CN104281003B - 压印装置以及物品的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压印装置以及物品的制造方法，所述压印装置通过使用模具将图案形成在基板上的压印材料上，所述压印装置包括：第一光学元件，其被置于照明光学***和检测光学***与模具之间，并且被构造为将来自所述照明光学***的第一光和来自所述检测光学***的第二光引导到所述模具；以及第二光学元件，其被置于所述第一光学元件与所述检测光学***之间，并且被构造为透射由形成在所述模具上的标记或形成在所述基板上的标记反射、通过所述第一光学元件向所述检测光学***行进的所述第二光，并遮断通过所述第一光学元件向所述检测光学***行进的所述第一光。

Description

压印装置以及物品的制造方法
技术领域
本发明涉及一种压印(imprint)装置以及物品(article)的制造方法。
背景技术
近年来，随着对半导体设备的微图案化的要求越来越高，转印在模具上形成的微图案(三维结构)的压印技术已在日本特开2005-286062号公报和日本特许第4791597号公报中公开并且受到了关注。
将对压印技术被应用于半导体制造技术的情况进行说明。首先，将未固化的光固化树脂供给到基板(晶片)上。然后，基板上的树脂和具有三维微结构的模具相互接触(压印)。利用光(紫外光)照射树脂以固化树脂。结果，模具的三维结构被转印到基板上的树脂。通过使用这种树脂作为掩模来进行蚀刻，从而将三维结构转印到基板。
在使用这种压印技术的压印装置中，模具和基板经由树脂相互物理接触。当对模具进行压印或离型(release)时，对基板施加力以使基板从预定的位置(对准位置)移位。如果在基板移位的同时在下一个拍摄区域中进行压印处理，则无法将图案精确地重叠(overlay)在对准位置处，降低了设备成品率。
为了解决这个问题，采用了所谓的步进式芯片对准(die-by-die alignment)，在该步进式芯片对准中，在模具和树脂相互接触之前，针对各个拍摄区域进行基板对准，然后在消除基板失准的状态下压印模具。在该对准中，使用贯通模具检测***(TTM(through-the-mold)检测***)来检测模具的标记和基板的标记。在该压印装置中，用于透过模具利用紫外光照射树脂的照明光学***被布置在模具上方。TTM检测***需要被布置成不干涉照明光学***。
然而，保持模具的头、头驱动电缆等也被布置在模具上方(即，靠近照明光学***)。因此，限制布置TTM检测***的空间。具体而言，TTM检测***需要被布置成不干涉照明光学***和来自照明光学***的紫外光。TTM检测***需要被布置为与照明光学***的光轴倾斜。此时，TTM检测***具有利特罗(Littrow)结构，并通过在基板上接收以利特罗角衍射的光来检测基板的标记。在具有利特罗结构的TTM检测***中，由于结构限制而无法设定TTM检测***的足够大的数值孔径(NA)，并且照射基板的光被限制在满足利特罗结构的条件的范围内。因此，对于TTM检测***来说很难以足够的精度来检测基板的标记和模具的标记，并且对准精度降低。
发明内容
本发明提供了一种在例如模具与基板之间的对准中有利的压印装置。
根据本发明的一个方面，提供一种压印装置，其通过使用模具将图案形成在基板上的压印材料上，所述压印装置包括：照明光学***，其被构造为利用用于固化所述压印材料的第一光来照射所述压印材料；检测光学***，其被构造为利用第二光来照射形成在所述模具上的标记和形成在所述基板上的标记中的至少一个标记，并检测由所述至少一个标记反射的所述第二光；第一光学元件，其被置于所述照明光学***和所述检测光学***与所述模具之间，并且被构造为将来自所述照明光学***的所述第一光和来自所述检测光学***的所述第二光引导到所述模具；以及第二光学元件，其被置于所述第一光学元件与所述检测光学***之间，并且被构造为透射由所述至少一个标记反射、并通过所述第一光学元件向所述检测光学***行进的所述第二光，并遮断通过所述第一光学元件向所述检测光学***行进的所述第一光。
根据本发明的另一方面，提供一种物品的制造方法，所述制造方法包括：使用上述压印装置来将图案转印在基板上；以及对已经转印有所述图案的所述基板进行处理。
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
图1是示出在本发明的第一实施例中的压印装置的结构的示意图；
图2是示出图1所示的压印装置的分束器的透射率特性的示例的图；
图3是示出图1所示的压印装置的波长选择单元的透射率特性的示例的图；
图4是示出在本发明的第二实施例中的压印装置的结构的示意图；
图5是示出在本发明的第三实施例中的压印装置的结构的示意图；
图6是示出在本发明的第四实施例中的压印装置的结构的示意图；
图7是示出图6所示的压印装置的分束器的反射率特性的示例的图；
图8是示出在本发明的第五实施例中的压印装置的结构的示意图；
图9是示出在本发明的第六实施例中的压印装置的结构的示意图；
图10是示出在本发明的第六实施例中的压印装置的结构的示意图；
图11是示出在本发明的第七实施例中的压印装置的结构的示意图；
图12是示出在本发明的第七实施例中的压印装置的结构的示意图；
图13是示出在本发明的第八实施例中的压印装置的结构的示意图；
图14是示出在本发明的第八实施例中的压印装置的结构的示意图；
图15是示出传统的压印装置的结构的示意图；
图16是示出基板相对于基板平台的失准的图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的优选实施例。注意，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件，并且将对其不进行重复描述。
图15是示出传统的压印装置1000的结构的示意图。压印装置1000是通过使用模具将树脂(压印材料)成型在基板上并且固化树脂以将图案转印到基板上的平版印刷装置。压印装置1000包括发射用于固化树脂的光(例如，在紫外波段中的光)的照明光学***2、保持基板8的基板平台9和保持模具5的头4。此外，压印装置1000包括贯通模具(TTM)检测***7、树脂涂布机构6和控制压印装置1000整体(操作)的控制单元10。
TTM检测***7是包括光源和光电转换元件(例如，CCD)的检测光学***，并检测模具5上形成的对准标记(模具侧标记)和基板8上形成的对准标记(基板侧标记)中的至少一个。TTM检测***7利用光L2(例如，在可见波段或红外波段中的光L2)照射模具侧标记和基板侧标记，并检测由通过模具侧标记反射的光L2形成的图像或由通过基板侧标记反射的光L2形成的图像。
通过TTM检测***7的检测结果用于模具5与基板8之间的对准中。通过使得模具侧标记和基板侧标记的位置和焦点互相重合，能够使得模具5和基板8的相对位置(X、Y和Z)互相重合。具体而言，通过TTM检测***7的检测结果被输出到控制单元10。基于该检测结果，控制单元10驱动头4和基板平台9，并且能够调整(控制)模具5和基板8的位置。
在通过TTM检测***7对模具5和基板8的位置检测中，在多层薄膜被涂覆或形成在对准标记上的情况下，当利用单色光照射时生成干涉条纹，并且无法以高精度检测对准标记。在树脂(抗蚀剂层)被涂覆或形成在对准标记上的情况下，当利用紫外波段中的光照射时该树脂曝光。一般而言，诸如TTM检测***7的对准***通过使用具有不同于固化树脂的光的波长的宽波段光来减少(防止)干涉条纹的生成。
将对压印装置1000的操作(压印处理)进行说明。首先，树脂涂布机构6将树脂涂覆(供给)到基板8上。然后，移动基板平台9以将涂有树脂的基板8定位在模具5下方。在基板8被定位在模具5下方后，移动头4以将模具5压在(接触)基板8的树脂上。在模具5被压在树脂上的状态下，利用来自照明光学***2的光L1通过模具5来照射树脂。在固化树脂后，移动头4以将模具5从树脂中分离。通过该压印处理，模具5的图案被转印到基板8上的树脂，并且能够在基板上形成微图案(设备图案)。
以这种方式，压印装置1000在保持模具5压印在基板8的树脂上的同时，通过利用来自照明光学***2的光L1照射并固化树脂而在基板8的一个拍摄区域中形成微图案。在微图案形成在一个拍摄区域中后，将模具5从基板8上的树脂中分离(离型)。移动基板平台9以将压印处理移位到下一个拍摄区域中。通过在基板8的各个拍摄区域中重复压印处理，能够在所有的拍摄区域中形成微图案。
在压印处理中，源于模具5的压印或离型的力被添加到基板8，基板8的位置可能相对于基板平台9移位，如图16所示。如果在这种状态下进行压印处理，则无法精确地重叠底层的图案和模具5的图案，降低了设备成品率。
为了防止这种情况，步进式芯片对准是必需的。具体而言，在基板8的各个拍摄区域中压印模具5之前，检测拍摄区域中形成的对准标记(基板侧标记)12，并基于该检测结果来校正基板8的失准。能够通过检测各个拍摄区域的对准标记并校正基板8的失准，来降低源于模具5的压印和离型的、基板8的失准的影响。因此，能够精确地重叠底层的图案和模具5的图案。
在压印装置1000中，TTM检测***7的数值孔径(NA)45依赖于TTM检测***自身的尺寸。然而，无法扩大布置为不干涉照明光学***2和来自照明光学***2的光的TTM检测***7的尺寸，因此无法增加NA45。除非能够充分增加TTM检测***7的NA45，否则对准中的光量(即，由TTM检测***7检测到的光的量)会变少，降低对准精度。
当TTM检测***7被布置为与照明光学***2的光轴倾斜时，照射对准标记的光L2的波长被限制在有限的波长带。具体而言，照射对准标记的光L2的波长被限制在满足与TTM检测***7的倾斜角、TTM检测***7的NA45和对准标记的间距相对应的利特罗结构的条件的波长带。如上所述，诸如TTM检测***7的对准***一般使用宽波长带的光作为照射对准标记的光。这是因为对准标记形成在处理基板(各种多层薄膜结构)上，即使存在光分量在给定的波长处彼此削弱的干涉条件，宽波长带中的光也会确保其他波长带中的一定的光量以保证对准的鲁棒性。
然而，在压印装置1000中，照射对准标记的光L2的波长带被利特罗结构的条件限制。当具有使得光分量在光L2的波长处彼此削弱的条件的多层薄膜结构形成在处理基板上时，对准中的光量减少。如果TTM检测***7的检测精度降低，则无法在步进式芯片对准中以高精度校正基板8的失准，并且在压印模具5时也无法精确地重叠底层的图案和模具5的图案。
为了解决这个问题，本发明提供一种能够充分增加TTM检测***的NA、能够使用宽波长带中的光作为照射对准标记的光、并且在模具与基板之间的对准中有利的压印装置。由于能够精确地重叠底层图案和模具图案，因此能够提高设备成品率。
<第一实施例>
图1是示出在本发明的第一实施例中的压印装置1的结构的示意图。压印装置1是通过使用模具将树脂成型在基板上并固化树脂以将图案转印到基板上的平版印刷装置。类似于压印装置1000，压印装置1包括保持基板8的基板平台9、保持模具5的头4、树脂涂布机构6和控制单元10。压印装置1还包括发射用于固化基板8上的树脂的光(例如紫外波段中的光(第一光)L4)的照明光学***20、贯通模具(TTM)检测***17和中继光学***23。
TTM检测***17包括光源和诸如光电转换元件(例如，CCD)的传感器46。TTM检测***17是检测模具5上形成的对准标记(模具侧标记)和基板8上形成的对准标记(基板侧标记)中的至少一个的检测光学***。TTM检测***17利用光(第二光)L3(例如，在可见波段或红外波段中的光L3)照射模具侧标记和基板侧标记，并检测由通过模具侧标记反射的光L3形成的图像或由通过基板侧标记反射的光L3形成的图像。
中继光学***23被布置在模具5(头4)上方。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4进行组合，并使光L3和光L4垂直地入射基板8。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4引导到模具5。中继光学***23具有将晶片平面(布置有基板8的平面)成像在光学共轭平面(晶片平面的成像平面)47上的功能。中继光学***23就可以是等倍率***或放大***，只要中继光学***23具有成像晶片平面的功能即可。在本实施例中，中继光学***23包括分束器22、波长选择单元40、以及透镜49和50。
分束器22是被置于照明光学***20与TTM检测***17之间、并且将来自照明光学***20的光L4和来自TTM检测***17的光L3引导到模具5的光学元件(第一光学元件)。换句话说，分束器22具有将具有不同波长的光L4和光L3进行组合的功能。
在压印装置中，由于保持模具的头、用于驱动头的驱动电缆等一般被布置在模具上方，因此这种布置非常密集(没有空间余量)。
在压印装置1中，通过中继光学***23形成成像平面47，而将TTM检测***17布置在足够大的空间中。由于能够由大尺寸检测光学***构造TTM检测***17，因此能够充分增加TTM检测***17的数值孔径(NA)。在图1中，中继光学***23被置于TTM检测***17与模具5之间。TTM检测***17利用通过中继光学***23的光L3来照射模具5(模具侧标记)和基板8(基板侧标记)，并检测模具5与基板8之间的失准。
来自TTM检测***17的光L3穿过构成中继光学***23的透镜49、波长选择单元40、分束器22、以及透镜50，并照射模具5和基板8。TTM检测***17的传感器46检测由模具5和基板8反射的光L3。基于该检测结果，来进行模具5与基板8之间的对准。
压印装置1的TTM检测***17的NA52比压印装置1000的TTM检测***7的NA45大得多。通过增加TTM检测***17的NA，能够确保在对准中有足够的光量(由TTM检测***17的传感器46检测到的光量)，从而执行高精度步进式芯片对准。
类似于TTM检测***17，照明光学***20不干涉模具5上方的位置并且被布置在足够大的空间中。来自照明光学***20的光L4穿过透镜48，入射分束器22，并由分束器22反射。由分束器22反射的光L4穿过透镜50，并通过模具5到达基板8。
以这种方式，根据本实施例，分束器22，即包括分束器22的中继光学***23被布置在模具5上方。这就使得能够将TTM检测***17和照明光学***20两者布置在足够大的空间中。
在图1中，未例示在分束器22内的光束的折射。实际上，除了垂直入射分束器22的光束之外的光束，即中继光学***23的轴上的光束在穿过分束器22时稍微移位。
图2是示出分束器22的透射率特性的示例的图。在图2中，纵轴代表透射率[％]，横轴代表波长[nm]。TTM检测***17使用可见波段至红外波段中的宽波长范围(例如，500nm至800nm)的光作为光L3。分束器22针对可见波段至红外波段中的光具有高透射率，而针对紫外波段中的光具有低透射率，如图2所示。由于难以使针对紫外波段中的光的透射率为零，因此分束器22针对紫外波段中的光的透射率变为大约百分之几。来自照明光学***20的大部分光L4由分束器22反射，部分光L4由模具5或基板8反射，然后，大部分光L4再次由分束器22反射(即，大部分光L4返回照明光学***20)。然而，部分光L4穿过分束器22，并到达TTM检测***17(传感器46)。如果来自照明光学***20的部分光L4到达TTM检测***17，则这部分光L4变为由传感器46检测到的光的噪声，从而降低了对准精度。
***在从分束器22延伸到传感器46的光路中的光学元件(例如，透镜49和构成TTM检测***17的光学***的光学元件)被设计并制造为针对光L3的波长(可见波段至红外波段中的波长)实现预定的性能。这些光学元件对在紫外波段中的光(具有高光子能的光)并不总是具有足够的耐久性。如果这些光学元件用紫外波段中的光(即，来自照明光学***20的光L4)来照射，则性能可能会劣化。注意：上述光学元件包括玻璃材料、光学膜(例如，防反射膜和反射膜)和粘合玻璃材料的粘合剂。
在本实施例中，波长选择单元40被布置在分束器22的后端，使得来自照明光学***20的光L4不照射(到达)***在从分束器22延伸到传感器46的光路中的光学元件。波长选择单元40被置于分束器22与TTM检测***17之间，在本实施例中，波长选择单元40被置于分束器22与透镜49之间。
波长选择单元40具有透射光L3和遮断光L4的功能，光L3由对准标记反射并且通过分束器22向TTM检测***17行进，而光L4由基板8反射并且通过分束器22向TTM检测***17行进。波长选择单元40是反射紫外波段中的光(来自照明光学***20的光L4)，并且透射可见波段至红外波段中的光(来自TTM检测***17的光L3)的光学元件(第二光学元件)。波长选择单元40可以吸收紫外波段中的光，并且透射可见波段至红外波段中的光。具体而言，波长选择单元40由反射元件或吸收元件构成，反射元件反射向TTM检测***17行进的光L4，而吸收元件吸收向TTM检测***17行进的光。
图3是示出波长选择单元40的透射率特性的示例的图。在图3中，纵轴代表透射率[％]，横轴代表波长[nm]。波长选择单元40具有如下特性：将紫外波段中的光(非必要的光L4)削减为1％或更少，并透射可见波段至红外波段中的光(必要的光L3)，如图3所示。
通过将波长选择单元40置于分束器22与TTM检测***17之间，能够防止来自照明光学***20的光L4到达TTM检测***17(传感器46)。在对准中，传感器46能够仅检测由对准标记反射的光L3(即，不包含由光L4生成的噪声)，因此能够实现高精度步进式芯片对准。另外，能够防止对紫外光不具有耐久性的光学元件(即，***在从分束器22延伸到传感器46的光路中的光学元件)的性能劣化。因此，能够长期维持高精度步进式芯片对准。
根据本实施例的压印装置1能够以高精度校正当对模具5进行压印或离型时出现的基板8的失准。压印装置1能够以高精度将模具5的图案重叠在底层图案上。注意：基于由TTM检测***17已检测到的模具侧标记(的图像(第一图像))和基板侧标记(的图像(第二图像))，通过控制单元10控制模具5和基板8的相对位置来校正基板8的失准。
在图1中，波长选择单元40被置于透镜49与分束器22之间，如上所述。然而，当透镜49对来自照明光学***20的光不具有耐久性时(即，透镜49具有与透镜50相同的配置)，波长选择单元40可以被置于透镜49与TTM检测***17之间。
<第二实施例>
图4是示出本发明的第二实施例中的压印装置1的结构的示意图。透镜49可具有波长选择单元40的功能。在图4中，反射紫外波段中的光(来自照明光学***20的光L4)并透射可见波段至红外波段中的光(来自TTM检测***17的光L3)的光学膜、或吸收紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的光学膜形成在透镜49上。这就向透镜49给出了波长选择单元40的功能。透镜49可由反射紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的材料、或吸收紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的材料所构成。
<第三实施例>
图5是示出本发明的第三实施例中的压印装置1的结构的示意图。分束器22可具有波长选择单元40的功能。在图5中，在构成分束器22的两个棱镜中，靠近TTM检测***17的棱镜具有波长选择单元40的功能。具体而言，靠近TTM检测***17的棱镜由反射紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的材料、或吸收紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的材料所组成。反射紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的光学膜、或吸收紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的光学膜可以形成在分束器22上。
<第四实施例>
图6是示出本发明的第四实施例中的压印装置1A的结构的示意图。在第一、第二及第三实施例中，分束器具有透射来自TTM检测***17的光L3并反射来自照明光学***20的光L4的特性。可以逆转该分束器的特性。换句话说，分束器只需具有透射光L3和光L4中的一者并反射另一者的特性即可。
在图6中的压印装置1A中，与在压印装置1中一样，包括分束器26的中继光学***23被布置在模具5上方。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4进行组合，并使得光L3和光L4垂直地入射基板8。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4引导到模具5。中继光学***23具有将晶片平面(布置有基板8的平面)成像在光学共轭平面(晶片平面的成像平面)47上的功能。中继光学***23就可以为等倍率***或放大***，只要中继光学***23具有成像晶片平面的功能即可。在本实施例中，中继光学***23包括分束器26、波长选择单元40、以及透镜49和50。注意：分束器26的特性与分束器22的特性不同。
来自TTM检测***17的光L3穿过透镜49和构成中继光学***23的波长选择单元40，由分束器26反射，穿过透镜50并照射模具5和基板8。TTM检测***17的传感器46检测由模具5和基板8反射的光L3。基于该检测结果，进行模具5与基板8之间的对准。
压印装置1A的TTM检测***17的NA52比压印装置1000的TTM检测***7的NA45大得多。通过增加TTM检测***17的NA，能够确保在对准中有足够的光量(由TTM检测***17的传感器46检测到的光的量)，从而实现高精度步进式芯片对准。
类似于TTM检测***17，照明光学***20不干涉模具5上方的位置并且被布置在足够大的空间中。来自照明光学***20的光L4穿过透镜48，入射分束器26，并穿过分束器26。已穿过分束器26的光L4穿过透镜50，并通过模具5到达基板8。以这种方式，根据本实施例，分束器26，即包括分束器26的中继光学***23被布置在模具5上方。这使得能够将TTM检测***17和照明光学***20两者布置在足够大的空间中。
图7是示出分束器26的反射率特性的示例的图。在图7中，纵轴代表反射率[％]，横轴代表波长[nm]。TTM检测***17使用可见波段至红外波段中的宽波长范围(例如，500nm至800nm)的光作为光L3。分束器26针对可见波段至红外波段中的光具有高反射率，而针对紫外波段中的光具有低反射率，如图7所示。由于难以使针对紫外波段中的光的反射率为零，因此分束器26针对紫外波段中的光的反射率变为大约百分之几。来自照明光学***20的大部分光L4穿过分束器26，部分光L4由模具5或基板8反射，然后，大部分光L4再次穿过分束器26(即，大部分光L4返回照明光学***20)。然而，部分光L4由分束器26反射并到达TTM检测***17(传感器46)。如果来自照明光学***20的部分光L4到达TTM检测***17，则这部分光L4变为由传感器46检测到的光的噪声，从而降低了对准精度。
***在从分束器26延伸到传感器46的光路中的光学元件(例如，透镜49和构成TTM检测***17的光学***的光学元件)被设计并只在为针对光L3的波长(可见波段至红外波段中的波长)实现预定的性能。这些光学元件对在紫外波段中的光(具有高光子能的光)并不总是具有足够的耐久性。如果这些光学元件用紫外波段中的光(即，来自照明光学***20的光L4)来照射，则性能可能会劣化。
因此，在本实施例中，波长选择单元40被布置在分束器26的后端，使得来自照明光学***20的光L4不照射(到达)***在从分束器26延伸到传感器46的光路中的光学元件。波长选择单元40被置于分束器26与TTM检测***17之间，在本实施例中，波长选择单元40被置于分束器26与透镜49之间。
波长选择单元40是具有透射光L3和遮断光L4的功能的光学元件，光L3由对准标记反射并且通过分束器26向TTM检测***17行进，而光L4由基板8反射并且通过分束器26向TTM检测***17行进。例如，波长选择单元40反射紫外波段中的光(来自照明光学***20的光L4)，并且透射可见波段至红外波段中的光(来自TTM检测***17的光L3)。波长选择单元40也可以吸收紫外波段中的光，并且透射可见波段至红外波段中的光。
通过将波长选择单元40置于分束器26与TTM检测***17之间，能够防止来自照明光学***20的光L4到达TTM检测***17(传感器46)。在对准中，传感器46能够仅检测由对准标记反射的光L3(即，不包含由光L4生成的噪声)，因此能够实现高精度步进式芯片对准。另外，能够防止对紫外光不具有耐久性的光学元件(即，***在从分束器26延伸到传感器46的光路中的光学元件)的性能劣化。因此，能够长期维持高精度步进式芯片对准。
根据本实施例的压印装置1A能够以高精度校正当对模具5进行压印或离型时出现的基板8的失准。压印装置1A能够以高精度将模具5的图案重叠在底层图案上。
透镜49或分束器26(构成分束器26的棱镜)可以具有波长选择单元40的功能。具体而言，如第二实施例所述(图4)，使用反射或吸收紫外波段中的光L4并透射可见波段至红外波段中的光L3的光学膜或材料来构造透镜49。类似地，如第三实施例所述(图5)，使用反射或吸收紫外波段中的光L4并透射可见波段至红外波段中的光L3的光学膜或材料来构造分束器26。
<第五实施例>
图8是示出在本发明的第五实施例中的压印装置1B的结构的示意图。压印装置1和压印装置1A分别包括各自由棱镜构成的分束器22和分束器26。然而，压印装置可以包括平面型分束器28，与在图8所示的压印装置1B中一样。
平面型分束器28由在其上形成具有如图2所示的透射率特性的光学膜的平板构成。然而，平面型分束器28也可以被替换为所谓的分色镜。平面型分束器28的特性可以不是完全反射特性或完全透射特性。例如，平面型分束器28可具有反射来自照明光学***20的光L4的90％，透射光L4的10％，透射来自TTM检测***17的光L3的90％并反射光L3的10％的特性。注意：平面型分束器28的反射和透射的比例并不限定于9:1，而可以为8:2或7:3等。为了防止由模具5或基板8反射的光L4到达TTM检测***17(传感器46)，波长选择单元40优选被置于平面型分束器28与TTM检测***17之间。
<第六实施例>
图9是示出在本发明的第六实施例中的压印装置1C的结构的示意图。在第五实施例中，平面型分束器28具有透射来自TTM检测***17的光L3和反射来自照明光学***20的光L4的特性。然而，可以逆转该特性。在压印装置1C中，与压印装置1B中一样，包括平面型分束器30的中继光学***23被布置在模具5上方。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4进行组合，并使得光L3和光L4垂直地入射基板8。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4引导到模具5。
平面型分束器30由在其上形成具有如图7所示的反射率特性的光学膜的平板构成。然而，平面型分束器30也可以被替换为所谓的分色镜。平面型分束器30的特性可以不是完全反射特性或完全透射特性。例如，平面型分束器30可具有透射来自照明光学***20的光L4的90％，反射光L4的10％，反射来自TTM检测***17的光L3的90％并透射光L3的10％的特性。注意：平面型分束器30的反射和透射的比例并不限定于9:1，而可以为8:2或7:3等。为了防止由模具5或基板8反射的光L4到达TTM检测***17(传感器46)，波长选择单元40优选被置于平面型分束器30与TTM检测***17之间。
如图10所示，光学元件，例如，布置在平面型分束器30的后端的透镜49可具有波长选择单元40的功能。具体而言，使用反射紫外波段中的光L4并透射可见波段至红外波段中的光L3的光学膜或材料来构造透镜49。
上述实施例已例示了由一个***形成TTM检测***17的情况。然而，可以由多个***形成TTM检测***17。例如，当在步进式芯片对准中要同时测量基板8上的拍摄区域中的多个部分时，优选由多个***形成TTM检测***17。即使当由一个***形成TTM检测***17时，也能够通过移动基板平台9或TTM检测***17来测量拍摄区域中的多个部分。然而，需要移动基板平台9或TTM检测***17，因此对准精度容易下降。由于模具5上方的布置非常密集，如上所述，从布置方面而言难以由多个***形成TTM检测***17。TTM检测***17不仅可以检测模具侧标记和基板侧标记，而且可以检测在来自模具侧标记的光与来自基板侧标记的光之间的干涉光，从而进行模具与基板之间的对准。
如果中继光学***23(例如，分束器22)被布置在模具5上方，则能够实现高精度对准。也就是说，即使由多个***形成具有高NA的TTM检测***17，TTM检测***17也能够被布置在模具5上方。结果，能够同时测量基板8上的单个拍摄区域中的多个不同的部分，从而实现高精度对准。
<第七实施例>
图11是示出在本发明的第七实施例中的压印装置1D的结构的示意图。上述实施例已经例示了分束器被布置在中继光学***的光瞳空间中的情况。然而，在一些情况下，由于中继光学***的布置，分束器可能无法被布置在光瞳空间中。在这种情况下，分束器不是被布置在中继光学***的光瞳空间中，而是被布置在靠近图像平面的位置处，如在图11所示的压印装置1D中。
中继光学***61被布置在模具5(头4)上方。中继光学***61将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4进行组合，并使光L3和光L4垂直地入射基板8。中继光学***23将来自TTM检测***17的光L3和来自照明光学***20的光L4引导到模具5。中继光学***61具有将晶片平面(布置有基板8的平面)成像在光学共轭平面(晶片平面的成像平面)47上的功能。在本实施例中，中继光学***61包括分束器56、波长选择单元40、光学***60、平行平板39、以及透镜58和65。
分束器56是平行平板型分束器并被布置在靠近图像平面的位置处。分束器56是将来自照明光学***20的光L4和来自TTM检测***17的光L3引导到模具5的光学元件。
构成中继光学***61的光学元件被布置成关于光学***60的中心(即，中继光学***61的中心)点对称(以具有光学对称的形状)。通过将中继光学***61构造成对称的光学***，能够防止彗差(coma)的生成。中继光学***61包括具有与波长选择单元40的形状相同形状的平行平板39。
光学***60由凸透镜和凹透镜的组合构成。在来自TTM检测***17的光L3的波长带(例如，可见波段至紫外波段)中，光学***60充分校正中继光学***61的色差。凸透镜和凹透镜可彼此粘合，而粘合剂可用在粘合的表面上。
来自TTM检测***17的光L3穿过透镜65和平行平板39，并到达光学***60。已穿过光学***60和波长选择单元40的光L3由分束器56反射，穿过透镜58，并照射模具5和基板8。TTM检测***17的传感器46检测由模具5和基板8反射的光L3。基于该检测结果，来进行模具5与基板8之间的对准。
与此相反，来自照明光学***20的光L4穿过照明***透镜59，入射分束器56，并穿过分束器56。已穿过分束器56的光L4穿过透镜58，并通过模具5到达基板8。
由于平行平板型分束器56被倾斜布置在靠近图像平面的位置处，因此在穿过分束器56的光L3中生成非对称的像差。然而，在该压印装置中，来自TTM检测***17的光L3的成像性能比来自照明光学***20的光L4的成像性能更重要。因此，当使用平行平板型分束器56时，优选将由分束器56反射的光设定为光L3，而将穿过分束器56的光设定为光L4。
分束器56具有如图7所示的反射率特性。来自照明光学***20的大部分光L4穿过分束器56，部分光L4由模具5或基板8反射，然后，大部分光L4再次穿过分束器56(即，大部分光L4返回照明光学***20)。然而，部分光L4由分束器56反射，并到达TTM检测***17(传感器46)。如果来自照明光学***20的部分光L4到达TTM检测***17，则这部分光L4变为由传感器46检测到的光的噪声，从而降低了对准精度。
***在从分束器56延伸到传感器46的光路中的光学元件(例如，构成光学***60和TTM检测***17的光学***的光学元件)被设计并制造为针对光L3的波长(可见波段至红外波段中的波长)实现预定的性能。这些光学元件对在紫外波段中的光(具有高光子能的光)并不总是具有足够的耐久性。如果这些光学元件用紫外波段中的光(即，来自照明光学***20的光L4)来照射，则性能可能会劣化。
因此，在本实施例中，波长选择单元40被布置在分束器56的后端，使得来自照明光学***20的光L4不照射(到达)***在从分束器56延伸到传感器46的光路中的光学元件。波长选择单元40被置于分束器56与TTM检测***17之间，在本实施例中，波长选择单元40被置于分束器56与光学***60之间。
波长选择单元40是具有透射光L3和遮断光L4的功能的光学元件，光L3由对准标记反射并且通过分束器56向TTM检测***17行进，而光L4由基板8反射并且通过分束器56向TTM检测***17行进。例如，波长选择单元40反射紫外波段中的光(来自照明光学***20的光L4)，并且透射可见波段至红外波段中的光(来自TTM检测***17的光L3)。波长选择单元40也可以吸收紫外波段中的光，并且透射可见波段至红外波段中的光。
通过将波长选择单元40置于分束器56与TTM检测***17之间，能够防止来自照明光学***20的光L4到达TTM检测***17(传感器46)。在对准中，传感器46能够仅检测由对准标记反射的光L3(即，不包含由光L4生成的噪声)，因此能够实现高精度步进式芯片对准。另外，能够防止对紫外光不具有耐久性的光学元件(即，***在从分束器56延伸到传感器46的光路中的光学元件)的性能劣化。因此，能够长期维持高精度步进式芯片对准。
部分光学***60可具有波长选择单元40的功能。例如，如图12所示，构成光学***60的透镜70(最靠近分束器56的透镜)可具有波长选择单元40的功能。具体而言，构成光学***60的透镜70由反射紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的材料、或吸收紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的材料所组成。反射紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的光学膜、或吸收紫外波段中的光并透射可见波段至红外波段中的光的光学膜，也可以形成在构成光学***60的透镜70上。
<第八实施例>
图13是示出在本发明的第八实施例中的压印装置1E的结构的示意图。通过将反射镜57添加到压印装置1D中的中继光学***61构成压印装置1E。中继光学***61(不仅涉及透射元件，而且涉及反射元件(分束器56和反射镜57))关于光学***60的中心(即，中继光学***61的中心)点对称。
由于来自TTM检测***17的光L3由分束器56反射，因此反射镜57的反射特性(各个反射率或反射角的相变量)优选与分束器56的反射特性一样。例如，通过将反射镜57的反射特性设定为与分束器56的反射特性相同，反射镜57能够消除针对各个反射角在分束器56中生成的相变量。因此，能够维持中继光学***61的良好的成像特性。如果中继光学***61的成像特性在允许的范围内，则反射镜57和分束器56的反射特性可以不同。
分束器56具有如图7所示的反射率特性。来自照明光学***20的大部分光L4穿过分束器56，部分光L4由模具5或基板8反射，然后，大部分光L4再次穿过分束器56(即，大部分光L4返回照明光学***20)。然而，部分光L4由分束器56反射，并到达TTM检测***17(传感器46)。如果来自照明光学***20的部分光L4到达TTM检测***17，则这部分光L4变为由传感器46检测到的光的噪声，从而降低了对准精度。
在本实施例中，如在第七实施例中，通过将波长选择单元40置于分束器56与TTM检测***17之间，能够防止来自照明光学***20的光L4到达TTM检测***17(传感器46)。在对准中，传感器46能够仅检测由对准标记反射的光L3(即，不包含由光L4生成的噪声)，因此能够实现高精度步进式芯片对准。另外，能够防止对紫外光不具有耐久性的光学元件(即，***在从分束器56延伸到传感器46的光路中的光学元件)的性能劣化。因此，能够长期维持高精度步进式芯片对准。
部分光学***60可具有波长选择单元40的功能。例如，如图14所示，构成光学***60的透镜70(最靠近分束器56的透镜)可具有波长选择单元40的功能。
<第九实施例>
如上所述，根据各个实施例的压印装置能够实现高精度步进式芯片对准，精确地重叠底层图案和模具图案，从而增加了设备成品率。因此，根据各个实施例的压印装置能够提供诸如半导体设备的低成本、高质量的物品。将说明制造作为物品的设备(例如，半导体设备、磁存储介质或液晶显示元件)的方法。该制造方法包括使用根据各个实施例的压印装置将图案转印(形成)在基板(例如，晶片、玻璃板或薄膜基板)上的步骤。该制造方法还包括蚀刻已经转印有图案的基板的步骤。当制造其他物品(例如图案点介质(记录介质)或光学元件)时，该制造方法不包括蚀刻步骤，而包括对已经转印有图案的基板进行处理的其他处理步骤。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的说明，以使其涵盖所有这类变型、等同结构及功能。

Claims (15)

1.一种压印装置，其通过使用模具将图案形成在基板上的压印材料上，所述压印装置包括：
照明单元，其被构造为利用用于固化所述压印材料的第一光来照射所述压印材料；
检测光学***，其被构造为利用第二光来照射形成在所述模具上的标记和形成在所述基板上的标记，并将由所述标记反射的所述第二光引导到传感器；以及
中继光学***，其被构造为在所述检测光学***与所述中继光学***之间形成基板平面的成像平面；
其中，所述中继光学***包括：
结合单元，其被构造为结合来自所述照明单元的所述第一光和来自所述检测光学***的所述第二光，并将所结合的第一光和第二光引导到所述模具；
光学构件，其被构造为透射来自标记的光中的、通过所述结合单元的第二光，并且使所透射的第二光入射到所述传感器上，并且遮断来自标记的光中的、通过所述结合单元的第一光；
光透射构件，其相对于所述中继光学***的中心布置在所述光学构件的相反侧，
其中，构成所述中继光学***的透镜被布置为关于所述中继光学***的中心点对称。
2.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述光学构件和所述光透射构件是板构件。
3.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述光学构件相对于所述中继光学***的中心布置在结合单元侧，并且
所述光透射构件相对于所述中继光学***的中心布置在检测光学***侧。
4.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述中继光学***除了所述光学构件和所述光透射构件之外还包括凸透镜和凹透镜，并且
所述凸透镜和所述凹透镜被布置为关于所述中继光学***的中心点对称。
5.根据权利要求4所述的压印装置，其中，所述凸透镜和所述凹透镜是用于校正色差的光学***。
6.根据权利要求1所述的压印装置，其中，来自所述标记的光中的、由所述结合单元反射的第二光被引导到所述传感器，并且
所述中继光学***包括相对于所述中继光学***的中心布置在所述结合单元的相反侧的光反射构件。
7.根据权利要求6所述的压印装置，其中，所述结合单元和所述光反射构件被布置为关于所述中继光学***的中心点对称。
8.根据权利要求1所述的压印装置，其中，构成所述中继光学***的光学构件被布置为关于所述中继光学***的中心点对称。
9.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述第一光和所述第二光具有不同的波长，并且
所述光学构件是所述第一光的波长的光透射率小于所述第二光的波长的光透射率的波长选择单元。
10.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述第一光和所述第二光具有不同的波长，并且
所述结合单元包括分色镜。
11.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述第一光包括紫外波段中的光，并且
所述第二光包括可见波段中或红外波段中的光。
12.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述传感器检测来自形成在模具上的标记和形成在基板上的标记的光所形成的图像，并且
所述压印装置还包括控制单元，所述控制单元被构造为基于由所述传感器检测到的图像来控制所述模具和所述基板的相对位置。
13.根据权利要求1所述的压印装置，其中，所述光学构件和所述光透射构件被布置为关于所述中继光学***的中心点对称。
14.根据权利要求13所述的压印装置，其中，所述光学构件和所述光透射构件是具有相同形状的板构件。
15.一种物品的制造方法，所述制造方法包括：
使用压印装置在基板上形成图案；以及
通过处理形成有所述图案的基板来制造物品，
其中，所述压印装置通过使用模具将图案形成在基板上的压印材料上，并且所述压印装置包括：
照明单元，其被构造为利用用于固化所述压印材料的第一光来照射所述压印材料；
检测光学***，其被构造为利用第二光来照射形成在所述模具上的标记和形成在所述基板上的标记，并将由所述标记反射的所述第二光引导到传感器；以及
中继光学***，其被构造为在所述检测光学***与所述中继光学***之间形成基板平面的成像平面；
其中，所述中继光学***包括：
结合单元，其被构造为结合来自所述照明单元的所述第一光和来自所述检测光学***的所述第二光，并将所结合的第一光和第二光引导到所述模具；
光学构件，其被构造为透射来自标记的光中的、通过所述结合单元的第二光，并且使所透射的第二光入射到所述传感器上，并且遮断来自标记的光中的、通过所述结合单元的第一光；以及
光透射构件，其相对于所述中继光学***的中心布置在所述光学构件的相反侧，
其中，构成所述中继光学***的透镜被布置为关于所述中继光学***的中心点对称。
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