KR20210106903A

KR20210106903A - 위치 계측 장치, 중첩 검사 장치, 위치 계측 방법, 임프린트 장치, 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR20210106903A
Application number: KR1020210018939A
Authority: KR
Inventors: 도시키 이와이; 다카미츠 고마키; 도모카즈 다키
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2021-08-31
Also published as: US11372342B2; JP7414576B2; US20210263432A1; JP2021131348A

Abstract

대상물의 계측 오차가 저감되는 위치 계측 장치가 제공된다.
대상물의 위치를 계측하는 위치 계측 장치는, 제1 파장의 광 및 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 포함하는 조명광으로 대상물을 조명하도록 구성되는 조명 유닛, 조명광으로 조명된 대상물로부터의 광을 검출함으로써 대상물의 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛, 및 계측 유닛에서의 대상물의 위치에 따라 달라지는 계측 오차가 저감되도록 제1 파장의 광 강도 대 제2 파장의 광 강도의 비율을 조정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

Description

위치 계측 장치, 중첩 검사 장치, 위치 계측 방법, 임프린트 장치, 및 물품 제조 방법{POSITION MEASUREMENT APPARATUS, OVERLAY INSPECTION APPARATUS, POSITION MEASUREMENT METHOD, IMPRINT APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 위치 계측 장치, 중첩 검사 장치, 위치 계측 방법, 임프린트 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 몰드 상의 미세구조를 반도체, 유리, 수지, 또는 금속 등의 워크피스에 전사하는 미세 가공 기술이 개발되어 주목을 받고 있다. 상기 기술은 수 나노미터 정도의 분해능으로 실행되기 때문에, 이들은 나노-임프린팅, 나노-엠보싱 등으로 지칭되며, 이들은 반도체의 제조 이외에 3차원 구조를 웨이퍼 레벨에서 집합적으로 가공할 수 있다. 이들은 포토닉 크리스탈(photonic crystal)과 같은 광학 소자, 마이크로 토탈 분석 시스템(micro total analysis system)(μ-TAS), 바이오칩 등의 제조 기술로서 광범위한 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 이러한 나노-임프린팅과 관련하여, 예를 들어 광학 임프린팅 방법을 반도체 제조 기술에 사용하는 경우에 대해서 이하에서 설명한다.

먼저, 계측되는 대상물(object)인 기판(웨이퍼) 상에 광경화성 수지로 이루어지는 수지층을 형성한다. 이어서, 원하는 요철 구조가 내부에 형성된 몰드를 수지층에 인접시키고, 가압한다. 그 후, 자외선을 조사(조명)함으로써 광경화성 수지를 경화시키며, 수지층에 요철 구조를 전사한다. 또한, 이 수지층을 마스크로서 사용해서 에칭 등을 행함으로써, 기판에 원하는 구조를 형성한다. 그런데, 이러한 반도체 제조 시에는, 몰드와 기판이 정렬될 필요가 있다. 예를 들어, 반도체에 대한 프로세스 룰이 100 nm 이하를 필요로 하는 최근의 환경에서, 장치에 기인하는 정렬 오차의 허용 범위는 수 nm 내지 수십 nm가 될 정도로 엄격해지고 있다.

이러한 정렬 방법과 관련하여, 예를 들어 미국 특허 제6696220호의 명세서에서는 몰드와 기판을 그 사이에 수지가 개재된 상태에서 서로 접촉시키는 정렬을 행하는 방법이 제안되고 있다. 이에 의해 채용되는 방법에서는, 먼저, 기판에 제공되어 있는 정렬 마크 이외의 부분에 광경화성 수지가 선택적으로 도포된다. 이어서, 기판이 몰드에 대면하는 위치로 이동된다. 이 상태에서, 몰드와 워크피스 사이의 거리를 단축하여, 정렬 마크가 수지에 묻히지 않는 정도의 높이까지 몰드를 기판에 근접시킨다. 이 상태에서, 정렬을 행하고, 그 후 최종적인 가압을 행한다.

상대 정렬에서는, 몰드와 기판이 그 사이의 수지에 의해 서로 접촉된 후에 계측이 행해진다. 이 때문에, 계측 시에는, 몰드의 마크에 수지가 충전된다. 그러므로, 몰드와 수지의 재료가 유사한 물성값을 갖는 경우, 몰드 마크가 보이지 않을 수 있는 문제가 있다.

정렬 마크를 검출할 때, 웨이퍼의 제조 동안 비대칭 가공 오차가 있으면, 계측값에 오차가 발생한다. 오차를 감소시키기 위해서, 예를 들어 일본 특허 공개 공보 제2004-117030호에서는, 동일한 마크를 다른 조건(파장, 편광 등)에서 계측하고, 가장 높은 콘트라스트를 갖는 파장을 사용해서 위치 어긋남량을 구한다.

웨이퍼 위치를 계측하기 위해서 웨이퍼 상에 패터닝된 정렬 마크를 관찰한다. 웨이퍼의 제조 동안 웨이퍼 표면 내에 비대칭 가공 오차(웨이퍼에 기인하는 시프트)가 발생하는 경우, 정렬 마크의 관찰 시에 계측값이 기만되어 계측 오차를 야기한다. 큰 계측 오차가 발생하는 경우, 오차는 중첩 노광 시에 불량을 초래한다. 따라서, 계측 오차를 저감시킬 필요가 있다.

본 발명의 목적은 예를 들어 대상물의 계측 오차가 저감되는 위치 계측 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 대상물의 위치를 계측하는 위치 계측 장치가 제공된다. 위치 계측 장치는 대상물을 제1 파장의 광 및 상기 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 포함하는 조명광으로 조명하도록 구성되는 조명 유닛, 상기 조명광으로 조명된 상기 대상물로부터의 광을 검출함으로써 상기 대상물의 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛; 및 상기 계측 유닛에서의 상기 대상물의 위치에 따라 달라지는 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 비율을 조정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 실시예 1에 따른 정렬 광원의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시예 1에 따른 임프린트 장치의 장치 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예 1에 따른 계측 광학계의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따른 계측 광학계의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 정렬 광원의 구성 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예 1에 따른 계측 광학계의 퓨필 분포를 도시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 무아레 무늬를 발생시키는 정렬 마크를 도시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 실시예 1에 따른 정렬 마크를 도시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 실시예 1에 따른 패턴의 단면의 형상을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 실시예 1에 따른 시뮬레이션 모델과 그 결과를 도시한다.
도 11은 실시예 1에 따른 임프린트 장치의 동작 시퀀스도이다.
도 12는 실시예 1에 따른 마크 위치의 시프트를 도시하는 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 실시예 1에 따른 램프 광원의 합성을 도시하는 도면이다.
도 14는 실시예 1에 따른 시야 내의 마크의 배치예이다.
도 15a 및 도 15b는 실시예 1에 따른 웨이퍼 표면 내에 발생하는 계측 오차를 도시하는 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 실시예 1에 따른 웨이퍼 표면 내에 발생하는 다른 계측 오차를 도시하는 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 실시예 1에 따른 웨이퍼 표면 내에 발생하는 다른 계측 오차를 도시하는 도면이다.
도 18은 실시예 1에 따른 복수의 파장과 관련하여 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 계측하기 위한 웨이퍼 표면 내의 레이아웃의 예이다.
도 19는 실시예 1에 따른 복수의 파장과 관련하여 계측 오차를 계측하기 위한 웨이퍼 표면 내의 레이아웃의 예이다.
도 20은 실시예 1에 따른 복수의 파장과 관련하여 계측 오차를 계측하기 위한 웨이퍼 표면 내의 레이아웃의 예이다.
도 21a 및 도 21b는 실시예 1에 따른 복수의 파장과 관련하여 웨이퍼 표면 내의 계측 오차를 계측하기 위한 시퀀스도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 유리한 실시형태에 대해서 실시예를 사용해서 설명한다. 각 도면에서, 동일한 부재 또는 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략하거나 간략화한다.

(제1 실시형태)

도 2는 실시예 1의 임프린트 장치(1)의 구성을 도시하는 도면이다. 이 임프린트 장치(1)는, 반도체 디바이스 등의 디바이스의 제조에 사용되고, 피처리체인 웨이퍼(기판) 상의 미경화 수지(레지스트)(9)를 몰드(몰드 또는 마스크)(7)를 사용해서 성형하며, 수지(9)의 패턴을 기판 상에 형성(전사)하는 장치이다. 여기서, 수지(9)는 예를 들어 자외선 등에 의해 경화되는 수지이다. 실시예 1의 임프린트 장치(1)는 광경화법을 채용한다. 또한, 이하의 도면에서는, 몰드(7) 및 웨이퍼(8)에 평행한 평면 내에서 서로 직교하는 X축 및 Y축을 설정하고, X축 및 Y축에 수직인 방향에서 Z축을 설정한다. 이 임프린트 장치(1)는, UV 조사 유닛(2), 계측 광학계(3), 몰드 보유지지 유닛(4), 웨이퍼 스테이지(5), 도포 유닛(6), 취득 유닛(도시되지 않음), 및 제어 유닛(12)을 구비한다.

UV 조사 유닛(2)은, 몰드(7)와 웨이퍼(8) 상의 수지(9)를 서로 접촉시키는 몰드 가압 처리 후에, 수지(9)를 경화시키기 위해서 몰드(7)에 자외선을 조사하는 UV 조사 장치이다. 이 UV 조사 유닛(2)은, 광원(도시되지 않음), 및 광원으로부터 방출되는 자외선을 피조사면이 되는 후술하는 요철 패턴(7a)에 미리정해진 형상으로 균일하게 조사하기 위한 복수의 광학 소자로 구성된다. 특히, UV 조사 유닛(2)에 의한 광의 조사 영역(조사 범위)은, 요철 패턴(7a)의 표면적과 대략 동일하거나 요철 패턴(7a)의 표면적보다 약간 큰 것이 바람직하다. 이것은, 조사 영역을 필요 최소한으로 함으로써, 조사에 수반하는 열에 기인하는 몰드(7) 또는 웨이퍼(8)의 팽창 및 수지(9)에 전사되는 패턴에서의 위치 어긋남 또는 왜곡의 발생을 억제하기 위해서이다. 또한, 웨이퍼(8) 등에 의해 반사된 자외선이 도포 유닛(6)(후술함)에 도달하고 도포 유닛(6)의 토출부에 잔류하는 수지(9)를 경화시키는 것에 의해, 이후의 도포 유닛(6)의 동작에서 이상이 발생하는 것을 방지하기 위해서이기도 하다. 여기서, 광원과 관련해서는, 예를 들어 고압 수은 램프, 각종 엑시머 램프, 엑시머 레이저 또는 발광 다이오드가 채용될 수 있다. 이 광원은 수지(9)(수광체)의 특성에 따라서 적절히 선택된다. 그러나, 실시예 1은 광원의 종류, 수, 파장 등에 한정되지 않는다.

계측 광학계(조명 유닛 및 계측 유닛)(3)는, 몰드(7)에 배치된 몰드 마크(10)와 웨이퍼(8)에 배치된 웨이퍼 마크(11)를 광학적으로 검출해서 양 마크의 상대 위치를 계측하기 위한 광학계이다. 또한, 계측 광학계(3)는 정렬 광원(23)으로부터의 조명광에 의해 웨이퍼(8) 등의 대상물을 조명하도록 구성되는 조명 유닛의 일부로서 기능한다. 또한, 계측 광학계(3)는 조명광으로 조명된 대상물로부터의 광을 검출함으로써 대상물의 상대 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛의 일부로서도 기능한다. 또한, 계측 광학계(3)는 그 광축이 몰드(7) 또는 웨이퍼(8)에 대하여 수직이 되도록 배치된다. 또한, 계측 광학계(3)는 몰드 마크(10) 또는 웨이퍼 마크(11)의 위치에 따라 X축 방향 및 Y축 방향으로 구동될 수 있도록 구성된다. 또한, 계측 광학계(3)는 몰드 마크(10) 또는 웨이퍼 마크(11)의 위치에 광학계의 초점을 정렬시키기 위해서 Z축 방향으로도 구동될 수 있도록 구성된다. 계측 광학계(3)에 의해 계측된 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 상대 위치의 정보에 기초하여 웨이퍼 스테이지(5) 또는 배율 보정 기구의 구동이 제어된다. 계측 광학계(3)와 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)(정렬 마크)에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.

몰드 보유지지 유닛(4)은 진공 흡착력 또는 정전기력에 의해 몰드(7)를 끌어 당겨서 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛이다. 이 몰드 보유지지 유닛(4)은, 몰드 척(도시되지 않음)과, 웨이퍼(8) 위에 도포된 수지(9)에 몰드(7)를 가압하기 위해서 몰드 척을 Z축 방향으로 구동하는 몰드 구동 기구를 포함한다. 또한, 몰드 보유지지 유닛(4)은, 몰드(7)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 변형시켜서 수지(9)에 전사되는 패턴의 왜곡을 보정하는 몰드 배율 보정 기구도 포함한다. 임프린트 장치(1)에서의 몰드 가압 및 몰드 분리의 각 동작은 이렇게 몰드(7)를 Z 방향으로 이동시킴으로써 실현될 수 있다. 그러나, 예를 들어 상기 동작은 웨이퍼 스테이지(5)(웨이퍼(8))를 Z 방향으로 이동시킴으로써 실현될 수 있거나, 또는 그 양쪽을 이동시킬 수 있다.

웨이퍼 스테이지(5)는, 웨이퍼(8)를 예를 들어 XY 평면 내에서 이동시킬 수 있는 방식으로 진공 흡착을 사용하여 보유지지하는 웨이퍼 보유지지부(기판 보유지지부)이다.

도포 유닛(디스펜서)(6)은 웨이퍼(8) 상의 일부를 수지(미경화 수지)(9)로 도포하도록 구성되는 도포 유닛이다. 여기서, 예를 들어, 수지(9)는 자외선을 수광할 때 경화되는 성질을 갖는 광경화성 수지이며 반도체 디바이스의 종류에 따라 적절히 선택된다. 도포 유닛(6)은, 도 2에 도시된 바와 같이 임프린트 장치(1)의 내부에 설치되지 않고, 외부 도포 장치를 별도로 준비하고 이 도포 장치에 의해 미리 수지(9)를 도포한 웨이퍼(8)를 임프린트 장치(1) 내로 도입함으로써 실현되는 구성을 가질 수 있다. 이 구성에 따르면, 임프린트 장치(1) 내부에서의 도포 단계가 제거되기 때문에, 임프린트 장치(1)에서의 처리가 신속해질 수 있다. 또한, 도포 유닛(6)이 더 이상 필요하지 않기 때문에, 임프린트 장치(1) 전체에 있어서의 제조 비용을 억제할 수 있다.

또한, 몰드(7)는, 웨이퍼(8)에 대면하는 표면에 미리정해진 패턴(예를 들어, 회로 패턴 등의 요철 패턴(7a))이 3차원 형상으로 형성된 몰드이다. 몰드(7)의 재료는 자외선을 투과시킬 수 있는 석영 등이다. 또한, 예를 들어, 웨이퍼(8)는 단결정 실리콘으로 이루어지는 피처리체이며, 그 피처리면에는 몰드(7)에 의해 성형되는 수지(9)가 도포된다. 취득 유닛(도시되지 않음)은 후술하는 적어도 2종류 이상의 조정된 파장의 광 강도의 비율(강도비)의 정보를 취득한다.

제어 유닛(12)은 UV 조사 유닛(2), 계측 광학계(3), 몰드 보유지지 유닛(4), 웨이퍼 스테이지(5) 및 도포 유닛(6)을 제어한다. 제어 유닛(12)은, 예를 들어 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 프로그램이 내장된 컴퓨터, 또는 이들의 전부 또는 일부의 조합으로 구성될 수 있다. FPGA는 프로그램가능 논리 디바이스(PLD) 또는 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함할 수 있다. 제어 유닛(12)은, 메모리를 내장하고, 컴퓨터로서의 CPU를 내장하며, 예를 들어 메모리에 저장(보존)된 관계식, 파라미터, 또는 컴퓨터 프로그램에 기초하여 장치 전체의 각종 동작을 실행하도록 구성되는 제어 유닛으로서 기능한다. 또한, 위치 계측 장치는 제어 유닛(12), 정렬 광원(23), 계측 광학계(3) 등에 의해 구성된다.

이어서, 임프린트 장치(1)에 의해 수행되는 임프린트 처리에 대해서 설명한다. 먼저, 기판 반송 유닛(도시되지 않음)에 의해 웨이퍼(8)를 웨이퍼 스테이지(5)에 반송하고, 이 웨이퍼(8)를 적재 및 고정시킨다. 계속해서, 웨이퍼 스테이지(5)를 도포 유닛(6)의 도포 위치로 이동시킨다. 그 후, 도포 단계로서, 도포 유닛(6)은 웨이퍼(8)의 미리정해진 패턴 형성 영역(샷 영역)에 수지(9)를 도포한다(도포 단계). 이어서, 웨이퍼(8) 상의 도포면이 몰드(7) 바로 아래에 위치하도록 웨이퍼 스테이지(5)를 이동시킨다. 이어서, 몰드 구동 기구를 구동시켜, 웨이퍼(8) 상의 수지(9)에 몰드(7)를 가압하는 몰드 가압을 수행한다(몰드 가압). 이때, 수지(9)는 몰드(7)의 몰드 가압에 의해 몰드(7)에 형성된 요철 패턴(7a)을 따라 유동한다. 또한, 이 상태에서, 웨이퍼(8) 및 몰드(7)에 배치된 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치를 계측 광학계(3)에 의해 검출(계측)하고, 웨이퍼 스테이지(5)를 구동함으로써 몰드(7)의 몰드 가압면과 웨이퍼(8)의 도포면을 정렬시킨다. 또한, 배율 보정 기구(도시되지 않음)에 의해 몰드(7)에 대해 배율 보정 등을 행한다. 여기서, 웨이퍼 스테이지(정렬 유닛)(5)는 몰드(7)와 웨이퍼(8)를 정렬시키도록 구성되는 정렬 유닛으로서 기능한다. 요철 패턴(7a)으로의 수지(9)의 유동, 몰드(7)와 웨이퍼(8) 사이의 정렬, 몰드의 배율 보정 등이 충분히 행해진 단계에서, UV 조사 유닛(2)은 몰드(7)의 배면(상면)으로부터 자외선을 몰드(7)에 조사하고 몰드(7)를 투과한 자외선을 사용하여 수지(9)를 경화시킨다(경화 단계). 이때, 계측 광학계(3)는 자외선의 광로를 가로막지 않게 퇴피되도록 구성된다. 계속해서, 몰드 구동 기구를 다시 구동시켜, 몰드(7)를 웨이퍼(8)로부터 분리하는 몰드 분리를 행한다(몰드 분리 단계). 이에 의해, 몰드(7)의 요철 패턴(7a)이 웨이퍼(8) 상에 전사(형성)된다(패턴 형성 단계).

계속해서, 계측 광학계(3)와 몰드(7) 및 웨이퍼(8)에 각각 배치된 정렬을 위한 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)의 상세를 설명한다. 도 3은 실시예 1의 계측 광학계(3)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.

계측 광학계(3)는 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)로 구성된다. 검출 광학계(21)는 조명 광학계(22)에 의해 조명된 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)로부터의 회절광의 광선 사이의 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬(무아레 무늬)의 상을 촬상 소자(25) 위에 결상한다. 검출 광학계(21)는 후술하는 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치를 검출한다. 또한, 제어 유닛(12) 등은 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)로부터의 회절광을 계측하고 웨이퍼(8)의 상대 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛으로서도 기능한다. 조명 광학계(22)는, 정렬 광원(23)으로부터의 광을 프리즘(24) 등을 사용하여 검출 광학계(21)와 동일한 광축상으로 유도하고 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)를 조명하도록 구성되는 조명 유닛의 일부를 구성한다. 예를 들어, 수지(9)를 경화시키는 자외선을 포함하지 않는 가시광선 또는 적외선을 조사하도록 구성되는 할로겐 램프, LED, 반도체 레이저(LD), 고압 수은 램프, 또는 메탈 할라이드 램프가 정렬 광원(23)으로서 사용된다. 또한, 정렬 광원(23)은 조명 유닛의 일부를 구성한다. 검출 광학계(21) 및 조명 광학계(22)는 그것들을 구성하는 광학 부재의 일부를 공유하도록 구성되고, 프리즘(24)은 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)의 퓨필면 또는 그 근방에 배치된다.

몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)(정렬 마크) 각각은 회절 격자로 구성되며 주기적인 패턴을 갖는다. 검출 광학계(21)는 조명 광학계(22)에 의해 조명된 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)로부터의 회절광의 광선 사이의 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬(무아레 무늬)의 상을 촬상 소자(25) 위에 결상한다. 촬상 소자(25)로서 CCD, CMOS 등이 사용된다. 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)의 회절광을 사용하여 간섭 무늬(무아레 무늬)를 발생시키기 때문에, 몰드(7) 및 웨이퍼(8)의 회절 효율에 따라 얻어지는 무아레 무늬의 광량이 변화한다. 특히, 회절 효율은 파장에 대하여 주기적으로 변화하기 때문에, 무아레 무늬를 효율적으로 검출할 수 있는 파장과 무아레 무늬를 검출하는 것이 어려운 파장이 나타난다. 무아레 무늬를 검출하는 것이 어려운 파장의 광은 노이즈가 될 수 있다.

프리즘(24)의 접합면에는, 조명 광학계의 퓨필면의 주변 부분의 광을 반사하기 위한 반사막(24a)이 구성된다. 또한, 반사막(24a)은 검출 광학계(21)의 퓨필의 크기(또는 검출 NA:NAo)를 규정하는 개구 조리개로서도 작용한다. 여기서, 프리즘(24)은 접합면에 반투명막을 갖는 하프 프리즘, 프리즘에 한하지 않고 외측 표면에 반사막이 형성된 판상 광학 소자 등일 수 있다. 또한, 도 3의 프리즘(24)의 주변 부분이 투과부로서 기능하고, 중심 부분이 반사부로서 기능하며, 정렬 광원(23)과 촬상 소자(25)의 위치가 교체되는 구성이 적용될 수 있다.

또한, 실시예 1에 따른 프리즘(24)이 배치되는 위치는 반드시 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)의 퓨필면 또는 그 근방이 아니어도 된다. 도 4는 이러한 계측 광학계(3)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 이 경우의 계측 광학계(3)의 구성에서는, 도 4에 도시된 바와 같이 검출 광학계(21)와 조명 광학계(22)는 각각 퓨필면에 개구 조리개(26 및 27)를 갖는다. 또한, 프리즘(24)으로서는 그 접합면에 반투명막을 갖는 하프 프리즘 등이 사용된다.

도 1은 실시예 1에 따른 정렬 광원(23)의 상세를 도시하는 도면이다. 도 1a는 정렬 광원(23)의 일례를 도시하는 개략도이며, 도 1b는 파이버 단부면(32)의 일례를 도시하는 개략도이다. 도 1a에서의 정렬 광원(23)에서, 예를 들어 반도체 레이저가 복수의 발광 소자인 광원(30a 내지 30g)으로서 구성된다. 또한, 광원(30a 내지 30g)은 반도체 레이저에 한하지 않는다. LED가 사용될 수 있거나, 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 고압 수은 램프, 또는 나트륨 램프 같은 램프가 사용될 수 있다. 또한, 각각의 광원은 혼합 방식으로 존재할 수 있다. 광원(30a 내지 30g)으로서 구성되는 반도체 레이저의 파장은 모든 광원(30a 내지 30g)에서 다를 수 있거나, 일부는 특정한 파장의 광량을 증가시키기 위해서 동일한 파장을 가질 수 있다. 그러나, 광원(30a 내지 30g)은 적어도 2종류 이상의 파장을 갖는다. 예를 들어, 광원은 제1 파장 및 제1 파장과는 상이한 파장 대역인 제2 파장을 갖는다. 또한, 도 1a에는 7개의 광원(30a 내지 30g)이 도시되어 있지만, 수는 7개로 한정되지 않는다. 적어도 1개의 광원이 제공되면 되고, 임의의 수의 광원이 적용될 수 있다. 계측 정밀도를 향상시키기 위해서는 파장의 선택에 대한 많은 대안을 갖는 것이 바람직하다. 반도체 레이저의 경우, 각 파장의 반도체 레이저를 개별적으로 온 및 오프할 수 있고 광량을 조정할 수 있는 장점이 있다.

분기 파이버(7 대 1 분기 파이버)(31)는 한쪽의 단부가 분리되고 다른쪽의 단부가 묶이는(bundling) 복수의 파이버 와이어로 구성된다. 한쪽의 단부는 복수의 광원(30a 내지 30g)에 연결되며 다른 쪽의 단부는 옵티컬 로드(33)에 연결된다. 실시예 1에서, 분기 파이버는 7개의 파이버 와이어로 구성된다. 그러나, 수는 이것으로 제한되지 않으며, 임의의 수가 적용될 수 있다. 도 1b에서의 파이버 단부면(32)에서, 음영처리부는 파이버의 코어를 나타낸다. 예를 들어, 각 파이버의 코어 직경이 Φ0.4mm인 경우, 묶인 파이버 단부면(32)의 직경은 클래드 부분(clad part)을 포함해서 대략 Φ1.3mm일 수 있다. 7개의 파이버 와이어는 면적이 확장되지 않도록 묶인다. 그러나, 이들은 직선으로 배치될 수 있거나, 동심원으로 배치될 수 있거나, 또는 상이한 형상이 형성되도록 배치될 수 있다. 광원(30a 내지 30g)으로부터의 광선은 각각 7개의 파이버로 도광되고 파이버 단부면(32)으로 통합된다. 분기 파이버(31)를 사용해서 각 파장의 반도체 레이저를 합성하기 때문에, 반도체 레이저의 배치 자유도가 증가하고 교환 시의 조정이 용이하다는 장점이 있다.

정렬 광원(23)은, 복수의 파장을 포함하는 조명광을 발생시키기 위해서, 넓은 파장 대역(넓은 파장 대역)의 파장 분포를 갖는 램프 광원을 포함한다. 또한, 정렬 광원(23)은, 램프 광원에 의해 발생되는 광의 장파장측을 차단하는 장파장 커트 필터와 램프 광원에 의해 발생되는 광의 단파장측을 차단하는 단파장 커트 필터를 포함할 수 있다. 장파장 커트 필터 및 단파장 커트 필터는 조사 위치에 따라 투과 대역이 연속적으로 변화하는 파장 커트 필터일 수 있다. 이러한 파장 커트 필터를 사용함으로써, 특정한 파장을 투과시킬 수 있다.

옵티컬 로드(33)는, 광원(30a 내지 30g)으로부터 방출된 광을 묶고 광을 옵티컬 로드(33)에 입사시키는 옵티컬 인터그레이터의 일례이다. 즉, 옵티컬 로드(33)는 옵티컬 로드(33)로부터 방출되는 광의 공간 광 강도 분포를 균일화할 수 있다. 또한, 분포를 균일화할 수 있는 다른 옵티컬 인터그레이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈 어레이가 채용될 수 있다.

합성 방법은 파이버(특수 파이버)를 사용한 합성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 다이크로익 미러를 사용해서 상이한 파장을 갖는 광선을 합성하는 방법이 적용될 수 있거나, 또는 편광 빔 스플리터, 하프 미러 등을 사용해서 합성을 행할 수 있다. 합성 방법은 배치 장소의 공간, 반도체 레이저의 파장, 부품 비용 등을 고려해서 적절히 선택될 수 있다.

옵티컬 로드(33)로부터 방출되는 광은 ND 필터(34)를 통과하고, 따라서 강도가 조정(광량의 조정)될 수 있다. ND 필터(34)는 통과하는 광 강도를 조정할 수 있는 소자이다. 예를 들어, 그 투과율은 석영에 부여된 금속막의 종류나 막 두께에 의해 조정될 수 있다. ND 필터(34)에 관해서는, 예를 들어 정렬 광원(23)을 위한 광량을 조정하기 위해서 투과율이 서로 다른 복수 종류의 상이한 필터를 준비하고, 복수의 필터를 필요한 광량에 따라서 전환될 수 있는 방식으로 광로 내에 삽입할 수 있다. 대안적으로, ND 필터(34)는 광이 투과하는 위치에 따라서 투과율이 연속적으로 변화하는 필터일 수 있다. 이 경우, 광로에 대한 ND 필터(34)의 위치에 따라 투과율이 조정될 수 있다. 또한, 광원(30a 내지 30g) 각각에 의해 발생되는 광 강도는, 예를 들어 광원(30a 내지 30g)에 개별적으로 공급되는 전류를 사용하여 조정될 수 있다. 또한, 광원(30a 내지 30g) 각각에 의해 발생되는 광 강도는 ND 필터(34)의 위치를 조정함으로써 조정될 수 있으며 양자의 조합에 의해 조정될 수 있다.

ND 필터(34)로부터 방출되는 광은 확산판(35)을 통과하고, 파이버(36)에 광이 조사된다. 광원(30a 내지 30g)의 전부 또는 일부로서 반도체 레이저를 채용하는 경우, 반도체 레이저에 의해 발생되는 광의 파장 대역은 좁다(수 nm). 따라서, 간섭으로 인해 관찰되는 상에서 노이즈(스페클 노이즈(speckle noise))가 발생할 수 있다. 여기서, 관찰되는 스페클 노이즈는 파형의 상태를 일시적으로 변화시키도록 확산판(35)을 회전시킴으로써 저감될 수 있다. 수 nm 정도의 계측 정밀도가 필요한 경우, 확산판(35)을 회전가능한 방식으로 구성함으로써 스페클 노이즈를 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 확산판(35)을 구동하는 방법은 회전에 한하지 않고, 확산판(35)은 확산판(35)의 설치 공간에 따라 시프트 이동되거나 광축 방향으로 구동될 수 있다.

도 5는, 정렬 광원(23)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 파이버(36)로부터 방출된 광은 조명광으로서 정렬 광원(23)으로부터 방출된다. 도 1의 예에서는, 하나의 파이버가 있다. 그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 하프 미러(37)가 분할(분기) 방식으로 광로에 배치될 수 있으며, 따라서 광선이 파이버(36a 및 36b)에 각각 입사하게 함으로써 2축을 위한 조명광을 얻을 수 있다. 또한, 분할수(분기수)를 변경함으로써, 2축에 한정되지 않고 복수 축을 위한 조명광을 얻을 수 있다. 광을 분할하는 방법(광을 분기하는 방법)은 하프 미러로 한정되지 않고, 미러를 배치함으로써 광의 빔이 부분적으로 분할될 수 있다.

도 6은, 계측 광학계(3)의 조명 광학계(22)의 퓨필 강도 분포(IL1 내지 IL4)와 검출 광학계(21)의 개구수(NAO) 사이의 관계를 도시하는 도면이다. 실시예 1에서는, 조명 광학계(22)의 퓨필 강도 분포는 제1 극(IL1), 제2 극(IL2), 제3 극(IL3), 및 제4 극(IL4)을 포함한다. 조명 광학계(22)는, XY 평면에서 몰드 마크(10) 또는 웨이퍼 마크(11)의 패턴이 배열되는 방향(제1 방향)에 수직인 방향으로 입사하는 광과 상기 방향에 평행하게 입사하는 광에 의해 몰드 마크(10) 또는 웨이퍼 마크(11)를 조명할 수 있다. 상술한 바와 같이, 개구 조리개로서 기능하는 반사막(24a)을 조명 광학계(22)의 퓨필면에 배치하고 불필요한 광을 차광함으로써, 1개의 정렬 광원(23)으로부터 복수의 극, 즉 제1 극(IL1) 내지 제4 극(IL4)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 복수의 극을 갖는 퓨필 강도 분포를 형성하는 경우에는, 복수의 광원을 제공할 필요가 없다. 따라서, 계측 광학계(3)를 간략화 또는 소형화할 수 있다.

도 7은 무아레 무늬를 발생시키는 정렬 마크의 일례를 도시하는 도면이다. 이하, 도 7a 내지 도 7d를 참조하여, 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)로부터의 회절광에 의한 무아레의 발생 원리 및 무아레를 사용한 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치의 검출에 대해서 설명한다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 몰드 마크(10)로서 몰드(7)에 제공된 회절 격자(제1 회절 격자)(41) 및 웨이퍼 마크(11)로서 웨이퍼(8)에 제공된 회절 격자(제2 회절 격자)(42)는 계측 방향에서 패턴(격자)의 주기가 약간 다르다. 서로 상이한 격자 주기를 갖는 이러한 2개의 회절 격자를 중첩시키면, 2개의 회절 격자로부터의 회절광의 광선 사이의 간섭에 의해, 회절 격자 사이의 주기 차이를 반영한 주기를 갖는 패턴, 소위 무아레(무아레 무늬)가 나타난다. 이때, 회절 격자의 상대 위치에 따라 무아레의 위상이 변화한다. 그러므로, 무아레를 검출함으로써 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11) 사이의 상대 위치, 즉 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 상대 위치를 구할 수 있다.

구체적으로는, 주기가 약간 다른 회절 격자(41)와 회절 격자(42)를 중첩시키면, 회절 격자(41 및 42)로부터의 회절광의 광선이 중첩된다. 그러므로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 주기 사이의 차이를 반영한 주기를 갖는 무아레가 발생된다. 무아레에서, 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치에 따라 명암의 위치(줄무늬의 위상)가 변화한다. 예를 들어, 회절 격자(41 및 42) 중 하나의 회절 격자를 X 방향으로 어긋나게 하면, 도 7c에 나타내는 무아레는 도 7d에 나타내는 무아레로 변화한다. 무아레는 회절 격자(41)와 회절 격자(42) 사이의 실제 위치 어긋남량을 확대시키고 큰 주기의 무늬로서 발생된다. 그러므로, 검출 광학계(21)가 낮은 해상력을 갖는 경우에도, 회절 격자(41)와 회절 격자(42)의 상대 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

무아레를 검출하기 위해서 회절 격자(41 및 42)를 명시야에서 검출하는 경우, 검출 광학계(21)는 회절 격자(41 및 42)로부터의 0차 광도 검출한다. 회절 격자(41 및 42)를 명시야에서 검출하는 경우는, 회절 격자(41 및 42)를 수직 방향에서 조명하고 회절 격자(41 및 42)에 의해 수직 방향으로 회절되는 회절광을 검출하는 경우를 포함할 수 있다. 0차 광은 무아레의 콘트라스트를 저하시킬 수 있다. 따라서, 계측 광학계(3)는 0차 광을 검출하지 않는(즉, 회절 격자(41 및 42)가 사입사 방식으로 조명된다) 암시야의 구성을 갖는 것이 바람직하다. 도 8은 정렬용 마크(정렬 마크)의 일례를 도시하는 도면이다. 실시예 1에서는, 암시야의 구성에서도 무아레를 검출할 수 있도록, 회절 격자(41 및 42)중 하나의 회절 격자를 도 8a에 나타내는 바와 같은 체커보드 형상 회절 격자로서 설정하고, 다른 회절 격자는 도 8b에 도시된 바와 같은 회절 격자로서 설정한다. 도 8b에 나타내는 회절 격자는, 계측 방향(제1 방향)으로 주기적으로 배열된 패턴 및 계측 방향에 직교하는 방향(제2 방향)으로 주기적으로 배열된 패턴을 포함한다.

도 6, 도 8a 및 도 8b의 구성에서는, 제1 극(IL1) 및 제2 극(IL2)으로부터의 광이 회절 격자를 조사하기 위해 사용되고(회절 격자에 입사되고), 체커보드 형상 회절 격자에 의해 Y 방향으로 회절되며, X 방향으로도 회절된다. 또한, 주기가 약간 다른 회절 격자에 의해 X 방향으로 회절된 광은 X 방향의 상대 위치 정보를 갖고서 검출 광학계(21)의 퓨필 상의 검출 영역(NAo)에 입사하고 촬상 소자(25)에 의해 검출된다. 이것을 사용하여 2개의 회절 격자의 상대 위치를 구할 수 있다.

도 6에 도시되는 퓨필 강도 분포와 도 8a 및 도 8b에 도시되는 회절 격자 사이의 관계에 관해서는, 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광은 회절 격자의 상대 위치를 검출하는데 사용되지 않는다. 단, 도 8c 및 도 8d에 도시되는 회절 격자의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광은 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용되고, 제1 극(IL1) 및 제2 극(IL2)으로부터의 광은 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용되지 않는다. 또한, 도 8a 및 도 8b에 도시되는 회절 격자의 쌍과 도 8c 및 도 8d에 도시되는 회절 격자의 쌍이 검출 광학계(21)의 동일 시야 내에 배치되고 2개의 방향의 상대 위치가 동시에 검출되는 경우에는, 도 6에 도시되는 퓨필 강도 분포는 매우 유효해진다.

도 9는 몰드(7)의 패턴 단면 형상의 일례를 도시하는 도면이다. 이하, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 마크(검출 대상)의 단면의 구조를 예로서 설명한다. 도 9에 도시되는 모델의 마크는 3층으로 구성된 구조를 갖는다. 이들의 층은 단차를 가지므로, 광을 조사했을 때에 단차에 의해 광의 회절이 발생한다. 그 때문에, 이는 마크로서 인식될 수 있다. 도 9a에 도시되는 마크(11a)는 형상 오차(제조 오차)를 갖지 않는 상태의 마크이다. 도 9b에 도시되는 마크(11b)는 형상 오차를 갖는 상태의 마크이다. 도 9b에 도시되는 마크(11b)는 비대칭 형상 오차(제조 오차)를 갖는 마크이다. 마크(11a)는 단차 등이 없는 대칭 구조를 갖기 때문에, 회절광은 이상적인 회절 각도를 갖는다. 그 때문에, 계측되는 마크 위치는 실제 위치에 대한 오차를 갖지 않는다. 그러나, 마크(11b)는 비대칭 형상 오차를 갖기 때문에, 회절광의 회절 각도는 이상적인 상태로부터 비대칭 부분만큼 어긋난다. 그 때문에, 계측되는 마크 위치는 실제 위치에 대하여 오차(시프트량)를 갖는다. 이 오차가 크면, 웨이퍼의 층들(각 층) 사이의 중첩 정밀도가 악화되어 제조 불량을 야기할 가능성이 있다.

도 10은 실시예 1에 따른 시뮬레이션 모델과 그 결과의 일례를 도시하는 도면이다. 이하, 도 10a 및 도 10b를 참조하여, 위치 계측 장치의 조명광의 파장과 위치 계측 장치의 계측 오차 사이의 관계를 일례로서 설명한다. 도 10a는 시뮬레이션 모델의 개략도(몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 단면 형상)의 일례를 도시한다. 또한, 도 10a는 수지(9)에 대하여 임프린트 처리 중인 상태를 도시한다. 도 10b는 도 10a에 도시되어 있는 개략도에 기초한 시뮬레이션 결과의 예를 일례로서 도시하고 있다. 이 시뮬레이션을 통해, 위치 계측 장치의 조명광의 파장과 위치 계측 장치의 계측 오차 사이의 관계를 나타내는 계측값(파장 특성)이 얻어질 수 있다. 여기서, 위치 계측 장치의 계측 오차는 웨이퍼 마크(11)가 비대칭 형상을 갖는 것에 의해 발생하는 계측 오차이다.

도 10에 도시되어 있는 시뮬레이션에서는, 웨이퍼 마크(11)는 주기적인 패턴을 갖도록 구성되고, 해당 주기적인 패턴의 단차(52)가 200 nm이고 피치(51)는 1,000 nm인데 반해 형상의 오차량(53)은 40 nm인 상태로 계측값이 산출된다. 여기서, 각 층의 재료에 관해서는, 웨이퍼(8)의 기초 재료는 실리콘 기판으로 구성되며, 웨이퍼 마크(11)는 SiO₂로 구성된다. 웨이퍼 마크(11) 상의 일부에는 수지(9)가 도포되고, 이 수지(9)를 사이에 두고 몰드(7)가 배치된다.

도 10b에 도시되는 시뮬레이션 결과의 그래프에서, 횡축은 위치 계측 장치에 의해 행해지는 조명을 위한 파장을 나타내며, 종축은 웨이퍼 마크(11)가 가공 비대칭성을 갖고 있는 것에 기인하는 계측 오차의 양(계측 위치의 기만)을 나타낸다. 또한, 도 10b에서는, 파장들에서 시뮬레이션을 통해 개별적으로 얻어진 결과인 계측값을 근사 곡선으로 나타내고 있다. 또한, 도 10b의 근사 곡선에 도시된 바와 같이, 각각의 파장에 따라서 계측 오차의 양이 달라지고 반복적으로 증가 및 감소하는 것을 볼 수 있다. 그 때문에, 정렬에 사용되는 복수(적어도 2종류 이상)의 파장을 선택함으로써 계측 오차를 감소시킬 수 있다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 시뮬레이션 모델은 일례이다. 그러나, 위치 계측 장치의 계측 오차는 파장에 따라 달라진다. 즉, 웨이퍼 마크(11)에 비대칭 형상을 갖는 오차가 있는 경우, 계측값은 파장에 따라서 주기적으로 시프트된다. 또한, 이 시뮬레이션은 암시야에서 행해진다. 그러나, 시뮬레이션이 명시야에서 행해지는 경우에도, 위치 계측 장치의 계측 오차는 조명광의 파장에 따라 달라진다.

도 11은 실시예 1에 따른 위치 계측 장치를 포함하는 임프린트 장치(1)의 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 이하, 도 11을 참조하여, 실시예 1에 따른 정렬 광원(23)으로부터의 조명광을 구성하는 적어도 2종류 이상의 파장 사이의 광 강도비를 독립적으로 변경함으로써 최적 파장을 결정하는 방법에 대해서 설명한다. 도 11에서의 위치 계측 장치를 포함하는 임프린트 장치(1)의 동작은 제어 유닛(12)(제어 유닛)이 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 제어된다.

먼저, 단계 S101에서, 생산에 사용되는 적층 구조를 갖는 웨이퍼(물품의 제조에 사용되는 기판)(8) 및 몰드(7)를 임프린트 장치 내에 반송하고 그 후 웨이퍼 보유지지부에 의해 보유지지한다. 또한, 단계 S101에서는, 물품의 제조를 위한 몰드(7)가 몰드 보유지지 유닛(4)의 구동 기구에 의해 몰드 보유지지 유닛(4)에 반송되고 몰드 보유지지 유닛(4)에 의해 보유지지된다. 이어서, 단계 S102에서는, 웨이퍼(8)의 패턴 형성 영역과 몰드(7)의 패턴 영역이 사전-정렬된다. 예를 들어, 사전-정렬은 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치를 계측하는 위치 계측 장치에 의해 행해질 수 있다. 이어서, 단계 S103에서는, 웨이퍼(8)의 패턴 형성 영역에 도포 유닛(6)에 의해 수지(9)(임프린트재 또는 레지스트)가 도포(배치)된다. 또한, 웨이퍼(8) 상의 수지(9)에 몰드(7)가 접촉하도록 몰드 보유지지 유닛(4)의 구동 기구 또는 웨이퍼 스테이지(5) 중 어느 하나를 구동시키고, 웨이퍼(8) 상의 수지(9)에 몰드(7)의 미리정해진 패턴을 접촉시킨다. 그 후, 웨이퍼(8)는 광에 노광(광으로 조명)되어 수지(9)를 경화시킨다.

이어서, 단계 S104에서는, 몰드(7)의 미리정해진 패턴과 수지(9)를 서로 접촉시킨 상태에서, 최적 파장의 조건을 설정한다. 구체적으로는, 제어 유닛(12)은, 웨이퍼(8)가 복수의 파장을 갖는 조명광의 각각의 광선으로 조명되도록 정렬 광원(23)을 제어하고 복수의 파장을 전환한다. 또한, 복수의 파장의 조건, 즉 파장을 갖는 조명광의 각각의 광선을 사용해서 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치를 계측하고, 상대 위치의 정보를 취득한다. 제어 유닛(12)은, 복수의 파장을 갖는 조명광의 광선 각각에 대해서 위치 계측 장치에 의해 얻어진 상대 위치의 정보에 기초하여 계측값을 얻는다. 계측값은, 조명광의 파장과 위치 계측 장치의 계측 오차 사이의 관계를 나타내는 데이터이며, 일례로서 도 10b에 예시된 계측값과 유사하다.

이어서, 단계 S105에서는, 제어 유닛(12)은, 단계 S104에서 얻은 계측값에 기초하여, 몰드(7)를 사용해서 물품을 제조할 때의 위치 계측 장치의 정렬 광원(23)을 위한 최적 파장(조명 조건)을 결정한다. 최적 파장은 정렬 광원(23)에 의해 발생되는 조명광을 구성하는 복수의 파장을 갖는 각 광선의 강도이다. 웨이퍼 마크(11)는 제조 오차에 의해 위치에 따라서 달라지는 비대칭 형상을 갖는다. 또한, 따라서, 위치 계측 장치에 의해 계측되는 계측 오차는 웨이퍼(8)의 위치에 따라 달라진다. 상기 최적 파장은 이 계측 오차가 감소(저감)되도록 결정된다. 이 최적 파장을 결정하는 방법에 대해서 아래에서 설명한다. 이어서, 단계 S106에서는, 제어 유닛(12)은, 단계 S105의 최적 파장의 정보를 저장 유닛(도시되지 않음)에 보존한다. 이에 의해, 몰드(7)를 사용해서 물품을 제조할 때에, 제조 오차로 인해 비대칭 형상을 갖는 웨이퍼 마크(11)에 의해 야기되는 위치 계측 장치에서의 계측 오차를 저감할 수 있으며, 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11) 사이의 상대 위치(위치 정보)를 얻을 수 있다.

여기서, 단계 S104에서의 최적 파장의 조건을 설정하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 조건 설정 시에는, 복수의 파장 각각에 대해 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치를 계측한다. 먼저, 정렬 광원(23)이 반도체 레이저인 경우를 일례로서 이하에 설명한다. 이 경우, 특정한 파장의 반도체 레이저의 전류값을 온 및 오프함으로써 파장을 전환할 수 있다. 안정적인 발진 전까지의 반도체 레이저의 상승 시간은 수 초 이내이고 이는 고속이기 때문에, 반도체 레이저를 반복적으로 온 및 오프하는 경우에도 계측 시간에 지연이 적다. 따라서, 단계 S104의 처리를 단시간 내에 완료할 수 있다. 또한, 반도체 레이저의 온 및 오프없이 셔터를 사용하여 특정 파장을 차광할 수 있다.

이어서, 정렬 광원(23)이 램프인 경우를 일례로서 아래에서 설명한다. 이 경우, 넓은 파장 대역(광파장 대역)이 적용되며, 파장 커트 필터를 사용하는 것이 유리하다. 예를 들어, 단파장 커트 필터와 장파장 커트 필터의 조합을 변경함으로써, 원하는 파장 대역의 광원을 얻을 수 있다. 또한, 광의 입사 위치에 따라 투과 대역이 연속적으로 변화하는 파장 커트 필터를 사용함으로써, 정렬 광원(23)에 의해 발생되는 조명광의 파장을 미세하게 제어할 수 있다. 또한, 정렬 광원(23)으로서 200 nm 이상의 넓은 파장 대역의 램프 광원을 사용하며, 촬상 소자(25)로서 컬러(RGB)를 검출할 수 있는 센서(RGB 센서)를 사용한다. 이 경우, 정렬 광원(23)의 파장을 전환하지 않고 각 파장의 광을 한 번에 검출할 수 있다. 이에 의해, 계측에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 일반적인 RGB 센서에서는, 계측할 수 있는 3개의 파장(레드, 그린, 및 블루)이 있다. 또한, 촬상 소자(25)는 RGB 컬러 필터를 가질 수 있다.

이어서, 정렬 광원(23)으로서 반도체 레이저를 사용하고 촬상 소자(25)로서 RGB 센서를 사용하는 경우를 일례로서 아래에서 설명한다. 이 경우, 각 RGB 대역마다 반도체 레이저의 파장을 혼합 방식으로 검출함으로써 계측 시간을 단축할 수 있다. 예를 들어, RGB 센서의 촬상 소자(25)의 감도가 R:590 내지 720 nm, G:480 내지 600 nm, B:400 내지 540 nm인 경우를 생각한다. 이 경우, 반도체 레이저의 파장은 400 내지 480 nm의 범위 내의 파장 대역의 광을 발생시키고, 이것은 B 화소(B 대역의 광을 통과시키는 필터를 갖는 화소)에 의해 검출될 수 있다. 또한, 540 내지 590 nm 내의 파장 대역의 광이 발생되고, 이것은 G 화소(G 대역의 광을 통과시키는 필터를 갖는 화소)에 의해 검출될 수 있다. 또한, 600 내지 720 nm의 범위 내의 파장 대역의 광이 발생되고, 이것은 R 화소(R 대역의 광을 통과시키는 필터를 갖는 화소)에 의해 검출될 수 있다. 각각의 파장으로부터 1개의 파장을 계측할 수 있기 때문에, 각각의 대역으로부터 1개의 파장, 즉 총 3개의 파장을 계측할 수 있다. 이에 의해, 단계 S104에서의 최적 파장의 조건을 설정하기 위한 파장을 전환하는 위치 계측에 필요한 시간을 단축할 수 있다.

또한, 최적 파장을 결정하는데 필요한 시간을 단축하는 방법에 관해서는, 정렬 광원(23)으로서 구성되는 광원의 파장으로부터 일부를 선택해서 데이터를 취득하고 내삽함으로써, 정렬 광원(23)의 모든 파장의 계측 오차를 추정할 수 있다. 내삽의 방법에 관해서는, 웨이퍼(8)와 유사한 구조를 갖는 모델에 기초한 시뮬레이션에 의해 얻어진 결과를 기초로 피팅(fitting)하는 방법이 있다. 예를 들어, 도 10b에서와 같은 시뮬레이션 결과가 얻어진 경우, 도 10b를 근사하는 함수를 산출하고, 그 함수를 피팅 함수의 초기 함수로서 갖는 실측된 데이터를 사용해서 계수를 피팅할 수 있다. 이에 의해, 시뮬레이션 결과와 동등한 경향을 갖는 그래프를 작성할 수 있다. 또한, 그 그래프로부터 실측되지 않은 파장의 계측 오차를 산출한다. 또한, 시뮬레이션 결과를 사용하지 않고, 과거의 유사한 프로세스 조건하에서의 실측 결과에 기초하여, 초기 피팅 함수를 설정함으로써 피팅을 행하는 방법도 있다. 이에 의해, 계측 점의 수가 저감되는 경우에도, 실측값에 대한 오차를 저감시킬 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같은 시뮬레이션을 통해 계측값을 취득할 수 있다. 시뮬레이션은 제어 유닛(12)에 의해 실행될 수 있거나 제어 유닛(12)에 연결된 컴퓨터를 이용해서 실행될 수 있다. 시뮬레이션에서는, 마크의 비대칭 형상이 변화하는 경우에 시뮬레이션을 통해 얻어진 계측값과 실측값 사이에 괴리(변동)가 발생하는 것이 고려되어야 한다. 이러한 괴리는 계측값에 기초하여 결정되는 조명 조건하에서 검출되는 위치 정보에 오차를 야기할 수 있다. 여기서, 이러한 원인으로 인해 발생하는 오차를 저감하는 방법에 관해서는, 적층 구조에서 예상되는 비대칭 형상의 시뮬레이션을 복수의 모델에서 행하는 방법이 있다. 예를 들어, 복수의 모델에 관해서는, 적층되는 물질의 두께 또는 기울기의 양이 서로 상이한 모델이 있을 수 있다. 이어서, 복수의 모델의 시뮬레이션 결과로부터 각 파장의 형상 오차에 대한 계측 오차의 민감도가 구해진다. 비대칭 형상을 갖는 복수의 모델의 계측 결과(계측 위치 기만의 민감도)를 합하고, 형상 오차에 대한 민감도가 낮은 복수의 파장을 검출용의 파장으로서 선택해서 사용한다. 이에 의해, 산출에 사용된 비대칭 형상을 갖는 복수의 모델에서 평균적으로 비대칭 형상 오차에 유리한 정렬을 행할 수 있다.

또한, 도 10b는 시뮬레이션에 대해 정렬 오차(몰드(7)와 웨이퍼(8) 사이의 정렬 오차)가 없다는 전제하에서 시뮬레이션을 행한 결과의 일례이다. 따라서, 계측 오차=0 nm는 정렬 오차=0을 나타낸다. 또한, 실제의 계측에서는, 웨이퍼 마크(11)의 비대칭 형상으로 인해 단계 S102의 사전-정렬을 통해 얻어진 상대 위치에서 계측 오차가 발생한다. 따라서, 위치 계측 장치에 의해 검출된 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)와의 상대 위치에 기초하여 정렬된 웨이퍼(8)의 패턴 형성 영역과 몰드(7) 사이에도 정렬 오차가 존재할 수 있다. 정렬 오차가 존재하는 경우, 그 상태에서 복수의 파장을 사용해서 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치를 검출하면, 도 10b의 그래프에 대하여 정렬 오차에 대응하는 오프셋량이 더해진 결과를 얻을 수 있다.

여기서, 위치 계측 장치에 의해 계측된 결과(실측값)로부터 오프셋량을 구하기 위해서는, 몰드 마크(10)과 웨이퍼 마크(11)의 올바른 상대 위치(정렬 오차)를 알 필요가 있다. 그 때문에, 중첩 검사 장치 등의 검사 장치(평가 장치)를 사용해서 임프린트 후의 웨이퍼(8)의 중첩 상태를 검사하고, 중첩 오차를 계측해서 취득한다. 이때에 취득된 오차량을 사전-정렬에서 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 중첩 오차로서 사용하고, 단계 104 시에 위치 계측을 통해 얻어진 계측 오차의 양을 평가한다. 제어 유닛(12)은, 상기의 방법에 의해 얻어진 계측값과 중첩 검사 장치 등을 사용해서 얻어진 중첩 오차에 기초하여 오프셋량이 보정된 계측값을 취득한다. 보정된 계측값은 도 10b에 도시된 시뮬레이션 결과가 정확할 경우 해당 시뮬레이션 결과와 동등한 것이 될 수 있다. 즉, 도 10b의 계측 오차가 0 nm이 되는 위치가 중첩 검사 장치에 의해 계측된 결과가 된다.

예를 들어, 몰드(7)와 웨이퍼(8)가 100 nm 어긋난 위치에서 단계 S103에서의 임프린트 동작을 행하는 경우, 도 10b에 도시된 계측 오차=0 nm의 위치가 실제로는 100 nm만큼 오프셋된 위치로서 계측된다. 웨이퍼(8)를 중첩 검사 장치 등에 의해 계측(평가)하면, 웨이퍼(8)의 중첩 오차가 100 nm인 것으로 계측된다. 이 계측 후, 계측된 값은 단계 S102에서의 사전-정렬 시의 중첩 오차로서 장치 내의 컴퓨터에 입력된다. 그후, 이것을 제거하고 평가를 행한다.

이어서, 단계 S105에서의 평가에 기초하여 최적 파장을 결정하는 방법에 대해서 아래에서 설명한다. 일례로서의 도 10b에 도시된 계측값으로서, 조명광의 파장에 따라 계측 오차가 달라진다. 제어 유닛(12)은, 위치 계측 장치의 계측 오차(위치 계측 장치에 의해 검출되는 위치 정보의 오차)가 저감되도록, 위치 계측 장치의 정렬 광원(23)에 대한 조명 조건을 결정한다. 구체적으로는, 정렬 광원(23)에 의해 발생되는 조명광을 구성하는 복수의 파장을 갖는 각 광선의 강도는 비율을 조정해서 결정된다. 여기서, 정렬 광원(23)은, 복수의 파장을 갖는 각 광선의 강도가 적어도 2개의 파장의 광 강도로 조정될 수 있도록 구성된다. 정렬 광원(23)은 복수의 파장을 갖는 광선 중 적어도 하나에 대해서는 강도가 연속적으로 조정될 수 있도록 구성될 수 있다. 일례로서, 제어 유닛(12)은 정렬 광원(23)에서 발생되는 조명광을 구성하는 복수의 파장을 갖는 광선의 광의 가중치를 결정한다. 여기서, 예를 들어 조명광을 구성하는 광의 복수의 파장의 수를 n이라 하고, 각각의 파장을 λ1, λ2, ...λn이라 하고, 각각의 파장을 사용한 계측 오차를 m1, m2, ...mn이라 하며, 가중치의 계수를 k1, k2, ...kn이라 한다. 가중치 부여 후의 계측 오차(m)는 다음의 식 (1)로 표현된다.

m=k1×m1+k2×m2+...+kn×mn (1)

상기 식 (1)에서, k1+k2+...+kn=1이 성립된다.

제어 유닛(12)은 상기 식 (1)에서 m=0이 되도록 k1 내지 kn의 값을 결정한다. 파장(λ1 내지 λn)의 광선을 결정된 비율(k1 내지 kn)로 합성함으로써 파장으로 인한 계측 오차를 제거할 수 있다. 계측 오차(m1 내지 mn)의 부호가 모두 서로 동일한 경우에는, 이들을 더해서 계측 오차(m)를 0으로 설정할 수 없다. 그 때문에, 특정한 계측 오차를 오프셋시켜 기록해 두고 계측 오차로부터 제거할 필요가 있다.

여기서, 제어 유닛(12)은, 계측 오차(m1 내지 mn) 중 임의의 것에 0의 파장(λm)이 있는 경우, 그 파장의 계수(km)에 1을 설정하고 다른 계수에 0을 설정함으로써, 파장에 의한 계측 오차를 제거할 수 있다. 그러나, 도 10b에 도시된 바와 같이, 계측 오차가 0이 되는 파장은 변화량(미분값)이 증가하는 파장이기 때문에, 형상 오차에 대한 민감도가 높아진다고 생각된다. 그 때문에, 위치 계측 장치가 동일한 파장의 광선만으로 구성되는 조명광을 사용해서 1개의 웨이퍼의 정렬을 행하는 경우, 웨이퍼(8)의 각 패턴 형성 영역마다 형상 오차에 변동이 있으면 각 패턴 형성 영역마다의 계측 오차가 커질 수 있다.

여기서, 제어 유닛(12)은 다음과 같은 방법에 의해 가중치 부여를 행한다. 먼저, 제어 유닛(12)은 파장에 대한 계측 오차의 민감도를 산출한다. 이어서, 제어 유닛(12)은 민감도가 작은 파장을 우선적으로 선택한다(사용한다). 이어서, 제어 유닛(12)은 계측 오차(m1 내지 mn)의 부호가 상이한 적어도 2종류의 파장을 선택한다. 파장을 선택할 때에는, 계측 오차의 부호가 서로 상이한 파장을 선택할 수 있다. 이때에, 제어 유닛(12)은, 광량이 불충분한 경우에는, 3종류 이상의 파장을 섞어서 사용함으로써 광량을 증가시킬 수 있다. 또한, 적어도 1종류의 파장을 선택할 수 있다. 또한, 제어 유닛(12)은, 동시에 계측되는 다른 마크의 광량과의 균형을 감안해서 마크가 계측될 수 있도록 각 파장의 광 강도비(광량비)를 조정 및 변경한다.

도 11의 평가에 기초하여 최적 파장을 결정하는 방법, 구체적으로는 일례로서 도 10b에 도시되는 계측값에 기초하여 정렬 광원(23)에 의해 발생되는 조명광을 구성하는 복수의 파장을 갖는 각 광선의 강도를 결정하는 방법을 이하에서 설명한다. 여기서는, 일례로서, 일례로서의 도 10b에서 도시되는 파장 특성에 기초하여, 600 nm의 파장과 680 nm의 파장을 1:3의 광량비로 합성해서 조명광을 생성하는 것을 생각한다. 일례로서, 도 12는, 600 nm의 파장 및 680 nm의 파장의 광선을 1:3의 광량비로 합성해서 얻어지는 조명광으로 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)를 조명했을 때에 위치 계측 장치의 센서에 의해 얻어지는 파형을 도시한다. 이때, 파형은 화상을 계측 방향에 평행한 선을 따라 슬라이스하여 얻어진 무아레 무늬의 계측 파형이다. 도 12에서, 종축은 광량을 나타내며, 횡축은 센서 상의 위치를 나타낸다. 600 nm의 파장에서의 계측 오차는 120 nm이고 680 nm의 파장에서의 계측 오차는 -40 nm이기 때문에, 이들이 1:3의 광량비로 합성된 조명광을 사용하면, 계측 오차의 합계는 0 nm(120 nm - 40 nm×3)이 된다. 그 때문에, 오프셋 분을 제거할 필요가 없다. 또한, 600 nm 및 680 nm의 파장은 단차(52)의 변화량에 대하여 둔감하기 때문에, 단차(52)의 변화량의 변동에 관계없이, 고정밀도로 계측(몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치)을 할 수 있다.

복수의 광선의 파장의 강도비를 고려하여 합성을 행하는 방법에 관해서는, 정렬 광원(23)이 복수의 반도체 레이저인 경우를 일례로서 아래에서 설명한다. 이 경우, 각각의 반도체 레이저의 구동 전류값을 조정함으로써 출력 광량을 조정하는 방법을 적용할 수 있다. 또한, 다른 방법에 관해서는, 반도체 레이저의 광로를 합성하기 전에 ND 필터(34)를 배치하고 ND 필터(34)의 투과율을 변경하는 방법을 적용할 수 있다.

정렬 광원(23)이 넓은 파장 대역을 갖는 할로겐 램프 등의 광원인 경우를 일례로서 이하에서 설명한다. 이 경우, 1개의 광원으로부터 600 nm의 파장 및 680 nm의 파장만을 취출해서 도광하는 것은 어렵다. 여기서, 도 13은 정렬 광원(23)을 구성하는 광원(30)의 구성의 일례를 도시한다. 도 13a의 예에서는, 정렬 광원(23)은 램프(60a 및 60b)(할로겐 램프 등)를 포함하며, 단파장 커트 필터(61a 및 61b)는 장파장 커트 필터(62a, 62b) 및 하프 미러(63)를 포함한다. 램프(60a 및 60b)로부터의 광선은 각각 상이한 컷오프 파장을 갖는 파장 커트 필터를 통과하며 하프 미러(63)에 의해 합성된다. 이에 의해, 예를 들어, 램프(60a)에 의해 발생되는 광으로부터 600 nm의 파장을 갖는 광을 취출하고 램프(60b)에 의해 발생되는 광으로부터 680 nm의 파장을 갖는 광을 취출할 때, 그 광선을 합성해서 조명광을 생성할 수 있다.

각 파장의 광량은, 램프(60a 및 60b)에 인가되는 전압을 조정하거나 또는 합성이 행해지기 전의 광로에 ND 필터(34)를 배치하는 방법을 행함으로써 조정될 수 있다. 하프 미러(63)를 사용하는 경우, 램프(60a 및 60b)로부터의 광의 절반은 투과되며, 나머지 절반은 반사된다. 따라서, 광을 2개의 스코프만큼 공급하는 것이 효율적이다. 도 13b의 예에서는, 램프(60)(할로겐 램프 등)로부터의 광을 하프 미러(63a)에 의해 분리하고, 각각의 광로에 파장 커트 필터(61a, 62a, 61b, 및 62b)를 배치한다. 각 파장의 광량을 조정하는 데 ND 필터(34)가 사용될 수 있다. ND 필터(34)에 의해 조광된 광선이 하프 미러(63b)에 의해 합성되어 조명광이 생성될 수 있다.

또한, 넓은 파장 대역이며 적분했을 때에 계측 오차가 0 nm가 되도록 파장 범위를 선택함으로써 전체적으로 계측 오차를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 도 10b에서, 610 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내의 계측 오차를 적분하면 0 nm가 된다. 그 때문에, 이러한 범위의 조명광을 사용하면, 계측 오차의 오프셋은 발생하지 않는다. 또한, 단차(52)의 변화량에 대하여 계측 오차가 민감한 640 nm의 파장뿐만 아니라 둔감한 파장도 사용되기 때문에, 단차(52)의 변화량에 대한 계측 오차의 민감도는 감소한다.

이하, 정렬 광원(23)으로서 파장 대역이 넓은 광원을 사용하고, 촬상 소자(25)로서 컬러(RGB) 센서를 사용하는 예에 대해서 설명한다. 이 경우, R, G, 및 B의 파장 대역에서 검출되는 무아레 무늬의 위치를 검출할 수 있다. 그 때문에, 정렬 광원(23)의 파장 대역을 변경하지 않아도 센서 측에서 R, G, 및 B의 파장 대역에서 검출된 무아레 무늬 위치를 가중치 부여하고 평균화함으로써, 파장에 의한 계측 오차가 제거된 위치 계측을 행할 수 있다. 구체적으로, 할로겐 램프는 정렬 광원(23)에 400 내지 720 nm의 파장 범위 내의 광을 출력한다. 촬상 소자(25)의 컬러(RGB) 센서의 감도가 R:590 내지 720 nm, G:480 내지 600 nm, 및 B:400 내지 540 nm로 설정되는 경우에 대해서 설명한다. 할로겐 램프는 넓은 파장 대역을 갖기 때문에, 촬상 소자(25)의 컬러(RGB) 센서의 R, G, 및 B의 대역에서 파형이 검출된다. 파장은 서로 상이하기 때문에, 검출된 위치는 서로 상이하다. 또한, 중첩 검사 장치 등에서의 계측 결과와 유사해지도록, R, G, 및 B의 파장 대역을 가중치 부여해서 평균화함으로써, 계측 오차를 저감시킬 수 있다. 또한, 이 방법은 시뮬레이션의 결과를 사용한다. 그러나, 각 파장에서의 실측값을 사용함으로써 계측 오차를 신뢰성 있게 감소시킬 수 있다.

여기서, 정렬 광원(23) 내의 광원(발광 소자)(30)으로서 3종류(3 영역)의 파장의 레이저 광원(660 nm, 730 nm, 및 760 nm)을 사용하는 예에 대해서 이하에 설명한다. 레이저의 파장의 종류에 관해서는, 파장이 조밀하면 고정밀도로 계측을 행할 수 있지만, 정렬 광원(23)을 위한 공간이나 비용을 감안해서 레이저의 수가 결정될 수 있다. 또한, 레이저의 종류에 관해서는, 파장으로 인해 발광 강도 사이에 차이가 있기 때문에, 필요한 광량을 충족하는 레이저가 선택될 수 있다. 예를 들어, 1W 이상의 출력이 필요한 경우, 파장의 종류는 한정된다. 상기 3종류의 파장(660 nm, 730 nm, 및 760 nm)은 소형이며 고출력을 갖는 레이저를 선택하고 있다.

할로겐 램프 등의 파장 대역이 넓은 광원으로부터 3개의 영역의 파장을 잘라내는 방법과 비교하여, 레이저 광원을 사용하면 광의 출력을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 할로겐 램프 또는 메탈 할라이드 램프의 경우, 발광점으로부터 광이 넓어져서 나오기 때문에, 광을 Φ3 mm 이하의 작은 영역에 효율적으로 집광하는 것이 어렵다. 반도체 웨이퍼를 정렬시키기 위해서는, 웨이퍼(8) 상의 Φ3 mm 이하의 영역을 광으로 조사하여 마크 위치를 관찰할 필요가 있다. 그 때문에, 웨이퍼(8) 상의 마크 영역에 집광될 수 없는 광은 계측에 사용할 수 없고 불필요한 광이 된다. 즉, 할로겐 램프 등을 매우 작은 영역에 광을 집광하는 데 사용하는 경우, 효율이 악화된다. 레이저 광원이 적용되는 경우, Φ1 mm 이하의 영역이 고휘도로 조사될 수 있다. 웨이퍼(8) 상의 웨이퍼 마크(11)를 고휘도로 조사할 수 있는 경우, 프로세스에서 웨이퍼(8)에 적층되는 물질이 광을 투과시키기 어려운 물질인 경우에도, 웨이퍼 마크(11)로부터의 반사광을 검출할 수 있다.

또한, 1종류의 정렬 광원(23)의 파장을 적용하는 경우, 파장은 웨이퍼(8)에 적층되는 물질 또는 그 두께에 따라서는 투과하기 어려운 파장이 되고, 웨이퍼(8) 상의 웨이퍼 마크(11)를 검출할 수 없게 될 가능성이 있다. 그 때문에, 3종류의 파장을 갖는 레이저가 적용된다. 각 레이저로부터의 광선을 합성해서 사용함으로써, 웨이퍼(8)의 적층 구조에 의해 웨이퍼 마크(11)를 검출할 수 없게 될 가능성을 저감시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 3종류의 파장을 사용하는 경우에 최적 파장을 선택하는 방법에 대해서 도 11의 위치 계측 장치를 포함하는 임프린트 장치(1)의 동작 시퀀스를 도시하는 흐름도에 기초하여 이하에서 설명한다. 여기서, 위치 계측 장치를 사용해서 계측을 행하여 얻은 계측값은, 중첩 검사 장치 등의 평가 장치를 사용해서 얻어진 평가 결과와 비교해서, 차분을 산출한다. 산출된 차분값은, 계측되는 몰드 마크(10) 및 웨이퍼 마크(11)의 조건에 따라, 도 10b에 도시되는 바와 같이 각각의 파장에 따라서 달라지는 계측값이 된다.

계측을 통해 얻어진 상기 차분값의 부호에 관해서는, 3종류의 파장 중 1개의 파장의 계측값의 부호가 나머지 2종류의 파장에서 얻어진 계측값의 부호와 다른 경우, 상이한 부호를 갖는 다른 1개의 파장과 나머지 파장 중 1개를 사용해서 가중치 부여를 행한다. 가중치 부여를 행함으로써 파장을 중첩 계측 결과에 순응시킬 수 있다. 예를 들어, 660 nm의 파장의 계측값이 부이고, 730 nm의 파장의 계측값이 정이며, 760 nm의 파장의 계측값이 부인 경우, 760 nm의 파장 및 660 nm의 파장(또는 760 nm의 파장)의 광의 출력을 가중치 부여해서 평균화한다. 이에 의해, 중첩 계측 결과(기준)에 순응시키거나 조명광을 생성할 수 있다. 계측값의 부호가 서로 동일한 2종류의 파장에 대해서는 어느 파장을 선택해도 되고, 동일한 시야에서 관찰되는 상이한 마크와의 강도비로부터 파장을 선택해도 된다.

3종류의 파장에 관해서는, 계측값의 부호가 3종류의 파장 모두에서 동일한 부호인 경우, 어느 파장을 선택해도 오프셋 분을 제거할 필요가 있다. 이 경우, 동시에 관찰되는 거친 정렬용의 마크의 광량으로부터 가중치 부여의 비율을 결정할 수 있다.

여기서, 동일한 시야에서 관찰하는 마크에 대해서 상세하게 설명한다. 도 14는 몰드(7)와 웨이퍼(8)를 중첩시켰을 때에 계측되는 정렬 마크를 개략적으로 도시하는 도면이다. 외측 프레임의 범위(73)는 위치 계측 장치에 의해 한 번에 관찰될 수 있는 범위를 나타낸다. 몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)의 기하학적 중심 위치를 기준으로 하여, 계측 광학계(3)의 마크 위치의 계측 결과로부터 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 상대 위치 어긋남(D1)을 구할 수 있다. 몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)의 크기를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 작은 전유 영역을 갖는 마크를 사용하여 거친 정렬을 행할 수 있다. 이때, 몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)의 반사율 사이의 차이에 의해 검출되는 마크에서 강도비가 발생한다. 강도비가 크면, 강도가 약한 마크를 검출할 수 있는 휘도의 조명으로 조사를 행한다. 그러므로, 강도가 강한 마크는 포화되고, 계측 오차가 발생한다. 그 때문에, 마크의 강도비를 억제할 필요가 있다.

이어서, 몰드 마크(71a-2)와 웨이퍼 마크(72a-2)를 중첩시킴으로써 형성되는 무아레 무늬에 대해서 아래에서 설명한다. 몰드 마크(71a-2) 및 웨이퍼 마크(72a-2)는 도 8c 또는 도 8d에 도시된 주기적인 패턴을 갖도록 구성된다. 계측 방향의 주기가 미소하게 다르기 때문에, 이들이 중첩하는 경우, Y 방향에서 무아레 무늬가 형성된다. 또한, 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 주기 사이의 차이에 의해, 상대 위치가 변화하는 경우 무아레 무늬의 시프트 방향이 달라진다.

예를 들어, 몰드 마크(71a-2)의 주기가 웨이퍼 마크의 주기보다 미소하게 큰 경우, 웨이퍼(8)가 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 무늬도 +Y 방향으로 시프트된다. 한편, 몰드 마크(10)의 주기가 웨이퍼 마크(11)의 주기보다 미소하게 작은 경우, 웨이퍼(8)가 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 무늬는 -Y 방향으로 시프트된다. 여기서, 2단째의 무아레 무늬(71a-2' 및 72a-2')가 몰드 마크(71a-2')와 웨이퍼 마크(72a-2')에 형성되고, 몰드 마크(71a-2)와 웨이퍼 마크(72a-2)의 계측 방향의 주기가 그 사이에서 전환된다. 그 때문에, 상대 위치가 달라지면 계측되는 2단째의 무아레 무늬의 위치가 반대 방향으로 변화한다. 또한, 상대 위치 어긋남(D2)으로부터, 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 상대 위치 어긋남을 구한다. 이때, 무아레 신호를 발생시키는 몰드측과 기판측의 주기적인 마크가 1 주기 분 어긋나는 경우에도, 무아레 신호를 검출하는 원리로 인해 1 주기 분의 어긋남을 검출할 수 없다. 그 때문에, 계측 정밀도가 낮은 몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)를 사용하여 몰드(7)와 웨이퍼(8) 사이에 1 주기 분의 상대 위치 어긋남이 없는 것을 확인한다.

몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)는 몰드(7)측과 웨이퍼(8)측의 주기적인 마크가 1 주기 분의 위치 오차를 야기하지 않는 피치를 갖는 경우에 무아레 신호를 발생시키는 마크일 수 있다.

몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)는 상이한 물질로 구성되기 때문에 검출되는 광량이 파장에 따라 다를 수 있다. 그 때문에, 3종류의 레이저의 광의 출력을 변경함으로써 마크의 강도비를 변경할 수 있다. 따라서, 몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)의 무아레 무늬의 강도비가 계측될 수 있는 범위가 되도록 3종류의 레이저의 출력에 대해 가중치 부여를 행한다. 이에 의해, 한 번의 계측으로 몰드 마크(71a-1)와 웨이퍼 마크(72a-1)의 무아레 무늬를 계측할 수 있다.

또한, 실측되는 3종류의 파장 이외의 파장에서의 계측값은, 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 구조에 상정되는 비대칭 형상을 갖는 오차를 부여해서 시뮬레이션을 행함으로써 유추할 수 있다. 이에 의해, 마크 형상의 비대칭 오차의 양에 대한 각 파장의 민감도를 산출할 수 있고, 민감도가 낮아지는 파장을 우선적으로 사용할 수 있다.

이하, 도 15 내지 도 17을 참조하여, 웨이퍼(8)의 표면 내의 계측 오차의 분포에 대해서 설명한다. 도 15 내지 도 17은 웨이퍼(8)의 표면 내에 발생하는 계측 오차의 일례를 도시하는 도면이다. 도 15a는 웨이퍼 위치에서의 마크의 패턴 사이의 차이를 개략도이다. 도 15a에서, 웨이퍼(8)의 좌측 에지, 중앙 부분, 및 우측 에지에서 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11) 각각을 나타내고 있다. 웨이퍼(8) 상의 일부에 스핀 코팅을 통해 수지(9)(임프린트재 또는 레지스트) 등의 용제를 도포하는 경우, 웨이퍼(8)의 중심에 대해 대칭이 되는 방식으로 막 두께의 불균일이 발생한다. 그 때문에, 웨이퍼 패턴을 형성하는 조건에 따라서는 중심에 대해 대칭이 되는 방식으로 비대칭 가공 오차가 서서히 발생하고, 따라서 웨이퍼 에지에서 큰 비대칭성이 발생한다. 이 경우, 웨이퍼의 반경 방향(웨이퍼(8)의 반경 방향)에서 패턴의 비대칭 가공 오차의 형상이 커진다. 따라서, 단일 파장에서 계측이 행해지는 경우, 웨이퍼의 반경 방향에서 계측 오차가 증가한다. 예를 들어, 웨이퍼의 반경 방향은 웨이퍼(8)의 무게 중심으로부터의 방향 또는 웨이퍼(8)의 반경 방향 등의 방향이다. 도 15b는 그 일례를 도시한다. 횡축은 웨이퍼의 반경 방향의 위치를 나타내며, 종축은 진정한 위치에 대한 계측 오차를 나타낸다. 예를 들어, 진정한 위치는 기준 장치의 외부에서 계측 장치 등을 사용해서 계측되고 구해진다. 도 15b의 조건(81) 및 조건(82)의 라인 각각은 상이한 파장에서의 계측 오차를 나타낸다. 또한, 도 15b에 도시되는 조건(81) 및 조건(82)의 라인은 예이며, 계측 오차는 웨이퍼의 반경 방향에서 1차 함수에 의해 표현된다. 그러나, 고차 성분이 포함될 수 있다.

단일 파장에서 계측이 행해지는 경우, 웨이퍼의 반경 방향에서 계측 오차가 발생한다. 그러나, 복수의 파장을 혼합 방식으로 계측함으로써 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 저감시키거나 제거할 수 있다. 예를 들어, 도 15b의 경우를 일례로 하면, 2(조건(81)의 파장의 강도비) 대 1(조건(82)의 파장의 강도비)의 비율에서 합성을 행하면, 웨이퍼의 반경 방향에서 계측 오차는 0이 된다. 그 때문에, 웨이퍼의 반경 방향의 미리정해진 위치에 관계없이 고정밀도로 계측(몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치)을 행할 수 있다.

여기서, 조건(81) 및 조건(82)에서 얻어진 계측 결과를 소정 비율, 즉 조건(81)의 계측 결과 대 조건(82)의 계측 결과의 비율 = 2(조건(81)):1(조건(82))로 가중치 부여해서 평균화함으로써 진정한 위치를 얻을 수도 있다. 이때, 개별적으로 구한 단일 파장에서의 계측의 결과를 가중치 부여해서 평균화함으로써 계측 오차를 구하면, 하나의 마크에 대하여 사용되는 파장의 수만큼 계측할 필요가 있고, 따라서 계측 시간이 길어지는 문제가 발생한다. 여기서, 파장의 광 강도를 최적 강도비로 합성해서 조명광을 생성하고 그 광을 마크에 조사하면, 계측을 한 번에 행할 수 있다. 따라서, 계측 시간을 단축할 수 있다. 도 15a에는, 웨이퍼(8)의 중심부의 마크 형상이 이상적인 대칭 형상인 웨이퍼 마크(11)가 도시된다. 그러나, 샘플 웨이퍼로서 또는 통상적인 제조에서 사용되는 웨이퍼(8)에서는, 웨이퍼(8)의 중심에서도 비대칭 가공 오차가 발생한다. 도 16a는 그 개략도를 도시한다. 웨이퍼(8)의 중심 위치에 비대칭 가공 오차가 있기 때문에, 조건(81) 및 조건(82)의 단일 파장에서의 계측 결과에서 계측 오차가 발생할 수 있다. 도 16b는 이때의 계측값의 일례를 도시한다. 도 16b에서는, 웨이퍼(8)의 중심에서 오프셋이 발생하고, 비대칭 가공 오차가 없는 위치에서 계측 오차가 0이 된다.

일례로서, 도 16에 도시되는 바와 같은 모델에서는, 웨이퍼의 반경 방향에서 단일 파장에서 계측된 계측 오차의 기울기가 제거되도록 파장을 합성함으로써 계측 오차의 오프셋이 저감되거나 제거될 수도 있다. 그러나, 통상적인 제조에 사용되는 웨이퍼(8)의 마크 구조(웨이퍼 마크(11)의 구조)는 도 16에 도시되는 바와 같은 모델에서의 단순한 구조로 한정되지 않는다. 도 17a는 웨이퍼(8)의 2군데에서 비대칭 가공 오차가 발생하는 모델의 일례의 개략도이다. 도 17b는 도 17a에 도시된 모델에서의 단일 파장에서의 계측 결과의 일례를 도시한다. 여기서, 도 17에 도시되는 조건(81) 및 조건(82)에서, 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차의 기울기의 비율은 1:2로 설정된다. 이 경우, 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차의 기울기가 제거되도록, 조건(81) 및 조건(82)을 2(조건(81)):1(조건(82))의 비율로 가중치 부여해서 평균화하는 경우, 계측 오차에 오프셋이 발생한다. 여기서, 조건(81) 및 조건(82) 등의 2개의 조건만이 있는 경우, 오프셋(오프셋량)을 저감시키거나 제거할 수 없다. 그러나, 조건(83)의 파장을 선택할 수 있는 경우, 조건(81), 조건(82), 및 조건(83)을 가중치 부여해서 평균화함으로써, 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차의 기울기를 저감 또는 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 오프셋도 저감 또는 제거할 수 있다.

여기서, 선택가능한 파장의 수가 적으면, 파장의 광 강도비의 합성에 의해 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차의 기울기는 저감 또는 제거되지만, 오프셋은 저감 또는 제거될 수 없는 경우가 생각된다. 그 때문에, 선택가능한 파장의 수가 많으면, 계측 오차의 기울기가 저감 또는 제거되고 오프셋이 저감 또는 제거된다는 사실과 관련하여 최적 파장의 광 강도비를 조정 및 선택할 수 있다. 또한, 발생된 오프셋은 각 패턴 형성 영역의 계측시에 항상 발생하는 오차로서 다루어지고, 이들을 제거함으로써 고정밀도로 계측(몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치)을 행할 수 있다.

이하, 도 18을 참조하여, 웨이퍼(8)의 표면 내에서, 각 파장에서의 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차의 그래프를 취득하기 위한 방법에 대해서 설명한다. 도 18은, 복수의 파장에서 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 계측하기 위한 웨이퍼(8)의 표면 내에서의 레이아웃의 일례를 도시하는 도면이다. 통상, 웨이퍼(8)를 노광할 때에는, 이는 1개의 웨이퍼에서 복수의 패턴 형성 영역에 행해진다. 여기서, 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차를 취득하기 위해서, 1개의 소정 파장(특정한 파장)에서 1개의 웨이퍼의 모든 패턴 형성 영역을 계측함으로써 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 계측할 수 있다. 그러나, 1개의 소정 파장을 사용하여 1개의 파장에서 1개의 웨이퍼의 모든 패턴 형성 영역을 계측하는 경우, 웨이퍼(8)의 수가 계측될 파장 및 계측될 웨이퍼(8)의 수만큼 필요하기 때문에 형상 등에서 차이가 발생한다. 결과적으로, 각각의 웨이퍼에서 오차가 발생한다. 여기서, 도 18에 도시된 방법을 사용하는 경우, 제어 유닛(12)은 마크 위치 계측(몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치)을 행함으로써 웨이퍼(8)의 매수에 의한 오차 및 웨이퍼(8)의 계측 오차를 저감할 수 있다. 도 18에서, 횡축은 X 방향의 위치를 나타내며, 종축은 Y 방향의 위치를 나타낸다. 원(W)은 웨이퍼(8)의 에지를 나타낸다. 웨이퍼 표면 내의 실질적으로 직사각형 형상을 갖는 구획은 각각의 패턴 형성 영역을 나타낸다. 조건(81), 조건(82), 및 조건(83) 각각은 상이한 파장을 갖는 조건이며, 각각의 파장에서 계측되는 패턴 형성 영역을 상이한 해칭처리로 표시함으로써 파장 사이의 차이를 나타내고 있다. 도 18에서는, 일례로서 3개의 파장이 도시된다. 즉, 패턴 형성 영역에 따라, 몰드 마크(10)와 웨이퍼 마크(11)의 상대 위치에 사용되는 파장을 변경함으로써, 1개의 웨이퍼로 복수의 파장에서의 웨이퍼 반경 방향의 위치에 대한 계측 오차를 효율적으로 구할 수 있다.

여기서, 외부 계측 기기 등을 사용해서 웨이퍼(8)가 노광된 후의 계측 오차를 계측해서 기준 평가값을 구하고, 제어 유닛(12)은 계측 오차 및 그 평가값으로부터의 차분을 산출한다. 차분을 구함으로써 복수의 파장에서의 각각의 계측 오차를 얻을 수 있다. 도 18에서는, 3개분의 파장이 일정한 주기성을 갖게 해서 웨이퍼(8)의 패턴 형성 영역을 조사한다. 그러나, 파장은 3개의 파장으로 한정되지 않고 더 많은 파장이 사용될 수 있다. 적어도 2개 이상의 파장인 것이 바람직하다.

도 19는, 소정 파장을 웨이퍼(8)의 중심 부근에 집중해서 분포시켜서 마크 위치 계측을 행하는 경우의 일례를 도시한다. 도 19에 도시되는 바와 같이, 1개의 소정 파장을 웨이퍼(8)의 표면 내의 중심 부근에만 집중해서 분포시켜서 마크 위치 계측을 행하는 경우, 그 파장에서는 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측값의 분포가 중심 부근에서만 검출될 수 있는 문제가 있다. 도 19에서는, 조건(82)이 웨이퍼(8)의 중심 부근에 집중되기 때문에, 조건(82)의 파장에서는 웨이퍼의 반경 방향의 작은 범위에서만 계측 오차를 구할 수 있다. 그 때문에, 진정한 위치에 대한 계측 오차가 증가하면, 파장의 광 강도비가 가중치 부여되어 평균화된 경우에 최적 강도비에서 큰 오차가 발생한다. 따라서, 계측 오차를 저감시키기 위해서, 도 18에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(12)은 복수의 파장에서 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 취득하는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼(8)의 전체면에서 적어도 2종류 이상의 복수의 파장을 무작위적으로 각 패턴 형성 영역에 분포시키고, 마크 위치 계측을 행해서 계측 오차를 취득하는 것이 더 바람직하다. 구체적으로는, 각 패턴 형성 영역마다 적어도 2종류 이상의 파장으로부터 1종류를 무작위적으로 선택하고 소정 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행함으로써 계측 오차를 취득한다. 또한, 각 패턴 형성 영역마다(각 샷 영역마다) 적어도 2종류 이상의 파장을 주기적으로 분산시켜서 마크 위치 계측을 행하여 계측 오차를 취득할 수 있다. 또한, 웨이퍼(8)의 세로 방향 또는 가로 방향 각각의 미리정해진 패턴 형성 영역마다 조사하는 파장의 광선(조명광)의 합성을 변경해서 마크 위치 계측을 행하여 계측 오차를 취득할 수 있다. 여기서, 미리정해진 패턴 형성 영역은 미리 설정된 패턴 형성 영역 또는 유저에 의해 임의로 선택된 패턴 형성 영역일 수 있다.

도 20은 웨이퍼(8)의 수평면에서 미리정해진 방향으로 소정 파장을 분포시켜서 마크 위치 계측을 행하는 경우의 일례를 도시한다. 수평면에서의 방향은 웨이퍼(8)의 표면에서의 X 방향(가로 방향) 또는 Y 방향(세로 방향)을 나타낸다. 도 20에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼의 반경 방향 이외에, 웨이퍼(8)의 단면의 구조에 따라서, 웨이퍼(8)의 X 방향 또는 Y 방향에서 특정한 파장 분포가 존재할 수 있다. 도 20에서는, 조건(81)은 Y 방향에서 분포를 갖고, 조건(83)은 X 방향에서 분포를 갖는다. 여기서, 예를 들어, 웨이퍼 마크(11)의 형상 패턴이 X 방향에서 비대칭 가공 오차를 가지고 형성되는 경우, 단일 파장에서 계측을 행할 때에 웨이퍼(8)의 X 방향에서 계측 오차의 기울기가 발생한다. 그 때문에, 웨이퍼(8)의 X 방향에서의 계측 오차가 저감 또는 제거되도록 파장의 광 강도비를 결정할 필요가 있다. Y 방향에 대해서도 X 방향과 동일하다. 그 때문에, 예를 들어 도 20에 도시되는 분포의 경우에서 각 파장의 계측 오차가 취득되는 경우에도, 계측 오차가 증가한다. 조건(81)에서는 X 방향에서의 계측 오차의 분포를 정밀하게 취득하는 것이 어렵고, 조건(83)에서는 Y 방향에서의 계측 오차의 분포를 정밀하게 취득하는 것이 어렵다. 따라서, 가중치 부여 및 평균화를 행하는 경우에도 계측 오차가 증가한다. 따라서, 상술한 방법을 사용해서 마크 위치 계측을 행함으로써 계측 오차를 저감시킬 필요가 있다.

전술한 예에서는, 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 1개의 웨이퍼의 데이터로부터 취득한다. 그러나, 복수의 웨이퍼에 대해 유사한 계측을 행할 수 있고, 그 평균값을 사용할 수 있다. 평균값으로부터 구한 값을 사용함으로써 계측 오차의 분포의 취득의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이하, 도 21을 참조하여 웨이퍼의 반경 방향의 계측 오차를 취득하는 방법에 대해서 설명한다. 도 21은 복수의 파장에서 웨이퍼(8)의 표면 내의 계측 오차를 계측하기 위한 시퀀스도의 일례이다. 도 21a는 도 11의 단계 S104의 처리의 상세를 도시하며, 도 21b는 도 11의 단계 S105의 처리의 상세를 도시한다. 도 21의 위치 계측 장치를 포함하는 임프린트 장치(1)의 동작은 제어 유닛(12)(제어 유닛)에 의해 제어된다.

도 21에 도시되는 바와 같이, 계측 오차를 3개의 파장에서 각각 취득한다. 먼저, 단계 S201에서는, 임프린트 장치(1) 내부의 위치 계측 장치에 의해 특정한 파장(파장 A)의 조명광을 사용해서 웨이퍼(8)의 표면 내의 각 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행함으로써 계측 오차를 취득한다. 이어서, 단계 S202에서는, 임프린트 장치(1) 내부의 위치 계측 장치에 의해 특정한 파장(파장 B)의 조명광을 사용해서 웨이퍼(8)의 표면 내의 각 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행함으로써 계측 오차를 취득한다. 이어서, 단계 S203에서는, 임프린트 장치(1) 내부의 위치 계측 장치에 의해 특정한 파장(파장 C)의 조명광을 사용하여 웨이퍼(8)의 표면 내의 각 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행함으로써 계측 오차를 취득한다. 도 12에서는, 일례로서, 3개의 파장에 대해 마크 위치 계측을 행했지만, 파장의 수는 이것으로 한정되지 않는다. 3개 이상의 파장이 사용될 수 있다. 이 경우, 사용되는 파장의 수만큼 유사한 처리를 행할 수 있다.

단계 S201 내지 S203의 처리를 행할 때에, 도 18에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(8)의 전체면에서 적어도 2종류 이상의 복수의 파장이 무작위적으로 분포되어 조사가 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 파장이 특정한 파장으로부터 다른 파장으로 변경되는 경우, 변경 직후의 계측은 불안정해질 수 있다. 따라서, 예를 들어, 각 패턴 형성 영역마다 파장을 변경해서 계측을 행하는 것이 아니라, 파장을 변경하지 않고 다음 패턴 형성 영역을 계측하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 특정한 파장(파장 A)에서 웨이퍼 표면 내의 파장 A에서 계측되는 각 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행해서 계측 오차를 취득한다. 파장 A에서의 계측이 완료된 후에, 파장 A 이외의 특정한 파장(파장 B)에서, 파장 A가 계측되지 않은 영역에서 파장 B가 계측되는 각 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행해서 계측 오차를 취득한다. 파장 B에서의 계측이 완료된 후에, 파장 A 및 파장 B 이외의 특정한 파장(파장 C)에서, 파장 A 및 파장 B가 계측되지 않은 영역에서 파장 C가 계측되는 패턴 형성 영역에 대해 마크 위치 계측을 행해서 계측 오차를 취득한다.

이어서, 단계 S301에서, 외부의 중첩 검사 장치 등의 검사 장치를 사용해서 웨이퍼(8)의 중첩 상태를 계측(검사)하고, 중첩 오차를 계측 및 취득한다. 이때, 계측된 값이 진정한 위치이다. 이어서, 단계 S302에서, 임프린트 장치(1) 내부의 위치 계측 장치에 의해 구한 계측값과 외부 중첩 검사 장치 등에 의해 구한 진정한 위치 사이의 차분으로부터 계측 오차를 구한다. 이어서, 단계 S303에서, 웨이퍼의 반경 방향에서의 계측 오차의 기울기 및 오프셋의 양에 기초하여 최적 파장을 산출한다.

2개 이상의 웨이퍼(8)를 사용해서 최적 파장의 조건을 설정하는 경우, 도 21a 및 도 21b의 처리를 웨이퍼(8)의 수만큼 반복해서 계측을 행하고, 얻어진 파장의 광 강도비를 각각 평균화해서 최적 파장을 구할 수 있다. 여기서, 제1 웨이퍼의 것과 완전히 동일한 패턴 형성 영역의 분포에서 최적 파장의 광 강도비를 구할 수 있다. 제2 웨이퍼에서는, 이는 제1 웨이퍼(8)에서의 패턴 형성 영역의 분포와는 상이한 다른 분포로서 계측될 수 있다. 복수의 웨이퍼(8)에서의 산출 결과를 평균화함으로써 더 신뢰성 있는 파장의 광 강도비를 얻을 수 있다.

위에서 임프린트 장치(1)에 기초하여 예를 설명했지만, 이는 반도체 노광 장치에도 유사하게 적용된다. 또한, 몰드(7)와 웨이퍼(8)의 상대 위치를 계측하는 방법에 관해서, 무아레 무늬를 사용한 검출 방법을 설명했다. 그러나, 예 1은 웨이퍼 상의 위치의 패턴을 명시야 및 암시야에서 계측하는 경우 또는 패턴으로부터의 회절광을 검출하는 계측 방법에도 적용될 수 있다.

(물품 제조 방법의 실시형태)

이어서, 전술한 노광 장치(위치 계측 장치를 갖는 임프린트 장치(1))를 이용하여 반도체 디바이스(반도체 IC 소자, 액정 표시 소자, MEMS 등)을 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 반도체 디바이스는 전술한 노광 장치를 사용하며 웨이퍼(8)와 몰드(7)의 위치 계측을 행하는 단계를 갖는다. 또한, 반도체 디바이스는 위치 계측을 행한 후에 웨이퍼(8) 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계를 갖는다. 또한, 반도체 디바이스는 적어도 패턴 형성 단계에서 패턴이 형성된 웨이퍼(8)를 가공하는 가공 단계와 가공된 기판으로부터 물품을 제조하는 단계를 갖는다. 가공 단계는 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등을 포함한다. 본 반도체 디바이스를 제조하는 제조 방법에 따르면, 종래 기술보다 고품질의 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

본 출원은 그 전문이 본원에 참조로 통합되는 2020년 2월 21일에 출원된 일본 특허 출원 제2020-027874호의 이익을 주장한다.

Claims

대상물(object)의 위치를 계측하는 위치 계측 장치이며,
상기 대상물을 제1 파장의 광 및 상기 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 포함하는 조명광으로 조명하도록 구성되는 조명 유닛;
상기 조명광으로 조명된 상기 대상물로부터의 광을 검출함으로써 상기 대상물의 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛; 및
상기 계측 유닛에서의 상기 대상물의 위치에 따라 달라지는 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 비율을 조정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율의 조정을 가중치 부여를 통해 조정하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 대상물의 무게 중심으로부터의 방향에서의 상기 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율을 조정하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 계측 오차가 저감되도록 상기 대상물의 미리정해진 위치에 따라 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율을 조정하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 대상물의 수평면 상의 미리정해진 방향에서의 상기 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율을 조정하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 대상물의 각 패턴 형성 영역마다 상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 포함하는 상기 조명광을 각각 주기적으로 분산시킴으로써 상기 대상물을 조명하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 대상물에서의 세로 방향 또는 가로 방향 각각의 미리정해진 패턴 형성 영역마다 조명되는 상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 포함하는 상기 조명광의 합성을 변경하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 상기 제1 파장과 상기 제2 파장을 포함하는 적어도 2종류 이상의 파장으로부터 하나를 무작위적으로 선택하고 상기 대상물을 조명하게 하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 계측 오차의 오프셋량이 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율을 조정하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 대상물은 미리정해진 마크를 포함하는, 위치 계측 장치.
제10항에 있어서,
상기 미리정해진 마크는 주기적인 패턴을 갖는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 대상물은 기판을 포함하며,
상기 제어 유닛은, 상기 기판의 반경 방향의 상기 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율을 조정하는, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 조명광은 상이한 파장을 갖는 레이저 광의 광선들이 합성된 광인, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 조명광은 넓은 파장 분포를 갖는 특정한 파장 대역을 투과시키는 필터를 투과한 광인, 위치 계측 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은, 시뮬레이션에 기초하여 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 상기 비율을 조정하는, 위치 계측 장치.
기판과 몰드의 상대 위치를 계측하고 위치 계측 장치의 조명 유닛을 사용하여 상기 기판과 상기 몰드 중 적어도 하나에 제공된 미리정해진 마크를 조명하도록 구성되는 중첩 검사 장치이며,
제1 파장의 광 및 상기 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 포함하는 조명광으로 대상물을 조명하도록 구성되는 조명 유닛,
상기 조명광으로 조명되는 상기 대상물로부터의 광을 검출함으로써 상기 대상물의 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛, 및
상기 계측 유닛에서의 상기 대상물의 위치에 따라 달라지는 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 비율을 조정하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는, 중첩 검사 장치.
대상물의 위치를 계측하는 위치 계측 방법이며,
상기 대상물을 제1 파장의 광 및 상기 제1 파장과는 상이한 제2 파장의 광을 포함하는 조명광으로 조명하는 조명 단계;
상기 조명광으로 조명된 상기 대상물로부터의 광을 검출함으로써 상기 대상물의 위치를 계측하는 계측 단계; 및
상기 계측 단계에서의 상기 대상물의 위치에 따라 달라지는 계측 오차가 저감되도록 상기 제1 파장의 광 강도 대 상기 제2 파장의 광 강도의 비율을 조정하는 조정 단계를 포함하는, 위치 계측 방법.
기판 상에 몰드의 패턴을 전사하는 임프린트 장치이며,
미리 상기 기판의 반경 방향의 계측 오차가 저감되도록 조정된, 제1 파장의 광 강도 대 제2 파장의 광 강도의 비율의 정보를 취득하도록 구성된 취득 유닛;
상기 취득 유닛에 의해 취득된 상기 정보에 기초하여 상기 기판과 상기 몰드 중 적어도 하나에 형성된 미리정해진 마크에 조명광을 조명하도록 구성되는 조명 유닛;
상기 조명광으로 조명된 상기 마크로부터의 광을 검출함으로써 상기 기판과 상기 몰드의 상대 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛; 및
상기 상대 위치에 기초하여 상기 기판과 상기 몰드를 정렬하도록 구성되는 정렬 유닛을 포함하는, 임프린트 장치.
물품 제조 방법이며,
임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계로서, 상기 임프린트 장치는,
미리 기판의 반경 방향의 계측 오차가 저감되도록 조정된, 제1 파장의 광 강도 대 제2 파장의 광 강도의 비율의 정보를 취득하도록 구성되는 취득 유닛,
상기 취득 유닛에 의해 취득된 상기 정보에 기초하여, 상기 기판과 몰드 중 적어도 하나에 형성된 미리정해진 마크에 조명광을 조명하도록 구성되는 조명 유닛,
상기 조명광으로 조명된 상기 마크로부터의 광을 검출함으로써 상기 기판과 상기 몰드의 상대 위치를 계측하도록 구성되는 계측 유닛, 및
상기 상대 위치에 기초하여 상기 기판과 상기 몰드를 정렬하도록 구성되는 정렬 유닛을 포함하는, 패턴 형성 단계;
상기 패턴 형성 단계에서 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 가공 단계; 및
가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 제조 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.