KR20140104485A

KR20140104485A - 임프린트 장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20140104485A
Application number: KR1020147019462A
Authority: KR
Inventors: 히로노리 마에다; 세이야 미우라; 가즈히코 미시마; 켄 미노다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-08-28
Also published as: US9718234B2; US20130161868A1; WO2013094068A9; KR101679941B1; JP5901655B2; WO2013094068A1; JPWO2013094068A1

Abstract

본 발명은 TTM 검출계의 개구수를 높여서, 기판과 형의 얼라인먼트 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 임프린트 장치는, 패턴이 형성된 형을 사용하여, 기판에 공급된 임프린트재에 상기 패턴을 전사하는 임프린트 장치로서, 수광 소자와, 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크에 광을 조사하고, 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크로부터 반사된 광을 상기 수광 소자에 유도하는 검출계와, 상기 형을 통하여 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크로부터 반사된 광을 상기 형과 상기 검출계 사이에서 결상시키는 릴레이 광학계와, 상기 임프린트재를 경화시키는 조명광을 조명하는 조명계와, 상기 조명계 및 상기 검출계로부터의 광 중의 어느 한쪽을 투과시키고, 다른쪽을 반사하는 면을 갖는 광학 소자와, 상기 릴레이 광학계의 수차를 보정하는 판 형상의 광학 부재를 구비하고, 상기 광학 부재는 릴레이 광학계 내에 배치되고, 상기 광학 부재의 기울기 방향과, 상기 광학 소자의 면 기울기 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

임프린트 장치 및 디바이스 제조 방법{IMPRINT DEVICE, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 형에 형성된 패턴을 기판 상의 임프린트재에 전사하는 임프린트 장치에 있어서의 광학계의 비점 수차 보정에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 미세화 요구가 진행되어, 종래의 포토리소그래피 기술 이외에, 몰드에 형성된 패턴과 기판 상에 공급된 임프린트재를 접촉시킴(압인함)으로써 패턴을 형성하는 임프린트 기술이 주목을 모으고 있다.

이 임프린트 기술의 일례로서, 광 임프린트 방식에 대하여 설명한다. 먼저, 기판(예를 들어 반도체 웨이퍼) 상에 광경화 수지(이하, 임프린트 수지)를 포함하는 층을 형성한다. 다음으로 임프린트 수지와 원하는 미세한 릴리프(relief) 패턴(요철 구조)이 형성된 몰드를 접촉시킨다. 다음으로 임프린트 수지와 몰드를 접촉시킨 채, 자외선을 조사함으로써 임프린트 수지를 경화시킨다. 이에 의해 몰드에 형성된 패턴을 임프린트 수지에 전사할 수 있다.

임프린트 장치에서는, 몰드와 임프린트 수지를 접촉시키기 전에, 샷마다 얼라인먼트를 행한다. 임프린트 장치의 얼라인먼트에서는 몰드와 웨이퍼에 형성된 마크를 동시에 검출하여 얼라인먼트할 수 있는 스루 더 몰드 검출계(이하, TTM 검출계)를 사용하고 있었다. 특허문헌 1에는, 몰드의 상부로부터 몰드를 투과하여 자외선을 수지층에 조사하기 위한 조명계가 몰드의 상부에 배치되어 있고, 조명계를 피하도록 TTM 검출계가 배치되어 있는 임프린트 장치가 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-286062호 공보

TTM 검출계는, 조명계나 조명 광속과의 간섭을 피하기 위해서, 조명계의 광축에 대하여 기울여서 배치하지 않을 수 없었다. 조명계의 광축에 대하여 기울여서 배치된 TTM 검출계로 웨이퍼를 얼라인먼트하기 위해서, TTM 검출계는 리트로우 배치가 되어 있고, 리트로우각으로 회절한 광을 도입함으로써 신호를 검출하고 있었다. 그러나, 리트로우 배치된 TTM 검출계에서는, 배치상의 제약으로부터 TTM 검출계의 개구수(이하, NA)도 충분히 높일 수 없기 때문에, 검출광량이 적어 얼라인먼트 정밀도가 저하되어버린다.

따라서, 본 발명은 TTM 검출계의 개구수를 높여서, 기판과 형의 얼라인먼트 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 임프린트 장치는, 패턴이 형성된 형을 사용하여, 기판에 공급된 임프린트재에 상기 패턴을 전사하는 임프린트 장치로서, 수광 소자와, 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크에 광을 조사하고, 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크로부터 반사된 광을 상기 수광 소자로 유도하는 검출계와, 상기 형을 통하여 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크로부터 반사된 광을 상기 형과 상기 검출계 사이에서 결상시키는 릴레이 광학계와, 상기 임프린트재를 경화시키는 조명광을 조명하는 조명계와, 상기 조명광 및 상기 검출계로부터의 광 중의 어느 한쪽을 투과시키고, 다른 한쪽을 반사하는 면을 갖는 광학 소자와, 상기 릴레이 광학계의 수차를 보정하는 판 형상의 광학 부재를 구비하고, 상기 광학 부재는 릴레이 광학계 내에 배치되고, 상기 광학 부재의 기울기 방향과, 상기 광학 소자의 면 기울기 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 한다.

TTM 검출계의 개구수를 높여서, 기판과 형의 얼라인먼트 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

도 1은 릴레이 광학계를 갖는 임프린트 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 릴레이 광학계를 갖는 임프린트 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 릴레이 광학계에 평행 평판형의 빔 스플리터가 배치되고, 수차가 보정된 광학계의 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 동공 공간에 배치된 평행 평판의 상면 근방의 확대도이다.
도 5는 수렴 광속 중에 배치된 평행 평판의 상면 근방의 확대도이다.
도 6은 빔 스플리터에 의해 발생하는 비점 수차를 도시하는 도면이다.
도 7은 수차 보정 기구를 구비한 임프린트 장치를 도시하는 도면이다.
도 8은 평행 평판에 의해 비점 수차의 보정을 도시하는 도면이다.
도 9는 입사 각도에 대한 비점 수차를 도시하는 도면이다.
도 10은 보정 광학계와 렌즈를 사용한 코마 수차의 보정을 도시하는 도면이다.
도 11은 보정 광학계를 편심시켰을 때의 비점 수차와 코마 수차를 도시하는 도면이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부의 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

[제1 실시 형태]

도 1을 사용하여 임프린트 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 릴레이 광학계를 구비하는 임프린트 장치(100)를 도시한 도면이다. 임프린트 장치(100)의 높이 방향을 Z 방향, 기판(웨이퍼 W)이 배치되어 있는 면을 XY면으로 하여, 도면에 도시한 바와 같이 각 축을 정한다.

임프린트 장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 임프린트 수지를 경화시키기 위하여 자외선(3)을 조사하는 조명계(2)와, 형(몰드 M)를 보유 지지하는 형 보유 지지부(임프린트 헤드(4))와 웨이퍼 W를 보유 지지하는 기판 보유 지지부(웨이퍼 스테이지(5))를 구비한다. 또한 임프린트 장치(100)는 임프린트 수지를 기판 W에 공급하기 위한 공급부(6)와, TTM 검출계(7)(스루 더 몰드 검출계)와, 제어부(1)를 구비한다.

TTM 검출계(7)는 몰드 M에 형성된 몰드 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)와 웨이퍼 W에 형성된 웨이퍼 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)를 검출함으로써, 몰드 M과 웨이퍼 W를 위치 정렬할 수 있다. TTM 검출계(7)는 내부에 설치된 광원을 사용하여, 몰드 얼라인먼트 마크와 웨이퍼 얼라인먼트 마크에 계측광(8)을 조사한다. 계측광(8)으로서는, 주로 가시광이나 적외선 등이다. 몰드 얼라인먼트 마크와 웨이퍼 얼라인먼트 마크로부터의 반사광은, TTM 검출계(7)를 통해 TTM 검출계용의 센서(9)(수광 소자)로 검출된다. 반사광을 검출하기 위한 센서(9)는 CCD 카메라 등의 광전 변환 소자를 포함한다.

몰드 얼라인먼트 마크와 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 위치·포커스를 맞춤으로써, 몰드 M과 웨이퍼 W의 상대 위치 관계(X, Y, Z)를 맞출 수 있다. TTM 검출계(7)의 검출 결과는 제어부(1)에 출력되고, 제어부(1)는 TTM 검출계(7)의 검출 결과에 기초하여 임프린트 헤드(4) 또는 웨이퍼 스테이지(5)를 XY 방향으로 이동함으로써, 몰드 M 또는 웨이퍼 W의 XY 방향에 있어서의 위치를 조정할 수 있다.

TTM 검출계(7)에 의한 몰드 M과 웨이퍼 W의 위치 계측에서는, 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 상부에 공급된 임프린트 수지 또는 형성된 투명층 때문에, 단색광에서는 간섭 줄무늬가 발생해버린다. 그로 인해, 얼라인먼트에 사용하는 신호에 간섭 줄무늬의 신호가 가산된 상태에서 검출되어, 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다. 따라서, TTM 검출계(7)의 조명 광원으로서는, 후술하는 조명계에서 사용하는 광(노광광)의 파장의 대역을 제외하고, 광대역의 파장의 광을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, TTM 검출계(7)의 조명 광원으로서는, 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 상부에 공급된 임프린트재가 경화하지 않는 비노광광의 파장이 바람직하다.

임프린트 장치(100)로 몰드 M에 형성된 패턴의 전사가 행하여진다. 패턴의 전사를 행하는 임프린트 조작에 대하여 설명한다.

먼저, 공급부(6)를 사용하여 웨이퍼 W 상의 패턴을 전사하고자 하는 샷 영역에 임프린트 수지를 공급한다. 임프린트 수지가 공급된 웨이퍼 W가 몰드 M에 형성된 패턴부 아래에 오도록 웨이퍼 스테이지(5)가 이동한다. 몰드 M과 웨이퍼 W의 위치 정렬을 한 후, 몰드 M에 형성된 패턴과 웨이퍼 W에 공급된 임프린트 수지를 접촉시킨다(압형 공정). 그리고, 몰드 M과 임프린트 수지가 접촉한 상태에서, 조명계(2)로부터 자외선(3)(경화광)을 조사함으로써 임프린트 수지를 경화시킨다(경화 공정). 임프린트 수지가 경화한 후, 임프린트 헤드(4)와 웨이퍼 스테이지(5) 중 적어도 한쪽을 이동시키고, 몰드 M과 임프린트 수지를 뗀다(이형 공정). 그렇게 하면, 몰드 M에 형성된 패턴이 임프린트 수지에 전사된다. 웨이퍼 W 상에 복수 배치된 샷 영역에 대하여 이러한 임프린트 조작을 반복함으로써, 웨이퍼 W 상의 모든 샷에 패턴을 전사할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 조명광으로서 자외선을 사용하여 설명하겠지만, 조명광의 파장은 기판 상에 공급되는 임프린트 수지의 종류에 따라 적절히 정할 수 있다.

종래의 임프린트 장치에서는, TTM 검출계(7)가 조명계(2)와 자외선(3)의 조명 광속을 피하도록 배치되어 있어, TTM 검출계(7)의 개구수(NA)를 충분히 높일 수 없었다. TTM 검출계(7)는 몰드 M과 웨이퍼 W에 형성된 얼라인먼트 마크를 동시에 검출하기 위해서, 몰드 M의 상부에 배치해야만 한다. 여기서, 개구수(NA)는 TTM 검출계(7)에 입사하는 광선 중, TTM 검출계의 광축에 대한 최대각 θ에 의해 결정되는 값이다. 도 1의 각도(10)는 2θ를 나타내고 있다.

TTM 검출계(7)의 NA는, TTM 검출계(7) 자체의 크기에도 의존하고 있고, 조명계(2)와 자외선(3)의 조명 광속을 피하도록 배치된 TTM 검출계(7)에서는, TTM 검출계(7)를 대형화할 수 없어, NA를 크게 할 수 없었다. TTM 검출계(7)의 NA를 충분히 크게 할 수 없으면, 얼라인먼트시의 광량이 낮아져, 얼라인먼트 정밀도가 저하된다.

도 1의 임프린트 장치(100)에는, 몰드 M의 상부에 릴레이 광학계(11)를 배치하고 있다. 릴레이 광학계(11) 내에는, 렌즈(12)와 빔 스플리터(13)(광학 소자)를 구비하고 있다. 렌즈(12)는 몰드 M의 상부에 웨이퍼면이 결상되어 있는 공액면(웨이퍼 면 상(image)면(14))을 만들어 낼 수 있다. 릴레이 광학계(11)는 웨이퍼면을 결상시키는 기능을 갖고 있으며, 웨이퍼면을 결상시키면 릴레이 광학계(11)의 배율은 등배이거나, 확대계여도 된다.

TTM 검출계(7)는 릴레이 광학계(11)의 상부에 배치되어 있고, TTM 검출계(7)로부터 조사된 계측광(8)(비경화광)은 릴레이 광학계(11) 내의 렌즈(12)와 빔 스플리터(13)를 투과하여, 몰드 M과 웨이퍼 W를 조사한다. 몰드 M과 웨이퍼 W로부터의 반사광은 TTM 검출계(7)를 통해 TTM 검출계용의 센서(9)로 검출되고, 그 검출 신호를 바탕으로 몰드 M과 웨이퍼 W의 위치 정렬을 행한다.

임프린트 장치(100)에서는 조명계(2)는 몰드 M과 웨이퍼 W의 압형 후에 임프린트 수지에 자외선(3)을 조사하면 될 뿐이다. 조명계(2)로부터 조사된 자외선(3)은 웨이퍼 W에 대하여 수직으로 조사하는 것이 바람직하다. 조명계(2)는 TTM 검출계(7)와 동일하게, 몰드 M의 상부의 배치 상의 혼잡을 피하여, 배치상 여유가 있는 스페이스에 배치되어 있다.

조명계(2)로부터 조사된 자외선(3)은 조명계용의 렌즈(15)를 통하여 빔 스플리터(13)까지 도광된 후, 빔 스플리터(13)에서 반사되어 릴레이 광학계 내의 렌즈(12)를 투과하여, 웨이퍼 W 상의 임프린트 수지를 조명한다. 빔 스플리터(13)에는 특정한 파장의 광을 투과 또는 반사시키는 면이 형성되어 있다. 빔 스플리터(13)를 릴레이 광학계에 배치함으로써, 몰드 M의 상부에 NA가 큰 TTM 검출계(7)와 조명계(2)의 양쪽을 배치하고, 계측광(8)과 조명계(2)로부터의 조명광의 양쪽을 웨이퍼면에 대하여 수직으로 입사시킬 수 있다. 계측광(8)의 광로와 조명계(2)로부터 조사되는 자외선(3)의 광로는 부분적으로 공통이고, 빔 스플리터(13)는 계측광을 투과시키고, 조명광을 반사하는 특성을 갖는다.

릴레이 광학계(11)는 TTM 검출계(7)와 몰드 M 사이에 구성되어 있다. 릴레이 광학계(11)는 비경화광으로 샷 영역의 전체면을 결상하고 있는 텔레센트릭(telecentric) 광학계(축외 주광선이 광축에 평행)이다. 그로 인해, TTM 검출계(7)와 센서(9)의 위치를 바꿈으로써, 샷 영역에 형성된 복수의 웨이퍼 얼라인먼트 마크의 각 점을 계측하는 것이 가능하게 된다. 릴레이 광학계(11)가 텔레센트릭 광학계라면, 축외 주광선이 광축에 대하여 평행하기 때문에, TTM 검출계(7)의 상고의 변경이 용이해진다.

도 1에서는, 웨이퍼 W 상의 3점이 웨이퍼면 결상면(14)에 결상하고 있는 예를 도시하고 있다. TTM 검출계(7)와 센서(9)의 위치를 바꿈으로써, 샷에 형성된 상이한 얼라인먼트 마크를 계측할 수 있다. 도 1에서는 간단히 하기 위해, 빔 스플리터(13) 내에서의 광선의 굴절을 도시하고 있지 않으나, 실제로는 빔 스플리터(13)에 수직으로 입사하는 릴레이 광학계(11)의 축상 광선 이외에는, 빔 스플리터(13)를 투과할 때에 조금 시프트한다.

이와 같이, 임프린트 장치(100)는 빔 스플리터(13)를 구비한 릴레이 광학계(11)를 배치함으로써, 몰드 M의 상부의 배치상 여유가 있는 스페이스에 조명계(2)와 TTM 검출계(7)를 배치할 수 있다. 배치상 여유가 있는 스페이스에 TTM 검출계(7)를 배치함으로써, TTM 검출계(7)는 대형화해도 배치 가능하게 되어, TTM 검출계(7)의 NA를 높일 수 있다. 몰드 M과 웨이퍼 W에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출하는 TTM 검출계(7)의 NA를 높임으로써, TTM 검출계에 입사하는 광량이 증가하여, 얼라인먼트 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 몰드의 패턴 전사 시에 몰드와 웨이퍼의 중첩 정밀도를 높일 수 있어, 디바이스의 수율 향상에 공헌할 수 있다.

도 1의 설명에서는, 빔 스플리터(13)가 TTM 검출계(7)의 계측광(8)을 투과하고, 조명계(2)로부터 조사되는 자외선(3)을 반사하는 특성인 것으로 했지만, 이 빔 스플리터의 특성은 반대여도 된다. 즉, 빔 스플리터는, 조명광 및 계측광(8)의 어느 쪽인가 한쪽을 투과시키고, 다른쪽을 반사하는 면이 있으면 된다. 빔 스플리터로서는, 도 1의 빔 스플리터(13)이나 도 2의 빔 스플리터(16)와 같은 프리즘을 2개 접합한 형상으로 해도 되고, 후술하는 빔 스플리터(20)와 같은 평면형을 사용해도 된다. 어느 경우에도, 특정한 파장의 광을 투과 또는 반사시키는 면이 형성되어 있다.

도 2는, TTM 검출계(7)의 계측광(8)을 반사하고, 조명계(2)로부터 조사되는 자외선(3)을 투과하는 특성을 가진 빔 스플리터(16)를 구비한 임프린트 장치(200)를 도시한 도면이다. 도 1과 동일하게, 높은 정밀도의 얼라인먼트를 실현할 수 있는 NA가 높은 TTM 검출계(7)와 조명계(2)를 몰드 M 상에 배치하는 것이 가능하게 된다.

TTM 검출계(7)로부터 조사된 계측광(8)은 TTM 검출계용의 렌즈(17)를 투과하여 빔 스플리터(16)까지 도광된 후, 빔 스플리터(16)에서 반사되고, 릴레이 광학계(11) 내의 렌즈(12)를 투과하여, 몰드 M과 웨이퍼 W를 조사한다. 몰드 M과 웨이퍼 W로부터의 반사광은 TTM 검출계(7)를 통해 TTM 검출계용의 센서(9)로 검출된다. 검출된 신호를 바탕으로 몰드 M과 웨이퍼 W의 위치 정렬을 행할 수 있다. 릴레이 광학계(11) 내에 구성된 렌즈(12)와 TTM 검출계용의 렌즈(17)에 의해, 웨이퍼면이 결상되어 있는 웨이퍼 면 상면(14)이 몰드 M의 상부에 형성된다.

조명계(2)로부터 조사된 자외선(3)은 릴레이 광학계(11) 내에 구비된 렌즈(12), 빔 스플리터(16), 몰드 M을 투과하여, 웨이퍼 W 상의 임프린트 수지를 조사한다.

도 1의 임프린트 장치(100)나 도 2의 임프린트 장치(200)에서는, 광속을 분리하는 광학 소자로서 빔 스플리터를 구비하고 있는 임프린트 장치에 대하여 설명했지만, 이 빔 스플리터의 특성은 완전 반사나 완전 투과가 아니어도 된다. 예를 들어, 빔 스플리터(16)는 TTM 검출계(7)로부터의 계측광(8)을 90％ 반사하고 10％는 투과하고, 조명계(2)로부터의 조명광을 90％ 투과하고 10％ 반사하는 특성의 빔 스플리터여도 된다. 물론, 이 빔 스플리터의 반사와 투과의 비는, 9:1이 아니고, 8:2이나 7:3 등이어도 된다.

도 1이나 도 2의 임프린트 장치의 설명에서는, 간단화하기 위해 TTM 검출계(7)는 1 계통의 구성으로 설명하였다. 그러나, TTM 검출계(7)는 복수 계통의 구성이어도 된다. 예를 들어, TTM 검출계(7)가 2 계통 구성됨으로써, 동일 샷의 다른 2점을 동시에 계측할 수 있어, 높은 정밀도로 얼라인먼트를 실현할 수 있다. 예를 들어, X 계측과 Y 계측을 동시에 할 수도 있고, 샷 내의 상이한 2점을 계측함으로써 샷 형상을 보정할 수도 있다. 복수 계통이라면, 2 계통이 아니라 3 계통이거나 4 계통이어도 된다.

TTM 검출계(7)가 1 계통이어도, 웨이퍼 스테이지(5)나 TTM 검출계(7)를 이동시킴으로써, 얼라인먼트 마크의 복수 개소를 계측할 수 있다. 그러나, 장치를 이동시키기 때문에, 얼라인먼트 정밀도가 저하될 우려가 있다. 이하, 다이바이다이를 사용한 얼라인먼트에 대하여 설명하겠지만, 얼라인먼트 방법은 글로벌 얼라인먼트 방법을 사용해도 된다.

상술한 임프린트 장치의 빔 스플리터는, 릴레이 광학계(11)의 동공 공간에 배치한 경우에 대하여 설명해 왔다. 그러나, 릴레이 광학계(11)의 구성상, 동공 공간에 빔 스플리터를 배치할 수 없는 경우가 있다. 빔 스플리터가 릴레이 광학계(11)의 동공 공간이 아니라, 물체면(상면)에 가까운 위치에 배치되는 경우에는 수차가 발생할 우려가 있다. 빔 스플리터를 몰드 M에 가까운 위치에 배치했을 때의 수차 보정에 대하여 설명한다.

도 3의 (A)는 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 동공 공간에 배치되어 있는 경우를 도시하고 있다. 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 동공 공간(21)에 배치되어 있는 경우에는, 축상 광선의 모든 광은 평행하게 빔 스플리터(20)를 투과하고, 축외 광선의 모든 광도 평행하게 빔 스플리터(20)를 투과한다. 이때, 비점 수차는 발생하지 않는다. 여기서 동공 공간이란 축상 광선의 주광선과 축외 광선의 주광선이 교차하는 점이다.

그러나 현실적으로는, 결상 수차 보정을 위해 동공 공간(21)의 근방에는 도 3의 (B)와 같이 비점 수차를 보정하기 위한 렌즈군(보정 광학계(25))을 구성할 필요가 있다. 그 때문에, 빔 스플리터(20)는 수렴 광속 중인 공간에 배치하는 경우가 있다. 빔 스플리터(20)를 상면(22)에 가까운 위치에 배치하는 경우에는 비점 수차와 코마 수차가 발생할 우려가 있다.

도 3의 (B)는 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 상면(22)과 렌즈(23)의 사이의 텔레센트릭 공간에 배치된 상태를 도시하고 있다. 도 3의 (B)에서는, 축상 광선과 축외 광선이 동일한 각도로 입사하고 있기 때문에, 발생하는 비점 수차는 축상 광선과 축외 광선에서 동일해진다. 도 3의 (B)에서는, 상면(22)과 렌즈(23)의 사이에 빔 스플리터(20)를 배치한 경우에 대하여 설명했지만, 이 공간은 짧으면 짧을수록 렌즈(23)의 외경을 작게 할 수 있기 때문에, 이 공간에 빔 스플리터(20)를 배치하는 스페이스를 확보할 수 없는 경우가 있다.

도 3의 (C)는 빔 스플리터(20)가 렌즈(23)와 평행 평판(24) 사이에서 광속이 수렴하고 있는 공간(수렴 광속 중)에 배치된 상태를 도시하고 있다. 도 3의 (C)에서는, 축상 광선과 축외 광선이 동일한 각도로 입사하고 있지 않기 때문에, 발생하는 비점 수차는 축상 광선과 축외 광선의 공통 성분뿐만 아니라, 상고 의존의 비점 수차도 발생한다.

도 3의 (A) 내지 (C)에서는 빔 스플리터(20)에서 광선은 구부러지지만, 간단화하기 위해, 빔 스플리터(20)에 의한 광선의 굴절과 도 3의 (B)의 보정 광학계(25)에서의 굴절은 생략하여 도시하고 있다. 도 3은 모두, 광학계의 수차를 보정하는 판 형상의 광학 부재가 배치되고, 수차가 저감되어 있는 것을 도시하고 있다.

도 4는 빔 스플리터(20)를 동공 공간에 배치했을 때의 상면(22) 부근을 확대한 도면이다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)를 사용하여 비점 수차가 발생하지 않는 원리를 상세하게 설명한다.

도 4의 (A)는 지면 평행 방향이 ZY 평면이며, ZY 평면에서의 축상 광선(실선)과 축외 광선(점선)의 결상을 도시한 도면이다. 도 4의 (B)는 지면 평행 방향이 ZX 평면이며, ZX 평면에서의 축상 광선과 축외 광선의 결상을 도시한 도면이다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B) 모두에, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 동공 공간에 배치되어 있기 때문에, 축상 광선의 모든 광선이 빔 스플리터(20)에 동일한 각도로 입사하고 있다. 도 4의 (A)에서는, 축상 광선의 모든 광선이 동일한 각도로 빔 스플리터(20)에 입사하므로, 평행 평판에서 같은 양만큼 시프트하게 되고, 상면(22)에서는 모든 광이 1점에 결상된다.

도 4의 (B)에서는, 축상 광선의 모든 광선이 동일한 각도 또한 수직으로 입사하기 때문에, 빔 스플리터(20)에서 광선의 시프트는 일어나지 않지만, 상면(22)에서는 도 4의 (A)와 동일한 Z 위치에 모든 광이 1점에 결상하게 된다. 이렇게 ZX 평면도 ZY 평면도 모든 광이 동일한 Z 위치에 결상하기 때문에, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)를 동공 공간에 배치한 경우에서는, 축상에서는 비점 수차는 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또한 축외에 대해서도 마찬가지의 원리로 비점 수차는 발생하지 않는다. 또한 도 4의 (A)·(B) 모두에, 모든 광선이 상면에서 1점에 결상하기 때문에, 코마 수차가 발생하지 않는 것도 알 수 있다.

도 5는 빔 스플리터(20)를 상면(22)과 렌즈(23) 사이에 배치했을 때의 상면(22) 부근을 확대한 도면이다. 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)를 사용하여 비점 수차와 코마 수차가 발생하는 원리를 상세하게 설명한다.

도 5의 (A)는 지면 평행 방향이 ZY 평면이며, ZY 평면에서의 축상 광선(실선)과 축외 광선(점선)의 결상을 도시한 도면이다. 도 5의 (B)는 지면 평행 방향이 ZX 평면이며, ZX 평면에서의 축상 광선과 축외 광선의 결상을 도시한 도면이다. 도 5의 (A) 및 도 5의 (B) 모두에, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 렌즈(23)와 상면(22) 사이의 수렴 광속 중에 배치되어 있기 때문에, 모든 광선이 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에 동일한 각도로 입사하고 있지 않다.

도 5의 (A)와 도 5의 (B)를 비교하면, 빔 스플리터(20)에 입사하는 광선의 각도가 상이한 것을 알 수 있다. 우선은 축상 광선의 주광선에 대하여 살펴보면, 도 5의 (A)에서는 빔 스플리터(20)의 기울기 각도 분만큼 기운 각도로 입사하고 있지만, 도 5의 (B)에서는 수직으로 입사하고 있다. 이렇게 빔 스플리터(20)에 입사하는 각도가 ZX 평면과 ZY 평면에서 상이하기 때문에 광선의 시프트량이 상이하고, 도 5의 (A)와 도 5의 (B)는 광선이 결상하는 각각의 상면(22)이 Z 방향으로 어긋남량을 갖게 된다.

도 5의 (A)와 도 5의 (B)에서의 상면(22)에 있어서의 어긋남량은, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 수렴 광속 중에 배치됨으로써 발생하는 비점 수차량(83)을 나타낸다. 축외 광선에 대해서는, 렌즈(23)와 상면(22) 사이가 텔레센트릭 공간이 되어 있고, 빔 스플리터(20)에 입사하는 각도가 축상 광선과 축외 광선에서는 동일하기 때문에, 축상과 동일한 비점 수차량(83)의 비점 수차가 축외에서도 발생한다. 또한 도 5의 (A)로부터 알 수 있는 바와 같이, 빔 스플리터(20)에 입사하는 각도가 광선마다 상이하기 때문에, 상면(22)에서는 모든 광이 1점에 결상하지 않고, 코마 수차를 갖게 된다. 이와 같이, 수렴 광속 중에 빔 스플리터(20)를 배치함으로써 비점 수차와 코마 수차가 발생한다.

도 6은 빔 스플리터(20)를 수렴 광속 중에 배치했을 때의 상면(22) 부근을 확대한 도면이다. 도 6의 (A) 내지 (D)를 사용하여 비점 수차와 코마 수차가 발생하는 원리를 상세하게 설명한다. 도 6의 (A) 및 도 6의 (C)는 지면 평행 방향이 ZY 평면이며 ZY 평면에서의 결상을 도시하고 있다. 도 6의 (A)는 축상 광선(실선), 도 6의 (C)는 축외 광선(점선)의 트레이스를 도시한 도면이다. 도 6의 (B) 및 도 6의 (D)는 지면 평행 방향이 ZX 평면이며, ZX 평면에서의 결상을 도시하고 있다. 도 6의 (B)는 축상 광선(실선), 도 6의 (D)는 축외 광선(점선)의 트레이스를 도시한 도면이다.

도 6에서는, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)는 수렴 광속 중에 배치되어 있다. 그로 인해, 모든 광선이 빔 스플리터(20)에 동일한 각도로 입사하고 있지 않다. 또한 도 6의 (A)와 도 6의 (B)는, 빔 스플리터(20)에 입사하는 광선의 각도가 상이한 것을 알 수 있다. 예를 들어, 축상 광선의 주광선에 대하여 살펴보면, 도 6의 (A)에서는 빔 스플리터(20)의 기울기 각도 분만큼 기운 각도로 입사하고 있지만, 도 6의 (B)에서는 수직으로 입사하고 있다. 이렇게 평행 평판에 입사하는 각도가 ZY 평면과 ZX 평면에서 상이하기 때문에 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에서의 광선의 시프트량이 상이하고, 도 6의 (A)와 도 6의 (B)는 광선이 결상하는 각각의 상면(22)이 Z 방향으로 어긋남량을 갖게 된다.

도 6의 (A)와 도 6의 (B)에서의 상면(22)에 있어서의 어긋남량은, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 수렴 광속 중에 배치됨으로써 발생하는 비점 수차량(84)을 나타낸다. 축외 광선에 대해서는, 도 6의 (C)와 도 6의 (D)로부터 알 수 있는 바와 같이, 빔 스플리터(20)에 입사하는 각도가 도 6의 (A)와 도 6의 (B)의 축상 광선의 경우와 상이하고, 축상에서 발생하고 있었던 비점 수차량(84)과는 상이한 양의 비점 수차량(85)이 발생한다. 따라서 도 6의 빔 스플리터(20)의 배치에서는, 축상 광선과 축외 광선에서 공통 성분의 비점 수차 이외에, 상고 의존의 비점 수차도 발생하게 된다. 또한 도 6의 (A)로부터 알 수 있는 바와 같이, 평행 평판에 입사하는 각도가 광선마다 상이하기 때문에, 상면에서는 모든 광이 1점에 결상하지 않고, 코마 수차를 갖게 된다. 이와 같이, 수렴 광속 중에 평행 평판형의 빔 스플리터(20)를 배치함으로써 비점 수차와 코마 수차가 발생한다.

도 7은, 비점 수차 보정 기구와 코마 수차 보정 기구를 구비한 임프린트 장치(300)를 도시한 도면이다. 도 7에서는 빔 스플리터(20)가 상면에 가까운 위치에 배치되어 있다. 여기에서는, 웨이퍼면(몰드면)을 물체면으로 하고, 웨이퍼 면 상면(14)을 상면으로 하여 설명한다.

조명계(2)로부터 조사된 자외선(3)은 조명계용의 렌즈(30)를 통하여 조명계 절곡용의 미러(31)에서 반사되어, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에 도광된다. 평행 평판형의 빔 스플리터(20)로 반사한 광선은, 형측에 배치된 렌즈(23)(물체측 렌즈)를 투과하고, 몰드 M을 투과하고, 웨이퍼 W 상에 도달한다.

TTM 검출계(7)로부터 조사된 계측광(8)은 검출계측에 배치된 렌즈(26)(상측 렌즈)와 코마 수차 보정에 사용하는 평행 평판(27, 28)을 투과하고, 비점 수차 보정에 사용하는 보정 광학계(25)에 도달한다. 보정 광학계(25)를 투과한 광은, 비점 수차 보정에 사용하는 판 형상의 광학 부재로서의 평행 평판(24)과, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)와, 렌즈(23)를 투과하여, 몰드 M과 웨이퍼 W를 조명한다. 몰드 M과 웨이퍼 W로부터의 반사광은 TTM 검출계(7)를 통해 TTM 검출계용의 센서(9)에서 검출되고, 그 검출 신호를 바탕으로 몰드 M과 웨이퍼 W의 위치 정렬을 행한다.

도 7에서는, 렌즈(26, 23)와 코마 수차 보정용의 평행 평판(27, 28)과 비점 수차 보정용의 평행 평판(24)과 보정 광학계(25)와 평행 평판형의 빔 스플리터(20)로 릴레이 광학계(29)가 구성되어 있다.

릴레이 광학계(29)에 의해, 웨이퍼면과 공액인 결상면(웨이퍼 면 상면(14))이 몰드 M의 상부에 형성된다. 수렴 광속 중에 평행 평면판을 기울여서 구성하면, 도 5의 (A) 및 도 5의 (B)에서 도시한 바와 같이 비점 수차나 코마 수차가 발생하는 것이 알려져 있다. 릴레이 광학계(29)를 통하여 얼라인먼트 마크를 관찰(촬상)하기 위해서는, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에서 발생한 비점 수차와 코마 수차를 보정할 필요가 있다.

평행 평판형의 빔 스플리터(20)에서 발생하는 비점 수차를 보정하기 위해서, 비점 수차 보정에 사용하는 평행 평판(24)이 릴레이 광학계(29) 내에 구성되어 있다. 비점 수차 보정에 사용하는 평행 평판(24)은 ZX 평면에 대하여 비스듬히 배치되어 있고, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에서 발생하는 축상의 비점 수차를 상쇄하는 역할을 구비하고 있다. 비점 수차 보정에 사용하는 평행 평판(24)으로 미처 보정하지 못하는, 축외의 비점 수차에 대해서는 보정 광학계(25)를 Y 방향 및 X 방향으로 편심시킴으로써 보정한다.

도 8 및 도 9를 사용하여 평행 평판(24)과 보정 광학계(25)에 의한, 비점 수차의 보정 방법에 대하여 설명한다. 전술한 도 6의 (A) 내지 (D)의 설명에 의해, 평행 평판에의 입사 각도의 차이에 의해 상고 의존의 비점 수차가 발생하는 것을 알았다.

도 8은 빔 스플리터(20)와 비점 수차 보정에 사용하는 평행 평판(24)을 확대한 도면이다. 도 8의 (A)는 YZ 평면을 도시하고, 도 8의 (B)는 XZ 평면을 도시하고 있다. 평행 평판(24)에 의해, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에서 발생하는 축상의 비점 수차가 상쇄되는 상태를 나타내고 있다. 여기서, 평행 평판(24)은 평행 평판형의 빔 스플리터(20)와 같은 기울기를 유지한 채, 90도 회전하여 배치되어 있는 것에 특징이 있다.

여기에서는, 릴레이 광학계의 광축에 대하여 수직인 면을 기준으로 생각한다. 빔 스플리터(20)는 광축에 수직인 면에 대하여 Y축의 방향으로 기울어 있으므로, 기울기 방향은 Y 방향으로 한다. 마찬가지로, 평행 평판(24)은 광축에 수직인 면에 대하여 X축의 방향으로 기울어 있으므로, 기울기 방향은 X 방향으로 한다. 이렇게 빔 스플리터(20)와 평행 평판(24)의 기울기 방향은 서로 상이하다. 또한, 평행 평판(24)은 평행 평판형의 빔 스플리터(20)와 동일한 두께·형상인 것이 바람직하다.

도 6의 (A)의 YZ 평면에서는, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)에 의해 도 6의 (B)의 XZ 평면에 대하여 축상의 비점 수차가 발생하고 있다. 도 8의 (B)와 같이 XZ 평면에 비점 수차 보정용의 평행 평판(24)을 배치함으로써, 도 6의 (A)와 동일량의 비점 수차가 XZ 평면에서도 발생한다. 도 8의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, YZ 평면과 XZ 평면에서 축상의 비점 수차가 발생하지 않게 되어 있는 것을 알 수 있다.

도 9의 (A)는 도 7의 임프린트 장치(300)와 같은, 수렴 광속 중에 평행 평판을 배치한 때에 발생하는 비점 수차(40)를 도시한 도면이다. 도 9는 모두 횡축은 평행 평판에의 주광선의 입사 각도를 나타내고, 종축은 비점 수차량을 나타내고 있다. 평행 평판에의 주광선의 입사 각도는 상고마다 상이하고, 중심 상고에서의 평행 평판에는 입사 각도 43으로 입사한다. 즉 중심 상고여도 비점 수차(44)가 발생하게 된다. 중심 상고에 큰 비점 수차가 발생하고 있으면, TTM 검출계(7)는 중심 상고에서 X 방향과 Y 방향을 동시에 계측할 수 없다. 이 중심 상고(입사 각도 43)에서의 큰 비점 수차(44)는 평행 평판형의 빔 스플리터(20)가 ZY 평면에 대하여 비스듬히 배치되어 있기 때문에 발생하는 성분이다.

따라서, 이 큰 비점 수차(44)를 보정하기 위해서, 비점 수차 보정에 사용하는 평행 평판(24)을 ZX 평면에 대하여 비스듬히 배치함으로써 중심 상고에서의 비점 수차를 보정할 수 있다. 보정의 방법은 상술한 도 8을 사용하여 설명한 바와 같다.

도 9의 (B)는 비점 수차 보정에 사용하는 평행 평판(24)을 ZX 평면에 대하여 비스듬히 배치함으로써 보정된, 상고 마다(입사 각도 마다)의 비점 수차(41)를 도시한 도면이다. 도 9의 (A)에서 발생하고 있었던 각 상고에서 화각 공통 성분의 비점 수차(44)를 보정하는 것이 되어 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 도 6의 (A)와 도 6의 (C)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 평행 평판형의 빔 스플리터에 입사하는 각도가 상이하면, 비점 수차량(84)과 비점 수차량(85)의 크기는 상이하다.

본 실시 형태에서는, 릴레이 광학계(29)는 텔레센트릭 광학계이기 때문에, 복수의 TTM 검출계(7)를 배치함으로써 웨이퍼 샷의 각 점을 동시에 계측하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 도 9의 (B)의 상태에서는, 중심 상고(입사 각도 43) 이외에서의 비점 수차가 보정되어 있지 않기 때문에, 본 발명의 특징인 중심 상고 이외의 다른 상고에서의 계측을 행할 수 없다. TTM 검출계(7)를 계측할 수 있는 상고의 범위를 도 9의 (B)의 계측 상고 레인지(45)로 나타낸다. 평행 평판(24)을 ZX 평면으로 대하여 비스듬히 넣어서 비점 수차를 보정한 것 만으로는, 계측 상고 레인지(45) 내에서 최대로 비점 수차량(46)이 발생하는 것을 알 수 있다. 계측 상고 레인지(45) 내의 모든 상고에서 X 방향과 Y 방향을 동시에 계측하기 위해서는, 비점 수차량(46)을 가능한 한 보정할 것이 요망된다.

따라서, 비점 수차를 보정하기 위하여 보정 광학계(25)를 사용한다. 보정 광학계(25)를 Y 방향 및 X 방향으로 편심시킴으로써 비점 수차량(46)의 비점 수차를 보정한다. 보정 광학계(25)를 구성하는 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 군으로 하여 편심시킴으로써 평행 평판(24)으로는 미처 보정하지 못하는, 상고 마다의 비점 수차량(46)을 보정하는 것이 가능하게 된다.

도 9의 (C)는 보정 광학계(25)를 Y 방향 및 X 방향으로 편심시킴으로써 보정된, 각 상고 마다(입사 각도 마다)에 발생하는 비점 수차(42)를 도시한 도면이다. 계측 상고 레인지(45) 내의 모든 상고에 있어서, 중심 상고(입사 각도 43)와 같이 비점 수차가 대부분 발생하지 않도록 보정한다. 계측 상고 레인지(45) 내의 모든 상고에서 비점 수차가 보정되어 있으므로, 복수의 TTM 검출계(7)에서 웨이퍼 샷의 상이한 점을 동시에 계측하는 것이 가능하게 된다.

이어서, 릴레이 광학계(29)의 코마 수차를 보정하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)와 동일 형상의 코마 수차 보정용의 평행 평판(27)(제1 코마 보정 광학 부재)과, 비점 수차 보정용의 평행 평판(24)과 동일 형상의 코마 수차 보정용의 평행 평판(28)(제2 코마 보정 광학 부재)을 배치한다. 평행 평판(27, 28)을 배치함으로써 릴레이 광학계(29)의 코마 수차를 저감한다.

코마 수차 보정용의 평행 평판(27)은 ZY 평면 기준으로, 릴레이 광학계(29)의 동공 공간을 중심으로 하고, X축을 회전축으로 하여 빔 스플리터(20)와 회전 대칭이 되도록 배치되어 있다. 또한 코마 수차 보정용의 평행 평판(28)은 ZX 평면 기준으로, 릴레이 광학계(29)의 동공 공간을 중심으로 하고, Y축을 회전축으로 하여 평행 평판(24)과 회전 대칭이 되도록 배치되어 있다. 이와 같이, 평행 평판형의 빔 스플리터(20)와 비점 수차 보정용의 평행 평판(24)에 대하여 코마 수차 보정용의 평행 평판(27, 28)을 동공 공간의 중심에 대하여 회전 대칭이 되도록 배치함으로써 릴레이 광학계(29)에서의 코마 수차의 발생을 저감할 수 있다.

한편, 이제까지의 설명에서, 릴레이 광학계(29)의 비점 수차는 계측 상고 모두에 대하여 보정하기 위해서, 보정 광학계(25)를 Y 방향 및 X 방향으로 편심되게 할 필요가 있었다. 그러나, 보정 광학계(25)를 편심시키면, 릴레이 광학계(29)의 동공 공간의 중심에 대하여 회전 대칭이 아니게 되기 때문에, 코마 수차가 발생한다라고 하는 문제가 있다. 릴레이 광학계에 코마 수차가 발생하면, TTM 검출계가 얼라인먼트 계측할 때의 오차 성분이 되어, 계측 정밀도가 저하될 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 보정 광학계(25)를 편심시킬 때, 릴레이 광학계를 구성하는 렌즈를 편심시킴으로써 코마 수차의 영향을 저감시킨다.

도 10은, 보정 광학계(25)의 편심에 의한 코마 수차의 발생과 그 보정 방법에 대하여 도시한 도면이다. 도 10의 (A)는 비점 수차를 보정하기 전의 광학계 상태를 도시한 도면이며, 도 11의 (A)는 이때의 비점 수차와 코마 수차의 상태를 도시한 도면이다. 도 11의 (A)를 보면 상고마다 비점 수차가 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 렌즈(23)의 주축(50)은 보정 광학계(25), 렌즈(26)의 중심을 통과하고 있어, 릴레이 광학계의 동공 공간의 중심에 대하여 광학계가 회전 대칭이기 때문에, 도 10의 (A)의 광학계에서는 코마 수차는 발생하지 않는 것을 알 수 있다.

도 10의 (A)에서 발생하고 있는 비점 수차를 보정하기 위해서, 보정 광학계(25)는 Y 방향 및 X 방향으로 편심되게 할 필요가 있다. 도 10의 (B)에서는, 보정 광학계(25)를 Y 방향으로 편심시킨 상태를 도시한 도면을 도시하고 있다. 도 11의 (B)는 이때의 비점 수차와 코마 수차의 상태를 도시한 도면이다. 보정 광학계(25)를 편심시킴으로써, 도 11의 (A)에서 발생하고 있었던 상고마다의 비점 수차를 보정할 수 있다. 그러나, 보정 광학계(25)를 편심되게 했기 때문에, 보정 광학계(25)의 주축(51)과, 렌즈(23, 26)의 주축(50)이 일치하지 않게 되어 있는 것을 알 수 있다. 보정 광학계(25)의 주축(51)은 렌즈(23)의 주축(50)에 대하여 편심량(52)만큼 편심되어 있다. 도 10의 (B)의 광학계는 동공 공간의 중심에 대하여 회전 대칭이 아니기 때문에, 코마 수차가 발생한다.

도 10의 (C)는 보정 광학계(25)를 편심시킴과 동시에, 렌즈(26)를 편심시킨 상태를 도시한 도면이다. 도 11의 (C)는 이때의 비점 수차와 코마 수차의 상태를 도시한 도면이다. 렌즈(26)의 주축(53)은 보정 광학계(25)의 주축(51)으로부터 편심량(52)만큼 Y 방향으로 편심되어 있어, 보정 광학계(25)의 주축(51)이 렌즈(23)의 주축(50)으로부터 편심되어 있는 편심량과 동일하다. 도 10의 (C)와 같이, 보정 광학계(25)를 편심시킴과 동시에 렌즈(26)도 편심시킴으로써 릴레이 광학계의 코마 수차 발생을 저감시킬 수 있다(도 11의 (C)).

도 10에서는 간단화하기 위해, 릴레이 광학계(29) 내의 렌즈(26, 23)과 보정 광학계(25)를 도시했지만, 빔 스플리터나 평행 평판이 있어도 동일한 코마 수차를 보정할 수 있다. 또한, 여기서는 Y 방향으로 편심시킨 예를 나타냈지만, X 방향으로 보정 광학계(25)를 편심시킨 경우에도 마찬가지로 렌즈(26)를 X 방향으로 편심시키면 된다.

상술한 설명에서는, 릴레이 광학계(29)가 등배인 경우에 대하여 코마 수차의 보정을 나타내고 있지만, 릴레이 광학계(29)가 등배 이외인 경우여도 코마 수차를 보정할 수 있다. 여기에서는, 릴레이 광학계(29)의 배율이 2배의 광학계인 임프린트 장치에 대하여 설명한다. 배율이 2배의 릴레이 광학계(29)의 비점 수차 보정에 대해서는, 도 7과 마찬가지로 비점 수차 보정용의 평행 평판(24)과 보정 광학계(25)를 사용한다. 배율이 2배인 릴레이 광학계(29)의 코마 수차 보정에 대해서는, 상술한 바와 같이 비점 수차 보정용의 평행 평판을 동공 공간의 중심에 대하여 회전 대칭으로 배치하는 것만으로는 보정할 수 없다.

따라서, 코마 수차 보정용의 평행 평판(27, 28)에는, 등배의 릴레이 광학계에서 사용한 평행 평판과는 두께가 상이한 평행 평판이 사용된다. 여기에서는, 코마 수차 보정용의 평행 평판(27)의 두께는 평행 평판형의 빔 스플리터(20)의 2배이며, 코마 수차 보정용의 평행 평판(28)의 두께는 비점 수차 보정용의 평행 평판(24)의 2배이다.

표 1에 릴레이 광학계의 배율과 물체측(웨이퍼측) 평행 평판(20, 24)과 상측의 평행 평판(27, 28)의 두께와 각도(경사 각도)의 관계를 나타낸다. 릴레이 광학계의 배율이 2배가 되면, 상측의 평행 평판의 두께를 물체측의 2배로 한다. 또한, 평행 평판을 배치하는 각도를 2배로 하는 것에 의해서도 코마 수차를 보정할 수 있다. 등배의 릴레이 광학계의 평행 평판을 30도로 배치한 경우에는, 각도를 2배로 하여 60도로 배치함으로써 코마 수차를 보정할 수 있다. 또한, 배율이 2배인 릴레이 광학계도, 보정 광학계(25)를 편심시킬 때 발생하는 코마 수차는, 등배 시와 마찬가지로 렌즈(23, 26)을 편심시킴으로써 보정하는 것이 가능하다. 이때의 렌즈 편심량은, 등배 시와 달리 보정 광학계(25)와는 동일하게는 되지 않는다.

또한 여기에서는, 릴레이 광학계의 배율이 2배인 경우에 대하여 설명했지만, 다른 배율의 릴레이 광학계에 대해서도 마찬가지로 비점 수차와 코마 수차를 보정할 수 있다. 릴레이 광학계의 배율에 따라서 평행 평판의 두께나 각도를 설정하면된다.

또한 상술한 설명에서는, 텔레센트릭인 릴레이 광학계를 사용하여 설명했지만, 본 발명은 비텔레센트릭의 릴레이 광학계에도 적용할 수 있다. 릴레이 광학계가 비텔레센트릭인 경우에는, 축상의 비점 수차와 축외의 비점 수차를 동시에 보정할 수는 없지만, 어느 한쪽의 비점 수차를 보정할 수는 있다. 예를 들어, 축상의 비점 수차를 보정하면, 축상에서 XY 마크를 동시 계측하는 것이 가능하게 되고, 축외의 비점 수차를 보정하면, 축외에서 XY 마크를 동시 계측하는 것이 가능하게 되는 장점이 있다.

또한 상술한 설명에서는, 빔 스플리터(20)가 TTM 검출계(7)의 계측광(8)을 투과하고, 조명계(2)로부터 조사되는 자외선(3)을 반사하는 특성인 것으로 하였다. 그러나, 도 2와 같이, TTM 검출계(7)의 계측광(8)을 반사하고, 조명계(2)로부터 조사되는 자외선(3)을 투과하는 특성을 가진 빔 스플리터(16)를 구비한 임프린트 장치에서도 본 발명을 적용할 수 있다.

이렇게 비점 수차를 보정하는 광학계를 구비한 임프린트 장치에서는, 릴레이 광학계의 코마 수차와 비점 수차를 보정할 수 있다. 본 발명을 사용한 임프린트 장치에서는, 몰드와 웨이퍼의 상대 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있고, 몰드의 압인 시에 하지의 패턴과 높은 정밀도로 위치 정렬을 할 수 있다. 그로 인해, 디바이스의 수율 향상에 공헌할 수 있다.

(디바이스 제조 방법)

물품으로서의 디바이스(반도체 집적 회로 소자, 액정 표시 소자 등)의 제조 방법은, 상술한 임프린트 장치를 사용하여 기판(웨이퍼, 유리 플레이트, 필름형 기판)에 패턴을 형성하는 공정을 포함한다. 또한, 상기 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판을 에칭하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 패턴드 미디어(기록 매체)나 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우에는, 상기 제조 방법은, 에칭 대신에 패턴을 형성된 기판을 가공하는 다른 처리를 포함할 수 있다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.

본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러 변형 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위하여 이하의 청구항을 첨부한다.

[산업상 이용가능성]

몰드에 형성된 미세한 구조를, 임프린트 수지 등의 피가공 부재에 전사하는 미세 가공 기술에 사용하기에도 적합하다.

300: 임프린트 장치
20: 빔 스플리터(평행 평판형)
24: 평행 평판(비점 수차 보정)
25: 보정 광학계
27, 28: 평행 평판(코마 수차 보정)
29: 릴레이 광학계

Claims

패턴이 형성된 형을 사용하여, 기판에 공급된 임프린트재에 상기 패턴을 전사하는 임프린트 장치로서,
수광 소자와,
상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크에 광을 조사하고, 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크로부터 반사된 광을 상기 수광 소자로 유도하는 검출계와,
상기 형을 통하여 상기 기판에 형성된 마크와 상기 형에 형성된 마크로부터 반사된 광을 상기 형과 상기 검출계 사이에서 결상시키는 릴레이 광학계와,
상기 임프린트재를 경화시키는 조명광을 조명하는 조명계와,
상기 조명광 및 상기 검출계로부터의 광 중의 어느 한쪽을 투과시키고, 다른 한쪽을 반사하는 면을 갖는 광학 소자와,
상기 릴레이 광학계의 수차를 보정하는 판 형상의 광학 부재를 구비하고,
상기 광학 부재는 릴레이 광학계 내에 배치되고, 상기 광학 부재의 기울기 방향과, 상기 광학 소자의 면 기울기 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서, 상기 광학 부재의 기울기 방향은, 상기 광학 소자의 면 기울기 방향이 상기 릴레이 광학계의 광축을 축으로 하여 90도 회전한 방향인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 부재와 상기 광학 소자는 두께가 동등한 평행 평판인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 릴레이 광학계는, 상기 릴레이 광학계의 비점 수차를 보정하는 보정 광학계를 갖고,
상기 보정 광학계가 상기 릴레이 광학계의 광축에 대하여 편심되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제4항에 있어서, 상기 릴레이 광학계는, 상기 릴레이 광학계의 형 측에 배치된 물체측 렌즈와, 검출계측에 배치된 상측 렌즈를 갖고,
상기 보정 광학계가 편심된 경우,
상기 보정 광학계에 대한 상기 물체측 렌즈의 편심량과, 상기 보정 광학계에 대한 상기 상측 렌즈의 편심량이 동등하고,
상기 보정 광학계에 대한 상기 물체측 렌즈의 편심 방향이, 상기 보정 광학계에 대한 상기 상측 렌즈의 편심 방향에 대하여 반대로 되도록, 상기 물체측 렌즈와 상기 상측 렌즈 중 적어도 한쪽을 편심시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 릴레이 광학계는,
상기 릴레이 광학계의 동공 공간을 중심으로 하여 상기 광학 소자에 대하여 회전 대칭으로 배치된 제1 코마 보정 광학 부재와,
상기 릴레이 광학계의 동공 공간을 중심으로 하여 상기 광학 부재에 대하여 회전 대칭으로 배치된 제2 코마 보정 광학 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제6항에 있어서, 상기 광학 소자와 상기 제1 코마 보정 광학 부재는 두께가 동등한 평행 평판이며, 상기 광학 부재와 상기 제2 코마 보정 광학 부재는 두께가 동등한 평행 평판인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 코마 보정 광학 부재 및 상기 제2 코마 보정 광학 부재는 평행 평판이며, 상기 릴레이 광학계의 배율에 따라, 상기 제1 코마 보정 광학 부재와 상기 제2 코마 보정 광학 부재의 두께 또는 경사 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 릴레이 광학계는 상기 기판의 샷 영역을 결상하고 있는 텔레센트릭(telecentric) 광학계인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 사용하여 패턴을 기판에 형성하는 공정과,
상기 공정에서 상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.