KR20140107156A - 임프린트 방법 - Google Patents

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세이야 미우라
가즈히꼬 미시마
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

패턴이 형성된 몰드를 이용함으로써 기판에 공급된 임프린트 재료에 패턴을 전사하도록 구성된, 본 발명의 임프린트 장치는, 수광 소자와, 기판에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크를 조사하고, 기판에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크로부터의 반사광을 수광 소자로 안내하도록 구성된 검출계와, 릴레이 광학계를 포함한다. 릴레이 광학계는 기판에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크로부터의 반사광을 릴레이 광학계와 검출계 사이에서 결상하도록 구성된다. 검출계는 릴레이 광학계에 의해 결상된 광을 수광 소자로 안내하도록 구성된다.

Description

임프린트 방법{IMPRINT METHOD}
본 실시예의 하나의 개시된 양태는, 기판 상의 임프린트 재료에 몰드의 패턴을 전사하도록 구성된 임프린트 장치의 마크 검출계에 관한 것이다.
임프린트 기술은 몰드에 형성된 미세한 패턴과 기판 상에 공급된 임프린트 재료를 서로 접촉(패턴 임프린팅)시켜서 패턴을 형성하는 기술이다.
임프린트 기술의 일례로서, 광 임프린트 방식에 대해서 설명한다. 우선, 기판(예를 들면, 반도체 웨이퍼) 상에 광경화 수지(이하, "임프린트 수지"로 지칭함)로 이루어지는 층을 형성한다. 이어서, 임프린트 수지와 원하는 미세한 요철 구조(패턴)가 형성된 몰드를 서로 접촉시킨다. 이어서, 임프린트 수지와 몰드를 서로 접촉하여 유지하면서, 자외광을 조사함으로써 임프린트 수지가 경화된다. 임프린트 수지가 경화된 후, 임프린트 수지와 몰드를 서로 분리하여 기판 상에 패턴을 형성한다.
임프린트 장치에서는, 몰드와 임프린트 수지를 서로 접촉시키기 전에, 샷마다 정렬을 행한다. 임프린트 장치의 정렬은 몰드와 웨이퍼에 형성된 마크를 동시에 검출함으로써 정렬을 행할 수 있는 쓰루 더 몰드 검출계(through-the-mold detection system)(이하, "TTM 검출계"이라고 지칭함)를 사용함으로써 구현된다. 일본 특허 공개 제2005-286062호는 자외광으로 수지층을 조사하기 위한 조명계가 몰드 위에 배열되고, TTM 검출계가 조명계의 경로에서 벗어나는 방식으로 TTM 검출계가 배치되는 임프린트 장치를 개시하고 있다.
TTM 검출계가 조명계 및 조명 광속과 간섭하는 것을 방지하기 위해 조명계의 광축에 대해 TTM 검출계를 경사지게 배치하는 것이 필요하다. 조명계의 광축에 대해 경사지게 배치된 TTM 검출계에 의해 웨이퍼 정렬이 가능하기 위해서는, TTM 검출계는 리트로(Littrow) 배치에 따라 배치되고, 리트로 각도에서 회절된 광을 취득함으로써 신호를 검출한다. 그러나, 리트로 배치에 따라 배치된 TTM 검출계는 배치 상의 제약으로 인해 TTM 검출계의 검출 개구수(이하, "NA"라고 지칭함)를 충분히 크게 할 수 없어서, 검출 광량이 감소되는 문제를 야기하여, 정렬 정밀도가 저하되게 된다.
본 실시예의 하나의 개시된 양태는 TTM 검출계의 검출 개구수를 증가시킴으로써 기판과 몰드 사이의 정렬 정밀도를 향상시키는 것에 관한 것이다.
본 실시예의 일 양태에 따르면, 패턴이 형성된 몰드를 이용함으로써 기판에 공급된 임프린트 재료에 패턴을 전사하도록 구성된 임프린트 장치는, 수광 소자와, 기판에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크에 광을 조사하고, 기판에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크로부터의 반사광을 수광 소자로 안내하는 검출계와, 릴레이 광학계를 포함한다. 릴레이 광학계는 기판에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크로부터의 반사광을 릴레이 광학계와 검출계 사이에서 결상하도록 구성된다. 검출계는 릴레이 광학계에 의해 결상된 광을 수광 소자로 안내하도록 구성된다.
본원의 추가적인 특징 및 양태는 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 예시적인 실시예, 특징 및 실시예들의 양태를 도시하고, 명세서와 함께 본원의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 제2 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 제3 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4a는 제4 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4b는 제4 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5a는 제5 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5b는 제5 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5c는 제5 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 6a는 제6 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 6b는 제6 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 6c는 제6 실시 형태에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 7a는 기판과 정렬 마크를 나타내는 도면.
도 7b는 기판과 정렬 마크를 나타내는 도면.
도 8a는 임프린트 기술을 개략적으로 나타내는 도면.
도 8b는 임프린트 기술을 개략적으로 나타내는 도면.
도 8c는 임프린트 기술을 개략적으로 나타내는 도면.
도 8d는 임프린트 기술을 개략적으로 나타내는 도면.
도 9는 종래의 임프린트 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 형태, 특징 및 양태가 이하에서 상세히 설명된다.
이하, 본 실시예의 실시 형태는 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 유사한 부재는 도면에 걸쳐 유사한 도면 부호로 나타내며, 중복 설명은 생략한다.
제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 9는 종래의 임프린트 장치(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 임프린트 장치(1)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 임프린트 수지를 경화시키기 위해서 조명광(3)(주로, 자외광)을 조사하도록 구성된 조명계(2)와, 몰드(5)를 유지하도록 구성된 임프린트 헤드(4)와, 기판으로서의 웨이퍼(8)를 유지하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(9)를 포함한다. 또한, 임프린트 장치(1)는 TTM 검출계(7), 수지 도포 기구(6) 및 제어 유닛(10)을 구비한다. 임프린트 장치(1)의 X, Y, Z의 축은 도 9에 도시된 바와 같이 설정된다.
TTM 검출계(7)는 몰드(5)에 형성된 몰드 정렬 마크(도시 생략)와 웨이퍼(8)에 형성된 웨이퍼 정렬 마크(도시 생략)를 검출할 수 있다. 정렬 마크의 검출 결과에 기초하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 서로에 대해 정렬할 수 있다. TTM 검출계(7)는, TTM 검출계(7)에 제공된 광원을 이용하여 몰드 정렬 마크와 웨이퍼 정렬 마크에 계측광(11)(주로, 가시광 또는 적외광)을 조사하고, 그로부터의 반사광을 검출한다. TTM 검출계(7)는 반사광을 검출하기 위한 수광 소자로서 광전 변환 소자[예를 들면 CCD(charge coupled device)]를 구비한다.
이 때, 몰드 정렬 마크와 웨이퍼 정렬 마크의 위치 및 포커스를 서로 정렬함으로써, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 서로 정렬된 상대 위치 관계(X, Y, Z)로 설정할 수 있다. TTM 검출계(7)의 검출 결과는 제어 유닛(10)으로 출력되고, 제어 유닛(10)은 TTM 검출계(7)의 검출 결과에 기초하여 웨이퍼 스테이지(9) 또는 임프린트 헤드(4)를 XY 방향으로 제어함으로써, 몰드(5) 또는 웨이퍼(8)의 XY 방향의 위치를 조정할 수 있다.
TTM 검출계(7)에 의한 몰드(5)와 웨이퍼(8)의 정렬 마크의 검출 동안, 웨이퍼 정렬 마크 상에 임프린트 수지가 공급되기 때문에, 단색광에서는 간섭 줄무늬가 발생한다. 따라서, 이러한 경우에, TTM 검출계(7)는 이에 가산된 간섭 줄무늬의 신호와 함께 정렬 신호를 검출하여, 정밀한 검출이 불가능하게 된다. 또한, 계측광(11)으로 자외광 영역의 광을 이용하면, 웨이퍼 정렬 마크 상에 공급된 임프린트 수지가 노광된다. 따라서, 일반적으로, TTM 검출계(7)의 조명 광원으로서, 비노광광(non-exposure light)의 파장을 갖는 광대역 광을 사용하여, 간섭 줄무늬로 인한 오염이 적은 신호를 검출하는 것이 바람직하다. 용어 "비노광광"은 임프린트 수지를 경화시키기 위해서 조사하는 광과는 다른 파장을 갖는 광을 지칭하는데 사용된다.
몰드(5)와 웨이퍼(8) 사이의 정렬이 종료된 후에, 몰드(5)에 형성된 패턴의 전사가 행해진다. 수지 도포 기구(6)를 이용해서 웨이퍼(8)에 임프린트 수지가 공급된다. 임프린트 헤드(4)는 몰드(5)를 유지하면서 이동하고, 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지와 몰드(5)에 형성된 패턴을 서로 접촉시킨다(임프린트). 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 이러한 상태로 유지되면서, 임프린트 수지를 경화시키기 위해 조명계(2)로부터 조명광(3)(자외광)이 조사된다. 임프린트 수지가 경화된 후에, 몰드(5)와 경화된 임프린트 수지는 서로 분리된다(이형).
임프린트 장치(1)를 이용한 임프린트 기술에 의한 패턴 전사 방법에 대해 도 8a 내지 도 8d를 이용하여 설명한다. 몰드(5)에는 기판 상의 임프린트 수지에 전사되는 패턴(13)이 형성되어 있다.
우선, 도 8a에 도시한 바와 같이, 수지 도포 기구(6)가 임프린트 재료로서의 임프린트 수지(14)를 웨이퍼(8) 상에 공급한다. 이러한 예에서는, 임프린트 수지(14)는 광을 조사함으로써 경화되는 광경화 수지인 것으로 가정하여 설명한다. 임프린트 수지(14)가 공급된 웨이퍼(8)가 도 8b에 도시된 바와 같이 몰드(5)의 바로 아래에 위치되도록 웨이퍼 스테이지(9)가 이동된다. 임프린트 수지(14)가 공급된 웨이퍼(8)가 몰드(5)의 바로 아래에 위치된 후에, 도 8c에 도시된 바와 같이 몰드(5)는 웨이퍼(8) 상의 임프린트 수지(14)에 대해 가압된다. 이러한 예에서는, 몰드(5)가 임프린트 수지(14)에 대하여 가압된다. 그러나, 대신에, 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지(14)를 몰드(5)에 대하여 가압하도록 웨이퍼 척이 이동할 수 있다. 대안적으로, 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 가압될 수 있다.
몰드(5)가 임프린트 수지(14)에 대해 가압된 상태로, 조명계(2)로부터 임프린트 수지(14)를 경화시키기 위한 자외광(15)이 조사된다. 임프린트 수지(14)가 경화된 후, 도 8d에 도시된 바와 같이 몰드(5)는 임프린트 수지(14)로부터 분리된다. 그 결과, 몰드(5)에 형성된 패턴(13)이 임프린트 수지(14)에 전사되어, 패턴(13)의 반전 패턴인 패턴(16)이 형성될 수 있다.
그리고, 웨이퍼 스테이지(9)가 이동되고, 다음 샷에 대해 임프린트 수지(14)가 공급되어 패턴을 전사한다. 이러한 방식으로 웨이퍼(8)의 샷에 대해 몰드 임프린트와 몰드 이형을 반복적으로 인가함으로써, 웨이퍼(8)의 모든 샷에서 패턴(16)이 형성될 수 있다.
그러나, 몰드(5)의 임프린트와 이형으로 인해, 웨이퍼(8)에 힘이 인가된다. 이러한 힘의 인가는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(9)에 대해 웨이퍼(8)의 위치를 어긋나게 할 수 있다. 이것은 종래의 노광 장치와 상이하게 몰드(5)가 기판(웨이퍼)(8)에 공급된 임프린트 수지(14)와 접촉하기 때문이다. 도 7a에 도시된 바와 같이 웨이퍼(8)가 웨이퍼 스테이지(9)에 대하여 어긋난 상태에서, 다음 샷에서 몰드(5)의 임프린트를 행하면, 패턴은 기초의 패턴과 오정렬하게 되어, 디바이스의 수율을 저하시키게 된다. 이는, 샷에 대하여 몰드의 임프린트와 이형이 인가되고, 다음 샷의 몰드 임프린트 전에 다음 샷의 정렬 마크(12)를 계측함으로써, 웨이퍼(8)의 오정렬을 보정하는 정렬 방법[다이 바이 다이(die-by-die) 정렬]이 필요하게 한다. 다이 바이 다이 정렬 방법에 따르면, 샷의 정렬 마크(12)가 샷마다 계측되고, 웨이퍼(8)의 오정렬을 보정하여, 몰드 임프린트와 몰드 이형에 의해 발생할 수 있는 웨이퍼(8)의 오정렬의 영향을 저감할 수 있어서, 고정밀도로 기초의 패턴과 몰드(5)를 정렬하는 것이 가능하다.
그러나, 도 9에 도시된 종래의 임프린트 장치(1)에서는, TTM 검출계(7)가 조명계(2)와 조명광(3)의 조명 광속의 경로에서 벗어나도록 배치된다. 따라서, TTM 검출계(7)의 NA를 충분히 증가시킬 수 없다는 문제가 있다. TTM 검출계(7)의 NA(45)는 TTM 검출계(7) 자체의 크기에 의존하며, 조명계(2)와 조명광(3)의 조명 광속의 경로를 벗어나서 배치된 TTM 검출계(7)에서는, 그 크기를 대형화시킬 수 없고, NA(45)를 증가시키는 것은 불가능하다.
TTM 검출계(7)의 NA(45)를 충분히 증가시킬 수 없으면, 정렬 동작시의 광량의 감소를 야기하여, 정렬 정밀도가 저하된다. TTM 검출계(7)는 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크를 동시에 검출해서 정렬하기 때문에, TTM 검출계(7)는 몰드(5)의 위에 배치되어야 한다. 그러나, 몰드(5)의 상부는 배치상 붐비기 때문에, 종래의 임프린트 장치(1)에서는 TTM 검출계(7)의 NA(45)를 증가시킬 수 없어서 정렬 정밀도가 저하되었다. TTM 검출계(7)의 정렬 정밀도가 저하되면, 다이 바이 다이 정렬 동안 웨이퍼(8)의 오정렬이 정확하게 보정될 수 없어서, 몰드(5)에 의한 임프린트 동안 기초의 패턴과 몰드(5)의 중첩에 실패하여 디바이스의 수율을 저하시킨다.
따라서, 본 실시 형태는 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 서로 직접 정렬하는 TTM 검출계(7)의 NA(45)를 증가시킬 수 있고, 정렬 정밀도를 향상시킬 수 있는 임프린트 장치를 제공하는 것에 특징이 있다. 그 결과, 본 실시 형태에서는 몰드(5)에 형성된 패턴과 웨이퍼(8)의 샷 영역을 서로 고정밀도로 중첩시킬 수 있어서, 수율의 향상에 기여할 수 있다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 임프린트 장치(17)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 몰드(5)의 위에(Z축 방향으로 위에) 릴레이 광학계(18)가 제공되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치(17)를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 임프린트 장치(17)는, 웨이퍼(8)를 유지하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(9), 몰드(5)를 유지하도록 구성된 임프린트 헤드(4), 수지 도포 기구(6) 및 제어 유닛(10)을 포함한다.
릴레이 광학계(18)는, 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 포함하여, 웨이퍼면이 결상되는 웨이퍼면의 결상면(47)(공액면)을 몰드(5)의 위에 생성할 수 있다. 릴레이 광학계(18)는 몰드(5)를 통해 웨이퍼면을 결상시키는 기능을 하며, 릴레이 광학계(18)가 웨이퍼면을 결상시킬 수만 있으면, 릴레이 광학계(18)의 배율은 등 배 또는 확대 배율일 수 있다. 릴레이 광학계(18)의 화면의 크기(결상되는 웨이퍼면의 영역)는 1개의 샷 영역 전체면에 대응하는 것이 바람직하다. 샷 영역 전체면의 결상은 샷에 대응하는 복수의 마크를 검출할 수 있게 한다. 또한, 릴레이 광학계(18)의 화면의 크기는, 기판 상의 임프린트 재료가 조사되는 조명계의 조명광의 영역보다 클 수 있다. 이러한 방식으로, 몰드(5)에 형성된 패턴이 전사되는 영역의 외측에 형성된 마크를 릴레이 광학계(18)에 의해 결상시킬 수 있다. 결상된 마크는 검출계에 의해 수광 소자로 안내됨으로써 마크 검출이 행해진다.
TTM 검출계(19)(검출 광학계)는 그 안에 장착된 광원을 이용하여, 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크에 계측광(11)(주로, 가시광 또는 적외광)을 조사하고, 그 반사광을 검출한다. 전술한 TTM 검출계(7)에는 수광 소자가 포함되었지만, 여기에서는 수광 소자(46)가 TTM 검출계(19)로부터 분리되어 제공되는 것으로 가정하여 설명한다.
TTM 검출계(19)는 릴레이 광학계(18) 위에 배치된다. TTM 검출계(19)로부터 조사된 계측광(11)은 릴레이 광학계(18) 내의 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 투과하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 릴레이 광학계(18)와 TTM 검출계(19)를 통해 TTM 검출계(19)용의 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 서로 정렬할 수 있다. 수광 소자(46)는, 예를 들어 광전 변환 소자(예를 들면, CCD 카메라)에 의해 구현될 수 있다. 특히, 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 근접 또는 밀접했을 때, 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터 반사된 광이 수광 소자(46)로 안내되는 방식으로 임프린트 장치(17)가 구성된다. 이러한 방식으로, 임프린트 재료를 경화시키기 전에 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 정렬될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 릴레이 광학계(18)가 몰드(5)의 상부에 배치되어, 몰드(5) 위에서 배치상 붐비는 것을 회피하면서 TTM 검출계(19)의 위치를 배치상 여유가 있는 공간으로 시프트시킬 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 배치상 여유가 있는 공간에 TTM 검출계(19)를 배치함으로써, 그 크기가 대형화되더라도, TTM 검출계(19)의 NA를 증가시킬 수 있다. 도 3에 도시된 TTM 검출계(19)의 NA(52)는, 도 9에 도시된 TTM 검출계(7)의 NA(45)보다도 충분히 크게 할 수 있다. TTM 검출계(19)의 NA(52)를 크게 할 수 있기 때문에, 정렬 동작 동안 충분한 광량을 확보할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(17)에서는, 종래 기술과 비교하여 다이 바이 다이 정렬의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(17)는 웨이퍼(8) 상의 몰드(5)의 임프린트 및 웨이퍼(8)로부터의 몰드(5)의 이형시에 발생할 수 있는 웨이퍼(5)의 오정렬을 고정밀도로 보정할 수 있고, 몰드 임프린트시의 기초의 패턴과 몰드(5)의 패턴을 고정밀도로 정렬할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(17)는 디바이스의 수율 향상에 기여할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(17)의 조명계(20)는, 몰드(5)의 바로 위에 배치되는 대신에, TTM 검출계(19)로부터 조사되는 계측광(11)의 광축에 대하여 경사져서 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 조명계(20)로부터의 조명광(3)은 몰드(5)가 웨이퍼(8)에 임프린트된 후에 임프린트 수지를 경화시키기 위해서 조사된다. 조명광(3)은 몰드(5)를 통해 투과될 수 있어서, 조명광(3)으로 임프린트 수지가 조사될 수 있도록 한다. 따라서, 조명계(20)로부터의 조명광(3)(자외광)은 도 3에 도시된 릴레이 광학계(18)를 통과하지 않는다. 따라서, 본 실시 형태는 또한 조명광(3)과는 상이한 광(비노광광)을 결상하도록 구성된 릴레이 렌즈를 갖는 릴레이 광학계(18)를 특징으로 한다.
도 1을 참조하여 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 3에 도시된 임프린트 장치(17)에서, 조명계(20)는 TTM 검출계(19)로부터의 계측광(11)의 광축에 대하여 경사져서 배치되어 있다. 그러나, 가능하다면, 웨이퍼(8)에 대해 조명광이 수직으로 입사되도록 조명계를 경사시키지 않고 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 실시 형태에서는 높은 정렬 정밀도를 구현하기 위해 큰 NA를 갖는 TTM 검출계와 조명계를 모두 몰드(5) 위에 배치하여, 계측광과 조명광 모두를 웨이퍼면에 대하여 수직으로 입사시킬 수 있는 구성을 특징으로 하는 임프린트 장치에 대해서 설명한다.
도 1은 몰드(5) 위에 배치된 빔 스플리터(22)를 구비한 릴레이 광학계(23)를 포함하는 임프린트 장치(21)의 개략 블록도를 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 임프린트 장치(21)는 웨이퍼(8)를 유지하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(9), 몰드(5)를 유지하도록 구성된 임프린트 헤드(4), 수지 도포 기구(6) 및 제어 유닛(10)을 포함한다.
TTM 검출계(19)는 릴레이 광학계(23)를 통해서 배치된다. TTM 검출계(19)로부터 조사된 계측광(11)은, 릴레이 광학계(23)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49), 빔 스플리터(22) 및 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 투과하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 릴레이 광학계(23)와 TTM 검출계(19)를 통해 TTM 검출계(19)용의 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)는 서로 정렬될 수 있다. 릴레이 광학계(23)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)에 의해, 웨이퍼면이 결상되어 있는 웨이퍼면의 결상면(47)이 몰드(5) 위에 생성된다. TTM 검출계(19)는 도 3에 도시된 TTM 검출계(19)와 유사하게 구성될 수 있다.
릴레이 광학계(23)는 몰드(5)를 통해 기판의 표면의 결상면(47)을 생성할 수 있다. 릴레이 광학계(18)의 화면의 크기(결상되는 웨이퍼면의 영역)는 제1 실시 형태에 따른 릴레이 광학계(18)의 경우와 같이, 샷 영역 전체면으로 설정될 수 있다. 또한, 릴레이 광학계(18)의 화면 크기는 조명계의 조명광이 임프린트 재료를 조사하는 영역보다 크게 설정될 수 있다. 릴레이 광학계(18)의 화면 크기는, 적어도 샷에 대응해서 기판에 형성된 정렬 마크가 동시에 결상되는 한, 임의의 크기로 결정될 수 있다.
도 1에 도시된 임프린트 장치(21)의 TTM 검출계(19)는 도 3에 도시된 임프린트 장치(17)의 경우와 같이, 몰드(5) 위의 배치상 붐비는 것을 회피하도록 구성되어, 여유가 있는 공간에 배치된다. 이는, TTM 검출계(19)가 대형화하더라도 이를 배치하는 것이 가능해져서, TTM 검출계(19)의 NA를 증가시킬 수 있다. 도 1에 도시된 TTM 검출계(19)의 NA(52)는, 도 9에 도시된 종래의 임프린트 장치(1)의 TTM 검출계(7)의 NA(45)보다도 충분히 크게 할 수 있다. TTM 검출계(19)의 NA(52)가 증가될 수 있기 때문에, 정렬 동작 중에 충분한 광량이 취득될 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태에 따른 임프린트 장치(21)는, 종래 기술에 비해 다이 바이 다이 정렬의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태에 따른 임프린트 장치(21)는 웨이퍼(8) 상의 몰드(5)의 임프린트 및 웨이퍼(8)로부터의 몰드(5)의 이형 시에 발생할 수 있는 웨이퍼(5)의 오정렬을 고정밀도로 보정할 수 있고, 몰드 임프린트시에 기초의 패턴과 몰드(5)의 패턴을 고정밀도로 정렬할 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태에 따른 임프린트 장치(21)는 디바이스의 수율 향상에 기여할 수 있다.
제2 실시 형태에 따른 임프린트 장치(21)의 조명계(24)는 TTM 검출계(19)의 경우와 같이, 몰드(5) 위의 배치상 붐비는 것을 회피하도록 구성되어, 배치상 여유가 있는 공간에 배치된다. 조명계(24)로부터 조사된 조명광(3)은 조명계 렌즈(48)를 통해 투과하여 빔 스플리터(22)로 안내된 후, 빔 스플리터(22)에 의해 반사된다. 반사된 조명광(3)은 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)와 몰드(5)를 투과하여, 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지가 조명광(3)으로 조사된다. 임프린트 수지는 조명광(3)을 조사함으로써 경화된다. 빔 스플리터(22)는 조명계(24)와 부분적으로 공통으로 구성된다.
이러한 방식으로, 제2 실시 형태에 따른 임프린트 장치(21)에서는 빔 스플리터(22)를 구비한 릴레이 광학계(23)가 몰드(5) 위에 배치되어, TTM 검출계(19)와 조명계(24) 모두가 배치상 여유가 있는 공간에 배치되도록 한다.
또한, 릴레이 광학계(23)는 조명광(3)과는 상이한 광(비노광광)에 의해 샷 전체면이 결상되는 텔레센트릭 광학계[축외 주광선(off-axis principal ray)이 광축에 평행]이다. 전술한 바와 같이, 릴레이 광학계(23)는 복수의 정렬 마크를 동시에 결상할 수 있다. 따라서, TTM 검출계(19)를 이동 가능하도록 구성하고, TTM 검출계(19)의 위치를 변경함으로써, 복수의 정렬 마크의 각 지점이 계측될 수 있다. 릴레이 광학계(23)가 텔레센트릭 광학계이기 때문에, 축외 주광선이 광축에 대하여 평행하여, 본 실시 형태는 TTM 검출계(19)의 화상 높이를 변경하는 수단을 용이하게 구성할 수 있는 장점을 제공할 수 있다. 도 1에서는, 웨이퍼(8) 상의 3개의 지점이 웨이퍼면의 결상면(47)에 결상되는 예를 도시하고, TTM 검출계(19)의 위치를 변경함으로써, 웨이퍼 샷의 다른 지점도 계측될 수 있다는 것이 나타난다. 도시를 단순화하기 위해, 도 1은 빔 스플리터(22) 내에서의 광선의 굴절을 도시하지 않고 있지만, 실제로는 빔 스플리터(22)에 수직으로 입사하는 릴레이 광학계(23)의 축상 광선(axial ray) 이외의 광은, 빔 스플리터(22)를 투과할 때에 약간 시프트된다.
도 2를 참조하여 제3 실시 형태에 대해서 설명한다.
전술한 실시 형태와 같이, 제3 실시 형태는 검출계와 몰드(5) 사이에 릴레이 광학계가 위치되는 것을 특징으로 한다. 또한, 검출계는 릴레이 광학계를 통해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)에 이러한 순서로 조명광을 조사하고, 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광을 검출한다. 제3 실시 형태는 검출 결과에 기초하여 몰드(5)와 웨이퍼(8) 사이의 오정렬을 검출하고, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 서로 정렬하도록 구성된다.
제2 실시 형태에서 설명한 빔 스플리터(22)는, TTM 검출계(19)의 계측광(11)을 투과하고, 조명계(24)로부터 조사되는 조명광(3)을 반사할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 그러나, 빔 스플리터(22)의 특성은 다른 방식일 수도 있다.
제3 실시 형태에 따른 임프린트 장치는, TTM 검출계(19)의 계측광(11)을 반사하고, 조명계(24)로부터 조사되는 조명광(3)을 투과시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 빔 스플리터(26)를 채용한다. 도 2는 빔 스플리터(26)를 구비한 임프린트 장치(25)의 개략 블록도를 나타낸 것이다.
TTM 검출계(19)로부터 조사된 계측광(11)은, TTM 검출계 렌즈(50)를 투과하여 빔 스플리터(26)까지 안내된 후, 빔 스플리터(26)에 의해 반사된다. 반사된 계측광(11)은 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 투과하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 TTM 검출계(19)를 통해 TTM 검출계(19)용의 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 정렬될 수 있다.
릴레이 광학계(23)는 제2 실시 형태에서 설명한 릴레이 광학계(23)와 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 계측광(11)은 빔 스플리터(26)에 의해 반사되고, 따라서 릴레이 광학계(23)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)와 TTM 검출계 렌즈(50)에 의해, 웨이퍼의 표면(웨이퍼면)의 결상면(47)이 형성된다. 이러한 방식으로, 웨이퍼면의 결상면(47)이 몰드(5) 위에 형성된다. TTM 검출계(19)는 도 3에 도시된 TTM 검출계(19)와 유사하게 구성될 수 있다.
릴레이 광학계(23)의 화면의 크기(결상되는 웨이퍼면의 영역)는, 제1 실시 형태의 릴레이 광학계(18)의 경우와 같이, 샷 영역 전체면으로 설정될 수 있다. 또한, 릴레이 광학계(23)의 화면의 크기는 임프린트 재료를 조사하는 조명계(24)의 조명광의 영역보다 크게 설정될 수 있다. 릴레이 광학계(23)의 화면의 크기는, 적어도 샷에 대응해서 기판 상에 형성된 정렬 마크가 동시에 결상될 수 있는 한, 임의의 크기로 결정될 수 있다.
조명계(24)로부터 조사된 조명광(3)은, 릴레이 광학계(23)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49), 빔 스플리터(26) 및 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 투과하고, 몰드(5)를 더 투과해서 웨이퍼(8) 상에 공급된 임프린트 수지가 조명광(3)으로 조사되도록 한다. 임프린트 수지는 조명광(3)으로 조사함으로써 경화된다.
이러한 방식으로, 제3 실시 형태에 따른 임프린트 장치(25)는 계측광(11)을 반사하고 조명광(3)을 투과시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 빔 스플리터(26)를 포함한다. 따라서, 제2 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 고정밀 정렬을 구현하도록 충분히 큰 NA를 갖는 TTM 검출계(19)와 조명계(24)를 몰드(5) 위에 배치하는 것이 가능하게 된다.
도 2에 도시된 임프린트 장치(25)에서는, TTM 검출계(19)로부터 조사된 계측광(11)을 반사하고, 조명계(24)로부터 조사된 조명광(3)을 투과시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 빔 스플리터(26)를, 릴레이 광학계(23)가 포함하는 것을 특징으로 한다. 빔 스플리터(26)는 광의 전반사 또는 광의 완전 투과를 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 할 필요는 없다. 예를 들면, 빔 스플리터(26)는 TTM 검출계(19)로부터 조사된 계측광(11)의 90%를 반사하고, 계측광(11)의 나머지 10%는 투과시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 빔 스플리터(26)는 조명계(24)로부터 조사된 조명광(3)의 90%를 투과시키고, 조명광(3)의 나머지 10%는 반사할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 빔 스플리터(26)의 반사와 투과의 비는, 9:1 외에, 예를 들어 8:2 또는 7:3일 수 있다.
도 4를 참조하여 제4 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 빔 스플리터를 구비한 릴레이 광학계를 포함하는 임프린트 장치에서는, TTM 검출계와 조명계 모두를 몰드 위에 배치하고, TTM 검출계의 NA를 충분히 크게 할 수 있는 장점을 제공한다. 그러나, 릴레이 광학계 내에 제공된 빔 스플리터의 이러한 특성을 구현하는 것이 어려울 수 있다. 빔 스플리터의 이러한 특성을 구현하는 것이 가능하더라도, 빔 스플리터는 고가일 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 빔 스플리터가 없는 릴레이 광학계(18)에서는, TTM 검출계(19)의 NA(52)를 충분히 증가시킬 수 있고 TTM 검출계(19)가 몰드(5) 상에 배치될 수 있더라도, 조명계(20)는 TTM 검출계(19)의 광축에 대하여 경사지게 배치하는 것 외에는 선택이 없다.
따라서, 제4 실시 형태에서는, 빔 스플리터를 구비하지 않는 릴레이 광학계를 포함하는 임프린트 장치의 예에 대해서 설명한다. 제4 실시 형태는, 충분히 큰 NA를 갖는 TTM 검출계와 조명계 모두를 몰드(5) 위에 배치하고 이들의 위치를 전환하는 것을 특징으로 한다.
도 4a 및 도 4b는 제4 실시 형태에 따른 TTM 검출계와 조명계를 전환하는 임프린트 장치(27)의 개략 블록도를 나타낸다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제4 실시 형태에 따른 임프린트 장치(27)는, 웨이퍼(8)를 유지하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(9), 몰드(5)를 유지하도록 구성된 임프린트 헤드(4), 수지 도포 기구(6) 및 제어 유닛(10)을 포함한다.
TTM 검출계(28)와 조명계(29)는, 몰드(5)와 웨이퍼(8)에 대하여 릴레이 광학계(30)를 통해 배치되고, 각각 구동 기구(도시 생략)를 포함한다. 정렬 동작 시에는, 도 4a에 도시된 바와 같이, TTM 검출계(28)(검출 광학계)로부터 조사된 계측광(11)이 릴레이 광학계(30)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 투과하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 릴레이 광학계(30)와 TTM 검출계(28)를 통해 TTM 검출계(28)용의 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 정렬될 수 있다.
릴레이 광학계(30)는 몰드(5)를 통해서 웨이퍼의 표면의 결상면(47)을 형성할 수 있다. 릴레이 광학계(30)의 화면의 크기(결상되는 웨이퍼면의 영역)는 제1 실시 형태의 릴레이 광학계(18)의 경우와 마찬가지로, 샷 영역 전체면으로 설정될 수 있다. 또한, 릴레이 광학계(30)의 화면 크기는 조명계(29)의 조명광이 임프린트 재료를 조사하는 영역보다 크게 설정될 수 있다. 릴레이 광학계(23)의 화면 크기는, 적어도 샷에 대응해서 기판에 형성되는 정렬 마크가 동시에 결상될 수 있는 한, 임의의 크기로 결정될 수 있다. 릴레이 광학계(30)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)에 의해, 웨이퍼의 표면(웨이퍼면)의 결상면(47)이 형성된다. 이러한 방식으로, 웨이퍼면의 결상면(47)이 몰드(5) 위에 형성된다. TTM 검출계(28)는 도 3에 도시된 TTM 검출계(19)와 유사하게 구성될 수 있다.
한편, 웨이퍼(8)가 조명계(29)로 조사되는 경우에, 도 4b에 도시된 바와 같이, TTM 검출계(28)는 조명계(29)로 교체된다. 조명계(29)로부터 조사된 조명광(3)은 릴레이 광학계(30)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)와 몰드(5)를 투과하고, 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지가 조명광(3)으로 조사되도록 한다. 임프린트 수지는 조명광(3)으로 조사함으로써 경화된다.
이러한 방식으로, TTM 검출계(28)와 조명계(29)를 전환하는 임프린트 장치(27)에 따르면, 릴레이 광학계(30) 내에 빔 스플리터를 구비하지 않고, 충분히 큰 NA를 갖는 TTM 검출계(28)와 조명계(29)를 몰드(5) 위에 배치하는 것이 가능하다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하여 제5 실시 형태에 대해서 설명한다.
설명을 간단하게 하기 위해, 전술한 실시 형태에서는 TTM 검출계로서 하나의 검출계만이 제공되는 것으로 가정하여 설명하였다. 그러나, TTM 검출계는 복수의 검출계로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다이 바이 다이 정렬의 실행 동안에 샷의 복수의 위치에 형성된 정렬 마크를 동시에 계측할 필요가 있는 경우, 복수의 TTM 검출계를 제공하는 것이 바람직하다. 하나의 TTM 검출계만이 제공되더라도, 스테이지를 이동시키거나 TTM 검출계를 이동시킴으로써, 샷의 복수의 위치에 형성된 정렬 마크를 계측할 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 스테이지 또는 검출계를 이동시키기 때문에, 정렬 정밀도가 저하되기 쉽고, 산출량 또한 감소된다는 문제가 발생한다. 몰드(5)의 상부는 배치상 붐비고 있어, 이러한 구성 때문에 종래 복수의 TTM 검출계를 몰드(5) 위에 배치하는 것은 어렵다.
따라서, 제5 실시 형태는, 몰드(5) 위에 릴레이 광학계를 제공함으로써, 충분히 큰 NA를 갖는 복수의 TTM 검출계(검출 광학계)를 몰드(5) 위에 배치하는 것을 특징으로 한다.
도 5a 내지 도 5c는 제5 실시 형태에 따른 복수의 TTM 검출계를 포함하는 임프린트 장치의 개략 블록도를 각각 나타낸 것이다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 제5 실시 형태에 따른 임프린트 장치는, 웨이퍼(8)를 유지하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(9), 몰드(5)를 유지하도록 구성된 임프린트 헤드(4), 수지 도포 기구(6) 및 제어 유닛(10)을 포함한다.
도 5a는 몰드(5) 위에 배치된 2개의 TTM 검출계를 포함하는 임프린트 장치(31)의 개략 블록도이다. 릴레이 광학계(34)는 몰드(5) 위에 제공되고, TTM 검출계는 몰드(5) 위의 배치상의 붐비는 것을 회피하도록 구성된 배치상 여유가 있는 공간에 위치될 수 있다. 도 5a에 도시된 예에서, TTM 검출계(32)와 TTM 검출계(33)이 배치상 여유가 있는 공간에 위치되고, 따라서 이들은 각각 충분히 큰 NA를 가질 수 있어, 고정밀도의 정렬을 구현할 수 있다.
2개의 TTM 검출계를 제공함으로써, 단일 샷의 2개의 상이한 정렬 마크가 동시에 검출되도록 하여, 고정밀도의 정렬 계측을 구현할 수 있다. 예를 들어, X 방향의 정렬 마크와 Y 방향의 정렬 마크를 검출하면, X 방향의 정렬 계측과 Y 방향의 정렬 계측을 동시에 행할 수 있다. 또한, 샷의 2개의 정렬 마크의 검출은 샷 형상의 보정도 가능하다.
또한, 제5 실시 형태에 따른 릴레이 광학계(34)는 조명광(3)과 상이한 광(비노광광)으로 샷 전체면을 결상하는 텔레센트릭 광학계이며, 복수의 TTM 검출계가 배치되도록 한다. 릴레이 광학계(34)는 몰드(5)를 통해서 웨이퍼면의 결상면(47)을 형성할 수 있다. 릴레이 광학계(34)는 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 릴레이 광학계(18)와 유사하게 구성될 수 있다. 대안적으로, 릴레이 광학계(34)는 제2 및 제3 실시 형태에서 설명한 릴레이 광학계(23)와 유사하게 구성될 수 있다. 또한, 빔 스플리터는, 조명계(24)로부터 조사된 조명광(3)의 광로와 계측광(11)의 광로의 일부가 공통으로 구성되도록 릴레이 광학계(34) 내에 제공될 수 있다.
또한, 도 5a에 도시된 TTM 검출계(32)와 TTM 검출계(33)의 상대 위치는 변경될 수 있다. TTM 검출계(32)와 TTM 검출계(33)의 위치를 변경함으로써, 웨이퍼 샷의 각 지점을 계측하는 것이 가능하다. 릴레이 광학계(34)의 화면의 크기(결상되는 웨이퍼면의 영역)는, 적어도 기판 상에 형성된 복수의 정렬 마크가 동시에 결상될 수만 있으면 임의의 크기로 결정될 수 있다.
TTM 검출계(32)와 TTM 검출계(33)로부터 조사된 계측광(11)은 릴레이 광학계(34)를 투과하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 릴레이 광학계(34), TTM 검출계(32) 및 TTM 검출계(33)를 통해 TTM 검출계(32, 33)용의 각각의 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 정렬될 수 있다. 릴레이 광학계(34)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)에 의해, 웨이퍼면이 결상되는 웨이퍼면의 결상면(47)이 몰드(5) 위에 형성된다. TTM 검출계(32, 33)는, 도 3에 도시된 TTM 검출계(19)와 유사하게 구성될 수 있다.
본 실시 형태에 따른 임프린트 장치(31)에서, 조명계(35)는, 조명광(3)으로 웨이퍼(8) 상에 몰드(5)를 임프린트한 후에 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지를 조사하기만 하면 된다. 따라서, 조명계(35)는 몰드(5) 위에 배치되는 대신에, TTM 검출계(32) 및 TTM 검출계(33)로부터 조사된 계측광(11)의 광축에 대하여 경사져서 배치될 수 있다. 전술한 배치는, 조명계(35)로부터 조사된 조명광(3)이, 웨이퍼(8)에 몰드(5)를 임프린트한 후에 몰드(5)를 투과하여, 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지를 조사하도록 할 수 있다. 임프린트 수지는 조명광(3)으로 조사됨으로써 경화된다. 이러한 방식으로, 조명계(35)로부터 조사된 조명광(3)(자외광)은 도 5a에 도시된 릴레이 광학계(34)를 통과하지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 릴레이 광학계(34)는 또한 조명광(3)과는 상이한 광(비노광광)이 결상하는 릴레이 렌즈를 특징으로 한다.
도 5a를 참조하여 설명된 임프린트 장치(31)는 복수의 TTM 검출계로서 2개의 검출계가 배치된다. 그러나, 임프린트 장치는 2개의 검출계 외에 3개의 검출계 또는 4개의 검출계 등의 임의의 복수의 TTM 검출계를 포함할 수 있다.
도 5b는 몰드(5) 위에 배치된 4개의 TTM 검출계를 포함하는 임프린트 장치(36)의 개략 블록도를 나타낸 것이다. 제5 실시 형태에서는, 몰드(5) 위에 릴레이 광학계(34)가 제공되어, TTM 검출계는 배치상 여유가 있는 공간에 배치될 수 있다. 따라서, TTM 검출계는 세로 방향(Z 방향)뿐만 아니라, 가로 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 배치될 수 있다.
임프린트 장치(36)는 도 5a에 도시된 임프린트 장치(31)와 유사하게 Z 방향으로 배치된 TTM 검출계(32) 및 TTM 검출계(33)에 추가하여, Y 방향으로 배치된 TTM 검출계(37) 및 TTM 검출계(38)를 포함하여, 임프린트 장치(36)는 총 4개의 TTM 검출계를 포함한다. 본 실시 형태에서, TTM 검출계(32)와 TTM 검출계(33)는 도 5a를 참조하여 설명된 TTM 검출계와 동일하다. TTM 검출계(37)로부터 조사된 계측광(11)과 TTM 검출계(38)로부터 조사된 계측광(11)은 각각 미러(39)와 미러(40)에 의해 반사되고, 릴레이 광학계(34)를 투과한 후, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 릴레이 광학계(34), TTM 검출계(37), TTM 검출계(38)를 통해 TTM 검출계(37, 38)용의 각 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 정렬될 수 있다.
미러(39)와 미러(40)는 결상면(47)의 근방에 배치되고, 반사광을 굴곡시켜서 수광 소자(46)가 이를 검출하도록 할 수 있다. 결상면(47)의 근방에 미러를 배치함으로써, 광선 유효 직경이 증가되기 전에 광선을 굴곡(반사)할 수 있고, 따라서 복수의 TTM 검출계를 용이하게 배치할 수 있다.
도 5b에 도시된 예에서는, 결상면(47)의 뒤에 미러(39)와 미러(40)가 배치되어 있다. 그러나, 미러(39) 및 미러(40)는 결상면(47)의 앞에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 릴레이 광학계(34)에 의해 형성되는 결상면(47)에, 또는 그 부근에 미러(39, 40)를 배치함으로써, 임프린트 장치(36) 전체의 높이를 감소시키고 설계 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 일부의 광속이 굴곡되어 있다. 그러나, 장치의 높이를 더 감소시키기를 원하는 경우, 검출계는 모든 광속을 굴곡함으로써 가로 방향으로 배치될 수 있다.
도 5c는 결상면(47)의 앞에 배치된 미러(39)와 미러(40)를 포함하는 임프린트 장치(53)의 개략 블록도를 나타낸 것이다. 도 5c에 도시된 TTM 검출계(37)와 TTM 검출계(38)는, 릴레이 광학계(34)가 결상면(47)을 형성하기 전에 미러(39) 및 미러(40)가 광선 일부를 굴곡하는 것을 특징으로 한다. 도 5b에 도시된 예의 경우와 같이, 광선 유효 직경이 증가되기 전에 광선을 굴곡하는 것이 가능하기 때문에, 복수의 TTM 검출계를 용이하게 배치할 수 있다.
릴레이 광학계(34)는 전술한 실시 형태의 설명에서 설명한 임의의 릴레이 광학계(18, 23, 30)와 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 도 5c에 도시된 바와 같이 결상면(47)을 형성하기 전에 미러를 배치해서 반사광을 굴곡하는 경우, 반드시 결상면(47)이 형성되지는 않는다. 이러한 경우, 미러(39)와 미러(40)에 의해 광이 굴곡된 후에, 정렬 마크로부터 반사된 광이 결상된다. 그 때문에, 미러(39)와 미러(40)는 릴레이 광학계(34)의 일부로서 간주될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 이와 같은 경우에도 "릴레이 광학계는 웨이퍼면의 결상면(47)을 형성한다."라고 표현된다.
이러한 방식으로, 몰드(5)의 위에 릴레이 광학계를 배치하는 방법을 이용하면, 몰드(5) 위에서 배치상 붐비는 것을 완화시킬 수 있고, 충분히 큰 NA를 갖는 복수의 TTM 검출계를 배치할 수 있다. 따라서, 복수의 정렬 마크를 동시에 검출하는 경우에도, TTM 검출계가 광량을 충분히 확보할 수 있어서, 고정밀도의 정렬을 구현할 수 있다.
*도 6a 내지 도 6c를 참조하여 제6 실시 형태에 대해서 설명한다.
도시 및 설명을 간단하게 하기 위해, 도 5a 내지 5c에 도시된 예에서, 조명계(35)는 TTM 검출계의 광축에 대하여 경사져서 배치된다. 그러나, 복수의 TTM 검출계가 몰드(5) 위에 배치되는 경우에도, 조명계로부터의 조명광이 웨이퍼(8)에 대하여 수직으로 입사되는 방식으로 임프린트 시스템이 구성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 제6 실시 형태에 따른 임프린트 장치(41)를 개략적으로 도시하는 블록도이다. 임프린트 장치(41)는 복수의 TTM 검출계를 포함하고, 조명계로부터의 조명광이 웨이퍼(8)에 대하여 수직으로 입사되는 방식으로 구성된다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 제6 실시 형태에 따른 임프린트 장치(41)는 웨이퍼(8)를 유지하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(9), 몰드(5)를 유지하도록 구성된 임프린트 헤드(4), 수지 도포 기구(6) 및 제어 유닛(10)을 포함한다. 또한, 임프린트 장치(41)는, 도 5b에 도시된 임프린트 장치(36)와 마찬가지로, TTM 검출계(32, 33, 37, 38)(검출 광학계)를 갖고 구성된다.
도 6a는 정렬 동작 동안의 임프린트 장치(41)를 나타낸다. 정렬 동작 동안에는, TTM 검출계(32, 33, 37, 38)로부터 조사된 계측광(11)은 릴레이 광학계(34)에 제공된 릴레이 광학계 내부 렌즈(49)를 투과하여, 몰드(5)와 웨이퍼(8)를 조사한다. 몰드(5)에 형성된 정렬 마크와 웨이퍼(8)에 형성된 정렬 마크로부터의 반사광은 릴레이 광학계(34) 및 TTM 검출계(32, 33, 37, 38)를 통해 TTM 검출계(32, 33, 37, 38)용의 수광 소자(46)에 의해 검출된다. 검출 신호에 기초해서 몰드(5)와 웨이퍼(8)가 서로 정렬될 수 있다. 이러한 방식으로, 정렬 동작 동안의 계측광(11)의 광로는 도 5b에 도시된 광로와 다르지 않다.
릴레이 광학계(34)는 전술한 실시 형태의 설명에서 설명한 임의의 릴레이 광학계(18, 23, 30, 34)와 유사하게 구성될 수 있다. 릴레이 광학계(34)의 화면의 크기(결상되는 웨이퍼면의 영역)는, 적어도 기판 상에 형성된 복수의 정렬 마크가 동시에 결상될 수 있는 한 임의의 크기로 결정될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 예에서, 계측광(11) 및 반사광을 굴곡시키는 미러(39, 40)는 릴레이 광학계(34)의 결상면(47) 뒤에 배치된다. 그러나, 제5 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 미러(39, 40)는 결상면(47)의 앞에 배치될 수 있거나 또는 결상면(47)에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로 결상면(47) 부근에 미러(39, 40)를 배치함으로써, 광선의 유효 직경이 증가되기 전에 광선을 굴곡시킬 수 있어서, 복수의 TTM 검출계를 용이하게 배치하는 것이 가능하다.
제6 실시 형태에 따른 임프린트 장치(41)에서는, 조명계(42)가 몰드(5) 위에 배치된다. 웨이퍼(8)를 조사하는 경우, 도 6b에 도시된 바와 같이, 조명계(42)용 미러(43)가 릴레이 광학계(34) 내에 배치된다. 조명계(42)로부터 조사된 조명광(3)은 조명계(42)용 렌즈(48)를 투과하고, 굴곡 미러(51)에 의해 굴곡되며, 릴레이 광학계(34) 내에 배치된 미러(43)로 안내된다. 미러(43)에 의해 반사된 조명광(3)은 몰드(5)를 투과하여, 웨이퍼(8)에 공급된 임프린트 수지가 조사될 수 있도록 한다. 임프린트 수지는 조명광(3)으로 조사함으로써 경화된다.
도 6c는 복수의 TTM 검출계(32, 33, 37, 38)와 조명계(42)를 하나의 유닛(44)으로 통합해서 몰드(5) 위에 배치한 임프린트 장치(41)를 나타낸다. 제6 실시 형태는 몰드(5) 위에 릴레이 광학계(34)를 제공하는 방법을 채용하고 있고, 이 경우에는, TTM 검출계(32, 33, 37, 38)와 조명계(42)로 구성된 유닛(44)과 같은 대형의 유닛이더라도 몰드(5) 위에 통합해서 배치할 수 있다. 몰드(5) 위에 릴레이 광학계(34)를 제공하여, 도 6c에 도시된 대형의 유닛(44)이 몰드(5) 위에 배치될 수 있어서, 충분히 큰 NA를 각각 갖는 TTM 검출계(32, 33, 37, 38)를 이용하여 고정밀도의 정렬을 구현할 수 있다.
제6 실시 형태에서는, 릴레이 광학계(34)에 미러(43)를 삽입하고 릴레이 광학계(34)로부터 미러(43)를 후퇴시킴으로써, 계측광(11)과 조명광(3)을 선택적으로 몰드(5)와 웨이퍼(8)에 조사할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 미러(43)는 조명광(3)과 계측광(11)을 분리시킬 수 있는 임의의 광학 부재로 대체될 수 있다. 예를 들어, 릴레이 광학계(34)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 빔 스플리터로 대체될 수 있다. 빔 스플리터를 이용하면, 미러(43)를 이동시키기 위한 구동 기구(도시 생략)를 필요로 하지 않게 된다.
도 9에 도시된 종래 기술에 따르면, 몰드(5)의 상부는 배치상의 이유로 매우 붐비고, 따라서, 작은 NA(45)를 갖는 TTM 검출계(7)만이 몰드(5) 위에 배치될 수 있다. 전술한 실시 형태 중 임의의 것에 따르면, 임프린트 장치는 큰 NA를 갖는 TTM 검출계로 구성될 수 있고, 따라서 고정밀도의 정렬을 구현할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 임프린트 장치는, 몰드(5)와 웨이퍼(8) 사이에서 발생하는 오정렬을 고정밀도로 보정할 수 있어서, 기초의 패턴 상에 몰드(5)를 고정밀도로 정렬할 수 있다. 또한, 이러한 임프린트 장치는 디바이스의 수율 향상에 기여할 수 있다.
전술한 모든 실시 형태는, TTM 검출계가 광원을 포함하고, 정렬 마크에 계측광을 조사하는 예를 기반으로 설명하였다. 그러나, TTM 검출계는 반드시 광원을 포함하지 않아도 된다. 임프린트 장치는 TTM 검출계로부터 개별적으로 정렬 마크를 조사하기 위한 광원(계측광 조명 유닛)을 포함할 수 있다. 임프린트 장치는, 계측광 조명 유닛으로부터 조사된 광으로 정렬 마크를 조사하고, 정렬 마크로부터 반사된 광이 TTM 검출계에 의해 수광 소자로 안내되는 방식으로 구성될 수 있다.
전술한 모든 실시 형태는 릴레이 광학계가 샷 전체면을 결상하는 예를 기반으로 설명하였다. 그러나, 릴레이 광학계는 반드시 샷 전체면을 결상할 필요는 없다. 릴레이 광학계는, 복수의 마크가 검출계로 동시에 안내될 수 있는 한 임의의 방식으로 결상할 수 있다. 또한, 임프린트 장치는 복수의 샷 영역을 포함하여 결상하는 릴레이 광학계를 채용할 수 있다.
디바이스(예를 들어, 반도체 집적 회로 소자 또는 액정 표시 소자) 제조 방법은, 전술한 임프린트 장치를 이용해서 기판(웨이퍼, 글래스 플레이트 및 필름 형상 기판)에 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 디바이스 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판에 에칭을 행하는 단계를 포함할 수 있다. 디바이스 제조 방법이 패턴 가공된 매체(기록 매체) 또는 광학 소자 등의 다른 물품을 제조하는 경우, 디바이스 제조 방법은, 패턴이 형성된 기판에 에칭을 행하는 대신에 다른 가공을 행하는 단계를 포함할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 물품 제조 방법은 종래 방법에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.
본 실시예는 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 본원은 개시된 실시 형태에 제한되지 않음이 이해될 것이다. 이하의 청구범위의 범주는 모든 변경, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 광의의 해석을 따라야 한다.

Claims (12)

  1. 몰드를 이용함으로써 기판에 공급된 임프린트 재료에 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며,
    릴레이 광학계에 의해 결상면에 기판을 결상하는 단계와,
    검출계에 의해 결상면으로부터 광을 이용함으로써 기판으로부터 반사된 광 또는 마크의 상을 검출하는 단계와,
    상기 기판으로부터 반사된 광 또는 검출된 마크에 기초하여 상기 기판 및 상기 몰드의 위치를 조정하는, 임프린트 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임프린트 재료는, 상기 릴레이 광학계의 광학 부재의 일부를 이용함으로써 조명계로부터의 조명광으로 조사되어 경화되는, 임프린트 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판으로부터의 광과 상기 조명광은 상기 릴레이 광학계의 광학 부재를 이용함으로써 분할되는, 임프린트 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출계는 상기 기판에 형성된 마크와 상기 몰드에 형성된 마크에 광을 조사하도록 구성된 광원을 포함하고,
    상기 광원으로부터의 광의 파장과 상기 조명광의 파장은 서로 상이한, 임프린트 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조명광은 자외광이고,
    상기 광원으로부터의 광은 가시광 또는 적외광인, 임프린트 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 조명계로부터의 조명광을 반사하고, 상기 기판으로부터의 광을 투과하는, 임프린트 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 조명계로부터의 조명광을 투과하고, 상기 기판으로부터의 광을 반사하는, 임프린트 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 조명계로부터의 조명광은 상기 릴레이 광학계를 투과하고, 상기 임프린트 재료에 조사됨으로써, 상기 임프린트 재료가 경화되는, 임프린트 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 조명광을 반사하고 반사된 조명광으로 상기 임프린트 재료를 조사하는 미러를, 상기 임프린트 재료를 경화시키는 경우에, 상기 릴레이 광학계 내로 이동시키도록 구성된 구동 기구를 더 포함하는, 임프린트 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 광학계에 의해 결상되는 상기 기판 상의 영역의 크기는 상기 릴레이 광학계 및 상기 검출계에 의해 결상되는 상기 기판 상의 영역의 크기보다 큰, 임프린트 방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 릴레이 광학계에 의해 결상되는 상기 기판 상의 영역의 크기는 상기 조명광으로 조사되는 상기 기판 상의 영역 이상인, 임프린트 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검출계는, 상기 기판에 형성된 마크로부터의 광과 상기 몰드에 형성된 마크로부터의 광이 입사하도록 하는 위치에서 상기 검출계가 어긋나는 조건에서, 상기 결상면으로 따라 이동하고, 각각의 마크의 상을 형성하며, 각각의 마크로부터의 광을 이용하여 각각의 마크로 인한 무아레 패턴을 형성하는, 임프린트 방법.
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