい。

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。

１００：インプリント装置、２：アライメント光学系、６０：照明系、７０：検出系、６１：制限部

Claims (15)

1. パターンおよびマークが形成されたパターン領域を有するメサを有する型を用いて基板の上のインプリント材を成形するインプリント装置であって、
   アライメント光学系を備え、
   前記アライメント光学系は、前記マークを照明光で照明する照明系と、前記照明系によって照明された前記マークの像を検出する検出系とを含み、
   前記照明系は、前記メサの側面、前記メサの稜線、および、前記側面の外側領域に対する前記照明光の入射を制限する制限部を含む、
   ことを特徴とするインプリント装置。
2. 前記制限部は、前記側面、前記稜線および前記外側領域に対して前記照明光を直射させないように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
3. 前記制限部は、前記側面、前記稜線および前記外側領域に対して入射する前記照明光を低減するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインプリント装置。
4. 前記照明系は、前記照明光が入射する前記型の領域が変更されるように前記制限部を駆動する駆動機構を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインプリント装置。
5. 前記制限部は、複数の可動部材を含み、前記駆動機構は、前記複数の可動部材を駆動する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のインプリント装置。
6. 前記検出系の視野を調整する調整機構を更に備え、
   前記メサの前記マークが前記視野に入るように前記視野が前記調整機構によって調整された状態で、前記側面、前記稜線および前記外側領域に対する前記照明光の入射が制限されるように前記駆動機構によって前記制限部が駆動される、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のインプリント装置。
7. 前記制限部は、前記制限部を通過する前記照明光の断面形状を規定する端部を有し、前記端部は、前記端部からの反射光および散乱光を低減する構造を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
8. 前記制限部は、前記制限部が配置された面を通過する前記照明光の断面形状を規定する端部を有し、前記端部は、三角波形状を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
9. 前記制限部は、前記制限部の端部に向かって徐々に透過率が低下する構造を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインプリント装置。
10. 前記検出系は、前記制限部によって形成される影が前記検出系の視野に入るように構成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインプリント装置。
11. 前記照明光の波長帯域とは異なる波長帯域を有する第２照明光を前記型に照射する照射部と、
    前記検出系は、前記照明光を遮断または減衰させる光学部品を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のインプリント装置。
12. パターンおよびマークが形成されたパターン領域を有するメサを有する型を用いて基板の上のインプリント材を成形するインプリント装置であって、
    アライメント光学系を備え、
    前記アライメント光学系は、前記マークを照明光で照明するする照明系と、前記照明系によって照明された前記マークの像を検出する検出系と、前記検出系の視野を調整する調整機構とを含み、
    前記照明系は、前記型に対して入射する前記照明光の領域を制限する制限部と、前記照明光が入射する前記型の領域が変更されるように前記制限部を駆動する駆動機構と、を含み、
    前記メサの前記マークが前記視野に入るように前記視野が前記調整機構によって調整された状態で前記駆動機構によって前記制限部が駆動される、
    ことを特徴とするインプリント装置。
13. 前記駆動機構は、前記メサの側面、前記メサの稜線、および、前記側面の外側領域に対する前記照明光の入射が制限されるように前記制限部を駆動する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のインプリント装置。
14. パターンおよびマークが形成されたパターン領域を有するメサを有する型を用いて基板の上のインプリント材を成形するインプリント装置であって、
    アライメント光学系を備え、
    前記アライメント光学系は、前記マークを照明光で照明するする照明系と、前記照明系によって照明された前記マークの像を検出する検出系とを含み、
    前記照明系は、前記型に対して入射する前記照明光の領域を制限する制限部を含み、
    前記検出系は、前記制限部によって形成される影が前記検出系の視野に入るように構成されている、
    ことを特徴とするインプリント装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のインプリント装置を用いて基板の上にパターンを形成する工程と、
    前記工程において前記パターンが形成された基板の加工を行う工程と、
    を含み、前記加工が行わ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。