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KR101716933B1 - 임프린트 장치 및 물품을 제조하는 방법 - Google Patents

임프린트 장치 및 물품을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 몰드를 사용함으로써 기판 상의 임프린트 재료 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 있어서, 조명 광학계 및 검출 광학계와 몰드 사이에 개재되고, 몰드로 조명 광학계로부터의 제1 광 그리고 검출 광학계로부터의 제2 광을 안내하도록 구성되는, 제1 광학 부재와; 제1 광학 부재와 검출 광학계 사이에 개재되고, 몰드 상에 형성되는 마크 또는 기판 상에 형성되는 마크에 의해 반사되어 제1 광학 부재를 통해 검출 광학계를 향해 진행되는 제2 광을 투과시키고 제1 광학 부재를 통해 검출 광학계를 향해 진행되는 제1 광을 차단하도록 구성되는, 제2 광학 부재를 포함하는 장치를 제공한다.

Description

임프린트 장치 및 물품을 제조하는 방법{IMPRINT APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 임프린트 장치 및 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근에, 반도체 디바이스의 마이크로패터닝(micropatterning)이 더욱 더 요구됨에 따라, 몰드(mold) 상에 형성되는 마이크로패턴(3-차원 구조물)을 전사하는 임프린트 기술이 일본 특허 공개 제2005-286062호 및 일본 특허 제4791597호에 개시되어 주목을 받았다.
임프린트 기술이 반도체 제조 기술에 적용되는 경우가 설명될 것이다. 우선, 미경화 광-경화 수지가 기판(웨이퍼) 상으로 공급된다. 그 다음에, 기판 상의 수지 그리고 3-차원 미세 구조물을 갖는 몰드가 서로 접촉(임프린트)된다. 수지에는 광(자외선)이 조사되어 경화된다. 결과적으로, 몰드의 3-차원 구조물이 기판 상의 수지로 전사된다. 마스크로서 이러한 수지를 사용함으로써 에칭이 수행되고, 그에 의해 기판에 3-차원 구조물을 전사한다.
임프린트 기술을 사용하는 임프린트 장치에서, 몰드 및 기판이 수지를 통해 서로 물리적으로 접촉된다. 몰드가 임프린트 또는 이형될 때에, 힘이 기판에 가해져 소정 위치(정렬 위치)로부터 기판을 시프트한다. 임프린트 처리가 기판이 시프트 중인 동안에 다음의 샷 영역(shot area) 내에서 수행되면, 패턴이 정렬 위치에서 정확하게 중첩될 수 없고, 그에 의해 디바이스 수율을 감소시킨다.
이를 해결하기 위해, 몰드 및 수지를 서로 접촉시키기 전에 기판의 정렬이 각각의 샷 영역에 대해 수행되고 그 다음에 몰드가 기판의 오정렬이 없어진 상태에서 임프린트되는 소위 다이-바이-다이 정렬(die-by-die alignment)이 채용된다. 이러한 정렬에서, 몰드-관통 검출계(TTM 검출계: through-the-mold detection system)가 몰드의 마크 그리고 기판의 마크를 검출하는 데 사용된다. 임프린트 장치에서, 몰드를 통해 수지에 자외선을 조사하는 조명 광학계가 몰드 위에 배치된다. TTM 검출계는 조명 광학계를 방해하지 않도록 배치되는 것이 필요하다.
그러나, 몰드를 보유 지지하는 헤드, 헤드 구동 케이블 등이 또한 몰드 위에, 즉 조명 광학계 근처에 배치된다. 이와 같이, TTM 검출계가 배치되는 공간이 제한된다. 더 구체적으로, TTM 검출계는 조명 광학계 그리고 조명 광학계로부터의 자외선을 방해하지 않도록 배치되는 것이 필요하다. TTM 검출계는 조명 광학계의 광축으로부터 경사지게 배치되는 것이 필요하다. 이 때에, TTM 검출계는 리트로 구성(Littrow configuration)을 갖고, 기판 상에서 리트로 각도에서 회절되는 광을 수용함으로써 기판의 마크를 검출한다. 리트로 구성을 갖는 TTM 검출계에서, TTM 검출계의 충분히 큰 수차(NA: numerical aperture)가 구성 제한으로 인해 설정될 수 없고, 기판을 조사하는 광이 리트로 구성의 조건이 충족되는 범위에 제한된다. 그러므로, TTM 검출계가 만족스러운 정밀도로 기판의 마크 그리고 몰드의 마크를 검출하기 어렵고, 정렬 정밀도가 감소된다.
본 발명은, 예컨대 몰드와 기판 사이의 정렬에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 몰드를 사용하여 기판 상의 임프린트 재료 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치로서, 임프린트 재료를 경화시키는 제1 광을 임프린트 재료에 조사하도록 구성된 조명 광학계와; 몰드 상에 형성되는 마크 및 기판 상에 형성되는 마크 중 하나 이상의 마크에 제2 광을 조사하고, 하나 이상의 마크에 의해 반사되는 제2 광을 검출하도록 구성된 검출 광학계와; 조명 광학계 및 검출 광학계와 몰드 사이에 개재되고, 조명 광학계로부터의 제1 광 그리고 검출 광학계로부터의 제2 광을 몰드에 안내하도록 구성된 제1 광학 부재와; 제1 광학 부재와 검출 광학계 사이에 개재되고, 하나 이상의 마크에 의해 반사되어 제1 광학 부재를 통해 검출 광학계를 향해 진행되는 제2 광을 투과시키고 제1 광학 부재를 통해 검출 광학계를 향해 진행되는 제1 광을 차단하도록 구성된 제2 광학 부재를 포함하는, 임프린트 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양태가 첨부 도면을 참조하여 다음의 예시적인 실시예의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 임프린트 장치의 빔 스플리터(beam splitter)의 투과율 특성의 예를 도시하는 그래프.
도 3은 도 1에 도시된 임프린트 장치의 파장 선택 유닛의 투과율 특성의 예를 도시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 7은 도 6에 도시된 임프린트 장치의 빔 스플리터의 반사율 특성의 예를 도시하는 그래프.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 12는 본 발명의 제7 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 13은 본 발명의 제8 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 14는 본 발명의 제8 실시예에서의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 15는 종래의 임프린트 장치의 배치를 도시하는 개략도.
도 16은 기판 스테이지에 대한 기판의 오정렬을 도시하는 도면.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 동일한 참조 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 나타내고 그 반복 설명이 제공되지 않는다는 점에 유의한다.
도 15는 종래의 임프린트 장치(1000)의 배치를 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1000)는 몰드를 사용함으로써 기판 상의 수지(임프린트 재료)를 성형하고 수지를 경화시켜 기판 상으로 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(1000)는 수지를 경화시키는 광, 예컨대 자외선 대역 내의 광을 방출하는 조명 광학계(2), 기판(8)을 보유 지지하는 기판 스테이지(9) 그리고 몰드(5)를 보유 지지하는 헤드(4)를 포함한다. 또한, 임프린트 장치(1000)는 몰드-관통(TTM) 검출계(7), 수지 코팅 기구(6) 그리고 전체의 임프린트 장치(1000)(그 동작)를 제어하는 제어 유닛(10)을 포함한다.
TTM 검출계(7)는 광원 및 광전 변환 소자(예컨대, CCD)를 포함하고 몰드(5) 상에 형성되는 정렬 마크(몰드-측 마크) 그리고 기판(8) 상에 형성되는 정렬 마크(기판-측 마크) 중 적어도 하나를 검출하는 검출 광학계이다. TTM 검출계(7)는 몰드-측 마크 및 기판-측 마크에 광(L2), 예컨대 가시 대역 또는 적외선 대역 내의 광(L2)을 조사하고, 몰드-측 마크에 의해 반사되는 광(L2)에 의해 형성되는 상(image) 또는 기판-측 마크에 의해 반사되는 광(L2)에 의해 형성되는 상을 검출한다.
TTM 검출계(7)에 의한 검출 결과는 몰드(5)와 기판(8) 사이의 정렬에서 사용된다. 몰드-측 마크 및 기판-측 마크의 위치 및 초점이 서로 일치되게 함으로써, 몰드(5) 및 기판(8)의 상대 위치(X, Y 및 Z)가 서로 일치될 수 있다. 더 구체적으로, TTM 검출계(7)에 의한 검출 결과가 제어 유닛(10)으로 출력된다. 이러한 검출 결과를 기초로 하여, 제어 유닛(10)이 헤드(4) 및 기판 스테이지(9)를 구동시키고, 몰드(5) 및 기판(8)의 위치를 조정(제어)할 수 있다.
TTM 검출계(7)에 의한 몰드(5) 및 기판(8)의 위치 검출에서, 다층 필름이 정렬 마크 상에 가해지거나 형성될 때에, 간섭 무늬(interference fringe)가 단색 광으로의 조사 시에 발생되고, 정렬 마크가 높은 정밀도로 검출될 수 없다. 수지(리지스트 층)가 정렬 마크 상에 가해지거나 형성될 때에, 수지가 자외선 대역 내의 광으로의 조사 시에 광에 노출된다. 일반적으로, TTM 검출계(7) 등의 정렬계가 수지를 경화시키는 광과 상이한 파장을 갖는 광대역 광을 사용함으로써 간섭 무늬의 발생을 감소시킨다(방지한다).
임프린트 장치(1000)의 동작(임프린트 처리)이 설명될 것이다. 우선, 수지 코팅 기구(6)가 기판(8) 상으로 수지를 가한다(공급한다). 그 다음에, 기판 스테이지(9)가 이동되어 몰드(5) 아래에 수지가 가해진 기판(8)을 위치시킨다. 기판(8)이 몰드(5) 아래에 위치된 후에, 헤드(4)가 이동되어 기판(8) 상의 수지에 대해 몰드(5)를 가압한다(접촉시킨다). 몰드(5)가 수지에 대해 가압된 상태로 남아 있는 동안에, 수지에는 조명 광학계(2)로부터의 광(L1)이 몰드(5)를 통해 조사된다. 수지가 경화된 후에, 헤드(4)가 이동되어 수지로부터 몰드(5)를 분리한다. 이러한 임프린트 처리에 의해, 몰드(5)의 패턴이 기판(8) 상의 수지로 전사되고, 마이크로패턴(디바이스 패턴)이 기판 상에 형성될 수 있다.
이러한 방식으로, 임프린트 장치(1000)는 수지에 조명 광학계(2)로부터의 광(L1)을 조사하고 몰드(5)가 기판(8) 상의 수지 상에 임프린트된 상태를 유지하면서 이것을 경화시킴으로써 기판(8)의 하나의 샷 영역 내에 마이크로패턴을 형성한다. 마이크로패턴이 하나의 샷 영역 내에 형성된 후에, 몰드(5)가 기판(8) 상의 수지로부터 분리(이형)된다. 기판 스테이지(9)가 이동되어 다음의 샷 영역 내로의 임프린트 처리로 시프트한다. 기판(8)의 각각의 샷 영역 내에서 임프린트 처리를 반복함으로써, 마이크로패턴이 모든 샷 영역 내에 형성될 수 있다.
임프린트 처리에서, 몰드(5)의 임프린트 또는 이형으로부터 발생되는 힘이 기판(8)에 추가되고, 기판(8)의 위치가 도 16에 도시된 바와 같이 기판 스테이지(9)에 대해 시프트될 수 있다. 임프린트 처리가 이러한 상태에서 수행되면, 하부의 패턴 그리고 몰드(5)의 패턴이 정확하게 중첩될 수 없고, 그에 의해 디바이스 수율을 감소시킨다.
이를 방지하기 위해, 다이-바이-다이 정렬이 필요하다. 더 구체적으로, 기판(8)의 각각의 샷 영역 내에 몰드(5)를 임프린트하기 전에, 샷 영역 내에 형성되는 정렬 마크(기판-측 마크)(12)가 검출되고, 기판(8)의 오정렬이 검출 결과를 기초로 하여 보정된다. 몰드(5)의 임프린트 및 이형으로부터 발생되는 기판(8)의 오정렬의 영향은 각각의 샷 영역에 대해 정렬 마크를 검출하고 기판(8)의 오정렬을 보정함으로써 감소될 수 있다. 그러므로, 하부의 패턴 그리고 몰드(5)의 패턴이 정확하게 중첩될 수 있다.
임프린트 장치(1000)에서, TTM 검출계(7)의 수차(NA)(45)는 TTM 검출계 그 자체의 크기에 의존한다. 그러나, 조명 광학계(2) 및 조명 광학계(2)로부터의 광을 방해하지 않도록 배치되는 TTM 검출계(7)가 대형화될 수 없고, 그에 따라 NA(45)가 증가될 수 없다. TTM 검출계(7)의 NA(45)가 충분히 증가될 수 없으면, 정렬 시의 광량[TTM 검출계(7)에 의해 검출되는 광량]이 작아지고, 그에 의해 정렬 정밀도를 감소시킨다.
TTM 검출계(7)가 조명 광학계(2)의 광축으로부터 경사지게 배치될 때에, 정렬 마크를 조사하는 광(L2)의 파장은, 제한된 파장 대역에 제한된다. 더 구체적으로, 정렬 마크를 조사하는 광(L2)의 파장은 TTM 검출계(7)의 경사 각도에 대응하는 리트로 구성, TTM 검출계(7)의 NA(45) 그리고 정렬 마크의 피치의 조건이 충족되는 파장 대역에 제한된다. 위에서 설명된 것과 같이, TTM 검출계(7) 등의 정렬계는 일반적으로 정렬 마크를 조사하는 광으로서 넓은 파장의 광을 사용한다. 이는, 정렬 마크가 프로세스 기판(다양한 다층 필름 구조물) 상에 형성되며, 광 성분이 주어진 파장에서 서로 약해지는 간섭 조건이 있더라도 넓은 파장 대역 내의 광이 정렬의 확실성(robustness)을 보증하도록 다른 파장 대역 내에서 소정의 광량을 보증하기 때문이다.
그러나, 임프린트 장치(1000)에서, 정렬 마크를 조사하는 광(L2)의 파장 대역은 리트로 구성의 조건에 제한된다. 광 성분이 광(L2)의 파장에서 서로 약해지는 조건을 갖는 다층 필름 구조물이 프로세스 기판 상에 형성될 때에, 정렬 시의 광량이 감소된다. TTM 검출계(7)의 검출 정밀도가 감소되면, 기판(8)의 오정렬이 다이-바이-다이 정렬에서 높은 정밀도로 보정될 수 없고, 하부의 패턴 그리고 몰드(5)의 패턴이 몰드(5)를 임프린트할 때에 정확하게 중첩될 수 없다.
이를 해결하기 위해, 본 발명은 TTM 검출계의 NA를 만족스럽게 증가시킬 수 있고 정렬 마크를 조사하는 광으로서 넓은 파장 대역 내의 광을 사용할 수 있고 몰드와 기판 사이의 정렬에서 유리한 임프린트 장치를 제공한다. 하부의 패턴 그리고 몰드 패턴이 정확하게 중첩될 수 있으므로, 디바이스 수율이 증가될 수 있다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에서의 임프린트 장치(1)의 배치를 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1)는 몰드를 사용함으로써 기판 상의 수지를 성형하고 수지를 경화시켜 기판 상으로 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이다. 임프린트 장치(1000)와 마찬가지로, 임프린트 장치(1)는 기판(8)을 보유 지지하는 기판 스테이지(9), 몰드(5)를 보유 지지하는 헤드(4), 수지 코팅 기구(6) 그리고 제어 유닛(10)을 포함한다. 임프린트 장치(1)는 기판(8) 상의 수지를 경화시키는 광, 예컨대 자외선 대역 내의 광(제1 광)(L4)을 방출하는 조명 광학계(20), 몰드-관통(TTM) 검출계(17) 그리고 릴레이 광학계(23)를 또한 포함한다.
TTM 검출계(17)는 광원 그리고 광전 변환 소자(예컨대, CCD) 등의 센서(46)를 포함한다. TTM 검출계(17)는 몰드(5) 상에 형성되는 정렬 마크(몰드-측 마크) 그리고 기판(8) 상에 형성되는 정렬 마크(기판-측 마크) 중 적어도 하나를 검출하는 검출 광학계이다. TTM 검출계(17)는 몰드-측 마크 및 기판-측 마크에 광(제2 광)(L3), 예컨대 가시 대역 또는 적외선 대역 내의 광(L3)을 조사하고, 몰드-측 마크에 의해 반사되는 광(L3)에 의해 형성되는 상 또는 기판-측 마크에 의해 반사되는 광(L3)에 의해 형성되는 상을 검출한다.
릴레이 광학계(23)는 몰드(5)[헤드(4)] 위에 배치된다. 릴레이 광학계(23)는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 합성하고, 이들이 수직으로 기판(8) 내로 진입되게 한다. 릴레이 광학계(23)는 몰드(5)로 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 안내한다. 릴레이 광학계(23)는 광학적으로 공액의 평면[웨이퍼 평면의 결상 평면](47) 상에 웨이퍼 평면[기판(8)이 배치되는 평면]을 결상시키는 기능을 갖는다. 릴레이 광학계(23)는 웨이퍼 평면을 결상시키는 기능을 갖기만 하면 등배계 또는 확대계일 수 있다. 본 실시예에서, 릴레이 광학계(23)는 빔 스플리터(22), 파장 선택 유닛(40) 및 렌즈(49, 50)를 포함한다.
빔 스플리터(22)는 조명 광학계(20)와 TTM 검출계(17) 사이에 개재되어 몰드(5)로 조명 광학계(20)로부터의 광(L4) 그리고 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)을 안내하는 광학 부재(제1 광학 부재)이다. 바꿔 말하면, 빔 스플리터(22)는 상이한 파장을 갖는 광(L4) 및 광(L3)을 합성하는 기능을 갖는다.
임프린트 장치에서, 몰드를 보유 지지하는 헤드, 헤드를 구동시키는 구동 케이블 등이 일반적으로 몰드 위에 배치되고, 그에 따라 배치가 매우 치밀하다(공간의 여유가 없다).
임프린트 장치(1)에서, TTM 검출계(17)는 릴레이 광학계(23)에 의해 결상 평면(47)을 형성함으로써 충분히 큰 공간 내에 배치된다. TTM 검출계(17)가 대형 검출 광학계에 의해 구성될 수 있으므로, TTM 검출계(17)의 수차(NA)가 만족스럽게 증가될 수 있다. 도 1에서, 릴레이 광학계(23)는 TTM 검출계(17)와 몰드(5) 사이에 개재된다. TTM 검출계(17)는 릴레이 광학계(23)를 통해 몰드(5)(몰드-측 마크) 및 기판(8)(기판-측 마크)에 광(L3)을 조사하고, 몰드(5)와 기판(8) 사이의 오정렬을 검출한다.
TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)은 릴레이 광학계(23)를 구성하는 렌즈(49), 파장 선택 유닛(40), 빔 스플리터(22) 및 렌즈(50)를 통과하고, 몰드(5) 및 기판(8)을 조사한다. TTM 검출계(17)의 센서(46)는 몰드(5) 및 기판(8)에 의해 반사되는 광(L3)을 검출한다. 검출 결과를 기초로 하여, 몰드(5)와 기판(8) 사이의 정렬이 수행된다.
임프린트 장치(1)의 TTM 검출계(17)의 NA(52)가 임프린트 장치(1000)의 TTM 검출계(7)의 NA(45)보다 훨씬 크다. TTM 검출계(17)의 NA를 증가시킴으로써, 만족스러운 광량[TTM 검출계(17)의 센서(46)에 의해 검출되는 광량]이 정렬 시에 보증될 수 있고, 그에 의해 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬을 실시한다.
TTM 검출계(17)와 마찬가지로, 조명 광학계(20)는 몰드(5) 위의 위치를 방해하지 않고, 충분히 큰 공간 내에 배치된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)은 렌즈(48)를 통과하고, 빔 스플리터(22) 내로 진입되고, 빔 스플리터(22)에 의해 반사된다. 빔 스플리터(22)에 의해 반사되는 광(L4)은 렌즈(50)를 통과하고, 몰드(5)를 통해 기판(8)에 도달된다.
이러한 방식으로, 본 실시예에 따르면, 빔 스플리터(22), 즉 빔 스플리터(22)를 포함하는 릴레이 광학계(23)가 몰드(5) 위에 배치된다. 이는 충분히 큰 공간 내에 TTM 검출계(17) 및 조명 광학계(20)의 양쪽 모두를 배치하는 것을 가능케 한다.
도 1에서, 빔 스플리터(22) 내부측에서의 빔의 굴절이 도시되어 있지 않다. 실제로, 빔 스플리터(22) 내로 수직으로 진입되는 빔 이외의 빔, 즉 릴레이 광학계(23)의 축 상의 빔이 빔 스플리터(22)를 통과할 때에 약간 시프트된다.
도 2는 빔 스플리터(22)의 투과율 특성의 예를 도시하는 그래프이다. 도 2에서, 종축은 투과율[%]을 나타내고, 횡축은 파장[㎚]을 나타낸다. TTM 검출계(17)는 광(L3)으로서 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 넓은 파장 범위(예컨대, 500 ㎚ 내지 800 ㎚)의 광을 사용한다. 빔 스플리터(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광에 대해 높은 투과율을 그리고 자외선 대역 내의 광에 대해 낮은 투과율을 갖는다. 자외선 대역 내의 광에 대한 투과율을 0으로 하기 어려우므로, 자외선 대역 내의 광에 대한 빔 스플리터(22)의 투과율이 약 수 %로 된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 대부분이 빔 스플리터(22)에 의해 반사되고, 그 일부가 몰드(5) 또는 기판(8)에 의해 반사되고, 그 다음에 그 대부분이 빔 스플리터(22)에 의해 재차 반사된다[즉, 조명 광학계(20)로 복귀된다]. 그러나, 광(L4)의 일부가 빔 스플리터(22)를 통과하고, TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 일부가 TTM 검출계(17)에 도달되면, 이것이 센서(46)에 의해 검출되는 광의 노이즈로 되고, 그에 의해 정렬 정밀도를 감소시킨다.
빔 스플리터(22)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재[예컨대, 렌즈(49) 그리고 TTM 검출계(17)의 광학계를 구성하는 광학 부재]가 광(L3)의 파장(가시 대역 내지 적외선 대역 내의 파장)에 대해 소정의 성능을 실시하도록 설계 및 제조된다. 이들 광학 부재는 자외선 대역 내의 광(높은 광자 에너지를 갖는 광)에 대한 충분한 내구성을 항상 갖지는 않는다. 이들 광학 부재에 자외선 대역 내의 광, 즉 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 조사되면, 성능이 저하될 수 있다. 위에서 언급된 광학 부재는 유리 재료, 광학 필름(예컨대, 반사 방지 필름 및 반사 필름) 그리고 유리 재료를 접합시키는 접착제를 포함하는 점에 유의한다.
본 실시예에서, 파장 선택 유닛(40)은 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 빔 스플리터(22)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재를 조사하지(그에 도달되지) 않도록 빔 스플리터(22)의 후속의 스테이지 내에 배치된다. 파장 선택 유닛(40)은 빔 스플리터(22)와 TTM 검출계(17) 사이에, 본 실시예에서는 빔 스플리터(22)와 렌즈(49) 사이에 개재된다.
파장 선택 유닛(40)은 정렬 마크에 의해 반사되어 빔 스플리터(22)를 통해 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L3)을 투과시키고 기판(8)에 의해 반사되어 빔 스플리터(22)를 통해 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L4)을 차단하는 기능을 갖는다. 파장 선택 유닛(40)은 자외선 대역 내의 광[조명 광학계(20)로부터의 광(L4)]을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광[TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)]을 투과시키는 광학 부재(제2 광학 부재)이다. 파장 선택 유닛(40)은 자외선 대역 내의 광을 흡수할 수 있고, 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시킬 수 있다. 더 구체적으로, 파장 선택 유닛(40)은 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L4)을 반사하는 반사 부재 또는 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광을 흡수하는 흡수 부재에 의해 구성된다.
도 3은 파장 선택 유닛(40)의 투과율 특성의 예를 도시하는 그래프이다. 도 3에서, 종축은 투과율[%]을 나타내고, 횡축은 파장[㎚]을 나타낸다. 파장 선택 유닛(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 자외선 대역 내의 광[불필요한 광(L4)]이 1% 이하이도록 절단하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광[필요한 광(L3)]을 투과시키는 특성을 갖는다.
빔 스플리터(22)와 TTM 검출계(17) 사이에 파장 선택 유닛(40)을 개재함으로써, 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달되는 것이 방지될 수 있다. 정렬 시에, 센서(46)는 단지 정렬 마크에 의해 반사되는 광(L3)을 [즉, 광(L4)에 의해 발생되는 노이즈를 포함하지 않는 상태로] 검출할 수 있고, 그에 따라 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 실시될 수 있다. 또한, 자외선에 대한 내구성을 갖지 못하는 광학 부재, 즉 빔 스플리터(22)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재의 성능의 저하가 방지될 수 있다. 그러므로, 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 장기간 동안 유지될 수 있다.
본 실시예에 따른 임프린트 장치(1)는 몰드(5)가 임프린트 또는 이형될 때에 발생되는 기판(8)의 오정렬을 높은 정밀도로 보정할 수 있다. 임프린트 장치(1)는 높은 정밀도로 하부의 패턴 상에 몰드(5)의 패턴을 중첩시킬 수 있다. 기판(8)의 오정렬은 TTM 검출계(17)에 의해 검출된 몰드-측 마크[그 상(제1 상)] 및 기판-측 마크[그 상(제2 상)]을 기초로 하여 몰드(5) 및 기판(8)의 상대 위치를 제어 유닛(10)에 의해 제어함으로써 보정된다는 점에 유의한다.
도 1에서, 파장 선택 유닛(40)은 위에서 설명된 것과 같이 렌즈(49)와 빔 스플리터(22) 사이에 개재된다. 그러나, 렌즈(49)가 조명 광학계(20)로부터의 광에 대한 내구성을 가질 때에[즉, 렌즈(49)가 렌즈(50)와 동일한 구성을 가질 때에], 파장 선택 유닛(40)이 렌즈(49)와 TTM 검출계(17) 사이에 개재될 수 있다.
<제2 실시예>
도 4는 본 발명의 제2 실시예에서의 임프린트 장치(1)의 배치를 도시하는 개략도이다. 렌즈(49)가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 도 4에서, 자외선 대역 내의 광[조명 광학계(20)로부터의 광(L4)]을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광[TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)]을 투과시키는 광학 필름 또는 자외선 대역 내의 광을 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 광학 필름이 렌즈(49) 상에 형성된다. 이는 렌즈(49)에 파장 선택 유닛(40)의 기능을 제공한다. 렌즈(49)는 자외선 대역 내의 광을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 재료 또는 자외선 대역 내의 광을 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 재료로 제조될 수 있다.
<제3 실시예>
도 5는 본 발명의 제3 실시예에서의 임프린트 장치(1)의 배치를 도시하는 개략도이다. 빔 스플리터(22)가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 도 5에서, 빔 스플리터(22)를 구성하는 2개의 프리즘 중에서, TTM 검출계(17)에 더 근접한 프리즘이 파장 선택 유닛(40)의 기능을 갖는다. 더 구체적으로, TTM 검출계(17)에 더 근접한 프리즘은 자외선 대역 내의 광을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 재료 또는 자외선 대역 내의 광을 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 재료로 제조된다. 자외선 대역 내의 광을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 광학 필름 또는 자외선 대역 내의 광을 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 광학 필름이 빔 스플리터(22) 상에 형성될 수 있다.
<제4 실시예>
도 6은 본 발명의 제4 실시예에서의 임프린트 장치(1A)의 배치를 도시하는 개략도이다. 제1, 제2 및 제3 실시예에서, 빔 스플리터는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)을 투과시키고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 반사하는 특성을 갖는다. 이러한 빔 스플리터의 기능은 역전될 수 있다. 바꿔 말하면, 빔 스플리터는 광(L3) 및 광(L4) 중 하나를 투과시키고 다른 광을 반사하는 특성을 가지면 충분하다.
도 6에서의 임프린트 장치(1A)에서, 임프린트 장치(1)에서와 같이, 빔 스플리터(26)를 포함하는 릴레이 광학계(23)가 몰드(5) 위에 배치된다. 릴레이 광학계(23)는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 합성하고, 이들이 수직으로 기판(8) 내로 진입되게 한다. 릴레이 광학계(23)는 몰드(5)로 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 안내한다. 릴레이 광학계(23)는 광학적으로 공액의 평면[웨이퍼 평면의 결상 평면](47) 상에 웨이퍼 평면[기판(8)이 배치되는 평면]을 결상시키는 기능을 갖는다. 릴레이 광학계(23)는 웨이퍼 평면을 결상시키는 기능을 갖기만 하면 등배계 또는 확대계일 수 있다. 본 실시예에서, 릴레이 광학계(23)는 빔 스플리터(26), 파장 선택 유닛(40) 및 렌즈(49, 50)를 포함한다. 빔 스플리터(26)의 특성은 빔 스플리터(22)와 상이하다는 점에 유의한다.
TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)은 릴레이 광학계(23)를 구성하는 렌즈(49) 및 파장 선택 유닛(40)을 통과하고, 빔 스플리터(26)에 의해 반사되고, 렌즈(50)를 통과하고, 몰드(5) 및 기판(8)을 조사한다. TTM 검출계(17)의 센서(46)가 몰드(5) 및 기판(8)에 의해 반사되는 광(L3)을 검출한다. 검출 결과를 기초로 하여, 몰드(5)와 기판(8) 사이의 정렬이 수행된다.
임프린트 장치(1A)의 TTM 검출계(17)의 NA(52)가 임프린트 장치(1000)의 TTM 검출계(7)의 NA(45)보다 훨씬 크다. TTM 검출계(17)의 NA를 증가시킴으로써, 만족스러운 광량[TTM 검출계(17)의 센서(46)에 의해 검출되는 광량]이 정렬 시에 보증될 수 있고, 그에 의해 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬을 실시한다.
TTM 검출계(17)와 마찬가지로, 조명 광학계(20)는 몰드(5) 위의 위치를 방해하지 않고, 충분히 큰 공간 내에 배치된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)은 렌즈(48)를 통과하고, 빔 스플리터(26) 내로 진입되고, 그를 통과한다. 빔 스플리터(26)를 통과한 광(L4)은 렌즈(50)를 통과하고, 몰드(5)를 통해 기판(8)에 도달된다. 이러한 방식으로, 본 실시예에 따르면, 빔 스플리터(26), 즉 빔 스플리터(26)를 포함하는 릴레이 광학계(23)가 몰드(5) 위에 배치된다. 이는 충분히 큰 공간 내에 TTM 검출계(17) 및 조명 광학계(20)의 양쪽 모두를 배치하는 것을 가능케 한다.
도 7은 빔 스플리터(26)의 반사율 특성의 예를 도시하는 그래프이다. 도 7에서, 종축은 반사율[%]을 나타내고, 횡축은 파장[㎚]을 나타낸다. TTM 검출계(17)는 광(L3)으로서 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 넓은 파장 범위(예컨대, 500 ㎚ 내지 800 ㎚)의 광을 사용한다. 빔 스플리터(26)는 도 7에 도시된 바와 같이 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광에 대해 높은 반사율을 그리고 자외선 대역 내의 광에 대해 낮은 반사율을 갖는다. 자외선 대역 내의 광에 대한 반사율을 0으로 하기 어려우므로, 자외선 대역 내의 광에 대한 빔 스플리터(26)의 반사율이 약 수 %로 된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 대부분이 빔 스플리터(26)를 통과하고, 그 일부가 몰드(5) 또는 기판(8)에 의해 반사되고, 그 다음에 그 대부분이 빔 스플리터(26)를 재차 통과한다[즉, 조명 광학계(20)로 복귀된다]. 그러나, 광(L4)의 일부가 빔 스플리터(26)에 의해 반사되고, TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 일부가 TTM 검출계(17)에 도달되면, 이것이 센서(46)에 의해 검출되는 광의 노이즈로 되고, 그에 의해 정렬 정밀도를 감소시킨다.
빔 스플리터(26)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재[예컨대, 렌즈(49) 그리고 TTM 검출계(17)의 광학계를 구성하는 광학 부재]가 광(L3)의 파장(가시 대역 내지 적외선 대역 내의 파장)에 대해 소정의 성능을 실시하도록 설계 및 제조된다. 이들 광학 부재는 자외선 대역 내의 광(높은 광자 에너지를 갖는 광)에 대한 충분한 내구성을 항상 갖지는 않는다. 이들 광학 부재에 자외선 대역 내의 광, 즉 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 조사되면, 성능이 저하될 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서, 파장 선택 유닛(40)은 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 빔 스플리터(26)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재를 조사하지(그에 도달되지) 않도록 빔 스플리터(26)의 후속의 스테이지 내에 배치된다. 파장 선택 유닛(40)은 빔 스플리터(26)와 TTM 검출계(17) 사이에 그리고 본 실시예에서 빔 스플리터(26)와 렌즈(49) 사이에 개재된다.
파장 선택 유닛(40)은 정렬 마크에 의해 반사되어 빔 스플리터(26)를 통해 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L3)을 투과시키고 기판(8)에 의해 반사되어 빔 스플리터(26)를 통해 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L4)을 차단하는 기능을 갖는 광학 부재이다. 예컨대, 파장 선택 유닛(40)은 자외선 대역 내의 광[조명 광학계(20)로부터의 광(L4)]을 반사하고, 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광[TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)]을 투과시킨다. 파장 선택 유닛(40)은 자외선 대역 내의 광을 흡수할 수 있고, 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시킬 수 있다.
빔 스플리터(26)와 TTM 검출계(17) 사이에 파장 선택 유닛(40)을 개재함으로써, 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달되는 것이 방지될 수 있다. 정렬 시에, 센서(46)는 단지 정렬 마크에 의해 반사되는 광(L3)을 [즉, 광(L4)에 의해 발생되는 노이즈를 포함하지 않는 상태로] 검출할 수 있고, 그에 따라 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 실시될 수 있다. 또한, 자외선에 대한 내구성을 갖지 못하는 광학 부재, 즉 빔 스플리터(26)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재의 성능의 저하가 방지될 수 있다. 그러므로, 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 장기간 동안 유지될 수 있다.
본 실시예에 따른 임프린트 장치(1A)는 몰드(5)가 임프린트 또는 이형될 때에 발생되는 기판(8)의 오정렬을 높은 정밀도로 보정할 수 있다. 임프린트 장치(1A)는 높은 정밀도로 하부의 패턴 상에 몰드(5)의 패턴을 중첩시킬 수 있다.
렌즈(49) 또는 빔 스플리터(26)(그를 구성하는 프리즘)가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 제2 실시예(도 4)에서 설명된 것과 같이, 렌즈(49)는 자외선 대역 내의 광(L4)을 반사 또는 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광(L3)을 투과시키는 광학 필름 또는 재료를 사용하여 구성된다. 마찬가지로, 제3 실시예(도 5)에서 설명된 것과 같이, 빔 스플리터(26)는 자외선 대역 내의 광(L4)을 반사 또는 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광(L3)을 투과시키는 광학 필름 또는 재료를 사용하여 구성된다.
<제5 실시예>
도 8은 본 발명의 제5 실시예에서의 임프린트 장치(1B)의 배치를 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1, 1A)는 프리즘에 의해 각각 구성되는 빔 스플리터(22, 26)를 포함한다. 그러나, 임프린트 장치는 도 8에 도시된 임프린트 장치(1B)에서와 같이 평탄형 빔 스플리터(28)를 포함할 수 있다.
평탄형 빔 스플리터(28)는 도 2에 도시된 바와 같은 투과율 특성을 갖는 광학 필름이 형성되는 평판에 의해 구성된다. 그러나, 평탄형 빔 스플리터(28)가 또한 소위 이색성 미러(dichroic mirror)로 교체될 수 있다. 평탄형 빔 스플리터(28)의 특성은 완벽한 반사 특성 또는 완벽한 투과 특성이 아닐 수 있다. 예컨대, 평탄형 빔 스플리터(28)는 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 90%를 반사하고 광(L4)의 10%를 투과시키고 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)의 90%를 투과시키고 광(L3)의 10%를 반사하는 특성을 가질 수 있다. 평탄형 빔 스플리터(28) 상에서의 반사 및 투과의 비율은 9:1에 제한되지 않고, 8:2, 7:3 등일 수 있다는 점에 유의한다. 몰드(5) 또는 기판(8)에 의해 반사되는 광(L4)이 TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달되는 것을 방지하기 위해, 파장 선택 유닛(40)이 바람직하게는 평탄형 빔 스플리터(28)와 TTM 검출계(17) 사이에 개재된다.
<제6 실시예>
도 9는 본 발명의 제6 실시예에서의 임프린트 장치(1C)의 배치를 도시하는 개략도이다. 제 5 실시예에서, 평탄형 빔 스플리터(28)는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)을 투과시키고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 반사하는 특성을 갖는다. 그러나, 이러한 특성은 역전될 수 있다. 임프린트 장치(1C)에서, 임프린트 장치(1B)에서와 같이, 평탄형 빔 스플리터(30)를 포함하는 릴레이 광학계(23)가 몰드(5) 위에 배치된다. 릴레이 광학계(23)는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 합성하고, 이들이 수직으로 기판(8) 내로 진입되게 한다. 릴레이 광학계(23)는 몰드(5)로 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 안내한다.
평탄형 빔 스플리터(30)는 도 7에 도시된 바와 같은 반사율 특성을 갖는 광학 필름이 형성되는 평판에 의해 구성된다. 그러나, 평탄형 빔 스플리터(30)가 또한 소위 이색성 미러로 교체될 수 있다. 평탄형 빔 스플리터(30)의 특성은 완벽한 반사 특성 또는 완벽한 투과 특성이 아닐 수 있다. 예컨대, 평탄형 빔 스플리터(30)는 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 90%를 투과시키고 광(L4)의 10%를 반사하고 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)의 90%를 반사하고 광(L3)의 10%를 투과시키는 특성을 가질 수 있다. 평탄형 빔 스플리터(30) 상에서의 반사 및 투과의 비율은 9:1에 제한되지 않고, 8:2, 7:3 등일 수 있다는 점에 유의한다. 몰드(5) 또는 기판(8)에 의해 반사되는 광(L4)이 TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달되는 것을 방지하기 위해, 파장 선택 유닛(40)이 바람직하게는 평탄형 빔 스플리터(30)와 TTM 검출계(17) 사이에 개재된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 광학 부재, 예컨대 평탄형 빔 스플리터(30)의 후속의 스테이지 내에 배치되는 렌즈(49)가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 렌즈(49)는 자외선 대역 내의 광(L4)을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광(L3)을 투과시키는 광학 필름 또는 재료를 사용하여 구성된다.
위에서 설명된 실시예는 TTM 검출계(17)가 1개의 계통으로부터 형성되는 경우를 예시하였다. 그러나, TTM 검출계(17)는 복수 개의 계통으로부터 형성될 수 있다. 예컨대, 기판(8) 상의 샷 영역 내의 복수 개의 부분이 다이-바이-다이 정렬 시에 동시에 측정되어야 할 때에, TTM 검출계(17)가 바람직하게는 복수 개의 계통으로부터 형성된다. TTM 검출계(17)가 1개의 계통으로부터 형성될 때에도, 샷 영역 내의 복수 개의 부분이 기판 스테이지(9) 또는 TTM 검출계(17)를 이동시킴으로써 측정될 수 있다. 그러나, 기판 스테이지(9) 또는 TTM 검출계(17)가 이동될 것이 필요하고, 그에 따라 정렬 정밀도가 쉽게 하락된다. 몰드(5) 위의 배치가 위에서 설명된 것과 같이 매우 치밀하므로, 복수 개의 계통으로부터 TTM 검출계(17)를 형성하는 것이 배치 면에서 어렵다. TTM 검출계(17)는 몰드-측 마크 및 기판-측 마크의 상 그리고 또한 몰드-측 마크로부터의 광과 기판-측 마크로부터의 광 사이의 간섭 광을 검출할 수 있고, 그에 의해 몰드와 기판 사이의 정렬을 수행한다.
릴레이 광학계(23)[예컨대, 빔 스플리터(22)]가 몰드(5) 위에 배치되면, 높은 정렬 정밀도가 실시될 수 있다. 즉, 높은 NA를 갖는 TTM 검출계(17)가 복수 개의 계통으로부터 형성되더라도, 이것이 몰드(5) 위에 배치될 수 있다. 결과적으로, 기판(8) 상의 단일의 샷 영역 내의 복수 개의 상이한 부분이 동시에 측정될 수 있고, 높은 정밀도의 정렬이 실시될 수 있다.
<제7 실시예>
도 11은 본 발명의 제7 실시예에서의 임프린트 장치(1D)의 배치를 도시하는 개략도이다. 위에서 설명된 실시예는 빔 스플리터가 릴레이 광학계의 동공 공간(pupil space) 내에 배치되는 경우를 예시하였다. 그러나, 일부 경우에, 빔 스플리터는 릴레이 광학계의 배치로 인해 동공 공간 내에 배치될 수 없다. 이러한 경우에, 빔 스플리터는 도 11에 도시된 임프린트 장치(1D)에서와 같이 릴레이 광학계의 동공 공간 내에 배치되지 않고 상 평면 근처의 위치에 배치된다.
릴레이 광학계(61)는 몰드(5)[헤드(4)] 위에 배치된다. 릴레이 광학계(61)는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 합성하고, 이들이 수직으로 기판(8) 내로 진입되게 한다. 릴레이 광학계(61)는 몰드(5)로 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3) 그리고 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)을 안내한다. 릴레이 광학계(61)는 광학적으로 공액의 평면[웨이퍼 평면의 결상 평면](47) 상에 웨이퍼 평면[기판(8)이 배치되는 평면]을 결상시키는 기능을 갖는다. 본 실시예에서, 릴레이 광학계(61)는 빔 스플리터(56), 파장 선택 유닛(40), 광학계(60), 평행 평판(39) 및 렌즈(58, 65)를 포함한다.
빔 스플리터(56)는 평행 평판 빔 스플리터이고, 상 평면 근처의 위치에 배치된다. 빔 스플리터(56)는 몰드(5)로 조명 광학계(20)로부터의 광(L4) 그리고 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)을 안내하는 광학 부재이다.
릴레이 광학계(61)를 구성하는 광학 부재가 광학계(60)의 중심, 즉 릴레이 광학계(61)의 중심에 대해 점-대칭이도록(광학적으로 대칭의 형상을 갖도록) 배치된다. 릴레이 광학계(61)를 대칭 광학계로 구성함으로써, 코마(coma)의 발생이 방지될 수 있다. 릴레이 광학계(61)는 파장 선택 유닛(40)과 동일한 형상을 갖는 평행 평판(39)을 포함한다.
광학계(60)는 볼록 및 오목 렌즈의 조합에 의해 구성된다. 광학계(60)는 TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)의 파장 대역(예컨대, 가시 대역 내지 적외선 대역) 내의 릴레이 광학계(61)의 색 수차를 만족스럽게 보정한다. 볼록 및 오목 렌즈는 서로에 접합될 수 있고, 접착제가 접합 표면 상에 사용될 수 있다.
TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)은 렌즈(65) 및 평행 평판(39)을 통과하고, 광학계(60)에 도달된다. 광학계(60) 및 파장 선택 유닛(40)을 통과한 광(L3)은 빔 스플리터(56)에 의해 반사되고, 렌즈(58)를 통과하고, 몰드(5) 및 기판(8)을 조사한다. TTM 검출계(17)의 센서(46)는 몰드(5) 및 기판(8)에 의해 반사되는 광(L3)을 검출한다. 검출 결과를 기초로 하여, 몰드(5)와 기판(8) 사이의 정렬이 수행된다.
반면에, 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)은 조명계 렌즈(59)를 통과하고, 빔 스플리터(56) 내로 진입되고, 그를 통과한다. 빔 스플리터(56)를 통과한 광(L4)은 렌즈(58)를 통과하고, 몰드(5)를 통해 기판(8)에 도달된다.
평행 평판 빔 스플리터(56)가 상 평면 근처의 위치에 경사지게 배치되므로, 비대칭 수차가 빔 스플리터(56)를 통과하는 광(L3) 내에서 발생된다. 그러나, 임프린트 장치에서, TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)의 결상 성능이 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)보다 중요하다. 그러므로, 평행 평판 빔 스플리터(56)가 사용될 때에, 광(L3)으로서 빔 스플리터(56)에 의해 반사되는 광을 그리고 광(L4)으로서 빔 스플리터(56)를 통과하는 광을 설정하는 것이 바람직하다.
빔 스플리터(56)는 도 7에 도시된 바와 같은 반사율 특성을 갖는다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 대부분이 빔 스플리터(56)를 통과하고, 그 일부가 몰드(5) 또는 기판(8)에 의해 반사되고, 그 다음에 그 대부분이 빔 스플리터(56)를 재차 통과한다[즉, 조명 광학계(20)로 복귀된다]. 그러나, 광(L4)의 일부가 빔 스플리터(56)에 의해 반사되고, TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 일부가 TTM 검출계(17)에 도달되면, 이것이 센서(46)에 의해 검출되는 광의 노이즈로 되고, 그에 의해 정렬 정밀도를 감소시킨다.
빔 스플리터(56)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재[예컨대, 광학계(60) 그리고 TTM 검출계(17)의 광학계를 구성하는 광학 부재]가 광(L3)의 파장(가시 대역 내지 적외선 대역 내의 파장)에 대해 소정의 성능을 실시하도록 설계 및 제조된다. 이들 광학 부재는 자외선 대역 내의 광(높은 광자 에너지를 갖는 광)에 대한 충분한 내구성을 항상 갖지는 않는다. 이들 광학 부재에 자외선 대역 내의 광, 즉 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 조사되면, 성능이 저하될 수 있다.
그러므로, 본 실시예에서, 파장 선택 유닛(40)은 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 빔 스플리터(56)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재를 조사하지(그에 도달되지) 않도록 빔 스플리터(56)의 후속의 스테이지 내에 배치된다. 파장 선택 유닛(40)은 빔 스플리터(56)와 TTM 검출계(17) 사이에 그리고 본 실시예에서 빔 스플리터(56)와 광학계(60) 사이에 개재된다.
파장 선택 유닛(40)은 정렬 마크에 의해 반사되어 빔 스플리터(56)를 통해 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L3)을 투과시키고 기판(8)에 의해 반사되어 빔 스플리터(56)를 통해 TTM 검출계(17)를 향해 진행되는 광(L4)을 차단하는 기능을 갖는 광학 부재이다. 예컨대, 파장 선택 유닛(40)은 자외선 대역 내의 광[조명 광학계(20)로부터의 광(L4)]을 반사하고, 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광[TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)]을 투과시킨다. 파장 선택 유닛(40)은 자외선 대역 내의 광을 흡수할 수 있고, 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시킬 수 있다.
빔 스플리터(56)와 TTM 검출계(17) 사이에 파장 선택 유닛(40)을 개재함으로써, 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달되는 것이 방지될 수 있다. 정렬 시에, 센서(46)는 단지 정렬 마크에 의해 반사되는 광(L3)을 [즉, 광(L4)에 의해 발생되는 노이즈를 포함하지 않는 상태로] 검출할 수 있고, 그에 따라 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 실시될 수 있다. 또한, 자외선에 대한 내구성을 갖지 못하는 광학 부재, 즉 빔 스플리터(56)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재의 성능의 저하가 방지될 수 있다. 그러므로, 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 장기간 동안 유지될 수 있다.
광학계(60)의 일부가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같이, 광학계(60)를 구성하는 렌즈(70)[빔 스플리터(56)에 가장 근접한 렌즈]가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 광학계(60)를 구성하는 렌즈(70)는 자외선 대역 내의 광을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 재료 또는 자외선 대역 내의 광을 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 재료로 제조된다. 자외선 대역 내의 광을 반사하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 광학 필름 또는 자외선 대역 내의 광을 흡수하고 가시 대역 내지 적외선 대역 내의 광을 투과시키는 광학 필름이 광학계(60)를 구성하는 렌즈(70) 상에 형성될 수 있다.
<제8 실시예>
도 13은 본 발명의 제8 실시예에서의 임프린트 장치(1E)의 배치를 도시하는 개략도이다. 임프린트 장치(1E)는 임프린트 장치(1D) 내의 릴레이 광학계(61)에 미러(57)를 추가함으로써 구성된다. 릴레이 광학계(61)는 투과 부재 그리고 또한 반사 부재[빔 스플리터(56) 및 미러(57)]의 관점에서 광학계(60)의 중심, 즉 릴레이 광학계(61)의 중심에 대해 점-대칭으로 된다.
TTM 검출계(17)로부터의 광(L3)이 빔 스플리터(56)에 의해 반사되므로, 미러(57)의 반사 특성(각각의 반사율 또는 반사 각도에 대한 위상 변화량)이 바람직하게는 빔 스플리터(56)와 동일하다. 예컨대, 미러(57)의 반사 특성이 빔 스플리터(56)와 동일하도록 설정함으로써, 미러(57)가 각각의 반사 각도에 대해 빔 스플리터(56) 내에서 발생되는 위상 변화량을 상쇄할 수 있다. 따라서, 릴레이 광학계(61)의 만족스러운 결상 특성이 유지될 수 있다. 릴레이 광학계(61)의 결상 특성이 허용 가능한 범위 내에 속하면, 미러(57) 및 빔 스플리터(56)의 반사 특성이 상이할 수 있다.
빔 스플리터(56)는 도 7에 도시된 바와 같은 반사율 특성을 갖는다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 대부분이 빔 스플리터(56)를 통과하고, 그 일부가 몰드(5) 또는 기판(8)에 의해 반사되고, 그 다음에 그 대부분이 빔 스플리터(56)를 재차 통과한다[즉, 조명 광학계(20)로 복귀된다]. 그러나, 광(L4)의 일부가 빔 스플리터(56)에 의해 반사되고, TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달된다. 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)의 일부가 TTM 검출계(17)에 도달되면, 이것이 센서(46)에 의해 검출되는 광의 노이즈로 되고, 그에 의해 정렬 정밀도를 감소시킨다.
본 실시예에서, 제7 실시예에서와 같이, 빔 스플리터(56)와 TTM 검출계(17) 사이에 파장 선택 유닛(40)을 개재함으로써, 조명 광학계(20)로부터의 광(L4)이 TTM 검출계(17)[센서(46)]에 도달되는 것이 방지될 수 있다. 정렬 시에, 센서(46)는 단지 정렬 마크에 의해 반사되는 광(L3)을 [즉, 광(L4)에 의해 발생되는 노이즈를 포함하지 않는 상태로] 검출할 수 있고, 그에 따라 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 실시될 수 있다. 또한, 자외선에 대한 내구성을 갖지 못하는 광학 부재, 즉 빔 스플리터(56)로부터 센서(46)까지 연장되는 광로 내에 삽입되는 광학 부재의 성능의 저하가 방지될 수 있다. 이와 같이, 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬이 장기간 동안 유지될 수 있다.
광학계(60)의 일부가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 도 14에 도시된 바와 같이, 광학계(60)를 구성하는 렌즈(70)[빔 스플리터(56)에 가장 근접한 렌즈]가 파장 선택 유닛(40)의 기능을 가질 수 있다.
<제9 실시예>
위에서 설명된 것과 같이, 각각의 실시예에 따른 임프린트 장치는 높은 정밀도의 다이-바이-다이 정렬을 실시할 수 있고, 하부의 패턴 그리고 몰드 패턴을 정확하게 중첩시킬 수 있고, 그에 따라 디바이스 수율을 증가시킨다. 그러므로, 각각의 실시예에 따른 임프린트 장치는 반도체 디바이스 등의 저-비용 및 고-품질 물품을 제공할 수 있다. 물품으로서 디바이스(예컨대, 반도체 디바이스, 자기 저장 매체 또는 액정 디스플레이 소자)를 제조하는 방법이 설명될 것이다. 제조 방법은 각각의 실시예에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판(예컨대, 웨이퍼, 유리 판 또는 필름 기판) 상에 패턴을 전사(형성)하는 단계를 포함한다. 제조 방법은 패턴이 전사된 기판을 에칭하는 단계를 추가로 포함한다. 패턴 도트 매체(기록 매체) 또는 광학 소자 등의 또 다른 물품을 제조할 때에, 제조 방법은 에칭 단계 대신에 패턴이 전사된 기판을 가공하는 또 다른 가공 단계를 포함한다.
본 발명이 예시 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시 실시예에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 다음의 특허청구범위의 범주는 모든 이러한 변형 그리고 등가의 구조 및 기능을 망라하도록 가장 넓은 해석에 따라야 한다.

Claims (15)

  1. 몰드를 사용하여 기판 상의 임프린트 재료 상에 패턴을 형성하는 임프린트 장치이며,
    상기 임프린트 재료를 경화시키는 제1 광을 상기 임프린트 재료에 조사하도록 구성된 조명 유닛과,
    상기 몰드 상에 형성되는 마크 및 상기 기판 상에 형성되는 마크에 제2 광을 조사하고, 상기 마크에 의해 반사되는 상기 제2 광을 센서에 안내하도록 구성된 검출 광학계와,
    상기 검출 광학계와의 사이에 기판 평면의 결상 평면을 형성하도록 구성된 릴레이 광학계를 포함하고,
    상기 릴레이 광학계는,
    상기 조명 유닛으로부터의 상기 제1 광과 상기 검출 광학계로부터의 상기 제2 광을 합성하고, 합성된 상기 제1 광 및 제2 광을 상기 몰드로 안내하도록 구성된 합성 유닛과,
    상기 마크로부터의 광 중 상기 합성 유닛을 통한 상기 제2 광을 투과시키고, 투과된 상기 제2 광을 상기 센서에 입사시키고, 상기 마크로부터의 광 중 상기 합성 유닛을 통한 상기 제1 광을 차단하도록 구성된 광학 부재와,
    상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 상기 광학 부재에 대향하는 측에 배치되는 광 투과 부재를 포함하고,
    상기 릴레이 광학계를 구성하는 렌즈는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 점 대칭으로 배치되는, 임프린트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 부재 및 상기 광 투과 부재는 평판 부재인, 임프린트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 상기 합성 유닛 측에 배치되고,
    상기 광 투과 부재는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 상기 검출 광학계 측에 배치되는, 임프린트 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 광학계는 상기 광학 부재 및 상기 광 투과 부재에 추가하여 볼록 렌즈 및 오목 렌즈를 포함하고,
    상기 볼록 렌즈 및 상기 오목 렌즈는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 점 대칭으로 배치되는, 임프린트 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 볼록 렌즈 및 상기 오목 렌즈는 색 수차를 보정하기 위한 광학계인, 임프린트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마크로부터의 광 중 상기 합성 유닛에 의해 반사되는 상기 제2 광은 상기 센서로 안내되고,
    상기 릴레이 광학계는, 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 상기 합성 유닛에 대향하는 측에 배치되는 광 반사 부재를 포함하는, 임프린트 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 합성 유닛 및 상기 광 반사 부재는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 점 대칭으로 배치되는, 임프린트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 광학계를 구성하는 광학 부재는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 점 대칭이 되도록 배치되는, 임프린트 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광과 상기 제2 광은 상이한 파장을 갖고,
    상기 광학 부재는 상기 제1 광의 파장에서의 광 투과율이 상기 제2 광의 파장에서의 광 투과율보다 작은 파장 선택 유닛인, 임프린트 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광과 상기 제2 광은 상이한 파장을 갖고,
    상기 합성 유닛은 이색성 미러(dichroic mirror)를 포함하는, 임프린트 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광은 자외선 대역 내의 광을 포함하고,
    상기 제2 광은 가시광 대역 또는 적외선 대역 내의 광을 포함하는, 임프린트 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 몰드 상에 형성된 마크 및 상기 기판 상에 형성된 마크로부터의 광에 의해 형성되는 상을 검출하고,
    상기 센서에 의해 검출되는 상에 기초하여 상기 몰드와 상기 기판의 상대적인 위치를 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 더 포함하는, 임프린트 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광학 부재 및 상기 광 투과 부재는 상기 릴레이 광학계의 중심에 대하여 점 대칭이 되도록 배치되는, 임프린트 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학 부재 및 상기 광 투과 부재는 동일한 형상을 가지는 평판 부재인, 임프린트 장치.
  15. 물품의 제조 방법이며,
    제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하여 물품을 제조하는 단계를 포함하는 물품의 제조 방법.
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