压印装置、照明光学系统及物品制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压印装置、照明光学系统及物品制造方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体设备、MEMS (微机电系统)等的微图案化需求的增加，除了传统的光刻技术外，利用模具使未固化树脂在基板上成型以在基板上形成树脂图案的微细加工技术也受到了关注。该技术也称为压印技术，并且能够在基板上形成数纳米级的精细结构。光固化方法是压印技术的一个示例。在采用该光固化方法的压印装置中，首先，对作为基板上的压印区域的投射区(shot)涂覆紫外线固化树脂。接着，利用模具使未固化的树脂成型。然后，用紫外线束照射并固化树脂，将模具从固化后的树脂拆除，由此在基板上形成树脂图案。由于压印装置不需要在基板上缩小并投影标线图案的投影光学系统，因此可以说，与传统的光刻机、光学扫描仪或EUV曝光装置相比，压印装置是能够实现更低成本的半导体制造装置。
[0003]要经历压印处理的基板在一系列设备制造处理中，在诸如溅射的沉积步骤中的热处理后，可能被放大或缩小，并且图案的形状(或大小)可能沿平面内相互垂直的双轴方向改变。因此，在使模具与基板上的树脂相互接触时，压印装置需要使预先形成在基板上的基板侧图案的形状与形成在模具上的模具侧图案部分的形状相匹配。
[0004]日本特开第2013-89663号公报描述了一种压印装置，其包括用于加热基板侧图案从而使基板侧图案的形状与模具图案部分的形状匹配的加热机构。日本特开第2013-89663号公报中描述的加热机构包括液晶元件阵列或数字反射镜器件，作为在基板侧图案的平面区域内形成光量分布的空间光调制设备。
[0005]在日本特开第2013-89663号公报中描述的发明中，通过利用按矩阵安置的数字微反射镜器件(DMD)或按矩阵安置的液晶器件作为空间光调制设备，以使任意微反射镜倾斜预定角度，来控制照明。虽然在日本特开第2013-89663号公报中描述的发明中并未进行描述，但是一般使用微透镜阵列(MLA)等，使得照射DMD的光具有顶部平坦且均匀的强度分布。晶片的投射区大小典型地具有33X26纳米的矩形形状。在考虑利用较低功率的光源来降低光源的成本的情况下，需要提升光学系统的效率。因此，到DMD的照明光的照明宽度需要具有与投射区大小类似的图形。然而，日本特开第2013-89663号公报未公开到DMD的照明光的照明宽度具有与投射区大小类似的图形。
[0006]将参照图4来描述作为将到DMD的照明光的形状从正方形改变为矩形的传统技术进行的方法。在图4中，令P为MLA的透镜阵列间距，匕为MLA的两个透镜的合成焦距，f 2为傅里叶变换透镜的各焦距，可以由D = ΡΧ {?2/?χ)来获得针对DMD平面的照明宽度D。由该等式，需要在X方向与Y方向之间改变MLA的MLA间距P或焦距，使得到DMD的照明光具有与投射区大小类似的数字。在这种情况下，由于需要生成特殊MLA，因此光学系统的成本增加。另一方面，如果作为保持光学系统低成本的结果、光学系统的效率降低，则需要较高输出的光源并且光源的成本增加。如上所述，如果对压印装置应用通过使图案热变形来提高重合精度的方法，则成本增加。这与作为压印装置的一个优势的低成本相对立。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种在重合精度方面有优势的压印装置。
[0008]本发明的第一方面提供一种压印装置，其通过使基板的压印材料与模具图案相互接触来进行在所述压印材料上形成图案的压印处理，该压印装置包括:加热单元，其被构造为对所述基板上进行压印处理的压印区域加热并且改变所述压印区域的形状，其中所述加热单元包括:第一光学系统，其被构造为发射在与光轴垂直的第一方向和第二方向上扩展的光束，改变单元，其被构造为改变从所述第一光学系统发射的光束在所述第一方向与所述第二方向上的宽度的比率，以及强度分布调节单元，其被构造为调节所述比率已被改变的光束的强度分布，并且其中所述加热单元通过用来自所述强度分布调节单元的光束照射所述压印区域来加热所述压印区域。
[0009]本发明的第二方面提供一种物品的制造方法，该制造方法包括以下步骤:通过利用在第一方面中定义的压印装置来在基板上形成图案；以及对已形成有所述图案的所述基板进行处理以制造所述物品。
[0010]本发明的第三方面提供一种照明光学系统，该照明光学系统包括:第一光学系统，其被构造为发射在与光轴垂直的第一方向和第二方向扩展的光束，改变单元，其被构造为改变从所述第一光学系统发射的光束在所述第一方向与所述第二方向上的宽度的比率，以及强度分布调节单元，其被构造为调节所述比率已被改变的光束的强度分布，其中所述第一光学系统包括被构造为将来自光源的光的强度分布均匀化的透镜阵列，所述透镜阵列包括二维排列的多个透镜，并且所述改变单元包括位于所述透镜阵列与所述强度分布调节单元之间的光路上的透镜，所述透镜具有在两个不同方向上的曲率相互不同的透镜表面，并且具有所述透镜表面的所述透镜改变入射到所述强度分布调节单元上的光在所述第一方向与所述第二方向上的宽度的比率。
[0011]根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0012]图1是示出根据本发明的压印装置的示意图；
[0013]图2A和图2B是示出根据本发明的照明光学系统的图；
[0014]图3A到图3C是示出根据本发明的改变单元的图；
[0015]图4是用于说明当使用MLA时的照明宽度的图；
[0016]图5是用于说明根据本发明的顶部平坦强度分布与照明宽度的比率的图；以及
[0017]图6是示出根据本发明的压印处理的流程图。
【具体实施方式】
[0018]以下将参照附图等来描述本发明的实施例。
[0019][压印装置]
[0020]将描述根据本发明的实施例的压印装置的布置。图1是示出根据该实施例的压印装置的布置的示意图。使用压印装置来制造作为物品的诸如半导体设备的设备，通过朝模具(原件或模板)按压树脂以使它们相互接触来使晶片(基板)上的未固化树脂(压印材料)成型，并且在基板上形成树脂图案。在本实施例中，使用采用光固化方法的压印装置。参照图1，Z轴被设在与基板的表面垂直的方向上，并且在与Z轴垂直的平面内设置相互垂直的X轴和Y轴。
[0021]压印装置1包括照射单元2、模具保持单元3、晶片台(基板台)4、分配单元(分配器)5、加热单元(照明光学系统)6、控制单元7以及对准测量设备(位置偏差检测器)22。在压印处理中，照射单元2利用固化树脂的紫外线束9来照射模具8。虽然未示出，但是照射单元2包括光源以及被构造为将来自该光源的紫外线束9调整为适合于压印的光的光学元件。在该实施例中，为了采用光固化方法而安装照射单元2。然而，如果例如采用热固化方法，则替代照射单元2而安装被构造为使热固性树脂固化的热源单元。
[0022]模具8具有矩形外形并且包括在基板11的一侧的表面上三维形成的图案部分8a。图案部分8a具有例如应当被转印的诸如电路图案等的三维图案。模具8由能够透过紫外线束9的诸如石英的材料制成。另外，模具8在照射单元2的一侧可以包括被构造为便于使模具8变形的空腔(凹部)8b。空腔8b具有圆形平面形状。依据模具8的大小和材料来设置空腔8b的厚度(深度)。可以在稍后描述的模具保持单元3中的开口区域17中安装光透过部件13，光透过部件13具有利用空腔8b以及开口区域17的一部分包围的作为密闭空间的空间12。压力调节单元(未示出)可以调节空间12中的压力。例如，当朝着基板11上的树脂14按压模具8时，通过利用压力调节单元将空间12的内压设置为高于外压，图案部分8a向着基板11被弯曲成凸形，并且从图案部分8a的中央部分接触树脂14。这使得能够避免图案部分8a与树脂14之间留有气体(空气)，并且用树脂14完全填充图案部分8a的三维部分。
[0023]模具保持单元3包括通过真空抽吸力或静电力来拉持模具8的模具卡盘15、以及保持该模具卡盘15并且移动模具8 (模具卡盘15)的模具驱动器16。模具卡盘15和模具驱动器16在它们的中心部分(内侧)具有开口区域17，使得利用来自照射单元2的光源的紫外线束9来照射基板11。模具保持单元3在模具卡盘15中的模具