KR20080053503A - 임프린트장치, 임프린트방법, 및 임프린트용 몰드 - Google Patents

임프린트장치, 임프린트방법, 및 임프린트용 몰드 Download PDF

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KR20080053503A
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노부히토 스에히라
준이치 세키
히데키 이나
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 임프린트장치는, 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트장치로서, 기판의 표면과 상기 기판에 대향하여 배치된 몰드의 표면을 광에 의해 조사하기 위한 광원; 상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 분광기까지 안내하기 위한 광학계; 상기 광학계에 의해 안내된 상기 반사광을 스팩트럼으로 분산하기 위한 분광기; 및 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 간의 거리를 해석하기 위한 해석기구를 가진다. 상기 해석기구는 상기 몰드의 표면과 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면 간의 거리를 측정함으로써 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 간의 거리를 산출한다.

Description

임프린트장치, 임프린트방법, 및 임프린트용 몰드{IMPRINT APPARATUS, IMPRINT METHOD, AND MOLD FOR IMPRINT}
본 발명은, 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위해 사용되는 임프린트장치 및 임프린트방법에 관한 것이며, 또한 임프린트용 몰드에 관한 것이다.
최근에, 스테판 등(Stephan Y.Chou et.al.)에 의해 문헌 "Appl.Phys.Lett, Vol.67, Issue 21, pp. 3114－3116(1995)"에 제안되어 있는 바와 같이, 몰드 상에형성된 미세 패턴을 반도체, 유리, 수지, 금속 등의 위에 전사하는 기술이 개발되어 주목을 받고 있다. 이 기술은, 수 나노미터 오더의 해상력을 가지기 때문에 나노 임프린트 또는 나노엠보싱으로 불리고 있다. 이 기술을 사용함으로써, 3차원 구조를 웨이퍼 레벨로 동시에 가공하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 포토닉 크리스탈 등의 광학소자의 제조기술, 및 μTAS(마이크로 토탈 분석 시스템; Micro Total Analysis System), 바이오 칩 등의 구조체 제조기술에의 응용이 기대되고 있다.
이러한 나노 임프린트를 사용한 가공기술에서는, 예를 들면, 반도체제조기술 등에 사용할 때에, 다음 방식으로 몰드 상의 미세패턴을 기판에 또는 기판 상의 부재에 전사한다.
우선, 기판(예를 들면 반도체 웨이퍼) 상에 광경화형의 수지층을 형성한다.
다음에, 수지층에 소망한 패턴이 형성된 몰드를 수지층에 가압한 후, 자외선에 의해 조사하여 수지를 경화시킨다. 그 결과, 수지층에 상기 몰드 상에 형성된 패턴이 전사된다.
이후에, 상기 수지층을 마스크로서 사용하여 에칭을 실시함으로써, 상기 기판에 상기 몰드의 패턴이 형성된다.
상기 임프린트 기술에 있어서, 몰드 상에 형성된 패턴을 전사할 동안에, 전사 정밀도를 향상시켜서 고정밀 미세 가공을 실시하기 위해서, 상기 몰드와 상기 기판 사이의 거리(갭)의 측정이 필요하다.
미국 특허 제 6,696,220호 공보에는, 몰드와 기판 사이의 갭을 간섭계에 의해 측정하는 방법이 개시되어 있다. 미국 특허 제 6,696,220호 공보에는, 상기 갭(거리)이 간섭계에 의한 측정에 사용되는 광의 파장의 1/4이하인 경우에도, 상기 몰드의 형상을 적절히 설계함으로써 상기 갭을 측정할 수 있는 방법도 개사되어 있다. 상기 갭측정방법을 도 8을 참조하면서 설명한다.
몰드(701)의 제 1 표면(702)과 기판의 표면(704) 사이의 거리(706)가 측정파장의 1/4 이하인 경우에, 상기 거리(706)를 간섭계에 의해 정확하게 측정하기는 곤란하다. 미국 특허 제 6,696,220 B2호 공보에 개시된 갭 측정방법에서는, 제 1 표면(702)에 형성된 위치와 다른 위치에 측정영역이 형성되어 있다. 상기 측정영역에는, 부가적으로 제 2 표(703)면이 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 제 2 표면(703)과 기판 표면(704) 사이의 거리가 측정파장의 1/4 이상인 경우에는, 제 2 표면(703)과 기판 표면(704) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 이 이유 때문에, 미리, 제 1 표면(702)과 제 2 표면(703) 사이의 거리를 측정함으로써, 상기 거리가 측정파장의 1/4 이하인 경우에도 상기 거리(706)의 값을 측정할 수 있다.
또한, 최근의 고정밀도의 미세가공의 필요성이 증가되는 데 있어서, 상기 설명된 나노임프린트의 임프린트 정밀도에 대해 더한 층의 개선이 요구되고 있다.
그러나, 미국 특허 제 6696220 B2호 공보에 개시된 갭 측정방법이 반드시 이러한 필요를 만족시키는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 제 1 표면(702)과 제 2 표면(703) 사이의 거리(705)는, 이들 표면이 서로 대향하고 있지 않기 때문에, 측정할 수 없다. 따라서, 상기 거리(705)와 제 2 표면(703)과 기판 표면(704) 사이의 거리는 간섭계를 이용한 것과는 다른 방법에 의해 측정되어야 할 필요가 있다. 그러나, 이들 2개의 거리는 간섭 계를 이용한 방법과 다른 방법에 의해 측정하는 경우에는, 측정오차가 발생하기 쉬운 문제가 발생한다.
또한, 미국 특허 제 6696220 B2호 공보에는, 또한, 몰드와 기판의 평면 내의 위치 를 측정하기 위해서는, 몰드와 기판 사이의 거리를 측정할 수 있는 광학계와는 다른 구성의 광학계가 필요하다는 것이 개시되어 있다. 미국 특허 제 6,696,220 B2호 공보에 기재된 방법에서는, 면내위치 측정에 의해 얻을 수 있는 데이터에 의거하여 면내위치맞춤을 실시하고 있다. 또한, "면내"라는 용어는 몰드의 가공면과 평행한 평면에 대해서 사용되며, 면내위치는 X, Y ,및 θ에 의해 나타낸다. 또한, 몰드와 기판 사이의 거리(갭)는 Z에 의해 나타낸다.
나노 임프린트를 사용하는 장치는 스텝퍼 등의 축소 노광용 장치와는 달리 몰드와 임프린트 패턴 사이의 크기비가 １：１이 되는 처리장치이다. 그 때문에, 몰드의 이면으로부터 후방의 위치에서, 공간적 제약 조건이 스텝퍼 등의 경우에 비해서 엄격해진다. 예를 들면, 몰드의 가공면의 패턴 영역은 26×33mm이며, 광학계에 사용되는 대물렌즈는φ20mm 정도의 직겨을 가지므로, 이들 크기는 같은 오더이다.
따라서, 미국 특허 제 6,696,220 B2호 공보에 기재된 바와 같이, 거리측정을 하는 광학계와 면내위치 측정을 하는 광학계가 별도로 구비되면, 이들 광학계를 같은 영역에 함께 배치하는 것은 어려워진다. 이 때문에, 온도 변화나 진동 등에 의해 몰드와 기판 간의 위치가 어긋나는 것에 의한 거리측정의 오차를 막는 것은 어렵다고 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하는 것이다.
본 발명의 구체적인 목적은, 몰드표면과 기판표면 간의 간격(갭)을 정확하게 측정할 수 있는 임프린트장치, 임프린트방법, 및 임프린트용 몰드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트장치로서, 기판의 표면과 상기 기판에 대향하여 배치된 몰드의 표면을 광에 의해 조사하기 위한 광원; 상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 분광기까지 안내하기 위한 광학계; 상기 광학계에 의해 안내된 상기 반사된 광을 스팩트럼으로 분산하기 위한 분광기; 및 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 간의 거리를 해석하기 위한 해석기구를 가지고, 상기 해석기구는 상기 몰드의 표면과 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면 간의 거리를 측정함으로써 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 간의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트방법으로서, 광학측정방법에 의해 몰드의 표면과 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면 사이의 거리를 측정하는 제 1 측정스텝; 광학측정방법에 의해 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면과, 상기 기판의 표면 사이의 거리를 측정하는 제 2 측정스텝; 및 상기 제 2 측정스텝에서 측정된 거리에서 상기 제 1 측정스텝에서 측정된 거리를 감산함으로써 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 사이의 거리를 산출하는 산출스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 광학측정 디바이스를 포함하는 임프린트장치에 사용되는 몰드로서, 상기 몰드의 표면을 구성하는 제 1 부재; 및 상기 제 1 부재와 굴절률이 다른 제 2 부재 를 가지고, 상기 제 1 부재는 광학측정에 사용되는 광의 파장의 1/4 이상의 광학 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 몰드를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트장치로서, 기판의 표면과 상기 기판에 대향하여 배치된 몰드의 표면을 광에 의해 조사하기 위한 광원; 상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 분광기까지 안내하여 몰드의 표면과 기판의 표면 사이의 거리를 측정하는 제 1 광학계; 및 상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 촬상소자까지 안내하여 몰드의 표면과 기판의 표면의 평면 내의 위치를 측정하는 제 2 광학계를 포함하고, 상기 제 1 광학계 및 상기 제 2 광학계는 그들의 광축의 일부를 공유하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치를 제공한다.
본 발명의 이들 목적 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부도면과 함께 주어진 다음의 본 발명의 바람직한 실시형태의 설명을 고려하면 한층 더 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 사용된 임프린트장치의 구성예를 나타내는 개략도;
도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 실시예 1에서 광대역의 광원을 사용했을 때의 측정의 원리를 설명하는 개략도이고, 여기서, 도 2(a)는 측정파수 영역에 있어서 산(peak)과 골(valley)이 3개 있는 상태를 나타내는 도면, 도 2(b)는 측정파수 영역에 있어서 피크와 골이 2개 있는 상태를 나타내는 도면, 도 2(c)는 측정파수 영역에 있어서 피크와 골이 1개 만 있는 상태를 나타내는 도면;
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 몰드의 이면을 사용하 는 측정하는 방법을 설명하는 개략도이며, 여기서, 도 3(a)는 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면이 서로 떨어져 있는 상태를 나타내는 도면, 도 3(b)는 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면이 서로 접촉하고 있는 상태를 나타내는 도면;
도 4(a) 내지 도 4(c)는 본 발명의 실시예 1의 임프린트장치에 사용되는 몰드의 구성을 설명하는 개략도이며, 도 4(a)는 측정영역이 몰드의 제 1 표면에서 몰드의 제 1 이면까지의 범위에 이르는 경우를 나타내는 도면, 도 4(b)는 측정영역이 몰드의 제 1 표면에서 제 2 이면까지의 범위에 이르는 경우를 나타내는 도면, 도 (4c)는 도 4(b)의 다른 구성예를 나타내는 도면;
도 5(a) 및 도 5 (b)는 본 발명의 실시예 2의 임프린트장치에 사용되는 몰드의 구성을 설명하는 개략도이며, 도 5(a)는 상기 몰드가 제 1 부재와 제 2 부재에 의해 구성되는 경우를 나타내는 도면, 도 5 (b)는 도 5(a)에 도시한 몰드의 다른 예를 나타내는 도면;
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 제 1 투명부재와 제 2 투명부재를 가지는 몰드를 사용하는 갭측정 방법을 설명하는 도면이며, 여기서, 도 6(a)는 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면이 서로 떨어져 있는 상태를 나타내는 도면, 도 6(b)는 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면이 서로 접촉한 상태를 나타내는 도면;
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 수지재료와 접촉하기 전후에 다른 광원을 사용하는 갭측정 방법을 설명하는 개략도이며, 여기서, 도 7(a)는 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면이 서로 떨어져 있는 상태를 나타내는 도면, 도 7(b)는 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면이 서로 접촉한 상태를 나타내는 도면;
도 8은 미국 특허 제 6,696,220호 공보에 개시된 종래의 방법을 설명하는 개략도;
도 9(a) 내지 도 9(d)는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 광학계의 구성을 설명하는 개략도이며, 여기서, 도 9(a)는 면내위치를 측정하는 광학계 및 거리를 측정하는 광학계의 일부가 서로 공축인 구성을 나타내는 도면, 도 9(b)는 거리를 측정하는 광학계에 조리개를 포함한 구성을 나타내는 도면, 도 9(c)는 면내위치를 측정하는 광학계가 제 2 결상 광학계를 포함한 구성을 나타내는 도면, 도 9(d)는 거리를 측정하는 광학계가 광축에 대해서 수직인 방향으로 구동할 수 있는 기구를 가 진 구성을 나타내는 도면;
도 10(a) 및 도 10(b)는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 집광부를 나타내는 개략도이며, 여기서, 도 10(a)는 파이버 및 유지부를 나타내는 도면, 도 10(b)는 복수의 개구를 구비한 부재를 나타내는 도면;
도 11(a) 내지 도 11(e)는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 광학계를 통해 관찰되는 얼라인먼트 마크의 상태를 나타내는 도면이며, 여기서, 도 11(a)는 시야의 중심에서의 거리측정영역 및 다른 위치에서의 면내위치측정 영역을 포함한 마크 영역의 구성을 나타내는 도면, 도 11(b)는 도 11(a)에 도시된 선(AA＇)를 따라서 취한 단면도, 도 11(c)는 도 11(a)에 도시된 선(AA＇)를 따라서 취한 단면도이고, 도 11(b)에 나타낸 것과 다른 실시형태를 나타내는 도면, 도 11(d)는 면내위치측정 의 일부 및 거리측정을 행하는 영역을 포함하는 마크 영역의 구성을 나타내는 도면. 도 11(e)는 3 차원의 위치측정을 실시하는 마크의 구성을 나타내는 도면;
도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 위치 맞춤을 행하기 위한 조작의 순서를 나타내는 흐름도이며, 여기서, 도 12(a)는 복수개의 마크에 의해 3축의 위치 제어를 실시하는 순서를 설명하는 도면, 도 12(b)는 하나의 마크에 의해 3축의 위치 제어를 실시하는 순서를 나타내는 도면.
［실시예 1］
[본 발명을 실시하기 위한 최량의 상태]
이하에, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
실시예 1에서는, 본 발명에 의한 임프린트장치의 구성예에 대해 설명한다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 임프린트장치의 구성예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 임프린트장치는 노광광원(101), 몰드유지부(102), 워크유지부(103), 워크가압기구(104), 면내이동기구(105), 광학계(106), 측정용광원(107), 빔분할기(108), 분광기(109), 촬상소자(110), 해석기구(111), 임프린트 제어 기구(112), 몰드(113), 광경화성 수지재료(114), 및 기판(115)을 포함하고 있다.
몰드유지부(102)는, 진공척 방식 등에 의해서 몰드(113)의 흡착을 실시한다.워크 또는 워크 피스는 면내이동기구(105)에 의해 소망한 위치로 이동할 수 있다. 워크가압기구(104)에 의해 워크의 높이의 조정 및 워크에의 가압을 실시할 수 있 다.
또한, 워크가압기구(104)는 인코더에 의해 높이 방향의 위치를 모니터할 수 있다. 상기 인코더는 100nm 이하의 정밀도를 가지는 것이 바람직하다. 워크에 대한 위치이동, 가압, 및 노광의 제어는 임프린트 제어기구(112)에 의해 실시한다.
또한, 임프린트장치는 면내의 위치 맞춤을 행하기 위한 검출계(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
기판(115)은 몰드(113)에 대향하는 위치에 배치되고, 기판 위에는 광경화성 수지 재료(114)가 도포되어 있다. 또한, 몰드의 패턴이 전사되는 부재용 재료로서는, 광경화성 수지재료에 한정되는 것은 아니고, 열경화성 수지재료, 유기SOG(system on glass)재료, 및 무기 SOG재료이어도 된다.
다음에, 본 실시예의 갭측정기구에 대해 설명한다.
본 실시예의 갭측정기구는, 광학계(106), 측정용광원(107), 빔분할기(108), 분광기(109), 촬상소자(110), 및 해석기구(111)를 가지고 있다.
측정용광원(107)은, 예를 들면, 400nm 내지 800nm의 광대역광을 방출하는 광원에 의해 구성되어 있다.
측정용광원(107)으로부터 방출된 광은 광학계(106)를 통과하여 몰드(113), 광경화성 수지재료(114), 및 기판(115)에 도달한다. 상기 광은 몰드(113), 광경화성 수지재료(114), 기판(115)의 사이에서 간섭한다. 그 간섭광은 그 후 광학계(106)에 복귀하여, 분광기(109)에 도달한다. 분광기(109)에 의해 분광된 광은, 라인센서 등의 촬상소자(110)에 의해 관찰된다.
해석기구(111)는 굴절률 및 측정된 데이터를 미리 기억하는 기억 디바이스를 구비하고, 또한 촬상소자(110)로부터의 신호의 처리를 실시한다.
여기서, 광학계에 부가적으로 빔분할기를 설치함으로써, 상기 광학계를 갭 측정을 실시하는 광학계와 면내의 위치맞춤(위치조정)을 실시하는 광학계로 분기시킬 수 있다. 그 결과, 면내 위치맞춤 및 갭의 측정을 보다 적은 광학계에 의해 독립적으로 실시할 수 있다.
다음에, 막의 두께 및 갭의 거리를 측정하는 원리에 대해 설명한다. 우선, 협대역의 광원을 사용하는 방법에 대해서 설명한다.
이러한 광원으로서, 레이저, LED 등이 있다. 또한, 필터가 구비된 광대역 광원을 사용해도 된다.
여기서 박막의 두께를 d, 굴절률을 n으로 했을 때에, 박막의 양단면에서 반사된 광의 경우를 생각한다.
광의 강도가 감소되는 경우에, 파수 kmo 및 파장 λmo는 임의의 정수 m를 사용해서 다음의 관계식으로 표현된다.
Figure 112008027028810-PCT00001
또한, 광의 강도가 증가되는 경우에, 파수 kme 및 파장 λme는 임의의 정수 m를 사용해서 다음의 관계식으로 표현된다.
Figure 112008027028810-PCT00002
상술한 바와 같이, 광강도는 파수 및 파장에 따라서 주기적으로 변경되므로, 광의 강도는 반파장에 상당하는 거리 마다 주기적으로 변화한다. 예를 들면, 파장 600nm, 굴절률 n=1.5이면, 광강도의 변화의 주기는 200nm가 된다.
이 주기보다 작은 거리를 측정하려면, 예를 들면, 인코더는 대략 100nm의 정밀도를 가진다. 또한, 몰드표면과 기판표면의 초기위치의 오차의 합이 100nm이내이면, 몰드와 기판 간의 절대적인 거리를 측정할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 측정용광원(107)의 경우와 같이, 광대역의 광원을 사용함으로써, 막의 두께 및 갭의 절대적인 거리를 구하는 방법에 대해서 설명한다. 광대역의 광원으로서, 할로겐 광원이나 크세논 광원 등을 사용할 수 있다.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 각각의 굴절률 및 각각의 두께가 서로 다른 경우에, 파수와 광강도 간의 관계를 나타낸 모식도이다.
도 2(a)는 측정 파수(영역) 내에 3개의 피크와 3개의 골이 있는 상태를 나타낸다. 도 2(b)는 측정 파수 내에 2개의 피크와 2개의 골이 있는 상태를 나타낸다. 도 2(c)는 측정 파수 내에 1개의 피크와 1개의 골이 있는 상태를 나타낸다.
도 2(a) 내지 도 2(c)에서의 막은 굴절률이 각각 na, nb, 및 nc이고, 두께가 각각 da, db, 및 dc이다. 도 2(a) 및 도 2(b)에서, 참조부호(201) 및 (202)는 인접하는 피크들간의 간격을 나타내고, 각각 1／2 nada, 1／2 nbdb이다. 도 2(c)에서, 참 조부호(203)는 인접하는 피크와 골 간의 거리를 나타내고, 1／4 ncdc이다. 이들 값에 의거하여, 푸리에 변환 등의 주파수 해석, 피크와 골 또는 피크와 피크에 대한 피크 검출에 의해 광학길이(거리)(nd)를 산출할 수 있다.
측정할 수 있는 파수의 최소값이 kL=1／λL로서 주어지고, 측정할 수 있는 파수의 최대값이 kM=1／λM로서 주어진다. 또한, 굴절률은 설명을 간단하게 하기 위해서 파장에 의존하지 않는 것으로 가정한다. 상단을 투과한 광이, 하단에서 반사한 후, 상단 및 하단에서 재차 반사해서 막으로부터 나오도록 하는 다중 반사의 영향도 고려하지 않는다.
예를 들면, 구체적인 수치의 예로서는, da=800nm, db=500nm, dc=300nm, n=1.4, kL=1/400, kM=1/800로 취할 수 있다.
본 실시예의 이 방법에서는, 막의 두께가 얇아질수록 피크와 골의 수가 감소 되므로, 측정할 수 있는 최소두께(dmin)는 m = 0일 때에 얻어지고, 이하의 식에 의해 나타내진다.
Figure 112008027028810-PCT00003
상술한 수치예에서의 값을 상기 식에 적용하면, 측정할 수 있는 최소두께는71nm이다.
다음에, 2층으로 이루어진 막을 생각하면, 광이 각각의 단면에서 반사된다. 예를 들면, 2개의 층의 두께가 각각 da 및 db라고 하면, 충분히 광대역의 광을 사용함으로써, 도 2(a)의 스펙트럼에 정수를 곱한 것과 도 2(b)의 스펙트럼에 정수를 곱한 것의 합을 얻을 수 있다.
스펙트럼의 상기 합을 이용하여 주파수 해석을 함으로써, nada, nbdb, 및 nada＋nbdb의 3개의 위치에 피크가 발생한다.
또한, 막이 3층으로 형성된 경우에는, 도 2(a), 도 2(b), 및 도 2(c)의 스펙트럼의 합을 이용하여 주파수 해석을 행함으로써 nada, nbdb, ncdc, nada＋nbdb, nbdb＋ncdc, 및 nada＋nbdb＋ncdc의 6개의 위치에 피크가 나타난다.
또한, 본 실시예에서는, 측정방법으로서 광학간섭측정정법을 사용하지만, 엘립소메트리(ellipsometry)를 사용하는 방법도 사용가능하다. 엘립소메트리를 사용하는 방법에서는, 입사광과 반사광의 편광상태의 변화를 관측해서 막 두께, 몰드와 기판 간의 거리 등을 구할 수 있다.
다음에, 본 실시예의 갭측정방법에 대해서 설명한다.
이 방법의 적용의 조건은 몰드의 이면으로부터 기판의 표면까지의 광학거리가 광의 코히런스 길이보다 짧은 것이다. 광학거리가 코히런스 길이보다 긴 경우에는, 몰드의 이면과 기판의 표면에서 반사되 광이 서로 간섭하지 않게 되고, 따라서, 측정이 불가능하게 된다.
또한, 코히런스 길이(L)는 이하의 식에 의해 나타낼 수 있다.
Figure 112008027028810-PCT00004
여기서, c는 광의 속도를 나타내고, δf는 주파수 스팩트럼의 폭을 나타낸다. 따라서, 상기 식은 c = f λ에 의해 변형된다. 또한, λ1은 스팩트럼의 최대파장을 나타내고, λ2는 스팩트럼의 최소파장을 나타낸다.
예를 들면, λ1 및 λ2가 대략 400nm이고 λ1 - λ2 = 0.01nm 경우에는, 코히런스 길이(L)은 16mm가 된다. 이 경우에, 몰드의 두께가 6 mm이면, 몰드의 길이는 코히런스 길이보다 짧고, 따라서. 갭(몰드와 기판간의 거리)을 측정할 수 있다.
다음에, 몰드와 기판의 위치와 간섭광(코히런트 광) 간의 관계에 대해서 설명한다.
도 3(a)은 몰드와 수지재료가 서로 접촉하지 않은 상태를 나타낸 도면이다. 이 상태에서, 몰드에 입사한 광대역광은 몰드의 이면(301), 몰드 제 1 표면(302), 수지재료표면(303), 및 기판표면(304)에서 반사된다. 참조부호 (305)에 의해 표시된 바와 같이, 각각의 반사된 광은 서로 간섭해서 측정계로 복귀한다.
여기서, (패턴이 형성된) 몰드의 이면과 몰드의 제 1 표면 간의 거리를 d1로 하고, 몰드의 제 1 표면과 수지재료의 표면 간의 거리를 d2로 하고, 수지재료의 표면과 기판의 표면간의 거리를 d3로 한다.
이 경우에, 간섭광을 분광해서 주파수 해석을 하면, n1d1, n2d2, n3d3, n1d1＋n2d2, n2d2＋n3d3, 및 n1d1＋n2d2＋n3d3의 6개의 위치에 피크가 나타나고, 여기서, n1은 몰드의 굴절률을 나타내고, n2는 공기의 굴절률을 나타내고, n3은 광경화성 수지재료의 굴절률을 나타낸다.
이들 굴절률은 임프린트중에 변화하지 않는다고 가정하면, 거리(d1), (d2), 및 (d3)를 각각 계산에 의해 구할 수 있다. 또한, 이들 굴절률을 임프린트장치의 메모리에 미리 기억시켜서, 적절히 참조하여도 된다.
도 3(b)은 몰드와 수지재료가 서로 접촉한 상태를 나타낸 개략도이다.
이경우에, 몰드와 수지재료의 굴절률이 서로 가깝기 때문에, 패턴이 형성된 면에 서 반사가 거의 일어나지 않는다. 이 이유 때문에, n1d1＋n3d3의 위치에서 피크가 나타난다.
다음에, 몰드를 기판에 접근하면서 갭(몰드와 기판 간의)을 측정하는 순서를 설명한다.
우선, 몰드 이면과 기판표면 간의 거리가 코히런스길이 이상인 위치에서, 몰드의 두께를 측정해서 기억시킨다. 다음에, 몰드를 파장가압기구에 의해 기판 근처로 접근시킨다. 몰드와 기판 간의 거리의 모니터링은 파장가압기구의 인코더에 의해 실시한다. 몰드가 한층 더 기판에 접근하면, 몰드는 기판에 접촉하여 배치된다. 이 접촉상태에서는, 피크가 n1d1＋n3d3의 위치에 나타난다.
미리 측정한 n1d1를 값 n1d1＋n3d3에서 감산함으로써, d3를 계산할 수 있다. 그 결과, 패턴이 형성된 표면과 기판표면 간의 거리를 결정할 수 있다.
본실시예에서 설명된 방법을 사용하여, 미리 n1d1을 측정한 광축과 몰드와 기판의 간격을 접근하는 동안 거리를 측정한 광축이 일치한다. 이 때문에, 고정밀도로 패턴이 형성된 기판과 기판표면 간의 거리를 결정할 수 있다.
패턴이 형성된 기판과 기판표면 간의 거리를 고정밀도로 제어할 수 있는 경 우에, 기판 상에 수지재료로 형성된 잔여 막의 층의 두께를 고정밀도로 제어할 수도있다. 그 결과, 후속 에칭공정에서 기판 상에의 패턴전사의 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
또한, 몰드면을 구성하는 재료의 굴절률의 값이 수지재료의 굴절률의 값에 근접하는 경우에 있어서, 상기 몰드와 수지재료가 서로 접촉하면, 그들 사이의 경게면으로부터 반사 스팩트럼을 구하기 어렵다. 이 이유 때문에, 몰드의 이면 등이 측정되지 않는 종래의 방법에 있어서는, 패턴형성 표면과 기판면 간의 거리를 측정하기 어렵다. 그러나, 본 실시예서는, 몰드의 이면도 측정되므로, 몰드와 기판이 서로 접촉한 경우에도 몰드면과 기판면 간의 거리를 측정할 수 있다.
광원의 강도 스펙트럼은 플랫(flat)하지 않고, 미리 강도 스펙트럼을 측정하여 측정광의 스펙트럼과 강도 스펙트럼 사이의 제산을 행함으로써 규격화를 할 수 있다. 그 결과 한층 더 정밀도 높은 주파수 해석을 실시할 수 있다.
또한, 갭측정 기구를 3개 이상의 부분에 설치하는 것이 바람직하다. 그 결과로서, 몰드와 기판 간의 기울기를 검출할 수 있어서 몰드와 기판 사이의 평행도를 조정할 수 있다.
몰드와 기판 간의 평행도를 조정하는 다른 방법으로서, 광학계를 면내 방향으로 구동하는 구동기구를 구비하는 것도 바람직하다. 그 결과, 측정광을 면내 방향으로 이동하면서 갭을 측정할 수 있다. 예를 들면, 원점, X방향으로 이동한 점, 및 Y방향으로 이동한 점에서 각각 갭을 측정함으로써, 몰드와 기판 간의 기울기를 검출할 수 있다. 그 결과, 평행도를 조정할 수 있다.
본 실시예의 몰드의 구성을 도 4(a) 내지 도 4(b)에 나타낸다. 이들 도면에서, 제 1 부재(401)는 몰드 본체를 형성하고, 석영(n:대략 1.5), 사파이어(n:대략 1.8) 등의 투명부재로 형성되어 있다.
도 4(a)는 측정표면으로서 몰드의 표면(402)과 몰드의 이면(403)을 사용한 몰드 구성을 나타낸다. 직사각형 영역(406)은 측정될 측정영역이다.
도 4(b)는 측정표면으로서, 몰드표면(403) 대신에 몰드표면(402)과 몰드이면(403) 사이에 위치한 표면(405)을 사용하는 몰드의 구성을 나타낸다. 도 4(a)와 마찬가지로, 직사각형 영역(406)은 측정될 측정영역이다. 이 구성은 패턴이 형성된 표면(402)와 몰드이면(403) 간의 거리가 코히런스 길이보다 긴 경유에 유효하다. 그러나, 이 경우에, 패턴이 형성된 표면(402)와 상기 표면(405) 간의 거리는 코히런스 길이보다 짧게 되는 것이 요구된다.
도 4(c)는, 도 4(b)의 다른 실시형태이며, 직사각형 측정영역(406)은 오목부 에 위치되어 있다.
또한, 몰드표면, 몰드이면(403), 및 표면(405)은 평면인 것이 바람직하다.
［실시예 2］
실시예 2에서는, 측정면으로서 2개의 부재간의 경계면을 사용한 몰드와 상기 몰드를 사용한 측정방법에 대해서 설명한다. 본 실시예는 코히런스 길이가 몰드의 두께보다 짧은 경우에도 적용할 수 있는 점에서 유용하다.
도 5(a)는 측정면으로서, 2개의 부재 간의 경계면을 사용한 몰드구성을 나타낸다. 이 몰드는 제 1 부재(401)와 제 2 부재(407)에 의해 구성된다. 이들 제 1 부 재(401)와 제 2 부재(402) 간의 경계면은 참조부호(408)에 의해 나타낸다. 또한, 제 1 부재(401), 제 2 부재(402), 및 광경화성 수지재료는 굴절률이 서로 다른 재료에 의해 구성되어 있다.
제 2 부재(402)의 재료로서는, 산화티타늄(n: 대략 2.4), ITO(n: 대략 2),질화실리콘(n: 대략 2) 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 2 부재(402)의 두께는 광학길이로 환산하여 측정파장의 1/4 이상인 것이 바람직하다.
도 5(b)는 도 5(a)의 다른 실시형태이다. 본 실시예에서는, 돌출부 뿐만 아니라 돌출부와 인접한 부분도 제 2 부재(407)로 형성되어 있다.
또, 제 1 부재(401)와 제 2 부재(402) 간의 경계면은 평면인 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시예의 몰드를 사용하여 갭(몰드와 기판사이)을 측정하는 방법에 대해서 설명한다. 실시예 1과 공통 부분의 설명은 생략한다.
도 6(a)는 몰드와 수지재료가 서로 접촉하지 않은 상태를 나타낸다. 도 6(a)에 도시된 표면은 몰드표면(501), 제 1 부재와 제 2 부재 간의 경계면(502), 수지재료면(503), 및 기판표면(504)를 가진다. 몰드에 입사하는 광대역광(505)은 상기 경계면(502), 수지재료면(503), 및 기판표면(504)에서 반사되고, 각각 반사된 광은 서로 간섭해서 측정계로 복귀한다.
여기서, 몰드표면(501)과 경계면(502) 간의 거리를 d1으로 취하고, 몰드표면(501)과 수지재료 표면(503) 간의 거리를 d2로 취하며, 수지재료 표면(503)과 -기판표면 간의 거리를 d3으로 취한다.
간섭광을 분광해서 주파수 해석을 실시하면, n1d1, n2d2, n3d3, n1d1＋n2d2, n2d2＋n3d3, 및 n1d1＋n2d2＋n3d3의 6개의 위치에서 피크가 나타난다. 이들 피크로부터 굴절률의 데이터를 참조함으로써, d1, d2, 및 d3를 각각 산출할 수 있다. 이 경우에, 패턴이 형성된 표면과 기판표면 간의 거리는 d2＋d3이다.
도 6(b)는 몰드와 수지재료가 서로 접촉한 상태를 나타낸다. 몰드와 수지재료의 굴절률이 다른 경우에는, 몰드표면과 기판표면 간의 경계면에도 반사가 발생된다. 따라서, 피크는 n1d1＋n3d3의 위치에 나타난다. 이 값으로부터, 미리 측정한 n1d1을 감산함으로써, d3를 산출할 수 있다. 그 결과, 패턴이 형성된 면과 기판표면 간의 거리를 결정할수 있다.
［실시예 3］
실시예 1에서는, 광대역 광의 코히런스 길이가 몰드의 두께보다 긴 경우에, 측정면으로서 몰드이면을 사용하여 몰드의 두께를 측정하여 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 계산하는 것에 대해서 설명하고 있다.
또, 실시예 2에서는, 광대역 광의 코히런스 길이가 몰드의 두께보다 짧은경우에도, 2개의 부재 간의 경계면을 측정면으로서 사용하여 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 측정할 수 있다.
그러나, 이들 실시예에서는, 광대역 광의 코히런스 길이가 몰드의 두께보다 짧고, 또한 제 2 부재가 몰드에 형성되어 있지 않은 경우에, 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 측정할 수 없는 문제가 발생한다.
실시예 3에서는, 이러한 문제가 해결된 측정방법에 대해서 설명한다.
도 7(a)는 몰드가 수지재료와 접촉하지 않은 상태를 나타내는 개략도이다. 몰드에 입사하는 광대역 광은 몰드이면(601), 몰드표면(602), 수지재료표면(603), 및 기판표면(604)에서 반사된다. 참조부호 (605)로 표시된 각각의 반사된 광은 서로 간섭하여 측정계로 복귀한다.
상기 간섭광을 분광하여 주파수를 분석하면, n2d2, n3d3, n2d2＋n3d3의 3개의 지점에서 피크가 나타난다. 실시예 1에서는, 6개의 피크가 나타나는 반면에, 실시예 3에서는 3개의 피크만이 나타난다. 이것은 몰드의 두께가 실시예 3에서의 광대역 광의 코히런스 길이보다 길기 때문이다.
이들 3개의 피크로부터 굴절률의 데이터를 참조함으로써, 거리 d2 및 d3를 각각 계산할 수 있다. 본 실시예에서, 몰드표면과 기판표면 간의 거리는 d2＋d3이다. 상기 측정방법은 몰드가 기판에 접촉할 때까지 실시한다. 몰드와 기판이 서로 접촉했을 때의 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 dc로 취한다.
도 7(b)는 몰드와 수지재료가 접촉한 상태를 나타낸 개략도이다. 이 상태에서, 몰드에 입사한 광을 광대역의 광으로부터 레이저광으로 변경한다. 광대역 광에 비해서, 레이저광은 코히런스 길이가 더 길다. 이 때문에, 몰드이면과 기판표면 간의 거리가 레이저광의 코히런스 길이보다 짧은 경우에, 레이저광은 몰드이면(601) 및 기판표면(604)에서 반사되고, 참조부호(606)으로 표시된 바와 같이 각각의 반사된 광은 서로 간섭한다.
몰드가 기판표면에 접근함에 따라, 이 간섭광의 강도는 정현파적으로 변화한다. 보다 구체적으로는, 레이저광의 파장을 λ로 하면, 레이저광의 주기는 λ/2n이 된다. 따라서, 주파수의 강도 및 강도의 피크의 수를 카운트함으로써 이동거리(L)를 측정할 수 있다. 상기와 같이 측정함으로써, 몰드표면과 기판표면 간의 거리는 식: dc - L에 의해 계산할 수 있다.
또, 상기 설명에서는, 몰드표면이 수지재료와 접촉하는 동안만이 아니라 수지재료와 접촉하기 이전에도 광대역 광으로부터 레이저광으로 변화될 수 있다.
본 실시예의 임프린트방법은, 제 1 밴드의 광을 조사하여 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 측정하는 제 1 측정스텝, 제 1 밴드의 광에서 제 1 밴드의 광보다 좁은 제 2 밴드의 광으로 조사광을 변경하여 몰드의 이동거리를 측정하는 제 2 측정스텝, 및 상기 제 1 측정스텝에서 측정된 거리로부터 상기 제 2 측정스텝에서 측정된 거리를 감산함으로써 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 산출하는 스텝을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시예의 임프린트장치는, 제 1 밴드를 가지고 있고, 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 측정하기 위해 사용되는 제 1 광원, 상기 제 1 밴드보다 좁은 제 2 밴드를 가진 제 2 광원, 제 1 광원 및 제 2 광원으로부터 몰드표면 및 기판표면으로 광을 안내하는 광학계, 상기 광학계에 의해 안내되는 광을 분광하는 분광기, 및 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 해석하는 해석기구를 포함하고 있다. 상기 해석기구는 상기 제 1 광원을 사용하여 조사함으로써 얻은 몰드표면과 기판표면 간의 거리와, 상기 제 2 광원을 사용하여 조사함으로써 얻은 몰드의 이동거리로부터 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.
［실시예 4］
실시예 4에서는, 몰드표면과 기판표면 간의 거리측정(Z) 및 면내위치 측정(XYθ)을 실시하는 광학계의 일부를 공축으로 한 구성예에 대해서 설명한다. 도 9(a)는 본 실시예의 광학계를 나타낸다. 광원(802)으로부터 방출된 광은 제 1 빔분할기(809) 및 제 1 결상광학계(805)를 통과하여 몰드(806) 및 기판(807)에 도달한다. 몰드 및 기판에 의해 반사된 광은 제 1 결상광학계로 돌아온다. 한편, 제 1 빔분할기(809)를 통과하여 제 2 빔분할기(808)에 도달한 광은 거리측정을 위한 집광부(803) 및 면내위치 측정을 위한 촬상소자로 향하는 방향으로 각각 분기된다. 집광부(803)에 도달한 광은 파이버 등의 도파로를 통해서 분광기(810)에 도달한다.
촬상소자(801) 및 집광부(803)는 제 1 결상계(805)의 초점 부근에 있어서의 정보가 결상하는 위치에 배치된다. 또한, 기판(807)으로부터 제 2 빔분할기(808)까지의 광축(804)을 거리측정계 및 면내위치 측정계에 의해 공유하고 있다. 특히, 나노 임프린트는 몰드와 가공 패턴의 크기의 비가 1：1이 되는 방법이다. 그 때문에, 몰드의 이면 후방에는 공간을 충분히 확보하는 것이 어렵다고 하는 제약요인이 있다. 즉, 거리측정을 실시하는 광학계와 면내위치 측정을 실시하는 광학계가 별도이면, 이들 광학계를 몰드의 이면 후방에 함께 배치하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 거리측정과 면내위치 측정을 동시에 측정하는 것도 어렵다. 이러한 상태에서는, 온도 변화나 진동 등에 의해 몰드와 기판의 위치가 어긋나는 것에 의한 거리측정의 오차를 방지하는 것이 어렵다. 한편, 본 실시예서는, 광학계를 공유하므로, 상기 제약요인을 회피할 수 있다.
도 9(b)는 거리측정계의 개구수(NA)와 면내위치 측정계의 NA를 변경하기 위 한 구성을 나타낸다. 이 구성은 제 2 빔분할기(808)와 집광부(803) 사이에 배치된 조리개(811)를 포함하고 있다. 면내 위치측정에 있어서, 높은 NA에 의해 고 해상도 및 높은 정밀도의 위치측정을 제공한다. 한편, 거리측정에 있어서는, 수차의 영향을 배제하기 위해서는 NA를 작게 하는 것이 유리할 수 있다. 이 경우에, 본 실시예의 구성은유효하다.
도 9(c)에 거리측정계의 광학배율과 면내 위치측정계의 광학배율을 변경하기 위한 구성을 나타낸다. 제 2 빔분할기(808)와 촬상소자(801) 사이에 제 2 결상광학계(812)가 배치된다. 면내 위치측정에 있어서는, 배율이 높으면 고정밀도로 위치 측정을 할 수 있다. 한편, 거리측정계는 수차의 영향을 배제하기 위해서 NA는 작고, 광학계는 적은 것이 바람직하다. 이 경우에, 본 실시예의 구성은 유효하다.
도 9(d)는 몰드표면과 기판표면 간의 기울기의 측정을 행하기 위한 구성을 나타낸다. 결상 위치에서의 본 실시예의 구성에 있어서, 집광부를 광축에 대해 수직인 평면방향으로 이동하기 위한 구동기구가 배치된다. 집광부를 평면방향으로 이동시키면서 거리측정을 행함으로써, 몰드표면과 기판표면 사이의 기울기를 검출할 수 있다.
여기서, 집광부(803)의 구조를 도 10(a) 및 도 10(b)를 참조하면서 설명한다. 도 10(a)에서, 집광부는(803) 파이버(901) 및 유지부재(902)에 의해 구성되어 있다. 유지부재(902)의 주위에는, 불필요한 반사를 억제하는 반사방지막이 형성되어도 된다. 또한, 유지부재(902)의 형상은 광이 측정부로 돌아오지 않도록 테이퍼 형상이어도 된다.
도 10(b)는 복수의 개구(903)에 의해 형성된 부재(904)를 나타낸다. 상면에서 복수의 개구부재가 형성된 부재는 도 9(a)에 도시된 집광부(803) 및 제 2 빔분할기(808) 사이에 배치된다. 개구부에서 복수의 파이버를 형성하고, 상기 개구들을 절환함으로써, 면내의 복수의 위치에 있어서의 거리를 측정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 몰드표면과 기판표면 간의 기울기를 계산할 수 있다.
다음에, 도 11(a) 내지 도 11(e)를 참조하면서, 몰드표면과 기판표면 간의 거리측정 및 면내위치 측정을 동시에 실시하기 위한 공간적 위치측정 마크영역에 대해서 설명한다. 이들 도면에서, 도 11(a)에 도시된 바와 같이 도면상에서 후방에서 전방까지 방향으로 z축의 정방향을 취한다, 또한, 파선에 의해 표시된 원형영역(1004)은 광학계를 통해서 관측되는 시야이다.
도 11(a)는 몰드와 기판이 대략 소망의 마주보는 위치에 있는 상태를 나타낸 개략도이다. 공간적 위치측정 마크영역은 거리측정영역(1003)과 면내위치 측정영역(1005)에 의해 구성된다. 우선, 제 1 거리측정영역(1003)은 광학계의 시야의 중심 위치에 대응한다. 면내위치 측정영역(1005)에 있어서, 복수의 몰드마크 구성요소 (1001) 및 복수의 기판마크 구성요소(1002)가 배치된다. 상기 복수의 몰드마크 구성요소(1001)는 x방향으로 배열되어 있고, 복수의 기판마크 구성요소(1002)는 인접한 몰드마크 구성요소의 사이에 배열되어 있다. 또한, 몰드마크 구성요소(1001)와 인접한 기판마크 구성요소(1002) 간의 공간이 인접한 공간과 동일한 경우에, 몰드와 기판의 면내위치가 정렬되었다고 결정된다. 이 공간적 위치측정 마크영역에 있어서, 몰드 표면에서의 면내 방향(x축)과 면내 방향과 수직인 방향(z축)의 2축을 따른 위치맞춤이 가능해진다.
도 11(b)는 도 11(a)에 도시된 AA＇-선을 따라서 취한 단면도이다. 몰드마크는 볼록구조를 가진 구성요소(1006)에 의해 구성되고, 기판마크는 오목구조를 가진 구성요소(1007)에 의해 구성되어 있다. 거리측정영역에 있어서, 몰드표면은 마크의 볼록구조의 최상면과 동일한 레벨이며, 기판표면은 마크의 볼록구조의 최상면과 동일한 레벨이므로, 특별히 경계 영역이 형성되지 않았다.
도 11(c)는 도 11(a)에 도시된 AA＇-선을 따라서 취한 단면도이고, 도 11(b)의 경우에 대해서 몰드의 볼록구조와 기판의 오목구조가 반대의 관계이다. 또한, 이들 구조 양쪽 모두 볼록구조이거나, 오목구조이어도 된다.
또한, 거리측정역에 있어서, 몰드마크 및 기판마크의 양쪽 모두 또는 어느 한 쪽은 오목구조를 가져도 된다.
도 11(d)는 거리측정영역(1010)과 면내위치 측정영역(1005)의 일부가 서로 중첩하는 구성을 나타낸다.
도 11(e)은 면내위치 측정을 3차원에서 실시할 수 있는 마크의 구성을 나타낸다. 이 구성에 의하면, 거리측정을 3축의 시야의 중심에서 실시할 수 있다. 또한, 주위부분(1011)에서의 거리측정을 실시함으로써, 몰드표면과 기판표면 간의 기울기를 측정할 수 있다.
다음에, 몰드표면과 기판표면 간의 거리측정 및 면내위치 측정을 동시에 실시하기 위한 순서에 대해서 설명한다.
도 12(a)은 도 11(a) 및 도 11(d)에 나타낸 마크의 구성을 사용해서 면내위 치 제어와 거리제어의 순서를 나타낸 흐름도이다. 3 차원에서 위치 맞춤을 실시하는 경우에는, 이러한 마크 및 광학계의 조합이 2개소 이상 형성되어 있다.
우선, S1－1의 공정에서, 몰드를 기판에 접근한다. 이 경우에, 모터의 인코더 등을 사용하여 거친조정에 의해 몰드 가공면과 기판표면 간의 거리를, 예를 들면, 수십 마이크로 미터 정도로 설정한다. S1－2의 공정에서, 마크를 선택한다. S1－3의 공정에서, 거리측정을 실시하고, S1－4 공정에서 조건(1)을 만족시키는 지의 여부를 판정한다. 조건(1)은 소망한 거리에 대해서, 거리의 오차가 예를 들면, 수 나노미터 이내의 오차이다. 조건(1)을 만족시키지 않는 경우는, S1－5 공정에서 거리 제어를 실시한다. 조건(1) 만족시키면, S1－6 공정에서 면내위치 측정을 실시한다. S1－7의 공정에서, 조건(2)을 만족시키는지의 여부를 판정한다. 조건(2)은, 예를 들면, 위치의 오차가 수 나노미터 이내의 오차이다. 조건(2)을 만족시키지 않는 경우는, S1－8 공정에서 면내위치 제어를 실시한다. 조건(2)을 만족시키는 경우는, S1－9 공정에서 조건(2)의 판정을 실시한다. 조건(3)은, 예를 들면, (a) 모든 마크를 측정하고 있지 않은 경우, (b) 모든 마크의 측정결과로서, 한층 더 몰드를 기판에 접근할 필요가 있는 경우, 및 (c) 모든 마크의 측정결과, 몰드의 가공면과 기판 간의 거리가 최종적인 값에 도달한 경우 등을 포함한다. (a)의 경우에는, S1－2공정으로 진행되어 다른 마크의 측정을 실시한다. (b)의 경우에는, S1－10 공정으로 진행되어 몰드의 가공면과 기판표면의 거리가 미동에 의해 감소 되고 그 거리의 감소가 수십 nm 내지 수백 nm 가 된다. (c)의 경우에는, 그 순서는 종료된다.
도 12(b)는 3차원 위치맞춤을 단일의 마크 및 단일의 광학계에 의해 실시하는 순서를 나타낸 흐름도이다.
우선, S2－1 공정에서, 이동(1)에 의해 도 12(a)의 경우에서와 마찬가지로 몰드를 기판에 접근한다. 다음에, S2－2 공정에서, 이들 사이의 거리를 측정한다. 이 거리측정은 복수위치에서 실시한다. S2－3 공정에서, 몰드의 가공면과 기판표면간의 기울기를 계산한다. S2－4 공정에서, 거리 및 기울기dml 오차가 수 nm 이내인 조건(1)의 판정을 한다. 조건(1)을 만족시키지 않는 경우는, S2－5 공정에서, 거리제어를 실시한다. 조건(1)을 만족시키는 경우는, S2－6 공정에서 면내 위치측정을 한다. S2－7 공정에서, 면내의 오차가 수나노미터 이내인 조건(2)의 판정을 실시한다. 조건(2)을 만족시키지 않는 경우는, S2－8 공정에서 면내위치 제어를 실시한다. 조건(2)을 만족시키는 경우는, S2－9 공정에서, 조건(3)의 판정을 실시한다. 조건(3)은 몰드의 가공면과 기판표면 간의 거리가 최종적인 거리인가의 여부이다. 조건(3)을 만족시키는 경우는, 상기 순서가 종료된다. 조건(3)을 만족시키지 않는 경우는, S2－11공정으로 진행되어 몰드 가공면과 기판표면 간의 거리를 감소시킨다. 또한, 2차원의 마크를 사용하는 경우에도, 복수개의 마크를 복수개의 광학계를 통해서 관찰함으로써 한층 더 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 몰드표면과 기판표면 간의 거리를 한층 더 정밀하게 측정할 수 있는 임프린트장치, 임프린트방법, 및 임프린트용 몰드를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트장치로서,
    기판의 표면과 상기 기판에 대향하여 배치된 몰드의 표면을 광에 의해 조사하기 위한 광원;
    상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 분광기까지 안내하기 위한 광학계;
    상기 광학계에 의해 안내된 상기 반사된 광을 스팩트럼으로 분산하기 위한 분광기; 및
    상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 간의 거리를 해석하기 위한 해석기구
    를 가지고,
    상기 해석기구는 상기 몰드의 표면과 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면 간의 거리를 측정함으로써 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 간의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면은, 상기 몰드의 이면인 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면은, 상기 몰드의 표면과 상기 몰드의 이면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면은, 몰드의 표면을 구성하는 제 1 부재와, 상기 제 1 부재용 재료의 굴절률이 다른 재료로 이루어진 제 2 부재 사이의 경계면인 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  5. 몰드에 형성된 패턴을 기판 상의 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트방법으로서,
    광학측정방법에 의해 몰드의 표면과 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면 사이의 거리를 측정하는 제 1 측정스텝;
    광학측정방법에 의해 상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면과, 상기 기판의 표면 사이의 거리를 측정하는 제 2 측정스텝; 및
    상기 제 2 측정스텝에서 측정된 거리에서 상기 제 1 측정스텝에서 측정된 거리를 감산함으로써 상기 몰드의 표면과 상기 기판의 표면 사이의 거리를 산출하는 산출스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면은, 상기 몰드의 이면인 것을 특징으로 하는 임프린트방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면은, 상기 몰드의 표면과 상기 몰드의 이면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 임프린트방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 몰드의 표면으로부터 떨어진 위치에 형성된 표면은, 몰드의 표면을 구성하는 제 1 부재와, 상기 제 1 부재용 재료와 굴절률이 다른 재료로 이루어진 제 2 부재 사이의 경계면인 것을 특징으로 하는 임프린트방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스텝의 광학측정방법은 광학간섭계를 사용하는 것을 특징으로 하는 임프린트방법.
  10. 광학측정 디바이스를 포함하는 임프린트장치에 사용되는 몰드로서,
    상기 몰드의 표면을 구성하는 제 1 부재; 및
    상기 제 1 부재와 굴절률이 다른 제 2 부재
    를 가지고,
    상기 제 1 부재는 광학측정에 사용되는 광의 파장의 1/4 이상의 광학 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 몰드.
  11. 임프린트방법을 사용하여 구조체를 생성하는 프로세스로서,
    제 5 항에 기재된 임프린트방법을 포함하는 것을 특징으로하는 프로세스.
  12. 몰드에 형성된 패턴을 기판 또는 기판 상의 부재에 임프린트 하기 위한 임프린트장치로서,
    기판의 표면과 상기 기판에 대향하여 배치된 몰드의 표면을 광에 의해 조사하기 위한 광원;
    상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 분광기까지 안내하여 몰드의 표면과 기판의 표면 사이의 거리를 측정하는 제 1 광학계; 및
    상기 광원으로부터 상기 몰드의 표면 및 상기 기판의 표면까지 광을 안내하고, 이들 표면으로부터 반사된 광을 촬상소자까지 안내하여 몰드의 표면과 기판의 표면의 평면 내의 위치를 측정하는 제 2 광학계
    를 포함하고,
    상기 제 1 광학계 및 상기 제 2 광학계는 그들의 광축의 일부를 공유하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계의 개구수는 상기 제 1 광학계의 개구수 보다 큰 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 광학계의 광학배율은 상기 제 1 광학계의 광학배율 보다 큰 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
  15. 임프린트장치를 사용하여 구조체를 생성하는 프로세스로서,
    제 12항에 기재된 임프린트장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
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