JP2018018988A - 位置合せ装置、位置合せ方法、位置検出装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 アライメント制御の精度向上と応答性向上とを両立させることが可能な、位置合せ装置を提供することができる。【解決手段】 位置合せ装置は、物体のマークの位置を計測する第１計測部と第２計測部とを備え、前記第１計測部と前記第２計測部はそれぞれ、受光素子アレイと光学系とを備え、前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短くなるように、構成してあり、前記第１計測部により計測した前記マークの位置から前記物体の第１位置情報を取得し、前記第２計測部により計測した前記マークの位置から前記物体の第２位置情報を取得し、前記第１位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素以外の要素と前記第２位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素とを入力として用いて前記物体の位置合せをする。【選択図】 図２

Description

本発明は、位置合せ装置、位置合せ方法、位置検出装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法に関する。

半導体デバイスやＭＥＭＳなどの微細化の要求が進み、ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等の基板上のインプリント材を型で成形し、インプリント材のパターンを基板上に形成する微細加工技術が注目を集めている。この技術は、インプリント技術とも呼ばれ、基板上に数ナノメートルオーダーの微細な構造体を形成することができる。

特許文献１では、インプリント技術を用いたインプリント装置において、デバイス等の製造の点で有利なステップアンドフラッシュ式インプリントリソグラフィを応用した装置が開示されている。

インプリント装置では、まず、基板上のインプリント領域であるショット領域にインプリント材を塗布する。次に、型のパターン領域と前記ショット領域の位置合せを行いながら、前記パターン領域を前記インプリント材に接触（押印）させ、前記インプリント材を前記パターン領域に充填させる。そして、紫外線を照射して前記インプリント材を硬化させたうえで引き離すことにより、前記インプリント材のパターンが基板上に形成される。

また、インプリント装置でナノメートルオーダーの微細パターン形成を量産工程へ適用するには、前記位置合せの精度の向上が求められており、そのためには、型のパターン領域と基板上のショット領域とのアライメントが重要である。

また、インプリント装置では、型のパターン領域と基板上のショット領域とのアライメントに、ダイバイダイアライメント方式を用いることができる。この方式では、基板上のショット領域ごとに、型に設けられたアライメントマークおよび基板に設けられたアライメントマークを光学的に検出して、型のパターン領域と基板上のショット領域間の、位置ずれおよび形状差を補正する。

特許文献２には、型と基板との相対的な位置合せのためのマークを検出する位置検出装置等が記載されている。特許文献２において、位置検出装置は、照明光学系により光源からの光を導き、検出光学系により型側マークと、基板側マークとからの回折光により発生するモアレ縞を検出する。そして、モアレ縞を電気信号へ変換して出力し、出力結果をもとに、基板が配置される駆動機構を駆動し、型と基板とのアライメント制御を行う。このアライメント制御において高い応答性を実現すれば、前記位置合せにかかる時間を短縮することができる。また、位置合せ精度の向上の要求に伴い、より高い精度のアライメント制御が求められている。これらの観点から、アライメント制御はより高い応答性かつ高い精度であることが望まれている。

特許第４１８５９４１号公報 特開２０１３−３０７５７号公報

従来のアライメント制御はウエハとモールドそれぞれに形成されたマークの計測結果からウエハとモールドの相対位置情報を得る。この相対位置情報とウエハとモールドの位置合せの目標値との偏差を演算し、第１補償器、及び第２補償器を介してウエハを搭載したウエハステージの制御を行う。ここで、第１補償器は、前記偏差の微分要素以外の要素、つまり前記偏差の比例要素と前記偏差の積分要素との一方または両方の要素によって入力信号（入力）を求める。また、第２補償器は前記相対位置情報の微分要素によって入力信号を求める。

ここで、入力信号Ｉｎを求める式（１）は、比例ゲインをＫ_ｐ、前記偏差の比例値から求める比例項をＰ、積分ゲインをＫ_ｉ、前記偏差の積分値から求める積分項をＩ、微分ゲインをＫ_ｄ、前記偏差の微分値から求める微分項をＤとすると、
Ｉｎ＝Ｋ_ｐ×Ｐ＋Ｋ_ｉ×Ｉ＋Ｋ_ｄ×Ｄ・・・（１）
で表される。

前記偏差の比例要素とは、式（１）における比例ゲインＫ_ｐと比例項Ｐからなる項である。比例要素により前記偏差の大きさに比例した入力信号を求めることができるので、徐々に前記偏差を０に近づけていくことができる。また、前記偏差の積分要素とは、式（１）における積分ゲインＫ_ｉと積分項Ｉからなる項である。積分要素により前記偏差の累積値に応じた入力信号を求めることができるので、比例項だけでは制御できない残留した前記偏差を０に近づけていくことができる。また、前記偏差の微分要素とは、式（１）における微分ゲインＫ_ｄと微分項Ｄからなる項である。微分要素により単位時間における前記偏差の変化に応じて入力信号を調整できるので、外乱等により前記偏差が急激に変化した時に制御のむだ時間を短くすることができ、短時間で前記残差を０に近づけていくことができる。ここで、むだ時間とは、制御対象に入力信号を与えてから、入力信号に応じた出力信号が現れるまでに生じる時間のことである。

しかし、アライメント制御の応答性及び精度は、計測部の処理時間及び取得するデータ量にそれぞれ依存する。アライメント制御の精度向上を目的として、計測部で取得するデータ量を増やすと、データ処理に必要な時間が増えアライメント制御の応答性が低下する。また、アライメント制御の応答性向上を目的として、計測部で取得するデータ量を減らしてデータ処理の時間を短縮すると、アライメント制御の精度が低下する。このため、アライメント制御の精度と応答性とを両立させることが困難になる。

そこで、本発明は、アライメント制御の精度と応答性とを両立させることが可能な、位置合せ装置、位置合せ方法、位置検出装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一側面としての位置合せ装置は、物体の位置合せをする位置合せ装置であって、前記物体のマークの位置を検出する位置検出部と、前記物体を移動させる移動部と、制御部と、を有し、前記位置検出部は、前記マークからの光を受光して前記マークの位置を計測する第１計測部と第２計測部とを備え、前記第１計測部と前記第２計測部はそれぞれ、前記光を受光するための受光素子アレイと前記光を前記受光素子アレイに結像する光学系とを備え、前記位置検出部は、前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短いか、前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭いか、前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短く且つ前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭くなるように、構成してあり、前記制御部は、前記第１計測部により計測した前記マークの位置から前記物体の第１位置情報を取得し、前記第２計測部により計測した前記マークの位置から前記物体の第２位置情報を取得し、前記第１位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素以外の要素と前記第２位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素とを入力として用いて前記物体の位置合せをするように前記移動部を制御する。

本発明によれば、アライメント制御の精度と応答性とを両立させることが可能な、位置合せ装置、位置合せ方法、位置検出装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法を提供することができる。

インプリント装置を示す図である。 アライメントスコープの構成を示す図である。 実施例１に係るアライメント制御におけるブロック図を示す図である。 実施例２に係るアライメント制御におけるブロック図を示す図である。 アライメントスコープの構成を示す図である。 モアレ縞の信号処理により求める第１積算量を示す図である。 モアレ縞の信号処理により求める第２積算量を示す図である。 物品の製造方法を説明するための図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の実施例では、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。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。

インプリント装置について説明する。図１は、インプリント装置を示す図である。インプリント装置１は、ウエハ９上に供給されたインプリント材１５をモールド７と接触させ、インプリント材１５に硬化用のエネルギーを与えることにより、モールド７の凹凸パターンが転写された硬化物のパターンを形成する装置である。

ここで、インプリント材１５には、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、熱等が用いられる。電磁波としては、例えば、その波長が１５０ｎｍ以上１ｍｍ以下の範囲から選択される、赤外線、可視光線、紫外線などの光であってよい。

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る。このうち、光により硬化する光硬化性組成物は、重合性化合物と光重合開始剤とを少なくとも含有し、必要に応じて非重合性化合物または溶剤を含有してもよい。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１５は、スピンコーターやスリットコーターによりウエハ９上に膜状に付与される。或いは液体噴射ヘッドにより、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ウエハ９上に付与されてもよい。インプリント材１５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。

なお、インプリント装置１は光硬化法を採用したインプリント装置として説明するが、インプリント装置１は、熱など他のエネルギーでインプリント材１５を硬化する方法を採用したインプリント装置でも良い。

インプリント装置１は、光照射部２、モールド保持機構３、ステージ４、塗布部５、ウエハ加熱機構２４、制御部６、及びアライメントスコープ２２（位置検出部）等を備える。

光照射部２は、インプリント処理の際に、モールド７に対して光８を照射する。この光照射部２は、不図示であるが、光源と、この光源から照射された光８をインプリントに適切な光の状態（光の強度分布、照明領域など）に調整するための光学素子（レンズ、ミラー、遮光板など）と、光量制御手段とを含む。

モールド７（第１物体）は、ウエハ９（第２物体）に対する面に３次元状に形成されたパターン部１０を含む。パターン部１０は、例えば、回路パターンなどの転写すべき凹凸パターンである。また、モールド７の材質は、石英など光８を透過させることが可能な材料である。また、後述するモールド保持機構３内の開口領域１２に、この開口領域１２の一部とモールド７とで囲まれる空間１３を密閉空間とする光透過部材１４を設置し、圧力調整装置（不図示）により空間１３内の圧力を制御する構成もあり得る。例えば、モールド７とウエハ９上のインプリント材１５との押し付けに際し、前記圧力調整装置により空間１３内の圧力をその外部よりも高く設定する。これにより、パターン部１０は、ウエハ９に向かい凸形に撓み、インプリント材１５に対してパターン部１０の中心部から接触する。よって、パターン部１０とインプリント材１５との間に気体（空気）が閉じ込められるのを抑え、パターン部１０の凹凸部にインプリント材１５を隅々まで充填させることができる。

モールド保持機構３は、真空吸着力や静電力によりモールド７を引き付けて保持するモールドチャック１６を有する。また、モールド保持機構３は、このモールドチャック１６を保持し、モールドチャック１６、及びモールドチャック１６に保持されたモールド７を移動させるモールド駆動機構１７を有する。モールドチャック１６及びモールド駆動機構１７は、光照射部２の光源から照射された光８がウエハ９に向けて照射されるように、中心部（内側）に開口領域１２を有する。さらに、モールド保持機構３は、モールドチャック１６におけるモールド７の保持側に、モールド７の側面から外力を与え変位させることによりパターン部１０の形状を補正する倍率補正機構１８を有する。この倍率補正機構１８は、モールド７の形状を変形させることで、ウエハ９上に予め形成されている基板側パターンの形状に対してモールド７に形成されているパターン部１０の形状を合わせることができる。モールド駆動機構１７は、モールド７とウエハ９上のインプリント材１５との押し付け、または引き離しを選択的に行うようにモールド７をＺ軸方向に移動させる。このモールド駆動機構１７に採用可能なアクチュエータとしては、例えばリニアモータまたはエアシリンダがある。

ウエハ９は、ガラス、セラミックス、金属、半導体、樹脂等が用いられ、必要に応じて、その表面にウエハ９とは別の材料からなる部材が形成されていてもよい。ウエハ９としては、具体的に、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、石英ガラスなどである。

ステージ４は、ウエハ９を保持し、モールド７とウエハ９上のインプリント材１５との押し付けに際し、モールド７とウエハ９との位置合わせを実施する。ステージ４は、ウエハ９を、吸着力により保持するウエハチャック１９と、このウエハチャック１９を機械的手段により保持し、ＸＹ平面内で移動可能とするステージ駆動機構２０（移動部）とを有する。また、ウエハチャック１９は、ウエハ９の裏面を複数の領域で吸着保持可能とする複数の吸着部（不図示）を備える。前記複数の吸着部は、それぞれ別の圧力調整装置に接続されており、各吸着部にてそれぞれ独立して圧力値（吸着力）を変更可能とする。また、ウエハチャック１９は、その表面上にモールド７をアライメントする際に利用する基準マーク２１を有する。ステージ駆動機構２０は、アクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。ステージ駆動機構２０は、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に対して、粗動駆動系や微動駆動系などの複数の駆動系から構成されていてもよい。ステージ駆動機構２０が駆動して、ウエハ９が移動することにより、モールド７とウエハ９との位置合わせを実施する。なお、モールド駆動機構１７（移動部）がＸ軸およびＹ軸の各方向に対して駆動するように構成され、モールド駆動機構１７が駆動して、モールド７が移動することにより、モールド７とウエハ９との位置合わせを実施しても良い。また、ステージ駆動機構２０とモールド駆動機構１７とが駆動して、ウエハ９とモールド７とが移動することにより、モールド７とウエハ９との位置合わせを実施しても良い。

塗布部５は、ウエハ９上にインプリント材１５を塗布する。塗布部５の吐出ノズルから吐出されるインプリント材１５の量も、ウエハ９上に形成されるインプリント材１５の所望の厚さや、形成されるパターンの密度などにより適宜決定される。

ウエハ加熱機構２４は、ステージ４上に載置されたウエハ９の形状、具体的には、ウエハ９上に存在するショット領域の形状を補正するために、ウエハ９を加熱する。ウエハ加熱機構２４としては、例えば、図１に示すように、光照射部２と同様にモールド７を透過してウエハ９に向けて光を照射することでウエハ９を加熱する加熱用光源（不図示）を採用し得る。前記加熱用光源が照射する光は、赤外線など、ウエハ９に吸収され、光硬化性を有するインプリント材が感光（硬化）しない特定の波長帯域に波長が存在する光である。また、ウエハ加熱機構２４は、前記加熱用光源から照射された光を加熱に適切な光の状態（光の強度分布、照明領域など）に調整するための複数の光学素子（レンズ、ミラー、遮光板など）と光量制御手段（不図示）とを含み得る。

制御部６は、インプリント装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部６は、例えばコンピュータで構成され、インプリント装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。また、制御部６は１台のコンピュータで構成されても良いし、複数のコンピュータで構成されても良い。

アライメントスコープ２２は開口領域１２内に配置され、ウエハ９に形成されたアライメントマーク（第２マーク）と、モールド７に形成されたアライメントマーク（第１マーク）とのＸ軸およびＹ軸の各方向への位置ずれを計測する。アライメントスコープ２２は位置決め機構２３（駆動部）に搭載され、位置決め機構２３が駆動することによって、アライメントマークをアライメントスコープ２２の計測範囲内に入れることができる。位置決め機構２３のアクチュエータとして、例えばリニアモータを採用し得る。また、アライメント光源１１から光をアライメントスコープ２２に入射させ、アライメントスコープ２２を介してアライメントマークを照明する。アライメントスコープ２２は、アライメント光源１１から入射された光を計測に適切な光の状態（光の強度分布、照明領域など）に調整するための光学素子（レンズ、ミラー、遮光板など）と光量及び波長制御手段とを含む光学系（不図示）を含み得る。

次に、実施例１に係るアライメント制御について図２〜図３を用いて説明する。まず、アライメントスコープ２２ａの構成について説明する。図２はアライメントスコープ２２ａの構成を示す図である。アライメントスコープ２２ａは、第１計測部２２７ａと第２計測部２２７ｂを構成する。第１計測部２２７ａ及び第２計測部２２７ｂはそれぞれ、光を受光するための受光素子アレイと、光を受光素子アレイに結像するための光学系を有する。

アライメント光源１１から照射された光は、ファイバー２２１、照明部レンズ２２２を介して分離プリズム２２５に導光される。さらに前記光は、分離プリズム２２５内のミラー２２３で反射し、対物レンズ２２４を介して、モールド７に形成されたアライメントマークと、ウエハ９に形成されたアライメントマークとへ導光される。ウエハ９のアライメントマークと、モールド７のアライメントマークとからの光は、対物レンズ２２４を介して、第２分離プリズム２２５ｂ（分離部）で分離される。そして、分離された光の一方は第１リレーレンズ２２６ａを介し、他方は第２リレーレンズ２２６ｂを介して、それぞれ第１計測部２２７ａと第２計測部２２７ｂの受光素子アレイによって前記光が受光され、アライメントマークの像が結像される。第１計測部２２７ａと第２計測部２２７ｂのそれぞれの受光素子アレイは、前記マークからの光を光電変換によって電気信号へ変換する。そして、制御部６が光電変換された電気信号からモールド７とウエハ９の相対位置情報を取得する。

また、実施例１では、第２計測部２２７ｂの計測時間を、第１計測部２２７ａの計測時間よりも短くするために、第２計測部２２７ｂの受光素子アレイとして、第１計測部２２７ａの受光素子アレイより高速な受光素子アレイを用いる。例えば、第１計測部２２７ａの受光素子アレイにＣＣＤやＣＭＯＳセンサを採用する場合、第２計測部２２７ｂの受光素子アレイには、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を受光素子として採用し得る。一般に、ＡＰＤは受光感度が高いため光を受光してから電気信号に変換するまでの時間が短く、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサより高速に光を信号に変換することができる。ただし、ＡＰＤのような受光素子を採用した場合、解像度を十分に高くすることができないことがある。よって、解像度を十分に高くすることができる受光素子アレイを用いた第１計測部２２７ａと併用する。これにより、第１計測部２２７ａにより計測精度を維持したままで、第２計測部２２７ｂにより計測時間を短くすることができる。ここで計測時間は、アライメントマークからの光が第１計測部２２７ａまたは第２計測部２２７ｂの受光素子アレイで受光されてから、前記光が光電変換によって電気信号へ変換されるまでの時間とすることができる。また計測範囲は、アライメントマークからの光を第１計測部２２７ａまたは第２計測部２２７ｂの受光素子アレイで受光して、前記光を光電変換によって電気信号に変換する範囲とすることができる。

ここで、ウエハ９のアライメントマークとモールド７のアライメントマークは、格子パターンのマークを含み得る。格子パターンのマークは、モールド７とウエハ９とにそれぞれ配置されている。モールド７側のマークは計測方向に格子ピッチをもつ格子パターンを含み、ウエハ９側のマークは計測方向と計測方向に直交する方向（非計測方向）とにそれぞれ格子ピッチをもつチェッカーボード状の格子パターンを含む。モールド７側のマークとウエハ９側のマークとの計測方向の格子ピッチは互いに僅かに異なっている。このような格子ピッチが互いに異なる格子パターンを重ねると、２つの格子パターンからの回折光同士の干渉により、格子パターン間の格子ピッチの差を反映した周期を有する干渉縞（モアレ縞）が現れる。このとき、格子パターン相互の位置関係によってモアレ縞の位相が変化するので、モアレ縞の位相を観察することによりそれぞれのマーク間の相対位置を検出することができる。

または、ウエハ９のアライメントマークとモールド７のアライメントマークは、円形、十字、Ｌ字、棒、角型、ハの字、山型などその他の特定の形状のマークを含み得る。この場合、アライメントマークの中心などの特定の位置間の距離を観察することによりマーク間の相対位置を検出することもできる。

前記アライメントマークの像を第１計測部２２７ａ及び第２計測部２２７ｂにて観察を行うために、第１計測部２２７ａ及び第２計測部２２７ｂは同一のアライメントスコープ２２ａ内に設けられる。

図３は、実施例１に係るアライメント制御におけるブロック図を示す図である。第１計測部２２７ａは計測範囲３１で前記アライメントマークを計測し、モールド７とウエハ９の相対位置情報（第１相対位置情報）を検出する。前記相対位置情報を第１補償器に入力して、前記第１相対位置情報とウエハ９とモールド７の位置合せの目標値との偏差に基づいて入力信号を求める。ここで、第１補償器は、前記偏差の微分要素以外の要素、つまり前記偏差の比例要素と前記偏差の積分要素との一方または両方の要素によって入力信号（入力）を求める。第１計測部２２７ａは、高い応答性が要求されない前記偏差の微分要素以外の要素による入力信号を求めるための計測を行う。また、第２計測部２２７ｂは計測範囲３２で前記アライメントマークを計測し、モールド７とウエハ９の相対位置情報（第２相対位置情報）を取得する。前記相対位置情報を第２補償器に入力して、第２補償器は前記第２相対位置情報とウエハ９とモールド７の位置合せの目標値との偏差の微分要素によって入力信号を求める。このような入力信号を用いる制御は、相対位置と目標値との偏差をゼロにするようなフィードバック制御である。また、比例要素、積分要素及び微分要素を用いるＰＩＤ制御だけでなく、比例要素及び微分要素を用いるＰＤ制御などがある。

第１計測部２２７ａの計測範囲３１と第２計測部２２７ｂの計測範囲３２は同一であるが、第１計測部２２７ａの受光素子アレイより第２計測部２２７ｂの受光素子アレイは高速な受光素子アレイを採用している。また、アライメント制御の制御周期は、第２計測部２２７ｂの計測から第２補償器が前記微分要素を求めるまでの時間に合わせて設定する。これにより、前記微分要素は、第２計測部２２７ｂの最新の計測結果から求める。一方、前記比例要素、前記積分要素は、第１計測部２２７ａの最新の計測結果から求められない場合は、過去に計測した計測結果から求める。

第２計測部２２７ｂによりモールド７とウエハ９の相対位置を短い間隔で検出することができるので、前記相対位置から求めた前記微分要素は短い間隔で値が更新される。例えば、前記相対位置が急激に変化した場合、前記微分要素は短い間隔でその値が大きく更新されるため、短い時間で入力信号に反映することで制御の応答性が向上する。一方、前記比例要素の値と前記積分要素の値を入力信号に反映して、前記偏差を０に近づけるように制御するまで一定の時間を要するため、短い時間で入力信号に反映しても制御の応答性の向上は少ない。したがって、第１計測部２２７ａの受光素子アレイより第２計測部２２７ｂの受光素子アレイは高速な受光素子アレイを採用している。

前述の通り、第２計測部２２７ｂは、第１計測部２２７ａより短い計測時間でモールド７とウエハ９の相対位置計測を行うことができる。そして、前記偏差の微分値から求める前記微分要素を算出し、前記微分要素をステージ４のアライメント制御の入力信号に反映する。これにより、制御対象であるモールド７とウエハ９との相対位置の急激に変化した場合であっても、むだ時間を短くすることができ、短時間でモールド７とウエハ９間のアライメント制御をすることが可能になる。

なお、本実施例では、モールド７とウエハ９との相対位置を位置合せする実施形態について説明したが、アライメントマークが形成された、モールド７、ウエハ９、またはその他の物体位置合せする（位置決めする）形態にも適用可能である。例えば、ウエハ９（物体）に形成されたアライメントマークを計測してウエハ９の現在位置を求め、ウエハ９の位置を目標の位置に合わせるようにウエハ９を位置合せするといった実施形態にも適用可能である。

したがって、前記偏差の微分要素を短時間で入力信号Ｉｎに反映することにより、アライメント制御の応答性が向上する。

以上より、実施例１に係るインプリント装置により、アライメント制御の精度と応答性とを両立させることが可能となる。

実施例２に係るインプリント装置について説明する。なお、実施例２におけるアライメントスコープは、図２のアライメントスコープ２２ａと同一である。また、図４のアライメント制御におけるブロック図は、図３と同一の構成要素については同一の符号を付して、説明は省略する。実施例２では、アライメントスコープ２２ａにおいて、第２計測部２２７ｂの計測範囲４２を、前記アライメントマークの像を計測可能な範囲で、第１計測部２２７ａの計測範囲４１よりも狭くする。例えば、受光素子をライン上に並べたラインセンサを採用し得る。ラインセンサを採用した場合、計測範囲を狭くし少ない受光素子アレイで光を受光するため、高速に光を信号に変換することができる。ラインセンサの受光素子として、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子を採用し得るが、更なる高速化のために実施例１に記載のＡＰＤの受光素子を採用することが望ましい。また、ラインセンサではなくエリアセンサを採用して、第２分離プリズム２２５ｂから第２計測部２２７ｂまでの光路上に絞り（不図示）を配置して受光素子アレイで受光する範囲を狭くしても良い。また、受光素子アレイで受光した光を信号に変換する範囲を狭くしても良い。ただし、第２計測部２２７ｂの計測範囲４２を狭くした場合、解像度を十分に高くすることができないことがある。よって、解像度を十分に高くすることができる受光素子アレイを用いた第１計測部２２７ａと併用する。これにより、第１計測部２２７ａにより計測精度を維持したままで、第２計測部２２７ｂにより計測時間が短くすることができる。

よって、計測精度を維持したまま、高い応答性のアライメント制御が可能となる。そして、前記相対位置情報とウエハ９とモールド７の位置合せの目標値との偏差を微分することにより微分要素を算出し、その微分要素をステージ４のアライメント制御の入力信号に反映する。これにより、むだ時間が少なく短い制御周期でモールド７とウエハ９間のアライメント制御をすることができる。よって、計測精度を維持したまま、第２計測部２２７ｂでのデータ処理の時間を短縮することができる。

図４は、実施例２に係るアライメント制御におけるブロック図を示す図である。第１計測部２２７ａの計測範囲４１は、前記アライメントマークの全体を含む範囲に設定され、第１計測部２２７ａは前記アライメントマークの像の全体を計測する。また、第２計測部２２７ｂの計測範囲４２は、前記アライメントマークの像を計測することが可能な範囲で、前記アライメントマークの一部に限定して設定され、第２計測部２２７ｂは前記アライメントマークの像を計測する。なお、第２計測部２２７ｂの計測範囲４２を限定した場合、前記アライメントマークの像が第２計測部２２７ｂの計測範囲４２から外れてしまう可能性がある。この場合、第１計測部２２７ａの計測結果に基づき、第２計測部２２７ｂの計測範囲４２内に前記アライメントマークの像が結像されるように位置決め機構２３を駆動する。これにより、第２計測部２２７ｂの計測範囲４２内に前記アライメントマークの像が結像される。

以上より、実施例２に係るインプリント装置により、アライメント制御の精度と応答性とを両立させることが可能となる。

実施例３に係るインプリント装置について説明する。なお、実施例３におけるアライメント制御におけるブロック図は、図３または図４と同一である。まず、アライメントスコープ２２ｂの構成について説明する。図５は、アライメントスコープ２２ｂの構成を示す図である。図２と同一の構成要素については同一の符号を付して、説明は省略する。アライメントスコープ２２ａとの違いは、リレーレンズ２２６ｂと第２計測部２２７ｂとの間に光を切り替える空間光変調器２９（空間光変調部）、第１エレクタレンズ２２８ａ、第２エレクタレンズ２２８ｂを構成している点である。また、空間光変調器２９を制御するコントローラ３０も構成している。空間光変調器２９は、ピクセルに対応した複数の光変調素子を有し、前記光変調素子ごとに光の投射のＯＮ／ＯＦＦを切替えることができる。例えば、空間光変調器２９として、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）や液晶素子アレイが採用され得る。

次に、空間光変調器２９を用いた場合のモアレ縞の信号処理を図６及び図７を用いて説明する。図６は、モアレ縞の信号処理により求める第１積算量を示す図である。ウエハ９のアライメントマークと、モールド７のアライメントマークとからの光を空間光変調器２９の前記光変調素子まで導光する。そして、空間光変調器２９の全ピクセルをＯＮ状態にした場合、第２計測部２２７ｂに結像された前記モアレ縞の像を元に、計測方向に信号強度を抽出すると、モアレ信号６１がサイン波として得られる。なお、横軸はピクセル、縦軸は信号強度である。次に、空間光変調器２９に対し切替信号６２を入力し、第２計測部２２７ｂに結像する前記モアレ縞の範囲をピクセル毎に指定する。例えば、切替信号６２のＯＮとＯＦＦの幅は、モアレ信号６１の半周期の幅とし得る。これにより、空間光変調器２９の光変調素子においてＯＮのピクセルのみ第２計測部２２７ｂに結像されることになり、結像信号６３として得られる。結像信号６３を積分することにより第１積算量Ｄ_１が得られる。

図７は、モアレ縞の信号処理により求める第２積算量を示す図である。空間光変調器２９に対し切替信号６２とは逆相の切替信号７２を入力し、第２計測部２２７ｂに結像する前記モアレ縞の範囲を切替える。これにより、空間光変調器２９の光変調素子においてＯＮのピクセルのみ第２計測部２２７ｂに結像されることになり、結像信号７３として得られる。得られた結像信号７３を積分することにより光の第２積算量Ｄ_２が得られる。

次に、取得した第１積算量Ｄ_１と第２積算量Ｄ_２との比を算出することでモアレ信号６１の位相情報が算出可能になる。つまり、モアレ信号６１の位相情報はモールド７とウエハ９の相対位置関係により変化するので、モールド７とウエハ９の相対位置情報が算出することができる。

また、第２計測部２２７ｂの受光素子を、モアレ信号６１の半周期毎に１個の割合で配置すれば良く、少ない数の受光素子によってモールド７とウエハ９の相対位置計測を行うことができる。また、受光素子の受光面積を大きくして、高感度にすることができる。よって、第２計測部２２７ｂは、短い計測時間でモールド７とウエハ９との相対位置を計測することが可能となる。

例えば、アライメントスコープ２２ｂを実施例２に係るインプリント装置に適用した場合を考える。第１計測部２２７ａの計測範囲を計測範囲４１とし、受光素子としてＣＣＤを採用する。また、第２計測部２２７ｂの計測範囲を計測範囲４２とし、受光素子としてＡＰＤを採用する。この場合、第１計測部２２７ａの計測時間は、第２計測部２２７ｂの計測時間の約２８．６倍となる。よって、従来のアライメント制御の制御周期が３５０Ｈｚだとすると、アライメントスコープ２２ｂを実施例２に係るインプリント装置に適用するとアライメント制御の制御周期を約１０ＫＨｚに向上することができ、アライメント制御の応答性が向上する。

以上より、実施例３に係るインプリント装置により、アライメント制御の精度と応答性とを両立させることが可能となる。

（物品の製造方法）
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、物品の具体的な製造方法について説明する。図８（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８（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８（ｃ）に示すように、インプリント材３ｚが付与された基板１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を透して照射すると、インプリント材３ｚは硬化する。

図８（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、型の凹部が硬化物の凸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８（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８（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。

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。例えば、リソグラフィ装置は、基板の上のインプリント材を型により成形（成型）して、基板にパターン形成を行うインプリント装置に限定されるものではない。リソグラフィ装置は、基板を露光することでパターン形成を行う露光装置であっても良い。また、リソグラフィ装置は、荷電粒子光学系を介して荷電粒子線（電子線やイオンビームなど）で基板に描画を行って、基板にパターン形成を行う描画装置などの装置であっても良い。また、実施例１、実施例２、実施例３は、単独で実施するだけでなく、実施例１、実施例２、実施例３の組合せで実施することができる。

Claims (17)

1. 物体の位置合せをする位置合せ装置であって、
   前記物体のマークの位置を検出する位置検出部と、
   前記物体を移動させる移動部と、
   制御部と、を有し、
   前記位置検出部は、前記マークからの光を受光して前記マークの位置を計測する第１計測部と第２計測部とを備え、
   前記第１計測部と前記第２計測部はそれぞれ、前記光を受光するための受光素子アレイと前記光を前記受光素子アレイに結像する光学系とを備え、
   前記位置検出部は、
   前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短いか、
   前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭いか、
   前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短く且つ前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭くなるように、構成してあり、
   前記制御部は、前記第１計測部により計測した前記マークの位置から前記物体の第１位置情報を取得し、前記第２計測部により計測した前記マークの位置から前記物体の第２位置情報を取得し、前記第１位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素以外の要素と前記第２位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素とを入力として用いて前記物体の位置合せをするように前記移動部を制御する
   ことを特徴とする位置合せ装置。
2. 前記第１位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素以外の要素は、比例要素と、積分要素の一方又は両方を有する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の位置合せ装置。
3. 前記位置検出部は、光を分離する分離部を有し、
   前記分離部で前記マークからの光を複数の光に分離し、前記第１計測部が前記複数の光のひとつを計測し、前記第２計測部が前記複数の光の他のひとつを計測する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置合せ装置。
4. 前記位置検出部を搭載して駆動する駆動部を有し、
   前記駆動部が、前記第１計測部の計測結果に基づき、前記第２計測部の計測範囲が前記マークを計測できる範囲になるように前記位置検出部を駆動する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の位置合せ装置。
5. 第１物体と第２物体の位置合せをする位置合せ装置であって、
   前記第１物体の第１マークと前記第２物体の第２マークとのマーク間の相対位置を検出する位置検出部と、
   前記第１物体又は前記第２物体を移動させる移動部と、
   制御部と、を有し、
   前記位置検出部は、前記第１マークと前記第２マークからの光を受光して前記第１マークの位置と前記第２マークの位置とを計測する第１計測部と第２計測部とを備え、
   前記第１計測部と前記第２計測部はそれぞれ、前記光を受光するための受光素子アレイと前記光を前記受光素子アレイに結像する光学系とを備え、
   前記位置検出部は、
   前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短いか、
   前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭いか、
   前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短く且つ前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭くなるように、構成してあり、
   前記制御部は、前記第１計測部により計測した前記マーク間の相対位置から前記第１物体と前記第２物体の第１相対位置情報を取得し、前記第２計測部により計測した前記マーク間の相対位置から前記第１物体と前記第２物体の第２相対位置情報を取得し、前記第１相対位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素以外の要素と、前記第２相対位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素とを入力として用いて前記移動部を制御する
   ことを特徴とする位置合せ装置。
6. 前記第１相対位置情報と前記位置合せの目標値との偏差の微分要素以外の要素は、比例要素と、積分要素の一方又は両方を有する
   ことを特徴とする、請求項５に記載の位置合せ装置。
7. 前記位置検出部は、光を分離する分離部を有し、
   前記分離部で前記第１マークと前記第２マークとからの光を複数の光に分離し、前記第１計測部が前記複数の光のひとつを計測し、前記第２計測部が前記複数の光の他のひとつを計測する
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の位置合せ装置。
8. 前記位置検出部を搭載して駆動する駆動部を有し、
   前記駆動部が、前記第１計測部の計測結果に基づき、前記第２計測部の計測範囲が前記第１マークと前記第２マークとを計測できる範囲になるように前記位置検出部を駆動する
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の位置合せ装置。
9. 前記第１マークと前記第２マークとは、モアレ縞を生じさせる格子パターンのマークであることを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の位置合せ装置。
10. 前記位置検出部は、前記第１マークと前記第２マークとからの光を変調する空間光変調部を有し、
    前記第２計測部が前記空間光変調部により変調した光を計測して、前記光を変換した信号を積分して得られた値から前記第１マークと前記第２マークとの相対位置を検出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の位置合せ装置。
11. 前記第２計測部の受光素子アレイは、前記第１マークと前記第２マークとからの光を変換した信号の半周期毎に受光素子を有することを特徴とする請求項１０に記載の位置合せ装置。
12. 前記第２計測部の受光素子アレイは、受光素子としてアバランシェフォトダイオードを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の位置合せ装置。
13. 前記第２計測部の受光素子アレイは、受光素子をライン上に並べたラインセンサを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の位置合せ装置。
14. 前記移動部を制御するための制御周期は、前記第２計測部の受光素子アレイが前記光を受光してから前記制御部が前記微分要素を求めるまでの時間とすることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の位置合せ装置。
15. 物体のマークの位置を検出する位置検出装置であって、
    前記マークからの光を計測する第１計測部と第２計測部と、
    前記光を分離する分離部と、
    前記光を変調する空間光変調部と、を有し、
    前記第１計測部と前記第２計測部はそれぞれ、前記光を受光するための受光素子アレイと前記光を前記受光素子アレイに結像する光学系とを備え、
    前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短いか、
    前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭いか、
    前記第１計測部より前記第２計測部の方が、前記光を前記受光素子アレイで受光してから前記光を信号に変換するまでの時間である計測時間が短く且つ前記光を前記受光素子アレイで受光して前記光を信号に変換する範囲である計測範囲が狭くなるように、構成してあり、
    前記分離部で前記光を複数の光に分離し、前記第１計測部が前記複数の光のひとつを計測し、前記第２計測部が前記複数の光の他のひとつを計測し、
    前記マークは、モアレ縞を生じさせる格子パターンのマークであって、
    前記第２計測部は、前記光を変換した信号の半周期毎に受光素子を有し、前記空間光変調部により変調した光を計測して、前記光を変換した信号を積分して得られた値から前記マークの位置を検出する
    ことを特徴とする位置検出装置。
16. 基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の位置合せ装置を有する
    ことを特徴とするリソグラフィ装置。
17. 請求項１６に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。