特許 7414576 位置計測装置、重ね合わせ検査装置、位置計測方法、インプリント装置および物品の製造方法

(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】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】位置計測装置、重ね合わせ検査装置、位置計測方法、インプリント装置および物品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20240109BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 H

G01B11/00 G

H01L21/30 502D

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020027874

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021131348

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-02-06

(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】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(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】瀧 友和

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００４１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２２４０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１１７０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２５８４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０

Ｇ０３Ｆ ７／２０－ ７／２４

Ｇ０３Ｆ ９／００－ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の位置を計測する位置計測装置であって、
前記対象物を第１波長の光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を含む光源からの照明光により照明する照明手段と、
前記照明光で照明された前記対象物からの光を検出することによって前記対象物の位置を計測する計測手段と、
前記計測手段における前記対象物の位置に応じて異なる計測誤差が小さくなるように、前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、少なくとも以下の（１）～（５）のいずれかを行うことを特徴とする位置計測装置。
（１）前記対象物の重心からの方向に応じた前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する。
（２）前記対象物の水平面の所定の方向に対する前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する。
（３）前記対象物のショット毎に前記第１波長と前記第２波長を含む前記光源からの前記照明光をそれぞれ周期的に分散させて前記対象物を照明する。
（４）前記対象物における縦方向又は横方向それぞれの所定のショット毎に照明する前記第１波長と前記第２波長を含む前記光源からの前記照明光の組み合わせを変える。
（５）前記計測誤差のオフセット量が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する。

【請求項2】

前記制御手段は、前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率の調整を重み付けして調整することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記対象物の重心からの方向に応じた前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記対象物の所定の位置に応じて、前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の位置計測装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記対象物の水平面の所定の方向に対する前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記対象物のショット毎に前記第１波長と前記第２波長を含む前記光源からの前記照明光をそれぞれ周期的に分散させて前記対象物を照明することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記対象物における縦方向又は横方向それぞれの所定のショット毎に照明する前記第１波長と前記第２波長を含む前記光源からの前記照明光の組み合わせを変えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項8】

前記制御手段は、前記第１波長と前記第２波長を含む少なくとも２種類以上の波長から１種類を無作為に選択し、前記対象物を照明することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項9】

前記制御手段は、前記計測誤差のオフセット量が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項10】

前記対象物は所定のマークを含むことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項11】

前記所定のマークは周期的なパターンを有することを特徴とする請求項１０に記載の位置計測装置。

【請求項12】

対象物の位置を計測する位置計測装置であって、
前記対象物を第１波長の光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を含む光源からの照明光により照明する照明手段と、
前記照明光で照明された前記対象物からの光を検出することによって前記対象物の位置を計測する計測手段と、
前記計測手段における前記対象物の位置に応じて異なる計測誤差が小さくなるように、前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する制御手段と、
を有し、
前記対象物は基板を含み、
前記制御手段は、前記基板の半径方向に応じた前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする位置計測装置。

【請求項13】

前記照明光は、波長の異なるレーザー光を合成した光であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項14】

前記照明光は、ブロードな波長分布をもつ前記光源から特定の波長帯域を透過させるフィルタを透過した光であることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の位置計測装置。

【請求項15】

前記制御手段は、シミュレーションに基づき前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする請求項１に記載の位置計測装置。

【請求項16】

基板とモールドの相対位置を計測する重ね合わせ検査装置であって、
請求項１～１５のいずれか１項に記載の前記位置計測装置の前記照明手段により前記基板と前記モールドの少なくとも一方に設けた所定のマークを照明するように構成したことを特徴とする重ね合わせ検査装置。

【請求項17】

対象物の位置を計測する位置計測方法であって、
前記対象物を第１波長の光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を含む光源からの照明光で照明する照明工程と、
前記照明光で照明された前記対象物からの光を検出することによって、前記対象物の位置を計測する計測工程と、
前記計測工程における前記対象物の位置に応じて異なる計測誤差が小さくなるように、前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する調整工程と、
を有し、
前記調整工程は、少なくとも以下の（１）～（５）のいずれかを行う工程であることを特徴とする位置計測方法。
（１）前記対象物の重心からの方向に応じた前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する。
（２）前記対象物の水平面の所定の方向に対する前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する。
（３）前記対象物のショット毎に前記第１波長と前記第２波長を含む前記光源からの前記照明光をそれぞれ周期的に分散させて前記対象物を照明する。
（４）前記対象物における縦方向又は横方向それぞれの所定のショット毎に照明する前記第１波長と前記第２波長を含む前記光源からの前記照明光の組み合わせを変える。
（５）前記計測誤差のオフセット量が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する。

【請求項18】

対象物の位置を計測する位置計測方法であって、
前記対象物を第１波長の光と、前記第１波長とは異なる第２波長の光を含む光源からの照明光で照明する照明工程と、
前記照明光で照明された前記対象物からの光を検出することによって、前記対象物の位置を計測する計測工程と、
前記計測工程における前記対象物の位置に応じて異なる計測誤差が小さくなるように、前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整する調整工程と、
を有し、前記対象物は基板を含み、
前記調整工程は、前記基板の半径方向に応じた前記計測誤差が小さくなるように前記第１波長の光の強度と、前記第２波長の光の強度との比率を調整することを特徴とする位置計測方法。

【請求項19】

基板の上にモールドのパターンを転写するインプリント装置であって、
あらかじめ前記基板の半径方向に応じた計測誤差が小さくなるように調整された第１波長の光の強度と、第２波長の光の強度との比率の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した前記情報に基づき、前記基板と前記モールドの少なくとも一方に形成された所定のマークへ照明光を照明する照明手段と、
前記照明光で照明された前記マークからの光を検出することによって前記基板と前記モールドの相対位置を計測する計測手段と、
前記相対位置に基づいて前記基板と前記モールドとを位置合わせする位置合わせ手段と、
を有することを特徴とするインプリント装置。

【請求項20】

請求項１９に記載のインプリント装置によって基板の上にパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程で前記パターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、
加工された前記基板から物品を製造する工程と、
を含む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、位置計測装置、重ね合わせ検査装置、位置計測方法、インプリント装置および物品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、モールド上の微細な構造を半導体、ガラス、樹脂や金属等のワークに加圧転写する微細加工技術が開発され、注目を集めている。これらの技術は、数ナノメートルオーダーの分解能を持つためナノインプリントあるいはナノエンボッシングなどと呼ばれ、半導体製造に加え、立体構造をウエハレベルで一括加工可能である。これらは、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ－ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）、バイオチップの製造技術等として幅広い分野への応用が期待されている。このようなナノインプリントのうち、例えば、光インプリント方式を半導体製造技術に用いる場合について、以下に説明する。

【0003】

まず、計測する対象物となる基板（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樹脂層に押し当て、加圧する。その後、紫外線を照射（照明）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。ところで、このような半導体製造に際しては、モールドと基板の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。

【0004】

このような位置合わせ方法として、例えば、特許文献１ではモールドと基板を、樹脂を介在した状態で接触させ、位置合わせを行う方法が提案されている。まず、基板に設けられているアライメントマーク以外の部分に光硬化性樹脂を選択的に塗布する。次に、基板をモールドに相対する位置に移動する。この状態でモールドとワークの距離を縮め、アライメントマークが樹脂で埋まらないような高さまで近づける。この状態で位置合わせを行い、その後最終的な加圧を行う、という方法が採られている。

【0005】

アライメントマークを検出する時、ウエハの製造工程において加工非対称性誤差があると計測値に誤差が発生する。誤差を小さくするために、例えば、特許文献２では同じマークを異なる条件（波長、偏光など）で計測して、最もコントラストが高くなる波長を用いて位置ずれ量を求めている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許第６６９６２２０号明細書

【文献】特開２００４－１１７０３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ウエハ位置を計測するためにウエハ上にパターニングされたアライメントマークを観察している。ウエハの製造工程においてウエハ面内に加工非対称性誤差（Ｗａｆｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）が生じると、アライメントマーク観察時に計測値がだまされて計測誤差となる。計測誤差が大きいと重ね合わせ露光時に不良となるため、計測誤差を小さくする必要がある。

【0008】

そこで本発明では、例えば、対象物の計測誤差を小さくする位置計測装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

その目的を達成するために、本発明の一側面としての位置計測装置は、対象物の位置を計測する位置計測装置であって、対象物を第１波長の光と、第１波長とは異なる第２波長の光を含む光源からの照明光により照明する照明手段と、照明光で照明された対象物からの光を検出することによって対象物の位置を計測する計測手段と、計測手段における対象物の位置に応じて異なる計測誤差が小さくなるように、第１波長の光の強度と、第２波長の光の強度との比率を調整する制御手段と、を有し、制御手段は、少なくとも以下の（１）～（５）のいずれかを行うことを特徴とする。（１）対象物の重心からの方向に応じた計測誤差が小さくなるように第１波長の光の強度と、第２波長の光の強度との比率を調整する。（２）対象物の水平面の所定の方向に対する計測誤差が小さくなるように第１波長の光の強度と、第２波長の光の強度との比率を調整する。（３）対象物のショット毎に第１波長と第２波長を含む光源からの照明光をそれぞれ周期的に分散させて対象物を照明する。（４）対象物における縦方向又は横方向それぞれの所定のショット毎に照明する第１波長と第２波長を含む光源からの照明光の組み合わせを変える。（５）計測誤差のオフセット量が小さくなるように第１波長の光の強度と、第２波長の光の強度との比率を調整する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、例えば、対象物の計測誤差を小さくする位置計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１に係るアライメント光源の構成の一例を示した図である。

【図2】実施例１に係るインプリント装置の装置構成の一例を示した図である。

【図3】実施例１に係る計測光学系の構成の一例を示す図である。

【図4】実施例１に係る計測光学系の構成の一例を示す図である。

【図5】アライメント光源の構成の一例を示した図である。

【図6】実施例１に係る計測光学系の瞳分布を示す図である。

【図7】モアレ縞を発生する位置合わせマークを示す図である。

【図8】実施例１に係る位置合わせマークを示す図である。

【図9】実施例１に係るパターンの断面形状である。

【図10】実施例１に係るシミュレーションモデルと結果である。

【図11】実施例１に係るインプリント装置の動作シーケンス図である。

【図12】実施例１に係るマーク位置のシフトを示す図である。

【図13】実施例１に係るランプ光源の合成を示す図である。

【図14】実施例１に係る視野内のマーク配置例である。

【図15】実施例１に係るウエハ面内に発生する計測誤差を示す図である。

【図16】実施例１に係るウエハ面内に発生する計測誤差を示す図である。

【図17】実施例１に係るウエハ面内に発生する計測誤差を示す図である。

【図18】実施例１に係る複数の波長においてウエハ径方向に対する計測誤差を計測するためのウエハ面内レイアウトの例である。

【図19】実施例１に係る複数の波長において計測誤差を計測するためのウエハ面内レイアウトの例である。

【図20】実施例１に係る複数の波長において計測誤差を計測するためのウエハ面内レイアウトの例である。

【図21】実施例１に係る複数の波長においてウエハ面内の計測誤差を計測するためのシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、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実施例を用いて説明する。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ないし簡略化する。

【0013】

〔実施例１〕
図２は、本実施例のインプリント装置１の構成を示す図である。このインプリント装置１は、半導体デバイスなどのデバイス製造に使用され、被処理体であるウエハ（基板）上の未硬化の樹脂（レジスト）９をモールド（型。マスク）７で成形し、樹脂９のパターンを基板上に形成（転写）する装置である。ここで、樹脂９は例えば紫外線等により硬化する樹脂である。なお、本実施例のインプリント装置１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、モールド７およびウエハ８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。このインプリント装置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、取得部（不図示）、制御部１２とを備える。

【0014】

紫外線照射部２は、モールド７とウエハ８上の樹脂９とを接触させる押型処理の後に、樹脂９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９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９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９の特性に応じて適宜選択されるが、本実施例は、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。

【0015】

計測光学系３はモールド７に配置されたモールドマーク１０とウエハ８に配置されたウエハマーク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る。さらに、計測光学系３はアライメント光源２３からの照明光によりウエハ８等の対象物を照明するための照明手段の一部として機能する。なお、計測光学系３は照明光で照明された対象物からの光を検出することによって対象物の相対位置を計測する計測手段の一部としても機能する。また、その光軸がモールド７またはウエハ８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はモールドマーク１０もしくはウエハマーク１１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、モールドマーク１０もしくはウエハマーク１１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。計測光学系３で計測されたモールド７とウエハ８の相対位置情報に基づいてウエハステージ５や倍率補正機構の駆動が制御される。なお、計測光学系３と位置合わせマークであるモールドマーク１０およびウエハマーク１１については後で詳述する。

【0016】

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。このモールド保持部４は、モールドチャック（不図示）と、ウエハ８上に塗布された樹脂９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とを含む。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９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む。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。

【0017】

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ウエハ保持部（基板保持部）である。

【0018】

塗布部（ディスペンサ）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、例えば、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２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９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であってもよい。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。

【0019】

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。また、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により成形される樹脂９が塗布される。取得部（不図示）は、後述する、少なくとも２種類以上の調整された波長の光の強度の比率（強度比）の情報を取得する。

【0020】

制御部１２は、紫外線照射部２、計測光学系３、モールド保持部４、ウエハステージ５および塗布部６を制御する。制御部１２は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又は、プログラムが組み込まれたコンピュータ、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。ＦＰＧＡには、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が含まれうる。制御部１２は、メモリを内蔵し、さらにコンピュータとしてのＣＰＵが内蔵されており、メモリに記憶（保存）された関係式やパラメータやコンピュータプログラムに基づき、例えば、装置全体の各種動作を実行する制御手段として機能する。また、制御部１２、アライメント光源２３、計測光学系３等によって位置計測装置が構成されている。

【0021】

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、基板搬送部（不図示）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９を塗布する（塗布工程）。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に配置されたモールドマーク１０およびウエハマーク１１の相対位置を計測光学系３によって検出（計測）し、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上の塗布面との位置合わせを行う。そして、倍率補正機構（不図示）によるモールド７の倍率補正などを実施する。ここでウエハステージ５は、モールド７とウエハ８とを位置合わせする位置合わせ手段として機能している。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との位置合わせ及びモールドの倍率補正等が十分にされた段階で、紫外線照射部２はモールド７の背面（上面）から紫外線を照射しモールド７を透過した紫外線により樹脂９を硬化させる（硬化工程）。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、モールド７の凹凸パターン７ａがウエハ８上に転写（形成）される（パターン形成工程）。

【0022】

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位置合わせのためのモールドマーク１０およびウエハマーク１１の詳細を説明する。図３は、本実施例の計測光学系３の構成の一例を示す図である。

【0023】

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。検出光学系２１は照明光学系２２によって照明されたモールドマーク１０とウエハマーク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。検出光学系２１は、後述する回折格子４１と回折格子４２との相対位置を検出する。さらに制御部１２等はモールドマーク１０とウエハマーク１１からの回折光を計測し、ウエハ８の相対位置を計測する計測手段としても機能する。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、モールドマーク１０およびウエハマーク１１を照明する照明手段の一部を構成する。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。また、アライメント光源２３は照明手段の一部を構成する。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。

【0024】

位置合わせマークであるモールドマーク１０およびウエハマーク１１はそれぞれ回折格子から構成され、周期的なパターンを有する。検出光学系２１は照明光学系２２によって照明されたモールドマーク１０とウエハマーク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。モールドマーク１０およびウエハマーク１１の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周期的に変化するため、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。

【0025】

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するための反射膜２４ａが構成されている。また、反射膜２４ａは検出光学系２１の瞳の大きさ（あるいは検出ＮＡ：ＮＡｏ）を規定する開口絞りとしても働く。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の周辺部分を透過部、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。

【0026】

また、本実施例にかかるプリズム２４が配置される位置は、必ずしも検出光学系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。図４は、このような計測光学系３の構成の一例を示す図である。この場合の計測光学系３の構成は、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。また、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。

【0027】

図１は、実施例１に係るアライメント光源２３の詳細を示した図である。図１（Ａ）は、アライメント光源２３の一例を示した模式図であり、図１（Ｂ）はファイバー端面３２の一例を示した模式図である。図１（Ａ）におけるアライメント光源２３は、複数の発光素子である光源３０ａ～３０ｇに例えば半導体レーザーが構成される。また、光源３０ａ～３０ｇは、半導体レーザーに限らず、ＬＥＤを用いてもよいし、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ナトリウムランプといったランプを用いてもよい。また、それぞれの光源を混在させてもよい。光源３０ａ～３０ｇに構成される半導体レーザーの波長は光源３０ａ～３０ｇですべて異なっていてもよいし、特定の波長の光量を上げるために一部が同じ波長を有していてもよい。ただし、光源３０ａ～３０ｇは、例えば、第１の波長及び第１の波長とは異なる波長帯域である第２の波長を有するように、少なくとも２種類以上の波長を有する。また図１（Ａ）に示されている光源３０ａ～３０ｇの数は７個であるが、数は７個に限定されず、１つ以上あればよく、任意の数とすることができる。計測精度向上のためには選択できる波長の数は多い方が好ましい。半導体レーザーの場合、各波長の半導体レーザーを個別にＯＮ／ＯＦＦ、また光量を調整することができるというメリットがある。

【0028】

分岐ファイバー（７対１分岐ファイバー）３１は、一端が分離され他端が束ねられた複数のファイバー素線で構成され、該一端は複数の光源３０ａ～３０ｇに接続され、該他端はオプティカルロッド３３に接続されている。本実施例では、７本のファイバー素線で構成されているが、これに限らず任意の数とすることができる。図１（Ｂ）におけるファイバー端面３２は、斜線部が各ファイバーのコアを表している。例えば、各ファイバーのコア径がΦ０．４ｍｍの場合、束ねた後のファイバー端面３２の径はおよそクラッド部分も含めておよそΦ１．３ｍｍでありうる。７本のファイバーの素線を面積が広がらないように束ねられているが、直線状に配置されてもよいし、同心円状に配置されてもよいし、他の形状をなすように配置されてもよい。光源３０ａ～３０ｇからの光をそれぞれ７本のファイバーへ導光し、ファイバー端面３２でまとめている。分岐ファイバー３１を用いて各波長の半導体レーザーを合成することにより、半導体レーザー配置の自由度が増え、また、交換時の調整が容易であるというメリットがある。

【0029】

アライメント光源２３は、複数の波長を含む照明光を発生するために、波長帯域のブロード（広波長帯域）な波長分布を有するランプ光源を含む。さらに、アライメント光源２３は、当該ランプ光源が発生した光の長波長側を遮断する長波長カットフィルタと、当該ランプ光源が発生した光の短波長側を遮断する短波長カットフィルタとを含みうる。長波長カットフィルタおよび短波長カットフィルタは照射位置によって連続的に透過帯域が変化する波長カットフィルタでありうる、このようなる波長カットフィルタを用いることにより、特定の波長の透過させることができる。

【0030】

オプティカルロッド３３は、オプティカルインテグレータの一例であり、光源３０ａ～３０ｇから放出された光を束ねて、オプティカルロッド３３に入射させる。つまり、オプティカルロッド３３は、オプティカルロッド３３から射出される光の空間光強度分布を均一化することができる。また、分布を均一化にすることができる他のオプティカルインテグレータを用いてもよい。例えば、マイクロレンズアレイが採用されてもよい。

【0031】

合成方法はファイバー（特殊ファイバー）を用いた合成に限らず、例えばダイクロイックミラーを用いて波長の異なる光を合成する方法や、偏光ビームスプリッタまたはハーフミラー等を用いて合成するようにしてもよい。合成方法は配置場所のスペースや半導体レーザーの波長、部品コスト等を考慮して適宜選択することができる。

【0032】

オプティカルロッド３３から射出される光は、ＮＤフィルタ３４を通過して強度が調整（光量調整）されうる。ＮＤフィルタ３４は、通過する光の強度を調整可能な素子であり、例えば石英に付与した金属膜の種類や膜厚によって透過率を調整可能である。ＮＤフィルタ３４は、例えば、アライメント光源２３としての光量を調整するために透過率が互いに異なるフィルタを複数種類用意し、必要な光量に応じて当該複数のフィルタを切り替えて光路内に挿入されてもよい。あるいは、ＮＤフィルタ３４は、光が透過する位置に応じて透過率が連続的に変化するフィルタであってもよく、この場合、光路に対するＮＤフィルタ３４の位置によって透過率が調整されうる。また、光源３０ａ～３０ｇがそれぞれ発生する光の強度は、例えば、光源３０ａ～３０ｇにそれぞれ供給される電流によって調整可能である。さらに、光源３０ａ～３０ｇがそれぞれ発生する光の強度はＮＤフィルタ３４の位置調整によって行ってもよいし、両者の組み合わせで行ってもよい。

【0033】

ＮＤフィルタ３４から射出された光は拡散板３５を通過してファイバー３６に照射しうる。光源３０ａ～３０ｇの全部または一部として半導体レーザーを採用した場合、半
導体レーザーが発生する光の波長帯域が数ｎｍと狭いため、干渉によって観察される像にノイズ（スペックルノイズ）が発生しうる。そこで、拡散板３５を回転させて時間的に波形の状態を変化させることによって、観察されるスペックルノイズを低減させることができる。計測精度が数ｎｍのオーダーで必要な場合は、拡散板３５を構成し回転させてスペックルノイズを除去することが望ましい。また、拡散板３５の駆動方法は回転に限らず、拡散板３５の設置スペースに応じて、シフト移動や光軸方向へ駆動するようしてもよい。

【0034】

図５は、アライメント光源２３の構成の一例を示した図である。ファイバー３６からの射出される光は、照明光としてアライメント光源２３から射出される。図１の例ではファイバーの数は１本であるが、図５に示すように、光路にハーフミラー３７を配置して分割（分岐）し、それぞれの光をファイバー３６ａ、３６ｂに入射させることによって２軸分の照明光を得ることができる。また、分割数（分岐の数）を変更すれば、２軸に限定されず、複数軸分の照明光を得ることができる。光の分割（光の分岐方法）はハーフミラーに限らず、ミラーを配置して光線を部分的に分割するようにしてもよい。

【0035】

図６は、計測光学系３の照明光学系２２の瞳強度分布（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。本実施例では、照明光学系２２の瞳強度分布は、第１極ＩＬ１と、第２極ＩＬ２と、第３極ＩＬ３と、第４極ＩＬ４とを含む。照明光学系２２は、ＸＹ平面においてモールドマーク１０やウエハマーク１１のパターンが配列された方向（第１方向）に垂直に入射する光と、かかる方向に平行に入射する光とによって、モールドマーク１０やウエハマーク１１を照明しうる。上述したように、開口絞りとして機能する反射膜２４ａを照明光学系２２の瞳面に配置し、不要な光を遮光することによって、１つのアライメント光源２３から複数の極、即ち、第１極ＩＬ１乃至第４極ＩＬ４を形成することができる。このように、複数の極を有する瞳強度分布を形成する場合には、複数の光源を必要としないため、計測光学系３を簡略化又は小型化することができる。

【0036】

図７は、モアレ縞を発生する位置合わせマークの一例を示す図である。以下、図７（Ａ）乃至図７（Ｄ）を参照して、モールドマーク１０及びウエハマーク１１からの回折光によるモアレの発生の原理、及び、かかるモアレを用いたモールドマーク１０とウエハマーク１１との相対位置の検出について説明する。図７に示すように、モールドマーク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、ウエハマーク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とは、計測方向のパターン（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（モアレ縞）が現れる。この際、回折格子同士の相対位置によってモアレの位相が変化するため、モアレを検出することでモールドマーク１０とウエハマーク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。

【0037】

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７（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が発生する。モアレは、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７（Ｃ）に示すモアレは、図７（Ｄ）に示すモアレに変化する。モアレは、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、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検出することができる。

【0038】

モアレを検出するために、回折格子４１及び４２を明視野で検出する場合、検出光学系２１は、回折格子４１及び４２からの０次光も検出してしまう。回折格子４１及び４２を明視野で検出する場合とは、回折格子４１及び４２を垂直方向から照明し、回折格子４１及び４２で垂直方向に回折される回折光を検出する場合を含みうる。０次光は、モアレのコントラストを低下させる要因となるため、計測光学系３は、０次光を検出しない（即ち、回折格子４１及び４２を斜入射で照明する）暗視野の構成を有することが望ましい。図８は、位置合わせ用マーク（アライメントマーク）の一例を示す図である。本実施例では、暗視野の構成でもモアレを検出できるように、回折格子４１及び４２のうち、一方の回折格子を図８（Ａ）に示すようなチェッカーボード状の回折格子とし、他方の回折格子を図８（Ｂ）に示すような回折格子としている。図８（Ｂ）に示す回折格子は、計測方向（第１方向）に周期的に配列されたパターンと、計測方向に直交する方向（第２方向）に周期的に配列されたパターンとを含む。

【0039】

図６、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の構成では、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２からの光は、回折格子に照射され（入射し）、チェッカーボード状の回折格子によってＹ方向に回折するとともに、Ｘ方向にも回折する。さらに、周期が僅かに異なる回折格子によってＸ方向に回折した光は、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。これを用いて、２つの回折格子の相対位置を求めることができる。

【0040】

図６に示す瞳強度分布と図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す回折格子との関係においては、第３極ＩＬ３及び第４極ＩＬ４からの光は、回折格子の相対位置の検出には使用されない。但し、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示された回折格子の相対位置を検出する場合には、第３極ＩＬ３及び第４極ＩＬ４からの光を回折格子の相対位置の検出に使用され、第１極ＩＬ１及び第２極ＩＬ２からの光を回折格子の相対位置の検出に使用されない。また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す回折格子の組と、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示す回折格子の組とを、検出光学系２１の同一視野内に配置して同時に２つの方向の相対位置を検出する場合には、図６に示す瞳強度分布は非常に有効となる。

【0041】

図９は、モールドのパターンの断面形状の一例を示した図である、以下、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を参照しながらマーク（検出対象）の断面構造について例示的に説明する。図９に示すモデルのマークは、３層で構成された構造を有する。これらの層は段差を有するので、光を照射したときに段差によって光の回折が生じる。そのため、マークとして認識されうる。図９（Ａ）に示すマーク１１ａは形状誤差（製造誤差）を有しない状態のマークである。図９（Ｂ）に示すマーク１１ｂは形状誤差を有する状態のマークである。図９（Ｂ）に示しているマーク１１ｂは非対称な形状誤差（製造誤差）を有するマークである。マーク１１ａについては、は段差等がない対称的な構造ため、回折光の回折角は理想的なものとなる。そのため、計測されるマーク位置に、実際の位置に対する誤差は出ない。しかし、マーク１１ｂは非対称な形状誤差を有するため、回折光の回折角度が理想的な状態から非対称である分だけずれる。そのため、計測されるマーク位置が実際の位置に対して誤差（シフト量）が生じする。この誤差が大きいと、ウエハの層と層（各層）との重ね合わせ精度が悪化し製造不良を引き起こす可能性がある。

【0042】

図１０は、実施例１に係るシミュレーションモデルとその結果の一例を示した図である。以下、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を参照しながら位置計測装置の照明光の波長と位置計測装置の計測誤差との関係を例示的に説明する。図１０（Ａ）にシミュレーションモデルの概略図（モールドマーク１０とウエハマーク１１の断面形状）の一例を示している。さらに、図１０（Ａ）は、樹脂９に対しインプリント処理中の状態である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に例示されている概略図に基づいたシミュレーション結果の一例を示している。このシミュレーションにより位置計測装置の照明光の波長と、位置計測装置の計測誤差との関係を示す計測値（波長特性）が得られる。ここで、位置計測装置の計測誤差は、ウエハマーク１１が非対称な形状を有することによって生じる計測誤差である。

【0043】

図１０に示しているシミュレーションでは、ウエハマーク１１が周期パターンで構成され、該周期パターンの段差５２は２００ｎｍ、ピッチ５１は１０００ｎｍであるのに対して、形状の誤差量５３に４０ｎｍであるものとして計測値を算出している。ここで、各層の材質は、ウエハ８においては母材がシリコン基板で構成され、ウエハマーク１１はＳｉＯ２で構成されている。ウエハマーク１１の上には、樹脂９が塗布され、この樹脂９を介してモールド７が配置されている。

【0044】

図１０（Ｂ）に示したシミュレーション結果のグラフにおいて、横軸は、位置計測装置により照明される波長であり、縦軸は、ウエハマーク１１が加工非対称性を有していることに起因する計測誤差（計測位置のだまされ）の量である。そして、図１０（Ｂ）では、それぞれの波長でシミュレーションした結果である計測値を近似曲線で描いている。さらに図１０（Ｂ）の近似曲線にあるように、それぞれの波長に応じて計測誤差の量が異なり、また、増減を繰り返していることが分かる。そのため、アライメント（位置合わせ）に用いる波長を複数、少なくとも２種類以上選択することにより、計測誤差を小さくすることが可能である。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したシミュレーションモデルは一例であるが、波長に応じて、位置計測装置の計測誤差が変化する。つまり、ウエハマーク１１に非対称な形状の誤差があると波長に応じて計測値が周期的にシフトする。また、このシミュレーションは暗視野で行っているが、明視野で行った場合においても照明光の波長に応じて位置計測装置の計測誤差は変化する。

【0045】

図１１は、本実施例における位置計測装置を含むインプリント装置１の動作シーケンスを示すフローチャートである。以下、図１１を参照しながら、本実施例におけるアライメント光源２３からの照明光を構成する少なくとも２種類以上の波長の光の強度比をそれぞれ独立に変更して、最適な波長の決定方法について説明する。なお、図１１における位置計測装置を含むインプリント装置１の動作は、制御部１２（制御手段）がコンピュータプログラムを実行することによって制御される。

【0046】

まず、ステップＳ１０１で、生産に用いる積層構造をもったウエハ（物品の製造に用いる基板）８およびモールド７をインプリント装置内に搬送し、ウエハ保持部によって保持される。さらに、ステップＳ１０１では、物品の製造のためのモールド７がモールド保持部４の駆動機構によってモールド保持部４に搬送され、該モールド保持部４によって保持される。次に、ステップＳ１０２では、ウエハ８のショット領域とモールド７のパターン領域とがプリアライメントされる。プリアライメントは、例えば、モールドマーク１０およびウエハマーク１１の相対位置を位置計測装置によって計測されうる。次に、ステップＳ１０３では、ウエハ８のショット領域に塗布部６により樹脂９（インプリント材、レジスト）が塗布（配置）される。そして、ウエハ８上の樹脂９にモールド７が接触するようにモールド保持部４の駆動機構またはウエハステージ５のいずれか一方を駆動させ、ウエハ８上の樹脂９にモールド７の所定のパターンを接触させた後にウエハ８を露光して樹脂９を硬化させる。

【0047】

次に、ステップＳ１０４では、モールド７の所定のパターンと樹脂９とを接触させている状態で、最適波長の条件出しを行う。具体的には、制御部１２は、複数の波長の照明光のそれぞれが、ウエハ８を照明するようにアライメント光源２３を制御し、複数の波長を切り替える。そして、複数の波長条件、つまりぞれぞれの波長の照明光においてモールドマーク１０およびウエハマーク１１の相対位置を計測して相対位置情報を取得する。制御部１２は、当該複数の波長の照明光のそれぞれについて位置計測装置によって得られた相対位置情報に基づいて計測値を得る。計測値は、照明光の波長と位置計測装置の計測誤差との関係を示すデータであり、図１０（Ｂ）に例示された計測値と同様である。

【0048】

次に、ステップＳ１０５では、制御部１２は、ステップＳ１０４で得た計測値に基づいて、モールド７を用いて物品を製造する際の位置計測装置のアライメント光源２３による最適波長（照明条件）を決定する。最適波長は、アライメント光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度である。なお、ウエハマーク１１は製造誤差によって、位置に応じて異なる非対象な形状を有する。そしてそれよって位置計測装置による計測誤差はウエハ８の位置に応じて異なる。前記の最適波長は、この計測誤差を小さくする（低減）ように決定される。この最適波長の決定方法については、後述する。次に、ステップＳ１０６では、制御部１２は、ステップＳ１０５の最適波長の情報を記憶部（不図示）に保存する。これにより、モールド７を用いて物品を製造する際に、ウエハマーク１１が製造誤差によって非対象な形状を有することに起因する位置計測装置による計測誤差を低減しつつモールドマーク１０とウエハマーク１１との相対位置（位置情報）を得ることができる。

【0049】

ここで、ステップＳ１０４における最適波長の条件出しの方法について詳述する。条件出しの際には複数の波長のそれぞれにおいて、モールドマーク１０およびウエハマーク１１の相対位置を計測する。まず、アライメント光源２３が半導体レーザーの場合を例として以下に説明する。この場合、特定の波長の半導体レーザーの電流値をＯＮ／ＯＦＦすることによって波長を切り替えることが可能である。半導体レーザーは安定して発振するまでの立ち上がり時間が数秒以内であり高速であるため、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返しても計測時間の遅延は少ないため、ステップＳ１０４の処理を短時間に完了することができる。また半導体レーザーのＯＮ／ＯＦＦは行わずに、シャッタを用いて、特定波長を遮光するようにしても良い。

【0050】

次に、アライメント光源２３がランプの場合を例として以下に説明する。この場合、波長帯域がブロード（広波長帯域）であるため、波長カットフィルタを用いることが有利である。例えば、短波長カットフィルタと長波長カットフィルタの組み合わせを変えることにより、所望の波長帯域の光源を得ることができる。また、光の入射位置によって連続的に透過帯域が変化する波長カットフィルタを使用することによって、アライメント光源２３が発生する照明光の波長を細かく制御することができる。さらに、アライメント光源２３に波長帯域が２００ｎｍ以上のブロードなランプ光源を用いて、かつ、撮像素子２５にカラー（ＲＧＢ）を検出することのできるセンサ（ＲＧＢセンサ）を用いる。その場合、アライメント光源２３の波長を切り替えることなく、各波長の光を一度に検出することが可能となる。これにより計測に必要な時間を短縮することができる。一般的なＲＧＢセンサでは計測できる波長の点数がＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３点となる。また、撮像素子２５にＲＧＢのカラーフィルタを有するようにしてもよい。

【0051】

次に、アライメント光源２３に半導体レーザーを、撮像素子２５にＲＧＢセンサを用いた場合を例として以下に説明する。この場合、ＲＧＢの帯域毎に半導体レーザーの波長を混ぜて検出することによって計測時間を短縮できる。例えば、ＲＧＢセンサの撮像素子２５の感度がＲ：５９０～７２０ｎｍ、Ｇ：４８０～６００ｎｍ、Ｂ：４００～５４０ｎｍの場合を考える。この場合、半導体レーザーの波長は、４００～４８０ｎｍの範囲内の波長帯域の光を発生し、これをＢ画素（Ｂ帯域の光を通過するフィルタを有する画素）によって検出することができる。またで１つ、５４０～５９０ｎｍの内の波長帯域の光を発生し、これをＧ画素（Ｇ帯域の光を通過するフィルタを有する画素）によって検出することができる。また、６００～７２０ｎｍの範囲内の波長帯域の光を発生し、これをＲ画素（Ｒ帯域の光を通過するフィルタを有する画素）によって検出することができる。それぞれの波長より、１つの波長を計測できるため、それぞれの帯域から１波長ずつ、合計３波長を計測することが可能となる。これにより、ステップＳ１０４における最適波長の条件出しの波長を切り替えた位置計測に必要な時間を短縮することができる。

【0052】

また、最適波長の決定に必要な時間を短縮する方法として、アライメント光源２３に構成される光源の波長から一部を選択してデータを取得し、内挿することによってアライメント光源２３のすべての波長の計測誤差を推測することができる。内挿の方法として、ウエハ８と同様の構造を有するモデルに基づいてシミュレーションによって得られた結果を元にフィッティングする方法が挙げられる。例えば図１０（Ｂ）のようなシミュレーション結果が得られた場合、図１０（Ｂ）を近似する関数を算出しておき、その関数をフィッティング関数の初期関数として、実測されたデータを用いて係数をフィッティングすることができる。これによりシミュレーション結果と傾向の等しいグラフを作成することができる。さらに、そのグラフから実測していない波長の計測誤差を算出する。また、シミュレーション結果を用いるのではなく、過去の似たプロセス条件での実測結果に基づいて、フィッティング初期関数を定めてフィッティングを行う方法も挙げられる。これにより、計測点数を減らしても実測値に対する誤差を減らすことが可能である。

【0053】

また、図１０に示すようなシミュレーションによって計測値を取得してもよい。シミュレーションは、制御部１２において実行されてもよいし、制御部１２に接続されたコンピュータを利用して実行されてもよい。シミュレーションにおいては、マークが有する非対称な形状が変化した場合にシミュレーションによって得られる計測値と実際の計測値との間に乖離（ばらつき）が生じることが考慮されるべきである。このような乖離は、計測値に基づいて決定される照明条件で検出される位置情報に誤差を生じさせうる。そこで、このような原因で生じる誤差を低減する方法として、積層構造に予想される非対称な形状のシミュレーションを複数のモデルで行う方法がある。例えば、複数のモデルとは、積層される物質の厚さ又は傾きの量が互いに異なるモデルがありうる。次いで、それら複数のモデルのシミュレーション結果から各波長の形状誤差に対する計測誤差の敏感度が求められる。非対称形状の複数のモデルでの計測結果（計測位置だまされの敏感度）を足し合わせ、形状誤差に対する敏感度の低い複数の波長を検出用の波長として選択して用いる。これにより、計算に用いた非対称形状の複数のモデルにおいて平均的に非対称な形状誤差に対して有利なアライメントを行うことができる。

【0054】

また、図１０（Ｂ）ではシミュレーションのためアライメント誤差（モールド７とウエハ８との位置合わせ誤差）がない状態を前提としてシミュレーションを行った結果の一例である。よって、計測誤差＝０ｎｍがアライメント誤差＝０である。また、実際の計測ではウエハマーク１１の非対称な形状に起因して、ステップＳ１０２のプリアライメントによる相対位置には計測誤差が生じる。したがって、位置計測装置によって検出されたモールドマーク１０とウエハマーク１１との相対位置に基づいて位置合わせがなされたウエハ８のショット領域とモールド７との間にもアライメント誤差が存在し得る。アライメント誤差が存在すると、その状態において複数の波長でモールドマーク１０とウエハマーク１１の相対位置を検出すると、図１０（Ｂ）のグラフに対して位置合わせ誤差に相当するオフセット量が加えられた結果が得られる。

【0055】

ここで、位置計測装置によって計測された結果（実測した値）からオフセット量を求めるためには、モールドマーク１０とウエハマーク１１との正しい相対位置（アライメント誤差）を知る必要がある。そのために、重ね合わせ検査装置等の検査装置（評価装置）を用いてインプリントした後のウエハ８の重ね合わせ状態を検査し、重ね合わせ誤差を計測し取得する。その際に取得した誤差量をプリアライメントによるモールド７とウエハ８の重ね合わせ誤差として用いて、ステップ１０４の際の位置計測で得られた計測誤差の量を評価する。制御部１２は、上記の方法で得られた計測値と、重ね合わせ検査装置等を用いて得られた、重ね合わせ誤差とに基づいて、オフセット量が補正された計測値を取得する。補正された計測値は、図１０（Ｂ）に示されたシミュレーション結果が正確である場合、該シミュレーション結果と同等のものとなりうる。すなわち、図１０（Ｂ）の計測誤差が０ｎｍとなる位置が重ね合わせ検査装置で計測された結果となる。

【0056】

例えば、モールド７とウエハ８が１００ｎｍずれた位置で、ステップＳ１０３におけるインプリント動作した場合、図１０（Ｂ）に示した計測誤差＝０ｎｍの位置が実際には１００ｎｍオフセットした位置として計測される。そのウエハ８を重ね合わせ検査装置等で計測（評価）すると、ウエハ８の重ね合わせ誤差が１００ｎｍと計測される。この計測後、計測した値をステップＳ１０２におけるプリアライメントの際の重ね合わせ誤差として装置内のコンピュータに入力し、これを除去して評価する。

【0057】

次に、ステップＳ１０５における評価に基づいて最適波長を決定する方法について詳述する。図１０（Ｂ）に例示される計測値のように、照明光の波長によって計測誤差が変化する。制御部１２は、位置計測装置の計測誤差（位置計測装置によって検出される位置情報の誤差）が低減されるように、位置計測装置のアライメント光源２３による照明条件を決定する。具体的には、アライメント光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を、比率を調整して決定する。ここで、アライメント光源２３は、複数の波長の光のそれぞれの強度を少なくとも２つの波長の光の強度に調整可能なように構成されうる。アライメント光源２３は、複数の波長の光の少なくとも１つについては、強度を連続的に調整可能なように構成されうる。一例において、制御部１２は、アライメント光源２３に発生される照明光を構成する複数の波長の光の重み付けを決定する。ここで、例えば、照明光を構成する複数の光の波長の数をｎ個、それぞれの波長をλ１、λ２、・・・λｎ、それぞれの波長を用いた計測誤差をｍ１、ｍ２、・・・ｍｎとして、重み付けの係数をｋ１、ｋ２、・・・ｋｎとする。重み付け後の計測誤差ｍは以下の式（１）で表される。
ｍ＝ｋ１×ｍ１＋ｋ２×ｍ２＋・・・＋ｋｎ×ｍｎ （１）
上記式（１）において、ｋ１＋ｋ２＋・・・＋ｋｎ＝１である。

【0058】

制御部１２は上記式（１）のｍ＝０となるようにｋ１～ｋｎの値を決定する。各波長λ１～λｎの光を決定されたｋ１～ｋｎの比で合成（足し合わせる）することによって、波長による計測誤差をなくすことができる。計測誤差ｍ１～ｍｎの符号がすべて同じ場合は、足し合わせて計測誤差ｍを０にすることができない。そのため、特定の計測誤差をオフセットとして記録しておき、計測誤差から除去する必要がある。

【0059】

そこで、制御部１２は、計測誤差ｍ１～ｍｎのうちいずれかに０となる波長λｍがあった場合、その波長の係数ｋｍを１とし、他の係数を０とすることによって波長による計測誤差をなくすことができる。しかし、図１０（Ｂ）に示すように、計測誤差が０となる波長は変化量（微分値）が大きくなる波長であるため、形状誤差に対する敏感度が高くなると考えられる。そのため、同じ波長の光のみで構成される照明光を用いて位置計測装置がウエハ１枚のアライメントを行う場合、ウエハ８のショットごとに形状誤差にばらつきがあるとショットごとの計測誤差が大きくなりうる。

【0060】

そこで、制御部１２は、次のような方法で重み付けを行う。制御部１２は、まず波長に対する計測誤差の敏感度を算出する。次に、制御部１２は、敏感度の小さい波長を優先的に選択する（用いる）。次に、制御部１２は、計測誤差ｍ１～ｍｎの符号の異なる少なくとも２種類の波長を選択する。波長を選択する際には、計測誤差の符号が互いに異なる波長を選択してもよい。この際に、制御部１２は、光量が足りない場合には波長を３種類以上混ぜて用いることによって光量を上げることができるため、さらに１種類以上の波長を選択してもよい。また、制御部１２は、同時に計測する他のマークの光量との兼ね合いから、マークの計測できるように各波長の光の強度比（光量比）を調整して変更する。

【0061】

図１１の評価に基づいて最適波長を決定する方法、具体的には、図１０（Ｂ）に例示される計測値に基づいて、アライメント光源２３に発生させる照明光を構成する複数の波長の光のそれぞれの強度を決定する方法を説明する。ここでは、一例として、図１０（Ｂ）において例示される波長特性に基づいて、波長６００ｎｍと波長６８０ｎｍを１対３の光量比で合成して照明光を生成することを考える。図１２は、波長６００ｎｍ、波長６８０ｎｍの光を、１対３の光量比で合成して得られる照明光でモールドマーク１０及びウエハマーク１１を照明したときに位置計測装置のセンサによって得られる波形が例示されている。この際の、波形は画像を計測方向に平行な線でスライスしたモアレ縞の計測波形である。図１２において、縦軸は光量を、横軸はセンサ上の位置を示す。波長６００ｎｍでの計測誤差は１２０ｎｍ、波長６８０ｎｍでの計測誤差は－４０ｎｍであるため、それぞれ１対３の光量比で合成した照明光を使用すると、計測誤差は合計で０ｎｍ（１２０ｎｍ－４０ｎｍ×３）となる。そのため、オフセット分を除去する必要がない。また、波長６００ｎｍおよび６８０ｎｍは段差５２の変化量に対して鈍感であるため、段差５２の変化量のばらつきに係わらず、高精度な計測（モールドマーク１０とウエハマーク１１の相対位置）をすることができる。

【0062】

複数の光の波長の強度比を考慮した合成の方法としては、アライメント光源２３が複数の半導体レーザーの場合を例として以下に説明する。この場合、各々の半導体レーザーの駆動電流値を調整することによって出力光量を調整する方法を挙げることができる。また、他の方法として、それぞれの半導体レーザーの光路を合成する前にＮＤフィルタ３４を配置し、ＮＤフィルタ３４の透過率を変更する方法が挙げられる。

【0063】

アライメント光源２３がハロゲンランプ等の波長帯域がブロードな光源の場合を例として以下に説明する。この場合、１つの光源から波長６００ｎｍと波長６８０ｎｍのみを取り出し導光することは困難である。ここで、図１３は、アライメント光源２３を構成する光源３０の構成の一例を示している。図１３（Ａ）の例では、アライメント光源２３は、ハロゲンランプ等のランプ６０ａ、６０ｂ、短波長カットフィルタ６１ａ、６１ｂは、長波長カットフィルタ６２ａ、６２ｂおよびハーフミラー６３を含む。ランプ６０ａ、６０ｂからの光をそれぞれカットオフ波長が異なる波長カットフィルタを通し、ハーフミラー６３で合成する。これにより、例えば、ランプ６０ａが発生する光から波長６００ｎｍの光を取り出し、ランプ６０ｂが発生する光から波長６８０ｎｍの光を取り出して、それらを合成して照明光を生成することができる。

【0064】

各波長の光の光量については、ランプ６０ａ、６０ｂに印加する電圧を調整すること、または、ＮＤフィルタ３４を合成前の光路中に配置する方法によって調整されうる。ハーフミラー６３を用いた場合、ランプ６０ａおよび６０ｂからの光の半分は透過、半分は反射するため、それぞれの光をスコープ２眼分に供給すると効率的である。図１３（Ｂ）の例では、ハロゲンランプ等のランプ６０からの光をハーフミラー６３ａで分離し、それぞれの光路に波長カットフィルタである６１ａ、６２ａおよび６１ｂ、６２ｂが配置されている。各波長の光の光量の調整には、ＮＤフィルタ３４が用いられうる。ＮＤフィルタ３４によって調光された光がハーフミラー６３ｂで合成して照明光が生成されうる。

【0065】

また、ブロードな波長帯域であって、積分したときに計測誤差が０ｎｍとなるように波長範囲を選択することによって全体として計測誤差を小さくすることが可能である。例えば、図１０（Ｂ）において波長６１０ｎｍから７００ｎｍの範囲の計測誤差を積分すると０ｎｍとなる。そのため、このような範囲の照明光を使用すると計測誤差のオフセットは生じない。また、段差５２の変化量に対して計測誤差の敏感な波長６４０ｎｍのみでなく、鈍感な波長も用いているため、段差５２の変化量に対する計測誤差の敏感度は減少する。

【0066】

以下、アライメント光源２３に波長帯域がブロードな光源を用い、撮像素子２５にカラー（ＲＧＢ）センサを用いた例について説明する。この場合、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの波長帯域で検出されたモアレ縞の位置を検出することができる。そのため、アライメント光源２３の波長帯域を変更しなくてもセンサ側でＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの波長帯域で検出されたモアレ縞位置を重み付けして平均化することによって、波長による計測誤差を除去した位置計測ができる。具体的に、ハロゲンランプはアライメント光源２３に波長４００～７２０ｎｍの範囲で出力する。撮像素子２５のカラー（ＲＧＢ）センサの感度は、Ｒ：５９０～７２０ｎｍ、Ｇ：４８０～６００ｎｍ、Ｂ：４００～５４０ｎｍとした場合について説明する。ハロゲンランプの波長帯域がブロードであるため、撮像素子２５のカラー（ＲＧＢ）センサのＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの帯域で波形が検出される。それぞれの波長が異なるため、それぞれ検出される位置が異なる。そして、重ね合わせ検査装置等での計測結果と同様になるように、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの波長帯域を重み付けして平均化することによって、計測誤差を減らすことができる。また、この方法はシミュレーションの結果を用いたものであるが、各波長で実測した値を用いることにより、信頼性よく計測誤差を小さくすることが可能である。

【0067】

ここで、アライメント光源２３内の光源（発光素子）３０として３種類（３領域）の波長のレーザー光源（６６０ｎｍ、７３０ｎｍ、７６０ｎｍ）を用いた例について説明する。レーザーの波長の種類は細かい方が高い精度での計測が可能であるが、アライメント光源２３のためのスペースやコストを鑑みてレーザーの数が決定されうる。またレーザーの種類については、波長によって発光強度に差があるため、必要となる光量を満たすものが選択されうる。例えば１Ｗ以上の出力が必要となる場合、波長の種類は限られてくる。上記３種類の波長（６６０ｎｍ、７３０ｎｍ、７６０ｎｍ）は小型で高出力なレーザーを選択している。

【0068】

ハロゲンランプなどの波長帯域がブロードな光源から３領域の波長を切り出す方法と比較して、レーザー光源を用いると光出力を高くすることが可能である。例えば、ハロゲンランプやメタルハライドランプの場合、発光点から光が広がって出てくるため、Φ３ｍｍ以下の小さな領域に効率よく集光することが困難である。半導体ウエハのアライメントのためには、ウエハ８上のΦ３ｍｍ以下の領域を光照射しマーク位置を観察する必要がある。そのため、ウエハ８上のマーク領域に集光できない光は計測に用いることができず、不要な光となる。つまり、ハロゲンランプなどを微小な領域に集光して使用する場合、効率が悪化する。レーザー光源であればΦ１ｍｍ以下の領域に高輝度に照射することが可能である。ウエハ８上のウエハマーク１１を高輝度に照射することができれば、プロセス上、ウエハ８に積層される物質が光を透過しにくい物質であっても、ウエハマーク１１の反射光を検知することが可能である。

【0069】

また、アライメント光源２３の波長を１種類とした場合、ウエハ８に積層される物質やその厚みによっては透過しにくい波長となり、ウエハ８上のウエハマーク１１を検出できなくなる可能性がある。そのため、レーザーの波長を３種類とし、それぞれのレーザーからの光を合成して用いることによって、ウエハ８の積層構造によってウエハマーク１１を検出できなくなるという可能性を減らすことができる。

【0070】

上述したような３種類の波長を用いた場合の最適波長の選択方法について図１１の位置計測装置を含むインプリント装置１の動作シーケンスを示すフローチャートに基づき以下に説明する。ここで、位置計測装置で計測することによって得られた計測値は、重ね合わせ検査装置等の評価装置を用いて得られた評価結果と比較し、差分を算出する。算出される差分値は、計測するモールドマーク１０およびウエハマーク１１の条件に応じて、図１０（Ｂ）に示すように、それぞれの波長に応じて異なった計測値となる。

【0071】

計測して得られた上記差分値の符号について、３種類の波長のうち、１つの波長の計測値の符号が他の２種類の波長で得られた計測値の符号と異なる場合、符号の異なる１波長と他の１波長を用いて重み付けする。重み付けすることによって重ね合わせ計測結果に合わせることが可能となる。例えば波長６６０ｎｍの計測値は負、波長７３０ｎｍは正、波長７６０ｎｍは負となった場合、波長７６０ｎｍと波長６６０ｎｍ（または波長７６０ｎｍ）の光出力を重み付けして平均化する。これにより、基準となる重ね合わせ計測結果に合わせや照明光を生成することができる。計測値の符号が同じ２種類の波長についてはどちらを選択してもよいし、同じ視野で観察する他のマークとの強度比から波長を選択してもよい。

【0072】

３種類の波長のうち、計測値の符号が３種類の波長ともに同じ符号である場合、どの波長を選択してもオフセット分を除去する必要がある。この場合、同時に観察する粗アライメント（粗い位置合わせ）用のマークの光量から、重み付けの比率を決めることができる。

【0073】

ここで、同じ視野で観察するマークについて詳述する。図１４は、モールド７とウエハ８を重ね合わせたときに計測されるアライメントマークを模式的に表した図である。外枠の範囲７３は位置計測装置で一度に観察することが可能な範囲を示している。モールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１の幾何的な中心位置を基準として、計測光学系３のマーク位置の計測結果からモールド７とウエハ８の相対的な位置ずれＤ１を求めることができる。モールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１は小型化できるため、これにより、専有領域の小さいマークを用いた、粗い位置合わせが可能となる。このとき、モールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１の反射率の違いによって検出されるマークに強度比が生じる。強度比が大きいと強度の弱いマークを検出できる明るさの照明を照射するため、強度の強いマークが飽和して計測誤差が生じる。そのため、マークの強度比を抑える必要がある。

【0074】

次に、モールドマーク７１ａ－２とウエハマーク７２ａ－２が重なることにより形成させるモアレ縞について以下に説明する。モールドマーク７１ａ－２とウエハマーク７２ａ－２は、図８（Ｃ）または（Ｄ）に示す周期的なパターンで構成されており、計測方向の周期が微小に異なるため、重ね合わせるとＹ方向にモアレ縞が形成される。また、モールドマーク１０とウエハマーク１１の周期の違いによって、相対位置が変化したときのモアレ縞のシフト方向が異なる。

【0075】

例えば、モールドマーク７１ａ－２の周期の方がウエハマークの周期よりも微小に大きい場合、ウエハ８が相対的に＋Ｙ方向へシフトすると、モアレ縞も＋Ｙ方向へシフトする。一方、モールドマーク１０の周期の方がウエハマーク１１の周期よりも微小に小さい場合、ウエハ８が相対的に＋Ｙ方向へシフトすると、モアレ縞は－Ｙ方向へシフトする。ここで、２段目のモアレ縞（７１ａ－２′、７２ａ－２′）はモールドマーク７１ａ－２′とウエハマーク７２ａ－２′で形成され、モールドマーク７１ａ－２とウエハマーク７２ａ－２と計測方向の周期が入れ替わっている。そのため、相対位置が変わると計測される２段のモアレ縞の位置が反対方向に変化する。そして、相対的な位置ずれＤ２から、モールド７とウエハ８の相対的な位置ずれを求める。このとき、モアレ信号を発生させるモールド側と基板側の周期的なマークが１周期分ずれていても、モアレ信号検出の原理上、１周期分のずれを検出できない。そのため計測精度の低いモールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１を用いて、モールド７とウエハ８に１周期分の相対的な位置ずれがないことを確認している。

【0076】

モールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１はモールド７側とウエハ８側の周期的マークが１周期分の位置誤差を生じないピッチであれば、モアレ信号を発生するマークとしてもよい。

【0077】

モールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１は構成する物質が異なるため、検出される光量が波長によって異なりうる。そのため、３種類のレーザーの光出力を変えることによってマークの強度比を変えることができる。よってモールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１とモアレ縞の強度比が計測可能な範囲になるように、３種類のレーザー出力に重み付けを行う。これにより１度の計測でモールドマーク７１ａ－１とウエハマーク７２ａ－１、モアレ縞を計測することが可能である。

【0078】

また、実測を行う３種類の波長以外の波長での計測値については、モールド７とウエハ８の構造に想定される非対称形状の誤差を与えてシミュレーションを行うことによって類推することが可能である。これにより、マーク形状の非対称誤差の量に対する各波長の敏感度を算出し、敏感度の低くなる波長を優先的に使用することができる。

【0079】

以下、図１５乃至図１７を参照して、ウエハ８面内の計測誤差の分布について説明する。図１５乃至図１７は、ウエハ８面内に発生する計測誤差の一例を示す図である。図１５（Ａ）は、ウエハ位置によるマークのパターンの違いの模式図である。図１５（Ａ）にてウエハ８の左端、中央部分、右端においてモールドマーク１０とウエハマーク１１をそれぞれ示している。ウエハ８上にスピンコートでインプリント材（レジスト）等の溶剤を塗布する場合、ウエハ８の中心対称に膜厚のムラが発生する。そのため、ウエハパターンの形成条件によっては中心対称に徐々に加工非対称性誤差が発生し、ウエハ端で大きな非対称性が発生する。この場合、ウエハ径方向（ウエハ８の径方向）に応じてパターンの加工非対称性誤差形状が大きくなるため、単一の波長で計測するとウエハ径方向に応じて計測誤差が大きくなる。ウエハ径方向とは、例えば、ウエハ８の重心からの方向または、ウエハ８の半径方向等の方向である。図１５（Ｂ）は、その一例について示している。横軸はウエハ径方向の位置、縦軸は真の位置に対する計測誤差である。真の位置は、例えば基準となる装置の外部で計測装置等を用いて計測して求める。図１５（Ｂ）の条件８１および条件８２のラインはそれぞれ異なる波長での計測誤差を表している。また、図１５（Ｂ）で示している条件８１および条件８２のラインは一例であり、ウエハ径方向に対して計測誤差を１次の関数で表しているが、高次の成分を含みうる。

【0080】

単一波長で計測するとウエハの径方向に対して計測誤差が発生するが、複数の波長を混合して計測することにより、ウエハ径方向に対する計測誤差を小さくまたはなくすことができる。例えば図１５（Ｂ）の場合を一例とすると、条件８１の波長の光の強度を２、条件８２の波長の光の強度を１の比で合成すればウエハ径方向に対して計測誤差が０になる。そのため、ウエハ径方向の所定の位置によらず高精度な計測（モールドマーク１０とウエハマーク１１の相対位置）をすることができる。

【0081】

ここで、条件８１および条件８２で得られた計測結果に対して、条件８１の計測結果と条件８２の計測結果の比率＝２（条件８１）：１（条件８２）の比率として重み付けして平均化することで真の位置を求めることも可能である。この時、それぞれ個別に求めた単一波長における計測の結果を重み付けして平均化することで計測誤差を求める場合、一つのマークに対して使用する波長の数だけ計測を行う必要があり、計測時間が長くなってしまう問題が生じる。そこで、各波長の光の強度を最適な強度比率で合成して照明光を生成し、マークに対して照射すると一度に計測することができるため計測時間の短縮が図れる。図１５（Ａ）にはウエハ８中心部のマーク形状が理想的な対称形状のウエハマーク１１を示したが、サンプルウエハまたは通常製造に使用するウエハ８では、ウエハ８中心においても加工非対称性誤差が発生する。図１６（Ａ）は、その模式図を示している。ウエハ８の中心位置において加工非対称性誤差があるため、条件８１および条件８２の単一波長での計測結果では計測誤差が発生しうる。その際の計測値の一例を図１６（Ｂ）に示す。図１６（Ｂ）では、ウエハ８中心においてオフセットが発生し、加工非対称性誤差のない位置で計測誤差が０となる。

【0082】

一例として、図１６に示すようなモデルであれば、ウエハ径方向に対する単一波長で計測した計測誤差の傾きがなくなるように波長を合成することによって、計測誤差のオフセットも小さくまたはなくすことが可能となる。しかし、通常製造に使用するウエハ８のマーク構造（ウエハマーク１１の構造）は、図１６に示すようなモデルのように単純なものとは限らない。図１７（Ａ）は、ウエハ８の２カ所に加工非対称性誤差が発生するモデルの一例の模式図である。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示したモデルにおいて単一波長での計測結果の一例を示している。ここで、図１７に示す条件８１と条件８２において、ウエハ径方向に対する計測誤差の傾きの比を、１：２とする。その場合、ウエハ径方向に対する計測誤差の傾きがなくなるように、条件８１および条件８２を、２（条件８１）：１（条件８２）の比で重み付けして平均化した場合、計測誤差にオフセットが発生する。ここで、条件８１と条件８２の、２条件しかない場合、オフセット（オフセット量）を小さくまたは除去することはできない。しかし、条件８３の波長を選択することができれば、条件８１、条件８２、条件８３を重み付けして平均化することによって、ウエハ径方向に対する計測誤差の傾きを小さくまたはなくすだけでなく、オフセットも小さくまたは除去することが可能となる。

【0083】

ここで、選択できる波長の数が少ないと波長の光の強度比の合成によりウエハ径方向に対する計測誤差の傾きを小さくまたはなくすこと、オフセットを小さくまたは除去することはできない場合が想定される。そのため、選択できる波長の数が多いと計測誤差の傾きを小さくまたはなくすこと、オフセットを小さくまたは除去することに対して最適な波長の光の強度比を調整して選択できる。また、発生するオフセットは各ショットの計測時に常に発生する誤差として扱い、これを除去することによって高精度な計測（モールドマーク１０とウエハマーク１１の相対位置）をすることができる。

【0084】

以下、図１８を参照して、ウエハ８の面内において、各波長におけるウエハ径方向に対する計測誤差のグラフを取得するための方法について説明する。図１８は、複数の波長においてウエハ径方向に対する計測誤差を計測するためのウエハ８の面内におけるレイアウトの一例を示す図である。通常、ウエハ８を露光する際には、ウエハ１枚において複数のショットで行う。ここで、ウエハ径方向に対する計測誤差を取得するために、ウエハ１枚のショット領域のすべてを、ある１つの波長（特定の波長）で計測することによって、ウエハ径方向に対する計測誤差を計測することができる。しかし、ある１つの波長を用いてウエハ１枚のショットすべてを当該１つの波長で計測した場合、ウエハ８の枚数が計測したい波長の数だけ必要となるのと、計測するウエハ８によっての形状等の差異が発生し、結果ウエハ毎の誤差が発生する。ここで、図１８に示す方法で、制御部１２は、マーク位置計測（モールドマーク１０とウエハマーク１１の相対位置）を実施することによって、ウエハ８の枚数による誤差およびウエハ８の計測誤差を低減することができる。図１８の横軸はＸ方向、縦軸はＹ方向の位置を示している。円Ｗはウエハ８のエッジを示している。ウエハ面内の略長方形状の区画は個々のショット領域を示している。条件８１、条件８２、条件８３はそれぞれ異なる波長の条件であり、それぞれの波長で計測するショット領域を異なる網掛け表示とすることでそれぞれの波長の違いを示している。図１８では一例として、３つの波長を示している。つまり、ショット領域に応じて、モールドマーク１０とウエハマーク１１の相対位置のために用いる波長を変更することによって、ウエハ１枚で複数の波長におけるウエハ径方向の位置に対する計測誤差を効率よく求めることが可能となる。

【0085】

ここで、ウエハ８の露光後の計測誤差を、外部の計測器等を用いて計測して基準となる評価値を求め、制御部１２は、計測誤差とその評価値からの差分を算出する。差分を求めることによって複数の波長におけるそれぞれの計測誤差を得ることができる。図１８では３波長分を一定の周期性を持たせてウエハ８のショット領域対して照射しているが、３波長に限らず、それ以上の波長を用いてもよい。少なくとも２つ以上の波長であれば好ましい。

【0086】

図１９は、ある波長をウエハ８の中心付近に集中して分布させてマーク位置計測をした場合の一例を示している。図１９に示すように、ある１つの波長をウエハ８面内の中心付近のみに集中して分布させてマーク位置計測すると、その波長ではウエハ径方向に対する計測値の分布を中心付近でしか検出できない問題が生じる。図１９では、条件８２がウエハ８の中心付近に集中しているため、条件８２の波長では、ウエハ径方向に対して小さな範囲でしか計測誤差を求めることができない。そのため、真の位置に対する計測誤差が大きくなってしまい、波長の光の強度比の重み付けして平均化した場合の最適な強度比に誤差が大きく発生してしまう。そのため、計測誤差を小さくするために制御部１２は、図１８に示すように、複数の波長においてウエハ径方向に対する計測誤差を取得することが好ましい。

【0087】

また、ウエハ８の全面において少なくとも２種類以上の複数の波長をランダムに各ショット領域に分配し、マーク位置計測をして計測誤差を取得することがさらに好ましい。具体的には、少なくとも２種類以上の波長から１種類をショット領域毎に無作為に選択して、あるショット領域に対しマーク位置計測をして計測誤差を取得する。また、ショット毎（ショット領域毎）に少なくとも２種類以上の波長をそれぞれ周期的に分散させてマーク位置計測をして計測誤差を取得するようにしてもよい。さらに、ウエハ８の縦方向又は横方向それぞれの所定のショット毎に照射する波長の光（照明光）の組み合わせを変更してマーク位置計測をして計測誤差を取得するようにしてもよい。ここで、所定のショット領域は予め設定していたショット領域であってもよいし、ユーザが任意で選択したショット領域であってもよい。

【0088】

図２０は、ある波長をウエハ８の水平面における所定の方向に分布させてマーク位置計測をした場合の一例を示している。水平面方向とは、ウエハ８の表面におけるＸ方向（横方向）またはＹ方向（縦方向）である。この図２０に示しているように、ウエハ径方向以外にもウエハ８の断面構造によっては、ウエハ８のＸ方向、Ｙ方向に特定の波長分布を持つこともある。図２０では、条件８１はＹ方向に対して分布を有し、条件８３はＸ方向に対して分布を有している。ここで、例えば、ウエハマーク１１の形状パターンがＸ方向に対して加工非対称性誤差をもって形成された場合、単一波長で計測したときにウエハ８のＸ方向に対して計測誤差の傾きが発生する。そのため、ウエハ８のＸ方向に対しての計測誤差が小さくまたはなくなるように波長の光の強度比を決める必要がある。Ｙ方向についてもＸ方向と同様である。そのため、例えば、図２０に示す分布の場合で各波長の計測誤差を取得したとしても計測誤差が大きくなる。条件８１ではＸ方向に対する計測誤差の分布を精度よく取得することが困難となり、条件８３ではＹ方向に対する計測誤差の分布を精度よく取得することが困難となるため、重み付けして平均かした場合にも計測誤差が大きくなる。したがって、上述した方法を用いて、マーク位置計測をして計測誤差を小さくする必要がある。

【0089】

前述の例ではウエハ径方向に対する計測誤差を、ウエハ１枚のデータから取得しているが、同様の計測を複数枚のウエハ８に対して行い、その平均値を用いてもよい。平均値した値を用いることで、計測誤差の分布を取得する精度を上げることができる。

【0090】

以下、図２１を参照してウエハ径方向に対する計測誤差の取得方法について説明する。図２１は、複数の波長においてウエハ８面内の計測誤差を計測するためのシーケンス図の一例である。図２１（Ａ）は図１１のステップＳ１０４の処理内容の詳細を示し、図２１（Ｂ）は図１１のステップＳ１０５の処理内容の詳細を示している。なお、図２１における位置計測装置を含むインプリント装置１の動作は、制御部１２（制御手段）によって制御される。

【0091】

図２１に示すように、計測誤差を３つの波長によってそれぞれ取得している。まず、ステップＳ２０１では、ウエハ８面内の各ショット領域をインプリント装置１内部の位置計測装置より特定の波長（波長Ａ）の照明光によりマーク位置計測をして計測誤差を取得する。次に、ステップＳ２０２では、ウエハ８面内の各ショット領域をインプリント装置内部の位置計測装置より特定の波長（波長Ｂ）の照明光によりマーク位置計測をして計測誤差を取得する。次に、ステップＳ２０３では、ウエハ８面内の各ショット領域をインプリント装置１内部の位置計測装置より特定の波長（波長Ｃ）の照明光によりマーク位置計測をして計測誤差を取得する。図１２では一例として３つの波長で行ったが、これに限らず、３つ以上の波長を用いてもよい。その場合、用いる波長の数分、同様の処理を実施しうる。

【0092】

ステップＳ２０１～Ｓ２０３の処理を実施する際に、図１８に示すように、ウエハ８の全面において少なくとも２種類以上の複数の波長がランダムに分配され照射されることがさらに好ましい。また、特定の波長から別の波長へと変更すると、変更直後は計測が不安定になる場合もあるため、例えば、ショット領域毎に波長を変えて計測するのではなく、波長を変えずに次のショット領域を計測することが好ましい。具体的には、特定の波長（波長Ａ）でウエハ面内の波長Ａで計測する各ショット領域のマーク位置計測をして計測誤差を取得する。波長Ａでの計測が完了した後に、波長Ａではない特定の波長（波長Ｂ）で波長Ａが計測していない領域で、波長Ｂが計測する各ショット領域のマーク位置計測をして計測誤差を取得する。波長Ｂでの計測が完了した後に、波長Ａ及び波長Ｂではない特定の波長（波長Ｃ）において、波長Ａ及び波長Ｂが計測していない領域で、波長Ｃが計測するショット領域のマーク位置計測をして計測誤差を取得する。

【0093】

次に、ステップＳ３０１において、外部の重ね合わせ検査装置等の検査装置を用いてウエハ８の重ね合わせ状態を計測（検査）し、重ね合わせ誤差を計測し取得する。この際の計測した値が真の位置である。次に、ステップＳ３０２において、インプリント装置１内部の位置計測装置で求めた計測値と、外部の重ね合わせ検査装置等で求めた真の位置との差分から、計測誤差を求める。次に、ステップＳ３０３において、ウエハ径方向に対する計測誤差の傾きおよびオフセットの量に基づいて最適な波長を算出する。

【0094】

２枚以上のウエハ８を用いて最適波長の条件出しをする場合、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）の処理をウエハ８の枚数分繰り返して計測し、得られた波長の光の強度比をそれぞれ平均化して最適波長を求めてもよい。ここで、１枚目と全く同じショット領域の分布で最適な波長の光の強度比を求めても良いし、２枚目では１枚目のウエハ８におけるショット領域の分布とは別の分布として計測するようしてもよい。複数枚のウエハ８での算出結果を平均化することによって、より信頼性のある波長の光の強度比を得ることができる。

【0095】

インプリント装置１に基づき実施例を記載したが、半導体露光装置にも同様に適用される。また、モールド７とウエハ８の相対位置の計測方法として、モアレ縞検出で行う方法について記載したが、ウエハ位置上のパターンを明視野・暗視野計測する場合や、パターンからの回折光を計測する計測方法に対しても本実施例は適用可能である。

【0096】

〔物品製造方法に係る実施例〕
次に、前述の露光装置（位置計測装置を有するインプリント装置１）を利用した半導体デバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）の製造方法を説明する。半導体デバイスは、前述の露光装置を使用して、ウエハ８とモールド７との位置計測をする工程を有する、さらに、位置計測の工程の後に、ウエハ８の上にパターンを形成するパターン形成工程を有する。さらに、パターン形成工程でパターンが形成されたウエハ８を加工する加工工程と、加工された前記基板から物品を製造する工程とを少なくとも有する。なお、前記加工工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本半導体デバイス製造方法によれば、従来よりも高品位の半導体デバイスを製造することができる。

【0097】

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は、これらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0098】

１ インプリント装置
２ 紫外線照射装置
３ 計測光学系
４ モールド保持部
５ ウエハステージ
６ 塗布部
７ モールド（型、マスク）
８ ウエハ（基板）
９ 樹脂（レジスト、インプリント材）
１０ モールドマーク
１１ ウエハマーク
２１ 検出光学系（検出器）
２２ 照明光学系
２３ アライメント光源
３０ 光源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】