KR20140053771A - 검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법 - Google Patents

검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140053771A
KR20140053771A KR1020130124319A KR20130124319A KR20140053771A KR 20140053771 A KR20140053771 A KR 20140053771A KR 1020130124319 A KR1020130124319 A KR 1020130124319A KR 20130124319 A KR20130124319 A KR 20130124319A KR 20140053771 A KR20140053771 A KR 20140053771A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
pattern
plate
contact
foreign matter
Prior art date
Application number
KR1020130124319A
Other languages
English (en)
Inventor
요시히로 시오데
이즈미 가와하라
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 KR20140053771A publication Critical patent/KR20140053771A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
    • G03F1/84—Inspecting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H01L21/0275—Photolithographic processes using lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은, 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치에 있어서, 제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판과; 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴과; 기판 및 판을 서로 접촉시키도록 구성되는 구동 기구와; 기판 및 판이 서로 접촉된 상태에서 제1 패턴과 제2 패턴 사이의 상대 위치 편차를 계측하도록 구성되는 계측 유닛과; 계측 유닛에 의해 계측된 위치 편차에 기초하여 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하는 검출 장치를 제공한다.

Description

검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법{DETECTION APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE, AND DETECTION METHOD}
본 발명은 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술(imprint technique)은 자기 저장 매체, 반도체 디바이스 등을 위한 양산 리소그래피 기술들 중 하나로서 많은 관심을 받아 왔다. 임프린트 기술은 원판으로서 미세 패턴이 형성되는 몰드(mold)를 사용하여 실리콘 웨이퍼 또는 유리 판 등의 기판 상으로 패턴을 전사한다.
임프린트 기술을 사용하는 임프린트 장치에서, 몰드가 기판 상으로 공급되는 수지를 통해 기판에 대해 가압되고, 수지는 이러한 상태에서 경화된다. 그 다음에, 몰드는 경화된 수지로부터 박리되고, 그에 의해 기판 상으로 몰드의 패턴을 전사한다. 수지 경화 방법으로서, 광 경화 기술 및 열 경화 기술이 이용 가능하다. 광 경화 기술은 온도 제어에 의해 유발되는 패턴 전사 시간의 증가 그리고 온도 변화에 의해 유발되는 패턴의 치수 정밀도의 감소를 억제할 수 있으므로, 광 경화 기술은 반도체 디바이스 및 자기 저장 매체의 제조에 적합하다.
임프린트 장치로 대표되는 리소그래피 장치에서, 기판 등 상의 이물질에 대한 조치가 처리량을 향상시키는 데 중요하다. 특히 임프린트 장치에서, 몰드 및 기판(그 상의 수지)은 다른 리소그래피 장치와 달리 서로 접촉되므로, 큰 이물질이 기판 상에 존재하면, 큰 이물질은 몰드와 기판 사이에 끼워지고, 그에 의해 몰드(그 패턴)를 손상시킨다. 패턴 크기만큼 작은 이물질이라도 몰드의 패턴 내에 끼워지고, 그에 의해 패턴 내의 결함이 기판 상의 각각의 샷 영역(shot region)으로 전사되게 한다.
기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치(이물질 검사 장치)로서, 예컨대 주사 전자 현미경(SEM: scanning electron microscope), 원자간력 현미경(AFM: atomic force microscope), 주사 터널링 현미경(STM: scanning tunneling microscope) 등이 이용 가능하다. 이들 검출 장치는 수-㎚ 수준의 이물질을 검출할 수 있지만, 이물질의 검출에 요구되는 시간(검출 시간)이 길다. 그러므로, 이들 검출 장치는 기판의 전체 표면을 검사하는 데 적합하지 않다.
[예컨대, 암 시야 방식(dark field method)에 의해] 이물질을 광학적으로 검출하는 장치로서, 서프스캔(Surfscan) SP2[KLA-텐코(Tencor)], LS6800[히타치 하이-테크놀로지스(Hitachi High-Technologies)], WM-6000[톱콘(TOPCON)] 등이 상업적으로 이용 가능하다(일본 특허 제4183492호 및 제4316853호 참조). 이들 검출 장치는 약 30 ㎚의 검출 정밀도를 갖고, 긴 검출 시간을 요구하지 않지만, 이들은 디바이스 패턴 등의 기부 패턴을 갖지 않는 기판만 처리할(기판에만 적용될) 수 있다. 그러므로, 이들 검출 장치는 실제의 공정에서 사용될 수 없다.
기부 패턴을 갖는 기판을 처리하는 검출 장치로서, 푸마9500(PUMA9500)(KLA-텐코), IS3200(히타치 하이-테크놀로지스), 컴플러스(ComPlus) 4T[어플라이드 머티리얼즈(Applied Materials)] 등이 이용 가능하다(미국 특허 제7,410,737호 및 제6,862,491호 참조). 이들 검출 장치는 기부 패턴으로부터의 산란 광을 제거하면서 이물질을 검출하지만, 그 검출 정밀도는 푸리에 필터(Fourier filter)를 사용할 때에 기부 패턴에 크게 의존하고, 그 검출 시간은 요건을 충분히 충족시키지 못한다.
또한, 검출 장치로서 상업적으로 이용 가능한 2830(KLA-텐코)은 기부 패턴을 갖는 기판에 대해서도 약 50 ㎚의 이물질을 검출할 수 있지만, 이 장치는 긴 검출 시간을 요구하고, 기판의 전체 표면을 검사하는 데 적합하지 않다(미국 특허 제6,313,467호 참조).
종래의 검출 장치 또는 결함 검사 장치를 리소그래피 장치에 적용하는 것을 고려하면, 기부 패턴을 갖는 기판 상에 존재하는 이물질의 검출에 요구되는 조건, 보다 구체적으로 약 수십 ㎚의 검출 정밀도 그리고 약 50개의 기판/시간의 검출 시간이 충족될 수 없다. 또한, 임프린트 장치에서, 임프린트 장치 내부측에서 기판 상의 이물질을 검출하는 기술이 임프린트 공정 전에 요구되므로, 풋프린트 감소(footprint reduction)가 또한 요구된다.
본 발명은 높은 정밀도로써 그리고 짧은 기간의 시간 내에 기판 상의 이물질을 검출하는 데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치에 있어서, 제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판과; 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴과; 기판 및 판을 서로 접촉시키도록 구성되는 구동 기구와; 기판 및 판이 서로 접촉된 상태에서 제1 패턴과 제2 패턴 사이의 상대 위치 편차(relative position deviation)를 계측하도록 구성되는 계측 유닛과; 계측 유닛에 의해 계측된 상대 위치 편차에 기초하여 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하는 검출 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양태가 첨부 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시예의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 개요를 설명하는 도면.
도 2는 도 1b에 도시된 평판 상에 배치되는 패턴의 위치 편차를 설명하는 도면.
도 3은 기판 상의 이물질에 의해 유발되는 평판의 휨(warp)을 도시하는 도면.
도 4는 평판 상의 패턴의 상대 위치 편차의 계산 시의 이상적인 모델을 도시하는 도면.
도 5는 평판에 가해지는 압력, 평판의 두께 그리고 평판의 휨 반경, 그리고 기판 상의 이물질의 크기 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 6은 기판 상의 이물질의 크기와 평판 상의 패턴의 상대 위치 편차량 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 7은 본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치에 사용되는 평판의 구체적인 구성의 예를 도시하는 개략도.
도 8은 평판 상의 패턴의 상대 위치 편차를 계측하는 데 사용되는 계측 유닛의 예를 설명하는 도면.
도 9는 기판 상의 이물질의 위치를 계산하는 방법을 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 11은 본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 12는 평판 상의 패턴의 배치 및 도 11에 도시된 검출 장치의 계측 유닛을 도시하는 개략도.
도 13은 본 발명의 일 양태에 따른 리소그래피 장치의 구성을 도시하는 개략도.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 동일한 도면 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 표시하고, 그 반복 설명이 제공되지 않을 것이라는 점에 유의한다.
본 발명의 개요가 도 1a 및 도 1b를 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도 1a는 본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치 내에 포함되는 평판(102)이 기판(SB) 상의 이물질(FP)(외래 입자)과 접촉된 상태를 도시하고 있다. 도 1a에 도시된 상태로부터, 기판(SB) 및 평판(102)이 상대적으로 이동될 때에 그리고 기판(SB) 및 평판(102)이, 예컨대 평판(102)에 힘을 가함으로써 서로 접촉될 때에, 평판(102)의 이물질(FP) 주위의 부분이 도 1b에 도시된 바와 같이 변형된다(볼록해진다). 그러므로, 평판(102)의 기판측 상의 면(제1 면)(102a) 상에 배치되는 패턴(제1 패턴)(104) 그리고 평판(102)의 기판측 상의 면에 대향되는 측면 상의 면(제2 면)(102b) 상에 배치되는 패턴(제2 패턴)(106)의 상대 위치가 이탈된다.
도 1a에 도시된 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차가 도 2를 참조하여 이하에 상세하게 설명될 것이다. T를 평판(102)의 두께로 그리고 B를 평판(102)의 이물질(FP) 주위의 부분의 휨량(곡률)으로 놓기로 한다. 이러한 경우에, 패턴(104, 106)은 평판(102)의 중심 위치에서 기준선에 대해 반대 방향으로 이탈되고, 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차 Δx가 평판(102)의 두께 T 및 휨량 B에 비례하여 증가된다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이물질(FP)의 크기와 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차(위치 편차량) 사이의 관계가 기판(SB) 상의 이물질(FP)에 의해 유발되는 평판(102)의 휨량을 기초로 하는 시뮬레이션에 의해 계산된다. 이러한 시뮬레이션은 도 4에 도시된 이상적인 모델, 보다 구체적으로 평판(102)의 모서리 부분의 2개의 지점이 속박된 상태로 평판(102)의 전체 표면 상으로 균일한 압력(중량) P를 가하는 이상적인 모델을 사용하여 수행된다. 평판(102)은 재료로서 석영으로 구성되고, 길이 방향 탄성 계수 E = 71500 [N/㎟] 그리고 푸아송 비율(Poisson ratio) v = 0.335를 갖는다. 도 5는 변수로서 압력 P [㎪], 평판(102)의 두께 T [㎜] 그리고 평판(102)의 휨 반경 R [㎜]을 사용하여 이물질(FP)의 크기로서의 평판(102)의 휨량 W의 계산 결과를 도시하고 있다. 도 5에서, 세로 좌표는 이물질의 크기 [㎚]를 표시하고, 가로 좌표는 평판(102)의 반경 R [㎜]을 표시한다.
도 5를 참조하면, 평판(102)의 두께 T = 1 [㎜] 그리고 압력 P = 10 [㎪]을 포함하는 조건(조건 1) 하에서, 약 100 ㎚의 크기(작은 크기)를 갖는 이물질(FP)에 대한 평판(102)의 휨 반경 R은 약 5 ㎜이다. 평판(102)의 두께 T = 1 [㎜] 그리고 압력 P = 100 [㎪]을 포함하는 조건(조건 2) 그리고 평판(102)의 두께 T = 0.5 [㎜] 그리고 압력 P = 10 [㎪]을 포함하는 조건(조건 3) 하에서, 약 100 ㎚의 크기를 갖는 이물질(FP)에 대한 평판(102)의 휨 반경 R은 약 3 ㎜이다.
이러한 경우에, 동일한 크기의 이물질(FP)에 대한 평판(102)의 더 큰 휨 반경 R이 평판(102)의 더 작은 곡률을 의미하므로, 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차량이 더 작다. 그러므로, 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차에 대한 민감도가 낮다(둔감하다). 예컨대, 조건 2 및 조건 3은 조건 1보다 민감하게 동일한 크기의 이물질(FP)을 검출할 수 있다.
상술된 바와 같이, 평판(102)의 휨은 약 수십 ㎚의 이물질(FP)에 대해 ㎜ 정도로 발생되므로, 검출될 물체의 크기가 ㎜ 정도일 때에도, 물체는 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차로서 검출될 수 있다. 그러나, 이들 조건은 평판(102)의 재료의 물리적 성질에 크게 의존한다. 그러므로, 조건은 평판(102)으로서 사용되는 재료의 물리적 성질에 따라 최적화될 수 있다.
기판(SB) 상의 이물질(FP)의 검출 한계 크기(detection limit size)가 도 6을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도 6은 기판(SB) 상의 이물질(FP)의 크기와 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차량 사이의 관계를 도시하고 있다. 도 6에서, 세로 좌표는 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차량 [㎚]을 표시하고, 가로 좌표는 이물질(FP)의 크기 [㎚]를 표시한다. 또한, 도 6에서, 간략화를 위해, 상대 위치 편차량 Δx = 패턴(104, 106) 사이의 (이물질의 크기 FP/R)이다.
도 6으로부터 관찰될 수 있는 바와 같이, 약 수 ㎚의 계측 정밀도(분해능)에서 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차를 계측할 수 있는 계측 유닛이 사용될 때에, 약 10 ㎚의 이물질(FP)이 검출될 수 있다. 그러나, 계측 유닛의 분해능만으로 이물질(FP)의 검출 정밀도를 결정할 수 없다. 이물질(FP)의 검출 정밀도를 결정하기 위해, 반도체 디바이스의 제조에서 사용되는 기판(웨이퍼 또는 유리 판)의 평탄도 그리고 계측 신호 내에 포함되는 기부 패턴으로부터의 산란 광에 의해 유발되는 노이즈가 고려되어야 한다.
본 발명에서, 평판(102) 상의 패턴(104, 106)이 검출되고 기판(SB) 상의 이물질(FP)은 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차의 변화에 기초하여 검출되므로, 기판(SB)의 평탄도(거칠기) 그리고 고-주파 성분의 국부 변화가 노이즈로 된다. 그러므로, 노이즈는 화학 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing) 등의 평탄화 공정 성능으로부터 예측되어야 한다. 일반적으로, CMP에 의한 물리 연마에서, 기판의 평탄도가 기부 패턴의 선폭 및 패턴 밀도에 따라 국부적으로 변화된다. 또한, 공지된 바와 같이, 글로벌 평탄도(global flatness)가 전체 기판 상에서 발생된다.
이러한 경우에, 기판의 국부 평탄도와 관련하여, 동일한 국부 기부 패턴을 갖는 샷 영역 내의 평탄도 성분이 미리 추출되고, 계측 결과로부터 차감되고, 그에 의해 노이즈를 감소시킨다. 한편, 기판의 글로벌 평탄도와 관련하여, 예컨대 더 낮은 차수의 곡률 성분이 노이즈를 감소시키도록 통계 처리 등을 사용하여 여과되고, 그에 의해 이물질의 검출 정밀도의 저하를 억제한다.
또한, 기판 상의 이물질을 검출하는 데 요구되는 처리가 기판의 평탄도를 동시에 계산하므로, 기판의 평탄도의 계측에서 또한 사용될 수 있다.
또한, 기부 패턴으로부터의 산란 광의 영향과 관련하여, 노이즈가 평판(102)의 구성을 고안하거나 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차를 계측하는 데 요구되는 계측 유닛으로서 경사 입사 광학 시스템(oblique incidence optical system)을 사용함으로써 크게 감소될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 약 수십 ㎚ 정도로 매우 높은 분해능으로의 그리고 기부 패턴으로부터의 영향에 둔감한 이물질 검출을 가능케 한다. 바꿔 말하면, 본 발명은 기부 패턴을 갖는 기판 상의 이물질의 검출에 요구되는 조건, 보다 구체적으로 약 수십 ㎚의 검출 정밀도 그리고 약 50개의 기판/시간의 검출 시간을 충족시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치에서 사용되는 평판(102)의 구체적인 구성의 예가 도 7을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 평판(102)은 패턴(104, 106)을 관찰하는 데 요구되는 광에 대해 투과성을 갖는 재료로 구성된다. 예컨대, 패턴(104, 106)을 관찰하는 데 요구되는 광이 가시 광일 때에, 평판(102)은 바람직하게는 재료로서 유리 또는 석영으로 구성된다.
패턴(104, 106)은 평판(102)의 면(102a, 102b) 상에 각각 형성되고, 패턴(104, 106)을 동시에 관찰함으로써 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차가 계측될 수 있다.
패턴(104, 106)으로서, 라인-스페이스 반복 패턴(line-and-space repetition pattern), 십자형 격자 패턴(crisscrossed grating pattern), 바둑판형 격자 패턴(checkered grating pattern) 등이 전형적으로 사용되지만, 본 발명은 이러한 특정한 패턴에 제한되지 않는다. 패턴(104, 106)은 평판(102)[그 면(102a, 102b]을 에칭함으로써, 예컨대 단차(step)로서 형성될 수 있다. 계측 신호의 콘트라스트(contrast)를 향상시키기 위해, 금속 필름 등의 차광 부재(light-shielding member)가 평판(102) 상에 형성될 수 있고, 각각의 패턴(104, 106)을 형성하도록 에칭될 수 있다. 또한, 패턴(104, 106)은 이온 주입에 의해 평판(102)[그 면(102a, 102b)] 내로 물질(이온)을 도핑함으로써 형성될 수 있다.
평판(102)의 기판측 상의 면(102a) 상에, 즉 패턴(104)의 하부 표면 상에, 바람직하게는 기판(SB)에 의해 반사되는 광을 차광하는 차광 필름(112)이 형성된다. 따라서, 패턴(104, 106)의 관찰 시에, 기판(SB)의 기부 패턴으로부터의 노이즈 광이 억제될 수 있다. 그러므로, 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차를 계측할 때의 계측 정밀도의 감소가 억제되어, 그에 의해 이물질 검출의 분해능이 향상될 수 있다.
패턴(104)이 단차로서 형성될 때에, 기판(SB) 상의 이물질(FP)이 단차 내로 끼워지고, 평판(102)의 변형을 혼란시키고, 그 결과 이물질 검출 정밀도의 감소 또는 이물질 검출 실패를 가져온다. 따라서, 차광 필름(112)은 도 7에 도시된 바와 같이 기판(SB)과의 접촉면이 평탄해지도록 패턴(104)을 형성하는 단차를 충전하는 부재로서 기능할 수 있다. 차광 필름(112)에 추가하여, 기판(SB)과의 접촉면이 평탄해지도록 패턴(104)을 형성하는 단차를 충전하는 부재가 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 이러한 부재는 평판(102)의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는다.
차광 필름(112)은 패턴(104, 106)을 관찰하는 데 요구되는 광을 투과시키지 않는 재료로 구성되어야 한다. 그러나, 차광 필름(112)이 패턴(104)과 큰 굴절률 차이를 갖지 않을 때에, 계측 신호의 콘트라스트가 얻어질 수 없으므로, 차광 필름(112)의 재료가 적절하게 선택되어야 한다. 이러한 실시예에서, 평판(102)은 금속 필름의 패턴(106), 단차의 패턴(104) 그리고 금속 필름의 차광 필름(112)을 형성함으로써 구성된다.
기판(SB)과 접촉되는 평판(102)의 면 상에, 바람직하게는 발수성 필름(water-repellant film)(114)이 기판(SB)과 평판(102) 사이의 접촉을 고려하여 형성된다. 이러한 실시예에서, 기판(SB) 및 평판(102)은 부착 층(부착제)이 기판(SB) 상에 코팅되는(가해지는) 동안에 서로 접촉된다. 그러므로, 기판(SB) 및 평판(102) 상에 코팅된 부착 층이 서로 접촉될 때에, 그 부착 강도가 높거나 기판(SB)(부착 층)과 평판(102) 사이의 접촉 면적이 크면, 기판(SB) 및 평판(102)은 서로 분리되지 않을 수 있다. 따라서, 부착 층에 대해 발수성을 갖는 발수성 필름(114)은 기판(SB)과 접촉되는 평판(102)의 면 상에 미리 형성(코팅)되고, 기판(SB) 및 평판(102)은 서로 용이하게 분리될 수 있다. 이러한 실시예에서, 발수성 필름(114)은 차광 필름(112)의 기판측 상의 면 상에 형성된다. 그러나, 차광 필름(112)이 평판(102) 상에 형성되지 않을 때에, 발수성 필름(114)은 평판(102)의 기판측 상의 면(102a) 상에 형성될 수 있다. 대안적으로, 발수성 필름(114)은 기판(SB)과의 접촉면이 평탄해지도록 패턴(104)을 형성하는 단차를 충전하는 부재로서 기능할 수 있다. 부착 층은 기판 및 레지스트(resist)(감광제) 또는 수지가 서로 견고하게 밀착되도록 기판(SB)이 리소그래피 장치 내로 반입되기 전에 기판(SB) 상에 코팅된다는 점에 유의한다. 특히, 임프린트 장치에서, 몰드가 기판 상의 수지(경화된 수지)로부터 박리(해제)되므로, 레지스트 패턴에 대응하는 경화된 수지가 기판으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있는 부착 층이 요구된다.
평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차를 계측하는 데 요구되는 계측 유닛(130)의 예가 도 8을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 이러한 실시예에서, 패턴(104, 106)은 상이한 격자 피치(grating pitch)를 갖는 격자 패턴이고, 무아레 화상(moire image)[무아레 프린지(moire fringe)]은 패턴(104, 106) 사이의 상대 관계에 의해 형성되는 경우가 예시될 것이다. 그러나, 패턴(104, 106)은 이들이 무아레 화상을 형성할 수 있기만 하면 라인-스페이스 패턴일 수 있다.
P1을 평판(102)의 면(102a) 상에 형성되는 패턴(104)의 격자 피치로 놓고 P2(P1 < P2)를 평판(102)의 면(102b) 상에 형성되는 패턴(106)의 격자 피치로 놓으면, 무아레 화상의 피치 P3은 다음과 같은 수학식에 의해 표현된다: 즉,
Figure pat00001
이러한 경우에, Δx를 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차량으로 놓으면, 무아레 화상의 피치 P3의 시프트량이 주기 Pa(= (P1 + P2)/2)의 위상 차에 비례한다. 그러므로, 무아레 화상의 상대 시프트량 S가 다음의 수학식에 의해 표현된다: 즉,
Figure pat00002
수학식 1 및 2를 참조하면, 격자 피치 P1 및 P2를 적절하게 선택(설정)함으로써, 실제의 위치 편차량 Δx가 확대 스케일로(즉, 더 높은 정밀도로) 계측될 수 있다. 이것은 개구수(NA: numerical aperture)가 계측 유닛(130) 내에 포함되는 광학 시스템의 광학 배율을 증가시키지 않으면서 무아레 화상의 피치 P3을 증가시킴으로써 실질적으로 감소될 수 있다는 것을 의미한다. 바꿔 말하면, 계측 유닛(130)이 간단한 광학 시스템에 의해 구성될 때에도 무아레 계측 방법이 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있으므로 무아레 계측 방법이 유리하다.
도 9는 패턴(104, 106)이 조사되는 광의 광로 그리고 패턴(104, 106)으로부터의 광의 광로가 일치되는 경사 입사 광학 시스템을 계측 유닛(130)으로서 도시하고 있다. 이러한 경우에, 패턴(104, 106)은 검출 방향에 수직한 방향으로 또한 회절 광을 발생시켜야 하므로, 패턴(104, 106) 중 적어도 하나가 십자형 격자 패턴 또는 바둑판형 격자 패턴일 것이 요구된다. 이러한 실시예에서, 바둑판형 격자 패턴이 패턴(104)으로서 평판(102)의 기판측 상의 면(102a) 상에 배치되고, 라인-스페이스 패턴이 패턴(106)으로서 평판(102)의 기판측 상의 면에 대향되는 측면 상의 면(102b) 상에 배치된다.
패턴(104, 106) 상의 경사-입사 조사 시스템이 채택되는 이유는 평판(102)의 면(102a, 102b) 그리고 기판(SB)의 표면(평탄한 표면측 상의 면)으로부터의 0차 광을 검출하는 것이 아니다. 무아레 계측 방법은 소정의 차수의 결상 광으로부터의 위치 편차를 계측하므로, 0차 광이 노이즈로 된다.
이러한 실시예에서, 계측 유닛(130)은 조사 시스템(132), 스코프(134) 그리고 패턴(104, 106)을 통과한 광에 의해 형성되는 무아레 화상을 검출하는 센서(136)를 포함한다. 조사 시스템(132)으로부터 나오는 광이 평판(102) 상의 전체 패턴(106)을 조사한다. 패턴(106)을 통과한 광의 0차 광에 대한 관심이 집중된다. 이러한 0차 광은 패턴(106)을 통과하고, 패턴(104)에 의해 회절(반사)된다. 패턴(104)에 의해 회절된 1차 광이 4개의 상이한 방향으로 이동되지만, (도면의 평면에 평행한 방향으로) 패턴(104)의 조사 방향에 수직한 격자 피치는 4개의 1차 광들 중 2개가 입사 방향으로 복귀되도록 설계된다.
또한, 2개의 1차 광은 패턴(106)에 의해 재차 회절되고, 적어도 2개 이상의 회절 광이 스코프(134)를 통과한다. 이러한 경우에, 패턴(104)에 의해 반사되는 0차 광 및 잔여의 2개의 1차 광은 스코프(134) 내로 진입되지 않는다. 그러나, 스코프(134) 내로 진입되는 적어도 2개 이상의 회절 광 중 순수한 1차 광에 의해 형성되는 무아레 화상의 피치 P3을 얻기 위해, 스코프(134)의 동공면(pupil plane)의 개구수 NA가 충분히 작아야 한다. 마지막으로, 적어도 2개 이상의 회절 광이 스코프(134)를 통과하고, 센서(136) 상에 무아레 화상을 형성한다.
마찬가지로, 조사 시스템(132)으로부터 방출되고 패턴(106)을 통과하는 +/- 1차 회절 광과 관련하여, 패턴(104)에 의해 회절되는 적어도 2개 이상의 광이 스코프(134)를 통과하고, 무아레 화상을 형성한다. 이러한 경우에, 평판(102)의 면(102b) 상에 배치되는 패턴(106)은 평판(102) 대신에 평판(102)의 면(102a)과 광학적으로 공액인 평면 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 패턴(106)이 형성되는 기준 판이 평판(102) 위의 부분의 부근에 배치될 수 있거나 스코프(134) 내부측에 또는 센서(136)의 결상 표면 상에 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차에 대한 민감도는 패턴(104, 106)이 평판(102) 상에 배치되는 경우에 비해 반감된다는 점에 유의한다.
이러한 실시예에서, 조사 시스템(132)으로부터의 광의 중심 파장은 500 ㎚이고, 패턴(104, 106)을 조사하는 광의 입사 각도가 0.1 (NA)이고, 패턴(104, 106)을 조사하는 광의 NA는 0.025이고, 스코프(134)의 동공면에서의 NA는 0.03이다. 또한, 패턴(106)의 격자 피치는 9.03 ㎛이고, 패턴(106)에 수직한 방향으로의 패턴(104)의 격자 피치는 2.5 ㎛이고, 패턴(106)에 평행한 방향으로의 패턴(104)의 격자 피치는 9 ㎛이다. 그러므로, 무아레 화상의 배율이 수학식 1 및 2로부터 x300이고, 무아레 화상의 피치가 1355 ㎛이다.
센서(136)는 CCD 센서 또는 CMOS 센서를 포함하고, φ30 ㎜의 화각 그리고 10 ㎛/화소의 분해능을 갖는다. 그러므로, 0.1이 되도록 스코프(134)의 광학 배율을 설정함으로써, φ300 ㎜의 범위가 관찰될 수 있다. 또한, 무아레 화상의 피치(1355 ㎛)에 대해, 위치 계측이 약 14개의 화소를 사용하여 실행된다. 또한, 위치 편차에 대한 민감도가 화소/무아레 화상의 배율 = 100 ㎚/300으로부터 333 ㎚/화소이다. 그러므로, 약 수십 ㎚의 위치 편차가 사인파 해석으로부터 검출될 수 있으므로, 약 100 ㎚의 크기의 이물질의 검사가 처리될 수 있다. 이물질의 검출 정밀도가 더욱 향상될 것이 요구될 때에, 관찰 영역이 좁아질 수 있거나 무아레 화상의 배율 또는 센서(136)의 분해능이 이러한 요건을 충족시키도록 향상될 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 무아레 화상의 피치 그리고 위치 편차의 계측 정밀도가 중요하고, 무아레 화상의 피치는 바람직하게는 약 1 ㎜이다.
센서(136)에 의해 검출된 무아레 화상의 정보는 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차와 관련된 정보 그리고 기판(SB) 상에 이물질(FP)이 없는 상태에서의 기판(SB)의 평탄도와 관련된 정보를 포함한다. 그러므로, 기준 무아레 화상(그 화상) 또는 기판(SB) 상에 이물질(FP)이 없는 상태에서의 패턴(104, 106) 사이의 상대 기준 위치 편차는, 예컨대 그 평탄도가 보증되는 베어 기판(bare substrate)을 사용하여 미리 획득된다. 그 다음에, 이물질(FP)이 기판(SB) 상에 존재하는 상태에서, 즉 이물질 검출 시에 획득되는 무아레 패턴[패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차]과 기준 무아레 화상(또는 기준 위치 편차)을 비교함으로써, 이물질(FP)의 크기 및 위치가 계산된다.
이물질(FP)의 크기를 계산할 때에, 센서(136)에 의해 검출된 무아레 화상의 위치 계측이 전체 계측 영역 상에서 각각의 피치에 대해 실행된다. 마찬가지로, 기준 무아레 화상의 위치 계측이 각각의 피치에 대해 미리 실행되고, 2개의 화상의 각각의 피치 좌표에 대한 위치 편차량이 위치 편차 맵(position deviation map)을 획득하도록 계산된다. 그 다음에, 이러한 위치 편차 맵으로부터, 이물질(FP)의 크기가 도 6에 도시된 바와 같이 기판(SB) 상의 이물질(FP)의 크기와 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차량 사이의 관계를 사용하여 각각의 피치 좌표에 대해 계산된다. 또한, 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차의 변화의 부호가 위치 편차 맵으로부터 역전되는 편향 지점을 특정함으로써, 도 9에 도시된 바와 같이, 이물질(FP)의 위치가 계산될 수 있다.
이러한 실시예는 이물질(FP)이 하나의 방향으로 위치 편차 맵으로부터 검출되는 경우를 설명하였다. 또한, 2개의 방향, 즉 X 및 Y 방향으로의 위치 편차 맵이 획득될 수 있다. 이러한 경우에, 패턴(106)이 라인-스페이스 패턴으로부터 십자형 격자 패턴으로 변화될 수 있거나, X 및 Y 방향으로의 라인-스페이스 패턴이 무아레 화상의 각각의 피치로 바둑판형 패턴으로 배치될 수 있다.
또한, 저-차수 성분이 각각의 샷 영역에 대한 위치 편차 맵을 평균화하기 위해 주파수 해석에 의해 기판(SB)의 글로벌 평탄도로서 2개의 방향으로 위치 편차 맵으로부터 추출되고, 그에 의해 그 샷 영역 내의 평탄도 성분으로서 이들을 추출한다. 이물질은 또한 이들 위치 편차 성분을 제거함으로써 점검될 수 있다. 그러므로, 이러한 위치 편차 성분을 평탄도로 변환함으로써, 기판(SB)의 평탄도가 또한 계측될 수 있다. 대안적으로, 2개의 방향으로의 위치 편차 맵이 평탄도 맵으로 변환된 후에, 기판(SB)의 평탄도가 계산될 수 있다.
2개의 상이한 피치를 사용한 무아레 화상의 위치 편차 계측이 지금까지 설명되었다. 또한, 이물질이 무아레 화상의 광 강도로부터 계측될 수 있다. 이러한 경우에, 중첩 패턴이 동일한 피치를 갖는다. 2개의 패턴으로부터 광 강도를 검출함으로써, 기판 상의 이물질이 검출될 수 있다. 또한, 이물질이 센서 및 기준 무아레 광 강도 맵에 의해 검출되는 무아레 광 강도들 사이의 차이로부터 검출될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치(1)가 도 10을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 검출 장치(1)는 기판(SB) 상의 이물질을 검출하는 장치(이물질 검사 장치)이다. 검출 장치(1)는 패턴(104, 106)이 형성되는 평판(102), 기판(SB)을 보유하는 기판 보유 유닛(142) 그리고 (예컨대 6개-축 구동에 의해) 기판 보유 유닛(142)을 구동시키는 기판 구동 유닛(144)을 포함한다. 또한, 검출 장치(1)는 평판(102)을 보유하는 평판 보유 유닛(146) 그리고 (예컨대 6개-축 구동에 의해) 평판 보유 유닛(146)을 구동시키는 평판 구동 유닛(148)을 포함한다. 또한, 검출 장치(1)는 계측 유닛(130), 처리 유닛(150) 및 저장 유닛(152)을 포함한다.
이러한 실시예에서, 평판 보유 유닛(146)은 평판(102)의 기판측 상의 면(102a)에 대향되는 측면 상의 면(102b)으로부터의 압력을 평판(102)에 가하도록 구성된다. 바꿔 말하면, 평판 보유 유닛(146)은 또한 평판(102)을 변형시키는 변형 유닛으로서 기능한다. 기판 구동 유닛(144) 및 평판 구동 유닛(148)은 기판(SB) 및 평판(102)이 서로 접촉되도록 상대적으로 이동시키는 이동 기구(구동 기구)로서 기능한다.
평판(102)은 전술된 구성 및 기능을 갖는다. 이러한 실시예에서, 평판(102)의 크기가 기판(SB)의 크기보다 큰 것으로 가정된다. 보다 구체적으로, 평판(102)의 크기는 φ450 ㎜이고, 기판(SB)의 크기는 φ300 ㎜이다. 이러한 크기는 이물질 검출이 기판(SB)의 전체 표면에 동시에 적용될 수 있으므로 처리량의 관점에서 유리하다. 그러나, 평판(102)의 크기가 기판(SB)의 크기 이하일 때에도, 이물질 검출이 이물질 검출 영역을 분할함으로써 기판(SB)의 전체 표면에 적용될 수 있다.
계측 유닛(130)은 전술된 구성을 갖고, 기판(SB) 및 평판(102)이 서로 접촉된 상태에서 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차를 계측한다.
처리 유닛(150)은 검출 장치(1)의 각각의 유닛을 시스템적으로 제어한다. 또한, 이러한 실시예에서, 처리 유닛(150)은 계측 유닛(130)에 의해 계측되는 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차에 기초하여 기판(SB) 상의 이물질을 검출하는 처리(이물질 검출 처리), 즉 전술된 처리를 실행한다. 저장 유닛(152)은 처리 유닛(150)에 의해 실행되는 이물질 검출 처리에 요구되는 정보, 예컨대 기판(SB) 상에 이물질(FP)이 없는 상태에서의 기준 무아레 화상, 패턴(104, 106) 사이의 상대 기준 위치 편차 등을 저장한다.
검출 장치(1)에 의한 이물질 검출 처리가 이하에 설명될 것이다. 기판 구동 유닛(144)은 기판(SB) 및 [평판 보유 유닛(146)에 의해 보유되는] 평판(102)이 서로 접촉되도록 Z-축 방향으로 기판(SB)을 보유하는 기판 보유 유닛(142)을 구동시킨다. 이러한 경우에, 기판 보유 유닛(142)은 평판(102)이 기판측으로 볼록해지도록 평판(102)의 면(102b)에 압력을 가하고, 그에 의해 평판(102)은 그 중심 부분(볼록 부분)으로부터 기판(SB)과 접촉된다. 그 다음에, 평판(102)의 중심 부분이 기판(SB)과 접촉될 때에, 평판(102)의 면(102b)에 가해지는 압력은 0까지 점차로 감소되어, 기판(SB)과 평판(102) 사이의 가스(공기)가 외주연부를 향해 제거되면서 기판(SB) 및 평판이 서로 접촉(밀착)된다. 바꿔 말하면, 기판(SB) 및 평판(102)이 서로 접촉되기 전에, 평판(102)이 변형되고, 그에 의해 평판은 기판(SB)을 향한 볼록면을 갖는다. 그 다음에, 기판(SB) 및 평판(102)이 서로 접촉될 때에, 평판(102)의 변형량이 단계적으로 기판(SB)과 평판(102)의 볼록면 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 감소된다. 따라서, 가스 풀(gas pool)이 기판(SB)과 평판(102) 사이에서 발생되는 것이 억제되어, 그에 의해 이상적인 접촉 상태를 설정할 수 있다. 기판(SB)과 평판(102) 사이의 가스 풀을 감소시킴으로써, 기판(SB) 상의 이물질이 평판(102)의 변형에 정밀하게 반영될 수 있다. 또한, 기판(SB)과 평판(102)(그 볼록면) 사이의 접촉 면적이 점차로 증가되므로, 큰 이물질이 기판(SB)과 평판(102) 사이에 끼워질 때에, 기판(SB) 및 평판(102)의 추가의 접촉(이물질 검출 처리)이 실패될 수 있다. 그러므로, 기판(SB) 상의 이물질에 의한 기판(SB) 및 평판(102)의 손상이 제거될 수 있다. 부착 층 또는 레지스트는 기판(SB) 및 평판(102)의 직접 접촉에 의해 유발되는 손상을 또한 제거하도록 기판(SB) 상에 코팅된다는 점에 유의한다.
기판(SB) 및 평판(102)이 서로 접촉된 후에, 계측 유닛(130)은 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 사이의 상대 위치 편차를 나타내는 무아레 화상을 검출한다. 그 다음에, 상술된 바와 같이, 저장 유닛(152) 내에 저장된 기준 무아레 화상은 검출된 무아레 화상과 비교되고, 그에 의해 기판(SB) 상의 이물질을 검출한다.
본 발명의 일 양태에 따른 검출 장치(1)의 또 다른 구성이 도 11을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도 11에 도시된 검출 장치(1)는 계측 유닛(130)으로서 조사 시스템(132), 결상 시스템(162) 및 라인 센서(164)를 포함한다. 결상 시스템(162)은, 예컨대 대량의 굴절률 분산 타입 렌즈(SELFOC 렌즈)가 어레이 내에 배열되는 SLA(SELFOC 렌즈 어레이)[니폰 시트 글래스(Nippon Sheet Glass)]에 의해 구성되고 전체 어레이에 의해 하나의 연속 화상(무아레 화상)을 형성하는 광학 시스템이다. 라인 센서(164)에 의해 검출되는 무아레 화상이 저장 유닛(152) 내에 저장된다.
도 11에 도시된 검출 장치(1)에 의한 이물질 검출 처리가 이하에 설명될 것이다. 기판 구동 유닛(144)은 기판(SB) 및 [평판 보유 유닛(146)에 의해 보유되는] 평판(102)이 서로 접촉되도록 Z-축 방향으로 기판(SB)을 보유하는 기판 보유 유닛(142)을 구동시킨다. 기판(SB) 및 평판(102)이 서로 접촉된 후에, 평판(102)에는 조사 시스템(132)으로부터의 선형 광이 경사지게 조사된다. 조사 시스템(132)으로부터의 광의 중심 파장은 500 ㎚이고 패턴(104, 106)을 조사하는 광의 입사 각도가 0.2 (NA)이고 패턴(104, 106)을 조사하는 광의 NA는 0.025인 것으로 가정된다. 조사 시스템(132)으로부터 나오는 광의 라인 길이는 300 ㎜ 초과이므로, 기판(SB)의 전체 표면은 단일의 주사에 의해 계측될 수 있다.
기판 구동 유닛(144)은 Y-축 방향으로 기판 보유 유닛(142)을 구동시키고(주사하고), 그에 의해 기판(SB)의 전체 표면은 조사 시스템(132)으로부터의 선형 광에 의해 주사된다. 즉, 기판 보유 유닛(142)은 라인 센서(164)에 대해 무아레 화상을 주사하는 주사 기구로서 기능하도록 제어된다. 이러한 실시예에서, 평판(102)의 기판측 상의 면(102a) 상에 배치되는 패턴(104)은 라인-스페이스 패턴이고 9.03 ㎛의 피치를 갖는 것으로 가정된다. 한편, 평판(102)의 기판측 상의 면에 대행되는 측면 상의 면(102b) 상에 배치되는 패턴(106)은 바둑판형 격자 패턴인 것으로 가정된다. 또한, 패턴(104)에 수직한 방향으로의 패턴(106)의 격자 피치가 5 ㎛이고 패턴(104)에 평행한 방향으로의 패턴(106)의 격자 피치가 9 ㎛인 것으로 가정된다. 또한, 결상 시스템(162)의 동공면의 NA는 0.03인 것으로 가정된다.
도 12는 평판(102) 상의 패턴(104, 106) 그리고 계측 유닛(130)[조사 시스템(132), 결상 시스템(162) 및 라인 센서(164)]의 배치를 도시하고 있다. 도 12를 참조하면, 조사 시스템(132), 결상 시스템(162) 및 라인 센서(164)는 주사 방향에 수직한 방향으로 배치되고, 평판(102)의 패턴(104)(라인-스페이스 패턴)은 주사 방향에 평행한 방향으로 배치된다.
도 11에 도시된 검출 장치(1)에서, 무아레 화상이 라인 센서(164) 상에 형성된다. 그러므로, 기판 구동 유닛(144)에 의한 주사와 동기식으로 저장 유닛(152) 내에 라인 센서(164) 상에 형성되는 무아레 화상을 저장함으로써, 기판(SB)의 전체 표면의 무아레 화상이 얻어질 수 있다. 결상 시스템(162)이 등배율 시스템일 때에, 라인 센서(164)는 300 ㎚ 이상의 라인 길이를 요구한다. 그러나, 분해능이 약 0.1 ㎜일 수 있으므로, 라인 센서(164)는 3000개 이상의 화소(300 ㎜/0.1 ㎜)를 가질 것만을 요구한다. 그 다음에, 라인 센서(164)에 의해 검출되는 무아레 화상이 저장 유닛(152) 내에 저장된 기준 무아레 화상과 비교되고, 그에 의해 기판(SB) 상의 이물질을 검출한다.
상술된 바와 같이, 이러한 실시예의 검출 장치(1)에 따르면, 기판(SB) 상의 이물질이 짧은 기간의 시간 내에 약 수십 ㎚의 검출 정밀도로 검출될 수 있다. 또한, 검출 장치(1)는 간단한 구성을 가지므로, 상술된 바와 같이, 검출 장치는 리소그래피 장치 등 내에 용이하게 구축될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 리소그래피 장치(300)가 도 13을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 리소그래피 장치(300)는 기판 상으로 패턴을 전사하는 장치이고, 이러한 실시예에서 임프린트 장치로서 실시된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치(300)는 검출 장치(1), 전사 처리 유닛(310), FOUP(320) 및 기판 반송 유닛(330)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 전사 처리 유닛(310)은 몰드가 기판에 공급된 수지에 대해 가압된 상태에서 수지를 경화시키고 경화된 수지로부터 몰드를 박리하는 임프린트 처리를 실행한다. FOUP(320)는 반도체 장비 및 재료 연구소(SEMI: Semiconductor Equipment and Materials Institute) 표준에 따른 기판의 반송 용기이다.
FOUP(320) 내에 저장된 기판이 기판 반송 유닛(330)에 의해 전사 처리 유닛(310)으로 반송된다. 기판 반송 유닛(330)은 기판 등을 정렬시키는 정렬 기구를 또한 포함하고, 기판의 회전 및 시프트를 수정하면서 기판을 반송한다. 전사 처리 유닛(310)의 기판 진입 위치에서, 전술된 검출 장치(1)가 배치된다. 그러므로, 검출 장치(1)의 기판 보유 유닛(142) 및 기판 구동 유닛(144)은 리소그래피 장치(300)의 기판 스테이지(substrate stage) 및 기판 척(substrate chuck)에 의해 대체될 수 있다. 이러한 기판 진입 위치에서, 기판 상에 대한 이물질 검사가 검출 장치(1)에 의해 실행된다.
상술된 바와 같이, 이러한 실시예의 리소그래피 장치(300)에 따르면, 기판 상의 이물질이 기판 상으로 그리고 리소그래피 장치(300) 내부측에서 패턴을 전사하는 전사 처리 직전에 검출될 수 있다. 바꿔 말하면, 리소그래피 장치(300)는 기판 상의 이물질을 검출할 수 있고, 그 검출 결과에 기초하여 전사 처리를 실행할 수 있다. 그러므로, 리소그래피 장치(300)는 이물질에 의해 유발되는 몰드의 손상, 패턴 전사 오차 등을 방지할 수 있고, 반도체 디바이스 등의 물품을 효율적으로 제조할 수 있다. 물품으로서 디바이스(반도체 디바이스, 액정 표시 소자 등)를 제조하는 방법은 리소그래피 장치(300)를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 판, 필름-형상의 기판 등) 상에 패턴을 전사(형성)하는 단계를 포함한다. 이러한 제조 방법은 패턴이 전사되는 기판을 에칭하는 단계를 더 포함한다. 이러한 제조 방법은 패턴 도트 매체(pattern dot media)(기록 매체) 또는 광학 소자 등의 또 다른 물품이 제조되어야 할 때에 에칭 단계 대신에 패턴이 전사된 기판을 가공하는 또 다른 가공 단계를 포함한다는 점에 유의한다.
리소그래피 장치(300)는 임프린트 장치에 추가하여 대전 입자 빔 리소그래피 장치(charged particle beam lithography apparatus), 투영 노광 장치(projection exposure apparatus) 등으로서 또한 사용될 수 있다. 대전 입자 빔 리소그래피 장치는 대전 입자 빔을 사용하여 기판 상에 드로잉(drawing)함으로써 기판 상으로 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이다. 투영 노광 장치는 투영 광학 시스템을 통해 기판 상으로 레티클(reticle) 상의 패턴을 투영함으로써 기판 상으로 레티클 상의 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 그리고 등가 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.
FP: 이물질
SB: 기판
102: 평판
104, 106: 패턴

Claims (17)

  1. 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치이며,
    제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판과;
    상기 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴과;
    상기 기판 및 상기 판을 서로 접촉시키도록 구성되는 구동 기구와;
    상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉된 상태에서 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 사이의 상대 위치 편차를 계측하도록 구성되는 계측 유닛과;
    상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 상대 위치 편차에 기초하여 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하는, 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 판의 기판측 상의 면이고,
    상기 제2 면은 상기 판의 기판측 상의 면에 대향되는 측면 상의 면인, 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면과 광학적으로 공액인 면인, 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 계측 유닛은 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 광학적으로 검출하도록 구성되는 스코프를 포함하고,
    상기 제2 면은 상기 스코프의 내부측의 면인, 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판을 변형시키도록 구성되는 변형 유닛을 더 포함하고,
    상기 변형 유닛은 상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉되기 전에 상기 기판을 향한 볼록면을 갖도록 상기 판을 변형시키고,
    상기 변형 유닛은 상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉될 때에 상기 기판과 상기 볼록면 사이의 접촉 면적을 증가시키도록 상기 판의 변형량을 감소시키는, 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 상이한 격자 피치를 갖는 격자 패턴이고,
    상기 계측 유닛은, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴으로부터의 광에 의해 형성되는 무아레 화상을 검출하도록 구성되는 센서를 포함하고, 상기 센서에 의해 검출된 무아레 화상에 기초하여 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 사이의 상대 위치 편차를 계측하는, 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서는 라인 센서를 포함하고,
    상기 검출 장치는 상기 라인 센서에 대해 무아레 화상을 주사하도록 구성되는 주사 기구를 더 포함하는, 검출 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 차광 부재 또는 단차에 의해 형성되는, 검출 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 단차에 의해 형성되고,
    상기 판은 상기 기판과의 접촉면이 평탄해지도록 단차를 충전하는 부재를 포함하고,
    상기 부재는 상기 판의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는, 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 판은, 기판측 상의 면 상에, 상기 기판에 의해 반사되는 광을 차광하는 차광 필름을 갖는, 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 판은, 상기 기판과의 접촉면 상에, 상기 기판에 가해지는 부착 재료에 대해 발수성을 갖는 발수성 필름을 갖는, 검출 장치.
  12. 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치이며,
    제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판과;
    상기 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴과;
    상기 기판 및 상기 판을 서로 접촉시키도록 구성되는 구동 기구와;
    상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉된 상태에서 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴으로부터의 광 강도를 계측하도록 구성되는 계측 유닛과;
    상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 광 강도에 기초하여 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하는, 검출 장치.
  13. 기판 상으로 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이며,
    제1항에 따른 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치를 포함하는, 리소그래피 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 리소그래피 장치는 상기 기판 상의 수지와 몰드가 서로 접촉된 상태에서 수지를 경화시킴으로써 상기 기판 상으로 상기 패턴을 전사하는, 리소그래피 장치.
  15. 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 전사하는 단계와;
    상기 패턴이 전사된 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 리소그래피 장치는 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 장치를 포함하고,
    상기 검출 장치는,
    제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판과;
    상기 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴과;
    상기 기판 및 상기 판을 서로 접촉시키도록 구성되는 구동 기구와;
    상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉된 상태에서 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 사이의 상대 위치 편차를 계측하도록 구성되는 계측 유닛과;
    상기 계측 유닛에 의해 계측된 상기 상대 위치 편차에 기초하여 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하도록 구성되는 처리 유닛을 포함하는, 물품 제조 방법.
  16. 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 방법이며,
    상기 기판과, 제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판을 서로 접촉시키는 단계와;
    상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉된 상태에서, 상기 제1 패턴과 상기 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴 사이의 상대 위치 편차를 계측하는 단계와;
    계측된 상기 상대 위치 편차에 기초하여 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
  17. 기판 상의 이물질을 검출하는 검출 방법이며,
    상기 기판과, 제1 면 상에 제1 패턴을 갖는 판을 서로 접촉시키는 단계와;
    상기 기판 및 상기 판이 서로 접촉된 상태에서, 상기 제1 패턴과 상기 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치되는 제2 패턴으로부터의 광 강도를 계측하는 단계와;
    계측된 상기 광 강도에 기초하여 상기 기판 상의 이물질을 검출하는 처리를 실행하는 단계를 포함하는, 검출 방법.
KR1020130124319A 2012-10-26 2013-10-18 검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법 KR20140053771A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-237266 2012-10-26
JP2012237266 2012-10-26
JP2013197509A JP2014103385A (ja) 2012-10-26 2013-09-24 検出装置、リソグラフィ装置、物品の製造方法及び検出方法
JPJP-P-2013-197509 2013-09-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140053771A true KR20140053771A (ko) 2014-05-08

Family

ID=50546838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130124319A KR20140053771A (ko) 2012-10-26 2013-10-18 검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140118728A1 (ko)
JP (1) JP2014103385A (ko)
KR (1) KR20140053771A (ko)
TW (1) TWI486579B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180044391A (ko) * 2015-09-04 2018-05-02 캐논 가부시끼가이샤 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020076609A (ja) * 2018-11-06 2020-05-21 キヤノン株式会社 異物検査装置、処理装置および物品製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09146260A (ja) * 1995-09-07 1997-06-06 Nikon Corp ウェーハ支持台表面上の粒子検知方法
US7298496B2 (en) * 2004-05-21 2007-11-20 Zetetic Institute Apparatus and methods for overlay, alignment mark, and critical dimension metrologies based on optical interferometry
US7854867B2 (en) * 2006-04-21 2010-12-21 Molecular Imprints, Inc. Method for detecting a particle in a nanoimprint lithography system
US7898653B2 (en) * 2006-12-20 2011-03-01 Hitachi High-Technologies Corporation Foreign matter inspection apparatus
FR2936605B1 (fr) * 2008-10-01 2014-10-31 Saint Gobain Dispositif d'analyse de la surface d'un substrat
JP5108909B2 (ja) * 2010-03-12 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 裏面異物検出方法及び裏面異物検出装置及び塗布装置
JP5506555B2 (ja) * 2010-06-11 2014-05-28 キヤノン株式会社 異物検査装置、それを用いた露光装置及びデバイスの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180044391A (ko) * 2015-09-04 2018-05-02 캐논 가부시끼가이샤 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW201416663A (zh) 2014-05-01
JP2014103385A (ja) 2014-06-05
TWI486579B (zh) 2015-06-01
US20140118728A1 (en) 2014-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4660581B2 (ja) パターン形成方法
TWI393876B (zh) 圖案缺陷檢測方法、光罩製造方法以及顯示裝置基板製造方法
TWI603422B (zh) 使用基板幾何以判定基板分析取樣之方法及裝置
JP6066565B2 (ja) インプリント装置、および、物品の製造方法
JP5697345B2 (ja) インプリント装置、及び物品の製造方法
US20110272382A1 (en) Template manufacturing method, template inspecting method and inspecting apparatus, nanoimprint apparatus, nanoimprint system, and device manufacturing method
JP3253177B2 (ja) 表面状態検査装置
JP5036581B2 (ja) マスク欠陥検査方法及びマスク欠陥検査装置
JP6562707B2 (ja) 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
JP2023540684A (ja) 同軸透視検査システム
JP5162669B2 (ja) リソグラフィ装置及び方法
JP2004191297A (ja) マスク検査方法および検査装置
KR20140053771A (ko) 검출 장치, 리소그래피 장치, 물품을 제조하는 방법 및 검출 방법
JP2011192792A (ja) パターン寸法測定方法
KR102277996B1 (ko) Euv 대역에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 제1 주변부로부터 제2 주변부로 변환하는 방법 및 장치
US8330949B2 (en) Foreign substance inspection apparatus, exposure apparatus, and method of manufacturing device
US20130193603A1 (en) Inspection apparatus, lithography apparatus, imprint apparatus, and method of manufacturing article
WO2017038007A1 (en) Imprint apparatus, imprint method, and method of manufacturing article
KR20080067303A (ko) 패턴 결함 검사 방법, 및 패턴 결함 검사 장치
JP5241343B2 (ja) 微細構造転写装置
JP4882371B2 (ja) フレア量の計測方法、フレア量計測用マスク及びデバイスの製造方法
TWI705293B (zh) 光罩之製造方法、描繪裝置、顯示裝置之製造方法、光罩基板之檢查方法、及光罩基板之檢查裝置
CN101706592B (zh) 一种金属母版直接拷贝法制作云纹光栅的方法
WO2023203025A1 (en) Method and system for detecting and/or quantifying manufacturing inaccuracies
JP2022035214A (ja) 情報処理装置、検査装置、成形装置、検査方法、物品の製造方法、プログラム、および学習モデル作成方法。

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment