特許 7182904 検出装置、インプリント装置、平坦化装置、検出方法及び物品製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-25

(45)【発行日】2022-12-05

(54)【発明の名称】検出装置、インプリント装置、平坦化装置、検出方法及び物品製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20221128BHJP

   B29C 59/02 20060101ALI20221128BHJP

   G01B 11/25 20060101ALI20221128BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 502D

B29C59/02 Z

G01B11/25 H

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2018104910

(22)【出願日】2018-05-31

(65)【公開番号】P2019212672

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-05-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100124442

【弁理士】

【氏名又は名称】黒岩 創吾

(72)【発明者】

【氏名】岩井 俊樹

(72)【発明者】

【氏名】古巻 貴光

(72)【発明者】

【氏名】吽野 靖行

(72)【発明者】

【氏名】林 望

【審査官】菅原 拓路

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０３０７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１０９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０２１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２７３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１７２２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２６６７０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－０７４０９９５（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／００

９／００

Ｂ２９Ｃ ５９／０２

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０１Ｄ ５／３８

Ｇ０２Ｂ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

型を用いて基板上にパターンを形成するインプリント装置において、
第１方向に周期をもつ１次元の第１回折格子を有する型と、
前記第１方向に前記第１回折格子と異なる周期をもつ１次元の第２回折格子を有する基板と、
前記第１回折格子と前記第２回折格子とを照明する照明光学系と、
前記第１回折格子と前記第２回折格子で回折された回折光を検出する検出光学系と、を備え、
前記照明光学系は、その瞳面において第１極と光軸に対して前記第１極とは反対側の第２極とを形成するための光学部材を有し、
前記照明光学系により前記第１極と前記第２極からの光を前記第１方向から斜入射させて前記第１回折格子及び前記第２回折格子を照明することによって前記第１回折格子及び前記第２回折格子の一方で回折され、さらに他方で回折された回折光を前記検出光学系が検出する、ことを特徴とするインプリント装置。

【請求項2】

前記インプリント装置は、該検出された回折光に基づいて前記第１回折格子と前記第２回折格子の前記第１方向の相対位置を求め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。

【請求項3】

前記第１極と前記第２極は前記光軸に対して対称であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプリント装置。

【請求項4】

前記第１極と前記第２極は前記第１方向における光強度分布のピークを含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインプリント装置。

【請求項5】

前記検出光学系は、前記第１回折格子と前記第２回折格子で回折された回折光により生じるモアレ縞を検出することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のインプリント装置。

【請求項6】

前記光学部材は開口絞りである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装置。

【請求項7】

ｍ１、ｎ１、ｍ２、ｎ２を整数とし、回折次数の符号を０次光に対して一方側を正、他方側を負とすると、
前記第１極からの照明によって発生する、前記第１回折格子をｍ１次、前記第２回折格子をｎ１次で回折した回折光、および前記第１回折格子をｍ２次、前記第２回折格子をｎ２次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
前記第２極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を－ｍ１次、前記第２回折格子を－ｎ１次で回折した回折光、および、前記第１回折格子を－ｍ２次、前記第２回折格子を－ｎ２次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、を合成した光強度分布を前記検出光学系が検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のインプリント装置。

【請求項8】

前記第１極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を１次、前記第２回折格子を０次で回折した回折光、および前記第１回折格子を０次、前記第２回折格子を１次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
前記第２極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を－１次、前記第２回折格子を０次で回折した回折光、および前記第１回折格子を０次、前記第２回折格子を－１次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
を合成した光強度分布を前記検出光学系が検出す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。

【請求項9】

前記第１極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を２次、前記第２回折格子を－１次で回折した回折光、および前記第１回折格子を０次、前記第２回折格子を１次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
前記第２極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を－２次、前記第２回折格子を１次で回折した回折光、および前記第１回折格子を０次、前記第２回折格子を－１次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
を合成した光強度分布を前記検出光学系が検出す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。

【請求項10】

前記第１極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を２次、前記第２回折格子を－１次で回折した回折光、および前記第１回折格子を１次、前記第２回折格子を０次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
前記第２極からの照明によって発生する、前記第１回折格子を－２次、前記第２回折格子を１次で回折した回折光、および前記第１回折格子を－１次、前記第２回折格子を０次で回折した回折光を干渉させることによる干渉縞と、
を合成した光強度分布を前記検出光学系が検出す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。

【請求項11】

前記第１回折格子又は前記第２回折格子はセグメント化された部分を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインプリント装置。

【請求項12】

前記検出光学系は、前記検出光学系の瞳面において、前記照明光学系の瞳面における前記第１極と前記第２極の位置より光軸側の位置に配置された検出開口を有し、
前記検出光学系は、前記第１回折格子及び前記第２回折格子の一方で回折され、さらに他方で回折された回折光を前記検出開口を介して検出することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のインプリント装置。

【請求項13】

前記検出光学系による検出結果に基づいて前記型と前記基板の位置合せを行う制御部を有することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載のインプリント装置。

【請求項14】

型を用いて基板上の組成物を平坦化する平坦化装置において、
第１方向に周期をもつ１次元の第１回折格子を有する型と、
前記第１方向に前記第１回折格子と異なる周期をもつ１次元の第２回折格子を有する基板と、
前記第１回折格子と前記第２回折格子とを照明する照明光学系と、
前記第１回折格子と前記第２回折格子で回折された回折光を検出する検出光学系と、を備え、
前記照明光学系は、その瞳面において第１極と光軸に対して前記第１極とは反対側の第２極とを形成するための光学部材を有し、
前記照明光学系により前記第１極と前記第２極からの光を前記第１方向から斜入射させて前記第１回折格子及び前記第２回折格子を照明することによって前記第１回折格子及び前記第２回折格子の一方で回折され、さらに他方で回折された回折光を前記検出光学系が検出する、ことを特徴とする平坦化装置。

【請求項15】

第１方向に周期をもつ１次元の第１回折格子と、前記第１方向に前記第１回折格子と異なる周期をもつ１次元の第２回折格子と、を照明光学系を用いて照明する照明工程と、
前記第１回折格子と前記第２回折格子で回折された回折光を検出する検出工程と、を含む検出方法であって、
前記照明工程において、前記照明光学系の瞳面に形成された第１極からの光と、光軸に対して前記第１極とは反対側の第２極からの光を前記第１方向から斜入射させて前記第１回折格子及び前記第２回折格子を照明し、
前記検出工程において、前記第１極からの光と前記第２極からの光で照明された前記第１回折格子及び前記第２回折格子の一方で回折され、さらに他方で回折された回折光を検出する、ことを特徴とする検出方法。

【請求項16】

前記照明工程において、前記第１回折格子からの回折光の強度と前記第２回折格子からの回折光の強度とが等しくなるように、前記第１極からの光と前記第２極からの光の波長を選択することを特徴とする、請求項１５に記載の検出方法。

【請求項17】

前記第１回折格子からの回折光の強度と前記第２回折格子からの回折光の強度とが等しくなるように、前記第１回折格子又は前記第２回折格子がセグメント化されていることを特徴とする、請求項１５に記載の検出方法。

【請求項18】

前記第１回折格子からの回折光の強度と前記第２回折格子からの回折光の強度とが等しくなるように、前記第１回折格子又は前記第２回折格子のデューティが調整されていることを特徴とする、請求項１５に記載の検出方法。

【請求項19】

ｍを整数として、前記検出工程において前記第１回折格子又は前記第２回折格子からのｍ次の回折光を検出するために、前記第１回折格子又は前記第２回折格子の周期を１／ｍにすることを特徴とする、請求項１５に記載の検出方法。

【請求項20】

前記検出工程において、前記第１回折格子及び前記第２回折格子の一方で回折され、さらに他方で回折された回折光を検出光学系の検出開口を介して検出し、
前記検出光学系の検出開口は、前記検出光学系の瞳面において、前記照明光学系の瞳面における前記第１極と前記第２極の位置より光軸側の位置に配置されていることを特徴とする請求項１５乃至１９の何れか１項に記載の検出方法。

【請求項21】

請求項１５乃至２０の何れか１項に記載の検出方法を用いて、検出された回折光に基づいて型に設けられた第１回折格子と基板に設けられた第２回折格子の第１方向の相対位置を求める工程と、
求められた相対位置に基づいて前記型と前記基板を位置合せする工程と、
位置合せされた前記基板上の組成物にパターンを形成する工程と、
パターンが形成された基板から物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

【請求項22】

請求項１５乃至２０の何れか１項に記載の検出方法を用いて、検出された回折光に基づいて型に設けられた第１回折格子と基板に設けられた第２回折格子の第１方向の相対位置を求める工程と、
求められた相対位置に基づいて前記型と前記基板を位置合せする工程と、
位置合せされた型を用いて基板上の組成物を平坦化する工程と、
平坦化された組成物を有する基板上にパターンを形成する工程と、
パターンが形成された基板から物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置、インプリント装置、平坦化装置、検出方法及び物品製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光インプリント方式の半導体製造技術が知られている。まず、基板（例えば半導体ウエハ）上に光硬化樹脂からなる樹脂層を形成する。次に、所望の凹凸構造が形成されたモールドを前記樹脂層に押し当て、加圧する。その後、紫外線を照射することで光硬化樹脂を硬化させ、樹脂層に凹凸構造が転写される。更に、この樹脂層をマスクとしてエッチング等を行い、基板へ所望の構造が形成されることになる。このような半導体製造に際しては、モールドと基板のアライメント（位置合わせ）が必要である。例えば、半導体のプロセスルールが１００ｎｍ以下になるような昨今の状況において、装置に起因するアライメント誤差（位置合わせ誤差）の許容範囲は、数ｎｍ～数十ｎｍと言われる程、厳しいものとなっている。

【0003】

モールドと基板の位置合せを行うための方法として、モールドのアライメントマークと基板のアライメントマークにより形成されるモアレ縞を検出し、検出結果に基づいてアライメントマーク間の相対位置を求める方法がある。非特許文献１は、アライメントマークとして１方向に周期をもつ１次元の回折格子を１方向からのみの斜入射照明で照明して、暗視野でモアレ縞を検出する方法を開示している。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】Ｓｈａｏｌｉｎ Ｚｈｏｕ，Ｓｏｎｇ Ｈｕ，Ｙｏｎｇｑｉ Ｆｕ，Ｘｉａｎｇｍｉｎ Ｘｕ，ａｎｄ Ｊｕｎ Ｙａｎｇ，“Ｍｏｉｒｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ”，ＡＰＰＬＩＥＤＯＰＴＩＣＳ，１０ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１４，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．５，ｐｐ９５１－９５９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

非特許文献１による方法では、１次元の回折格子の周期方向におけるモールドと基板の相対位置が変化しなくても、モールドと基板の間隔等が変わると、検出されるモアレ縞に位置ずれが生じ、計測誤差が大きくなってしまう。

【0006】

そこで、本発明は、複数の回折格子により形成されるモアレ縞を高精度に検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する本発明の一側面としてのインプリント装置は、型を用いて基板上にパターンを形成するインプリント装置において、第１方向に周期をもつ１次元の第１回折格子を有する型と、前記第１方向に前記第１回折格子と異なる周期をもつ１次元の第２回折格子を有する基板と、前記第１回折格子と前記第２回折格子とを照明する照明光学系と、前記第１回折格子と前記第２回折格子で回折された回折光を検出する検出光学系と、を備え、前記照明光学系は、その瞳面において第１極と光軸に対して前記第１極とは反対側の第２極とを形成するための光学部材を有し、前記照明光学系により前記第１極と前記第２極からの光を前記第１方向から斜入射させて前記第１回折格子及び前記第２回折格子を照明することによって前記第１回折格子及び前記第２回折格子の一方で回折され、さらに他方で回折された回折光を前記検出光学系が検出する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数の回折格子により形成されるモアレ縞を高精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態における回折光を示した図である。

【図2】インプリント装置の概略構成を示した図である。

【図3】第１実施形態に係る検出装置の構成の一例を示す図である。

【図4】検出装置の変形例を示す図である。

【図5】モアレ縞を発生するアライメントマーク及びモアレ縞を示す図である。

【図6】光学系の瞳面における照明光及び検出開口を示す図である。

【図7】光学系の瞳面における照明光及び検出開口の変形例を示す図である。

【図8】電磁場解析によって得られたモアレ縞の波形を示す図である。

【図9】第２実施形態における回折光を示した図である。

【図10】第３実施形態における回折光を示した図である。

【図11】セグメント化された回折格子の断面拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第１実施形態＞
図２は、本実施形態のインプリント装置の構成を示す図である。このインプリント装置は、半導体デバイスなどのデバイス製造に使用され、被処理体である基板（ウエハやガラス）上の未硬化樹脂（インプリント材、組成物）をモールド（型）で成形し、樹脂のパターンを基板上に形成する装置である。なお、本実施形態のインプリント装置は、光硬化法を採用するものとする。また、以下の図においては、基板およびモールドに平行な面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸をとり、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な方向にＺ軸を取っている。インプリント装置１は、紫外線照射部２と、計測光学系３と、モールド保持部４と、ウエハステージ５と、塗布部６と備える。また、インプリント装置１は、インプリント装置１の各部を制御する制御部Ｃを有する。

【0011】

紫外線照射部２は、モールド７とウエハ８上の樹脂とを接触させる押型処理の後に、樹脂を硬化させるために、モールド７に対して紫外線を照射する紫外線照射装置である。この紫外線照射部２は、不図示であるが、光源と、該光源から射出される紫外線を被照射面となる後述の凹凸パターン７ａに対して所定の形状で均一に照射するための複数の光学素子とから構成される。特に、紫外線照射部２による光の照射領域（照射範囲）は、凹凸パターン７ａの表面積と同程度、または凹凸パターン７ａの表面積よりもわずかに大きいことが望ましい。これは、照射領域を必要最小限とすることで、照射に伴う熱に起因してモールド７またはウエハ８が膨張し、樹脂に転写されるパターンに位置ズレや歪みが発生することを抑えるためである。加えて、ウエハ８などで反射した紫外線が後述の塗布部６に到達し、塗布部６の吐出部に残留した樹脂を硬化させてしまうことで、後の塗布部の動作に異常が生じることを防止するためでもある。ここで、光源としては、例えば、高圧水銀ランプ、各種エキシマランプ、エキシマレーザーまたは発光ダイオードなどが採用可能である。なお、この光源は、被受光体である樹脂の特性に応じて適宜選択されるが、光源の種類、数、または波長などにより限定されるものではない。

【0012】

また、モールド７は、ウエハ８に対する面に所定のパターン（例えば、回路パターン等の凹凸パターン７ａ）が３次元状に形成された型である。なお、モールド７の材質は、紫外線を透過させることが可能な石英などである。

【0013】

モールド保持部（型保持部）４は、真空吸着力や静電力によりモールド７を引きつけて保持する型保持手段である。モールド保持部４は、不図示であるが、モールドチャックと、ウエハ８上に塗布された紫外線硬化樹脂にモールド７を押し付けるためにモールドチャックをＺ軸方向に駆動するモールド駆動機構を含む。さらに、モールド保持部４は、モールドをＸ軸方向およびＹ軸方向に変形させて樹脂に転写されるパターンの歪みを補正するモールド倍率補正機構も含みうる。なお、インプリント装置１における押型および離型の各動作は、このようにモールド７をＺ方向に移動させることで実現してもよいが、例えば、ウエハステージ５（ウエハ８）をＺ方向に移動させることで実現してもよく、または、その両方を移動させてもよい。

【0014】

ウエハステージ５は、ウエハ８を例えば真空吸着により保持し、かつ、ＸＹ平面内を移動可能とする基板保持部である。ここで、ウエハ８は、例えば、単結晶シリコンからなる被処理体であり、この被処理面には、モールド７により成形される紫外線硬化樹脂（以下、単に「樹脂」と表記する）９が塗布される。

【0015】

また、インプリント装置１は、モールド７とウエハ８との相対アライメントのための計測を行う計測光学系３（検出装置）を備える。計測光学系３はモールドとウエハとにそれぞれ配置されたアライメントマーク１０および１１を光学的に検出して両者の相対位置を計測するための光学系であり、その光軸がモールドまたはウエハに対して垂直になるように配置されている。また、計測光学系３はモールドもしくはウエハに配置されたマークの位置に合わせて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に駆動可能なように構成されている。さらには、マークの位置に光学系の焦点を合わせるためにＺ軸方向にも駆動可能なように構成されている。制御部Ｃは、計測光学系３で計測されたモールドとウエハの相対位置の情報（検出装置の検出結果）に基づいてウエハステージ４や倍率補正機構の駆動を制御する。計測光学系３とアライメントマーク１０および１１については後で詳述する。

【0016】

塗布部６は、ウエハ８上に樹脂（未硬化樹脂）９を塗布する塗布手段である。ここで、樹脂９は、紫外線を受光することにより硬化する性質を有する光硬化性樹脂であって、半導体デバイスの種類などにより適宜選択される。なお、塗布部６は、図１に示すようにインプリント装置１の内部に設置せず、別途外部に塗布装置を準備し、この塗布装置により予め樹脂を塗布したウエハ８をインプリント装置１の内部に導入する構成もあり得る。この構成によれば、インプリント装置１の内部での塗布工程がなくなるため、インプリント装置１での処理の迅速化が可能となる。また、塗布部６が不要となることから、インプリント装置１全体としての製造コストを抑えることができる。

【0017】

次に、インプリント装置１によるインプリント処理について説明する。まず、不図示の基板搬送部によりウエハ８をウエハステージ５に搬送し、このウエハ８を載置および固定させる。続いて、ウエハステージ５を塗布部６の塗布位置へ移動させ、その後、塗布部６は、塗布工程としてウエハ８の所定のショット（インプリント領域）に樹脂（未硬化樹脂）９を塗布する。次に、ウエハ８上の塗布面がモールド７の直下に位置するように、ウエハステージ５を移動させる。次に、モールド駆動機構を駆動させ、ウエハ８上の樹脂９にモールド７を押型する（押型工程）。このとき、樹脂９は、モールド７の押型によりモールド７に形成された凹凸パターン７ａに沿って流動する。さらにこの状態で、ウエハ８およびモールド７に配置されたマーク１０および１１を計測光学系３によって検出する。そして、制御部Ｃは、検出結果に基づいて、ウエハステージ５の駆動によるモールド７の押型面とウエハ８上の塗布面とのアライメント、および倍率補正機構によるモールド７の倍率補正などを実施する。樹脂９の凹凸パターン７ａへの流動と、モールド７とウエハ８とのアライメントおよびモールドの倍率補正などが十分になされた段階で、紫外線照射部は硬化工程としてモールド７の背面（上面）から紫外線を照射する。モールド７を透過した紫外線により樹脂９が硬化する。この際、計測光学系３は紫外線の光路を遮らないように退避駆動される。続いて、モールド駆動機構を再駆動させ、モールド７をウエハ８から離型させる（離型工程）ことにより、ウエハ８上にモールド７の凹凸パターン７ａが転写される。

【0018】

続いて、計測光学系３とモールド７およびウエハ８にそれぞれ配置されたアライメントマーク１０および１１の詳細を説明する。図３は本実施形態の計測光学系３の構成の一例を示す図である。計測光学系３は検出光学系２１と照明光学系２２で構成されている。照明光学系２２はアライメント光源２３からの光を、プリズム２４などを用いて、検出光学系２１と同じ光軸上へ導き、アライメントマーク１０および１１を照明する。アライメント光源２３には例えばハロゲンランプやＬＥＤ、半導体レーザー（ＬＤ）、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプが用いられ、レジストを硬化させる紫外線を含まない可視光線や赤外線を照射するように構成されている。検出光学系２１と照明光学系２２はそれらを構成する光学部材の一部を共有するように構成されており、プリズム２４は検出光学系２１と照明光学系２２の瞳面もしくはその近傍に配置されている。アライメントマーク１０および１１はそれぞれ回折格子から構成され、検出光学系２１は照明光学系２２によって照明されたアライメントマーク１０と１１からの回折光同士の干渉により発生する干渉縞（モアレ縞）を撮像素子２５上に結像する。撮像素子２５はＣＣＤやＣＭＯＳなどが用いられる。モールド７およびウエハ８上のアライメントマーク（回折格子）による回折光によって干渉縞（モアレ縞）が発生するため、モールド７およびウエハ８の回折格子の回折効率によって、得られるモアレ縞の光量が変わってくる。特に、回折効率は波長に対して変化するため、効率よくモアレ縞を検出することができる波長とモアレ縞の検出が困難な波長が出てくる。モアレ縞の検出が困難な波長の光はノイズとなりうる。

【0019】

プリズム２４はその貼り合せ面において、照明光学系の瞳面の周辺部分の光を反射して回折格子に導く反射膜２４ａ（導光部）が構成されている。図３に示す構成では、プリズム２４の反射膜２４ａにより回折格子を照明する光を形成する。

【0020】

また、反射膜２４ａは、検出光学系２１の瞳の大きさＮＡｏ（検出ＮＡ）を規定する開口絞りとしても働き、反射膜２４ａより内側の、光軸に近い中心部分を透過した回折光を撮像素子２５に導く。ここで、プリズム２４は、貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズムや、あるいはプリズムに限らず表面に反射膜を成膜した板状の光学素子などであってもよい。また、図３のプリズム２４の周辺部分２４ａを透過部（導光部）、中心部分を反射部とし、アライメント光源２３と撮像素子２５の位置を入れ替えた構成としてもよい。この構成では、プリズム２４の周辺部分２４ａの透過部を透過した光が回折格子に導かれて、回折格子からの回折光が反射部で反射され、撮像素子で受光される。これらの構成によると、アライメント光源２３からの照明光１００、１０１は、ＸＺ面内においてアライメントマーク１０および１１を斜め方向から照明し、そこから発生する回折光１０２を信号検出用のＮＡｏ内に取り込むことができる。ここで、照明光１００と１０１は、ＸＺ面内において、照明光学系の光軸に関して反対側、好ましくは対称に配置される。

【0021】

なお、本実施形態にかかる開口絞りが配置される位置は、必ずしもプリズム２４でなくてもよい。例えば、図４に示すように、検出光学系２１と照明光学系２２はそれぞれ、その瞳面に個別の開口絞り２６および２７を有する構成としてもよい。この構成では、プリズム２４にはその貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズム等が用いられる。また、開口絞りは、瞳面における光強度分布を形成できる位置であれば、検出光学系２１と照明光学系２２の瞳面もしくはその近傍でなくてもよい。

【0022】

図５（ａ）～（ｆ）を参照して、アライメントマーク１０及び１１からの回折光によるモアレ縞の発生の原理、及び、かかるモアレ縞を用いたアライメントマーク１０（モールド７）とアライメントマーク１１（ウエハ８）との相対位置の検出について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、アライメントマーク１０としてモールド７に設けられた回折格子（第１回折格子）４１と、アライメントマーク１１としてウエハ８に設けられた回折格子（第２回折格子）４２はＸ方向に周期をもつ１次元の回折格子である。１次元の回折格子は、１方向（第１方向）に周期的に多数の直線（凹凸や反射膜など）が平行に並んだ１次元パターンを有する。第１回折格子４１と第２回折格子４２では、周期方向（パターン繰り返し方向）においてパターン（格子）の周期が僅かに異なっている。このような格子の周期が互いに異なる２つの回折格子を重ねると、２つの回折格子からの回折光同士の干渉によって、回折格子間の周期差を反映した周期を有するパターン、所謂、モアレ縞が現れる。この際、回折格子４１、４２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、モアレ縞を検出することでアライメントマーク１０とアライメントマーク１１との相対位置、即ち、モールド７とウエハ８との相対位置を求めることができる。ここで、回折格子４１と回折格子４２の周期方向における相対位置が変化したとき、モアレ縞はＸ方向に移動する。

【0023】

具体的には、周期が僅かに異なる回折格子４１と回折格子４２とを重ねると、回折格子４１及び４２からの回折光が重なり合うことで、図５（ｃ）に示すように、周期の差を反映した周期を有するモアレ縞が発生する。モアレ縞は、上述したように、回折格子４１と回折格子４２との相対位置によって明暗の位置（縞の位相）が変化する。例えば、回折格子４１及び４２のうち一方の回折格子をＸ方向にずらすと、図５（ｃ）に示すモアレ縞は、図５（ｄ）に示すモアレ縞に変化する。図５（ｃ）及び図５（ｄ）は撮像素子２５によって取得されるモアレ縞の画像であり、それぞれの画像に対応するモアレ縞の信号を図５（ｅ）及び図５（ｆ）に示す。図５（ｅ）、図５（ｆ）の横軸はＸ座標であり、縦軸は信号強度を表す。モアレ縞は、回折格子４１と回折格子４２との間の実際の位置ずれ量を拡大し、格子の周期よりも大きな周期の縞として発生するため、検出光学系２１の解像力が低くても、回折格子４１と回折格子４２との相対位置を高精度に計測することができる。

【0024】

このようなモアレ縞を検出するために、回折格子４１及び４２を斜め２方向から照明し、回折光のみを暗視野で検出する場合を考える。図６は、計測光学系３の照明光学系２２によって形成される照明光の瞳強度分布（ＩＬ１乃至ＩＬ２）と、検出光学系２１の開口数ＮＡｏとの関係を示す図である。第１極ＩＬ１は照明光１００（図３、４参照）を形成し、第２極ＩＬ２は照明光１０１（図３、４参照）を形成する。なお、ここでは、照明光学系２２の瞳面における光強度分布において周囲よりも強い光強度を有する領域を極と呼ぶ。第１極ＩＬ１からの照明光１００は、Ｘ方向に周期性を有する回折格子４１、４２に照射され、ＸＺ面内の所定の方向に回折光が発生する。その際、回折格子４１、４２で回折を受けない反射光成分（所謂０次回折光）は検出用のＮＡｏ内に戻らないため、暗視野検出が実現される。そして、周期が僅かに異なる回折格子４１，４２によってＸＺ面内に回折した光は、２つの回折格子間のＸ方向の相対位置情報を有して、検出光学系２１の瞳上の検出領域（ＮＡｏ）に入射し、撮像素子２５で検出される。第２極ＩＬ２からの照明光は、同様に暗視野照明を実現し、周期が僅かに異なる回折格子４１，４２によってＸＺ面内に回折した光は検出光学系２１の瞳上の検出領域（ＮＡｏ）に入射し、撮像素子２５で検出される。ここで、照明光１００及び１０１は、ＸＺ面内において、光軸１０３（図３、４参照）に関して反対側好ましくは対称な配置となっている。２つの照明光によって形成されるモアレ縞を合成して計測することにより、回折格子４１、４２の相対位置を高精度に求めることができる。

【0025】

ただし、アライメントマーク１０と１１は、それらのＺ方向の位置や間隔（距離）は常に不変に保たれることが理想であるが、実際には僅かであるが変動する。その際、第１極ＩＬ１或いは第２極ＩＬ２の一方の照明によってモアレ縞の計測を行うと、計測結果が両アライメントマーク間のＺ方向の距離や位置によって変動してしまう。両アライメントマーク間のＺ方向の距離や位置が変わると、照明光がマークにより反射又は回折される位置が周期方向にずれてしまい、結果としてモアレ縞が周期方向にずれてしまう。しかし、アライメントマークのＺ方向の距離や位置の変動に対して、第１極ＩＬ１の照明光と、第２極ＩＬ２の照明光とでは、モアレ縞のずれの方向は逆方向に発生する。そこで、本実施形態では、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２を光軸に対して反対側好ましくは対称に配置することで、両マーク間のＺ方向の距離が変動に対しても、モアレ縞のずれを小さくし、マーク間の相対位置の計測誤差を低減している。第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２を光軸に対して対称に配置した場合は、モアレ縞のずれ量の大きさが同じで逆方向にずれが発生するので、ずれが相殺されて、計測誤差が発生しない構成にすることができる。なお、図６において第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２の中心位置がＸ軸上にあるが、Ｘ軸方向から照明する照明光成分があれば、Ｘ軸上からＹ方向にずれた位置にあってもよい。

【0026】

回折格子によって回折された光について、図１（ａ）に第１極ＩＬ１の光の経路、図１（ｂ）に第２極ＩＬ２の光の経路の一例を示す。回折格子１１による回折の回折次数を変数ｍで表し、回折格子１０による回折の回折次数を変数ｎで表すと、両回折格子によって連続的に回折を起こすことによって生成される合成回折光は次数（ｍ，ｎ）の組み合わせによって表すことができる。ここで、ｍとｎは整数である。

【0027】

第１極ＩＬ１からの照明光１００は、モールド上のアライメントマーク１０（回折格子４１）を透過し、ウエハ上のアライメントマーク１１（回折格子４２）を照射する。回折格子４２は反射型であり、回折格子４２により回折次数ｍ１、ｍ２で規定される方向に回折光が発生する。それぞれの回折光は回折格子４１を下面から照射し、回折格子４１により回折次数ｎ１、ｎ２で規定される方向に回折光が発生する。２つのアライメントマークで回折された光束は、（ｍ，ｎ）＝（ｍ１，ｎ１）次数の組み合わせで規定される合成回折光１１０、及び（ｍ，ｎ）＝（ｍ２，ｎ２）次数の組み合わせで規定される合成回折光１１１として検出光学系２１の方向へ進む。２つの合成回折光１１０、１１が検出光学系２１の瞳、即ち開口数ＮＡｏ内に導かれて干渉することによってモアレ縞が形成される。モアレ縞が適切に撮像素子で観察されるためには、回折格子４０、４１のピッチと照明光１００の照明角度を適切に設定するとともに、回折次数ｍ１次、ｍ２次、ｎ１次、ｎ２次（整数）を適切に選択する必要があり、具体的な設定、選択の例は後述する。

【0028】

第２極ＩＬ２からの照明光１０１は、照明光学系の光軸に対して照明光１００とは反対側（逆の方向）からアライメントマーク１０、１１を照明する。２つのアライメントマークからの回折によって生成される合成回折光１１２と１１３の干渉によってモアレ縞が形成される。ここで、照明光１００と照明光１０１が光軸に対して対称的に配置される場合、合成回折光１１２は（ｍ，ｎ）＝（－ｍ１，－ｎ１）次数の組み合わせで規定され、合成回折光１１３は（ｍ，ｎ）＝（－ｍ２，－ｎ２）次数の組み合わせによって規定される。ここで、照明光１００及び照明光１０１に共通して、紙面に向かって見た場合、回折次数の符号を０次光に対して左側（一方側）を正、右側（他方側）を負として、図１や以降の図においても表記している。

【0029】

照明光１００と照明光１０１は互いにインコヒーレント（干渉性が低い）であるため、２つのモアレ縞は撮像素子２５上で強度として足し合わされ、ひとつのモアレ縞として検出される。

【0030】

モールド上のアライメントマーク１０（回折格子４１）のピッチをＰ１、ウエハ上のアライメントマーク１１（回折格子４２）のピッチをＰ２とすると、モアレ縞の周期はＰ１×Ｐ２／｜Ｐ１－Ｐ２｜で表すことができる。つまり、アライメントマーク１０のシフト量に対して、計測されるモアレ縞はＰ２／｜Ｐ１－Ｐ２｜だけ拡大してシフトするため、アライメントマーク１０を単体で計測よりも精度よく位置を計測することができる。

【0031】

ここで、モールド上の回折格子とウエハ上の回折格子は物理的にＺ方向（フォーカス方向）の位置に差（以降、ギャップ）が生じる場合を考える。例えば、第１極ＩＬ１のみによって照明を行うと、モアレ縞を形成する２つの合成回折光１１０と１１１の振幅が異なる場合には、モールド上の回折格子とウエハ上の回折格子のギャップ量に依存して、計測されるモアレ縞の位置に差が生じる。例えば、光線の入射角度が８度、モールド上の回折格子とウエハ上の回折格子のギャップ量が１００ｎｍの場合、１４ｎｍの位置誤差が生じることになる。特に、モールド上の回折格子とウエハ上の回折格子のギャップ量の大きい装置を製作する場合や、モールドとウエハとの間に屈折率の大きな物質を用いる場合、ギャップ量による計測誤差は無視できない量となる。

【0032】

そこで、モールド上の回折格子とウエハ上の回折格子のギャップによる計測誤差を緩和するため、本実施形態では照明光としての第１極と第２極の２方向から回折格子を照射している。第１極および第２極からの照明によって、それぞれの極によって形成されるモアレ縞は反対方向へシフトして形成される。それぞれの極からのモアレ縞が合成されて検出されるため、コントラストは下がるがシフトとしては検出されない。そのため、モールド上の回折格子とウエハ上の回折格子のギャップによる誤差を小さくすることができる。つまり、第１極のみから光を照射した場合と、第１極および第２極から光を照射した場合とでは、形成されるモアレ縞のシフト量という点から、２つの極を用いて照射した方が有利である。

【0033】

なお、これまで、Ｘ方向に周期性をもつ回折格子について説明したが、Ｙ方向に周期性をもつ回折格子を追加して用いても良い。照明光として図７に示すように照明光を用いる。図７は、照明光学系２２の瞳面における光強度分布（極ＩＬ１乃至ＩＬ４）と、検出光学系２１の開口数ＮＡｏとの関係を示す図である。図７の照明光には、極ＩＬ１と極ＩＬ２の他に、Ｙ方向に配置された極ＩＬ３とＩＬ４が追加されている。極ＩＬ１と極ＩＬ２は、Ｘ方向に沿って斜め方向から回折格子を照明し、極ＩＬ３とＩＬ４は、Ｙ方向に沿って斜め方向から回折格子を照明する。つまり、この照明光によって、Ｘ方向およびＹ方向の両方から斜入射で回折格子を照明することが可能である。これにより、Ｙ方向からの照明（極ＩＬ３およびＩＬ４）によって、モールド上のＹ方向のアライメントマークおよびウエハ上のＹ方向のアライメントマークの相対位置を計測することができる。このとき、Ｘ方向に周期をもつ１次元の回折格子とＹ方向に周期をもつ１次元の回折格子を撮像素子２５で検出できる範囲に配置する。そして、図７の照明光で照明された回折格子が形成するモアレ縞を撮像することによって、Ｘ方向およびＹ方向の相対位置を一度の撮影で計測することが可能である。これにより、ＸとＹ両方の計測に必要な時間を短縮することができる。このとき、非計測方向からの光（Ｘ方向の回折格子の場合はＩＬ３およびＩＬ４、Ｙ方向の回折格子の場合はＩＬ１およびＩＬ２）は、検出光学系２１の開口数ＮＡｏで検出されない。そのため、迷光として検出されないので、計測精度には影響しない。

【0034】

なお、照明光学系２２の瞳面における光強度分布において、周囲よりも強い光強度を有する領域を極としているが、極と極の間に光があっても良い。さらに、光強度分布の形状として、輪帯状であってもよい（輪帯照明）。この場合、Ｘ方向とＹ方向においてそれぞれ、２つの光強度のピーク（極）が形成される。そのため、輪帯照明を用いても照明光学系は非計測方向に、複数の極を有する光を照射することができる。また、照明光学系２２の瞳面における光強度分布を形成する手段としては、上記の開口絞り以外にも、回折光学素子、ホログラム、ファイバやプリズムなどの光束を変形する光学部材を用いることができる。

【0035】

インプリント装置１の制御部は、以上のように検出されたモアレ縞のデータを取得し、取得したモアレ縞のデータに基づいてモールドとウエハの各アライメントマーク間の相対位置を求める。そして、求めた相対位置に基づいて、Ｘ、Ｙ方向におけるモールドとウエハの相対位置、モールドの形状又はウエハのショット形状を制御する。モールドとウエハの相対位置は、ウエハステージやモールドステージを駆動させて行う。モールドの変形はモールドの側面に圧力を加える機構を用いることができる。ウエハのショット形状は、ウエハを光で照射して加熱することによって変形することができる。

【0036】

モールドとウエハの相対位置、モールドの形状又はウエハのショット形状を制御した後に、再び相対位置計測を行う処理を繰り返すことによって、精度よくモールドとウエハの位置や形状の調整を行うことが可能となる。

【0037】

以上のように、本実施形態によれば、光軸に対して互いに反対側の２方向からの照明光で１次元の回折格子を照明してモアレ縞を検出することによって、モアレ縞の横ずれを低減し、計測精度を向上させることができる。

【0038】

（実施例１）
回折格子の具体的な例を説明する。モールド上の回折格子４１のピッチをＰ１＝５．２μｍ、ウエハ上の回折格子４２のピッチをＰ２＝４．２μｍとする。照明光１００に対しては、（ｍ，ｎ）＝（０，１）と（ｍ，ｎ）＝（１，０）の２つの合成回折光の干渉によって形成されるモアレ縞の周期はＰ１×Ｐ２／（Ｐ１－Ｐ２）＝２１．８４μｍとなる。同様に照明光１０１に対しては、（ｍ，ｎ）＝（０，－１）と（ｍ，ｎ）＝（－１，０）の２つの合成回折光の干渉によって形成されるモアレ縞の周期もＰ１×Ｐ２／（Ｐ１－Ｐ２）＝２１．８４μｍとなる。この時、ウエハ側に１μｍのシフトが生じた場合、モアレ縞は５．２μｍシフトするため、ウエハ側の回折格子の位置ずれ量に対して、５．２倍の精度で計測が可能となる。

【0039】

検出光学系２１の開口数ＮＡｏを０．０７、照明光学系２２の瞳強度分布（ＩＬ１乃至ＩＬ４）の照明光入射角度を８．６度（ＮＡ０．１５相当）、照明光の波長をλ＝０．７μｍとする。この条件では、（ｍ，ｎ）＝（０，０）で規定される０次回折光は検出光学系２１の開口数の外に照射されるため、検出されない。ウエハで０次で反射した光であって、モールド側で±１次で回折した光、即ち（ｍ，ｎ）＝（０，±１）で規定される合成回折光は、ＮＡｏ＝０．０７の範囲内に収まって検出光学系２１へ向かう。また、ウエハ側の回折格子で±１次に回折してモールド側の回折格子を透過する光、即ち（ｍ，ｎ）＝（±１，０）の合成回折光もＮＡｏ＝０．０７の範囲内に収まって検出光学系２１へ向かう。即ち上記のパラメータを用いることにより、図１に示す合成回折光１１０、１１１、１１２、１１３は何れも検出光学系２１に導かれてモアレ縞の形成に寄与できる。

【0040】

ここで、照明光の波長λを０．７μｍとしたが、検出光学系２１の開口数ＮＡｏで検出できる範囲で波長を変更することや、ブロードな波長を用いることが可能である。また、上記実施例では、回折光の回折次数を－１≦ｍ，ｎ≦１の範囲に限定した。しかし、ｍ、ｎの次数として±２次や±３次、更なる高次であっても、（ｍ，ｎ）の組み合わせで規定される合成回折光が検出光学系２１の開口数ＮＡｏ内に取り込むことができれば、モアレ縞を発生させることができる。ただし、一般的に回折次数が高くなればなるほど回折光の振幅が弱くなるため、撮像素子２５によってモアレ縞の信号を検出することができなくなるという問題が出てくる。

【0041】

図８に電磁場解析によって得られたモアレ縞の波形を示す。横軸はパターンの位置、縦軸は撮像素子２５で得られる光の明るさである。ここでは、モアレ縞２周期分の長さの回折格子パターンで計算している。図８によれば、正弦波状のモアレ縞が発生していることがわかる。ここで、モアレ縞に一定値のバイアスが生じていることがわかる。これは、（ｍ，ｎ）＝（０，１）の合成回折光と（ｍ，ｎ）＝（１，０）の合成回折光の光強度（検出した場合の検出信号の振幅）が異なるためである。モールド上の回折格子４１からの回折効率（次数ｍに依存）と、ウエハ上の回折格子４２からの回折効率（次数ｎに依存）が異なるため、両者の合成によって与えられる合成回折効率にアンバランスが生じて、バイアスとなる。回折効率は、回折パターンの形状や材料の違いによって生じ、また、波長によっても異なる。材料の反射率に波長依存性があるためである。バイアスはない方が好ましいが、コントラストが得られれば精度よく計測することが可能である。

【0042】

バイアス成分を減らすためには、光源２３からの光の波長を、モアレ縞を形成する合成回折光の光強度（検出信号の振幅）が等しくなるように、選択することによって達成できる。波長を選択する手段として、光源２３でレーザーを用いる場合は、互いに異なる波長の複数のレーザーをビームスプリッタ等で合成しておいて、必要な波長のレーザーだけ点灯させたり、各レーザーの出力強度を調整させたりする手段が考えられる。また、光源２３がハロゲンランプやメタルハライドランプ、ＬＥＤ光源などブロードな光源の場合は、波長カットフィルタを用いて特定波長のみを透過又は反射させて、回折格子を照明することができる。

【0043】

また、モアレ縞を形成する合成回折光のそれぞれの振幅を等しくするための手段として回折格子のパターンをセグメント化することが挙げられる。セグメント化とは、回折格子パターンのうち、例えば、通常１つの凸部に相当する数μｍの幅の部分に、１０～５００ｎｍ程度の周期で複数の凹凸パターン（以下、セグメント部分）を形成することである。図１１（ａ）に示すように、通常、回折格子は周期的な凹凸のパターンが形成され、隣り同士の凸部５１、５２の間隔が回折格子の周期（ピッチ）Ｐとして表される。図１１（ｂ）に、セグメント化された回折格子の断面拡大図を示す。図１１（ｂ）に示すように、凸部５１、５２に対応する部分にさらに微細な凹凸のパターンが形成されており、この部分をセグメント部分５３、５４と呼ぶ。セグメント部分５３、５４の間隔が回折格子の周期Ｐであり、各セグメント部分には周期Ｐよりも小さい周期Ｐ１で微細な凹凸パターンが形成されている。通常の回折格子パターンをセグメント化することによって、高次の回折光が発生したりして、回折効率が下がる。そのため、回折効率の高い回折格子のパターンをセグメント化して、所定の次数の回折光の回折効率を下げることによって、各合成回折光の光強度を調整することができる。

【0044】

さらに、回折格子の凹凸パターンのデューティ（凹部の幅に対する凸部の幅の比）を変化させることによっても、各合成回折光の光強度を調節することができる。

【0045】

＜第２実施形態＞
次に、図９に基づいて第２実施形態について説明する。本実施形態の装置は、第１実施形態と同じ構成の装置（図２～４）に対して適用できる。図９は第２実施形態における照明光及び合成回折光の振る舞いを示す。照明光１００、１０１がそれぞれモールド上のアライメントマーク１０（回折格子４１）を透過し、ウエハ上のアライメントマーク１１（回折格子４２）で回折次数ｍによって反射して回折する。このように反射した回折光が、モールド上の回折格子でｎ次の次数で回折して検出光学系２１の開口数ＮＡｏ内に入る。回折次数ｍ、ｎ、符号の定義は上記の実施形態、実施例の説明で用いたものと同様である。図９には、第１極ＩＬ１による照明光１００と第２極ＩＬ２による照明光１０１それぞれによって発生する合成回折光のうち、検出光学系２１に入射してモアレ縞形成に寄与する成分のみを示す。１２０は（ｍ，ｎ）＝（０，１）、１２１は（ｍ，ｎ）＝（２，－１）で規定される合成回折光であり、干渉によって第１のモアレ縞を形成する。１２２は（ｍ，ｎ）＝（０，－１）、１２３は（ｍ，ｎ）＝（－２，１）で規定される合成回折光であり、干渉によって第２のモアレ縞を形成する。第１、第２のモアレ縞は同一の周期を有しており、その足し合わせによってモアレ縞信号が得られ、モールド上のアライメントマーク１０とウエハ上のアライメントマーク１１の相対位置を計測することができる。

【0046】

ウエハ上の回折格子４２については、ｍ＝０とともにｍ＝±２次の回折光を用いるため、ｍ＝±１次の回折効率を抑制してｍ＝±２次の回折効率を増強可能なパターンを用いることが望ましい。簡単には、ウエハ上の回折格子４２の±１次の回折光が、ｍ＝±２次に相当する回折角度で回折するようなピッチを有するパターンにすることで実現することができる。これにより、図８で示すようなバイアス成分を抑えることができる。

【0047】

照明条件は、第１実施形態と同様に、図６および図７に示す計測光学系３の照明光学系２２の瞳強度分布を用いることが可能である。第１実施形態との違いは、第１実施形態はウエハ側の回折光としてｍ＝０次とｍ＝±１次を用いたが、第２実施形態では、ウエハ側の回折光としてｍ＝０次とｍ＝±２次を用いる点である。これにより、モールド上のアライメントマーク１０（回折格子４１）のピッチをＰ１、ウエハ上のアライメントマーク１１（回折格子４２）のピッチをＰ２とすると、モアレ縞の周期はＰ１×Ｐ２／（２×｜Ｐ１－Ｐ２｜）で表される。そのため、アライメントマーク１０のシフト量に対して、モアレ縞はＰ２／（２×｜Ｐ１－Ｐ２｜）だけ拡大してシフトする。第１実施形態と比較して、拡大の倍率は１／２になるが、その分、周期の短いモアレ縞が形成される。

【0048】

ウエハ上の回折格子パターンの形状に誤差（パターン倒れ、パターンエッジのかけ等）が生じると、形成されるモアレ縞に歪みが生じる。そのため、モアレ縞の周期数が少ないと、回折格子パターンの形状誤差による影響を大きく受ける。周期の短いモアレ縞を形成することができれば、同じパターン領域に周期数の多いモアレ縞を形成できるため、ウエハ上の回折格子パターンの形成誤差に対して有利となる。

【0049】

ｍ＝±２次の回折光の強度を強めるための手法として、回折格子のパターンをセグメント化するということがあげられる。ｍ次の回折光の強度を強くしたい場合、回折格子のパターンの周期を１／ｍ（ｍは整数）にする。つまり、回折格子パターンにＰ２´＝Ｐ２／ｍのパターンを形成する。例えば、回折格子パターンにＰ２´＝Ｐ２／２のパターンを形成することによって、ｍ＝±２次回折光の強度（振幅）を上げることができる。

【0050】

（実施例２）
ここで第２実施形態の具体的な構成を記述する。モールド上の回折格子４１のピッチをＰ１＝５．２μｍ、ウエハ上の回折格子４２のピッチをＰ２＝４．６μｍとする。（ｍ，ｎ）＝（２，－１）と（ｍ，ｎ）＝（０，１）で規定される回折光によって形成されるモアレ縞の周期はＰ１×Ｐ２／（２×｜Ｐ１－Ｐ２｜）＝１９．９３μｍとなる。この時、ウエハ側に１μｍのシフトが生じた場合、モアレ縞は８．７μｍシフトするため、ウエハ側の回折格子の位置ずれ量に対して、８．７倍の精度で計測が可能となる。

【0051】

回折格子４２のピッチはＰ２＝４．６μｍであるが、本実施例ではｍ＝±２次回折光の回折効率を高めるため、実質的にＰ２´＝Ｐ２／２＝２．３μｍのピッチを有する回折格子パターンを採用する。

【0052】

検出光学系２１の開口数ＮＡｏを０．０７、照明光学系２２の瞳強度分布（ＩＬ１乃至ＩＬ４）からの照明角度を８．６度、照明光の波長をλ＝０．７μｍとする。この条件では、（ｍ，ｎ）＝（０，０）で規定される０次回折光は検出光学系２１の開口数の外に照射されるため、検出されない。一方で図９に示す合成回折光１２０、１２１、１２２、１２３は何れも検出光学系２１に導かれてモアレ縞の形成に寄与できる。

【0053】

＜第３実施形態＞
次に、図１０に基づいて第３実施形態について説明する。本実施形態の装置は、第１実施形態と同じ構成の装置（図２～４）に対して適用できる。図１０は、第３実施形態の照明光及び合成回折光の振る舞いを示す。照明光１００、１０１がそれぞれモールド上の回折格子４１を透過し、ウエハ上の回折格子４２で回折次数ｍによって反射した光が、モールド上の回折格子でｎ次に回折して検出光学系２１の開口数ＮＡｏ内に入る。図１０には、第１極ＩＬ１による照明光１００と第２極ＩＬ２による照明光１０１それぞれによって発生する合成回折光のうち、検出光学系２１に入射してモアレ縞形成に寄与する成分のみを示す。１３０は（ｍ，ｎ）＝（１，０）、１３１は（ｍ，ｎ）＝（２，－１）で規定される合成回折光であり、干渉によって第１のモアレ縞を形成する。１３２は（ｍ，ｎ）＝（－１，０）、１３３は（ｍ，ｎ）＝（－２，１）で規定される合成回折光であり、干渉によって第２のモアレ縞を形成する。第１、第２のモアレ縞は同一の周期を有しており、その足し合わせによってモアレ縞信号が得られ、モールド上のアライメントマーク１０とウエハ上のアライメントマーク１１の相対位置を計測することができる。

【0054】

上記の合成回折光を使用することによるメリットは、ウエハ上の回折格子からのｍ＝０次の回折光（直接反射光）を用いないため、ノイズとなる余分な光が有効に除去できることである。これにより、検出光学系２１で検出されるモアレ縞のバイアス成分を抑えることが可能である。

【0055】

ここでウエハ上の回折格子について、ｍ＝１次とｍ＝２次、或いはｍ＝－１次とｍ＝－２次の回折光を用いるため、回折光の振幅に違いが生じる。一般に高次の回折光は振幅が小さくなるため、高次回折光の回折効率を高めるパターンが望ましい。高次の回折光の振幅を上げるための手法として、前述のパターンをセグメント化する方法があげられる。

【0056】

照明条件は、第１実施例と同様に、図６および図７に示す計測光学系３の照明光学系２２の瞳強度分布を用いることが可能である。

【0057】

モールド上のアライメントマーク１０のピッチをＰ１、ウエハ上のアライメントマーク１１のピッチをＰ２とすると、モアレ縞の周期はＰ１×Ｐ２／｜Ｐ１－Ｐ２｜で表される。そのため、アライメントマーク１０のシフト量に対して、Ｐ２／｜Ｐ１－Ｐ２｜だけ拡大してシフトする。

【0058】

（実施例３）
ここで第３実施形態の具体的な構成を記述する。モールド上の回折格子４１のピッチをＰ１＝２．８μｍ、ウエハ上の回折格子４２のピッチをＰ２＝３．８μｍとする。（ｍ，ｎ）＝（１，０）と（ｍ，ｎ）＝（２，－１）で規定される合成回折光の干渉によって形成されるモアレ縞の周期はＰ１×Ｐ２／｜Ｐ１－Ｐ２｜＝１０．６４μｍとなる。この時、ウエハ側に１μｍのシフトが生じた場合、モアレ縞は２．８μｍシフトするため、ウエハ側の回折格子の位置ずれ量に対して、２．８倍の精度で計測が可能となる。

【0059】

検出光学系２１の開口数ＮＡｏを０．０７、照明光学系２２の瞳強度分布（ＩＬ１乃至ＩＬ４）からの照明角度を８．６度（ＮＡ０．１５相当）、照明光の波長をλ＝０．７μｍとする。この条件では、（ｍ，ｎ）＝（０，０）で規定される０次回折光は検出光学系２１の開口数の外に照射されるため、検出されない。一方で図９に示す合成回折光１３０、１３１、１３２、１３３は何れも検出光学系２１に導かれてモアレ縞の形成に寄与できる。

【0060】

回折次数の選び方として上記３つの実施例で述べたもの以外にも、様々な組み合わせが存在する。本発明はそれらにも広く適用可能なことは言うまでもない。

【0061】

（物品の製造方法）
次に、前述のインプリント装置を利用した物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、カラーフィルタ、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。まず、前述のインプリント装置を使用して、基板（ウェハ、ガラス基板等）上のインプリント材に型を接触させて、基板と型との位置合わせを行い、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のパターンをマスクとしてエッチングを行う工程、他の周知の加工工程で処理することにより物品が製造される。他の周知の工程には、インプリント材の剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

【0062】

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。なお、型として凹凸パターンを有する型を説明したが、凹凸パターンが形成されていない薄い平板状の型を用いることができる。薄い平板状の型は、型で基板上の組成物を押圧することによって組成物が平坦になるように成形する成形装置（平坦化装置）で用いられる。平坦化装置を用いる場合は、平板状の型を組成物を接触させ、組成物を硬化させ、組成物から型を離すことによって組成物を平坦化する工程を行う。さらに、平坦化された組成物を有する基板上にパターンを形成する工程をへて、パターンが形成された基板から物品を製造することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】