KR102262115B1

KR102262115B1 - 임프린트 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR102262115B1
Application number: KR1020180027233A
Authority: KR
Inventors: 겐지 야에가시; 다카미츠 고마키; 도시키 이와이; 고헤이 스즈키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2021-06-09
Also published as: JP6993782B2; KR20180103730A; JP2018152374A

Abstract

임프린트 장치는, 형을 사용하여 기판 상에 패턴을 형성한다. 상기 임프린트 장치는, 상기 기판의 마크와 상기 형의 마크의 상대 위치를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의한 상기 상대 위치의 검출 조건을 결정하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 기판 상의 임프린트재와 상기 형을 접촉시켜 해당 임프린트재를 경화시킨 상태에서, 상기 검출부를 제어하는 파라미터를 변경하면서 상기 검출부에 의해 얻어지는 정보에 기초하여 상기 검출 조건을 결정하는 캘리브레이션을 실행한다.

Description

임프린트 장치 및 물품 제조 방법{IMPRINT APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

기판 상에 패턴을 형성하는 리소그래피 기술로서 임프린트 기술이 주목받고 있다. 임프린트 기술은, 기판 상에 배치된 임프린트재와 형(몰드 혹은 템플릿이라고도 불림)을 접촉시켜 임프린트재를 경화시킴으로써 기판 상에 패턴을 형성하는 기술이다. 임프린트 기술에 있어서, 기판과 형을 고정밀도로 위치 정렬하는 것이 중요하다. 특허문헌 1에는, 기판과 템플릿(형) 사이에 갭이 형성되도록 양자를 위치 결정하고, 기판의 얼라인먼트 마크와 템플릿의 얼라인먼트 마크를 검출하는 것이 기재되어 있다.

임프린트 기술에 관한 것은 아니지만, 특허문헌 2에는, 기판과 레티클을 위치 정렬하기 위한 관찰 장치를 갖는 노광 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 조명광으로서 레이저광을 사용하는 경우에 발생할 수 있는 스페클의 문제를 해결하기 위해, 고주파 신호가 중첩된 구동 신호로 반도체 레이저 소자를 구동하는 것이 기재되어 있다. 이와 같은 구동 신호를 사용함으로써, 공간 코히어런스가 좋고, 또한 시간 코히어런스가 나쁜 조명광을 발생시킬 수 있고, 이에 의해 스페클의 문제가 해결된다.

미국 특허 제6696220호 일본 특허 출원 공개 제1997-306813호

임프린트 장치에 있어서, 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킨 상태에서 기판과 형의 위치 정렬이 이루어질 수 있다. 이 때문에, 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킨 상태에서 기판의 마크와 형의 마크의 상대 위치가 검출부에 의해 검출될 수 있다. 여기서, 검출부에 의한 최적의 검출 조건은, 마크의 재질, 구조, 치수, 임프린트재의 종류, 두께, 임프린트재와 형의 접촉부터 검출부에 의한 촬상을 행할 때까지의 시간 등의 다양한 요인에 따라 상이할 수 있다. 기판 상의 임프린트재와 형을 접촉시킨 상태에서, 검출 조건을 변경하면서 검출부에 의해 상대 위치를 검출하는 동작을 반복함으로써 최적의 검출 조건을 탐색하는 방법에서는, 검출할 때마다 임프린트재의 상태가 변화될 수 있다. 이것은, 기판 상에 임프린트재가 배치되고 나서의 경과 시간에 의해, 임프린트재가 휘발됨으로써 그 체적이 감소되거나, 환경광에 의해 임프린트재의 점성이 변화되거나 할 수 있기 때문이다. 그래서, 기판 상에 임프린트재가 배치되고 나서의 경과 시간을 통일하여 최적의 검출 조건을 탐색하고자 하면, 기판 상에의 임프린트재의 배치 및 검출부에 의한 검출을 반복하여 행할 필요가 있다. 이와 같은 방법에서는, 최적의 검출 조건을 결정하기 위한 장시간을 요하게 된다.

본 발명은 상기 과제 인식을 계기로 하여 이루어진 것이며, 기판 상의 임프린트재와 형이 접촉한 상태에서 기판의 마크와 형의 마크의 상대 위치를 검출하기 위한 검출 조건을 효율적으로 결정하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면은, 형을 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 관한 것이며, 상기 임프린트 장치는, 상기 기판의 마크와 상기 형의 마크의 상대 위치를 검출하는 검출부와, 상기 검출부에 의한 상기 상대 위치의 검출 조건을 결정하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 기판 상의 임프린트재와 상기 형을 접촉시켜 해당 임프린트재를 경화시킨 상태에서, 상기 검출부를 제어하는 파라미터를 변경하면서 상기 검출부에 의해 얻어지는 정보에 기초하여 상기 검출 조건을 결정하는 캘리브레이션을 실행한다.

본 발명에 따르면, 기판 상의 임프린트재와 형이 접촉한 상태에서 기판의 마크와 형의 마크의 상대 위치를 검출하기 위한 검출 조건을 효율적으로 결정하는 기술이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 기판의 마크와 형의 마크의 상대 위치를 검출하는 검출부의 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 기판의 마크와 형의 마크의 상대 위치를 검출하는 검출부의 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 4는 광원부의 구성예를 도시하는 도면.
도 5는 광원부의 다른 구성예를 도시하는 도면.
도 6은 검출부의 퓨필을 도시하는 도면.
도 7은 무아레 무늬에 의한 상대 위치의 검출을 설명하는 도면.
도 8은 마크를 예시하는 도면.
도 9는 검출부의 촬상부의 시야 내의 마크의 배치예를 도시하는 도면.
도 10은 파장과 회절 효율의 관계를 예시하는 도면.
도 11은 고주파의 중첩에 의한 검출 정밀도의 개선을 예시하는 도면.
도 12는 임프린트 장치의 동작이 예시하는 도면.
도 13은 기판과 형의 상대 위치를 제어하는 상대 위치 제어계의 구성예를 도시하는 도면.
도 14는 물품 제조 방법을 예시하는 도면.
도 15는 물품 제조 방법을 예시하는 도면.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 그 예시적인 실시 형태를 통해 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시 형태의 임프린트 장치(1)가 기재되어 있다. 임프린트 장치(1)는 형(7)을 사용하여 기판(8) 상에 패턴을 형성한다. 보다 구체적으로는, 임프린트 장치(1)는 기판(8) 상에 배치된 임프린트재(9)와 형(7)(의 패턴 영역 PR)을 접촉시켜 임프린트재(9)를 경화시킴으로써, 기판(8) 상에, 경화된 임프린트재(9)를 포함하는 패턴을 형성한다.

임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여됨으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지로 부르는 경우도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자파는, 예를 들어 그 파장이 10㎚ 이상 1㎜ 이하의 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은, 광의 조사에 의해, 혹은, 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라서 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유해도 된다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면 활성제, 산화 방지제, 중합체 성분 등의 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 액적형, 혹은 복수의 액적이 이어져 생긴 섬형 또는 막형으로 되어 기판 상에 배치될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPaㆍs 이상 100mPaㆍs 이하일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라서, 기판의 표면에, 기판과는 다른 재료를 포함하는 부재가 설치되어도 된다. 기판은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리이다.

본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판(8)의 표면에 평행인 방향을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향을 나타낸다. XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축, Z축에 각각 평행인 방향을 X 방향, Y 방향, Z 방향이라 하고, X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전, Z축 둘레의 회전을 각각 θX, θY, θZ라 한다. X축, Y축, Z축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행인 방향, Y축에 평행인 방향, Z축에 평행인 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, θZ축에 관한 제어 또는 구동은, 각각 X축에 평행인 축의 둘레의 회전, Y축에 평행인 축의 둘레의 회전, Z축에 평행인 축의 둘레의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, 위치는, X축, Y축, Z축의 좌표에 기초하여 특정될 수 있는 정보이며, 자세는, θX축, θY축, θZ축의 값으로 특정될 수 있는 정보이다. 위치 결정은, 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다. 위치 정렬은, 기판 및 형 중 적어도 한쪽의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.

위치 정렬에 관하여, 임프린트 장치(1)는 기판(8)과 형(7)의 상대 위치를 제어하는 상대 구동 기구(60)를 구비할 수 있다. 상대 구동 기구(60)는 기판(8)을 보유 지지하고 구동하는 기판 구동 기구(5)와, 형(7)을 보유 지하고 구동하는 형 구동 기구(4)를 포함한다. 기판 구동 기구(5) 및 형 구동 기구(4)는 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 조정되도록 기판(8) 및 형(7) 중 적어도 한쪽을 구동한다. 상대 구동 기구(60)에 의한 상대 위치의 조정은, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)의 접촉, 및, 경화된 임프린트재(9)(경화물의 패턴)와 형(7)의 분리를 위한 구동을 포함한다. 기판 구동 기구(5)는 기판(8)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, θZ축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축의 6축)에 대하여 구동하도록 구성될 수 있다. 형 구동 기구(4)는 형(7)을 복수의 축(예를 들어, Z축, θX축, θY축의 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, θZ축의 6축)에 대하여 구동하도록 구성될 수 있다. 기판 구동 기구(5)는 기판(8)을 보유 지지하는 기판 보유 지지부(501)와, 기판 보유 지지부(501)를 구동함으로써 기판(8)을 구동하는 구동부(502)를 포함할 수 있다. 구동부(502)는 복수의 액추에이터를 포함할 수 있다. 형 구동 기구(4)는 형(7)을 보유 지지하는 형 보유 지지부(401)와, 형 보유 지지부(401)를 구동함으로써 형(7)을 구동하는 구동부(402)를 포함할 수 있다. 구동부(402)는 복수의 액추에이터를 포함할 수 있다.

임프린트 장치(1)는, 그 밖에, 기판(8)의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출하는 하나 또는 복수의 검출부(3)(얼라인먼트 스코프)를 구비할 수 있다. 각 검출부(3)는 기판(8)의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 임프린트 장치(1)는 기판(8) 상에 임프린트재(9)를 배치하는 디스펜서(6)(공급부), 및, 기판(8) 상의 임프린트재(9)를 경화시키는 에너지(예를 들어, 광)를 임프린트재(9)에 조사하여 임프린트재(9)를 경화시키는 경화부(2)를 구비할 수 있다.

또한, 임프린트 장치(1)는 상대 구동 기구(60)(기판 구동 기구(5), 형 구동 기구(4)), 검출부(3), 디스펜서(6) 및 경화부(2)를 제어하는 제어부(70)를 구비할 수 있다. 제어부(70)는 캘리브레이션을 행하기 위한 캘리브레이션 모드에서, 검출부(3)에 의해 기판(8)과 형(7)의 상대 위치를 검출하기 위한 검출 조건을 결정한다.

또한, 제어부(70)는 물품을 제조하기 위한 제조 모드에서, 형(7)을 사용하여 기판(8) 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 처리를 제어한다. 패턴 형성 처리는, 기판(8)에의 임프린트재(9)의 공급 동작, 임프린트재(9)와 형(7)의 접촉 동작, 기판(8)과 형(7)의 위치 정렬 동작, 경화 동작, 경화된 임프린트재(9)와 형(7)을 분리하는 분리 동작 등을 포함할 수 있다.

기판(8)에의 임프린트재(9)의 공급 동작은, 기판 구동 기구(5)에 의해 기판(8)을 구동하면서 디스펜서(6)로부터 임프린트재(9)를 토출하는 동작을 포함할 수 있다. 접촉 동작은, 상대 구동 기구(60)에 의해 임프린트재(9)와 형(7)을 접촉시키는 동작을 포함할 수 있다. 위치 정렬 동작은, 검출부(3)를 사용하여 기판(8)의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출하면서 상대 구동 기구(60)에 의해 기판(8)과 형(7)을 위치 정렬하는 동작을 포함할 수 있다. 경화 동작은, 경화부(2)에 의해 경화용 에너지를 임프린트재(9)에 부여하여 임프린트재(9)를 경화시키는 동작을 포함할 수 있다. 분리 동작은, 상대 구동 기구(60)에 의해, 경화된 임프린트재(9)(경화물을 포함하는 패턴)와 형(7)을 분리시키는 동작을 포함할 수 있다.

임프린트 장치(1)는 형(7) 및 기판(8) 중 적어도 한쪽을 변형시키는 변형 기구를 구비해도 되고, 위치 정렬 동작은, 변형 기구에 의해 형(7) 및 기판(8) 중 적어도 한쪽을 변형시키는 동작을 포함해도 된다. 변형 기구는, 예를 들어 형(7)의 측면에 힘을 가함으로써 형(7)을 변형시키는 형 변형 기구, 및, 기판(8)을 광의 조사 등에 의해 가열함으로써 기판(8)을 변형시키는 기판 변형 기구를 포함할 수 있다.

도 2에는 검출부(3)의 구성예가 도시되어 있다. 검출부(3)는 기판(8)의 마크(11) 및 형(7)의 마크(10)에 의해 형성되는 상을 촬상하는 촬상부(21)와, 촬상부(21)의 촬상 시야(마크(10, 11))를 조명광으로 조명하는 조명부(22)를 포함할 수 있다. 조명부(22)는 광원부(23)와, 광원부(23)를 구동하는 구동 회로(20)와, 광학계(81)를 포함할 수 있다. 광원부(23)는, 예를 들어 레이저(예를 들어, 반도체 레이저), 할로겐 램프, 발광 다이오드(LED), 고압 수은 램프 및 메탈 할라이드 램프 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 레이저를 포함한다. 광원부(23)가 발생하는 조명광의 파장은, 임프린트재(9)를 경화시키지 않는 파장이다. 구동 회로(20)는, 예를 들어 교류 성분을 포함하는 구동 신호를 광원부(23)에 공급하여 광원부(23)를 구동한다.

검출부(3)는 조명부(22) 및 촬상부(21)에 의해 공유되는 광학계로서, 프리즘(24)과, 광학계(83)를 포함할 수 있다. 광원부(23)로부터의 조명광은, 프리즘(24) 및 광학계(83)를 통해, 촬상부(21)의 촬상 시야를 조명할 수 있다. 이에 의해, 기판(8)의 마크(11) 및 형(7)의 마크(10)가 조명광에 의해 조명될 수 있다.

촬상부(21)는 촬상 소자(이미지 센서)(25)와, 광학계(82)를 포함할 수 있다. 조명부(22)에 의해 조명된 기판(8)의 마크(11) 및 형(7)의 마크(10)로부터의 광은, 광학계(83) 및 프리즘(24)을 통해 촬상 소자(25)에 입사할 수 있다. 촬상 소자(25)는 기판(8)의 마크(11) 및 형(7)의 마크(10)에 의해 촬상 소자(25)의 촬상면에 형성되는 상을 촬상 소자(25)에 의해 촬상하고, 촬상에 의해 얻어진 화상 데이터를 출력한다. 조명부(22)의 퓨필면 및 촬상부(21)의 퓨필면이 동일면에 배치되고, 프리즘(24)의 반사면은, 당해 퓨필면 또는 그 근방에 배치될 수 있다.

일례에 있어서, 마크(10, 11)는 회절 격자로 구성되며, 조명광으로 조명된 마크(10)로부터의 회절광과 마크(11)로부터의 회절광에 의한 상, 즉 간섭 줄무늬(무아레 무늬)가 촬상 소자(25)의 촬상면에 형성된다. 간섭 줄무늬의 광량은, 형(7) 및 기판(8)(보다 구체적으로는, 마크(10, 11))의 회절 효율에 의존한다. 회절 효율은, 파장에 대하여 주기적으로 변화되기 때문에, 간섭 줄무늬를 효율적으로 형성할 수 있는 파장과, 간섭 줄무늬를 형성하기 어려운 파장이 있다. 간섭 줄무늬의 형성이 곤란한 파장의 광은 노이즈로 될 수 있다.

일례에 있어서, 프리즘(24)은 2개의 광학 부재를 접합하여 구성되며, 접합면에 반사막(24a)이 배치된다. 반사막(24a)은 조명부(22)의 퓨필에 있어서의 주변 영역의 광을 반사한다. 또한, 반사막(24a)은 촬상부(21)의 퓨필의 크기(혹은 검출 NA:NAo)를 규정하는 개구 조리개로서 기능하는 개구를 갖는다. 프리즘(24)은 접합면에 반투막을 갖는 하프 프리즘이어도 된다. 혹은, 프리즘(24) 대신에, 표면에 반사막을 갖는 판형 광학 소자가 채용되어도 된다.

도 2에 도시된 구성 대신에, 조명부(22)의 퓨필에 있어서의 중앙 영역의 광을 반사하고, 주변 영역의 광을 투과시키도록 반사막(24a)을 구성하고, 조명부(22)와 촬상부(21)를 교체해도 된다.

도 3에는, 도 2에 도시된 검출부(3)의 변형예가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 변형예에서는, 조명부(22)의 퓨필이 프리즘(24)의 반사면으로부터 이격된 위치에 배치되고, 조명부(22)의 퓨필에 조리개(27)가 배치되어 있다. 또한, 촬상부(21)의 퓨필이 프리즘(24)의 반사면으로부터 이격된 위치에 배치되고, 촬상부(21)의 퓨필에 조리개(26)가 배치되어 있다. 프리즘(24)은 2개의 광학 부재를 접합하여 구성되며, 접합면에 반투막이 배치된 하프 프리즘일 수 있다.

도 4에는 광원부(23)의 상세한 구성예가 도시되어 있다. 광원부(23)는 복수의 광원(30a 내지 30d)을 가질 수 있다. 복수의 광원(30a 내지 30d)은 레이저(예를 들어, 반도체 레이저)로 구성될 수 있다. 그러나, 복수의 광원(30a 내지 30d)은 레이저, 할로겐 램프, 발광 다이오드(LED), 고압 수은 램프 및 메탈 할라이드 램프 등의 복수 종류의 광원으로부터 선택되는 적어도 2종류의 광원을 포함해도 된다. 구동 회로(20)는 복수의 광원(30a 내지 30d)을 각각 구동하는 복수의 구동 소자를 포함할 수 있다.

광원부(23)는 복수의 광원(30a 내지 30d)에 각각 대응하는 복수의 광학계(31a 내지 31d)를 포함할 수 있다. 복수의 광학계(31a 내지 31d)의 각각은, 예를 들어 하나 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 복수의 광원(30a 내지 30d)으로부터 출사된 광은, 복수의 광학계(31a 내지 31d)를 통과한 후에, 복수의 광학 소자(32a 내지 32d)에서 합성된다. 일례에 있어서, 광학 소자(32a)는 미러이며, 광학 소자(32b 내지 32d)는 다이크로익 미러 또는 하프 미러이다. 광원(30a 내지 30d)이 발생하는 광의 파장 대역이, 예를 들어 50㎚ 정도 이상 상이한 경우, 다이크로익 미러를 사용하여 합성할 수 있다. 광원(30a 내지 30d)이 발생하는 광의 파장이 동일하거나 또는 근방이고, 다이크로익 미러로 효율적으로 합성할 수 없는 경우에는, 하프 미러를 사용하여 합성할 수 있다. 도 4에 도시된 구성에서는, 복수의 광원(30a 내지 30d)으로부터의 광이 하나씩 합성되고 있지만, 예를 들어 복수의 광원(30a 내지 30d)으로부터의 광이 2개씩 합성되어 복수의 합성광이 생성된 후에, 복수의 합성광이 하나씩 합성되어도 된다.

복수의 광학 소자(32a 내지 32d)에 의해 합성된 광은, ND 필터(34a)에 의해 강도가 조정될 수 있다. ND 필터(34a)는 통과시키는 광의 강도를 조정 가능한 소자이며, 예를 들어 석영에 부여한 금속막의 종류 및 두께에 따라 ND 필터(34a)의 투과율이 결정될 수 있다. 투과율이 서로 다른 복수의 ND 필터(34a)를 구비하고, 그것들로부터 선택되는 하나의 ND 필터(34a)를 광로에 배치함으로써 투과율이 조정되어도 된다. 혹은, 하나의 ND 필터(34a)가 광의 통과 위치에 따라서 투과율이 상이한 구성을 갖고 있고, 목적으로 하는 광 강도에 따라서 광의 통과 위치가 변경되어도 된다. 광원부(23)로부터 출사되는 광의 강도는, ND 필터(34a)에 의한 변경 대신에, 복수의 광원(30a 내지 30d)의 구동 전류를 조정함으로써 조정되어도 된다. 혹은, 광원부(23)로부터 출사되는 광의 강도는, ND 필터(34a)에 의한 변경과 복수의 광원(30a 내지 30d)의 구동 전류의 조정의 조합에 의해 조정되어도 된다.

ND 필터(34a)를 통과한 광은, 확산판(35a)을 통과한 후에 파이버(36a)에 공급될 수 있다. 반도체 레이저 등의 레이저가 발생하는 광은, 파장 대역이 수㎚로 좁고, 벡터가 정렬된 코히어런스가 광을 발생하는 높은 광원이기 때문에, 간섭에 의해 관찰되는 상에 노이즈(스페클 노이즈)가 발생하는 경우가 있다. 확산판(35a)을 회전시켜 시간적으로 파형 상태를 변화시킴으로써, 관찰되는 스페클 노이즈가 저감된다. 파이버(36a)로부터 사출되는 광은, 광원부(23)로부터 사출되는 광을 구성한다.

도 4에 도시된 예에서는, 1개의 파이버(36a)로부터만 광이 사출된다. 이와 같은 예 대신에, 도 5에 예시된 바와 같이, 광로에 하프 미러(33a 내지 33c)를 배치함으로써 광이 분할되고, 복수의 파이버(36a 내지 36d)를 통해 복수개의 광이 사출되도록 구성되어도 된다.

도 6에는, 도 3 및 도 4에 예시된 검출부(3)의 조명부(22)의 퓨필 강도 분포(IL1 내지 IL4)와, 촬상부(21)의 개구수 NAo의 관계가 예시되어 있다. 도 6의 예에서는, 조명부(22)의 퓨필 강도 분포는, 제1 극 IL1과, 제2 극 IL2와, 제3 극 IL3과, 제4 극 IL4를 포함한다. 조명부(22)는 마크(10, 11)를 구성하는 패턴이 배열된 제1 방향에 대하여 수직으로 입사하는 광과, 제1 방향에 대하여 평행으로 입사하는 광에 의해, 마크(10, 11)를 조명한다. 개구 조리개로서 기능하는 반사막(24a)을 조명부(22)의 퓨필면에 배치함으로써, 하나의 광원부(23)로부터 복수의 극(제1 극 IL1 내지 제4 극 IL4)을 형성할 수 있다. 복수의 극(피크)을 갖는 퓨필 강도 분포를 형성하는 경우에는, 복수의 광원부를 필요로 하지 않기 때문에, 검출부(3)를 간략화 또는 소형화할 수 있다.

도 7의 (a) 내지 (d)를 참조하면서, 마크(10, 11)로부터의 회절광에 의한 무아레 무늬(간섭 줄무늬)의 발생의 원리, 및, 무아레 무늬를 사용하여 형(7)의 마크(10)와 기판(8)의 마크(11)의 상대 위치를 검출하는 원리에 대하여 설명한다. 도 7의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 형(7)의 마크(10)를 구성하는 회절 격자(제1 회절 격자)(41)와, 기판(8)의 마크(11)를 구성하는 회절 격자(제2 회절 격자)(42)는, 계측 방향(X 방향)에 있어서의 패턴(격자)의 배열의 주기가 약간 상이하다. 격자의 주기가 서로 다른 2개의 회절 격자를 겹치면, 2개의 회절 격자로부터의 회절광끼리의 간섭에 의해, 회절 격자간의 주기차를 반영한 주기를 갖는 패턴인 무아레 무늬가 나타난다. 회절 격자끼리의 상대 위치에 따라 무아레 무늬의 위상이 변화되기 때문에, 무아레 무늬를 검출함으로써 마크(10)와 마크(11)의 상대 위치, 즉, 형(7)과 기판(8)의 상대 위치를 구할 수 있다.

구체적으로는, 주기가 약간 상이한 회절 격자(41)와 회절 격자(42)를 겹치면, 회절 격자(41)의 회절광과 회절 격자(42)로부터의 회절광이 중첩됨으로써, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 주기의 차를 반영한 주기를 갖는 무아레 무늬가 발생한다. 무아레 무늬는, 상술한 바와 같이, 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치에 따라 명암의 위치(줄무늬의 위상)가 변화된다. 예를 들어, 회절 격자(41 및 42) 중 한쪽의 회절 격자를 X 방향으로 어긋나게 하면, 도 7의 (c)에 도시한 무아레 무늬는, 도 7의 (d)에 도시한 무아레 무늬로 변화된다. 무아레 무늬는, 회절 격자(41)와 회절 격자(42) 사이의 실제의 위치 어긋남량을 확대하여, 큰 주기의 줄무늬로서 발생하기 때문에, 촬상부(21)의 해상력이 낮아도, 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

여기서, 무아레 무늬를 검출하기 위해, 회절 격자(41 및 42)를 명시야에서 검출하는(회절 격자(41 및 42)를 수직 방향으로부터 조명하여, 회절 격자(41 및 42)에서 수직 방향으로 회절되는 회절광을 검출하는) 경우를 생각한다. 이 경우, 촬상부(21)는 회절 격자(41 및 42)로부터의 0차 광도 검출해 버린다. 0차 광은, 무아레 무늬의 콘트라스트를 저하시키는 요인으로 되기 때문에, 검출부(3)는 0차 광을 검출하지 않는(즉, 회절 격자(41 및 42)를 사입사로 조명하는) 구성, 즉 회절 격자(41 및 42)를 암시야에서 검출하는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 암시야의 구성에서도 무아레 무늬를 검출할 수 있도록, 회절 격자(41 및 42) 중, 한쪽의 회절 격자를 도 8의 (a)에 도시한 바와 같은 체커보드형의 회절 격자로 하고, 다른 쪽의 회절 격자를 도 8의 (b)에 도시한 바와 같은 회절 격자로 하는 것이 바람직하다. 도 8의 (a)에 도시한 회절 격자는, 계측 방향(제1 방향)으로 주기적으로 배열된 패턴과, 계측 방향에 직교하는 방향(제2 방향)으로 주기적으로 배열된 패턴을 포함한다.

도 6, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)를 참조하건대, 제1 극 IL1 및 제2 극 IL2로부터의 광은, 회절 격자에 조사되어, 체커보드형의 회절 격자에 의해 Y 방향으로 회절함과 함께 X 방향으로도 회절한다. 또한, 주기가 약간 상이한 회절 격자에 의해 X 방향으로 회절한 광은, X 방향의 상대 위치 정보를 갖고 촬상부(21)의 퓨필 상의 검출 영역(NAo)에 입사하여, 촬상 소자(25)에 의해 검출된다. 이것을 사용하여, 2개의 회절 격자의 상대 위치를 구할 수 있다.

도 6에 도시한 퓨필 강도 분포와 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 회절 격자의 관계에 있어서는, 제3 극 IL3 및 제4 극 IL4로부터의 광은, 회절 격자의 상대 위치의 검출에는 사용되지 않는다. 단, 도 8의 (c) 및 도 8의 (d)에 도시한 회절 격자의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 제3 극 IL3 및 제4 극 IL4로부터의 광을 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용하고, 제1 극 IL1 및 제2 극 IL2로부터의 광을 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용하지 않는다. 또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 회절 격자의 조와, 도 8의 (c) 및 도 8의 (d)에 도시한 회절 격자의 조를, 촬상부(21)의 동일 시야 내에 배치하여 동시에 2개의 방향의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 도 6에 도시한 퓨필 강도 분포는 유용하다.

도 9에는 마크(10, 11)의 다른 예가 도시되어 있다. 도 9에 있어서의 외측 프레임의 범위 내를 검출부(3)에 의해 한 번에 관찰하는 것이 가능한 것으로 한다. 형(7)의 마크(10)는 마크(51a-1, 51a-2, 51a-2')를 포함하고, 기판(8)의 마크(11)는 마크(52a-1, 52a-2, 52a-2')를 포함한다. 형(7)의 마크(51a-1)의 기하학적인 중심 위치와 기판(8)의 마크(52a-1)의 기하적인 중심 위치의 상대 위치 D1에 기초하여, 형(7)과 기판(8)의 상대적인 위치 어긋남을 구할 수 있다. 마크(51a-1)와 마크(52a-1)는 소형화할 수 있기 때문에, 전유 영역이 작은 마크를 사용한 개략적인 위치 정렬이 가능해진다. 마크(51a-1)의 반사율과 마크(52a-1)의 반사율의 차이에 의해 촬상되는 마크 화상에 강도비가 발생할 수 있다. 강도비가 크면, 강도가 약한 마크 화상이 적정한 강도를 갖도록 조명광의 강도를 조정하면, 강도가 강한 마크 화상이 포화되어 버려 계측 오차가 발생할 수 있다. 그 때문에, 2개의 마크 화상의 사이의 강도비를 억제해야 한다.

다음에, 형(7)의 마크(51a-2)와 기판(8)의 마크(52a-2)에 의해 형성되는 무아레 무늬(좌측의 무아레 무늬)에 대하여 설명한다. 마크(51a-2) 및 마크(52a-2)는, 도 8의 (c) 또는 (d)에 도시한 주기적인 패턴으로 구성되고, 계측 방향의 주기가 서로 미소하게 상이하기 때문에, 중첩하면 Y 방향으로 무아레 무늬가 형성된다. 또한, 마크(51a-2)의 주기와 마크(52a-2)의 주기의 차이에 의해, 상대 위치가 변화되었을 때의 무아레 무늬의 시프트 방향이 상이하다. 예를 들어, 형(7)의 마크(51a-2)의 주기쪽이 기판(8)의 마크(52a-2)의 주기보다도 미소하게 큰 경우, 기판(8)이 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 무늬도 +Y 방향으로 시프트된다. 반대로, 형(7)의 마크(51a-2)의 주기쪽이 기판(8)의 마크(52a-2)의 주기보다도 미소하게 작은 경우, 기판(8)이 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 무늬는 -Y 방향으로 시프트된다.

다음에, 형(7)의 마크(51a-2')와 기판(8)의 마크(52a-2')에 의해 형성되는 무아레 무늬(우측의 무아레 무늬)에 대하여 설명한다. 형(7)의 마크(51a-2') 및 기판(8)의 마크(52a-2')는, 형(7)의 마크(51a-2) 및 기판(8)의 마크(52a-2)의 계측 방향의 주기를 교체한 것이다. 그 때문에, 상대 위치가 변화되는, 좌측의 무아레 무늬 및 우측의 무아레 무늬의 위치는, 서로 반대 방향으로 변화된다. 2개의 무아레 무늬의 상대적인 위치 어긋남 D2로부터, 형(7)과 기판(8)의 상대적인 위치 어긋남 D3을 구할 수 있다.

또한, 형(7)의 마크의 주기와 기판(8)의 마크의 주기가 1주기분 어긋나 있어도, 그 1주기분의 어긋남이 존재하는 것을 검출할 수는 없다. 그 때문에 검출 정밀도가 낮은 마크(51a-1) 및 마크(52a-1)를 사용하여, 형(7)과 기판(8) 사이의 1주기분의 상대적인 위치 어긋남이 없는 것이 확인된다. 마크(51a-1) 및 마크(52a-1)는, 1주기분의 위치 오차를 발생시키는 않는 피치이면, 무아레 무늬를 발생하는 마크여도 된다.

형(7) 및 기판(8)에 형성된 마크의 반사율은, 마크를 구성하는 재료, 마크를 구성하는 패턴의 형상, 마크의 두께, 하지의 구조 등에 따라 파장마다 상이할 수 있다. 도 10에는 기판의 1차 회절 효율의 시뮬레이션 결과가 예시되어 있다. 여기에서는, 마크를 구성하는 층 상에, 새롭게 패턴을 형성하기 위한 층 S가 배치된 구조를 갖는 기판을 상정하였다. 마크를 구성하는 층 상에 층 S가 있기 때문에, 층 S를 통과하여 마크에서 반사, 또한 층 S를 통과한 광이 검출부(3)의 촬상부(21)에 의해 검출된다. 도 10의 예에서는, 파장 500㎚ 부근에 있어서 회절 효율이 낮고, 파장 750㎚ 부근에서 회절 효율이 높다. 이 결과에는, 층 S를 구성하는 물질에 의한 광의 흡수, 층 S의 두께가 기여하고 있다. 그 때문에, 이 기판을 관찰하기 위해서는, 파장 750㎚ 또는 이것 이상의 파장의 광을 사용하면 유리하다.

그러나, 광 강도(광량)의 증가에 수반하여 스페클 노이즈의 영향이 커진다. 그래서, 제어부(70)는 검출부(3)에 의한 형(7)과 기판(8)의 상대 위치를 검출하면서, 그것에 의해 얻어지는 검출 결과(마크에 의해 형성되는 상의 촬상 결과)에 기초하여 검출부(3)에 의한 검출 조건을 결정한다. 제어부(70)는 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)을 접촉시켜 임프린트재(9)를 경화시킨 상태에서, 검출부(3)를 제어하는 파라미터를 변경하면서 검출부(3)에 의해 얻어지는 정보에 기초하여 검출 조건을 결정하는 결정 처리를 실행한다. 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)을 접촉시키는 동작은, 제어부(70)가 상대 구동 기구(60)를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 임프린트재(9)를 경화시키는 동작은, 제어부(70)가 경화부(2)를 제어함으로써 이루어질 수 있다.

검출부(3)를 제어하는 파라미터는, 검출부(3)의 조명부(22)를 제어하는 조명 제어 파라미터를 포함할 수 있다. 검출 조건을 결정하는 캘리브레이션(결정 처리)은 임프린트재(9)를 경화시킨 상태에서, 조명 제어 파라미터를 변경하면서 검출부(3)의 촬상부(21)에 의해 얻어지는 화상에 기초하여 검출 조건을 결정하는 처리를 포함할 수 있다. 조명부(22)는 전술한 바와 같이, 광원부(23)와, 교류 성분을 포함하는 구동 신호를 광원부(23)에 공급하여 광원부(23)를 구동하는 구동 회로(20)를 포함할 수 있다. 광원부(23)는 일례에 있어서, 레이저이다.

조명 제어 파라미터는, 해당 교류 성분의 진폭, 파형 및 주파수 중 적어도 하나를 특정하는 파라미터일 수 있다. 구동 신호는, 직류 성분에 교류 성분을 중첩한 신호일 수 있다. 일례에 있어서, 구동 신호는, 직류 성분에 대하여 해당 직류 성분의 20％ 이상의 진폭 및 1㎑ 이상의 주파수를 갖는 교류 성분을 중첩한 신호일 수 있다. 직류 성분에 대하여 교류 성분을 중첩한 구동 신호를 사용함으로써, 광원부(23)(광원(30a 내지 30d))가 발생하는 광의 휘도는, 교류 성분에 따라서 변화된다. 이에 의해, 교류 성분의 진폭에 따라서 광원부(23)로서의 레이저가 다모드화되어 코히어런스가 저하되어, 촬상부(21)에 의해 촬상되는 화상에 나타나는 스페클 노이즈가 저감된다.

도 11에는 고주파의 중첩에 의한 검출 정밀도의 개선이 예시되어 있다. 구동 전류[A]는, 구동 회로(20)가 출력하는 구동 신호이다. 고주파 중첩[A]은, 구동 회로(20)가 직류 성분에 중첩시키는 교류 성분의 진폭이다. 예를 들어, 구동 전류[A]가 「4±1」인 검출 조건은, 직류 성분이 4[A], 교류 성분이 1[A]인 것을 의미한다. 검출 재현성[㎚]은, 검출 결과의 변동이며, 값이 작을수록 좋다. 보다 구체적으로는, 검출 재현성[㎚]은, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)을 접촉시켜 임프린트재(9)를 경화시킨 상태에서 검출부(3)에 의해 복수회에 걸쳐 마크(11)와 마크(10)의 상대 위치를 검출한 결과의 변동이다.

구동 전류[A]가 4A인 검출 조건에서는, 검출 재현성이 4.9㎚이며, 다른 검출 조건에 있어서의 검출 재현성과 비교하여 크다. 다음에, 구동 전류[A]가 4±1A인 검출 조건에서는, 검출 재현성이 1.9㎚이며, 다른 것과 비교하여 가장 좋다. 한편, 구동 전류[A]가 4.5±1A인 검출 조건 및 구동 전류[A]가 4±1.3A인 검출 조건에서는, 검출 재현성이 2㎚ 이상이며, 구동 전류[A]가 4±1A인 검출 조건에 있어서의 검출 재현성보다 나쁘다.

도 12에는 임프린트 장치(1)의 동작이 예시되어 있다. 이 동작은, 제어부(70)에 의해 제어된다. 공정 S1201에서는, 형(7)이 도시하지 않은 형 반송 기구에 의해 형 구동 기구(4)의 형 보유 지지부(401)에 반송되어, 형 보유 지지부(401)에 의해 보유 지지된다. 공정 S1202에서는, 기판(8)이 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해 기판 구동 기구(5)의 기판 보유 지지부(501)에 반송되어, 기판 보유 지지부(501)에 의해 보유 지지된다.

공정 S1203에서는, 기판(8)의 복수의 샷 영역 중 선택된 샷 영역에 디스펜서(6)에 의해 임프린트재(9)가 배치된다. 예를 들어, 기판 구동 기구(5)에 의해 기판(8)을 구동하면서 디스펜서(6)가 임프린트재(9)를 토출함으로써 샷 영역 상에 임프린트재(9)가 배치될 수 있다. 공정 S1204에서는, 기판(8)의 샷 영역 상의 임프린트재(9)와 형(7)(의 패턴 영역 PR)이 접촉하도록 상대 구동 기구(60)에 의해 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 조정된다.

공정 S1205에서는, 검출부(3)에 의해 기판(8)의 샷 영역의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출하면서, 상대 위치의 검출 결과에 기초하여, 상대 구동 기구(60)에 의해 기판(8)의 샷 영역과 형(7)이 위치 정렬된다. 여기서, 후술하는 캘리브레이션(공정 S1208)이 아직 실행되지 않은 경우에는, 검출부(3)는, 예를 들어 디폴트의 검출 조건에서 기판(8)의 샷 영역의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출한다. 한편, 이미 후술하는 캘리브레이션(공정 S1208)이 아직 실행되고 있는 경우에는, 검출부(3)는 캘리브레이션에 의해 결정된 검출 조건에서 기판(8)의 샷 영역의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출한다. 공정 S1206에서는, 기판(8)의 샷 영역 상의 임프린트재(9)가 경화부(2)에 의해 경화된다.

공정 S1207에서는, 제어부(70)는 캘리브레이션 제어 정보에 따라서, 캘리브레이션을 실행할지 여부를 판단한다. 캘리브레이션 제어 정보는, 예를 들어 복수의 기판(8)을 포함하는 로트의 처리를 제어하기 위한 레시피 파일에 포함될 수 있다. 캘리브레이션 제어 정보는, 예를 들어 로트의 선두의 기판(8)에 있어서의 선두의 샷 영역의 처리에 있어서 캘리브레이션을 실행하는 것을 지시할 수 있다. 혹은, 캘리브레이션 제어 정보는, 소정 매수의 기판을 처리할 때마다 캘리브레이션을 실행하는 것을 지시할 수 있다. 공정 S1207에 있어서, 제어부(70)가 캘리브레이션을 실행한다고 판단한 경우에는 공정 S1208로 진행하고, 캘리브레이션을 실행하지 않는다고 판단한 경우에는 공정 S1209로 진행한다.

캘리브레이션(공정 S1208)은 캘리브레이션 모드에서 실행되고, 제조 모드에서는 실행되지 않는다. 공정 S1208에서는, 제어부(70)는 캘리브레이션으로서, 검출부(3)에 의한 검출 조건을 결정하는 처리를 실행한다. 캘리브레이션은, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)(의 패턴 영역 PR)이 접촉하여 임프린트재(9)가 경화된 상태에서 이루어진다. 따라서, 캘리브레이션은, 기판(8)의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치가 고정된 상태에서 이루어진다. 이와 같은 방법에 따르면, 검출부(3)를 제어하는 파라미터를 변경하면서 검출부(3)에 의해 얻어지는 정보(촬상부(21)에 의해 촬상되는 화상)에 기초하여 검출 조건을 결정할 때 발생할 수 있는 오차 요인을 저감할 수 있다. 오차 요인은, 예를 들어 임프린트재(9)가 미경화인 상태에서 캘리브레이션을 실행하는 경우, 시간의 경과에 의해 임프린트재(9)가 휘발하여 그 체적이 감소하거나, 환경광에 의해 임프린트재의 점성이 변화되거나 하는 경우에 커질 수 있다. 혹은, 오차 요인은, 임프린트재가 미경화인 경우, 외란 등에 의해 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 변동됨으로써 발생할 수 있다.

캘리브레이션에서는, 전술한 바와 같이, 검출부(3)를 제어하는 파라미터, 예를 들어 조명 제어 파라미터가 결정될 수 있다. 조명 제어 파라미터는, 구동 신호에 포함될 수 있는 교류 성분의 진폭, 파형 및 주파수 중 적어도 하나를 특정하는 파라미터일 수 있다. 또한, 검출부(3)를 제어하는 파라미터(조명 제어 파라미터)는, 광원부(23)의 복수의 광원(30a 내지 30d)의 점등 개수의 지정을 포함해도 된다. 또한, 검출부(3)를 제어하는 파라미터(조명 제어 파라미터)는 ND 필터(34a)에 의해 조명광의 강도의 조정을 위한 정보를 포함해도 된다.

조명광의 강도(광량)의 조정에서는, 형(7)의 마크(10) 및 기판(8)의 마크(11)의 화상의 강도비가 규격값 이내, 또한 마크(10, 11)의 화상의 강도가 미약하지 않도록 광원(30a 내지 30d)이 개별로 조정될 수 있다. 마크(10, 11)의 화상의 강도비의 규격값은, 예를 들어 형(7)의 마크(10)와 기판(8)의 마크(11)의 광량비가 4배 이내이다. 또한, 마크(10, 11)의 화상의 강도가 미약하지 않은 범위란, 예를 들어 촬상 소자(25)가 검출 가능한 최대 광량의 40％ 이상이다.

조명광의 강도를 조정하는 방법으로서는, 복수의 광원(30a 내지 30d) 중, 촬상부(21)에 의한 촬상에 의해 얻어지는 마크 화상에 대한 기여율이 높은 광원을 우선적으로 조정하는 방법이 있다. 예를 들어, 복수의 광원(30a 내지 30d)을 개별로 점등시켜, 촬상부(21)에 의해 촬상된 마크 화상의 휘도를 검출함으로써 기여율을 취득할 수 있다.

또한, 기판(8) 및 형(7)의 종류에 따라서, 촬상부(21)에 의한 촬상에 의해 얻어지는 마크 화상의 휘도가 상이할 수 있다. 그래서, 이와 같은 특성을 데이터베이스화해 두고, 기판(8) 및 형(7)의 종류에 기초하여 데이터베이스를 참조하여 조명 제어 파라미터의 초기값을 결정해도 된다.

상기 외에, 검출부(3)를 제어하는 파라미터는, 예를 들어 촬상부(21)에 의한 촬상 조건, 예를 들어 축적 기간(노광 기간)을 지정하는 정보를 포함해도 된다.

캘리브레이션의 실행 시에는, 상대 구동 기구(60)는 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 변화되지 않도록 기판(8)의 위치 및 형(7)의 위치를 제어하는 것이 바람직하다. 이것은, 경화된 임프린트재(9)를 통해 기판(8)과 형(7)이 결합되어 있는 상태에서 상대 구동 기구(60)가 기판(8)과 형(7)의 상대 위치를 변화시키려고 하면, 경화된 임프린트재(9), 기판(8) 및 형(7)에서 응력이 발생하기 때문이다. 그래서, 캘리브레이션에서는, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)이 접촉하여 임프린트재(9)가 경화된 상태에 있어서, 상대 구동 기구(60)에 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 유지될 수 있다. 이와 같은 제어의 실현 방법에 대해서는 후술한다.

공정 S1207에 있어서, 캘리브레이션을 실행한다고 제어부(70)가 판단한 경우, 또는, 공정 S1208이 종료된 후에, 공정 S1209가 실행된다. 공정 S1209에서는, 기판(8)의 샷 영역 상의 경화된 임프린트재(9)와 형(7)이 분리되도록 상대 구동 기구(60)에 의해 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 조정된다.

공정 S1210에서는, 제어부(70)는 다음의 처리해야 할 샷 영역이 있는지 여부를 판단하고, 다음에 처리해야 할 샷 영역이 있는 경우에는, 그 샷 영역을 처리 대상의 샷 영역으로서 선택하고 공정 S1203 내지 S1210을 실행한다. 한편, 처리해야 할 모든 샷 영역의 처리가 종료된 경우에는, 공정 S1211로 진행하여, 기판(8)은 도시하지 않은 기판 반송 기구에 의해 기판 보유 지지부(501)로부터 소정의 반송처로 반송된다. 공정 S1212에서는, 제어부(70)는 다음에 처리해야 할 기판(8)이 있는지 여부를 판단하고, 다음에 처리해야 할 기판이 있는 경우에는, 그 기판에 대하여 공정 S1202 내지 S1211을 실행한다. 한편, 처리해야 할 모든 기판(8)의 처리가 종료된 경우에는, 공정 S1212에 있어서, 형(7)은, 도시하지 않은 형 반송 기구에 의해 형 보유 지지부(401)로부터 소정의 반송처로 반송된다.

도 13에는 기판(8)과 형(7)의 상대 위치를 제어하는 상대 위치 제어계(130)의 구성예가 도시되어 있다. 상대 위치 제어계(130)는 형(7)의 위치를 제어하는 형 위치 제어계(131)와, 기판(8)의 위치를 제어하는 기판 위치 제어계(132)를 포함할 수 있다.

먼저, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형이 접촉하기 전에 있어서의 형 위치 제어계(131) 및 기판 위치 제어계(132)의 동작을 설명한다. 형 위치 제어계(131)는 목표 지령기(101), 연산기(102), 보상기(103), 분배기(104), 형 구동 기구(4) 및 계측기(107)를 포함할 수 있다. 목표 지령기(101)는 형(7)의 목표 위치(이하의 설명에서는, 「목표 위치」는 목표 자세를 포함할 수 있음)를 생성한다. 연산기(102)는 목표 지령기(101)에 의해 생성된 목표 위치와 계측기(107)에 의해 계측된 형(7)의 위치(이하의 설명에서는, 「위치」는 자세를 포함할 수 있음)의 편차를 연산한다. 보상기(103)는 연산기(102)에 의해 연산된 편차에 기초하여, 형(7)의 위치를 제어하기 위한 추력을 연산한다. 분배기(104)는 보상기(103)에 의해 연산된 추력을 형 구동 기구(4)의 구동부(402)를 구성하는 복수의 액추에이터에 분배한다. 형 구동 기구(4)에서는, 형 구동 기구(4)의 구동부(402)를 구성하는 복수의 액추에이터가, 분배기(104)에 의해 분배된 추력에 기초하여 형(7)(형 보유 지지부(401))을 구동한다. 이에 의해 형(7)이 구동되고, 형(7)의 위치가 계측기(107)에 의해 계측되고, 그 계측에 의해 얻어진 위치의 정보는 연산기(102)에 피드백된다.

기판 위치 제어계(132)는 목표 지령기(121), 연산기(122), 보상기(123), 분배기(124), 기판 구동 기구(5) 및 계측기(127)를 포함할 수 있다. 목표 지령기(121)는 기판(8)의 목표 위치를 생성한다. 연산기(122)는 목표 지령기(121)에 의해 생성된 목표 위치와 계측기(127)에 의해 계측된 기판(8)의 위치의 편차를 연산한다. 보상기(123)는 연산기(122)에 의해 연산된 편차에 기초하여, 기판(8)의 위치를 제어하기 위한 추력을 연산한다. 분배기(124)는 보상기(123)에 의해 연산된 추력을 기판 구동 기구(5)의 구동부(502)를 구성하는 복수의 액추에이터에 분배한다. 기판 구동 기구(5)에서는, 기판 구동 기구(5)의 구동부(502)를 구성하는 복수의 액추에이터가, 분배기(124)에 의해 분배된 추력에 기초하여 기판(8)(기판 보유 지지부(501))을 구동한다. 이에 의해 기판(8)이 구동되고, 기판(8)의 위치가 계측기(127)에 의해 계측되고, 그 계측에 의해 얻어진 위치의 정보는, 연산기(122)에 피드백된다.

이하, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)이 접촉한 상태에서 기판(8)의 샷 영역과 형(7)이 위치 정렬되는 기간에 있어서의 형 위치 제어계(131) 및 기판 위치 제어계(132)의 동작을 설명한다. 이 기간에서는, 검출부(3)에 의해 기판(8)의 마크(11)와 형(7)의 마크(10)의 상대 위치가 검출되고, 이 상대 위치와 목표 상대 위치에 기초하여 목표 지령기(121)에 의해 기판(8)의 목표 위치가 생성된다. 목표 지령기(121)에 의해 생성된 목표 위치에 기초하는 기판(8)의 위치의 제어는, 상기와 마찬가지이다. 이와 같은 동작에 있어서, 기판(8)(의 샷 영역)과 형(7)의 상대 위치가 목표 상대 위치에 일치한다.

그 후, 제조 모드에서는, 기판(8) 상의 임프린트재(9)가 경화되고, 경화된 임프린트재(9)와 형(7)이 분리된다. 한편, 캘리브레이션 모드에서는, 상대 위치 제어계(130)는 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 형(7)이 접촉하여 임프린트재(9)가 경화된 상태에 있어서, 기판(8)과 형(7)의 상대 위치를 유지한다. 이와 같은 동작을 위해, 상대 위치 제어계(130)는 메모리(140)를 포함할 수 있다. 그리고, 검출부(3)에 의해 검출된 기판(8)과 형(7)의 상대 위치 정보가 메모리(140)에 유지된 후, 목표 지령기(121)는 메모리(140)에 유지된 상대 위치 정보에 기초하여, 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 유지되도록 목표 위치를 생성한다. 이에 의해, 캘리브레이션에 있어서, 메모리(140)에 유지된 상대 위치 정보의 취득 시에 있어서의 기판(8)과 형(7)의 상대 위치가 유지된다. 여기서, 상대 위치 정보가 메모리(140)에 유지되는 타이밍은, 예를 들어 임프린트재(9)가 경화부(2)에 의해 경화된 후의 임의의 타이밍일 수 있지만, 바람직하게는 검출부(3)가 최초의 검사 조건(파라미터)의 설정에 의해 검사를 개시하기 전의 타이밍이다.

혹은, 캘리브레이션에 있어서, 상대 위치 제어계(130)에 있어서의 기판(8) 및 형(7) 중 한쪽의 위치 제어가 정지되어도 된다.

혹은, 기판 구동 기구(5)가 임프린트재(9)를 통해 형 구동 기구(4)로부터 받는 힘 또는 형 구동 기구(4)가 임프린트재(9)를 통해 기판 구동 기구(5)로부터 받는 힘을 검출하는 센서가 설치되어도 된다. 그리고, 이 센서의 출력에 기초하여, 당해 힘이 상쇄되도록 형(7) 및 기판(8) 중 적어도 한쪽이 구동되어도 된다.

임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 항구적으로, 혹은 각종 물품을 제조할 때 일시적으로 사용된다. 물품이란, 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 혹은, 형 등이다. 전기 회로 소자로서는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, MRAM과 같은, 휘발성 혹은 불휘발성의 반도체 메모리나, LSI, CCD, 이미지 센서, FPGA와 같은 반도체 소자 등을 들 수 있다. 광학 소자로서는, 마이크로렌즈, 도광체, 도파로, 반사 방지막, 회절 격자, 편광 소자, 컬러 필터, 발광 소자, 디스플레이, 태양 전지 등을 들 수 있다. MEMS로서는, DMD, 마이크로 유로, 전기 기계 변환 소자 등을 들 수 있다. 기록 소자로서는, CD, DVD와 같은 광디스크, 자기 디스크, 광자기 디스크, 자기 헤드 등을 들 수 있다. 센서로서는, 자기 센서, 광센서, 자이로 센서 등을 들 수 있다. 형으로서는 임프린트용 몰드 등을 들 수 있다.

경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서, 그대로 사용되거나, 혹은, 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판의 가공 공정에 있어서 에칭 또는 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.

다음에, 임프린트 장치에 의해 기판에 패턴을 형성하고, 해당 패턴이 형성된 기판을 처리하고, 해당 처리가 행해진 기판으로부터 물품을 제조하는 물품 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적형으로 된 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 모습을 도시하고 있다.

도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 임프린트용 형(4z)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)를 향하여 대향시킨다. 도 14의 (c)에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1)과 형(4z)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 형(4z)과 피가공재(2z)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화용 에너지로서 광을 형(4z)를 투과하여 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.

도 14의 (d)에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 형(4z)과 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 상에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에, 형의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응한 형상으로 되어 있고, 즉, 임프린트재(3z)에 형(4z)의 요철 패턴이 전사되게 된다.

도 14의 (e)에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 없거나 혹은 얇게 잔존한 부분이 제거되어, 홈(5z)으로 된다. 도 14의 (f)에 도시한 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거하였지만, 가공 후에도 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉, 물품의 구성 부재로서 이용해도 된다.

다음에, 물품 제조 방법의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이, 석영 유리 등의 기판(1y)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법 등에 의해, 기판(1y)의 표면에 임프린트재(3y)를 부여한다. 필요에 따라서, 기판(1y)의 표면에 금속이나 금속 화합물 등의 다른 재료의 층을 형성해도 된다.

도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 임프린트용 형(4y)을, 그 요철 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3y)를 향하여 대향시킨다. 도 15의 (c)에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3y)가 부여된 기판(1y)과 형(4y)을 접촉시켜, 압력을 가한다. 임프린트재(3y)는 형(4y)과 기판(1y)의 간극에 충전된다. 이 상태에서 광을 형(4y)을 투과하여 조사하면, 임프린트재(3)는 경화된다.

도 15의 (d)에 도시한 바와 같이, 임프린트재(3y)를 경화시킨 후, 형(4y)과 기판(1y)을 분리하면, 기판(1y) 상에 임프린트재(3y)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이렇게 하여 경화물의 패턴을 구성 부재로서 갖는 물품이 얻어진다. 또한, 도 15의 (d)의 상태에서 경화물의 패턴을 마스크로 하여, 기판(1y)을 에칭 가공하면, 형(4y)에 대하여 오목부와 볼록부가 반전된 물품, 예를 들어 임프린트용 형을 얻을 수도 있다.

(기타의 실시예)

본 발명은, 상기 실시 형태의 하나 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 하나 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리로도 실현 가능하다.

또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행 가능하다.

1 : 임프린트 장치
2 : 경화부
3 : 검출부
4 : 형 구동 기구
6 : 디스펜서
7 : 형
8 : 기판
9 : 임프린트재
10 : 마크
11 : 마크
21 : 촬상부
22 : 조명부

Claims

형을 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
상기 기판의 마크와 상기 형의 마크의 상대 위치를 검출하는 검출부와,
제조 모드 및 캘리브레이션 모드에 있어서 상기 검출부를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 캘리브레이션 모드에서는, 상기 제조 모드에 있어서 상기 검출부에 의해 상기 상대 위치를 검출하기 위한 검출 조건을 결정하고,
상기 검출 조건은, 상기 기판 상의 임프린트재와 상기 형을 접촉시켜 해당 임프린트재를 경화시킨 상태에서, 상기 검출부를 제어하는 파라미터를 변경하면서 상기 검출부에 의해 얻어지는 정보에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 검출부는, 상기 기판의 마크 및 상기 형의 마크에 의해 형성되는 상을 촬상하는 촬상부 및 상기 촬상부의 촬상 시야를 조명하는 조명부를 포함하고, 상기 파라미터는, 상기 조명부를 제어하는 조명 제어 파라미터를 포함하고,
상기 캘리브레이션 모드는, 상기 상태에서, 상기 조명 제어 파라미터를 변경하면서 상기 촬상부에 의해 얻어지는 화상에 기초하여 상기 검출 조건을 결정하는 처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 조명부는, 광원부와, 교류 성분을 포함하는 구동 신호를 상기 광원부에 공급하여 상기 광원부를 구동하는 구동 회로를 포함하고,
상기 조명 제어 파라미터는, 상기 교류 성분의 진폭, 파형 및 주파수 중 적어도 하나를 특정하는 파라미터인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제3항에 있어서,
상기 광원부는, 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 형의 상대 위치를 제어하는 상대 위치 제어계를 더 구비하고,
상기 캘리브레이션 모드에 있어서, 상기 상대 위치 제어계는, 상기 기판과 상기 형의 상대 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제5항에 있어서,
상기 캘리브레이션 모드에 있어서, 상기 기판과 상기 형의 상대 위치 정보가 메모리에 유지된 후, 상기 메모리에 유지된 상기 상대 위치 정보에 기초하여 상기 기판과 상기 형의 상대 위치가 유지되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제6항에 있어서,
상기 캘리브레이션 모드에 있어서, 상기 임프린트재가 경화된 후에 상기 기판과 상기 형의 상대 위치 정보가 상기 메모리에 유지되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제5항에 있어서,
상기 캘리브레이션 모드에 있어서, 상기 상대 위치 제어계에 있어서의 상기 기판 및 상기 형 중 한쪽의 위치 제어가 정지되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
상기 공정에 있어서 상기 패턴이 형성된 기판의 처리를 행하는 공정
을 포함하고, 상기 처리가 행해진 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.