專利名稱：壓印裝置、壓印方法和壓印模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將提供給模具的圖案壓印到襯底或襯底上的元件 上的壓印裝置和壓印方法，并且也涉及壓印模具。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，如Stephan Y. Chou等人在Appl. Phys. Lett.，第67巻， 第21期，第3114-3116頁(yè)(1995)中所提出的， 一種用于將設(shè)在模具 上的精細(xì)圖案轉(zhuǎn)印到半導(dǎo)體、玻璃、樹脂、金屬或類似物上的技術(shù)已 被開發(fā)并且受到關(guān)注。該技術(shù)被稱為納米壓印或納米壓紋，原因是它 具有大約幾納米的分辨能力。通過(guò)利用該技術(shù)，可以同時(shí)處理晶片級(jí) 的三維結(jié)構(gòu)。為此，希望該技術(shù)應(yīng)用于諸如光子晶體這樣的光學(xué)設(shè)備 的生產(chǎn)技術(shù)和諸如ji-TAS (微全分析系統(tǒng))和生物芯片這樣的結(jié)構(gòu)的 生產(chǎn)技術(shù)。
在使用這樣的納米壓印的處理技術(shù)中，當(dāng)它用于例如半導(dǎo)體制造 技術(shù)等中時(shí)，模具上的精細(xì)圖案以下列方式被轉(zhuǎn)印到襯底或襯底上的 元件上。
首先，在襯底(例如半導(dǎo)體晶片)上，形成可光致固化樹脂材料層。
然后，將預(yù)期圖案形成于其上的模具壓靠在樹脂層上，之后用紫 外射線輻照以固化樹脂材料。結(jié)果，形成于模具上的圖案被轉(zhuǎn)印到樹 脂層上。
其后，通過(guò)使用樹脂層作為掩模實(shí)施蝕刻，由此在襯底上形成模 具的圖案。
在壓印技術(shù)中轉(zhuǎn)印形成于模具上的圖案期間，為了通過(guò)提高轉(zhuǎn)印 精度實(shí)施高分辨率精細(xì)處理，必須測(cè)量模具和襯底之間的距離(間隙)。美國(guó)專利No. 6，696，220 B2描述了 一種通過(guò)干涉4義測(cè)量模具和襯 底之間的間隙的方法。US 6，696，220 B2也公開了 一種間隙測(cè)量方法， 其能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)模具的形狀測(cè)量間隙，即使所述間隙(距離) 為用干涉儀進(jìn)行測(cè)量的光的波長(zhǎng)的1/4或以下的距離。該間隙測(cè)量方 法將參考圖8進(jìn)行描述。
在模具701的第一表面702和村底的表面704之間的距離706為 測(cè)量波長(zhǎng)的1/4或以下的情況下，難以通過(guò)干涉儀精確測(cè)量距離706。 在US 6,696,220 B2描述的間隙測(cè)量方法中，測(cè)量區(qū)設(shè)在與形成第一表 面702的位置不同的位置。在測(cè)量區(qū)中，另外提供笫二表面703。通 過(guò)這樣的構(gòu)造，當(dāng)?shù)诙砻?03和襯底表面704之間的距離為測(cè)量波 長(zhǎng)的1/4或以上時(shí)，可以測(cè)量第二表面703和襯底表面704之間的距 離。為此，通過(guò)事先測(cè)量第一表面702和第二表面703之間的距離705， 能夠測(cè)量距離706的值，即^使該距離為測(cè)量波長(zhǎng)的1/4或以下。
順便提一句，在日益需要高分辨率精細(xì)處理的當(dāng)今，在上述納米 壓印中關(guān)于壓印精度需要進(jìn)一步提高。 t ,
然而，在US 6,696,220 B2中公開的間隙測(cè)量方法不一定滿足這樣 的需要。
更具體而言，第一表面702和第二表面703之間的距離705不能 被測(cè)量，原因是這些表面不彼此相對(duì)。因此，距離705和第二表面703 和襯底表面704之間的距離需要通過(guò)除使用干涉儀的方法之外的方法 進(jìn)行測(cè)量。然而，當(dāng)這兩個(gè)距離通過(guò)除使用干涉儀的方法之外的方法 測(cè)量時(shí)，產(chǎn)生了這樣的問(wèn)題，即容易發(fā)生測(cè)量誤差。
進(jìn)一步地，US 6，696，220 B2也描述了需要在構(gòu)造上與用于實(shí)施模 具和襯底之間的距離測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)不同的光學(xué)系統(tǒng)以便執(zhí)行模具和 襯底的平面內(nèi)位置的測(cè)量。在US 6,696,220 B2所述的方法中，基于通 過(guò)平面內(nèi)位置測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)實(shí)施平面內(nèi)對(duì)準(zhǔn)。順便提一句，術(shù)語(yǔ)"平 面內(nèi)"關(guān)于平行于模具的處理表面的平面被使用，并且平面內(nèi)位置由 X， Y和e表示。進(jìn)一步地，模具和襯底之間的距離(間隙)由Z表
示c使用納米壓印的裝置是這樣一種處理裝置，即模具和壓印圖案之
間的尺寸比為1:1，不同于諸如步進(jìn)器或類似物的用于減少曝光的裝 置。為此，在離模具的后表面的后向位置，空間約束條件與步進(jìn)器或 類似物的情況相比要苛刻。例如，模具的處理表面處的圖案區(qū)為 26x36mm并且用于光學(xué)系統(tǒng)中的物鏡具有大約20mm的直徑，使得 這些尺寸屬于相同數(shù)量級(jí)。
因此，如US 6,696,220 B2中所述，當(dāng)獨(dú)立地提供用于實(shí)施距離測(cè) 量的光學(xué)系統(tǒng)和用于實(shí)施平面內(nèi)位置測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，難以將這些 光學(xué)系統(tǒng)一起布置在相同區(qū)域中。為此，存在的問(wèn)題是由于溫度變化、 振動(dòng)等而難以防止由模具和襯底之間的位置偏差導(dǎo)致的距離測(cè)量誤 差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明的具體目標(biāo)是提供能夠更精確地測(cè)量模具表面和襯底表面 之間的距離(間隙)的壓印裝置、壓印方法和壓印模具。
根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面，提供了 一種將提供給模具的圖案壓印到 襯底或襯底上的元件上的壓印裝置，所述壓印裝置包括
光源，其用光輻照與所述襯底相對(duì)布置的所述模具的表面和所述 襯底的表面；
光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表面和 所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到分光鏡；
分光鏡，其用于將所述光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)引的反射光散射成光譜；和 分析器，其用于分析所述模具的表面和所述村底的表面之間的距
離；
其中所述分析器通過(guò)測(cè)量所述模具的表面和在遠(yuǎn)離所述模具的表 面的位置形成的表面之間的距離計(jì)算所述模具的表面和所述襯底的表 面之間的if巨離。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了 一種將提供給模具的圖案壓印到襯底或襯底上的元件上的壓印方法，所述壓印方法包括
第一測(cè)量步驟，其通過(guò)光學(xué)測(cè)量方法測(cè)量所述模具的表面和在遠(yuǎn)
離所述模具的表面的位置形成的表面之間的距離；
第二測(cè)量步驟，其通過(guò)光學(xué)測(cè)量方法測(cè)量在遠(yuǎn)離所述模具的表面
的位置形成的所述表面和所述襯底的表面之間的距離；和
計(jì)算步驟，其通過(guò)從在第二測(cè)量步驟中測(cè)量的距離減去在第一測(cè)
量步驟中測(cè)量的距離計(jì)算所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供了一種用在包括光學(xué)測(cè)量設(shè)備的
壓印裝置中的模具，其包括
構(gòu)成所述模具的表面的第一元件；和 折射率不同于第一元件的第二元件；
其中第一元件具有用于光學(xué)測(cè)量的光的波長(zhǎng)的1/4或以上的光學(xué) 厚度。
根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步方面，提供了一種將提供給模具的圖案壓 印到襯底或襯底上的元件上的壓印裝置，所述壓印裝置包括
光源，其用光輻照與所述襯底相對(duì)布置的所述模具的表面和所述 襯底的表面；
第 一光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表 面和所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到分光鏡以測(cè)
量所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離；和
第二光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表
面和所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到圖像拾取設(shè)
備以測(cè)量所述模具的表面和所述襯底的表面的平面內(nèi)位置；
其中第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)共用它們的光軸的一部分。 通過(guò)考慮結(jié)合附圖的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下描述將更顯而易
見本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖l是顯示用在本發(fā)明的實(shí)施例1中的壓印裝置的構(gòu)造例子的示 意圖。
圖2 (a) -2(c)是當(dāng)寬帶光源用在本發(fā)明的實(shí)施例1中時(shí)用于 示出測(cè)量原理的示意圖，其中圖2 (a)顯示了在測(cè)量波數(shù)范圍中有三 個(gè)波峰和三個(gè)波谷的狀態(tài)，圖2 (b)顯示了在測(cè)量波數(shù)范圍中有兩個(gè) 波峰和兩個(gè)波谷的狀態(tài)，圖2 (c)顯示了在測(cè)量波數(shù)范圍中只有一個(gè) 波峰和一個(gè)波谷的狀態(tài)。
圖3 (a)和3 (b)是用于示出在本發(fā)明的實(shí)施例1中使用模具的 后表面的測(cè)量方法的示意圖，其中圖3 (a)顯示了模具的第一表面和 樹脂材料的表面被定位成彼此分離的狀態(tài)，圖3 (b)顯示了模具的第 一表面和樹脂材料表面彼此接觸的狀態(tài)。
圖4 (a) -4 (c)是顯示用在本發(fā)明的實(shí)施例1中的壓印裝置中 的模具的構(gòu)造的示意圖，其中圖4 (a)顯示了測(cè)量區(qū)(406)范圍從 模具的第一表面到模具的第一后表面的情況，圖4 (b)顯示了測(cè)量區(qū) 范圍從模具的第一表面到模具的第二后表面的情況，圖4 (c)顯示了 圖4 (b)的構(gòu)造的另一例子。
圖5 (a)和5 (b)是顯示用在本發(fā)明的實(shí)施例2中的壓印裝置中 的模具的構(gòu)造的示意圖，其中圖5(a)顯示了模具由第一元件和第二 元件構(gòu)造的情況，圖5(b)顯示了圖5(a)中所示的模具的另一實(shí)施 例。
圖6(a)和6(b)是用于示出在本發(fā)明的實(shí)施例2中使用包括笫 一透明元件和第二透明元件的模具的間隙測(cè)量方法的示意圖，其中圖 6 (a)顯示了模具的第一表面和樹脂材料的表面彼此分離的狀態(tài)，圖 6 (b)顯示了模具的第一表面和樹脂材料表面彼此接觸的狀態(tài)。
圖7(a)和7(b)是用于示出在本發(fā)明的實(shí)施例3中在與樹脂材 料接觸之前和之后使用不同光源的間隙測(cè)量方法，其中圖7 (a)顯示 了模具的第一表面和樹脂材料的表面彼此分離的狀態(tài)，圖7 (b)顯示 了模具的第 一表面和樹脂材料表面彼此接觸的狀態(tài)。
圖8是顯示美國(guó)專利No. 6，696，220中所述的常規(guī)實(shí)施例的示意圖。
圖9 (a) -9 (d)是用于示出本發(fā)明的實(shí)施例4中的光學(xué)系統(tǒng)的 構(gòu)造的示意圖，其中圖9 (a)顯示了用于測(cè)量平面內(nèi)位置的光學(xué)系統(tǒng) 和用于測(cè)量距離的光學(xué)系統(tǒng)的一部分彼此同軸的構(gòu)造，圖9 (b)顯示 了用于測(cè)量距離的光學(xué)系統(tǒng)包括隔膜的構(gòu)造，圖9 (c)顯示了用于測(cè) 量平面內(nèi)位置的光學(xué)系統(tǒng)包括第二成像光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造，圖9 (d)顯 示了用于測(cè)量距離的光學(xué)系統(tǒng)具有能夠沿垂直于光軸的方向被驅(qū)動(dòng)的 才幾構(gòu)的構(gòu)造。
圖10 (a)和10 (b)是顯示本發(fā)明的實(shí)施例4中的會(huì)聚部分的示 意圖，其中圖10 (a)顯示了光纖和保持部分，圖10 (b)顯示了帶有 多個(gè)開口的元件。
圖11 (a) -11 (e)是顯示通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例4中的光學(xué)系統(tǒng)觀 察到的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的狀態(tài)的示意圖，其中圖11 (a)顯示了包括在視野 中心處的距離測(cè)量區(qū)和在另一部分處的平面內(nèi)位置測(cè)量區(qū)的標(biāo)記區(qū)的 構(gòu)造，圖11 (b)是沿著圖11 (a)中所示的AA，線獲得的截面圖，圖 11 (c)是沿著圖11 (a)中所示的AA，線獲得的截面圖并且顯示了不 同于圖11 (b)中所示的實(shí)施例，圖11 (d)顯示了包括實(shí)施距離測(cè)量 和一部分平面內(nèi)位置測(cè)量的區(qū)域的標(biāo)記區(qū)的構(gòu)造，圖ll(e)顯示了 用于實(shí)施三維位置測(cè)量的標(biāo)記的構(gòu)造。
圖12 (a)和12 (b)是顯示在本發(fā)明的實(shí)施例4中用于實(shí)施對(duì)準(zhǔn) 的操作序列的流程圖，其中圖12 (a)顯示了用多個(gè)標(biāo)記實(shí)施三軸位 置控制的序列，圖12 (b)顯示了用單一標(biāo)記實(shí)施三軸位置控制的序 列。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)
在實(shí)施例1中，將描述根據(jù)本發(fā)明的壓印裝置的構(gòu)造例子。
圖l顯示了實(shí)施例1中的壓印裝置的構(gòu)造例子。
參考圖1，壓印裝置包括曝光光源101、模具保持部分102、加工件保持部分103、加工件加壓才幾構(gòu)104、平面內(nèi)移動(dòng)機(jī)構(gòu)105、光學(xué)系 統(tǒng)106、測(cè)量光源107、光束分離器108、分光鏡109、圖像拾取設(shè)備 110、分析器lll、壓印控制機(jī)構(gòu)112、模具113、可光致固化樹脂材料 114和#于底115。
模具保持部分102通過(guò)真空卡夾法或類似方法實(shí)施模具13的卡 夾。加工件或工件通過(guò)平面內(nèi)移動(dòng)機(jī)構(gòu)105可移動(dòng)到預(yù)期位置。加工 件加壓機(jī)構(gòu)104能夠調(diào)節(jié)加工件的高度和對(duì)加工件施加壓力。
順使z說(shuō)一句，加工件加壓4幾構(gòu)104沿高度方向的位置可以由編碼 器監(jiān)視。編碼器可以理想地具有100nm或以下的精度。相對(duì)于加工件 的位置移動(dòng)、壓力施加和曝光的控制由壓印控制機(jī)構(gòu)112實(shí)施。
進(jìn)一步地，壓印裝置也可以包括用于實(shí)施平面內(nèi)對(duì)準(zhǔn)的檢測(cè)系統(tǒng) (未顯示)。
襯底115布置在與模具113相對(duì)的位置并且在襯底115上施加可 光致固化樹脂材料114。順便說(shuō)一句，作為模具的圖案將轉(zhuǎn)印到其上 的元件的材料，它并不限于可光致固化樹脂材料，而是也可以是熱固 性樹脂材料、有機(jī)SOG (玻璃面板系統(tǒng))材料、無(wú)機(jī)SOG材料等。
接著，將描述該實(shí)施例中的間隙測(cè)量機(jī)構(gòu)。
該實(shí)施例中的間隙測(cè)量機(jī)構(gòu)包括光學(xué)系統(tǒng)106、測(cè)量光源107、光 束分離器108、分光鏡109、圖像拾取設(shè)備110和分析器111。
測(cè)量光源107由發(fā)出例如400nm-800iun的寬帶光的光源構(gòu)成。 從測(cè)量光源107發(fā)出的光穿過(guò)光學(xué)系統(tǒng)106到達(dá)模具113、可光 致固化樹脂材料114和襯底115。所述光在模具113、可光致固化樹脂 材料114和村底115之中干涉。干涉光然后返回光學(xué)系統(tǒng)106到達(dá)分 光鏡109。分光鏡109散射的光通過(guò)諸如線傳感器的圖像拾取設(shè)備110 進(jìn)行觀察。
分析器111包括用于事先存儲(chǔ)折射率和測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備并且 執(zhí)行來(lái)自圖像拾取設(shè)備的信號(hào)的處理。
在這里，通過(guò)將附加的光束分離器提供給光學(xué)系統(tǒng)，也可以將光 學(xué)系統(tǒng)分成用于實(shí)施間隙測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)和用于實(shí)施平面內(nèi)對(duì)準(zhǔn)(位置調(diào)節(jié))的光學(xué)系統(tǒng)。結(jié)果，可以通過(guò)較少的光學(xué)系統(tǒng)獨(dú)立地實(shí)施平 面內(nèi)對(duì)準(zhǔn)和間隙測(cè)量。
接著，將描述薄膜厚度和間隙距離的測(cè)量原理。首先，將描述使 用窄帶光源的方法。
作為這樣的光源，有激光、LED等。進(jìn)一步地，也可以使用帶有 濾波器的寬帶光源。
在這里，薄膜具有厚度d和折射率n，考慮在薄膜的兩個(gè)端表面 反射光的情況。
在光的強(qiáng)度減小的情況下，波數(shù)km。和波長(zhǎng)Xm。由使用任一整數(shù)m 的下列關(guān)系表示。
,1 2m +1
進(jìn)一步地，在光的強(qiáng)度增加的情況下，波數(shù)k,和波長(zhǎng)、e由使用
整數(shù)m的下列關(guān)系表示。
，1 w
如上所述，光強(qiáng)度根據(jù)波數(shù)和波長(zhǎng)周期性地改變，使得它對(duì)于與 波長(zhǎng)的一半對(duì)應(yīng)的每個(gè)距離都周期性地變化。例如，當(dāng)測(cè)量波長(zhǎng)為
600nm并且折射率n為1.5時(shí)，光強(qiáng)度的變化周期為200nm。
為了測(cè)量小于該周期的距離，例如，編碼器具有大約100nm的精 度。進(jìn)一步地，當(dāng)模具表面和襯底表面的初始位置的誤差總和在100nm 以內(nèi)時(shí)，可以測(cè)量模具和襯底之間的絕對(duì)距離。
接著，在該實(shí)施例中的測(cè)量光源107的情況下，將描述通過(guò)使用 寬帶光源確定薄膜的厚度和間隙的絕對(duì)距離的方法。作為寬帶光源， 可以使用閨素光源、氙光源等。
圖2 (a) -2 (c)是當(dāng)各自折射率和各自薄膜厚度彼此不同時(shí)顯 示波數(shù)和光強(qiáng)度之間的關(guān)系的示意圖。
圖2 (a)顯示了在測(cè)量波數(shù)(范圍)中有三個(gè)波峰和三個(gè)波谷的 狀態(tài)。圖2 (b)顯示了在測(cè)量波數(shù)中有兩個(gè)波峰和兩個(gè)波谷的狀態(tài)。 圖2 (c)顯示了在測(cè)量波數(shù)中有單一波峰和單一波谷的狀態(tài)。圖2 (a) -2(c)中的薄膜分別具有折射率na、 Hb和nc,并且分 別具有厚度da、 db和d"在圖2(a)和2(b)中，參考數(shù)字201和 202表示相鄰波峰之間的距離并且分別為1/2nada和1/2nbdb。在圖2(c) 中，參考數(shù)字203表示相鄰波峰和波谷之間的距離并且為l/4ncdc。基 于這些值，可以通過(guò)頻率分析例如傅立葉變換和相對(duì)于波峰和波峰或 波峰和波谷的峰值檢測(cè)計(jì)算光學(xué)長(zhǎng)度(距離)nd。
可測(cè)量波數(shù)的最小值被視為kfl/k并且可測(cè)量波數(shù)的最大值被 視為kM=l/>uM。進(jìn)一步地，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明假設(shè)折射率并不取決于波長(zhǎng)。 也不考慮使得穿過(guò)上端的光在下端反射然后再次在上端和下端反射以 離開薄膜的多次反射的影響。
例如，作為具體數(shù)值例子，可以考慮da = 800nm， db = 500mn, dc-300nm, n = 1.4, kL= 1/400，和kM = 1/800的情況。
在該實(shí)施例的方法中，當(dāng)薄膜的厚度變小時(shí)波峰和波谷的數(shù)目減
小，使得當(dāng)m-0時(shí)獲得可測(cè)量最小厚度d^并且由下列公式表示。
當(dāng)上述數(shù)值例子中的值應(yīng)用于公式中時(shí)，可測(cè)量最小厚度為
71nm。
接著，當(dāng)考慮薄膜由兩層組成時(shí)，光在相應(yīng)端表面被反射。例如， 當(dāng)兩層分別具有厚度da和db時(shí)，乘以常數(shù)的圖2(a)的光語(yǔ)和乘以 常數(shù)的圖2 (b)的光鐠的總和通過(guò)使用具有足夠?qū)挼念l帶的光獲得。
通過(guò)使用光譜的總和實(shí)施頻率分析，在三個(gè)位置nada、 nbdb和
Hada+Hbdb處產(chǎn)生峰值。
進(jìn)一步地，在薄膜由三層形成的情況下，通過(guò)使用圖2(a)、 2(b) 和2( c)的光譜的總和實(shí)施頻率分析，峰值出現(xiàn)在六個(gè)位置nada、 nbdb、 ncdc、 nada+nbdb、 i!bdb+iicdc和nada+nbdb+iicdc。
順便說(shuō)一句，在該實(shí)施例中，光學(xué)干涉測(cè)量法用作測(cè)量方法，但 是也可以使用利用橢圓光度法的方法。在使用橢圓光度法的方法中， 觀察入射光和反射光的極化狀態(tài)以獲得薄膜厚度、模具和襯底之間的距離等。
接著，將描述該實(shí)施例中的間隙測(cè)量方法。
該方法的應(yīng)用條件是從模具的后表面到襯底的前表面的光學(xué)長(zhǎng)度 短于光的相千長(zhǎng)度。當(dāng)光學(xué)長(zhǎng)度長(zhǎng)于相干長(zhǎng)度時(shí)，在模具的后表面和 村底的前表面處反射的光不會(huì)彼此干涉，因而是不可測(cè)量的。
順便說(shuō)一句，相千長(zhǎng)度L可以由下列公式表示
丄=c =
—義2
其中c表示光速，of表示頻率，Sf表示頻譜寬度。順便說(shuō)一句，
該公式由c-a修改。進(jìn)一步地，xi表示光語(yǔ)中的最大波長(zhǎng)，u表示 光譜中的最小波長(zhǎng)。
例如，當(dāng)XI和U近似等于400nm并且Xl-k2 = 0.01nm時(shí)，相千 長(zhǎng)度為16nm。在該情況下，當(dāng)模具具有6mm的厚度時(shí)，模具厚度小 于相干長(zhǎng)度，因此允許間隙(模具和村底之間的距離)的測(cè)量。
接著，將描述模具和襯底的位置和干涉光(相干光)之間的關(guān)系。
圖3 U)是顯示模具和樹脂材料不彼此接觸的狀態(tài)的示意圖。在 該狀態(tài)中，寬帶光進(jìn)入模具并且在模具的后表面301、模具的第一表 面302、樹脂材料表面303和襯底表面304處反射。各自的反射光如 參考數(shù)字305所示彼此干涉并且返回測(cè)量系統(tǒng)。
在這里，模具的后表面和模具的第一表面(圖案形成于那里)之 間的距離被視為d"模具的第一襯底和樹脂材料表面之間的距離被視 為d2，樹脂材料表面和村底表面之間的距離被視為d3。
在該情況下，當(dāng)干涉光被散射并且受到頻率分析時(shí)，峰值出現(xiàn)在 六個(gè)位置n!di、 n2d2、 n3d3、 1^dj+ii2d2、 n2d2+n3d3和n^+ihch+ii^,
其中Ih表示模具的折射率，112表示空氣的折射率，H3表示可光致固化 樹脂材料的折射率。
假設(shè)在壓印期間這些折射率不變化，可以通過(guò)計(jì)算獲得距離d,、 d2和d3。順便說(shuō)一句，這些折射率可以事先存儲(chǔ)在壓印裝置的存儲(chǔ)器 中并且可以被適當(dāng)參照。圖3 (b)是顯示模具和樹脂材料彼此接觸的狀態(tài)的示意圖。 在該情況下，模具和樹脂材料的折射率彼此接近，使得在形成圖
案的表面處的反射很少發(fā)生。為此，峰值出現(xiàn)在位置1h(h+ll3d3。
接著，將描述在使模具靠近襯底的同時(shí)測(cè)量間隙(模具和襯底之 間)的序列。
首先，在模具后表面和襯底表面之間的距離為相干長(zhǎng)度或以上的 位置，測(cè)量和存儲(chǔ)模具的厚度。然后，通過(guò)波長(zhǎng)壓縮機(jī)構(gòu)使模具靠近 襯底。通過(guò)波長(zhǎng)壓縮機(jī)構(gòu)的編碼器實(shí)施模具和襯底之間的距離的監(jiān)視。 當(dāng)使模具進(jìn)一步靠近襯底時(shí)，將模具放置成與襯底接觸。在該接觸狀
態(tài)中，峰值出現(xiàn)在位置ihdrHi3d3。
通過(guò)從值n^rHi3d3減去事先測(cè)量的nid"可以計(jì)算d3。結(jié)果， 可以確定襯底表面和形成圖案的表面之間的距離。
通過(guò)使用該實(shí)施例中所述的方法，事先受到ih山的測(cè)量的光軸與 在模具接近襯底期間受到距離的測(cè)量的光軸相同。為此，可以高精度 地確定圖案形成襯底和襯底表面之間的距離。
當(dāng)可以高精度地控制圖案形成襯底和襯底表面之間的距離時(shí)，還 可以高精度地控制由襯底上的樹脂材料形成的殘余薄膜層的厚度。結(jié) 果，還可以在后續(xù)蝕刻過(guò)程中提高圖案轉(zhuǎn)印到襯底上的精度。
進(jìn)一步地，在構(gòu)成模具表面的材料的折射率的值接近樹脂材料的 折射率的情況下，當(dāng)模具和樹脂材料彼此接觸時(shí)，從它們之間的邊界 表面難以獲得反射光鐠。為此，在模具后表面或類似物未受到測(cè)量的 常規(guī)方法中，難以測(cè)量圖案形成表面和襯底表面之間的距離。然而在 該實(shí)施例中，模具的后表面也受到測(cè)量，使得即使在模具和襯底彼此 接觸的情況下也可以測(cè)量模具表面和襯底表面之間的距離。
光源的強(qiáng)度鐠不是平的，還優(yōu)選的是事先測(cè)量強(qiáng)度譜并且通過(guò)執(zhí) 行測(cè)量光的光譜和強(qiáng)度譜之間的分割實(shí)施歸一化。結(jié)果，可以以更高 精度實(shí)施頻率分析。
進(jìn)一步地，還優(yōu)選的是間隙測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)在三個(gè)或三個(gè)以上部分處。 結(jié)果，可以檢測(cè)模具和襯底之間的傾度，使得還可以調(diào)節(jié)模具和襯底之間的平行度。
作為調(diào)節(jié)模具和襯底之間的平行度的另一方法，用于沿平面內(nèi)方 向驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也是優(yōu)選的。結(jié)果，可以在沿平面內(nèi)方向
移動(dòng)測(cè)量光的同時(shí)測(cè)量間隙。例如通過(guò)在原點(diǎn)、沿x方向移動(dòng)的點(diǎn)和
沿Y方向移動(dòng)的點(diǎn)處測(cè)量間隙，可以檢測(cè)模具和襯底之間的傾度。結(jié) 果，可以調(diào)節(jié)平行度。
在圖4 (a) -4 (c)中顯示了該實(shí)施例中模具的構(gòu)造。在這些圖 中，第一元件401構(gòu)成模具的主體并且由透明材料例如石英玻璃(n: 近似等于1.5)或藍(lán)寶石(n:近似等于1.8)形成。
圖4 (a)顯示了使用模具前表面402和模具后表面403作為測(cè)量 表面的模具構(gòu)造。矩形區(qū)406是受到測(cè)量的測(cè)量區(qū)。
圖4 (b)顯示了使用位于模具前表面402和模具后表面403之間 的表面405代替模具后表面403作為測(cè)量表面的模具構(gòu)造。與圖4(a) 類似，矩形區(qū)406是受到測(cè)量的測(cè)量區(qū)。該構(gòu)造在圖案形成表面402 和模具后表面403之間的距離長(zhǎng)于相干長(zhǎng)度的情況下是有效的。然而 在該情況下，圖案形成表面402和表面405之間的距離需要短于相千 長(zhǎng)度。
圖4 (c)顯示了圖4(b)的另一實(shí)施例，矩形測(cè)量區(qū)406位于凹 陷部分處。
順便說(shuō)一句，模具前表面、模具后表面403和表面405可以理想 地是平表面。 (實(shí)施例2)
在實(shí)施例2中，將描述使用兩個(gè)元件之間的邊界表面作為測(cè)量表 面的模具和使用該模具的測(cè)量方法。該實(shí)施例是有用的，原因在于即 使在相干長(zhǎng)度短于模具厚度的情況下它也適用。
圖5 (a)顯示了使用兩個(gè)元件之間的邊界表面作為測(cè)量表面的模 具構(gòu)造。該模具由第一元件401和第二模具407構(gòu)成。這些第一元件 401和第二元件407之間的邊界表面由參考數(shù)字408指示。進(jìn)一步地， 第一元件401、第二元件407和可光致固化樹脂材料由折射率不同的材料構(gòu)成。
作為用于第二元件407的材料，可以使用氧化鈦(n:近似等于 2.4)、 ITO (n:近似等于2)、氮化硅(n:近似等于2)等。進(jìn)一步 地，以光學(xué)長(zhǎng)度表示，第二元件407的厚度可以理想地為測(cè)量波長(zhǎng)的 1/4或以上。
圖5 (b)顯示了圖5(a)的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，不僅突 出部而且鄰近該突出部的部分由第二元件407形成。
順便說(shuō)一句，第一元件401和第二元件407之間的邊界表面可以 理想地是平表面。
接著，將描述使用該實(shí)施例的模具測(cè)量間隙(模具和襯底之間) 的方法。與實(shí)施例l相同的部分將省略說(shuō)明。
圖6 (a)顯示了模具和樹脂材料不彼此接觸的狀態(tài)。圖6 (a)中 所示的表面包括模具表面501、第一元件和第二元件之間的邊界表面 502、樹脂材料表面503和襯底表面504。進(jìn)入模具的寬帶光在邊界表 面502、樹脂材料表面503和襯底表面504處被反射并且各自的反射 光彼此干涉并返回測(cè)量系統(tǒng)。
在這里，模具表面501和邊界表面502之間的距離被視為d"模 具表面501和樹脂材料表面503之間的距離被視為d2，樹脂材料表面 503和襯底表面之間的距離被視為d3。
當(dāng)干涉光被散射并且受到頻率分析時(shí)，峰值出現(xiàn)在六個(gè)位置ih山、 n2d2、 n3d3、 ih^+i^d^ n2d2+n3d3和1^(^+112(12+113(13。通過(guò)從這些峰值
中參考折射率數(shù)據(jù)，可以計(jì)算(h、 d2和db。在該情況下，圖案形成表
面和襯底表面之間的多巨離為d2+d3。
圖6 (b)顯示了模具和樹脂材料彼此接觸的狀態(tài)。在模具和樹脂 材料折射率不同的情況下，導(dǎo)致反射也發(fā)生在模具表面和襯底表面之
間的邊界表面。因此，峰值出現(xiàn)在位置！^山+Il3d3。通過(guò)從該值減去預(yù)
先測(cè)量的可以計(jì)算(13。結(jié)果，可以確定圖案形成表面和襯底表 面之間的距離。 (實(shí)施例3)在實(shí)施例1中，描述了在寬帶光的相干長(zhǎng)度長(zhǎng)于模具厚度的情況 下通過(guò)利用模具后表面作為測(cè)量表面測(cè)量模具厚度以計(jì)算模具表面和 襯底表面之間的距離。
進(jìn)一步地，在實(shí)施例2中，描述了即使在寬帶光的相干長(zhǎng)度短于 模具厚度的情況下也可以通過(guò)使用兩個(gè)元件之間的邊界表面作為測(cè)量 表面計(jì)算模具表面和襯底表面之間的距離。
然而在這些實(shí)施例中，在寬帶光的相干長(zhǎng)度短于模具厚度并且第 二元件不能提供給模具的情況下，存在這樣的問(wèn)題，即，模具表面和 襯底表面之間的距離不能被測(cè)量。
在實(shí)施例3中，將描述解決這種問(wèn)題的測(cè)量方法。
圖7 (a)是顯示模具與樹脂材料的非接觸狀態(tài)的示意圖。進(jìn)入模 具的寬帶光在模具后表面601、模具前表面602、樹脂材料表面603 和襯底表面604處被反射。各自的反射光如參考數(shù)字605所示彼此干 涉并且返回測(cè)量系統(tǒng)。
當(dāng)干涉光被散射并且受到頻率分析時(shí)，峰值出現(xiàn)在三個(gè)位置n2d2、 113(13和n2d2+n3d3。在實(shí)施例1中，出現(xiàn)六個(gè)峰值，然而在實(shí)施例3中， 只出現(xiàn)三個(gè)峰值。這是因?yàn)樵趯?shí)施例3中模具厚度大于寬帶光的相干 長(zhǎng)度。
通過(guò)從這三個(gè)峰值中參考折射率數(shù)據(jù)，可以分別計(jì)算距離(12和 d3。在該實(shí)施例中，模具表面和襯底表面之間的距離為d2+d3。執(zhí)行測(cè) 量方法直到模具接觸襯底。當(dāng)模具和襯底彼此接觸時(shí)模具表面和襯底 表面之間的距離^皮碎見為dc。
圖7 (b)是顯示模具與樹脂材料的接觸狀態(tài)的示意圖。在該狀態(tài) 中，進(jìn)入模具的光從寬帶光變?yōu)榧す狻Ｅc寬帶光相比，激光具有更長(zhǎng) 的相干長(zhǎng)度。為此，在模具后表面和襯底表面之間的距離短于激光的 相干長(zhǎng)度的情況下，激光在模具后表面601和襯底表面604處被反射 并且各自的反射光如參考數(shù)字606所示彼此干涉。
當(dāng)模具接近襯底表面時(shí)，干涉光的強(qiáng)度正弦地變化。更具體而言， 當(dāng)激光的波長(zhǎng)被視為X時(shí)，激光的周期為k/2n。因此，可以通過(guò)計(jì)算頻率的強(qiáng)度和強(qiáng)度的峰值數(shù)目測(cè)量移動(dòng)距離L。通過(guò)實(shí)施如上所述的 測(cè)量，可以通過(guò)公式dc-L計(jì)算模具表面和襯底表面之間的距離。
順便說(shuō)一句，在以上描述中，從寬帶光變化為激光在模具表面與 樹脂材料接觸期間實(shí)施，但是也可以在與樹脂材料接觸之前實(shí)施。
該實(shí)施例中的壓印方法的特征在于通過(guò)用第一頻帶的光實(shí)施輻照 來(lái)測(cè)量模具表面和襯底表面之間的距離的第 一測(cè)量步驟，通過(guò)將輻照 光從第一頻帶的光變?yōu)檎诘谝活l帶的第二頻帶的光并且用第二頻帶 的光實(shí)施輻照來(lái)測(cè)量模具的移動(dòng)距離的第二測(cè)量步驟，和通過(guò)從第一 測(cè)量步驟中測(cè)量的距離減去第二測(cè)量步驟中測(cè)量的距離來(lái)計(jì)算模具表 面和襯底表面之間的距離的步驟。
進(jìn)一步地，該實(shí)施例中的壓印裝置包括用于測(cè)量模具表面和襯 底表面之間的距離并且具有第一頻帶的第一光源，具有窄于第一頻帶 的第二頻帶的第二光源，用于將來(lái)自第一光源和第二光源的光導(dǎo)引到 模具表面和襯底表面并且將反射光導(dǎo)引到分光鏡的光學(xué)系統(tǒng)，用于散 射被光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)引的光的分光鏡，和用于分析模具表面和襯底表面之 間的距離的分析器。所述分析器的特征在于從通過(guò)使用第 一光源實(shí)施 輻照獲得的模具表面和襯底表面之間的距離和通過(guò)使用第二光源實(shí)施 輻照獲得的模具的移動(dòng)距離來(lái)計(jì)算模具表面和襯底表面之間的距離。
(實(shí)施例4)
在實(shí)施例4中，將描述用于實(shí)施模具表面和襯底表面之間的距離 測(cè)量(Z)和平面內(nèi)位置測(cè)量(XYG)的光學(xué)系統(tǒng)的一部分同軸布置 的構(gòu)造實(shí)施例。
圖9 (a)顯示了該實(shí)施例中的光學(xué)系統(tǒng)。從光源802發(fā)出的光穿 過(guò)第一光束分離器809和第一成像光學(xué)器件805到達(dá)模具806和襯底 807。由模具和襯底反射的光返回第一成像光學(xué)器件805。另一方面， 穿過(guò)第一光束分離器809到達(dá)第二光束分離器808的光分別沿朝向用 于距離測(cè)量的光會(huì)聚部分803和用于平面內(nèi)位置測(cè)量的圖像拾取設(shè)備 801的方向分叉。到達(dá)光會(huì)聚部分803的光通過(guò)波導(dǎo)(例如光纖或類 似物)到達(dá)分光鏡810。圖像拾取設(shè)備801和光會(huì)聚部分803位于第一成像光學(xué)器件805 的焦點(diǎn)的鄰域中的信息形成圖像的位置。順便說(shuō)一句，從襯底807到 第二光束分離器808的光軸804由距離測(cè)量系統(tǒng)和平面內(nèi)位置測(cè)量系 統(tǒng)共用。特別地，納米壓印是模具和處理圖案具有1:1的尺寸比的方 法。為此，存在限制因素使得難以充分保證模具的后表面之后的空間。 換句話說(shuō)，當(dāng)用于實(shí)施距離測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)和用于實(shí)施平面內(nèi)位置測(cè) 量的光學(xué)系統(tǒng)分別準(zhǔn)備時(shí)，不僅難以將這些光學(xué)系統(tǒng)一起放置在模具 的后表面之后，而且難以同時(shí)實(shí)施iE巨離測(cè)量和平面內(nèi)位置測(cè)量。在這 樣的狀態(tài)中，難以防止由于溫度變化、振動(dòng)等導(dǎo)致的模具和襯底之間 的位置偏差而造成的距離測(cè)量的誤差。另一方面，在該實(shí)施例中，光 學(xué)系統(tǒng)被共用，使得可以消除上述限制因素。
圖9 (b)顯示了用于改變距離測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)和平 面內(nèi)位置測(cè)量系統(tǒng)的NA的構(gòu)造。該構(gòu)造包括布置在第二光束分離器 808和光會(huì)聚部分803之間的隔膜811。在平面內(nèi)位置測(cè)量中，更大的 NA提供更高的分辨率和更高的位置測(cè)量精度。另一方面，在距離測(cè) 量中，更小的NA對(duì)于消除象差的影響可能是有利的。在該情況下， 該實(shí)施例的構(gòu)造是有效的。
圖9 (c)顯示了用于改變距離測(cè)量系統(tǒng)的光學(xué)放大率和平面內(nèi)位 置測(cè)量系統(tǒng)的光學(xué)放大率的構(gòu)造。第二成像光學(xué)器件812布置在第二 光束分離器808和圖像拾取設(shè)備801之間。在平面內(nèi)位置測(cè)量中，更 高的放大率可以允許更高精度的位置測(cè)量。另一方面，優(yōu)選的是距離 測(cè)量系統(tǒng)具有小的NA和較少的光學(xué)系統(tǒng)以便消除象差的影響。在該 情況下，該實(shí)施例的構(gòu)造是有效的。
圖9 (d)顯示了用于實(shí)施模具表面和襯底表面之間的傾度的測(cè)量 的構(gòu)造。在該實(shí)施例的構(gòu)造中，用于沿垂直于光軸的平面方向移動(dòng)光 會(huì)聚部分803的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)813布置在成像位置。通過(guò)在沿平面方向移 動(dòng)光會(huì)聚部分803的同時(shí)實(shí)施距離測(cè)量，可以檢測(cè)模具表面和襯底表 面之間的傾度。
在這里，將參考圖10(a)和10(b)描述光會(huì)聚部分803的結(jié)構(gòu)。在圖10 (a)中，光會(huì)聚部分803由光纖901和保持元件802構(gòu)成。 也可以圍繞保持元件卯2設(shè)置用于抑制不必要的反射的防反射薄膜。 進(jìn)一步地，保持元件902的形狀也可以是錐形以便不使光返回測(cè)量部 分。
圖10(b)顯示了帶有多個(gè)開口 903的元件904。在圖像表面帶有 多個(gè)開口的元件布置在圖9(a)中所示的光會(huì)聚部分803和第二光束 分離器808之間。通過(guò)在開口提供多個(gè)光纖并切換開口 ，可以在多個(gè) 平面內(nèi)位置處測(cè)量距離。結(jié)果，可以計(jì)算模具表面和襯底表面之間的 傾度。
接著，參考圖11 (a) -11 (c),將描述用于同時(shí)執(zhí)行模具表面 和襯底表面之間的距離測(cè)量和平面內(nèi)位置測(cè)量的空間位置測(cè)量標(biāo)記 區(qū)。在這些圖中，z軸的正向被視為沿如圖11 (a)中所示在圖面上從 后側(cè)到前側(cè)的方向。進(jìn)一步地，由虛線指示的圓形區(qū)1004是通過(guò)光學(xué) 系統(tǒng)觀察到的視野。
圖11 (a)是顯示模具和襯底位于基本預(yù)期相對(duì)位置的狀態(tài)的示 意圖?？臻g位置測(cè)量標(biāo)記區(qū)由第一距離測(cè)量區(qū)1003和平面內(nèi)位置測(cè)量 區(qū)1005構(gòu)成。第一3巨離測(cè)量區(qū)1003對(duì)應(yīng)于光學(xué)系統(tǒng)的視野的中心位 置。在平面內(nèi)位置測(cè)量區(qū)1005中，布置了多個(gè)模具標(biāo)記構(gòu)成元件1001 和多個(gè)襯底標(biāo)記構(gòu)成元件1002。多個(gè)模具標(biāo)記構(gòu)成元件1001沿x方 向布置并且多個(gè)襯底標(biāo)記構(gòu)成元件布置在相鄰模具標(biāo)記構(gòu)成元件之 間。順使z沈一句，當(dāng)才莫具標(biāo)記構(gòu)成元件1001和相鄰村底標(biāo)記構(gòu)成元件 之間的間隔等于相鄰間隔時(shí)，確定模具和襯底的平面內(nèi)位置對(duì)準(zhǔn)。在 空間位置測(cè)量標(biāo)記區(qū)中，可以沿著沿模具表面的平面內(nèi)方向(x軸) 和垂直于平面內(nèi)方向的方向(z軸)的兩個(gè)軸實(shí)施位置對(duì)準(zhǔn)。
圖11 (b)是沿著圖11 (a)中所示的AA，線獲得的截面圖。模具 標(biāo)記由具有突出結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件1006構(gòu)成并且襯底標(biāo)記由具有凹陷 結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件1007構(gòu)成。在距離測(cè)量區(qū)中，模具表面處于與標(biāo)記的 突出結(jié)構(gòu)的頂表面相同的高度水平并且村底表面處于與標(biāo)記的突出結(jié) 構(gòu)的頂表面相同的高度水平，使得不特別地提供邊界區(qū)。圖11 (c)是沿著圖11 (a)中所示的AA，線獲得的另一截面圖， 其中模具的突出結(jié)構(gòu)和襯底的凹陷結(jié)構(gòu)相對(duì)于圖11 (b)的情況成相 反關(guān)系。順便說(shuō)一句，這些結(jié)構(gòu)都可以是突出結(jié)構(gòu)或凹陷結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，在距離測(cè)量區(qū)中，模具標(biāo)記和襯底標(biāo)記之一或兩者也 可以具有凹陷結(jié)構(gòu)。
圖ll(d)顯示了第二距離測(cè)量區(qū)1010和平面內(nèi)位置測(cè)量區(qū)1005 的一部分彼此重疊的構(gòu)造。
圖11 (e)顯示了能夠?qū)嵤┤S平面內(nèi)位置測(cè)量的標(biāo)記的構(gòu)造。 根據(jù)該構(gòu)造，距離測(cè)量可以在三條軸上視野的中心處實(shí)施。進(jìn)一步地， 通過(guò)在周邊部分1011實(shí)施距離測(cè)量，可以測(cè)量模具表面和襯底表面之 間的傾度。
接著，將描述用于同時(shí)實(shí)施模具表面和襯底表面之間的距離測(cè)量 和平面內(nèi)位置測(cè)量的序列。
圖12 (a)是顯示使用圖11 (a)和11 (d)中所示的標(biāo)記構(gòu)造進(jìn) 行平面內(nèi)位置控制和距離控制的序列的流程圖。在實(shí)施三維位置對(duì)準(zhǔn) 的情況下，標(biāo)記和光學(xué)系統(tǒng)這種組合設(shè)在兩個(gè)或兩個(gè)以上位置。
首先，在步驟S1-1，使模具靠近村底。在該情況下，模具處理表 面和襯底表面之間的距離通過(guò)使用馬達(dá)的編碼器或類似物進(jìn)行粗調(diào)節(jié) 而設(shè)置為例如大約幾十微米。在步驟Sl-2中，選擇標(biāo)記。在步驟Sl-3 中，實(shí)施距離測(cè)量，在步驟Sl-4中，確定是否滿足條件(l)。條件(l) 例如是相對(duì)于預(yù)期距離的距離誤差在幾納米內(nèi)。當(dāng)不滿足條件(l)時(shí)， 在步驟Sl-5中實(shí)施距離控制。當(dāng)滿足條件(l)時(shí)，在步驟Sl-6中實(shí) 施平面內(nèi)位置測(cè)量。在步驟Sl-7中，確定是否滿足條件(2)。條件(2) 例如是位置誤差在幾納米內(nèi)。當(dāng)不滿足條件(2)時(shí)，在步驟Sl-8中 實(shí)施平面內(nèi)位置控制。當(dāng)滿足條件(2)時(shí)，在步驟Sl-9中確定條件 (3)。條件(3)例如包括(a)所有標(biāo)記未測(cè)量到，(b)作為所有標(biāo)記 的測(cè)量的結(jié)果，必須進(jìn)一步使模具靠近襯底，和(c)作為所有標(biāo)記的 測(cè)量的結(jié)果，模具處理表面和襯底之間的距離達(dá)到終值。在(a)的情 況下，序列進(jìn)入步驟Sl-2，在該步驟中實(shí)施另一標(biāo)記的測(cè)量。在(b)的情況下，序列進(jìn)入步驟S1-10,在該步驟中模具處理表面和襯底表 面之間的^巨離通過(guò)微小運(yùn)動(dòng)減小，使得距離的減小從幾十nm到幾百 nm。在(c)的情況下，序列結(jié)束。圖12 (b)是顯示通過(guò)單一標(biāo)記和單一光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施三維位置對(duì) 準(zhǔn)的序列的流程圖。首先，在步驟S2-1中，類似于圖12 (a)的情況，通過(guò)移動(dòng)(l) 使模具靠近襯底。接著，在步驟S2-2中，測(cè)量它們之間的距離。該距 離測(cè)量在多個(gè)位置實(shí)施。在步驟S2-3中，計(jì)算模具處理表面和襯底表 面之間的傾度。在步驟S2-4中，確定距離和傾度誤差在幾納米內(nèi)的條 件(l)。當(dāng)不滿足條件(l)時(shí)，在步驟S2-5中實(shí)施距離控制。當(dāng)滿 足條件(l)時(shí)，在步驟S2-6中實(shí)施平面內(nèi)位置測(cè)量。在步驟S2-7中， 確定平面內(nèi)位置誤差在幾納米內(nèi)的條件(2)。當(dāng)不滿足條件(2)時(shí)， 在步驟S2-8中實(shí)施平面內(nèi)位置控制。當(dāng)滿足條件(2)時(shí)，在步驟S2-9 中確定條件(3)。條件(3)是模具處理表面和襯底表面之間的距離是 否是最終距離。當(dāng)滿足條件(3)時(shí)，序列結(jié)束。當(dāng)不滿足條件(3) 時(shí)，序列進(jìn)入步驟S2-11，在該步驟中減小模具處理表面和襯底表面 之間的距離。順便說(shuō)一句，即使在使用二維標(biāo)記的情況下，也可以借 助于多個(gè)光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)觀察多個(gè)標(biāo)記進(jìn)一步提高精度。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠更精確地測(cè)量模具表面和襯底表面之 間的距離的壓印裝置、壓印方法和壓印模具。
權(quán)利要求
1.一種將提供給模具的圖案壓印到襯底或襯底上的元件上的壓印裝置，所述壓印裝置包括光源，其用光輻照與所述襯底相對(duì)布置的所述模具的表面和所述襯底的表面；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表面和所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到分光鏡；分光鏡，其用于將所述光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)引的反射光散射成光譜；和分析器，其用于分析所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離；其中所述分析器通過(guò)測(cè)量所述模具的表面和在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位置形成的表面之間的距離計(jì)算所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的裝置，其中在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位 置形成的所述表面是所述模具的后表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位 置形成的所述表面設(shè)在所述模具的表面和所述模具的后表面之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位置形成的所述表面是構(gòu)成所述模具的表面的第 一元件和包括折射率與 第 一元件的材料不同的材料的第二元件之間的界面。
5. —種將提供給模具的圖案壓印到襯底或襯底上的元件上的壓印 方法，所述壓印方法包括第一測(cè)量步驟，其通過(guò)光學(xué)測(cè)量方法測(cè)量所述模具的表面和在遠(yuǎn) 離所述模具的表面的位置形成的表面之間的距離；第二測(cè)量步驟，其通過(guò)光學(xué)測(cè)量方法測(cè)量在遠(yuǎn)離所述模具的表面 的位置形成的所述表面和所述襯底的表面之間的距離；和計(jì)算步驟，其通過(guò)從在所述第二測(cè)量步驟中測(cè)量的距離減去在所 述第一測(cè)量步驟中測(cè)量的距離計(jì)算所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位 置形成的所述表面是所述模具的后表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位 置形成的所述表面設(shè)在所述模具的表面和所述模具的后表面之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位 置形成的所述表面是構(gòu)成所述模具的表面的第一元件和包括折射率與 第一元件的材料不同的材料的第二元件之間的界面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在所述第一和第二步驟中的 光學(xué)測(cè)量方法使用光學(xué)干涉儀。
10. —種用在包括光學(xué)測(cè)量設(shè)備的壓印裝置中的模具，其包括構(gòu)成所述模具的表面的第一元件；和 折射率不同于所述第一元件的第二元件;其中所述第一元件具有用于光學(xué)測(cè)量的光的波長(zhǎng)的1/4或以上的 光學(xué)厚度。
11. 一種通過(guò)使用壓印方法生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的工藝，其包括 根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓印方法。
12. —種將提供給模具的圖案壓印到襯底或襯底上的元件上的壓 印裝置，所述壓印裝置包括光源，其用光輻照與所述襯底相對(duì)布置的所述模具的表面和所述 襯底的表面；第一光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表 面和所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到分光鏡以測(cè) 量所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離；和第二光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表 面和所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到圖像拾取設(shè) 備以測(cè)量所述模具的表面和所述襯底的表面的平面內(nèi)位置；其中所述第一光學(xué)系統(tǒng)和所述第二光學(xué)系統(tǒng)共用它們的光軸的一 部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)具有大 于所述第一光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述第二光學(xué)系統(tǒng)具有大 于所述第一光學(xué)系統(tǒng)的放大率。
15. —種通過(guò)使用壓印裝置生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的工藝，其包括 使用根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓印裝置。
全文摘要
一種將提供給模具的圖案壓印到襯底或襯底上的元件上的壓印裝置，包括光源，其用光輻照與所述襯底相對(duì)布置的所述模具的表面和所述襯底的表面；光學(xué)系統(tǒng)，其用于將來(lái)自所述光源的光導(dǎo)引到所述模具的表面和所述襯底的表面并且將來(lái)自這些表面的反射光導(dǎo)引到分光鏡；分光鏡，其用于將所述光學(xué)系統(tǒng)導(dǎo)引的反射光散射成光譜；和分析器，其用于分析所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離。所述分析器通過(guò)測(cè)量所述模具的表面和在遠(yuǎn)離所述模具的表面的位置形成的表面之間的距離計(jì)算所述模具的表面和所述襯底的表面之間的距離。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101292195SQ200680038978
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者關(guān)淳一, 末平信人, 稻秀樹 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社