JP6360287B2 - リソグラフィ装置、位置合わせ方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置、位置合わせ方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造に用いられるリソグラフィ装置として、原版としてのマスクのパターンを基板に投影する露光装置に加えて、原版としてのモールドに形成されたパターンを基板上に転写するインプリント装置も注目されている。インプリント装置では、パターンが形成されたモールドと基板上に供給されたインプリント材とを接触させ、その状態でインプリント材を硬化させる。そして、硬化したインプリント材からモールドを剥離することにより、基板上にモールドのパターンを転写することができる。

半導体デバイスなどの製造では、複数のパターンを１つの基板上に重ね合わせる工程が必要である。そのため、インプリント装置において、基板上に形成されたショット領域にモールドのパターンを精度よく転写することが重要である。そこで、モールドのパターンをショット領域に転写する際のアライメント方式として、ダイバイダイアライメント方式を採用したインプリント装置が提案されている（特許文献１参照）。ダイバイダイアライメント方式とは、基板上のショット領域ごとに、ショット領域に形成されたマークとモールドに形成されたマークとを検出して、基板とモールドとの位置のずれを補正するアライメント方式である。

特許第４１８５９４１号公報 特開２００２−１９６４７６号公報

ショット領域に形成された複数のマークの各々には、例えば、前のリソグラフィ工程で使用された原版における製造誤差や、半導体プロセスによるマークの変形や基板全体の変形などによって個別に位置ずれが生じている場合がある。この場合、ショット領域の各マークにおける位置ずれを考慮せずに、当該マークの検出結果に基づいてショット領域と原版のパターンとの位置合わせを行うと、ショット領域に原版のパターンを精度よく転写することが困難となってしまいうる。

また、特許文献２には、原版上におけるパターンと原版上におけるアライメントマークとの相対位置に製造誤差が含まれる場合、その製造誤差を考慮して、ショット領域と原版との位置合わせを行う方法が提案されている。しかしながら、特許文献２に記載された方法は、ショット領域に形成された各マークに個別に生じる位置ずれを考慮するものではない。

そこで、本発明は、基板上に形成されたショット領域に原版のパターンを精度よく転写する上で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リソグラフィ装置は、原版に形成されたパターンを基板上のショット領域に転写する処理を行うリソグラフィ装置であって、前記処理の対象となる対象ショット領域のマークと前記原版のマークとを視野内に収めた状態で、それらのマークを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記対象ショット領域と前記原版との位置合わせを制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記対象ショット領域に設けられた複数のマークのうち前記位置合わせに使用すべきマークを使用マークとして選択し、前記対象ショット領域よりも前に前記処理が行われた参照ショット領域とそれに転写された前記原版のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まるときの前記参照ショット領域の複数のマークの各々とそれに対応する前記原版のマークとの位置関係を示す情報から、前記使用マークに対応する前記参照ショット領域のマークと前記原版のマークとの前記位置関係を取得し、前記検出部の前記視野内において、前記使用マークとそれに対応する前記原版のマークとが前記取得した位置関係になるように、前記位置合わせを制御する、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好ましい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、基板上に形成されたショット領域に原版のパターンを精度よく転写する上で有利な技術を提供することができる。

第１実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。 変形部の構成を示す図である。 第１実施形態のインプリント装置におけるインプリント処理を説明するための図である。 複数のショット領域が形成された基板を示す図である。 パーシャルショットを示す図である。 １つのコンプリートショットに形成されている複数のチップ領域と基板側マークとの配置を示す図である。 コンプリートショットとモールドとの位置合わせについて説明するための図である。 パーシャルショットとモールドとの位置合わせについて説明するための図である。 ショット領域におけるアライメントマークを示す図である。 第２実施形態におけるアライメントマークを示す図である。 モアレ縞の位相の変化を説明するための図である。 転写マークと基板側マークとの位置関係を示す図である。 第３実施形態におけるアライメントマークを示す図である。 第３実施形態におけるアライメントマークを示す図である。 第４実施形態の露光装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、リソグラフィ装置としてインプリント装置を用いた例について説明する。図１（ａ）は、第１実施形態のインプリント装置５０の構成を示す図である。インプリント装置５０は、半導体デバイスなどの製造工程で使用されるリソグラフィ装置である。インプリント装置５０は、パターンが形成されたモールド２（原版）を基板上のインプリント材に接触させた状態で当該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モールド２を剥離することで基板上にパターンを転写するインプリント処理を行う。第１実施形態のインプリント装置５０では、インプリント材として、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂９が用いられ、紫外線の照射によってインプリント材を硬化させる光硬化法が採用される。インプリント装置５０は、モールド２を保持するモールド保持部４と、基板８を保持する基板保持部５と、紫外線を射出する照射部１と、投影光学系１２と、検出部３と、制御部１７と、基板上に樹脂９を供給する樹脂供給部６とを含む。

モールド２は、基板８（基板上に供給された樹脂９）に転写すべきパターンが３次元形状に形成されたパターン部２ａを有する。モールド２は、基板上の樹脂を硬化させるための紫外線を透過することができる材料（例えば、石英など）で作製される。また、モールド２（パターン部２ａ）には、複数のアライメントマーク（以下、モールド側マーク１０）が形成されている。

モールド保持部４は、真空吸着や静電吸着などによってモールド２を保持するモールドチャックと、モールドチャックを駆動するモールド駆動部とを含みうる。モールド駆動部は、モールドチャック（即ち、モールド）を少なくともＺ方向（基板上の樹脂９にモールド２を押印する方向（押印方向））に駆動する。また、モールド駆動部は、Ｚ方向だけではなく、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にモールドチャックを駆動する機能を備えていてもよい。ここで、モールド２のパターン部２ａの形状が、製造誤差や熱変形などによって目標形状と異なる場合がある。そのため、モールド保持部４は、モールド２の側面における複数の箇所に力を加えてパターン部２ａを変形させる変形部１６を備えている。図２は、変形部１６の構成を示す図である。変形部１６は、図２に示すように、モールド２の側面を吸着する複数の吸着部１６ａと、各吸着部１６ａを介してモールド２の側面に力を加える複数のアクチュエータ１６ｂとを含む。このように、変形部１６によってモールド２の側面における複数の箇所に力を加えることで、パターン部２ａの形状が目標形状に近づくようにモールド２を変形することができる。また、変形部１６は、モールド２に熱を加えることによって、パターン部２ａの形状が目標形状に近づくようにモールド２を変形してもよい。

基板８は、モールド２のパターンが転写される基板８であって、例えば、単結晶シリコン基板やＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを含む。基板８には、後述する樹脂供給部６によって樹脂が供給（塗布）される。また、基板上には、複数のショット領域８ａが形成されており、各ショット領域８ａには複数のアライメントマーク（以下、基板側マーク１１）が形成されている。

基板保持部５は、真空吸着や静電吸着などによって基板８を保持する基板チャックと、基板チャックを駆動する基板駆動部とを含みうる。基板駆動部は、基板ステージ（即ち、基板８）を少なくともＸ方向およびＹ方向（押印方向に直交する方向）に駆動する。また、基板駆動部は、Ｘ方向およびＹ方向だけではなく、Ｚ方向およびθ方向（Ｚ軸周りの回転方向）に基板ステージを駆動する機能を備えていてもよい。

投影光学系１２は、モールド２の上方に配置されており、モールド側マーク１０の像および基板側マーク１１の像を投影光学系１２の投影面１３に投影する。また、投影光学系１２は、ビームスプリッタ１４を含む。ビームスプリッタ１４は、光の波長によって選択的に反射あるいは透過させる光学部材であり、例えば、樹脂９を硬化させる紫外線を反射して、モールド側マーク１０および基板側マーク１１を照明する光（可視光や赤外線など）を透過するように設計される。ビームスプリッタ１４としては、例えば、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムなどが用いられる。

照射部１は、基板８に供給された樹脂を硬化させるために紫外線を射出する。第１実施形態では、照射部１は、投影光学系１２の側方に配置され、投影光学系１２のビームスプリッタ１４に光を照射する。そして、ビームスプリッタ１４で反射された光は、パターン部２ａに所定の形状で照射される。また、検出部３は、投影光学系１２の上方に配置され、投影光学系１２を介してモールド側マーク１０と基板側マーク１１を照明し、投影光学系１２の投影面１３に投影されたモールド側マーク１０の像と基板側マーク１１の像とを観察する。これにより、検出部３は、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を検出することができる。ここで、検出部３は、モールド側マーク１０と基板側マーク１１とを同時に観察できなくてもよい。例えば、検出部３は、その内部に設定された基準位置に対するモールド側マーク１０および基板側マーク１１のそれぞれの位置を個別に求めることで、それらの相対位置を検出してもよい。

図１（ｂ）は、検出部３を装置上面から見た概略図である。第１実施形態では、投影光学系１２の上方に４つの検出部３ａ〜３ｄが配置されており、４つの検出部３ａ〜３ｄの各々は、ショット領域８ａに形成された１つの基板側マーク１１を、モールド側マーク１０とともに観察するように構成されている。そのため、ショット領域８ａに形成された複数の基板側マーク１１のうち、４つの基板側マーク１１を４つの検出部３ａ〜３ｄを用いて同時に観察することができる。また、各検出部３ａ〜３ｄは、ＸＹ方向（基板の面と平行な面方向）のそれぞれに個別に移動できるように構成されている。そのため、後述するように、ショット領域８ａの形状が異なることによって、各検出部３ａ〜３ｄで検出する基板側マーク１１の位置が異なる場合であっても、各検出部３ａ〜３ｄをＸＹ方向に個別に移動し、基板側マーク１１を検出することができる。

制御部１７は、ＣＰＵやメモリなどを含み、インプリント装置５０の全体（インプリント装置５０の各部）を制御する。第１実施形態では、制御部１７は、インプリント処理およびそれに関連する処理を制御する。例えば、制御部１７は、インプリント処理を行う際に、検出部３の検出結果に基づいて、モールド２と基板８との位置合わせ（アライメント）を制御する。また、制御部１７は、インプリント処理を行う際に、モールド２のパターン部２ａにおける形状が目標形状に近づくように変形部１６を制御する。

樹脂供給部６は、基板上にインプリント材を供給（塗布）する。上述したように、第１実施形態では、インプリント材として、紫外線の照射によって硬化する性質を有する紫外線硬化型の樹脂９が用いられている。そして、樹脂供給部６から基板上に供給される樹脂９は、半導体デバイスの製造工程における各種条件によって適宜選択されうる。また、樹脂供給部６から吐出される樹脂の量は、基板上の樹脂に形成されるパターンの厚さやパターンの密度などを考慮して適宜決定されうる。

このように構成された第１実施形態のインプリント装置５０におけるインプリント処理について、図３を参照しながら説明する。まず、制御部１７は、図３（ａ）に示すように、樹脂供給部６によって、モールド２のパターンを転写する対象となる対象ショット領域８ｂに樹脂９を供給する。一般的に使用されている樹脂９（インプリント材）は、揮発性が高いため、インプリント処理の直前において対象ショット領域８ｂに供給されうる。樹脂９の揮発性が低ければ、樹脂９をスピンコートで基板全面に事前に塗布しておいてもよい。制御部１７は、対象ショット領域８ｂに樹脂９が供給されると、検出部３により基板側マーク１１とモールド側マーク１０との相対位置を検出し、対象ショット領域８ｂとモールド２のパターンとの位置合わせを行う。位置合わせは、例えば、変形部１６によりパターン部２ａの形状を変形することや、基板駆動部によって基板８の位置を調整することなどによって行われる。

制御部１７は、対象ショット領域８ｂとモールド２のパターンとの位置合わせを行った後、モールド２が−Ｚ方向に移動するようにモールド駆動部を制御し、図３（ｂ）に示すように、モールド２のパターン部２ａと基板上の樹脂９とを接触させる。このとき、パターン部２ａと樹脂９とを接触させた状態で所定の時間を経過させる。これにより、基板上に供給された樹脂９を、モールド２のパターンに十分に充填させることができる。ここで、モールド２が石英などの透明な材料で構成され、モールド２と樹脂９との屈折率差が小さいときには、モールド２と樹脂９とを接触させると、凹凸に構成されたモールド側マーク１０を検出部３によって検出できない場合がある。この場合、モールド側マーク１０に、モールド２と異なる屈折率や透過率の物質を塗布してもよい。これにより、モールド側マーク１０における屈折率を変え、図３（ｂ）に示す状態であってもモールド側マーク１０を検出部３によって検出することができる。

制御部１７は、パターン部２ａと樹脂９とを接触させた状態で所定の時間が経過した後、照射部１によって基板上の樹脂９にモールド２を介して光を照射する。そして、制御部１７は、モールド２が＋Ｚ方向に移動するようにモールド駆動部を制御し、モールド２を基板上の樹脂９から剥離する。これにより、図３（ｃ）に示すように、対象ショット領域８ｂにモールド２のパターンを転写することができる。ここで、対象ショット領域８ｂには、モールド２のパターンとともにモールド側マーク１０も転写され、転写マーク２１が形成される。

次に、このように構成されたインプリント装置５０において、基板８に配置された複数のショット領域８ａについて説明する。図４は、複数のショット領域８ａが形成された基板８を示す図である。図４において、太線の四角がショット領域８ａを示し、細線の四角がチップ領域Ｃｉを示している。各ショット領域８ａには、複数のチップ領域Ｃｉ（第１実施形態では６つのチップ領域）が形成されている。近年では、１枚の基板８から取れるチップ領域Ｃｉの収率を上げるため、基板８の周辺部に配置されたショット領域に１つのチップ領域Ｃｉしか含まれていないときであっても、そのチップ領域Ｃｉにモールド２のパターンを転写することが求められている。したがって、チップ領域Ｃｉとモールド２とを精度よく位置合わせする必要がある。

基板８の周辺部に配置されたショット領域８ａは、基板の外周を含むため、一部が欠けた状態で基板８に形成されている。基板８の周辺部に配置されることにより一部が欠け、少なくとも１つのチップ領域Ｃｉを含むショット領域８ａを、以下では、パーシャルショットＳｐ（第２ショット領域）と称する。一方で、一部が欠けることなく、モールド２のパターンと同じ形状となるように基板８に形成され、全てのチップ領域Ｃｉを含むショット領域８ａを、以下では、コンプリートショットＳｃ（第１ショット領域）と称する。図４において、６つのチップ領域Ｃｉが全て白抜きされているショット領域８ａがコンプリートショットＳｃを示し、少なくとも１つのチップ領域Ｃｉがハッチングされているショット領域８ａがパーシャルショットＳｐを示している。また、ハッチングされたチップ領域Ｃｉは、基板８の外周を含まずに製品として成立するチップとなる領域（以下、有効チップ領域）を示している。ここで、モールド２のパターンと同じ形状のショット領域８ａとは、外形が同一であることではなく、モールド２のパターンの全体が転写される領域を含むショット領域を意味する。

パーシャルショットＳｐにおける有効チップ領域について、図５を参照しながら説明する。図５は、図４に示すパーシャルショットＳｐ１およびＳｐ２を示す図である。パーシャルショットＳｐ１では、チップ領域Ｃ５を除くチップ領域（Ｃ１〜Ｃ４およびＣ６）が有効チップ領域であり、一方で、パーシャルショットＳｐ２では、チップ領域Ｃ１を除くチップ領域（Ｃ２〜Ｃ６）が有効チップ領域となっている。このように、パーシャルショットＳｐは、それが配置される基板上の位置に応じて、有効チップ領域の配置も異なっている。

次に、１つのショット領域８ａに形成されている６つのチップ領域Ｃｉと基板側マーク１１との配置について、図６を参照しながら説明する。図６は、１つのコンプリートショットＳｃに形成されている複数（６つ）のチップ領域Ｃｉと基板側マーク１１との配置を示す図である。ショット領域８ａには、図６に示すように、複数のチップ領域の間には、各チップ領域Ｃｉを切り出すためのスクライブラインが設けられている。そして、スクライブライン上には、複数のアライメントマークＡＭａ〜ＡＭｌが、各チップ領域Ｃｉの四隅に対して設けられている。ここでは、各アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｌは、基板側マーク１１とモールド側マーク１０とが重なっているものと定義する。このように、複数のアライメントマークＡＭａ〜ＡＭｌが１つのショット領域に対して設けられている。そのため、ショット領域における有効チップ領域の数や位置が変わっても、検出部によって検出されるアライメントマークを、有効チップ領域の数や位置に応じて選択することができる。

コンプリートショットＳｃおよびパーシャルショットＳｐにおける、モールド２との位置合わせについて、図７および図８を参照しながら説明する。図７は、コンプリートショットＳｃとモールド２との位置合わせについて説明するための図である。コンプリートショットＳｃでは、ショット領域８ａの全体が基板８に形成されているため、検出部３によって検出されるアライメントマークとして、アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄが選択される。検出部３によって検出されるアライメントマークは、アライメントマーク間の距離が長くなるように選択するとよい。このようにアライメントマークを選択すると、ショット領域８ａの倍率成分や回転成分といった成分を高精度に検出することができるからである。制御部１７は、選択されたアライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄをそれぞれ検出できる位置に検出部３ａ〜３ｄを配置し、各検出部３ａ〜３ｄに、アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄをそれぞれ検出させる。そして、制御部１７は、検出部３ａ〜３ｄの検出結果に基づいて変形部１６や基板駆動部を制御することにより、コンプリートショットＳｃとモールド２との位置合わせを行うことができる。

図８は、パーシャルショットＳｐ１とモールド２との位置合わせについて説明するための図である。パーシャルショットＳｐ１では、上述したように、チップ領域Ｃ５が基板８の外周８ｂを含んでおり、アライメントマークＡＭｃにおける基板側マーク１１は基板上に形成されていない。そのため、パーシャルショットＳｐ１では、アライメントマークＡＭｃの代わりにアライメントマークＡＭｆが、検出部３によって検出されるアライメントマークとして選択される。制御部１７は、選択されたアライメントマークＡＭｆを検出できる位置に検出部３ｃを配置し、検出部３ｃに、アライメントマークＡＭｆを検出させる。また、制御部１７は、検出部３ａ、３ｂおよび３ｄにおいては、コンプリートショットＳｃと同様に、アライメントマークＡＭａ、ＡＭｂおよびＡＭｄをそれぞれ検出させる。そして、制御部１７は、検出部３ａ〜３ｄの検出結果に基づいて変形部１６や基板駆動部を制御することにより、パーシャルショットＳｐとモールド２との位置合わせを行うことができる。ここでは、図８を用いて、パーシャルショットＳｐ１における位置合わせについて説明したが、その他のパーシャルショットＳｐｎにおいても同様の方法によって位置合わせが行われる。

上述のように、インプリント装置５０では、ショット領域８ａに含まれるチップ領域Ｃｉの数や位置に応じて、検出部３によって検出されるアライメントマークを選択している。しかしながら、ショット領域８ａにおける複数の基板側マーク１１の各々には、例えば、前のリソグラフィ工程で使用されたモールド２の製造誤差や、半導体プロセスによる基板側マーク１１や基板８の変形などによって個別に位置ずれが生じている場合がある。また、モールド２に形成された複数のモールド側マーク１０の各々にも、例えば製造誤差などによって個別に位置ずれが生じている場合がある。この場合、各基板側マーク１１における位置ずれや各モールド側マーク１０における位置ずれを考慮せずにショット領域８ａとモールドとの位置合わせを行うと、ショット領域８ａにモールド２のパターンを精度よく転写することが困難となってしまいうる。そのため、第１実施形態のインプリント装置５０では、ショット領域８ａの各基板側マーク１１における位置ずれを考慮してショット領域８ａとモールド２との位置合わせを行っている。以下に、第１実施形態のインプリント装置５０における位置合わせについて、図９を参照しながら説明する。

図９は、ショット領域８ａにおけるアライメントマークＡＭａ〜ＡＭｈを示す図である。アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｈは、モールド側マーク１０の内側に基板側マーク１１が配置された、いわゆるＢｏｘ ｉｎ Ｂｏｘマークを示している。図９において、コンプリートショットＳｃの位置合わせ時に選択されるアライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄでは、モールド側マーク１０の中心と基板側マーク１１の中心とが一致している。そして、このときに、ショット領域８ａとモールド２のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まっているものと仮定する。ここで、実際には、アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄにおいても位置ずれが生じていることが多いが、ここでは説明を容易にするため、上述のように仮定した。一方で、パーシャルショットＳｐの位置合わせ時に選択されうるアライメントマークＡＭｅ〜ＡＭｈでは、ショット領域８ａとモールド２のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まっている状態でも個別に位置ずれが生じている。即ち、アライメントマークＡＭｅ〜ＡＭｈでは、基板側マーク１１とモールド側マーク１０とが相対的にずれた関係になっている。アライメントマークＡＭｅ〜ＡＭｈにおける相対的な位置ずれ量（Ｘ方向、Ｙ方向）は、図９に示すように、（ΔＸｅ、ΔＹｅ）、（ΔＸｆ、ΔＹｆ）、（ΔＸｇ、ΔＹｇ）および（ΔＸｈ、ΔＹｈ）となっている。

上述したように、図９に示すアライメントマークＡＭａ〜ＡＭｈの状態において、ショット領域８ａとモールド２のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まっているものとする。このとき、コンプリートショットＳｃの位置合わせ時には、アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄにおいて基板側マーク１１の中心とモールド側マーク１０の中心とを一致させれば重ね合わせ誤差を許容範囲に収めることができる。一方で、例えば、パーシャルショットＳｐ１の位置合わせ時には、図８に示すように、アライメントマークＡＭｆが用いられる。そのため、制御部１７は、アライメントマークＡＭｆにおいて、基板側マーク１１とモールド側マーク１０とが位置ずれ量（ΔＸｆ、ΔＹｆ）だけずれるように、パーシャルショットＳｐ１とモールド２との位置合わせを制御する。このように位置合わせを制御することにより、パーシャルショットＳｐ１とモールドのパターンとの重ね合わせ誤差を許容範囲に収めることができる。ここで、上記の説明では、ショット領域８ａとモールド２のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まる場合に、アライメントマークＡＭｅ〜ＡＭｈにおいて位置ずれが生じているものとした。しかしながら、実際には、アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｌの全てにおいて位置ずれ量（ΔＸ、ΔＹ）が生じていることが多い。

上述の位置合わせを行うため、第１実施形態のインプリント装置５０は、ショット領域８ａとモールド２のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まる場合に各基板側マーク１１と各モールド側マーク１０との間に生じる位置ずれ量を示す情報を有する。即ち、第１実施形態のインプリント装置は、アライメントマークＡＭにおける位置ずれ量（基板側マーク１１とモールド側マーク１０との位置ずれ量）を、アライメントマークＡＭごとに有している。当該情報は、例えば、制御部１７のメモリに記憶される。

第１実施形態のインプリント装置５０では、制御部１７は、対象ショット領域８ｂに設けられた複数の基板側マーク１１のうち、検出部３によって検出される基板側マーク１１を、対象ショット領域８ｂに含まれる有効チップ領域の数や位置に応じて選択する。次に、制御部１７は、選択された基板側マーク１１に対応する位置ずれ量を、各アライメントマークＡＭにおける位置ずれ量を示す情報から取得する。そして、制御部１７は、選択された基板側マーク１１とそれに対応するモールド側マーク１０との相対位置を検出部３によって検出し、検出された相対位置が、取得した位置ずれ量だけずれるように対象ショット領域８ｂとモールド２との位置合わせを制御する。これにより、各基板側マーク１１や各モールド側マーク１０に個別に位置ずれが生じている場合であっても、対象ショット領域８ｂにモールドのパターンを精度よく転写することができる。

ここで、各アライメントマークＡＭにおける位置ずれ量を示す情報を取得する方法について説明する。当該情報は、例えば、コンプリートショットＳｃに対してモールド２のパターンを転写した転写結果を用いて取得されうる。制御部１７は、モールド２のパターンがコンプリートショットＳｃに転写された後、コンプリートショットＳｃに形成された転写マーク２１と基板側マーク１１とを検出部３ａ〜３ｄを用いて検出する。これにより、制御部１７は、各アライメントマークＡＭにおける位置ずれ量、即ち、基板側マーク１１とモールド側マーク１０との位置ずれ量を取得することができる。ここで、アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｄを用いてコンプリートショットＳｃとモールド２との位置合わせを行っても、コンプリートショットＳｃとモールド２のパターンとの重ねあ合わせ誤差が許容範囲に収まっていない場合がある。この場合、ショット領域８ａおよびモールドには、通常、重ね合わせ誤差を計測するためのマークが設けられているため、制御部１７は、そのマークを用いて重ね合わせ誤差を計測する。そして、制御部１７は、検出部３ａ〜３ｄを用いて検出された基板側マークとモールド側マークとの相対位置と、計測した重ね合わせ誤差とに基づいて、各アライメントマークにおける位置ずれ量を取得することができる。重ね合わせ誤差は、重ね合わせ誤差を計測する計測部をインプリント装置５０内に設け、その計測部によって計測されてもよいし、インプリント装置の外部における装置によって計測されてもよい。

また、コンプリートショットＳｃは、図４に示すように、基板内に複数存在する。そのため、複数のコンプリートショットＳｃの各々について各アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｌにおける位置ずれ量を取得し、アライメントマークごとに位置ずれ量の平均値を算出してもよい。この位置ずれ量の平均値は、当該情報としてインプリント装置５０（制御部１７）に記憶され、コンプリートショットＳｃのインプリント処理を行うごとに更新されうる。さらに、複数の基板８に対してインプリント処理を行う場合、１枚目の基板８において位置ずれ量を取得するのではなく、複数の基板８にわたって位置ずれ量を取得してもよい。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、アライメントマークとしてＢｏｘ ｉｎ Ｂｏｘマークを用い、各アライメントマークにおける位置ずれ量を取得する方法について説明した。第２実施形態では、アライメントマークとして格子パターンを用い、アライメントマークにおける位置ずれ量を取得する方法について説明する。

図１０は、第２実施形態におけるアライメントマークを示す図である。図１０に示すように、モールド側マーク１０はＸ方向計測用の格子パターン１０ａとＹ方向計測用の格子パターン１０ｂとを含み、基板側マーク１１はＸ方向計測用の格子パターン１１ａとＹ方向計測用の格子パターン１１ｂとを含みうる。そして、インプリント装置５０は、モールド側マーク１０と基板側マーク１１とを、それらを重ねた状態で検出部３により観察する。モールド側マーク１０の格子パターン１０ａ（１０ｂ）と基板側マーク１１の格子パターン１１ａ（１１ｂ）とは、互いに間隔が僅かに異なるように構成されている。そのため、モールド側マークの格子パターン１０ａ（１０ｂ）と基板側マークの格子パターン１１ａ（１１ｂ）とを重ねた状態で検出部３により回折光を観察するとモアレ縞（モアレ像）が得られる。このとき、格子パターン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、このモアレ縞を観察することにより、基板側マーク１１とモールド側マーク１０との相対位置を検出することができる。ここで、図１０のように、検出部３の視野４０にＸ方向計測用の格子パターン（１０ａおよび１１ａ）と、Ｙ方向計測用の格子パターン（１０ｂおよび１１ｂ）とを同時に入れる。このとき、Ｘ方向とＹ方向とに関する位置合わせのためのモアレ縞を同時に観察でき、そのモアレ縞の位相から、基板側マーク１１とモールド側マークとのＸＹ方向における相対位置を検出することができる。

ここで、モアレ縞の位相の変化について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、モアレ縞の位相の変化を説明するための図である。図１１（ａ）はモールド側マーク１０の格子パターン３１を示し、図１１（ｂ）は基板側マーク１１の格子パターン３２を示すものとする。また、図１１（ｃ）および（ｄ）は格子パターン３１と格子パターン３２とを重ね合わせた結果を示す。図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、格子パターン３１および３２は、互いに異なる間隔を有するように構成されている。そのため、格子パターン３１と３２とを重ね合わせると、図１３（ｃ）に示すように、それらの間隔差に応じて明るい部分と暗い部分とが交互に配列したモアレ縞を生じさせることができる。モアレ縞は、格子パターン３１と３２との相対位置の変化に応じて明るい部分と暗い部分との位置が変化する。例えば、格子パターン３１と３２とを相対的にＸ方向にずらすと、図１１（ｃ）に示されるモアレ縞は、図１１（ｄ）に示されるモアレ縞に変化する。モアレ縞の変化は、格子パターン３１と３２との相対位置の変化を拡大して投影しているため、投影光学系１２の解像力が低くても、検出部３においてモールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を精度よく検出することができる。

次に、モールド側マーク１０がショット領域に転写された転写マーク２１を用いて、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を検出する方法について説明する。図１２は、転写マーク２１と基板側マーク１１との位置関係を示す図である。図１２（ａ）および（ｂ）では、転写マーク２１が、その中心と基板側マーク１１の中心とが重なった状態で、基板側マーク１１上に形成されている。図１２（ａ）は、基板側マーク１１と転写マーク２１とをＺ方向から見たときの図を示し、図１２（ｂ）は、その断面図（ＸＺ断面図）を示す。このように形成された転写マーク２１では、転写マーク２１の中心Ｘ０を基準とした中心対称な位相のモアレ縞が検出部３によって観察される。一方で、図１２（ｃ）および（ｄ）では、転写マーク２１がずれて基板側マーク上に形成されている。図１２（ｃ）は、基板側マーク１１と転写マーク２１とをＺ方向から見たときの図を示し、図１２（ｄ）は、その断面図（ＸＺ断面図）を示す。このように形成された転写マーク２１では、Ｘ０からΔＸだけずれた位置にピークを有する位相のモアレ縞が検出部３によって観察される。したがって、このようにモアレ縞を観察することで、転写マーク２１と基板側マーク１１との位置ずれ量、即ち、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との位置ずれ量を検出することができる。

このように、転写マーク２１を用いてモールド側マーク１０と基板側マーク１１との位置ずれ量を検出する工程を、コンプリートショットＳｃにおける各アライメントマークＡＭａ〜ＡＭｌについて実施する。具体的には、インプリント装置５０は、コンプリートショットＳｃへのモールド２のパターンの転写が終了し、モールド２が当該コンプリートショットＳｃから剥離されると、検出部３ａ〜３ｄが各転写マーク２１を観察する。そして、インプリント装置５０は、転写マーク２１と基板側マーク１１とから得られるモアレ縞の位相に基づいて、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との位置ずれ量を検出することができる。ここで、当該位置ずれ量を検出する際に、コンプリートショットＳｃとその上に転写されたモールド２のパターンとの重ね合わせ誤差を考慮してもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、アライメントマークとして格子パターンを用い、アライメントマークにおける位置ずれ量を取得する別の方法について説明する。

図１３は、第３実施形態におけるアライメントマークを示す図である。図１３（ａ）はモールド側マーク１０を示し、図１３（ｂ）は基板側マーク１１を示し、図１３（ｃ）はモールド側マーク１０と基板側マーク１１とを重ね合わせた結果を示す。モールド側マーク１０は、格子パターン３１と、格子パターン３１の位置を確認するための確認パターン３１ａ（粗検マーク）とを含む。また、基板側マーク１１は、モールド側マーク１０の格子パターン３１における間隔と異なる間隔を有する格子パターン３２と、格子パターン３２の位置を確認するための確認パターン３２ａとを含む。格子パターン３１および３２は、それぞれ所定の周期をもって構成されている。そのため、格子パターン３１と３２との相対位置がその周期の整数倍だけずれたときのモアレ縞は、相対位置がずれる前のモアレ縞と同じとなる。即ち、格子パターン３１および３２によって生じるモアレ縞のみによって、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置の検出する場合、検出結果に誤差が生じてしまいうる。したがって、格子パターン３１および３２との相対位置を１周期以下にすることが重要である。そこで、第３実施形態におけるモールド側マーク１０および基板側マーク１１は、それぞれ確認パターン３１ａおよび３２ａを含んでいる。確認パターン３１ａおよび３２ａは、その検出精度はモアレ縞における検出精度より低いが、検出範囲がモアレ縞における検出範囲より広くなるように構成される。このように構成された確認パターン３１ａおよび３２ａを検出部３によって検出することで、格子パターン３１および３２の相対位置を１周期以下にし、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を精度よく検出することができる。

確認パターン３１ａ（３２ａ）と格子パターン３１（３２）との相対位置は、設計値と等しくなっている場合には、上述の方法により、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を精度よく検出することができる。しかしながら、確認パターン３１ａ（３２ａ）と格子パターン３１（３２）との相対位置には、モールド２の製造誤差などによって、設計値からのずれを有する場合がある。その状態について、図１４を参照しながら説明する。図１４（ａ）は、基板側マーク１１における格子パターン３１と確認パターン３１ａとの配置をＺ方向から見たときの図を示し、図１４（ｂ）は、その断面図を示す。図１４（ｂ）では、格子パターン３１は、マーク３１ｄを中心として、所定の間隔で配置された複数のマーク３１ｂを含み、確認パターン３１ａは、格子パターン３１に対して設計値どおりに配置されているものとする。一方で、図１４（ｃ）では、確認パターン３１ａ’が格子パターン３１に対して設計値からずれ量Δだけずれた位置に形成されている。このずれ量Δが１／２周期以上である場合、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を精度よく検出することが困難となってしまう。そのため、インプリント装置５０内もしくは装置外部において、ずれ量Δを予め計測しておき、そのずれ量Δを考慮して確認パターン３１ａの位置合わせを行う。これにより、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を精度よく検出することができる。

ここで、第３実施形態では、確認パターン３１ａおよび３２ａを検出部３によって検出することで、格子パターン３１および３２の相対位置を１周期以下にし、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を検出する方法について説明した。しかしながら、例えば、確認パターン３１ａおよび３２ａを検出部３によって検出することだけで、モールド側マーク１０と基板側マーク１１との相対位置を検出してもよい。

＜第４実施形態＞
上述の実施形態では、インプリント装置５０を例にして説明したが、各アライメントマークにおける位置ずれ量を示す情報を用いてショット領域８ａとモールド２との位置合わせを行う本発明を、露光装置（ステッパまたはスキャナ）にも適用することができる。第４実施形態では、露光装置に本発明を適用する場合について説明する。

図１５は、第４実施形態の露光装置１００の構成を示す図である。照明系１０１は、それに含まれる光源から射出された露光光によって、パターンおよびアライメントマークが形成されているレチクル１１０（原版）を照明する。投影光学系１０２は、所定の倍率（例えば１倍）を有し、レチクル１１０に形成されたパターンを基板８に投影する。基板８に形成されたショット領域８ａには、１つのショット領域８ａに含まれる複数のチップ領域Ｃｉに対応するように、複数のアライメントマークＷＡＭが形成されている。また、レチクル１１０には、１つのショット領域８ａに形成された複数のアライメントマークＷＡＭに対応するように、複数のアライメントマークＲＡＭが形成されている。以下では、ショット領域８ａに形成されたアライメントマークＷＭＡを基板側マーク、レチクル１１０に形成されたアライメントマークＲＭＡをレチクル側マークと称する。露光装置１００には、レチクル１１０と照明系１０１との間に、図１５（ｂ）に示すように、複数の検出部３（第４実施形態では４つの検出部３ａ〜３ｄ）が配置されている。図１５（ｂ）は、検出部３を装置上面からみた概略図である。露光装置１００は、レチクル側マークと基板側マークとを、投影光学系１０２を介して検出部３ａ〜３ｄによって検出し、ショット領域８ａとレチクル１１０との位置合わせを行う。位置合わせは、例えば、レチクルと基板との相対位置を変更することや、投影光学系１０２の投影倍率を変更することなどによって行われる。

第４実施形態の露光装置１００においても、第１実施形態のインプリント装置５０と同様に、基板側マークやレチクル側マークにおいて個別に位置ずれが生じている場合がある。そこで、第４実施形態の露光装置１００は、第１実施形態と同様に、ショット領域８ａとレチクル１１０のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まる場合に基板側マークとレチクル側マークとの間に生じる位置ずれ量を示す情報を有する。第４実施形態の露光装置１００では、ショット領域８ａに設けられた複数の基板側マークのうち、検出部３によって検出される基板側マークが、ショット領域８ａに含まれる有効チップ領域の数や位置に応じて選択される。次に、選択された基板側マークに対応する位置ずれ量が、各アライメントマークにおける位置ずれ量を示す情報から取得される。そして、選択された基板側マークとそれに対応するレチクル側マークとの相対位置を検出部３によって検出し、検出された相対位置が、取得した位置ずれ量だけずれるようにショット領域８ａとレチクル１１０との位置合わせを制御する。これにより、各基板側マークや各モールド側マークに個別に位置ずれが生じている場合であっても、ショット領域８ａにレチクル１１０のパターンを精度よく転写することができる。

ここで、第４実施形態の露光装置では、ショット領域とレチクルのパターンとを位置合わせする方式は、ダイバイダイアライメント方式に限られず、グローバルアライメント方式であってもよい。グローバルアライメント方式とは、基板上における数箇所のショット領域（サンプルショット領域）でアライメントマークを計測し、計測した値を統計的に処理するグローバルアライメントのことである。例えば、サンプルショット領域におけるアライメントマークを検出する際に本発明を適用することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（インプリント装置や露光装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (12)

1. 原版に形成されたパターンを基板上のショット領域に転写する処理を行うリソグラフィ装置であって、
   前記処理の対象となる対象ショット領域のマークと前記原版のマークとを視野内に収めた状態で、それらのマークを検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて、前記対象ショット領域と前記原版との位置合わせを制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記対象ショット領域に設けられた複数のマークのうち前記位置合わせに使用すべきマークを使用マークとして選択し、
   前記対象ショット領域よりも前に前記処理が行われた参照ショット領域とそれに転写された前記原版のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まるときの前記参照ショット領域の複数のマークの各々とそれに対応する前記原版のマークとの位置関係を示す情報から、前記使用マークに対応する前記参照ショット領域のマークと前記原版のマークとの前記位置関係を取得し、
   前記検出部の前記視野内において、前記使用マークとそれに対応する前記原版のマークとが前記取得した位置関係になるように、前記位置合わせを制御する、ことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記制御部は、前記対象ショット領域に含まれるチップ領域の数および位置の少なくとも一方に応じて前記使用マークを選択する、ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記リソグラフィ装置は、基板上における複数のショット領域の各々に対して前記処理を行い、
   前記参照ショット領域は、前記複数のショット領域のうち、前記対象ショット領域より前に前記処理が行われたショット領域を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記制御部は、前記原版のパターンと同じ形状となるように基板上に形成された第１ショット領域を前記参照ショット領域とし、前記第１ショット領域に対する前記原版のパターンの転写結果から、前記第１ショット領域に設けられた複数のマークの各々についての前記位置関係を求めることにより前記情報を取得する、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記制御部は、前記第１ショット領域の各マークとそれに対応する前記原版の各マークとの相対位置と、当該相対位置において前記第１ショット領域に原版のパターンを転写することによって得られる、前記第１ショット領域とその上に転写された前記原版のパターンとの重ね合わせ誤差とに基づいて前記情報を取得する、ことを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記重ね合わせ誤差を計測する計測部を更に含み、
   前記制御部は、前記原版のパターンが転写された前記第１ショット領域を用いて前記計測部により前記重ね合わせ誤差を計測し、計測された前記重ね合わせ誤差に基づいて前記情報を取得する、ことを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記ショット領域のマーク及び前記原版のマークは、互いに間隔の異なる格子パターンをそれぞれ含み、
   前記制御部は、前記第１ショット領域の格子パターンと前記原版の格子パターンとの回折光を前記検出部によって検出することで、前記第１ショット領域の各マークとそれに対応する前記原版の各マークとの相対位置を得る、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記ショット領域のマークおよび前記原版のマークは、前記回折光から得られる前記相対位置よりも低い精度で前記相対位置を検出するための確認パターンをそれぞれ含み、
   前記制御部は、前記第１ショット領域の確認パターンと前記原版の確認パターンとの位置関係と前記回折光とに基づいて前記相対位置を得る、ことを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記ショット領域のマーク及び前記原版のマークは、互いに間隔の異なる格子パターンと、前記格子パターンにより得られる前記相対位置よりも低い精度で前記相対位置を検出するための確認パターンとをそれぞれ含み、
   前記制御部は、前記第１ショット領域の確認パターンと前記原版の確認パターンとの位置関係に基づいて前記相対位置を得る、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記ショット領域は、前記基板の外周を含むように前記基板の周辺部に配置されることにより一部が欠け、少なくとも１つのチップ領域を含む第２ショット領域を含み、
    前記制御部は、前記第２ショット領域を前記対象ショット領域とする場合、前記第２ショット領域に形成された複数のマークのうち、前記少なくとも１つのチップ領域に対して設けられたマークを前記使用マークとして選択する、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて原版のパターンを基板に転写する工程と、
    前記工程でパターンが形成された前記基板を加工する工程と、
    を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。
12. 原版に形成されたパターンを基板上のショット領域に転写する処理を行うリソグラフィ装置における、前記処理の対象となる対象ショット領域と前記原版との位置合わせ方法であって、
    前記リソグラフィ装置は、前記対象ショット領域のマークと前記原版のマークとを視野内に収めた状態で、それらのマークを検出する検出部を含み、
    前記位置合わせ方法は、
    前記対象ショット領域に設けられた複数のマークのうち、前記対象ショット領域と前記原版との位置合わせに使用すべきマークを使用マークとして選択する選択工程と、
    前記対象ショット領域よりも前に前記処理が行われた参照ショット領域とそれに転写された前記原版のパターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まるときの前記参照ショット領域の複数のマークの各々とそれに対応する前記原版のマークとの位置関係を示す情報から、前記使用マークに対応する前記参照ショット領域のマークと前記原版のマークとの前記位置関係を取得する取得工程と、
    前記検出部の前記視野内において、前記使用マークとそれに対応する前記原版のマークとが前記取得した位置関係になるように、前記位置合わせを制御する制御工程と、
    を含む、ことを特徴とする位置合わせ方法。