KR20210000678A - 계측 장치, 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

계측 장치, 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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KR20210000678A
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다카미츠 고마키
다다오 나카무라
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 제1 마크와 제2 마크를 포함하는 피검물의 위치를 계측하는 계측 장치로서, 제1 마크와 제2 마크가 시야 내에 수용되어 있는 상태에서 제1 마크와 제2 마크를 촬상하도록 구성되는 촬상 유닛; 및 촬상 유닛에 입사하는 제1 마크로부터의 광과 제2 마크로부터의 광에서 서로 상이한 편광 방향을 발생시키도록 구성되는 편광 소자를 포함하는 계측 장치를 제공한다.

Description

계측 장치, 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법{MEASUREMENT APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 피검물의 위치를 계측하는 계측 장치, 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
몰드를 사용해서 기판 상에 임프린트재 패턴을 형성하는 임프린트 장치가, 반도체 디바이스, 자기 기억 디바이스 등을 양산하기 위한 리소그래피 장치로서 주목받고 있다. 임프린트 장치는, 기판 상의 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재를 경화시키고, 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리함으로써 기판 상에 임프린트재 패턴을 형성할 수 있다.
임프린트 장치에서는, 기판의 샷 영역과 몰드를 위치정렬하기 위한 방식으로서 다이 바이 다이 방식(die-by-die method)이 사용된다. 다이 바이 다이 방식은, 기판의 샷 영역에 형성된 마크와 몰드에 형성된 마크의 상대 위치를 샷 영역마다 계측하고, 이 계측 결과에 기초하여 샷 영역과 몰드 사이의 상대 위치 및 형상 차를 보정하는 방식이다.
일본 특허 공개 공보 제2013-102139호는, 몰드에 형성된 위치정렬용의 마크와 기판에 형성된 위치정렬용의 마크를 검출하고, X 방향 및 Y 방향에서의 몰드와 기판의 상대 위치를 계측하는 검출기를 포함하는 임프린트 장치를 개시하고 있다. 일본 특허 공개 공보 제2013-102139호에 개시된 검출기는, X 방향 위치를 계측하기 위한 X 마크와 Y 방향 위치를 계측하기 위한 Y 마크의 양쪽 모두를 조명하고, 양쪽 모두의 마크로부터의 광 빔을 1개의 촬상 소자에 의해 촬상하도록 형성된다.
일본 특허 공개 공보 제2013-102139호에 개시된 검출기에서는, 위치정렬용의 마크의 에지에 의해 산란된 불필요한 광이 발생하는 경우가 있다. 촬상 소자에 입사하는 이러한 불필요한 광은 마크로부터의 검출광에 대하여 노이즈가 되기 때문에, 마크 위치에 계측 오차가 발생하고, 피검물로서의 몰드와 기판의 상대 위치를 정밀하게 계측하는 것이 곤란해질 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 피검물의 위치를 정밀하게 계측하는데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 마크 및 제2 마크를 포함하는 피검물의 위치를 계측하는 계측 장치로서, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크가 시야 내에 수용되어 있는 상태에서, 상기 제1 마크 및 상기 제2 마크를 촬상하도록 구성되는 촬상 유닛; 및 상기 촬상 유닛에 입사하는 상기 제1 마크로부터의 광 및 상기 제2 마크로부터의 광에서 서로 상이한 편광 방향을 발생시키도록 구성되는 편광 소자를 포함하는 계측 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 2는 얼라인먼트 마크의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 종래의 얼라인먼트 스코프에 의한 마크 조명을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 얼라인먼트 스코프에 관한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 종래의 얼라인먼트 스코프에 관한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 구성예를 도시하는 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 제1 실시형태에 따른 광학 소자에 의해 편향된 광을 도시하는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 제1 실시형태에 따른 광학 소자에 의해 생성된 광의 각도 분포를 도시하는 도면이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 개구 조리개 및 편광 소자에 의한 편광 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 조명 광학계에 의해 피검면을 조명하는 예를 나타내는 개념도이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프에 의한 마크 검출을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 제1 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프에 의해 검출된 무아레 무늬 신호의 신호 강도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 14는 개구 조리개 및 편광 소자의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.
도 15는 광학 소자의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.
도 16a 내지 도 16f는 물품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는 청구된 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다는 것에 유의한다. 실시형태에서는 다수의 특징이 설명되지만, 이러한 특징 모두가 필요한 발명으로 한정되지 않으며, 이러한 다수의 특징이 적절히 조합될 수 있다. 또한, 첨부된 도면에서, 동일하거나 유사한 구성에는 동일한 참조 번호가 부여되며, 그에 대한 중복되는 설정은 생략된다.
이하의 실시형태에서는 몰드를 사용하여 기판 상에 임프린트재 패턴을 형성하는 임프린트 장치가 리소그래피 장치로서 예시되지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들어, 부재를 사용해서 기판 상의 조성물을 평탄화하는 평탄화 장치, 기판을 노광해서 기판 상에 원판의 패턴을 전사하는 노광 장치, 하전 입자 빔을 사용해서 기판 상에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치 등의 다른 리소그래피 장치에도 적용될 수 있다.
<제1 실시형태>
임프린트 장치는, 기판 상에 공급된 임프린트재와 몰드를 서로 접촉시키고, 임프린트재에 경화 에너지를 부여함으로써, 몰드의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 전사된 경화물 패턴을 형성하는 장치이다. 예를 들어, 임프린트 장치는, 기판 상에 임프린트재를 공급하고, 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴을 갖는 몰드가 기판 상의 임프린트재에 접촉하는 상태에서 임프린트재를 경화시킨다. 몰드와 기판 사이의 간격을 증가시켜 경화된 임프린트재로부터 몰드를 분리(이형)함으로써 기판 상의 임프린트재에 몰드의 패턴을 전사할 수 있다. 이러한 일련의 처리는 "임프린트 처리"라고 불리며, 기판 상의 복수의 샷 영역의 각각에 대해서 행하여진다.
임프린트재로서는, 경화 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 상태의 수지라고도 칭할 수 있음)이 사용된다. 경화 에너지의 예는 전자기파, 열 등이다. 전자기파는, 10 nm(포함) 내지 1 mm(포함)의 파장 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 자외선 등이다.
경화성 조성물은 광의 조사 또는 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 조성물 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은, 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 재료이다.
임프린트재는 스핀 코터 또는 슬릿 코터에 의해 기판 상에 막의 형태로 공급될 수 있다. 혹은, 임프린트재는 액체 분사 헤드에 의해 공급되는 액적의 형태 또는 복수의 액적이 연결됨으로써 획득되는 섬 또는 막의 형태로 기판 상에 부여될 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는, 예를 들어 1mPa·s(포함) 내지 100mPa·s(포함)이다.
[임프린트 장치의 구성]
도 1은 임프린트 장치(10)의 구성예를 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(10)는, 예를 들어 경화 유닛(20), 몰드 보유지지 유닛(30), 몰드 보정 유닛(40), 기판 보유지지 유닛(50), 공급 유닛(60), 관찰 유닛(70), 계측 유닛(100)(계측 장치), 및 제어 유닛(CNT)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(CNT)는 예를 들어 CPU, 메모리 등을 포함하는 컴퓨터에 의해 형성되며, 제어 유닛(CNT)은 임프린트 장치(10)의 각 유닛을 제어한다(임프린트 처리를 제어한다). 또한, 임프린트 장치(10)는, 몰드 보유지지 유닛(30)을 지지하기 위한 브리지 정반(BS) 및 기판 보유지지 유닛(50)을 이동 가능하게 지지하기 위한 베이스 정반(도시되지 않음)을 포함한다. 도 1에서는, 기판(W)의 표면에 평행한 면 상에서 서로 상이한 2개의 방향(예를 들어, 서로 직교하는 2개의 방향)을 X 방향 및 Y 방향으로서 설정하고, X 방향 및 Y 방향에 수직인 방향을 Z 방향으로서 설정한다.
몰드(M)는, 예를 들어 디바이스의 회로 패턴 등의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 3차원적으로 형성된 몰드이다. 몰드(M)는 자외선을 투과시킬 수 있는 석영 등의 재료를 사용해서 제조된다. 또한, 기판(W)으로서는 유리, 세라믹, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라 기판(W)의 표면 상에는 기판과는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 형성될 수 있다. 기판(W)의 더 구체적인 예는 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 실리카 유리 등이다. 또한, 임프린트재를 공급하기 전에, 필요에 따라 기판에 대한 임프린트재의 접착성을 향상시키기 위한 접착층이 배치될 수 있다.
경화 유닛(20)은, 몰드(M)를 통해서 기판 상의 임프린트재(R)(수지, 레지스트 등)에 광(예를 들어, 자외선)을 조사함으로써 임프린트재(R)를 경화시킨다. 본 실시형태에서, 임프린트재(R)는 자외선의 조사에 의해 경화되는 성질을 갖는 자외선 경화 수지이다. 경화 유닛(20)은, 예를 들어 광원 유닛(21) 및 광학계(22)를 포함한다. 광원 유닛(21)은, 예를 들어 임프린트재(R)를 경화시키기 위한 경화광(예를 들어, 적외선, 감마선 등)을 발하는 수은 램프 등의 광원과 광원으로부터 발해진 경화광을 집광하는 타원 거울을 포함할 수 있다. 광학계(22)는, 광원 유닛(21)으로부터 사출된 경화광이 샷 영역 상의 임프린트재(R)에 조사되도록, 경화광을 정형하기 위한 렌즈, 애퍼처 등을 포함할 수 있다. 애퍼처는, 임프린트 처리의 대상이 되는 샷 영역(대상 샷 영역)에 경화광을 조사하기 위한 화각의 제어, 경화광이 기판(W)의 샷 영역의 외측에 조사되는 것을 제한하기 위한 외주 차광 제어의 실행 등에 사용될 수 있다. 광학계(22)는, 몰드(M)를 균일하게 조명하기 위한 옵티컬 인터그레이터(optical integrator)를 포함할 수 있다. 광학계(22)로부터 사출된 광은 하프 미러(HM1)에 의해 반사되고, 하프 미러(HM2) 및 몰드(M)를 통해서 기판 상의 임프린트재(R)에 입사한다.
몰드 보유지지 유닛(30)은, 임프린트 헤드라고도 지칭되고, 예를 들어 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 척(31) 및 몰드 척(31)을 구동함으로써 몰드(M)를 구동하는 몰드 구동 유닛(32)을 포함할 수 있다. 몰드 보유지지 유닛(30)은, 몰드(M)의 위치를 6축에 관해서 제어하는 위치결정 기구 및 몰드(M)를 기판(W) 또는 기판(W) 상의 임프린트재(R)에 가압하고 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리하는 기구를 포함한다. 이 경우, 6축은 X축, Y축 및 Z축 이외에 이들 축 주위의 각각의 회전을 포함할 수 있다.
몰드 보정 유닛(40)은, 예를 들어 몰드 보유지지 유닛(30)에 배치되고, 공기, 오일 같은 유체 등으로 동작하는 실린더 등의 액추에이터를 사용해서 몰드(M)에 외주 방향에서 압력을 가함으로써 몰드(M)의 형상을 보정한다. 또한, 몰드 보정 유닛(40)은, 예를 들어 몰드(M)의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 포함할 수 있고, 몰드(M)의 온도를 제어함으로써 몰드(M)의 형상을 보정하도록 형성될 수 있다. 기판(W)의 형상은 어닐링 등과 같은 처리를 거친 후에 변형(전형적으로는 팽창 또는 수축)될 수 있다. 몰드 보정 유닛(40)은, 이러한 기판(W)의 변형에 따라, 몰드(M)의 패턴과 기판 상의 패턴(샷 영역) 사이의 중첩 오차가 허용 범위에 들어오도록, 몰드(M)의 형상을 보정할 수 있다.
기판 보유지지 유닛(50)은, 기판 스테이지라고도 지칭되며, 기판(W)을 보유지지하면서 이동할 수 있도록 형성될 수 있다. 기판 보유지지 유닛(50)은, 예를 들어 기판(W)을 척킹하는 기판 척(51), 및 기판 척(51)을 구동함으로써 기판(W)을 구동하는 기판 구동 유닛(52)을 포함할 수 있다. 기판 구동 유닛(52)은, 기판(W)의 위치를 전술한 6축에 관해서 제어함으로써 기판(W)의 위치를 제어하는 위치결정 기구를 포함할 수 있다.
공급 유닛(60)은 기판 상에 임프린트재(R)를 공급(도포)한다. 공급 유닛(60)은, 예를 들어 임프린트재(R)를 수용하는 탱크, 탱크로부터 공급로를 통해서 공급되는 임프린트재(R)를 기판(W)에 대하여 토출하는 복수의 토출구, 각 토출구와 연통하는 공급로에 배치된 압전 소자, 및 공급량 제어 유닛을 포함할 수 있다. 공급량 제어 유닛은, 예를 들어 압전 소자에 공급되는 신호값을 조정하여, 1개의 토출구로부터 액적으로서 토출되는 임프린트재(R)의 양을 제어할 수 있다.
관찰 유닛(70)은, 임프린트 처리가 행하여지고 있는 기판(W)의 대상 샷 영역을 관찰하기 위한 스코프를 포함한다. 예를 들어, 관찰 유닛(70)은, 대상 샷 영역 전체를 포함하는 시야를 갖는 촬상 소자를 포함하고, 임프린트 처리가 행하여지고 있는 대상 샷 영역을 촬상 소자에 의해 촬상한다. 관찰 유닛(70)은, 몰드(M)와 임프린트재(R)의 압인 상태, 몰드(M)의 패턴의 오목부에 임프린트재(R)를 충전하기 위해 행해지는 동작의 진행상태 등을 확인하기 위해서 사용된다.
계측 유닛(100)(계측 장치)은, 예를 들어 얼라인먼트 스코프(110), 구동 기구(120), 및 광학계(130)를 포함할 수 있다. 얼라인먼트 스코프(110)는, 몰드(M)에 제공된 얼라인먼트 마크(이하에서는, 몰드 마크라 칭하는 경우가 있음)와, 기판(W)에 제공된 얼라인먼트 마크(이하에서는, 기판 마크라 칭하는 경우가 있음)를 검출한다. 더 구체적인 구성에 대해서는 후술하지만, 얼라인먼트 스코프(110)는, 몰드 마크와 기판 마크를 촬상 센서에 의해 촬상해서 얻어진 화상에 기초하여, 이들 마크의 상대 위치(즉, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 상대 위치)를 계측할 수 있다. 복수의 얼라인먼트 스코프(110)는 몰드 마크와 기판 마크에 의해 형성되는 마크 쌍의 수에 대응하도록 배치될 수 있다. 또한, 구동 기구(120)는, 예를 들어 각 얼라인먼트 스코프(110)를 위해 배치되고, 검출해야 할 마크 쌍의 위치에 따라서 대응하는 얼라인먼트 스코프를 X 및 Y 방향으로 구동한다. 광학계(130)는, 얼라인먼트 스코프(110)의 광로를 조정하기 위한 렌즈, 애퍼처, 미러, 하프 미러 등을 포함할 수 있다.
[임프린트 처리]
상술한 임프린트 장치(10)에 의해 행해지는 임프린트 처리에 대해서 설명한다. 제어 유닛(CNT)은 임프린트 처리를 제어할 수 있다. 먼저, 몰드 반송 유닛(도시되지 않음)이 몰드(M)를 몰드 보유지지 유닛(30)에 반송하고, 몰드(M)는 진공 척 등에 의해 몰드 보유지지 유닛(30)(몰드 척(31))에 의해 보유지지된다. 기판 반송 유닛(도시되지 않음)은 기판(W)을 기판 보유지지 유닛(50)으로 반송하고, 기판(W)은 진공 척 등에 의해 기판 보유지지 유닛(50)(기판 척(51))에 의해 보유지지된다. 이어서, 임프린트 처리를 행하는 샷 영역(대상 샷 영역)이 공급 유닛(60)의 하방으로 이동되고, 공급 유닛(60)은 임프린트재(R)(예를 들어, 액적)를 대상 샷 영역 상에 공급한다(공급 단계).
대상 샷 영역 상에 임프린트재가 공급된 후, 대상 샷 영역은 몰드(M)의 하방으로 이동되고, 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격이 작아지도록 몰드(M) 및 기판(W)을 Z 방향으로 상대적으로 구동해서 몰드(M)를 기판 상의 임프린트재(R)에 접촉시킨다(접촉 단계). 접촉 단계에서, 임프린트재(R)는, 몰드(M)와 기판(W) 사이를 서서히 확대시키고 몰드(M)에 형성된 패턴의 오목부에 충전된다. 또한, 접촉 단계에서는, 계측 유닛(100)에 의한 계측 결과에 기초하여, 몰드(M)와 기판(W)의 위치정렬(얼라인먼트)이 행하여진다. 위치정렬 동작은, 몰드 구동 유닛(32) 및 기판 구동 유닛(52)에 의해 행해지는 몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치(X 및 Y 방향)를 보정하는 동작, 및 몰드 보정 유닛(40)에 의해 행해지는 몰드(M)의 형상을 보정하는 동작을 포함할 수 있다.
몰드(M)의 패턴 오목부에 임프린트재(R)가 충전되고 몰드(M)와 기판(W)의 위치정렬이 완료된 후, 경화 유닛(20)은 임프린트재(R)에 광을 조사해서 임프린트재(R)를 경화시킨다(경화 단계). 몰드(M)와 기판(W) 사이의 간격을 증가시키도록 몰드(M) 및 기판(W)을 Z 방향으로 상대적으로 구동함으로써, 경화된 임프린트재(R)로부터 몰드(M)를 분리한다(분리 단계). 결과적으로, 몰드(M)의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 전사된 임프린트재(R)의 패턴층을 대상 샷 영역 상에 형성할 수 있다. 이러한 종류의 임프린트 처리는 기판(W)에서의 복수의 샷 영역의 각각에 대하여 행하여진다.
[얼라인먼트 마크의 구성]
이어서, 얼라인먼트 마크(몰드 마크(2) 및 기판 마크(3))의 구성예에 대해서 설명한다. 도 2는 각 얼라인먼트 스코프(110)에 의해 촬상되는 얼라인먼트 마크의 예를 도시하는 도면이다. 얼라인먼트 마크는, 얼라인먼트 스코프(110)(촬상 유닛(115))의 촬상 시야 내에 들어오도록 피검물(몰드(M) 및 기판(W))에 배치된다. 도 2는, 얼라인먼트 스코프(110)의 촬상 시야(4) 내에서 몰드 마크(2) 및 기판 마크(3)가 중첩된 상태를 도시한다.
몰드 마크(2)는, X 방향의 위치를 계측하기 위한 마크(X 계측용의 몰드 마크(2a))와 Y 방향의 위치를 계측하기 위한 마크(Y 계측용의 몰드 마크(2b))를 포함할 수 있다. 도 2에 도시되는 예에서는, X 계측용의 몰드 마크(2a) 및 Y 계측용의 몰드 마크(2b)는 각각 X 방향의 격자 피치(P1) 및 Y 방향의 격자 피치(P2)를 포함한다. 각 몰드 마크는 체커보드 격자 패턴을 갖는다.
한편, 기판 마크(3) 또한, 몰드 마크(2)에 대응하여, X 방향의 위치를 계측하기 위한 마크(X 계측용의 기판 마크(3a)) 및 Y 방향의 위치를 계측하기 위한 마크(Y 계측용의 기판 마크(3b))를 포함할 수 있다. 도 2에 도시되는 예에서는, X 계측용의 기판 마크(3a)는, X 계측용의 몰드 마크(2a)의 격자 피치(P1)와는 다른 격자 피치(P3)를 갖는 격자 패턴을 포함한다. 또한, Y 계측용의 기판 마크(3b)는, Y 계측용의 몰드 마크(2b)의 격자 피치(P2)와는 다른 격자 피치(P4)를 갖는 격자 패턴을 포함한다.
이렇게 구성된 몰드 마크(2) 및 기판 마크(3)가 중첩되면, 이들 마크(격자 패턴)로부터의 회절광 빔이 간섭하고 무아레 무늬(간섭 줄무늬)를 생성한다. 각각의 얼라인먼트 스코프(110)는, 이렇게 생성된 무아레 무늬를 촬상하고, 촬상된 화상으로부터 몰드 마크(2)와 기판 마크(3)의 상대 위치(몰드(M)와 기판(W)의 상대 위치)를 계측할 수 있다.
[종래의 얼라인먼트 스코프의 문제점]
이어서, 상술한 얼라인먼트 마크(몰드 마크(2) 및 기판 마크(3))를 종래의 얼라인먼트 스코프에 의해 검출하는 경우에 관한 문제점에 대해서 도 3 내지 도 5d를 참조하여 설명한다. 종래의 얼라인먼트 스코프에서는, 조명 광학계의 퓨필면 상의 조명광 분포(IL1 내지 IL4)(즉, 조명광 빔(IL1 내지 IL4)의 모두)에 의해 몰드 마크(2)(2a 및 2b) 및 기판 마크(3)(3a 및 3b)가 조명된다. 조명 광학계의 퓨필면 상의 검출 개구(D1)를 통해서 촬상 소자에 의해 몰드 마크(2) 및 기판 마크(3)가 동시에 촬상된다. 즉, 몰드 마크(2) 및 기판 마크(3)에 의해 각각 회절된 광 빔이, 조명 광학계의 퓨필면 상의 검출 개구(D1)를 통해서 도 4a에 나타내는 바와 같은 무아레 무늬 신호로서 촬상 소자에 의해 검출된다.
이 경우, 조명광 빔(IL1 및 IL2)에 의한 조명에 의해 X 계측용의 몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a)의 무아레 무늬 신호가 생성되며, 조명광 빔(IL3 및 IL4)은 무아레 무늬 신호의 생성에 사용되지 않는다. 그러므로, 조명광 빔(IL3 및 IL4)에 의해 X 계측용의 몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a)를 조명하면, 이들 마크의 에지에서 조명광 빔(IL3 및 IL4)이 산란되고, 산란된 광 빔이 플레어(flare)로서 무아레 무늬 신호에 혼입된다. 예를 들어, 도 4b는, 도 4a에 나타내는 무아레 무늬 신호(X 계측용)의 X 방향의 신호 강도 분포(촬상 소자의 수광면 상에서의 광 강도 분포)를 나타낸다. 도 4b에 도시되는 바와 같이, 조명광 빔(IL3 및 IL4)에 의해 X 계측용의 몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a)를 조명하면, 이들 마크의 에지로부터의 산란광 빔의 영향에 의해, 신호 강도 분포의 에지에서의 피크 신호의 강도가 중앙 부분에 비하여 증가한다. 도 4b에 나타내는 예에서는, 존재하는 4 주기의 피크 신호 중 2개의 단부의 2 주기의 피크 신호가 산란광 빔의 영향을 받을 수 있고, 마크 위치의 계측 정밀도가 저하될 수 있다. 여기에서는, 무아레 무늬 신호가 4 주기에 대해 피크 신호를 갖는 경우를 설명했지만, 피크 신호의 주기는 임의일 수 있다.
마찬가지로, Y 계측용의 몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b)가 조명광 빔(IL3 및 IL4)에 의해 조명될 때 무아레 무늬 신호가 생성되며, 조명광 빔(IL1 및 IL2)은 무아레 무늬 신호의 생성에 사용되지 않는다. 그러므로, 조명광 빔(IL1 및 IL2)에 의해 Y 계측용의 몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b)를 조명하면, 이들 마크의 에지에서 조명광 빔(IL1 및 IL2)이 산란되고, 산란광이 플레어로서 무아레 무늬 신호에 혼입된다. 결과적으로, 마크 위치의 계측 정밀도가 저하될 수 있다.
또한, 일반적으로, 무아레 무늬 신호가 생성되지 않는 마크를 검출하는 경우에도, 마찬가지로 마크 위치의 계측에 사용되지 않는 광 빔이 산란광 빔이 될 수 있고, 마크 위치의 계측 정밀도에 영향을 준다. 이 현상을 도 5a 내지 도 5d를 참고하여 설명한다. 도 5a는, X 방향의 위치를 계측하기 위한 마크(X 계측 마크)와 Y 방향의 위치를 계측하기 위한 마크(Y 계측 마크)의 구성예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5b 내지 도 5d 각각은, 마크가 미리결정된 조명광 분포에 의해 조명되는 경우에 촬상 소자에 의해 얻어지는 검출 화상을 도시하는 도면이다. 도 5b 내지 도 5d에 나타내는 각 검출 화상에서는, 각 마크로부터의 반사광을 흑색 굵은 선으로 나타내고 있다.
도 5b는, 조명광 빔(IL1 및 IL2)(Y 방향 각도 분포)에 의해 각 마크를 조명하는 경우에 촬상 소자에 의해 얻어지는 검출 화상을 나타낸다. 이 경우, 촬상 소자는 각 마크의 Y 방향의 에지에 의해 반사된 광을 검출하기 때문에, 각각의 Y 계측 마크를 사용해서 Y 방향의 대응하는 위치를 계측할 수 있다. 또한, 도 5c는, 조명광 빔(IL3 내지 IL4)(X 방향 각도 분포)에 의해 각 마크를 조명하는 경우에 촬상 소자에 의해 얻어지는 검출 화상을 나타내고 있다. 이 경우, 촬상 소자는 각 마크의 X 방향의 에지에 의해 반사된 광을 검출하기 때문에, 각각의 X 계측 마크를 사용해서 X 방향의 대응하는 위치를 계측할 수 있다. 한편, 도 5d는 종래의 얼라인먼트 스코프의 방식으로 조명광 빔(IL1 내지 IL4)의 모두에 의해 각 마크를 조명하는 경우에 촬상 소자에 의해 얻어지는 검출 화상을 나타내고 있다. 이 경우, 각 마크의 에지에 의해 비계측 방향에서 각 조명광 빔이 산란되고, 마크 위치의 계측에 불필요한 산란광 빔이 노이즈 성분으로서 검출 화상에 발생한다. 결과적으로, 이는 마크 위치의 검출 정밀도를 저하시킬 수 있다.
[실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프의 구성]
이어서, 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)에 대해서 설명한다. 도 6은, 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)의 구성예를 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)는, 예를 들어 광원(LS)으로부터의 광을 사용하여, 피검면(S)(피검물)에 배치된 마크를 조명하는 조명 광학계, 및 마크로부터의 광을 검출하는 검출 광학계를 포함한다.
이하에서는, 달리 언급되지 않는 한, 피검면(S)에 배치된 마크로서 무아레 무늬 신호를 생성하는 마크(몰드 마크(2) 및 기판 마크(3))를 사용하는 예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 X 방향 및 Y 방향은, 광축에 수직인 방향으로서 정의되며, 피검면(S) 상에서의 방향을 기준으로서 사용하여 피검면(S) 상에서의 방향으로 환산된다. 즉, 피검면(S) 상에서 정의되는 X 방향 및 Y 방향은, 후술하는 광학 소자(111), 개구 조리개(112) 및 편광 소자(113) 상에서 각각 X 방향 및 Y 방향으로서 정의된다. 일례로서, 피검면(S) 상에서의 X 편광 및 Y 편광은 편광 소자(113) 상에서 X 편광 및 Y 편광으로서 규정된다.
조명 광학계는, 예를 들어 광학 소자(111), 개구 조리개(112), 편광 소자(113), 프리즘(114)(빔 스플리터), 및 복수의 렌즈(116a 및 116b)를 포함한다. 개구 조리개(112) 및 편광 소자(113)는 조명 광학계의 퓨필면에 배치될 수 있다. 또한, 검출 광학계는, 프리즘(114), 수광면을 포함하는 촬상 유닛(115), 및 각 마크로부터의 광을 촬상 유닛(115)의 수광면에 결상하는 복수의 렌즈(116b 및 116c)를 포함하고, 프리즘(114) 및 렌즈(116c)를 조명 광학계와 공유한다. 촬상 유닛(115)은, 예를 들어 CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서 등과 같은 2차원 이미지 센서(촬상 소자)를 포함하고, X 계측 마크(몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a))와 Y 계측 마크(몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b))가 포함될 수 있는 촬상 시야(4)를 갖는다.
본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)에서는, 피검면에 배치된 각 마크로부터의 광은, 프리즘(114)의 투과부(광축 근방)를 투과해서 촬상 유닛(115)에 입사한다. 또한, X 계측 마크(몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a))와 Y 계측 마크(몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b))는 촬상 유닛(115)의 동일 시야에 수용될 수 있다. 즉, X 계측 마크로부터의 광 빔 및 Y 계측 마크로부터의 광 빔은, 프리즘(114) 및 렌즈(116b 및 116c)를 통과해서 동일한 촬상 유닛(115)에 입사한다.
광학 소자(111)는, 광원(LS)으로부터의 광을 편광시키고, 원하는 각도 분포를 갖는 광을 생성한다. 광학 소자(111)는, 광원(LS)으로부터의 광으로 피검면(S)(촬상면)을 조명하는 1개의 조명 광학계의 광로 상에 배치될 수 있다. 또한, 광학 소자(111)는, 도 6에 도시되는 바와 같이 구동 유닛(117)(액추에이터)에 접속되고, 생성해야 할 각도 분포를 전환(변경)할 수 있도록 형성될 수 있다. 광학 소자(111)로서는, 예를 들어 회절 광학 소자, 마이크로렌즈 어레이, 공간 광 변조기 등 적어도 하나를 적용할 수 있지만, 이하에서는 회절 광학 소자를 사용하는 예에 대해서 설명한다. 공간 광 변조기로서는, DMD(Digital Mirror Array, Digital Micromirror Device)가 사용될 수 있다.
본 실시형태에 따른 광학 소자(111)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 광원(LS)으로부터의 광을 서로 다른 각도로 회절시키는 A 영역(제1 영역) 및 B 영역(제2 영역)을 포함한다. 도 8a에 도시되는 바와 같이, A 영역은, 광원(LS)으로부터 A 영역으로 수직으로 입사하는 광을 Y 방향에서 회절 각도(φ)로 회절시킴으로써 제1 광(LA)을 생성한다. 도 8b에 도시된 바와 같이, B 영역은, 광원(LS)으로부터 B 영역에 수직으로 입사하는 광을 X 방향에서 회절 각도(φ)로 회절시킴으로써 제2 광(LB)을 생성한다. 광학 소자(111)는 A 영역과 B 영역이 1매의 유리판(1매의 광학 부재) 상에 제공되는 구성을 가질 수 있지만, A 영역이 형성된 유리판과 B 영역이 형성된 유리판이 서로 옆에 배치되도록 구성될 수 있다.
또한, 광학 소자(111)의 A 영역에 최대 입사 각도(θ/2)로 입사하는 광 빔은, 조명 광학계의 퓨필면의 위치(예를 들어, 편광 소자(113)의 위치)에서, 각도 θ와 Y 방향의 회절 각도 φ의 컨벌루션(convolution)에 의해 얻어지는 각도 분포(도 9a에 나타내는 제1 광(LA)의 분포)를 형성할 것이다. 이러한 각도 분포(제1 각도 분포)를 갖는 제1 광(LA)은, 피검면(S) 중 A 영역에 대응하는(공액인) 제1 부분의 각 마크(제1 마크)를 조명한다. 마찬가지로, 광학 소자(111)의 B 영역에 최대 입사 각도(θ/2)로 입사하는 광 빔은, 조명 광학계의 퓨필면의 위치에서, 각도 θ와 X 방향의 회절 각도 φ의 컨벌루션에 의해 얻어지는 각도 분포(도 9b에 나타내는 제2 광(LB)의 분포)를 형성할 것이다. 이러한 각도 분포(제2 각도 분포)를 갖는 제2 광(LB)은, 피검면(S) 중 B 영역에 대응하는(공액인) 제2 부분의 각 마크(제2 마크)를 조명한다.
피검면(S)의 제1 부분에 배치되는 제1 마크로서는, 예를 들어 무아레 무늬 신호를 생성하는 경우에는, X 계측 마크(몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a))가 적용될 수 있다. 무아레 무늬 신호가 생성되지 않을 경우에는, Y 계측 마크가 제1 마크로서 적용될 수 있다. 한편, 피검면(S)의 제2 부분에 배치되는 제2 마크로서는, 예를 들어 무아레 무늬 신호를 생성할 경우에는, Y 계측 마크(몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b))가 적용될 수 있다. 무아레 무늬 신호를 생성하지 않을 경우에는, X 계측 마크가 제2 마크로서 적용될 수 있다.
개구 조리개(112)는, 광학 소자(111)에 대하여 푸리에 변환 관계를 갖는 위치에 배치되고, 광학 소자(111)로부터의 불필요한 광 및 0차 광을 차단한다. 개구 조리개(112)는, 피검면(S)에 배치된 각 마크를 조명하는데 사용되는 부분의 광을 투과시키는 개구부를 포함하고, 다른 광 빔을 차단하도록 형성된다. 개구 조리개(112)의 개구부를 투과한 광은, 프리즘(114)에 의해 반사되고 피검면(S)에 입사한다.
편광 소자(113)는, 광학 소자(111)에 대하여 푸리에 변환 관계를 갖는 위치에 배치되어 있고, 광학 소자(111)로부터의 광의 편광 방향(편광 상태)을 조정한다. 편광 소자(113)는, 예를 들어 광학 소자(111)로부터의 광의 직선 편광 광을 추출하는 편광자, 편광 방향을 회전시키는 광학 회전자(optical rotator), 1/4 파장판, 및 1/2 파장판 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 편광 소자(113)는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 구동 유닛(118)(액추에이터)에 연결되고, 조정해야 할 편광 방향을 전환(변경)할 수 있도록 형성될 수 있다.
이 경우, 개구 조리개(112) 및 편광 소자(113)는, 광학 소자(111)에 대하여 푸리에 변환 관계를 갖는 위치에 엄밀하게 배치될 필요는 없고, 광학 소자와 실질적으로 푸리에 변환 관계를 갖는 위치에 배치되어 있으면 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 편광 소자(113)는, 조명 광학계에 포함되고, 광학 소자(111)와 개구 조리개(112) 사이에 배치되지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 편광 소자(113)는, X 계측 마크로부터 촬상 유닛(115)에 입사하는 광 빔과 Y 계측 마크로부터 촬상 유닛(115)에 입사하는 광 빔에 대해서 상이한 편광 방향을 발생시킬 수 있는 한, 광원(LS)과 촬상 유닛(115) 사이의 광로 상의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 10은, 개구 조리개(112) 및 편광 소자(113)에 의해 행해지는 편광 제어를 설명하기 위한 도면이다. 개구 조리개(112)는, 피검면에 배치된 마크를 조명하기 위해 사용되는 광을 개구부(IL1A 내지 IL4A)를 통해 투과시키고, 다른 광 빔을 차단한다. 본 실시형태에서는, 개구부(IL1A 내지 IL2A)는 광학 소자(111)에 의해 생성된 제1 광(LA)을 투과시키기 때문에, 개구부(IL1A 및 IL2A)를 통해 투과된 조명광(제1 광(LA))은 피검면(S)의 제1 부분을 제1 각도 분포로 조명한다. 한편, 개구부(IL3A 및 IL4A)는 광학 소자(111)에 의해 생성된 제2 광(LB)을 투과시키기 때문에, 개구부(IL3A 및 IL4A)를 통해 투과된 조명광(제2 광(LB))은 피검면(S)의 제2 부분을 제2 각도 분포로 조명한다.
또한, 편광 소자(113)는, 개구 조리개(112)의 개구부(IL1A 및 IL2A)를 통해 투과된 제1 광(LA)과, 개구 조리개(112)의 개구부(IL3A 및 IL4A)를 통해 투과된 제2 광(LB)에 대해, 상이한 편광 방향(편광 상태)을 발생시키도록 구성된다. 예를 들어, 제1 광(LA)에 의해 조명되는 피검면(S)의 제1 부분에 X 계측 마크가 배치되어 있는 경우, 편광 소자(113) 중 제1 광(LA)이 통과하는 영역에는, X 방향으로 진폭을 갖는 편광 상태(제1 편광 방향)를 발생시키는 편광자가 포함될 수 있다. 또한, 제2 광(LB)에 의해 조명되는 피검면(S)의 제2 부분에 Y 계측 마크가 배치되어 있는 경우, 편광 소자(113) 중 제2 광(LB)이 통과하는 영역에는, Y 방향으로 진폭을 갖는 편광 상태(제2 편광 방향)를 발생시키는 편광자가 포함될 수 있다. 이 구성에 의해, 마크 위치의 검출에 사용되지 않는 편광 방향을 갖는 광이 마크에 의해 산란되고, 산란광이 노이즈 성분으로서 검출 신호에 발생되는 상태가 저감된다. 따라서, 마크 위치의 검출 정밀도가 향상될 수 있다.
도 11은 상술한 광학 소자(111) 및 편광 소자(113)를 포함하는 조명 광학계에 의해 피검면(S)이 조명되는 예를 도시하는 개념도이다. 이 경우에는 무아레 무늬 신호를 생성하는 마크가 피검면(S)에 배치되어 있는 예에 대해서 설명한다. 광학 소자(111)의 A 영역을 통과한 광은, Y 방향으로 편광되고, 제1 각도 분포를 갖는 제1 광(LA)이 된다. 제1 광(LA)은, 편광 소자(113)에 의해, X 방향으로 진폭을 갖는 편광 상태로 형성되고, 피검면(S) 중 X 계측 마크(몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a))가 배치되어 있는 제1 부분을 조명한다. 한편, 광학 소자(111)의 B 영역을 통과한 광은, X 방향으로 편광되고, 제1 각도 분포를 갖는 제2 광(LB)이 된다. 제2 광(LB)은, 편광 소자(113)에 의해, Y 방향으로 진폭을 갖는 편광 상태로 형성되고, 피검면(S) 중 Y 계측 마크(몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b))가 배치되어 있는 제2 부분을 조명한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)에서는, Y 방향의 각도 분포를 가지며 X 편광 광인 제1 광(LA)이 피검면(S)의 제1 부분에 배치된 X 계측 마크를 조명한다. 즉, X 계측 마크는 X 방향의 각도 분포를 갖는 광(예를 들어, 제2 광(LB))으로 조명되지 않기 때문에, 광이 마크의 에지에 의해 산란되고 산란광이 노이즈 성분으로서 검출 신호(무아레 무늬 신호)에 혼입되는 상태를 저감할 수 있다. 또한, 일반적으로 브루스터 각(Brewster's angle)으로 알려진 바와 같이, 반사 각도가 증가할수록, X 편광 광과 Y 편광 광 사이의 반사율 각도가 증가하는 것이 알려져 있다. 즉, X 방향으로의 회절 패턴(즉, Y 방향으로 연장되는 복수의 라인 요소가 X 방향으로 배치된 패턴)을 갖는 각 X 계측 마크에 관해서는, Y 방향의 각도 분포 및 X 편광 광을 사용하여 조명을 행하는 것에 의해 회절 효율을 증가시킴으로써 각 X 계측 마크를 정밀하게 검출할 수 있다.
피검면(S)의 제2 부분에 배치된 Y 계측 마크에 대해서도 마찬가지의 구성이 적용될 수 있다. X 방향의 각도 분포를 가지며 Y 편광 광인 제2 광(LB)이 Y 계측 마크를 조명한다. 즉, Y 계측 마크는 Y 방향의 각도 분포를 갖는 광(예를 들어, 제1 광(LA))에 의해 조명되지 않기 때문에, 광이 마크의 에지에 의해 산란되고 산란광이 노이즈 성분으로서 검출 신호(무아레 무늬 신호)에 혼입되는 상태를 저감할 수 있다. 또한, Y 방향으로의 회절 패턴을 갖는 각 Y 계측 마크에 관해서는, X 방향의 각도 분포 및 Y 편광 광을 사용해서 조명을 실행하는 것에 의해 회절 효율을 증가시킴으로써 각 Y 계측 마크를 정밀하게 검출할 수 있다.
도 13은, 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)에서, 촬상 유닛(115)에 의해 검출된 무아레 무늬 신호(X 계측용)의 X 방향의 신호 강도 분포를 도시하는 그래프이다. 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)에서는, 상술한 구성에 의해, X 계측 마크의 에지에 의한 산란광의 발생을 저감하고 신호 강도 분포의 단부에서의 피크 신호의 강도의 증가를 저감할 수 있기 때문에, 마크 위치의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 무아레 무늬 신호를 생성하지 않는 마크(도 5a 내지 도 5d에 도시된 마크)를 사용하는 경우에도, 상술한 바와 같이 마크를 조명함으로써 산란광의 영향을 저감할 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시되는 바와 같은 Y 방향의 각도 분포를 갖는 광이 Y 계측 마크를 조명하는 경우에는, 광을 Y 편광 광으로 변경함으로써 마크 검출시의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, 도 5c에 도시된 바와 같은 X 방향의 각도 분포를 갖는 광이 X 계측 마크를 조명하는 경우에는, 광을 X 편광 광으로 변경함으로써 마크 검출시의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 스코프(110)에서는, 광학 소자(111)가 X 계측 마크를 조명하기 위해 사용되는 광과 Y 계측 마크를 조명하기 위해 사용되는 광에 대해 상이한 각도 분포를 생성하며, 편광 소자(113)는 X 계측 마크를 조명하기 위해 사용되는 광과 Y 계측 마크를 조명하기 위해 사용되는 광에 대해 상이한 편광 방향을 생성한다. 이에 의해, 마크 검출에 사용되지 않는 불필요한 광(산란광)의 생성을 방지하는 것이 가능해지고, 마크의 위치를 정밀하게 계측할 수 있다.
X 계측 마크 및 Y 계측 마크는 촬상 유닛(115)의 시야 내에 동시에 수용되어 촬상된다. 즉, 촬상 유닛(115)은, X 계측용의 몰드 마크(2a) 및 기판 마크(3a)에 의해 생성된 무아레 무늬 신호와, Y 계측용의 몰드 마크(2b) 및 기판 마크(3b)에 의해 생성된 무아레 무늬 신호를 동시에 촬상한다. 촬상 유닛(115)에 의해 얻어진 무아레 무늬 신호의 데이터(화상)에서는, 상술한 조명 방법을 사용하여 산란광(불필요한 광)이 저감되었기 때문에, S/N 비가 높다. 따라서, 제어 유닛(CNT)은, 무아레 무늬 신호의 데이터에 기초하여 피크 위치를 특정하고, 몰드(M)와 기판(W)(샷 영역)의 X 방향 및 Y 방향에서의 상대 위치를 고정밀도로 구할 수 있다. 또한, 제어 유닛(CNT)은, 구한 상대 위치에 기초하여, 몰드 보유지지 유닛(30) 및 기판 보유지지 유닛(50)에 의해 몰드(M) 및 기판(W)을 상대적으로 구동함으로써, 몰드(M)와 기판(W)을 정밀하게 위치정렬할 수 있다.
<제2 실시형태>
피검면(S)에 배치된 각 마크의 위치의 계측 방향에 따라서는, 개구 조리개(112)의 개구부(IL1A 내지 IL4A)의 각각을 투과한 광의 편광 상태를 변경하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5d에 도시되는 바와 같이 무아레 무늬를 생성하지 않는 마크를 사용하는 경우에는, 제1 광(LA)과 제2 광(LB)에 대해 도 14에 도시되는 바와 같은 편광 방향을 발생시키는 것이 요망될 수 있다. 그러므로, 얼라인먼트 스코프(110)는, 도 10 및 도 14에 도시되는 바와 같은 복수 종류의 편광 소자(113)를 포함할 수 있고, 피검면(S)에 배치된 각 마크의 위치의 계측 방향에 따라 광로 상에 배치되는 편광 소자(113)를 구동 유닛(118)(전환 유닛 또는 제2 변경 유닛)에 의해 전환(변경)할 수 있다.
마찬가지로, 피검면(S)에 배치된 마크의 크기 또는 마크의 계측 방향에 따라서는, 광학 소자(111)에 의해 생성되는 광의 각도 분포를 변경하는 것이 요망될 수 있다. 예를 들어, 각 마크의 크기 및 각 마크의 위치의 계측 방향에 따라 서로 상이한 회절 각도 및 영역 크기를 갖는 A 영역, B 영역, C 영역, 및 D 영역을 갖는 광학 소자(111)를 사용하는 것이 요망될 수 있다. 그러므로, 얼라인먼트 스코프(110)는, 도 7 및 도 15에 도시되는 바와 같은 복수 종류의 광학 소자(111)를 포함할 수 있고, 피검면(S)에 배치된 각 마크의 크기 또는 각 마크의 위치의 계측 방향에 따라, 광로 상에 배치되는 광학 소자(111)를 구동 유닛(117)(전환 유닛 또는 제1 변경 유닛)에 의해 전환(변경)할 수 있다.
또한, 광학 소자(111)를 피검면(S)과 공액인 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 그러므로, 얼라인먼트 스코프(110)는, 피검면(S)에 조명광(의 결상 위치)을 포커싱하도록 조명 광학계의 광축 방향(Z 방향)으로 구동 유닛(117)이 광학 소자(111)를 구동하게 할 수 있다. 또한, 얼라인먼트 스코프(110)는, 피검면(S)의 각 마크의 위치(예를 들어, 중심 위치)와 광학 소자(111)의 조명 영역 사이의 위치정렬(X 및 Y 방향)을 실행하기 위해서, 조명 광학계의 광축 방향에 대하여 수직인 방향으로 구동 유닛(117)이 광학 소자(111)를 구동하게 할 수 있다.
또한, 광학 소자(111)로서 공간 변조기를 사용하는 경우, 조명광의 각도 분포는 시간에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 각도 분포를 갖는 제1 광(LA)에 의한 마크(예를 들어, X 계측 마크)의 조명 및 제2 각도 분포를 갖는 제2 광(LB)에 의한 마크(예를 들어, Y 계측 마크)의 조명은 개별 시간에 행해질 수 있다. 이 경우, 얼라인먼트 스코프(110)는, 복수 종류의 편광 소자(113) 중 광로 상에 배치되는 편광 소자(113)를 구동 유닛(118)에 의해 시간에 따라 전환할 수 있다. 또한, 광학 소자(111)로서 액정 또는 공간 광 위상 변조기를 사용하여, 제1 광(LA)에 의한 마크의 조명과 제2 광(LB)에 의한 마크의 조명 사이를 시간에 따라 전환할 수 있다.
<물품의 제조 방법의 실시형태>
본 발명의 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은 물품, 예를 들어 반도체 디바이스 또는 미세구조를 갖는 소자 등의 마이크로디바이스를 제조하는데 적합하다. 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은 상술한 임프린트 장치(임프린트 방법)을 사용하여 기판 상에 공급(도포)된 임프린트재에 패턴을 형성하는 단계 및 이전 단계에서 패턴이 형성된 기판을 처리하는 단계를 포함한다. 또한, 본 제조 방법은 다른 주지의 단계(예를 들어, 산화, 퇴적, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 및 패키징 등)를 포함한다. 실시형태에 따른 물품의 제조 방법은 물품의 성능, 품질, 생산성, 및 제조 비용 중 적어도 하나에서 종래의 방법에 비해 우수하다.
임프린트 장치를 사용하여 형성한 경화물의 패턴은 다양한 종류의 물품 중 적어도 일부에 영구적으로 또는 다양한 종류의 물품을 제조할 때 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 몰드 등이다. 전기 회로 소자의 예는 DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 및 MRAM 등의 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리와, LSI, CCD, 이미지 센서, 및 FPGA 등의 반도체 소자이다. 몰드의 예는 임프린트용 몰드이다.
경화물의 패턴은 상술한 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 직접 사용되거나 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 처리 단계에서 에칭 또는 이온 주입이 행해진 후에, 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서 상세한 물품의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 표면에 절연체 등의 피처리재(2z)가 형성된 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1z)을 준비한다. 이어서, 잉크젯법 등에 의해 피처리재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 도포한다. 여기서는 임프린트재(3z)가 복수의 액적으로서 기판 상에 도포된 상태를 나타낸다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 몰드(4z)에 형성된 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 기판(1z) 상의 임프린트재(3z)에 지향되도록 임프린트용 몰드(4z)를 기판(1z)에 대면하게 한다. 도 16c에 도시된 바와 같이, 몰드(4z)와 기판(1z) 상에 도포된 임프린트재(3z)를 서로 접촉시키고, 압력을 가한다. 몰드(4z)와 피처리재(2z) 사이의 간극을 임프린트재(3z)로 충전한다. 이 상태에서, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)를 통해 경화용 에너지를 조사하면, 임프린트재(3z)가 경화된다.
도 16d에 도시된 바와 같이, 임프린트재(3z)가 경화된 후에, 몰드(4z)는 기판(1z)으로부터 분리된다. 그후, 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 기판(1z) 상에 형성된다. 경화물의 패턴에서, 몰드의 오목부는 경화물의 볼록부에 대응하며, 몰드의 볼록부는 경화물의 오목부에 대응한다. 즉, 몰드(4z)의 볼록 및 오목 부분을 갖는 패턴이 임프린트재(3z)에 전사된다.
도 16e에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로서 사용하여 에칭을 행하면, 피처리재(2z)의 표면 중 경화물이 존재하지 않거나 얇게 존재하는 부분이 제거되어 홈(5z)을 형성한다. 도 16f에 도시된 바와 같이, 경화물의 패턴을 제거함으로써, 피처리재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 얻을 수 있다. 여기서, 경화물의 패턴을 제거한다. 그러나, 경화물의 패턴을 가공하거나 제거하는 대신에, 이것을 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연막, 즉 물품의 구성 부재로서 사용할 수 있다.
<다른 실시형태>
본 발명의 실시형태(들)는, 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행하기 위한 별도의 컴퓨터 또는 별도의 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)TM), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명은, 상기의 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 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 (14)

  1. 제1 마크와 제2 마크를 포함하는 피검물의 위치를 계측하는 계측 장치이며,
    상기 제1 마크와 상기 제2 마크가 시야 내에 수용되어 있는 상태에서, 상기 제1 마크와 상기 제2 마크를 촬상하도록 구성되는 촬상 유닛; 및
    상기 촬상 유닛에 입사하는 상기 제1 마크로부터의 광과 상기 제2 마크로부터의 광에서 서로 상이한 편광 방향을 발생시키도록 구성되는 편광 소자를 포함하는 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마크와 상기 제2 마크를 조명하도록 구성되는 조명 광학계를 더 포함하며,
    상기 편광 소자는, 상기 조명 광학계에 포함되고, 상기 제1 마크를 조명하는 제1 광과 상기 제2 마크를 조명하는 제2 광에서 서로 상이한 편광 방향을 발생시키는 계측 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 편광 소자는 상기 조명 광학계의 퓨필면 상에 배치되는 계측 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 조명 광학계는 광원으로부터의 광을 사용해서 상기 제1 광과 상기 제2 광을 생성하도록 구성되는 광학 소자를 포함하며,
    상기 광학 소자는, 제1 각도 분포로 상기 제1 마크를 조명하도록 상기 제1 광을 생성하고, 상기 제1 각도 분포와는 상이한 제2 각도 분포로 상기 제2 마크를 조명하도록 상기 제2 광을 생성하는 계측 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 상기 제1 광을 생성하는 영역 및 상기 제2 광을 생성하는 영역을 포함하는 1개의 부재에 의해 형성되는 계측 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 편광 소자는 상기 광학 소자와 상기 피검물 사이의 광로 상에 배치되는 계측 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 편광 소자는, 상기 광학 소자가, 상기 제1 각도 분포로 형성된 상기 제1 광에 제1 편광 방향을 발생시키게 하고, 상기 광학 소자가 상기 제2 각도 분포로 형성된 상기 제2 광에 상기 제1 편광 방향과는 상이한 제2 편광 방향을 발생시키게 하는 계측 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 광학 소자는 회절 광학 소자, 마이크로렌즈 어레이 및 공간 광 변조기 중 적어도 하나를 포함하는 계측 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 계측 장치는, 복수 종류의 광학 소자, 및 상기 복수 종류의 광학 소자 중 상기 광로 상에 배치되는 광학 소자를 변경하도록 구성되는 변경 유닛을 더 포함하는 계측 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 계측 장치는, 복수 종류의 편광 소자, 및 상기 복수 종류의 편광 소자 중 상기 광로 상에 배치되는 편광 소자를 변경하도록 구성되는 제2 변경 유닛을 더 포함하는 계측 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 편광 소자는 편광자, 광학 회전자 및 파장판 중 적어도 하나를 포함하는 계측 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마크 및 상기 제2 마크는 서로 상이한 방향에서 상기 피검물의 상기 위치를 계측하도록 구성되는 계측 장치.
  13. 기판 상에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며,
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서 규정되고, 상기 피검물로서의 상기 기판의 위치를 검출하도록 구성되는 계측 장치; 및
    상기 계측 장치에 의해 얻어진 계측 결과에 기초하여 상기 기판의 상기 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함하는 리소그래피 장치.
  14. 물품의 제조 방법이며, 상기 방법은,
    제13항에 따른 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계;
    상기 물품을 제조하기 위해서, 상기 패턴이 형성된 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.
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