KR101768749B1

KR101768749B1 - 리소그래피 장치, 정렬 방법 그리고 물품을 제조하는 방법

Info

Publication number: KR101768749B1
Application number: KR1020140100365A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 미시마; 신이치로 고가
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2017-08-16
Also published as: US9261802B2; JP6360287B2; US20150049317A1; KR20150020308A; CN104375395B; JP2015037122A; CN104375395A

Abstract

본 발명은, 기판 상의 복수개의 샷 영역의 각각으로 원판 상에 형성되는 패턴을 전사하는 리소그래피 장치에 있어서, 샷 영역 내에 제공되는 마크 그리고 원판 상에 제공되는 마크를 검출하도록 구성되는 검출 유닛과; 검출 유닛에 의해 검출된 목표 샷 영역 내의 마크 그리고 원판 상의 마크가 샷 영역과 원판의 패턴 사이의 중첩 오차가 허용 가능한 범위 내에 속할 때에 샷 영역 내의 각각의 마크와 원판 상의 각각의 마크 사이에서 발생되는 위치 시프트량만큼 시프트되게 하기 위해 목표 샷 영역과 원판의 패턴 사이의 정렬을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는 장치를 제공한다.

Description

리소그래피 장치, 정렬 방법 그리고 물품을 제조하는 방법{LITHOGRAPHY APPARATUS, ALIGNMENT METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}

본 발명은 리소그래피 장치, 정렬 방법 그리고 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스 등을 제조하는 데 사용되는 리소그래피 장치로서, 기판 상으로 원판으로서 기능하는 마스크의 패턴을 투영하는 노광 장치에 추가하여, 기판 상으로 원판으로서 기능하는 몰드 상에 형성되는 패턴을 전사하는 임프린트 장치(imprint apparatus)가 큰 주목을 받았다. 임프린트 장치에서, 패턴이 그 상에 형성된 몰드 그리고 기판 상으로 공급되는 임프린트 재료가 서로 접촉되고, 임프린트 재료는 그 상태에서 경화된다. 몰드는 경화된 임프린트 재료로부터 박리되고, 그에 의해 기판 상으로 몰드의 패턴을 전사한다.

반도체 디바이스 등의 제조에서, 1개의 기판 상에 복수개의 패턴을 중첩시키는 단계가 필요하다. 이러한 이유로, 임프린트 장치에서, 기판 상에 형성되는 샷 영역(shot region)으로 몰드의 패턴을 정확하게 전사하는 것이 중요하다. 일본 특허 제4185941호는 샷 영역으로 몰드의 패턴을 전사할 때에 얼라인먼트 방식으로서 다이 바이 다이 얼라인먼트 방식(die-by-die alignment method)을 채용하는 임프린트 장치를 제안하고 있다. 다이 바이 다이 얼라인먼트 방식은 기판 상의 각각의 샷 영역에 대해 샷 영역 내에 형성되는 마크 그리고 몰드 내에 형성되는 마크를 검출하고 기판과 몰드 사이의 시프트(shift)를 보정하는 얼라인먼트 방식이다.

샷 영역 내에 형성된 복수개의 마크는 종종 예컨대 선행의 리소그래피 공정에서 사용되는 원판의 제조 오차, 반도체 프로세스에 의해 유발되는 마크의 변형 또는 전체 기판의 변형 등으로 인해 위치 시프트를 개별적으로 갖는다. 이러한 경우에, 샷 영역과 원판의 패턴 사이의 정렬이 샷 영역 내의 마크의 위치 시프트를 고려하지 않으면서 마크의 검출 결과를 기초로 하여 수행될 때에, 샷 영역으로 원판의 패턴을 정확하게 전사하기 어려울 수 있다.

일본 특허 공개 제2002-196476호는 원판 상의 패턴 그리고 원판 상의 정렬 마크의 상대 위치 내에 포함되는 제조 오차를 고려하여 샷 영역 및 원판을 정렬시키는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 일본 특허 공개 제2002-196476호에 기재된 방법에서, 샷 영역 내에 형성된 마크 내에서 개별적으로 일어나는 위치 시프트가 고려되지 않는다.

본 발명은 예컨대 기판 상에 형성되는 샷 영역으로 원판의 패턴을 정확하게 전사하는 데 유리한 기술을 제공한다.

본 발명의 하나의 태양에 따르면, 기판 상의 복수개의 샷 영역의 각각으로 원판 상에 형성되는 패턴을 전사하는 리소그래피 장치에 있어서, 샷 영역 내에 제공되는 마크 그리고 원판 상에 제공되는 마크를 검출하도록 구성되는 검출 유닛과; 검출 유닛의 검출 결과를 기초로 하여 샷 영역과 원판의 패턴 사이의 정렬을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 샷 영역과 원판의 패턴 사이의 중첩 오차(overlay error)가 허용 가능한 범위 내에 속할 때에 샷 영역 내의 각각의 마크와 원판 상의 대응 마크 사이에서 발생되는 위치 시프트량을 나타내는 정보로부터 원판의 패턴이 전사될 목표 샷 영역 내에 제공되는 복수개의 마크 중에서 검출 유닛에 의해 검출될 마크에서의 위치 시프트량을 취득하고, 검출 유닛에 의해 검출된 목표 샷 영역 내의 마크 그리고 마크에 대응하는 원판 상의 마크가 취득된 위치 시프트량만큼 시프트되도록 목표 샷 영역과 원판의 패턴 사이의 정렬을 제어하는, 장치가 제공된다.

본 발명의 추가의 특징이 첨부 도면을 참조한 예시 실시예의 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1의 (a)는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치의 배열을 도시하는 도면.
도 1의 (b)는 이 장치의 상부측으로부터 관찰되는 검출 유닛을 도시하는 개략도.
도 2는 변형 유닛의 배열을 도시하는 도면.
도 3의 (a)는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치의 임프린트 처리를 설명하는 도면.
도 3의 (b)는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치의 임프린트 처리를 설명하는 도면.
도 3의 (c)는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치의 임프린트 처리를 설명하는 도면.
도 4는 복수개의 샷 영역이 형성되는 기판을 도시하는 도면.
도 5는 부분 샷(partial shot)을 도시하는 도면.
도 6은 1개의 완전 샷(complete shot) 내에 형성되는 복수개의 칩 영역 그리고 기판측 마크의 배열을 도시하는 도면.
도 7은 완전 샷과 몰드 사이의 정렬을 설명하는 도면.
도 8은 부분 샷과 몰드 사이의 정렬을 설명하는 도면.
도 9는 샷 영역 내의 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 10은 제2 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 11의 (a)는 무아레 무늬(moire fringe)의 위상의 변화를 설명하는 도면.
도 11의 (b)는 무아레 무늬의 위상의 변화를 설명하는 도면.
도 11의 (c)는 무아레 무늬의 위상의 변화를 설명하는 도면.
도 11의 (d)는 무아레 무늬의 위상의 변화를 설명하는 도면.
도 12의 (a)는 전사 마크와 기판측 마크 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 12의 (b)는 전사 마크와 기판측 마크 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 12의 (c)는 전사 마크와 기판측 마크 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 12의 (d)는 전사 마크와 기판측 마크 사이의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 13의 (a)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 13의 (b)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 13의 (c)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 14의 (a)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 14의 (b)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 14의 (c)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면.
도 15의 (a)는 제4 실시예에 따른 노광 장치의 배열을 도시하는 도면.
도 15의 (b)는 제4 실시예에 따른 노광 장치의 배열을 도시하는 도면.

본 발명의 예시 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 동일한 참조 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 나타내고 그 반복 설명이 제공되지 않는다는 것을 주목하여야 한다.

<제1 실시예>

제1 실시예에서, 임프린트 장치가 리소그래피 장치로서 사용되는 예가 설명될 것이다. 도 1의 (a)는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)의 배열을 도시하는 도면이다. 임프린트 장치(50)는 반도체 디바이스 등의 제조 공정에서 사용되는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(50)는 패턴이 그 상에 형성된 몰드(2)(원판)가 임프린트 재료와 접촉된 상태에서 기판 상의 임프린트 재료를 경화시키고 경화된 임프린트 재료로부터 몰드(2)를 박리하고 그에 의해 기판 상으로 패턴을 전사하는 임프린트 처리를 수행한다. 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)에서, 자외선이 조사될 때에 경화되는 UV 경화 수지(9)가 임프린트 재료로서 사용되고, 자외선의 조사에 의해 임프린트 재료를 경화시키는 광-경화 방법이 채용된다. 임프린트 장치(50)는 몰드(2)를 보유하는 몰드 보유 부분(4), 기판(8)을 보유하는 기판 보유 부분(5), 자외선을 사출하는 조사 유닛(1), 투영 광학 시스템(12), 검출 유닛(3), 제어 유닛(17) 그리고 기판 상으로 수지(9)를 공급하는 수지 공급 유닛(6)을 포함한다.

몰드(2)는 기판(8)[기판 상으로 공급되는 수지(9)] 상으로 전사될 패턴이 3-차원으로 형성되는 패턴 부분(2a)을 갖는다. 몰드(2)는 기판 상의 수지를 경화시키는 데 사용되는 자외선을 투과시킬 수 있는 재료(예컨대, 석영)로 제조된다. 복수개의 정렬 마크[이후에서, 몰드측 마크(10)로서 불림]가 몰드(2)[패턴 부분(2a)] 상에 형성된다.

몰드 보유 부분(4)은 진공 척 또는 정전 척에 의해 몰드(2)를 보유하는 몰드 척 그리고 몰드 척을 구동시키는 몰드 구동 유닛을 포함할 수 있다. 몰드 구동 유닛은 적어도 Z 방향[몰드(2)가 기판 상의 수지(9) 내에 임프린트되는 방향(임프린트 방향)]으로 몰드 척(즉, 몰드)을 구동시킨다. 몰드 구동 유닛은 Z 방향으로 그리고 또한 X 방향, Y 방향 및 θ 방향(Z 축에 대한 회전 방향)으로 몰드 척을 구동시키는 기능을 가질 수 있다. 몰드(2)의 패턴 부분(2a)의 형상은 제조 오차, 열 변형 등으로 인해 목표 형상과 상이할 수 있다. 이것을 해결하기 위해, 몰드 보유 부분(4)은 몰드(2)의 측면의 복수개의 지점에 힘을 가함으로써 패턴 부분(2a)을 변형시키는 변형 유닛(16)을 포함한다. 도 2는 변형 유닛(16)의 배열을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 변형 유닛(16)은 몰드(2)의 측면을 흡착하는 복수개의 척 부분(16a) 그리고 척 부분(16a)을 거쳐 몰드(2)의 측면에 힘을 가하는 복수개의 작동기(16b)를 포함한다. 변형 유닛(16)이 몰드(2)의 측면의 복수개의 지점에 힘을 가할 때에, 몰드(2)는 패턴 부분(2a)이 목표 형상에 근접한 형상을 취득하도록 변형될 수 있다. 변형 유닛(16)은 패턴 부분(2a)이 목표 형상에 근접한 형상을 취득하게 하기 위해 몰드(2)를 변형시키도록 그에 열을 가할 수 있다.

몰드(2)의 패턴이 전사될 기판(8)은 예컨대 단결정 실리콘 기판 또는 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 포함한다. 수지 공급 유닛(6)(나중에 설명됨)은 기판(8) 상으로 수지를 공급한다. 복수개의 샷 영역(8a)이 기판 상에 형성된다. 복수개의 정렬 마크[이후에서, 기판측 마크(11)로서 불림]가 각각의 샷 영역(8a) 내에 형성된다.

기판 보유 부분(5)은 진공 척 또는 정전 척에 의해 기판(8)을 보유하는 기판 척 그리고 기판 척을 구동시키는 기판 구동 유닛을 포함할 수 있다. 기판 구동 유닛은 적어도 X 방향 및 Y 방향(임프린트 방향에 직각인 방향)으로 기판 스테이지[즉, 기판(8)]를 구동시킨다. 기판 구동 유닛은 X 방향 및 Y 방향으로 그리고 또한 Z 방향 및 θ 방향(Z 축에 대한 회전 방향)으로 기판 스테이지를 구동시키는 기능을 가질 수 있다.

투영 광학 시스템(12)은 몰드(2) 위에 배열되고, 투영 광학 시스템(12)의 투영 평면(13) 상으로 몰드측 마크(10)의 상 그리고 기판측 마크(11)의 상을 투영한다. 투영 광학 시스템(12)은 빔 스플리터(beam splitter)(14)를 포함한다. 빔 스플리터(14)는 그 파장에 따라 광을 선택적으로 반사하거나 투과시키는 광학 부재이고, 예컨대 수지(9)를 경화시키는 자외선을 반사하고 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)를 조사하는 데 사용되는 광(가시광 또는 적외선)을 투과시키도록 설계된다. 예컨대, 이색성 미러(dichroic mirror) 또는 이색성 프리즘(dichroic prism)이 빔 스플리터(14)로서 사용된다.

조사 유닛(1)은 기판(8) 상으로 공급된 수지를 경화시키도록 자외선을 사출한다. 제1 실시예에서, 조사 유닛(1)은 투영 광학 시스템(12)의 측면 상에 배열되고, 투영 광학 시스템(12)의 빔 스플리터(14)에 광을 조사한다. 빔 스플리터(14)에 의해 반사된 광은 소정 형상으로 패턴 부분(2a)을 조사한다. 검출 유닛(3)은 투영 광학 시스템(12) 위에 배열된다. 검출 유닛(3)은 투영 광학 시스템(12)을 거쳐 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)를 조사하고, 투영 광학 시스템(12)의 투영 평면(13) 상으로 투영된 몰드측 마크(10)의 상 그리고 기판측 마크(11)의 상을 관찰한다. 검출 유닛(3)은 그에 따라 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치를 검출한다. 검출 유닛(3)은 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)를 동시에 검출하지 못할 수 있다. 예컨대, 검출 유닛(3)은 검출 유닛(3) 내에 설정되는 기준 위치에 대한 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 위치를 개별적으로 취득할 수 있고, 그에 의해 이들의 상대 위치를 검출한다.

도 1의 (b)는 이 장치의 상부측으로부터 관찰되는 검출 유닛(3)을 도시하는 개략도이다. 제1 실시예에서, 4개의 검출 유닛(3a 내지 3d)이 투영 광학 시스템(12) 위에 배열된다. 4개의 검출 유닛(3a 내지 3d)의 각각은 몰드측 마크(10)와 함께 샷 영역(8a) 내에 형성된 기판측 마크(11)를 관찰하도록 구성된다. 이러한 이유로, 샷 영역(8a) 내에 형성된 복수개의 기판측 마크(11) 중에서, 4개의 기판측 마크(11)가 4개의 검출 유닛(3a 내지 3d)을 사용하여 동시에 관찰될 수 있다. 검출 유닛(3a 내지 3d)은 XY 방향(기판의 표면에 평행한 평면 방향)으로 개별적으로 이동 가능하도록 구성된다. 이러한 이유로, 검출 유닛(3a 내지 3d)에 의해 검출될 기판측 마크(11)의 위치가 샷 영역(8a)의 형상의 변화 때문에 변화될 때에도, 나중에 설명되는 것과 같이 XY 방향으로 검출 유닛(3a 내지 3d)을 개별적으로 이동시켜 기판측 마크(11)를 검출하는 것이 가능하다.

제어 유닛(17)은 CPU 및 메모리를 포함하고, 전체 임프린트 장치(50)[임프린트 장치(50)의 유닛들]를 제어한다. 제1 실시예에서, 제어 유닛(17)은 임프린트 처리 그리고 그와 관련된 처리를 제어한다. 예컨대, 임프린트 처리를 수행할 때에, 제어 유닛(17)이 검출 유닛(3)의 검출 결과를 기초로 하여 몰드(2)와 기판(8) 사이의 정렬을 제어한다. 추가로, 임프린트 처리를 수행할 때에, 제어 유닛(17)은 몰드(2)의 패턴 부분(2a)이 목표 형상에 근접한 형상을 취득하도록 변형 유닛(16)을 제어한다.

수지 공급 유닛(6)은 기판 상으로 임프린트 재료를 공급(코팅)한다. 위에서 설명된 것과 같이, 제1 실시예에서, 그 성질로서 자외선이 조사될 때에 경화되는 UV 경화 수지(9)가 임프린트 재료로서 사용된다. 수지 공급 유닛(6)으로부터 기판 상으로 공급될 수지(9)는 반도체 디바이스의 제조 공정의 다양한 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 수지 공급 유닛(6)으로부터 토출될 수지의 양은 기판 상의 수지 내에 형성될 패턴의 두께 또는 밀도를 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.

위에서-설명된 배열을 갖는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)의 임프린트 처리가 도 3의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명될 것이다. 도 3의 (a)에 도시된 것과 같이, 제어 유닛(17)은 수지 공급 유닛(6)이 몰드(2)의 패턴이 전사될 목표 샷 영역(8b)으로 수지(9)를 공급하게 한다. 일반적으로 사용되는 수지(9)(임프린트 재료)가 휘발성이므로, 이것이 임프린트 처리 직전에 목표 샷 영역(8b)으로 공급된다. 수지(9)의 휘발성이 낮으면, 수지(9)가 스핀 코팅에 의해 미리 전체 기판 표면에 코팅될 수 있다. 수지(9)가 목표 샷 영역(8b)으로 공급될 때에, 제어 유닛(17)은 검출 유닛(3)이 기판측 마크(11) 및 몰드측 마크(10)의 상대 위치를 검출하게 하고, 몰드(2)의 패턴과 목표 샷 영역(8b)을 정렬시킨다. 정렬은 예컨대 변형 유닛(16)이 패턴 부분(2a)을 변형시키게 하거나 기판 구동 유닛이 기판(8)의 위치를 조정하게 함으로써 수행된다.

목표 샷 영역(8b) 그리고 몰드(2)의 패턴을 정렬시킨 후에, 제어 유닛(17)은 도 3의 (b)에 도시된 것과 같이 몰드 구동 유닛이 -Z 방향으로 몰드(2)를 이동시켜 기판 상의 수지(9)와 몰드(2)의 패턴 부분(2a)을 접촉시키도록 제어한다. 이 때에, 소정 시간이 패턴 부분(2a)이 수지(9)와 접촉된 상태에서 경과된다. 기판 상으로 공급된 수지(9)는 그에 따라 몰드(2)의 패턴을 충분히 충전할 수 있다. 몰드(2)가 석영 등의 투명한 재료로 제조되고 몰드(2)와 수지(9) 사이의 굴절률 차이가 작을 때에, 검출 유닛(3)은 몰드(2) 및 수지(9)가 접촉된 상태에서 3-차원 패턴으로 형성된 몰드측 마크(10)를 검출할 수 없을 수 있다. 이러한 경우에, 그 굴절률 또는 투과율이 몰드(2)와 상이한 물질이 몰드측 마크(10)에 코팅될 수 있다. 이것은 몰드측 마크(10)의 굴절률을 변화시켜 검출 유닛(3)이 도 3의 (b)에 도시된 상태에서도 몰드측 마크(10)를 검출하게 하는 것을 가능케 한다.

소정 시간이 패턴 부분(2a) 및 수지(9)가 접촉된 상태에서 경과한 때에, 제어 유닛(17)은 조사 유닛(1)이 몰드(2)를 거쳐 기판 상의 수지(9)에 광을 조사하게 한다. 제어 유닛(17)은 몰드 구동 유닛이 +Z 방향으로 몰드(2)를 이동시켜 기판 상의 수지(9)로부터 몰드(2)를 박리하도록 제어한다. 몰드(2)의 패턴은 그에 따라 도 3의 (c)에 도시된 것과 같이 목표 샷 영역(8b)으로 전사될 수 있다. 목표 샷 영역(8b)에서, 몰드측 마크(10)가 또한 몰드(2)의 패턴과 함께 전사되어 전사 마크(21)를 형성한다.

위에서-설명된 배열을 갖는 임프린트 장치(50) 내의 기판(8) 상에 배열된 복수개의 샷 영역(8a)이 다음에 설명될 것이다. 도 4는 복수개의 샷 영역(8a)이 형성되는 기판(8)을 도시하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 굵은 선에 의해 표시되는 직사각형은 샷 영역(8a)을 나타내고, 얇은 선에 의해 표시되는 직사각형은 칩 영역(Ci)을 나타낸다. 복수개의 칩 영역(Ci)(제1 실시예에서, 6개의 칩 영역)이 각각의 샷 영역(8a) 내에 형성된다. 근년에 들어, 단지 1개의 칩 영역(Ci)이 기판(8)의 주변부 내에 배열되는 샷 영역 내에 포함될 때에도, 몰드(2)의 패턴이 1개의 기판(8)으로부터 이용 가능한 칩 영역(Ci)의 수율을 상승시키도록 칩 영역(Ci)으로 전사될 것이 요구된다. 그러므로, 칩 영역(Ci) 및 몰드(2)를 정확하게 정렬시키는 것이 필요하다.

기판(8)의 주변부 내에 배열된 샷 영역(8a)은 기판의 외주를 포함하고, 그에 따라 부분적으로 손실된 상태로 기판(8) 상에 형성된다. 적어도 1개의 칩 영역(Ci)을 포함하고 기판(8)의 주변부 내에 배열될 때에 부분적으로 손실된 상태의 샷 영역(8a)은 이후에서 부분 샷(Sp)(제2 샷 영역)으로서 불릴 것이다. 한편, 모든 칩 영역(Ci)을 포함하고 부분적으로 손실되지 않은 상태로 몰드(2)의 패턴과 동일한 형상으로 기판(8) 상에 형성되는 샷 영역(8a)은 이후에서 완전 샷(Sc)(제1 샷 영역)으로서 불릴 것이다. 도 4를 참조하면, 6개의 칩 영역(Ci)의 모두가 개방 직사각형에 표현되는 샷 영역(8a)은 완전 샷(Sc)을 나타낸다. 적어도 1개의 칩 영역(Ci)이 해칭된(hatched) 샷 영역(8a)은 부분 샷(Sp)을 나타낸다. 해칭된 칩 영역(Ci)은 기판(8)의 외주를 포함하지 않는 상태로 제품을 형성하는 미래의 칩(prospective chip)으로서의 영역(유효 칩 영역)을 나타낸다. 몰드(2)의 패턴과 동일한 형상을 갖는 샷 영역(8a)은 동일한 외부 형상을 갖는 샷 영역을 의미하는 것이 아니라 몰드(2)의 전체 패턴이 전사될 영역을 포함하는 샷 영역을 의미한다.

부분 샷(Sp) 내의 유효 칩 영역이 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 도 5는 도 4에 도시된 부분 샷(Sp1, Sp2)을 도시하는 도면이다. 부분 샷(Sp1)에서, 칩 영역(C5)을 제외한 칩 영역(C1 내지 C4 및 C6)이 유효 칩 영역이다. 한편, 부분 샷(Sp2)에서, 칩 영역(C1)을 제외한 칩 영역(C2 내지 C6)이 유효 칩 영역이다. 위에서 설명된 것과 같이, 부분 샷(Sp) 내의 유효 칩 영역의 배열은 기판 상의 부분 샷의 배열 위치에 따라 변화된다.

1개의 샷 영역(8a) 내에 형성되는 6개의 칩 영역(Ci) 그리고 기판측 마크(11)의 배열이 도 6을 참조하여 다음에 설명될 것이다. 도 6은 1개의 완전 샷(Sc) 내에 형성되는 복수개(6개)의 칩 영역(Ci) 그리고 기판측 마크(11)의 배열을 도시하는 도면이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 칩 영역(Ci)을 절단하는 데 사용되는 스크라이브 라인(scribe line)이 샷 영역(8a) 내의 복수개의 칩 영역 사이에 제공된다. 복수개의 정렬 마크(AMa 내지 AMl)가 각각의 칩 영역(Ci)의 4개의 코너에 대응하여 스크라이브 라인 상에 제공된다. 정렬 마크(AMa 내지 AMl)의 각각은 기판측 마크(11) 상에 몰드측 마크(10)를 중첩시킴으로써 형성되도록 정의된다. 이러한 방식으로, 복수개의 정렬 마크(AMa 내지 AMl)가 1개의 샷 영역에 제공된다. 이러한 이유로, 샷 영역 내의 유효 칩 영역의 개수 또는 위치가 변화될 때에도, 검출 유닛에 의해 검출될 정렬 마크가 유효 칩 영역의 개수 또는 위치에 따라 선택될 수 있다.

완전 샷(Sc) 및 부분 샷(Sp)에서의 몰드(2)와의 정렬이 도 7 및 8을 참조하여 설명될 것이다. 도 7은 완전 샷(Sc)과 몰드(2)[패턴 부분(2a)] 사이의 정렬을 설명하는 도면이다. 완전 샷(Sc)에서, 전체 샷 영역(8a)이 기판(8) 상에 형성되므로, 정렬 마크(AMa 내지 AMd)가 검출 유닛(3)에 의해 검출될 정렬 마크로서 선택된다. 검출 유닛(3)에 의해 검출될 정렬 마크는 정렬 마크들 사이의 거리가 길어지도록 선택된다. 이것은 이러한 정렬 마크 선택이 샷 영역(8a)의 배율 성분 및 회전 성분 등의 성분을 정확하게 검출하는 것을 가능케 하기 때문이다. 제어 유닛(17)은 선택된 정렬 마크(AMa 내지 AMd)가 검출될 수 있는 위치에 검출 유닛(3a 내지 3d)을 각각 배열하고, 검출 유닛(3a 내지 3d)이 정렬 마크(AMa 내지 AMd)를 각각 검출하게 한다. 제어 유닛(17)은 검출 유닛(3a 내지 3d)의 검출 결과를 기초로 하여 변형 유닛(16) 및 기판 구동 유닛을 제어하고, 그에 의해 완전 샷(Sc) 및 몰드(2)를 정렬시킨다.

도 8은 부분 샷(Sp1)과 몰드(2)[패턴 부분(2a)] 사이의 정렬을 설명하는 도면이다. 부분 샷(Sp1)에서, 칩 영역(C5)은 기판(8)의 외주(8b)를 포함하고, 정렬 마크(AMc) 내의 기판측 마크(11)는 기판 상에 형성되지 않는다. 그러므로, 부분 샷(Sp1)에서, 정렬 마크(AMf)가 정렬 마크(AMc) 대신에 검출 유닛(3)에 의해 검출될 정렬 마크로서 선택된다. 제어 유닛(17)은 선택된 정렬 마크(AMf)가 검출될 수 있는 위치에 검출 유닛(3c)을 배열하고, 검출 유닛(3c)이 정렬 마크(AMf)를 검출하게 한다. 제어 유닛(17)은 검출 유닛(3a, 3b, 3d)이 완전 샷(Sc)에서와 같이 정렬 마크(AMa, AMb, AMd)를 각각 검출하게 한다. 제어 유닛(17)은 검출 유닛(3a 내지 3d)의 검출 결과를 기초로 하여 변형 유닛(16) 및 기판 구동 유닛을 제어하고, 그에 의해 부분 샷(Sp1) 및 몰드(2)를 정렬시킨다. 부분 샷(Sp1)의 정렬이 도 8을 참조하여 설명되었다. 잔여의 부분 샷(Spn)에서도, 정렬이 동일한 방법에 의해 수행된다.

위에서 설명된 것과 같이, 임프린트 장치(50)에서, 검출 유닛(3)에 의해 검출될 정렬 마크는 샷 영역(8a) 내에 포함되는 칩 영역(Ci)의 개수 또는 위치에 따라 선택된다. 그러나, 샷 영역(8a) 내의 복수개의 기판측 마크(11)는 예컨대 선행의 리소그래피 공정에서 사용되는 몰드(2)의 제조 오차, 반도체 공정에 의해 유발되는 기판측 마크(11) 또는 기판(8)의 변형 등으로 인해 위치 시프트를 개별적으로 갖는다. 몰드(2) 상에 형성된 복수개의 몰드측 마크(10)가 또한 예컨대 제조 오차로 인해 위치 시프트를 개별적으로 가질 수 있다. 이러한 경우에, 샷 영역(8a)과 몰드 사이의 정렬이 기판측 마크(11)의 위치 시프트 또는 몰드측 마크(10)의 위치 시프트를 고려하지 않으면서 수행될 때에, 샷 영역(8a)에 몰드(2)의 패턴을 정확하게 전사하기 어려울 수 있다. 이러한 목적으로, 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)는 샷 영역(8a) 상의 기판측 마크(11)의 위치 시프트를 고려하여 샷 영역(8a)과 몰드(2)[패턴 부분(2a)] 사이의 정렬을 수행한다. 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)에서의 정렬이 도 9를 참조하여 아래에서 설명될 것이다.

도 9는 샷 영역(8a) 내의 정렬 마크(AMa 내지 AMh)를 도시하는 도면이다. 정렬 마크(AMa 내지 AMh)는 기판측 마크(11)가 몰드측 마크(10) 내부측에 배열되는 소위 박스 인 박스 마크(Box in Box mark)를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 완전 샷(Sc)의 정렬 시에 선택된 정렬 마크(AMa 내지 AMd)의 각각에서, 몰드측 마크(10)의 중심은 기판측 마크(11)의 중심과 정합된다. 이 때에, 샷 영역(8a)과 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차는 허용 가능한 범위 내에 속하는 것으로 가정된다. 실제로, 위치 시프트가 종종 정렬 마크(AMa 내지 AMd) 내에서도 일어난다. 그러나, 위의 가정은 용이한 설명을 위해 수행된다. 한편, 부분 샷(Sp)의 정렬 시에 선택 가능한 정렬 마크(AMe 내지 AMh)는 샷 영역(8a)과 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차가 허용 가능한 범위 내에 속한 상태에서도 위치 시프트를 개별적으로 갖는다. 즉, 정렬 마크(AMe 내지 AMh)의 각각에서, 기판측 마크(11) 및 몰드측 마크(10)는 서로에 대해 시프트된다. 정렬 마크(AMe 내지 AMh)에서의 상대 위치 시프트량(X 방향, Y 방향)은 도 9에 도시된 것과 같이, 각각 (ΔXe, ΔYe), (ΔXf, ΔYf), (ΔXg, ΔYg) 및 (ΔXh, ΔYh)이다.

위에서 설명된 것과 같이, 샷 영역(8a)과 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차는 도 9에 도시된 정렬 마크(AMa 내지 AMh)의 상태에서 허용 가능한 범위 내에 속하는 것으로 가정된다. 이러한 경우에, 완전 샷(Sc)의 정렬 시에, 중첩 오차는 정렬 마크(AMa 내지 AMd)의 각각에서 몰드측 마크(10)의 중심과 기판측 마크(11)의 중심을 정합시킴으로써 허용 가능한 범위 내에 속하도록 만들어질 수 있다. 한편, 예컨대 부분 샷(Sp1)의 정렬 시에, 정렬 마크(AMf)가 도 8에 도시된 것과 같이 사용된다. 그러므로, 제어 유닛(17)은 기판측 마크(11) 및 몰드측 마크(10)가 정렬 마크(AMf)에서의 위치 시프트량(ΔXf, ΔYf)만큼 시프트되도록 부분 샷(Sp1)과 몰드(2)[패턴 부분(2a)] 사이의 정렬을 제어한다. 부분 샷(Sp1)과 몰드의 패턴 사이의 중첩 오차는 이러한 방식으로 정렬을 제어함으로써 허용 가능한 범위 내에 속하도록 만들어질 수 있다. 위의 설명에서, 위치 시프트가 샷 영역(8a)과 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차가 허용 가능한 범위 내에 속할 때에 정렬 마크(AMe 내지 AMh)에서 일어난다. 사실상, 위치 시프트량(ΔX, ΔY)이 종종 모든 정렬 마크(AMa 내지 AMl)에서 발생된다.

위에서-설명된 정렬을 수행하기 위해, 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)는 샷 영역(8a)과 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차가 허용 가능한 범위 내에 속할 때에 각각의 기판측 마크(11)와 대응 몰드측 마크(10) 사이에서 발생되는 위치 시프트량을 나타내는 정보를 갖는다. 즉, 제1 실시예에 따른 임프린트 장치는 각각의 정렬 마크(AM)에 대해 정렬 마크(AM)에서의 위치 시프트량[기판측 마크(11)와 몰드측 마크(10) 사이의 위치 시프트량]을 갖는다. 정보는 예컨대 제어 유닛(17)의 메모리 내에 저장된다.

제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)에서, 제어 유닛(17)은 목표 샷 영역(8b) 내에 포함된 유효 칩 영역의 개수 또는 위치에 따라 목표 샷 영역(8b) 내에 제공된 복수개의 기판측 마크(11) 중에서 검출 유닛(3)에 의해 검출된 기판측 마크(11)를 선택한다. 다음에, 제어 유닛(17)은 각각의 정렬 마크(AM)에서의 위치 시프트량을 나타내는 정보로부터 선택된 기판측 마크(11)에 대응하는 위치 시프트량을 취득한다. 제어 유닛(17)은 검출 유닛(3)이 선택된 기판측 마크(11) 그리고 이들에 대응하는 몰드측 마크(10)의 상대 위치를 검출하게 하고, 검출된 상대 위치가 취득된 위치 시프트량만큼 시프트되도록 목표 샷 영역(8b)과 몰드(2) 사이의 정렬을 제어한다. 이것은 기판측 마크(11) 또는 몰드측 마크(10)가 위치 시프트를 개별적으로 가질 때에도 목표 샷 영역(8b)으로 몰드의 패턴을 정확하게 전사하는 것을 가능케 한다.

각각의 정렬 마크(AM)에서의 위치 시프트량을 나타내는 정보를 취득하는 방법이 여기에서 설명될 것이다. 정보는 예컨대 완전 샷(Sc)으로 몰드(2)의 패턴을 전사함으로써 취득되는 전사 결과를 사용하여 취득될 수 있다. 몰드(2)의 패턴이 완전 샷(Sc)으로 전사된 후에, 제어 유닛(17)이 검출 유닛(3a 내지 3d)을 사용하여 완전 샷(Sc) 내에 형성된 전사 마크(21) 및 기판측 마크(11)를 검출한다. 이것은 제어 유닛(17)이 각각의 정렬 마크(AM)에서의 위치 시프트량 즉 기판측 마크(11)와 몰드측 마크(10) 사이의 위치 시프트량을 취득하게 한다. 완전 샷(Sc) 및 몰드(2)가 정렬 마크(AMa 내지 AMd)를 사용하여 정렬될 때에도, 완전 샷(Sc)과 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차가 허용 가능한 범위 외부측에 속할 수 있다. 이러한 경우에, 중첩 오차를 측정하는 데 사용될 마크가 통상적으로 샷 영역(8a) 및 몰드 상에 제공되므로, 제어 유닛(17)이 이들 마크를 사용하여 중첩 오차를 측정한다. 제어 유닛(17)은 그에 따라 검출 유닛(3a 내지 3d) 그리고 측정된 중첩 오차를 사용하여 검출된 기판측 마크(11) 및 몰드측 마크의 상대 위치를 기초로 하여 각각의 정렬 마크(AM)에서의 위치 시프트량을 취득할 수 있다. 중첩 오차는 중첩 오차를 측정하도록 구성되고 임프린트 장치(50) 내에 제공되는 측정 장치를 사용하여 또는 임프린트 장치 외부측의 장치를 사용하여 측정될 수 있다.

복수개의 완전 샷(Sc)이 도 4에 도시된 것과 같이 기판 내에 존재한다. 그러므로, 정렬 마크(AMa 내지 AMl)에서의 위치 시프트량은 복수개의 완전 샷(Sc)의 각각에 대해 취득될 수 있고, 위치 시프트량의 평균 수치는 각각의 정렬 마크에 대해 계산될 수 있다. 위치 시프트량의 평균 수치는 정보로서 임프린트 장치(50)[제어 유닛(17)] 내에 저장될 수 있고, 완전 샷(Sc)의 모든 임프린트 처리에서 갱신될 수 있다. 복수개의 기판(8)에 대해 임프린트 처리를 수행할 때에, 위치 시프트량이 제1 기판(8)에서 위치 시프트량을 취득하는 대신에 복수개의 기판(8) 전체에 걸쳐 취득될 수 있다.

<제2 실시예>

제1 실시예에서, 정렬 마크로서 박스 인 박스 마크를 사용하여 각각의 정렬 마크에서의 위치 시프트량을 취득하는 방법이 설명되었다. 제2 실시예에서, 정렬 마크로서 격자 패턴을 사용하여 정렬 마크에서의 위치 시프트량을 취득하는 방법이 설명될 것이다.

도 10은 제2 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면이다. 도 10에 도시된 것과 같이, 몰드측 마크(10)는 X 방향 측정을 위한 격자 패턴(10a) 그리고 Y 방향 측정을 위한 격자 패턴(10b)을 포함할 수 있다. 기판측 마크(11)는 X 방향 측정을 위한 격자 패턴(11a) 그리고 Y 방향 측정을 위한 격자 패턴(11b)을 포함할 수 있다. 임프린트 장치(50)에서, 검출 유닛(3)은 중첩된 상태에서 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)를 관찰한다. 몰드측 마크(10)의 격자 패턴[10a(10b)] 그리고 기판측 마크(11)의 격자 패턴[11a(11b)]은 약간 상이한 간격을 갖도록 구성된다. 이러한 이유로, 검출 유닛(3)이 몰드측 마크의 격자 패턴[10a(10b)]이 기판측 마크의 격자 패턴[11a(11b)] 상에 중첩된 상태에서 회절광을 관찰할 때에, 무아레 무늬(무아레 상)가 취득된다. 이 때에, 무아레 무늬의 위상은 격자 패턴의 상대 위치에 따라 변화된다. 이러한 이유로, 기판측 마크(11) 및 몰드측 마크(10)의 상대 위치가 무아레 무늬를 관찰함으로써 검출될 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이, X 방향 측정을 위한 격자 패턴(10a, 11a) 그리고 Y 방향 측정을 위한 격자 패턴(10b, 11b)은 검출 유닛(3)의 시야(40) 내에 동시에 들어온다. 이 때에, X 및 Y 방향으로의 정렬을 위한 무아레 무늬가 동시에 관찰될 수 있고, X 및 Y 방향으로의 기판측 마크(11) 및 몰드측 마크(10)의 상대 위치가 무아레 무늬의 위상으로부터 검출될 수 있다.

무아레 무늬의 위상의 변화가 도 11의 (a) 내지 (d)를 참조하여 여기에서 설명될 것이다. 도 11의 (a) 내지 (d)는 무아레 무늬의 위상의 변화를 설명하는 도면이다. 도 11의 (a)는 몰드측 마크(10)의 격자 패턴(31)을 도시하고 있다. 도 11의 (b)는 기판측 마크(11)의 격자 패턴(32)을 도시하고 있다. 도 11의 (c) 및 (d)는 격자 패턴(32) 상에 격자 패턴(31)을 중첩시킴으로써 취득되는 결과를 도시하고 있다. 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 것과 같이, 격자 패턴(31, 32)은 상이한 간격을 갖도록 구성된다. 이러한 이유로, 격자 패턴(31)이 격자 패턴(32) 상에 중첩될 때에, 번갈아 배열되는 밝은 부분 및 어두운 부분을 포함하는 무아레 무늬가 도 11의 (c)에 도시된 것과 같이 간격 차이에 따라 발생될 수 있다. 무아레 무늬에서, 밝은 부분 및 어두운 부분의 위치는 격자 패턴(31, 32)의 상대 위치가 변화될 때에 변화된다. 예컨대, 격자 패턴(31, 32)이 X 방향으로 상대적으로 시프트될 때에, 도 11의 (c)에 도시된 무아레 무늬가 도 11의 (d)에 도시된 무아레 무늬로 변화된다. 무아레 무늬의 변화가 확대 패턴으로 격자 패턴(31, 32)의 상대 위치의 변화를 반영하므로, 검출 유닛(3)은 투영 광학 시스템(12)의 해상력이 낮을 때에도 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치를 정확하게 검출할 수 있다.

샷 영역으로 몰드측 마크(10)를 전사함으로써 형성되는 전사 마크(21)를 사용하여 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치를 검출하는 방법이 다음에 설명될 것이다. 도 12의 (a) 내지 (d)는 전사 마크(21)와 기판측 마크(11) 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 도 12의 (a) 및 (b)에서, 전사 마크(21)는 전사 마크(21)의 중심이 기판측 마크(11)의 중심 상에 위치된 상태에서 기판측 마크(11) 상에 형성된다. 도 12의 (a)는 Z 방향으로부터 관찰되는 기판측 마크(11) 및 전사 마크(21)를 도시하는 도면이다. 도 12의 (b)는 단면도(X-Z 단면도)이다. 이러한 방식으로 형성된 전사 마크(21)에서, 전사 마크(21)의 중심(X0)에 대해 대칭 위상을 갖는 무아레 무늬가 검출 유닛(3)에 의해 관찰된다. 한편, 도 12의 (c) 및 (d)에서, 전사 마크(21)는 시프트되면서 기판측 마크 상에 형성된다. 도 12의 (c)는 Z 방향으로부터 관찰되는 기판측 마크(11) 및 전사 마크(21)를 도시하는 도면이다. 도 12의 (d)는 단면도(X-Z 단면도)이다. 이러한 방식으로 형성된 전사 마크(21)에서, 그 피크(peak)가 ΔX만큼 X0로부터 시프트되는 위치에 위치되는 위상을 갖는 무아레 무늬가 검출 유닛(3)에 의해 관찰된다. 그러므로, 무아레 무늬를 관찰함으로써 전사 마크(21)와 기판측 마크(11) 사이의 위치 시프트량 즉 몰드측 마크(10)와 기판측 마크(11) 사이의 위치 시프트량를 검출하는 것이 가능하다.

전사 마크(21)를 사용하여 몰드측 마크(10)와 기판측 마크(11) 사이의 위치 시프트량을 검출하는 단계는 완전 샷(Sc)에서 정렬 마크(AMa 내지 AMl)의 각각에 대해 실행된다. 더 구체적으로, 임프린트 장치(50)에서, 완전 샷(Sc)으로의 몰드(2)의 패턴의 전사가 종료되고 몰드(2)가 완전 샷(Sc)으로부터 박리될 때에, 검출 유닛(3a 내지 3d)이 전사 마크(21)를 관찰한다. 임프린트 장치(50)는 전사 마크(21) 및 기판측 마크(11)로부터 취득된 무아레 무늬의 위상을 기초로 하여 몰드측 마크(10)와 기판측 마크(11) 사이의 위치 시프트량을 검출할 수 있다. 위치 시프트량을 검출할 때에, 완전 샷(Sc)과 그 상에 전사될 몰드(2)의 패턴 사이의 중첩 오차가 고려될 수 있다.

<제3 실시예>

제3 실시예에서, 정렬 마크로서 격자 패턴을 사용하여 정렬 마크에서의 위치 시프트량을 취득하는 또 다른 실시예가 설명될 것이다.

도 13의 (a) 내지 (c)는 제3 실시예에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면이다. 도 13의 (a)는 몰드측 마크(10)를 도시하고 있다. 도 13의 (b)는 기판측 마크(11)를 도시하고 있다. 도 13의 (c)는 기판측 마크(11) 상에 몰드측 마크(10)를 중첩시킨 결과를 도시하고 있다. 몰드측 마크(10)는 격자 패턴(31) 그리고 격자 패턴(31)의 위치를 확인하는 데 사용되는 확인 패턴(31a)(조대 검출 마크)을 포함한다. 기판측 마크(11)는 몰드측 마크(10)의 격자 패턴(31)과 상이한 간격을 갖는 격자 패턴(32) 그리고 격자 패턴(32)의 위치를 확인하는 데 사용되는 확인 패턴(32a)을 포함한다. 격자 패턴(31, 32)의 각각은 소정 주기를 갖도록 구성된다. 이러한 이유로, 격자 패턴(31, 32)의 상대 위치가 주기의 정수배만큼 시프트될 때에 형성되는 무아레 무늬는 상대 위치의 시프트 전의 무아레 무늬와 동일하다. 즉, 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치가 단지 격자 패턴(31, 32)에 의해 형성된 무아레 무늬를 기초로 하여 검출될 때에, 오차가 검출 결과에서 일어날 수 있다. 그러므로, 1회의 주기 내에 격자 패턴(31, 32)의 상대 위치를 설정하는 것이 중요하다. 이러한 목적으로, 제3 실시예에 따른 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)는 확인 패턴(31a, 32a)을 각각 포함한다. 확인 패턴(31a, 32a)은 무아레 무늬보다 넓은 검출 범위를 갖도록 구성되지만, 검출 정밀도는 무아레 무늬보다 낮다. 이러한 구조를 갖는 확인 패턴(31a, 32a)이 검출 유닛(3)에 의해 검출될 때에, 격자 패턴(31, 32)의 상대 위치가 1회의 주기 내에 설정될 수 있고, 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치가 정확하게 검출될 수 있다.

확인 패턴[31a(32a)] 및 격자 패턴[31(32)]의 상대 위치가 설계 수치와 동일할 때에, 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치가 위에서-설명된 방법에 의해 정확하게 검출될 수 있다. 그러나, 확인 패턴[31a(32a)] 및 격자 패턴[31(32)]의 상대 위치는 몰드(2)의 제조 오차 등으로 인해 설계 수치로부터 편차를 가질 수 있다. 이러한 상태가 도 14의 (a) 내지 (c)를 참조하여 설명될 것이다. 도 14의 (a)는 Z 방향으로부터 관찰되는 기판측 마크(11)의 격자 패턴(31) 및 확인 패턴(31a)의 배열을 도시하는 도면이다. 도 14의 (b)는 단면도이다. 도 14의 (b)에서, 격자 패턴(31)은 중심으로서의 마크(31d)에 대해 소정 간격으로 배열되는 복수개의 마크(31b)를 포함한다. 확인 패턴(31a)은 격자 패턴(31)에 대해 설계되는 것과 같이 배열되는 것으로 가정된다. 한편, 도 14의 (c)에서, 확인 패턴(31a')이 격자 패턴(31)에 대해 시프트량 Δ만큼 설계수치로부터 시프트되는 위치에 형성된다. 시프트량(Δ)이 1/2 주기 이상일 때에, 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치를 정확하게 검출하기 어렵다. 그러므로, 시프트량(Δ)은 임프린트 장치(50) 내에서 또는 외부측에서 미리 측정되고, 확인 패턴(31a)의 정렬이 시프트량(Δ)을 고려하여 수행된다. 이것은 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치를 정확하게 검출하는 것을 가능케 한다.

제3 실시예에서, 검출 유닛(3)이 확인 패턴(31a, 32a)을 검출하고 그에 의해 1회의 주기 내에 격자 패턴(31, 32)의 상대 위치를 설정하고 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치를 검출하는 방법이 설명되었다. 그러나, 몰드측 마크(10) 및 기판측 마크(11)의 상대 위치는 단지 예컨대 검출 유닛(3)이 확인 패턴(31a, 32a)을 검출하게 함으로써 검출될 수 있다.

<제4 실시예>

위에서-설명된 실시예에서, 임프린트 장치(50)가 예시되었다. 그러나, 각각의 정렬 마크에서의 위치 시프트량을 나타내는 정보를 사용하여 샷 영역(8a) 및 몰드(2)를 정렬시키도록 구성되는 본 발명은 노광 장치[스테퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner)]에 또한 적용 가능하다. 제4 실시예에서, 본 발명이 노광 장치에 적용되는 경우가 설명될 것이다.

도 15의 (a)는 제4 실시예에 따른 노광 장치(100)의 배열을 도시하는 도면이다. 조사 시스템(101)이 패턴 및 정렬 마크가 형성되는 레티클(reticle)(110)(원판)에 그 내에 포함되는 광원에 의해 사출되는 노광광을 조사한다. 투영 광학 시스템(102)은 소정 배율(예컨대, x1)을 갖고, 기판(8) 상으로 레티클(110) 상에 형성된 패턴을 투영한다. 복수개의 정렬 마크(WAM)가 1개의 샷 영역(8a) 내에 포함되는 복수개의 칩 영역(Ci)에 대응하도록 기판(8) 상에 형성되는 샷 영역(8a) 내에 형성된다. 복수개의 정렬 마크(RAM)가 1개의 샷 영역(8a) 내에 형성된 복수개의 정렬 마크(WAM)에 대응하도록 레티클(110) 상에 형성된다. 이후에서, 샷 영역(8a) 내에 형성된 정렬 마크(WAM)는 기판측 마크로서 불릴 것이고, 레티클(110) 상에 형성된 정렬 마크(RAM)는 레티클측 마크로서 불릴 것이다. 노광 장치(100)에서, 복수개의 검출 유닛(3)[제4 실시예에서, 4개의 검출 유닛(3a 내지 3d)]이 도 15의 (b)에 도시된 것과 같이 레티클(110)과 조사 시스템(101) 사이에 배열된다. 도 15의 (b)는 이 장치의 상부측으로부터 관찰되는 검출 유닛(3)을 도시하는 개략도이다. 노광 장치(100)는 검출 유닛(3a 내지 3d)이 투영 광학 시스템(102)을 거쳐 레티클측 마크 및 기판측 마크를 검출하게 하고, 샷 영역(8a) 및 레티클(110)을 정렬시킨다. 정렬은 예컨대 레티클 및 기판의 상대 위치를 변화시키거나 투영 광학 시스템(102)의 투영 배율을 변화시킴으로써 수행된다.

제4 실시예에 따른 노광 장치(100)에서도, 기판측 마크 또는 레티클측 마크는 제1 실시예에 따른 임프린트 장치(50)에서와 같이 위치 시프트를 개별적으로 가질 수 있다. 이것을 해결하기 위해, 제4 실시예에 따른 노광 장치(100)는 제1 실시예에서와 같이 샷 영역(8a)과 레티클(110) 사이의 중첩 오차가 허용 가능한 범위 내에 속할 때에 각각의 기판측 마크와 대응 레티클측 마크 사이에서 발생된 위치 시프트량을 나타내는 정보를 갖는다. 제4 실시예에 따른 노광 장치(100)에서, 검출 유닛(3)에 의해 검출될 기판측 마크가 샷 영역(8a) 내에 포함되는 유효 칩 영역의 개수 또는 위치에 따라 샷 영역(8a) 내에 제공된 복수개의 기판측 마크 중에서 선택된다. 다음에, 선택된 기판측 마크에 대응하는 위치 시프트량이 각각의 정렬 마크에서의 위치 시프트량을 나타내는 정보로부터 취득된다. 검출 유닛(3)은 선택된 기판측 마크 그리고 이들에 대응하는 레티클측 마크의 상대 위치를 검출하고, 샷 영역(8a)과 레티클(110) 사이의 정렬이 검출된 상대 위치가 취득된 위치 시프트량만큼 시프트되도록 제어된다. 이것은 기판측 마크 또는 레티클측 마크가 위치 시프트를 개별적으로 가질 때에도 샷 영역(8a)으로 레티클(110)의 패턴을 정확하게 전사하는 것을 가능케 한다.

제4 실시예에 따른 노광 장치에서, 샷 영역 그리고 레티클의 패턴을 정렬시키는 방법은 다이 바이 다이 얼라인먼트 방식에 제한되지 않고, 전체 얼라인먼트 방식일 수 있다. 전체 얼라인먼트 방식은 기판 상의 여러 개의 지점에서 샷 영역(샘플 샷 영역) 내의 정렬 마크를 측정하고 측정된 수치를 통계적으로 처리하는 전체 정렬을 의미한다. 예컨대, 본 발명은 샘플 샷 영역 내의 정렬 마크를 검출할 때에 적용 가능하다.

<물품을 제조하는 방법의 실시예>

본 발명의 실시예에 따른 물품을 제조하는 방법은 예컨대 반도체 디바이스 또는 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하는 데 적절하다. 이러한 실시예에 따른 물품을 제조하는 방법은 위에서-설명된 리소그래피 장치(임프린트 장치 또는 노광 장치)를 사용하여 기판 상으로 원판(몰드 또는 레티클)의 패턴을 전사하는 단계 그리고 패턴이 위의 단계에서 전사된 기판을 가공하는 단계를 포함한다. 제조 방법은 다른 공지된 가공(예컨대, 산화, 피착, 증착, 도핑, 평탄화, 식각, 리지스트 제거, 다이싱, 본딩 및 패키징)을 또한 포함한다. 이러한 실시예에 따른 물품을 제조하는 방법은 종래의 방법에 비해 물품의 성능, 품질, 생산성 및 제조 비용 중 적어도 하나에서 유리하다.

본 발명이 예시 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 그리고 등가의 구조 및 기능을 망라하도록 가장 넓은 해석과 일치되어야 한다.

1: 조사 유닛
2: 몰드
3: 검출 유닛
4: 몰드 보유 부분
5: 기판 보유 부분
6: 수지 공급 기구
8: 기판
9: UV 경화 수지
12: 투영 광학 시스템
13: 투영 평면
14: 빔 스플리터
16: 변형 유닛
17: 제어 유닛
50: 임프린트 장치

Claims

원판 상에 형성된 패턴을 기판 상의 복수의 샷 영역의 각각으로 전사하는 리소그래피 장치로서,
검출 유닛으로서, 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크가 상기 검출 유닛의 시야 내에 포함되어 있는 상태에서, 상기 원판의 패턴이 전사될 상기 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크 간의 상대 위치를 검출하도록 구성된, 검출 유닛과,
상기 검출 유닛의 검출 결과를 기초로 하여 상기 목표 샷 영역과 상기 원판의 패턴 간의 정렬을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은,
복수의 샷 영역 중 샘플 샷 영역으로의 원판의 패턴의 전사를 제어하고, 샘플 샷 영역과 샘플 샷 영역으로 전사되는 원판의 패턴 간의 중첩 오차를 측정하고,
측정된 중첩 오차가 허용가능 범위 내에 속할 때 샘플 샷 영역 내의 마크와 원판 상의 대응하는 마크 간의 위치 시프트량을 결정하고,
상기 목표 샷 영역에 제공된 복수의 마크 중 상기 정렬에 사용될 마크들을 선택하고,
상기 샘플 샷 영역을 이용하여 결정된 위치 시프트량을 나타내는 정보로부터, 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들에 대응하는 상기 샘플 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 마크들 간의 위치 시프트량을 취득하고,
상기 검출 유닛으로 하여금 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들과 상기 선택된 마크들에 대응하는 상기 원판 상의 마크들 간의 상대 위치를 검출하게 하고,
상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상대 위치가 취득된 상기 위치 시프트량만큼 각각 시프트되도록 상기 정렬을 제어하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 복수의 샷 영역 중에서 상기 샘플 샷 영역인 제1 샷 영역에 대한 상기 원판의 패턴의 전사 결과를 사용하여 상기 정보를 취득하고,
상기 제1 샷 영역은, 상기 원판의 패턴과 동일한 형상을 갖도록 상기 기판 상에 형성된 것인, 리소그래피 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 제1 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 대응 마크들 간의 제1 상대 위치, 및 상기 제1 샷 영역과 상기 제1 샷 영역으로 전사된 상기 원판의 패턴 간의 중첩 오차에 기초하여, 상기 위치 시프트량을 취득하고, 상기 위치 시프트량에 따라 상기 정보를 갱신하고,
상기 중첩 오차는, 상기 원판의 패턴을 상기 제1 상대 위치에서 상기 제1 샷 영역으로 전사함으로써 취득되는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 중첩 오차를 측정하도록 구성된 측정 유닛을 더 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 측정 유닛으로 하여금 상기 원판의 패턴이 전사된 상기 제1 샷 영역을 사용하여 상기 중첩 오차를 측정하게 하는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 샷 영역의 마크와 상기 원판 상의 마크는 격자 패턴들을 각각 포함하고, 상기 제1 샷 영역의 마크의 격자 패턴들과 상기 원판 상의 마크의 격자 패턴들은 서로 다른 간격을 갖고,
상기 제어 유닛은, 상기 검출 유닛으로 하여금 상기 제1 샷 영역의 격자 패턴과 상기 원판 상의 격자 패턴의 회절광을 검출하게 하고, 이에 따라 상기 제1 상대 위치를 취득하는, 리소그래피 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 대응 마크들은, 상기 회절광으로부터 취득된 상기 제1 상대 위치의 정밀도보다 낮은 정밀도로 상기 제1 상대 위치를 검출하는 데 사용되는 확인 패턴들을 각각 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 회절광과, 상기 제1 샷 영역의 확인 패턴과 상기 원판 상의 확인 패턴 간의 위치 관계에 기초하여, 상기 제1 상대 위치를 취득하는, 리소그래피 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 샷 영역의 마크와 상기 원판 상의 마크의 각각은 상기 격자 패턴 및 상기 확인 패턴을 포함하고, 상기 위치 시프트량은, 상기 격자 패턴과 상기 확인 패턴의 상대 위치 오차에 기초하여 취득되는, 리소그래피 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 샷 영역의 마크와 상기 원판 상의 마크는, 격자 패턴들, 및 상기 격자 패턴들에 의해 취득된 상기 제1 상대 위치의 정밀도보다 낮은 정밀도로 상기 제1 상대 위치를 검출하는 데 사용되는 확인 패턴들을 각각 포함하고,
상기 제1 샷 영역의 마크의 격자 패턴들과 상기 원판 상의 마크의 격자 패턴들은 서로 다른 간격을 갖고,
상기 제어 유닛은, 상기 제1 샷 영역의 확인 패턴과 상기 원판 상의 확인 패턴 간의 위치 관계에 기초하여 상기 제1 상대 위치를 취득하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 샷 영역은, 1개 이상의 칩 영역을 포함하고 부분적으로 손실된 상태로 상기 기판의 외주를 포함하도록 상기 기판의 주변부 상에 배치되는 제2 샷 영역을 포함하고,
상기 제2 샷 영역이 상기 목표 샷 영역일 때, 상기 제어 유닛은, 상기 검출 유닛으로 하여금 상기 1개 이상의 칩 영역에 대해 제공된 마크들 중 선택된 마크들을 검출하게 하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 샘플 샷 영역의 마크와 상기 원판 상의 마크는 격자 패턴들을 각각 포함하고, 상기 샘플 샷 영역의 마크의 격자 패턴들과 상기 원판 상의 마크의 격자 패턴은 서로 다른 간격을 갖고,
상기 제어 유닛은, 상기 검출 유닛으로 하여금 상기 샘플 샷 영역의 격자 패턴과 상기 원판 상의 격자 패턴의 회절광을 검출하게 하고, 이에 따라 상기 위치 시프트량을 취득하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출 유닛은, 상기 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크를 동시에 관찰함으로써 상기 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크 간의 상대 위치를 검출하는, 리소그래피 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 검출 유닛으로 하여금 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들과 상기 선택된 마크들에 대응하는 상기 원판 상의 마크들 간의 상대 위치를 검출하게 하는 동안 상기 정렬을 제어하는, 리소그래피 장치.
물품을 제조하는 방법으로서,
리소그래피 장치를 사용하여 기판 상으로 원판의 패턴을 전사하는 단계와,
상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함하고,
상기 원판 상에 형성된 패턴을 상기 기판 상의 복수의 샷 영역의 각각으로 전사하는 상기 리소그래피 장치는,
검출 유닛으로서, 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크가 상기 검출 유닛의 시야 내에 포함되어 있는 상태에서, 상기 원판의 패턴이 전사될 상기 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크 간의 상대 위치를 검출하도록 구성된, 검출 유닛과,
상기 검출 유닛의 검출 결과를 기초로 하여 상기 목표 샷 영역과 상기 원판의 패턴 간의 정렬을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은,
복수의 샷 영역 중 샘플 샷 영역으로의 원판의 패턴의 전사를 제어하고, 샘플 샷 영역과 샘플 샷 영역으로 전사되는 원판의 패턴 간의 중첩 오차를 측정하고,
측정된 중첩 오차가 허용가능 범위 내에 속할 때 샘플 샷 영역 내의 마크와 원판 상의 대응하는 마크 간의 위치 시프트량을 결정하고,
상기 목표 샷 영역에 제공된 복수의 마크 중 상기 정렬에 사용될 마크들을 선택하고,
상기 샘플 샷 영역을 이용하여 결정된 위치 시프트량을 나타내는 정보로부터, 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들에 대응하는 상기 샘플 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 마크들 간의 위치 시프트량을 취득하고,
상기 검출 유닛으로 하여금 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들과 상기 선택된 마크들에 대응하는 상기 원판 상의 마크들 간의 상대 위치를 검출하게 하고,
상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상대 위치가 취득된 상기 위치 시프트량만큼 각각 시프트되도록 상기 정렬을 제어하며,
상기 물품은 가공된 기판의 적어도 일부를 포함하는, 물품 제조 방법.
원판 상에 형성된 패턴을 기판 상의 복수의 샷 영역의 각각으로 전사하는 리소그래피 장치에서 샷 영역과 원판을 정렬하는 방법으로서,
상기 리소그래피 장치는 검출 유닛을 포함하고, 상기 검출 유닛은, 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크가 상기 검출 유닛의 시야 내에 포함되어 있는 상태에서, 상기 원판의 패턴이 전사될 상기 목표 샷 영역에 제공된 마크와 상기 원판 상에 제공된 마크 간의 상대 위치를 검출하도록 구성되고,
상기 정렬하는 방법은,
복수의 샷 영역 중 샘플 샷 영역으로의 원판의 패턴의 전사를 제어하고, 샘플 샷 영역과 샘플 샷 영역으로 전사되는 원판의 패턴 간의 중첩 오차를 측정하는 단계와,
측정된 중첩 오차가 허용가능 범위 내에 속할 때 샘플 샷 영역 내의 마크와 원판 상의 대응하는 마크 간의 위치 시프트량을 결정하는 단계와,
상기 목표 샷 영역에 제공된 복수의 마크 중에서 상기 정렬에 사용될 마크들을 선택하는 단계와,
상기 샘플 샷 영역을 이용하여 결정된 위치 시프트량을 나타내는 정보로부터, 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들에 대응하는 상기 샘플 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 마크들 간의 위치 시프트량을 취득하는 단계와,
상기 검출 유닛으로 하여금 상기 목표 샷 영역의 선택된 마크들과 상기 선택된 마크들에 대응하는 상기 원판 상의 마크들 간의 상대 위치를 검출하게 하는 단계와,
상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상대 위치가 취득된 상기 위치 시프트량만큼 각각 시프트되도록 상기 목표 샷 영역과 상기 원판의 패턴 간의 정렬을 제어하는 단계를 포함하는, 샷 영역과 원판의 정렬 방법.
기판의 외주를 포함하도록 상기 기판의 주변부 상에 배치된 목표 샷 영역과 원판의 패턴을 정렬하는 방법으로서,
상기 기판 상의 샘플 샷 영역으로의 원판의 패턴의 전사를 제어하고, 샘플 샷 영역과 샘플 샷 영역으로 전사되는 원판의 패턴 간의 중첩 오차를 측정하는 단계와,
상기 기판 상의 샘플 샷 영역과 상기 원판의 패턴 간의 중첩 오차가 허용가능 범위 내에 속할 때 상기 샘플 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 대응 마크들 간에 발생되는 위치 시프트량을 취득하는 단계와,
취득한 상기 위치 시트프량으로부터, 상기 목표 샷 영역의 마크들에 대응하는 상기 샘플 샷 영역의 마크들에 대한 위치 시프트량을 선택하는 단계와,
상기 목표 샷 영역의 마크들과 상기 원판 상의 대응 마크들 간의 상대 위치가 선택된 상기 위치 시프트양만큼 각각 시프트되도록 상기 원판의 패턴과 상기 목표 샷 영역을 정렬하는 단계를 포함하는, 원판의 패턴과 목표 샷 영역의 정렬 방법.