压印装置和制造物品的方法
【专利摘要】本发明提供了通过使用模具使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置，该压印装置包括：检测单元，被配置成检测照射模具的第一标记和基板的第二标记的第一光并测量第一标记与第二标记之间的位置偏差；加热单元，被配置成用第二光照射基板以便加热基板并使压射区域变形；以及控制单元，被配置成基于位置偏差控制模具与基板之间的对准，其中，检测单元或加热单元的参数被设定成在检测第一光并且用第二光照射基板时检测单元不检测第二光。
【专利说明】
压印装置和制造物品的方法
技术领域
[0001]本发明涉及压印装置和制造物品的方法。
【背景技术】
[0002]使用模具来使基板上的压印材料成型的压印装置作为用于磁存储介质、半导体器件等的批量生产光刻装置中的一个获得了关注。压印装置可以通过在提供到基板上的压印材料接触模具的状态下使压印材料硬化(cure)并且从硬化的压印材料分离(脱离)模具，来在基板上形成图案。
[0003]在半导体器件等的制造中，模具的图案区域需要以高精度对准形成在基板上的压射区域并转印到压射区域。日本专利特开N0.2004-259985提出了用光照射基板来加热基板并使基板上的压射区域变形并且对准基板和模具的方法。
[0004]日本专利特开N0.2004-259985中公开的压印装置包括:检测单元，其用光照射布置在模具上的标记和布置在基板上的标记，并且基于反射的光检测在这些标记之间的位置偏差。根据日本专利特开N0.2004-259985，检测单元检测标记之间的位置偏差，然后模具与基板基于检测到的位置偏差而被对准。然而，在通过检测单元检测标记之间的位置偏差之后对准模具与基板的方法中，可能难于以高精度对准模具与基板，这是因为标记之间的位置偏差即使在对准期间也可能发生。
【发明内容】
[0005]本发明提供了例如有利于以高精度对准模具与基板的压印装置。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种压印装置，其通过使用在其上形成有图案的模具来使基板的压射区域(sho t r eg i on)上的压印材料成型(mo I d)，该压印装置包括:检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，检测来自第一标记和第二标记的第一光，并测量第一标记与第二标记之间的位置偏差;加热单元，被配置成用用于加热的第二光经由模具照射基板，并加热基板以使压射区域变形；以及控制单元，被配置成基于位置偏差控制模具与基板之间的对准;其中，检测单元的参数、加热单元的参数或检测单元和加热单元的参数被设定成在通过使用检测单元来检测来自第一标记和第二标记的第一光并且通过使用加热单元来用第二光照射基板且加热基板时，检测单元不检测由模具和基板中的至少一个反射的第二光。
[0007]本发明的进一步特征将从以下参考附图的示范性实施例的描述而变得清楚。
【附图说明】
[0008]图1是示出了根据第一实施例的压印装置的示意图。
[0009]图2A是用于解释模具的标记的布置的示例的视图。
[0010]图2B是用于解释模具的标记的视图。
[0011 ]图2C是用于解释基板的标记的布置的示例的视图。
[0012]图2D是用于解释基板的标记的视图。
[0013]图3A是用于解释通过加热单元校正压射区域的形状的示例的视图。
[0014]图3B是用于解释通过加热单元校正压射区域的形状的示例的视图。
[0015]图4是示出了在压印处理中的操作序列的流程图。
[0016]图5是示出了加热单元和检测单元的配置的示例的视图。
[0017]图6是示出了加热单元和检测单元的配置的示例的视图。
[0018]图7是示出了根据第二实施例的压印装置中的检测单元、加热单元和硬化单元的配置的视图。
[0019]图8是示出了第二实施例中的检测单元的配置的示例的视图。
[0020]图9是示出了光瞳面上的光强度分布和数值孔径NA之间的关系的视图。
[0021 ]图1OA是示出了从X方向观察的模具的标记和基板的标记的视图。
[0022]图1OB是示出了从Y方向观察的模具的标记和基板的标记的视图。
[0023]图11是示出了基板的由加热单元发射的第二光照射的区域的视图。
【具体实施方式】
[0024]下面将参考附图描述本发明的示范性实施例。注意贯穿附图相同的附图标记表示相同的要件，并且将不会给出其重复的描述。
[0025]〈第一实施例〉
[0026]将参考图1描述根据本发明的第一实施例的压印装置I。压印装置I用于制造半导体器件等等。压印装置I通过使用模具8使基板11的压射区域上的压印材料成型来执行在基板11上形成图案的压印处理。例如，压印装置I在其上形成有图案的模具8接触基板上的压印材料(树脂)的状态下使压印材料硬化。然后，压印装置I放宽模具8和基板11之间的间隔，从硬化的压印材料分离(脱离)模具8，从而可以在基板上形成图案。使压印材料硬化的方法包括使用热的热循环方法和使用光的光硬化方法。根据第一实施例的压印装置I采用光硬化方法。光硬化方法是这样的方法:将未硬化的紫外线硬化树脂(以下称作树脂14)作为压印材料提供到基板上，并在模具8和树脂14彼此接触的状态下用紫外线照射树脂14，从而使树脂14硬化。在通过紫外线照射来使树脂14硬化之后，模具8从树脂14分离，并且图案可被形成在基板上。
[0027][压印装置的配置]
[0028]图1是示出了根据第一实施例的压印装置I的示意图。压印装置I可包括保持模具8的模具台3，保持基板11的基板台4，硬化单元2，加热单元6，检测单元22，和树脂提供单元5。模具台3固定到由底盘24经由柱26支撑的桥接盘25。基板台4固定到底盘24。压印装置I包括控制单元7，其包括例如CPU和存储器并且控制压印处理(控制压印装置I的各单元)。
[0029]模具8通常由能够透过紫外线的材料制成，诸如石英。要被转印到基板11的三维图案形成在基板这侧的表面上的部分区域(图案区域8a)中。基板11可以是例如单晶硅基板或SOI(绝缘体上硅)基板。树脂提供单元5(稍后描述)将树脂14(紫外线硬化树脂)提供到基板11的上表面(要处理的表面)。
[0030]模具台3包括通过真空吸力、静电力等等来保持模具8的模具保持单元15，以及在Z方向驱动模具保持单元15的模具驱动单元16。模具保持单元15和模具驱动单元16在它们的中间部分(内部)具有开口区域17，并且配置为用硬化单元2或加热单元6发射的光经由模具8照射基板11。由于制造误差、热变形等等，有时在模具8中生成包括诸如倍率成分或梯形成分的变形。为了抵消此变形，模具台3可以包括变形单元18，其通过对在模具8的侧表面上的多个部分施加力使图案区域8a变形。例如，变形单元18可以包括多个致动器，其布置成对在模具8的各个侧表面上的多个部分施加力。可通过用多个致动器对在模具8的各个侧表面上的多个部分独立地施加力来将模具8的图案区域8a变形为期望的形状。变形单元18的致动器是例如线性马达、空气气缸或压电致动器。
[0031]模具驱动单元16包括诸如线性马达或空气气缸的致动器，并且在Z方向驱动模具保持单元15(模具8)以便使模具8的图案区域8a与基板上的树脂14接触或从基板上的树脂14分离。由于在使模具8和基板上的树脂14彼此接触时要求模具驱动单元16的高精度对准，模具驱动单元16可以由诸如粗驱动系统和精细驱动系统的多个驱动系统构成。模具驱动单元16可以具有例如不只在Z方向驱动模具8也在X和Y方向和Θ方向(绕Z轴的旋转方向)调整模具8的位置的位置调整功能，以及校正模具8的倾斜的倾斜功能。在根据第一实施例的压印装置I中，模具驱动单元16执行改变基板11和模具8之间的距离的操作。然而，基板台4的基板驱动单元20可以执行此操作，或者基板驱动单元20和模具驱动单元16 二者可以执行此操作。
[0032]基板台4包括基板保持单元19和基板驱动单元20。当使模具8的图案区域8a和基板上的树脂14彼此接触时，基板台4在X和Y方向移动基板11，并且对准模具8和基板11 ο基板保持单元19通过真空吸力、静电力等保持基板11。基板驱动单元20机械地保持基板保持单元19，并在X和Y方向驱动基板保持单元19(基板11)。基板驱动单元20可以使用例如线性马达并且可以由诸如粗驱动系统和精细驱动系统的多个驱动系统构成。基板驱动单元20可以具有例如在Z方向驱动基板11的驱动功能，在Θ方向旋转和驱动基板11来调整基板11的位置的位置调整功能，和校正基板11的倾斜的倾斜功能。
[0033]检测单元22检测布置在模具8上的标记AM(第一标记)和布置在基板11上的标记AW(第二标记)之间的位置偏差(X和Y方向)。检测单元22可以包括发射光来照射模具8的标记AM和基板11的标记AW的发射单元22a，以及接收由这些标记衍射的光的光接收单元22b。模具8的标记AM布置在模具8的图案区域8a中的多个部分。基板的标记AW布置在基板上的压射区域11 a中的多个部分。例如，基板11的标记AW布置在设在压射区域11 a外侧的划片线11 b上，如图2C中所示。模具8的标记AM布置在图案区域8a的外侧的与基板11的标记AW对应的区域8b中，如图2A中所示。模具8的标记AM和基板11的标记AW被布置成使得在使图案区域8a和压射区域I Ia在X和Y方向彼此重合时它们重叠。检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间在各部分的位置偏差。结果，可获得图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异。稍后将描述检测单元22的配置的细节。
[0034]将参考图2A至2D解释模具8的标记AM和基板11的标记AW的布置的示例。例如，八个标记AMl至AM8形成在模具8上的图案区域8a外侧的区域8b中(对应于基板11的划片线I Ib的区域)，如图2A中所示。标记AMl至AM8的每一个都包括由线和间隔衍射光栅构成的X-方向测量标记AMx和Y-方向测量标记AMy，如图2B中示出的标记AM4的结构。标记AMl (AM2)、标记AM3(AM4)、标记AM5 (AM6)和标记AM7 (AM8)布置成使得标记AM的结构依次旋转90度。类似地，八个标记AWl至AW8形成在设在基板11的压射区域11 a外侧的划片线11 b上，如图2C所示。标记Aff I至AW8的每一个都包括由棋盘格衍射光栅构成的X-方向测量标记AWx和Y-方向测量标记AWy，如图2D中的标记AW4的结构。标记AWl (AW2)、标记AW3 (AW4)、标记AW5 (AW6)和标记AW7(Aff 8)布置成使得标记AW的结构依次旋转90度。
[0035]模具8的标记AM上的衍射光栅和基板11的标记AW上的衍射光栅构建为在测量方向上具有稍微不同的节距。由模具8的标记AM和基板11的标记AW反射并且入射到光接收单元22b的光在图像传感器上生成对应于模具8的标记AM上的衍射光栅和基板11的标记AW上的衍射光栅之间的节距差异的干涉条纹(莫尔条纹)。图像传感器224感测此莫尔条纹并执行图像处理，于是模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差可被检测。通过对各个标记检测这个位置偏差，可以取得图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异。模具8的标记AM和基板11的标记AW可被布置成不止在模具8的图案区域8a和基板11的压射区域I Ia中的各个顶点，也可以在各个边。在图2A至图2D中所示的示例中，X测量标记和Y测量标记布置在模具8的图案区域8a和基板11的压射区域Ila的每一个中的多个部分(八个部分)。这样，除了偏移成分、倍率成分、旋转成分和梯形成分(X和Y方向)以外，即使诸如弓形成分或桶形成分的高阶成分也可以根据图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异取得。
[0036]在以上描述的示例中，为模具8的标记AM形成线和间隔衍射光栅，为基板11的标记AW形成棋盘格衍射光栅。然而，标记并不限于它们。例如，可以为模具8的标记AM形成棋盘格衍射光栅，并且可以为基板11的标记AW形成线和间隔衍射光栅。下面将描述其中为基板11的标记AW形成棋盘格衍射光栅的情况。
[0037]树脂提供单元5提供(涂布)树脂14(未硬化树脂)到基板上。如以上所述，根据第一实施例的压印装置I使用具有由紫外线照射来硬化树脂的属性的紫外线硬化树脂作为压印材料。然而，本发明并不限制于此，并且由树脂提供单元5提供给基板11的树脂14(压印材料)可根据半导体器件制造步骤中的多种条件来适当地选择。从树脂提供单元5排出的树脂的量可以是考虑形成在基板上的树脂14上的图案的厚度和密度等等来适当决定的。模具8和树脂14期望地彼此接触达预先确定的时间以便令人满意地用提供到基板上的树脂14填充形成在模具8的图案区域8a中的三维图案。
[0038]在压印处理时，硬化单元2通过用光(紫外线)照射提供到基板上的压射区域Ila的树脂14来使树脂14硬化。硬化单元2可以包括，例如，发射用于使树脂14硬化的光(紫外线)的光源，和用于将光源发射的光调整为适于压印处理的光的光学元件。由于第一实施例采用光硬化方法，硬化单元2包括用于发射紫外线的光源。然而，例如，当采用热硬化方法时，硬化单元2可以包括用于使充当压印材料的热硬化树脂硬化的热源。
[0039]将要经历压印装置I压印处理的基板11在一系列半导体器件制造步骤中在诸如溅射步骤的沉积步骤中的加热步骤之后装载到压印装置I中。在一些情况中，包括诸如倍率成分、梯形成分、弓形成分、或桶形成分的成分的变形在基板上的压射区域Ila中生成。在此情况中，可能难以仅靠由模具台3的变形单元18使模具8的图案区域8a变形来实现图案区域8a和压射区域Ila之间的高精度对准。因此，基板上的压射区域Ila可以依照由变形单元18变形的模具8的图案区域8a的形状来变形。为了这么做，根据第一实施例的压印装置I包括通过用光照射基板11并加热基板11来使压射区域11 a变形的加热单元6。
[0040]加热单元6可以包括发射用于加热基板11的光的光源，以及调整来自光源的照射基板11的光的强度的调整单元。加热单元6的光源发射具有适于加热基板11而不使提供到基板上的树脂14硬化的波长的光。例如，可以使用发射具有400nm或更长的波长的光的光源作为加热单元6的光源。调整单元调整照射基板11的光的强度以使得压射区域Ila中的温度分布成为期望的分布。作为调整单元，例如液晶器件或数字微镜器件(DMD)是可用的。液晶器件可以通过在光透过表面上布置多个液晶元件并个体地控制提供给各个液晶元件的电压来改变照射基板11的光的强度。数字微镜器件可以通过在光反射表面上布置多个微镜元件并个体地调整各个微镜元件的表面方向来改变照射基板11的光的强度。
[0041]这里，根据第一实施例的压印装置I构建成使得由硬化单元2发射的光被光学元件21反射并照射基板11，而由加热单元6发射的光穿过光学元件21并照射基板11。然而，压印装置I并不限制于此。例如，压印装置I可被构建成使得由加热单元6发射的光被光学元件21反射并照射基板11，而由硬化单元2发射的光穿过光学元件21并照射基板11。光学元件21可以是例如具有透过有着两个不同波长中的一个波长的光并反射有着另一个波长的光的特性的分束器(例如二向色镜)。
[0042]接下来将参考图3A和图3B解释其中加热单元6校正经受包括梯形成分的变形的压射区域I Ia的形状的示例。在将经受包括梯形成分的变形的压射区域I Ia的形状校正成目标形状时，如图3A中所示，控制单元7控制加热单元6 (调整单元)以使得由加热单元6发射的光的强度在Y方向线性地增大。当压射区域Ila被用加热单元6发射的光以这样的光强度分布32照射时，在压射区域Ila中可以形成图3A中所示的温度分布33，而压射区域Ila可被以图3A中所示的位移量34来变形。结果，压射区域Ila的形状可以接近目标形状30，如图3B中所不O
[0043]将参考图4解释在具有根据第一实施例的此配置的压印装置I中将模具8的图案转印到基板11的压射区域Ila的压印处理。图4是示出了在将模具8的图案转印到基板11的压射区域Ila的压印处理中的操作序列的流程图。
[0044]在步骤SlOO中，控制单元7控制模具输送机构(未示出)来输送模具8到模具保持单元15下方，并控制模具保持单元15来保持模具8。从而，模具8布置在压印装置I中。在步骤S101中，控制单元7控制基板输送机构(未示出)来输送基板11到基板保持单元19上，并控制基板保持单元19来保持基板11。基板11因而布置在压印装置I中。在步骤S102中，控制单元7控制树脂提供单元5来将树脂14(紫外线硬化树脂)提供给压射区域Ila来经历压印处理。在步骤S103中，控制单元7控制基板驱动单元20来移动基板11以便其处已提供有树脂14的压射区域Ila被布置在模具8的图案区域8a下方。在步骤S104中，控制单元7控制模具驱动单元16来使模具8的图案区域8a和基板上的树脂14彼此接触，即缩短模具8和基板11之间的距离。
[0045]在步骤S105中，控制单元7控制检测单元22来在模具8和基板上的树脂14彼此接触的状态中检测模具8的标记AM(第一标记)和基板11的标记AW(第二标记)之间的位置偏差。基于来自检测单元22的检测结果，控制单元7可以取得模具8的图案区域8a和基板11的压射区域Ila之间的形状差异。在步骤S106中，控制单元7基于取得的形状差异决定图案区域8a的校正量和压射区域Ila的校正量以使得模具8的图案区域8a的形状与基板11的压射区域Ila的形状相符合。
[0046]在步骤S107中，控制单元7控制基板驱动单元20来基于在步骤S106中取得的形状差异来移动基板U，并对准模具8和基板U。在步骤S107中的对准是为了校正模具8的图案区域8a和基板11的压射区域Ila之间形状差异中的平移偏移成分和旋转成分。这个形状差异除了平移偏移成分和旋转成分之外还可以包括诸如倍率成分和梯形成分的变形成分，如以上所述。诸如倍率成分和梯形成分的变形成分可以在骤S108和S109被校正。在步骤S108中，控制单元7控制变形单元18来通过基于在步骤S106中决定的图案区域8a的校正量对模具8的侧表面上的多个部分施加力来使图案区域8a变形。在步骤S109中，控制单元7控制加热单元6来用光照射基板11，对压射区域Ila给出温度分布，并基于在步骤S106中决定的压射区域Ila的校正量使压射区域Ila变形。通过步骤S108和S109，可以使得模具8的图案区域8a和基板11的压射区域Ila之间的形状差异落在允许的范围内，并且模具8的图案能以高精度被转印到压射区域11a。
[0047]在步骤SllO中，控制单元7控制检测单元22来检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差。基于来自检测单元22的检测结果，控制单元7可以取得模具8的图案区域8a和基板11的压射区域I Ia之间的形状差异。在步骤SI 11中，控制单元7判定在步骤SI 10中取得的形状差异是否落在允许的范围内。如果在步骤SllO中取得的形状差异并未落在允许的范围内，处理回到步骤S106，并且控制单元7再次基于此形状差异决定图案区域8a的校正量和压射区域Ila的校正量。如果在步骤SllO中取得的形状差异落在允许的范围内，处理回到步骤SI 12。
[0048]在步骤S112中，控制单元7控制硬化单元2来用紫外线照射与模具8的图案区域8a接触的树脂14，并使树脂14硬化。在步骤S113中，控制单元7控制模具驱动单元16来将模具8的图案区域8a从基板上的树脂14分离(脱离)，即，增大模具8和基板11之间的距离。在步骤S114中，控制单元7判定模具8的图案随后将要转印至其上的压射区域Ila(下一个压射区域Ila)是否留在基板上。如果有下一个压射区域11a，处理回到步骤S102。如果没有下一个压射区域IIa，处理前进到步骤SI 15。在步骤SI 15中，控制单元7控制基板输送机构(未示出)来从基板保持单元19回收基板11。在步骤SI 16中，控制单元7判定是否有基板11 (下一个基板11)随后要经历压印处理。如果有下一个基板11，处理回到步骤S101。如果没有下一个基板11，处理前进到步骤SI 17。在步骤SI 17中，控制单元7控制模具输送机构(未示出)来从模具保持单元15回收模具8。
[0049][检测单元和加热单元的配置]
[0050]在具有以上描述的根据第一实施例的配置的压印装置I中，重复步骤S106至S109直到图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异落在允许的范围内为止，以便提高模具8和基板11之间的对准精度。此时，在取得图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异时，基板11可以由加热单元6用光照射并且压射区域Ila可被变形。即，在由检测单元22检测模具8的标记AM(第一标记)和基板11的标记AW(第二标记)时，基板11可以由加热单元6用光照射并且压射区域I Ia可被变形。然而，在这个对准方法中，由加热单元6发射的用于加热(以下称作第二光)的光可能被模具8的标记AM或基板11的标记AW反射并入射到检测单元22上。在此情况中，入射到检测单元22(光接收单元22b)的图像传感器224上的第二光成为噪声成分，而位置偏差检测精度可能降低。同样地，当来自加热单元6的入射到检测单元22上的第二光超出检测单元22(光接收单元22b)的图像传感器224可检测的光强度水平并且饱和时，位置偏差检测精度可能降低。作为防止位置偏差检测精度降低的方法，一个方法是在步骤SllO中检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时停止由加热单元6用光照射基板11。然而，在此方法中，施加到基板11的热传到基板保持单元19，通过树脂14传到模具8，等等，而且图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异可能在停止由加热单元6用光照射基板11期间逐渐增大。换言之，此方法花费长时间用于模具8和基板11之间的对准，并且不能令人满意地以高精度执行对准。因而，在根据第一实施例的压印装置I中，检测单元22和加热单元6配置成使得入射到检测单元22的第二光的强度低于由模具8和基板11中的至少一个反射的第二光的最大强度。更具体地，在压印装置I中，检测单元22和加热单元6配置成抑制由模具8和基板11中的至少一个反射的第二光向检测单元22的入射。以下将解释加热单元6和检测单元22的配置。
[0051]图5是示出了加热单元6和检测单元22的配置的示例的视图。在图5中，加热单元6包括光源61、调整单元62和光学系统63。检测单元22包括向模具8的标记AM和基板11的标记AW发射光(以下称作第一光)的发射单元22a，和接收由模具8的标记AM和基板11的标记AW反射的第一光的光接收单元22b。发射单元22a包括例如光源221和照明光学系统222。光接收单元22b包括例如检测光学系统223和图像传感器224。检测单元22用由发射单元22a发射的第一光照射模具8的标记AM和基板11的标记AW。检测单元22通过图像传感器224观测由模具8的标记AM衍射的光和基板11的标记AW衍射的光生成的干涉条纹。检测单元22可以基于从图像传感器224输出的信号检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差。模具8的标记AM和基板11的标记AW可以包括衍射光栅。在第一实施例中，模具8的标记AM可以包括仅在测量方向具有周期的线和间隔衍射光栅。基板11的标记AW可以包括分别在测量方向和与其垂直的方向具有周期的棋盘格衍射光栅。发射单元22a和光接收单元22b配置成相对于垂直于基板11的表面的基准轴(Z轴)在垂直于测量方向的方向(图5中的X方向)倾斜照明光学系统222的光轴和检测光学系统223的光轴。即，发射单元22a和光接收单元22b配置成在模具8的标记AM和基板11的标记AW上执行斜入射照明。
[0052]接下来，将描述配置加热单元6和检测单元22来抑制由加热单元6发射并由模具8和基板11中的至少一个衍射(反射)的第二光向检测单元22的光接收单元22b的入射的方法。以下将解释配置加热单元6和检测单元22来抑制由加热单元6发射并由基板11反射的第二光向光接收单元22b的入射的方法。相同的方法也可被用作配置加热单元6和检测单元22来抑制由模具8反射的第二光向光接收单元22b的入射的方法。
[0053]在根据第一实施例的压印装置I中，检测单元22的参数、加热单元6的参数或检测单元22和加热单元6的参数被设定成抑制由加热单元6发射的第二光向检测单元22的光接收单元22b的入射。检测单元22的参数是检测单元22的在检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时可被设定的要素。来自发射单元22a的第一光的波长、发射单元22a发射第一光的方向、光接收单元22b接收第一光的方向和检测单元22(光接收单元22b)的数值孔径中的至少一个可被设定作为检测单元22的参数。加热单元6的参数是加热单元6的在用用于加热基板11的第二光照射基板11时可被设定的要素。来自加热单元6的第二光的波长和来自加热单元的第二光入射到基板11的方向中的至少一个可被设定作为加热单元6的参数。
[0054]例如，当满足等式(I)时，由发射单元22a发射并由在非测量方向具有周期dm的衍射光栅的基板11的标记AW反射(衍射)的第一光入射到光接收单元22b:
[0055]dm(sinaa+sinPa) =mAa...(I)
[0056]其中aa是在基准轴(垂直于基板表面的轴(Z轴))和发射单元22a发射第一光的方向之间的角度，&是在基准轴与光接收单元22b接收由基板11的标记AW反射的第一光的方向之间的角度，入3是第一光的波长，而m是由基板11的标记AW衍射的由发射单元22a发射的第一光的光的衍射级次。当使用包括许多波长的起宽带光源作用的卤素灯等等作为产生第一光的光源时，等式(I)中的第一光的波长Aa可以是第一光的中心波长。最优地，检测单元22的参数满足等式(I)，但并不限制于此，只要光入射到光接收单元22b的数值孔径上即可。
[0057]相反，当满足不等式⑵时，由加热单元6发射并由基板11的标记AW反射(衍射)的第二光入射到光接收单元22b:
[0058]dm(sinah+sin(Pa-9) )^nAh^dm(sinah+sin(Pa+9))...(2)
[0059]更具体地，为了抑制由加热单元6发射并由基板11的标记AW反射的第二光向光接收单元22b的入射，需要满足通过反转在不等式(2)中的不等式符号取得的不等式(3):
[0060]dm(sinah+sin(0a_9) )>nAh或dm(sinah+sin(0a+9) )〈nAh...(3)在不等式(2)和(3)中，ah是在基准轴与来自加热单元6的第二光入射到基板11上的方向之间的角度(在此实施例中，<^ = 0)，8；[110是光接收单元2213的数值孔径，人11是第二光的波长，而11是由基板11的标记AW衍射的由加热单元6发射的第二光的光的衍射级次。注意第一光和第二光所经过的空气的折射率设定成I。
[0061]由此，检测单元22和加热单元6可被配置成满足等式(I)和不等式(3)，以便抑制由加热单元6发射并由基板11(标记AW)反射的第二光向光接收单元22b的入射。根据第一实施例的压印装置I因而可以防止由加热单元6发射的第二光入射到光接收单元22b造成的检测精度降低。在通过检测单元22来检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时，压印装置I可以通过由加热单元6用第二光照射基板11来使压射区域Ila变形。即，模具8和基板11能够以尚精度重置。
[0062]检测单元22可被配置成包括在发射单元22a中的光路和在光接收单元22b中的光路之间共用的部件，如图6中所示。在此情况中，在基准轴与发射单元22a发射第一光的方向之间的角度?等于在基准轴与光接收单元22b接收由基板的标记AW反射的第一光的方向之间的角度氏。这样，等式(I)改写为等式(4):
[0063]2dm(sinPa) =mAa...(4)
[0064]在图6所示的配置中，检测单元22和加热单元6可被配置成满足不等式(3)和等式
(4)，以便抑制由加热单元6发射并由基板11的标记AW反射的第二光入射到光接收单元22b。
[0065]模具8的标记AM和基板11的标记AW上的衍射光栅的周期dm可以根据标记位置偏差检测精度、电路图案设计等等来改变。因此，驱动检测单元22和加热单元6的驱动机构可被布置成使得检测单元22中的第一光的出射角和入射角以及加热单元6中的第二光的出射角可被调整。进一步地，检测单元22和加热单元6可被配置成使得来自检测单元22的第一光的波长和来自加热单元6的第二光的波长彼此不同。检测单元22和加热单元6可以使用能够改变波长的光源，或者可以将波长滤光器插入光路中以使得来自检测单元22的第一光的波长和来自加热单元6的第二光的波长可被调整。
[0066][检测单元和硬化单元的配置]
[0067]将解释硬化单元2对检测单元22的影响。当开始由硬化单元2用紫外线照射树脂14时，树脂14开始硬化，树脂14的刚性逐渐升高，并且基板台4和模具8之间的状态可被看作其中阻尼成分连接的状态。在此状态下，树脂14具有流动性，所以模具8和基板11可以相对移动。此外，树脂14的剪切应力作用在模具8和基板11之间，而模具8和基板11之间可能产生位置偏差。为了提高模具8和基板11之间的重叠精度，模具8和基板11可以在取得图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异时紧接在树脂14被硬化前被对准。换言之，即使在硬化单元2用紫外线照射树脂14时，检测单元22也可以检测模具8的标记AM(第一标记)和基板11的标记AW(第二标记)之间的位置偏差。然而，在此情况中，如果由硬化单元2发射的用于硬化的光(以下称作第三光)被模具8或基板11反射并且入射到检测单元22上，入射到检测单元22上的第三光成为噪声成分，而且标记位置偏差检测精度可能降低。因此，在根据第一实施例的压印装置I中，检测单元22和硬化单元2被配置成使得入射到检测单元22上的第三光的强度低于由模具8和基板11中的至少一个反射的第三光的最大强度。更具体地，在压印装置I中，检测单元22和硬化单元2被配置成抑制由模具8和基板11中的至少一个反射的第三光向检测单元22的入射。
[0068]接下来，将描述配置硬化单元2和检测单元22来抑制由硬化单元2发射并由模具8和基板11中的至少一个反射的第三光向检测单元22的光接收单元22b的入射的方法。以下将解释配置硬化单元2和检测单元22来抑制由硬化单元2发射并由基板11反射的第三光向光接收单元22b的入射的方法。相同的方法也可被用作配置硬化单元2和检测单元22来抑制由模具8反射的第三光向光接收单元22b的入射的方法。
[0069]在根据第一实施例的压印装置I中，检测单元22的参数、或硬化单元2的参数或检测单元22和硬化单元2的参数被设定成抑制由硬化单元2发射的第三光入射到检测单元22的光接收单元22b。检测单元22的参数是检测单元22的在检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时可被设定的要素，如以上所述。来自发射单元22a的第一光的波长、发射单元22a发射第一光的方向、光接收单元22b接收第一光的方向和检测单元22(光接收单元22b)的数值孔径中的至少一个可被设定作为检测单元22的参数。硬化单元2的参数是硬化单元2的在用使树脂14硬化的第三光照射树脂14时可被设定的要素。来自硬化单元2的第三光的波长和来自硬化单元2的第三光入射到树脂14的方向中的至少一个可被设定作为硬化单元2的参数。
[0070]例如，当检测单元22被配置成如图5中所示时，当满足等式(I)时，由发射单元22a发射并由在非测量方向具有周期dm的衍射光栅的基板11的标记AW反射(衍射)的第一光入射到光接收单元22b。相反，当满足不等式(5)时，由硬化单元2发射并由基板11的标记AW反射(衍射)的第三光入射到光接收单元22b:
[0071]dm(sinae+sin(Pa-0) )^nAe^dm(sinae+sin(Pa+0))...(5)
[0072]更具体地，为了抑制由硬化单元2发射并由基板11的标记AW反射的第三光入射到光接收单元22b，需要满足通过反转在不等式(5)中的不等式符号取得的不等式(6):
[0073]dm(sinae+sin(0a-9))>ηλ0 或dm(sinae+sin(0a+9))〈ηλ0...(6)
[0074]在不等式(5)和(6)中，ae是在基准轴与来自硬化单元2的第三光入射到基板11上的方向之间的角度，sin0是光接收单元22b的数值孔径，Ae3是第三光的波长，而n是由基板11的标记AW衍射的由硬化单元2发射的第三光的光的衍射级次。注意第一光和第三光所经过的空气的折射率设定成I。
[0075]由此，检测单元22和硬化单元2可被配置成满足等式(I)和不等式(6)，以便抑制由硬化单元2发射并由基板11(标记AW)反射的第三光入射到光接收单元22b。当发射单元22a中的光路和光接收单元22b中的光路被配置成包括共用的部件时，如图6中所示，检测单元22和硬化单元2可被配置成满足等式(4)和不等式(6)。根据第一实施例的压印装置I因而可以防止由硬化单元2发射的第三光入射到光接收单元22b造成的检测精度降低。在通过检测单元22来检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时，压印装置I可以通过由硬化单元2用第三光照射树脂14来使树脂14硬化。即，模具8和基板11可以紧接在树脂14被硬化前对准。
[0076]驱动硬化单元2的驱动机构可被布置成使得硬化单元2中的第三光的出射角可被调整。此外，检测单元22和硬化单元2可被配置成使得来自检测单元22的第一光的波长和来自硬化单元2的第三光的波长彼此不同。加热单元6和硬化单元2可被配置成使得来自加热单元6的第二光的波长和来自硬化单元2的第三光的波长彼此不同。硬化单元2可以使用能够改变波长的光源，或者可以将波长滤光器插入光路中以便可以调整来自硬化单元2的第三光的波长。
[0077]〈第二实施例〉
[0078]将参考图7描述根据本发明的第二实施例的压印装置。图7是示出了根据第二实施例的压印装置中的检测单元22、加热单元6和硬化单元2的配置的视图。在根据第二实施例的压印装置中，除了检测单元22、加热单元6和硬化单元2的配置以外的配置和在压印处理中的操作序列与第一实施例中的那些相同，将不重复其描述。
[0079]多个标记(模具8的标记AM和基板11的标记AW)被布置在模具8和基板11上以便能够检测在图案区域8a和压射区域Ila中的包括倍率成分、梯形成分、弓形成分等等的变形(见图2A至图2D)。当一个检测单元22被配置成检测一个标记时，可以使用多个检测单元22。为了在压印装置中以高精度对准模具8和基板11，可以在至少两个方向(例如，X和Y方向)获取有关模具8和基板11的相对位置的信息。在此情况中，可能使用更大数目的检测单元22。即，可以布置多个检测单元22以便在压印装置中以高精度快速测量图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异。然而，当多个检测单元22被布置在压印装置中时，可能难以确保用于布置多个检测单元22的空间。
[0080]另一方面，压印装置需要提高图案区域8a和压射区域Ila之间的重叠精度。因此，在通过检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW时，基板11可以由加热单元6用第二光来照射并且压射区域Ila可被变形。在压印装置中，即使在通过用第三光照射树脂14来由硬化单元2使树脂14硬化期间通过检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW时，模具8和基板11也可被对准。然而，如果来自加热单元6的第二光或来自硬化单元2的第三光被模具8或基板11反射并入射到检测单元22上，则入射到检测单元22上的光成为噪声成分，而标记位置偏差检测精度可能降低。
[0081]因此，根据第二实施例的压印装置被配置成使得来自检测单元22的第一光、来自加热单元6的第二光和来自硬化单元2的第三光具有不同的波长。根据第二实施例的压印装置被配置成包括含有两个分束器232和233的光学系统23。分束器232被配置成限制由加热单元6发射并由模具8或基板11反射的第二光向检测单元22的入射。分束器233被配置成限制由硬化单元2发射并由模具8或基板11反射的第三光向检测单元22的入射。分束器232和233可以是具有透过有着两个不同波长中的一个波长的光并反射有着另一个波长的光的特性的二向色镜。
[0082]在根据第二实施例的压印装置中，由检测单元22发射的第一光经过分束器232和233，并照射模具8的标记AM和基板11的标记AW。由这些标记反射的第一光再次经过分束器232和233，并入射到检测单元22上。由加热单元6发射的第二光被分束器232反射，经过分束器233，并照射基板11。由硬化单元2发射的第三光被分束器233反射并照射提供到基板上的树脂14。压印装置的这个配置可以抑制由加热单元6发射并由模具8或基板11反射的第二光和由硬化单元2发射并由模具8或基板11反射的第三光向检测单元22入射。因此，可以防止由来自加热单元6的第二光和来自硬化单元2的第三光向检测单元22入射导致的检测精度降低，并且模具8和基板11能够以高精度重叠。
[0083]在根据第二实施例的压印装置中，检测单元22、加热单元6和硬化单元2的布置可被适当地改变。在此情况中，分束器232和233的特性也可被适当地改变。例如，当检测单元22和加热单元6的位置互换时，分束器232可被配置成反射来自检测单元22的第一光并透过来自加热单元6的第二光。当检测单元22和硬化单元2的位置互换时，分束器233被配置成反射来自检测单元22的第一光并透过来自硬化单元2的第三光。类似地，即使当加热单元6和硬化单元2的位置互换时，分束器232和233的特性也可被适当地改变。
[0084]接下来将参考图8描述第二实施例中的检测单元22的配置。图8是示出了第二实施例中的检测单元22的配置示例的视图。根据第二实施例的检测单元22可以包括光源221、图像传感器226、用于透过由光源221发射的光的光学系统222和用于使得由模具8的标记AM和基板11的标记AW反射的光入射到图像传感器226上的光学系统223。由检测单元22发射的第一光经由反射镜234被导向模具8和基板11。由模具8的标记AM和基板11的标记AW反射的第一光通过反射镜234被导向检测单元22。
[0085]例如，使用卤素灯或LED作为光源221，光源221被配置成发射不含会使树脂14硬化的紫外线的光(例如，可见光线或红外光线)。由光源221发射的光经过光学系统222被改变为平行光，被光学系统223的棱镜225反射，并出射为来自检测单元22的第一光。从检测单元22出射的第一光被靠近光学系统23的投射表面布置的反射镜234转向，并照射模具8的标记AM和基板11的标记AW。由模具8的标记AM和基板11的标记AW反射的第一光通过反射镜234入射到检测单元22上，经过棱镜225，入射到图像传感器226上。如以上参考图2A至图2D所述，模具8的标记AM和基板11的标记AW被配置成具有不同的周期。这样，由来自这些标记行进的衍射光束之间的干涉生成的干涉条纹(莫尔条纹)在图像传感器226上形成为图像。
[0086]光学系统222和223被配置成共享一些构成它们的光学构件。棱镜225布置在光学系统222(光学系统223)的光瞳面上或附近。用于在光学系统222的光瞳面的外围部分反射光的反射膜225a形成在棱镜225的胶合面上。反射膜225a起到限制在光学系统222的光瞳面上的光强度分布的孔径光阑的作用。反射膜225a也起到限制光学系统223的光瞳的尺寸(或数值孔径NA)的孔径光阑的作用。棱镜225也可以是在胶合面上具有半透膜的半棱镜，或者也可以不限制为棱镜并可以是由在表面上沉积反射膜来构建的盘状光学元件。进一步地，为了改变光学系统222或223的光瞳的形状，棱镜225可被配置成可以由转台或滑动机构(未示出)的切换机构用具有其他孔径形状的棱镜来替换。
[0087]图9示出了光学系统222的光瞳面上的光强度分布和数值孔径NA之间的关系。在图9中，数值孔径NAo代表光瞳的尺寸。光学系统222的光瞳面上的光强度分布被形成为包括四个极ILl至IL4。通过在棱镜上布置反射膜225a作为光学系统222的光瞳面上的孔径光阑，可以从一个光源221形成包括多个极ILl至IL4的光强度分布。因此，可以简化检测单元22的配置来缩小检测单元22的尺寸。四个极ILl至IL4的每一个都具有直径为NAp的圆形形状。极ILl和IL2分别在从光瞳面的参考点0(中心)起的+Y和-Y方向被布置在间隔NAil的位置。同样地，极IL3和IL4分别在从光瞳面的参考点O起的+X和-X方向被布置在间隔NAil的位置。
[0088]如果在衍射光栅(模具8的标记AM和基板11的标记AW)在明亮视场中被检测(从垂直方向照射以检测从垂直方向衍射的光)以便检测莫尔条纹，则即使是来自衍射光栅的O级次光也被检测。由于O级次光是降低莫尔条纹的对比度的因素，因此根据第二实施例的检测单元采取不检测O级次光的暗视场配置。模具8的标记AM和基板11的标记AW中的一个由棋盘格衍射光栅形成以便即使是通过执行斜入射照明的暗视场配置也能检测到莫尔图像。
[0089]图1OA和图1OB是示出了当从X和Y方向观察时的用于检测模具8和基板11在X方向的相对位置的模具8的标记AM和基板11的标记AW的视图。以下将描述由检测单元22在模具8的标记AM和基板11的标记AW重叠的状态下检测莫尔条纹的原理。用于检测模具8的标记AM和基板11的标记AW在X方向的相对位置的莫尔条纹由在作为非测量方向的Y方向对准的极ILl和IL2生成。
[0090]在图1OA中，模具8的标记AM和基板11的标记AW由在Y方向对准的极ILI和IL2从Y方向(非测量方向)倾斜地照射。由模具8的标记AM和基板11的标记AW在Z方向反射的光Dl不入射到检测单元22上。相反，由在Y方向具有周期dm的衍射光栅的基板11的标记AW以角度Φπι衍射的光D2入射到检测单元22(图像传感器226)上。根据第二实施例的检测单元22从不包括O级次光的衍射光中检测出具有最高光强度的±1级次衍射光束。以这种方式，对于Y方向(非测量方向)，模具8的标记AM从Y方向被倾斜地照射，而由基板11的标记AW在Y方向衍射的光被检测。
[0091 ]接下来，将参考图1OB解释在X方向(测量方向)衍射的光。在光瞳面上Y方向对准的极ILl和IL2在垂直于X方向的方向上入射到模具8的标记AM和基板11的标记AW上。此时，将检测± I级次衍射光束，如同在Y方向那样。由模具8的标记AM衍射为+/-1级次光和由基板11的标记AW衍射为-/+I级次光的光D4根据模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的衍射光栅的周期的差异而相对于X方向以小角度入射到检测单元22。由模具8的标记AM和基板11的标记AW的任一个衍射的光D3在角度Φπι出射。由于光D3成为噪声而不产生莫尔条纹，光D3可能不入射到检测单元22上。
[0092]不是由模具8的标记AM也不是由基板11的标记AW在X方向衍射的光D5(O级次衍射光)被模具8的标记AM和基板11的标记AW在Z方向反射，并入射到检测单元22上。在不被基板11的标记AW衍射的情况下被基板11反射前后的由模具8的标记AM在X方向衍射为+/-η级次衍射光和_/+η级次衍射光(总共O级次衍射光)的衍射光也入射到检测单元22上。这些光束成为降低莫尔条纹的对比度而不形成莫尔条纹的因素。然而，在此实施例中，基板11的标记AW包括棋盘格衍射光栅，来自邻接的光栅的衍射光束的相位偏移:π，并且衍射的光束彼此相消。结果是，光D5的强度降低，而可以检测到高对比度的莫尔条纹。
[0093]已经解释了用于测量模具8和基板11在X方向的相对位置的莫尔条纹的检测。此原理也应用到用于测量在Y方向的相对位置的莫尔条纹的检测。用于测量在Y方向的相对位置的莫尔条纹通过由在Y方向对准的极IL3和IL4照射两个衍射光栅来生成。
[0094]〈第三实施例〉
[0095]将参考图11描述根据本发明第三实施例的压印装置。图11是示出了由加热单元6发射的第二光照射的基板11的区域54的视图。根据第三实施例的压印装置具有与根据第一实施例的压印装置的装置配置相同的装置配置，遂将不再重复装置配置的描述。
[0096]即使在根据第三实施例的压印装置中，压射区域Ila也可以在由检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW时由加热单元6来变形，以便提高模具8和基板11之间的对准精度。然而，在此对准方法中，由加热单元6发射的第二光被基板11的标记AW反射并入射到检测单元22(光接收单元22b)上，而且标记位置偏差检测精度可能降低。为了避免如此，在根据第三实施例的压印装置中，控制在用来自加热单元6的第二光照射的基板11的区域54中的第二光的强度以便抑制由加热单元6发射并由基板11的标记AW反射的第二光向检测单元22的入射。即，控制单元7控制加热单元6(调整单元)以使得第二光在每个包括标记AW的部分54a的强度低于第二光在除部分54a之外的部分54b的最大强度。具体地，控制单元7可以控制加热单元6(调整单元)不用由加热单元6发射的第二光照射基板11的标记AW。
[0097]例如，在图4中示出的流程图的步骤S106中，控制单元7根据图案区域8a和压射区域Ila之间的形状差异决定压射区域Ila的校正量。在步骤S109中，控制单元7控制加热单元6(调整单元)来基于在步骤S106中取得的压射区域Ila的校正量用第二光照射基板11，以便不用来自加热单元6的第二光照射包括标记AW的部分54a。此时，给予压射区域Ila的温度分布成为其中在包括标记AW的部分54a的温度的升高被抑制的温度分布。根据第三实施例的压印装置可以防止由加热单元6发射的第二光入射到检测单元22(光接收单元22b)导致的检测精度降低。根据第三实施例的压印装置可以在由检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时通过由加热单元6用第二光照射基板11来使压射区域Ila变形。即，模具8和基板11能够以高精度重叠。
[0098]有关于不用来自加热单元6的第二光照射基板11的标记AW对压射区域Ila的变形的影响的担忧。然而，一个标记AW的尺寸大约是50μπιΧ100μπι，并且即使是布置在压射区域
IIa中的多个标记AW(在图9中是8个)的总和也等于或小于压射区域I Ia的尺寸26mmX 33mm的0.005%。为此，即使控制加热单元6(调整单元)不用来自加热单元6的第二光照射包括标记AW的部分54a，压射区域Ila的变形也几乎不受影响。控制单元7可以控制加热单元6(调整单元)以使得照射包括标记AM的部分的光的强度低于照射模具8的在用来自加热单元6的第二光照射的区域中的、除包括标记AM的部分之外的部分的光的最大强度。这样可以抑制由加热单元6发射并由模具8的标记AM反射的第二光向检测单元22(光接收单元22b)的入射。
[0099]〈第四实施例〉
[0100]将参考图5，图6和图11描述根据本发明第四实施例的压印装置。根据第四实施例的压印装置基本上具有与根据第一实施例的压印装置的装置配置相同的装置配置，遂将仅描述差异。
[0101]即使在根据第四实施例的压印装置中，压射区域Ila可以在由检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW时由加热单元6来变形，以便提高模具8和基板11之间的对准精度。然而，在此对准方法中，除非由加热单元6发射的第二光被控制，否则由基板11的标记AW反射的第二光会入射到检测单元22(光接收单元22b)，而且标记位置偏差检测精度可能降低。
[0102]因此，在根据第四实施例的压印装置中，配置检测单元22和加热单元6以使得控制由加热单元6发射并由基板11的标记AW和标记AM反射的第二光入射到检测单元22上。此外，控制单元7控制加热单元6以使得在每个包括用来自加热单元6的第二光照射的基板11的标记AW的部分54a的第二光的强度低于在除了部分54a之外的部分54b的第二光的最大强度。结果，位置偏差从第二光检测。更具体地，模具8和基板11之间的位置偏差通过使用由控制单元7控制来照射部分54a的第二光来检查。控制单元7控制在部分54a的第二光的强度，只要检测单元22的检测信号不饱和即可。因此，由来自加热单元6的第二光入射到光接收单元22b造成的检测信号的饱和可被抑制，检测精度的降低可被防止。
[0103]例如，在图4中的流程图的步骤S103中，如果布置为彼此面对的模具8和基板11之间的距离落入预先确定的范围，则即使在基板上的树脂14和模具8之间没有任何接触，检测单元22也可以观测到干涉条纹。在步骤S103中，由被控制单元7控制的发射单元22a发射的第一光被基板11的标记AW反射(衍射)并入射到光接收单元22b上。控制单元7控制检测单元22来检测模具8的标记AM(第一标记)和基板11的标记AW(第二标记)之间的位置偏差。基于来自检测单元22的检测结果，控制单元7可以取得模具8的图案区域8a和基板11的压射区域Ila之间的形状差异。随后在步骤S104中，控制单元7控制模具驱动单元16来使模具8的图案区域8a和基板上的树脂14彼此接触，S卩，缩短模具8和基板11之间的距离。
[0104]在步骤S105中，控制单元7控制检测单元22来检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差。在根据第四实施例的压印装置中，设定检测单元22的参数和加热单元6的参数以使得由加热单元6发射的第二光入射到检测单元22的光接收单元22b上，而不像根据第一实施例的压印装置I那样。注意检测单元22的参数是检测单元22的在检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时可被设定的要素。来自发射单元22a的第一光的波长、发射单元22a发射第一光的方向、光接收单元22b接收第一光的方向和检测单元22(光接收单元22b)的数值孔径中的至少一个可以被设定成检测单元22的参数。加热单元6的参数是加热单元6的在用第二光照射基板11以便加热基板11时可以被设定的要素。来自加热单元6的第二光的波长和来自加热单元的第二光入射到基板11上的方向中的至少一个可以被设定成加热单元6的参数。
[0105]例如，在根据第一实施例的检测单元22的配置中，在满足等式(7)时，由发射单元22a发射并由在非测量方向具有周期dm的衍射光栅的基板11的标记AW衍射的第一光入射到光接收单元22b:
[0106]dm(sinaa+sinPa) =mAa...(7)
[0107]其中aa是在基准轴(垂直于基板表面的轴(Z轴))和发射单元22a发射第一光的方向之间的角度，&是在基准轴与光接收单元22b接收基板11的标记AW反射的第一光的方向之间的角度，入3是第一光的波长，而m是由基板11衍射的由发射单元22a发射的第一光的光的衍射级次。
[0108]进一步地，在根据第一实施例的检测单元22和加热单元6的配置中，当满足不等式(8)时，由加热单元6发射并由基板11的标记AW衍射的第二光入射到光接收单元22b:
[0109]dm(sinah+sin(Pa-9) )^nAh^dm(sinah+sin(Pa+9))...(8)
[0110]其中，Cth是在基准轴与来自加热单元6的第二光入射到基板11上的方向之间的角度(在此实施例中，ah = 0)，sin0是光接收单元22b的数值孔径，入11是第二光的波长，而η是由基板11衍射的由加热单元6发射的第二光的光的衍射级次。注意第一光和第二光所经过的空气的折射率设定成I。
[0111]在根据第四实施例的步骤S109中，控制单元7控制第二光满足等式(7)和不等式
(8)以使得在每个包括基板11的标记AW的部分54a的第二光的强度低于在部分54b的第二光的最大强度。在模具8的标记AM上的衍射光栅和在基板11的标记AW上的衍射光栅被配置成在测量方向具有稍微不同的节距。为此，由模具8的标记AM和基板11的标记AW反射并入射到光接收单元22b上的光在图像传感器上产生对应于模具8的标记AM上的衍射光栅和基板11的标记AW上的衍射光栅之间的节距差异的干涉条纹。入射到检测单元22的第二光产生莫尔条纹，图像传感器224检测此莫尔条纹并执行图像处理。因此，可以检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差。此时，控制单元7控制在部分54a的第二光的强度，只要检测单元22的检测信号不饱和即可。
[0112]在步骤SI10中，控制单元7控制从加热单元6发射第二光。此外，控制单元7控制检测单元22来检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差。基于入射到检测单元
22的第二光的检测结果，控制单元7可以取得模具8的图案区域8a和基板11的压射区域11 a之间的形状差异。
[0113]由此，检测单元22和加热单元6可被配置来满足等式(7)和不等式(8)，以便由基板11(标记AW)衍射来自加热单元6的第二光并使第二光入射到光接收单元22b上。根据第四实施例的压印装置可以抑制由来自加热单元6的第二光入射到光接收单元22b引起的检测信号饱和，并且可以防止检测精度降低。压印装置可以在由检测单元22检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差时通过由加热单元6用第二光照射基板11来使压射区域I Ia变形。即，模具8和基板11能够以高精度重叠。
[0114]此实施例示例了两个光源的使用，即一个产生用于检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差的第一光的光源，和一个产生用于加热并变形基板11的第二光的光源。例如，可以假定这样的情况，其中使用具有低相干性的诸如卤素灯的宽带波长的光源作为产生第一光的光源，而为第二光使用具有高相干性的激光。当模具8和基板11之间的距离大时，高相干性光源在模具8和基板11之间产生多重相干，而由光接收单元22b检测的信号可能畸变。为此，当模具8和基板11之间的距离较大时，可以通过使用产生第一光的低相干性的光源检测位置偏差来以高精度检测位置偏差。当模具8和基板11之间的距离小时，通过使用产生第二光的高相干性的光源来检测位置偏差。这样，用于检测位置偏差的光可以根据模具8和基板11之间的距离从第一光和第二光之中选择。
[0115]然而，本发明并不限制于此，并且可以对于检测模具8的标记AM和基板11的标记AW之间的位置偏差和加热基板11 二者都使用产生第二光的激光光束源。在此情况中，在步骤S103中位置偏差的检测并不执行，而在模具8和基板11之间的距离小的状态下执行用第二光的位置偏差检测。在此配置中，在图5和图6中产生第一光的发射单元22a可以被省略，以便简化压印装置的配置。
[0116]〈制造物品的方法的实施例〉
[0117]根据本发明的实施例的制造物品的方法适用于制造物品，诸如微器件(例如，半导体器件)或具有微结构的元件。根据本实施例的制造物品的方法包括通过使用压印装置在涂布到基板上的树脂上形成图案的步骤(在基板上执行压印处理的步骤)，以及处理在先前的步骤中在其上形成有图案的基板的步骤。进一步地，此制造方法包括其它熟知的步骤(例如，氧化，沉积，蒸汽沉积，掺杂，平坦化，刻蚀，脱胶，划片，粘接和封装)O根据本实施例的制造物品的方法在性能、质量、生产率和物品的生产成本中的至少一个方面优于传统方法。
[0118]尽管本发明参考示范性的实施例来描述，应理解到本发明并不限制于所公开的示范性实施例。下面的权利要求的范围将符合最宽泛的解读以便包含所有这样的修改和等同结构及功能。
[0119]本申请要求2014年I月24日递交的日本专利申请N0.2014-011784的权益，其整体通过引用而被结合在本文中。
【主权项】
1.一种通过使用其上形成有图案的模具来使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置，包括: 检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，检测来自第一标记和第二标记的第一光，并测量第一标记与第二标记之间的位置偏差； 加热单元，被配置成用用于加热的第二光经由模具照射基板，并加热基板以使压射区域变形；以及 控制单元，被配置成基于位置偏差控制模具与基板之间的对准； 其中，检测单元的参数、加热单元的参数或检测单元和加热单元的参数被设定成在通过使用检测单元来检测来自第一标记和第二标记的第一光并且通过使用加热单元来用第二光照射基板且加热基板时，检测单元不检测由模具和基板中的至少一个反射的第二光。2.根据权利要求1所述的装置，其中，检测单元的参数包括第一光的波长、检测单元发射第一光的方向、检测单元接收第一光的方向和检测单元的数值孔径中的至少一个。3.根据权利要求1所述的装置，其中，加热单元的参数包括第二光的波长和第二光入射到基板上的方向中的至少一个。4.根据权利要求1所述的装置，其中， 第一标记和第二标记中的至少一个包括衍射光栅，并且 令dm是衍射光栅的周期，?是在垂直于基板表面的基准轴与检测单元发射第一光的方向之间的角度，化是在基准轴与检测单元接收第一光的方向之间的角度，Clh是在基准轴与第二光入射到基板上的方向之间的角度，Sine是检测单元的数值孔径，Aa是第一光的波长，Ah是第二光的波长，m是由检测单元发射的光被衍射光栅衍射的衍射级次，而η是由加热单元发射的光被衍射光栅衍射的衍射级次，则检测单元和加热单元被配置成满足: dm(sinaa+sinPa) =mAa 并且满足:dm(sinah+sin( θ)) >nAh 或 dm (s i nah+s i η (β3+θ)) <nAh。5.根据权利要求1所述的装置，还包括波长滤光器，该波长滤光器被配置成限制由模具和基板中的至少一个反射的第二光向检测单元的入射。6.根据权利要求1所述的装置，还包括硬化单元，该硬化单元被配置成通过用用于硬化的第三光经由模具照射压印材料来使压印材料硬化， 其中，检测单元的参数、硬化单元的参数或检测单元和硬化单元的参数被设定成在通过使用检测单元来检测来自第一标记和第二标记的第一光并且通过使用硬化单元来用第三光照射压印材料且使压印材料硬化时，检测单元不检测由模具和基板中的至少一个反射的第三光。7.根据权利要求6所述的装置，其中，即使在硬化单元使压印材料硬化期间控制检测单元测量位置偏差时，控制单元也基于测得的位置偏差控制加热单元对基板的加热并且控制模具与基板之间的对准。8.根据权利要求6所述的装置，其中，硬化单元的参数包括第三光的波长和第三光入射到压印材料上的方向中的至少一个。9.根据权利要求6所述的装置，其中 第一标记和第二标记中的至少一个包括衍射光栅，并且 令CU是衍射光栅的周期，?是在垂直于基板表面的基准轴与检测单元发射第一光的方向之间的角度，化是在基准轴与检测单元接收第一光的方向之间的角度，?是在基准轴与第三光入射到基板上的方向之间的角度，Sine是检测单元的数值孔径，Aa是第一光的波长，λΘ是第三光的波长，m是由检测单元发射的光被衍射光栅衍射的衍射级次，而η是由硬化单元发射的光被衍射光栅衍射的衍射级次，则检测单元和硬化单元被配置成满足:dm(sinaa+sinPa) =mAa并且满足:cU( s inae+s in (β3-θ)) >nAe 或 dm( s inae+s in (Pa+Θ)) <ηλ0。10.根据权利要求6所述的装置，还包括波长滤光器，该波长滤光器被配置成限制由模具和基板中的至少一个反射的第二光向检测单元的入射。11.根据权利要求1所述的装置，其中，检测单元包括发射单元和光接收单元，该发射单元被配置成向第一标记和第二标记发射第一光，该光接收单元被配置成接收由第一标记和第二标记反射的第一光。12.根据权利要求11所述的装置，其中，检测单元被配置成包括在发射单元中的光路与光接收单元中的光路之间共用的部分。13.根据权利要求1所述的装置，其中，在控制检测单元测量位置偏差时，控制单元基于测得的位置偏差来控制加热单元对基板的加热并且控制模具与基板之间的对准。14.根据权利要求1所述的装置，其中，第一光和第二光具有不同的波长。15.—种制造物品的方法，该方法包括: 使用压印装置在基板上形成图案；以及 处理在其上形成有图案的基板以制造物品， 其中通过使用其上形成有图案的模具来使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置包括: 检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，检测来自第一标记和第二标记的第一光，并测量第一标记与第二标记之间的位置偏差； 加热单元，被配置成用用于加热的第二光经由模具照射基板，并加热基板以使压射区域变形；以及 控制单元，被配置成基于位置偏差控制模具与基板之间的对准； 其中，检测单元的参数、加热单元的参数或检测单元和加热单元的参数被设定成在通过使用检测单元来检测来自第一标记和第二标记的第一光并且通过使用加热单元来用第二光照射基板且加热基板时，检测单元不检测由模具和基板中的至少一个反射的第二光。16.—种通过使用其上形成有图案的模具来使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置，包括: 检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，检测来自第一标记和第二标记的第一光，并测量第一标记与第二标记之间的位置偏差； 加热单元，被配置成用与第一光波长不同的第二光经由模具照射基板，并加热基板以使压射区域变形； 控制单元，被配置成基于位置偏差来控制模具与基板之间的对准；以及 分束器，被配置成透过第一光和第二光中的一个并反射第一光和第二光中的另一个，将来自第一标记和第二标记的第一光向检测单元引导，并防止由模具和基板中的至少一个反射的第二光入射到检测单元上。17.根据权利要求16所述的装置，其中，分束器包括二向色镜。18.根据权利要求16所述的装置，还包括: 硬化单元，被配置成通过用第三光照射压印材料来使压印材料硬化；以及第二分束器，被配置成透过第一光和第三光中的一个并反射第一光和第三光中的另一个，将来自第一标记和第二标记的第一光向检测单元引导，并防止由模具和基板中的至少一个反射的第三光入射到检测单元上。19.根据权利要求18所述的装置，其中，即使在硬化单元使压印材料硬化期间控制检测单元测量位置偏差时，控制单元也基于测得的位置偏差来控制加热单元对基板的加热并且控制模具与基板之间的对准。20.根据权利要求18所述的装置，其中，第二分束器包括二向色镜。21.根据权利要求16所述的装置，其中，第一光和第二光具有不同的波长。22.一种制造物品的方法，该方法包括: 使用压印装置在基板上形成图案；以及 处理在其上形成有图案的基板以制造物品， 其中，通过使用其上形成有图案的模具来使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置包括: 检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，检测来自第一标记和第二标记的第一光，并测量第一标记与第二标记之间的位置偏差； 加热单元，被配置成用与第一光波长不同的第二光经由模具照射基板，并加热基板以使压射区域变形； 控制单元，被配置成基于位置偏差来控制模具与基板之间的对准；以及分束器，被配置成透过第一光和第二光中的一个并反射第一光和第二光中的另一个，将来自第一标记和第二标记的第一光向检测单元引导，并防止由模具和基板中的至少一个反射的第二光入射到检测单元上。23.—种通过使用其上形成有图案的模具来使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置，包括: 检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，并检测第一标记与第二标记之间的位置偏差； 加热单元，被配置成用用于加热的第二光照射基板，并加热基板以使压射区域变形；以及 控制单元，被配置成在控制检测单元检测位置偏差时，基于位置偏差控制加热单元对基板的加热，并控制模具与基板之间的对准； 其中，控制单元在基板上形成第二光的强度分布以便将照射包括第二标记的部分的第二光的强度设定成小于照射基板的用第二光照射的区域中的、除包括第二标记的部分之外的部分的第二光的最大强度。24.根据权利要求23所述的装置，其中，控制单元在基板上形成第二光的强度分布以便不用第二光照射包括第二标记的部分。25.根据权利要求23所述的装置，其中，控制单元在模具上形成第二光的强度分布以便将照射包括第一标记的部分的第二光的强度设定成小于照射模具的用第二光照射的区域中的、除包括第一标记的部分之外的部分的第二光的最大强度。26.根据权利要求23所述的装置，其中，检测单元通过检测照射模具的第一标记和基板的第二标记的用于加热的第二光来检测第一标记与第二标记之间的位置偏差。27.根据权利要求23所述的装置，其中， 第一标记和第二标记中的至少一个包括衍射光栅，并且 令dm是衍射光栅的周期，?是在垂直于基板表面的基准轴与检测单元发射第一光的方向之间的角度，化是在基准轴与检测单元接收第一光的方向之间的角度，Clh是在基准轴与第二光入射到基板上的方向之间的角度，Sine是检测单元的数值孔径，Aa是第一光的波长，Ah是第二光的波长，m是由检测单元发射的光被衍射光栅衍射的衍射级次，而η是由加热单元发射的光被衍射光栅衍射的衍射级次，则检测单元和加热单元被配置成满足:dm(sinaa+sinPa) =mAa并且满足: dm(sinah+sin(Pa-9) )^nAh^dm(sinah+sin(Pa+9))。28.根据权利要求23所述的装置，其中，控制单元根据布置成彼此相对的模具与基板之间的距离从第一光和第二光中选择照射模具的第一标记和基板的第二标记以便由检测单元检测第一标记与第二标记之间的位置偏差的光。29.根据权利要求23所述的装置，其中，单个光源发射照射模具的第一标记和基板的第二标记以便检测第一标记与第二标记之间的位置偏差的第一光以及用于加热的第二光。30.根据权利要求29所述的装置，其中， 第一标记和第二标记中的至少一个包括衍射光栅，并且 令dm是衍射光栅的周期，&是在垂直于基板表面的基准轴与检测单元接收第二光的方向之间的角度，cth是在基准轴与第二光入射到基板上的方向之间的角度，sin0是检测单元的数值孔径，Xh是第二光的波长，而η是由加热单元发射的光的衍射级次，则检测单元和加热单元被配置成满足: dm(sinah+sin(Pa-9) )^nAh^dm(sinah+sin(Pa+9))。31.根据权利要求23所述的装置，其中，第一光和第二光具有不同的波长。32.一种制造物品的方法，该方法包括: 使用压印装置在基板上形成图案；以及 处理在其上形成有图案的基板以制造物品， 其中，通过使用其上形成有图案的模具来使基板的压射区域上的压印材料成型的压印装置包括: 检测单元，被配置成用第一光照射模具的第一标记和基板的第二标记，并检测第一标记与第二标记之间的位置偏差； 加热单元，被配置成用用于加热的第二光照射基板，并加热基板以使压射区域变形；以及 控制单元，被配置成在控制检测单元检测位置偏差时，基于位置偏差控制加热单元对基板的加热，并控制模具与基板之间的对准； 其中，控制单元在基板上形成第二光的强度分布以便将照射包括第二标记的部分的第二光的强度设定成小于照射基板的用第二光照射的区域中的、除包括第二标记的部分之外的部分的第二光的最大强度。
【文档编号】B29C59/02GK105917442SQ201580005034
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】佐藤洋, 佐藤一洋, 长谷川敬恭, 松本隆宏
【申请人】佳能株式会社