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TW201506998A - 壓印裝置及製造物品的方法 - Google Patents

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TW201506998A
TW201506998A TW103123636A TW103123636A TW201506998A TW 201506998 A TW201506998 A TW 201506998A TW 103123636 A TW103123636 A TW 103123636A TW 103123636 A TW103123636 A TW 103123636A TW 201506998 A TW201506998 A TW 201506998A
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Inventor
篠田健一郎
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佳能股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種壓印裝置，該壓印裝置藉由使用模具將圖案形成在基板上的壓印材料上，該壓印裝置包括第一光學構件及第二光學構件，該第一光學構件被插置於照明光學系統和檢測光學系統與模具之間，且被配置為將來自該照明光學系統的第一光和來自該檢測光學系統的第二光引導到該模具，該第二光學構件被插置於該第一光學構件與該檢測光學系統之間，且被配置為透射由形成在該模具上的標記或形成在該基板上的標記所反射且通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第二光，並阻擋通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第一光。

Description

壓印裝置及製造物品的方法
本發明涉及一種壓印(imprint)裝置以及製造物品(article)的方法。
近年來，隨著對半導體裝置的微圖案化的要求越來越高，轉印在模具上形成的微圖案(三維結構)的壓印技術已揭露於日本特開2005-286062號和日本特許第4791597號中，並且受到了關注。
將對壓印技術被應用於半導體製造技術的情況進行說明。首先，將未固化的光固化樹脂供給到基板(晶圓)上。然後，基板上的樹脂和具有三維微結構的模具相互接觸(壓印)。利用光(紫外光)照射樹脂以固化樹脂。結果，模具的三維結構被轉印到基板上的樹脂。藉由使用這種樹脂作為遮罩來進行蝕刻，從而將三維結構轉印到基板。
在使用這種壓印技術的壓印裝置中，模具和基板經由樹脂相互實體接觸。當模具被壓印或釋放 (release)時，對基板施加力以使基板從預定的位置(對準位置)移位。如果在基板移位的同時在下一個拍攝區域中進行壓印處理，則無法將圖案精確地重疊(overlay)在對準位置處，降低了設備成品率。
為了解決這個問題，採用了所謂的晶片間對準(die-by-die alignment)，在該晶片間對準中，在模具和樹脂相互接觸之前，針對各個拍攝區域進行基板對準，然後在消除基板失準(misalignment)的狀態下壓印模具。在此對準中，使用通過模具檢測系統(TTM(through-the-mold)detection system)來檢測模具的標記和基板的標記。在壓印裝置中，用於透過模具利用紫外光照射樹脂的照明光學系統被佈置在模具上方。TTM檢測系統需要被佈置成不會干擾照明光學系統。
然而，保持模具的頭部、頭部驅動纜線等也被佈置在模具上方，亦即，靠近照明光學系統。因此，佈置TTM檢測系統的空間受到限制。具體而言，TTM檢測系統需要被佈置成不會干擾照明光學系統和來自照明光學系統的紫外光。TTM檢測系統需要被佈置為自照明光學系統的光軸傾斜。此時，TTM檢測系統具有利特羅(Littrow)結構，並藉由在基板上接收以利特羅角衍射的光來檢測基板的標記。在具有利特羅結構的TTM檢測系統中，由於結構限制，無法設定TTM檢測系統的足夠大的數值孔徑(NA)，且照射基板的光被限制在滿足利特羅結構的條件的範圍內。因此，對於TTM檢測系統來 說，很難以令人滿意的精確度來檢測基板的標記和模具的標記，並且對準精確度降低。
本發明提供了一種壓印裝置，其在，例如，模具與基板之間的對準中，係為有利的。
根據本發明的一面向係提供一種壓印裝置，其藉由使用模具來將圖案形成在基板上的壓印材料上，壓印裝置包括：照明光學系統，其被配置為以用於固化壓印材料的第一光來照射壓印材料；檢測光學系統，其被配置為以第二光來照射形成在模具上的標記和形成在基板上的標記中的至少一個標記，並檢測由該至少一個標記所反射的第二光；第一光學構件，其被插置在照明光學系統和檢測光學系統與模具之間，且被配置為將來自照明光學系統的第一光和來自檢測光學系統的第二光引導到模具；以及第二光學構件，其被插置於第一光學構件與檢測光學系統之間，並且被配置為透射由該至少一個標記反射並通過第一光學構件朝向檢測光學系統行進的第二光，並阻擋通過第一光學構件朝向檢測光學系統行進的第一光。
從以下參照所附圖式對例示性實施例的描述，本發明的更多面向將變得清楚。
1,1A,1B,1C,1D,1E‧‧‧壓印裝置
2‧‧‧照明光學系統
4‧‧‧頭部
5‧‧‧模具
6‧‧‧樹脂塗佈機構
7‧‧‧通過模具(TTM)檢測系統
8‧‧‧基板
9‧‧‧基板階台
10‧‧‧控制單元
12‧‧‧對準標記(基板側標記)
17‧‧‧通過模具(TTM)檢測系統
20‧‧‧照明光學系統
22‧‧‧分光鏡
23‧‧‧中繼光學系統
26‧‧‧分光鏡
28‧‧‧平面型分光鏡
30‧‧‧平面型分光鏡
39‧‧‧平行平板
40‧‧‧波長選擇單元
45‧‧‧數值孔徑
46‧‧‧感測器
47‧‧‧光學共軛平面(晶圓平面的成像平面)
48‧‧‧透鏡
49‧‧‧透鏡
50‧‧‧透鏡
52‧‧‧數值孔徑
56‧‧‧分光鏡
57‧‧‧反射鏡
58‧‧‧透鏡
59‧‧‧照明系統透鏡
60‧‧‧光學系統
61‧‧‧中繼光學系統
65‧‧‧透鏡
70‧‧‧透鏡
1000‧‧‧壓印裝置
L1‧‧‧光
L2‧‧‧光
L3‧‧‧光(第二光)
L4‧‧‧光(第一光)
圖1是顯示在本發明之第一實施例中的壓印 裝置的佈置之示意圖；圖2是顯示圖1所示之壓印裝置的分光鏡(beam splitter)的透射率特性的範例之圖表；圖3是顯示圖1所示之壓印裝置的波長選擇單元(wavelength selection unit)的透射率特性的範例之圖表；圖4是顯示在本發明之第二實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖5是顯示在本發明之第三實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖6是顯示在本發明之第四實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖7是顯示圖6所示之壓印裝置的分光鏡的反射率特性的範例之圖表；圖8是顯示在本發明之第五實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖9是顯示在本發明之第六實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖10是顯示在本發明之第六實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖11是顯示在本發明之第七實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖12是顯示在本發明之第七實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖； 圖13是顯示在本發明之第八實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖14是顯示在本發明之第八實施例中的壓印裝置的佈置的示意圖；圖15是顯示傳統的壓印裝置的佈置之示意圖；圖16是顯示基板相對於基板階台的失準之視圖。
以下將參照附圖描述本發明的較佳實施例。注意，在所有附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，並且將對其不進行重複描述。
圖15是顯示傳統的壓印裝置1000的佈置的示意圖。壓印裝置1000是藉由使用模具將樹脂(壓印材料)模製在基板上並且固化樹脂以將圖案轉印到基板上的微影裝置(lithography apparatus)。壓印裝置1000包括發射用於固化樹脂的光(例如，在紫外波段中的光)的照明光學系統2、保持基板8的基板階台9和保持模具5的頭部4。此外，壓印裝置1000包括通過模具(TTM)檢測系統7、樹脂塗佈機構6和控制壓印裝置1000整體(操作)的控制單元10。
TTM檢測系統7是包括光源和光電轉換元件(例如，CCD)的檢測光學系統，並檢測形成在檢測模具 5上的對準標記(模具側標記)和形成在基板8上的對準標記(基板側標記)中的至少一個。TTM檢測系統7以光L2(例如，在可見波段中或在紅外波段中的光L2)來照射模具側標記和基板側標記，並檢測以由模具側標記所反射的光L2所形成的圖像或以由基板側標記所反射的光L2所形成的圖像。
藉由TTM檢測系統7的檢測結果被使用於模具5與基板8之間的對準。藉由使模具側標記和基板側標記的位置和焦點互相重合，能夠使得模具5和基板8的相對位置(X、Y和Z)互相重合。具體而言，藉由TTM檢測系統7的檢測結果被輸出到控制單元10。根據此檢測結果，控制單元10驅動頭部4和基板階台9，並且能夠調整(控制)模具5和基板8的位置。
在藉由TTM檢測系統7之對模具5和基板8的位置檢測中，當多層薄膜被施加或形成在對準標記上時，以單色光照射的同時干涉條紋被產生，且無法以高精確度檢測對準標記。當樹脂(抗蝕劑層)被施加或形成在對準標記上時，在以在紫外波段中的光照射的同時將樹脂曝光。一般而言，諸如TTM檢測系統7的對準系統藉由使用具有不同於用於將樹脂固化的光的波長之寬波段光來減少(防止)干涉條紋的生成。
將說明壓印裝置1000的操作(壓印處理)進行說明。首先，樹脂塗佈機構6將樹脂施加(供給)到基板8上。接著，移動基板階台9，以將塗佈有樹脂的基板 8定位在模具5下方。在基板8被定位在模具5下方之後，移動頭部4以將模具5壓向在基板8上的樹脂(使其接觸)。在模具5保持被壓向樹脂的同時，通過模具5以來自照明光學系統2的光L1來照射樹脂。在固化樹脂之後，移動頭部4以將模具5從樹脂分離。藉由此壓印處理，模具5的圖案被轉印到在基板8上的樹脂，且能夠在基板上形成微圖案(設備圖案)。
以此方式，壓印裝置1000在保持模具5壓印在基板8上的樹脂上的同時，藉由以來自照明光學系統2的光L1照射並固化樹脂，而在基板8的一個拍攝區域中形成微圖案。在微圖案形成在一個拍攝區域中後，將模具5從基板8上的樹脂中分離(釋放)。移動基板階台9以將壓印處理移位到下一個拍攝區域中。藉由在基板8的各個拍攝區域中重複壓印處理，能夠在所有的拍攝區域中形成微圖案。
在壓印處理中，源於模具5的壓印或釋放的力被加到基板8，且基板8的位置可能相對於基板階台9移位，如圖16所示。如果在這種狀態下進行壓印處理，則無法精確地將底層的圖案與模具5的圖案重疊，而降低了設備成品率。
為了防止這種情況，晶片間對準是必需的。具體而言，在於基板8的各個拍攝區域中壓印模具5之前，檢測形成於拍攝區域中的對準標記(基板側標記)12，並根據檢測結果來校正基板8的失準。藉由檢測各個 拍攝區域的對準標記並校正基板8的失準，能夠來降低源於模具5的壓印和釋放之基板8的失準的影響。因此，能夠精確地將底層的圖案與模具5的圖案重疊。
在壓印裝置1000中，TTM檢測系統7的數值孔徑(NA)45係依據TTM檢測系統自身的尺寸。然而，佈置為不會干擾照明光學系統2和來自照明光學系統2的光的TTM檢測系統7的尺寸無法被擴大，且因此無法增加NA45。除非能夠充分增加TTM檢測系統7的NA45，否則在對準中的光量(亦即，由TTM檢測系統7檢測到的光的量)會變少，而降低對準精確度。
當TTM檢測系統7被佈置為相對於照明光學系統2的光軸傾斜時，照射對準標記的光L2的波長被限制在有限的波長帶。具體而言，照射對準標記的光L2的波長被限制在滿足對應於TTM檢測系統7的傾斜角、TTM檢測系統7的NA45和對準標記的間距之利特羅(Littrow)結構的條件的波長帶。如上所述，諸如TTM檢測系統7的對準系統一般使用寬波長帶的光作為照射對準標記的光。這是因為對準標記係形成在處理基板(各種多層薄膜結構)上，且即使存在光分量在給定的波長處彼此削弱的干涉條件，在寬波長帶中的光亦確保在另外的波長帶中的一定的光量，以保證對準的堅固性(robustness)。
然而，在壓印裝置1000中，照射對準標記的光L2的波長帶係受限於利特羅結構的條件。當具有使得 光分量在光L2的波長處彼此削弱的條件之多層薄膜結構形成在處理基板上時，在對準中的光量減少。如果TTM檢測系統7的檢測精確度降低，則無法在晶片間對準中以高精確度校正基板8的失準，且在壓印模具5時亦無法精確地將底層的圖案與模具5的圖案重疊。
為了解決這個問題，本發明提供一種能夠充分增加TTM檢測系統的NA、能夠使用在寬波長帶中的光作為照射對準標記的光、且在模具與基板之間的對準中為有利的之壓印裝置。由於能夠精確地將底層圖案與模具圖案重疊，因此能夠提高設備成品率。
<第一實施例>
圖1是顯示在本發明之第一實施例中的壓印裝置1的佈置的示意圖。壓印裝置1是藉由使用模具來將樹脂模製於基板上並固化樹脂以將圖案轉印到基板上的微影裝置。類似於壓印裝置1000，壓印裝置1包括保持基板8的基板階台9、保持模具5的頭部4、樹脂塗佈機構6以及控制單元10。壓印裝置1還包括發射用於固化基板8上的樹脂的光(例如，在紫外波段中的光(第一光)L4)之照明光學系統20、通過模具(TTM)檢測系統17以及中繼光學系統23。
TTM檢測系統17包括光源和諸如光電轉換元件(例如，CCD)的感測器46。TTM檢測系統17是檢測形成於模具5上的對準標記(模具側標記)和形成於基板 8上的對準標記(基板側標記)中的至少一個的檢測光學系統。TTM檢測系統17以光(第二光)L3(例如，在可見波段或紅外波段中的光L3)來照射模具側標記和基板側標記，並檢測以由模具側標記所反射的光L3所形成的圖像或以由基板側標記所反射的光L3所形成的圖像。
中繼光學系統23被佈置在模具5(頭部4)的上方。中繼光學系統23結合來自TTM檢測系統17的光L3以及來自照明光學系統20的光L4，並使光L3和光L4垂直地進入基板8。中繼光學系統23將來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的光L4引導到模具5。中繼光學系統23具有將晶圓平面(佈置有基板8的平面)成像在光學共軛平面(晶圓平面的成像平面)47上的功能。只要中繼光學系統23具有成像晶圓平面的功能，中繼光學系統23可為等倍率(equal-magnification)系統或放大(enlargement)系統。在本實施例中，中繼光學系統23包括分光鏡22、波長選擇單元40、以及透鏡49和50。
分光鏡22是被插置於照明光學系統20與TTM檢測系統17之間且將來自照明光學系統20的光L4和來自TTM檢測系統17的光L3引導到模具5的光學構件(第一光學構件)。換言之，分光鏡22具有結合具有不同波長的光L4和光L3的功能。
在壓印裝置中，由於保持模具的頭部、用於驅動頭部的驅動纜線等一般係佈置在模具的上方，因此這 種佈置非常的密集(沒有空間之裕度)。
在壓印裝置1中，藉由以中繼光學系統23來形成成像平面47，而將TTM檢測系統17佈置在足夠大的空間中。由於TTM檢測系統17可由大尺寸檢測光學系統來建構，因此能夠令人滿意的增加TTM檢測系統17的數值孔徑(NA)。在圖1中，中繼光學系統23被插置於TTM檢測系統17與模具5之間。TTM檢測系統17以通過中繼光學系統23的光L3來照射模具5(模具側標記)和基板8(基板側標記)，並檢測模具5與基板8之間的失準。
來自TTM檢測系統17的光L3穿過構成中繼光學系統23的透鏡49、波長選擇單元40、分光鏡22、以及透鏡50，並照射模具5和基板8。TTM檢測系統17的感測器46檢測由模具5和基板8所反射的光L3。根據檢測結果，模具5與基板8之間的對準被執行。
壓印裝置1的TTM檢測系統17的NA52比壓印裝置1000的TTM檢測系統7的NA45大得多。藉由增加TTM檢測系統17的NA，能夠確保在對準中有令人滿意的光量(由TTM檢測系統17的感測器46所檢測到之光的量)，從而執行高精確度的晶片間對準。
類似於TTM檢測系統17，照明光學系統20不會干擾模具5上方的位置且被佈置在足夠大的空間中。來自照明光學系統20的光L4穿過透鏡48、進入分光鏡22且由分光鏡22反射。由分光鏡22所反射的光L4穿過 透鏡50，並通過模具5到達基板8。
以此方式，根據本實施例，分光鏡22，亦即，包括分光鏡22的中繼光學系統23被佈置在模具5的上方。這使得其能夠將TTM檢測系統17和照明光學系統20兩者佈置在足夠大的空間中。
在圖1中，在分光鏡22內的光束的折射未被顯示。實際上，除了垂直地進入到分光鏡22的光束之外的光束，亦即，在中繼光學系統23的軸上的光束，在穿過分光鏡22時稍微移位。
圖2是顯示分光鏡22的透射率特性的範例之圖表。在圖2中，縱軸代表透射率[%]，且橫軸代表波長[nm]。TTM檢測系統17使用在可見波段至紅外波段中的寬波長範圍(例如，500nm至800nm)的光來作為光L3。分光鏡22對於在可見波段至紅外波段中的光具有高透射率，而對於在紫外波段中的光具有低透射率，如圖2所示。由於難以使對於在紫外波段中的光之透射率為零，故對於在紫外波段中的光，分光鏡22的透射率變為大約百分之幾。來自照明光學系統20之大部分的光L4由分光鏡22反射，部分的光L4由模具5或基板8反射，且接著，大部分的光L4再次由分光鏡22反射(亦即，回到照明光學系統20)。然而，部分的光L4穿過分光鏡22，並到達TTM檢測系統17(感測器46)。若來自照明光學系統20的部分的光L4到達TTM檢測系統17，這部分的光L4成為由感測器46所檢測到的光之雜訊，從而降低了對 準的精確度。
插入於從分光鏡22延伸到感測器46的光路中的多個光學構件(例如，透鏡49和構成TTM檢測系統17的光學系統的光學構件)被設計並製造為對於光L3的波長(在可見波段至紅外波段中的波長)實現預定的性能。這些光學構件對於在紫外波段中的光(具有高光子能的光)並非總是具有足夠的耐久性。若這些光學構件以在紫外波段中的光，亦即，來自照明光學系統20的光L4，加以照射，則性能可能會劣化。需注意的是，上述的這些光學構件包括玻璃材料、光學膜(例如，抗反射膜和反射膜)以及用於接合玻璃材料的黏合劑。
在本實施例中，波長選擇單元40被佈置在分光鏡22的下一個階台，以使來自照明光學系統20的光L4不會照射(到達)插入於從分光鏡22延伸到感測器46的光路中的多個光學構件。波長選擇單元40被插置於分光鏡22與TTM檢測系統17之間，且在本實施例中，波長選擇單元40被插置於分光鏡22與透鏡49之間。
波長選擇單元40具有透射光L3和阻擋光L4的功能，光L3由對準標記反射且通過分光鏡22朝向TTM檢測系統17行進，而光L4由基板8反射且通過分光鏡22朝向TTM檢測系統17行進。波長選擇單元40是反射在紫外波段中的光(來自照明光學系統20的光L4)，並透射在可見波段至紅外波段中的光(來自TTM檢測系統17的光L3)之光學構件(第二光學構件)。波 長選擇單元40可吸收在紫外波段中的光，並透射在可見波段至紅外波段中的光。具體而言，波長選擇單元40由反射構件或吸收構件所構成，反射構件係反射朝向TTM檢測系統17行進的光L4，而吸收構件係吸收朝向TTM檢測系統17行進的光。
圖3是顯示波長選擇單元40的透射率特性的範例之圖表。在圖3中，縱軸代表透射率[%]，橫軸代表波長[nm]。波長選擇單元40具有將在紫外波段中的光(非必要的光L4)削減為1%或更少並透射在可見波段至紅外波段中的光(必要的光L3)的特性，如圖3所示。
藉由將波長選擇單元40插置於分光鏡22與TTM檢測系統17之間，能夠防止來自照明光學系統20的光L4到達TTM檢測系統17(感測器46)。在對準中，感測器46能夠僅檢測由對準標記所反射的光L3(亦即，不包含由光L4所生成的雜訊)，因此能夠實現高精確度的晶片間對準。另外，能夠防止對紫外光不具有耐久性的這些光學構件(亦即，插入於從分光鏡22延伸到感測器46的光路中的這些光學構件)的性能之劣化。因此，能夠長期維持高精確度的晶片間對準。
根據本實施例的壓印裝置1能夠以高精確度來校正當模具5壓印或釋放時所發生的基板8的失準。壓印裝置1能夠以高精確度將模具5的圖案重疊在底層圖案上。需注意的是，根據已由TTM檢測系統17所檢測到的模具側標記(的圖像(第一圖像))和基板側標記(的圖 像(第二圖像))，基板8的失準係藉由以控制單元10來控制模具5和基板8的相對位置來加以校正。
在圖1中，波長選擇單元40被插置於透鏡49與分光鏡22之間，如上所述。然而，當透鏡49對於來自照明光學系統20的光為具有耐久性的之時(亦即，透鏡49具有與透鏡50之配置相同的配置)，波長選擇單元40可以被插置於透鏡49與TTM檢測系統17之間。
<第二實施例>
圖4是顯示本發明之第二實施例中的壓印裝置1的佈置的示意圖。透鏡49可具有波長選擇單元40的功能。在圖4中，反射在紫外波段中的光(來自照明光學系統20的光L4)並透射在可見波段至紅外波段中的光(來自TTM檢測系統17的光L3)的光學膜、或吸收在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的光學膜係形成在透鏡49上。這就將波長選擇單元40的功能賦予透鏡49。透鏡49可由反射在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的材料、或吸收在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的材料所製成。
<第三實施例>
圖5是顯示本發明之第三實施例中的壓印裝置1的佈置的示意圖。分光鏡22可具有波長選擇單元40 的功能。在圖5中，在構成分光鏡22的兩個稜鏡中，較靠近TTM檢測系統17的稜鏡具有波長選擇單元40的功能。具體而言，較靠近TTM檢測系統17的稜鏡係由反射在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的材料、或吸收在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光之材料所製成。反射在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光之光學膜、或吸收在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光之光學膜可被形成在分光鏡22上。
<第四實施例>
圖6是顯示本發明之第四實施例中的壓印裝置1A的佈置的示意圖。在第一、第二及第三實施例中，分光鏡具有透射來自TTM檢測系統17的光L3並反射來自照明光學系統20的光L4的特性。此分光鏡的特性可被逆轉。換言之，分光鏡只需具有透射光L3和光L4中的一者並反射另一者的特性即可。
在圖6中的壓印裝置1A中，與在壓印裝置1中一樣，包括分光鏡26的中繼光學系統23被佈置在模具5的上方。中繼光學系統23結合來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的光L4，並使得光L3和光L4垂直地進入基板8。中繼光學系統23將來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的光L4引導到模具5。中繼光學系統23具有將晶圓平面(佈置有基 板8的平面)成像在光學共軛平面(晶圓平面的成像平面)47上的功能。只要中繼光學系統23具有成像晶圓平面的功能，中繼光學系統23可為等倍率系統或放大系統。在本實施例中，中繼光學系統23包括分光鏡26、波長選擇單元40、以及透鏡49和50。需注意的是，分光鏡26的特性與分光鏡22的特性不同。
來自TTM檢測系統17的光L3穿過透鏡49和構成中繼光學系統23的波長選擇單元40、由分光鏡26反射、穿過透鏡50並照射模具5和基板8。TTM檢測系統17的感測器46檢測由模具5和基板8所反射的光L3。根據檢測結果，進行模具5與基板8之間的對準。
壓印裝置1A的TTM檢測系統17的NA52比壓印裝置1000的TTM檢測系統7的NA45大得多。藉由增加TTM檢測系統17的NA，能夠確保在對準中有令人滿意的光量(由TTM檢測系統17的感測器46所檢測到的光的量)，從而實現高精確度的晶片間對準。
類似於TTM檢測系統17，照明光學系統20不會干擾模具5上方的位置且被佈置在足夠大的空間中。來自照明光學系統20的光L4穿過透鏡48、進入分光鏡26並穿過分光鏡26。已穿過分光鏡26的光L4穿過透鏡50，並通過模具5到達基板8。以此方式，根據本實施例，分光鏡26，亦即，包括分光鏡26的中繼光學系統23被佈置在模具5的上方。這使得能夠將TTM檢測系統17和照明光學系統20兩者佈置在足夠大的空間中。
圖7是顯示分光鏡26的反射率特性的範例之圖表。在圖7中，縱軸代表反射率[%]，橫軸代表波長[nm]。TTM檢測系統17使用在可見波段至紅外波段中的寬波長範圍(例如，500nm至800nm)的光來作為光L3。分光鏡26對於在可見波段至紅外波段中的光具有高反射率，而對於在紫外波段中的光具有低反射率，如圖7所示。由於難以使對於在紫外波段中的光的反射率為零，因此分光鏡26對於在紫外波段中的光的反射率變為大約百分之幾。來自照明光學系統20之大部分的光L4穿過分光鏡26，部分的光L4由模具5或基板8反射，且接著，大部分的光L4再次穿過分光鏡26(亦即，回到照明光學系統20)。然而，部分的光L4由分光鏡26反射並到達TTM檢測系統17(感測器46)。若來自照明光學系統20之部分的光L4到達TTM檢測系統17，這部分的光L4成為由感測器46所檢測到的光之雜訊，從而降低了對準的精確度。
插入於從分光鏡26延伸到感測器46的光路中之多個光學構件(例如，透鏡49和構成TTM檢測系統17的光學系統之多個光學構件)被設計並製造為對於光L3的波長(在可見波段至紅外波段中的波長)實現預定的性能。這些光學構件對於在紫外波段中的光(具有高光子能的光)並非總是具有足夠的耐久性。若以在紫外波段中的光(亦即，來自照明光學系統20的光L4)來照射這些光學構件，則性能可能會劣化。
因此，在本實施例中，波長選擇單元40被佈置在分光鏡26的下一個階台，以使來自照明光學系統20的光L4不會照射(到達)插入於從分光鏡26延伸到感測器46的光路中之多個光學構件。波長選擇單元40被插置於分光鏡26與TTM檢測系統17之間，在本實施例中，波長選擇單元40被插置於分光鏡26與透鏡49之間。
波長選擇單元40是具有透射光L3和阻擋光L4的功能之光學構件，光L3由對準標記反射並通過分光鏡26朝向TTM檢測系統17行進，而光L4由基板8反射並通過分光鏡26朝向TTM檢測系統17行進。例如，波長選擇單元40反射在紫外波段中的光(來自照明光學系統20的光L4)，並透射在可見波段至紅外波段中的光(來自TTM檢測系統17的光L3)。波長選擇單元40也可以吸收在紫外波段中的光，並透射在可見波段至紅外波段中的光。
藉由將波長選擇單元40插置於分光鏡26與TTM檢測系統17之間，能夠防止來自照明光學系統20的光L4到達TTM檢測系統17(感測器46)。在對準中，感測器46能夠僅檢測由對準標記所反射的光L3(亦即，不包含由光L4生成的雜訊)，因此能夠實現高精確度的晶片間對準。另外，能夠防止對紫外光不具有耐久性的光學構件(亦即，插入於從分光鏡26延伸到感測器46的光路中的光學構件)的性能之劣化。因此，能夠長期維持高精確度的晶片間對準。
根據本實施例的壓印裝置1A能夠以高精確度來校正當對模具5被壓印或釋放時所發生之基板8的失準。壓印裝置1A能夠以高精確度將模具5的圖案重疊在底層圖案上。
透鏡49或分光鏡26(構成分光鏡26的稜鏡)可以具有波長選擇單元40的功能。具體而言，如第二實施例所述(圖4)，透鏡49係使用反射或吸收在紫外波段中的光L4並透射在可見波段至紅外波段中的光L3的光學膜或材料來構成。同樣地，如第三實施例所述(圖5)，分光鏡26係使用反射或吸收在紫外波段中的光L4並透射在可見波段至紅外波段中的光L3的光學膜或材料來構成。
<第五實施例>
圖8是顯示在本發明之第五實施例中的壓印裝置1B的佈置的示意圖。壓印裝置1和壓印裝置1A分別包括各自由稜鏡所構成的分光鏡22和分光鏡26。然而，壓印裝置可包括平面型分光鏡28，如顯示於圖8中的壓印裝置1B。
平面型分光鏡28由在其上形成具有如圖2所示的透射率特性之光學膜的平板所構成。然而，平面型分光鏡28亦可以所謂的雙色鏡(dichroic mirror)來代替。平面型分光鏡28的特性可能非為完全反射特性或完全透射特性。例如，平面型分光鏡28可具有反射來自照明光 學系統20的光L4的90%、透射光L4的10%、透射來自TTM檢測系統17的光L3的90%並反射光L3的10%的特性。需注意的是，平面型分光鏡28的反射和透射的比例並不限定於9：1，且可為8：2或7：3等。為防止由模具5或基板8所反射的光L4到達TTM檢測系統17(感測器46)，波長選擇單元40較佳的係插置於平面型分光鏡28與TTM檢測系統17之間。
<第六實施例>
圖9是顯示在本發明之第六實施例中的壓印裝置1C的佈置之示意圖。在第五實施例中，平面型分光鏡28具有透射來自TTM檢測系統17的光L3和反射來自照明光學系統20的光L4的特性。然而，此特性可被逆轉。在壓印裝置1C中，如同在壓印裝置1B中，包括平面型分光鏡30的中繼光學系統23被佈置在模具5的上方。中繼光學系統23結合來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的光L4，並使得光L3和光L4垂直地進入基板8。中繼光學系統23將來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的光L4引導到模具5。
平面型分光鏡30由在其上形成具有如圖7所示的反射率特性之光學膜的平板所構成。然而，平面型分光鏡30也可以所謂的雙色鏡來代替。平面型分光鏡30的特性可能非為完全反射特性或完全透射特性。例如，平面 型分光鏡30可具有透射來自照明光學系統20的光L4的90%、反射光L4的10%、反射來自TTM檢測系統17的光L3的90%並透射光L3的10%的特性。需注意的是，平面型分光鏡30的反射和透射的比例並不限定於9：1，且可為8：2或7：3等。為防止由模具5或基板8所反射的光L4到達TTM檢測系統17(感測器46)，波長選擇單元40較佳地係插置於平面型分光鏡30與TTM檢測系統17之間。
如圖10所示，光學構件，例如，佈置在平面型分光鏡30的下一個階台中的透鏡49可能具有波長選擇單元40的功能。具體而言，透鏡49係使用反射在紫外波段中的光L4並透射在可見波段至紅外波段中的光L3的光學膜或材料來構成。
上述的實施例已例示了由一個系統來形成TTM檢測系統17的情形。然而，可以由多個系統來形成TTM檢測系統17。例如，當在晶片間對準中要同時測量基板8上的拍攝區域中的複數個部分時，較佳地係由多個系統來形成TTM檢測系統17。即使當由一個系統來形成TTM檢測系統17時，亦可藉由移動基板階台9或TTM檢測系統17來測量拍攝區域中的複數個部分。然而，由於需要去移動基板階台9或TTM檢測系統17，因此對準精確度容易下降。由於模具5上方的佈置非常密集，如上所述，在佈置中難以由多個系統來形成TTM檢測系統17。TTM檢測系統17不僅可檢測模具側標記和基板側標 記的圖像，且亦可檢測在來自模具側標記的光與來自基板側標記的光之間的干涉光(interference light)，從而進行模具與基板之間的對準。
若中繼光學系統23(例如，分光鏡22)被佈置在模具5的上方，能夠實現高的對準精確度。也就是說，即使由多個系統形成具有高NA的TTM檢測系統17，TTM檢測系統17也能夠被佈置在模具5的上方。因此，能夠同時測量基板8上的單個拍攝區域中的複數個不同的部分，從而實現高精確度對準。
<第七實施例>
圖11是顯示在本發明之第七實施例中的壓印裝置1D的佈置之示意圖。上述實施例已經例示了分光鏡被佈置在中繼光學系統的光瞳空間(pupil space)中的情形。然而，在一些情形下，由於中繼光學系統的佈置，分光鏡可能無法被佈置在光瞳空間中。在這種情形下，分光鏡不是被佈置在中繼光學系統的光瞳空間中，而是被佈置在靠近成像平面的位置處，如顯示於圖11中的壓印裝置1D中。
中繼光學系統61被佈置在模具5(頭部4)的上方。中繼光學系統61結合來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的光L4，並使光L3和光L4垂直地進入基板8。中繼光學系統23將來自TTM檢測系統17的光L3和來自照明光學系統20的L4引導到模具 5。中繼光學系統61具有將晶圓平面(佈置有基板8的平面)成像在光學共軛平面(晶圓平面的成像平面)47上的功能。在本實施例中，中繼光學系統61包括分光鏡56、波長選擇單元40、光學系統60、平行平板39、以及透鏡58和65。
分光鏡56是平行平板型分光鏡且被佈置在靠近成像平面的位置處。分光鏡56是將來自照明光學系統20的光L4和來自TTM檢測系統17的光L3引導到模具5之光學構件。
構成中繼光學系統61的多個光學構件被佈置成繞光學系統60的中心(亦即，中繼光學系統61的中心)呈點對稱(以具有光學對稱的形狀)。藉由將中繼光學系統61建構成對稱的光學系統，能夠防止彗形像差(coma)的產生。中繼光學系統61包括具有與波長選擇單元40的形狀相同的形狀之平行平板39。
光學系統60由凸透鏡和凹透鏡的組合所構成。在來自TTM檢測系統17的光L3的波長帶(例如，在可見波段至紫外波段)中，光學系統60滿意地校正中繼光學系統61的色差(chromatic aberration)。凸透鏡和凹透鏡可彼此接合，且黏合劑可使用在被接合的表面上。
來自TTM檢測系統17的光L3穿過透鏡65和平行平板39，並到達光學系統60。已穿過光學系統60和波長選擇單元40的光L3由分光鏡56反射、穿過透鏡58並照射模具5和基板8。TTM檢測系統17的感測器46 檢測由模具5和基板8所反射的光L3。根據檢測結果，來進行模具5與基板8之間的對準。
相反地，來自照明光學系統20的光L4穿過照明系統透鏡59、進入分光鏡56並穿過分光鏡56。已穿過分光鏡56的光L4穿過透鏡58並通過模具5到達基板8。
由於平行平板型分光鏡56被傾斜且佈置在靠近成像平面的位置處，在穿過分光鏡56的光L3中產生非對稱像差(asymmetric aberration)。然而，在壓印裝置中，來自TTM檢測系統17的光L3的成像性能比來自照明光學系統20的光L4的成像性能更為重要。因此，當使用平行平板型分光鏡56時，較佳係將由分光鏡56所反射的光設定為光L3，而將穿過分光鏡56的光設定為光L4。
分光鏡56具有如圖7所示的反射率特性。來自照明光學系統20之大部分的光L4穿過分光鏡56，部分的光L4由模具5或基板8反射，且接著，大部分的光L4再次穿過分光鏡56(亦即，回到照明光學系統20)。然而，部分的光L4由分光鏡56反射並到達TTM檢測系統17(感測器46)。若來自照明光學系統20之部分的光L4到達TTM檢測系統17，這部分的光L成為由感測器46所檢測到的光的雜訊，從而降低了對準的精確度。
插入於從分光鏡56延伸到感測器46的光路中之多個光學構件(例如，構成光學系統60和TTM檢測系統17的光學系統之多個光學構件)被設計並製造為對 於光L3的波長(在可見波段至紅外波段中的波長)實現預定的性能。這些光學構件對於在紫外波段中的光(具有高光子能的光)並非總是具有足夠的耐久性。若以在紫外波段中的光(亦即，來自照明光學系統20的光L4)來照射這些光學構件，其性能可能會劣化。
因此，在本實施例中，波長選擇單元40被佈置在分光鏡56的下一個階台中，以使來自照明光學系統20的光L4不會照射(到達)插入於從分光鏡56延伸到感測器46的光路中之多個光學構件。波長選擇單元40被插置於分光鏡56與TTM檢測系統17之間，在本實施例中，波長選擇單元40被插置於分光鏡56與光學系統60之間。
波長選擇單元40是具有透射光L3和阻擋光L4的功能之光學構件，光L3由對準標記反射並通過分光鏡56朝向TTM檢測系統17行進，而光L4由基板8反射並通過分光鏡56朝向TTM檢測系統17行進。例如，波長選擇單元40反射在紫外波段中的光(來自照明光學系統20的光L4)，並透射在可見波段至紅外波段中的光(來自TTM檢測系統17的光L3)。波長選擇單元40也可以吸收在紫外波段中的光，並透射在可見波段至紅外波段中的光。
藉由將波長選擇單元40插置於分光鏡56與TTM檢測系統17之間，能夠防止來自照明光學系統20的光L4到達TTM檢測系統17(感測器46)。在對準 中，感測器46能夠僅檢測由對準標記反射的光L3(亦即，不包含由光L4所產生的雜訊)，因此能夠實現高精確度的晶片間對準。此外，能夠防止對紫外光不具有耐久性之光學構件(亦即，插入於從分光鏡56延伸到感測器46的光路中的光學構件)的性能的劣化。因此，能夠長期維持高精確度的晶片間對準。
部分光學系統60可具有波長選擇單元40的功能。例如，如圖12所示，構成光學系統60的透鏡70(最靠近分光鏡56的透鏡)可具有波長選擇單元40的功能。具體而言，構成光學系統60的透鏡70係由反射在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的材料、或吸收在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的材料所製成。亦可在構成光學系統60的透鏡70上形成反射在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的光學膜、或是吸收在紫外波段中的光並透射在可見波段至紅外波段中的光的光學膜。
<第八實施例>
圖13是顯示在本發明之第八實施例中的壓印裝置1E的佈置之示意圖。壓印裝置1E係藉由將反射鏡57加入到壓印裝置1D中的中繼光學系統61來構成。中繼光學系統61係繞著光學系統60的中心(亦即，中繼光學系統61的中心)點對稱，中繼光學系統61所涉及的不僅為透射構件，且亦為反射構件(分光鏡56和反射鏡 57)。
由於來自TTM檢測系統17的光L3由分光鏡56反射，因此反射鏡57的反射特性(各個反射率或反射角的相變量)較佳係與分光鏡56的反射特性相同。例如，藉由將反射鏡57的反射特性設定為與分光鏡56的反射特性相同，反射鏡57能夠消除在分光鏡56中對於各個反射角所產生的相變量。因此，能夠維持中繼光學系統61之滿意的成像特性。若中繼光學系統61的成像特性落在允許的範圍內，反射鏡57和分光鏡56的反射特性可以不同。
分光鏡56具有如圖7所示的反射率特性。來自照明光學系統20之大部分的光L4穿過分光鏡56，部分的光L4由模具5或基板8反射，且接著，大部分的光L4再次穿過分光鏡56(亦即，回到照明光學系統20)。然而，部分的光L4由分光鏡56反射並到達TTM檢測系統17(感測器46)。若來自照明光學系統20之部分的光L4到達TTM檢測系統17，這部分的光L4成為由感測器46所檢測到的光的雜訊，從而降低了對準的精確度。
在本實施例中，如同在第七實施例中，藉由將波長選擇單元40插置於分光鏡56與TTM檢測系統17之間，能夠防止來自照明光學系統20的光L4到達TTM檢測系統17(感測器46)。在對準中，感測器46能夠僅檢測由對準標記所反射的光L3(亦即，不包含由光L4所產生的雜訊)，因此能夠實現高精確度的晶片間對準。此 外，亦能夠防止對於紫外光不具有耐久性之光學構件(亦即，插入於從分光鏡56延伸到感測器46的光路中之光學構件)的性能的劣化。因此，能夠長期維持高精確度的晶片間對準。
光學系統60的部分可具有波長選擇單元40的功能。例如，如圖14所示，構成光學系統60的透鏡70(最靠近分光鏡56的透鏡)可具有波長選擇單元40的功能。
<第九實施例>
如上所述，根據各個實施例的壓印裝置能夠實現高精確度的晶片間對準，精確地將底層圖案與模具圖案重疊，且因而增加了設備成品率。因此，根據各個實施例的壓印裝置能夠提供低成本、高品質的物品，例如，半導體裝置。將說明製造作為物品的裝置(例如，半導體裝置、磁性儲存介質或液晶顯示元件)的方法。製造方法包括使用根據各個實施例的壓印裝置將圖案轉印(形成)在基板(例如，晶圓、玻璃板或薄膜基板)上的步驟。該製造方法還包括蝕刻已經轉印有圖案的基板的步驟。當製造其他物品(例如，圖案點介質(記錄介質)或光學元件)時，該製造方法包括對已經轉印有圖案的基板進行處理的其他處理步驟，而非包括蝕刻步驟。
雖然本發明已參照例示性實施例來進行描述，但是應當理解的是，本發明不限於所揭露的例示性實 施例。隨後的申請專利範圍之範疇應被賦予最寬廣的解釋，以使其涵蓋所有這樣的修改及等效結構和功能。
1‧‧‧壓印裝置
4‧‧‧頭部
5‧‧‧模具
6‧‧‧樹脂塗佈機構
8‧‧‧基板
9‧‧‧基板階台
10‧‧‧控制單元
17‧‧‧通過模具(TTM)檢測系統
20‧‧‧照明光學系統
22‧‧‧分光鏡
23‧‧‧中繼光學系統
40‧‧‧波長選擇單元
46‧‧‧感測器
47‧‧‧光學共軛平面(晶圓平面的成像平面)
48‧‧‧透鏡
49‧‧‧透鏡
50‧‧‧透鏡
52‧‧‧數值孔徑
L3‧‧‧光(第二光)
L4‧‧‧光(第一光)

Claims (11)

  1. 一種壓印裝置，其藉由使用模具來將圖案形成在基板上的壓印材料上，該壓印裝置包括：照明光學系統，其係配置為以用於固化該壓印材料的第一光來照射該壓印材料；檢測光學系統，其係配置為以第二光來照射形成在該模具上的標記和形成在該基板上的標記中的至少一標記，並檢測由該至少一標記所反射的該第二光；第一光學構件，其係插置於該照明光學系統和該檢測光學系統與該模具之間，且該第一光學構件配置為將來自該照明光學系統的該第一光和來自該檢測光學系統的該第二光引導到該模具；以及第二光學構件，其係插置於該第一光學構件與該檢測光學系統之間，且該第二光學構件配置為透射由該至少一個標記反射並通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第二光，並阻擋通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第一光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該第一光學構件透射該第一光和該第二光中的一種光，並反射該第一光和該第二光中的另一種光。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該第一光學構件包括分光鏡、稜鏡以及包括光學膜的平板的其中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中， 該第一光和該第二光具有不同的波長，並且該第一光學構件透射該第一光，並反射該第二光。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該第一光和該第二光具有不同的波長，並且該第一光學構件反射該第一光，並透射該第二光。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該第二光學構件包括反射構件和吸收構件的其中之一，其中該反射構件係配置為反射由該基板反射並通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第一光，且該吸收構件係配置為吸收由該基板反射並通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第一光。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該第二光學構件包括光學膜，該光學膜係配置為反射或吸收由該基板反射並通過該第一光學構件朝向該檢測光學系統行進的該第一光。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，包括該第一光學構件和該第二光學構件的多個光學構件構成中繼光學系統，並且該等光學構件係佈置成繞著該中繼光學系統的中心光學對稱。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中，該第一光包括在紫外波段中的光，並且該第二光包括在可見波段中或在紅外波段中的光。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之壓印裝置，其中， 該檢測光學系統檢測以由形成在該模具上的該標記所反射的該第二光所形成的第一圖像、以及以由形成在該基板上的該標記所反射的該第二光所形成的第二圖像，並且該壓印裝置還包括控制單元，該控制單元係配置為根據由該檢測光學系統所檢測到的該第一圖像和該第二圖像來控制該模具和該基板的相對位置。
  11. 一種製造物品的方法，該方法包括：使用如申請專利範圍第1至10項中的任一項所述之壓印裝置來將圖案轉印到基板上；以及對已轉印有該圖案的該基板進行處理。
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