KR20180136902A - 검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180136902A
KR20180136902A KR1020180068088A KR20180068088A KR20180136902A KR 20180136902 A KR20180136902 A KR 20180136902A KR 1020180068088 A KR1020180068088 A KR 1020180068088A KR 20180068088 A KR20180068088 A KR 20180068088A KR 20180136902 A KR20180136902 A KR 20180136902A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
mark
wavelength
detection
substrate
Prior art date
Application number
KR1020180068088A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102373203B1 (ko
Inventor
도시키 이와이
다카미츠 고마키
도모카즈 다키
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 KR20180136902A publication Critical patent/KR20180136902A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102373203B1 publication Critical patent/KR102373203B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/705—Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591—Testing optical components
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70681—Metrology strategies
    • G03F7/70683—Mark designs
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706835—Metrology information management or control
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706845—Calibration, e.g. tool-to-tool calibration, beam alignment, spot position or focus
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706849—Irradiation branch, e.g. optical system details, illumination mode or polarisation control
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706851—Detection branch, e.g. detector arrangements, polarisation control, wavelength control or dark/bright field detection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7069—Alignment mark illumination, e.g. darkfield, dual focus
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출 장치는, 상기 검출 대상을 조명광으로 조명하는 광원과, 상기 조명광으로 조명된 상기 검출 대상으로부터의 광에 기초하여 상기 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기와, 상기 광원을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 조명광은 복수의 파장의 광을 포함하고, 상기 광원은 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정 가능하고, 상기 제어부는, 상기 검출 대상을 조명하는 광의 파장과 상기 검출기의 검출 오차의 관계를 나타내는 파장 특성에 기초하여, 상기 검출기의 검출 오차가 저감되도록, 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정한다.

Description

검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법{DETECTION APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위해 투영 노광 장치 및 임프린트 장치 등의 리소그래피 장치가 사용된다. 리소그래피 장치는 기판 상에 원판의 패턴을 전사한다. 투영 노광 장치에서는, 기판의 샷 영역과 원판(레티클)이 위치 정렬되고, 원판의 패턴이 투영 광학계를 통해 기판의 샷 영역에 투영됨으로써, 기판 상에 도포된 포토레지스트에 잠상 패턴이 형성된다. 잠상 패턴을 현상함으로써, 기판 상에 물리적인 패턴이 형성된다. 임프린트 장치에서는, 기판의 샷 영역 상에 임프린트재가 배치되고, 임프린트재와 원판(몰드)이 접촉한 상태에서 임프린트재를 경화시킴으로써 기판 상에 임프린트재의 경화물을 포함하는 패턴이 형성된다.
기판의 샷 영역과 원판을 위치 정렬할 때, 샷 영역과 원판의 상대 위치가 검출된다. 이 검출은, 샷 영역에 설치된 마크와 원판에 설치된 마크의 상대 위치를 검출함으로써 이루어질 수 있다. 투영 노광 장치에서는, 예를 들어 기판측의 마크와 원판측의 마크로 박스 인 박스(box in box)가 구성될 수 있다. 임프린트 장치에서는, 예를 들어 기판측의 마크와 원판측의 마크로 무아레 무늬가 형성될 수 있다.
특허문헌 1에는, 마크 검출계에서 유래되는 검출 오차를 평가하고, 해당 평가 결과에 기초하여 조명 조건(예를 들어, 조명 개구수 등의 조명 방법, 또는 조명 파장)을 최적화하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2012-59853호 공보
마크 등의 검출 대상이 제조 오차(가공 오차)에 따라서 비대칭 형상을 가지면, 마크의 위치 정보의 검출 결과에 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차는 WIS(Wafer Induced Shift)라 불리고 있다. 마크 등의 검출 대상이 비대칭 형상을 갖는 것에 의한 검출 오차를 저감시키는 것은, 단순하게 마크를 조명하기 위한 조명광의 파장(단일 파장)을 조정하는 것만으로는 어렵다.
본 발명은 비대칭 형상을 갖는 검출 대상의 위치 정보를 고정밀도로 검출하기 위해 유리한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출 장치에 관련되고, 상기 검출 장치는, 상기 검출 대상을 조명광으로 조명하는 광원과, 상기 조명광으로 조명된 상기 검출 대상으로부터의 광에 기초하여 상기 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기와, 상기 광원을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 조명광은 복수의 파장의 광을 포함하고, 상기 광원은 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정 가능하고, 상기 제어부는, 상기 검출 대상을 조명하는 광의 파장과 상기 검출기의 검출 오차의 관계를 나타내는 파장 특성에 기초하여, 상기 검출기의 검출 오차가 저감되도록, 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정한다.
본 발명에 따르면, 비대칭 형상을 갖는 검출 대상의 위치 정보를 고정밀도로 검출하기 위해 유리한 기술이 제공된다.
도 1은 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기의 광원의 일 구성예를 나타내는 도면.
도 2는 리소그래피 장치의 일례로서의 임프린트 장치의 구성예를 나타내는 도면.
도 3은 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기의 일 구성예를 나타내는 도면.
도 4는 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기의 다른 구성예를 나타내는 도면.
도 5는 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기의 광원의 다른 구성예를 나타내는 도면.
도 6은 계측 광학계의 퓨필 분포를 예시하는 도면.
도 7은 무아레 무늬를 발생하는 마크 및 무아레 무늬를 예시하는 도면.
도 8은 무아레 무늬를 발생하는 마크를 예시하는 도면.
도 9는 형상 오차(제조 오차)를 갖지 않는 마크(a) 및 비대칭 형상 오차(제조 오차)를 갖는 마크(b)의 단면 구조를 예시하는 모식도.
도 10은 비대칭 형상 오차(제조 오차)를 갖는 마크의 단면 구조(a) 및 해당 단면 구조에 대하여 시뮬레이션에 의해 얻은 파장 특성(b)을 나타내는 도면.
도 11은 검출기의 광원에 의한 조명 조건(광원에 발생시키는 조명광을 구성하는 복수의 파장의 광 각각의 강도)을 결정하는 방법을 예시하는 도면.
도 12는 파장 600nm의 광과 파장 680nm의 광을 1대 3의 광량비로 합성하여 얻어지는 조명광으로 검출 대상을 조명했을 때에 검출기의 촬상 소자에 의해 얻어지는 파형을 나타내는 도면.
도 13은 광원의 구성예를 나타내는 도면.
도 14는 복수의 마크의 배치를 예시하는 도면.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을, 그 예시적인 실시 형태를 통해 설명한다. 이하에서는, 기판 상에 원판의 패턴을 전사하는 리소그래피 장치의 일례로서 임프린트 장치에 대하여 설명하지만, 리소그래피 장치는, 원판의 패턴이 투영 광학계를 통해 기판에 전사되는 투영 노광 장치여도 된다.
도 2에는, 본 발명의 리소그래피 장치의 일 실시 형태로서의 임프린트 장치(1)의 구성이 나타나 있다. 임프린트 장치(1)는, 기판(8)의 샷 영역 상에 배치된 임프린트재(9)에 몰드(7)의 패턴 영역(7a)을 접촉시켜, 임프린트재를 경화시킴으로써, 임프린트재(9)의 경화물을 포함하는 패턴을 샷 영역 상에 형성한다.
임프린트재로서는, 경화용 에너지가 부여됨으로써 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭하는 경우도 있음)이 사용된다. 경화용 에너지로서는, 전자파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자파는, 예를 들어 그 파장이 10nm 이상 1mm 이하의 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은 광의 조사에 의해 또는 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 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 임프린트재는, 액적 형상, 또는 복수의 액적이 연결되어 생긴 섬 형상 또는 막 형상으로 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 주위의 회전, Y축 주위의 회전, Z축 주위의 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 주위 회전, Y축에 평행인 축의 주위 회전, Z축에 평행인 축의 주위 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 제어한다는 것을 의미한다. 위치 정렬(얼라인먼트)은 기판(8) 및 몰드(7)의 적어도 한쪽의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.
임프린트 장치(1)는 경화부(2)와, 검출기(3)와, 몰드 구동 기구(4)와, 기판 구동 기구(5)와, 디스펜서(임프린트재 공급부)(6)와, 제어부(15)를 구비할 수 있다. 경화부(2)는, 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 몰드(7)를 접촉시키는 접촉 공정 후에, 임프린트재를 경화시키는 에너지를 임프린트재에 조사하고, 이에 의해 임프린트재를 경화시킨다. 경화부(2)는, 예를 들어 임프린트재를 경화시키기 위한 광을 발생하는 광원일 수 있다. 광원은, 예를 들어 고압 수은 램프, 각종 엑시머 램프, 엑시머 레이저 또는 발광 다이오드일 수 있다. 몰드(7)는 패턴 영역(7a)을 가지고, 패턴 영역(7a)에는, 오목부에 의해 패턴이 형성되어 있다. 기판(8) 상의 임프린트재(9)와 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 접촉한 상태에 있어서, 임프린트재(9)가 패턴 영역(7a)의 오목부에 충전될 수 있다. 몰드(7)는, 임프린트재(9)를 경화시키기 위한 광을 투과하는 재료, 예를 들어 석영으로 구성될 수 있다.
기판 구동 기구(5)는 기판(8)을 보유 지지하고, 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. 몰드 구동 기구(4)는 몰드(7)를 보유 지지하고, 몰드(7)를 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) 및 몰드 구동 기구(4)는, 기판(8)과 몰드(7)의 상대 위치가 조정되게 기판(8) 및 몰드(7)의 적어도 한쪽을 구동하는 구동 기구를 구성한다. 해당 구동 기구에 의한 상대 위치의 조정은, 기판(8) 상의 임프린트재에 대한 몰드(7)의 접촉, 및 경화된 임프린트재(경화물의 패턴)로부터의 몰드(7)의 분리를 위한 구동을 포함한다.
검출기(3)는, 기판(8)의 샷 영역과 몰드(7)의 상대 위치를 검출하기 위해서, 샷 영역에 설치된 마크(11)(제2 마크)와 몰드(7)에 설치된 마크(10)(제1 마크)의 상대 위치를 위치 정보로서 검출한다. 여기서, 마크(11) 및 마크(10)는 위치 정보의 검출 대상을 구성한다. 마크(11) 및 마크(10)는, 예를 들어 무아레 무늬를 형성하는 마크일 수 있다. 이 경우, 무아레 무늬에 기초하여, 검출 대상인 위치 정보로서, 마크(11)와 마크(10)의 상대 위치가 검출기(3)에 의해 검출될 수 있다. 또는, 마크(11) 및 마크(10)는 박스 인 박스를 구성할 수 있다. 이 경우, 검출 대상의 위치 정보로서, 마크(11)의 위치 및 마크(10)의 위치가 각각 검출기(3)에 의해 검출될 수 있다.
검출기(3)는 마크를 관찰하기 위한 광학계를 포함하고, 해당 광학계의 광축은 기판(8)의 표면에 수직으로 배치될 수 있다. 검출기(3)는 검출 대상의 마크 위치에 따라서 X 방향 및 Y 방향에 대하여 위치 결정하기 위한 구동 기구에 의해 구동될 수 있다. 또한, 검출기(3)는 포커스 조정을 위해 Z 방향에 대해서도 구동되어도 되고, 포커스 조정용 광학계를 포함해도 된다.
검출기(3)에 의해 검출된 위치 정보에 기초하여, 제어부(15)는, 기판(8)의 샷 영역과 몰드(7)가 위치 정렬되게 기판 구동 기구(5) 및 몰드 구동 기구(4)의 적어도 한쪽을 제어한다. 임프린트 장치(1)는, 기판(8)의 샷 영역의 형상과 몰드(7)의 패턴 영역(7a)의 형상을 일치시키기 위해 몰드(7)를 변형시키는 변형 기구를 구비해도 된다. 이 경우, 제어부(15)는, 검출기(3)에 의해 검출된 복수의 위치 정보에 기초하여, 샷 영역과 패턴 영역(7a) 사이의 형상차를 검출하고, 이 형상차에 기초하여 변형 기구를 제어할 수 있다.
디스펜서(6)는 기판(8)의 샷 영역 상에 임프린트재(9)를 배치한다. 디스펜서(6)는, 기판 구동 기구(5)에 의해 기판(8)이 구동되고 있는 상태에서, 드롭 레시피에 따른 타이밍에 임프린트재(9)를 토출하도록 구성될 수 있다. 드롭 레시피는, 샷 영역에서의 임프린트재(9)의 배치를 나타내는 정보(맵)이다. 디스펜서(6)는 임프린트 장치(1)의 외부에 설치되어도 된다. 이 경우, 디스펜서(6)에 의해 기판(8) 상에 임프린트재(9)가 배치된 상태에서 기판(8)이 임프린트 장치(1)에 제공될 수 있다.
제어부(15)는 경화부(2), 검출기(3), 몰드 구동 기구(4), 기판 구동 기구(5) 및 디스펜서(6)를 제어한다. 제어부(15)는, 예를 들어 FPGA(Field Programmable Gate Array의 약칭) 등의 PLD(Programmable Logic Device의 약칭), 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit의 약칭), 또는 프로그램이 내장된 범용 컴퓨터, 또는 이들의 전부 또는 일부의 조합에 의해 구성될 수 있다.
이하, 임프린트 장치(1)에 의한 임프린트 처리에 대하여 설명한다. 먼저, 기판 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 기판(8)이 기판 구동 기구(5)의 기판 보유 지지부(도시하지 않음)로 반송되고, 해당 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지된다. 이어서, 제어부(15)에 의한 제어 하에서, 패턴 형성 대상(임프린트 대상)의 샷 영역(이하, 간단히 「샷 영역」이라고 함)이 디스펜서(6) 아래에 배치되도록 기판 구동 기구(5)에 의해 기판(8)이 구동된다. 기판 구동 기구(5)에 의해 기판(8)이 구동되면서 디스펜서(6)에 의해 샷 영역 상에 임프린트재(9)가 배치된다.
이어서, 제어부(15)에 의한 제어 하에서, 샷 영역이 몰드(7) 아래에 배치되도록 기판 구동 기구(5)에 의해 기판(8)이 구동된다. 이어서, 제어부(15)에 의한 제어 하에서, 샷 영역 상의 임프린트재(9)와 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 접촉하도록, 몰드 구동 기구(4) 및 기판 구동 기구(5)의 적어도 한쪽이 동작한다.
이어서, 제어부(15)에 의한 제어 하에서, 검출기(3)에 의해 기판(8)의 샷 영역과 몰드(7)의 패턴 영역(7a)의 위치 정보(상대 위치)가 검출되고, 이 위치 정보에 기초하여 샷 영역과 패턴 영역(7a)이 위치 정렬된다. 샷 영역과 패턴 영역(7a)의 위치 정렬은, 기판 구동 기구(5) 및 몰드 구동 기구(4)의 적어도 한쪽에 의해 이루어질 수 있다. 이 때, 샷 영역과 패턴 영역(7a) 사이의 형상차에 기초하여, 몰드(7)가 변형 기구에 의해 변형되어도 된다.
이어서, 제어부(15)에 의한 제어 하에서, 경화부(2)로부터 경화를 위한 에너지가 몰드(7)를 통해 임프린트재(9)에 조사되어, 임프린트재(9)가 경화된다. 이에 의해, 임프린트재(9)의 경화물을 포함하는 패턴이 샷 영역 상에 형성된다. 이어서, 제어부(15)에 의한 제어 하에서, 샷 영역 상의 임프린트재(9)의 경화물과 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 분리되도록, 몰드 구동 기구(4) 및 기판 구동 기구(5)의 적어도 한쪽이 동작한다.
이하, 검출기(3)의 구성을 예시적으로 설명한다. 도 3에는, 검출기(3)의 구성예가 나타나 있다. 검출기(3)는 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)를 포함할 수 있다. 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)는 일부를 공유하도록 구성될 수 있다. 조명 광학계(22)는, 광원(23)으로부터의 조명광을 프리즘(24) 등의 광학 소자에 의해 검출 광학계(21)와 동일한 광축 상으로 유도하고, 마크(10 및 11)를 해당 조명광으로 조명한다. 광원(23)은, 예를 들어 할로겐 램프, LED, 반도체 레이저(LD), 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 조명광으로서는, 임프린트재(9)를 경화시키지 않는 파장의 광이 사용될 수 있다.
프리즘(24)은 검출 광학계(21) 및 조명 광학계(22)의 공통의 퓨필면 또는 그 근방에 배치될 수 있다. 마크(10, 11)는 각각 회절 격자로 구성될 수 있다. 검출 광학계(21)는, 조명 광학계(22)에 의해 조명된 마크(10, 11) 각각으로부터의 회절광을 간섭시켜 무아레 무늬(간섭 줄무늬)를 촬상 소자(25)의 촬상면에 형성한다. 촬상 소자(25)는, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 이미지 센서일 수 있다. 몰드(7)의 마크(10)로부터의 회절광과 기판(8)의 마크(11)로부터의 회절광에 의해 무아레 무늬가 형성되므로, 무아레 무늬의 광량은 몰드(7) 및 기판(8)의 회절 효율에 의존할 수 있다. 특히, 회절 효율은 파장의 변화에 대하여 주기적으로 변화되기 때문에, 효율적으로 무아레 무늬를 검출할 수 있는 파장과, 무아레 무늬의 검출이 곤란한 파장이 존재한다. 무아레 무늬의 검출이 곤란한 파장의 광은 노이즈가 될 수 있다.
프리즘(24)은 접합면을 가지고, 해당 접합면에는, 조명 광학계(22)의 퓨필면의 주변 부분의 광을 반사하기 위한 반사막(24a)이 설치될 수 있다. 반사막(24a)은 검출 광학계(21)의 퓨필 크기(또는 검출 NA: NAo)를 규정하는 개구 조리개로서도 작용한다. 프리즘(24)은 접합면에 반투막을 갖는 하프 프리즘이어도 된다. 또는, 프리즘 대신에, 표면에 반사막을 성막한 판형의 광학 소자가 사용되어도 된다. 또는, 도 3에 있어서의 프리즘(24)의 주변 부분을 투과부, 중심 부분을 반사부로 하고, 광원(23)의 위치와 촬상 소자(25)의 위치를 교체한 구성으로 해도 된다.
프리즘(24)이 배치되는 위치는, 반드시 검출 광학계(21) 및 조명 광학계(22)의 공통의 퓨필면 또는 그 근방이 아니어도 된다. 예를 들어, 도 4에 예시되는 바와 같이, 검출 광학계(21) 및 조명 광학계(22)는 각각의 퓨필면에 개별의 개구 조리개(26, 27)를 가져도 된다. 프리즘(24)은, 예를 들어 접합면에 반투막을 갖는 하프 프리즘일 수 있다.
도 1에는, 광원(23)의 구성이 예시되어 있다. 광원(23)은 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)를 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)는 반도체 레이저일 수 있지만, 반도체 레이저에 한정되지 않고, LED를 포함해도 되고, 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프, 나트륨 램프 등의 램프를 포함해도 된다. 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)는 복수 종류의 발광 소자를 포함해도 된다. 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)의 개수는, 도 1에서는 7개이지만, 임의의 개수로 할 수 있다. 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)가 각각 발생하는 광의 강도는, 예를 들어 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)에 각각 공급되는 전류에 의해 조정 가능하다.
복수의 발광 소자(30a 내지 30g)가 각각 발생한 광은, 분기 파이버(31)에 의해 합성될 수 있다. 분기 파이버(31)는, 일단부가 분리되고 타단부가 묶인 복수의 파이버 소선으로 구성되고, 해당 일단부는 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)에 접속되고, 해당 타단부는 옵티컬 로드(33)에 접속되어 있다. 분기 파이버(31)의 단부면(32)은, 예를 들어 도 1의 (b)와 같은 구성을 가질 수 있다. 도 1의 (b)에 있어서, 사선을 그은 부분은, 각 파이버 소선의 코어를 나타내고 있다. 각 파이버 소선의 코어의 직경이 Φ0.4mm인 경우, 분기 파이버(31)의 단부면(32)의 직경은, 클래드 부분도 포함하여 약 Φ1.3mm 정도일 수 있다. 복수의 파이버 소선은 직선형으로 배치되어도 되고, 동심원형으로 배치되어도 되고, 다른 형상을 이루게 배치되어도 된다. 복수의 발광 소자(30a 내지 30g) 각각으로부터의 광의 합성에는, 예를 들어 다이크로익 미러, 편광빔 스플리터 또는 하프 미러 등의 광학 소자가 사용되어도 된다.
광원(23)은, 복수의 파장을 포함하는 조명광을 발생하기 위해서, 넓은 파장 대역의 광을 발생하는 램프 광원과, 해당 램프 광원이 발생한 광의 장파장측을 차단하는 장파장 컷 필터와, 해당 램프 광원이 발생한 광의 단파장측을 차단하는 단파장 컷 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 장파장 컷 필터 및 단파장 컷 필터는, 광의 입사 위치에 의해 연속적으로 투과 대역이 변화되는 필터일 수 있다.
옵티컬 로드(33)는 옵티컬 인터그레이터의 일례이며, 옵티컬 로드(33)로부터 사출(射出)되는 광의 공간 광강도 분포를 균일화한다. 옵티컬 로드(33) 대신에, 다른 옵티컬 인터그레이터, 예를 들어 마이크로렌즈 어레이가 채용되어도 된다.
옵티컬 로드(33)로부터 사출되는 광은, ND 필터(34)에 의해 강도가 조정될 수 있다. ND 필터(34)는, 그것을 통과하는 광의 강도를 조정 가능한 광학 소자이며, 예를 들어 석영 부재에 형성하는 금속막의 종류나 두께에 의해 투과율을 조정 가능하다. ND 필터(34)는, 예를 들어 투과율이 서로 상이한 복수의 ND 필터로부터 선택되어 광로에 삽입되어도 된다. 또는, ND 필터(34)는, 광이 투과하는 위치에 따라서 투과율이 연속적으로 변화되는 필터여도 되고, 이 경우, 광로에 대한 ND 필터(34)의 위치에 의해 투과율이 조정될 수 있다.
ND 필터(34)로부터 사출된 광은, 확산판(35)을 통해 파이버(36)에 입사될 수 있다. 발광 소자(30a 내지 30g)의 전부 또는 일부로서 반도체 레이저를 채용한 경우, 반도체 레이저가 발생하는 광의 파장 대역이 수 nm로 좁기 때문에, 간섭에 의해 관찰되는 상에 노이즈(스페클 노이즈)를 발생할 수 있다. 그래서, 확산판(35)을 회전 또는 시프트시켜 시간적으로 파형의 상태를 변화시킴으로써, 관찰되는 스페클 노이즈를 저감시키는 것이 바람직하다.
파이버(36)로부터 사출되는 광은, 조명광으로서 광원(23)으로부터 사출된다. 도 1의 예에서는, 파이버(36)의 수는 하나이지만, 도 5에 예시되는 바와 같이, 광로에 하프 미러(37)를 배치하여 광을 분할하고, 각각의 광을 파이버(36a, 36b)에 입사시킴으로써 2축분의 조명광을 얻을 수 있다. 또한, 분할수를 변경하면, 2축에 한정되지 않고, 복수축분의 조명광을 얻을 수 있다. 광의 분할에는, 예를 들어 하프 미러 또는 미러를 채용할 수 있다.
도 6에는, 검출기(3)의 조명 광학계(22)의 퓨필 강도 분포(IL1 내지 IL4)와, 검출 광학계(21)의 개구수 NAo의 관계가 예시되어 있다. 조명 광학계(22)의 퓨필 강도 분포는, 제1극(IL1)과, 제2극(IL2)과, 제3극(IL3)과, 제4극(IL4)을 포함할 수 있다. 조명 광학계(22)는, XY 평면에 있어서 마크(10, 11)의 패턴이 배열된 방향에 수직으로 입사하는 광과, 해당 방향에 평행으로 입사하는 광에 의해, 마크(10, 11)를 조명할 수 있다. 개구 조리개로서 기능하는 반사막(24a)을 조명 광학계(22)의 퓨필면에 배치하고, 불필요한 광을 차광함으로써, 하나의 광원(23)으로부터 복수의 극(즉, 제1극(IL1) 내지 제4극(IL4))을 형성할 수 있다.
이하, 도 7의 (a) 내지 (d)를 참조하면서, 마크(10, 11)로부터의 회절광에 의한 무아레 무늬의 발생 원리, 및 무아레 무늬를 사용한 마크(10)(몰드(7))와 마크(11)(기판(8)의 샷 영역)의 상대 위치의 검출에 대하여 설명한다. 도 7의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 마크(10)로서 몰드(7)에 설치된 회절 격자(제1 회절 격자)(41)와, 마크(11)로서 기판(8)에 설치된 회절 격자(제2 회절 격자)(42)는, 검출 방향에 있어서의 패턴(격자)의 주기가 약간 상이하다. 격자의 주기가 서로 상이한 2개의 회절 격자를 겹치면, 2개의 회절 격자의 각각으로부터의 회절광의 간섭에 의해, 회절 격자간의 주기차를 반영한 주기를 갖는 패턴인 무아레 무늬가 나타난다. 회절 격자끼리의 상대 위치에 의해 무아레 무늬의 위상이 변화되기 때문에, 무아레 무늬를 검출함으로써 마크(10, 11)의 상대 위치, 즉, 몰드(7)와 기판(8)(의 샷 영역)의 상대 위치를 구할 수 있다.
구체적으로는, 주기가 약간 다른 회절 격자(41)와 회절 격자(42)를 겹치면, 회절 격자(41, 42) 각각으로부터의 회절광이 중첩됨으로써, 도 7의 (c)에 예시되는 바와 같이, 주기의 차를 반영한 주기를 갖는 무아레 무늬가 발생한다. 무아레 무늬는, 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치에 의해 명암의 위치(위상)가 변화된다. 예를 들어, 회절 격자(41, 42) 중 한쪽 회절 격자를 X 방향으로 어긋나게 하면, 도 7의 (c)에 예시되는 무아레 무늬는, 도 7의 (d)에 예시된 바와 같이 변화될 수 있다. 무아레 무늬는, 회절 격자(41)와 회절 격자(42) 사이의 위치 어긋남양을 확대하고, 큰 주기의 줄무늬로서 발생하기 때문에, 검출 광학계(21)의 해상력이 낮아도, 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.
무아레 무늬를 검출하기 위해서, 회절 격자(41, 42)를 명시야에서 검출하는(회절 격자(41, 42)를 수직 방향으로부터 조명하고, 회절 격자(41, 42)에서 수직 방향으로 회절되는 회절광을 검출하는) 경우, 검출 광학계(21)는 회절 격자(41, 42)로부터의 0차 광도 검출해버린다. 0차 광은, 무아레 무늬의 콘트라스트를 저하시키는 요인이 된다. 그래서, 검출기(3)는 0차 광을 검출하지 않는(즉, 회절 격자(41 및 42)를 사입사로 조명하는) 암시야의 구성을 갖는 것이 바람직하다.
암시야의 구성에서도 무아레 무늬를 검출하기 위해서, 회절 격자(41, 42) 중 한쪽 회절 격자를 도 8의 (a)에 도시한 바와 같은 체커 보드상의 회절 격자로 하고, 다른쪽 회절 격자를 도 8의 (b)에 도시한 바와 같은 회절 격자로 할 수 있다. 도 8의 (b)에 예시되는 회절 격자는, 검출 방향으로 주기적으로 배열된 패턴과, 검출 방향에 직교하는 방향으로 주기적으로 배열된 패턴을 포함한다.
도 6, 도 8의 (a), (b)의 구성에서는, 제1극(IL1) 및 제2극(IL2)으로부터의 광이 회절 격자에 입사하고, 체커 보드상의 회절 격자에 의해 Y 방향으로 회절함과 함께 X 방향으로도 회절한다. 또한, 주기가 약간 다른 회절 격자에 의해 X 방향으로 회절된 광은, X 방향의 상대 위치 정보를 가지고 검출 광학계(21)의 퓨필 상의 검출 영역(NAo)에 입사하고, 촬상 소자(25)에서 검출된다. 이것을 사용하여, 2개의 회절 격자의 상대 위치를 구할 수 있다.
도 6에 나타내는 퓨필 강도 분포와 도 8의 (a), (b)에 나타낸 회절 격자의 관계에 있어서는, 제3극(IL3) 및 제4극(IL4)으로부터의 광은, 회절 격자의 상대 위치의 검출에는 사용되지 않는다. 단, 도 8의 (c), (d)에 나타낸 회절 격자의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 제3극(IL3) 및 제4극(IL4)으로부터의 광은 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용되고, 제1극(IL1) 및 제2극(IL2)으로부터의 광은 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용되지 않는다. 또한, 도 8의 (a), (b)에 나타낸 회절 격자의 조와, 도 8의 (c), (d)에 나타낸 회절 격자의 조를, 검출 광학계(21)의 동일 시야 내에 배치하여 동시에 2개 방향의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 도 6에 나타내는 퓨필 강도 분포가 유리하다.
이하, 도 9의 (a), (b)를 참조하면서 마크(검출 대상)의 단면 구조에 대하여 예시적으로 설명한다. 도 9의 (a), (b)의 예에서는, 마크는 3층으로 구성된 구조를 갖는다. 이들 층은 단차를 가지므로, 광이 조사되었을 때 단차에 의해 광의 회절이 발생한다. 그 때문에, 마크로서 인식될 수 있다. 도 9의 (a)에 예시된 마크(11a)는, 형상 오차(제조 오차)를 갖지 않는 마크이다. 도 9의 (b)에 예시된 마크(11b)는, 비대칭 형상 오차(제조 오차)를 갖는 마크이다. 마크(11a)는 대칭인 구조를 가지므로, 회절광의 회절각은 이상적인 것이 된다. 그 때문에, 검출되는 마크의 위치에 오차를 발생하지 않는다. 그러나, 마크(11b)는 비대칭 형상 오차를 가지므로, 회절광의 회절 각도가 이상적인 상태로부터 비대칭성에 따른 만큼 어긋난다. 따라서, 검출되는 마크의 위치는, 실제 위치에 대하여 오차를 가질 수 있다. 이 오차가 크면, 기판의 층과 층 사이의 중첩 정밀도가 저하되어, 제조 불량을 야기할 수 있다.
도 10의 (a), (b)를 참조하면서 검출기(3)의 조명광의 파장과 검출기(3)의 검출 오차의 관계를 예시적으로 설명한다. 여기서, 검출기(3)의 검출 오차는, 마크(11)가 비대칭 형상(제조 오차)을 가짐으로써 발생하는 검출 오차이다. 도 10의 (a)에는, 기판(8)의 마크(11) 및 몰드(7)의 마크(10)의 단면 형상이 예시되어 있다. 도 10의 (b)에는, 도 10의 (a)에 예시되는 단면 형상에 대하여 시뮬레이션을 행한 결과(검출기(3)의 조명광의 파장과 검출기(3)의 검출 오차의 관계를 나타내는 파장 특성)가 예시되어 있다.
이 시뮬레이션에서는, 마크(11)가 주기 패턴으로 구성되고, 해당 주기 패턴의 단차(52)가 200nm, 피치(51)가 1000nm인 것으로 하고, 형상의 오차량(53)이 40nm인 것으로 하였다. 기판(8)은, 그 모재가 실리콘 기판으로 구성되고, 마크(11)가 SiO2로 구성되어 있다. 마크(11) 상에는, 임프린트재(9)를 사이에 두고 몰드(7)가 배치되어 있다. 도 10의 (b)의 횡축은, 검출기(3)의 조명광의 파장이며, 종축은, 마크(11)가 비대칭 형상을 갖는 것에 기인하는 검출기(3)의 검출 오차(마크(10, 11)와의 상대 위치의 검출 오차)이다. 파장에 따라서 검출기(3)의 검출 오차가 변화된다. 이 시뮬레이션은, 암시야에 대하여 이루어져 있지만, 명시야에 있어서도 조명광의 파장에 따라서 검출기(3)의 검출 오차가 변화된다.
이하, 도 11을 참조하면서 검출기(3)의 광원(23)에 의한 조명 조건, 보다 구체적으로는, 광원(23)에 발생시키는 조명광을 구성하는 복수의 파장의 광 각각의 강도를 결정하는 방법을 예시적으로 설명한다. 도 11은 임프린트 장치(1)의 동작을 나타내는 흐름도이며, 이 동작은 제어부(15)에 의해 제어된다. 도 11에 있어서, 공정 101 내지 103은 테스트 샘플을 형성하는 공정이며, 공정 104는 테스트 샘플을 사용하여 조명 조건을 변경하면서 검출기(3)에 의해 마크(10, 11)의 상대 위치를 검출하여 테스트 샘플에 관한 파장 특성을 얻는 공정이다. 공정 105는 공정 104에서 얻어진 파장 특성에 기초하여, 검출기(3)의 광원(23)에 의한 조명 조건, 보다 구체적으로는, 광원(23)에 발생시키는 조명광을 구성하는 복수의 파장의 광 각각의 강도를 결정하는 공정이다. 공정 106은 공정 105에서 결정한 조명 조건을 보존하는 공정이다.
이하, 공정 101 내지 106에 대하여 상세하게 설명한다. 공정 101에서는, 물품의 제조를 위한 기판과 동일 구조를 갖는 기판(8)이 기판 구동 기구(5)의 기본 보유 지지부로 반송되고, 해당 기판 보유 지지부에 의해 보유 지지된다. 또한, 공정 101에서는, 물품의 제조를 위한 몰드(7)가 몰드 구동 기구(4)의 몰드 보유 지지부로 반송되고, 해당 몰드 보유 지지부에 의해 보유 지지된다. 공정 102에서는, 기판(8)의 테스트 샘플의 형성 대상의 샷 영역과 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 프리얼라인먼트된다. 프리얼라인먼트는, 예를 들어 기판(8)과 몰드(7)가 이격된 상태에서, 기판(8)의 하나 또는 복수의 샷 영역의 마크(11)와 몰드(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출기(3)에 의해 검출함으로써 이루어질 수 있다.
공정 103에서는, 먼저, 기판(8)에 있어서의 테스트 샘플의 형성 대상의 샷 영역에 디스펜서(6)에 의해 임프린트재(9)가 배치된다. 공정 103에서는, 이어서 임프린트재(9)와 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 접촉하도록 몰드 구동 기구(4) 및 기판 구동 기구(5)의 적어도 한쪽이 구동된다. 공정 103에서는, 이어서 검출기(3)에 의해 테스트 샘플의 형성 대상의 샷 영역의 마크(11)와 몰드(7)의 마크(10)의 상대 위치를 검출하면서 해당 샷 영역과 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 위치 정렬된다. 여기서, 검출기(3)에 의한 검출 결과에는, 기판(8)의 마크(11)가 갖는 비대칭 형상에 기인하는 검출 오차가 포함될 수 있다. 공정 103에서는, 이어서 경화부(2)에 의해 임프린트재(9)를 경화시킨다. 이에 의해, 테스트 샘플로서, 샷 영역 상에 임프린트재(9)의 경화물을 포함하는 패턴을 갖는 구조체가 형성된다.
공정 104에서는, 임프린트재(9)의 경화물을 포함하는 패턴과 몰드(7)의 패턴 영역(7a)이 접촉한 상태에서, 공정 103에서 형성된 테스트 샘플의 파장 특성이 검출기(3)를 사용하여 취득된다. 보다 구체적으로는, 제어부(15)는, 복수의 파장의 테스트광 각각으로 광원(23)이 테스트 샘플을 조명하도록 광원(23)을 제어하고, 해당 복수의 파장의 테스트광 각각에 대하여 검출기(3)에 테스트 샘플의 위치 정보를 검출시킨다. 이 위치 정보는, 구체적으로는, 마크(10)와 마크(11)의 상대 위치일 수 있다. 그리고, 제어부(15)는, 해당 복수의 파장의 테스트광 각각에 대하여 검출기(3)에 의해 얻어진 테스트 샘플의 위치 정보에 기초하여 파장 특성을 얻는다. 파장 특성은 테스트광의 파장과 검출기(3)의 검출 오차의 관계를 나타내는 데이터이며, 도 10의 (b)에 예시된 파장 특성과 등가이다. 이 예에서는, 공정 101 내지 103에 있어서 테스트 샘플을 형성하고, 공정 104에 있어서 테스트 샘플을 사용하여 파장 특성을 얻지만, 전술한 바와 같은 시뮬레이션에 의해 도 10의 (b)에 예시된 것과 같은 파장 특성을 얻는 것도 가능하다.
공정 105에서는, 제어부(15)는, 공정 104에서 얻은 파장 특성에 기초하여, 몰드(7)를 사용하여 물품을 제조할 때의 검출기(3)의 광원(23)에 의한 조명 조건, 보다 구체적으로는, 광원(23)에 발생시키는 조명광을 구성하는, 복수의 파장의 광 각각의 강도를 결정한다. 이 조명 조건은, 마크(11)가 제조 오차에 의해 비대칭 형상을 갖는 것에 기인하는 검출기(3)에 의한 검출 오차를 저감시키기 위해 유리한 조건이다. 이 조명 조건의 결정 방법에 대해서는 후술한다. 공정 106에서는, 제어부(15)는 공정 105에서 결정한 조명 조건을 보존한다. 이에 의해, 몰드(7)를 사용하여 물품을 제조할 때, 마크(11)가 제조 오차에 의해 비대칭인 형상을 갖는 것에 기인하는 검출기(3)에 의한 검출 오차를 저감시키면서 마크(10)와 마크(11)의 상대 위치(위치 정보)를 얻을 수 있다.
이하, 공정 104에 대하여 상세하게 설명한다. 복수의 파장의 테스트광은, 광원(23)이 서로 다른 파장의 광을 발생하는 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)로서 복수의 반도체 레이저를 갖는 경우, 복수의 발광 소자(30a 내지 30g) 중 발광시킬 광학 소자를 선택함으로써 발생할 수 있다. 보다 구체적으로는, 복수의 발광 소자(30a 내지 30g)를 순서대로 발광시키면 된다. 반도체 레이저는, 안정되게 발진할 때까지의 상승 시간이 수초 이내로 고속이기 때문에, 공정 104를 단시간에 완료할 수 있다.
광원(23)이 복수의 발광 소자(30a 내지 30g) 대신에 하나의 램프로 구성되는 경우, 램프가 발생하는 광의 파장 대역은 넓기 때문에, 파장 컷 필터를 사용하는 것이 유리하다. 예를 들어, 단파장 컷 필터와 장파장 컷 필터의 조합을 바꿈으로써, 원하는 파장 대역을 갖는 테스트광을 발생시킬 수 있다. 또한, 광의 입사 위치에 의해 연속적으로 투과 대역이 변화되는 파장 컷 필터를 사용함으로써, 광원(23)이 발생하는 테스트광의 파장을 작게 제어할 수 있다.
또한, 광원(23)으로서 파장 대역이 200nm 이상이며, 또한 넓은 대역을 갖는 광을 발생하는 램프를 사용하고, 촬상 소자(25)로서 컬러 화상을 촬상 가능한 촬상 소자를 사용하는 것이, 파장 특성의 취득 시간의 단축을 위해 유리하다. 컬러 화상을 촬상 가능한 촬상 소자는, 예를 들어 RGB의 컬러 필터를 가질 수 있다. 이러한 예에 의하면, 마크(11)의 비대칭 형상에 기인하는 검출 오차를 3개의 파장 대역 각각에 대하여 동시에 검출할 수 있다. 컬러 화상을 촬상 가능한 촬상 소자는, 복수의 파장 대역의 광을 분리하여 검출 가능한 복수의 파장 선택 필터를 갖는 촬상 소자의 일례이다. 광원(23)으로서 R 대역의 광을 발생하는 반도체 레이저, G 대역의 광을 발생하는 반도체 레이저 및 B 대역의 광을 발생하는 반도체 레이저를 포함하는 복수의 발광 소자를 사용하고, 촬상 소자(25)로서 컬러 화상을 촬상 가능한 촬상 소자를 사용해도 된다.
예를 들어, 컬러(RGB)의 촬상 소자의 감도가 R: 590 내지 720nm, G: 480 내지 600nm, B: 400 내지 540nm인 경우를 생각한다. 이 경우, 400 내지 480nm의 범위 내의 파장 대역의 광을 발생하고, 이것을 B 화소(B 대역의 광을 통과하는 컬러 필터를 갖는 화소)에 의해 검출할 수 있다. 또한, 540 내지 590nm의 범위 내의 파장 대역의 광을 발생하고, 이것을 G 화소(G 대역의 광을 통과하는 컬러 필터를 갖는 화소)에 의해 검출할 수 있다. 또한, 600 내지 720nm의 범위 내의 파장 대역의 광을 발생하고, 이것을 R 화소(R 대역의 광을 통과하는 컬러 필터를 갖는 화소)에 의해 검출할 수 있다.
또한, 파장 특성의 취득 시간의 단축을 위한 다른 방법으로서, 필요한 정보의 일부를 내삽에 의해 구하는 방법을 들 수 있다. 또한, 내삽의 방법으로서, 테스트 샘플과 동일한 구조를 갖는 모델에 기초하여 시뮬레이션에 의해 얻어진 결과를 사용하여 피팅을 행하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 도 10의 (b)와 같은 시뮬레이션 결과가 얻어진 경우, 도 10의 (b)를 근사하는 함수를 산출해두고, 그 함수를 피팅 함수의 초기 함수로 하여, 실측에 의해 얻어진 데이터를 사용하여 계수를 피팅할 수 있다. 이에 의해 시뮬레이션 결과와 경향이 동등한 그래프를 그릴 수 있다. 그 그래프로부터 실측하지 않은 파장의 검출 오차를 산출한다. 또한, 시뮬레이션 결과를 사용하는 것이 아니라, 과거의 유사한 프로세스 조건에서의 실측 결과에 기초하여, 피팅 초기 함수를 정하여 피팅을 행하는 방법도 유효하다. 이에 의해, 계측 점수를 저감시켜도 실측값에 대한 오차를 저감시키는 것이 가능하다.
또한, 전술한 바와 같이, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 시뮬레이션에 의해 파장 특성을 얻을 수도 있다. 시뮬레이션은 제어부(15)에 있어서 실행되어도 되고, 제어부(15)에 접속된 컴퓨터를 이용하여 실행되어도 된다. 시뮬레이션에 있어서는, 마크가 갖는 비대칭 형상이 변화된 경우에 시뮬레이션에 의해 얻어지는 파장 특성과 실제의 파장 특성 사이에 괴리가 발생하는 것이 고려되어야 한다. 이러한 괴리는, 파장 특성에 기초하여 결정되는 조명 조건에서 검출되는 위치 정보에 오차를 발생시킬 수 있다.
그래서, 이러한 원인에서 발생하는 오차를 저감시키는 방법을 설명한다. 먼저, 파장 특성이 복수의 모델에 대하여 구해진다. 복수의 모델은, 비대칭 형상(제조 오차에 의해 발생하는 형상 오차)이 서로 상이한 복수의 모델이며, 예를 들어 적층되는 층의 두께 또는 기울기가 서로 상이한 복수의 모델일 수 있다. 이어서, 복수의 모델에 관한 시뮬레이션 결과로부터, 각 파장에 대해서, 형상 오차에 대한 검출 오차의 민감도가 구해진다. 이어서, 복수의 모델에 대하여 얻어진 민감도를 균형맞추어, 형상 오차에 대한 민감도가 낮은 복수의 파장이 검출용 파장으로서 선택된다.
도 10의 (b)에 나타낸 예는, 마크(10)와 마크(11)의 위치 정렬 오차가 없는 상태(마크(10)의 위치와 마크(11)의 위치가 일치한 상태)를 전제로 하여 시뮬레이션을 행한 결과이다. 따라서, 검출 오차=0nm가 위치 정렬 오차=0이다. 공정 103에 있어서 테스트 샘플을 형성할 때, 마크(11)의 비대칭 형상에 기인하여, 검출기(3)에 의해 검출된 마크(10)와 마크(11)의 상대 위치에는 검출 오차가 존재할 수 있다. 따라서, 검출기(3)에 의해 검출된 마크(10)와 마크(11)의 상대 위치에 기초하여 위치 정렬이 이루어진 기판(8)의 샷 영역과 몰드(7) 사이에도 위치 정렬 오차가 존재할 수 있다. 위치 정렬 오차가 존재하면, 그 상태로 복수의 파장에서 마크(10, 11)의 상대 위치를 검출하면, 도 10의 (b)의 그래프에 대하여 위치 정렬 오차에 상당하는 오프셋양이 더해진 결과가 얻어진다.
검출기(3)에 의해 검출된 결과로부터 오프셋양을 구하기 위해서는, 마크(11)와 마크(10)의 올바른 상대 위치(위치 정렬 오차)를 알 필요가 있다. 그 때문에, 중첩 검사 장치 등의 평가 장치를 사용하여, 테스트 샘플에 있어서의 위치 정렬 오차가 평가될 수 있다. 제어부(15)는, 상기 방법으로 얻어진 파장 특성과, 평가 장치를 사용하여 얻어진 평가 결과에 기초하여, 오프셋양이 보정된 파장 특성을 얻는다. 보정된 파장 특성은, 도 10의 (b)에 나타난 시뮬레이션 결과가 정확한 경우, 해당 시뮬레이션 결과와 동등한 것이 될 수 있다.
예를 들어, 테스트 샘플을 제작할 때의 기판(8)의 마크(11)와 몰드(7)의 마크(10)의 위치 정렬 오차가 100nm인 경우, 도 10의 (b)의 검출 오차=0nm의 위치가 실제로는 100nm 오프셋된 위치로서 계측된다. 그 테스트 샘플을 중첩하여 검사 장치 등의 평가 장치로 평가하면, 중첩 오차(위치 정렬 오차)가 100nm로서 평가된다.
이하, 공정 105에 대하여 상세하게 설명한다. 도 10의 (b)에 예시되는 파장 특성과 같이, 조명광(또는 테스트광)의 파장에 의해 검출 오차가 변화된다. 제어부(15)는, 검출기(3)의 검출 오차(검출기(3)에 의해 검출되는 위치 정보의 오차)가 저감되도록, 검출기(3)의 광원(23)에 의한 조명 조건, 보다 구체적으로는, 광원(23)에 발생시키는 조명광을 구성하는 복수의 파장의 광 각각의 강도를 결정한다. 여기서, 광원(23)은 복수의 파장의 광 각각의 강도를 적어도 3개의 강도로 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 광원(23)은, 복수의 파장의 광의 적어도 하나에 대해서는, 강도를 연속적으로 조정 가능하도록 구성될 수 있다.
일례에 있어서, 제어부(15)는, 광원(23)에 발생되는 조명광을 구성하는 복수의 파장의 광의 가중치 부여를 결정한다. 예를 들어, 조명광을 구성하는 복수의 광의 파장수를 n, 각각의 파장을 λ1, λ2, ㆍㆍㆍ λn, 각각의 파장에 있어서의 검출 오차를 m1, m2, ㆍㆍㆍmn, 가중치 부여의 계수를 k1, k2, ㆍㆍㆍkn으로 한다. 가중치 부여가 행해진 조명광으로 검출 대상의 위치 정보를 검출하였을 때의 검출 결과 m은, 이하의 식으로 표시된다. 검출 오차 m1, m2, ㆍㆍㆍmn은 파장 특성으로부터 얻어진다.
m=k1×m1+k2×m2+… +kn×mn
여기서, k1+k2+… +kn=1
제어부(15)는, m=0이 되도록 k1 내지 kn의 값을 결정한다. 각 파장 λ1 내지 λn의 광을, 결정된 k1 내지 kn의 비로 합성하여 조명광을 생성함으로써, 검출기(3)의 검출 오차를 저감시킬 수 있다.
검출 오차 m1 내지 mn의 부호가 모두 동일한 경우에는, m의 값을 0으로 하지 못한다. 이 경우, m이 임의의 값 x가 되도록 k1 내지 kn의 값을 결정하고, k1 내지 kn의 비로 합성하여, 조명광을 사용하여 검출기(3)에 의해 검출된 결과로부터 x를 차감함으로써, 검출 대상의 위치 정보를 얻을 수 있다.
검출 오차 m1 내지 mn 중 어느 것에 0이 되는 파장 λi가 있는 경우, 그 파장 λi의 계수 ki를 1로 하고, 다른 계수를 0이 되도록 조명광을 발생함으로써 검출 오차를 없앨 수 있다. 그러나, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 검출 오차가 0이 되는 파장 585nm 부근은, 변화량(미분값)이 커지는 파장이기 때문에, 형상 오차에 대한 민감도가 높아진다고 생각된다. 그 때문에, 그 파장의 광만으로 구성되는 조명광에 의해 검출기(3)가 위치 정보를 검출하는 경우, 기판간에 있어서의 검출 결과의 변동, 및 샷 영역간에 있어서의 검출 결과의 변동이 커질 수 있다. 또한, 파장 640nm 부근은, 검출 오차가 0으로 되지만 변화량(미분값)이 작기 때문에, 사용해도 검출 결과의 변동은 커지지 않다.
그래서, 제어부(15)는 다음과 같은 방법으로 계수 k1 내지 kn을 결정하는 것이 바람직하다. 먼저, 제어부(15)는 각 파장에 대해서, 검출 대상의 제조 오차(형상 오차)에 대한 민감도(파장 특성에 있어서의 당해 파장에 있어서의 검출 결과를 미분함)를 구한다. 그리고, 제어부(15)는 민감도가 작은 파장을 우선적으로 선택한다. 예를 들어, 제어부(15)는 민감도가 작은 순서대로 소정 개수의 파장을 선택한다. 그리고, 제어부(15)는 선택한 파장 중 검출 오차의 부호가 서로 다른 적어도 2개의 파장을 다시 선택한다. 이 때, 제어부(15)는 동시에 위치 정보를 검출해야 할 다른 마크(마크(10, 11) 이외의 마크)가 있는 경우에는, 당해 다른 마크를 검출 가능한 파장을 포함하도록, 검출 오차의 부호가 서로 다른 적어도 2개의 파장을 추가로 선택하면 된다.
이하, 보다 구체적인 예를 제공하기 위해서, 도 10의 (b)에 예시되는 파장 특성에 기초하여, 광원(23)에 발생시키는 조명광을 구성하는 복수의 파장의 광 각각의 강도를 결정하는 방법을 설명한다. 여기에서는, 일례로서, 도 10의 (b)에 예시되는 파장 특성에 기초하여, 파장 600nm의 광과 파장 680nm의 광을 1대 3의 광량비로 합성하여 조명광을 생성하는 것을 생각한다. 도 12에는, 파장 600nm의 광과 파장 680nm의 광을 1대 3의 광량비로 합성하여 얻어지는 조명광으로 마크(10, 11)를 조명하였을 때 검출기(3)의 촬상 소자(25)에 의해 얻어지는 파형(화상을 검출 방향에 평행인 선으로 슬라이스한 파형)이 예시되어 있다. 도 12에 있어서, 종축은 광량, 횡축은 촬상 소자(25)에 있어서의 위치를 나타낸다. 파장 600nm의 광에 의한 검출 오차는 120nm, 파장 680nm의 광에 의한 검출 오차는 -40nm이기 때문에, 그들을 1대 3의 광량비로 합성한 조명광을 사용하면, 검출 오차는 0nm(120nm-40nm×3)가 된다. 그 때문에 오프셋분을 제거할 필요가 없다. 또한, 파장 600nm 및 680nm는 단차(52)의 변화량에 대하여 둔감하기 때문에, 단차(52)의 변화량의 변동에 상관없이, 높은 정밀도로 위치 정보(마크(10, 11)의 상대 위치)를 검출할 수 있다.
복수의 광의 파장의 광량비를 고려하여 조명광을 생성하는 방법으로서는, 광원(23)이 복수의 반도체 레이저를 갖는 경우, 각각의 반도체 레이저의 구동 전류값을 조정함으로써 출력 광량을 조정하는 방법을 들 수 있다. 또한 다른 방법으로서, 각각의 반도체 레이저로부터 사출된 광을 ND 필터를 통과시킨 후에 합성하는 방법을 들 수 있다.
도 13의 (a), (b)에는, 광원(23)의 구성예가 나타나 있다. 도 13의 (a)의 구성예에서는, 광원(23)은 할로겐 램프 등의 램프(60a, 60b), 단파장 컷 필터(61a, 61b)는 장파장 컷 필터(62a, 62b) 및 하프 미러(63)를 포함한다. 램프(60a, 60b)로부터의 광을 각각 컷오프 파장이 다른 파장 컷 필터를 통과시키고, 하프 미러(63)로 합성한다. 이에 의해, 예를 들어 할로겐 램프(60a)가 발생하는 광으로부터 파장 600nm의 광을 취출하고, 할로겐 램프(60b)가 발생하는 광으로부터 파장 680nm의 광을 취출하고, 그들을 합성하여 조명광을 생성할 수 있다. 각 파장의 광 광량에 대해서는, 램프(60a, 60b)에 인가하는 전압을 조정하는 것, 또는 ND 필터를 합성 전의 광로 중에 배치하는 방법에 의해 조정될 수 있다. 하프 미러(63)를 사용한 경우, 할로겐 램프(60a 및 60b)로부터의 광의 절반은 투과, 절반은 반사하기 때문에, 각각의 광을 스코프 2안분에 공급하면 효율적이다.
도 13의 (b)의 구성예에서는, 할로겐 램프 등의 램프(60)로부터의 광을 하프 미러(63a)로 분리하고, 각각의 광로에 파장 컷 필터(61a, 62a 및 61b, 62b)가 배치되어 있다. 각 파장의 광의 광량 조정에는, ND 필터가 사용될 수 있다. ND 필터에 의해 조광된 광이 하프 미러(63b)로 합성되어 조명광이 생성될 수 있다.
또한, 브로드 파장 대역에 있어서, 적분하였을 때에 검출 오차가 0nm로 되도록 파장 범위를 선택함으로써 전체적으로 검출 오차를 작게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 10의 (b)에 있어서, 파장 610nm로부터 700nm 범위의 검출 오차를 적분하면 0nm가 되므로, 이러한 범위의 조명광을 사용하면, 검출 오차는 발생하지 않는다. 또한, 단차(52)의 변화량에 대하여 검출 오차가 민감한 파장 640nm뿐만 아니라, 둔감한 파장도 사용하고 있기 때문에, 단차(52)의 변화량에 대한 검출 오차의 민감도는 감소한다.
이하, 광원(23)을 구성하는 발광 소자(30)로서 3종류의 파장의 레이저 광원(660nm, 730nm, 760nm)을 사용한 예에 대하여 설명한다. 레이저의 파장의 종류는 작은 쪽이 높은 정밀도로의 검출이 가능하지만, 광원(23)을 위한 스페이스나 비용을 고려하여 레이저의 수가 결정될 수 있다. 또한, 레이저의 종류에 대해서는, 파장에 의해 발광 강도에 차가 있기 때문에, 필요한 광량을 만족시키는 것이 선택될 수 있다. 예를 들어 1W 이상의 출력이 필요한 경우, 파장의 종류는 한정된다. 상기 3 파장(660nm, 730nm, 760nm)은, 소형이며 고출력의 레이저이다.
할로겐 램프 등의 파장 대역이 브로드 광원으로부터 3 영역의 파장을 잘라내는 방법과 비교하여, 레이저 광원을 사용하면 광출력을 높이는 것이 가능하다. 할로겐 램프나 메탈 할라이드 램프의 경우, 발광점으로부터 광이 퍼져서 나오기 때문에, Φ3mm 이하의 작은 영역에 효율적으로 집광하는 것이 곤란하다. 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트를 위해서는, 웨이퍼 상의 Φ3mm 이하의 영역을 광 조사하여 마크 위치를 검출할 필요가 있다. 그 때문에, 웨이퍼 상의 마크 영역에 집광하지 못하는 광은 계측에 사용할 수 없어, 불필요한 광이 된다. 즉, 할로겐 램프 등을 미소한 영역에 집광하여 사용하는 경우에 효율이 악화된다. 레이저 광원이면 Φ1mm 이하의 영역에 고휘도로 조사하는 것이 가능하다. 웨이퍼 상의 마크(11)를 고휘도로 조사할 수 있으면, 프로세스 상, 웨이퍼에 적층되는 물질이 광을 투과하기 어려운 물질이어도, 마크(11)의 반사광을 검출하는 것이 가능하다.
상기 구성을 갖는 광원(23)을 구비하는 임프린트 장치(1)에 있어서 도 11의 시퀀스의 공정 101 내지 104를 통해 테스트 샘플의 파장 특성을 얻을 수 있다. 여기서, 테스트 샘플의 위치 정보를 검출기(3)에서 검출함으로써 얻어진 파장 특성은, 중첩 검사 장치 등의 평가 장치를 사용하여 얻어진 평가 결과에 기초하여, 오프셋값이 보정될 수 있다.
보정된 파장 특성에 있어서, 3종류의 파장 중, 하나의 파장의 계측값의 부호가 다른 2종류의 파장에서 얻어진 계측값의 부호와 상이한 경우, 부호가 서로 다른 1 파장과 다른 1 파장을 사용하여 조명광이 생성되도록 각 파장의 강도가 결정된다. 예를 들어 파장 660nm의 검출 오차는 부, 파장 730nm의 검출 오차는 정, 파장 760nm의 검출 오차는 부가 된 경우, 파장 760nm의 광과 파장 660nm(또는 파장 760nm)의 광에 가중치 부여를 행하여 합성함으로써 조명광을 생성할 수 있다.
3종류의 파장 중, 계측값의 부호가 3종류의 파장 모두 동일한 부호인 경우, 어느 파장을 선택하더라도 오프셋분을 제거할 필요가 있다. 이 경우, 동시에 관찰하는 조(粗) 얼라인먼트용 마크의 광량으로부터, 가중치 부여의 비율을 정할 수 있다. 여기에서 동일한 시야에서 관찰하는 마크에 대하여 상세하게 설명한다.
도 14에는, 몰드(7)와 기판(8)을 중첩하였을 때 관찰되는 마크가 모식적으로 도시되어 있다. 외측 프레임의 범위(73)는, 검출기(3)로 한번에 관찰하는 것이 가능한 범위이다. 몰드측 마크(71a-1)(제1 마크)와 기판측 마크(72a-1)(제4 마크)의 기하적인 중심 위치를 기준으로 하여, 몰드(7)와 기판(8)의 샷 영역의 상대적인 위치 어긋남(D1)을 구할 수 있다. 몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1)는 소형화할 수 있기 때문에, 이에 의해 전유 영역의 작은 마크를 사용한 대략적인 위치 정렬이 가능해진다. 여기서, 몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1)의 반사율의 차이에 의해 검출되는 마크의 화상에 강도비가 발생한다. 강도비가 크면, 강도가 강한 마크의 화상이 포화되어 검출 오차가 발생한다. 그 때문에, 마크의 화상의 강도비를 억제할 필요가 있다.
이어서, 몰드측 마크(71a-2)와 기판측 마크(72a-2)가 겹침으로써 형성되는 무아레 무늬에 대하여 설명한다. 몰드측 마크(71a-2)와 기판측 마크(72a-2)는, 도 8의 (c) 또는 (d)에 나타내는 주기적인 패턴으로 구성되고, 계측 방향의 주기가 미소하게 상이하기 때문에, 중첩되면 Y 방향으로 무아레 무늬가 형성된다. 또한, 몰드측 마크와 기판측 마크의 주기의 차이에 의해, 상대 위치가 변화되었을 때의 무아레 무늬의 시프트 방향이 상이하다. 예를 들어, 몰드측 마크의 주기쪽이 기판측 마크의 주기보다도 미소하게 큰 경우, 기판(8)이 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 무늬도 +Y 방향으로 시프트된다. 반대로, 몰드측 마크의 주기쪽이 기판측 마크의 주기보다도 미소하게 작은 경우, 기판(8)이 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 무늬는 -Y 방향으로 시프트된다. 여기서, 2단째의 무아레 무늬(71a-2', 72a-2')는 몰드측 마크(71a-2')과 기판측 마크(72a-2')로 형성되고, 몰드측 마크(71a-2)와 기판측 마크(72a-2)와 계측 방향의 주기가 교체되어 있다. 그 때문에, 상대 위치가 바뀌면 계측되는 2단의 무아레 무늬의 위치가 반대 방향으로 변화된다. 상대적인 위치 어긋남(D2)으로부터, 몰드(7)와 기판(8)의 상대적인 위치 어긋남을 구한다. 이 때, 무아레 신호를 발생시키는 몰드측과 기판측의 주기적인 마크가 1 주기분 어긋나있어도, 무아레 신호 검출의 원리 상, 1 주기분의 어긋남을 검출하지 못한다. 그 때문에 계측 정밀도가 낮은 몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1)를 사용하여, 몰드(7)와 기판(8)에 1 주기분의 상대적인 위치 어긋남이 없음을 확인하고 있다. 몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1)는 몰드측과 기판측의 주기적 마크가 1 주기분의 위치 오차를 발생하지 않는 피치이면, 무아레 신호를 발생하는 마크로 해도 된다.
몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1)는 구성하는 물질이 상이하기 때문에, 검출되는 광량이 파장에 따라서 상이할 수 있다. 그 때문에, 3종류의 레이저의 광출력을 변화시킴으로써 마크의 강도비를 변화시킬 수 있다. 따라서 몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1)와 무아레 무늬의 강도비가 계측 가능한 범위가 되도록, 3종류의 레이저 출력에 가중치 부여를 행한다. 이에 의해 한번의 계측으로 몰드측 마크(71a-1)와 기판측 마크(72a-1), 무아레 무늬를 계측하는 것이 가능하다.
또한, 실측을 행하는 3종류의 파장 이외의 파장에서의 계측값에 대해서는, 웨이퍼와 마스크의 구조에 상정되는 비대칭 형상의 오차를 부여하여 시뮬레이션을 행함으로써 유추하는 것이 가능하다. 이에 의해, 마크 형상의 비대칭 오차의 양에 대한 각 파장의 민감도를 산출하고, 민감도가 낮아지는 파장을 우선적으로 사용할 수 있다.
나노임프린트 장치를 바탕으로 실시예를 기재하였지만, 반도체 노광 장치에도 동일하게 적용된다.
이어서, 상기 검출기(3)를 구비하는 임프린트 장치 등의 리소그래피 장치를 이용한 반도체 디바이스(반도체 IC소자, 액정 표시 소자, MEMS 등) 등의 물품을 제조하는 물품 제조 방법을 설명한다. 물품 제조 방법은, 상기 리소그래피 장치에 의해 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정과, 해당 패턴이 형성된 해당 기판을 가공하는 가공 공정을 포함하고, 해당 가공 공정에서 가공된 해당 기판으로부터 물품을 제조한다.
(기타 실시예)
본 발명은, 상기 실시형태의 하나 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 통해 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서 하나 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현 가능하다.
또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어,ASIC)에 의해서도 실행 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.
1: 임프린트 장치, 2: 경화부, 3: 계측기, 4: 몰드 구동 기구, 5: 기판 구동 기구, 6: 디스펜서, 7: 몰드, 8: 기판, 9: 임프린트재, 10: 마크, 11: 마크, 21: 검출 광학계, 22: 조명 광학계, 23: 광원, 30a 내지 30g: 발광 소자

Claims (12)

  1. 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출 장치이며,
    상기 검출 대상을 조명광으로 조명하는 광원과,
    상기 조명광으로 조명된 상기 검출 대상으로부터의 광에 기초하여 상기 검출 대상의 위치 정보를 검출하는 검출기와,
    상기 광원을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 조명광은 복수의 파장의 광을 포함하고, 상기 광원은 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정 가능하고,
    상기 제어부는, 상기 검출 대상을 조명하는 광의 파장과 상기 검출기의 검출 오차의 관계를 나타내는 파장 특성에 기초하여, 상기 검출기의 검출 오차가 저감 되도록, 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 3개 이상의 강도로 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 복수의 파장의 광의 하나 이상에 대해서는, 강도를 연속적으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 파장 특성을 시뮬레이션에 의해 취득하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 복수의 파장의 테스트광 각각에서 상기 광원이 테스트 샘플을 조명하도록 상기 광원을 제어하고, 상기 복수의 파장의 테스트광 각각에 대하여 상기 검출기에 상기 테스트 샘플의 위치 정보를 검출시켜, 상기 검출기에 의한 검출 결과에 기초하여 상기 파장 특성을 생성하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검출기에 의한 검출 결과 외에도, 평가 장치에 의해 상기 테스트 샘플의 위치 정보를 평가함으로써 얻어진 결과에 기초하여 상기 파장 특성을 생성하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 검출기는, 복수의 파장 대역의 광을 분리하여 검출 가능한 복수의 파장 선택 필터를 갖는 촬상 소자를 포함하고, 상기 촬상 소자에 의해 상기 복수의 파장 대역의 광을 동시에 검출함으로써 상기 테스트 샘플의 위치 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 파장 특성에 기초하여, 상기 복수의 파장 중 상기 검출 대상의 제조 오차에 대한 민감도가 낮은 2개 이상의 파장을 선택하고, 상기 2개 이상의 파장의 광으로 상기 조명광이 구성되도록 상기 광원을 제어하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 대상은 제1 마크 및 제2 마크를 갖고, 상기 위치 정보는 상기 제1 마크와 상기 제2 마크의 상대 위치 정보인 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원 및 상기 검출기에 의해 제3 마크와 제4 마크의 상대 위치 정보를 검출할 때, 상기 제어부는, 상기 제3 마크 및 상기 제4 마크를 동시에 검출할 수 있도록 상기 복수의 파장의 광 각각의 강도를 조정하는 것을 특징으로 하는, 검출 장치.
  11. 기판 상에 원판의 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이며,
    상기 기판과 상기 원판의 상대 위치를 검출하도록 구성된 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 검출 장치와,
    상기 검출 장치에 의해 검출된 상대 위치에 기초하여 상기 기판과 상기 원판을 위치 정렬하는 구동 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  12. 제11항에 기재된 리소그래피 장치에 의해 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정과,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 가공 공정을 포함하고,
    상기 가공 공정에서 가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품 제조 방법.
KR1020180068088A 2017-06-15 2018-06-14 검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법 KR102373203B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-117889 2017-06-15
JP2017117889 2017-06-15
JP2018097409A JP7152877B2 (ja) 2017-06-15 2018-05-21 検出装置、リソグラフィー装置および物品製造方法
JPJP-P-2018-097409 2018-05-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180136902A true KR20180136902A (ko) 2018-12-26
KR102373203B1 KR102373203B1 (ko) 2022-03-11

Family

ID=65006357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180068088A KR102373203B1 (ko) 2017-06-15 2018-06-14 검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7152877B2 (ko)
KR (1) KR102373203B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7414576B2 (ja) * 2020-02-21 2024-01-16 キヤノン株式会社 位置計測装置、重ね合わせ検査装置、位置計測方法、インプリント装置および物品の製造方法
JP7500258B2 (ja) * 2020-04-10 2024-06-17 キヤノン株式会社 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
JP2023091485A (ja) 2021-12-20 2023-06-30 キヤノン株式会社 検出装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100632889B1 (ko) * 2002-09-20 2006-10-13 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 2개이상의 파장을 사용하는 리소그래피시스템용정렬시스템 및 정렬방법
KR20100112537A (ko) * 2009-04-09 2010-10-19 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 조정가능한 파장 조명 시스템
JP2012059853A (ja) 2010-09-08 2012-03-22 Nikon Corp 検出条件最適化方法、プログラム作成方法、並びに露光装置及びマーク検出装置
KR20120140622A (ko) * 2011-06-21 2012-12-31 캐논 가부시끼가이샤 위치 검출 장치, 임프린트 장치 및 위치 검출 방법
KR20140088485A (ko) * 2013-01-02 2014-07-10 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 리소그래피 얼라인먼트를 위한 시스템 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2881062B2 (ja) * 1992-01-17 1999-04-12 キヤノン株式会社 基板の位置合わせ方法およびその装置
JP3590940B2 (ja) * 1995-04-27 2004-11-17 株式会社ニコン アライメント装置及び露光装置
JP2003224057A (ja) * 2002-01-30 2003-08-08 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100632889B1 (ko) * 2002-09-20 2006-10-13 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 2개이상의 파장을 사용하는 리소그래피시스템용정렬시스템 및 정렬방법
KR20100112537A (ko) * 2009-04-09 2010-10-19 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 조정가능한 파장 조명 시스템
JP2012059853A (ja) 2010-09-08 2012-03-22 Nikon Corp 検出条件最適化方法、プログラム作成方法、並びに露光装置及びマーク検出装置
KR20120140622A (ko) * 2011-06-21 2012-12-31 캐논 가부시끼가이샤 위치 검출 장치, 임프린트 장치 및 위치 검출 방법
KR20140088485A (ko) * 2013-01-02 2014-07-10 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 리소그래피 얼라인먼트를 위한 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019004143A (ja) 2019-01-10
KR102373203B1 (ko) 2022-03-11
JP7152877B2 (ja) 2022-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107305322B (zh) 测量设备、压印装置和制造产品、光量确定及调整的方法
CN110088878B (zh) 对准装置、对准方法、光刻装置和制造物品的方法
JP7414576B2 (ja) 位置計測装置、重ね合わせ検査装置、位置計測方法、インプリント装置および物品の製造方法
TW200837507A (en) A scatterometer, a lithographic apparatus and a focus analysis method
US9594315B2 (en) Detection apparatus, lithography apparatus and method of manufacturing article
KR102373203B1 (ko) 검출 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법
KR102262115B1 (ko) 임프린트 장치 및 물품 제조 방법
US20080246941A1 (en) Wavefront aberration measuring device, projection exposure apparatus, method for manufacturing projection optical system, and method for manufacturing device
JP2015125424A (ja) 光学装置、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法
TWI778345B (zh) 感測器裝置及用於微影量測之方法
TWI557517B (zh) A detection device, a lithographic apparatus, and a manufacturing method of the device
US11934098B2 (en) Detection apparatus, lithography apparatus, and article manufacturing method
US20230294351A1 (en) Object alignment method, imprint method, article manufacturing method, detection apparatus, imprint apparatus, mold, and substrate
US20240027921A1 (en) Detection device, lithography apparatus, and article manufacturing method
JP2009283795A (ja) アライメント検出系、露光装置およびデバイス製造方法
JP2014052614A (ja) マスク、マスクの製造方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置

Legal Events

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