KR102082584B1 - 검출 장치, 임프린트 장치, 물품 제조 방법, 조명 광학계 및 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
검출 장치는, 피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 피검물의 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계, 및 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함한다. 상기 조명 광학계는 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 상기 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함한다. 검출 광학계는, 제1 각도 분포로 조명된 제1 부분에 있는 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 제2 각도 분포로 조명된 제2 부분에 있는 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광을 검출하도록 구성된다.
Description
본 발명은, 검출 장치, 임프린트 장치, 물품 제조 방법, 조명 광학계, 및 검출 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은, 기판 상에 도포된 임프린트재를 몰드로 성형함으로써 기판 상에 미세한 패턴을 형성하는 기술이다. 예를 들어, 이러한 임프린트 기술의 하나로서 광경화법이 있다. 이 광경화법을 사용한 임프린트 기술에서는, 먼저, 기판 상의, 임프린트 영역인 샷에 임프린트재(광경화성 수지)를 공급한다. 임프린트재에 몰드의 패턴을 가압한 상태에서 임프린트재에 광을 조사함으로써 임프린트재를 경화시킨다. 경화한 수지로부터 몰드를 분리하고, 따라서 수지로 구성된 패턴이 기판 상에 형성된다.
기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴을 가압하기 위해서는, 기판과 몰드가 고정밀도로 서로에 대해 위치결정될 필요가 있다. 임프린트 장치에서 기판과 몰드를 서로에 대해 위치결정하기 위해, 몰드에 형성된 마크의 각 샷에 형성된 마크를 검출함으로써 위치결정을 달성하는 소위 다이-바이-다이 방법이 알려져 있다.
특허문헌 1은 몰드와 기판 각각에 형성된 위치결정 마크를 검출하고, 기판면에서의 X 방향의 위치 및 Y 방향의 위치를 구하는 검출기를 구비한 임프린트 장치를 개시하고 있다. 구체적으로는, X 방향의 위치를 검출하기 위한 X 마크와, Y 방향의 위치를 검출하기 위한 Y 마크의 양쪽 모두를 조명하고, 2개의 마크로부터의 광 빔을 1개의 이미지 센서에 의해 결상한다.
특허문헌 1에 기재된 검출기에서는, 예를 들어 위치결정 마크의 에지에 의해 산란되는 원치않는 광 빔이 발생할 수 있고, 원치않는 광 빔이 이미지 센서에 도달할 수 있다. 따라서, 원치않는 광 빔은 마크로부터의 검출 광 빔에 노이즈를 일으킬 수 있고, 마크의 위치 계측에 있어서의 정밀도가 감소될 수 있다.
본 발명의 양태는, 피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계, 및 상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함하는 검출 장치를 제공한다. 상기 조명 광학계는 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 상기 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함한다. 상기 검출 광학계는, 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 개요를 도시한다.
도 2는 얼라인먼트 마크를 도시한다.
도 3은 얼라인먼트 마크가 조명되고 검출되는 방법을 도시한다.
도 4a는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔의 검출 신호를 도시한다.
도 4b는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔의 검출 신호를 도시한다.
도 4c는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔의 검출 신호를 도시한다.
도 5a는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 5b는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 5c는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 5d는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 6은 얼라인먼트 스코프의 구성을 도시한다.
도 7은 광학 소자의 구성을 도시한다.
도 8a는 광학 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 광학 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 조명 광학계의 퓨필면에서의 광학 강도 분포를 도시한다.
도 9b는 조명 광학계의 퓨필면에서의 광학 강도 분포를 도시한다.
도 10은 개구 조리개의 구성을 도시한다.
도 11은 얼라인먼트 스코프의 검출 신호를 도시한다.
도 12는 광학 소자의 변형예를 도시한다.
도 13은 마크와 조명 광 빔의 변형예를 도시한다.
도 2는 얼라인먼트 마크를 도시한다.
도 3은 얼라인먼트 마크가 조명되고 검출되는 방법을 도시한다.
도 4a는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔의 검출 신호를 도시한다.
도 4b는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔의 검출 신호를 도시한다.
도 4c는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔의 검출 신호를 도시한다.
도 5a는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 5b는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 5c는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 5d는 마크를 위한 조명 광 빔과 검출 화상 사이의 관계를 도시한다.
도 6은 얼라인먼트 스코프의 구성을 도시한다.
도 7은 광학 소자의 구성을 도시한다.
도 8a는 광학 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 광학 소자의 회절 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 조명 광학계의 퓨필면에서의 광학 강도 분포를 도시한다.
도 9b는 조명 광학계의 퓨필면에서의 광학 강도 분포를 도시한다.
도 10은 개구 조리개의 구성을 도시한다.
도 11은 얼라인먼트 스코프의 검출 신호를 도시한다.
도 12는 광학 소자의 변형예를 도시한다.
도 13은 마크와 조명 광 빔의 변형예를 도시한다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시형태를 첨부의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면서 본 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 일례로서, 임프린트재가 자외(UV) 방사선으로 조사되어 경화되는 UV 방사선 경화 임프린트 장치에 대해서 설명한다. 단, 본 예시적인 실시형태는 다른 파장 범위의 방사선으로 수지를 조사하여 경화시키는 임프린트 장치, 또는 다른 형태의 에너지(예를 들어, 열)로 수지를 조사하여 경화시키는 임프린트 장치에도 적용될 수 있다. 임프린트 장치(100)는, 임프린트 처리를 반복함으로써 기판(W)(웨이퍼) 상의 복수의 샷 영역에 패턴을 형성하도록 구성된다. 여기서, 임프린트 처리는, 몰드(M)의 패턴부를 임프린트재에 접촉시키고, 패턴부가 임프린트재에 가압(압인)된 상태에서 임프린트재를 경화시킴으로써 기판(W) 상의 샷 영역에 패턴을 형성하는 처리를 지칭한다. 임프린트 장치(100)는, 경화 유닛(120), 몰드 조작 기구(130), 몰드 형상 보정 기구(140), 기판 구동 유닛(160), 검출기(170), 도포 기구(180), 관찰 스코프(190), 및 제어 유닛(CNT)을 포함할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(100)는, 도면에는 도시되지 않지만, 몰드 조작 기구(130)를 보유지지하기 위한 브리지 정반, 기판 구동 유닛(160)을 보유지지하기 위한 베이스 정반 등도 포함한다. 도 1에서는, 기판(W)의 표면에 평행한 면 내에 X 축 및 Y 축이 놓이고, X 축과 Y 축에 수직인 방향으로 Z 축이 연장된다.
경화 유닛(120)은, 몰드(M)를 통해 기판(W)상의 임프린트재(수지, 레지스트)(R)에 자외 방사선을 조사하여, 임프린트재(R)를 경화시킨다. 임프린트재(R)는 자외 방사선 경화형 수지이다. 경화 유닛(120)은, 예를 들어 광원 유닛(110) 및 광학계(112)를 포함한다. 광원 유닛(110)은, 예를 들어 자외 방사선(예를 들어, i선, g선)을 방출하는 수은 램프 등의 광원과, 해당 광원에 의해 방출된 방사선을 집광하는 타원 미러를 포함할 수 있다. 광학계(112)는, 임프린트재(R)를 경화시키기 위한 방사선을 샷 영역 내의 임프린트재(R)에 조사하기 위한 렌즈, 애퍼쳐, 반투명 은거울(half-silvered mirror)(HM) 등을 포함할 수 있다. 애퍼쳐는 화각을 제어하거나 주변 영역의 방사선의 차단을 제어하기 위해서 사용된다. 화각을 제어함으로써 대상 샷 영역만을 조사할 수 있고, 주변 영역의 방사선의 차단을 제어함으로써 기판 상의 샷 영역 외부의 영역이 자외 방사선으로 조사되는 것을 방지할 수 있다. 광학계(112)는 몰드를 균일하게 조사하기 위해서 광학 적분기를 포함할 수 있다. 애퍼쳐에 의해 범위가 규정된 방사선은 결상 광학계와 몰드(M)를 통해서 기판 상의 임프린트재(R)에 입사한다. 몰드(M)는, 예를 들어 디바이스의 회로 패턴 등의 요철 패턴이 3차원적으로 형성된 몰드이다. 몰드(M)의 재질은 자외 방사선을 투과시킬 수 있는 석영 등이다.
몰드 조작 기구(130)는, 예를 들어 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(132), 몰드 척(132)을 구동함으로써 몰드(M)를 구동하는 몰드 구동 기구(134), 및 몰드 구동 기구(134)를 지지하는 몰드 베이스(136)를 포함할 수 있다. 몰드 구동 기구(134)는, 몰드(M)의 위치를 6축을 따라 제어하는 위치결정 기구 및 몰드(M)를 기판(W) 혹은 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 가압하고, 경화된 임프린트재(M)로부터 몰드(M)를 분리하는 기구를 포함한다. 여기서, 6축은, 몰드 척(132)의 지지면(기판(W)을 지지하는 면)이 XY 평면이고, XY 평면에 직교하는 방향이 Z 축인 XYZ 좌표계에서의 X축, Y축, Z축 및 X축, Y축, 및 Z축 주위의 회전에 대응한다.
몰드 형상 보정 기구(140)는 몰드 척(132)에 탑재될 수 있다. 몰드 형상 보정 기구(140)는, 예를 들어 공기나 오일 등의 유체로 작동하는 실린더를 사용하여 몰드에 그 외주로부터 압력을 가함으로써 몰드(M)의 형상을 보정할 수 있다. 혹은, 몰드 형상 보정 기구(140)는, 몰드(M)의 온도를 제어하는 온도 제어 유닛을 포함하며 몰드(M)의 온도를 제어함으로써 몰드(M)의 형상을 보정한다. 기판(W)은, 열처리 등의 프로세스를 거침으로써 변형(전형적으로는, 팽창 또는 수축)될 수 있다. 몰드 형상 보정 기구(140)는, 이러한 기판(W)의 변형에 따라, 몰드(M)의 패턴과 기판(W) 상에 형성된 패턴 사이의 오버레이 오차가 허용 범위 내에 들어가도록 몰드(M)의 형상을 보정한다.
기판 구동 유닛(160)은, 예를 들어 기판(W)을 흡착함으로써 기판(W)을 보유지지하는 기판 척(162), 기판 척(162)을 구동함으로써 기판(W)을 구동하는 기판 스테이지(164), 및 스테이지 구동 기구(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 스테이지 구동 기구는, 기판 스테이지(164)의 위치를 전술한 6축을 따라 제어함으로써 기판(W)의 위치를 제어하는 위치결정 기구를 포함할 수 있다.
검출기(검출 장치)(170)는, 예를 들어 얼라인먼트 스코프(172), 스테이지 기구(174), 및 광학계(175)를 포함할 수 있다. 검출기(170)는, 몰드(M)와 기판(W) 상의 샷 영역의 상대 위치(위치 어긋남)를 검출한다. 얼라인먼트 스코프(172)는, 몰드(M)에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크와 기판(W) 상에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크를 검출한다. 스테이지 기구(174)는, 기판(W) 상의 마크의 위치에 기초하여, 얼라인먼트 스코프(172)를 위치결정한다. 광학계(175)는, 얼라인먼트 스코프(172)의 광학 경로를 조정하기 위한 렌즈, 애퍼쳐, 미러, 반투명 은거울 등을 포함할 수 있다.
도포 기구(180)는 기판(W) 상에 임프린트재를 도포한다. 도포 기구(180)는, 임프린트재를 수용하는 탱크, 해당 탱크로부터 공급로를 통해서 공급되는 임프린트재를 기판에 대하여 토출하는 노즐, 해당 공급로에 제공된 밸브, 및 공급량 제어 유닛을 포함할 수 있다. 공급량 제어 유닛은, 전형적으로는, 1회의 임프린트재 토출 동작으로 1개의 샷 영역에 임프린트재가 도포되도록, 밸브를 제어함으로써 기판(W) 상에 공급되는 임프린트재의 양을 제어한다.
관찰 스코프(190)는 샷 영역 전체를 관찰하기 위한 스코프이며, 샷 영역 전체의 상을 촬상하는 이미지 센서를 포함한다. 관찰 스코프(190)는, 몰드(M)와 임프린트재(R) 사이의 압인, 또는 몰드(M)의 패턴의 요철부에의 임프린트재(R)의 충전의 진행 상태를 확인하기 위해서 사용된다.
임프린트 장치(100)의 임프린트 처리에 대해서 설명한다. 제어 유닛(CNT)은, 먼저, 기판(W)을 기판 척(162) 위로 반송하고, 이 기판(W)을 기판 척(162)에 고정시킨다. 계속해서, 제어 유닛(CNT)은, 기판 스테이지(164)를 도포 기구(180)의 도포 위치로 이동시킨다. 그 후, 도포 기구(180)는, 도포 단계에서 기판(W) 상의 미리결정된 샷(임프린트 영역)에 임프린트재(R)를 도포한다(도포 단계). 이어서, 제어 유닛(CNT)은, 기판(W)의 도포면이 몰드(M)의 바로 아래에 위치하도록, 기판 스테이지(164)를 이동시킨다.
이어서, 제어 유닛(CNT)은, 몰드 구동 기구(134)를 구동하고, 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 몰드(M)를 가압한다(몰드 가압 단계). 이때, 임프린트재(R)는, 몰드(M)에 의해 가압되어, 몰드(M)에 형성된 패턴면을 따라 유동한다. 이 상태에서, 검출기(170)는 기판(W) 및 몰드(M)에 배치된 마크로부터의 광 빔을 검출한다. 검출 결과에 기초하여, 제어 유닛(CNT)은, 기판 스테이지(164)를 구동함으로써 몰드(M)와 기판(W)의 서로에 대한 위치결정, 및 몰드 형상 보정 기구(140)의 사용에 의한 몰드(M)의 형상의 보정 등을 행한다. 따라서, 임프린트재(R)는 몰드(M)의 패턴면 상에서 유동하고(충전), 몰드(M)와 기판(W)이 서로에 대해 위치결정되며, 몰드(M)의 형상이 충분히 보정된다. 그리고, 경화 유닛(120)은 몰드(M)의 배면(상면)으로부터 자외 방사선을 몰드(M)에 조사하고, 몰드(M)를 통해 투과된 자외 방사선에 의해 임프린트재(R)가 경화된다(경화 단계). 그 후, 몰드 구동 기구(134)를 다시 구동시켜, 몰드(M)를 기판(W)으로부터 분리하고(몰드 분리 단계), 따아서 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 몰드(M)의 요철 패턴이 전사된다.
이제 도 2 내지 도 5d를 참고하여 얼라인먼트 마크와 종래의 얼라인먼트 스코프(S)에 대해서 설명한다. 도 2는, 마크 관찰 영역(4)에서, 몰드(M)에 형성된 얼라인먼트 마크로서의 패턴(2a, 2b), 및 기판(W) 상에 형성된 얼라인먼트 마크로서의 패턴(3a, 3b)이 서로 겹친 상태를 도시한다. 마크 관찰 영역(4)은 얼라인먼트 스코프(S)의 관찰 시야이다. 패턴(2a, 2b)은, 각각 y 방향의 격자 피치(P1)와 x 방향의 격자 피치(P2)를 갖는 체커보드 유사 격자 패턴이다. 패턴(3a, 3b)은, 각각 x 방향에서만 격자 피치(P2)와 다른 격자 피치(P3)를 갖는 격자 패턴이다. 이 2개의 격자 패턴을 서로 겹친 상태에서, 격자 패턴으로부터의 회절 광 빔이 서로 간섭하여 무아레 줄무늬(간선 광 빔)를 형성하고, 이 무아레 줄무늬가 검출된다. 패턴(2a)과 패턴(3a)은, 몰드(M)와 기판(W)(피검물)의 X 방향의 상대 위치를 검출하기 위한 마크(제1 얼라인먼트 마크)이다. 패턴(2b)과 패턴(3b)은, 몰드(M)와 기판(W)의 Y 방향의 상대 위치를 검출하기 위한 마크(제2 얼라인먼트 마크)이다.
종래의 얼라인먼트 스코프(S)는, 기판(W) 상의 패턴(2a, 2b)과, 몰드(M) 상의 패턴(3a, 3b)을, 도 3에 도시된, 조명 광학계의 퓨필면 상의 조명 분포(IL1 내지 IL4)로 조명한다. 퓨필면 상의 조명 분포는, 피조명면의 위치에 입사하는 광 빔의 각도 분포에 대응한다. 얼라인먼트 스코프(S)는, 몰드(M)를 통해서 검출 개구(D1)를 통과한 패턴(2a, 3a)으로부터의 광 빔 및 패턴(2b, 3b)으로부터의 광 빔을 검출한다(스루 더 몰드(through the mold)(TTM) 검출). 이에 의해, 패턴(2a, 3a)과 패턴(2b, 3b)을 얼라인먼트 스코프(S)에 의해 동시에 관찰할 수 있다. 패턴(2a, 3a)은 조명 광 빔(IL1 및 IL2)으로부터의 광 빔으로 조명되고, 패턴(2a, 3a)에 의해 회절된 광 빔이 도 4a에 도시된 무아레 줄무늬 신호의 형태로 이미지 센서 등에 의해 검출된다. 상기 무아레 줄무늬 신호로부터, 패턴(2a)과 패턴(3a)의 상대 위치, 즉 몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치를 구한다. 한편, 패턴(2b, 3b)은 조명 광 빔(IL3 및 IL4)으로부터의 광 빔으로 조명되고, 패턴(2b, 3b)에 의해 회절된 광 빔이 도 4b에 도시된 무아레 줄무늬 신호의 형태로 검출된다.
패턴(2a, 3a)을 계측하기 위해서 사용하는 조명 광 빔(IL1, IL2)과, 패턴(2b, 3b)을 계측하기 위해서 사용하는 조명 광 빔(IL3, IL4)에 의해 패턴(2a, 3a)이 조명된다. 즉, X 방향 및 Y 방향의 위치를 동시에 계측하기 위해서, 조명 광 빔(IL1 내지 IL4)으로 마크를 조명한다. 도 4a에 도시한 바와 같이, X 방향 위치가 계측될 때, X 방향 위치의 계측에 사용하지 않는 조명 광 빔(IL3, IL4)으로부터의 광 빔이 패턴(2a, 3a)의 에지에 의해 산란되며, 산란된 광 빔은 플레어되고 무아레 줄무늬 신호에 혼입된다. 도 4c는, 도 4a에 도시된 무아레 줄무늬 신호의 단면을 따른 신호 강도(이미지 센서의 수광면 상의 광학 강도 분포)를 나타낸다. 도 4c는, 패턴(2a, 3a)의 에지에 의해 산란된 광 빔이 무아레 줄무늬 신호에 인입되어, 신호 강도의 에지에서 피크가 높아지며, 산란된 광 빔의 영향이 커지는 것을 보여준다. 무아레 줄무늬 신호의 4 주기 중, 2의 주기는 산란된 광 빔에 의해 영향을 받고, 이는 위치 계측 정밀도에 영향을 준다. 또한, Y 방향 위치의 계측에 대해서도 마찬가지이며, Y 방향 위치의 계측에 사용하지 않는 조명 광 빔(IL1, IL2)으로부터의 광 빔이 패턴(2b, 3b)의 에지에 의해 산란되고, 산란된 광 빔이 플레어되어 무아레 줄무늬 신호에 혼입되는 것을 알았다.
일반적으로, 무아레 줄무늬 신호를 발생시키지 않는 마크를 검출하는 경우에서도, 검출에 사용되지 않는 광 빔이 산란된 광 빔을 초래하여 위치 계측 정밀도에 영향을 주는 것을 도 5a 내지 도 5d를 참고해서 설명한다. 도 5a는, X 방향 위치 계측용의 마크와 Y 방향 위치 계측용의 마크를 도시한다. 도 5b는, 조명 광학계의 퓨필면에서의 조명 광 빔(IL1, IL2)(Y 방향의 각도 분포)으로 마크를 조명했을 때에, 이미지 센서에 의해 검출되는 마크로부터의 광 빔의 검출 신호(검출 화상)를 나타낸다. 마크가 조명 광 빔(IL1, IL2)으로 조명되는 경우, X 방향 위치 계측용의 마크로부터 광은 검출되지 않고, Y 방향 위치 계측용의 마크로부터의 광 빔의 신호만이 검출된다. 도 5c는, 조명 광학계의 퓨필면에서의 조명 광 빔(IL3, IL4)(X 방향의 각도 분포)으로 마크를 조명했을 때의, 마크로부터의 광 빔의 검출 신호(검출 화상)를 나타낸다. 마크를 조명 광 빔(IL3, IL4)으로 조명했을 경우, Y 방향 위치 계측용의 마크로부터의 광 빔은 검출되지 않고, X 방향 위치 계측용의 마크로부터의 광 빔의 신호만이 검출된다. 도 5d는, 조명 광학계의 퓨필면에서의 조명 광 빔(IL1, IL2, IL3, IL4)으로 마크를 조명했을 때의, 마크로부터의 광 빔의 검출 신호(검출 화상)를 나타낸다. X 방향 및 Y 방향 위치 계측용의 마크로부터의 광 빔의 신호를 동시에 검출할 수 있지만, 계측 방향이 아닌 방향으로부터의 조명 광 빔에 의해 마크의 에지부가 빛나고, 검출 신호에서 위치 계측에 필요하지 않은 산란 광 빔이 발생한다. 도 5d는 산란 광 빔을 굵은 선으로 나타낸다. 산란 광 빔은 계측 방향에서의 검출 신호에서 강도를 가지기 때문에, 이러한 검출 신호를 사용하면 계측 오차가 발생한다.
이제, 상술한 문제를 해결하는 얼라인먼트 스코프(172)를 도 6 내지 도 9b를 사용해서 상세하게 설명한다. 얼라인먼트 스코프(172)는, 몰드(M)에 형성된 패턴(2a, 2b)과 기판(W) 상의 패턴(3a, 3b)을 조명하는 조명 광학계와, 패턴(2a, 3a)으로부터의 광 빔 및 패턴(2b, 3b)으로부터의 광 빔을 검출하는 검출 광학계를 갖는다. 얼라인먼트 마크로서의 패턴은 상술한 패턴과 동일하다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 조명 광학계는, 광원(도시하지 않음)과, 광학 소자(1), 조명 광학계의 퓨필면에 배치된 개구 조리개(20), 및 분리 프리즘(30)을 포함하고, 마크 관찰면(40)(피조명면)을 조명한다. 검출 광학계는, 수광 소자(5)와 마크로부터의 광 빔을 수광 소자(5)의 수광면에 결상하는 렌즈계로 구성된다. 분리 프리즘(30)은 또한 검출 광학계의 일부를 구성한다. 마크 관찰면(40)과 광학 소자(1)는 광학적으로 공액인 위치 관계를 갖는다. 마크 관찰면(40)에 있는 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔은, 분리 프리즘(30)의 투과부(광학축 근방)를 통해 투과되고, 수광 소자(5)에 도달한다. X 방향 위치 계측용의 마크로부터의 광 빔, 및 Y 방향 위치 계측용의 마크로부터의 광 빔은, 양자 모두 동일한 렌즈(광학계)를 통해 투과되고, 분리 프리즘(30)의 투과부를 통해 투과되며, 수광 소자(5)에 도달한다.
개구 조리개(20)는, 개구 조리개(20)가 광학 소자(1)에 대하여 푸리에 변환의 관계에 있는 면에 배치되며, 광학 소자(1)로부터의 원치않는 광 빔 및 0차 광선(ray)을 차단하기 위해 사용된다. 개구 조리개(20)는, 얼라인먼트 마크의 조명에 사용되는 광 빔의 부분이 그 개구부를 통과하는 것을 허용하며, 광 빔의 나머지 부분을 차단한다. 개구 조리개(20)의 개구를 통과한 광 빔은 분리 프리즘(30)의 반사면에 의해 반사되며 마크 관찰면(40)을 조명한다.
광학 소자(1)는, 회절 광학 소자, 마이크로렌즈 어레이, 공간 변조기(디지털 미러 어레이), 또는 프리즘 같은 광 빔의 각도를 편향시키는 소자로 구성될 수 있다. 광학 소자(1)는, 광원으로부터의 광 빔으로 상 면(image plane)을 조명하는 1개의 조명 광학계의 광학 경로 내에 배치된다. 도 7은 광학 소자(1)의 평면도를 나타낸다. 여기에서는, 광학 소자(1)가 회절 광학 소자인 예를 나타낸다. 광학 소자(1)는, 광학 소자(1)에 광 빔이 수직으로 입사했을 때에, Y 방향에서 회절 각도(φ)로 광 빔을 회절시키는 A 영역, 및 X 방향에서 회절 각도(φ)로 광 빔을 회절시키는 B 영역을 갖는다. A 영역에 의해 Y 방향에서 회절 각도(φ)로 회절된 광 빔을 도 8a에서 검정색 점으로 나타내고, B 영역에 의해 X 방향에서 회절 각도(φ)로 회절된 광 빔을 도 8b에서 검정색 점으로 나타낸다. 도 9a에 도시된 바와 같이, θ/2의 최대 입사 각도로 A 영역에 입사한 광 빔은, 퓨필면(개구 조리개(20))의 위치에서, 각도(θ)와 Y 방향의 회절 각도(φ)가 컨볼루션(convolution)된 분포를 갖는다. 회절된 광 빔은, 도 9a에 나타내는 각도 분포(제1 각도 분포)에 의해, 마크 관찰면(40)의 A 영역에 대응하는(공액인) 위치의 부분(제1 부분)을 조명한다. 마찬가지로, 도 9b에 도시된 바와 같이, B 영역에 θ/2의 최대 입사 각도로 입사한 광 빔은, 퓨필면(개구 조리개(20))의 위치에서, 각도(θ)와 X 방향의 회절 각도(φ)가 컨벌루션된 분포(검정색 점)를 갖는다. 회절된 광 빔은, 도 9b에 나타내는 각도 분포(제2 각도 분포)에 의해, 마크 관찰면(40)에서의 B 영역에 대응하는(공액인) 위치의 부분(제2 부분)을 조명한다. A 영역과 B 영역이 1개의 유리 플레이트(1개의 광학 부재) 상에 제공된 예를 나타냈다. 대안적으로, A 영역이 형성된 유리 플레이트와 B 영역이 형성된 다른 유리 플레이트를 서로 인접시켜 배치하도록 광학 소자(1)를 구성해도 된다.
도 10은 개구 조리개(20)를 나타낸다. 개구 조리개(20)는, 얼라인먼트 마크를 조명하기 위해 사용되는 광 빔의 부분이 개구부(IL1A, IL2A, IL3A, IL4A)를 통과하게 하고, 광 빔의 나머지 부분을 차단한다. 개구부(IL1A, IL2A)를 통과한 조명 광 빔이 A 영역에 대응하는 위치의 부분을 조명하고, 개구부(IL3A, IL4A)를 통과한 조명 광 빔이 B 영역에 대응하는 위치의 부분을 조명한다. 광학 소자(1)로부터의 0차 광선은 개구 조리개(20)의 차단 부분에 의해 차단된다.
얼라인먼트 마크를 조명하는 광 빔은, A 영역에 대응하는 부분에서는 Y 방향의 각도 분포(제1 각도 분포)를 갖거나, B 영역에 대응하는 부분에서는 X 방향의 각도 분포(제2 각도 분포)를 갖는다. 마크 관찰면(40)에서의 A 영역에 대응하는 위치의 부분에는, 패턴(2a)과 패턴(3a) 같은, 몰드(M)와 기판(W)의 X 방향의 상대 위치를 검출하기 위한 마크(제1 얼라인먼트 마크)가 배치된다. 또한, 마크 관찰면(40)에서의 B 영역에 대응하는 위치의 부분에는, 패턴(2b)과 패턴(3b) 같은, 몰드(M)와 기판(W)의 Y 방향의 상대 위치를 검출하기 위한 마크(제2 얼라인먼트 마크)가 배치된다. 그로 인해, 제1 각도 분포로 조명된 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔과, 제2 각도 분포로 조명된 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 수광 소자(5)에 의해 검출한다.
이와 같이, 얼라인먼트 스코프(172)의 사용에 의해, A 영역에 대응하는 부분에서는 Y 방향의 각도 분포를 갖는 조명 광 빔이 형성되고, B 영역에 대응하는 부분에서는 X 방향의 각도 분포를 갖는 조명 광 빔이 형성된다. 즉, A 영역에 대응하는 부분은 X 방향의 각도 분포를 갖는 조명 광 빔으로 조명되지 않기 때문에, 종래 X 방향 위치 계측용 마크의 좌우측에서 발생하는 조명 광 빔(IL3, IL4)에 의해 발생되는 산란 광 빔은 발생하지 않는다. 또한, B 영역에 대응하는 부분은 Y 방향의 각도 분포를 갖는 조명 광 빔으로 조명되지 않기 때문에, 종래 Y 방향 위치 계측용 마크의 상하측에서 발생하는 조명 광 빔(IL1, IL2)에 의해 유발되는 산란 광 빔이 발생하지 않는다.
도 11은, A 영역에 대응하는 부분의 패턴(2a)과 패턴(3a)에 의해 회절된 광 빔의 무아레 줄무늬 신호의 X 방향 단면을 따른 신호 강도를 나타낸다. 신호 강도의 에지에서 산란 광 빔이 감소되기 때문에, 위치 계측에 사용되는 4 주기의 신호를 고정밀도로 검출할 수 있다. 이와 같이, 위치가 계측되는 방향의 면에서 서로 상이한 복수의 마크를 상이한 조명 광 빔(각도 분포)으로 조명하는 것에 의해, 원치않는 산란 광 빔의 방생을 억제할 수 있고, 따라서 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출할 수 있다.
이와 같이 얼라인먼트 스코프(172)의 수광 소자(5)에 의해 검출된, A 영역에 대응하는 부분의 패턴(2a)과 패턴(3a)에 의해 회절된 광 빔의 무아레 줄무늬 신호의 데이터는, 제어 유닛(CNT) 같은 데이터 처리 유닛에 송신된다. 그리고, 데이터 처리 유닛은, 그 무아레 줄무늬 신호의 데이터로부터 피크 위치를 식별하고, 몰드(M)와 기판(W)(샷 영역)의 X 방향에서의 상대 위치를 구할 수 있다. 무아레 줄무늬 신호의 데이터에는, 산란 광 빔으로부터의 원치않는 광 빔을 포함하지 않기 때문에 S/N 비가 높다. 그로 인해, 마크의 위치 계측 정밀도의 저하를 억제할 수 있다. 제어 유닛(CNT)은, 구해진 상대 위치에 기초하여 기판 스테이지(164)를 구동하고, 몰드(M)와 기판(W)(샷 영역)을 서로에 대해 위치결정한다. 대안적으로, 제어 유닛(CNT)은, 상대 위치를 구하는 일 없이, 무아레 줄무늬 신호의 피크 위치에 기초하여 몰드(M)와 기판(W)(샷 영역)을 서로에 대해 위치결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 조명 광학계는, 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성되는 영역과, 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성되는 영역을 포함하는 광학 소자를 갖는다. 또한, 검출 광학계는, 제1 각도 분포로 조명된 피조명면의 제1 부분에 있는 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 제2 각도 분포로 조명된 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된다. 이에 의해, 제1 얼라인먼트 마크를 제2 각도 분포를 갖는 조명 광 빔으로 조명하지 않고, 제2 얼라인먼트 마크를 제1 각도 분포를 갖는 조명 광 빔으로 조명하지 않는다. 따라서, 마크의 에지로부터의 산란 광 빔 같은, 위치 계측에 사용되지 않는 원치않는 광 빔이 발생하지 않는다.
얼라인먼트 스코프(172)를 위한 광원으로서 레이저 등의 간섭성이 높은 광원을 사용하는 경우, 마크 관찰면(40)에서 스페클(speckle)이 발생할 수 있다. 이 경우, 조명 광학계의 퓨필면에, 편광판 등의 편광 소자나, 광학 회전 소자를 배치함으로써 스페클을 감소시킬 수 있다. 도 9a에 나타내는 상부의 조명 광 빔(+1차 광선)의 편광 방향 및 도 9a에 나타내는 하부의 조명 광 빔(-1차 광선)의 편광 방향이 서로 직교하도록, 퓨필면에 편광 소자나 광학 회전 소자를 배치함으로써, 스페클을 감소시킬 수 있다. 광학 소자(1)는 광학 소자(1)가 마크 관찰면(40)과 공액인 위치에 배치되기 때문에, 마크 관찰면(40)에 조명 광 빔의 포커스(결상 위치)를 맞추기 위해서, 조명 광학계의 광학축 방향(Z 방향)에서의 광학 소자(1)의 위치를 변경하기 위한 액추에이터(구동 유닛)(6)를 제공한다.
또한, 액추에이터(6)는 조명 광학계의 광학축 방향에 대하여 수직인 방향에서의 광학 소자(1)의 위치를 변경할 수 있도록 구성될 수 있으며, 얼라인먼트 마크의 중심 위치와 광학 소자(1)에 의한 조명 영역이 서로에 대해 위치결정될 수 있다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 마크의 크기나 계측 방향 따라 회절 각도나 크기가 상이한 A, B, C, 및 D 영역을 구비한 광학 소자(1')도 사용할 수 있다. 예를 들어, 광학 소자(1')를 액추에이터(6)를 사용하여 조명 광학계의 광학축 방향에 대하여 수직인 방향으로 구동함으로써, 얼라인먼트 마크의 위치와 광학 소자(1')의 조명 영역의 위치를 서로에 대해 위치결정할 수 있다. 얼라인먼트 마크의 검출에 사용하는 광 빔의 파장이 변경되는 경우, 광학 소자(1)에 의해 회절된 광 빔의 회절 각도가 변경되고, 따라서 사용되는 광 빔의 파장에 따라 액추에이터(6)에 의해 광학 소자(1)를 이동시킴으로써 사용되는 영역을 변경할 수 있다. 또한, 회절 각도의 면에서 서로 상이한 복수의 광학 소자(1)를 준비할 수 있고, 사용되는 광 빔의 파장에 따라, 복수의 광학 소자(1)를 전환하며 광학 소자(1) 중 하나를 광학 경로 내에 배치하는 전환 유닛을 제공할 수도 있다. 또한, 얼라인먼트 마크의 회전 각도에 따라, 액추에이터(6)를 사용하여 광학 소자(1)를 조명 광학계의 광학축 주위로 회전시켜서 위치결정을 달성할 수 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 개구부(IL1A)에 입사하는 광 빔에 관해서, 이점 쇄선부로 나타내는 바와 같이, 상대적으로 긴 파장을 갖는 광 빔과 상대적으로 짧은 파장을 갖는 광 빔 사이에서 파장에 따라 회절 각도가 상이하기 때문에, 긴 파장을 갖는 광 빔의 위치와 짧은 파장을 갖는 광 빔의 위치는 퓨필면에서 서로 오프셋된다. 이 경우, 사용되는 파장이 상이한 광 빔 사이에서 광 빔이 겹치는 영역을 개구부(IL1A)에 의해 잘라낼 수도 있다.
상술한 바와 같이, 도 5a에 나타내는 바와 같이 무아레 줄무늬 신호를 발생시키지 않는 마크가 검출되는 경우에도 본 예시적인 실시형태를 적용할 수 있다. 지금까지, X 방향 및 Y 방향의 위치를 계측하기 위해 사용되는 마크만을 설명하였다. 그러나, 도 13에 도시하는 바와 같이, 45° 방향의 계측용의 마크를 퓨필면에서의 조명 광 빔 분포(IL7, IL8)로 조명하고, -45° 방향의 계측용의 마크를 퓨필면에서의 조명 광 빔 분포(IL5, IL6)로 조명하는 것도 가능하다. 그로 인해, 마크의 각도나 방향 또는 조명 광 빔의 분포의 면에서 어떠한 제한도 없이 본 예시적인 실시형태를 적용할 수 있다. 또한, 산란 광 빔을 억제하기 위해서 에지부와 중심부에서 주기 패턴의 폭 또는 피치가 상이해지는 마크를 사용함으로써, 산란 광 빔의 발생을 더 억제할 수 있다.
광학 소자(1)로서 공간 변조기를 사용하는 경우, 조명 광 빔의 각도 분포를 시간마다 변경할 수 있다. 제2 각도 분포로 B 영역에 대응하는 부분에 있는 마크를 조명해서 수광 소자(5)에 의해 화상을 취득하는 것과, 제1 각도 분포로 A 영역에 대응하는 부분에 있는 마크를 조명해서 수광 소자(5)에 의해 화상을 취득하는 것은 시간적으로 분리해서 행할 수 있다. 이 경우, X 방향만의 위치 계측을 위한 마크 검출과, Y 방향만의 위치 계측을 위한 마크 검출을 시간적으로 분리하는 것이 가능하고, 따라서 위치 계측에 사용되지 않는 광 빔이 산란 광 빔의 형태로 검출 신호(수광 소자(5))에 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 광학 소자(1)로서 회절 광학 소자를 사용하는 경우에도, 이하의 처리를 시간적으로 분리해서 행할 수 있다. 구체적으로는, A 영역을 조명해서 제1 각도 분포로 A 영역에 대응하는 부분에 있는 마크를 조명해서 수광 소자(5)로 화상을 취득하고, B 영역을 조명해서 제2 각도 분포로 B 영역에 대응하는 부분에 있는 마크를 조명해서 수광 소자(5)로 화상을 취득하는 처리를 시간적으로 분리해서 행할 수 있다.
또한, 얼라인먼트 스코프(172)의 다른 예로서는, 광학 소자(1)를 사용하지 않고 개구 조리개에 의해 조명 광 빔을 형성하는 경우에서도, 이하의 처리를 시간적으로 분리해서 행할 수 있다. 구체적으로는, 개구 조리개를 사용하여 제1 각도 분포의 조명 광 빔을 형성해서 A 영역에 대응하는 부분을 조명해서 수광 소자에 의해 화상을 취득하고, 개구 조리개를 사용하여 제2 각도 분포의 조명 광 빔을 형성해서 B 영역에 대응하는 부분을 조명해서 수광 소자에 의해 화상을 취득하는 처리를 시간적으로 분리해서 행할 수 있다. 이 경우, 개구 조리개의 복수의 개구를 선택적으로 차단하거나, 개구 조리개를 회전시키거나, 개구 위치가 서로 상이한 복수의 개구 조리개를 전환하며, 개구 조리개 중 전환된 것을 광학 경로 내에 배치함으로써 다양한 각도 분포를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 조명 광학계가 제1 각도 분포의 조명 광 빔을 형성하고, 제1 얼라인먼트 마크를 제1 각도 분포로 조명하고, 검출 광학계가 제1 각도 분포로 조명된 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는 제1 단계를 행한다. 그리고, 제1 단계 후에, 조명 광학계가 제2 각도 분포의 조명 광 빔을 형성하고, 제2 얼라인먼트 마크를 제2 각도 분포로 조명하고, 검출 광학계가 제2 각도 분포로 조명된 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는 제2 단계를 행할 수 있다. 이에 의해, 마크의 위치 계측 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
[물품 제조 방법]
물품(반도체 집적 회로 디바이스, 액정 표시 디바이스, MEMS(microelectromechanical sensor), 하드 디스크, 컬러 필터 등)의 제조 방법은, 전술한 임프린트 장치를 사용해서 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름 유사 기판 등) 위에 패턴을 전사(형성)하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 물품 제조 방법은 패턴이 형성된 기판을 에칭, 다이싱 등을 통해 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 패턴드 미디어(기록 매체) 또는 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 상기 물품 제조 방법은 에칭 단계 대신에 패턴이 전사된 상기 기판을 가공하는 다른 가공 단계를 포함할 수 있다. 이 물품 제조 방법에 따르면, 종래의 물품보다 고 품질을 갖는 물품이 제조될 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
본 출원은 전문이 본원에 참조로 통합되는 2015년 8월 21일에 출원된 일본 특허 출원 제2015-164014호의 이점을 청구한다.
Claims (17)
- 검출 장치이며,
피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계; 및
상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함하며,
상기 조명 광학계는 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 상기 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함하며,
상기 검출 광학계는, 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성되고,
상기 검출 광학계는 공통의 수광 소자를 이용하여 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔과 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는, 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광학 소자는 회절 광학 소자, 렌즈 어레이, 프리즘, 및 공간 변조기 중 하나인, 검출 장치. - 검출 장치이며,
피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계; 및
상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함하며,
상기 조명 광학계는 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 상기 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함하며,
상기 검출 광학계는, 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성되고,
상기 검출 장치는 상기 광학 소자를 구동하도록 구성된 구동 유닛을 포함하는, 검출 장치. - 제3항에 있어서,
상기 구동 유닛은 상기 조명 광학계의 광학축 방향에서의 상기 광학 소자의 위치를 변경하도록 구성되는, 검출 장치. - 제3항에 있어서,
상기 구동 유닛은, 얼라인먼트 마크의 위치에 기초하여, 상기 조명 광학계의 광학축 방향에 대하여 수직인 방향에서의 상기 광학 소자의 위치를 변경하도록 구성되는, 검출 장치. - 제3항에 있어서,
상기 구동 유닛은 상기 조명 광학계의 광학축을 중심으로 상기 광학 소자를 회전시키도록 구성되는, 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 검출 장치는 복수의 광학 소자들을 포함하고,
상기 복수의 광학 소자들을 전환하며 상기 복수의 광학 소자들 중 하나를 광학 경로 내에 배치하도록 구성된 전환 유닛이 제공되는, 검출 장치. - 제7항에 있어서,
상기 검출 장치는, 조명 광 빔의 파장에 따라, 상기 광학 경로 내에 배치되는 광학 소자를 전환하도록 구성되는, 검출 장치. - 검출 장치이며,
피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계; 및
상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함하며,
상기 조명 광학계는 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 상기 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함하며,
상기 검출 광학계는, 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성되고,
상기 검출 장치는, 조리개가 상기 광학 소자에 대하여 푸리에 변환 관계에 있는 면에 배치되는 상기 조리개를 포함하는, 검출 장치. - 제1항에 있어서,
상기 검출 장치는, 상기 광학 소자에 대하여 푸리에 변환 관계에 있는 면에 배치되는 편광 소자를 포함하는, 검출 장치. - 몰드의 패턴을 기판 상의 임프린트재에 접촉시켜 상기 임프린트재에 패턴을 형성하도록 구성된 임프린트 장치이며,
제1항에 따른 검출 장치를 포함하며,
상기 검출 장치는 피검물로서의 상기 몰드와 상기 기판 사이의 위치 어긋남을 검출하도록 구성되는, 임프린트 장치. - 물품 제조 방법이며,
임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 패턴이 형성된 기판을 가공하여 물품을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 임프린트 장치는 몰드의 패턴을 기판 상의 임프린트재에 접촉시켜 상기 임프린트재에 패턴을 형성하고,
상기 임프린트 장치는,
피검물로서의 상기 몰드와 상기 기판 사이의 위치 어긋남을 검출하도록 구성된 검출 장치를 포함하고,
상기 검출 장치는,
상기 몰드의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계; 및
상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 포함하며,
상기 조명 광학계는 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자를 포함하고, 상기 광학 소자는, 상기 피조명면의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함하며,
상기 검출 광학계는, 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성되고,
상기 검출 광학계는 공통의 수광 소자를 이용하여 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔과 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는, 물품 제조 방법. - 피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계이며,
피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되는 광학 소자로서, 상기 피조명면의 제1 부분을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어느 한 방향의 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역, 및 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 다른 한 방향의 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하도록 구성된 영역을 포함하는, 광학 소자를 포함하며,
상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크를 상기 제1 각도 분포로 조명하고, 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크를 상기 제2 각도 분포로 조명하는, 조명 광학계. - 피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와 상기 피검물의 상기 제1 방향과는 상이한 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하도록 구성된 조명 광학계와, 상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하도록 구성된 검출 광학계를 사용하는 검출 방법이며,
상기 조명 광학계가 제1 각도 분포의 조명 광 빔을 형성하고 상기 제1 얼라인먼트 마크를 상기 제1 각도 분포로 조명하고, 상기 검출 광학계가 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는 제1 단계; 및
상기 제1 단계 후에, 상기 조명 광학계가 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포의 조명 광 빔을 형성하고 상기 제2 얼라인먼트 마크를 상기 제2 각도 분포로 조명하며, 상기 검출 광학계가 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는 제2 단계를 포함하고,
상기 제1 단계에 있어서, 수광 소자를 이용하여 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 단계에 있어서, 상기 제1 단계와 공통의 수광 소자를 이용하여 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는, 검출 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 소자의 제1 영역으로부터의 상기 제1 각도 분포의 조명 광 빔으로 상기 피조명면의 제1 부분에 조명 영역을 한정하여 상기 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크를 조명하고, 상기 광학 소자의 제2 영역으로부터의 상기 제2 각도 분포의 조명 광 빔으로 상기 피조명면의 제1 부분과는 상이한 제2 부분에 조명 영역을 한정하여 상기 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크를 조명하는, 검출 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 광학 소자는,
상기 광학 소자의 상기 제1 영역으로부터의 상기 제1 각도 분포의 조명 광 빔으로, 상기 피조명면의 상기 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크를 조명하고, 상기 피조명면의 상기 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크를 조명하지 않고,
상기 광학 소자의 상기 제2 영역으로부터의 상기 제2 각도 분포의 조명 광 빔으로, 상기 피조명면의 상기 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크를 조명하고, 상기 피조명면의 상기 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크를 조명하지 않는, 검출 장치. - 피검물의 제1 방향의 위치를 검출하기 위한 제1 얼라인먼트 마크와, 상기 피검물의 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 위치를 검출하기 위한 제2 얼라인먼트 마크를 조명하는 조명 광학계와,
상기 제1 얼라인먼트 마크와 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는 검출 광학계를 구비하는 검출 장치이며,
상기 조명 광학계는, 피조명면과 광학적으로 공액인 위치에 배치되고, 상기 피조명면의 제1 부분을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어느 한 방향의 제1 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하는 영역과, 상기 피조명면의 제1 부분과 상이한 제2 부분을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 다른 한 방향의 제2 각도 분포로 조명하는 조명 광 빔을 형성하는 영역을 포함하는 광학 소자를 갖고,
상기 검출 광학계는, 상기 제1 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제1 부분에 있는 상기 제1 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하고, 상기 제2 각도 분포로 조명된 상기 피조명면의 제2 부분에 있는 상기 제2 얼라인먼트 마크로부터의 광 빔을 검출하는, 검출 장치.
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