TWI567486B - 圖案形成方法、微影裝置、微影系統、及製造物品的方法 - Google Patents

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Description

圖案形成方法、微影裝置、微影系統、及製造物品的方法
本發明涉及一種圖案形成方法、微影裝置、微影系統、及製造物品的方法。
壓印技術是能夠轉印奈米級微圖案的技術，並作為一種用於磁儲存介質和半導體設備的批量生產的微影技術而投入實際使用。在壓印技術中，使用利用電子束描繪裝置等形成的具有微圖案的模具作為原版(original)，在諸如矽基板或者玻璃板的基板上形成微圖案。如下形成這種微圖案。將樹脂塗覆到基板上。在經由樹脂將模具圖案按壓到基板上的同時，用紫外線照射基板，從而使樹脂固化。然後，將模具從固化的樹脂移除。例如，在日本特開第2010-098310號公報中公開了這種壓印技術。
為了實現完整的設備的性能，需要以高精度將模具圖案轉印到基板上的圖案的預定位置。這時，通常將模具上 形成的圖案形狀調整為基板上的圖案形狀。例如，日本特開第2008-504141號公報提出了包括藉由從周邊按下或者拉出模具來對模具的圖案形狀進行校正的校正機構的壓印裝置。
國際公開第99/36949號公報提出了一種對在不同轉印方法的曝光裝置之間的各投影光學系統中產生的像差進行校正的方法。在國際公開第99/36949號公報中公開的這種方法將投影光學系統調整為各曝光裝置的投影光學系統可容易地校正的形狀，並且對該形狀進行調整和校正。
然而，壓印裝置難以藉由模具校正機構對模具的圖案形狀進行大的校正。壓印裝置可執行的校正方法是有限的。另外，模具可能在諸如接觸樹脂和模具、填充樹脂、光照射、使樹脂固化以及移除的一系列壓印步驟中變形。特別地，當一次在多個拍攝區域或者基板的整個表面的拍攝區域中進行壓印處理時，由於在各個拍攝區域中形成的圖案的形狀不同，因此在日本特開第2008-504141號公報和國際公開第99/36949號公報中公開的方法中難以進行校正。其結果是，重疊精度可能降低。
本發明提供了一種包括用於改善與下層的重疊精度的壓印處理的圖案形成方法。
本發明在其第一方面提供了一種在基板上形成圖案的方法，所述方法包括：第一步驟，在所述基板上的各拍攝 區域中形成第一圖案以定義第一拍攝佈置；以及第二步驟，在所述第一步驟中定義的所述第一拍攝區域中的至少一個拍攝區域中的每個中，進行在使所述基板上的所述壓印材料和模具彼此接觸的同時使所述壓印材料固化的壓印處理，從而在所述第一圖案上的所述壓印材料上形成第二圖案，並且定義第二拍攝佈置，其中，在所述第二步驟中，修正所述第二拍攝佈置，以藉由使所述模具變形來減小所述第一拍攝佈置和所述第二拍攝佈置的重疊誤差，並且其中，在所述第一步驟中，基於在藉由使所述模具變形來對所述模具上形成的所述第二圖案進行修正之後進行所述第二步驟的情況下、所述基板上可定義的估計的第二拍攝佈置的資訊，形成所述第一圖案，以使所述第一拍攝佈置和所述第二拍攝佈置的重疊誤差在容許範圍內。
本發明在其第二方面提供了一種在基板上的各個拍攝區域中形成第一圖案的微影裝置，所述微影裝置包括：獲得單元，其被配置為在所述第一圖案上的至少一個拍攝區域中的每個中，進行在使所述基板上的所述壓印材料和模具彼此接觸的同時使所述壓印材料固化的壓印處理，從而形成第二圖案，並且獲得藉由進行形成所述第二圖案的壓印處理能夠而可形成的估計的第二拍攝佈置的資訊；以及控制器，其被配置為基於由所述獲得單元獲得的所述第二拍攝佈置的資訊，形成所述第一圖案，定義第一拍攝佈置，並且形成變為所定義的拍攝佈置的第一圖案，其中，所述第二拍攝佈置的資訊是藉由在使所述模具變形來對所 述模具上形成的第二圖案進行修正之後進行形成第二圖案的壓印處理、所述基板上可定義的估計的拍攝佈置的資訊。
本發明在其第三方面提供一種在基板上形成圖案的微影系統，所述微影系統包括：微影裝置，其被配置為在所述基板上的各個拍攝區域中形成第一圖案，並且定義第一拍攝佈置；以及壓印裝置，其被配置為在所定義的第一拍攝佈置中的至少一個拍攝區域中的每個中，進行在使模具與樹脂接觸的同時使所述樹脂固化的壓印處理，從而在所述第一圖案上的所述樹脂上形成第二圖案，並且定義第二拍攝佈置，其中，基於在進行所述壓印處理的情況下、所述基板上可定義的估計的所述第二拍攝佈置的資訊，所述微影裝置形成所述第一圖案，以使所述第一拍攝佈置和所述第二拍攝佈置的重疊誤差在容許範圍內，並且其中，所述第二拍攝佈置的資訊是藉由在第二圖案之後進行形成第二圖案的壓印處理、所述基板上可定義的估計的拍攝佈置的資訊。
本發明在其第四方面提供一種製造物品的方法，所述方法包括：使用微影系統在基板上形成圖案；以及對形成了所述圖案的所述基板進行處理以製造所述物品，所述微影系統包括：微影裝置，其被配置為在所述基板上的各個拍攝區域中形成第一圖案，並且定義第一拍攝佈置；以及壓印裝置，其被配置為在所定義的第一拍攝佈置中的至少一個拍攝區域中的每個中，進行在使模具與樹脂接觸的同 時使所述樹脂固化的壓印處理，從而在所述第一圖案上的所述樹脂上形成第二圖案，並且定義第二拍攝佈置，其中，基於在進行所述壓印處理的情況下、所述基板上可定義的估計的所述第二拍攝佈置的資訊，所述微影裝置形成所述第一圖案，以使所述第一拍攝佈置和所述第二拍攝佈置的重疊誤差在容許範圍內，並且其中，所述第二拍攝佈置的資訊是藉由在使所述模具變形來對所述模具上形成的第二圖案進行修正之後進行形成第二圖案的壓印處理、所述基板上可定義的估計的拍攝佈置的資訊。
11‧‧‧模具
11a‧‧‧圖案表面
12‧‧‧模具保持單元
13‧‧‧基板
13a‧‧‧拍攝區域
14‧‧‧基板保持單元
15‧‧‧檢測器
16‧‧‧校正機構
16a‧‧‧吸附單元
16b‧‧‧致動器
18‧‧‧模具側標記
18a~18h‧‧‧模具側標記
19‧‧‧基板側標記
19a~19h‧‧‧基板側標記
20‧‧‧樹脂
21‧‧‧轉印標記
22‧‧‧基準標記
100‧‧‧壓印裝置
200‧‧‧投影曝光裝置
300‧‧‧測量裝置
400‧‧‧資訊處理裝置(獲得單元)
PO‧‧‧投影光學系統
R‧‧‧標線
藉由以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發明的其他特徵將變得清楚。
圖1是示出壓印裝置的視圖；圖2是示出壓印裝置的模具的校正機構的視圖；圖3A和圖3B是分別示出模具側標記和基板側標記的佈置的視圖；圖4A至圖4E是示出模具和基板之間的圖案形狀的差異的視圖；圖5A至圖5C是示出壓印處理的視圖；圖6是示出模具的轉印區域和基板端之間的關係的視圖；圖7是示出曝光裝置的視圖；圖8A至圖8E是各自示出曝光裝置進行的轉印形狀 的校正的狀態的視圖；圖9A至圖9C是示出同時在多個拍攝區域(shot region)中壓印圖案時的轉印圖案資訊管理方法的視圖，以及圖10是示出微影系統和圖案形成方法的視圖。
現在，參照附圖詳細描述根據本發明的圖案形成方法的實施例。在各個圖中，相同的參考數字表示相同的部分，並且省略其重複描述。圖1是示出在本實施例中使用的壓印裝置100的佈置的視圖。壓印裝置100藉由進行在使模具與樹脂接觸的同時，使樹脂(壓印材料)固化的壓印處理，在基板上的樹脂上形成圖案。作為樹脂固化法，本實施例採用藉由紫外線的照射使樹脂固化的光固化法。
壓印裝置100包括保持模具11的模具保持單元12、保持基板(晶圓)13的基板保持單元14、檢測器(校準用示波器(alignment scope))15、對模具11的形狀進行校正的校正機構16、以及控制器。壓印裝置100還包括用於將紫外線固化樹脂供給到基板上的樹脂供給單元(分配器)、用於保持模具保持單元12的橋板(bridge plate)、和用於保持基板保持單元14的底板(base plate)。
模具11具有要轉印到基板上的樹脂的圖案形成為三維形狀的圖案表面11a。模具11由能夠透射用於使基板 上的樹脂固化的紫外線的諸如石英的材料構成。在模具11的圖案表面11a上形成模具側標記18。模具保持單元12是保持模具11的保持機構。模具保持單元12包括對模具11進行真空吸附或者靜電吸附的模具吸盤、放置有模具吸盤的模具台以及驅動模具台的驅動系統。模具台的驅動系統驅動模具台，由此至少沿Z軸方向(相對於樹脂的模具11的壓印方向)驅動模具11。模具台的驅動系統可以具有不僅沿Z軸方向，還沿X軸方向、Y軸方向和θ(繞Z軸的旋轉)方向驅動模具台的功能。
基板(晶圓)13是轉印了模具11的圖案的基板。基板13包括例如單晶矽基板和SOI(絕緣體上矽)基板。向基板13供給(施加)樹脂。在基板上的各個拍攝區域中形成基板側標記19。基板保持單元14是保持基板13的保持機構。基板保持單元14包括對基板13進行真空吸附或者靜電吸附的基板吸盤、放置有基板吸盤的基板台以及驅動基板台的驅動系統。基板台的驅動系統驅動基板台，由此至少沿X軸方向和Y軸方向(與模具11的壓印方向垂直的方向)驅動基板13。基板台的驅動系統可以具有不僅沿X軸方向和Y軸方向，還沿Z軸方向和θ(繞Z軸的旋轉)方向驅動基板台的功能。
檢測器15由對在模具11上形成的模具側標記18和在基板13上的各個拍攝區域中形成的基板側標記19進行光學檢測(觀察)的示波器構成。檢測器15足夠檢測模具側標記18和基板側標記19之間的相對位置關係。因 此，檢測器15可以由包括同時捕獲模具側標記18和基板側標記19兩者的光學系統的示波器或者檢測諸如兩個標記的干涉信號或者波紋(moiré)的反映相對位置關係的信號的示波器構成。檢測器15可以不同時檢測模具側標記18和基板側標記19。例如，檢測器15可以藉由獲得相對於佈置在內部的基準位置的模具側標記18和基板側標記19的各自位置，來檢測模具側標記18和基板側標記19之間的相對位置關係。
校正機構16藉由沿與圖案表面11a平行的方向對模具11施加力，使圖案表面11a的形狀變形。例如，如圖2所示，校正機構16包括吸附圖案表面11a的側表面的吸附單元(suction unit)16a以及沿朝向和遠離圖案表面11a的側表面的方向驅動吸附單元16a的致動器16b。注意，校正機構16可以藉由對模具11施加熱並且對模具11的溫度進行控制，來使圖案表面11a變形。
控制器包括中央處理單元(CPU)和記憶體，並對壓印裝置100的各個單元進行控制。控制器對壓印處理和與其相關聯的處理進行控制。例如，當進行壓印處理時，控制器基於檢測器15的檢測結果，將模具11和基板13對準。此外，當進行壓印處理時，控制器對校正機構16進行的模具11的圖案表面11a的變形量進行控制。
參照圖3A和圖3B，說明用於對準模具11和基板13的模具側標記18和基板側標記19。本實施例假設在基板13上的一個拍攝區域中佈置了6個晶片區域。圖3A示出 了在模具11的圖案表面11a的4個角形成的模具側標記18a至18h。例如，縱向方向在水平方向上的模具側標記18a、18b、18e和18f是測量方向在X軸方向上的標記。縱向方向在垂直方向上的模具側標記18c、18d、18g和18h是測量方向在Y軸方向上的標記。在圖3A中，由虛線包圍的區域是形成有要轉印到6個各自的晶片區域的圖案的圖案區域。
圖3B示出了在基板上的一個拍攝區域的4個角形成的基板側標記19a至19h。例如，縱向方向在水平方向上的基板側標記19a、19b、19e和19f是測量方向在X軸方向上的標記。縱向方向在垂直方向上的基板側標記19c、19d、19g和19h是測量方向在Y軸方向上的標記。在圖3B中，拍攝區域13a內部的、由實線包圍的區域是晶片區域。
當進行壓印處理時，即當使模具11和基板13上的樹脂彼此接觸時，各個模具側標記18a至18h和各個基板側標記19a至19h彼此靠近。檢測器15檢測模具側標記18和基板側標記19。能夠將模具11的圖案表面11a的形狀和位置與基板13上的拍攝區域13a的形狀和位置進行比較。如果在模具11的圖案表面11a的形狀和位置與基板13上的拍攝區域13a的形狀和位置之間產生了大的差異(偏差)，則重疊誤差超過容許範圍，從而導致圖案轉印錯誤(產品缺陷)。
圖4A至圖4E是示出在模具11的圖案表面11a的形 狀和位置與基板13上的拍攝區域13a的形狀和位置之間產生的偏差(第二拍攝佈置)的圖。模具11和拍攝區域13a之間的偏差包含移位、倍率偏差、旋轉等。藉由檢測模具側標記18相對於基板側標記19的位置偏差量，能夠估計偏差是移位、倍率偏差和旋轉中的哪一個。
圖4A示出了模具11和拍攝區域13a之間的偏差是移位的情況。當檢測到模具側標記18在一個方向上從基板側標記19偏離時，能夠估計模具11和拍攝區域13a之間的偏差是移位。圖4B示出了模具11和拍攝區域13a之間的偏差是倍率偏差的情況。當檢測到模具側標記18相對於拍攝區域13a的中心向外或向內偏離時，能夠估計偏差是倍率偏差。圖4C示出了模具11和拍攝區域13a之間的偏差是梯形偏差的情況。當檢測到模具側標記18相對於拍攝區域13a的中心向外或向內偏離，並且方向在拍攝區域13a的上側和下側或者左側和右側之間不同時，能夠估計偏差是梯形偏差。此外，當檢測到模具側標記18相對於拍攝區域13a的中心向外或向內偏離，並且偏差量在拍攝區域13a的上側和下側或者左側和右側之間不同時，能夠估計偏差是梯形偏差。
圖4D示出了模具11和拍攝區域13a之間的偏差是扭曲的情況。當檢測到模具側標記18在拍攝區域13a的上側和下側或者左側和右側之間沿不同的方向偏離時，能夠估計偏差是扭曲。圖4E示出了模具11和拍攝區域13a之間的偏差是旋轉的情況。當模具側標記18在圖4D中在拍 攝區域13a的上側和下側或者左側和右側之間沿不同的方向偏離，並且以使用拍攝區域中的給定點作為中心描繪圓的方式偏離時，能夠估計偏差是旋轉。
如圖4B至圖4E所示，當模具11和拍攝區域13a之間的偏差是倍率偏差、梯形偏差、扭曲、旋轉等時，控制器對校正機構16進行控制，以使模具11的圖案表面11a的形狀變形。更具體來說，控制器對校正機構16進行的圖案表面11a的變形量進行控制，使得圖案表面11a的形狀變為拍攝區域13a的形狀。控制器預先獲得表示致動器16b的驅動量(即要對模具11施加的力)和圖案表面11a的變形量之間的對應關係的資料，並且將資料存儲在記憶體等中。基於檢測器15的檢測結果，控制器計算使圖案表面11a的形狀與拍攝區域13a的形狀一致所需的圖案表面11a的變形量。換句話說，根據檢測器15檢測到的模具側標記18和基板側標記19之間的位置偏差量，控制器計算圖案表面11a變形的程度。然後，控制器從記憶體中存儲的資料中獲得與計算出的圖案表面11a的變形量相對應的致動器16b的驅動量，並且驅動致動器16b。以上述方式進行模具11和拍攝區域13a的對準和形狀校正，並且將模具圖案轉印到基板上。
參照圖5A至圖5C，說明藉由壓印處理將模具11的圖案轉印到基板上的樹脂的狀態。如圖5A所示，在壓印開始之前，對基板上的壓印目標區域塗覆樹脂20。因為壓印樹脂極其易於揮發，所以緊接在壓印處理之前塗覆通 常使用的壓印樹脂。如果揮發性低，則可以預先使用旋塗(spin coating)等塗覆樹脂。如上所述，控制器控制檢測器15測量模具側標記18和基板側標記19的相對位置，並且進行兩個標記18和19的對準以及模具11的形狀校正。除了用於進行對準的模具側標記18之外，模具11還具有刻有元件圖案的圖案表面11a。
如圖5B所示，控制器使模具11與樹脂20接觸，以用樹脂20填充模具11的圖案部分(三維結構)。此時，由於樹脂20透射可見光，因此能夠測量基板側標記19。模具11使用由石英等製成的透明基板，以用紫外線使樹脂20固化。因此，在一些情況下，模具11和樹脂20之間的折射率差較小，並且可能無法僅藉由三維結構來測量模具側標記18。因此，提出了對模具側標記18塗覆折射率或者透射率與模具11不同的物質或者藉由離子照射等改變標記部分的折射率中的各個的方法。藉由使用這些方法，即使在圖5B的狀態下，檢測器15也能夠測量模具側標記18。
圖5C示出了藉由紫外線照射樹脂20來使樹脂20固化，然後將模具11從基板13釋放的狀態。藉由照射紫外線，將模具11的圖案轉印到基板13。同時，也將模具側標記18轉印到基板13，從而在基板13上形成轉印標記21。轉印標記21是轉印到基板上的圖案。藉由測量轉印標記21和基板側標記19的相對位置，能夠進行它們之間的重疊檢查。
需要以與預定模具的線寬相等的倍率描繪在壓印裝置100中使用的模具11。當重複進行壓印處理時，模具11接觸樹脂許多次，由釋放引起的損壞被累積，並且出現圖案的破損等。用電子束描繪裝置等的直接描繪成本高，並且使生產成本大大增加。為了防止這種情況，提出了制作主模並且轉印該模具以製作複製模具的方法。在這種情況下，不可避免地出現轉印時的圖案畸變、扭曲等。還提出了同時在多個拍攝區域中壓印圖案以提高生產率的方法，以及一次在基板的整個表面上轉印圖案的方法。然而，如果圖案表面的面積增加，則出現諸如較大的圖案畸變或者扭曲的圖案形狀的劣化。由於轉印大面積模具，因此還出現由於保持或者轉印而導致的形狀改變。模具校正機構藉由如上所述從周邊對由諸如石英的材料構成的模具施加力來使模具變形，並且對模具的圖案形狀進行校正。因此，即使偏差是如上所述的倍率偏差、梯形偏差、扭曲、旋轉等，校正量也是有限的。如果為了對模具進行校正而施加相當大的力，則模具本身有被破壞的可能性。已經發現在模具具有較大面積的情況下，藉由從模具的周邊使模具變形，難以使模具中心附近的部分變形。如下面所描述的，藉由從模具的周邊施加力，難以對如圖9A至圖9C所示的模具圖案中的晶片和拍攝佈置進行校正。因此，僅使用模具的校正機構16無法對它們全部進行校正。
因此，本發明人提出了如下方法：例如，當藉由投影曝光裝置形成下層圖案(第一圖案)時，將其校正為具有 符合由在後續階段中使用的壓印裝置100形成的圖案(第二圖案)的形狀的圖案形狀。下面描述測量在模具11的圖案表面11a上形成的圖案的形狀的方法。當在模具11中形成的圖案的形狀性能大大影響藉由壓印處理轉印到基板13的圖案時，預先以高精度測量模具11的圖案形狀，並且使用該圖案形狀作為使用模具11時的校正量。
當由於模具保持單元12保持模具11而導致的形狀改變大大影響模具11的轉印圖案的形狀時，需要在將模具11附裝到壓印裝置100的狀態下，測量模具11的圖案形狀。如圖1所示，模具保持單元12保持使用的模具11。當模具保持單元12保持模具11時，對模具11增加力，從而使其變形。然後，對與在模具11上形成的圖案基準的形狀差進行測量，從而對變形的模具11的圖案形狀進行測量。使用基準基板或者在基板臺上形成的基準標記22作為基準。基準基板是為了進行檢查而製作的基板，壓印裝置外部的測量裝置預先以高精度對其構成圖案進行測量和管理。基準標記22藉由使用電子束描繪裝置等構成圖案，並且以高精度對該圖案進行管理。
藉由使用圖4A至圖4E所示的方法，測量上述基準和在模具11上形成的標記之間的相對位置關係，能夠測量模具11的圖案形狀。在圖4A至4E中，對在模具11上形成的8個標記進行測量。然而，當圖案區域寬或者需要以較高精度執行測量時，可以在更大數量的點處測量圖案形狀。
當在將模具11保持在裝置中的同時進行壓印處理時的模具11的形狀改變大大影響轉印圖案的形狀時，需要反映壓印裝置實際進行壓印處理的結果。
如圖5A至圖5C所示，當轉印模具11的圖案時，將模具側標記18和圖案轉印到基板上。藉由測量該轉印的圖案的形狀，能夠獲得在壓印處理中模具11的形狀改變後的轉印圖案的形狀。此外，轉印的行為可以依據在基板表面上的位置而改變。例如，基板13等的保持狀態在基板13的中心附近進行壓印和在基板13的周邊進行壓印之間不同，因此轉印圖案的形狀可能改變。特別地，如圖6所示，在模具11的圖案表面11a位於基板13的邊緣上的情況下，行為很可能與在其他情況不同。圖6示出了6個晶片被當作一個拍攝區域來轉印，但是僅它們中的3個能夠被轉印到基板13上的狀態。然而，如果甚至一個晶片能夠被轉印，則從生產率而言應當進行壓印處理。在這種情況下，與在拍攝區域的整個表面上的壓印處理相比，轉印步驟中的行為很可能被改變。因此，當如圖6所示在包括基板13的邊緣的轉印部分處或者在基板表面上，轉印圖案形狀改變時，需要針對各情況獲得模具11的轉印圖案的形狀。例如，從裝置中提取藉由圖5A至圖5C所示的方法轉印在基板上的圖案，以藉由測量裝置測量圖案的形狀。藉由這些方法，也能夠以高精度獲得轉印的圖案的形狀，並且能夠獲得更準確的形狀。
藉由將模具11的圖案轉印到如上所述的基準基板， 測量轉印的圖案(標記)和在基準基板上形成的下層圖案的相對位置，並且能夠獲得轉印圖案的形狀。在這種情況下，例如，也可以使用佈置在壓印裝置中的檢測器15。能夠使用圖4A至圖4E所示的方法根據這些圖案的相對位置來測量形狀。這種方法不需要在壓印裝置外部的測量裝置，能夠有效地測量形狀，並且消除了單獨準備測量裝置的需要。例示了具有在裝置外部的測量裝置等預先以高精度測量並管理的圖案的基準基板，作為以高精度測量圖案形狀的基準。然而，可以使用實際使用的基板。示例是用於在壓印處理開始之前設置壓印條件的所謂的試作晶圓(pilot wafer)。
在實際生產步驟中，將下層圖案和壓印裝置中的轉印圖案之間的差回饋回使用投影曝光裝置形成下層圖案的製作步驟。隨著生產進行，能夠進一步提高重疊精度。在本實施例中，諸如校正機構16的壓印裝置中的校正機構不對模具11的圖案進行校正。然而，壓印裝置中的校正機構可以對模具11的圖案進行校正。例如，校正機構16可以獲得校正機構16沒有進行校正的狀態下的轉印圖案的形狀。在這種情況下，將藉由從獲得的轉印圖案形狀和下層圖案之間的差中減去校正機構16的校正量而獲得的差，設置為投影曝光裝置的校正量。這使得能夠由壓印裝置的校正機構對可能在下層中出現的製造誤差進行校正，因此能夠大大改善對拍攝形狀的調整。相反，可以以上述方式獲得校正機構16能夠盡可能進行的校正的項目和 量，並且可以將獲得的轉印圖案和下層圖案之間的差設置為投影曝光裝置的校正量。換句話說，由壓印裝置進行校正機構16能夠進行的校正的項目和量，並且由下層側進行其他校正的項目和量，由此將校正的專案和量劃分為針對模具的校正的專案和量和針對下層的校正的專案和量。這使得能夠減小下層的拍攝形狀的變形量。因為在一系列處理中進行多次圖案轉印，因此自然存在拍攝形狀的變形容許量。因此，本發明的方法解決了減小下層的拍攝形狀的變形量的需要。
在這裏描述的測量方法中，還需要考慮壓印裝置和模具11的組合，即在裝置之間是否存在差，或者形狀變形是否可再現。例如，如果由於保持而引起的模具11的變形在裝置之間相等，則不管進行壓印處理的裝置如何，只要型號相同即可，則可以使用同一轉印圖案形狀的資料。因此，在進行測量時，希望對裝置之間的差或者可再現性進行測量。
藉由在多個壓印裝置中對同一模具11進行相同的測量，能夠獲得裝置之間的變形差。如果在裝置之間存在差，則壓印裝置和模具11的組合是不可缺少的資訊，並且需要對裝置的標識資料進行管理。藉由重複從保持模具11直到由單個壓印裝置進行多次測量的步驟，能夠獲得可再現性。如果測量結果改變，則獲得它們的平均形狀，並且壓印裝置中佈置的校正機構16按照變化執行精細校正。以這種方式，能夠獲得要由壓印裝置轉印的圖案形 狀。
基於要由上述壓印裝置轉印的圖案形狀，投影曝光裝置200形成作為壓印裝置100進行圖案形狀之前的階段的下層圖案。對投影曝光裝置中的影像畸變的產生進行詳細說明。首先，參照圖7和圖8A至圖8E，說明相對簡單步進和重複縮小投影曝光裝置(步進器)中的影像畸變的產生。如圖7所示，步進器使用雙遠心投影光學系統PO。當沿與投影光學系統PO的光軸平行的方向驅動構成的透鏡元件或者遮罩(標線)R時，出現關於光軸對稱的分量的影像改變(倍率分量)。此外，要驅動的透鏡元件能夠產生例如由圖8A中的虛線指示的正方形圖案的影像改變為如實線所指示的形狀的對稱畸變(桶形畸變)。當使用標線側為非遠心的投影光學系統作為投影光學系統PO時，藉由沿投影光學系統PO的光軸方向驅動透鏡元件，僅能夠改變倍率。
當標線R或者透鏡元件相對於與投影光學系統PO的光軸垂直的平面傾斜時，正方形圖案可以被改變為如圖8B所示的實線所指示的梯形形狀。即，藉由使用旋轉軸作為中心改變倍率分量，能夠產生梯形畸變。不僅透鏡元件，而且其他構成的光學元件可以被配置為可驅動的。作為另選方案，可以將包括多個透鏡的透鏡組配置為可驅動的。藉由移動給定透鏡元件的位置或者朝向而獲得的圖案形狀取決於光學佈置。因此，根據需要選擇要移動的透鏡元件。
通常，當產生影像畸變時，影像平面位置(聚焦)、彗形像差等與產生的影像畸變一起隨之改變，因此需要驅動標線R和透鏡元件來抵消這種改變。藉由例示影像平面位置(聚焦)、彗形像差和畸變三者，來簡單地說明這種情況。例如，為了僅改變畸變，在初始調整階段獨立地驅動標線R和透鏡元件的同時，測量聚焦、彗形像差和畸變這三個成像特徵，從而獲得這三個成像特徵的改變係數。使用除了聚焦之外的兩個成像特徵的改變係數以及標線R和透鏡元件的驅動量，設定具有兩個未知數的聯立線性方程。然後，將預定量代入方程中的畸變的改變係數，並且將0代入彗形像差的改變係數，從而設定新的聯立方程。根據藉由對這些方程進行求解而獲得的驅動量，驅動標線R和透鏡元件。因為當為了對諸如畸變的其他成像特徵進行校正而驅動透鏡等時，聚焦附帶地波動，並且需要由其他檢測單元進行校正，因此排除了聚焦。藉由考慮隨之改變的聚焦的波動量來改變聚焦檢測系統(未示出)的目標值，能夠對聚焦進行校正。如上所述，靜止曝光步進器能夠相對容易地對與軸向對稱分量或者傾斜軸成比例地改變的分量進行校正。
在諸如步進&掃描曝光裝置的掃描曝光裝置(掃描器)中，在掃描曝光之後形成圖案。因此，僅投影光學系統PO的影像形狀的改變不夠。對掃描期間的掃描方向上的影像畸變求平均，並且需要對此進行考慮。首先，當倍率改變時，藉由與步進器相同的方法，改變投影光學系統 PO的倍率。另外，需要改變標線R和基板的相對掃描速度(同步速度比)。藉由改變投影光學系統PO的倍率，能夠改變非掃描方向上的倍率。藉由改變標線R和基板的同步速度比，能夠改變掃描方向上的倍率。掃描器的主控制器能夠產生由圖8C中的虛線指示的正方形圖案被改變為由實線指示的矩形形狀的影像畸變(矩形分量)。藉由對標線R和基板在掃描方向上的相對角度給予偏置，能夠產生如圖8D中的實線指示的影像畸變(菱形或者平行四邊形影像畸變)。藉由逐漸改變掃描期間的標線R和基板在掃描方向上的相對角度，能夠產生如圖8E中的實線指示的影像畸變。在日本特開第6-310399和7-57991號公報中，詳細描述了藉由改變標線和基板的同步速度比來改變掃描方向上的倍率，以及藉由對標線和基板在掃描方向上的相對角度給予偏置來產生影像畸變。
以這種方式，掃描器能夠在掃描方向和非掃描方向上獨立地產生影像畸變，以藉由對標線R和基板進行相對掃描(同步移動)，來形成標線R的圖案影像。藉由改變諸如掃描期間的同步速度比和掃描方向上的相對角度的條件，能夠產生依據掃描位置改變的影像畸變。
藉由上述方法，使用投影曝光裝置200來製作符合在後續階段中使用的壓印裝置100的轉印圖案的形狀(第二拍攝佈置)的形狀(第一拍攝佈置)的下層。投影曝光裝置通常針對各拍攝區域進行曝光處理。然而，在壓印處理中，在轉印時用樹脂填充模具的三維結構花費時間。因 此，同時將圖案轉印到一個或更多個拍攝區域(例如多個拍攝區域)的效率高。即，一次經歷轉印的拍攝區域的數量在投影曝光裝置和壓印裝置之間可能不同。檢查如圖9A所示的壓印裝置一次在4個拍攝區域中形成圖案的情況。在這種情況下，在轉印區域中產生針墊形狀，因此4個拍攝區域A至D具有不同的形狀。為了在該壓印處理步驟(第二步驟)存在於後續階段中時，在先前的投影曝光步驟(第一步驟)中對下層的形狀進行校正，需要掌握這4個各自的拍攝區域中的圖案的形狀，並對其進行管理和轉印。
不僅需要考慮整個壓印區域的畸變和變形，還需要考慮如圖9B所示的在壓印區域中形成的拍攝區域(圖案)的相對位置。
下文中，將壓印區域中的拍攝區域(圖案)的位置和形狀等統稱為“標記佈置”。
圖9C示出了使用壓印裝置針對作為單位的4個拍攝區域進行壓印處理的示例。在這種情況下，4個拍攝區域A至D的拍攝佈置的形狀是不同的。因此，投影曝光裝置需要形成下層圖案，使得4個拍攝區域中的各個中的重疊誤差在容許範圍內。在基板端部，僅可以形成4個拍攝區域中的一些。因此，需要對經歷壓印的拍攝區域的位置和校正量進行管理，以由投影曝光裝置轉印圖案。當一次在基板的整個表面上壓印圖案時，形狀可能在所有拍攝區域之間是不同的。因此，需要針對各個拍攝區域對校正量進 行管理，並且由投影曝光裝置轉印圖案。
此外，當使用投影曝光裝置形成下層圖案時，期望使拍攝區域之間的差最小以同時經歷壓印。例如，對於掃描器，轉印性能可能依據曝光時的掃描方向而改變。因此，希望在所有拍攝區域中在相同的方向上進行掃描曝光，以同時經歷壓印。
參照圖10描述根據本發明的在基板上形成圖案的微影系統。該微影系統包括測量裝置300、資訊處理裝置400、壓印裝置100以及投影曝光裝置200。該微影系統還包括對由壓印裝置100或者投影曝光裝置200形成的抗蝕圖案進行顯影的顯影裝置以及蝕刻裝置。投影曝光裝置200在基板上的各拍攝區域中形成下層圖案(第一圖案)，並且定義第一拍攝佈置。
壓印裝置100針對使用投影曝光裝置200定義的第一拍攝佈置中的每個或多個拍攝區域進行壓印處理，從而在下層圖案上形成第二圖案，並且定義第二拍攝區域。測量裝置300進行測量，以獲得在進行壓印處理時在基板上可定義的估計的第二拍攝佈置。資訊處理裝置(獲得單元)400獲得測量裝置300的測量結果，並且將其保持作為估計的第二拍攝佈置的資訊。
下面，說明測量裝置300、資訊處理裝置400、壓印裝置100和投影曝光裝置200的操作以及當微影系統在基板上形成圖案時它們之間的資訊交換。
(步驟S1)測量裝置300測量圖案表面11a的圖 案，以測量在模具11的圖案表面11a上形成的圖案的精度。其結果是，能夠獲得圖案表面11a本身的形狀。
(步驟S2)測量裝置300或者壓印裝置中的示波器在壓印裝置保持模具11的狀態下，或者在壓印步驟中產生的圖案的形狀改變的影響大時，對壓印裝置中安裝的必要步驟中的圖案的形狀進行測量。
(步驟S3)資訊處理裝置400存儲步驟S1和S2中的測量結果。當圖案的形狀改變取決於模具11和壓印裝置的組合時，資訊處理裝置400保持組合資訊和測量結果資訊的集合，並對其進行管理。資訊處理裝置400類似地對基板表面上或者包括基板邊緣的拍攝區域中的圖案的變形進行管理。
(步驟S4)基於保持的資訊，資訊處理裝置400向投影曝光裝置200發送要藉由曝光處理形成的下層圖案的形狀資訊。投影曝光裝置200基於從資訊處理裝置400接收到的下層圖案形狀資訊，藉由曝光處理轉印圖案。
(步驟S5)投影曝光裝置200已轉印了下層圖案在其上的基板13經歷諸如顯影和蝕刻的步驟，從而形成下層圖案。
(步驟S6)壓印裝置100藉由對承載有下層圖案的基板13進行壓印處理，來將圖案轉印到基板13。資訊處理裝置400對用於壓印一致圖案形狀在基板13上的模具和壓印裝置進行管理，以經歷壓印處理。根據來自資訊處理裝置400的指令，向提供一致形狀的模具/壓印裝置發送基板13，並且處理前進到基於壓印的轉印步驟。
(步驟S7)向諸如顯影或者蝕刻的下一步驟發送壓印裝置100轉印了圖案的基板13。
藉由進行上述步驟S1至S7，即使當在多個拍攝區域中同時進行壓印處理時，也能夠使模具11的轉印圖案形狀和下層形狀彼此一致。本實施例採用了投影曝光裝置作為將圖案轉印到下層的微影裝置。然而，也可使用帶電粒子束描繪裝置等作為將圖案轉印到下層的微影裝置。
在上述實施例中，壓印裝置能夠使用校正機構進行形狀校正。例如，由曝光裝置製造的基板具有製造誤差。當壓印裝置對基板進行壓印時，該製造誤差作為拍攝形狀中的誤差保留。能夠藉由壓印裝置中的校正機構對拍攝形狀中的該誤差進行校正。
此外，在另一示例中，能夠在下層側對所有制造誤差進行校正。然而，在一系列處理中進行多次圖案轉印。因此，自然存在拍攝形狀的變形的容許量。因此，存在減小拍攝形狀的變形量的需要。在這種情況下，能夠想到由壓印裝置進行校正的一部分，並且在下層側進行校正的其餘部分的校正方法。在這種情況下，能夠在S3中向資訊處理裝置400發送壓印裝置100中的校正專案和校正量，或者如果該校正項目和校正量在壓印裝置100中是固有的，則資訊處理裝置400能夠從開始作為資訊對該校正專案和校正量進行處理。然後，在S4中，向曝光裝置200發送在S3中發送的、藉由從要壓印的圖案形狀中減去壓印裝置能夠進行的校正的項目和量而獲得的形狀，並且製造下 層。藉由向壓印裝置100發送在S4中製造的下層，並且使用壓印裝置100的校正機構進行形狀校正，能夠進行大幅的形狀(具有較小的校正量)的壓印操作。
在該實施例中，作為壓印裝置的形狀校正機構說明了校正機構16。然而，壓印裝置的形狀校正機構不限於校正機構16。在本發明中能夠使用能夠在壓印裝置中對形狀進行校正的形狀校正機構。
[製造物品的方法]
根據本發明的實施例的製造物品的方法適於製造諸如微型設備(例如半導體設備)或者具有微結構的元件的物品。該製造方法包括使用包括投影曝光裝置200和壓印裝置100的微影裝置在基板上形成圖案的步驟。此外，該製造方法包括對形成了圖案的基板進行處理的其他公知步驟(例如，氧化、沉積、氣相沉積、摻雜、平面化、蝕刻、光致抗蝕去除、切割、粘合以及封裝)。根據本實施例的製造物品的方法在物品的性能、品質、生產率和生產成本中的至少一個方面優於傳統方法。
雖然參照示例性實施例對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明不限於所公開的示例性實施例。所附申請專利範圍的範圍符合最寬的解釋，以使其涵蓋所有這種變型以及等同結構和功能。
100‧‧‧壓印裝置
200‧‧‧投影曝光裝置
300‧‧‧測量裝置
400‧‧‧資訊處理裝置(獲得單元)

Claims (19)

  1. 一種形成圖案的方法，藉由使用模具，當複數第二圖案被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，其中，基於在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的形狀之資訊，該第一圖案被形成在該複數拍攝區域的每一者內，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之形成圖案的方法，其中，使用被配置為藉由投影光學系統將遮罩的圖案投影到該基板並且對該基板進行曝光的投影曝光裝置，而形成該第一圖案。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述之形成圖案的方法，其中，以藉由調整構成該投影光學系統的光學元件或者該遮罩的位置或方位，使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內的方式，而形成該第一圖案。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述之形成圖案的方法，其中，該資訊還包括該模具和該壓印裝置的標識資料，以被使用於形成該複數第二圖案。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述之形成圖案的方法，其中，基於該模具的形狀的測量結果而獲得該資訊，以被使用於形成該複數第二圖案。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之形成圖案的方法，其中，基於被安裝在該壓印裝置中的該模具的形狀的測量結果而獲得該資訊，以被使用於形成該複數第二圖案。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之形成圖案的方法，其中，基於被佈置在該壓印裝置中的檢測器的測量結果而獲得該資訊，以被使用於形成該複數第二圖案。
  8. 根據申請專利範圍第1項所述之形成圖案的方法，其中，該資訊包括該第一圖案和該第二圖案之間的差異的測量結果。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之形成圖案的方法，其中，該資訊包括在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在複數拍攝區域內時，所獲得之該複數第二圖案的位置之資訊。
  10. 一種微影裝置，其藉由使用模具，當複數第二圖案被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，該微影裝置包括：獲得單元，其被配置用於獲得在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的形狀之資訊；以及控制器，其被配置為基於該複數第二圖案的該等形狀的資訊，而在該複數拍攝區域的每一者內形成該第一圖案，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許 範圍內。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述之微影裝置，其中，該資訊包括在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在複數拍攝區域內時，所獲得之該複數第二圖案的位置之資訊。
  12. 一種微影系統，其藉由使用模具，當複數第二圖案被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，該微影系統包括：微影裝置，其被配置為基於在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的形狀之資訊，而在該複數拍攝區域的每一者內形成該第一圖案，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內；以及壓印裝置，其被配置為藉由使用模具，使該複數第二圖案被同時形成在已形成有該第一圖案之該複數拍攝區域內。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述之微影系統，其中，該資訊包括在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在複數拍攝區域內時，所獲得之該複數第二圖案的位置之資訊。
  14. 一種製造物品的方法，該方法包括：藉由使用微影系統在基板上形成圖案；以及 對形成了該圖案的該基板進行處理，以製造該物品，其中，該微影系統被建構用於藉由使用模具，當複數第二圖案被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，和其中，該微影系統包括：微影裝置，其被配置為基於在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的形狀之資訊，而在該複數拍攝區域的每一者內形成該第一圖案，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內；以及壓印裝置，其被配置為藉由使用模具，使該複數第二圖案被同時形成在已形成有該第一圖案之該複數拍攝區域內。
  15. 一種形成圖案的方法，藉由使用模具，當複數第二圖案被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，其中，基於在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的位置之資訊，該第一圖案被形成在該複數拍攝區域的每一者內，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內。
  16. 一種微影裝置，其藉由使用模具，當複數第二圖案 被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，該微影裝置包括：獲得單元，其被配置用於獲得在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的位置之資訊；以及控制器，其被配置為基於該複數第二圖案的該等位置的資訊，而在該複數拍攝區域的每一者內形成該第一圖案，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內。
  17. 一種微影系統，其藉由使用模具，當複數第二圖案被同時形成在已形成有第一圖案之複數拍攝區域內時，在該複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，該微影系統包括：微影裝置，其被配置為基於在該模具被變形時當該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內時所獲得之該複數第二圖案的位置之資訊，而在該複數拍攝區域的每一者內形成該第一圖案，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內；以及壓印裝置，其被配置為藉由使用模具，使該複數第二圖案被同時形成在已形成有該第一圖案之該複數拍攝區域內。
  18. 一種將複數圖案形成至基板上的複數拍攝區域的方法，該方法包括： 第一步驟，將第一圖案連續地形成至該複數拍攝區域的每一者；以及第二步驟，藉由使用模具，將複數第二圖案同時形成至已形成有該第一圖案之該複數拍攝區域，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域，其中，在該第一步驟中，基於該複數第二圖案被同時形成在該複數拍攝區域內的形狀之資訊，該第一圖案被形成至該複數拍攝區域的每一者，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內。
  19. 一種在基板上之複數拍攝區域的每一者內形成第一圖案的微影裝置，該微影裝置包括：獲得單元，其被配置用於獲得關於藉由使用模具而被同時形成至已形成有該第一圖案之該複數拍攝區域的複數第二圖案之形狀的資訊，該模具具有對應於該複數拍攝區域的複數圖案區域；以及控制器，其被配置為基於該獲得單元所獲得的該資訊，來控制將該第一圖案形成至該複數拍攝區域的每一者，以使該第一圖案和該第二圖案之間的重疊誤差在容許範圍內。
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