位置合わせ方法、インプリント方法、位置合わせ装置、及び位置計測方法
【課題】 新規な位置合わせ方法や位置合わせ装置、インプリント方法を提供する。
【解決手段】 第１の本発明は、
第１のアライメントマーク１０４を有する第１の平板状物体と、第２のアライメントマーク１１３を有する第２の平板状物体とを対向させて配置する。そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像する。そして、前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、位置合わせ制御を行う。
【解決手段】 第１の本発明は、
第１のアライメントマーク１０４を有する第１の平板状物体と、第２のアライメントマーク１１３を有する第２の平板状物体とを対向させて配置する。そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像する。そして、前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、位置合わせ制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置合わせ方法及び位置合わせ装置に関する。また、インプリント方法及びインプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、例えば非特許文献１に紹介されているように、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。
【０００３】
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。
【０００４】
これらは、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓ 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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、前記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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、前記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。
【００１２】
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。位置合わせのための光学系としては、モールド側のアライメントマーク付近の浅い焦点深度部分のみを観察する方式が用いられている。
【００１３】
具体的には、モールドと基板とのそれぞれ設けられたマークを、色収差を用いて一つの撮像素子に結像させている。
【非特許文献１】Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，６７，３１１４，１９９５
【特許文献１】米国特許第６６９６２２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、実際には、モールドと基板との反射率は大きく異なることが多い。石英などの透過率が高いモールドに設けられたマークと、反射率の高いシリコン基板側のマークとが、垂直方向に投影したときに重なる場合には、撮像画像におけるモールド側のマークが、基板側のマークに埋もれてしまう場合がある。
【００１５】
斯かる場合、モールドと基板のそれぞれに設けられているアライメントマーク像を、十分な階調幅をもって撮像することができないために、高い検出分解能を得ることができない場合がある。
【００１６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、新規な位置合わせ方法や位置合わせ装置、インプリント方法を提供することを目的とする。また、別の本発明の目的は、２つの物体の相対的な位置関係や、相対的な移動量を計測する為の位置計測方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の本発明は、
光源と撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体と、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記位置合わせ制御を行いながら、前記第１の平板状部材と前記第２の平板状部材とのギャップを狭くして、３μｍ以下のギャップになるように調整することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記撮像素子で撮像される前記第１及び第２のアライメントマークの撮像画像は、それぞれコントラスト調整が行われていることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。なお、前記第１の領域及び第２の領域の面積あるいは、其処に含まれる撮像素子の画素数を揃えておくことで、後の工程におけるフーリエ変換などの信号処理を行いやすくなる。
【００１９】
また、前記第１及び第２の物体の高さに起因した倍率変化に応じて、前記第１及び第２の領域で観察される画像の倍率補正を行うこともできる。
【００２０】
第２の本発明は、
第１の本発明に記載の位置合わせ方法を行うための位置合わせ装置であり、以下の特徴を有する。
【００２１】
すなわち、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、
前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
第３の本発明は、
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行って、一方の物体が有するインプリントパターンを、他方の物体あるいは他方の物体上のパターン形成層にインプリントするインプリント方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体であるモールドと、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体である基板とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で検出し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記第２の平板状物体である基板、あるいはその上に設けられているパターン形成層に、前記第１の平板状物体であるモールドが有するインプリントパターンをインプリントすることを特徴とする。
【００２３】
第４の本発明は、第３の本発明に記載のインプリント方法を行うインプリント装置であって、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、
前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第５の本発明は、撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、
それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、
該モアレ縞成分から取得される２つの平板状物体の面内方向の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする。
【００２５】
第６の本発明は、撮像素子を用いて、２つの物体の位置に関する計測する位置計測方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、
前記第１の物体と前記第２の物体の面内方向に関する位置計測を行うことを特徴とする。
【００２６】
第７の本発明は、モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント方法であって、
該モールドに設けられているアライメントマークを撮像素子で観察する際に、該モールドと基板との間のギャップあるいは該アライメントマークを構成する部材の膜厚に応じて、該撮像素子に入射する光の波長を制御することを特徴とする。
【００２７】
第８の本発明は、
撮像素子を用いて、２つの部材の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の部材と、第２のアライメントマークを有する第２の部材とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の第１の領域で、前記第１のアライメントマークに関する第１の画像情報を取得し、
前記撮像素子が観測する撮像エリア内であって、且つ前記第１の領域とは異なる第２の領域で、前記第２のアライメントマークに関する第２の画像情報を取得し、
前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを演算処理し、
前記演算処理により出力される出力情報を用いて、２つの部材の位置合わせを行なうことを特徴とする。
【００２８】
ここで、前記演算処理は、前記第１の領域と前記第２の領域との重なっていない箇所における前記第１及び第２の画像情報を用いて行なうこともできる。
【００２９】
第９の本発明は、
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報を演算することによって、前記第１の平板状物体と第２の平板状物体との相対的な位置に関する位置情報を取得し、
前記位置情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、新規な位置合わせ方法や位置合わせ装置、インプリント方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
光源と撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法に関する発明について、図１を利用しながら説明する。
【００３２】
なお、図１（ａ）は、撮像素子により観測される撮像エリア１９９５の画像の例示であり、図１（ｂ）は、２つの平板状物体を対向して配置させた場合に、平板状物体の面内方向に平行な方向から見た場合の模式図である。図１（ｃ）に関しては、後述する。図１（ａ）において、１９９９は顕微鏡の鏡筒における可視範囲である。
【００３３】
まず、第１のアライメントマーク１０４を有する第１の平板状物体３０９と、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体３１２とを対向させて配置する。その際、撮像素子が観測する撮像エリア１９９９内の互いに重ならない位置に、第１の領域６１０及び第２の領域６１１を設けておく。これら２つの領域は、予め撮像エリア内における位置を決めておくことにより定められるものである。
【００３４】
そして、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像すると、図１（ａ）のような画像が得られる。
【００３５】
ここで、第１の領域６１０の重心や中央に、第１の平板状部材のアライメントマーク１０４が来て、且つ第２の領域６１１の重心や中央に第２の平板状部材のアライメントマーク１１３が来ている場合に、位置合わせが完了するように設定しておく。
【００３６】
なお、位置合わせが完了するとは、２つの物体の面内方向に関する所望の位置合わせ条件（位置合わせの程度）を満足していることを意味する。
【００３７】
実際の位置合わせは以下のように行う。
【００３８】
前記第１の領域内の予め定められた位置（例えば、第１の領域内中央）からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報を取得する。
【００３９】
更に、前記第２の領域内の予め定められた位置（例えば、第２の領域内中央）からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報を取得する。
【００４０】
第１及び第２の情報の取得順序は、特に限定されず、同時に取得してもよい。
【００４１】
そして、この２つの情報から、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行う。
【００４２】
位置合わせ制御は例えば、以下のように行う。
【００４３】
まず、第１及び第２の平板状物体のそれぞれを面内方向に駆動し得る駆動機構を有する場合は、それぞれの物体のアライメントマークが、予め定められた位置に来るように位置合わせを行う。
【００４４】
あるいは、いずれか一方の平板状物体は固定しておき、他方の物体に関する位置ズレ情報と、当該固定された物体の位置ズレに関する情報の２つを考慮して、面内方向に移動可能な物体の方を動かすのである。例えば、固定されている第１の平板状物体の位置が、第１の領域内で、右方向に５メモリずれており、且つ第２の領域内で第２の平板状物体の位置が左に２メモリずれている場合、次のように位置合わせを行う。
【００４５】
すなわち、第２の平板状物体の位置を右に２メモリ（スケール）動かすのではなく、右に７メモリ（２＋５）動かすのである。勿論、このような位置合わせはあくまで一例である。
【００４６】
また、第１及び第２のいずれか一方にしか、面内方向の駆動機構が設けられていない場合には、上述の後者のアライメント方向により位置を調整することになる。
【００４７】
更にまた、光学系が有する光軸を動かせる場合には、レンズ等を含み構成される光学系を動かすことによって、光軸を補正することも、位置合わせ制御に取り込むことができる。
【００４８】
そして、第１及び第２の平板状部材の位置が、所望の位置に調整できたら、その位置関係を保ち続けるように、位置合わせ制御（例えば、フィードバック制御）を行いながら、２つの前記平板状部材の間隔（ギャップ）を狭めていく。間隔は、３μｍ以下になるように近づけていく。なお、本実施形態に係る発明をインプリント方法に組入れる場合は、好ましくは、１μｍ以下のギャップになるようにすることが好ましい。
【００４９】
更に、２つの物体間に光硬化性あるいは熱硬化性の樹脂を介在させ、当該樹脂に、第１あるいは第２の物体が有するパターンを転写する場合には、３００ｎｍ以下の間隔になるまで狭めるのがよい。なお、好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは、１００ｎｍ以下になるまで、間隔を狭めるのがよい。樹脂の硬化後に、その間隔（ギャップ）に対応する厚さが、いわゆる残膜として残るからである。
【００５０】
本実施形態においては、２つの平板状物体のそれぞれに設けられたアライメントマークを観察する場合に、それぞれのコントラスト調整や、いわゆるＳＮ比の調整を行うこともできる。
【００５１】
以下では、一つの撮像素子で、２つの平板状物体のアライメントマークを同時に観測できる場合、すなわち両方のマークが同じ焦点深度内に入っている場合の説明である。
【００５２】
さて、反射率の異なるモールドと基板のマークが重なり合っている場合を考える。このようなときに信号処理をするとコントラストが十分取れず、正確な計測を妨げる場合がある。
【００５３】
例えば、第１の平板状部材がインプリントパターンを有するモールドである場合、そのモールドに設けられているアライメントマークは、その透過率が高くなってしまう。例えば、モールドが石英から作製されている場合には、当該マークは、石英に設けられた凹部や凸部で構成される。一方、第２の平板状物体が例えば、シリコンである場合には、両者の透過率および反射率の違いにより、モールド側のマークのコントラストが基板側のマークのコントランストより低くなる傾向がある。そのために、モールド側のマークが、基板側のマークに埋もれてしまうような場合がある。
【００５４】
従って、本実施形態に係る発明のように、両方のマークを垂直方向から観察した場合に、それぞれのマークを観測する領域を互いに光学的に影響を及ぼさない位置に配置しておけば、それぞれのマーク像に対してコントラストを調整できる。
【００５５】
コントラストの調整方法は、光学系によって撮像素子に入る光を調節しても良いし、撮像素子側の露光時間を変えても良い。
【００５６】
また、垂直方向から観察する理由は、インプリントを行う場合には、モールドまたは基板をｚ軸方向（平板状部材の面内方向に垂直な方向）に移動させるため、モールドまたは基板の移動による撮像素子内でのマーク位置変化を無くすためである。当然、斜めから観察する場合には、マークの位置変化に対応した信号処理方法を行わなければならず複雑になってしまう。
【００５７】
さらに、インプリントを行う場合は、従来の露光装置のようにマスクと基板間のギャップが一定ではない。そのため、ｚ軸方向の移動と共に倍率が変化し、その変化に応じた信号処理を必要とする場合がある。そのような処理は垂直である方が等方的であるため簡単である。
【００５８】
再度、図１を用いて説明する。第１の平板状物体としてのモールドと、第２の平板状物体としての基板のマークを、それぞれ光学的に重ならない配置にしている。
【００５９】
図１（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図ということになる。撮像素子の第１の領域Ａ（６１０）と第２の領域Ｂ（６１１）は対角にとってある。その領域内にモールド側のアライメントマーク１０４と、基板側のアライメントマーク１１３が配置されるように調整されている。勿論、光学的に重ならない位置であれば、これら２つの領域の設け方は、特に限定されるものではない。
【００６０】
なお、撮像エリア内における、モールド側のマークと基板側のマークとの間隔は、数十から数百マイクロメートルである。また、モールドと基板とのギャップ（ｚ軸方向の距離）が数マイクロメートルの状態である。そのため顕微鏡の開口数を考慮しても第１の領域Ａと第２の領域Ｂに影響を及ぼさないようになっている。
【００６１】
ステージ精度はサブマイクロメートルやナノメートル、時にはサブナノメートルなので、容易にこのような状態にすることができる。図１（ｃ）は、両側のマークを同時に撮像した場合の様子を例示的に示したものである。左側が基板側のマーク（図１（ａ）におけるマーク１１３）、右側が、モールド側のマーク（図１（ａ）におけるマーク１０４）のラインプロファイルである。横軸は位置、縦軸は光強度である。シリコン基板と石英モールドとでは反射率が大きく異なる様子が分かる。マークのライン幅は、例えばサブマイクロメートルから数マイクロメートルである。マークの深さは例えば数十ナノメートルから数マイクロメートルである。そのため、光の波長（例えば４００から８００ｎｍ）より短い場合があり、マークのエッジが元の形状からくずれ、裾を大きく引くような形状になる。両者のマークが、撮像エリア内において十分離れているこの例では、互いに影響を及ぼすことがない。
【００６２】
また、このようにモールドと基板マークを別々の領域に分けてマーク情報を取得することの他のメリットを述べる。
【００６３】
それは、インプリントを行う場合、モールドと基板とのギャップを狭めながら位置合わせを行う必要がある。焦点深度内の場合であっても、モールドまたは基板の高さによって光学倍率が変化してしまい。斯かる変化は、高精度な位置合わせが求められるナノインプリントにおいては重大である。
【００６４】
斯かる場合であっても、モールドと基板のマークが十分に離れている場合には、倍率の変化に応じて補正することが容易になる。倍率補正は、例えばマークの間隔と元の設計値を比較することによって実現できる。垂直であれば等方的な倍率変化のため容易に補正ができる。なお、斜めから観察するような場合には撮像素子に近い側と遠い側でパターンの大きさが異なって見えてしまうため倍率の補正は複雑になる。
【００６５】
図２（ａ）は、ＣＣＤやＭＯＳ型撮像素子など撮像素子３０７の撮像領域内で、場所に応じてコントラストの調整ができるようにした構成である。
【００６６】
撮像素子３０７の手前に、場所に対応して特性の異なる第１の光学素子８０３を配置している。光学素子は色フィルター、干渉フィルター、ＮＤフィルター、偏光板等に加えそれらの組み合わせである。
【００６７】
なお、実施形態４で説明するように、モールドと基板とのギャップに応じて、光源側や、撮像素子側に設けるフィルターの透過波長帯域を変えることも、コントラスト向上の点からは好ましい。
【００６８】
３０１は光源、３０２は照明光学系、３０３は第１のビームスプリッター、３０４は、第１の結像光学系３０６は第２の結像光学系である。３０９はインプリントパターンとアライメントマーク３１０が設けられているモールドである。３１３は、第１の物体位置である。
【００６９】
３１２は、シリコンウエハなどの基板であり、３１１がウエハに設けられているアライメント用マークである。
【００７０】
図２（ｂ）は、撮像素子３０７の撮像領域内で、場所に応じてコントラストの調整ができるようした別の構成である。場所に対応して特性の異なる第１の光学素子１３０１を光源側に配置している。光学素子は色フィルター、干渉フィルター、ＮＤフィルター、偏光板等に加えそれらの組み合わせである。
【００７１】
図３（ａ）は、コントラスト調整を行うため、モールドおよび基板のマークにそれぞれに対応した光量となるように光量制御機構９０１を用いた光学系の構成である。モールドおよび基板の反射率などに応じて光量の制御を行うことができる。
【００７２】
なお、この場合、モールドおよび基板マークを個別で取るため、第１の光量、第２の光量で２回以上撮像する必要がある。なお、図２と共通する部分については、符号の説明は省略する。
【００７３】
図３（ｂ）は、光源からの光量を変えるために回転式シャッター９０２を用いた構成である。モールドおよび基板のマーク位置の反射率に応じてシャッターを切り替える。この時も２回以上撮像する必要がある。なお、このように光量を調整する方法であっても良いが、撮像素子の露光時間やゲインをモールドおよび基板の特性に合わせて変更しても良い。
【００７４】
図４（ａ）、（ｂ）はモールドと基板の位置合わせにおいて、ボックスインボックス方式の位置合わせ方法で用いるマークの例である。
【００７５】
撮像素子の第１の領域Ａ（６１０）はモールド側、第２の領域Ｂ（６１１）は基板側のマークを示す。一つの撮像素子を用いた場合は、例えば、図１（ａ）のように第１及び第２の領域が撮像される。
【００７６】
そして、撮像素子から第１及び第２の領域における画像データを取得し、必要に応じて反射光の強度プロファイルデータを取得するための信号処理を行う。位置合わせの際には、それぞれの領域内における予め定めた位置（例えば、重心位置や中心位置）に、それぞれのアライメントマークがくるように、モールドと基板とそれぞれの面内方向の位置を調整する。あるいは、電子的に、２つの画像を重ね合わせて、重なり画像からモールドと基板間の相対的なズレ量を取得し、そのズレ量が小さくなるように位置合わせを行うこともできる。
【００７７】
なお、第１の実施形態において説明した位置合わせ方法は、インプリント装置に適用する場合だけではなく、例えば光を使う、コンタクト露光装置やプロキシミティ露光装置にも適用され得る。更に、粗動調整と微動調整を行うことができる装置においては、まず粗動調整を公知の位置合わせ方法により行い、その後、微動調整として、上述した位置合わせ方法を行うこともできる。
【００７８】
また、第１及び第２のそれぞれの領域を撮像するための撮像素子を２つ用いる時は、それぞれの撮像素子が撮像するエリアの補償を行う為に、後述の参照実施例のように標準基板等を用い、予め２つの撮像エリアの差異に関する情報を取得しておく。
【００７９】
（第２の実施形態：インプリント方法）
以下に、第２の実施形態として、インプリント方法に関する発明を説明する。
【００８０】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行うこと自体は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８１】
本実施形態では、一方の物体が有するインプリントパターンを、他方の物体あるいは他方の物体上のパターン形成層にインプリントを行う。なお、インプリントするという表現は、インプリントパターンを転写するということと同じ意味である。但し、実際には、一方の物体であるモールドが有するインプリントパターンが、反転したパターンがパターン形成層に形成されることになる。
【００８２】
まず、第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体であるモールドと、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体である基板とを対向させて配置する。
【００８３】
そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で検出する。
【００８４】
その後、前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを利用する。すなわち、この２つの情報から、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行う。
【００８５】
そして、前記第２の平板状物体である基板、あるいはその上に設けられているパターン形成層に、前記第１の平板状物体であるモールドが有するインプリントパターンをインプリントする。
【００８６】
インプリントする際には、基板とモールドが直接接触する場合には加圧力を必要とする。基板とモールド間に樹脂を介在させ、当該樹脂をパターン形成層として使用する場合には、加圧力は必要に応じて加えればよい。
【００８７】
Ａ）モールドについて
本実施形態に係る発明において用いるモールドとしては、石英からなるモールドや窒化シリコンからなるモールドなどを用いることができる。
【００８８】
また、モールドの表面層の材料を以下のように工夫することも好ましい。すなわち、表面層として、屈折率が、１．７よりも大きい屈折率を有する材料を利用することで、光硬化樹脂との屈折率の違いにより、モールドとウエハに設けられた位置合わせ構造を検出し、高精度の位置合わせができる。なお、表面層の屈折率は、１．７以上、好ましくは１．８以上、更に好ましくは１．９以上である。上限は例えば、３．５以下である。勿論、使用可能であれば上限値はこれに限定されるものではない。また、表面層の一部が上記屈折率を備えていれば、更に表面層が他の層により被覆されていてもよい。
【００８９】
通常、屈折率が大きく異なる物質間では、界面の屈折や反射、散乱によって、構造物を認識することができる。したがって、モールドの表面層の屈折率が高いほどコントラストは取りやすくなる。
【００９０】
屈折率の上限としては特に制限はないが、紫外光を透過する代表的な誘電体の屈折率として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が１．４３、石英（代表的には、ＳｉＯ２で表される。）が１．４５、アルミナ（代表的には、Ａｌ２Ｏ３で表される。）が１．７８、窒化シリコン（ＳｉＮ）が２．０、チタン酸化物（代表的には、ＴｉＯ２で表される。）が２．４程度である。
【００９１】
これらの物質の紫外光、例えば３６５ｎｍ付近の波長に対する透過率は、ＣａＦ２が９７％程度、ＳｉＯ２が９０％程度、Ａｌ２Ｏ３が８０％程度、ＴｉＯ２が６０％程度、ＳｉＮが９０％程度である。表面層を構成する材料の屈折率の上限は３．５以下、好ましくは３．０以下である。
【００９２】
なお、屈折率の値自体は、測定波長にも依存するが、上記データは、可視光（波長６３３ｎｍ）における屈折率である。
【００９３】
このように、モールドの表面に、屈折率の高い材料を用いた例を図５に示す。図５において、５５１０は石英（ＳｉＯ２であり、その厚さは、５２５μｍ）であり、その表面に、高屈折率材料からなる表面層５０００として、ＳｉＮやＴｉＯ２を設けた場合の例である。表面層として、ＳｉＮを用いた場合には、その厚さは５０ｎｍ、ＴｉＯ２の場合には、その厚さは、例えば６０ｎｍである。このように高屈折材料を用いることで、モールドと基板間に介在する樹脂によって、モールドのアライメントマークが見え難くなることを回避できる。
【００９４】
Ｂ）基板
前述の基板は、インプリント装置においては、ワークと呼ばれる場合もある。その例としては、Ｓｉ基板（Ｓｉウエハ）、ＧａＡｓ基板等の半導体基板、樹脂基板、石英基板、ガラス基板などである。また、これらの材料からなる基板に、薄膜を成長させたり、貼り合わせたりして形成される多層基板も使用できる。勿論、石英基板などの光透過性の基板を使用することもできる。
【００９５】
Ｃ）樹脂
基板とモールド間に樹脂を介在させるために、例えば、基板上に樹脂をディスペンサーにより塗布する。基板上に塗布される樹脂を硬化させるためには、例えば紫外線をモールド側から当該樹脂に照射することにより行われる。光硬化性樹脂の例としては、ウレタン系やエポキシ系やアクリル系などがある。
【００９６】
また、フェノール樹脂やエポキシ樹脂やシリコーンやポリイミドなどの熱硬化性を有する樹脂や、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネ−ト（ＰＣ）、ＰＥＴ、アクリルなどの熱可塑性を有する樹脂を用いることもできる。必要に応じて加熱処理を行うことでパターンを転写する。勿論、被加工物が樹脂を含まずに構成される場合は、加圧力のみにより、被加工物を物理的に変形させることになる。
【００９７】
（第３の実施形態：モアレ電子合成）
次に、第３の実施形態に係る発明について説明する。
【００９８】
具体的には、撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法である。
【００９９】
まず、アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置する。
【０１００】
そして、第１の実施形態同様に、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておく。
【０１０１】
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像する。
【０１０２】
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出する。
【０１０３】
更に、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、該モアレ縞成分から取得される２つの平板状物体の面内方向の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うのである。
【０１０４】
以下、より具体的に説明する。
【０１０５】
なお、第１の平板状物体として石英モールドを用い、第２の平板状物体としてシリコンなどのウエハ基板を用いた場合を挙げて説明するが、勿論、本実施形態に係る発明は、他の平板状物体を排除するものではない。
【０１０６】
図４（ｃ）、（ｄ）にそれぞれグレーティングから構成されるモールドおよび基板のマークの構成を示す。６１０は第１の領域であり、６１１は第２の領域である。第１の領域に観察されるモールド側のアライメントマークは、ピッチＰ１で第１の周期構造（例えば、凹部や溝）が設けられている。第２の領域に観察される基板側のアライメントマークは、ピッチＰ２で第２の周期構造（例えば、凹部や溝）が設けられている。
【０１０７】
撮像素子から得られる画像情報から、これら第１及び第２の周期構造に対応した基本周波数を抽出したり、前述のモアレ縞成分を抽出したり、更にこのモアレ縞成分にから位置ずれ情報を取得するための信号処理に関して、以下説明する。
【０１０８】
図６に信号処理方法を説明する。
【０１０９】
図６（ａ）は倍率補正を行わない場合である。
【０１１０】
Ｓ−１の工程においては、一つの撮像素子が観測する撮像エリア内第１の領域Ａと第２の領域Ｂの画像を取得する。なお、この２つの領域は、互いに画像が重ならない領域であることが望ましいが、２つの領域が互いに異なる部分を含んでいるのであれば、２つの領域は部分的に重なっていてもよい。
【０１１１】
この際領域Ａと領域Ｂの面積は同じにすることが望ましい。その理由は、ＦＦＴ解析をするような場合にサンプリング数が同じにする場合が多いからである。なお、面積が違う場合には、同じになるように周辺部のデータをそのまま拡張する等の処理を適宜行うのがよい。
【０１１２】
Ｓ−２の工程においてそれぞれの画像において信号処理Ａ、信号処理Ｂを行う。
【０１１３】
このときの処理はローパス、ハイパス、バンドパス、ＦＦＴ、平滑化、差分等の一般的なフィルター処理である。また、モールドおよび基板の反射率などによってコントラストが最適になるようにゲイン調整する。
【０１１４】
このＳ−２の工程は省略することもでき、即ち、互いに異なる領域からの画像情報を得た後、直接Ｓ−３の演算工程を行なうこともできる。
【０１１５】
なお、実施形態４で説明するように、モールドと基板とのギャップに応じて、光源側や、撮像素子側に設けるフィルターの透過波長帯域を変えることも、コントラスト向上の点からは好ましい。
【０１１６】
Ｓ−３の工程で演算処理を行う。演算処理は画像をそのまま足しても良いし、掛け算しても良いし、差分をとっても良い。またその他の関数であってもよい。Ｓ−４の工程で信号処理Ｃを行う。このときの信号処理もＳ−２で用いたようなフィルターを用いる。Ｓ−５の工程で位置検出を行う。
【０１１７】
なお、それぞれの領域についての画像データをそれぞれ異なる撮像素子を用いて行う場合には、後述する参照実施例にあるように、予めリファレンスとなる標準基板を用いて、所望の位置合わせ完了条件となる情報を取得しておくことになる。
【０１１８】
図６（ｂ）は、前述のＳ−２の工程を、Ｓ２−１にて倍率補正を行う工程を加えた場合である。
【０１１９】
特にインプリントにおいては、モールド又は基板の高さが変化し、それと共に光学倍率も変化する。このような場合に倍率補正を行わないと高精度な位置あわせができない場合がある。
【０１２０】
倍率補正の方法は、バーとバーの間隔と設計値を比較し、設計値に合うように係数を変化させることなどにより行う。
【０１２１】
なお、Ｓ−２以降の信号処理は２次元データで行っても良いし、１次元データに変換しても良い。なお、ここでは領域が２つの場合を説明したが、さらに多くの領域があっても良い。
【０１２２】
図４（ａ）、（ｂ）を用いた場合の信号処理の例を説明する。
【０１２３】
まず、Ｓ−１の工程で領域Ａと領域Ｂの画像を取得する。Ｓ−２の工程で倍率補正および領域Ａと領域Ｂにそれぞれ平滑化フィルターを用い、ノイズの低減を図る。さらに、領域Ａと領域Ｂのコントラストを調整する。Ｓ−３の工程で信号処理後の領域Ａと領域Ｂを足し合わせる。この状況は光学的に重ね合わせた場合と類似したものになる。Ｓ−４の工程でさらに平滑化フィルターなどによる信号処理を行う。Ｓ−５の工程で位置を検出する。なお、信号処理の方法として、Ｓ−２の工程で領域Ａと領域Ｂにおけるマークの重心をそれぞれ直接求めても良い。Ｓ−３の工程でその重心の差分を求める。Ｓ−４の工程では特に信号処理を行わない。Ｓ−５の工程で差分をモールドと基板の距離に変換する。この差がゼロとなるようなときが位置合わせの終了条件である。
【０１２４】
図４（ｃ）、（ｄ）を用いた場合の信号処理の例を説明する。
【０１２５】
Ｓ−１の工程で画像を取得する。Ｓ−２の工程で、倍率補正および、２次元データから平均化処理を行うことによって１次元化を行う。さらにＦＦＴフィルターにより周期構造の基本周波数の成分を切り出す。Ｓ−３の工程でそれぞれを数学的に掛け算する。これは、次のような数式で表される。なお、δは位置のずれである。下記の式では、簡単のために周期Ｐ２の側にだけ位置のズレ量δを加味した場合をしめしている。勿論、周期Ｐ１の側にも位置のズレ量を加味することもできる。なお、位置合わせに重要なことは、両者の相対的な位置ズレ情報を取得することである。また、基本周波数の成分を切り出す際に、Ｐ１とＰ２を画像情報から抽出せずに、予め定められている既知の値を利用することもできる。
【０１２６】
【数１】
【０１２７】
右辺の第２項がモアレ縞の成分である。
【０１２８】
Ｓ−４の工程でＦＦＴによって低周波である第２項と高周波成分である第１項に簡単に分けることができる。すなわちモアレ縞の成分として以下の項を抜き出せる。
【０１２９】
【数２】
【０１３０】
Ｓ−５の工程で位相成分
【０１３１】
【数３】
【０１３２】
を抽出し、ここから位置に関連したδを検出することができる。
【０１３３】
この位置合わせにおいては位相成分がゼロになる時が位置合わせの終了した条件とすることが多い。なお、グレーティングは７０３、７０４のような異なるピッチのマークを並列に配置し、それぞれのグレーティングの基本周波数から同じピッチの２組のモアレ縞を発生させて、それらを使って位置合わせを行っても良い。この場合、基板にＰ１およびＰ２、モールドにＰ１およびＰ２のマークがそれぞれ重ならないように配置される。なお、図８に示すように、基板側のピッチＰ１のグレーティングとモールドのピッチＰ２のグレーティング、及びモールドのピッチＰ１のグレーティングと基板のピッチＰ２のグレーティングによって２組のモアレ縞を発生させることも好ましい。このように２組のモアレ縞を作る最大のメリットは、撮像対象物と撮像素子の間の相対的な変位をキャンセルできることである。また変位が倍に拡大されるという点でも好ましい。
【０１３４】
なお、この式から分かるように、上記数式３（数３）は変位に比例している。従って、モールドと基板の間の位置変位を直線的に計測することができる。
【０１３５】
当然、モールドと基板の間の位置変位を計測するだけでなく、一般的な平面と平面の相対的な位置変位を直線的に計測することができることになる。本発明（上記第６の本発明）は、このような２つの物体の位置に関する計測（例えば面内方向の相対的な移動量などの計測や、それぞれの位置自体の計測などである。）をも包含する概念である。
【０１３６】
なお位置計測方法の応用としては、ステージの位置を計測するためのリニアスケールのようなものがある。
【０１３７】
なお、通常のボックスインボックスのようなアライメントマークはゼロ点で感度が高くなるようになっている。従って、このような位置計測方法に用いるマークとしては、既述のグレーティングの方が、直線的な計測には向いているということになる。また、このような計測方法が採用される２つの物体としては、一般的には平板状の物体である。但し、必ずしも平板状ではなくても、グレーティングなどの上記アライメントマークが付されている物体であれば特に制限されるものではない。例えば部分的に曲面を有する物体と平板状の物体であってもよい。
【０１３８】
また、ここでは２つのグレーティングを掛け合わせてモアレ縞を発生させたが、Ｐ１のピッチである７０１の撮像結果にＰ２のピッチの正弦波を数値的に掛け、モアレ縞を出しても良い。さらに、Ｐ１のピッチである７０１の撮像結果にＰ１のピッチの正弦波を掛け、フィルターを用いて定数成分を抜き出し位相を検出しても良い。
【０１３９】
ところで、本実施形態において説明した信号処理によってグレーティング等のパターンを重ねることと、光学的に重ねる場合の本質的な違いを述べる。
【０１４０】
信号処理による方は理想的な状況であるのに対し、光学的に重ね合わせる場合には多重反射などの影響をうける。
【０１４１】
特に、モールドと基板の反射率が異なる場合にはその影響を受けることが多い。
【０１４２】
従って、２つのマークを実際に光学的に重ね合わせる場合には、検出アルゴリズムによっては、計測に誤差を生じる場合がある。そのため本発明のように、垂直方向から観察した場合に、互いに重なり合わない領域を利用することで理想的な信号を取得し、誤差を発生しにくくすることができる。
【０１４３】
なお、本実施形態においては、撮像素子により得られる第１、第２の周期構造に対応した画像データから、ＦＦＴフィルターにより周期構造の基本周波数の成分を抽出した時点で、モールドと基板間の位置ズレ量δが把握できる。従って、更に演算（図６における演算Ｓ３）を行うことなく、位置調整を行うこともできる。
【０１４４】
また、撮像素子により得られる画像情報から周期構造の基本周波数成分を抽出せずに、即ち、基本周波数自体は予め既知の情報として入力して、モールドと基板間の相対的な位置ズレ情報を抽出することもできる。Ｓ−３の工程で掛け算する際にサイン関数同士の掛け算にしているが、勿論、コサインや別の関すうを利用することもできる。
【０１４５】
以下、本実施形態に係る発明をインプリント装置に適用した場合の実施例について、図７から図１０を用いて説明する。
【０１４６】
図７は、インプリント装置を模式的に示したものである。
７０００は光源（ハロゲンランプ）、７０１０は撮像素子（ＣＣＤ、１．３Ｍｐｉｘｅｌｓ、１２ｂｉｔ）、７０２０はレンズ（１０倍、ＮＡ＝０．２８）である。７０３０は、光硬化性樹脂を硬化させるためのＵＶ光源であり、レンズ７０２０が有する光軸に対して、傾斜している。
【０１４７】
７０４０は、モールドを保持する筐体である。７０６０はインプリントパターンが形成されているモールドである。７０７０はシリコンなどのウエハ基板である。７０８０は、除振テーブル、７０８１、７０８２、７０８３は、粗動調整を行うためのステージ群であり、それぞれ紙面に垂直方向、横方向、縦方向への動作に対応する可動手段となる。
【０１４８】
このステージ群は例えば、ＸＹＺに対する位置調整精度を±１μｍ以下、θ（軸まわりの回転角）は±１ｍｄｅｇ以下の精度を有する。７０８４は圧電素子を利用した微動調整用のステージである。
【０１４９】
そして、ＸＹＺ２００μｍのレンジで１ｎｍ以下の精度のアライメント調整ができる。また、α（ｘ軸まわりの回転角）、β（ｙ軸回りの回転角）のレンジは、それぞれ±１０００μｒａｄ、θのレンジは、±８００μｒａｄである。
【０１５０】
７０５０は、信号処理や制御信号を送るためのコンピュータである。
【０１５１】
石英からなるモールドには、予め矩形や十字形のアライメントマークと周期Ｐ１からなるグレーティングが形成されている。なお、モールド表層には、ＳｉＮ層が５０ｎｍの膜厚で形成されており、アライメントマークのため溝の深さは、１６６ｎｍである。基板はシリコンウエハであり、アライメントマークのため溝の深さは、１５０ｎｍである。また、基板にも周期Ｐ２からなるグレーティングが設けられている。
【０１５２】
図８では、撮像素子で観測したモールド側のマーク８０００（実線で囲まれたエリア）と、基板側のマーク８５００（点線で囲まれたエリア）とが重なった様子が示されている。なお、図８においては、既述のようにモールドにもピッチＰ２のグレーティングが設けられており、また基板側にもピッチＰ１のグレーティングが設けられている。
【０１５３】
基板側、モールド側にそれぞれ設けられているグレーティングは、光学的に重ならないように配置されている。そして、撮像エリア内の重ならない位置に、第１の領域８０１０と第２の領域８５１０を定める。なお、図８においては、基板とモールド間に光硬化性の樹脂としてのレジストが介在している。
【０１５４】
図９（ａ）は、図８における画像データから第１の領域８０１０を抽出したものである。図９（ｂ）は、図８における画像データから第２の領域８５１０を抽出したものである。
【０１５５】
図１０を用いて、具体的に信号処理について説明する。
【０１５６】
まず、第１及び第２の領域における画像データを切り出して抽出する。図１０における２９１０と２９２０で示した工程である。
【０１５７】
当該画像データを元に、必要に応じて、倍率補正、２次元データの１次元化を行った後、高速フーリエ変換フィルター（ＦＦＴフィルター）により、周期構造の基本周波数成分をサイン波として抽出する（２９１５、２９２５）。上述のようにこれらを数学的に掛け算する（２９３０）。なお、既述の数式では、位置のズレδは、基板側の位置に起因するものとした式を示している。すなわち、モールド側の位置は所望の位置に合っているものとして処理する場合の式である。
【０１５８】
勿論、基板側の位置は所望の位置に合っているものとして、演算してもよいし、モールド側と基板側のそれぞれに起因した位置ズレｄ１、ｄ２の両方を用いた演算を行うこともできる。
【０１５９】
上記演算２９３０により、モアレ縞の成分が取得できる（２９４０）。
【０１６０】
【数４】
【０１６１】
そして、位相成分である、−（２π／Ｐ２）δを抽出する。図１１における点線３０１０は、位相ズレ成分が無い場合のモアレ縞成分のプロファイルであり、実線３０１０が実際に、前述の位相成分３５００だけずれている場合を示している。
【０１６２】
当該、位相成分のズレを相殺するように、モールドに対して基板を相対的に動かすことにより、位置合わせを行うことができる。
【０１６３】
なお、モアレ縞の成分が有する周期以上に、基板とモールドとが所望の位置からズレている場合には、実際の位相ずれの大きさが正確に把握できない場合がある。図８に示しているように、まず、粗動調整をグレーティングの横に設けられている十字や矩形のマークで行い、その後、微動調整として、当該グレーティングを用いて、上述の位相ズレを検出するのがよい。勿論、粗動調整に際しては、必ずしも、図８のようなアライメントマークを用いる必要はなく、公知の方法を適宜採用できる。
【０１６４】
（第４の実施形態）
本実施形態に係るインプリント方法は、
モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント方法に関する。
【０１６５】
そして、当該該モールドに設けられているアライメントマークを撮像素子で観察する際に、該モールドと基板との間のギャップあるいは該アライメントマークを構成する部材の膜厚に応じて、該撮像素子に入射する光の波長を制御することを特徴とする。
【０１６６】
以下、具体的に説明する。
【０１６７】
インプリントにおいては、モールドと基板との間に、パターンが転写される樹脂を介在させる場合がある。そして、当該樹脂とモールドとの屈折率が近い場合、インデックスマッチングと呼ばれるモールドに凹凸により形成されているアライメント用のマークが消失する場合（実際には、観察が困難になる場合）がある。
【０１６８】
モールドのマークが消失するインデックスマッチングを回避する方法としては、高屈折率材料をマークに使うことが有効である。
【０１６９】
しかし、ナノインプリントではモールドと基板のギャップが数十から数百ナノメートルになることもある。このような場合には、光の干渉効果によりマークのコントラストが低く場合があり、より一層の改良が求められる。
【０１７０】
インプリントのモールド（の特にアライメントマーク部分）に高屈折率材料を用いることが好ましい理由を説明する。ここでは、屈折率がそれぞれＳｉＯ２：１．４５、樹脂：１．５、ＳｉＮ：２．０であるとする。屈折率がｎ１，ｎ２である境界面での反射率Ｒは次のような式で表される。
【０１７１】
【数５】
【０１７２】
従って、ＳｉＯ２と樹脂の境界面での反射率は
Ｒ＝２．９×１０−４
この値は非常に小さい。マークを観察するとインデックスマッチングと呼ばれ、観察しにくい状況である。一方ＳｉＮと樹脂の境界面での反射率は
Ｒ＝２．０×１０−２
であり、ＳｉＯ２の場合に比べ２桁良い。ちなみに、ＳｉＯ２と空気の境界面での反射率は
Ｒ＝３．４×１０−２
である。このようにモールドのマークにＳｉＮを用いることによって反射率が大きく向上することが分かる。
【０１７３】
ところで、インプリントではモールドと基板のギャップおよび高屈折率材料の膜が数十から数百ナノメートルになるときがある。
【０１７４】
このような場合には光の干渉効果が顕著に現れる。ＳｉＯ２、ＳｉＮ，樹脂（Ｇａｐ＝１００ｎｍ）、Ｓｉの層構成で、ＳｉＮの膜厚を可変にした場合の波長と反射光強度を図１９に示す。
【０１７５】
図１９は、無限厚のＳｉ上に、１００ｎｍの樹脂層を設け、その上に、ＳｉＮ層（厚さは２０ｎｍ、５０ｎｍ、１５０ｎｍ）を設け、更にその上に無限厚のＳｉＯ２を配置した４層構成としてシミュレーションした結果である。
【０１７６】
なお、ＳｉＮは２０ｎｍ、５０ｎｍ、１５０ｎｍである。計算の方法は、フレネル反射のモデルを用いた。Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅとしては、上記４層構成からＳｉＮ層を除いた３層構成（上記ＳｉＯ２、樹脂、Ｓｉの層構成）である。
【０１７７】
当然、ＳｉＮがある構成と無い構成（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）の差が大きいほどマークを観察したときのコントラストは良くなる。
【０１７８】
例えば、波長６００ｎｍの部分では、ＳｉＮ５０ｎｍの時が０．２７であるのに対して、ＳｉＮ１５０ｎｍでは０．１１である。Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅが０．１１であるため、６００ｎｍの波長では、ＳｉＮが５０ｎｍの場合のコントラストがもっともよいことになる。８００ｎｍの波長では、ＳｉＮの場合がコントラストがもっともよい。４００ｎｍの波長では、２０ｎｍの場合のコントラストが最も良い。
【０１７９】
次に、ＳｉＯ２、ＳｉＮ（膜厚＝５０ｎｍ）、樹脂（Ｇａｐ可変）、Ｓｉの３層構成で、Ｇａｐとなる樹脂の部分を可変にした場合の波長に対する反射光強度を図２０に示す。
【０１８０】
なお、Ｇａｐは５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍである。
【０１８１】
波長が６００ｎｍの場合で反射光強度を比較すると、ギャップが１００ｎｍで０．２７３、５０ｎｍで０．０９９、２００ｎｍで０．０３３であった。
【０１８２】
６００ｎｍの波長で比較すると、Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅが０．１１に対し、Ｇａｐが１００ｎｍの場合のコントラストが最も良い。５００ｎｍの波長では、Ｇａｐが１００ｎｍの場合のコントラストが最も良い。８００ｎｍの波長では、Ｇａｐが２００ｎｍの場合のコントラストが良いということになる。
【０１８３】
このように、ＳｉＮの膜厚や樹脂のＧａｐが数十−数百ナノメートル（観測する光の波長の数分の１〜数倍）の場合には波長によって反射率が変化している。このため、ＳｉＮの膜厚や樹脂のＧａｐに応じて撮像素子に入る光の波長を制御することが望ましい。
【０１８４】
なお、撮像素子に入るスペクトルが４００から８００ｎｍである場合には、この範囲のスペクトルの平均とＲｅｆｅｒｅｎｃｅの差によってコントラストが決まる。
【０１８５】
次に、位置合わせの方法について説明する。
【０１８６】
位置合わせにおいて、モールドのマークのコントラストが良いほどその精度が向上する。ここではモールドと基板を近づけながら位置合わせをする場合のマークの観察波長について説明する。なお、ＳｉＮは５０ｎｍであるとする。Ｇａｐが２００ｎｍの場合には、４００から４５０ｎｍの波長にてマークを観察する。更に近づいて、Ｇａｐが１００ｎｍでは、５００から５５０ｎｍの波長で観察する。さらに近づいてＧａｐが５０ｎｍでは４００から４５０ｎｍの波長で観察する。当然、Ｇａｐはこの他の値であっても最適な波長で観察する。
【０１８７】
波長を選択する方法としては、色フィルターを用いる方法や、複数のレーザー光を用いる方法がある。なお、色フィルターは照明光学系側に配置しても、撮像素子側に配置しても良い。
【０１８８】
上述の実施形態１から３において説明した発明に、本実施形態にて説明した概念を導入することも好ましい態様である。
【０１８９】
例えば、既述の実施形態１から３において、波長フィルターを通して、撮像素子に光情報を入力する場合に、ギャップに応じて、波長フィルタの透過波長帯域を変更することで、常時コントラストの高い像情報を得ることができる。
【０１９０】
また、モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント装置において、以下の構成を有することは好ましい。具体的には、モールドを観察する撮像素子を有し、モールドと基板のギャップに応じて撮像素子に入射する波長を制御する手段を有する構成である。
【０１９１】
ここで、前記波長を制御する手段としては、色フィルターや複数の光源（例えば、複数の波長を出力可能な光源）により構成する。
【０１９２】
（その他の実施形態）
以下の実施形態においては、つぎのような構成を採ることができる。
【０１９３】
すなわち、モールドの加工面にある第１の物体位置とモールドの加工面より被加工部材側にある第２の物体位置を観察する光学系を含み、
前記第１の物体位置を観察する第１の撮像素子と前記第２の物体位置を観察する第２の撮像素子との間の相対的な観察位置関係を認識する手段を用いることによって、モールドと被加工部材の位置合わせを行うように構成することができる。
【０１９４】
その際、前記観察位置の差を認識する手段として、基準基板を用いる構成を採ることができる。
【０１９５】
また、前記第１および第２の撮像素子によって予め撮像したデーターと第１および第２の撮像素子で撮像するデーターを比較することによって、モールドと被加工部材の位置合わせを行う構成を採ることができる。
【０１９６】
また、前記第１および第２の撮像素子の中にあるいくつかの領域をそれぞれ比較することによってモールドと被加工部材の位置合わせを行う構成を採ることができる。
【０１９７】
また、その他の実施の形態においては、上記新規なパターン転写による加工方法を実現するため、つぎのような構成を採ることができる。
【０１９８】
すなわち、モールドの加工面にある第１の物体位置とモールドの加工面に対し被加工部材側にある第２の物体位置を観察する光学系を含む。
【０１９９】
そして、前記第１の物体位置を観察する第１の撮像素子と前記第２の物体位置を観察する第２の撮像素子との間の相対的な観察位置関係を認識する手段を用いることによってモールドと被加工部材の位置合わせを行うように構成することができる。
【０２００】
その際、前記観察位置の差を認識する手段として、基準基板を用いる構成を採ることができる。
【０２０１】
また、前記基準基板によって観察位置の差を認識する工程、前記第２の物体位置で被加工部材とモールドの位置合わせを行う工程を含む構成を採ることができる。また、前記第１および第２の撮像素子によって予め撮像したデーターと第１および第２の撮像素子で撮像するデーターを比較することによってモールドと被加工部材の位置合わせを行う構成を採ることができる。
【０２０２】
また、前記撮像素子の中にあるいくつかの領域を切り出す工程、それぞれの領域で信号処理を行う工程、該信号処理結果を元にさらに信号処理を含む構成を採ることができる。
【０２０３】
また、前記位置合わせのマークとして異なるピッチのグレーティングを用い、第１および第２の撮像素子によって撮像したデーターを重ね合わせる信号処理することによって発生するモアレ縞を利用する構成を採ることができる。
【０２０４】
上記したその他の実施の形態によれば、モールドと基板の２つの物体位置を同軸で観察する光学系を用い、２つの物体位置におけるそれぞれの撮像範囲の相対的位置関係を基準基板によって計測する。そして、その結果を利用してモールドと基板の位置合わせを行うことができる。
【０２０５】
これにより、モールドと基板が離れた状態で位置合わせすることができ、モールドおよび基板にダメージを与えることなく、高速でモールドと基板の位置合わせをすることが可能となる。
【０２０６】
また、モールドと基板のマークを法線方向から観察した場合に別の領域とすることにより、モールドと基板のマークの干渉が起こらず、信号処理が容易となる。
【０２０７】
また、本発明に係るパターン転写装置を以下のように構成することもできる。ここでいう装置とは、モールドに形成されている凹凸パターンを、基板あるいは基板と該モールド間に介在する樹脂に転写するためのパターン転写装置である。そして、第１の焦点深度における画像を取得するための第１の撮像部と、第２の焦点深度における画像を取得するための第２の撮像部とを備えている。
【０２０８】
まず、該モールドが有する第１のアライメントマークと、該基板が有する第２のアライメントマークとを該第１の焦点深度内に配置し、該第１の撮像部で観察して第１の画像を取得する。更に、該モールドあるいは該基板が有する第３のアライメントマークを該第２の焦点深度内に配置し、該第２の撮像部で観察して第２の画像を取得する。
【０２０９】
そして、該第１及び第２の画像を用いて、該第１及び第２の撮像部の観察範囲の差に関する情報を取得するように構成する。
【０２１０】
ここで、第３のアライメントマークは、第１あるいは第２のアライメントマークと同一のものであっても、別のマークであっても良い。
【０２１１】
また、前記第１の焦点深度内に前記モールドのアライメントマークを配置し、前記第２の焦点深度内に被転写基板のアライメントマークを配置し、該モールドと該被転写基板との面内方向の位置合わせを行うこともできる。
【０２１２】
また、前記第２の焦点深度内に前記モールドのアライメントマークを配置し、前記第１の焦点深度内に被転写基板のアライメントマークを配置し、該モールドと該被転写基板との面内方向の位置合わせを行うこともできる。
【０２１３】
更に、別の実施形態に係る位置合わせ方法として、以下の方法がある。具体的には、撮像素子を用いて、２つの部材の位置合わせを行う位置合わせ方法であり、まず、第１のアライメントマークを有する第１の部材と、第２のアライメントマークを有する第２の部材とを対向させて配置する。そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の第１の領域で、前記第１のアライメントマークに関する第１の画像情報を取得する。そして、前記撮像素子が観測する撮像エリア内であって、且つ前記第１の領域とは異なる第２の領域で、前記第２のアライメントマークに関する第２の画像情報を取得する。２つの画像情報の取得の順番は特に限定されるものではない。次に、前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを演算処理し、前記演算処理により出力される出力情報を用いて、２つの部材の位置合わせを行うのである。演算処理に関しては、既述の様々な演算方法を用いることができる。
【０２１４】
なお、前記演算処理を行なう際には、前記第１の領域と前記第２の領域との重なっていない箇所における前記第１及び第２の画像情報を用いて行うことが好ましい。前記第１の部材と第２の部材としては、平板状の部材が好適であるが、種々の凹凸や曲面を持った部材もそれを保持して移動させることが可能であるならば特に限定されるものではない。
【０２１５】
更にまた、別の実施形態に係る位置合わせ方法として、以下の方法がある。具体的には、撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法である。まず、アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置する。
【０２１６】
そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置である第１及び第２の領域を前記撮像素子を用いて撮像する。実際には、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像する。なお、既述のように２つの領域において重なっていない領域があればよいが、好ましくは、完全に２つの領域を重ならないようにする。
【０２１７】
そして、撮像して得られる画像情報を演算することによって、前記第１の平板状物体と第２の平板状物体との相対的な位置に関する位置情報を取得する。この前記位置情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行う。演算処理に関しては、既述の様々な演算方法を用いることができる。演算に際して、既述の実施例においては、基本周波数を画像情報から抽出することを述べているが、ピッチＰ１とＰ２に関する値は、撮像されて得られる画像データから抽出するのではなく、予め仕様書や設計書において与えられている情報を用いても良い。斯かる場合は、画像データから位置のズレ情報（δ）を取得して、当該δが所定の値（例えばゼロ）になるように位置合わせを行なっていく。
【０２１８】
〔参照実施例〕
以下に、上述した本発明に適用できる参照実施例について説明する。
【０２１９】
［参照実施例１］
参照実施例１においては、モールドと基板の位置合わせ方法の例について説明する。
【０２２０】
図１２に、本参照実施例における基準基板を用いたモールドと基板の位置合わせ方法を説明する図を示す。
【０２２１】
図１２において、１０１は第１の物体位置、１０２は第２の物体位置、１０３はモールド、１０４はモールドマークである。
【０２２２】
１１０は基準基板、１１１は基準基板マーク、１１２は基板、１１３は基板マークである。
【０２２３】
本参照実施例の位置合わせ方法においては、モールド１０３の加工面にある第１の物体位置１０１と、加工面に対し基板１１２側にある第２の物体位置１０２を観察する光学系を用いる。
【０２２４】
これによって、それぞれモールドマーク１０４と基板マーク１１３を同時に観察できるようになっている。
【０２２５】
なお、第１の物体位置１０１と第２の物体位置１０２は、例えば数マイクロメートル以上離れており、加工面に対し平行な面内に基板を高速に動かしても、モールドと基板は接触しない位置関係にある。
【０２２６】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各場合において、中央の図が、第１の物体位置１０１における第１の観察範囲１０６を示している。
【０２２７】
また、図１２の右の図が、第２の物体位置１０２における第２の観察範囲１０７を示している。なお、第１の観察範囲１０６のうち撮像部分を第１の撮像範囲１０８、第２の観察範囲１０７のうち撮像部分を第２の撮像範囲１０９とする。
【０２２８】
また、図１２の左の図が、第１の物体位置のＡ−Ａ’におけるモールド１０３と基板１１２の断面を示している。
【０２２９】
一般に、このような２つの物体位置を観察する撮像素子を、ナノメートルの精度で同軸に配置することは容易ではなく、第１の観察範囲１０６と第２の観察範囲１０７の中心位置には差が発生する。また、それぞれの観察範囲と撮像範囲の間にも中心位置の差が発生する。さらに、第１の撮像範囲とモールドマークの中心位置にも差がある。最終的に位置合わせを行いたいのはモールドと基板であり、ここでは、モールドマークの中心に基板マークの中心を合わすこととする。なお、説明の簡便のために、第１の観察範囲、第１の撮像範囲は一致しており、第２の観察範囲と第２の撮像範囲は一致しているとする。この仮定をしても説明の一般性は失われない。また、簡単のため、第１の観察範囲と第２の観察範囲の中心位置はｙ方向のみずれているとする。
【０２３０】
なお、座標は第２の物体位置から第１の物体位置へ向かう向きをｚ方向の正の向きとする。
【０２３１】
本参照実施例の位置合わせ方法の概略を説明する。本方法では、モールドと基板の位置合わせを行うために、基準基板１１０を用いる。
【０２３２】
その手順は、以下の通りである。
（１）モールドと基準基板を第１の物体位置で面内移動機構を用いて合わせる（図１２（ａ））
（２）基準基板をｚの負の向きに移動させ、第２の物体位置で像を取得する（図１２（ｂ））
（３）第２の物体位置で、観察された像と基板を面内移動機構を用いて合わせる（図１２（ｃ））
（４）基板をｚの正の向きに移動するだけで、第１の物体位置でモールドに基板が合う（図１２（ｄ））
ところで、同じ基板上にいくつものパターンを転写するステップアンドリピートのような場合には、基板の最初の一箇所で位置合わせをすればよい。その後は面内移動機構の精度（サブナノメートル）により繰り返し転写することができる。
【０２３３】
次に、詳細を説明する。第１の物体位置でモールドマークの所望の位置に基板マークを合わせるには、第２の物体位置において基板マークをどの位置配置することに相当するかを知ることが必要となる。この作業はモールドを交換した時にのみ行うようなものである。図１２（ａ）は第１の物体位置１０１において、基準基板マーク１１１を、モールドマーク１０４に合わせこんだ状態を示す。この状態を実現する為の方法を次に説明する。モールドマーク１０４は第１の撮像範囲の中心にあるものとする。基板を基板保持部に配置し、面内移動機構を使って、基準基板マークの中心をモールドマークに合わせこむことができる。
【０２３４】
この時の位置合わせは面内移動機構を用いることによりナノメートルの精度で行うことが可能である。
【０２３５】
なお、この時、第２の物体位置１０２の像を特に使う必要は無い。
【０２３６】
次に、図１２（ｂ）に示すように基準基板を、基板昇降機構を使ってｚの負の向きに移動し、基準基板マーク１１１が第２の物体位置１０２に入るようにする。その間ｘｙ方向に基準基板はずれない。
【０２３７】
この状態では、第２の物体位置１０２において基準基板マークが観察され、この状態を撮像し、記憶する。なお、この時第１の物体位置１０１の像を特に使う必要は無い。
【０２３８】
次に図１２（ｃ）及び（ｄ）を使って、モールドと基板との位置合わせの方法を説明する。これは新たな基板を配置するごとに行う操作である。
【０２３９】
まず、図１２の（ｃ）において、基板１１２の配置された基板保持部を面内移動機構によってモールド１０３に対向する指定位置（これをＦ１−１とする）に配置する。
【０２４０】
この時、第２の物体位置に基板マーク１１３が観察される。この基板マークの中心を図１２（ｂ）の第２の物体位置１０２において観察した基準基板マーク１１１の中心になるように面内移動機構を使って位置合わせを行う。
【０２４１】
この位置合わせはモールドと基板が離れた状態であるため高速に行うことができる。
【０２４２】
この時の基板保持部の指定位置（Ｆ１−１）と位置合わせが終了した時の基板保持部の位置（これをＳ１−１とする）の差（これをＥ１−１とする）を記憶する。なお、この時特に第１の物体位置１０１の像を特に使う必要は無い。
【０２４３】
次に、図１２（ｄ）に示すように、基板１１２をｚの正の向きに上昇させ、基板を第１の物体位置１０１に配置する。
【０２４４】
この時、基本的にモールドと基板は位置合わせが終了している状態となっている。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ１−１のずれがあることを前提として指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２４５】
なお、この時特に第２の物体位置１０２の像を使う必要は無い。
【０２４６】
もし、図１２（ｄ）の第１の物体位置においてモールドと基板との位置にずれて許容範囲外である場合には、さらにモールドと基板を位置合わせすることもできる。この操作が必要な場合はモールドと基板が樹脂を介して接触するために応力を受け、モールドと基板の位置がずれるような時が考えられる。
【０２４７】
モールドと基板の位置ずれがある場合で、モールドと基板のずれが基板の位置に関係なく同じ量であれば、次の処理を行う。つまり、この時の基板保持部の指定位置（Ｆ１−１）と位置合わせが終了した時の基板保持部の位置（これをＳ１−２とする）の差（これをＥ１−２とする）を記憶する。
【０２４８】
この時（ｃ）において第２の物体位置で位置合わせを行っているので、この値は大きなものとならない。
【０２４９】
これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ１−２のずれがあることを前提として、指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２５０】
以上、基板のある１点におけるモールドと基板のずれ情報に基づいて、基板全面での位置合わせを実施する方法について述べたが、基板全面におけるずれ情報を予め測定しておき、そのずれ情報に基づいてモールドと基板の位置合わせを実施しても良い。
【０２５１】
次に、本参照実施例で用いる基準基板の構成について説明する。図１３に、本参照実施例の基準基板の構成を示す。
【０２５２】
基準基板は転写される基板そのものを使うことも可能である。しかしながら、転写される基板の場合、プロセス中の歪みや個体間の差なども懸念されるため、安定した基準基板を使用する方が望ましい。
【０２５３】
図１３（ａ）に示す基準基板は、四角い形状をした基準基板２０１上にモールドのパターン領域と同じ大きさの領域２０２が配置され、その四隅に基準基板マーク２０３が配置されて構成されている。
【０２５４】
図１３（ｂ）に示す基準基板は、円形の形状をした基準基板２０４で、転写する基板と同じサイズにより構成されている。
【０２５５】
基準基板上には基準基板マークのあるパターン領域２０５と基準基板マークのないパターン領域２０６がある。この構成においては基準基板マークのある位置で補正を行うことができる。
【０２５６】
図１３（ｃ）に示される基準基板は、転写される基板そのものを基準基板２０７として用いる場合である。この場合、全てにおいて補正を行っても良いし、図１３（ｂ）のようにいくつかの点で補正しても良い。
【０２５７】
次に、本参照実施例に用いる計測用光学系について説明する。
【０２５８】
図１４に本参照実施例の計測用光学系の構成を示す。
【０２５９】
本実施例の計測用光学系においては、光源３０１から出た光は照明光学系３０２、第１のビームスプリッター３０３、第１の結像光学系３０４を通り、モールド３０９および基板３１２に到達する。
【０２６０】
これらで反射した光は、第１の結像光学系３０４、第１のビームスプリッター３０３、第２の結像光学系３０６を通り、第２のビームスプリッター３０５を経て第１の撮像素子３０７、第２の撮像素子３０８に結像する。
【０２６１】
第１の撮像素子３０７には第１の物体位置３１３の像が結像され、第２の撮像素子３０８には第２の物体位置３１４の像が結像される。
【０２６２】
ここでは、第１の撮像素子３０７にモールドマーク３１０、第２の撮像素子３０８に基板マーク３１１が結像している。
【０２６３】
次に、本実施例におけるモールドに形成されている凹凸パターンを基板あるいは該基板と該モールド間に介在する樹脂に転写するパターン転写装置を構成する加工装置について説明する。
【０２６４】
図１５に、本参照実施例１における加工装置の構成例を示す。
【０２６５】
図１５において、４０１は露光光源、４０２は鏡筒、４０３はモールド保持部、４０４は基板保持部、４０５は基板昇降機構（ｚ）、４０６は面内移動機構（ｘｙ）である。
【０２６６】
４０７は図１４の計測用光学系、４０８は撮像素子、４０９は解析機構である。
【０２６７】
モールド保持部４０３は、真空チャック方式等によってモールド４１１のチャッキングを行う。
【０２６８】
基板４１２は面内移動機構により所望の位置に移動することができ、基板昇降機構により高さの調整および加圧を行うことができる。
【０２６９】
なお、面内移動機構および基板昇降機構は、干渉計などによる距離計測がされており、制御精度はサブナノメートルとなっている。基板の位置移動、加圧、露光等の制御はインプリント制御機構４１０によって行う。
【０２７０】
［参照実施例２］
参照実施例２においては、参照実施例１とは異なる形態の、モールドと基板との位置合わせ方法について説明する。
【０２７１】
本実施例においては、参照実施例１と共通する部分の説明は省略し、差異のある部分について説明する。
【０２７２】
図１６に、本参照実施例における、モールドと基板の位置合わせ方法を説明する図を示す。
【０２７３】
本参照実施例においては、基準基板の両面にそれぞれ第１の基準基板マーク５０６および第２の基準基板マーク５０４を配置し、基準基板５０５の光学的な厚さを第１の物体位置５０１と第２の物体位置５０３の距離と同じとしている。
【０２７４】
これにより、第１の物体面でモールドマークの所望の位置に基板マークを合わせるには、第２の物体面において基板マークをどの位置に移動すればよいかを以下に説明するように一度に知ることができる。
【０２７５】
図１６（ａ）は、第１の物体位置５０１に基準基板５０５の第１の基準基板マーク５０６がある場合である。
【０２７６】
また、第２の基準基板マーク５０４は、第２の物体位置５０３にある。
【０２７７】
まず、基準基板を基板保持部（不図示）に配置し、面内移動機構によりモールドマーク５０７を基準として、第１の基準基板マーク５０６を第１の物体位置において位置合わせをする。
【０２７８】
このときの方法として例えば、第１の基準基板マークの中心とモールドマークの中心が一致するように合わせる。この時、第２の物体位置５０３には第２の基準基板マーク５０４があり、この時の像を記憶する。その後、基準基板を基板保持部から回収する。
【０２７９】
次に、基板を位置合わせする方法を説明する。
【０２８０】
これは基本的に参照実施例１と同様である。図１６（ｂ）において、基板の配置された基板保持部を、面内移動機構によりモールドに対向する指定位置（これをＦ２−１とする）に配置する。この時、第２の物体位置に第１の基板マーク５１４および第２の基板マーク５１５が観察される。この第１の基板マークの中心を図１６（ａ）の第２の物体位置おいて観察した基準基板マークの中心になるように位置合わせを行う。この時の基板保持部の指定位置（Ｆ２−１）と位置合わせが完了した基板保持部の位置（これをＳ２−１とする）の差（これをＥ２−１とする）を記憶する。
【０２８１】
図１６（ｃ）は基板が配置された基板保持部を上昇させ、第１および第２の基板マーク５１４、５１５が第１の物体位置に配置された状態である。
【０２８２】
通常この状態で、モールドと基板の位置合わせは完了している。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ２−１のずれがあることを前提として指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２８３】
なお、参照実施例１と同様に、モールドと基板がずれて許容範囲外であるような場合においては、図１６（ｃ）で示される第１の物体位置にて、面内移動機構を使ってモールドマーク５０７を基準として第２の基板マーク５１５を合わせる。
【０２８４】
この時、図１６（ｂ）において第２の物体位置で位置合わせを行っているので大きなずれとはならない。
【０２８５】
指定位置（Ｆ２−１）と位置合わせが完了した基板保持部の位置（これをＳ２−２とする）の差（これをＥ２−２とする）を記憶する。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ２−２のずれがあることを前提として指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２８６】
［参照実施例３］
参照実施例３においては、参照実施例１とは画像の処理方法が異なる、モールドと基板の位置合わせ方法について説明する。
【０２８７】
本参照実施例においては、参照実施例１と共通する部分の説明は省略し、差異のある部分について説明する。
【０２８８】
図１７に本実施例における信号処理方法を説明する図を示す。まず、基準基板６１３を第１の物体位置６０１で観察した場合を説明する。図１７（ａ）に、基準基板６１３の基準基板マーク６１４が、第１の物体位置にある状態を示す。ここでは、第１の撮像領域６０８において、モールドマーク６０４を基準として、第１の領域Ａ６１０がモールドマークを包含する領域として割り当てる。その後、ある間隔で第１の領域Ｂ６１１、第１の領域Ｃ６１２を割り当てる。基準基板マーク６１４は第１の領域Ｃに対して、面内移動機構で移動させることにより、位置合わせを行う。この時例えば、第１の領域Ａと第１の領域Ｃを画像から切り出し、それぞれのコントラストを調整し、さらにそれらを重ね合わせるなどの信号処理を行って所望の位置に配置する。基準基板マーク６１４と第１の領域Ｃとの位置合わせが終了した後に、基板昇降機構を使って基準基板を第２の物体位置まで下げ、第２の物体位置６０３にて、基準基板マーク６１４を観察する。図１７（ｂ）に、基準基板の基準基板マークが第２の物体位置にある状態を示す。ここでは、第２の撮像領域６０９において、基準基板マーク６１４を基準として、第２の領域Ｃ６１７が基準基板マークを包含するように領域を割り当てる。その後、ある間隔で第２の領域Ｂ６１６，第２の領域Ａ６１５を割り当てる。その後、基準基板を基板保持部から回収する。
【０２８９】
次に、基板の位置合わせする方法を説明する。
【０２９０】
図１７（ｃ）に、基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図を示す。図１７（ｃ）において、基板の配置された基板保持部を、面内移動機構によりモールドに対向する指定位置（これをＦ３−１とする）に配置する。この時、第２の物体位置に基板マーク６１９が観察される。この時、第２の領域Ｂを画像から切り出し、図１７（ｂ）において取得した第２の領域Ｃの画像と重ね合わせることによって位置合わせを行う。この位置合わせはモールドと基板の接触がないため高速に行うことができる。なお、それぞれの画像は予めコントラストなどの信号処理を行っておく。次に、基板を第１物体位置で観察した場合を説明する。基板昇降機構により基板をｚの正の向きに上昇させ、基板マークが第１の物体位置に配置された状態を図１７（ｄ）に示す。通常、この状態でモールドと基板の位置合わせは、終了しており、その位置ずれは許容範囲内であることが期待される。この時の基板保持部の指定位置（Ｆ３−１）と位置合わせ後の基板保持部の位置（これをＳ３−１とする）の差（これをＥ３−１とする）を記憶する。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ３−１のずれがあることを前提として、指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２９１】
なお、参照実施例１と同様に、モールドと基板がずれて許容範囲外となるような場合においては、モールドと基板が第１の物体位置において、最終的にモールドと基板を位置あわせする。この時、図１７（ｃ）において第２の物体位置で位置合わせを行っているので大きなずれとはならない。指定位置（Ｆ３−１）と位置合わせ後の基板保持部の位置（これをＳ３−２とする）差（これをＥ３−２とする）を記憶する。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ３−２のずれがあることを前提として、指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２９２】
このように、撮像素子の別々の領域を用いることの効果は、モールドおよび基板において反射率が異なるため、モールドと基板の画像を独立に信号処理することができるため、位置合わせの精度を上げやすくなることである。
【０２９３】
また、上下に重なり合わないために互いに干渉の影響を考慮する必要が無く、マークの自由度をあげることができる。
【０２９４】
次に、このようなマークの中で、モアレ縞を画像処理によって発生させることにより、高精度の位置合わせを行う方法について説明する。
【０２９５】
図１８に、本参照実施例３におけるモアレ縞を画像処理して位置合わせを行う際に用いる位置合わせマークを説明する図を示す。
【０２９６】
図１８（ａ）はピッチＰ１のバーが並んだパターン７０１とピッチＰ２のバーが並んだパターン７０２からなる第１のマークである。
【０２９７】
図１８（ｂ）はピッチＰ１とピッチＰ２の並びが（ａ）と逆の場合である第２のマークである。
【０２９８】
第１のマークと第２のマークを重ね合わせることによって、図１８（ｃ）のような合成像７０６を発生する。
【０２９９】
この合成像においては、左右のモアレ縞の位相が同じであり、モールドと基板の位置合わせが終了している状態を示している。
【０３００】
なお、モールドと基板の位置合わせが終了していない状態においては、左右のモアレ縞の位相が異なる。ところで、モアレ縞の周期はピッチＰＭで、次のような式で表される。
【０３０１】
【数６】
【０３０２】
このように、光学倍率を使わなくてもモールドと基板の位置ずれが拡大される。
【０３０３】
次に、ＸＹθの位置合わせを行う第１のマークとして（ｄ）、第２のマークとして（ｅ）のように配置する。
【０３０４】
マークの第１領域および第３領域でｙ方向およびθ、マークの第２領域および第４領域でｘ方向およびθの位置合わせを行うことができる。（ｆ）は位置合わせが終了した時の合成像である。
【０３０５】
以上で説明した本発明に係る技術は、半導体製造技術、フォトニッククリスタル等の光学素子やμ−ＴＡＳ等のバイオチップの製造技術等として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０３０６】
【図１】本発明を説明するための２つの平板状物体に設けられたアライメントマークの関係を示す図である。
【図２】本発明における計測光学系を説明する図である。（ａ）光学素子により撮像素子の各位置に到達する光を調整する構成を説明する図。（ｂ）光源側の光学素子により撮像素子の各位置に到達する光を調整する構成を説明する図。
【図３】本発明における計測光学系を説明する図。（ａ）光量制御装置により光を調整する構成を説明する図。（ｂ）回転式シャッターにより光を調整する構成を説明する図。
【図４】本発明のにおけるマークを説明する図である。（ａ）モールドマーク、（ｂ）基板マーク、（ｃ）周期構造のモールドマーク、（ｄ）周期構造の基板マーク。
【図５】本発明に適用され得るモールドの構成の一例である。
【図６】本発明における信号処理方法を説明する図であり、（ａ）倍率補正のない場合、（ｂ）倍率補正のある場合である。
【図７】本発明におけるインプリント方法を実施するための装置構成の例である。
【図８】撮像素子により、モールド側と基板側とに設けられているアライメントマークを観察した場合の画像の例である。
【図９】２つの領域におけるグレーティング像である。
【図１０】本発明に係る信号処理の例を説明するための図である。
【図１１】位相のズレを説明するための図である。
【図１２】参照実施例１における基準基板を用いたモールドと基板の位置合わせ方法を説明する図。（ａ）は基準基板を第１物体位置に合わせ観察した場合を説明する図。（ｂ）は基準基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｃ）は基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｄ）は基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。
【図１３】参照実施例１における基準基板の構成を説明する図。
【図１４】参照実施例１における計測用光学系を説明する図。
【図１５】参照実施例１における加工装置を説明する図。
【図１６】参照実施例２におけるモールドと基板の位置合わせ方法を説明する図。（ａ）は基準基板を観察した場合を説明する図。（ｂ）は基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｃ）は基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。
【図１７】参照実施例３における信号処理方法を説明する図。（ａ）は基準基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。（ｂ）は基準基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｃ）は基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｄ）は基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。
【図１８】本発明の実施例３における位置合わせマークを説明する図。（ａ）は１軸計測用の第１のマークを説明する図。（ｂ）は１軸計測用の第２のマークを説明する図。（ｃ）は１軸計測用の合成像を説明する図。（ｄ）はＸＹθ計測用の第１のマークを説明する図。（ｅ）はＸＹθ計測用の第２のマーク、（ｆ）ＸＹθ計測用の合成像を説明する図。
【図１９】撮像素子入力される波長と光強度との関係を示したものである。
【図２０】撮像素子入力される波長と光強度との関係を示したものである。
【符号の説明】
【０３０７】
１０１ 第１の物体位置
１０２ 第２の物体位置
１０３ モールド
１０４ モールドマーク
１０５ 中心位置の差
１０６ 第１の観察範囲
１０７ 第２の観察範囲
１０８ 第１の撮像範囲
１０９ 第２の撮像範囲
１１０ 基準基板
１１１ 基準基板マーク
１１２ 基板
１１３ 基板マーク
２０１ 基準基板
２０２ パターン領域
２０３ 基準基板マーク
２０４ 転写基板と同じサイズの基準基板
２０５ マークのあるパターン領域
２０６ マークの無いパターン領域
２０７ 基板
２０８ パターン領域
３０１ 光源
３０２ 照明光学系
３０３ 第１のビームスプリッター
３０４ 第１の結像光学系
３０５ 第２のビームスプリッター
３０６ 第２の結像光学系
３０７ 第１の撮像素子
３０８ 第２の撮像素子
３０９ モールド
３１０ モールドマーク
３１１ 基板マーク
３１２ 基板
３１３ 第１の物体位置
３１４ 第２の物体位置
４０１ 光源
４０２ 鏡筒
４０３ モールド保持部
４０４ 基板保持部
４０５ 基板昇降機構
４０６ 面内移動機構
４０７ 計測用光学系
４０８ 撮像素子
４０９ 解析機構
４１０ インプリント制御機構
４１１ モールド
４１２ 基板
５０１ 第１の物体位置
５０２ モールド
５０３ 第２の物体位置
５０４ 第２の基準基板マーク
５０５ 基準基板
５０６ 第１の基準基板マーク
５０７ モールドマーク
５０８ 撮像範囲の中心位置の差
５０９ 第１の観察範囲
５１０ 第１の撮像範囲
５１１ 第２の観察範囲
５１２ 第２の撮像範囲
５１３ 基板
５１４ 第１の基板マーク
５１５ 第２の基板マーク
６０１ 第１の物体位置
６０２ モールド
６０３ 第２の物体位置
６０４ モールドマーク
６０５ 第１の観察範囲
６０６ 撮像範囲の中心位置の差
６０７ 第２の観察範囲
６０８ 第１の撮像領域
６０９ 第２の撮像領域
６１０ 第１の領域Ａ
６１１ 第１の領域Ｂ
６１２ 第１の領域Ｃ
６１３ 基準基板
６１４ 基準基板マーク
６１５ 第２の領域Ａ
６１６ 第２の領域Ｂ
６１７ 第２の領域Ｃ
６１８ 基板
６１９ 基板マーク
７０１ ピッチＰ１のパターン
７０２ ピッチＰ２のパターン
７０３ 第１のマーク
７０４ 第２のマーク
７０５ モアレ縞
７０６ 合成像
７０７ ピッチＰ３のパターン
７０８ ピッチＰ４のパターン
７０９ ＸＹθ計測用の第１のマーク
７１０ マークの第１領域
７１１ マークの第２領域
７１２ マークの第３領域
７１３ マークの第４領域
７１４ ＸＹθ計測用の第２のマーク
７１５ ＸＹθ計測用のモアレ縞
７１６ ＸＹθ計測用の合成像
８０３ 領域で特性の異なる第１の光学素子
９０１ 光量制御装置
９０２ 回転式シャッター
１３０１ 光源側の領域で特性の異なる光学素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置合わせ方法及び位置合わせ装置に関する。また、インプリント方法及びインプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、例えば非特許文献１に紹介されているように、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。
【０００３】
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。
【０００４】
これらは、フォトニッククリスタル等の光学素子、μ−ＴＡＳ（Ｍｉｃｒｏ ＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓ 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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、前記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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、前記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。
【００１２】
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。位置合わせのための光学系としては、モールド側のアライメントマーク付近の浅い焦点深度部分のみを観察する方式が用いられている。
【００１３】
具体的には、モールドと基板とのそれぞれ設けられたマークを、色収差を用いて一つの撮像素子に結像させている。
【非特許文献１】Ｓｔｅｐｈａｎ Ｙ．Ｃｈｏｕ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，６７，３１１４，１９９５
【特許文献１】米国特許第６６９６２２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、実際には、モールドと基板との反射率は大きく異なることが多い。石英などの透過率が高いモールドに設けられたマークと、反射率の高いシリコン基板側のマークとが、垂直方向に投影したときに重なる場合には、撮像画像におけるモールド側のマークが、基板側のマークに埋もれてしまう場合がある。
【００１５】
斯かる場合、モールドと基板のそれぞれに設けられているアライメントマーク像を、十分な階調幅をもって撮像することができないために、高い検出分解能を得ることができない場合がある。
【００１６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、新規な位置合わせ方法や位置合わせ装置、インプリント方法を提供することを目的とする。また、別の本発明の目的は、２つの物体の相対的な位置関係や、相対的な移動量を計測する為の位置計測方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の本発明は、
光源と撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体と、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記位置合わせ制御を行いながら、前記第１の平板状部材と前記第２の平板状部材とのギャップを狭くして、３μｍ以下のギャップになるように調整することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記撮像素子で撮像される前記第１及び第２のアライメントマークの撮像画像は、それぞれコントラスト調整が行われていることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。なお、前記第１の領域及び第２の領域の面積あるいは、其処に含まれる撮像素子の画素数を揃えておくことで、後の工程におけるフーリエ変換などの信号処理を行いやすくなる。
【００１９】
また、前記第１及び第２の物体の高さに起因した倍率変化に応じて、前記第１及び第２の領域で観察される画像の倍率補正を行うこともできる。
【００２０】
第２の本発明は、
第１の本発明に記載の位置合わせ方法を行うための位置合わせ装置であり、以下の特徴を有する。
【００２１】
すなわち、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、
前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
第３の本発明は、
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行って、一方の物体が有するインプリントパターンを、他方の物体あるいは他方の物体上のパターン形成層にインプリントするインプリント方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体であるモールドと、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体である基板とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で検出し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記第２の平板状物体である基板、あるいはその上に設けられているパターン形成層に、前記第１の平板状物体であるモールドが有するインプリントパターンをインプリントすることを特徴とする。
【００２３】
第４の本発明は、第３の本発明に記載のインプリント方法を行うインプリント装置であって、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、
前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
第５の本発明は、撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、
それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、
該モアレ縞成分から取得される２つの平板状物体の面内方向の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする。
【００２５】
第６の本発明は、撮像素子を用いて、２つの物体の位置に関する計測する位置計測方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、
前記第１の物体と前記第２の物体の面内方向に関する位置計測を行うことを特徴とする。
【００２６】
第７の本発明は、モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント方法であって、
該モールドに設けられているアライメントマークを撮像素子で観察する際に、該モールドと基板との間のギャップあるいは該アライメントマークを構成する部材の膜厚に応じて、該撮像素子に入射する光の波長を制御することを特徴とする。
【００２７】
第８の本発明は、
撮像素子を用いて、２つの部材の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の部材と、第２のアライメントマークを有する第２の部材とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の第１の領域で、前記第１のアライメントマークに関する第１の画像情報を取得し、
前記撮像素子が観測する撮像エリア内であって、且つ前記第１の領域とは異なる第２の領域で、前記第２のアライメントマークに関する第２の画像情報を取得し、
前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを演算処理し、
前記演算処理により出力される出力情報を用いて、２つの部材の位置合わせを行なうことを特徴とする。
【００２８】
ここで、前記演算処理は、前記第１の領域と前記第２の領域との重なっていない箇所における前記第１及び第２の画像情報を用いて行なうこともできる。
【００２９】
第９の本発明は、
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報を演算することによって、前記第１の平板状物体と第２の平板状物体との相対的な位置に関する位置情報を取得し、
前記位置情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、新規な位置合わせ方法や位置合わせ装置、インプリント方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
光源と撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法に関する発明について、図１を利用しながら説明する。
【００３２】
なお、図１（ａ）は、撮像素子により観測される撮像エリア１９９５の画像の例示であり、図１（ｂ）は、２つの平板状物体を対向して配置させた場合に、平板状物体の面内方向に平行な方向から見た場合の模式図である。図１（ｃ）に関しては、後述する。図１（ａ）において、１９９９は顕微鏡の鏡筒における可視範囲である。
【００３３】
まず、第１のアライメントマーク１０４を有する第１の平板状物体３０９と、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体３１２とを対向させて配置する。その際、撮像素子が観測する撮像エリア１９９９内の互いに重ならない位置に、第１の領域６１０及び第２の領域６１１を設けておく。これら２つの領域は、予め撮像エリア内における位置を決めておくことにより定められるものである。
【００３４】
そして、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像すると、図１（ａ）のような画像が得られる。
【００３５】
ここで、第１の領域６１０の重心や中央に、第１の平板状部材のアライメントマーク１０４が来て、且つ第２の領域６１１の重心や中央に第２の平板状部材のアライメントマーク１１３が来ている場合に、位置合わせが完了するように設定しておく。
【００３６】
なお、位置合わせが完了するとは、２つの物体の面内方向に関する所望の位置合わせ条件（位置合わせの程度）を満足していることを意味する。
【００３７】
実際の位置合わせは以下のように行う。
【００３８】
前記第１の領域内の予め定められた位置（例えば、第１の領域内中央）からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報を取得する。
【００３９】
更に、前記第２の領域内の予め定められた位置（例えば、第２の領域内中央）からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報を取得する。
【００４０】
第１及び第２の情報の取得順序は、特に限定されず、同時に取得してもよい。
【００４１】
そして、この２つの情報から、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行う。
【００４２】
位置合わせ制御は例えば、以下のように行う。
【００４３】
まず、第１及び第２の平板状物体のそれぞれを面内方向に駆動し得る駆動機構を有する場合は、それぞれの物体のアライメントマークが、予め定められた位置に来るように位置合わせを行う。
【００４４】
あるいは、いずれか一方の平板状物体は固定しておき、他方の物体に関する位置ズレ情報と、当該固定された物体の位置ズレに関する情報の２つを考慮して、面内方向に移動可能な物体の方を動かすのである。例えば、固定されている第１の平板状物体の位置が、第１の領域内で、右方向に５メモリずれており、且つ第２の領域内で第２の平板状物体の位置が左に２メモリずれている場合、次のように位置合わせを行う。
【００４５】
すなわち、第２の平板状物体の位置を右に２メモリ（スケール）動かすのではなく、右に７メモリ（２＋５）動かすのである。勿論、このような位置合わせはあくまで一例である。
【００４６】
また、第１及び第２のいずれか一方にしか、面内方向の駆動機構が設けられていない場合には、上述の後者のアライメント方向により位置を調整することになる。
【００４７】
更にまた、光学系が有する光軸を動かせる場合には、レンズ等を含み構成される光学系を動かすことによって、光軸を補正することも、位置合わせ制御に取り込むことができる。
【００４８】
そして、第１及び第２の平板状部材の位置が、所望の位置に調整できたら、その位置関係を保ち続けるように、位置合わせ制御（例えば、フィードバック制御）を行いながら、２つの前記平板状部材の間隔（ギャップ）を狭めていく。間隔は、３μｍ以下になるように近づけていく。なお、本実施形態に係る発明をインプリント方法に組入れる場合は、好ましくは、１μｍ以下のギャップになるようにすることが好ましい。
【００４９】
更に、２つの物体間に光硬化性あるいは熱硬化性の樹脂を介在させ、当該樹脂に、第１あるいは第２の物体が有するパターンを転写する場合には、３００ｎｍ以下の間隔になるまで狭めるのがよい。なお、好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは、１００ｎｍ以下になるまで、間隔を狭めるのがよい。樹脂の硬化後に、その間隔（ギャップ）に対応する厚さが、いわゆる残膜として残るからである。
【００５０】
本実施形態においては、２つの平板状物体のそれぞれに設けられたアライメントマークを観察する場合に、それぞれのコントラスト調整や、いわゆるＳＮ比の調整を行うこともできる。
【００５１】
以下では、一つの撮像素子で、２つの平板状物体のアライメントマークを同時に観測できる場合、すなわち両方のマークが同じ焦点深度内に入っている場合の説明である。
【００５２】
さて、反射率の異なるモールドと基板のマークが重なり合っている場合を考える。このようなときに信号処理をするとコントラストが十分取れず、正確な計測を妨げる場合がある。
【００５３】
例えば、第１の平板状部材がインプリントパターンを有するモールドである場合、そのモールドに設けられているアライメントマークは、その透過率が高くなってしまう。例えば、モールドが石英から作製されている場合には、当該マークは、石英に設けられた凹部や凸部で構成される。一方、第２の平板状物体が例えば、シリコンである場合には、両者の透過率および反射率の違いにより、モールド側のマークのコントラストが基板側のマークのコントランストより低くなる傾向がある。そのために、モールド側のマークが、基板側のマークに埋もれてしまうような場合がある。
【００５４】
従って、本実施形態に係る発明のように、両方のマークを垂直方向から観察した場合に、それぞれのマークを観測する領域を互いに光学的に影響を及ぼさない位置に配置しておけば、それぞれのマーク像に対してコントラストを調整できる。
【００５５】
コントラストの調整方法は、光学系によって撮像素子に入る光を調節しても良いし、撮像素子側の露光時間を変えても良い。
【００５６】
また、垂直方向から観察する理由は、インプリントを行う場合には、モールドまたは基板をｚ軸方向（平板状部材の面内方向に垂直な方向）に移動させるため、モールドまたは基板の移動による撮像素子内でのマーク位置変化を無くすためである。当然、斜めから観察する場合には、マークの位置変化に対応した信号処理方法を行わなければならず複雑になってしまう。
【００５７】
さらに、インプリントを行う場合は、従来の露光装置のようにマスクと基板間のギャップが一定ではない。そのため、ｚ軸方向の移動と共に倍率が変化し、その変化に応じた信号処理を必要とする場合がある。そのような処理は垂直である方が等方的であるため簡単である。
【００５８】
再度、図１を用いて説明する。第１の平板状物体としてのモールドと、第２の平板状物体としての基板のマークを、それぞれ光学的に重ならない配置にしている。
【００５９】
図１（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図ということになる。撮像素子の第１の領域Ａ（６１０）と第２の領域Ｂ（６１１）は対角にとってある。その領域内にモールド側のアライメントマーク１０４と、基板側のアライメントマーク１１３が配置されるように調整されている。勿論、光学的に重ならない位置であれば、これら２つの領域の設け方は、特に限定されるものではない。
【００６０】
なお、撮像エリア内における、モールド側のマークと基板側のマークとの間隔は、数十から数百マイクロメートルである。また、モールドと基板とのギャップ（ｚ軸方向の距離）が数マイクロメートルの状態である。そのため顕微鏡の開口数を考慮しても第１の領域Ａと第２の領域Ｂに影響を及ぼさないようになっている。
【００６１】
ステージ精度はサブマイクロメートルやナノメートル、時にはサブナノメートルなので、容易にこのような状態にすることができる。図１（ｃ）は、両側のマークを同時に撮像した場合の様子を例示的に示したものである。左側が基板側のマーク（図１（ａ）におけるマーク１１３）、右側が、モールド側のマーク（図１（ａ）におけるマーク１０４）のラインプロファイルである。横軸は位置、縦軸は光強度である。シリコン基板と石英モールドとでは反射率が大きく異なる様子が分かる。マークのライン幅は、例えばサブマイクロメートルから数マイクロメートルである。マークの深さは例えば数十ナノメートルから数マイクロメートルである。そのため、光の波長（例えば４００から８００ｎｍ）より短い場合があり、マークのエッジが元の形状からくずれ、裾を大きく引くような形状になる。両者のマークが、撮像エリア内において十分離れているこの例では、互いに影響を及ぼすことがない。
【００６２】
また、このようにモールドと基板マークを別々の領域に分けてマーク情報を取得することの他のメリットを述べる。
【００６３】
それは、インプリントを行う場合、モールドと基板とのギャップを狭めながら位置合わせを行う必要がある。焦点深度内の場合であっても、モールドまたは基板の高さによって光学倍率が変化してしまい。斯かる変化は、高精度な位置合わせが求められるナノインプリントにおいては重大である。
【００６４】
斯かる場合であっても、モールドと基板のマークが十分に離れている場合には、倍率の変化に応じて補正することが容易になる。倍率補正は、例えばマークの間隔と元の設計値を比較することによって実現できる。垂直であれば等方的な倍率変化のため容易に補正ができる。なお、斜めから観察するような場合には撮像素子に近い側と遠い側でパターンの大きさが異なって見えてしまうため倍率の補正は複雑になる。
【００６５】
図２（ａ）は、ＣＣＤやＭＯＳ型撮像素子など撮像素子３０７の撮像領域内で、場所に応じてコントラストの調整ができるようにした構成である。
【００６６】
撮像素子３０７の手前に、場所に対応して特性の異なる第１の光学素子８０３を配置している。光学素子は色フィルター、干渉フィルター、ＮＤフィルター、偏光板等に加えそれらの組み合わせである。
【００６７】
なお、実施形態４で説明するように、モールドと基板とのギャップに応じて、光源側や、撮像素子側に設けるフィルターの透過波長帯域を変えることも、コントラスト向上の点からは好ましい。
【００６８】
３０１は光源、３０２は照明光学系、３０３は第１のビームスプリッター、３０４は、第１の結像光学系３０６は第２の結像光学系である。３０９はインプリントパターンとアライメントマーク３１０が設けられているモールドである。３１３は、第１の物体位置である。
【００６９】
３１２は、シリコンウエハなどの基板であり、３１１がウエハに設けられているアライメント用マークである。
【００７０】
図２（ｂ）は、撮像素子３０７の撮像領域内で、場所に応じてコントラストの調整ができるようした別の構成である。場所に対応して特性の異なる第１の光学素子１３０１を光源側に配置している。光学素子は色フィルター、干渉フィルター、ＮＤフィルター、偏光板等に加えそれらの組み合わせである。
【００７１】
図３（ａ）は、コントラスト調整を行うため、モールドおよび基板のマークにそれぞれに対応した光量となるように光量制御機構９０１を用いた光学系の構成である。モールドおよび基板の反射率などに応じて光量の制御を行うことができる。
【００７２】
なお、この場合、モールドおよび基板マークを個別で取るため、第１の光量、第２の光量で２回以上撮像する必要がある。なお、図２と共通する部分については、符号の説明は省略する。
【００７３】
図３（ｂ）は、光源からの光量を変えるために回転式シャッター９０２を用いた構成である。モールドおよび基板のマーク位置の反射率に応じてシャッターを切り替える。この時も２回以上撮像する必要がある。なお、このように光量を調整する方法であっても良いが、撮像素子の露光時間やゲインをモールドおよび基板の特性に合わせて変更しても良い。
【００７４】
図４（ａ）、（ｂ）はモールドと基板の位置合わせにおいて、ボックスインボックス方式の位置合わせ方法で用いるマークの例である。
【００７５】
撮像素子の第１の領域Ａ（６１０）はモールド側、第２の領域Ｂ（６１１）は基板側のマークを示す。一つの撮像素子を用いた場合は、例えば、図１（ａ）のように第１及び第２の領域が撮像される。
【００７６】
そして、撮像素子から第１及び第２の領域における画像データを取得し、必要に応じて反射光の強度プロファイルデータを取得するための信号処理を行う。位置合わせの際には、それぞれの領域内における予め定めた位置（例えば、重心位置や中心位置）に、それぞれのアライメントマークがくるように、モールドと基板とそれぞれの面内方向の位置を調整する。あるいは、電子的に、２つの画像を重ね合わせて、重なり画像からモールドと基板間の相対的なズレ量を取得し、そのズレ量が小さくなるように位置合わせを行うこともできる。
【００７７】
なお、第１の実施形態において説明した位置合わせ方法は、インプリント装置に適用する場合だけではなく、例えば光を使う、コンタクト露光装置やプロキシミティ露光装置にも適用され得る。更に、粗動調整と微動調整を行うことができる装置においては、まず粗動調整を公知の位置合わせ方法により行い、その後、微動調整として、上述した位置合わせ方法を行うこともできる。
【００７８】
また、第１及び第２のそれぞれの領域を撮像するための撮像素子を２つ用いる時は、それぞれの撮像素子が撮像するエリアの補償を行う為に、後述の参照実施例のように標準基板等を用い、予め２つの撮像エリアの差異に関する情報を取得しておく。
【００７９】
（第２の実施形態：インプリント方法）
以下に、第２の実施形態として、インプリント方法に関する発明を説明する。
【００８０】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行うこと自体は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８１】
本実施形態では、一方の物体が有するインプリントパターンを、他方の物体あるいは他方の物体上のパターン形成層にインプリントを行う。なお、インプリントするという表現は、インプリントパターンを転写するということと同じ意味である。但し、実際には、一方の物体であるモールドが有するインプリントパターンが、反転したパターンがパターン形成層に形成されることになる。
【００８２】
まず、第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体であるモールドと、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体である基板とを対向させて配置する。
【００８３】
そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で検出する。
【００８４】
その後、前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを利用する。すなわち、この２つの情報から、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行う。
【００８５】
そして、前記第２の平板状物体である基板、あるいはその上に設けられているパターン形成層に、前記第１の平板状物体であるモールドが有するインプリントパターンをインプリントする。
【００８６】
インプリントする際には、基板とモールドが直接接触する場合には加圧力を必要とする。基板とモールド間に樹脂を介在させ、当該樹脂をパターン形成層として使用する場合には、加圧力は必要に応じて加えればよい。
【００８７】
Ａ）モールドについて
本実施形態に係る発明において用いるモールドとしては、石英からなるモールドや窒化シリコンからなるモールドなどを用いることができる。
【００８８】
また、モールドの表面層の材料を以下のように工夫することも好ましい。すなわち、表面層として、屈折率が、１．７よりも大きい屈折率を有する材料を利用することで、光硬化樹脂との屈折率の違いにより、モールドとウエハに設けられた位置合わせ構造を検出し、高精度の位置合わせができる。なお、表面層の屈折率は、１．７以上、好ましくは１．８以上、更に好ましくは１．９以上である。上限は例えば、３．５以下である。勿論、使用可能であれば上限値はこれに限定されるものではない。また、表面層の一部が上記屈折率を備えていれば、更に表面層が他の層により被覆されていてもよい。
【００８９】
通常、屈折率が大きく異なる物質間では、界面の屈折や反射、散乱によって、構造物を認識することができる。したがって、モールドの表面層の屈折率が高いほどコントラストは取りやすくなる。
【００９０】
屈折率の上限としては特に制限はないが、紫外光を透過する代表的な誘電体の屈折率として、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が１．４３、石英（代表的には、ＳｉＯ２で表される。）が１．４５、アルミナ（代表的には、Ａｌ２Ｏ３で表される。）が１．７８、窒化シリコン（ＳｉＮ）が２．０、チタン酸化物（代表的には、ＴｉＯ２で表される。）が２．４程度である。
【００９１】
これらの物質の紫外光、例えば３６５ｎｍ付近の波長に対する透過率は、ＣａＦ２が９７％程度、ＳｉＯ２が９０％程度、Ａｌ２Ｏ３が８０％程度、ＴｉＯ２が６０％程度、ＳｉＮが９０％程度である。表面層を構成する材料の屈折率の上限は３．５以下、好ましくは３．０以下である。
【００９２】
なお、屈折率の値自体は、測定波長にも依存するが、上記データは、可視光（波長６３３ｎｍ）における屈折率である。
【００９３】
このように、モールドの表面に、屈折率の高い材料を用いた例を図５に示す。図５において、５５１０は石英（ＳｉＯ２であり、その厚さは、５２５μｍ）であり、その表面に、高屈折率材料からなる表面層５０００として、ＳｉＮやＴｉＯ２を設けた場合の例である。表面層として、ＳｉＮを用いた場合には、その厚さは５０ｎｍ、ＴｉＯ２の場合には、その厚さは、例えば６０ｎｍである。このように高屈折材料を用いることで、モールドと基板間に介在する樹脂によって、モールドのアライメントマークが見え難くなることを回避できる。
【００９４】
Ｂ）基板
前述の基板は、インプリント装置においては、ワークと呼ばれる場合もある。その例としては、Ｓｉ基板（Ｓｉウエハ）、ＧａＡｓ基板等の半導体基板、樹脂基板、石英基板、ガラス基板などである。また、これらの材料からなる基板に、薄膜を成長させたり、貼り合わせたりして形成される多層基板も使用できる。勿論、石英基板などの光透過性の基板を使用することもできる。
【００９５】
Ｃ）樹脂
基板とモールド間に樹脂を介在させるために、例えば、基板上に樹脂をディスペンサーにより塗布する。基板上に塗布される樹脂を硬化させるためには、例えば紫外線をモールド側から当該樹脂に照射することにより行われる。光硬化性樹脂の例としては、ウレタン系やエポキシ系やアクリル系などがある。
【００９６】
また、フェノール樹脂やエポキシ樹脂やシリコーンやポリイミドなどの熱硬化性を有する樹脂や、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネ−ト（ＰＣ）、ＰＥＴ、アクリルなどの熱可塑性を有する樹脂を用いることもできる。必要に応じて加熱処理を行うことでパターンを転写する。勿論、被加工物が樹脂を含まずに構成される場合は、加圧力のみにより、被加工物を物理的に変形させることになる。
【００９７】
（第３の実施形態：モアレ電子合成）
次に、第３の実施形態に係る発明について説明する。
【００９８】
具体的には、撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法である。
【００９９】
まず、アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置する。
【０１００】
そして、第１の実施形態同様に、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておく。
【０１０１】
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像する。
【０１０２】
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出する。
【０１０３】
更に、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、該モアレ縞成分から取得される２つの平板状物体の面内方向の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うのである。
【０１０４】
以下、より具体的に説明する。
【０１０５】
なお、第１の平板状物体として石英モールドを用い、第２の平板状物体としてシリコンなどのウエハ基板を用いた場合を挙げて説明するが、勿論、本実施形態に係る発明は、他の平板状物体を排除するものではない。
【０１０６】
図４（ｃ）、（ｄ）にそれぞれグレーティングから構成されるモールドおよび基板のマークの構成を示す。６１０は第１の領域であり、６１１は第２の領域である。第１の領域に観察されるモールド側のアライメントマークは、ピッチＰ１で第１の周期構造（例えば、凹部や溝）が設けられている。第２の領域に観察される基板側のアライメントマークは、ピッチＰ２で第２の周期構造（例えば、凹部や溝）が設けられている。
【０１０７】
撮像素子から得られる画像情報から、これら第１及び第２の周期構造に対応した基本周波数を抽出したり、前述のモアレ縞成分を抽出したり、更にこのモアレ縞成分にから位置ずれ情報を取得するための信号処理に関して、以下説明する。
【０１０８】
図６に信号処理方法を説明する。
【０１０９】
図６（ａ）は倍率補正を行わない場合である。
【０１１０】
Ｓ−１の工程においては、一つの撮像素子が観測する撮像エリア内第１の領域Ａと第２の領域Ｂの画像を取得する。なお、この２つの領域は、互いに画像が重ならない領域であることが望ましいが、２つの領域が互いに異なる部分を含んでいるのであれば、２つの領域は部分的に重なっていてもよい。
【０１１１】
この際領域Ａと領域Ｂの面積は同じにすることが望ましい。その理由は、ＦＦＴ解析をするような場合にサンプリング数が同じにする場合が多いからである。なお、面積が違う場合には、同じになるように周辺部のデータをそのまま拡張する等の処理を適宜行うのがよい。
【０１１２】
Ｓ−２の工程においてそれぞれの画像において信号処理Ａ、信号処理Ｂを行う。
【０１１３】
このときの処理はローパス、ハイパス、バンドパス、ＦＦＴ、平滑化、差分等の一般的なフィルター処理である。また、モールドおよび基板の反射率などによってコントラストが最適になるようにゲイン調整する。
【０１１４】
このＳ−２の工程は省略することもでき、即ち、互いに異なる領域からの画像情報を得た後、直接Ｓ−３の演算工程を行なうこともできる。
【０１１５】
なお、実施形態４で説明するように、モールドと基板とのギャップに応じて、光源側や、撮像素子側に設けるフィルターの透過波長帯域を変えることも、コントラスト向上の点からは好ましい。
【０１１６】
Ｓ−３の工程で演算処理を行う。演算処理は画像をそのまま足しても良いし、掛け算しても良いし、差分をとっても良い。またその他の関数であってもよい。Ｓ−４の工程で信号処理Ｃを行う。このときの信号処理もＳ−２で用いたようなフィルターを用いる。Ｓ−５の工程で位置検出を行う。
【０１１７】
なお、それぞれの領域についての画像データをそれぞれ異なる撮像素子を用いて行う場合には、後述する参照実施例にあるように、予めリファレンスとなる標準基板を用いて、所望の位置合わせ完了条件となる情報を取得しておくことになる。
【０１１８】
図６（ｂ）は、前述のＳ−２の工程を、Ｓ２−１にて倍率補正を行う工程を加えた場合である。
【０１１９】
特にインプリントにおいては、モールド又は基板の高さが変化し、それと共に光学倍率も変化する。このような場合に倍率補正を行わないと高精度な位置あわせができない場合がある。
【０１２０】
倍率補正の方法は、バーとバーの間隔と設計値を比較し、設計値に合うように係数を変化させることなどにより行う。
【０１２１】
なお、Ｓ−２以降の信号処理は２次元データで行っても良いし、１次元データに変換しても良い。なお、ここでは領域が２つの場合を説明したが、さらに多くの領域があっても良い。
【０１２２】
図４（ａ）、（ｂ）を用いた場合の信号処理の例を説明する。
【０１２３】
まず、Ｓ−１の工程で領域Ａと領域Ｂの画像を取得する。Ｓ−２の工程で倍率補正および領域Ａと領域Ｂにそれぞれ平滑化フィルターを用い、ノイズの低減を図る。さらに、領域Ａと領域Ｂのコントラストを調整する。Ｓ−３の工程で信号処理後の領域Ａと領域Ｂを足し合わせる。この状況は光学的に重ね合わせた場合と類似したものになる。Ｓ−４の工程でさらに平滑化フィルターなどによる信号処理を行う。Ｓ−５の工程で位置を検出する。なお、信号処理の方法として、Ｓ−２の工程で領域Ａと領域Ｂにおけるマークの重心をそれぞれ直接求めても良い。Ｓ−３の工程でその重心の差分を求める。Ｓ−４の工程では特に信号処理を行わない。Ｓ−５の工程で差分をモールドと基板の距離に変換する。この差がゼロとなるようなときが位置合わせの終了条件である。
【０１２４】
図４（ｃ）、（ｄ）を用いた場合の信号処理の例を説明する。
【０１２５】
Ｓ−１の工程で画像を取得する。Ｓ−２の工程で、倍率補正および、２次元データから平均化処理を行うことによって１次元化を行う。さらにＦＦＴフィルターにより周期構造の基本周波数の成分を切り出す。Ｓ−３の工程でそれぞれを数学的に掛け算する。これは、次のような数式で表される。なお、δは位置のずれである。下記の式では、簡単のために周期Ｐ２の側にだけ位置のズレ量δを加味した場合をしめしている。勿論、周期Ｐ１の側にも位置のズレ量を加味することもできる。なお、位置合わせに重要なことは、両者の相対的な位置ズレ情報を取得することである。また、基本周波数の成分を切り出す際に、Ｐ１とＰ２を画像情報から抽出せずに、予め定められている既知の値を利用することもできる。
【０１２６】
【数１】
【０１２７】
右辺の第２項がモアレ縞の成分である。
【０１２８】
Ｓ−４の工程でＦＦＴによって低周波である第２項と高周波成分である第１項に簡単に分けることができる。すなわちモアレ縞の成分として以下の項を抜き出せる。
【０１２９】
【数２】
【０１３０】
Ｓ−５の工程で位相成分
【０１３１】
【数３】
【０１３２】
を抽出し、ここから位置に関連したδを検出することができる。
【０１３３】
この位置合わせにおいては位相成分がゼロになる時が位置合わせの終了した条件とすることが多い。なお、グレーティングは７０３、７０４のような異なるピッチのマークを並列に配置し、それぞれのグレーティングの基本周波数から同じピッチの２組のモアレ縞を発生させて、それらを使って位置合わせを行っても良い。この場合、基板にＰ１およびＰ２、モールドにＰ１およびＰ２のマークがそれぞれ重ならないように配置される。なお、図８に示すように、基板側のピッチＰ１のグレーティングとモールドのピッチＰ２のグレーティング、及びモールドのピッチＰ１のグレーティングと基板のピッチＰ２のグレーティングによって２組のモアレ縞を発生させることも好ましい。このように２組のモアレ縞を作る最大のメリットは、撮像対象物と撮像素子の間の相対的な変位をキャンセルできることである。また変位が倍に拡大されるという点でも好ましい。
【０１３４】
なお、この式から分かるように、上記数式３（数３）は変位に比例している。従って、モールドと基板の間の位置変位を直線的に計測することができる。
【０１３５】
当然、モールドと基板の間の位置変位を計測するだけでなく、一般的な平面と平面の相対的な位置変位を直線的に計測することができることになる。本発明（上記第６の本発明）は、このような２つの物体の位置に関する計測（例えば面内方向の相対的な移動量などの計測や、それぞれの位置自体の計測などである。）をも包含する概念である。
【０１３６】
なお位置計測方法の応用としては、ステージの位置を計測するためのリニアスケールのようなものがある。
【０１３７】
なお、通常のボックスインボックスのようなアライメントマークはゼロ点で感度が高くなるようになっている。従って、このような位置計測方法に用いるマークとしては、既述のグレーティングの方が、直線的な計測には向いているということになる。また、このような計測方法が採用される２つの物体としては、一般的には平板状の物体である。但し、必ずしも平板状ではなくても、グレーティングなどの上記アライメントマークが付されている物体であれば特に制限されるものではない。例えば部分的に曲面を有する物体と平板状の物体であってもよい。
【０１３８】
また、ここでは２つのグレーティングを掛け合わせてモアレ縞を発生させたが、Ｐ１のピッチである７０１の撮像結果にＰ２のピッチの正弦波を数値的に掛け、モアレ縞を出しても良い。さらに、Ｐ１のピッチである７０１の撮像結果にＰ１のピッチの正弦波を掛け、フィルターを用いて定数成分を抜き出し位相を検出しても良い。
【０１３９】
ところで、本実施形態において説明した信号処理によってグレーティング等のパターンを重ねることと、光学的に重ねる場合の本質的な違いを述べる。
【０１４０】
信号処理による方は理想的な状況であるのに対し、光学的に重ね合わせる場合には多重反射などの影響をうける。
【０１４１】
特に、モールドと基板の反射率が異なる場合にはその影響を受けることが多い。
【０１４２】
従って、２つのマークを実際に光学的に重ね合わせる場合には、検出アルゴリズムによっては、計測に誤差を生じる場合がある。そのため本発明のように、垂直方向から観察した場合に、互いに重なり合わない領域を利用することで理想的な信号を取得し、誤差を発生しにくくすることができる。
【０１４３】
なお、本実施形態においては、撮像素子により得られる第１、第２の周期構造に対応した画像データから、ＦＦＴフィルターにより周期構造の基本周波数の成分を抽出した時点で、モールドと基板間の位置ズレ量δが把握できる。従って、更に演算（図６における演算Ｓ３）を行うことなく、位置調整を行うこともできる。
【０１４４】
また、撮像素子により得られる画像情報から周期構造の基本周波数成分を抽出せずに、即ち、基本周波数自体は予め既知の情報として入力して、モールドと基板間の相対的な位置ズレ情報を抽出することもできる。Ｓ−３の工程で掛け算する際にサイン関数同士の掛け算にしているが、勿論、コサインや別の関すうを利用することもできる。
【０１４５】
以下、本実施形態に係る発明をインプリント装置に適用した場合の実施例について、図７から図１０を用いて説明する。
【０１４６】
図７は、インプリント装置を模式的に示したものである。
７０００は光源（ハロゲンランプ）、７０１０は撮像素子（ＣＣＤ、１．３Ｍｐｉｘｅｌｓ、１２ｂｉｔ）、７０２０はレンズ（１０倍、ＮＡ＝０．２８）である。７０３０は、光硬化性樹脂を硬化させるためのＵＶ光源であり、レンズ７０２０が有する光軸に対して、傾斜している。
【０１４７】
７０４０は、モールドを保持する筐体である。７０６０はインプリントパターンが形成されているモールドである。７０７０はシリコンなどのウエハ基板である。７０８０は、除振テーブル、７０８１、７０８２、７０８３は、粗動調整を行うためのステージ群であり、それぞれ紙面に垂直方向、横方向、縦方向への動作に対応する可動手段となる。
【０１４８】
このステージ群は例えば、ＸＹＺに対する位置調整精度を±１μｍ以下、θ（軸まわりの回転角）は±１ｍｄｅｇ以下の精度を有する。７０８４は圧電素子を利用した微動調整用のステージである。
【０１４９】
そして、ＸＹＺ２００μｍのレンジで１ｎｍ以下の精度のアライメント調整ができる。また、α（ｘ軸まわりの回転角）、β（ｙ軸回りの回転角）のレンジは、それぞれ±１０００μｒａｄ、θのレンジは、±８００μｒａｄである。
【０１５０】
７０５０は、信号処理や制御信号を送るためのコンピュータである。
【０１５１】
石英からなるモールドには、予め矩形や十字形のアライメントマークと周期Ｐ１からなるグレーティングが形成されている。なお、モールド表層には、ＳｉＮ層が５０ｎｍの膜厚で形成されており、アライメントマークのため溝の深さは、１６６ｎｍである。基板はシリコンウエハであり、アライメントマークのため溝の深さは、１５０ｎｍである。また、基板にも周期Ｐ２からなるグレーティングが設けられている。
【０１５２】
図８では、撮像素子で観測したモールド側のマーク８０００（実線で囲まれたエリア）と、基板側のマーク８５００（点線で囲まれたエリア）とが重なった様子が示されている。なお、図８においては、既述のようにモールドにもピッチＰ２のグレーティングが設けられており、また基板側にもピッチＰ１のグレーティングが設けられている。
【０１５３】
基板側、モールド側にそれぞれ設けられているグレーティングは、光学的に重ならないように配置されている。そして、撮像エリア内の重ならない位置に、第１の領域８０１０と第２の領域８５１０を定める。なお、図８においては、基板とモールド間に光硬化性の樹脂としてのレジストが介在している。
【０１５４】
図９（ａ）は、図８における画像データから第１の領域８０１０を抽出したものである。図９（ｂ）は、図８における画像データから第２の領域８５１０を抽出したものである。
【０１５５】
図１０を用いて、具体的に信号処理について説明する。
【０１５６】
まず、第１及び第２の領域における画像データを切り出して抽出する。図１０における２９１０と２９２０で示した工程である。
【０１５７】
当該画像データを元に、必要に応じて、倍率補正、２次元データの１次元化を行った後、高速フーリエ変換フィルター（ＦＦＴフィルター）により、周期構造の基本周波数成分をサイン波として抽出する（２９１５、２９２５）。上述のようにこれらを数学的に掛け算する（２９３０）。なお、既述の数式では、位置のズレδは、基板側の位置に起因するものとした式を示している。すなわち、モールド側の位置は所望の位置に合っているものとして処理する場合の式である。
【０１５８】
勿論、基板側の位置は所望の位置に合っているものとして、演算してもよいし、モールド側と基板側のそれぞれに起因した位置ズレｄ１、ｄ２の両方を用いた演算を行うこともできる。
【０１５９】
上記演算２９３０により、モアレ縞の成分が取得できる（２９４０）。
【０１６０】
【数４】
【０１６１】
そして、位相成分である、−（２π／Ｐ２）δを抽出する。図１１における点線３０１０は、位相ズレ成分が無い場合のモアレ縞成分のプロファイルであり、実線３０１０が実際に、前述の位相成分３５００だけずれている場合を示している。
【０１６２】
当該、位相成分のズレを相殺するように、モールドに対して基板を相対的に動かすことにより、位置合わせを行うことができる。
【０１６３】
なお、モアレ縞の成分が有する周期以上に、基板とモールドとが所望の位置からズレている場合には、実際の位相ずれの大きさが正確に把握できない場合がある。図８に示しているように、まず、粗動調整をグレーティングの横に設けられている十字や矩形のマークで行い、その後、微動調整として、当該グレーティングを用いて、上述の位相ズレを検出するのがよい。勿論、粗動調整に際しては、必ずしも、図８のようなアライメントマークを用いる必要はなく、公知の方法を適宜採用できる。
【０１６４】
（第４の実施形態）
本実施形態に係るインプリント方法は、
モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント方法に関する。
【０１６５】
そして、当該該モールドに設けられているアライメントマークを撮像素子で観察する際に、該モールドと基板との間のギャップあるいは該アライメントマークを構成する部材の膜厚に応じて、該撮像素子に入射する光の波長を制御することを特徴とする。
【０１６６】
以下、具体的に説明する。
【０１６７】
インプリントにおいては、モールドと基板との間に、パターンが転写される樹脂を介在させる場合がある。そして、当該樹脂とモールドとの屈折率が近い場合、インデックスマッチングと呼ばれるモールドに凹凸により形成されているアライメント用のマークが消失する場合（実際には、観察が困難になる場合）がある。
【０１６８】
モールドのマークが消失するインデックスマッチングを回避する方法としては、高屈折率材料をマークに使うことが有効である。
【０１６９】
しかし、ナノインプリントではモールドと基板のギャップが数十から数百ナノメートルになることもある。このような場合には、光の干渉効果によりマークのコントラストが低く場合があり、より一層の改良が求められる。
【０１７０】
インプリントのモールド（の特にアライメントマーク部分）に高屈折率材料を用いることが好ましい理由を説明する。ここでは、屈折率がそれぞれＳｉＯ２：１．４５、樹脂：１．５、ＳｉＮ：２．０であるとする。屈折率がｎ１，ｎ２である境界面での反射率Ｒは次のような式で表される。
【０１７１】
【数５】
【０１７２】
従って、ＳｉＯ２と樹脂の境界面での反射率は
Ｒ＝２．９×１０−４
この値は非常に小さい。マークを観察するとインデックスマッチングと呼ばれ、観察しにくい状況である。一方ＳｉＮと樹脂の境界面での反射率は
Ｒ＝２．０×１０−２
であり、ＳｉＯ２の場合に比べ２桁良い。ちなみに、ＳｉＯ２と空気の境界面での反射率は
Ｒ＝３．４×１０−２
である。このようにモールドのマークにＳｉＮを用いることによって反射率が大きく向上することが分かる。
【０１７３】
ところで、インプリントではモールドと基板のギャップおよび高屈折率材料の膜が数十から数百ナノメートルになるときがある。
【０１７４】
このような場合には光の干渉効果が顕著に現れる。ＳｉＯ２、ＳｉＮ，樹脂（Ｇａｐ＝１００ｎｍ）、Ｓｉの層構成で、ＳｉＮの膜厚を可変にした場合の波長と反射光強度を図１９に示す。
【０１７５】
図１９は、無限厚のＳｉ上に、１００ｎｍの樹脂層を設け、その上に、ＳｉＮ層（厚さは２０ｎｍ、５０ｎｍ、１５０ｎｍ）を設け、更にその上に無限厚のＳｉＯ２を配置した４層構成としてシミュレーションした結果である。
【０１７６】
なお、ＳｉＮは２０ｎｍ、５０ｎｍ、１５０ｎｍである。計算の方法は、フレネル反射のモデルを用いた。Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅとしては、上記４層構成からＳｉＮ層を除いた３層構成（上記ＳｉＯ２、樹脂、Ｓｉの層構成）である。
【０１７７】
当然、ＳｉＮがある構成と無い構成（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）の差が大きいほどマークを観察したときのコントラストは良くなる。
【０１７８】
例えば、波長６００ｎｍの部分では、ＳｉＮ５０ｎｍの時が０．２７であるのに対して、ＳｉＮ１５０ｎｍでは０．１１である。Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅが０．１１であるため、６００ｎｍの波長では、ＳｉＮが５０ｎｍの場合のコントラストがもっともよいことになる。８００ｎｍの波長では、ＳｉＮの場合がコントラストがもっともよい。４００ｎｍの波長では、２０ｎｍの場合のコントラストが最も良い。
【０１７９】
次に、ＳｉＯ２、ＳｉＮ（膜厚＝５０ｎｍ）、樹脂（Ｇａｐ可変）、Ｓｉの３層構成で、Ｇａｐとなる樹脂の部分を可変にした場合の波長に対する反射光強度を図２０に示す。
【０１８０】
なお、Ｇａｐは５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍである。
【０１８１】
波長が６００ｎｍの場合で反射光強度を比較すると、ギャップが１００ｎｍで０．２７３、５０ｎｍで０．０９９、２００ｎｍで０．０３３であった。
【０１８２】
６００ｎｍの波長で比較すると、Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅが０．１１に対し、Ｇａｐが１００ｎｍの場合のコントラストが最も良い。５００ｎｍの波長では、Ｇａｐが１００ｎｍの場合のコントラストが最も良い。８００ｎｍの波長では、Ｇａｐが２００ｎｍの場合のコントラストが良いということになる。
【０１８３】
このように、ＳｉＮの膜厚や樹脂のＧａｐが数十−数百ナノメートル（観測する光の波長の数分の１〜数倍）の場合には波長によって反射率が変化している。このため、ＳｉＮの膜厚や樹脂のＧａｐに応じて撮像素子に入る光の波長を制御することが望ましい。
【０１８４】
なお、撮像素子に入るスペクトルが４００から８００ｎｍである場合には、この範囲のスペクトルの平均とＲｅｆｅｒｅｎｃｅの差によってコントラストが決まる。
【０１８５】
次に、位置合わせの方法について説明する。
【０１８６】
位置合わせにおいて、モールドのマークのコントラストが良いほどその精度が向上する。ここではモールドと基板を近づけながら位置合わせをする場合のマークの観察波長について説明する。なお、ＳｉＮは５０ｎｍであるとする。Ｇａｐが２００ｎｍの場合には、４００から４５０ｎｍの波長にてマークを観察する。更に近づいて、Ｇａｐが１００ｎｍでは、５００から５５０ｎｍの波長で観察する。さらに近づいてＧａｐが５０ｎｍでは４００から４５０ｎｍの波長で観察する。当然、Ｇａｐはこの他の値であっても最適な波長で観察する。
【０１８７】
波長を選択する方法としては、色フィルターを用いる方法や、複数のレーザー光を用いる方法がある。なお、色フィルターは照明光学系側に配置しても、撮像素子側に配置しても良い。
【０１８８】
上述の実施形態１から３において説明した発明に、本実施形態にて説明した概念を導入することも好ましい態様である。
【０１８９】
例えば、既述の実施形態１から３において、波長フィルターを通して、撮像素子に光情報を入力する場合に、ギャップに応じて、波長フィルタの透過波長帯域を変更することで、常時コントラストの高い像情報を得ることができる。
【０１９０】
また、モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント装置において、以下の構成を有することは好ましい。具体的には、モールドを観察する撮像素子を有し、モールドと基板のギャップに応じて撮像素子に入射する波長を制御する手段を有する構成である。
【０１９１】
ここで、前記波長を制御する手段としては、色フィルターや複数の光源（例えば、複数の波長を出力可能な光源）により構成する。
【０１９２】
（その他の実施形態）
以下の実施形態においては、つぎのような構成を採ることができる。
【０１９３】
すなわち、モールドの加工面にある第１の物体位置とモールドの加工面より被加工部材側にある第２の物体位置を観察する光学系を含み、
前記第１の物体位置を観察する第１の撮像素子と前記第２の物体位置を観察する第２の撮像素子との間の相対的な観察位置関係を認識する手段を用いることによって、モールドと被加工部材の位置合わせを行うように構成することができる。
【０１９４】
その際、前記観察位置の差を認識する手段として、基準基板を用いる構成を採ることができる。
【０１９５】
また、前記第１および第２の撮像素子によって予め撮像したデーターと第１および第２の撮像素子で撮像するデーターを比較することによって、モールドと被加工部材の位置合わせを行う構成を採ることができる。
【０１９６】
また、前記第１および第２の撮像素子の中にあるいくつかの領域をそれぞれ比較することによってモールドと被加工部材の位置合わせを行う構成を採ることができる。
【０１９７】
また、その他の実施の形態においては、上記新規なパターン転写による加工方法を実現するため、つぎのような構成を採ることができる。
【０１９８】
すなわち、モールドの加工面にある第１の物体位置とモールドの加工面に対し被加工部材側にある第２の物体位置を観察する光学系を含む。
【０１９９】
そして、前記第１の物体位置を観察する第１の撮像素子と前記第２の物体位置を観察する第２の撮像素子との間の相対的な観察位置関係を認識する手段を用いることによってモールドと被加工部材の位置合わせを行うように構成することができる。
【０２００】
その際、前記観察位置の差を認識する手段として、基準基板を用いる構成を採ることができる。
【０２０１】
また、前記基準基板によって観察位置の差を認識する工程、前記第２の物体位置で被加工部材とモールドの位置合わせを行う工程を含む構成を採ることができる。また、前記第１および第２の撮像素子によって予め撮像したデーターと第１および第２の撮像素子で撮像するデーターを比較することによってモールドと被加工部材の位置合わせを行う構成を採ることができる。
【０２０２】
また、前記撮像素子の中にあるいくつかの領域を切り出す工程、それぞれの領域で信号処理を行う工程、該信号処理結果を元にさらに信号処理を含む構成を採ることができる。
【０２０３】
また、前記位置合わせのマークとして異なるピッチのグレーティングを用い、第１および第２の撮像素子によって撮像したデーターを重ね合わせる信号処理することによって発生するモアレ縞を利用する構成を採ることができる。
【０２０４】
上記したその他の実施の形態によれば、モールドと基板の２つの物体位置を同軸で観察する光学系を用い、２つの物体位置におけるそれぞれの撮像範囲の相対的位置関係を基準基板によって計測する。そして、その結果を利用してモールドと基板の位置合わせを行うことができる。
【０２０５】
これにより、モールドと基板が離れた状態で位置合わせすることができ、モールドおよび基板にダメージを与えることなく、高速でモールドと基板の位置合わせをすることが可能となる。
【０２０６】
また、モールドと基板のマークを法線方向から観察した場合に別の領域とすることにより、モールドと基板のマークの干渉が起こらず、信号処理が容易となる。
【０２０７】
また、本発明に係るパターン転写装置を以下のように構成することもできる。ここでいう装置とは、モールドに形成されている凹凸パターンを、基板あるいは基板と該モールド間に介在する樹脂に転写するためのパターン転写装置である。そして、第１の焦点深度における画像を取得するための第１の撮像部と、第２の焦点深度における画像を取得するための第２の撮像部とを備えている。
【０２０８】
まず、該モールドが有する第１のアライメントマークと、該基板が有する第２のアライメントマークとを該第１の焦点深度内に配置し、該第１の撮像部で観察して第１の画像を取得する。更に、該モールドあるいは該基板が有する第３のアライメントマークを該第２の焦点深度内に配置し、該第２の撮像部で観察して第２の画像を取得する。
【０２０９】
そして、該第１及び第２の画像を用いて、該第１及び第２の撮像部の観察範囲の差に関する情報を取得するように構成する。
【０２１０】
ここで、第３のアライメントマークは、第１あるいは第２のアライメントマークと同一のものであっても、別のマークであっても良い。
【０２１１】
また、前記第１の焦点深度内に前記モールドのアライメントマークを配置し、前記第２の焦点深度内に被転写基板のアライメントマークを配置し、該モールドと該被転写基板との面内方向の位置合わせを行うこともできる。
【０２１２】
また、前記第２の焦点深度内に前記モールドのアライメントマークを配置し、前記第１の焦点深度内に被転写基板のアライメントマークを配置し、該モールドと該被転写基板との面内方向の位置合わせを行うこともできる。
【０２１３】
更に、別の実施形態に係る位置合わせ方法として、以下の方法がある。具体的には、撮像素子を用いて、２つの部材の位置合わせを行う位置合わせ方法であり、まず、第１のアライメントマークを有する第１の部材と、第２のアライメントマークを有する第２の部材とを対向させて配置する。そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の第１の領域で、前記第１のアライメントマークに関する第１の画像情報を取得する。そして、前記撮像素子が観測する撮像エリア内であって、且つ前記第１の領域とは異なる第２の領域で、前記第２のアライメントマークに関する第２の画像情報を取得する。２つの画像情報の取得の順番は特に限定されるものではない。次に、前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを演算処理し、前記演算処理により出力される出力情報を用いて、２つの部材の位置合わせを行うのである。演算処理に関しては、既述の様々な演算方法を用いることができる。
【０２１４】
なお、前記演算処理を行なう際には、前記第１の領域と前記第２の領域との重なっていない箇所における前記第１及び第２の画像情報を用いて行うことが好ましい。前記第１の部材と第２の部材としては、平板状の部材が好適であるが、種々の凹凸や曲面を持った部材もそれを保持して移動させることが可能であるならば特に限定されるものではない。
【０２１５】
更にまた、別の実施形態に係る位置合わせ方法として、以下の方法がある。具体的には、撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法である。まず、アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置する。
【０２１６】
そして、撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置である第１及び第２の領域を前記撮像素子を用いて撮像する。実際には、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像する。なお、既述のように２つの領域において重なっていない領域があればよいが、好ましくは、完全に２つの領域を重ならないようにする。
【０２１７】
そして、撮像して得られる画像情報を演算することによって、前記第１の平板状物体と第２の平板状物体との相対的な位置に関する位置情報を取得する。この前記位置情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行う。演算処理に関しては、既述の様々な演算方法を用いることができる。演算に際して、既述の実施例においては、基本周波数を画像情報から抽出することを述べているが、ピッチＰ１とＰ２に関する値は、撮像されて得られる画像データから抽出するのではなく、予め仕様書や設計書において与えられている情報を用いても良い。斯かる場合は、画像データから位置のズレ情報（δ）を取得して、当該δが所定の値（例えばゼロ）になるように位置合わせを行なっていく。
【０２１８】
〔参照実施例〕
以下に、上述した本発明に適用できる参照実施例について説明する。
【０２１９】
［参照実施例１］
参照実施例１においては、モールドと基板の位置合わせ方法の例について説明する。
【０２２０】
図１２に、本参照実施例における基準基板を用いたモールドと基板の位置合わせ方法を説明する図を示す。
【０２２１】
図１２において、１０１は第１の物体位置、１０２は第２の物体位置、１０３はモールド、１０４はモールドマークである。
【０２２２】
１１０は基準基板、１１１は基準基板マーク、１１２は基板、１１３は基板マークである。
【０２２３】
本参照実施例の位置合わせ方法においては、モールド１０３の加工面にある第１の物体位置１０１と、加工面に対し基板１１２側にある第２の物体位置１０２を観察する光学系を用いる。
【０２２４】
これによって、それぞれモールドマーク１０４と基板マーク１１３を同時に観察できるようになっている。
【０２２５】
なお、第１の物体位置１０１と第２の物体位置１０２は、例えば数マイクロメートル以上離れており、加工面に対し平行な面内に基板を高速に動かしても、モールドと基板は接触しない位置関係にある。
【０２２６】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各場合において、中央の図が、第１の物体位置１０１における第１の観察範囲１０６を示している。
【０２２７】
また、図１２の右の図が、第２の物体位置１０２における第２の観察範囲１０７を示している。なお、第１の観察範囲１０６のうち撮像部分を第１の撮像範囲１０８、第２の観察範囲１０７のうち撮像部分を第２の撮像範囲１０９とする。
【０２２８】
また、図１２の左の図が、第１の物体位置のＡ−Ａ’におけるモールド１０３と基板１１２の断面を示している。
【０２２９】
一般に、このような２つの物体位置を観察する撮像素子を、ナノメートルの精度で同軸に配置することは容易ではなく、第１の観察範囲１０６と第２の観察範囲１０７の中心位置には差が発生する。また、それぞれの観察範囲と撮像範囲の間にも中心位置の差が発生する。さらに、第１の撮像範囲とモールドマークの中心位置にも差がある。最終的に位置合わせを行いたいのはモールドと基板であり、ここでは、モールドマークの中心に基板マークの中心を合わすこととする。なお、説明の簡便のために、第１の観察範囲、第１の撮像範囲は一致しており、第２の観察範囲と第２の撮像範囲は一致しているとする。この仮定をしても説明の一般性は失われない。また、簡単のため、第１の観察範囲と第２の観察範囲の中心位置はｙ方向のみずれているとする。
【０２３０】
なお、座標は第２の物体位置から第１の物体位置へ向かう向きをｚ方向の正の向きとする。
【０２３１】
本参照実施例の位置合わせ方法の概略を説明する。本方法では、モールドと基板の位置合わせを行うために、基準基板１１０を用いる。
【０２３２】
その手順は、以下の通りである。
（１）モールドと基準基板を第１の物体位置で面内移動機構を用いて合わせる（図１２（ａ））
（２）基準基板をｚの負の向きに移動させ、第２の物体位置で像を取得する（図１２（ｂ））
（３）第２の物体位置で、観察された像と基板を面内移動機構を用いて合わせる（図１２（ｃ））
（４）基板をｚの正の向きに移動するだけで、第１の物体位置でモールドに基板が合う（図１２（ｄ））
ところで、同じ基板上にいくつものパターンを転写するステップアンドリピートのような場合には、基板の最初の一箇所で位置合わせをすればよい。その後は面内移動機構の精度（サブナノメートル）により繰り返し転写することができる。
【０２３３】
次に、詳細を説明する。第１の物体位置でモールドマークの所望の位置に基板マークを合わせるには、第２の物体位置において基板マークをどの位置配置することに相当するかを知ることが必要となる。この作業はモールドを交換した時にのみ行うようなものである。図１２（ａ）は第１の物体位置１０１において、基準基板マーク１１１を、モールドマーク１０４に合わせこんだ状態を示す。この状態を実現する為の方法を次に説明する。モールドマーク１０４は第１の撮像範囲の中心にあるものとする。基板を基板保持部に配置し、面内移動機構を使って、基準基板マークの中心をモールドマークに合わせこむことができる。
【０２３４】
この時の位置合わせは面内移動機構を用いることによりナノメートルの精度で行うことが可能である。
【０２３５】
なお、この時、第２の物体位置１０２の像を特に使う必要は無い。
【０２３６】
次に、図１２（ｂ）に示すように基準基板を、基板昇降機構を使ってｚの負の向きに移動し、基準基板マーク１１１が第２の物体位置１０２に入るようにする。その間ｘｙ方向に基準基板はずれない。
【０２３７】
この状態では、第２の物体位置１０２において基準基板マークが観察され、この状態を撮像し、記憶する。なお、この時第１の物体位置１０１の像を特に使う必要は無い。
【０２３８】
次に図１２（ｃ）及び（ｄ）を使って、モールドと基板との位置合わせの方法を説明する。これは新たな基板を配置するごとに行う操作である。
【０２３９】
まず、図１２の（ｃ）において、基板１１２の配置された基板保持部を面内移動機構によってモールド１０３に対向する指定位置（これをＦ１−１とする）に配置する。
【０２４０】
この時、第２の物体位置に基板マーク１１３が観察される。この基板マークの中心を図１２（ｂ）の第２の物体位置１０２において観察した基準基板マーク１１１の中心になるように面内移動機構を使って位置合わせを行う。
【０２４１】
この位置合わせはモールドと基板が離れた状態であるため高速に行うことができる。
【０２４２】
この時の基板保持部の指定位置（Ｆ１−１）と位置合わせが終了した時の基板保持部の位置（これをＳ１−１とする）の差（これをＥ１−１とする）を記憶する。なお、この時特に第１の物体位置１０１の像を特に使う必要は無い。
【０２４３】
次に、図１２（ｄ）に示すように、基板１１２をｚの正の向きに上昇させ、基板を第１の物体位置１０１に配置する。
【０２４４】
この時、基本的にモールドと基板は位置合わせが終了している状態となっている。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ１−１のずれがあることを前提として指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２４５】
なお、この時特に第２の物体位置１０２の像を使う必要は無い。
【０２４６】
もし、図１２（ｄ）の第１の物体位置においてモールドと基板との位置にずれて許容範囲外である場合には、さらにモールドと基板を位置合わせすることもできる。この操作が必要な場合はモールドと基板が樹脂を介して接触するために応力を受け、モールドと基板の位置がずれるような時が考えられる。
【０２４７】
モールドと基板の位置ずれがある場合で、モールドと基板のずれが基板の位置に関係なく同じ量であれば、次の処理を行う。つまり、この時の基板保持部の指定位置（Ｆ１−１）と位置合わせが終了した時の基板保持部の位置（これをＳ１−２とする）の差（これをＥ１−２とする）を記憶する。
【０２４８】
この時（ｃ）において第２の物体位置で位置合わせを行っているので、この値は大きなものとならない。
【０２４９】
これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ１−２のずれがあることを前提として、指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２５０】
以上、基板のある１点におけるモールドと基板のずれ情報に基づいて、基板全面での位置合わせを実施する方法について述べたが、基板全面におけるずれ情報を予め測定しておき、そのずれ情報に基づいてモールドと基板の位置合わせを実施しても良い。
【０２５１】
次に、本参照実施例で用いる基準基板の構成について説明する。図１３に、本参照実施例の基準基板の構成を示す。
【０２５２】
基準基板は転写される基板そのものを使うことも可能である。しかしながら、転写される基板の場合、プロセス中の歪みや個体間の差なども懸念されるため、安定した基準基板を使用する方が望ましい。
【０２５３】
図１３（ａ）に示す基準基板は、四角い形状をした基準基板２０１上にモールドのパターン領域と同じ大きさの領域２０２が配置され、その四隅に基準基板マーク２０３が配置されて構成されている。
【０２５４】
図１３（ｂ）に示す基準基板は、円形の形状をした基準基板２０４で、転写する基板と同じサイズにより構成されている。
【０２５５】
基準基板上には基準基板マークのあるパターン領域２０５と基準基板マークのないパターン領域２０６がある。この構成においては基準基板マークのある位置で補正を行うことができる。
【０２５６】
図１３（ｃ）に示される基準基板は、転写される基板そのものを基準基板２０７として用いる場合である。この場合、全てにおいて補正を行っても良いし、図１３（ｂ）のようにいくつかの点で補正しても良い。
【０２５７】
次に、本参照実施例に用いる計測用光学系について説明する。
【０２５８】
図１４に本参照実施例の計測用光学系の構成を示す。
【０２５９】
本実施例の計測用光学系においては、光源３０１から出た光は照明光学系３０２、第１のビームスプリッター３０３、第１の結像光学系３０４を通り、モールド３０９および基板３１２に到達する。
【０２６０】
これらで反射した光は、第１の結像光学系３０４、第１のビームスプリッター３０３、第２の結像光学系３０６を通り、第２のビームスプリッター３０５を経て第１の撮像素子３０７、第２の撮像素子３０８に結像する。
【０２６１】
第１の撮像素子３０７には第１の物体位置３１３の像が結像され、第２の撮像素子３０８には第２の物体位置３１４の像が結像される。
【０２６２】
ここでは、第１の撮像素子３０７にモールドマーク３１０、第２の撮像素子３０８に基板マーク３１１が結像している。
【０２６３】
次に、本実施例におけるモールドに形成されている凹凸パターンを基板あるいは該基板と該モールド間に介在する樹脂に転写するパターン転写装置を構成する加工装置について説明する。
【０２６４】
図１５に、本参照実施例１における加工装置の構成例を示す。
【０２６５】
図１５において、４０１は露光光源、４０２は鏡筒、４０３はモールド保持部、４０４は基板保持部、４０５は基板昇降機構（ｚ）、４０６は面内移動機構（ｘｙ）である。
【０２６６】
４０７は図１４の計測用光学系、４０８は撮像素子、４０９は解析機構である。
【０２６７】
モールド保持部４０３は、真空チャック方式等によってモールド４１１のチャッキングを行う。
【０２６８】
基板４１２は面内移動機構により所望の位置に移動することができ、基板昇降機構により高さの調整および加圧を行うことができる。
【０２６９】
なお、面内移動機構および基板昇降機構は、干渉計などによる距離計測がされており、制御精度はサブナノメートルとなっている。基板の位置移動、加圧、露光等の制御はインプリント制御機構４１０によって行う。
【０２７０】
［参照実施例２］
参照実施例２においては、参照実施例１とは異なる形態の、モールドと基板との位置合わせ方法について説明する。
【０２７１】
本実施例においては、参照実施例１と共通する部分の説明は省略し、差異のある部分について説明する。
【０２７２】
図１６に、本参照実施例における、モールドと基板の位置合わせ方法を説明する図を示す。
【０２７３】
本参照実施例においては、基準基板の両面にそれぞれ第１の基準基板マーク５０６および第２の基準基板マーク５０４を配置し、基準基板５０５の光学的な厚さを第１の物体位置５０１と第２の物体位置５０３の距離と同じとしている。
【０２７４】
これにより、第１の物体面でモールドマークの所望の位置に基板マークを合わせるには、第２の物体面において基板マークをどの位置に移動すればよいかを以下に説明するように一度に知ることができる。
【０２７５】
図１６（ａ）は、第１の物体位置５０１に基準基板５０５の第１の基準基板マーク５０６がある場合である。
【０２７６】
また、第２の基準基板マーク５０４は、第２の物体位置５０３にある。
【０２７７】
まず、基準基板を基板保持部（不図示）に配置し、面内移動機構によりモールドマーク５０７を基準として、第１の基準基板マーク５０６を第１の物体位置において位置合わせをする。
【０２７８】
このときの方法として例えば、第１の基準基板マークの中心とモールドマークの中心が一致するように合わせる。この時、第２の物体位置５０３には第２の基準基板マーク５０４があり、この時の像を記憶する。その後、基準基板を基板保持部から回収する。
【０２７９】
次に、基板を位置合わせする方法を説明する。
【０２８０】
これは基本的に参照実施例１と同様である。図１６（ｂ）において、基板の配置された基板保持部を、面内移動機構によりモールドに対向する指定位置（これをＦ２−１とする）に配置する。この時、第２の物体位置に第１の基板マーク５１４および第２の基板マーク５１５が観察される。この第１の基板マークの中心を図１６（ａ）の第２の物体位置おいて観察した基準基板マークの中心になるように位置合わせを行う。この時の基板保持部の指定位置（Ｆ２−１）と位置合わせが完了した基板保持部の位置（これをＳ２−１とする）の差（これをＥ２−１とする）を記憶する。
【０２８１】
図１６（ｃ）は基板が配置された基板保持部を上昇させ、第１および第２の基板マーク５１４、５１５が第１の物体位置に配置された状態である。
【０２８２】
通常この状態で、モールドと基板の位置合わせは完了している。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ２−１のずれがあることを前提として指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２８３】
なお、参照実施例１と同様に、モールドと基板がずれて許容範囲外であるような場合においては、図１６（ｃ）で示される第１の物体位置にて、面内移動機構を使ってモールドマーク５０７を基準として第２の基板マーク５１５を合わせる。
【０２８４】
この時、図１６（ｂ）において第２の物体位置で位置合わせを行っているので大きなずれとはならない。
【０２８５】
指定位置（Ｆ２−１）と位置合わせが完了した基板保持部の位置（これをＳ２−２とする）の差（これをＥ２−２とする）を記憶する。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ２−２のずれがあることを前提として指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２８６】
［参照実施例３］
参照実施例３においては、参照実施例１とは画像の処理方法が異なる、モールドと基板の位置合わせ方法について説明する。
【０２８７】
本参照実施例においては、参照実施例１と共通する部分の説明は省略し、差異のある部分について説明する。
【０２８８】
図１７に本実施例における信号処理方法を説明する図を示す。まず、基準基板６１３を第１の物体位置６０１で観察した場合を説明する。図１７（ａ）に、基準基板６１３の基準基板マーク６１４が、第１の物体位置にある状態を示す。ここでは、第１の撮像領域６０８において、モールドマーク６０４を基準として、第１の領域Ａ６１０がモールドマークを包含する領域として割り当てる。その後、ある間隔で第１の領域Ｂ６１１、第１の領域Ｃ６１２を割り当てる。基準基板マーク６１４は第１の領域Ｃに対して、面内移動機構で移動させることにより、位置合わせを行う。この時例えば、第１の領域Ａと第１の領域Ｃを画像から切り出し、それぞれのコントラストを調整し、さらにそれらを重ね合わせるなどの信号処理を行って所望の位置に配置する。基準基板マーク６１４と第１の領域Ｃとの位置合わせが終了した後に、基板昇降機構を使って基準基板を第２の物体位置まで下げ、第２の物体位置６０３にて、基準基板マーク６１４を観察する。図１７（ｂ）に、基準基板の基準基板マークが第２の物体位置にある状態を示す。ここでは、第２の撮像領域６０９において、基準基板マーク６１４を基準として、第２の領域Ｃ６１７が基準基板マークを包含するように領域を割り当てる。その後、ある間隔で第２の領域Ｂ６１６，第２の領域Ａ６１５を割り当てる。その後、基準基板を基板保持部から回収する。
【０２８９】
次に、基板の位置合わせする方法を説明する。
【０２９０】
図１７（ｃ）に、基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図を示す。図１７（ｃ）において、基板の配置された基板保持部を、面内移動機構によりモールドに対向する指定位置（これをＦ３−１とする）に配置する。この時、第２の物体位置に基板マーク６１９が観察される。この時、第２の領域Ｂを画像から切り出し、図１７（ｂ）において取得した第２の領域Ｃの画像と重ね合わせることによって位置合わせを行う。この位置合わせはモールドと基板の接触がないため高速に行うことができる。なお、それぞれの画像は予めコントラストなどの信号処理を行っておく。次に、基板を第１物体位置で観察した場合を説明する。基板昇降機構により基板をｚの正の向きに上昇させ、基板マークが第１の物体位置に配置された状態を図１７（ｄ）に示す。通常、この状態でモールドと基板の位置合わせは、終了しており、その位置ずれは許容範囲内であることが期待される。この時の基板保持部の指定位置（Ｆ３−１）と位置合わせ後の基板保持部の位置（これをＳ３−１とする）の差（これをＥ３−１とする）を記憶する。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ３−１のずれがあることを前提として、指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２９１】
なお、参照実施例１と同様に、モールドと基板がずれて許容範囲外となるような場合においては、モールドと基板が第１の物体位置において、最終的にモールドと基板を位置あわせする。この時、図１７（ｃ）において第２の物体位置で位置合わせを行っているので大きなずれとはならない。指定位置（Ｆ３−１）と位置合わせ後の基板保持部の位置（これをＳ３−２とする）差（これをＥ３−２とする）を記憶する。これ以降の同じ基板上の転写にはこのＥ３−２のずれがあることを前提として、指定位置を設定してインプリントを行う。
【０２９２】
このように、撮像素子の別々の領域を用いることの効果は、モールドおよび基板において反射率が異なるため、モールドと基板の画像を独立に信号処理することができるため、位置合わせの精度を上げやすくなることである。
【０２９３】
また、上下に重なり合わないために互いに干渉の影響を考慮する必要が無く、マークの自由度をあげることができる。
【０２９４】
次に、このようなマークの中で、モアレ縞を画像処理によって発生させることにより、高精度の位置合わせを行う方法について説明する。
【０２９５】
図１８に、本参照実施例３におけるモアレ縞を画像処理して位置合わせを行う際に用いる位置合わせマークを説明する図を示す。
【０２９６】
図１８（ａ）はピッチＰ１のバーが並んだパターン７０１とピッチＰ２のバーが並んだパターン７０２からなる第１のマークである。
【０２９７】
図１８（ｂ）はピッチＰ１とピッチＰ２の並びが（ａ）と逆の場合である第２のマークである。
【０２９８】
第１のマークと第２のマークを重ね合わせることによって、図１８（ｃ）のような合成像７０６を発生する。
【０２９９】
この合成像においては、左右のモアレ縞の位相が同じであり、モールドと基板の位置合わせが終了している状態を示している。
【０３００】
なお、モールドと基板の位置合わせが終了していない状態においては、左右のモアレ縞の位相が異なる。ところで、モアレ縞の周期はピッチＰＭで、次のような式で表される。
【０３０１】
【数６】
【０３０２】
このように、光学倍率を使わなくてもモールドと基板の位置ずれが拡大される。
【０３０３】
次に、ＸＹθの位置合わせを行う第１のマークとして（ｄ）、第２のマークとして（ｅ）のように配置する。
【０３０４】
マークの第１領域および第３領域でｙ方向およびθ、マークの第２領域および第４領域でｘ方向およびθの位置合わせを行うことができる。（ｆ）は位置合わせが終了した時の合成像である。
【０３０５】
以上で説明した本発明に係る技術は、半導体製造技術、フォトニッククリスタル等の光学素子やμ−ＴＡＳ等のバイオチップの製造技術等として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０３０６】
【図１】本発明を説明するための２つの平板状物体に設けられたアライメントマークの関係を示す図である。
【図２】本発明における計測光学系を説明する図である。（ａ）光学素子により撮像素子の各位置に到達する光を調整する構成を説明する図。（ｂ）光源側の光学素子により撮像素子の各位置に到達する光を調整する構成を説明する図。
【図３】本発明における計測光学系を説明する図。（ａ）光量制御装置により光を調整する構成を説明する図。（ｂ）回転式シャッターにより光を調整する構成を説明する図。
【図４】本発明のにおけるマークを説明する図である。（ａ）モールドマーク、（ｂ）基板マーク、（ｃ）周期構造のモールドマーク、（ｄ）周期構造の基板マーク。
【図５】本発明に適用され得るモールドの構成の一例である。
【図６】本発明における信号処理方法を説明する図であり、（ａ）倍率補正のない場合、（ｂ）倍率補正のある場合である。
【図７】本発明におけるインプリント方法を実施するための装置構成の例である。
【図８】撮像素子により、モールド側と基板側とに設けられているアライメントマークを観察した場合の画像の例である。
【図９】２つの領域におけるグレーティング像である。
【図１０】本発明に係る信号処理の例を説明するための図である。
【図１１】位相のズレを説明するための図である。
【図１２】参照実施例１における基準基板を用いたモールドと基板の位置合わせ方法を説明する図。（ａ）は基準基板を第１物体位置に合わせ観察した場合を説明する図。（ｂ）は基準基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｃ）は基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｄ）は基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。
【図１３】参照実施例１における基準基板の構成を説明する図。
【図１４】参照実施例１における計測用光学系を説明する図。
【図１５】参照実施例１における加工装置を説明する図。
【図１６】参照実施例２におけるモールドと基板の位置合わせ方法を説明する図。（ａ）は基準基板を観察した場合を説明する図。（ｂ）は基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｃ）は基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。
【図１７】参照実施例３における信号処理方法を説明する図。（ａ）は基準基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。（ｂ）は基準基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｃ）は基板を第２物体位置で観察した場合を説明する図。（ｄ）は基板を第１物体位置で観察した場合を説明する図。
【図１８】本発明の実施例３における位置合わせマークを説明する図。（ａ）は１軸計測用の第１のマークを説明する図。（ｂ）は１軸計測用の第２のマークを説明する図。（ｃ）は１軸計測用の合成像を説明する図。（ｄ）はＸＹθ計測用の第１のマークを説明する図。（ｅ）はＸＹθ計測用の第２のマーク、（ｆ）ＸＹθ計測用の合成像を説明する図。
【図１９】撮像素子入力される波長と光強度との関係を示したものである。
【図２０】撮像素子入力される波長と光強度との関係を示したものである。
【符号の説明】
【０３０７】
１０１ 第１の物体位置
１０２ 第２の物体位置
１０３ モールド
１０４ モールドマーク
１０５ 中心位置の差
１０６ 第１の観察範囲
１０７ 第２の観察範囲
１０８ 第１の撮像範囲
１０９ 第２の撮像範囲
１１０ 基準基板
１１１ 基準基板マーク
１１２ 基板
１１３ 基板マーク
２０１ 基準基板
２０２ パターン領域
２０３ 基準基板マーク
２０４ 転写基板と同じサイズの基準基板
２０５ マークのあるパターン領域
２０６ マークの無いパターン領域
２０７ 基板
２０８ パターン領域
３０１ 光源
３０２ 照明光学系
３０３ 第１のビームスプリッター
３０４ 第１の結像光学系
３０５ 第２のビームスプリッター
３０６ 第２の結像光学系
３０７ 第１の撮像素子
３０８ 第２の撮像素子
３０９ モールド
３１０ モールドマーク
３１１ 基板マーク
３１２ 基板
３１３ 第１の物体位置
３１４ 第２の物体位置
４０１ 光源
４０２ 鏡筒
４０３ モールド保持部
４０４ 基板保持部
４０５ 基板昇降機構
４０６ 面内移動機構
４０７ 計測用光学系
４０８ 撮像素子
４０９ 解析機構
４１０ インプリント制御機構
４１１ モールド
４１２ 基板
５０１ 第１の物体位置
５０２ モールド
５０３ 第２の物体位置
５０４ 第２の基準基板マーク
５０５ 基準基板
５０６ 第１の基準基板マーク
５０７ モールドマーク
５０８ 撮像範囲の中心位置の差
５０９ 第１の観察範囲
５１０ 第１の撮像範囲
５１１ 第２の観察範囲
５１２ 第２の撮像範囲
５１３ 基板
５１４ 第１の基板マーク
５１５ 第２の基板マーク
６０１ 第１の物体位置
６０２ モールド
６０３ 第２の物体位置
６０４ モールドマーク
６０５ 第１の観察範囲
６０６ 撮像範囲の中心位置の差
６０７ 第２の観察範囲
６０８ 第１の撮像領域
６０９ 第２の撮像領域
６１０ 第１の領域Ａ
６１１ 第１の領域Ｂ
６１２ 第１の領域Ｃ
６１３ 基準基板
６１４ 基準基板マーク
６１５ 第２の領域Ａ
６１６ 第２の領域Ｂ
６１７ 第２の領域Ｃ
６１８ 基板
６１９ 基板マーク
７０１ ピッチＰ１のパターン
７０２ ピッチＰ２のパターン
７０３ 第１のマーク
７０４ 第２のマーク
７０５ モアレ縞
７０６ 合成像
７０７ ピッチＰ３のパターン
７０８ ピッチＰ４のパターン
７０９ ＸＹθ計測用の第１のマーク
７１０ マークの第１領域
７１１ マークの第２領域
７１２ マークの第３領域
７１３ マークの第４領域
７１４ ＸＹθ計測用の第２のマーク
７１５ ＸＹθ計測用のモアレ縞
７１６ ＸＹθ計測用の合成像
８０３ 領域で特性の異なる第１の光学素子
９０１ 光量制御装置
９０２ 回転式シャッター
１３０１ 光源側の領域で特性の異なる光学素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体と、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記位置合わせ制御を行いながら、前記第１の平板状部材と前記第２の平板状部材とのギャップを狭くして、３μｍ以下のギャップになるように調整することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】
前記撮像素子で撮像される前記第１及び第２のアライメントマークの撮像画像は、それぞれコントラスト調整が行われていることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項３】
前記第１の領域及び第２の領域の面積が等しいことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の物体の高さに起因した倍率変化に応じて、前記第１及び第２の領域で観察される画像の倍率補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項５】
前記光源を用いて、第１の光量で前記第１の領域を撮像し、該第１の光量とは異なる第２の光量で前記第２の領域を撮像することを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項６】
請求項１に記載の位置合わせ方法を行うための位置合わせ装置であって、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項７】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行って、一方の物体が有するインプリントパターンを、他方の物体あるいは他方の物体上のパターン形成層にインプリントするインプリント方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体であるモールドと、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体である基板とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で検出し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記第２の平板状物体である基板、あるいはその上に設けられているパターン形成層に、前記第１の平板状物体であるモールドが有するインプリントパターンをインプリントすることを特徴とするインプリント方法。
【請求項８】
請求項７に記載のインプリント方法を行うインプリント装置であって、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項９】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、該モアレ縞成分から取得される２つの平板状物体の面内方向の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項１０】
撮像素子を用いて、２つの物体の位置に関する計測する位置計測方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、前記第１の物体と前記第２の物体の面内方向に関する位置計測を行うことを特徴とする位置計測方法。
【請求項１１】
モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント方法であって、該モールドに設けられているアライメントマークを撮像素子で観察する際に、該モールドと基板との間のギャップあるいは該アライメントマークを構成する部材の膜厚に応じて、該撮像素子に入射する光の波長を制御することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１２】
撮像素子を用いて、２つの部材の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の部材と、第２のアライメントマークを有する第２の部材とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の第１の領域で、前記第１のアライメントマークに関する第１の画像情報を取得し、
前記撮像素子が観測する撮像エリア内であって、且つ前記第１の領域とは異なる第２の領域で、前記第２のアライメントマークに関する第２の画像情報を取得し、
前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを演算処理し、
前記演算処理により出力される出力情報を用いて、２つの部材の位置合わせを行なう位置合わせ方法。
【請求項１３】
前記演算処理は、
前記第１の領域と前記第２の領域との重なっていない箇所における前記第１及び第２の画像情報を用いて行なわれる請求項１２記載の位置合わせ方法。
【請求項１４】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報を演算することによって、前記第１の平板状物体と第２の平板状物体との相対的な位置に関する位置情報を取得し、
前記位置情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項１】
光源と撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体と、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で撮像し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記位置合わせ制御を行いながら、前記第１の平板状部材と前記第２の平板状部材とのギャップを狭くして、３μｍ以下のギャップになるように調整することを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】
前記撮像素子で撮像される前記第１及び第２のアライメントマークの撮像画像は、それぞれコントラスト調整が行われていることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項３】
前記第１の領域及び第２の領域の面積が等しいことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の物体の高さに起因した倍率変化に応じて、前記第１及び第２の領域で観察される画像の倍率補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項５】
前記光源を用いて、第１の光量で前記第１の領域を撮像し、該第１の光量とは異なる第２の光量で前記第２の領域を撮像することを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項６】
請求項１に記載の位置合わせ方法を行うための位置合わせ装置であって、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項７】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行って、一方の物体が有するインプリントパターンを、他方の物体あるいは他方の物体上のパターン形成層にインプリントするインプリント方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の平板状物体であるモールドと、第２のアライメントマークを有する第２の平板状物体である基板とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２のアライメントマークを前記撮像素子で検出し、
前記第１の領域内の予め定められた位置からの前記第１のアライメントマークのズレに関する第１の情報と、前記第２の領域内の予め定められた位置からの前記第２のアライメントマークのズレに関する第２の情報とを用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体との面内方向の位置を合わせるための位置合わせ制御を行い、且つ
前記第２の平板状物体である基板、あるいはその上に設けられているパターン形成層に、前記第１の平板状物体であるモールドが有するインプリントパターンをインプリントすることを特徴とするインプリント方法。
【請求項８】
請求項７に記載のインプリント方法を行うインプリント装置であって、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に動かすための可動手段と、前記第１及び第２の平板状物体の少なくとも一方を面内方向に垂直方向に動かすための可動手段とを備えていることを特徴とするインプリント装置。
【請求項９】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、該モアレ縞成分から取得される２つの平板状物体の面内方向の位置ずれに関する情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項１０】
撮像素子を用いて、２つの物体の位置に関する計測する位置計測方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報から、前記第１及び第２の周期構造のそれぞれに対応した基本周波数を抽出し、それらを演算することによってモアレ縞成分を抽出し、前記第１の物体と前記第２の物体の面内方向に関する位置計測を行うことを特徴とする位置計測方法。
【請求項１１】
モールドの加工面に形成されたパターンを基板表面の樹脂を硬化させることによって転写するインプリント方法であって、該モールドに設けられているアライメントマークを撮像素子で観察する際に、該モールドと基板との間のギャップあるいは該アライメントマークを構成する部材の膜厚に応じて、該撮像素子に入射する光の波長を制御することを特徴とするインプリント方法。
【請求項１２】
撮像素子を用いて、２つの部材の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
第１のアライメントマークを有する第１の部材と、第２のアライメントマークを有する第２の部材とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の第１の領域で、前記第１のアライメントマークに関する第１の画像情報を取得し、
前記撮像素子が観測する撮像エリア内であって、且つ前記第１の領域とは異なる第２の領域で、前記第２のアライメントマークに関する第２の画像情報を取得し、
前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを演算処理し、
前記演算処理により出力される出力情報を用いて、２つの部材の位置合わせを行なう位置合わせ方法。
【請求項１３】
前記演算処理は、
前記第１の領域と前記第２の領域との重なっていない箇所における前記第１及び第２の画像情報を用いて行なわれる請求項１２記載の位置合わせ方法。
【請求項１４】
撮像素子を用いて、２つの平板状物体の位置合わせを行う位置合わせ方法であって、
アライメントマークとして、ピッチＰ１からなる第１の周期構造を有する第１の平板状物体と、ピッチＰ２からなる第２の周期構造を有する第２の平板状物体とを対向させて配置し、
撮像素子が観測する撮像エリア内の互いに重ならない位置に、第１及び第２の領域を設けておき、
前記撮像素子を用いて、２つの前記平板状物体の面内方向に略垂直な方向から、前記第１及び第２の周期構造を、それぞれ前記第１及び第２の領域内で撮像し、
撮像して得られる画像情報を演算することによって、前記第１の平板状物体と第２の平板状物体との相対的な位置に関する位置情報を取得し、
前記位置情報を用いて、前記第１の平板状物体と前記第２の平板状物体の面内方向の位置合わせを行うことを特徴とする位置合わせ方法。
【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】
【公開番号】特開２００８−２２１８２２（Ｐ２００８−２２１８２２Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０８３４１（Ｐ２００７−１０８３４１）
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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