JP6381721B2 - インプリント方法、インプリント装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリントにより形成されたパターンと基板上のショット領域にあるパターンの重ね合わせを検査するためのアライメントマークを検出する、インプリント方法、インプリント装置及びデバイス製造方法に関する。

インプリント技術は、型に形成されたパターンを基板上のインプリント材に形成する技術であり、半導体デバイスや磁気記憶媒体を製造するリソグラフィ技術のひとつとして提案されている（特許文献１）。インプリント装置は、パターンが形成されたパターン面を有する型と、基板上に供給されたインプリント材（例えば光硬化樹脂）とを接触させ、接触させた状態でインプリント材を硬化させる。硬化したインプリント材と型との間隔を広げて、インプリント材から型を離すことで基板上のインプリント材にパターンを形成することができる。

このようなインプリント装置では、型と基板とのアライメント方法として、ダイバイダイアライメント方式を用いるのが一般的である。ダイバイダイアライメント方式は、基板上に形成された複数のショット領域毎に、かかるショット領域に形成された複数のアライメントマークと型に形成された複数のアライメントマークとを検出するものである。アライメントマークを検出するスコープとしては、マークの像を検出するセンサと、センサ上にマークの像を形成する光学系を備えた構成とする。

インプリント技術では、ダイバイダイアライメント方式でショット領域のパターンと型のパターン面とのアライメントを行って型を押し付けてインプリント材を硬化させても、硬化後はショット領域のパターンと転写されたパターンとに相対的な位置ずれがある。そのため、ショット領域のパターン上のインプリント材に型のパターンを転写した後に、ショット領域のパターンと転写されたパターンとの相対的な位置ずれを検査（重ね合わせ検査）する必要がある。

そこで、特許文献２にはインプリント装置内に構成したアライメントセンサにより、基板の下地パターンに予め形成されたマークと、基板上に塗布した樹脂に転写されたマークとの相対位置ずれ量を計測するものが記載されている。

特開２００７−２８１０７２号公報 特開２００９−８８２６４号公報

センサとセンサ上にマークの像を形成する光学系とを備えたスコープを使って重ね合わせ検査を行う場合、硬化したインプリント材と型との間隔を広げた後にマークを検出しようとすると、型に形成されたアライメントマークがスコープの視野内に位置している。そのため、重ね合わせ検査に必要な各ショット領域に予め形成されたマークとインプリント材に形成されたマークの検出精度に影響を及ぼす。

そこで、本発明は、硬化したインプリント材と型との間隔を広げた後に、重ね合わせ検査の精度を向上することができるインプリント方法を提供することを目的とする。

本発明のインプリント方法は、基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域を有する基板上にインプリント材を供給する供給工程と、インプリント材に型のマークを含むパターンを有する型を接触させる接触工程と、型を接触させた状態で、光学系によってセンサ上に導かれた型のマークからの光と基板のマークからの光を用いて型と基板の位置合わせを行い、インプリント材を硬化させる硬化工程と、基板と型との間隔を広げることで、型のマークが転写されて成るインプリント材のマークを含むパターンをインプリント材に形成する形成工程とを有するインプリント方法であって、基板と型との間隔を広げた後、基板のマークと型のマークが重ならないようにパターン面に平行な方向に基板を移動させ、かつ、光学系を移動させた後、光学系によってセンサ上に導かれたインプリント材のマークからの光及び基板のマークからの光によるモアレ信号を用いて、インプリント材のマーク及び基板のマークを検出して、基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを求めることを特徴とする。

硬化したインプリント材と型との間隔を広げた後に、重ね合わせ検査の精度を向上することができるインプリント方法を提供する。

本発明のインプリント装置を示した図である。 インプリント装置の補正機構を示した図である。 型のマークと基板上に形成されたマークの配置を示した図である。 基板のパターンと型のパターンとの相対的な位置ずれを示した図である。 本発明のインプリント工程を示した図である。 本発明のインプリント工程及び重ね合わせ検査工程のフローを示した図である。 本発明のインプリント動作のフローを示した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材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。

図１は、第１実施形態のインプリント装置１を示す図である。インプリント装置１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１は、型１１（原版、モールド）を保持する型保持部１２と、基板１３を保持する基板保持部１４と、検出部１５と、補正機構１６と、制御部１７とを有する。さらに、型保持部１２を移動させる型ステージ２２（型駆動部）と、基板保持部１４を移動させる基板ステージ２３（基板駆動部）を備える。また、インプリント装置１は、図示を省略しているが、基板１３の上にインプリント材（未硬化樹脂）を供給するための供給部（ディスペンサ）、型ステージ２２を保持するためのブリッジ定盤、基板ステージ２３を保持するためのベース定盤なども有する。

本実施形態では、インプリント材として紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型の樹脂を用いて、型１１に形成されたパターンを転写する光硬化法によるインプリントについて説明する。インプリント装置１は、基板１３の上に供給されたインプリント材と、パターンが形成された型１１とを接触させた（押印した）状態で不図示の光源から紫外線を照射してインプリント材を硬化させる。インプリント装置１は、硬化したインプリント材と型１１との間隔を広げる（離型する）ことでインプリント材にパターンを形成（転写）するインプリント処理を行う。

型１１は、インプリント材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面１１ａを有する。型１１は、基板１３の上のインプリント材に照射される紫外線が透過する材料（例えば、石英など）で構成される。また、パターン面１１ａには、型側マーク１８（第１アライメントマーク）が形成されている。

型保持部１２は、型１１を保持する保持機構であって、型１１を真空吸着又は静電吸着するモールドチャックを有する。型ステージ２２は、型保持部１２（型１１）を少なくともＺ軸方向（基板１３の上のインプリント材と型１１と接触させる際の押し付ける方向（押印方向）と、インプリント材と型１１の間隔を広げる方向（離型方向））に駆動する。また、型保持部１２は、Ｚ軸方向だけではなく、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθ（Ｚ軸周りの回転）方向に駆動する機能を備えていてもよい。

基板１３は、パターン面１１ａに形成されたパターンが転写、形成される基板であって、例えば、単結晶シリコンウエハやＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハなどを含む。基板１３には、インプリント材が供給部から供給（塗布）される。基板１３にはパターンが転写されるショット領域に基板側マーク１９（第２アライメントマーク）が形成されている。基板１３にショット領域が複数配置されている場合には、各ショット領域に基板側マーク１９が形成されている。型に形成されたパターンを樹脂に接触させる際に、型側マーク１８と基板側マーク１９を用いて型と基板のアライメントを行う。

基板保持部１４は、基板１３を保持する保持機構であって、基板１３を真空吸着又は静電吸着する基板チャックを有する。基板ステージ２３は、基板保持部１４（基板１３）を少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向（型１１の押印方向・離型方向に直交する方向）に駆動する。また、基板ステージ２３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向だけではなく、Ｚ軸方向及びθ（Ｚ軸周りの回転）方向に駆動する機能を備えていてもよい。本実施形態では型１１を基板１３に近づけることでインプリント材と接触させたが、基板１３を型１１に近づけてもよく、また型１１と基板１３とを互いに近づけても良い。

検出部１５は、型１１に形成された型側マーク１８と基板１３上のショット領域に形成された基板側マーク１９とを、型１１を透過する検出光を用いて光学的に検出（観察）するスコープで構成されている。検出部１５が、型側マーク１８と基板側マーク１９とを検出し、検出結果から型１１と基板１３の相対的な位置ずれを求めることができればよい。そのため、検出部１５は、型側マーク１８と基板側マーク１９の像を同時に撮像するための撮像部（センサ）やマークの像を撮像部に結像させるための光学系を備えたスコープで構成することができる。このように、検出部１５でマークを検出するとは、光学系の焦点をマークに合わせた状態で、光学系によって形成されたマークの像をセンサで撮像することを示す。さらに、検出部１５は、型側マーク１８と基板側マーク１９によるモアレ信号など型１１と基板１３との相対的な位置を反映した干渉信号を検出するスコープで構成してもよい。

また、検出部１５は、型側マーク１８と基板側マーク１９とを同時に検出できなくてもよい。例えば、検出部１５は、検出部の内部に配置された基準位置に対する型側マーク１８及び基板側マーク１９を検出し、それぞれの位置を求めることで、型側マーク１８と基板側マーク１９との相対的な位置ずれを求めてもよい。検出部１５は、光源からの紫外線の光路を遮らないように、傾けて配置しているがこれに限らない。例えば、紫外線を透過し可視光を反射する特性を持ったミラーを構成し、ミラーを反射した光を検出すようにすれば、検出部１５を傾けずに配置することができる。

図２に示すようにインプリント装置１には、補正機構１６（変形部）を備えていても良い。例えば、補正機構１６（変形部）は、型１１の側面に、パターン面１１ａに平行な方向に力を付与してパターン面１１ａ（パターン形状）をパターン面（ＸＹ面）に平行な方向に変形させる。この場合、補正機構１６は、型１１の側面に接触する接触部１６ａと、型１１の側面に近づく方向（押す方向）及び型１１の側面から遠ざかる方向（引く方向）に接触部１６ａを駆動するアクチュエータ１６ｂとで構成される。但し、補正機構１６は加熱部を備えていても良く、型１１に熱を付与して型１１の温度を制御することでパターン面１１ａをパターン面に平行な方向に変形させてもよい。

制御部１７は、インプリント装置１の動作を制御するプログラムが格納されたメモリＭＲＹと、メモリＭＲＹに格納されたプログラムを実行するプロセッサＰＲＣ、検出部１５の検出結果を用いて型と基板の相対的な位置を演算する演算部ＣＡＬなどを含む。実行されたプログラムに従ってインプリント装置１を構成する各ユニットを制御するための信号を出力する。また、検出部１５が検出した型側マーク１８と基板側マーク１９との検出結果に基づいて、制御部１７の演算部ＣＡＬで型１１と基板１３との相対的な位置ずれを求める。演算部ＣＡＬによる演算結果を入力値として制御部１７は、型ステージ２２または基板ステージ２３を駆動させるための信号を出力する。制御部１７から出力された信号に基づき、型ステージ２２または基板ステージ２３が移動することで型１１と基板１３の相対的な位置を変化させ、型１１と基板１３の位置合わせを行う。なお、型ステージ２２と基板ステージ２３の双方を同時又は順次駆動させても良い。さらに、制御部１７は、インプリント装置１でパターンを形成する際に、補正機構１６による型１１のパターン面１１ａの変形量を制御する。

図３を参照して、型１１と基板１３のアライメントに用いられるアライメントマークについて説明する。図３（ａ）は型１１のパターン面１１ａに形成された型側マーク１８を示している。図３（ｂ）は基板１３の上のショット領域に形成された基板側マーク１９を示している。本実施形態では、１つのショット領域に６つのチップ領域が配置されているものとする。

図３（ａ）に示すように、型１１のパターン面１１ａには型側マーク１８ａ〜１８ｈが形成されている。Ｘ軸方向に長手方向を有する型側マーク１８ａ、１８ｂ、１８ｅ及び１８ｆは、Ｘ軸方向に計測方向を有するマークである。同様に、Ｙ軸方向に長手方向を有する型側マーク１８ｃ、１８ｄ、１８ｇ及び１８ｈは、Ｙ軸方向に計測方向を有するマークである。また、図３（ａ）において、点線で囲まれた領域は、６つのチップ領域４を示しており、各チップ領域４には転写すべきパターンが形成されている。また、本実施形態では６つのチップ領域４が形成されている領域と型側マーク１８が形成された領域（パターン面１１ａ）を合わせてショット領域５とする。

図３（ｂ）に示すように、基板１３の上の１つのショット領域５には回路パターンと基板側マーク１９ａ〜１９ｈとが形成されている。Ｘ軸方向に長手方向を有する基板側マーク１９ａ、１９ｂ、１９ｅ及び１９ｆは、Ｘ軸方向に計測方向を有するマークである。それぞれ、図３（ａ）に示した型側マーク１８ａ、１８ｂ、１８ｅ及び１８ｆに対応している。これらの対応した型側マークと基板側マークとを用いて型と基板とのＸ方向の相対的な位置ずれを求める。また、Ｙ軸方向に長手方向を有する基板側マーク１９ｃ、１９ｄ、１９ｇ及び１９ｈは、Ｙ軸方向に計測方向を有するマークである。それぞれ、図３（ａ）に示した型側マーク１８ｃ、１８ｄ、１８ｇ及び１８ｈに対応している。これらの対応した型側マークと基板側マークとを用いて型と基板とのＹ方向の相対的な位置ずれを求める。また、図３（ｂ）において、ショット領域５の内側の実線で囲まれた領域は、６つのチップ領域４を示している。

インプリント装置１で基板１３上にパターンを形成する際、即ち、型１１と基板１３の上のインプリント材とを接触させる際は、各型側マーク１８ａ〜１８ｈと対応する各基板側マーク１９ｂ〜１９ｈが近傍に位置することになる。従って、検出部１５によって型側マーク１８と基板側マーク１９とを検出することで、型１１のパターン面１１ａと基板１３のショット領域５との相対的な位置ずれを求めることができる。型１１のパターン面１１ａと基板１３の上のショット領域５とに相対的な位置ずれが生じると、パターンの転写不良（製品不良）を招いてしまう。

図４を参照して、インプリントにおける型１１のパターン面１１ａと基板１３の上のショット領域５との相対的な位置ずれについて説明する。ここで、型１１と基板１３との相対的な位置ずれとは、型１１のパターン面１１ａと基板１３のショット領域５との間に位置（シフト）や形状（倍率）にずれ（誤差）が生じることを示している。検出部１５が複数の型側マーク１８と基板側マーク１９のそれぞれを検出し、検出結果に基づいて演算部ＣＡＬが型１１と基板１３との相対的な位置ずれを求める。図４（ａ）〜（ｅ）は、型１１のパターン面１１ａと基板１３の上のショット領域５のパターン間に生じる相対的な位置ずれ（以下、「型１１とショット領域５とのずれ」とも称する）を示す図である。型１１（のパターン）とショット領域５（のパターン）とのずれには、シフト、倍率ずれ、回転などが含まれる。それぞれの基板側マーク１９に対する型側マーク１８の相対的な位置ずれ（位置ずれ量）を求めることで、型１１とショット領域５とのずれにどのような成分が含まれているか知ることができる。

図４（ａ）は、型１１とショット領域５とのずれがシフトである場合を示している。検出部１５が検出したそれぞれの型側マーク１８と基板側マーク１９とが一方向にずれている場合、型１１とショット領域５とのずれがシフトであると推定することができる。

図４（ｂ）は、型１１とショット領域５とのずれが倍率ずれである場合を示している。検出部１５が検出したそれぞれの型側マーク１８が基板側マーク１９とショット領域５の中心に対して一様に外部又は内部に向かってずれている場合、型１１とショット領域５とのずれが倍率ずれであると推定することができる。

図４（ｃ）は、型１１とショット領域５とのずれが台形ずれである場合を示している。検出部１５が検出したそれぞれの型側マーク１８が基板側マーク１９とショット領域５の中心に対して外部又は内部に向かってずれている。ずれている方向がショット領域５の上下又は左右で異なっている場合、型１１とショット領域５とのずれが台形ずれであると推定することができる。

図４（ｄ）は、型１１とショット領域５とのずれがねじれである場合を示している。検出部１５が検出した型側マーク１８が基板側マーク１９に対してずれる方向がショット領域５の上下又は左右で異なっている場合、型１１とショット領域５とのずれがねじれであると推定することができる。

図４（ｅ）は、型１１とショット領域５とのずれが回転である場合を示している。検出部１５が検出した型側マーク１８が基板側マーク１９に対してずれる方向がショット領域５の上下左右で異なり、ショット領域５内のある点を中心として円を描くようにずれている場合、型１１とショット領域５とのずれが回転であると推定することができる。

図４（ａ）に示したように、型１１とショット領域５とのずれがシフトである場合、制御部１７は、型ステージ２２を移動させる。具体的には、検出部１５で型側マーク１８と基板側マーク１９とを検出し、検出結果に基づいて制御部１７の演算部ＣＡＬは、型１１と相対的な位置ずれを求める。制御部１７は求めた相対的な位置ずれから、パターン面１１ａと基板上のショット領域５が重なるように、型ステージ２２の駆動量を制御する。型ステージ１１に加えて基板ステージ２３を型ステージ１１の駆動に対して同時または順次移動させても良い。少なくとも一方型ステージ２２及び基板ステージ２３の少なくとも一方の駆動によってシフトの位置ずれを補正する。

また、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示したように、型１１とショット領域５とのずれが倍率ずれ、台形ずれ、ねじれなどである場合、制御部１７は、補正機構１６によって、型１１のパターン面１１ａの形状を変形させる。具体的には、検出部１５で型側マーク１８と基板側マーク１９とを検出し、検出結果に基づいて制御部１７の演算部ＣＡＬは、型１１と基板１３との相対的な位置ずれを求める。制御部１７は、求めた相対的な位置ずれから、パターン面１１ａの形状が基板上のショット領域５の形状となるように、補正機構１６によるパターン面１１ａの変形量を制御する。補正機構１６によりパターン面１１ａを変形させ、基板ステージ２３によりショット領域（基板１３）を変位（移動）させることで、型１１とショット領域５のアライメントを行う。また、アクチュエータ１６ｂの駆動量（即ち、型１１に付与する力）とパターン面１１ａの変形量との対応関係を表すデータを予め取得して制御部１７のメモリＭＲＹなどに記憶させておいても良い。制御部１７は、メモリＭＲＹに格納したデータに基づき、パターン面１１ａの変形量に対応するアクチュエータ１６ｂの駆動量を求め、アクチュエータ１６ｂを駆動させることができる。

さらに、図４（ｅ）に示したように、型１１とショット領域５が回転差をもっている場合、制御部１７は、型保持部１２もしくは基板ステージ２３もしくはその両方を回転させることで補正することができる。

以上のように、型１１とショット領域５のアライメントやパターン面１１ａの形状の補正を行い、型１１に形成されたパターンを基板１３上のインプリント材に転写する。

図５は、基板１３上のインプリント材２０に型１１のパターン面１１ａに形成されたパターンを転写するインプリント工程を説明する。図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、基板１３と型１１を断面から見た様子を示している。

図５（ａ）に示すように、押印を開始するまでにインプリント材２０を基板１３上のショット領域５に供給する。インプリント材２０は、一般的に揮発性が高い樹脂であるためインプリント工程の直前にインプリント材２０を基板上に供給する。揮発性が低いインプリント材であれば、スピンコートなどで事前に基板上の全面（複数配置されたショット領域）にインプリント材を供給しておいても良い。上述したように、型側マーク１８と基板側マーク１９を検出することで型１１と基板１３の相対的な位置ずれを求め、基板のシフト移動や型の形状の補正によりアライメントを行う。

図５（ｂ）に示すように、型１１をインプリント材２０に接触させ、型１１に形成されたパターン（凹凸構造）にインプリント材２０を充填させる。このとき型１１とインプリント材２０は、検出部１５から照射される検出光が透過するため、検出部１５で基板側マーク１９を検出することができる。しかし、型１１とインプリント材２０とが接触し、パターン凹部に樹脂が充填することで型側マーク１８が計測できなくなる場合がある。これは、型１１とインプリント材２０が接触する前は、型１１に空気が接していたので屈折率差が大きかったが、パターン凹部に樹脂が充填されることで屈折率差が小さくなるため、型側マーク１８が検出できなくなる。そこで、型側マーク１８に型１１の屈折率や透過率と異なる物質を塗布したり、イオン照射などによりマーク部の屈折率を変えたりする手法が提案されている。これらの手法を用いることで、図５（ｂ）の状態になっても型側マーク１８を検出することが可能である。検出部１５が、型側マーク１８と基板側マーク１９とを検出し、上述のように型ステージ２２の駆動や補正機構１６を用いることによって、パターン面１１ａと基板上のショット領域５とをアライメントした後、インプリント材２０を硬化させる。

図５（ｃ）はインプリント材２０を硬化させた後、硬化したインプリント材２０と型１１との間隔を広げて、型１１と基板を引き離した（離型）状態を示している。ここで、インプリント材２０は、パターン面１１ａに形成されたパターンが形成されているが、同時に型側マーク１８もインプリント材２０に転写され、基板１３上に転写マーク２１（第３アライメントマーク）が形成される。離型工程後に、この転写マーク２１と基板側マーク１９を検出することで、基板上のショット領域（のパターン）とインプリント材に形成されたパターンとの相対的な位置ずれを計測、いわゆる重ね合わせ検査、を行うことができる。離型工程後に重ね合わせ検査をするため、インプリント材に形成された転写マーク２１上に型１１が在る状態で、検出部１５は転写マーク２１と基板側マーク１９とを検出することになる。

型１１とインプリント材２０の接触時に検出部１５で型側マーク１８と基板側マーク１９を検出しているため、離型後でも検出部１５で、視野内に在る転写マーク２１と基板側マーク１９を検出することができる。このようにアライメント用の検出部１５を用いて、パターンを転写直後の基板１３の上層のパターンと下層のパターン間の重ね合わせ検査をインプリント装置上で行うことができる。

ここで検出部１５（スコープ）は、基板１３上に焦点を合わせて接触時（押印時）の型側マーク１８と基板側マーク１９を検出している。具体的には、検出部１５に含まれる光学系は、その焦点を型側マーク１８と基板側マーク１９に合わせた状態でセンサ上に両者のマークの像を形成する。そのため、型と基板を引き離した直後に基板側マーク１９と転写マーク２１を検出しようとすると、検出部１５の焦点深度内に型側マーク１８が位置しているため、重ね合わせ検査に影響を与える恐れがある。そこで、型１１と基板１３との間隔を十分に広げて、型１１（のマーク１８）を検出部１５の焦点深度外に配置することで基板側マーク１９と転写マーク２１だけを観察することができる。

例えば検出部１５に用いるスコープの検出ＮＡが０．１で、検出光が波長６００ｎｍ（可視光）の光でマーク１９，２１を検出する場合、スコープの焦点深度は±３０μｍである。よって、このスコープの焦点位置が基板１３の表面にある場合は、型と基板の間隔を３０μｍより大きくも離すことによって型側マーク１８は検出部１５で検出されなくなる。

ここで検出部１５は、必ずしも基板１３上（基板側マーク１９）に焦点を合わせなくても良く、検出部１５の焦点深度内に基板側マーク１９が位置していれば良い。少なくとも、検出部１５の焦点深度外に型１１（のマーク１８）を位置させた後に、検出部１５の焦点深度内に基板側マーク１９が位置していれば良い。また、検出部１５の焦点深度内に基板側マーク１９を位置させた状態で、インプリント材と型との間隔を広げても良い。

以上のように、検出部１５は転写マーク２１上に型１１が在る状態で、転写マーク２１と基板側マーク１９から型１１を透過した光を検出している。位置ずれを求める手段（演算部ＣＡＬ）は、検出部１５の検出結果を用いて、離型後の転写マーク２１と基板側マーク１９の相対的な位置、つまり重ね合わせ精度を計測（重ね合わせ検査）する。

図６は、本実施形態のインプリント工程のフローを示している。ここで本実施形態を説明するフローには次の、Ａ：インプリント工程、Ｂ：型のパターンとショット領域の位置／形状合わせ、Ｃ：重ね合わせ検査工程が含まれる。

Ａ：インプリント工程では、図５で説明した型に形成されたパターンを基板上のインプリント材に形成（転写）する工程である。
Ｂ：型のパターンとショット領域の位置／形状合わせでは、型側マークと基板側マークを検出し、相対的な位置を計測することで、型のパターンと基板上のショット領域の相対的な位置並びに形状の差を求め、補正する工程である。
Ｃ：重ね合わせ検査工程は、転写マーク２１と基板側マーク１９を検出することで、インプリント材に形成されたパターンと基板上のショット領域との相対的な位置ずれを計測し、重ね合わせ検査する工程である。

まず、型とインプリント材を接触させ（６Ａ−１、押印工程）、型に形成されたパターン（凹凸パターン）に樹脂を充填する（６Ａ−２、充填工程）。押印工程と充填工程の間に並行して、検出部で型側マーク１８と基板側マーク１９の検出が可能になったら、型側マーク１８と基板側マーク１９の検出を開始する（６Ｂ−１、検出工程）。２つのマークの検出結果に基づいて型のパターンとショット領域の相対的な位置の算出を開始する。２つのマークを同時に検出するためには、型１１と基板１３の間隔が充分近づいてからでしか計測できない。しかし、例えば事前に型側マーク１８を検出部で検出し、検出部の基準（例えばスコープの受光面）に対する位置を計測し、記憶する。そして、基板側マーク１９を検出部で検出し、検出部の基準に対する位置を計測する。このように検出部で検出された型側マーク１８と基板側マーク１９から２つのマークの相対的な位置を求めても良い。

基板１３上のショット領域内に形成された複数の型側マーク１８と複数の基板側マーク１９を検出部１５で検出した検出結果に基づいて、図４で示した型（のパターン）と基板（のパターン）の相対的な位置や形状の差分を算出する（６Ｂ−２、算出工程）。算出した相対的な位置や形状の差分（差分量）に従って、型と基板の少なくとも一方の位置や形状の補正を行う（６Ｂ−３、補正工程）。ここで説明したアライメントマークの検出方法および型の補正方法は、上記の図２および図４の説明で記載した手法で行うことができる。

補正工程（６Ｂ−３）の補正が十分かどうか確認するため、再び検出工程（６Ｂ−１）に戻っても良い。この検出工程、算出工程、補正工程を複数回行い、必要とする精度に対して十分に補正されていることが確認されたら、紫外光をインプリント材に照射してインプリント材を硬化させる（６Ａ−３、硬化工程）。

インプリント材が硬化したら、硬化したインプリント材と型との間隔を広げ、インプリント材から型を引き離す（６Ａ−４、離型工程）。硬化したインプリント材と型とが接触した状態から、型ステージ２２（型駆動部）または基板ステージ２３（基板駆動部）が駆動することによって、硬化したインプリント材と型との間隔を広げる。型ステージ２２及び基板ステージ２３が同時にまたは順次、駆動することによって、インプリント材と型との間隔を広げても良い。

この際、型と基板の間隔が検出部のスコープの焦点深度に対して大きくなるように間隔を広げる。検出部１５のスコープの焦点を基板側マーク１９に合わせているとき、インプリント材から型を引き離すことでスコープの焦点深度から型側マーク１８が外れ、見えなくなる。もしくは型側マーク１８が関与する干渉信号など基板側マーク１９との相対的な位置を反映した信号が発生しなくなる。これにより、転写マーク２１と基板側マーク１９を検出部１５で検出する（６Ｃ−１、マーク検出工程）。検出部１５で検出した検出結果は、制御部１７の演算部ＣＡＬ（相対的な位置ずれを求める手段）へ送られる。検出部１５の検出結果に基づき、演算部ＣＡＬは相対的な位置ずれを算出すること（重ね合せ検査）ができる（６Ｃ−２、位置ずれ算出工程）。

マーク検出工程（６Ｃ−１）の際、検出部１５の焦点深度に対して十分に型１１と基板１３の間隔を広げられない場合、転写マーク２１と基板側マーク１９に型側マーク１８が重ならない位置へ、型１１を離型方向に対して垂直な方向に移動（シフト）させる。通常位置合わせに用いるアライメントマークの大きさは１００μｍ程度である。型１１をアライメントマークの大きさ以上の距離をパターン面１１ａに平行な方向に移動させればよい。アライメントマークの大きさに合わせて型１１を移動させれば、検出部１５の検出視野に転写マーク２１と基板側マーク１９が入ったまま２つのマークを検出し、相対的な位置ずれを算出することができる。ここでは、型１１をパターン面１１ａに平行な方向に移動させて説明したが、基板１３を移動させても良い。その際には転写マーク２１と基板側マーク１９とが検出部１５の検出視野から外れないように移動させる。以上のように、型１１をシフトさせる場合であっても、検出部１５は、転写マーク２１上に型１１が在る状態で、型１１を介して転写マーク２１と基板側マーク１９を検出している。

上記のマーク検出工程（６Ｃ−１）での検出方法、並びに位置ずれ算出工程（６Ｃ−２）での計測方法は、検出工程（６Ｂ−１）の検出方法、並びに算出工程（６Ｂ−２）の算出方法を適用することができる。

本実施形態では、離型工程の直後に各ショット領域における基板上のショット領域と転写されたパターンの相対的な位置ずれを求めることができるので、生産性を落とすことなくパターンを転写したショット領域に対して重ね合わせ検査を行うことができる。インプリント工程と重ね合わせ検査工程が終了（６Ａ−５）した後、基板上のショット領域にパターンの形成が完了したかを判断する。パターン形成が完了していない場合は、次のショット領域にパターンを転写するために基板１３が移動する。このように、重ね合わせ検査をパターンが転写されたショット領域とは異なるショット領域にパターンを転写する工程を開始する前に行う。

図６の工程Ｂ：型のパターンとショット領域のパターンの位置および形状合わせ（６Ｂ−１〜３）によって型と基板の相対的な位置／形状を十分に補正した後にインプリントしているため、ほとんど誤差はないはずである。しかしながら図６の工程Ｃ：重ね合わせ検査工程（６Ｃ−１〜２）の検査結果で重ね合わせ精度が低い場合は、インプリント工程でインプリント材を硬化させる前の位置合わせ計測時と硬化後の計測との間でオフセットがあることが考えられる。

この樹脂が硬化する際に発生する相対的な位置ずれの大きな要因の一つが、樹脂の収縮に伴うものである。樹脂の硬化を開始してから樹脂が十分に硬化するまでに、樹脂の硬化に応じて樹脂が収縮するため、樹脂の収縮に伴って型に応力が加わる。この型に加わる応力のために各ショット領域で基板と型との相対的な位置ずれが同じような方向に発生することが分かった。また、離型時に硬化した樹脂から型を垂直に引き離すことができれば良いが、基板面の垂直方向に対して角度を伴って離型した場合、樹脂に形成されたパターンにＸＹ方向の力が加わるため、位置ずれが発生することも分かってきている。

そこで、重ね合わせ算出工程（６Ｃ−２）で得られた計測結果を、次のショット領域もしくは次の基板以降の算出工程（６Ｂ−２）でオフセットとして加味することができる。従来、すべてのショット領域でパターンを転写した後に重ね合わせ検査を行っていたものと比較して短いサイクルで重ね合わせ検査の検査結果のフィードバックが可能となり重ね合わせ精度向上が見込まれる。

また、重ね合わせ検査の検査結果（データ）を、各ショット領域もしくはチップ領域での重ね合わせ精度を把握することができるため、製品としての良否の判定を行うことができる。また、本計測結果に基づいて詳しく計測するショット領域もしくはチップを特定し、より精度の高い重ね合わせ検査装置で計測することも可能である。インプリント装置内では簡易的な検査を行い、検査結果に基づいて重ね合わせ検査装置で詳細に検査してもよい。全ショット領域の検査を行うより、あらかじめ絞られたショット領域だけで行うため、検査装置で行う重ね合わせ検査の時間を短くすることができる。

インプリント装置内で行う重ね合わせ検査の結果、インプリント材に形成されたパターンと基板上のショット領域との相対的な位置ずれが、許容範囲内の場合は、重ね合わせ算出工程で得られた計測結果を用いて他のショット領域にインプリントを行う。一方で、インプリント材に形成されたパターンと基板上のショット領域との相対的な位置ずれが、許容範囲外の場合は、インプリント装置外部の重ね合わせ検査装置を用いて相対的な位置ずれを計測し、より正確な重ね合わせ検査を行う。また、相対的な位置ずれが、許容範囲外の場合は、後のショット領域に対するパターンの形成を停止することができる。

図７は本実施形態におけるインプリント装置１を用いて基板上にパターンを形成するインプリント動作の一連の流れを示すフローチャートである。図７に示すインプリント動作は、図１で示した制御部１７に有するメモリＭＲＹに格納されているプログラムを実行することで実施される。また、制御部１７に有するプロセッサＰＲＣはメモリＭＲＹに格納されたプログラムを処理する。このように、上述した本発明のインプリント動作は、制御部のメモリＭＲＹに格納されたプログラムに従って実行される。

インプリント工程が開始されると、インプリント装置１に基板Ｗが搬入される（Ｓ７１）。不図示の基板搬送ユニットが、インプリント装置１の外部から基板１３を基板保持部１４に載置する。

基板が搬入されると、基板１３上に複数配置されたショット領域の配置を計測する（Ｓ７２）。ここでは検出部１５が、基板上に形成されたアライメントマークを検出し、基板上のショット領域の配列（位置）を求める。検出部１５の代わりに、型１１を介さずにアライメントマークを検出するオフアクシスアライメントスコープを用いても良い。

ショット領域の配置を計測した後、パターンを転写するショット領域に樹脂を供給するために基板ステージ２３が移動する（Ｓ７３）。基板ステージ２３が移動することで、樹脂が塗布されるショット領域が供給部の下に位置する。

基板１３が移動した後、上述した本実施形態のインプリント工程及び重ね合わせ検査工程を行う（Ｓ７４）。インプリント工程及び重ね合わせ検査工程は、図６で説明した各工程を実行する。

インプリント工程及び重ね合わせ検査工程の後、基板上のショット領域にパターンの形成が完了したかを判断する（Ｓ７５）。パターン形成が完了していない場合、Ｓ７３に戻り次にパターンを形成するショット領域に樹脂を塗布するために基板ステージが移動し、Ｓ７４のインプリント工程及び重ね合わせ検査工程を繰り返す。

パターン形成が完了した場合、インプリント装置１００から基板Ｗが搬出される（Ｓ７６）。不図示の基板搬送ユニットが、基板保持部２３から基板１３をインプリント装置１の外部に搬出し、一連のインプリント動作を終了する。

本実施形態では、ダイバイダイアライメントにおける型と基板の位置合わせに用いたアライメントマークを使って重ね合わせ検査を行っているがこれに限らない。例えば、本実施形態は各ショット領域の四隅に基板側マーク１９を構成しているが、複数のチップ領域を持つショット領域の場合、チップ領域とチップ領域の間などの所望の位置にアライメントマークを構成してもよい。なお、本実施例では、マーク１９を、チップ領域間またはショット領域間のスクライブライン内に配置してある。

図６で説明した工程Ｂの補正が終了し、工程Ｃの重ね合わせ検査が開始されるまでにスコープが駆動し所望のアライメントマーク（工程Ｂで使用したマークとは異なるマーク）を計測しても良い。

また、重ね合わせ検査のために、検出部１５とは異なるスコープをインプリント装置内に用意してもよい。ただしこの場合のスコープは、離型工程の直後に重ね合わせ検査のためのマーク検出を行うので、検出部１５と同様に型ステージ２２内に配置し、型１１を介してマークの検出を行えるようにする。また、樹脂を硬化させる光が通過する経路を遮らないように配置する必要がある。重ね合わせ検査に型側マーク１８がインプリント材２０に転写された転写マーク２１を用いる場合には、重ね合わせ検査用のスコープを検出部１５に隣接して配置する。

通常、位置合わせ用のスコープは、生産性向上のため短時間でマーク（位置）の検出が求められている。また、装置内にスコープを多く配置するとともにマークの位置にしたって近傍まで寄る必要がある為、スコープの小型化（簡易化）が求められている。そのため、マークを検出するために必要な時間（チャージタイム）を短くすることや、スコープの視野を狭く（狭化）する必要がある。このような位置合わせ用のスコープを用いて、重ね合わせ検査を行うと、視野が狭くマークの検出時間が短いため、重ね合わせ検査に必要な信号がマークから得られない場合がある。重ね合わせ検査のためのスコープをインプリント装置内に用意すれば、視野を広くしたり、マークを検出するための時間を長くしたりするなど、位置合わせ用のスコープと比較して制約を緩めることができる。そのため、より多くのマークを検出することができ、多くのマークの検出結果に基づいて重ね合わせ検査をすることができる。

さらに、本件で使用するマークであるが限られたスペースに構成しなければいけない為、アライメントに用いるマークを流用できることが望ましい。しかしながら、重ね合せ検査の精度を求める場合など、必要に応じて重ね合わせ検査に最適なマークを別途構成しても良い。この場合、検出部１５の視野内にアライメントマークと重ね合わせ検査用マークが構成できれば、本実施形態を行うことは難しくない。また視野から外れた位置にある場合は、離型後基板ステージ２３もしくは検出部１５を駆動し、検出部１５で捕捉できれば実施可能である。

本実施形態では、ダイバイダイアライメントにおける型と基板の位置合わせについて説明したが、本発明のインプリント方法はダイバイダイアライメントに限らない。例えば、基板上に複数配置されたショット領域に形成されたマークを検出し、検出結果から複数のショット領域の配列座標を求め、求めた配列座標に基づいて型と基板の位置合わせを行うグローバルアライメント方式でも良い。グローバルアライメント方式で型と基板の位置合わせをして、型に形成されたパターンを基板上のショット領域上のインプリント材に形成したのち、上述した方法で基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを求める。グローバルアライメント方式の場合、ずれを求めた基板とは異なる基板上の複数のショット領域の配列座標を求める際に、求めた相対的な位置ずれの結果を用いる。複数のショット領域に形成されたマークの検出結果に加え、相対的な位置ずれの結果を用いることで、インプリント材を硬化させた後の基板のパターンと転写されたパターンとの相対的な位置ずれを低減することができる。

本実施形態では、紫外光を照射してインプリント材を硬化させる光硬化型のインプリントについて説明した。基板上に供給されるインプリント材は、照射される光の波長に応じて適宜決めればよい。また本発明は、光硬化型のインプリントに限らず、熱を用いてインプリント材を硬化させる熱硬化型のインプリントを適用することができる。

（デバイス製造方法）
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したインプリント装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを形成する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを形成された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを形成された基板を加工する他の処理を含みうる。本実施形態の物品製造方法は、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一つにおいて有利である。

１ インプリント装置
１１ 型
１２ 型保持部
１３ 基板
１４ 基板保持部
１５ 検出部
１８ 型側マーク（第１アライメントマーク）
１９ 基板側マーク（第２アライメントマーク）
２１ 転写マーク（第３アライメントマーク）

Claims (13)

1. 基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域を有する基板上にインプリント材を供給する供給工程と、
   前記インプリント材に型のマークを含むパターンを有する型を接触させる接触工程と、
   前記型を接触させた状態で、光学系によってセンサ上に導かれた前記型のマークからの光と前記基板のマークからの光を用いて前記型と前記基板の位置合わせを行い、前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、
   前記基板と前記型との間隔を広げることで、前記型のマークが転写されて成るインプリント材のマークを含むパターンをインプリント材に形成する形成工程とを有するインプリント方法であって、
   前記基板と前記型との間隔を広げた後、前記基板のマークと前記型のマークが重ならないように前記パターン面に平行な方向に前記基板を移動させ、かつ、前記光学系を移動させた後、前記光学系によって前記センサ上に導かれた前記インプリント材のマークからの光及び前記基板のマークからの光によるモアレ信号を用いて、基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを求めることを特徴とするインプリント方法。
2. 前記基板のパターンと前記インプリント材のパターンとの相対的な位置ずれは、センサ上に前記型を透過し光学系によって導かれた前記インプリント材のマークからの光及び前記基板のマークからの光を用いることを特徴とする請求項１に記載のインプリント方法。
3. 基板上には前記ショット領域が複数配置されており、
   各ショット領域に対し、前記接触工程において型と基板との位置合わせを行ってから、前記硬化工程及び形成工程を実行し、その後、前記基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを求めることで、複数のショット領域に順にパターンを形成する際に、
   先のショット領域において求めた基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを、後のショット領域における型と基板との位置合わせに用いることを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント方法。
4. 先のショット領域において求めた基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれが、許容範囲外の場合は、後のショット領域に対するパターンの形成を停止することを特徴とする請求項３に記載のインプリント方法。
5. 複数の基板のそれぞれに対し、前記接触工程において型と基板との位置合わせを行い、前記硬化工程及び形成工程を実行し、その後、前記基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを求めることで、複数の基板に順にパターンを形成する際に、
   先の基板において求めた基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを、後の基板における前記型と基板との位置合わせに用いることを特徴とする請求項１または２に記載のインプリント方法。
6. 前記光学系の焦点深度内に基板のマークを位置させた状態で、前記パターン面に平行な方向に前記基板と前記光学系を移動させる動作を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のインプリント方法。
7. 基板上に供給されたインプリント材に、型のマークを含むパターンを有する型を接触させ、前記型を接触させた状態でインプリント材を硬化させ、前記基板と前記型との間隔を広げることで、前記型のマークが転写されて成るインプリント材のマークを含むパターンをインプリント材に形成するインプリント装置であって、
   前記基板は、基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域を有し、
   前記基板と前記型との間隔を広げる駆動部と、
   インプリント材のマークからの光と基板のマークからの光とを検出する検出部と、
   前記駆動部及び検出部の動作を制御するとともに、前記検出部の検出結果から、前記基板に形成されたパターンと前記インプリント材に形成されたパターンとの相対的な位置ずれを求める制御部と、を有し、
   前記検出部は、センサと、前記センサ上に前記インプリント材のマークからの光及び前記基板のマークからの光を導く光学系とを備えており、
   前記型を接触させた状態で、前記検出部によって検出された前記型のマークからの光と前記基板のマークからの光を用いて前記型と前記基板の位置合わせを行い、
   インプリント材の硬化の後、前記制御部は、前記駆動部によって前記基板と前記型との間隔を広げた後、前記基板のマークと前記型のマークが重ならないように前記パターン面に平行な方向に前記基板を移動させ、かつ、前記光学系を移動させた後、前記検出部によって前記インプリント材のマークからの光と基板のマークからの光によるモアレ信号を検出させることを特徴とするインプリント装置。
8. 前記検出部は、前記センサ上に前記型を透過した前記インプリント材のマークからの光及び前記基板のマークからの光を導く光学系を備えることを特徴とする請求項７に記載のインプリント装置。
9. 前記検出部は更に前記型のマークを検出する機能を有し、前記制御部は、インプリント材に型を接触させる際に、前記検出部に型のマークからの光と基板のマークからの光とを検出させ、その検出結果から前記型に形成されたパターンと前記基板に形成されたパターンとの相対的な位置ずれを求めることを特徴とする請求項７または８に記載のインプリント装置。
10. 前記制御部は前記光学系の焦点深度内に基板のマークを位置させた状態で、前記基板と前記型との間隔を広げ、前記パターン面に平行な方向に前記基板と前記光学系を移動させる動作を行うことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載のインプリント装置。
11. 請求項７乃至１０の何れか１項に記載のインプリント装置を用いて、基板上にインプリント材のパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する加工工程と、を有し、
    該加工工程により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の製造方法。
12. 基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域を有する基板上にインプリント材を供給する供給工程と、
    前記インプリント材に型のマークを含むパターンを有する型を接触させる接触工程と、前記型を接触させた状態で前記インプリント材を硬化させる硬化工程と、
    前記基板と前記型との間隔を広げることで、前記型のマークが転写されて成るインプリント材のマークを含むパターンをインプリント材に形成する形成工程とを有するインプリント方法であって、
    前記基板と前記型との間隔を広げた後、センサ上に前記型を透過した前記インプリント材のマークからの光及び前記基板マークからの光を導く光学系を用い、前記型のマークが前記光学系の焦点深度外に位置するまで、前記基板と前記型との間隔を広げた後、前記センサで検出された前記インプリント材のマークからの光及び前記基板のマークからの光によるモアレ信号を用いて、基板のパターンとインプリント材のパターンとの相対的な位置ずれを求めることを特徴とするインプリント方法。
13. 基板上に供給されたインプリント材に、型のマークを含むパターンを有する型を接触させ、前記型を接触させた状態でインプリント材を硬化させ、前記基板と前記型との間隔を広げることで、前記型のマークが転写されて成るインプリント材のマークを含むパターンをインプリント材に形成するインプリント装置であって、
    前記基板は、基板のマークを含むパターンが形成されたショット領域を有し、
    前記基板と前記型との間隔を広げる駆動部と、
    インプリント材のマークからの光と基板のマークからの光とを検出する検出部と、
    前記駆動部及び検出部の動作を制御するとともに、前記検出部の検出結果から、前記基板に形成されたパターンと前記インプリント材に形成されたパターンとの相対的な位置ずれを求める制御部と、を有し、
    前記検出部は、センサと、前記センサ上に前記型を透過した前記インプリント材のマークからの光及び前記基板のマークからの光を導く光学系とを備えており、
    インプリント材の硬化の後、前記制御部は、前記駆動部によって前記型のマークが前記光学系の焦点深度外に位置するまで、前記基板と前記型との間隔を広げた後、前記検出部によって前記インプリント材のマークからの光と基板のマークからの光によるモアレ信号を検出させることを特徴とするインプリント装置。

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