压印设备、压印方法和装置制造方法

专利名称：压印设备、压印方法和装置制造方法
技术领域：
实施例的一个公开的方面涉及在被配置为将模子的图案转印到衬底上的压印材料上的压印设备中的标记检测系统。
背景技术：
压印技术是用于使在模子上形成的微细图案与供应在衬底上的压印材料彼此接触(压印该图案)以便由此形成图案的技术。现在将描述光学压印方法作为压印技术的一个示例。首先，由光可固化树脂(在下文中称为“压印树脂”)构成的层被形成在衬底(例如，半导体晶片(wafer))上。随后，使压印树脂和其上形成有期望的微细的不平坦结构(图案)的模子彼此接触。随后，在使压印树 脂与模子保持彼此接触的同时，通过照射紫外光使压印树脂固化。在压印树脂被固化之后，使压印树脂与模子彼此分离，由此在衬底上形成图案。压印设备在使模子与压印树脂彼此接触之前对于每个曝光场(shot)执行对准。通过使用透过模子(through-the-mold)的检测系统(在下文中称为“TTM检测系统”)来实现压印设备的对准，该TTM检测系统可以通过同时检测在模子和晶片上形成的标记来执行对准。日本专利申请公开No. 2005-286062讨论了一种压印设备，在其中用于利用紫外光照射树脂层的照明系统被布置在模子之上，并且以使得TTM检测系统避开照明系统的方式布置TTM检测系统。要求将TTM检测系统布置为相对于照明系统的光轴倾斜，以便防止TTM检测系统干涉照明系统和照明光束。为了使得能够通过被布置为相对于照明系统的光轴倾斜的TTM检测系统来进行晶片对准，TTM检测系统根据利特罗(Littrow)布置而被布置，并且通过获取以利特罗角度衍射的光来检测信号。然而，由于配置的限制，根据利特罗布置而布置的TTM检测系统不能具有TTM检测系统的足够大的检测数值孔径(在下文中称为“NA”)，导致检测光量降低的问题，由此导致低对准精度。

发明内容
实施例的一个公开的方面涉及通过增大TTM检测系统的检测数值孔径来提高衬底与模子之间的对准精度。根据实施例的一个方面，一种压印设备被配置为通过使用其上形成有图案的模子来将所述图案转印到供应在衬底上的压印材料，所述压印设备包括光接收元件；检测系统，所述检测系统被配置为照射在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记，并且将从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光引导到所述光接收元件；以及中继光学系统。所述中继光学系统被配置为在所述中继光学系统与所述检测系统之间形成从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光的图像。所述检测系统被配置为将由所述中继光学系统成像的光引导到所述光接收元件。从以下参考附图的示例性实施例的详细描述中本公开的更多的特征和方面将变得清晰。


被加入说明书且构成说明书一部分的附图示出了本实施例的示例性实施例、特征和方面，并且与描述一起用来解释本公开的原理。图I示意性地示出根据第二示例性实施例的压印设备。图2示意性地示出根据第三示例性实施例的压印设备。图3示意性地示出根据第一示例性实施例的压印设备。图4A示意性地示出根据第四示例性实施例的压印设备。图4B示意性地示出根据第四示例性实施例的压印设备。 图5A示意性地示出根据第五示例性实施例的压印设备。图5B示意性地示出根据第五示例性实施例的压印设备。图5C示意性地示出根据第五示例性实施例的压印设备。图6A示意性地示出根据第六示例性实施例的压印设备。图6B示意性地示出根据第六示例性实施例的压印设备。图6C示意性地示出根据第六示例性实施例的压印设备。图7A示出衬底和对准标记。图7B示出衬底和对准标记。图8A示意性地示出压印技术。图8B示意性地示出压印技术。图8C示意性地示出压印技术。图8D示意性地示出压印技术。图9示意性地示出传统的压印设备。
具体实施例方式下面将参考附图来详细描述实施例的各个示例性实施例、特征以及方面。在下文中，将参考附图描述这些实施例的示例性实施例。在所有附图中由相同的附图标记标识相同的部件，并且将省略重复的描述。将描述第一示例性实施例。图9示意性地示出传统的压印设备I的配置。如图9中所示出的，压印设备I包括被配置为发射用于使压印树脂固化的照明光3 (主要为紫外光)的照明系统2、被配置为保持模子5的压印头4以及被配置为保持作为衬底的晶片8的晶片台9。此外，压印设备I包括TTM检测系统7、树脂涂敷机构6以及控制单元10。如图9中所示出地设定压印设备I的X轴、Y轴和Z轴。TTM检测系统7可以检测在模子5上形成的模子对准标记(未示出)和在晶片8上形成的晶片对准标记(未示出)。可以基于对准标记的检测结果来使模子5和晶片8彼此对准。TTM检测系统7利用在TTM检测系统7中设置的光源向模子对准标记和晶片对准标记发射测量光11 (主要为可见光或者红外光)，并且随后检测从其反射的光。TTM检测系统7被设置有例如光电转换元件(例如，电荷耦合器件(CCD))以作为用于检测反射光的光接收元件。
在这时候，可以通过使模子对准标记和晶片对准标记的位置和焦点彼此对准来将模子5和晶片8设定在彼此对准的相对位置(X、Y和Z)中。TTM检测系统7的检测结果被输出到控制单元10，并且控制单元10可以通过基于TTM检测系统7的检测结果在X和Y方向上控制晶片台9或者压印头4来调节模子5或者晶片8在X和Y方向上的位置。在通过TTM检测系统7检测模子5和晶片8的对准标记期间，由于在晶片对准标记上供应有压印树脂，因此在单色光的情况下出现干涉条纹。因此，在该情况下，TTM检测系统7检测出添加有干涉条纹的信号的对准信号，使得不可能进行精确的检测。此外，使用紫外线区域中的光作为测量光11导致供应在晶片对准标记上的压印树脂曝光。因此，通常，期望的是，使用具有非曝光的光的波长的宽带光作为TTM检测系统7的照明光源，以便检测出更少被干涉条纹污染的信号。术语“非曝光的光”被用来指的是具有与被发射为使压印树脂固化的光不同的波长的光。在模子5与晶片8之间的对准结束之后，在模子5上形成的图案被转印。利用树脂涂敷机构6向晶片8供应压印树脂。压印头4在保持模子5的同时移动，并且使供应在 晶片8上的压印树脂与在模子5上形成的图案彼此接触(压印)。在使模子5与晶片8保持在该状态的同时，从照明系统2发射照明光3 (紫外光)以便使压印树脂固化。在压印树脂被固化之后，将模子5与固化的压印树脂彼此分离(脱模)。将参考图8A 8D描述如何通过利用压印设备I的压印技术转印图案。在模子5上形成要被转印到在衬底上的压印树脂上的图案13。首先，如图8A中所示出的，树脂涂敷机构6将压印树脂14作为压印材料供应到晶片8上。将在假设压印树脂14是通过被光照射而被固化的光可固化树脂的情况下描述该示例。晶片台9移动使得供应有压印树脂14的晶片8位于模子5正下方，如图SB中所示出的。在供应有压印树脂14的晶片8位于模子5正下方之后，将模子5压在晶片8上的压印树脂14上，如图SC中所示出的。在该示例中，模子5被压在压印树脂14上。然而，作为替代，晶片夹具可以移动以便将向晶片8供应的压印树脂14压在模子5上。可替代地，模子5和晶片8可以被彼此挤压。在使模子5保持压在压印树脂14上的同时，从照明系统2发射紫外光15以便使压印树脂14固化。在压印树脂14被固化之后，模子5与压印树脂14分离，如图8D中所示出的。结果，形成在模子5上的图案13被转印到压印树脂14上，并且由此作为图案13的反转图案的图案16可以被形成。然后，晶片台9被移动，并且压印树脂14被供应给下一个曝光场以便向其转印图案。以这种方式重复地对晶片8上的曝光场应用模子压印和脱模可以使得在晶片8上的所有曝光场上形成图案16。然而，由于模子5的压印和脱模而对晶片8施加力。力的施加可能导致晶片8的位置相对于晶片台9移位(displace)，如图7A中所示出的。这是因为，与传统的光学曝光设备不同，模子5接触在衬底(晶片)8上供应的压印树脂14。如果以如图7A中所示出地晶片8相对于晶片台9移位的这种状态将模子5压印在下一个曝光场上，则图案与基础(foundation)的图案未对准，由此使得装置的成品率降低。这导致在其中模子压印和脱模被应用于曝光场并且在模子被压印在下一个曝光场上之前测量下一个曝光场的对准标记12由此校正晶片8的未对准的对准方法(管芯间对准(die-by-die alignment))的必要性。根据管芯间对准方法，对于每个曝光场测量曝光场的对准标记12，并且校正晶片8的未对准，由此可以减少由于模子压印和脱模而可能发生的晶片8的未对准的影响，并且由此可以以高精度将模子5与基础的图案对准。然而，在图9中示出的传统的压印设备I中，TTM检测系统7被布置为避开照明系统2和照明光3的照明光束。因此，存在TTM检测系统7的NA不能被充分地增大的这样的问题。TTM检测系统7的NA 45取决于TTM检测系统7本身的尺寸，而被布置为避开照明系统2和照明光3的照明光束的TTM检测系统7在其尺寸方面不能被增大，这不可避免地使得不可能增大NA45。不能充分地增大TTM检测系统7的NA45导致在对准操作期间光量的减少，由此降低对准精度。由于TTM检测系统7通过同时检测在模子5上形成的对准标记和在晶片8上形成的对准标记来建立对准，因此要求TTM检测系统7被布置在模子5之上。然而，模子5的上部在配置上是拥挤的，因此传统的压印设备I不能增大TTM检测系统7的NA45，使得对准精度被降低。如果TTM检测系统7的对准精度被降低，则在管芯间对准期间不能精确地 校正晶片8的未对准，由此导致在通过模子5压印期间模子5不能与基础的图案重叠，并且导致装置的成品率的降低。因此，示例性实施例的特征在于，它们允许增大使模子5和晶片8彼此直接对准的TTM检测系统7的NA45，以便提供能够提高对准精度的压印设备。结果，示例性实施例可以使在模子5上形成的图案和晶片8的曝光场区域彼此高度精确地重叠，由此有助于增大成品率。图3示意性地示出根据第一示例性实施例的压印设备17的配置。图3示出其特征在于在模子5之上(在Z轴方向之上)设置中继光学系统18的压印设备17。如图3中所示出的，根据第一示例性实施例的压印设备17包括被配置为保持晶片8的晶片台9、被配置为保持模子5的压印头4、树脂涂敷机构6和控制单元10。中继光学系统18包括中继光学系统内部透镜49，并且由此可以在模子5之上产生在其处形成晶片表面的图像的晶片表面的成像面47 (共轭面)。中继光学系统18用于经由模子5形成关于晶片表面的图像，并且中继光学系统18的倍率可以是相同的倍率或者放大倍率，只要中继光学系统18可以形成晶片表面的图像即可。期望的是，中继光学系统18的画面的尺寸(要被形成图像的晶片表面的区域)与整个一个曝光场区域对应。形成整个曝光场区域的图像使得能够检测与该曝光场对应的多个标记。此外，中继光学系统18的画面的尺寸可以大于用来照射衬底上的压印材料的照明系统的照明光的区域。以这种方式，可以通过中继光学系统18形成在模子5上形成的图案要被转印于其的区域外部形成的标记的图像。形成的标记的图像由检测系统引导到光接收元件，由此执行标记检测。TTM检测系统19 (检测光学系统)使用安装在其中的光源来向形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记发射测量光11 (主要为可见光或者红外光)，并且检测从其反射的光。上述的TTM检测系统7在其中包括光接收元件，但是将在假设与TTM检测系统19分离地设置光接收元件46的情况下进行描述。TTM检测系统19被布置在中继光学系统18之上。从TTM检测系统19发射的测量光11被透射通过中继光学系统18中的中继光学系统内部透镜49，并且照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过中继光学系统18和TTM检测系统19，并且由用于TTM检测系统19的光接收元件46检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。光接收元件46可以由例如光电转换元件(例如，CCD照相机)具体实现。压印设备17以如下这种方式被配置，该方式使得尤其在模子5和晶片8彼此接近地放置或者彼此紧密接触时，从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被引导到光接收元件46。以这种方式，可以在压印材料被固化之前使模子5和晶片8彼此对准。如图3中所示出的，中继光学系统18被布置在模子5之上，其允许将TTM检测系统19的位置移动到在配置上有余地的空间，同时避免模子5之上的配置的拥挤。如图3中所示出的，将TTM检测系统19布置在配置上有余地的空间中，使得即使TTM检测系统19在尺寸方面被增大也能够布置TTM检测系统19，由此使得能够增大TTM检测系统19的NA。图3中示出的TTM检测系统19的NA52可以被增大到充分地大于图9中示出的TTM检测系统7的NA45。由于TTM检测系统19的NA52可以被增大，因此可以在对准操作 期间保证足够的光量。因此，与传统技术相比，根据本示例性实施例的压印设备17可以提高管芯间对准的精度。因此，根据本示例性实施例的压印设备17可以高度精确地校正在将模子5压印在晶片8上和从晶片8释放模子5时可能发生的晶片5的未对准，并且可以在模子压印时将模子5的图案与基础的图案高度精确地对准。因此，根据本示例性实施例的压印设备17可以有助于提高装置的成品率。如图3中所示出的，根据本示例性实施例的压印设备17的照明系统20可以被布置为相对于从TTM检测系统19发射的测量光11的光轴倾斜，而不是被布置在模子5的正上方。根据该配置，来自照明系统20的照明光3发光以便在模子5被压印在晶片8上之后使压印树脂固化。照明光3可以被透射通过模子5以便允许压印树脂被照明光3照射。因此，来自照明系统20的照明光3 (紫外光)不通过图3中示出的中继光学系统18。因此，本示例性实施例的特征还在于，中继光学系统18具有被配置为形成与照明光3不同的光(非曝光的光)的图像的中继透镜。将参考图I描述第二示例性实施例。在图3中示出的压印设备17中，照明系统20被布置为相对于来自TTM检测系统19的测量光11的光轴倾斜。然而，如果可能的话，期望的是在不倾斜照明系统的情况下布置照明系统，使得照明光垂直地入射在晶片8上。因此，第二示例性实施例将被描述为一种压印设备，其特征在于在模子5之上布置具有大的NA值以便实现高对准精度的TTM检测系统和照明系统两者以使得测量光和照明光两者可以垂直地入射在晶片表面上的其配置。图I是示意性地示出包括布置在模子5之上的配备有分束器22的中继光学系统23的压印设备21的框图。如图I中所示出的，压印设备21包括被配置为保持晶片8的晶片台9、被配置为保持模子5的压印头4、树脂涂敷机构6和控制单元10。TTM检测系统19经由中继光学系统23被布置。从TTM检测系统19发射的测量光11被透射通过设置在中继光学系统23中的中继光学系统内部透镜49、分束器22和中继光学系统内部透镜49，并且照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过中继光学系统23和TTM检测系统19，并且由用于TTM检测系统19的光接收元件46检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。可以由设置在中继光学系统23中的中继光学系统内部透镜49在模子5之上产生在其处形成晶片表面的图像的晶片表面的成像面47。TTM检测系统19可以与图3中示出的TTM检测系统19类似地被配置。中继光学系统23可以经由模子5产生衬底表面的成像面47。中继光学系统18的画面的尺寸(要被形成图像的晶片表面的区域)可以被设定为整个曝光场区域，如根据第一示例性实施例的中继光学系统18的情况一样。此外，中继光学系统18的画面的尺寸可以被设定为大于照射压印材料的照明系统的照明光的区域。中继光学系统18的画面的尺寸可以被确定为任何尺寸，只要至少它使得能够同时形成与曝光场对应的衬底上形成的对准标记的图像即可。图I中示出的压印设备21的TTM检测系统19被布置在配置上有余地的空间中，以避免模子5之上的配置的拥挤，如图3中示出的压印设备17的情况一样。这使得即使TTM检测系统19在尺寸方面被增大也能够布置TTM检测系统19，由此使得能够增大TTM检测系统19的NA。图I中示出的TTM检测系统19的NA52可以被增大到充分地大于图9中示出的传统的压印设备I的TTM检测系统7的NA45。由于TTM检测系统19的NA52可以被增大，因此可以在对准操作期间获取足够的光量。因此，与传统技术相比，根据第二示例性实施例的压印设备21可以提高管芯间对准的精度。因此，根据第二示例性实施例的压印设备 21可以精确地校正在将模子5压印在晶片8上和从晶片8释放模子5时可能发生的晶片5的未对准，并且可以在模子压印时将模子5的图案与基础的图案精确地对准。因此，根据第二示例性实施例的压印设备21可以有助于提高装置的成品率。根据第二示例性实施例的压印设备21中的照明系统24被布置在配置上有余地的空间中，以避免模子5之上的配置的拥挤，如TTM检测系统19的情况一样。从照明系统24发射的照明光3被透射通过照明系统透镜48以便被引导到分束器22，并且随后被分束器22反射。反射的照明光3被透射通过中继光学系统内部透镜49和模子5，并且供应在晶片8上的压印树脂被照明光3照射。通过利用施加照明光3照射来使压印树脂固化。与照明系统24部分共用地配置分束器22。以这种方式，在根据第二示例性实施例的压印设备21中，配备有分束器22的中继光学系统23被布置在模子5之上，由此允许TTM检测系统19和照明系统24两者被布置在配置上有余地的空间中。此外，中继光学系统23是通过与照明光3不同的光(非曝光的光)形成整个曝光场的图像的远心光学系统(轴外主光线平行于光轴)。如上所述，中继光学系统23可以同时形成多个对准标记的图像。因此，可以通过将TTM检测系统19配置成可移动的并且改变TTM检测系统19的位置来测量多个对准标记的各个点。由于中继光学系统23是远心光学系统，因此轴外主光线平行于光轴，使得本示例性实施例可以提供便于构造改变TTM检测系统19的图像高度的装置的优点。图I示出在其中晶片8上的三个点的图像被形成在晶片表面的成像面47上的示例，并且揭示可以通过改变TTM检测系统19的位置来测量晶片曝光场的不同点。为了简化图示，图I未示出在分束器22内的光的折射，但是实际上，除了垂直入射在分束器22上的中继光学系统23的轴上光线以外的光在被透射通过分束器22时被稍微偏移。将参考图2描述第三示例性实施例。如上述示例性实施例的情况一样，第三示例性实施例的特征在于中继光学系统被放置在检测系统和模子5之间。此外，检测系统经由中继光学系统依次向模子5和晶片8发射照明光，并且检测从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光。第三示例性实施例被配置为基于检测结果检测在模子5和晶片8之间的未对准，并且使模子5和晶片8彼此对准。在第二示例性实施例的描述中描述的分束器22的特征在于它允许透射TTM检测系统19的测量光11并且反射从照明系统24发射的照明光3。然而，分束器22的特征可以是相反的。根据第三示例性实施例的压印设备使用分束器26，该分束器26的特征在于它反射TTM检测系统19的测量光11并且允许透射从照明系统24发射的照明光3。图2是示意性地示出配备有分束器26的压印设备25的框图。从TTM检测系统19发射的测量光11被透射通过TTM检测系统透镜50以便被引导到分束器26，并且随后由分束器26反射。反射的测量光11被透射通过中继光学系统内 部透镜49，并且照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过TTM检测系统19，并且然后由用于TTM检测系统19的光接收元件46检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。中继光学系统23可以与在第二不例性实施例的描述中描述的中继光学系统23类似地被配置。然而，测量光11被分束器26反射，并且因此晶片的表面(晶片表面)的成像面47由设置在中继光学系统23中的中继光学系统内部透镜49和TTM检测系统透镜50形成。以这种方式，晶片表面的成像面47被形成在模子5之上。TTM检测系统19可以与图3中示出的TTM检测系统19类似地被配置。中继光学系统23的画面的尺寸(要被形成图像的晶片表面的区域)可以被设定为整个曝光场区域,如在第一示例性实施例中的中继光学系统18的情况一样。此外，中继光学系统23的画面的尺寸可以被设定为大于用来照射压印材料的照明系统24的照明光的区域。中继光学系统23的画面的尺寸可以被确定为任何尺寸，只要至少它使得能够同时形成与曝光场对应的衬底上形成的对准标记的图像即可。从照明系统24发射的照明光3被透射通过设置在中继光学系统23中的中继光学系统内部透镜49、分束器26和中继光学系统内部透镜49，并且被进一步透射通过模子5以便允许供应在晶片8上的压印树脂被照明光3照射。通过利用照明光3照射来使压印树脂固化。以这种方式，根据第三示例性实施例的压印设备25包括分束器26，该分束器26的特征在于它反射测量光11并且允许透射照明光3。因此，变得可以在模子5之上布置具有大到足以实现高对准精度的NA的TTM检测系统19以及照明系统24，如第二示例性实施例的情况一样。图2中示出的压印设备25的特征在于，中继光学系统23包括分束器26，该分束器26在特性上被配置为反射从TTM检测系统19发射的测量光11并且允许透射从照明系统24发射的照明光3。分束器26不一定必须在特性上被配置为完全地反射光或者完全地允许透射光。例如，分束器26可以在特性上被配置为反射从TTM检测系统19发射的测量光11的90%并且允许透射测量光11的剩余的10%。此外，分束器26可以在特性上被配置为允许透射从照明系统24发射的照明光3的90%并且反射照明光3的剩余的10%。分束器26的反射和透射的比例可以为例如8:2或者7:3，而不是9: I。将参考图4描述第四示例性实施例。包括配备有图I和图2中示出的分束器的中继光学系统的压印设备可以提供这样的优点，即，它允许TTM检测系统和照明系统两者被布置在模子之上，并且TTM检测系统的NA被充分地增大。然而，可能难以实现设置在中继光学系统中的分束器的特性特征。即使可以实现分束器的特性特征，分束器也可能较昂贵。另一方面，在图3中示出的没有分束器的中继光学系统18中，虽然TTM检测系统19的NA 52可以被充分地增大并且TTM检测系统19可以被布置在模子5之上，但是别无选择而只能相对于TTM检测系统19的光轴倾斜地布置照明系统20。因此，第四示例性实施例将被描述为包括没有分束器的中继光学系统的压印设备的示例。第四示例性实施例的特征在于具有足够大的NA的TTM检测系统和照明系统两者被布置在模子5之上，并且它们的位置被切换。
图4A和图4B是示意性地示出根据第四示例性实施例的切换TTM检测系统和照明系统的压印设备27的框图。如图4A和图4B中所示出的，根据第四示例性实施例的压印设备27包括被配置为保持晶片8的晶片台9、被配置为保持模子5的压印头4、树脂涂敷机构6和控制单元10。TTM检测系统28和照明系统29相对于模子5和晶片8经由中继光学系统30布置，并且每一个包括驱动机构(未示出)。在对准操作期间，如图4A中所示出的，从TTM检测系统28 (检测光学系统)发射的测量光11被透射通过设置在中继光学系统30中的中继光学系统内部透镜49，并且照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过中继光学系统30和TTM检测系统28，并且然后由用于TTM检测系统28的光接收元件46检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。中继光学系统30可以经由模子5形成晶片表面的成像面47。中继光学系统30的画面的尺寸(要被形成图像的晶片表面的区域)可以被设定为整个曝光场区域，如在第一示例性实施例中的中继光学系统18的情况一样。此外，中继光学系统30的画面的尺寸可以被设定为大于照射压印材料的照明系统29的照明光的区域。中继光学系统23的画面的尺寸可以被确定为任何尺寸，只要至少它使得能够同时形成与曝光场对应的衬底上形成的对准标记的图像即可。晶片的表面(晶片表面)的成像面47由设置在中继光学系统30中的中继光学系统内部透镜49形成。以这种方式，晶片表面的成像面47被形成在模子5之上。TTM检测系统28可以与图3中示出的TTM检测系统19类似地被配置。另一方面，在用照明系统29照射晶片8时，如图4B中所示出的，TTM检测系统28由照明系统29代替。从照明系统29发射的照明光3被透射通过设置在中继光学系统30中的中继光学系统内部透镜49和模子5，并且允许供应在晶片8上的压印树脂被照明光3照射。通过利用照明光3照射来使压印树脂固化。以这种方式，根据切换TTM检测系统28和照明系统29的压印设备27，可以在中继光学系统30中没有设置分束器的情况下将具有充分增大的NA的TTM检测系统28和照明系统29布置在模子5之上。将参考图5A到5C描述第五示例性实施例。
为了简化描述，已经在假设仅仅有一个系统被设置作为TTM检测系统的情况下描述了先前的示例性实施例。然而，TTM检测系统可以被配置有多个系统。例如，在需要在执行管芯间对准期间同时测量在曝光场的多个位置处形成的对准标记时，期望的是设置多个TTM检测系统。即使仅仅设置一个TTM检测系统，也可以通过移动台或者移动TTM检测系统来测量在曝光场的多个位置处形成的对准标记。然而，在该情况下出现问题；由于移动台或者检测系统，对准精度容易被恶化，并且吞吐量也被降低。模子5的上部在配置上是拥挤的，并且传统地由于配置而难以在模子5之上布置多个TTM检测系统。因此，第五示例性实施例的特征在于，通过在模子5之上设置中继光学系统，将具有充分增大的NA的多个TTM检测系统(检测光学系统)布置在模子5之上。图5A到5C是各示意性地示出根据第五示例性实施例的包括多个TTM检测系统的 压印设备的框图。如图5A到5C中所示出的，根据第五示例性实施例的压印设备包括被配置为保持晶片8的晶片台9、被配置为保持模子5的压印头4、树脂涂敷机构6和控制单元10。 图5A是示意性地示出包括布置在模子5之上的两个TTM检测系统的压印设备31的框图。中继光学系统34被设置在模子5之上，并且TTM检测系统可以被放置在配置上有余地的空间中，以避免模子5之上的在配置上拥挤的空间。在图5A中示出的示例中，TTM检测系统32和TTM检测系统33被放置在配置上有余地的空间中，并且因此它们分别可以具有足够大的NA，由此实现高对准精度。设置两个TTM检测系统允许同时检测单个曝光场的两个不同的对准标记，由此实现高度精确的对准测量。例如，X方向上的对准标记和Y方向上的对准标记的检测使得能够同时执行X方向上的对准测量和Y方向上的对准测量。此外，曝光场中的两个不同的对准标记的检测甚至使得能够校正曝光场形状。此外，根据第五示例性实施例的中继光学系统34是通过与照明光3不同的光(非曝光的光)形成整个曝光场的图像的远心光学系统，并且允许布置多个TTM检测系统。中继光学系统34可以经由模子5形成晶片表面的成像面47。中继光学系统34可以与在第一示例性实施例的描述中描述的中继光学系统18类似地被配置。可替代地，中继光学系统34可以与在第二示例性实施例和第三示例性实施例的描述中描述的中继光学系统23类似地被配置。此外，分束器可以被设置在中继光学系统34中，使得从照明系统24发射的照明光3的光路和测量光11的光路的一部分被共用地配置。此外，可以改变图5A中示出的TTM检测系统32和TTM检测系统33的相对位置。可以通过改变TTM检测系统32和TTM检测系统33的位置来测量晶片曝光场的每个点。中继光学系统34的画面的尺寸(要被形成图像的晶片表面的区域)可以被确定为任何尺寸，只要至少它使得能够同时形成在衬底上形成的多个对准标记的图像即可。从TTM检测系统32和TTM检测系统33发射的测量光11被透射通过中继光学系统34，并且照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过中继光学系统34、TTM检测系统32和TTM检测系统33，并且由用于TTM检测系统32和33的光接收元件46中的每一个检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。由设置在中继光学系统34中的中继光学系统内部透镜49在模子5之上形成在其处形成晶片表面的图像的晶片表面的成像面47。TTM检测系统32和33可以与图3中示出的TTM检测系统19类似地被配置。在根据本示例性实施例的压印设备31中，照明系统35仅仅需要在模子5压印在晶片8上之后用照明光3照射供应在晶片8上的压印树脂。因此，照明系统35可以被布置为相对于从TTM检测系统32和TTM检测系统33发射的测量光11的光轴倾斜，而不是被布置在模子5的上方。上述布置允许从照明系统35发射的照明光3被透射通过模子5，以便允许在模子5压印在晶片8上之后照射供应在晶片8上的压印树脂。通过利用施加照明光3照射来使压印树脂固化。以这种方式，从照明系统35发射的照明光3 (紫外光)不通过图5A中示出的中继光学系统34。因此，根据本示例性实施例的中继光学系统34的特征还在于，中继透镜形成与照明光3不同的光(非曝光的光)的图像。参考图5A描述的压印设备31被布置有两个系统作为多个TTM检测系统。然而，压印设备可以包括任意多个TTM检测系统(诸如三个系统或者四个系统)，而不是两个系统。图5B是示意性地示出包括布置在模子5之上的四个TTM检测系统的压印设备36 的框图。在第五示例性实施例中，中继光学系统34被设置在模子5之上，使得TTM检测系统可以被布置在配置上有余地的空间中。因此，TTM检测系统可以不仅被布置在垂直方向(Z方向)上，而且被布置在水平方向(X方向和Y方向)上。除了与图5A中示出的压印设备31类似的布置在Z方向上的TTM检测系统32和TTM检测系统33之外，压印设备36还包括布置在Y方向上的TTM检测系统37和TTM检测系统38，使得压印设备36总计包括四个TTM检测系统。在本示例性实施例中，TTM检测系统32和TTM检测系统33与参考图5A描述的TTM检测系统相同。从TTM检测系统37发射的测量光11和从TTM检测系统38发射的测量光11分别被反射镜39和反射镜40反射，被透射通过中继光学系统34，并且随后照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过中继光学系统34、TTM检测系统37和TTM检测系统38，并且然后由用于TTM检测系统37和38的光接收元件46中的每一个检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。反射镜39和反射镜40被布置在成像面47附近，并且可以使反射光弯曲以便允许光接收元件46检测它。可以通过在成像面47附近布置反射镜来在光有效直径增大之前使光弯曲(反射)，并且由此可以容易地布置多个TTM检测系统。在图5B中示出的示例中，反射镜39和反射镜40被布置在成像面47后面。然而，反射镜39和反射镜40可以被布置在成像面47的前面。通过以这种方式在由中继光学系统34形成的成像地点47处或附近布置反射镜39和40，可以减少整个压印设备36的高度并且提高设计的自由度。此外，本示例性实施例使一部分光束弯曲。然而，在期望进一步减少设备的高度时，可以通过使所有光束弯曲来在水平方向上布置检测系统。图5C是示意性地示出包括布置在成像面47的前面的反射镜39和反射镜40的压印设备53的框图。图5C中示出的TTM检测系统37和TTM检测系统38的特征在于，在中继光学系统34形成成像面47之前反射镜39和反射镜40使一部分光束弯曲。如图5B中示出的示例的情况一样，可以在光有效直径增大之前使光弯曲，并且由此可以容易地布置多个TTM检测系统。中继光学系统34可以与在先前的示例性实施例的描述中描述的中继光学系统18、23和30中的任何一个类似地被配置。然而，在如图5C中所示出地反射镜被布置为在形成成像面47之前使反射光弯曲时，不一定形成成像面47。在该情况下，在光被反射镜39和反射镜40弯曲之后，从对准标记反射的光的图像被形成。为此，反射镜39和反射镜40可以被认为是中继光学系统34的一部分。如本文中使用的，即使这种情况也由短语“中继光学系统形成晶片表面的成像面47”表示。以这种方式，在模子5之上布置中继光学系统的方法的使用可以缓和模子5之上的配置的拥挤，并且使得能够布置具有足够大的NA的多个TTM检测系统。因此，即使在同时检测多个对准标记时，TTM检测系统也可以保证足够的光量，由此实现高度精确的对准。将参考图6A到6C描述第六示 例性实施例。为了简化图示和描述，在图5A到5C中示出的示例中，照明系统35被布置为相对于TTM检测系统的光轴倾斜。然而，即使在模子5之上布置多个TTM检测系统时，压印系统也可以以使得来自照明系统的照明光垂直地入射在晶片8上的方式被配置。图6A到6C是示意性地示出根据第六示例性实施例的压印设备41的框图。压印设备41包括多个TTM检测系统并且以使得来自照明系统的照明光垂直地入射在晶片8上的方式被配置。如图6A到6C中所示出的，根据第六示例性实施例的压印设备41包括被配置为保持晶片8的晶片台9、被配置为保持模子5的压印头4、树脂涂敷机构6和控制单元10。此外，像图5B中示出的压印设备36 —样，压印设备41被配置有TTM检测系统32、33、37和38 (检测光学系统)。图6A示出在对准操作期间的压印设备41。在对准操作期间，从TTM检测系统32、33,37和38发射的测量光11被透射通过设置在中继光学系统34中的中继光学系统内部透镜49，并且照射模子5和晶片8。从形成在模子5上的对准标记和形成在晶片8上的对准标记反射的光被透射通过中继光学系统34以及TTM检测系统32、33、37和38，并且然后由用于TTM检测系统32、33、37和38的光接收元件46检测。可以基于检测信号使模子5和晶片8彼此对准。以这种方式，在对准操作期间测量光11的光路与图5B中示出的光路没有不同。中继光学系统34可以与在先前的例性实施例的描述中描述的中继光学系统18、23、30和34中的任何一个类似地被配置。中继光学系统34的画面的尺寸(要被成像的晶片表面的区域)可以被确定为任何尺寸，只要至少它使得能够同时形成在衬底上形成的多个对准标记的图像即可。在图6A到6C示出的示例中，使测量光11和反射光弯曲的反射镜39和40被布置在中继光学系统34的成像面47的后面。然而,如第五不例性实施例的情况一样,反射镜39和40可以被布置在成像面47的前面或者可以被布置在成像面47处。可以通过以这种方式在成像面47附近布置反射镜39和40来在光有效直径增大之前使光弯曲，并且由此可以容易地布置多个TTM检测系统。在根据第六示例性实施例的压印设备41中，照明系统42被布置在模子5之上。在晶片8被照射时，如图6B中所示出的，用于照明系统42的反射镜43被布置在中继光学系统34中。从照明系统42发射的照明光3被透射通过用于照明系统42的透镜48，被弯曲反射镜51弯曲，并且被引导到布置在中继光学系统34中的反射镜43。由反射镜43反射的照明光3被透射通过模子5，并且允许供应在晶片8上的压印树脂被照射。通过利用照明光3照射来使压印树脂固化。
图6C示出其中多个TTM检测系统32、33、37和38以及照明系统42被集合作为布置在模子5之上的一个单元44的压印设备41。第六示例性实施例使用将中继光学系统34设置在模子5之上的方法，并且在该情况下，即使大的单元(像由TTM检测系统32、33、37和38以及照明系统42构成的单元44)也可以被共同地布置在模子5之上。将中继光学系统34设置在模子5之上允许图6C中示出的大的单元44被布置在模子5之上，由此使得能够利用各具有足够大的NA的TTM检测系统32、33、37和38实现高度精确的对准。在第六示例性实施例中，反射镜43到中继光学系统34中的插入以及反射镜43从中继光学系统34的撤回允许测量光11和照明光3选择性地照射模子5和晶片8。在本示例性实施例中，反射镜43可以用能够使照明光3和测量光11分离的任意光学部件代替。例如，中继光学系统34可以用参考图I和图2描述的分束器代替。分束器的使用消除了用于移动反射镜43的驱动机构(未示出)的必要性。根据图9中示出的传统技术，模子5的上部出于结构的原因非常地拥挤，并且因此只有具有小的NA45的TTM检测系统7可以被布置在模子5之上。根据上述示例性实施例中的任何一个，压印设备可以被配置有具有大的NA的TTM检测系统，并且因此可以实现高 度精确的对准。因此，根据上述示例性实施例的压印设备可以高度精确地校正在模子5和晶片8之间产生的未对准，并且因此可以高度精确地将模子5与基础的图案对准。此外，该压印设备可以有助于提高装置的成品率。已经基于在其中TTM检测系统包括光源并且利用测量光照射对准标记的示例描述了所有先前的示例性实施例。然而，TTM检测系统不一定必须包括光源。压印设备可以包括与TTM检测系统分离的用于照射对准标记的光源(测量光照射单元)。压印设备可以以使得从测量光照射单元发射的光照射对准标记并且从对准标记反射的光被TTM检测系统引导到光接收元件的方式被配置。已经基于在其中中继光学系统形成整个曝光场的图像的示例描述了所有先前的示例性实施例。然而，中继光学系统不一定必须形成整个曝光场的图像。中继光学系统可以以任意方式形成图像，只要多个标记可以被同时引导到检测系统即可。此外，压印设备可以使用形成包括多个曝光场区域的图像的中继光学系统。装置(例如，半导体集成电路元件或者液晶显示元件)制造方法包括利用上述压印设备在衬底(晶片、玻璃板以及膜状衬底)上形成图案。此外，装置制造方法可以包括对其上形成有图案的衬底执行刻蚀。如果装置制造方法要制造其它产品(诸如图案化的介质(记录介质)或者光学元件)，则装置制造方法可以包括对其上形成有图案的衬底执行其它处理，而不是执行刻蚀。与传统方法相比，根据示例性实施例的产品制造方法在产品的性能、质量、生产率以及制造成本中的至少一个的方面是有利的。虽然已经参考示例性实施例描述了实施例，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有的修改、等同结构与功能。
权利要求
1.一种压印设备，被配置为通过使用其上形成有图案的模子来将所述图案转印到供应在衬底上的压印材料，所述压印设备包括 光接收兀件； 检测系统，所述检测系统被配置为照射在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记，以及将从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光引导到所述光接收元件；以及 中继光学系统， 其中所述中继光学系统被配置为在所述中继光学系统与所述检测系统之间形成从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光的图像，以及 其中所述检测系统被配置为将由所述中继光学系统形成图像的光引导到所述光接收元件。
2.根据权利要求I所述的压印设备，其中所述中继光学系统被配置为经由所述模子形成从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光的图像，以及 其中所述检测系统被配置为，在所述模子和所述衬底彼此接近地放置或者彼此紧密接触时，将从标记反射的光引导到所述光接收元件。
3.根据权利要求I所述的压印设备，还包括 照明系统，被配置为发射用于使所述压印材料固化的照明光；以及 光学部件，布置在所述中继光学系统中，被配置为使反射光与所述照明光分离。
4.根据权利要求3所述的压印设备，其中所述反射光的波长和所述照明光的波长彼此不同。
5.根据权利要求4所述的压印设备，其中所述照明光是紫外光而所述反射光是可见光或者红外光。
6.根据权利要求3所述的压印设备，其中所述光学部件反射从所述照明系统发射的所述照明光，并且透射从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光。
7.根据权利要求3所述的压印设备，其中所述光学部件透射从所述照明系统发射的所述照明光，并且反射从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光。
8.根据权利要求I所述的压印设备，还包括照明系统，被配置为发射用于使所述压印材料固化的照明光， 其中所述照明光被透射通过所述中继光学系统，并且所述压印材料被所述照明光照射。
9.根据权利要求8所述的压印设备，还包括切换机构，所述切换机构被配置为切换所述检测系统和所述照明系统的位置， 其中所述切换机构被配置为，在检测反射光时，以使得所述检测系统将透射通过所述中继光学系统的反射光引导到所述光接收元件的方式布置所述检测系统，以及 其中所述切换机构被配置为，在使所述压印材料固化时，以使得所述照明光经由所述中继光学系统照射所述衬底的方式布置所述照明系统。
10.根据权利要求I所述的压印设备，还包括 照明系统，被配置为发射用于使所述压印材料固化的照明光； 反射镜，被配置为反射所述照明光；以及驱动机构， 其中所述驱动机构被配置为，在使所述压印材料固化时，将所述反射镜布置在所述中继光学系统中。
11.根据权利要求3所述的压印设备，其中所述中继光学系统的画面的尺寸大于照射所述压印材料的所述照明系统的照明光的区域。
12.根据权利要求I所述的压印设备，其中所述中继光学系统被配置为通过非曝光的光形成所述衬底的曝光场区域的图像的远心光学系统。
13.根据权利要求I所述的压印设备，其中所述检测系统被配置为可移动的，并且通过移动将从多个标记反射的光引导到所述光接收元件。
14.根据权利要求I到13中的任何一个所述的压印设备，其中所述光接收元件包括多个光接收元件，并且所述检测系统包括多个检测系统，并且 其中所述检测系统被配置为经由所述中继光学系统将从在所述衬底和所述模子上形成的多个标记反射的各个光引导到所述光接收元件。
15.根据权利要求14所述的压印设备，还包括在所述中继光学系统形成的所述衬底的成像面处或附近的反射镜，其中所述反射镜使所述反射光的光束的一部分弯曲。
16.一种压印方法，用于通过使用其上形成有图案的模子来将所述图案转印到供应在衬底上的压印材料，所述压印方法包括 照射在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记； 通过中继光学系统在所述中继光学系统与检测系统之间形成从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光的图像； 通过所述检测系统将由所述中继光学系统形成图像的光引导到光接收元件；以及 通过所述光接收元件检测在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记。
17.一种制造装置的方法，包括如下步骤 利用压印设备在衬底上形成图案；以及 在所述形成的步骤中处理其上形成有所述图案的所述衬底， 其中所述压印设备被配置为通过使用其上形成有图案的模子来将所述图案转印到供应在衬底上的压印材料，所述压印设备包括 光接收兀件； 检测系统，所述检测系统被配置为照射在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记，以及将从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光引导到所述光接收元件；以及 中继光学系统， 其中所述中继光学系统被配置为在所述中继光学系统与所述检测系统之间形成从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光的图像，以及 其中所述检测系统被配置为将由所述中继光学系统形成图像的光引导到所述光接收元件。
全文摘要
本发明涉及压印设备、压印方法和装置制造方法。该压印设备被配置为通过使用其上形成有图案的模子来将所述图案转印到供应在衬底上的压印材料，所述压印设备包括光接收元件；检测系统，所述检测系统被配置为照射在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记，以及将从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光引导到所述光接收元件；以及中继光学系统。所述中继光学系统被配置为在所述中继光学系统与所述检测系统之间形成从在所述衬底上形成的标记和在所述模子上形成的标记反射的光的图像。所述检测系统被配置为将由所述中继光学系统形成图像的光引导到所述光接收元件。
文档编号G03F7/00GK102789127SQ20121015365
公开日2012年11月21日 申请日期2012年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者三岛和彦, 三浦圣也, 前田普教, 箕田贤 申请人:佳能株式会社