KR20230134977A - 물체 정렬 방법, 임프린트 방법, 물품 제조 방법, 검출 장치, 임프린트 장치, 몰드 및 기판 - Google Patents

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겐지 야에가시
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

제1 물체와 제2 물체를 정렬하는 정렬 방법은, 검출 유닛을 사용해서 제1 물체의 마크와 제2 물체의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬를 검출하는 단계, 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하기 위한 평가 마크를 검출 유닛에 의해 검출하고, 평가 마크의 검출 결과를 취득하는 단계; 평가 마크의 검출 결과를 사용해서 무아레 무늬의 검출 결과를 보정함으로써 제1 물체의 마크와 제2 물체의 마크의 상대 위치를 결정하는 단계, 및 상대 위치에 기초해서 제1 물체와 제2 물체를 정렬하는 단계를 포함한다. 평가 마크는 제1 물체 및 제2 물체 중 적어도 하나에 제공된다.

Description

물체 정렬 방법, 임프린트 방법, 물품 제조 방법, 검출 장치, 임프린트 장치, 몰드 및 기판{OBJECT ALIGNMENT METHOD, IMPRINT METHOD, ARTICLE MANUFACTURING METHOD, DETECTION APPARATUS, IMPRINT APPARATUS, MOLD, AND SUBSTRATE}
본 개시는 물체 정렬 방법, 임프린트 방법, 물품 제조 방법, 검출 장치, 임프린트 장치, 몰드 및 기판에 관한 것이다.
기판 상에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치의 하나로서, 임프린트 장치가 주목받고 있다. 임프린트 장치는, 몰드와 기판 상의 임프린트재(조성물)가 서로 접촉하는 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리함으로써, 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성한다.
임프린트 장치에서는, 예를 들어 검출 유닛이 몰드에 제공된 마크(몰드 마크)와 기판에 제공된 마크(기판 마크)에 의해 형성되는 무아레 상(무아레 무늬)을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 몰드와 기판을 정렬한다. 일본 특허 출원 공개 공보 제2015-154008호는, 몰드 마크와 기판 마크에 의해 형성되는 무아레 상과 유사한 사인파 신호를 발생시키는 기준 마크를 기판 스테이지 상에 배치된 기준 플레이트에 제공하는 것을 기재하고 있다. 또한, 일본 특허 출원 공개 공보 제2015-154008호는 검출 유닛에 의한 기준 마크의 검출(촬상) 결과에 기초해서 검출 유닛의 성능을 평가하는 방법을 기재하고 있다.
일본 특허 출원 공개 공보 제2015-154008호에 기재된 검출 유닛에 의한 기준 마크의 검출에 의해 얻어지는 검출 유닛의 평가 결과는 검출 유닛 및 기판 제조 프로세스로 인해 변동한다. 변동으로 인해, 검출 유닛이 몰드 마크와 기판 마크에 의해 형성되는 무아레 상을 검출할 때 검출 유닛의 성능이 정밀하게 평가될 수 없는 경우, 무아레 상의 검출 결과의 정밀도가 저하된다.
본 개시는, 무아레 상의 검출 결과를 고정밀도로 얻고 몰드와 기판을 정밀하게 정렬하는데 유리한 기술에 관한 것이다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 제1 물체와 제2 물체를 정렬하는 정렬 방법은, 검출 유닛을 사용해서 상기 제1 물체의 마크와 상기 제2 물체의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬를 검출하는 단계, 상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하기 위한 평가 마크를 상기 검출 유닛에 의해 검출하고, 상기 평가 마크의 검출 결과를 취득하는 단계, 상기 평가 마크의 검출 결과를 사용해서 상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정함으로써 상기 제1 물체의 마크와 상기 제2 물체의 마크의 상대 위치를 결정하는 단계, 및 상기 상대 위치에 기초해서 상기 제1 물체와 상기 제2 물체를 정렬하는 단계를 포함하며, 상기 평가 마크는, 상기 제1 물체 및 상기 제2 물체 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 검출 유닛의 해상력 이하의 간격으로 배열된 복수의 패턴 요소를 갖는다.
본 개시의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 검출 유닛의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 검출 유닛의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 4는 광원 유닛의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5는 광원 유닛의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 6은 검출 유닛의 조명 유닛의 퓨필 강도 분포와 촬상 유닛의 개구수 사이의 위치 관계의 예를 도시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 회절 격자의 구성예 및 무아레 상을 각각 도시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 몰드 마크 및 기판 마크의 회절 격자의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 기준 마크의 구성예 및 기준 마크의 상을 각각 도시하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 제1 예시적인 실시형태에 따른 마크의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 11은 임프린트 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 12a 내지 도 12c는 제2 예시적인 실시형태에 따른 마크의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 제3 예시적인 실시형태에 따른 마크의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 14a 내지 도 14c는 제4 예시적인 실시형태에 따른 마크의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 제4 예시적인 실시형태에 따른 마크의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 16a 내지 도 16f는 물품 제조 방법을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 일부 예시적인 실시형태를 상세하게 설명한다.
제1 예시적인 실시형태를 설명한다. 임프린트 장치는, 부재 상에 공급된 임프린트재(조성물)와 몰드를 접촉시키고, 임프린트재에 경화 에너지를 부여함으로써, 몰드의 오목-볼록 패턴이 전사된 경화물의 패턴을 형성하는 장치이다. 예를 들어, 임프린트 장치는, 기판 상에 임프린트재를 공급하고, 오목-볼록 패턴을 갖는 몰드를 기판 상의 임프린트재에 접촉시킨 상태에서 당해 임프린트재를 경화시킨다. 그리고, 임프린트 장치는 몰드와 기판 사이의 간격을 증가시키고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리(이형)함으로써, 기판 상에 임프린트재의 패턴층을 형성한다. 이러한 일련의 공정은 "임프린트 처리"라고 불린다.
임프린트재로서는, 경화 에너지를 받는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라 칭하기도 함)이 사용된다. 경화 에너지로서는, 전자기파, 열 등이 사용된다. 전자기파는, 예를 들어 10 nm 이상 1 mm 이하의 범위로부터 선택되는 파장을 갖는 적외선, 가시광선, 및 자외선 등의 광이다.
경화성 조성물은 광 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물이다. 경화성 조성물 중, 광에 의해 경화되는 광경화성 조성물은 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료이다.
임프린트재는 스핀 코터나 슬릿 코터에 의해 기판에 막 형상으로 부여된다.
대안적으로, 임프린트재는 액체 분사 헤드에 의해 액적 형상 또는 복수의 액적이 서로 연결되어 형성되는 섬 형상 또는 막 형상으로 기판에 부여될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1 mPa·s 이상 100 mPa·s 이하이다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 기판의 전방 표면에 평행한 방향이 XY 평면을 형성하는 XYZ 좌표계에서 방향을 규정한다. XYZ 좌표계에서의 X축, Y축, 및 Z축에 평행한 방향을 각각 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향으로 규정된다. X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전, 및 Z축 둘레의 회전은 각각 θX, θY, 및 θZ로 규정된다. X축, Y축, 및 Z축에 관한 제어 또는 구동은 각각 X축에 평행한 방향, Y축에 평행한 방향, 및 Z축에 평행한 방향에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 또한, θX축, θY축, 및 θZ축에 관한 제어 또는 구동은 각각 X축에 평행한 축 둘레의 회전, Y축에 평행한 축 둘레의 회전, 및 Z축에 평행한 축 둘레의 회전에 관한 제어 또는 구동을 의미한다. 위치는 X축, Y축, 및 Z축의 좌표에 기초해서 특정될 수 있는 정보이며, 자세는 θX축, θY축, 및 θZ축의 값에 의해 특정될 수 있는 정보이다. 정렬은 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다. 정렬은 기판 및 몰드 중 적어도 하나의 위치 및/또는 자세의 제어를 포함할 수 있다.
도 1은 임프린트 장치(100)의 구성을 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(100)는, 예를 들어 몰드(M)를 보유지지하는 임프린트 헤드(10)(몰드 보유지지 기구), 기판(W)을 보유지지하면서 이동가능한 기판 스테이지(20)(기판 보유지지 기구), 공급 유닛(30), 경화 유닛(40), 검출 유닛(50), 제어 유닛(CNT)(연산 유닛)을 포함할 수 있다.
몰드(M)는, 통상, 석영 등 자외선을 투과시킬 수 있는 재료로 제작되고, 기판 측의 표면의, 기판 측을 향해 돌출하는 부분 영역(패턴 영역)에 기판 상의 임프린트재에 전사되어야 할 오목-볼록 패턴이 제공된다. 기판(W)으로서는, 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용되고, 필요에 따라, 기판(W)의 전방 표면에는 기판의 재료와는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, 기판(W)은 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 석영 유리 등이다. 임프린트재의 부여 전에, 필요에 따라, 임프린트재와 기판 사이의 접착성을 향상시키기 위해서 접착층을 제공될 수 있다.
임프린트 헤드(10)는, 예를 들어 진공력 등에 의해 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 보유지지 유닛(11), 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 변경하도록 몰드(M)(몰드 보유지지 유닛(11))를 Z 방향으로 구동하는 몰드 구동 유닛(12)을 포함할 수 있다. 몰드 구동 유닛(12)은 복수의 액추에이터를 포함할 수 있다. 본 예시적인 실시형태에서는, 임프린트 헤드(10)에 의해 몰드(M)를 Z 방향으로 구동할 때, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시키는 접촉 단계 및 경화된 임프린트재로부터 몰드(M)를 분리하는 이형 단계를 행할 수 있다. 또한, 임프린트 헤드(10)(몰드 구동 유닛(12))는, Z 방향으로 몰드(M)를 구동하는 기능에 한정되지 않고, XY 방향 및 θ 방향(Z축 둘레의 회전 방향)으로 몰드(M)를 구동하는 기능 및 몰드(M)의 기울기(틸트)를 변경하는 기능을 포함할 수 있다. 즉, 몰드 구동 유닛(12)은, 몰드(M)를 복수의 축(예를 들어, Z축, θX축, 및 θY축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다.
기판 스테이지(20)는, 예를 들어 진공력 등에 의해 기판(W)을 보유지지하는 기판 척(21), 및 XY 방향으로 기판(W)을 구동하는 기판 구동 유닛(22)을 포함할 수 있다. 기판 구동 유닛(22)은 복수의 액추에이터를 포함할 수 있다. 본 예시적인 실시형태에서, 기판 스테이지(20)에 의해 기판(W)을 XY 방향으로 구동할 때, 몰드(M)에 대한 기판(W)의 위치결정 및 공급 유닛(30)에 대한 기판(W)의 위치결정을 행할 수 있다. 또한, 기판 스테이지(20)(기판 구동 유닛(22))는, XY 방향으로 기판(W)을 구동하는 기능에 한정되지 않고, Z 방향 및 θ 방향으로 기판(W)을 구동하는 기능 및 기판(W)의 기울기(틸트)를 변경하는 기능을 포함할 수 있다. 즉, 기판 구동 유닛(22)은, 기판(W)을 복수의 축(예를 들어, X축, Y축, 및 θZ축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)에 대해서 구동하도록 구성될 수 있다.
임프린트 장치(100)에서는, 접촉 단계 및 이형 단계에서의 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격은 임프린트 헤드(10)가 몰드(M)를 Z 방향으로 구동함으로써 변경될 수 있지만; 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격은 기판 스테이지(20)에 의해 기판(W)을 Z 방향에 구동함으로써 또는 임프린트 헤드(10) 및 기판 스테이지(20) 양쪽 모두에 의해 몰드(M) 및 기판(W)을 Z 방향에 상대적으로 구동함으로써 변경될 수 있다. 또한, 임프린트 장치(100)에서는, XY 방향에서의 몰드(M)와 기판(W)의 정렬은 기판 스테이지(20)에 의해 기판(W)을 XY 방향으로 구동함으로써 행해질 수 있지만; 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, XY 방향에서의 몰드(M)와 기판(W)의 정렬은 임프린트 헤드(10)에 의해 몰드(M)를 XY 방향에 구동함으로써 또는 임프린트 헤드(10) 및 기판 스테이지(20) 양쪽 모두에 의해 몰드(M) 및 기판(W)을 XY 방향으로 상대적으로 구동함으로써 행해질 수 있다.
공급 유닛(30)(토출 유닛 또는 디스펜서)은 기판(W) 상에 임프린트재(R)(예를 들어, 미경화 수지)를 공급한다. 본 예시적인 실시형태에서는, 자외선의 조사에 의해 경화되는 성질을 갖는 자외선 경화성 수지가 임프린트재(R)로서 사용될 수 있다. 임프린트 처리 시, 경화 유닛(40)(조사 유닛)은, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재(R)가 서로 접촉하고 있는 상태에서, 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 몰드(M)를 통해서 광(예를 들어, 자외선)을 조사함으로써 당해 임프린트재(R)를 경화시킨다.
검출 유닛(50)은, 몰드(M)에 제공된 몰드 마크(Mm)와 기판(W)에 제공된 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 상(예를 들어, 무아레 무늬 또는 간섭 줄무늬) 및 몰드(M)에 제공된 몰드 기준 마크(Mrm)에 의해 형성되는 상을 검출하는 정렬 스코프를 각각 포함한다. 또한, 검출 유닛(50)은 당해 상의 광 강도에 대응하는 신호(검출 신호)를 출력한다. 예를 들어, 복수의 검출 유닛(50)이 제공될 수 있고, 각각의 검출 유닛(50)은 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)를 포함하는 마크 쌍의 위치(XY 방향) 및/또는 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치에 기초해서 이동가능하게 구성된다. 그 결과, 제어 유닛(CNT)은, 각각의 검출 유닛(50)으로부터의 검출 신호에 기초하여, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw) 사이의 상대 위치(XY 방향) 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치를 결정할 수 있고, 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 제어할 수 있다. 몰드 기준 마크(Mrm)는, 각각의 검출 유닛(50)에 의해 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)와 함께 검출가능한 위치에 제공될 수 있다. 즉, 각각의 검출 유닛(50)의 동일 시야에서, 몰드 기준 마크(Mrm), 및 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)에 의해 형성된 무아레 무늬를 검출한다. 또한, 각각의 검출 유닛(50)이 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)를 검출할 때, 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 치수(영역)에 대응하는 기판(W)의 범위에 패턴을 형성하지 않을 수 있다. 각각의 검출 유닛(50)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
제어 유닛(CNT)은, 예를 들어 중앙 처리 유닛(CPU)으로 대표되는 처리 유닛(PRC) 및 메모리(MRY)를 포함하는 컴퓨터를 포함하며, 임프린트 장치(100)의 유닛을 제어함으로써 임프린트 처리를 제어한다. 임프린트 처리는, 예를 들어 공급 단계, 접촉 단계, 정렬 단계, 경화 단계, 및 이형 단계를 포함할 수 있다.
공급 단계는, 기판 구동 유닛(22)(기판 스테이지(20))에 의해 기판(W)을 XY 방향으로 구동하면서 공급 유닛(30)에 의해 기판 상에 임프린트재(R)를 공급하는 처리이다. 접촉 단계는, 몰드 구동 유닛(12)(임프린트 헤드(10))에 의해 몰드(M)를 구동해서 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 좁힘으로써, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재(R)를 서로 접촉시키는 처리이다. 정렬 단계는, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)에 의해 형성된 상 및 몰드 기준 마크(Mrm)에 의해 형성된 상을 각각의 검출 유닛(50)이 검출하게 하고, 그 검출 결과에 기초하여, 몰드 구동 유닛(12) 및 기판 구동 유닛(22)에 의해 몰드(M)와 기판(W)을 정렬(XY 방향)하는 처리이다. 경화 단계는, 경화 유닛(40)에 의해 기판 상의 임프린트재(R)에 경화 에너지를 부여(예를 들어, 광을 조사)함으로써 임프린트재(R)를 경화시키는 처리이다. 이형 단계는, 몰드 구동 유닛(12)에 의해 몰드(M)를 구동해서 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 증가시킴으로써, 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리하는 처리이다.
정렬 단계는, 몰드(M)의 패턴 영역과 기판(W)의 샷 영역의 상대 위치를 조정하는 처리에 한정되지 않고, 패턴 영역과 샷 영역 사이의 형상 차를 저감하도록 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나를 변형시키는 처리를 포함할 수 있다. 이 경우, 임프린트 장치(100)에는, 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나를 변형시키는 변형 기구(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 변형 기구는, 예를 들어 몰드(M)의 측면에 힘을 가함으로써 몰드(M)를 변형시키는 몰드 변형 기구, 및/또는 광 조사 등에 의해 기판(W)을 가열함으로써 기판(W)을 변형시키는 기판 변형 기구를 포함할 수 있다.
이어서, 각각의 검출 유닛(50)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 하나의 검출 유닛(50)의 구성예를 도시하는 도면이다. 검출 유닛(50)은, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)로 형성되는 상 및/또는 몰드 기준 마크(Mrm)를 촬상하는 촬상 유닛(51), 및 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw) 및/또는 몰드 기준 마크(Mrm)를 조명광으로 조명하는 조명 유닛(52)을 포함할 수 있다.
조명 유닛(52)은 광원 유닛(53), 광원 유닛(53)을 구동하는 구동 회로(54), 및 광학 시스템(56a)을 포함할 수 있다. 광원 유닛(53)은, 예를 들어 레이저(예를 들어, 반도체 레이저), 할로겐 램프, 발광 다이오드(LED), 고압 수은 램프, 및 메탈 할라이드 램프 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 레이저를 포함한다. 광원 유닛(53)으로부터 발생되는 조명광의 파장은 임프린트재(R)를 경화시키지 않는 파장인 것이 바람직하다. 구동 회로(54)는, 예를 들어 교류 성분을 포함하는 구동 신호를 광원 유닛(53)에 공급함으로써 광원 유닛(53)을 구동한다.
검출 유닛(50)은, 조명 유닛(52) 및 촬상 유닛(51)에 의해 공유되는 광학 시스템으로서, 프리즘(55) 및 광학 시스템(56b)을 포함할 수 있다. 광원 유닛(53)으로부터의 조명광은 프리즘(55) 및 광학 시스템(56b)을 통해서 촬상 유닛(51)의 촬상 시야를 조명할 수 있다. 결과적으로, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw) 및/또는 몰드 기준 마크(Mrm)가 조명광에 의해 조명될 수 있다.
촬상 유닛(51)은 촬상 소자(이미지 센서)(57) 및 광학 시스템(58)을 포함할 수 있다. 조명 유닛(52)에 의해 조명된 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw) 및/또는 몰드 기준 마크(Mrm)로부터의 반사광은 광학 시스템(56b), 프리즘(55) 및 광학 시스템(58)을 통해서 촬상 소자(57)에 입사할 수 있다. 촬상 소자(57)는, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw) 및/또는 몰드 기준 마크(Mrm)에 의해 촬상 소자(57)의 촬상 평면에 형성되는 상을 촬상하고, 검출 신호를 출력한다(화상 데이터를 출력할 수 있다). 조명 유닛(52)의 퓨필 평면 및 촬상 유닛(51)의 퓨필 평면은 동일 평면에 배치될 수 있고, 프리즘(55)의 반사 표면은 당해 퓨필 평면 또는 그 근방에 배치될 수 있다.
일 예로서, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw) 각각은 격자 패턴을 포함하는 회절 격자를 포함한다. 조명광으로 조명된 몰드 마크(Mm)로부터의 회절광과 기판 마크(Mw)로부터의 회절광에 의해 형성되는 상, 즉 무아레 상(간섭 줄무늬 무아레 무늬)이 촬상 소자(57)의 촬상 평면에 형성된다. 무아레 상의 광량은 몰드(M) 및 기판(W)(더 구체적으로는, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw))의 회절 효율에 의존한다. 회절 효율은 파장에 대하여 주기적으로 변화한다. 따라서, 무아레 상을 효율적으로 형성할 수 있는 파장과, 무아레 상을 형성하기 어려운 파장이 있다. 무아레 상이 형성되기 어려운 파장의 광은 노이즈가 될 수 있다.
일 예로서, 프리즘(55)은 서로 접합된 2개의 광학 부재를 포함하며, 접합면에 반사막(55a)이 배치된다. 반사막(55a)은 조명 유닛(52)의 퓨필의 주변 영역의 광을 반사한다. 반사막(55a)은 촬상 유닛(51)의 퓨필의 크기(또는 검출 개구수(NAo))를 규정하는 개구 조리개(aperture stop)로서 기능하는 개구를 더 포함한다. 프리즘(55)은 접합면에 반투막을 포함하는 하프 프리즘일 수 있다. 대안적으로, 프리즘(55) 대신에, 표면에 반사막을 포함하는 판 유사 광학 소자가 채용될 수 있다. 도 2에 나타내 구성 대신에, 반사막(55a)은 조명 유닛(52)의 퓨필의 중앙 영역의 광을 반사하고 주변 영역의 광을 투과시키도록 구성될 수 있으며, 조명 유닛(52) 및 촬상 유닛(51)의 위치를 교체할 수 있다.
도 3은 검출 유닛(50)의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시되는 변형예에서는, 조명 유닛(52)의 퓨필이 프리즘(55)의 반사 표면으로부터 이격된 위치에 배치되고, 조명 유닛(52)의 퓨필 평면에 조리개(diaphragm)(59a)가 배치된다. 또한, 촬상 유닛(51)의 퓨필은 프리즘(55)의 반사 표면으로부터 이격된 위치에 배치되고, 촬상 유닛(51)의 퓨필 평면에 조리개(59b)가 배치된다. 프리즘(55)은, 함께 접합된 2개의 광학 부재 및 접합면 상의 반투과막을 포함하는 하프 프리즘일 수 있다.
도 4는 광원 유닛(53)이 상세한 구성예를 도시하는 도면이다. 광원 유닛(53)은 복수의 광원(60a 내지 60d)을 포함할 수 있다. 복수의 광원(60a 내지 60d) 각각은 레이저(예를 들어, 반도체 레이저)를 포함할 수 있다. 그러나, 복수의 광원(60a 내지 60d) 각각은 레이저, 할로겐 램프, LED, 고압 수은 램프, 및 메탈 할라이드 램프 등의 복수 종류의 광원으로부터 선택되는 적어도 2종류의 광원을 포함할 수 있다. 구동 회로(54)는 각각의 광원(60a 내지 60d)을 구동하는 복수의 구동 소자를 포함할 수 있다.
광원 유닛(53)은 복수의 광원(60a 내지 60d)에 대응하는 복수의 광학 시스템(61a 내지 61d)을 포함할 수 있다. 복수의 광학 시스템(61a 내지 61d) 각각은 예를 들어 1개 또는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 광원(60a 내지 60d)으로부터 방출된 광 빔은, 복수의 광학 시스템(61a 내지 61d)을 통과한 후에, 복수의 광학 소자(62a 내지 62d)에 의해 합성된다. 일 예에서, 광학 소자(62a)는 미러이며, 각각의 광학 소자(62b 내지 62d)는 다이크로익 미러 또는 하프 미러이다. 광원(60a 내지 60d)으로부터 발생되는 광 빔의 파장 대역이, 예를 들어 약 50 nm 이상 서로 상이한 경우, 다이크로익 미러를 사용해서 광 빔을 합성할 수 있다. 광원(60a 내지 60d)으로부터 방출되는 광 빔의 파장이 서로 동일하거나 또는 근접하고 광 빔이 다이크로익 미러에 의해 효율적으로 합성될 수 없는 경우, 광 빔은 하프 미러의 사용에 의해 합성될 수 있다. 도 4에 도시되는 구성에서는, 복수의 광원(60a 내지 60d)으로부터의 광 빔은 1개씩 합성되지만; 예를 들어 복수의 광원(60a 내지 60d)으로부터의 광 빔은 2개씩 합성되어 복수의 합성된 광 빔을 생성할 수 있으며, 그 후에 복수의 합성된 광 빔이 1개씩 합성될 수 있다.
복수의 광학 소자(62a 내지 62d)에 의해 합성된 광 빔은 중성 농도(ND) 필터(64)에 의해 강도가 조정될 수 있다. ND 필터(64)는 통과되는 광 빔의 강도를 조정할 수 있는 소자이며, 예를 들어 석영에 제공된 금속막의 종류 및 두께에 기초해서 ND 필터(64)의 투과율이 결정될 수 있다. 투과율이 서로 상이한 복수의 ND 필터(64)를 제공할 수 있으며, 복수의 ND 필터(64)로부터 선택된 하나의 ND 필터(64)를 광로에 배치하여 투과율을 조정할 수 있다. 대안적으로, 1개의 ND 필터(64)가 광 빔의 통과 위치에 따라서 상이한 투과율을 갖도록 구성될 수 있으며, 광 빔의 투과 위치는 목표 광 강도에 기초하여 변경될 수 있다. 광원 유닛(53)으로부터 방출되는 광 빔의 강도는, ND 필터(64)에 의한 변경 대신에, 복수의 광원(60a 내지 60d)의 구동 전류를 조정함으로써 조정될 수 있다. 대안적으로, 광원 유닛(53)으로부터 방출되는 광 빔의 강도는, ND 필터(64)에 의한 변경과 복수의 광원(60a 내지 60d)의 구동 전류의 조정의 조합에 의해 조정될 수 있다.
ND 필터(64)를 통과한 광 빔은 확산판(65)을 통과한 후에 파이버(66)에 공급될 수 있다. 반도체 레이저 등의 레이저로부터 방출되는 광 빔은 수 nm의 좁은 파장 대역을 갖고, 레이저는 벡터가 정렬된 간섭성 광 빔을 방출하는 광원일 수 있다. 따라서, 간섭으로 인해 관찰된 상에서 노이즈(스페클 노이즈(speckle noise))가 발생할 수 있다. 확산판(65)은 파형의 상태를 일시적으로 변화시키도록 회전되며, 이는 관찰되는 스페클 노이즈를 감소시킨다. 파이버(66)로부터 방출되는 광 빔은 광원 유닛(53)으로부터 방출되는 광 빔이다.
도 4에 도시되는 예에서는, 1개의 파이버(66)로부터만 광 빔이 방출된다. 이러한 예 대신에, 도 5에 도시되는 바와 같이, 하프 미러(63a 내지 63c)가 광로에 배치되어 광 빔을 분할하고, 복수의 파이버(66a 내지 66d)를 통해서 복수의 광 빔이 방출될 수 있다. 이 경우, 복수의 파이버(66a 내지 66d) 각각에 ND 필터(64) 및 확산판(65)이 제공될 수 있다. 더 구체적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 ND 필터(64a 내지 64d) 및 복수의 확산판(65a 내지 65d)이 제공될 수 있다.
도 6은, 검출 유닛(50)의 조명 유닛(52)의 퓨필 강도 분포(IL1 내지 IL4)와 촬상 유닛(51)의 개구수(NAo) 사이의 위치 관계의 예를 도시하는 도면이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 조명 유닛(52)의 퓨필 강도 분포는 제1 극(IL1), 제2 극(IL2), 제3 극(IL3), 및 제4 극(IL4)을 포함한다. 이 구성에 의해, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)를, 제1 극(IL1) 및 제2 극(IL2)으로부터의 광에 의해 ±Y 방향에서 조명하고 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광에 의해 ±X 방향에서 조명할 수 있다. 도 2에 도시되는 바와 같이 개구 조리개로서 기능하는 반사막(55a)을 조명 유닛(52)의 퓨필 평면에 배치하거나, 또는 도 3에 도시되는 바와 같이 조리개(59a)를 조명 유닛(52)의 퓨필 평면에 배치함으로써, 1개의 광원 유닛(53)으로부터 복수의 극(제1 극(IL1) 내지 제4 극(IL4))을 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이 복수의 극(피크)을 갖는 퓨필 강도 분포를 형성하는 경우에는, 복수의 광원 유닛은 불필요하다. 따라서, 검출 유닛(50)은 간략화되거나 또는 소형화될 수 있다.
이어서, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 무아레 상의 발생 원리 및 무아레 상을 사용해서 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치를 결정하는 방법에 대해서 설명한다. 도 7a 및 도 7b는 격자 패턴의 주기(격자 피치)가 서로 약간 상이한 회절 격자(G1, G2)의 구성예를 각각 도시하는 도면이다. 회절 격자(G1)는, 예를 들어 몰드 마크(Mm)에 사용되고, Y 방향으로 연장되는 복수의 라인 요소가 제1 격자 피치로 X 방향으로 배열되는 격자 패턴을 갖는다. 회절 격자(G2)는, 예를 들어 기판 마크(Mw)에 사용되고, Y 방향으로 연장되는 복수의 라인 요소가 제1 격자 피치와는 상이한 제2 격자 피치로 X 방향으로 배열되는 격자 패턴을 갖는다.
회절 격자(G1, G2)가 서로 중첩되면, 2개의 회절 격자로부터의 회절광의 간섭으로 인해 도 7c에 나타내는 바와 같이 회절 격자(G1, G2) 사이의 주기 차를 반영한 주기를 갖는 패턴(무아레 상)이 발생한다. 무아레 상의 위상(명부 및 암부의 위치)은 회절 격자의 상대 위치에 따라서 변화한다. 예를 들어, 회절 격자(G1, G2)의 상대 위치가 X 방향에서 약간 어긋나는 경우, 도 7c에 도시되는 무아레 상은 도 7d에 도시되는 무아레 상으로 변화된다. 무아레 상의 위상은 2개의 회절 격자의 상대 위치의 실제 변화의 주기보다 큰 값으로 변화한다. 따라서, 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))의 해상력이 낮아도, 2개의 회절 격자의 상대적인 위치 어긋남을 확대해서 검출할 수 있다.
무아레 상을 검출하기 위해서 회절 격자(G1, G2)를 명시야에서 검출(회절 격자(G1, G2)를 수직 방향에서 조명하고, 회절 격자(G1, G2)에 의해 수직 방향에서 회절되는 회절광을 검출함)하는 경우에 대해서 설명한다. 이 경우, 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))은 회절 격자(G1, G2)로부터의 0차 광도 검출한다. 0차 광은 무아레 상의 콘트라스트를 저하시키는 요인일 수 있다. 따라서, 검출 유닛(50)은 0차 광을 검출하지 않는(즉, 회절 격자(G1, G2)를 사입사 광으로 조명하는) 구성, 즉 회절 격자(G1, G2)를 암시야에서 검출하는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 암시야에서 무아레 상을 검출할 수 있도록, 회절 격자(G1, G2) 중 하나는 도 8a에 나타내는 바와 같은 체커보드 패턴을 갖는 회절 격자로서 구성되는 것이 바람직하고, 다른 것은 도 8b에 도시되는 바와 같은 회절 격자로서 구성되는 것이 바람직하다. 도 8a에 도시되는 회절 격자는 계측 방향(X 방향)으로 주기적으로 배열된 패턴과 계측 방향에 직교하는 방향(Y 방향)으로 주기적으로 배열된 패턴을 포함한다.
도 6 및 도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 제1 극(IL1) 및 제2 극(IL2)으로부터의 광은, 회절 격자에 조사되고, 체커보드 패턴을 갖는 회절 격자에 의해 Y 방향 및 또한 X 방향으로도 회절된다. 또한, 주기가 약간 상이한 회절 격자에 의해 X 방향에서 회절된 광은, X 방향의 상대 위치 정보를 갖고 촬상 유닛(51)의 퓨필 상의 검출 영역(개구수(NAo))에 입사하고, 촬상 소자(57)에 의해 검출(촬상)된다.
도 6에 나타내는 퓨필 강도 분포와 도 8a 및 도 8b에 나타내는 회절 격자 사이의 관계에서는, 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광을 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용하지 않는다.
그러나, 도 8c 내지 도 8d에 나타내는 회절 격자의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 제3 극(IL3) 및 제4 극(IL4)으로부터의 광을 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용하고, 제1 극(IL1) 및 제2 극(IL2)으로부터의 광을 회절 격자의 상대 위치의 검출에 사용하지 않는다. 도 8a 및 도 8b에 나타내는 회절 격자의 쌍과 도 8c 및 도 8d에 나타내는 회절 격자의 쌍을 촬상 유닛(51)의 동일 시야 내에 배치하고 동시에 2개의 방향의 상대 위치를 검출하는 경우에는, 도 6에 도시되는 퓨필 강도 분포는 유용하다.
도 10a 내지 도 10c는 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 10a 내지 도 10c에서의 외측 프레임(A)이 각각의 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))의 촬상 시야이며, 검출 유닛(50)은 한번에 외측 프레임(A) 내의 범위를 검출(관찰)할 수 있다. 예를 들어, 도 10a의 몰드 마크(Mm)는, 마크 요소로서, 임의의 형상을 갖는 거친(rough) 검출 마크(Mm1), 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mm2, Mm3), 및 몰드 기준 마크(Mrm)를 포함할 수 있다. 몰드 기준 마크(Mrm)는, 마크 요소로서, 도 9a에 도시되는 바와 같은 패턴을 포함할 수 있다. 도 10b의 기판 마크(Mw)는, 마크 요소로서, 임의의 형상을 갖는 거친 검출 마크(Mw1), 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mw2, Mw3), 및 기판 기준 마크 영역(Mrw_area)을 포함할 수 있다. 기판 기준 마크 영역(Mrw_area)은, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)를 검출할 때에 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 치수에 대응하는 기판(W)의 범위에 패턴이 형성되지 않는 영역을 나타낸다. 도 10c는 몰드(M) 및 기판(W)이 서로 근접되고 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 위치가 계측되는 상태를 나타낸다. 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 거친 상대 위치(D1)는 몰드 마크(Mm)의 거친 검출 마크(Mm1)의 기하학적 중심 위치와 기판 마크(Mw)의 거친 검출 마크(Mw1)의 기하학적 중심 위치에 기초해서 결정될 수 있다. 거친 검출 마크(Mm1, Mw1)는 소형화될 수 있다. 이에 의해 작은 영역을 점유하는 마크의 사용에 의한 거친 정렬이 가능해진다. 거친 검출 마크(Mm1)의 반사율과 거친 검출 마크(Mw1)의 반사율 사이의 차이로 인해 촬상된 마크 화상 사이에서 강도비가 발생할 수 있다. 강도비가 큰 경우, 강도가 약한 마크 화상이 적절한 강도를 갖도록 조명광의 강도를 조정하면, 강도가 강한 마크 화상이 포화되고 계측 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 2개의 마크 화상 사이의 강도비를 억제해야 한다.
이어서, 몰드 마크(Mm)의 정밀 검출 마크(Mm2)와 기판 마크(Mw)의 정밀 검출 마크(Mw2)에 의해 형성되는 무아레 상(좌측의 무아레 상)에 대해서 설명한다. 정밀 검출 마크(Mm2, Mw2)는 도 8c 및 도 8d에 도시된 바와 같이 주기적인 격자 패턴을 각각 포함한다. 정밀 검출 마크(Mm2, Mw2)가 서로 중첩되는 경우, 계측 방향(Y 방향)의 주기(격자 피치)가 서로 약간 상이하기 때문에 Y 방향에서 무아레 상이 형성된다. 또한, 정밀 검출 마크(Mm2)의 주기와 정밀 검출 마크(Mw2)의 주기 사이의 차이에 따라, 마크의 상대 위치가 변화했을 때의 무아레 상의 시프트 방향이 변화한다. 예를 들어, 몰드 마크(Mm)의 정밀 검출 마크(Mm2)의 주기가 기판 마크(Mw)의 정밀 검출 마크(Mw2)의 주기보다 약간 큰 경우, 기판(W)이 몰드(M)에 대하여 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 상(명부 및 암부의 위치)은 +Y 방향으로 시프트된다. 반대로, 몰드 마크(Mm)의 정밀 검출 마크(Mm2)의 주기가 기판 마크(Mw)의 정밀 검출 마크(Mw2)의 주기보다 약간 작은 경우, 기판(W)이 몰드(M)에 대하여 상대적으로 +Y 방향으로 시프트되면, 무아레 상(명부 및 암부의 위치)은 -Y 방향으로 시프트된다.
이어서, 몰드 마크(Mm)의 정밀 검출 마크(Mm3)와 기판 마크(Mw)의 정밀 검출 마크(Mw3)에 의해 형성되는 무아레 상(우측의 무아레 상)에 대해서 설명한다. 정밀 검출 마크(Mm3, Mw3)는 정밀 검출 마크(Mm2, Mw2)의 계측 방향의 주기를 교체한 결과로서 얻어진다. 따라서, 몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치가 변화되면, 좌측의 무아레 상의 명부 및 암부의 위치 및 우측의 무아레 상의 명부 및 암부의 위치는 서로 반대 방향으로 변화된다. 상술한 바와 같이 구성된 2개의 무아레 상을 사용함으로써, 2개의 무아레 상의 상대적인 위치 어긋남(D2)(예를 들어, 암부의 위치의 차)으로부터, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치(몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치)를 정밀하게 결정할 수 있다.
이때, 몰드 마크(Mm)의 정밀 검출 마크(Mm2, Mm3)와 기판 마크(Mw)의 정밀 검출 마크(Mw2, Mw3)의 상대 위치가 무아레 상의 주기만큼 어긋나는 경우에도, 정밀 검출 마크로부터는 그 주기만큼의 어긋남을 인식(검출)할 수 없다. 따라서, 도 10c에 도시되는 예에서는, 정밀 검출 마크에 의한 정밀도보다 낮은 정밀도로 몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치를 결정할 수 있게 하는 거친 검출 마크(Mm1, Mw1)가 사용된다. 거친 검출 마크(Mm1, Mw1)를 사용하는 경우, 정밀 검출 마크의 위치를 특정하고, 정밀 검출 마크에 의해 형성되는 무아레 상의 주기만큼 위치 어긋남을 확인할 수 있다. 정밀 검출 마크 및 거친 검출 마크를 개념적으로 설명한다. 예를 들어, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치가 2자리의 값으로 표현되는 경우, 10의 자리는 거친 검출 마크의 검출 결과에 기초하여 결정될 수 있으며, 1의 자리는 정밀 검출 마크의 검출 결과에 기초하여 결정될 수 있다.
이어서, 몰드 기준 마크(Mrm)의 상세를 설명한다. 도 9a에 도시되는 바와 같이, 몰드 기준 마크(Mrm)는 유리 표면 상의 크롬 막의 유/무에 의해 형성된다. 예를 들어, 크롬 막이 빈 영역에 제공되고, 몰드 기준 마크(Mrm)는 복수의 라인의 패턴을 갖는다. 패턴의 복수의 라인은 계측 방향(X 방향)으로 배열된다. 라인 패턴(linear pattern)의 계측 방향에서의 각각의 라인의 폭과 라인 사이의 간격(피치)은 검출 유닛(50)의 촬상 유닛(51)의 해상력 이하가 되도록 라인 폭과 피치의 듀티비를 사인파적으로 변화시킴으로써 결정된다. 이 예에서는, 라인 패턴의 피치는 일정하게 설정되며, 라인 폭은 사인파적으로 변화된다. 이렇게 함으로써, 라인 패턴의 피치에 대한 라인 폭의 비를 사인파적으로 변화시킨다. 도 9b는 검출 유닛(50)의 촬상 소자(57)에 의해 촬상되는 몰드 기준 마크(Mrm)의 상을 도시한다. 몰드 기준 마크(Mrm)는 각각의 검출 유닛(50)의 촬상 유닛(51)의 해상력 이하의 해상력의 패턴이기 때문에, 도 9b에 도시되는 바와 같이 패턴의 라인은 해상되지 않으며, 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 몰드 기준 마크(Mrm)의 상은 흐려진다. 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 상은, 사인파적으로 변화된 라인 폭과 피치의 듀티비의 변화에 대응하여 변화된 명암을 갖는 상이며, 무아레 무늬와 유사한 사인파 신호이다.
제어 유닛(CNT)은, 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 몰드 기준 마크(Mrm)의 상을 사용해서 사인파 신호(검출 신호)의 주기를 결정할 수 있다. 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 몰드 기준 마크(Mrm)의 사인파 신호의 주기는 몰드 기준 마크(Mrm)의 라인 폭 및 피치의 사인파적으로 변화된 듀티비의 주기로부터 결정된다. 따라서, 제어 유닛(CNT)은 실제로 촬상 소자(57)에 결상된 몰드 기준 마크(Mrm)의 사인파 신호의 주기로부터 검출 유닛(50)의 광학 성능 중 하나인 광학 배율을 평가할 수 있다. 이 예에서는, 특히, 검출 유닛(50)의 촬상 유닛(51)(결상 광학 시스템)의 배율을 평가할 수 있다. 또한, 촬상 소자(57)에 의해 몰드 기준 마크(Mrm)의 사인파 신호를 복수회 촬상하면, 사인파 신호의 위상의 변동으로부터 검출 유닛(50)의 광학 성능 중 하나인 계측 재현성을 평가할 수 있다. 상술한 방식으로, 검출 유닛(50)이 상술한 몰드 기준 마크(Mrm)를 검출함으로써, 몰드(M)와 기판(W) 양쪽 모두를 사용하지 않고 몰드(M)만을 사용해서 검출 유닛(50)의 광학 성능을 평가할 수 있다. 따라서, 몰드 기준 마크(Mrm)는 검출 유닛(50)의 광학 성능의 평가를 위한 평가 마크이다.
이어서, 몰드(M)와 기판(W)을 정렬하는 단계에 대해서 설명한다. 예를 들어, 제어 유닛(CNT)은, 검출 유닛(50)이 몰드 마크(Mm)(정밀 검출 마크)와 기판 마크(Mw)(정밀 검출 마크)에 의해 형성되는 무아레 상을 검출하게 하고, 검출 결과(검출 유닛(50)으로부터 얻어지는 검출 신호)에 기초하여 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치를 결정한다. 결과적으로, 제어 유닛(CNT)은, 결정된 상대 위치에 기초하여, 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 제어할 수 있다.
그러나, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 무아레 상을 검출 유닛(50)에 의해 검출하고 몰드와 기판의 상대 위치를 목표값으로 제어하는 경우에도, 임프린트 후에 기판을 중첩 검사 장치에 의해 검사하면 상대 위치는 목표값에 일치하지 않을 수 있다. 즉, 무아레 무늬를 검출하고 상대 위치를 제어함으로써 얻어진 결과와 임프린트 후에 기판을 중첩 검사 장치에 의해 검사한 결과 사이에 차이가 발생할 수 있다. 이것은 예를 들어 임프린트 장치, 제조 프로세스 등에 의해 야기된다. 요인의 예는 검출 유닛(50)의 광학 소자의 특성, 광원 유닛(53)의 조도 불균일, 촬상 소자(57)의 노이즈, 및 광원 유닛(53)으로부터 방출되고 마크 주변의 회로 패턴이나 마크에 의해 반사된 불필요한 광을 포함한다. 이들 요인에 의해 마크의 위치 정보를 산출하기 위한 마크 콘트라스트(상의 명암)가 변경되고, 마크 위치가 검출 유닛(50)에 의해 오검출되며, 몰드(M) 및 기판(W)은 이 마크 위치에 기초하여 잘못된 위치에 위치결정된다. 잘못된 마크 위치의 검출을 야기하는 성분 중 재현 성분은 교정되는 것이 바람직하다. 따라서, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치의 변화와 검출 유닛(50)에 의한 무아레 상의 검출 결과의 변화 사이의 관계를 나타내는 정보(교정 정보)를 미리 결정하는 것이 바람직하며, 교정 정보에 기초하여 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 행하는 것이 바람직하다. 대조적으로, 재현되지 않는 성분은 불규칙적으로 발생하며 제거될 수 없다. 따라서, 재현되지 않는 성분은 중첩 오차로서 발생한다.
따라서, 본 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 장치(100)는, 몰드(M)에 제공된 몰드 기준 마크(Mrm)를 사용해서 교정 정보를 취득하고, 몰드(M)와 기판(W)의 우수한 정렬을 행한다. 일 예로서, 도 10c에 도시된, 임프린트 시 몰드(M) 및 기판(W)을 서로 근접시키고 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 위치를 계측하는 상태에 대해서 설명한다. 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 거친 상대 위치(D1)는, 몰드 마크(Mm)의 거친 검출 마크(Mm1)의 기하학적 중심 위치와 기판 마크(Mw)의 거친 검출 마크(Mw1)의 기하학적 중심 위치에 기초해서 결정될 수 있다. 또한, 정밀 검출 마크(Mm2) 및 정밀 검출 마크(Mw2)에 의해 형성되는 무아레 상과 정밀 검출 마크(Mm3) 및 정밀 검출 마크(Mw3)에 의해 형성되는 무아레 상 사이의 상대적인 위치 어긋남(D2)(예를 들어, 암부의 위치 차)으로부터, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치를 정밀하게 결정할 수 있다.
거친 검출 마크 및 무아레 무늬의 검출과 유사한 타이밍에서, 몰드 기준 마크(Mrm)를 검출 유닛(50)의 촬상 유닛(51)에 의해 검출하고, 검출을 연속적으로 또는 임의의 타이밍에 행한다. 몰드 기준 마크(Mrm)는 본질적으로 유리 표면 상의 크롬 막의 유/무에 의해 형성되기 때문에, 어느 타이밍에도 동일한 값이 검출되지만; 상술한 바와 같이 임프린트 장치, 제조 프로세스 등으로 인해 검출된 값은 변화할 수 있다. 따라서, 임프린트 시에 몰드(M)와 기판(W)을 서로 근접시키고 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)를 검출할 때에, 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출 결과를 취득해서 저장한다. 그리고, 정밀 검출 마크(Mm2)와 정밀 검출 마크(Mw2)에 의해 형성되는 무아레 상 및 정밀 검출 마크(Mm3)와 정밀 검출 마크(Mw3)에 의해 형성되는 무아레 상의 검출에 기초하는 검출 결과를 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출 결과에 의해 보정한다. 무아레 상의 검출에 기초하는 검출 결과는, 무아레 상의 검출 결과, 또는 무아레 상의 검출 결과로부터 결정된 몰드 마크와 기판 마크의 상대 위치(몰드와 기판의 상대 위치)를 포함한다.
임프린트 시에 몰드(M)와 기판(W)을 정렬하는 단계에서는, 몰드(M)와 기판(W)이 서로 근접되고 임프린트재가 노광되어 경화되는 기간 동안, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)를 검출해서 목표값으로 위치결정하는 제어 프로세스가 복수회 반복된다. 따라서, 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출도 복수회 행해지고, 무아레 상에 기초하는 검출 결과를 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출 결과를 사용해서 보정하며, 이에 의해 연속적인 위치 보정이 가능해진다. 예를 들어, 최초의 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출 결과(R1) 후의 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출 결과(Rn(n=2, 3, 4, ...)를 사용하여, 각각의 검출 타이밍에서의 무아레 상에 기초하는 검출 결과를 보정한다.
또한, 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출의 시간적인 빈도를 증가시키면, 위치 보정에서의 목표값으로부터의 편차를 억제할 수 있다. 그 결과, 제어의 추종성이 개선된다. 이에 의해, 예를 들어 몰드 기준 마크(Mrm) 및 무아레 상에 공통적으로 중첩하는 마크 콘트라스트를 변경할 수 있는 성분을 제거하고, 영향을 저감한 우수한 검출 결과를 얻을 수 있다.
또한, 몰드 기준 마크(Mrm)를 포함하는 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)를 촬상 소자(57)의 검출 범위 내에 제공함으로써, 검출 유닛(50)을 이동하지 않고 이들 마크를 동시에 검출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)를 검출할 때에는, 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 치수에 대응하는 기판(W)의 기판 기준 마크 영역(Mrw_area)에 패턴이 존재하지 않는다. 그렇게 함으로써, 몰드 기준 마크(Mrm)를 검출할 때에 기판(W)의 베이스 및/또는 주변 회로 패턴으로부터의 불필요한 광을 저감할 수 있다.
이어서, 본 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 처리에 대해서 설명한다. 도 11은 본 예시적인 실시형태에 따른 임프린트 처리를 도시하는 흐름도이다. 도 11에 도시되는 흐름도의 각각의 단계는 제어 유닛(CNT)에 의해 제어될 수 있다.
먼저, 임프린트 처리에 대해서 도 11을 참조하여 설명한다. 단계 S1에서는, 제어 유닛(CNT)은 몰드 반송 기구를 제어하고, 몰드 반송 기구는 몰드(M)를 임프린트 헤드(10)에 반입한다(몰드 반입 단계). 단계 S2에서는, 제어 유닛(CNT)은 기판 반송 기구를 제어하고, 기판 반송 기구는 기판(W)을 기판 스테이지(20)에 반입한다(기판 반입 단계). 단계 S3에서는, 제어 유닛(CNT)은 기판(W)을 보유지지하는 기판 스테이지(20)를 공급 유닛(30)에 대하여 상대적으로 이동시키면서 공급 유닛(30)이 임프린트재(R)를 토출하게 함으로써, 기판(W)의 대상 샷 영역에 임프린트재(R)를 공급한다(공급 단계). 단계 S4에서는, 제어 유닛(CNT)은 몰드(M)의 하방에 대상 샷 영역이 배치되도록 기판 스테이지(20)를 이동시키고, 임프린트 헤드(10)에 의해 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 좁혀서 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재를 서로 접촉시킨다(접촉 단계). 단계 S5에서는, 몰드(M)의 패턴 오목부에의 임프린트재의 충전이 개시된다(충전 단계). 단계 S6에서는, 제어 유닛(CNT)은, 몰드 기준 마크(Mrm)를 사용해서 몰드(M) 및 기판(W)의 정렬 보정을 행할지 여부를 판단한다. 예를 들어, 제어 유닛(CNT)은, 몰드(M) 및 기판(W)의 정렬을 고정밀도로 관리할 경우, 제조 프로세스의 조건이 변경될 경우, 로트가 변경될 경우, 몰드(M)의 종류가 변경될 경우, 또는 전회의 정렬 보정으로부터 미리결정된 시간이 경과한 경우에 정렬 보정을 실시한다고 판단할 수 있다. 제어 유닛(CNT)이 정렬 보정을 실시하지 않는다고 판단한 경우(단계 S6에서 아니오)에는, 처리는 단계 S7로 진행한다. 제어 유닛(CNT)이 정렬 보정을 실시한다고 판단한 경우(단계 S6에서 예), 처리는 단계 C3로 진행한다. 처리가 단계 C3으로 진행되는 경우에 대해서 아래에서 설명한다.
단계 S7에서는, 제어 유닛(CNT)은, 검출 유닛(50)이 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 상을 검출하게 하고, 검출 결과에 기초하여 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 제어한다(정렬 단계). 예를 들어, 제어 유닛(CNT)은, 교정 정보에 기초하여, 검출 유닛(50)에 의한 상의 검출 결과(검출 신호)로부터 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치(XY 방향)를 결정한다. 상대 위치는 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)를 포함하는 각각의 마크 쌍에 대해 결정된다. 제어 유닛(CNT)은, 결정된 상대 위치에 기초하여, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)가 목표 상대 위치에 위치결정되도록, 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 행한다. 정렬 단계는, 몰드(M)의 패턴 영역과 기판(W)의 샷 영역의 상대 위치를 조정하는 처리 및 패턴 영역과 샷 영역 사이의 형상 차를 저감하도록 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나를 변형시키는 처리를 포함할 수 있다. 단계 S8에서는, 몰드(M)와 기판 상의 임프린트재(R)가 서로 접촉하고 있는 상태에서, 경화 유닛(40)이 임프린트재(R)에 광을 조사하여 임프린트재(R)를 경화시킨다(경화 단계). 단계 S9에서는, 임프린트 헤드(10)는 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 증가시켜 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리한다(이형 단계). 단계 S10에서는, 제어 유닛(CNT)은, 다음에 임프린트 처리를 행해야 할 샷 영역(다음 샷 영역)이 기판 상에 존재하는지 여부를 판단한다. 다음 샷 영역이 존재하는 경우(단계 S10에서 예)에는, 처리는 단계 S3으로 진행한다. 다음 샷 영역이 없는 경우(단계 S10에서 아니오), 처리는 종료된다.
이어서, 몰드 기준 마크(Mrm)를 사용한 몰드(M) 및 기판(W)의 정렬 보정의 처리에 대해서 도 11의 C3 내지 C8을 참조하여 설명한다. 단계 C3에서는, 제어 유닛(CNT)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 각각의 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))의 촬상 시야에 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)가 배치되도록 검출 유닛(50)의 하방의 위치로 기판 스테이지(20)를 이동시킨다. 이때, 제어 유닛(CNT)은, 각각의 검출 유닛(50)의 촬상 시야에 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)가 배치되도록, 기판 스테이지(20)에 추가하여(또는 그 대신) 검출 유닛(50)을 이동시킬 수 있다. 단계 C4에서는, 제어 유닛(CNT)은 각각의 검출 유닛(50)(조명 유닛(52))의 조명 조건을 설정한다. 예를 들어, 제어 유닛(CNT)은, 임프린트 처리의 정렬 단계에서 사용하기 위해서, 제조 프로세스 등에 기초하여 미리 결정된 조명 조건을 취득하고, 그 조명 조건을 검출 유닛(50)(조명 유닛(52))에 설정한다. 단계 C5에서는, 제어 유닛(CNT)은, 검출 유닛(50)이 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 무아레 상(참조 상)을 검출하게 하고, 검출 결과로서 검출 유닛(50)으로부터 검출 신호를 취득하고 검출 신호를 저장한다. 단계 C6에서는, 제어 유닛(CNT)은, 검출 유닛(50)이 몰드 기준 마크(Mrm)에 의해 형성되는 상을 검출하게 하고, 검출 결과로서 검출 유닛(50)으로부터 검출 신호를 취득하고 검출 신호를 저장한다. 단계 C5 및 C6을 병행해서 실시할 수 있다. 단계 C7에서는, 제어 유닛(CNT)은, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 무아레 상(참조 상)의 검출 결과와, 몰드 기준 마크(Mrm)에 의해 형성되는 상의 검출 결과를 비교한다. 그리고, 제어 유닛(CNT)은, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 무아레 상의 검출 결과로부터 몰드 기준 마크(Mrm)에 의해 형성되는 상의 검출 결과 중 변화 성분을 제거하고, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)에 의해 형성되는 무아레 상의 검출 결과를 보정한다. 단계 C8에서는, 제어 유닛(CNT)은, 단계 C7에서의 정렬 보정 결과에 기초하여 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 제어한다. 예를 들어, 제어 유닛(CNT)은, 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치(XY 방향) 중 변화 성분을 제거함으로써 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 상대 위치(XY 방향)를 결정한다. 당해 위치는 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)를 포함하는 각각의 마크 쌍에 대해서 결정된다. 제어 유닛(CNT)은, 결정된 상대 위치에 기초하여, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)가 목표 상대 위치에 위치결정되도록, 몰드(M)와 기판(W)의 정렬을 행한다. 정렬 단계는, 몰드(M)의 패턴 영역과 기판(W)의 샷 영역의 상대 위치를 조정하는 처리 및 패턴 영역과 샷 영역 사이의 형상 차를 저감하도록 몰드(M) 및 기판(W) 중 적어도 하나를 변형시키는 처리를 포함할 수 있다.
상술한 예시적인 실시형태에 따르면, 검출 유닛(50)의 특성 변동에 의해 야기되는 몰드 마크와 기판 마크의 상대 위치의 계측 결과의 변화를 저감할 수 있고, 몰드와 기판의 상대 위치를 고정밀도로 결정할 수 있다. 따라서, 몰드와 기판을 고정밀도로 정렬할 수 있다.
제2 예시적인 실시형태에 대해서 설명한다. 제1 예시적인 실시형태에서는, 몰드(M)에 제공된 몰드 기준 마크(Mrm) 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 치수에 대응하는 기판(W)의 범위에 상당하는 기판 기준 마크 영역(Mrw_area)을 사용한 구성의 예를 설명했다.
본 예시적인 실시형태는 제1 예시적인 실시형태와는 기준 마크의 구성이 상이하다. 본 예시적인 실시형태에서는, 기판(W)에 제공된 기판 기준 마크(Mrw) 및 기판 기준 마크(Mrw)의 위치 및 기판 기준 마크(Mrw)의 치수에 대응하는 몰드(M)의 범위에 상당하는 몰드 기준 마크 영역(Mrm_area)을 사용한 구성의 일 예를 설명한다. 몰드 기준 마크(Mrm)와 기판 기준 마크(Mrw)는 서로 동등할 수 있으며, 몰드 기준 마크 영역(Mrm_area)과 기판 기준 마크 (Mrw_area)은 서로 동등할 수 있다. 도 12a 내지 도 12c는 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 12a 내지 도 12c의 외측 프레임(A)은 각각의 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))의 촬상 시야이며, 검출 유닛(50)은 외측 프레임(A) 내의 범위를 한번에 검출(관찰)할 수 있다. 예를 들어, 도 12a의 몰드 마크(Mm)는, 마크 요소로서, 임의의 형상을 갖는 거친 검출 마크(Mm1), 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mm2, Mm3), 및 몰드 기준 마크 영역(Mrm_area)을 포함할 수 있다. 도 12b의 기판 마크(Mw)는, 마크 요소로서, 임의의 형상을 갖는 거친 검출 마크(Mw1), 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mw2, Mw3), 및 기판 기준 마크(Mrw)를 포함할 수 있다. 몰드 기준 마크 영역(Mrm_area)은, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)가 검출될 때에, 기판 기준 마크(Mrw)의 위치 및 기판 기준 마크(Mrw)의 치수에 대응하는 몰드(M)의 범위에 패턴이 형성되지 않는 영역을 나타내고 있다. 도 12c는 몰드(M) 및 기판(W)을 서로 근접시키고 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 위치를 계측하는 상태를 도시한다. 제어 유닛(CNT)은 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 기판 기준 마크(Mrw)의 상을 사용해서 사인파 신호(검출 신호)의 주기를 결정할 수 있다. 기판 기준 마크(Mrw)의 라인 폭과 피치의 사인파적으로 변경된 듀티비의 주기로부터, 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 기판 기준 마크(Mrw)의 사인파 신호의 주기가 결정된다. 따라서, 제어 유닛(CNT)은 실제로 촬상 소자(57)에 결상된 기판 기준 마크(Mrw)의 사인파 신호의 주기로부터 검출 유닛(50)의 광학 성능 중 하나인 광학 배율을 평가할 수 있다. 이 예에서는, 특히, 검출 유닛(50)의 촬상 유닛(51)(결상 광학 시스템)의 배율을 평가할 수 있다. 또한, 촬상 소자(57)에 의해 기판 기준 마크(Mrw)의 사인파 신호를 복수회 촬상하고, 사인파 신호의 위상의 변동으로부터 검출 유닛(50)의 광학 성능 중 하나인 계측 재현성을 평가할 수 있다.
제3 예시적인 실시형태에 대해서 설명한다. 제1 예시적인 실시형태에서는, 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)를 검출할 때에, 몰드 기준 마크(Mrm)의 위치 및 몰드 기준 마크(Mrm)의 치수에 대응하는 기판(W)의 기판 기준 마크 영역(Mrw_area)에 패턴이 형성되지 않는다. 그렇게 함으로써, 몰드 기준 마크(Mrm)의 검출 시 기판(W)의 베이스 및/또는 주변 회로 패턴으로부터의 불필요한 광을 저감할 수 있다. 그러나, 이 경우, 기판에 형성하는 회로 면적이 감소할 수 있다.
따라서, 본 예시적인 실시형태에서는, 몰드 마크(Mm)의 거친 검출 마크(Mm1) 및/또는 기판 마크(Mw)의 거친 검출 마크(Mw1)로서, 검출 유닛(50)의 평가용의 마크인 몰드 기준 마크(Mrm) 및 기판 기준 마크(Mrw)를 사용한다. 도 13a 내지 도 13c는 몰드 마크(Mm) 및 기판 마크(Mw)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 13a 내지 도 13c에서의 외측 프레임(A)은 각각의 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))의 촬상 시야이며, 검출 유닛(50)은 외측 프레임(A) 내의 범위를 한번에 검출(관찰)할 수 있다. 예를 들어, 도 13a의 몰드 마크(Mm)는, 마크 요소로서, 거친 검출 마크로서 구성된 도 9a의 몰드 기준 마크(Mrm), 및 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mm2, Mm3)를 포함할 수 있다. 도 13b의 기판 마크(Mw)는, 마크 요소로서, 거친 검출 마크로서 구성된 도 9a의 몰드 기준 마크(Mrm)와 동등한 기판 기준 마크(Mrw), 및 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mw2, Mw3)를 포함할 수 있다. 도 13c는 몰드(M) 및 기판(W)을 서로 근접시키고 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 위치를 계측하는 상태를 도시한다. 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 거친 상대 위치(D1)는, 몰드 기준 마크(Mrm)의 기하학적 중심 위치(D3)와 기판 기준 마크(Mrw)의 기하학적 중심 위치(D4)에 기초해서 결정될 수 있다. 몰드 기준 마크(Mrm)의 반사율과 기판 기준 마크(Mrw)의 반사율 사이의 차이로 인해 촬상되는 마크 화상 사이에서 강도비가 발생할 수 있다. 강도비가 큰 경우, 강도가 약한 마크 화상이 적절한 강도를 갖도록 조명광의 강도를 조정하면, 강도가 강한 마크 화상이 포화되고 계측 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 예를 들어 각각의 광원으로부터의 광량을 조정함으로써 2개의 마크 화상 사이 강도비를 억제한다. 몰드 기준 마크(Mrm)의 패턴 구성, 몰드 기준 마크(Mrm)와 동등한 기판 기준 마크(Mrw)의 패턴 구성, 및 검출 원리는 상술한 바와 같다.
제어 유닛(CNT)은 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 몰드 기준 마크(Mrm) 및 기판 기준 마크(Mrw)의 상을 사용해서 사인파 신호(검출 신호)의 주기를 결정할 수 있다. 몰드 기준 마크(Mrm) 및 기판 기준 마크(Mrw) 각각의 라인 폭과 피치의 사인파적으로 변화된 듀티비의 주기로부터, 촬상 소자(57)에 의해 촬상된 몰드 기준 마크(Mrm) 및 기판 기준 마크(Mrw) 각각의 사인파 신호의 주기를 결정한다. 따라서, 제어 유닛(CNT)은 실제로 촬상 소자(57)에 결상된 몰드 기준 마크(Mrm) 및 기판 기준 마크(Mrw) 각각의 사인파 신호의 주기로부터 검출 유닛(50)의 광학 성능 중 하나인 광학 배율을 평가할 수 있다. 이 예에서는, 특히, 검출 유닛(50)의 촬상 유닛(51)(결상 광학 시스템)의 배율을 평가할 수 있다. 또한, 촬상 소자(57)에 의해 몰드 기준 마크(Mrm) 및 기판 기준 마크(Mrw) 각각의 사인파 신호를 복수회 촬상할 때, 사인파 신호의 중심 위치(위상)(D3) 및/또는 중심 위치(위상)(D4)의 변동으로부터 검출 유닛(50)의 광학 성능 중 하나인 계측 재현성을 평가할 수 있다. 상술한 바와 같이, 검출 유닛(50)이 상술한 몰드 기준 마크(Mrm) 및/또는 기판 기준 마크(Mrw)를 검출함으로써, 검출 유닛(50)의 광학 성능을 평가할 수 있게 된다. 상술한 바와 같이, 거친 검출 마크로서 몰드 기준 마크(Mrm)와 기판 기준 마크(Mrw)를 포함하는 구성에 의해 마크에 의해 점유되는 면적을 저감할 수 있고, 기판에 형성되는 회로 면적의 감소를 억제할 수 있다.
제4 예시적인 실시형태에 대해서 설명한다. 본 예시적인 실시형태에서는, 도 14a 내지 도 14c에 도시되는 바와 같이, 몰드 마크(Mm)의 거친 검출 마크로서 몰드 기준 마크(Mrm)를 사용하며, 기판 마크(Mw)의 거친 검출 마크로서 임의의 형상을 갖는 거친 검출 마크(Mw1)를 사용한다. 본 예시적인 실시형태에서는, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 거친 상대 위치(D1)를 거친 검출 마크로서 구성된 몰드 기준 마크(Mrm) 및 거친 검출 마크(Mw1)를 사용해서 검출한다.
도 14a 내지 도 14c에서의 외측 프레임(A)은 각각의 검출 유닛(50)(촬상 유닛(51))의 촬상 시야이며, 검출 유닛(50)은 외측 프레임(A) 내의 범위를 한번에 검출(관찰)할 수 있다. 예를 들어, 도 14a의 몰드 마크(Mm)는, 마크 요소로서, 거친 검출 마크로서 구성되는 도 9a의 몰드 기준 마크(Mrm), 및 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mm2, Mm3)를 포함할 수 있다. 도 14b의 기판 마크(Mw)는, 마크 요소로서, 임의의 형상을 갖는 거친 검출 마크(Mw1), 회절 격자를 각각 포함하는 정밀 검출 마크(Mw2, Mw3), 및 기판 기준 마크 영역(Mrw_area)을 포함할 수 있다. 도 14c는 몰드(M) 및 기판(W)을 서로 근접시키고 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 위치를 계측하는 상태를 도시한다. 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 거친 상대 위치(D1)는, 몰드 마크(Mm)의 거친 검출 마크로서 구성되는 몰드 기준 마크(Mrm)의 기하학적 중심 위치(D3) 및 거친 검출 마크(Mw1)의 기하학적 중심 위치에 기초해서 결정될 수 있다.
거친 검출 마크의 구성은 몰드 마크와 기판 마크 사이에서 역으로 할 수 있다. 도 15a 내지 도 15c에 도시되는 기판 마크(Mw)의 거친 검출 마크로서 구성된 기판 기준 마크(Mrw) 및 임의의 형상을 가지며 몰드 마크(Mm)의 거친 검출 마크로서 구성된 거친 검출 마크(Mm1)를 사용하여, 몰드 마크(Mm)와 기판 마크(Mw)의 거친 상대 위치(D1)를 결정할 수 있다.
이상, 본 개시의 예시적인 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이들 예시적인 실시형태로 한정되지 않으며, 본 개시의 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 상술한 예시적인 실시형태에서는, 임프린트 장치에 대해서 설명했지만; 상술한 예시적인 실시형태는 임프린트 장치 이외에 2개의 물체의 상대 위치를 검출하는 경우에도 적용할 수 있다.
<물품 제조 방법의 예시적인 실시형태>
본 예시적인 실시형태에 따른 물품 제조 방법은, 물품 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스 및 미세 구조를 포함하는 소자를 제조하는데 적합하다. 본 예시적인 실시형태에 따른 물품 제조 방법은, 기판에 공급(도포)된 임프린트재에 상술한 임프린트 장치(임프린트 방법)를 사용해서 패턴을 형성하는 단계, 및 형성 단계에서 패턴이 형성된 기판을 가공하는 단계를 포함한다. 물품 제조 방법은 다른 주지의 단계(예를 들어, 산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 및 패키징)를 더 포함한다. 본 예시적인 실시형태에 따른 물품 제조 방법은 기존의 방법에 비하여 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 생산 비용 중 적어도 하나에서 유리하다.
임프린트 장치를 사용해서 성형한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부로서 영구적으로 사용되거나 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품의 예는 전기 회로 소자, 광학 소자, 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS), 기록 소자, 센서, 및 몰드를 포함한다. 전기 회로 소자의 예는, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 정적 RAM(SRAM), 플래시 메모리, 및 자기저항 RAM(MRAM)과 같은 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리와, 대규모 집적 회로(LSI), 전하 결합 소자(CCD), 이미지 센서, 및 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 같은 반도체 소자를 포함한다. 몰드의 예는 임프린트용 몰드, 및 평탄면을 갖는 평판 유사 몰드를 포함한다.
경화물의 패턴은, 물품의 적어도 일부의 구성요소로서 그대로 사용되거나, 또는 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 가공 단계에서 에칭, 이온 주입 등이 행해진 후, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 구체적인 물품 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 16a에 도시되는 바와 같이, 절연체 등의 피가공재(2z)를 그 표면에 포함하는 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비한다. 계속해서, 잉크젯법 등에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 이 예에서는, 복수의 액적 형태의 임프린트재(3z)가 기판(1z)에 부여된 상태를 나타낸다.
도 16b에 나타내는 바와 같이, 임프린트용 몰드(4z)를, 그 오목-볼록 패턴이 제공된 측을 기판(1z) 상의 임프린트재(3z)를 향하도록 배치한다. 도 16c에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 몰드(4z)를 서로 접촉시키고, 거기에 압력을 가한다. 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극에 임프린트재(3z)가 충전된다. 이 상태에서, 경화 에너지로서 광을 몰드(4z)를 통해서 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.
도 16d에 도시되는 바와 같이, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후, 몰드(4z)와 기판(1z)을 서로 분리하면, 기판(1z) 위에 경화된 임프린트재(3z)의 패턴이 형성된다. 경화물의 패턴은 몰드의 오목부에 대응하는 볼록부 및 몰드의 볼록부에 대응하는 오목부를 갖는 형상을 갖는다. 즉, 몰드(4z)의 오목-볼록 패턴이 임프린트재(3z)에 전사된다.
도 16e에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 내 에칭 마스크로서 사용해서 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중 경화물이 존재하지 않거나 얇은 경화물이 잔존하는 부분이 제거되고, 그 부분이 홈(5z)이 된다. 도 16f에 도시되는 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 이 예에서는, 경화물의 패턴을 제거했지만; 경화물의 패턴은 가공 후에도 제거되지 않을 수 있고, 예를 들어 반도체 소자에 포함하는 층간 절연막, 즉 물품의 구성요소로서 사용될 수 있다.
본 개시를 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 제1 물체와 제2 물체를 정렬하는 정렬 방법이며, 상기 정렬 방법은,
    검출 유닛을 사용해서 상기 제1 물체의 마크와 상기 제2 물체의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬를 검출하는 단계;
    상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하기 위한 평가 마크를 상기 검출 유닛에 의해 검출하고, 상기 평가 마크의 검출 결과를 취득하는 단계;
    상기 평가 마크의 검출 결과를 사용해서 상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정함으로써 상기 제1 물체의 마크와 상기 제2 물체의 마크의 상대 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 상대 위치에 기초해서 상기 제1 물체와 상기 제2 물체를 정렬하는 단계를 포함하며,
    상기 평가 마크는, 상기 제1 물체 및 상기 제2 물체 중 적어도 하나에 제공되며, 상기 검출 유닛의 해상력 이하의 간격으로 배열된 복수의 패턴 요소를 갖는 정렬 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛은 상기 무아레 무늬와 상기 평가 마크를 동시에 검출하는 정렬 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무아레 무늬 및 상기 평가 마크는 상기 검출 유닛의 동일 시야에서 검출되는 정렬 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 평가 마크는 상기 제1 물체 및 상기 제2 물체 각각에 제공되며,
    상기 제1 물체의 평가 마크 및 상기 제2 물체의 평가 마크는 서로 중첩되지 않는 정렬 방법.
  5. 몰드를 사용해서 기판 상의 조성물에 패턴을 형성하는 임프린트 방법이며, 상기 임프린트 방법은,
    제1항에 따른 정렬 방법에 의해 제1 물체로서의 상기 몰드 및 제2 물체로서의 상기 기판을 정렬하는 단계; 및
    정렬된 상기 몰드와 정렬된 상기 기판을 사용해서 상기 조성물에 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 임프린트 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    검출 유닛의 평가를 위한 평가 마크가 상기 몰드 상에 제공되며,
    상기 몰드의 평가 마크와 중첩하는 상기 기판의 영역에 상기 패턴이 형성되지 않는 임프린트 방법.
  7. 물품 제조 방법이며,
    제5항에 따른 임프린트 방법에 의해 기판 상의 조성물에 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 패턴이 형성된 기판을 가공함으로써 물품을 제조하는 단계를 포함하는 물품 제조 방법.
  8. 제1 물체의 마크와 제2 물체의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬를 검출하는 검출 장치이며, 상기 검출 장치는,
    상기 무아레 무늬를 검출하도록 구성된 검출 유닛; 및
    상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정해서 상기 제1 물체의 마크와 상기 제2 물체의 마크의 상대 위치를 결정하도록 구성된 연산 유닛을 포함하고,
    상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하기 위한 평가 마크가, 상기 제1 물체 및 상기 제2 물체 중 적어도 하나에 제공되고, 상기 검출 유닛의 해상력 이하의 간격으로 배열되는 복수의 패턴 요소를 가지며,
    상기 연산 유닛은 상기 검출 유닛에 의한 상기 평가 마크의 검출 결과를 사용해서 상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하는 검출 장치.
  9. 몰드를 사용해서 기판 상의 조성물에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며, 상기 임프린트 장치는,
    제8항에 따른 검출 장치; 및
    상기 몰드와 상기 기판의 정렬을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고,
    상기 검출 장치는 상기 몰드의 마크 및 상기 기판의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬의 검출 결과를 보정함으로써 제1 물체로서의 상기 몰드의 마크 및 제2 물체로서의 상기 기판의 마크의 상대 위치를 결정하고,
    상기 제어 유닛은 상기 상대 위치에 기초해서 상기 몰드와 상기 기판의 정렬을 행하며,
    상기 패턴은 정렬된 상기 몰드와 정렬된 상기 기판을 사용해서 상기 조성물 상에 형성되는 임프린트 장치.
  10. 몰드를 사용해서 기판 상의 조성물에 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 사용되는 몰드이며, 상기 임프린트 장치는 상기 몰드의 마크 및 상기 기판의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬를 검출하도록 구성된 검출 유닛, 상기 검출 유닛에 의한 평가 마크의 검출 결과를 사용해서 상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정함으로써 상기 몰드의 마크와 상기 기판의 마크의 상대 위치를 결정하도록 구성된 연산 유닛, 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 몰드와 상기 기판의 정렬을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고, 상기 몰드는,
    상기 무아레 무늬의 형성을 위한 상기 몰드의 마크; 및
    상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하기 위한 평가 마크를 포함하고,
    상기 평가 마크는 상기 검출 유닛의 해상력 이하의 간격으로 배열된 복수의 패턴 요소를 갖는, 몰드.
  11. 몰드를 사용해서 기판 상의 조성물에 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 사용되는 기판이며, 상기 임프린트 장치는 상기 몰드의 마크 및 상기 기판의 마크에 의해 형성되는 무아레 무늬를 검출하도록 구성된 검출 유닛, 상기 검출 유닛에 의한 평가 마크의 검출 결과를 사용해서 상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정함으로써 상기 몰드의 마크와 상기 기판의 마크의 상대 위치를 결정하도록 구성된 연산 유닛, 및 상기 상대 위치에 기초하여 상기 몰드와 상기 기판의 정렬을 제어하도록 구성된 제어 유닛을 포함하고, 상기 기판은,
    상기 무아레 무늬의 형성을 위한 상기 기판의 마크; 및
    상기 무아레 무늬의 검출 결과를 보정하기 위한 상기 평가 마크를 포함하고,
    상기 평가 마크는 상기 검출 유닛의 해상력 이하의 간격으로 배열된 복수의 패턴 요소를 갖는, 기판.
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