KR102172083B1 - 계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법 - Google Patents

계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102172083B1
KR102172083B1 KR1020170051377A KR20170051377A KR102172083B1 KR 102172083 B1 KR102172083 B1 KR 102172083B1 KR 1020170051377 A KR1020170051377 A KR 1020170051377A KR 20170051377 A KR20170051377 A KR 20170051377A KR 102172083 B1 KR102172083 B1 KR 102172083B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
wavelength
amount
alignment mark
detected
Prior art date
Application number
KR1020170051377A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170121708A (ko
Inventor
겐지 야에가시
도시키 이와이
다카미츠 고마키
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20170121708A publication Critical patent/KR20170121708A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102172083B1 publication Critical patent/KR102172083B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/32—Fiducial marks and measuring scales within the optical system
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/60—Systems using moiré fringes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70141—Illumination system adjustment, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of illumination system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7042—Alignment for lithographic apparatus using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping or imprinting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하는 계측 장치는 복수의 파장에서 위치 정렬 마크를 조명할 수 있는 조명 유닛, 위치 정렬 마크로부터의 광을 검출하는 검출 유닛, 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구하는 처리 유닛, 및 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록 복수의 파장의 광량 간의 상대량을 조정하는 조정 유닛을 포함한다.

Description

계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법{MEASUREMENT DEVICE, IMPRINT APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING PRODUCT, LIGHT AMOUNT DETERMINATION METHOD, AND LIGHT AMOUNT ADJUSTMENT METHOD}
본 발명은 계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스와 MEMS(micro electromechanical systems)의 미세화에 대한 요구가 진행되고 있다. 기판 상의 임프린트재를 몰드로 성형하고, 임프린트재의 패턴을 기판 상에 형성하는 미세 가공 기술이 주목받고 있다. 이러한 기술은 임프린트 기술이라고 호칭된다. 임프린트 기술은 기판 상에 수 나노미터 정도의 미세한 구조체를 형성할 수 있다.
임프린트 기술의 예들 중에는, 광경화법이 있다. 광경화법을 사용한 임프린트 장치에서는, 초기에 기판의 샷 영역에 미경화된 임프린트재를 공급(도포)한다. 그 다음으로, 샷 영역에 공급된 미경화된 임프린트재에 몰드를 접촉시켜서(압박하여) 성형한다. 임프린트재와 몰드(mold)를 접촉시킨 상태에서, 임프린트 장치는 임프린트재에 광(예를 들어, 자외선)을 조사해서 경화시킨다. 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리시킴으로써, 기판 상에 임프린트재의 패턴이 형성된다.
임프린트 장치는, 이러한 처리를 행할 때, 몰드와 기판의 위치 정렬이 필요하다. 일본 특허 출원 공개 제2011-181944호에는 몰드와 기판을 임프린트재를 개재한 상태에서 접촉시켜서, 위치 정렬을 행하는 방법이 개시되어 있다. 먼저, 기판의, 위치 정렬 마크가 제공된 곳 이외의 부분에 임프린트재를 도포한다. 다음으로, 기판을 몰드에 대향하는 위치로 이동시킨다. 다음으로, 몰드와 기판 간의 거리를 위치 정렬 마크가 임프린트재에 의해 매몰되지 않는 높이까지 감소시킨다. 이 상태에서, 몰드에 제공된 위치 정렬 마크와 기판에 제공된 위치 정렬 마크를 검출하여 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측한다. 이 계측 결과에 기초하여 몰드와 기판의 위치 정렬을 행한다. 다음으로, 몰드와 기판에 가압을 행한다.
일본 특허 출원 공개 제2011-181944호에는 몰드와 기판 간의 갭과 몰드의 마크부의 막 두께에 따라 촬상 센서에 입사하는 광의 파장을 선택하는, 마크 간의 상대 위치를 계측하는 계측 장치가 개시되어 있다. 이것은 몰드와 기판 간의 갭에 따른 마크로부터의 반사광의 광량이 파장에 따라 상이하게 변하기 때문이다.
일본 특허 출원 공개 제2011-181944호에는 몰드의 마크와 기판의 마크를 포함하는 한 쌍의 위치 정렬 마크를 검출할 때의 파장을 선택적으로 사용하는 것이 개시되어 있다.
위치 정렬 마크로서, 복수 종류의 마크가 사용될 수 있다. 낮은 계측 정밀도로 마크 간의 상대 위치가 계측되는 마크와 더 높은 계측 정밀도로 마크 간의 상대 위치를 계측할 수 것을 예로 들 수 있다. 마크의 반사율은 마크의 재료, 패턴 형상 및 두께와, 마크 상에 형성된 프로세스 층의 유무에 따라 상이할 수 있다. 마크의 반사율이 상이할 경우, 복수 종류의 마크로부터의 광의 검출 광량의 차가 발생한다. 따라서, 적어도 한 종류의 마크 간의 상대 위치의 계측 신호를 고정밀도로 검출하는 것에 실패할 수 있다. 그 결과, 마크 간의 상대 위치의 계측 정밀도는 악화될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하는 계측 장치는, 제1 파장의 조명광과 제1 파장과 상이한 제2 파장의 조명광을 포함하는 광을 사출하고, 제1 부재 상에 제공된 제1 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 제2 위치 정렬 마크를 조명하고, 제1 부재 상에 제공된 제3 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 제4 위치 정렬 마크를 조명하도록 구성된 조명 유닛 -제3 위치 정렬 마크는 제1 위치 정렬 마크와 상이하고, 제4 위치 정렬 마크는 제2 위치 정렬 마크와 상이함- , 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광과 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광을 검출하도록 구성된 검출 유닛 -제1 내지 제4 위치 정렬 마크는 조명 유닛에 의해 조명됨- , 검출 유닛에 의해 검출된 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광에 기초하여 제1 위치 정렬 마크와 제2 위치 정렬 마크 간의 상대 위치, 및 검출 유닛에 의해 검출된 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광에 기초하여 상기 제3 위치 정렬 마크와 제4 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구하도록 구성된 처리 유닛, 및 검출 유닛에 의해 검출되는 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량과 검출 유닛에 의해 검출되는 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록 제1 파장의 조명광의 광량과 제2 파장의 조명광의 광량 간의 상대량을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시 형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 대표적인 구성예를 도시한 도면이다.
도 2는 계측 장치의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 계측 장치의 구성의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 4는 광원의 구성예를 도시한 도면이다.
도 5는 조명 광학계의 동공면에서의 광 강도 분포를 도시하는 도면이다.
도 6의 (a)는 몰드에 제공되는 회절 격자를 도시하는 도면이고, 도 6의 (b)는 기판에 제공되는 회절 격자를 도시하는 도면이고, 도 6의 (c) 및 (d)는 모아레 패턴을 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)는 체커보드형 제1 회절 격자를 도시하는 도면이고, 도 7의 (b)는 제2 회절 격자를 도시하는 도면이고, 도 7의 (c)는 체커보드형 제3 회절 격자를 도시하는 도면이고, 도 7의 (d)는 제4 회절 격자를 도시하는 도면이다.
도 8은 모아레 패턴와 거친 검사 마크의 화상을 도시하는 도면이다.
도 9는 기판측 마크의 회절 효율의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 10은 마크로부터의 광량의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 11은 광원으로부터의 광량의 조정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 회절 격자로부터의 광량의 시뮬레이션 파형을 도시하는 그래프이다.
도 13은 광원의 구성의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 14a는 임프린트재가 도포된 기판을 도시하는 도면이고, 도 14b는 몰드와 임프린트재가 대향하는 상태를 도시하는 도면이고, 도 14c는 스탬핑과 경화를 설명하기 위한 도면이고, 도 14d는 임프린트재의 패턴을 도시하는 도면이고, 도 14e는 에칭을 설명하기 위한 도면이고, 도 14f는 기판 상에 형성된 패턴을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명할 것이다.
먼저, 제1 실시 형태에 따른 임프린트 장치의 구성에 대해서 설명할 것이다. 도 1은 본 실시 형태의 임프린트 장치(1)의 대표적인 구성을 도시하는 도면이다. 임프린트 장치(1)는 기판 상에 공급된 임프린트재를 몰드와 접촉시켜서 임프린트재에 경화용 에너지를 가함으로써, 몰드의 요철 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 기판 상에 형성하는 장치이다.
임프린트재로서는, 경화용 에너지가 가해질 때 경화하는 경화성 조성물(미경화된 수지라고도 호칭될 수 있다)이 사용된다. 경화용 에너지의 예로서는 전자파와 열이 포함된다. 전자파의 예로서는 파장이 10nm 이상이며 1mm 미만인 범위로부터 선택되는, 적외선, 가시광선 및 자외선이 포함된다.
경화성 조성물은 광의 조사에 의해 또는 가열에 의해 경화하는 조성물이다. 광에 의해 경화하는 광경화성 조성물은 중합성 화합물과 광중합 개시제를 적어도 함유한다. 광경화성 조성물은 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용매를 함유할 수도 있다. 비중합성 화합물은 증감제, 수소 공여체, 내부 몰드 이형제(internal mold releasing agent), 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나이다.
임프린트재는 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막 형상으로 도포된다. 대안적으로, 액체 분사 헤드는 액적 형상, 또는 복수의 액적이 함께 결합되어 만들어진 섬 형상 또는 막 형상으로 기판 상에 임프린트재를 도포하는데 사용될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어, 1mPa·s 이상이며 100mPa·s 미만일 수 있다.
기판은 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지로 이루어질 수 있다. 필요에 따라, 그 표면 상에는 기판과는 다른 재료로 이루어진 부재가 형성될 수 있다. 기판의 구체적인 예로서는 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼 및 석영 유리가 포함된다.
본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(1)는 광경화법을 사용한다. 도 1에서는, 기판면에 평행한 면 내에 서로 직교하는 X축 및 Y축을 갖는다. X축과 Y축에 수직인 방향에는 Z축을 갖는다. 임프린트 장치(1)는 조사 유닛(2), 계측 장치(3), 몰드 보유 지지 유닛(4), 웨이퍼 스테이지(5), 도포 유닛(6), 및 제어 유닛(12)을 포함한다.
조사 유닛(2)은 몰드(7)와 웨이퍼(기판)(8) 상의 임프린트재를 접촉시키는 스탬핑 처리 후에, 임프린트재를 경화시키기 위해 몰드(7) 및 임프린트재에 자외선을 조사하는 조사 장치이다. 조사 유닛(2)은 자외선을 사출하는 광원과, 광원으로부터 사출되는 자외선을 몰드(7) 및 임프린트재에 미리 결정된 형상으로 균일하게 조사하기 위한 복수의 광학 소자를 포함한다. 특히, 조사 유닛(2)의 광 조사 영역(조사 범위)은 몰드(7)의 요철 패턴(7a)의 표면적과 실질적으로 동일하거나, 요철 패턴(7a)의 표면적보다 조금 큰 것이 바람직할 수 있다. 그 목적은 조사 영역을 최소화하여, 조사에 수반하는 열에 기인해서 몰드(7) 또는 웨이퍼(8)가 팽창하는 것을 억제하여 임프린트재에 전사되는 패턴에 위치 어긋남이나 왜곡을 방지하는 것이다. 또 다른 목적은 웨이퍼(8)에 의해 반사된 자외선이 도포 유닛(6)에 도달하고, 도포 유닛(6)의 토출부에 잔류한 임프린트재를 경화시킴으로써 도포 유닛(6)의 후속 동작에 이상이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 사용 가능한 광원의 예로서는, 고압 수은 램프, 각종 엑시머 램프, 엑시머 레이저, 및 발광 다이오드가 포함된다. 광원은 피수광체인 임프린트재의 특성에 따라 적절히 선택된다. 광원의 종류, 수, 및 파장은 특별히 한정되지 않는다.
몰드(7)는 웨이퍼(8)에 대향하는 면에 미리 결정된 패턴(예를 들어, 회로 패턴 등의 요철 패턴(7a))이 3차원 형상으로 형성된 몰드이다. 몰드(7)는 자외선을 투과할 수 있는 석영 등의 재료로 만들어질 수 있다.
몰드 보유 지지 유닛(4)은 진공 흡착력이나 정전기의 힘에 의해 몰드(7)를 끌어 당겨서 보유 지지하는 몰드 보유 지지 유닛이다. 이 몰드 보유 지지 유닛(4)은 몰드 척, 몰드 구동 기구, 및 몰드 배율 보정 기구를 포함한다. 몰드 구동 기구는 몰드 척을 Z축 방향으로 이동시킨다. 몰드 배율 보정 기구는 몰드(7)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 변형시켜서 임프린트재에 전사되는 패턴의 왜곡을 보정한다. 몰드 구동 기구는 웨이퍼(8) 상에 도포된 자외선 경화용 임프린트재에 몰드(7)를 가압하기 위해 제공된다. 임프린트 장치(1)의 압형 및 이형 동작은, 이러한 방식으로 몰드(7)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 구현될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 몰드 압형 및 이형 동작은 웨이퍼 스테이지(5)(웨이퍼(8))를 Z축 방향으로 이동시킴으로써 구현될 수도 있다. 몰드(7)와 웨이퍼 스테이지(5) 양측 모두를 이동시킬 수도 있다.
웨이퍼 스테이지(5)는 웨이퍼(8)를 예를 들어, 진공 흡착에 의해 유지하고, 또한, XY 평면 내를 웨이퍼(8)가 이동 가능하게 하는 기판 보유 지지 유닛이다. 웨이퍼(8)의 예는 단결정 실리콘으로 이루어진 기판이다. 기판의 피처리면에는, 몰드(7)에 의해 성형되는 자외선 경화용 임프린트재(9)가 도포된다.
임프린트 장치(1)는 웨이퍼(8)와 몰드(7)(제1 부재와 제2 부재) 간의 상대 위치 정렬을 위한 계측을 행하는 계측 장치(3)를 포함한다. 계측 장치(3)는 몰드(7)에 제공된 위치 정렬 마크(10)와 웨이퍼(8)에 제공된 위치 정렬 마크(11)를 광학적으로 검출하고, 위치 정렬 마크(10)와 위치 정렬 마크(11) 간의 상대 위치를 계측한다. 계측 장치(3)는 몰드(7) 또는 웨이퍼(8)에 제공된 위치 정렬 마크의 위치에 따라 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동될 수 있도록 구성된다. 위치 정렬 마크(10 및 11)의 위치에 초점을 맞추기 위해서, 계측 장치(3)는 Z축 방향으로도 이동될 수 있도록 구성된다.
제어 유닛(12)은 조사 유닛(2), 계측 장치(3), 몰드 보유 지지 유닛(4), 웨이퍼 스테이지(5), 및 도포 유닛(6)과 전기적으로 접속되고, 각각에 제어 명령을 송신하고 그들로부터 정보를 취득한다. 예를 들어, 제어 유닛(12)은 계측 장치(3)에 의해 계측된 위치 정렬 마크(10 및 11) 간의 상대 위치에 관한 정보를 취득하고, 그 정보에 기초하여 웨이퍼 스테이지(5) 및 몰드 보유 지지 유닛(4)의 몰드 배율 보정 기구(위치 정렬 유닛)의 구동을 제어한다. 이하, 계측 장치(3)와 위치 정렬 마크(10 및 11)에 대해서는 상세히 설명될 것이다.
도포 유닛(6)은 웨이퍼(8) 상에 임프린트재(9)를 도포하는 도포 유닛이다. 임프린트재(9)는 자외선을 수광함으로써 경화되는 특성을 갖는 광경화성 임프린트재이다. 임프린트재(9)는 반도체 디바이스의 종류에 따라 적절히 선택된다. 도 1에서는, 임프린트 장치(1)의 내부에 도포 유닛(6)이 포함되어 있다. 이 도포 유닛(6)은 임프린트 장치(1)의 내부가 아니라, 임프린트 장치(1)의 외부에 설치할 수도 있다. 도포 유닛(6)이 외부에 설치되는 경우, 도포 유닛(6)에 의해 미리 임프린트재(9)가 도포된 웨이퍼(8)는 임프린트 장치(1)의 내부에 도입된다. 이 구성에 따르면, 임프린트 장치(1)에서의 도포 단계가 없어지기 때문에, 임프린트 장치(1)에 의한 처리가 더 신속하게 된다.
다음으로, 임프린트 장치(1)에 의한 임프린트 처리에 대해서 설명할 것이다. 먼저, 도시하지 않은 기판 반송 유닛에 의해 웨이퍼(8)를 웨이퍼 스테이지(5) 위로 반송한다. 웨이퍼(8)를 웨이퍼 스테이지(5)에 적재 및 고정시킨다. 다음으로, 웨이퍼 스테이지(5)를 도포 유닛(6)의 도포 위치로 이동시킨다. 그 후, 도포 유닛(6)은, 도포 단계로서, 웨이퍼(8)의 미리 결정된 샷(임프린트) 영역에 임프린트재(9)를 도포한다. 다음으로, 웨이퍼(8)의 도포면이 몰드(7) 바로 아래에 위치하도록, 웨이퍼 스테이지(5)를 이동시킨다. 다음으로, 몰드 구동 기구를 구동시켜서, 웨이퍼(8) 상의 임프린트재(9)에 몰드(7)를 압형한다(스탬핑 단계). 이때, 임프린트재(9)는 몰드(7)의 스탬핑에 의해 몰드(7)에 형성된 요철 패턴(7a)에 따라 유동한다. 계측 장치(3)는 웨이퍼(8) 및 몰드(7)에 제공된 위치 정렬 마크(10 및 11)를 검출한다. 몰드(7)의 스탬핑면과 웨이퍼(8)의 도포면 간의 위치 정렬을 위해 웨이퍼 스테이지(5)를 구동한다. 몰드 배율 보정 기구는 몰드(7)의 배율 보정을 행한다. 이러한 동작들을 통해, 임프린트재(9)는 요철 패턴(7a)에 충분히 유동되고, 몰드(7)와 웨이퍼(8) 간의 위치 정렬 및 몰드(7)의 배율 보정이 완료된다. 이러한 상태에서, 조사 유닛(2)은 조사 단계로서, 몰드(7)의 배면(상면)에 자외선을 조사하여, 몰드(7)를 투과한 자외선에 의해 임프린트재(9)를 경화시킨다. 이때, 계측 장치(3)는 자외선의 광로를 차단하지 않는 위치에 배치된다. 다음으로, 몰드 구동 기구를 다시 구동시켜서, 몰드(7)와 웨이퍼(8)를 분리한다(이형 단계). 이러한 단계들에 의해, 웨이퍼(8)에 몰드(7)의 요철 패턴(7a)이 전사된다.
다음으로, 계측 장치(3)와 몰드(7) 및 웨이퍼(8)에 각각 제공된 위치 정렬 마크(10 및 11)에 대해 상세히 설명할 것이다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 계측 장치(3)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 계측 장치(3)는 검출 광학계(검출 유닛)(21), 조명 광학계(조명 유닛)(22), 처리 유닛(26), 및 제어 유닛(37)을 포함한다. 조명 광학계(22)는 광원(23)으로부터의 광을, 프리즘(24)을 사용하여 검출 광학계(21)와 같은 광축으로 유도하여, 위치 정렬 마크(10 및 11)를 조명한다. 광원(23)의 예는 할로겐 램프, LED, 반도체 레이저(LD), 고압 수은 램프, 및 메탈 할라이드 램프를 포함한다. 광원(23)은 레지스트를 경화시키는 자외선을 포함하지 않는 가시광선이나 적외선을 조사하도록 구성된다. 제어 유닛(37)은 광원(23)의 구동을 제어한다. 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)는 그것들을 구성하는 광학 부재의 일부를 공유하도록 구성된다. 프리즘(24)은 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)의 동공면 또는 그 근방에 배치된다. 위치 정렬 마크(10 및 11)는 예를 들어, 회절 격자를 포함한다. 검출 광학계(21)는 조명 광학계(22)에 의해 조명된 위치 정렬 마크(10 및 11)로부터의 회절광의 간섭에 의해 발생하는 간섭 패턴(모아레 패턴)의 화상을 촬상 센서(25)(센서) 상에 형성한다. 촬상 센서(25)의 예는 CCD(charge-coupled device) 촬상 센서와 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 촬상 센서를 포함한다. 처리 유닛(26)은 촬상 센서(25)에 의해 촬상된 화상 데이터를 취득하고 처리한다. 몰드(7) 및 웨이퍼(8) 상의 위치 정렬 마크(10 및 11)의 회절광에 의해 간섭 패턴(모아레 패턴)이 발생하기 때문에, 몰드(7) 및 웨이퍼(8)의 회절 효율에 따라 획득되는 모아레 패턴의 광량이 변한다. 회절 효율은 파장에 따라 주기적으로 변한다. 일부 파장에서는, 모아레 패턴이 높은 효율로 검출될 수 있다. 일부 파장에서는, 모아레 패턴을 검출하기 곤란하다. 모아레 패턴의 검출이 곤란한 파장을 갖는 광은, 촬상 센서(25)에 의해 검출되는 계측 신호애 대한 노이즈가 될 수 있다. 처리 유닛(26)은 제어 유닛(12)의 일부이다. 처리 유닛(26)은 촬상 센서(25)에 의해 촬상된 화상의 정보를 취득하고, 그 화상에 기초하여 위치 정렬 마크(10)와 위치 정렬 마크(11) 간의 상대 위치를 결정한다. 계측 장치(3)의 제어 유닛(12)은 결정된 상대 위치에 기초하여 위치 정렬 유닛을 제어하고, 적어도 위치 정렬 마크(10 및 11)를 포함하는 영역의 상대 위치 어긋남이 감소하도록 위치 정렬을 행한다. 이러한 방식으로, 기판 패턴과 몰드 패턴은 고정밀도로 등록될 수 있다.
프리즘(24)은 그 접합면에 반사막(24a)을 포함한다. 반사막(24a)은 조명 광학계(22)의 동공면의 주변 부분의 광을 반사시키기 위한 것이다. 또한, 반사막(24a)은 검출 광학계(21)의 동공 크기 또는 검출 개구수(NA)를 규정하는 구경 조리개로서도 기능한다. 프리즘(24)은 접합면에 반투명막을 갖는 하프 프리즘일 수 있다. 표면에 형성된 반사막을 갖는 판 형상의 광학 소자가 프리즘 대신에 사용될 수도 있다. 프리즘(24)의 주변에 있는 반사막(24a)의 영역을 투과부로서 구성하고 프리즘(24)의 중심 부분을 반사부로서 구성할 수 있다. 즉, 광원(23)과 촬상 센서(25)의 위치를 교체할 수도 있다.
본 실시 형태에 따른 조명 광학계(22)의 동공면의 광강도 분포 및 검출 광학계(21)의 검출 NA을 규정하는 위치는, 반드시 프리즘(24)의 위치가 아니어도 된다. 예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)는 각각 개별적인 구경 조리개(28 및 27)를 포함할 수 있다. 이 구성에서는, 구경 조리개(28)의 개구 형상은 검출 광학계(21)의 검출 NA를 규정한다. 구경 조리개(27)의 개구 형상은 조명 광학계(22)의 동공면의 광강도 분포를 결정한다. 프리즘(24)으로서는 그 접합면에 반투명막을 갖는 하프 프리즘이 사용될 수 있다.
다음으로, 광원(23)에 대해서 설명할 것이다. 도 4는 광원(23)의 상세한 구성을 도시한 도면이다. 광원(23)은 복수의 광원(30a, 30b, 30c, 30d)(30a 내지 30d)을 포함한다. 복수의 광원(30a 내지 30d)은 반도체 레이저인 것으로 나타나 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 복수의 광원은 LED, 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프, 또는 나트륨 램프일 수 있다. 이러한 광원들은 조합하여 사용될 수 있다. 복수의 광원(30a 내지 30d)은 광을 상이한 파장으로 사출하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 광원(30a)은 제1 파장의 광을 사출한다. 제2 광원(30b)은 제1 파장과는 다른 제2 파장의 광을 사출한다. 제1 광원(30a)은 제1 파장 대역의 광을 사출할 수 있고, 제2 광원(30b)은 제1 파장 대역과는 다른 제2 파장 대역의 광을 사출할 수 있다. 특정한 파장(대역)에서 광량을 늘리기 위해, 복수의 광원(30a 내지 30d) 중 일부는 동일한 파장(대역)에서 광을 사출하도록 구성될 수 있다. 또한, 광원과 파장(대역)의 수는 4개에 한정되지 않는다.
광학계(31a, 31b, 31c, 31d)(31a 내지 31d)는 예를 들어 렌즈이다. 광학계(31a 내지 31d)는 각각이 복수의 광원(30a 내지 30d) 각각에 대응하여 제공된다. 광학계(31a 내지 31d)는 복수의 광원(30a 내지 30d) 각각으로부터 방출된 광을 원하는 상태(형상)에 성형한다. 광학계(31a 내지 31d)를 통과한 광은 광학 소자(32a, 32b, 32c, 32d)(32a 내지 32d)에 의해 반사되거나 이를 투과하여, 단일 광속으로서 합성된다. 광학 소자(32a 내지 32d)의 예는 다이크로익 미러 및 하프 미러를 포함한다. 광의 합성에 사용되는 복수의 광원(30a 내지 30d)이 대략 50nm 이상 상이한 파장을 갖는 경우, 다이크로익 미러를 사용해서 합성할 수 있다. 광의 합성에 사용하는 복수의 광원(30a 내지 30d)이 동일하거나 유사한 파장을 갖기 때문에 다이크로익 미러에 의해 효율적으로 합성할 수 없는 경우에는, 하프 미러를 사용하여 광을 합성한다. 도 4에서는, 복수의 광원(30a 내지 30d)을 직렬로 합성한다. 그러나, 복수의 광원(30a 내지 30d)은 2개씩 병렬로 합성될 수도 있다. 광원(30a 내지 30d)의 종류 및 파장과 공간을 고려하여 합성 방법을 선택할 수 있다. 복수의 광원(30a 내지 30d)에는, 광원(30a 내지 30d)을 구동하는 제어 유닛(변경 유닛)(37)이 접속된다. 제어 유닛(37)은 복수의 광원(30a 내지 30d)의 구동 전류 및 인가 전압을 변경하여 광원(30a 내지 30d)의 출력 에너지(광원(30a 내지 30d)으로부터의 광량)를 개별적으로 변경할 수 있다. 각 광원마다 제어 유닛이 제공될 수도 있다.
광학 소자(32a 내지 32d)에 의해 합성된 광은 ND(neutral density) 필터(34)를 통과하여 광량 조정된다. ND 필터(34)는 통과하는 광의 강도를 조정할 수 있는 소자이다. 예를 들어, 석영에 도포된 금속막의 종류 및/또는 두께에 의해 투과 광량이 변한다. 광원(23)의 광량을 조정하기 위해, ND 필터(34)로서 투과율이 서로 다른 복수 종류의 필터가 준비된다. 필요한 광량에 따라 광로에 삽입되는 ND 필터(34)를 전환한다. 필터에서 광이 통과하는 위치에 따라 투과율이 연속적으로 변화하는 방식의 필터를 사용할 수도 있다. ND 필터(34)는 광원(30a 내지 30d)으로부터의 광이 합성된 광의 광량을 조정한다.
ND 필터(35)를 통과한 광은 확산판(35)을 통과하고, 파이버(36)에 유도된다. 반도체 레이저는 파장 대역이 수 나노미터만큼 좁기 때문에 간섭에 의해 관찰되는 화상에 노이즈(스페클 노이즈)가 발생한다. 따라서, 확산판(35)을 회전시켜서 시간적으로 파형의 상태를 변화시킴으로써, 관찰되는 스페클 노이즈를 감소시킨다. 파이버(36)로부터의 사출광은 광원(23)으로부터 사출되는 광이다.
투과 광량을 변경할 수 있는 ND 필터(변경 유닛)은 복수의 광원(30a 내지 30d)에 각각 대응하여, 각 광원으로부터 사출된 광이 다른 광과 합성되기 전의 대응하는 광로에 배치될 수 있다. 이 ND 필터로서, 필터에서 광이 통과하는 위치에 따라 투과율이 연속적으로 변화하는 방식의 필터를 사용할 수 있다. 투과율이 서로 다른 복수 종류의 필터를 준비할 수 있고, 필요한 투과 광량에 따라 광로에 삽입되는 필터를 전환할 수 있다. 광학 소자(32a 내지 32d)에 의해 합성된 광을 회절 격자에 의해 분광할 수 있고, 위치에 따라 투과 광량이 변화하는 ND 필터를 사용하여 분광의 광량 분포를 조정함으로써 각 파장의 광량을 조정할 수 있다.
도 5는 계측 장치(3)의 조명 광학계(22)의 동공면에서의 광강도 분포(IL1, IL2, IL3, IL4)와 검출 광학계(21)의 동공면에서의 검출 개구 개구 NAO 간의 관계를 도시하는 도면이다. 도 5에서는, 조명 광학계(22)의 동공면(구경 조리개(27))과 검출 광학계(21)의 동공면의 개구(구경 조리개(28))를 중첩하여 표시하고 있다. 본 실시 형태에서는, 조명 광학계(22)의 동공면에서의 광강도 분포는, 원형 구조의 광강도 분포인 제1 극(IL1), 제2 극(IL2), 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)을 포함한다. 각 극은 극 내에서 광강도의 피크를 포함한다. 조명 광학계(22)는 위치 정렬 마크(10 및 11)의 회절 격자의 주기 방향(제1 방향)에 수직한 방향으로 비스듬히 입사하는 광과 이러한 주기 방향에 평행한 방향으로 비스듬히 입사하는 광을 사용하여 극(IL1 내지 IL4)을 갖는 위치 정렬 마크(10 및 11)를 조명한다. 상술한 바와 같이, 구경 조리개(27)를 조명 광학계(22)의 동공면에 배치하기 때문에, 단일 광원(23)에 의해 복수의 극(제1 극(IL1) 내지 제4 극(IL4))을 형성할 수 있다. 따라서, 하나의 광원의 광으로부터 복수의 극(피크)을 갖는 광강도 분포를 형성하는 경우, 계측 장치(3)를 간략화 또는 소형화할 수 있다.
도 6의 (a), (b), (c) 및 (d)를 참조하여, 회절 격자 마크로부터의 회절광에 의한 무아레의 발생 원리 및 무아레를 사용한 마크들(몰드(7)와 기판(8)) 간의 상대 위치의 계측에 대해서 설명할 것이다. 도 6의 (a)는 위치 정렬 마크(10)에 대응하는, 몰드(7)에 제공되는 회절 격자(41)를 나타낸다. 도 6의 (b)는 위치 정렬 마크(11)에 대응하는, 기판(8)에 제공되는 회절 격자(42)를 나타낸다. 회절 격자(41 및 42)는 주기 패턴(격자)의 주기가 약간 상이하다. 격자의 주기가 서로 상이한 2개의 회절 격자를 접근시켜서 중첩하면, 2개의 회절 격자로부터의 회절광은 서로 간섭에 의해, 회절 격자 간의 주기 차를 반영한 주기를 갖는 패턴, 소위, 무아레가 발생된다. 회절 격자들 간의 상대 위치에 따라 무아레의 위상이 변한다. 따라서, 무아레를 검출하여 회절 격자(41 및 42) 간의 상대 위치, 즉, 몰드(7)와 기판(8) 간의 상대 위치를 결정할 수 있다.
구체적으로, 주기가 약간 다른 회절 격자(41 및 42)를 중첩시키면, 회절 격자(41 및 42)로부터의 회절광이 중첩되어 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 주기 차를 반영한 주기를 갖는 무아레가 발생한다. 상술한 바와 같이, 무아레의 명암 위치(패턴 위상)는 회절 격자(41 및 42) 간의 상대 위치에 의해 변한다. 예를 들어, 회절 격자(41 및 42) 중 한쪽의 회절 격자를 X 방향으로 이동시키면, 도 6의 (c)에 나타낸 무아레는 도 6의 (d)에 나타낸 무아레로 변한다. 무아레는 회절 격자(41 및 42) 간의 실제 위치 어긋남량을 확대하고, 큰 주기의 패턴으로서 나타난다. 따라서, 검출 광학계(21)의 해상도가 낮아도, 회절 격자(41 및 42) 간의 상대 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.
이러한 무아레를 검출하기 위해, 회절 격자(41 및 42)를 밝은 시야에서 검출하는(회절 격자(41 및 42)를 수직 방향으로 조명하고, 회절 격자(41 및 42)에 의해 수직 방향에 회절되는 회절광을 검출하는) 경우를 생각한다. 이 경우, 검출 광학계(21)는 회절 격자(41 및 42)로부터의 0차 광도 검출한다. 따라서, 0차 광은 무아레의 콘트라스트를 저하시키는 원인이 된다. 계측 장치(3)는 0차 광을 검출하지 않는, 즉, 회절 격자(41 및 42)에 비스듬히 입사하는 광을 조명하는 어두운 시야를 갖도록 구성된다.
본 실시 형태에서는, 어두운 시야의 구성에서도 무아레를 검출하기 위해, 위치 정렬 마크(10 및 11) 중 한쪽을 도 7의 (a)에 도시한 바와 같은 체커보드형 제1 회절 격자를 포함하도록 구성한다. 다른 쪽은 도 7의 (b)에 도시한 바와 같은 제2 회절 격자를 포함하도록 구성된다. 제1 회절 격자는 X 방향(제1 방향)과 X 방향에 수직한 Y 방향(제2 방향) 양측 모두에 주기를 갖는 회절 격자이다. 제2 회절 격자는 X 방향(제1 방향)으로 주기를 갖고, 제1 회절 격자의 X 방향으로의 주기와 다른 주기를 갖는 회절 격자이다. 제1 방향과 제2 방향은 수직에 한정되지 않고, 서로 상이하기만 하면 계측이 가능하다.
도 5에 도시한 제1 극(IL1)과 제2 극(IL2)으로부터의 광은, Y 방향으로 비스듬히 입사하여 제1 회절 격자에 조사된다. 이 광은 제1 회절 격자에 의해 Y 방향 및 X 방향으로 회절되고, 주기가 약간 다른 제2 회절 격자에 의해 Y 방향으로 회절된다. 이렇게 회절된 광은 제1 회절 격자와 제2 회절 격자의 X 방향의 상대 위치 정보를 운반한다. 회절된 광은 도 5에 도시한 검출 광학계(21)의 동공면의 검출 영역(NAO)에 입사되고, 촬상 센서(25)에 의해 무아레로서 검출된다. 처리 유닛(26)은 촬상 센서(25)에 의해 촬상된 무아레의 화상으로부터 X 방향(계측 방향)에서의 2개의 회절 격자 간의 상대 위치를 결정할 수 있다.
도 5에 도시한 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광은 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 회절 격자 간의 상대 위치의 계측에는 사용되지 않는다. 그러나, 도 7의 (c) 및 (d)에 나타낸 회절 격자 간의 상대 위치를 검출할 경우에는, 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광을 사용한다. 도 7의 (c)는 X 방향과 X 방향에 수직한 Y 방향 양측 모두에 주기를 갖는 체커보드형 제3 회절 격자를 나타낸다. 도 7의 (d)는 Y 방향으로 주기를 갖고 제3 회절 격자의 Y 방향으로의 주기와 다른 주기를 갖는 제4 회절 격자를 나타낸다. 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광은, X 방향으로 비스듬히 입사하여 제3 회절 격자에 조사된다. 이 광은 제3 회절 격자에 의해 Y 방향 및 X 방향으로 회절되고, 주기가 약간 다른 제4 회절 격자에 의해 Y 방향으로 회절된다. 이렇게 회절된 광은 제3 회절 격자와 제4 회절 격자의 Y 방향의 상대 위치 정보를 운반한다. 회절된 광은 도 5에 도시한 검출 광학계(21)의 동공면의 검출 영역(NAO)에 입사되고, 촬상 센서(25)에 의해 무아레로서 검출된다. 처리 유닛(26)은 촬상 센서(25)에 의해 촬상된 무아레의 화상으로부터 Y 방향(계측 방향)에서의 제3 회절 격자와 제4 회절 격자 간의 상대 위치를 결정할 수 있다. 제1 극(IL1) 및 제2 극(IL2)으로부터의 광은 제3 회절 격자와 제4 회절 격자 간의 상대 위치 계측에는 사용되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 회절 격자의 세트와 도 7의 (c) 및 (d)에 나타낸 회절 격자의 세트를 검출 광학계(21)(촬상 센서(25))의 동일 시야 내에 배치하여 동시에 2개의 방향(X 및 Y 방향)의 상대 위치를 검출한다. 이 경우에는, 도 5에 도시한 조명 광학계(22)의 동공면에서의 광강도 분포로 이들 4개의 회절 격자를 조명하는 것이 매우 유효하다.
다음으로, 몰드(7)와 기판(8) 간의 상대 위치를 계측하기 위한 위치 정렬 마크(10 및 11)에 대해서 상세히 설명할 것이다. 도 8은 몰드(7)와 기판(8)을 접근시켰을 때에 계측되는 위치 정렬 마크(10 및 11)로부터의 광의 화상을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시 형태에서는, 무아레를 형성하는 회절 격자 마크, 원 형상을 갖는 몰드측 마크(51a-1)(제4 위치 정렬 마크), 및 삼각 형상을 갖는 기판측 마크(52a-1)(제3 위치 정렬 마크)를 사용한다. 위치 정렬 마크(10)는 몰드측 마크(51a-1)를 포함한다. 위치 정렬 마크(11)는 기판측 마크(52a-1)를 포함한다.
계측 장치(3)는 도 8에 도시한 외측 프레임 범위 내에서, 하나의 촬상 센서(25)의 촬상면에 의해 한번에 계측(촬상)할 수 있다. 즉, 촬상되는 미리 결정된 영역은 복수 종류의 마크를 포함한다. 그러나, 촬상 센서의 수는 한개에 한정되지 않고, 복수의 촬상 센서가 사용될 수 있다. 계측 장치(3)의 처리 유닛(26)은 촬상 센서(25)에 의해 촬상된 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)의 화상을 취득한다. 다음으로, 이러한 화상에 기초하여, 처리 유닛(26)은 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)의 각각의 기하적인 중심 위치를 기준으로 하여, 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)(즉, 몰드(7)와 기판(8)) 간의 위치 어긋남량 D1을 결정한다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)는 미리 결정된 기준 거리만큼 Y 방향으로 이격되도록 미리 설계된다. 따라서, 기준 거리와 위치 어긋남량 D1 간의 차이는 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1) 간의 상대 위치의 어긋남이다.
몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)는 소형화할 수 있기 때문에, 작은 영역만을 점유할 수 있다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1) 간의 상대 위치의 계측 정밀도는 회절 격자에 의해 발생한 무아레를 계측해서 얻어지는 상대 위치의 계측 정밀도에 비해 낮다(거친 검사). 또한, 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)는 마크(51a-1 및 52a-1)의 반사율에 따라 검출되는 광량에 차이가 있을 수 있다. 광량의 차이가 크면, 광량이 작은 마크를 검출할 수 있을 정도의 밝기 광이 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)에 조사된다. 다음으로, 광량이 큰 마크의 신호가 포화하여 계측 오차가 발생한다. 따라서, 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)로부터의 광량의 차이를 억제할 필요가 있다.
또한, 몰드측 마크(51a-1) 및 기판측 마크(52a-1)와 종류(재료, 형상 및/또는 두께)가 다른 위치 정렬 마크가 제공된다. 보다 구체적으로, 기판측 회절 격자(52a-2)(제1 위치 정렬 마크)와 몰드측 회절 격자(51a-2)(제2 위치 정렬 마크)이다. 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2)가 중첩되어 모아레 패턴을 생성한다. 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2) 중 한쪽이 도 7의 (c)에 나타낸 주기적인 패턴을 갖는다. 다른 쪽은 도 7의 (d)에 나타낸 주기적인 패턴을 갖는다. 2개의 패턴의 계측 방향(Y 방향)의 주기가 약간 상이하기 때문에, Y 방향으로 광량이 변하는 모아레 패턴이 발생한다. 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2)의 상대 위치가 변하기 때문에, 모아레 패턴이 이동한다. 모아레 패턴의 이동량은 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2) 간의 상대 위치의 변화량보다 크다. 따라서, 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2) 간의 상대 위치는 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)을 사용한 상대 위치의 계측 정밀도에 비해, 고정밀도로 계측될 수 있다(근접 검사).
몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2)의 상대 위치가 변하기 때문에, 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2) 간의 크기 관계에 따라 모아레 패턴(광량 분포)이 상이한 방향으로 이동한다. 예를 들어, 몰드측 회절 격자(51a-2)의 주기가 기판측 회절 격자(52a-2)의 주기보다 큰 경우, 기판(8)이 상대적으로 +Y 방향으로 시프트하면, 모아레 패턴은 +Y 방향으로 시프트한다. 한편, 몰드측 회절 격자(51a-2)의 주기가 기판측 회절 격자(52a-2)의 주기보다 작은 경우, 기판(8)이 상대적으로 +Y 방향으로 시프트하면, 모아레 패턴은 -Y 방향으로 시프트한다. 따라서, 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2) 간의 상대 위치 어긋남의 방향은 모아레 패턴의 시프트 방향과, 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2)의 주기 간의 크기의 관계에 기초하여 검출될 수 있다.
또한, 또 다른 세트의 회절 격자, 즉 몰드측 회절 격자(51a-2')와 기판측 회절 격자(52a-2')가 제공된다. 몰드측 회절 격자(51a-2')와 기판측 회절 격자(52a-2')의 계측 방향의 주기 간의 크기의 관계는 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2)와 상반된다. 따라서, 몰드(7)와 기판(8)의 상대 위치가 변하면, 2 세트의 회절 격자에 의해 발생하는 2개의 모아레 패턴이 서로 반대 방향으로 이동한다. 따라서, 2개의 모아레 패턴 간의 위치 어긋남량 D2를 구함으로써, 회절 격자 간의 상대 위치를 고정밀도로 계측할 수 있다.
모아레 패턴은, 몰드측 회절 격자와 기판측 회절 격자 간의 상대 위치 어긋남량이 증가함에 따라, 주기적으로 동일한 광량 분포로 발생한다. 상대 위치의 계측 범위는 한 주기의 범위 내에서 만큼 작다. 계측 범위가 보다 넓은 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)를 사용함으로써, 몰드(7)와 기판(8) 간의 상대 위치는 한 주기보다 넓은 범위에 걸쳐서 획득될 수 있다. 즉, 상술한 복수 종류의 위치 정렬 마크를 사용함으로써, 촬상 센서(25)에 의해 촬상된 영역 내에서 몰드(7)의 부분과 기판(8)의 부분 간의 상대적인 위치 어긋남을 계측할 수 있다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)는 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)로부터의 광을 검출함으로써 구해지는 상대 위치 어긋남이 상술한 한 주기에 대응하는 위치 오차를 발생하지 않는 한, 모아레 패턴을 생성하는 다른 회절 격자로 대체될 수 있다. 이러한 회절 격자는 재료, 형상, 및/또는 두께가 상이할 수 있다.
다음으로, 상술한 위치 정렬 마크를 조명하는 조명광에 대해서 설명할 것이다. 몰드(7)와 기판(8)에 제공된 위치 정렬 마크의 반사율은 재료, 패턴 형상, 두께, 기판의 프로세스 구조에 따라 변한다. 또한, 반사율은 파장에 따라서도 변한다.
도 9는 웨이퍼 상의 마크의 1차 회절 효율의 일례를 나타낸다. 이 예는 프로세스 형성을 위해 이미 형성된 패턴 상에 재료 S의 층이 형성되는 방식으로 구성되는 웨이퍼 상의 마크를 상정한 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 재료 S의 층은 마크의 패턴면 상에 놓여진다. 재료 S를 통과하여 마크의 패턴면에 의해 반사되고, 또한 재료 S의 층을 통과한 광은 1차 회절광으로서 검출된다. 이 예에서는, 파장 500nm 부근에서 회절 효율이 낮고, 파장 750nm 부근에서 회절 효율이 높다. 이것은 재료 S에 의한 광의 흡수와 재료 S의 두께가 기여한 것이다. 따라서, 이 웨이퍼 상의 마크를 관찰하기 위해서는, 파장 750nm 부근의 광을 사용하면 유리하다.
도 10은 몰드측 마크(51a-1)로부터의 광, 기판측 마크(52a-1)로부터의 광, 및 회절 격자(51a-2 및 52a-2)로부터 발생된 모아레 패턴의 광량의 예를 나타낸다. 종축의 광량은 마크(51a-1 및 52a-1)에 동일한 광량이 조명되었을 때 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)로부터의 광의 광량을 나타낸다. 모아레 패턴의 경우, 광량은 모아레 패턴의 최대 광량을 나타낸다. 모아레 패턴은 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2) 간의 상대 위치에 관한 정보를 포함하는 광량 분포이다. 몰드측 회절 격자(51a-2)와 기판측 회절 격자(52a-2)의 단부에서 발생하는 노이즈 광은 포함되지 않는다. 도 10에서, 몰드측 마크(51a-1)의 광량은 파장 540nm 부근에서 높고, 파장 780nm 부근에서 낮다. 기판측 마크(52a-1)의 광량은 파장 540nm 부근에서 작고, 파장 720nm 부근에서 최대가 되는 것으로 인식된다. 모아레 패턴의 광량은 파장 540nm 부근에서 작고, 파장 720nm 부근에서 최대가 되는 것으로 인식된다.
파장 540nm에서는, 몰드측 마크(51a-1)로부터의 광의 광량이 높지만, 기판측 마크(52a-1)로부터의 광과 모아레 패턴의 광량은 상대적으로 낮다. 따라서, 기판측 마크(52a-1)로부터의 광과 모아레 패턴은 콘트라스트(S/N비)가 낮고, 촬상 센서(25)에 의해 검출할 경우 검출 정밀도가 저하될 수 있다. 따라서, 이러한 위치 정렬 마크를 조명할 경우에는, 조명광 중에서 파장 540nm 부근의 광을 감소시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 복수의 광원(30a 내지 30d) 중 파장 540nm 부근의 광을 사출하는 광원의 출력 에너지(광량)를 감소시킨다.
다음으로, 촬상 센서(25)에 의해 검출되는 몰드측 마크(51a-1)로부터의 광량, 기판측 마크(52a-1)로부터의 광량, 및 모아레 패턴의 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록 조정된다. 이러한 조정은 광원(23)으로부터 사출되는 복수의 파장(제1 파장과 제2 파장)의 광의 광량을 조정하는 것이 바람직하다. 여기서, 미리 결정된 범위는 거의 동일한 광량을 지칭한다. 그 이유는 마크 간의 광량 차가 크면, 촬상 센서(25)에 의해 마크를 검출할 때, 한 종류의 마크의 계측 신호가 포화될 수 있기 때문이다. 다른 종류의 마크의 계측 신호를 검출할 수 없고, 마크 간의 상대 위치를 고정밀도로 계측하는 것이 곤란하게 된다. 단일 파장의 조명광 하에서 마크 간의 광량 차가 큰 경우, 또 다른 파장의 조명광 하에서의 마크 간의 광량 차를 부가하여 마크 간의 광량 차를 저감시킬 수 있다. 특히, 촬상 센서(25)에 의해 검출되는, 몰드측 마크(51a-1)로부터의 광량 또는 기판측 마크(52a-1)로부터의 광량과, 모아레 패턴의 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 제1 파장의 광량과 제2 파장의 광량 간의 상대량을 조정하는 것이 바람직하다. 광원(30a 내지 30d)으로서 파장 대역이 다른 광원을 사용할 경우에는, 마크 간의 검출 광량의 차가 적도록, 제어 유닛(37)(조정 유닛)에 의해, 광원(30a 내지 30d)으로부터 사출되는 광량(출력 에너지)을 개별적으로 조정하여, 광원(23)의 복수의 파장 간의 상대 광량을 조정한다. 일부 경우에, 제어 유닛(37)(조정 유닛)은 어떤 파장의 광원의 출력을 정지시킬 수 있다. 즉, 제어 유닛(37)(조정 유닛)은 제1 광원으로부터 사출되는 제1 파장을 갖는 광의 광량과 제2 광원으로부터 사출되는 제2 파장을 갖는 광의 광량 간의 상대량을 조정한다. 상술한 바와 같이, 각 광원(30a 내지 30d)의 광로 내에 배치된 ND 필터(조정 유닛)를 사용하여, 제1 광원으로부터 사출되는 제1 파장을 갖는 광의 광량과 제2 광원으로부터 사출되는 제2 파장을 갖는 광의 광량 간의 상대량을 조정할 수 있다. 여기서 채택된 바와 같이, 광량 간의 상대량은 광량 차와 광량비 등의, 광량 간의 상대적인 차이를 지칭한다. 몰드측 마크 및 기판측 마크로부터의 광의 광량을 동일한 양만큼 변경하기 위해, 복수의 파장의 광을 합성한 후의 광로에 배치되는 ND 필터(34)를 사용하여 원하는 광량이 되도록 제어할 수 있다. 또한, 광원(30a 내지 30d) 및 ND 필터(34) 양측 모두를 제어하여 광량을 조정할 수 있다.
다음으로, 광원(23)으로부터의 광의 광량을 조정하기 위한 방법에 대해서 설명할 것이다. 도 11은 광원(23)으로부터의 광의 광량의 조정 방법의 흐름도를 나타낸다. 몰드(7) 및 기판(8)에 제공된 복수의 마크의 종류 및 그들의 조합에 의해, 마크 간의 광량 차가 상이하기 때문에, 몰드(7) 및 기판(8)에 형성되는 마크에 따라 광량 조정을 행한다.
단계 S1에서, 복수의 광원(30a 내지 30d) 중에서 1개의 광원 이외를 초기에 턴오프시키거나, 1개의 광원 이외의 광을 차광한다. 1개의 광원으로부터의 제1 파장을 갖는 광만으로 몰드(7)와 기판(8)에 제공된 복수 종류의 마크를 조명한다. 복수 종류의 마크 각각으로부터의 광의 광량을 촬상 센서(25)에 의해 검출한다. 단계 S2에서, 촬상 센서(25)에 의해 검출된 복수 종류의 마크 각각의 광량에 대한 데이터를, 촬상 센서(25)에 접속된 처리 유닛(26)의 메모리에 기억한다. 단계 S3에서, 제1 파장과는 다른 제2 파장을 갖는 광원과 같은 다른 광원에 대해 단계 S1 및 S2의 처리를 행한다. 이러한 방식으로, 모든 광원(30a 내지 30d)(복수의 파장)으로 마크를 조명했을 경우에 검출되는 각 마크로부터의 광의 광량에 대한 각 파장의 기여율을 알아낼 수 있다. 단계 S4에서, 메모리에 기억된 데이터에 기초하여, 검출 광량을 억제하기 위한 마크를 식별하고, 검출 광량에 대한 기여율이 큰 파장을 결정한다. 단계 S5에서, 제어 유닛(37)은 결정된 파장을 갖는 광의 광량이 낮아지도록 광원(23)을 제어한다. 이때, 제어 유닛(37)은 광원의 사출 광량을 검출 광량에 대한 기여율의 내림차 순으로 조정할 수 있다. 단계 S1 내지 S5의 처리를 제어 유닛(12)에 의해 자동적으로 제어할 수도 있다.
광량 조정의 목표는 예를 들어, 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1) 간의 광량 차가 미리 결정된 규격값(허용 범위) 이내에 속하게 하는 것이다. 각 마크(51a-1 및 52a-1)의 광량이 약하지 않은 것을 추가 목표로서 부가할 수도 있다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1) 간의 광량 차에 관한 규격값의 예는 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1) 간의 광량비가 4배이다. 각 마크(51a-1 및 52a-1)로부터의 광량이 약하지 않은 범위는 촬상 센서(25)에 의해 검출할 수 범위를 지칭한다. 그러한 범위의 예는 촬상 센서(25)에 의해 검출할 수 있는 최대 광량의 40% 이상이다. 즉, 단계 S4 및 S5에서, 제1 파장 및 제2 파장의 목표 광량을 결정한다. 목표 광량은 촬상 센서(25)에 의해 검출되는, 회절 격자(51a-2 및 52a-2)로부터의 광의 검출 광량과 몰드측 마크(51a-1) 및 기판측 마크(52a-1)로부터의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록 결정된다. 또한, 목표 광량은 촬상 센서(25)에 의해 검출할 수 있는 최대 광량에 기초하여 결정된다. 다음으로, 결정된 목표 광량이 되도록 제1 파장의 광의 광량과 제2 파장의 광의 광량을 조정한다.
마크 간의 광량 차는 몰드(7) 및 기판(8)에 제공된 마크의 종류 및 조합에 의해 결정된다. 따라서, 몰드(7)의 종류 및 기판(8)의 종류마다, 복수 종류의 마크의 광량에 대한 데이터 또는 마크로부터의 광량에 대한 파장의 기여율을 취득하고, 이들을 미리 데이터베이스로서 메모리에 기억한다. 실제로 계측하는 경우에는, 몰드(7) 및 기판(8)의 종류와, 그 데이터베이스에 기초하여, 마크의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 광원(23)의 복수의 파장 간의 상대 광량을 조정한다. 데이터베이스는 몰드(7) 및 기판(8)의 종류와, 광원(23)의 복수의 파장 간의 상대 광량 간의 관계를 기억할 수 있다.
상술한 광량 조정 후에, 단계 S6에서, 광량이 조정된 광원(23)으로부터의 광을 사용하여 복수 종류의 마크를 조명한다. 촬상 센서(25)는 복수 종류의 마크를 검출한다. 검출 결과에 기초하여 마크 간의 상대 위치 어긋남을 구한다. 즉, 제1 파장의 조명광과 제1 파장과는 다른 제2 파장의 조명광을 포함하는 조명광을 사용하여, 기판(8)에 제공된 제1 위치 정렬 마크와 몰드(7)에 제공된 제2 위치 정렬 마크를 조명한다. 제1 파장의 조명광과 제2 파장의 조명광을 포함하는 조명광을 사용하여, 기판(8)에 제공되고, 제1 위치 정렬 마크와는 다른 제3 위치 정렬 마크와, 몰드(7)에 제공되고, 제2 위치 정렬 마크와는 다른 제4 위치 정렬 마크를 조명한다. 조명광이 조명된, 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광과 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광이 촬상 센서(25)에 의해 검출된다. 검출된 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광에 기초하여 제1 위치 정렬 마크와 제2 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구한다. 검출된 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광에 기초하여 제3 위치 정렬 마크와 제4 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 마크의 종류에 따라 마크로부터의 광의 광량의 파장 특성이 상이하다. 따라서, 마크에 적합한 파장의 광으로 조명하고 검출한다는 것을 안다. 모아레 패턴의 광량은 파장 720nm 및 780nm에서 크다. 따라서, 모아레 패턴을 생성하는 회절 격자(51a-2 및 52a-2)에 대해서는, 광량이 큰 파장 720 내지 780nm 부근의 광을 검출할 수 있다. 파장 720 내지 780nm 부근의 광만으로 회절 격자(51a-2 및 52a-2)를 조명할 수 있다. 회절 격자(51a-2 및 52a-2)를 더 넓은 파장 대역의 광으로 조명하고, 회절 격자(51a-2 및 52a-2)로부터의 파장 720 내지 780nm 부근의 광만을 검출할 수도 있다. 몰드측 마크(51a-1)의 광량은 파장이 540nm로부터 780nm로 시프트함에 따라 감소한다. 기판측 마크(52a-1)의 광량은 파장 540nm 부근에서 작고, 파장 720nm 부근에서 광량이 최대가 된다. 동등한 광량을 갖는 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)를 검출하기 위해, 720 내지 780nm보다 작은, 600 내지 660nm의 파장을 갖는 광이 검출될 수 있다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)에는 파장 600 내지 660nm을 갖는 광만이 조사될 수 있다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)에는 더 넓은 대역의 파장의 광이 조사될 수 있고, 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)로부터의 파장 600 내지 660nm을 갖는 광만이 검출될 수 있다.
예를 들어, 복수의 광원(30a 내지 30d) 중 파장 720nm 또는 780nm의 광을 사출하는 광원만을 턴온시켜서, 회절 격자(51a-2 및 52a-2)를 조명한다. 회절 격자(51a-2 및 52a-2)로부터의 모아레 패턴은 촬상 센서(25)에 의해 검출된다. 다음으로, 회절 격자(51a-2)와 회절 격자(52a-2)(기판(8)과 몰드(7)) 간의 상대 위치가 결정된다. 복수의 광원(30a 내지 30d) 중 파장 600 내지 660nm의 광을 사출하는 광원만을 턴온시켜서 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)를 조명한다. 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)로부터의 광을 촬상 센서(25)에 의해 검출한다. 다음으로, 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1) 간의 상대 위치를 구한다. 마크들은 동시에 조명되거나 대안적으로 서로 다른 시간에 조명될 수 있다. 마크들이 동시에 조명되는 경우, 마크로부터의 광을 동시에 검출하거나, 대안적으로 서로 다른 시간에 검출할 수 있다. 또한, 조명 유닛 측에서 광량을 조정하는 것에 한정되지 않는다. 더 넓은 대역의 파장의 조명광을 사용하여 마크를 조명할 수 있고, 검출 유닛 측의 ND 필터를 사용하여 촬상 센서(25)에 의해 검출되는 파장의 광의 광량을 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 검출되는 마크의 광량들 간의 상대값은 미리 결정된 범위 내에 속하게 된다. 따라서, 복수 종류의 마크의 검출 결과로부터 고정밀도로 마크 간의 상대 위치를 구할 수 있다.
상술한 설명에서는, 광원(23) 내에서 각 파장에서 광원(23)으로부터 사출되는 광의 광량이 조정되었다. 그러나, 광량 조정은 이에 한정되지 않으며, 검출 유닛 측에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 검출 유닛 측에 색 필터를 제공하여, 이 색 필터(들)를 사용하여 각 파장에서 촬상 센서(25)에 의해 검출된 검출 광량 간의 상대값을 조정할 수도 있다. 마크로부터의 광을 다이크로익 미러에 의해 파장마다 분기하고, ND 필터를 통해 복수의 센서에 광을 입사시켜서, 센서들이 각 파장의 광을 검출할 수 있도록 할 수 있다. ND 필터의 투과 광량을 변경하여 센서에 의해 검출되는 각 파장의 검출 광량 간의 상대값을 조정할 수 있다.
제2 실시 형태에서는, 광원의 각 파장의 광량을 조정할 때 노이즈 광의 세기를 대상으로서 채용한다. 노이즈 광은 없는 것이 바람직하다. 그러나, 조명광의 일부 파장에서는, 마크로부터의 계측 신호(S)보다 노이즈(N)가 많을 수 있다. 다량의 노이즈가 있을 경우에는, 마크 간의 상대 위치의 계측에 오차가 발생될 수 있다. 다음으로, 노이즈를 줄이기 위해 광량을 조정한다.
여기서, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 회절 격자 간의 상대 위치의 계측에 사용되지 않는 극으로부터의 광의 영향에 대해서 설명할 것이다. 예를 들어, 도 7의 (a) 및 (b)에 나타낸 회절 격자의 세트에 대하여, 도 5에 나타낸 제3 극 IL3 및 제4 극 IL4으로부터의 광은, 회절 격자의 주기 방향에서의 단부(회절 격자 패턴의 양단) 에서 산란이나 회절을 일으킨다. 도 12는 제1 극 IL1 내지 제4 극 IL4으로 회절 격자를 조명했을 경우에, 가능한 몰드(8)와 웨이퍼(7)의 조건 하에서 광학 시뮬레이션에 의해 구한 무아레를 포함하는 회절 격자로부터의 광의 계측 신호를 나타낸다. 도 12는 파장 540nm, 660nm, 780nm 각각에서 회절 격자를 조명했을 경우, 무아레를 포함하는 회절 격자로부터의 광의 광량 분포를 나타낸다. 횡축은 회절 격자 상의 위치를 나타낸다. 중앙으로부터 이격된 주변 위치는 회절 격자의 주기 방향의 단부에 대응한다. 종축은 각 파장에서 광의 동일 광량으로 회절 격자를 조명했을 경우에, 회절 격자로부터의 광의 광량을 나타낸다. 파장 540nm에서 회절 격자를 조명했을 경우, 회절 격자 패턴의 양단 부근에서 광량이 높은 피크가 발생된다. 또한, 작은 서브 피크도 있다. 이들 피크는, 회절 격자가 연속적인 패턴(격자 조건)이 단부에서 불연속적인 곳에서 발생된 광이라고 생각된다. 또한, 이러한 현상은, 회절 격자를 밝은 시야에서 검출하는 경우에도 발생하지만, 회절 격자를 어두운 시야에서 검출하는 경우에 특히 현저하게 확인 가능하다. 이러한 회절 격자 패턴의 양단에서 발생하는 광 또는 서브 피크의 광이 무아레 신호에 혼합되면, 회절 격자 간의 상대 위치에 관한 정보를 포함하는 무아레 신호의 검출 동안 오차가 발생한다. 파장 540nm에서는, 회절 격자 간의 상대 위치에 관한 정보를 포함하는 모아레 패턴의 요철 파형이 거의 발생하지 않는 것으로 안다. 즉, 파장 540nm의 광은 단지 노이즈로서 작용하기 때문에, 모아레 패턴을 검출하는 경우에는 사용하지 않는 것이 바람직하다. 파장 660nm의 광으로 회절 격자를 조명했을 경우, 회절 격자의 단부에서 광량이 피크가 되는 반면, 무아레 신호의 일부 요철이 관측된다. 파장 780nm의 광으로 회절 격자를 조명했을 경우, 회절 격자의 단부에서의 광량은 무아레 신호의 광량보다 낮다는 것을 알 수 있다. 상술한 바와 같이, 회절 격자 간의 상대 위치를 계측하는 때에, 회절 격자로부터의 광의 광량 분포는 파장에 따라 상이하다. 노이즈 성분의 크기도 파장에 따라 상이하다.
따라서, 제어 유닛(37)은 회절 격자를 조명하는 광 중에서, 노이즈 광을 발생시키는 파장 540nm의 광의 광량이 감소되도록 광원(23)을 제어함으로써, 회절 격자로부터의 노이즈 광을 감소시킨다. 제어 유닛(37)은 몰드측 마크(51a-1)와 기판측 마크(52a-1)로부터의 광과 모아레 패턴의 검출 광량을 보장하고, 또한 이들 마크 간의 광량비가 4배 이상 발생하지 않는 범위에서, 회절 격자의 단부의 노이즈 광이 감소하도록 각 파장의 광량을 조정한다.
광량 조정의 대상으로서, 마크의 검출 광량 이외에, 회절 격자의 단부의 노이즈 광의 광량의 데이터를 메모리에 기억하여, 이 기억된 데이터에 기초하여 상술한 광량 조정이 수행될 수 있게 한다. 노이즈 광량을 감소시켜서 특정한 파장의 광의 광량을 감소시키면, 모아레 패턴의 광량도 감소될 수 있다. 노이즈 광량이 감소되는 것 보다 많이 모아레 패턴의 광량이 감소되면, 계측 오차가 증가할 수도 있다. 간단하게는, 회절 격자의 단부에서의 광량이 모아레 패턴의 광량 2배 이상인 경우에, 회절 격자의 단부에서 광량이 피크가 된다고 결정된다. "회절 격자의 단부에서의 광량 = 모아레 패턴의 광량 + 노이즈 광량"이기 때문에, 회절 격자의 단부에서의 노이즈 광량은 모아레 패턴의 광량보다 크다. 따라서, 회절 격자의 단부에서 검출되는 광의 검출 광량이 회절 격자의 중앙부로부터의 광의 검출 광량의 2배보다 적도록 광원(23)의 각 파장에서의 광량을 조정한다. 이러한 방식으로, 모아레 패턴의 광량에 대한 기여보다 노이즈 광에 대한 영향이 더 큰 파장의 광의 광량을 감소시킴으로써, 마크 간의 상대 위치의 계측 오차를 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 회절 격자의 단부로부터의 노이즈 광의 영향이 저감되어, 거친 검사 마크의 검출 광량과 회절 격자의 검출 광량 간의 상대량이 저감된다. 따라서, 마크의 검출 결과로부터 고정밀도로 마크 간의 상대 위치를 검출할 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 하나의 광원(23)은 하나의 파이버(36)로부터 광을 하나의 계측 장치(3)에 사출하도록 구성되어 있다. 제3 실시 형태에서는, 하나의 광원(230)은 복수의 파이버를 통해 복수의 계측 장치(3)에 광을 사출한다. 도 13에 도시한 바와 같이, 광원(230)은 광로 내에 배치된 하프 미러(33a, 33b, 33c)를 포함하여, 광로를 분기한다. 분기된 광을 파이버(36a, 36b, 36c, 36d)에 입사시켜서 4개의 광원 광속을 생성한다. 예를 들어, 파이버(36a)로부터 사출되는 광을 제1 계측 장치의 광원(23)의 광으로서 사용할 수 있다. 파이버(36b)로부터 사출되는 광을 또 다른 계측 장치의 광원(23)의 광으로서 사용할 수 있다. 하프 미러(33b)와 파이버(36a) 간의 광로 내에는 ND 필터(34a)와 확산판(35a)이 배치된다. 하프 미러(33c)와 파이버(36b) 간의 광로 내에는 ND 필터(34b)와 확산판(35b)이 배치된다. 하프 미러(33b)와 파이버(36c) 간의 광로 내에는 ND 필터(34c)와 확산판(35c)이 배치된다. 하프 미러(33c)와 파이버(36d) 간의 광로 내에는 ND 필터(34d)와 확산판(35d)이 배치된다. 그 결과, 각 광원용 광의 광량을 조정할 수 있고, 스페클 노이즈를 저감시킬 수 있다.
따라서, 기판(8)과 몰드(7) 간의 상대 위치를 계측하기 위해 복수의 계측 장치를 사용하면, 위치가 이격된 복수의 위치, 예를 들어 기판(8)의 샷 영역의 4개의 코너(4개의 영역)에서, 마크 간의 상대 위치를 계측할 수 있다. 그 계측 결과로부터, 몰드(7) 및/또는 기판(8)의 회전과 배율의 왜곡을 구할 수 있다. 4개 영역 각각에서, 마크 간의 상대 위치 어긋남이 작아지도록 위치 정렬을 행할 경우, 전체 샷 영역의 전체에 걸쳐, 기판 패턴과 몰드 패턴이 고정밀도로 등록될 수 있다. 도 13은 3개의 분기 유닛을 사용하는 케이스가 도시되어 있지만, 분기 유닛의 수는 이것에 한정되지 않는다.
제4 실시 형태에 대하여 설명할 것이다. 임프린트 장치를 사용하여 형성된 경화물의 패턴은 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로, 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품의 예는 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 및 몰드를 포함한다. 전기 회로 소자의 예는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), 플래시 메모리, MRAM(magnetoresistive random access memory)과 같은 휘발성 및 불휘발성 반도체 메모리와, LSI(large scale integrated circuit), CCD, 촬상 센서, FPGA(field-programmable gate array)와 같은 반도체 소자를 포함한다. 몰드의 예는 임프린팅용 몰드를 포함한다.
경화물의 패턴은 물품의 적어도 일부의 컴포넌트로서 간단하게 사용되거나, 또는 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 처리 단계에서 에칭 또는 이온 주입 후에, 레지스트 마스크가 제거된다.
다음으로, 물품의 구체적인 제조 방법에 대해서 설명할 것이다. 도 14a에 도시한 바와 같이, 절연체 등의 피처리재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비한다. 다음으로, 잉크젯 인쇄에 의해, 피처리재(2b)의 표면에 임프린트재(3z)가 도포된다. 도 14a는 복수의 액적 형상의 임프린트재(3z)가 기판(1z) 상에 도포된 상태를 나타낸다.
도 14b에 도시한 바와 같이, 임프린팅용 몰드(4z)의 요철 패턴은 기판(1z) 상의 임프린트재(3z)에 대향된다. 도 14c에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)가 도포된 기판(1z)과 몰드(4z)를 접촉시켜서 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피처리재(2z) 간의 간극에 충전된다. 이 상태에서, 경화용 에너지로서 광을 몰드(4z)를 통해 임프린트재(3z)에 조사함으로써, 임프린트재(3z)가 경화된다.
도 14d에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)와 기판(1z)를 분리함으로써, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은 몰드(4z)의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하고, 몰드(4z)의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응하는 형상을 갖는다. 즉, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)의 요철 패턴이 전사된다.
도 14e에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 에칭 레지스트 마스크로서 사용하여 에칭을 행한다. 피처리재(2z)의 표면 중 경화물이 없거나, 또는 경화물의 얇은 층만이 잔류한 부분을 제거하여 홈(5z)을 형성한다. 도 14f에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피처리재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 경화물의 패턴이 제거되었지만, 제조 후에 경화물의 패턴을 제거하지 않고 남겨둘 수 있다. 예를 들어, 이러한 경화물의 패턴은 반도체 소자에 포함되는 층간 절연막, 즉, 물품의 컴포넌트로서 사용될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지로부터 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들어, 상술한 계측 장치(3)가 적용되는 장치는 임프린트 장치에 한정되지 않는다. 계측 장치(3)는 패턴을 형성하는 리소그래피 장치 전반에도 적용할 수 있다.
본 발명을 실시 형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시 형태에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 이하의 청구범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 계측 장치로서,
    제1 파장의 조명광을 사출하는 제1 광원과, 상기 제1 파장과 상이한 제2 파장의 조명광을 사출하는 제2 광원을 포함하도록 구성되고, 상기 제1 파장의 조명광과 상기 제2 파장의 조명광에 의해, 제1 부재 상에 제공된 제1 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 제2 위치 정렬 마크를 조명하고, 상기 제1 부재 상에 제공된 제3 위치 정렬 마크와 상기 제2 부재 상에 제공된 제4 위치 정렬 마크를 조명하도록 구성된 조명 유닛;
    상기 제1 파장의 조명광과 상기 제2 파장의 조명광에 의해 조명되는, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광을 검출하도록 구성된 검출 유닛;
    상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 검출된 광에 기초하여 상기 제1 위치 정렬 마크와 상기 제2 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구하고, 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 검출된 광에 기초하여 상기 제3 위치 정렬 마크와 상기 제4 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구하도록 구성된 처리 유닛; 및
    상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량과 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 상기 제1 위치 정렬 마크, 상기 제2 위치 정렬 마크, 상기 제3 위치 정렬 마크 및 상기 제4 위치 정렬 마크를 조명하는, 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 조정하도록 구성된 조정 유닛을 포함하는, 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정 유닛은, 상기 제1 파장의 조명광을 사출하도록 구성된 상기 제1 광원과 상기 제2 파장의 조명광을 사출하도록 구성된 상기 제2 광원의 출력 에너지를 변경하도록 구성된 변경 유닛을 포함하고,
    상기 조정 유닛은, 상기 제1 광원으로부터 사출되는 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 광원으로부터 사출되는 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 조정하도록 상기 변경 유닛을 제어하도록 구성된, 계측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조정 유닛은, 상기 검출 유닛에 의해 검출되는, 상기 제3 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량과 상기 제4 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량 간의 상대량을 조정하도록 구성된, 계측 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛은 위치 정렬 마크의 화상을 취득하도록 구성된 촬상 센서를 포함하고,
    상기 촬상 센서의 촬상면에 의해 상기 제1 위치 정렬 마크, 상기 제2 위치 정렬 마크, 상기 제3 위치 정렬 마크 및 상기 제4 위치 정렬 마크의 화상이 취득되는, 계측 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광을 상기 검출 유닛에 의해 검출함으로써 획득되는 상기 제1 위치 정렬 마크와 상기 제2 위치 정렬 마크 간의 상대 위치의 계측 정밀도는, 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광을 상기 검출 유닛에 의해 검출함으로써 획득되는 상기 제3 위치 정렬 마크와 상기 제4 위치 정렬 마크 간의 상대 위치의 계측 정밀도보다 높은, 계측 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 정렬 마크는 제1 방향과, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 각각 주기를 갖는 제1 회절 격자이고, 상기 제2 위치 정렬 마크는 상기 제2 방향으로 주기를 갖는 제2 회절 격자이고, 상기 제2 회절 격자의 주기는 상기 제1 회절 격자의 상기 제2 방향의 주기와 상이한, 계측 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출 유닛은 위치 정렬 마크의 화상을 취득하도록 구성된 촬상 센서를 포함하고,
    상기 촬상 센서는, 상기 제1 및 제2 회절 격자에 의해 발생된 모아레 패턴의 화상, 상기 제3 위치 정렬 마크의 화상, 및 상기 제4 위치 정렬 마크의 화상을 취득하도록 구성된, 계측 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조정 유닛은, 상기 검출 유닛에 의해 검출되는 상기 제1 및 제2 회절 격자의 단부로부터의 광의 검출 광량이 상기 제1 및 제2 회절 격자의 중앙부로부터의 광의 검출 광량의 2배보다 적도록, 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량 간의 상대량을 조정하도록 구성된, 계측 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛에 의해 검출되는, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 상기 제1 파장의 조명광의 목표 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 목표 광량을 결정하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하고,
    상기 조정 유닛은 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 결정된 각각의 목표 광량으로 조정하도록 구성된, 계측 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조정 유닛은, 상기 검출 유닛에 의해 검출되는, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량이 상기 검출 유닛에 의해 검출될 수 있는 최대 광량의 40% 이상이 되도록 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량 간의 상대량을 조정하도록 구성된, 계측 장치.
  11. 제1 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하는 계측 장치로서,
    제1 파장의 조명광과 상기 제1 파장과 상이한 제2 파장의 조명광을 사출할 수 있고, 상기 제1 부재 상에 제공된 제1 회절 격자와 상기 제2 부재 상에 제공된 제2 회절 격자를 조명하고 -상기 제1 회절 격자는 제1 방향과, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 각각 주기를 갖고, 상기 제2 회절 격자는 상기 제2 방향의 주기를 가지고, 상기 제2 회절 격자의 주기는 상기 제1 회절 격자의 제2 방향의 주기와 상이함- , 상기 제1 부재 상에 제공된 제3 위치 정렬 마크와 상기 제2 부재 상에 제공된 제4 위치 정렬 마크를 조명하도록 구성되는 -상기 제3 위치 정렬 마크는 상기 제1 회절 격자와 상이하고, 상기 제4 위치 정렬 마크는 상기 제2 회절 격자와 상이함- 조명 유닛;
    상기 제1 및 제2 회절 격자로부터의 상기 제1 파장의 광과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 상기 제2 파장의 광을 검출하도록 구성된 -상기 제1 및 제2 회절 격자와 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크는 상기 조명 유닛에 의해 조명됨- 검출 유닛; 및
    상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 제1 및 제2 회절 격자로부터의 상기 제1 파장의 광에 기초하여 상기 제1 회절 격자와 상기 제2 회절 격자 간의 상대 위치를 구하고, 상기 검출 유닛에 의해 검출된 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 상기 제2 파장의 광에 기초하여 상기 제3 위치 정렬 마크와 상기 제4 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구하는 처리 유닛을 포함하는, 계측 장치.
  12. 기판 상의 임프린트재 상에 몰드를 사용하여 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서,
    상기 기판 상에 제공된 위치 정렬 마크와 상기 몰드 상에 제공된 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하도록 구성된 제1항에 따른 계측 장치; 및
    상기 계측 장치에 의해 계측된 상기 상대 위치에 기초하여 상기 기판과 상기 몰드 간의 위치 정렬을 행하도록 구성된 위치 정렬 유닛을 포함하고,
    상기 위치 정렬 유닛을 사용하여 상기 기판과 상기 몰드의 위치 정렬을 행하고, 상기 기판 상의 임프린트재 상에 상기 몰드를 사용하여 패턴을 형성하는, 임프린트 장치.
  13. 기판 상의 임프린트재 상에 몰드를 사용하여 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서,
    상기 기판 상에 제공된 위치 정렬 마크와 상기 몰드 상에 제공된 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하도록 구성된 제11항에 따른 계측 장치; 및
    상기 계측 장치에 의해 계측된 상기 상대 위치에 기초하여 상기 기판과 상기 몰드의 위치 정렬을 행하도록 구성된 위치 정렬 유닛을 포함하고,
    상기 위치 정렬 유닛을 사용하여 상기 기판과 상기 몰드의 위치 정렬을 행하고, 상기 기판 상의 임프린트재 상에 상기 몰드를 사용하여 패턴을 형성하는, 임프린트 장치.
  14. 물품의 제조 방법으로서,
    제12항에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 패턴이 형성된 기판을 처리하는 단계; 및
    처리된 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품의 제조 방법.
  15. 물품의 제조 방법으로서,
    제13항에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 패턴이 형성된 기판을 처리하는 단계; 및
    처리된 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품의 제조 방법.
  16. 제1 파장의 조명광과 상기 제1 파장과는 다른 제2 파장의 조명광을 포함하는 조명광을 사용하여 제1 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하는 계측 단계시, 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 결정하는 광량 결정 방법으로서,
    상기 계측 단계는,
    상기 제1 파장의 조명광과 상기 제2 파장의 조명광을 포함하는 조명광을 사용하여, 상기 제1 부재 상에 제공된 제1 위치 정렬 마크와 상기 제2 부재 상에 제공된 제2 위치 정렬 마크를 조명하고, 상기 제1 부재 상에 제공된 제3 위치 정렬 마크와 상기 제2 부재 상에 제공된 제4 위치 정렬 마크를 조명하는 단계 -상기 제3 위치 정렬 마크는 상기 제1 위치 정렬 마크와 상이하고, 상기 제4 위치 정렬 마크는 상기 제2 위치 정렬 마크와 상이함- ,
    상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광을 센서에 의해 검출하는 -상기 제1 내지 제4 위치 정렬 마크는 조명 광으로 조명됨- 단계, 및
    상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 검출된 광에 기초하여 상기 제1 위치 정렬 마크와 제2 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 구하고, 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 검출된 광에 기초하여 상기 제3 위치 정렬 마크와 상기 제4 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 광량 결정 방법은, 상기 센서에 의해 검출되는, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 결정하는 단계를 포함하는, 광량 결정 방법.
  17. 제1 파장의 조명광과 상기 제1 파장과는 다른 제2 파장의 조명광을 포함하는 조명광을 사용하여 제1 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크와 제2 부재 상에 제공된 위치 정렬 마크 간의 상대 위치를 계측하는 계측 단계시, 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 조정하는 광량 조정 방법으로서,
    상기 제1 파장의 조명광을 사용하여, 상기 제1 부재 상에 제공된 제1 위치 정렬 마크와 상기 제2 부재 상에 제공된 제2 위치 정렬 마크를 조명하고, 상기 제1 부재 상에 제공된 제3 위치 정렬 마크와 상기 제2 부재 상에 제공된 제4 위치 정렬 마크를 조명하는 단계- 상기 제3 위치 정렬 마크는 상기 제1 위치 정렬 마크와 상이하고, 상기 제4 위치 정렬 마크는 상기 제2 위치 정렬 마크와 상이함- ;
    상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 상기 제1 파장의 광과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 상기 제1 파장의 광을, 센서에 의해, 제1 검출로서 검출하는 -상기 제1 내지 제4 위치 정렬 마크가 상기 제1 파장의 조명광으로 조명됨- 제1 검출 단계;
    상기 제2 파장의 조명광을 사용하여, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크를 조명하고 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크를 조명하는 단계;
    상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 상기 제2 파장의 광과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 상기 제2 파장의 광을, 상기 센서에 의해, 제2 검출로서 검출하는 -상기 제1 내지 제4 위치 정렬 마크가 상기 제2 파장의 조명광으로 조명됨- 제2 검출 단계; 및
    상기 센서에 의해 검출된, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 광의 검출 광량과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 상기 제1 파장 및 상기 제2 파장의 광의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 상기 제1 검출 단계에서 검출된, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 제1 파장의 광의 검출 광량과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 제1 파장의 광의 검출 광량, 및 상기 제2 검출 단계에서 검출된, 상기 제1 및 제2 위치 정렬 마크로부터의 제2 파장의 광의 검출 광량과 상기 제3 및 제4 위치 정렬 마크로부터의 제2 파장의 광의 검출 광량에 기초하여 상기 제1 파장의 조명광의 광량과 상기 제2 파장의 조명광의 광량을 조정하는 단계를 포함하는, 광량 조정 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1 파장의 조명광은 제1 광원으로부터 사출되고, 상기 제2 파장의 조명광은 제2 광원으로부터 사출되는, 계측 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 파장의 조명광은 제1 광원으로부터 사출되고, 상기 제2 파장의 조명광은 제2 광원으로부터 사출되는, 광량 결정 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 파장의 조명광은 제1 광원으로부터 사출되고, 상기 제2 파장의 조명광은 제2 광원으로부터 사출되는, 광량 조정 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 정렬 마크는 제1 회절 격자이고,
    상기 제2 위치 정렬 마크는 제2 회절 격자이며,
    상기 제3 위치 정렬 마크 및 상기 제4 위치 정렬 마크는 회절 격자가 아닌, 계측 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 조정 유닛은, 상기 제1 회절 격자 및 상기 제2 회절 격자에 의해 회절되는 광의 검출 광량과 상기 제3 위치 정렬 마크 또는 상기 제4 위치 정렬 마크로부터의 검출 광량 간의 상대값이 미리 결정된 범위 내에 속하도록, 상기 제1 파장의 광의 광량과 상기 제2 파장의 광의 광량을 조정하는, 계측 장치.
KR1020170051377A 2016-04-25 2017-04-21 계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법 KR102172083B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016087314A JP6685821B2 (ja) 2016-04-25 2016-04-25 計測装置、インプリント装置、物品の製造方法、光量決定方法、及び、光量調整方法
JPJP-P-2016-087314 2016-04-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170121708A KR20170121708A (ko) 2017-11-02
KR102172083B1 true KR102172083B1 (ko) 2020-10-30

Family

ID=60089460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170051377A KR102172083B1 (ko) 2016-04-25 2017-04-21 계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11181363B2 (ko)
JP (1) JP6685821B2 (ko)
KR (1) KR102172083B1 (ko)
CN (1) CN107305322B (ko)
SG (1) SG10201702818UA (ko)
TW (1) TWI654422B (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10705435B2 (en) 2018-01-12 2020-07-07 Globalfoundries Inc. Self-referencing and self-calibrating interference pattern overlay measurement
JP7038562B2 (ja) * 2018-02-13 2022-03-18 キヤノン株式会社 検出装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法
JP7030569B2 (ja) * 2018-03-12 2022-03-07 キヤノン株式会社 位置検出装置、位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法
JP7378250B2 (ja) * 2018-10-11 2023-11-13 キヤノン株式会社 インプリント装置、および物品の製造方法
JP7222702B2 (ja) * 2018-12-26 2023-02-15 三星電子株式会社 ウエハの接合方法、半導体装置の製造方法、及びその装置
CN109581710A (zh) * 2019-01-29 2019-04-05 京东方科技集团股份有限公司 对位标记、进行对位的方法以及显示装置
JP7179655B2 (ja) * 2019-03-14 2022-11-29 キヤノン株式会社 インプリント装置、インプリント方法、および物品の製造方法
JP7278828B2 (ja) * 2019-03-26 2023-05-22 キヤノン株式会社 成形方法、成形装置、インプリント方法、および物品の製造方法
JP7222811B2 (ja) * 2019-06-04 2023-02-15 キオクシア株式会社 インプリント装置、インプリント方法、及び半導体装置の製造方法
US11256177B2 (en) 2019-09-11 2022-02-22 Kla Corporation Imaging overlay targets using Moiré elements and rotational symmetry arrangements
US11107678B2 (en) 2019-11-26 2021-08-31 Canon Kabushiki Kaisha Wafer process, apparatus and method of manufacturing an article
GB201918398D0 (en) * 2019-12-13 2020-01-29 Surface Generation Ltd Method of moulding and mould tool
US11686576B2 (en) 2020-06-04 2023-06-27 Kla Corporation Metrology target for one-dimensional measurement of periodic misregistration
JP6864401B1 (ja) * 2020-08-17 2021-04-28 株式会社ＳｅｎｓＡＩ 触覚センサ
JP2022147786A (ja) * 2021-03-23 2022-10-06 キオクシア株式会社 テンプレート、被加工部材、及びアライメント方法
JP7238041B2 (ja) * 2021-07-29 2023-03-13 キヤノン株式会社 計測装置、計測方法、基板処理装置、および物品の製造方法
CN113985245B (zh) * 2021-10-13 2023-10-31 深钛智能科技(苏州)有限公司 一种半导体芯片测试系统
US11796925B2 (en) 2022-01-03 2023-10-24 Kla Corporation Scanning overlay metrology using overlay targets having multiple spatial frequencies

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040523A (ja) 2009-08-10 2011-02-24 Canon Inc 露光装置、及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP2012073188A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 光量決定装置、位置検出装置、描画装置、および、光量決定方法
JP2012235065A (ja) 2011-05-09 2012-11-29 Canon Inc 露光装置、および、デバイス製造方法
JP2015053404A (ja) 2013-09-06 2015-03-19 キヤノン株式会社 計測装置、計測方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1211868A (en) * 1982-04-16 1986-09-23 Yoshikazu Nishiwaki Method of forming diffraction gratings and optical branching filter elements produced thereby
JPS59232416A (ja) * 1983-06-16 1984-12-27 Oki Electric Ind Co Ltd アライメントマ−ク
US4734746A (en) * 1985-06-24 1988-03-29 Nippon Kogaku K. K. Exposure method and system for photolithography
JP3368017B2 (ja) * 1993-10-29 2003-01-20 キヤノン株式会社 位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法
KR100541272B1 (ko) 1995-02-01 2006-05-22 가부시키가이샤 니콘 기판상의마크위치를검출하는방법과그의방법에의한위치검출장치및그의위치검출장치를이용한노광장치
US5772905A (en) * 1995-11-15 1998-06-30 Regents Of The University Of Minnesota Nanoimprint lithography
JPH09293674A (ja) 1996-04-24 1997-11-11 Nikon Corp 露光装置及び露光方法
CN1337013A (zh) * 1999-11-12 2002-02-20 日本板硝子株式会社 感光性组合物与光波导元件及其制造方法
US7322287B2 (en) * 2000-07-18 2008-01-29 Nanonex Corporation Apparatus for fluid pressure imprint lithography
KR20030040378A (ko) * 2000-08-01 2003-05-22 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 임프린트 리소그래피를 위한 투명한 템플릿과 기판사이의고정확성 갭 및 방향설정 감지 방법
JP2004022797A (ja) * 2002-06-17 2004-01-22 Nikon Corp マーク位置検出装置およびマーク位置検出方法
KR100464854B1 (ko) 2002-06-26 2005-01-06 삼성전자주식회사 반도체 기판의 정렬 방법 및 정렬 장치
US7027156B2 (en) * 2002-08-01 2006-04-11 Molecular Imprints, Inc. Scatterometry alignment for imprint lithography
EP1573395A4 (en) * 2002-08-01 2010-09-29 Molecular Imprints Inc SPREADING MEASUREMENT DEVICE FOR THE PRINTING LITHOGRAPHY
US7070405B2 (en) * 2002-08-01 2006-07-04 Molecular Imprints, Inc. Alignment systems for imprint lithography
US6871558B2 (en) * 2002-12-12 2005-03-29 Molecular Imprints, Inc. Method for determining characteristics of substrate employing fluid geometries
TW571087B (en) * 2003-06-02 2004-01-11 Chen-Hung He Method and system for monitoring the mold strain in nanoimprint lithography technique
US20050270516A1 (en) * 2004-06-03 2005-12-08 Molecular Imprints, Inc. System for magnification and distortion correction during nano-scale manufacturing
US7292326B2 (en) * 2004-11-30 2007-11-06 Molecular Imprints, Inc. Interferometric analysis for the manufacture of nano-scale devices
JP4795300B2 (ja) * 2006-04-18 2011-10-19 キヤノン株式会社 位置合わせ方法、インプリント方法、位置合わせ装置、インプリント装置、及び位置計測方法
CN101427185B (zh) 2006-04-18 2013-03-20 佳能株式会社 对准方法、压印方法、对准设备和压印设备
JP2007299909A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Nsk Ltd 半導体ウェハ撮像装置
US8221963B2 (en) * 2007-12-27 2012-07-17 Seiko Epson Corporation Method for producing fine structure
EP2131245A3 (en) * 2008-06-02 2012-08-01 ASML Netherlands BV Lithographic apparatus and its focus determination method
JPWO2009153925A1 (ja) * 2008-06-17 2011-11-24 株式会社ニコン ナノインプリント方法及び装置
NL2003871A (en) 2009-02-04 2010-08-05 Asml Netherlands Bv Imprint lithography.
JP5451450B2 (ja) * 2010-02-24 2014-03-26 キヤノン株式会社 インプリント装置及びそのテンプレート並びに物品の製造方法
JP5539011B2 (ja) * 2010-05-14 2014-07-02 キヤノン株式会社 インプリント装置、検出装置、位置合わせ装置、及び物品の製造方法
US8842294B2 (en) 2011-06-21 2014-09-23 Canon Kabushiki Kaisha Position detection apparatus, imprint apparatus, and position detection method
JP6140966B2 (ja) * 2011-10-14 2017-06-07 キヤノン株式会社 インプリント装置、それを用いた物品の製造方法
JP5686779B2 (ja) * 2011-10-14 2015-03-18 キヤノン株式会社 インプリント装置、それを用いた物品の製造方法
JP5706861B2 (ja) 2011-10-21 2015-04-22 キヤノン株式会社 検出器、検出方法、インプリント装置及び物品製造方法
JP6029495B2 (ja) * 2012-03-12 2016-11-24 キヤノン株式会社 インプリント方法およびインプリント装置、それを用いた物品の製造方法
JP6097704B2 (ja) * 2014-01-06 2017-03-15 キヤノン株式会社 インプリント装置、インプリント方法及び物品の製造方法
JP6294680B2 (ja) * 2014-01-24 2018-03-14 キヤノン株式会社 インプリント装置、および物品の製造方法
JP6341883B2 (ja) * 2014-06-27 2018-06-13 キヤノン株式会社 位置検出装置、位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法
JP6470528B2 (ja) * 2014-09-05 2019-02-13 キヤノン株式会社 検出装置、計測装置、露光装置、物品の製造方法、および計測方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011040523A (ja) 2009-08-10 2011-02-24 Canon Inc 露光装置、及びそれを用いたデバイスの製造方法
JP2012073188A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 光量決定装置、位置検出装置、描画装置、および、光量決定方法
JP2012235065A (ja) 2011-05-09 2012-11-29 Canon Inc 露光装置、および、デバイス製造方法
JP2015053404A (ja) 2013-09-06 2015-03-19 キヤノン株式会社 計測装置、計測方法、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
SG10201702818UA (en) 2017-11-29
TWI654422B (zh) 2019-03-21
TW201741646A (zh) 2017-12-01
JP2017199725A (ja) 2017-11-02
JP6685821B2 (ja) 2020-04-22
KR20170121708A (ko) 2017-11-02
CN107305322A (zh) 2017-10-31
CN107305322B (zh) 2021-03-09
US11181363B2 (en) 2021-11-23
US20170307367A1 (en) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102172083B1 (ko) 계측 장치, 임프린트 장치, 물품의 제조 방법, 광량 결정 방법, 및 광량 조정 방법
KR102266264B1 (ko) 정렬 장치, 정렬 방법, 리소그래피 장치, 및 물품 제조 방법
US10919195B2 (en) Imprint apparatus and method of manufacturing article
JP6884515B2 (ja) 位置検出方法、インプリント装置及び物品の製造方法
KR102082584B1 (ko) 검출 장치, 임프린트 장치, 물품 제조 방법, 조명 광학계 및 검출 방법
US11204548B2 (en) Imprint apparatus, imprinting method, and method for manufacturing article
KR20180103730A (ko) 임프린트 장치 및 물품 제조 방법
KR102478974B1 (ko) 위치 검출 장치, 위치 검출 방법, 임프린트 장치 및 물품의 제조 방법
KR20210052293A (ko) 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법
US20230294351A1 (en) Object alignment method, imprint method, article manufacturing method, detection apparatus, imprint apparatus, mold, and substrate
US20210372776A1 (en) Detector, imprint apparatus, and method of manufacturing article
US20240027921A1 (en) Detection device, lithography apparatus, and article manufacturing method
US20210061649A1 (en) Imprinting method, pre-processing apparatus, substrate for imprinting, and method for manufacturing substrate
JP2022128225A (ja) 計測装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法
TW202411769A (zh) 檢測裝置、微影蝕刻設備及物品製造方法
KR20220107951A (ko) 검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법
JP2020038164A (ja) 位置検出装置、位置検出方法、型、インプリント装置および、物品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant