CN104281002B - 图案形成方法、光刻装置、光刻系统及物品制造方法 - Google Patents

图案形成方法、光刻装置、光刻系统及物品制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种图案形成方法、光刻装置、光刻系统及物品制造方法。该图案形成方法包括：第一步骤，形成第一图案以限定第一拍摄布置；以及第二步骤，进行压印处理，从而在所述第一图案上的压印材料上形成第二图案，并且限定第二拍摄布置。在所述第二步骤中，修正所述第二拍摄布置，以通过使所述模具变形来减小所述第一拍摄布置和所述第二拍摄布置的重叠误差。在所述第一步骤中，基于在通过使所述模具变形对所述模具上形成的所述第二图案进行修正之后进行所述第二步骤的情况下、所述基板上可限定的估计的所述第二拍摄布置的信息，形成所述第一图案，以使所述第一拍摄布置和所述第二拍摄布置的重叠误差在容许范围内。

Description

图案形成方法、光刻装置、光刻系统及物品制造方法
技术领域
本发明涉及一种图案形成方法、光刻装置、光刻系统及物品制造方法。
背景技术
压印技术是能够转印纳米级微图案的技术，并作为一种用于磁存储介质和半导体设备的批量生产的光刻技术而投入实际使用。在压印技术中，使用利用电子束描绘装置等形成的具有微图案的模具作为原版(original)，在诸如硅基板或者玻璃板的基板上形成微图案。如下形成这种微图案。将树脂涂布到基板上。在经由树脂将模具图案按压到基板上的同时，用紫外线照射基板，从而使树脂固化。然后，将模具从固化的树脂移除。例如，在日本特开第2010-098310号公报中公开了这种压印技术。
为了实现完整的设备的性能，需要以高精度将模具图案转印到基板上的图案的预定位置。这时，通常将模具上形成的图案形状调整为基板上的图案形状。例如，日本特开第2008-504141号公报提出了包括通过从周边按下或者拉出模具来对模具的图案形状进行校正的校正机构的压印装置。
国际公开第99/36949号公报提出了一种对在不同转印方法的曝光装置之间的各投影光学系统中产生的像差进行校正的方法。在国际公开第99/36949号公报中公开的这种方法将投影光学系统调整为各曝光装置的投影光学系统可容易地校正的形状，并且对该形状进行调整和校正。
然而，压印装置难以通过模具校正机构对模具的图案形状进行大的校正。压印装置可执行的校正方法是有限的。另外，模具可能在诸如接触树脂和模具、填充树脂、光照射、使树脂固化以及移除的一系列压印步骤中变形。特别地，当一次在多个拍摄区域或者基板的整个表面的拍摄区域中进行压印处理时，由于在各个拍摄区域中形成的图案的形状不同，因此在日本特开第2008-504141号公报和国际公开第99/36949号公报中公开的方法中难以进行校正。其结果是，重叠精度可能降低。
发明内容
本发明提供了一种包括用于改善与下层的重叠精度的压印处理的图案形成方法。
本发明在其第一方面提供了一种在基板上形成图案的方法，所述方法包括：第一步骤，在所述基板上的各拍摄区域中形成第一图案以限定第一拍摄布置；以及第二步骤，在所述第一步骤中限定的所述第一拍摄区域中的至少一个拍摄区域中的每个中，进行在使所述基板上的所述压印材料和模具彼此接触的同时使所述压印材料固化的压印处理，从而在所述第一图案上的所述压印材料上形成第二图案，并且限定第二拍摄布置，其中，在所述第二步骤中，修正所述第二拍摄布置，以通过使所述模具变形来减小所述第一拍摄布置和所述第二拍摄布置的重叠误差，并且其中，在所述第一步骤中，基于在通过使所述模具变形来对所述模具上形成的所述第二图案进行修正之后进行所述第二步骤的情况下、所述基板上可限定的估计的第二拍摄布置的信息，形成所述第一图案，以使所述第一拍摄布置和所述第二拍摄布置的重叠误差在容许范围内。
本发明在其第二方面提供了一种在基板上的各个拍摄区域中形成第一图案的光刻装置，所述光刻装置包括：获得单元，其被配置为在所述第一图案上的至少一个拍摄区域中的每个中，进行在使所述基板上的所述压印材料和模具彼此接触的同时使所述压印材料固化的压印处理，从而形成第二图案，并且获得通过进行形成所述第二图案的压印处理能够而可形成的估计的第二拍摄布置的信息；以及控制器，其被配置为基于由所述获得单元获得的所述第二拍摄布置的信息，形成所述第一图案，限定第一拍摄布置，并且形成变为所限定的拍摄布置的第一图案，其中，所述第二拍摄布置的信息是通过在使所述模具变形来对所述模具上形成的第二图案进行修正之后进行形成第二图案的压印处理、所述基板上可限定的估计的拍摄布置的信息。
本发明在其第三方面提供一种在基板上形成图案的光刻系统，所述光刻系统包括：光刻装置，其被配置为在所述基板上的各个拍摄区域中形成第一图案，并且限定第一拍摄布置；以及压印装置，其被配置为在所限定的第一拍摄布置中的至少一个拍摄区域中的每个中，进行在使模具与树脂接触的同时使所述树脂固化的压印处理，从而在所述第一图案上的所述树脂上形成第二图案，并且限定第二拍摄布置，其中，基于在进行所述压印处理的情况下、所述基板上可限定的估计的所述第二拍摄布置的信息，所述光刻装置形成所述第一图案，以使所述第一拍摄布置和所述第二拍摄布置的重叠误差在容许范围内，并且其中，所述第二拍摄布置的信息是通过在第二图案之后进行形成第二图案的压印处理、所述基板上可限定的估计的拍摄布置的信息。
本发明在其第四方面提供一种制造物品的方法，所述方法包括：使用光刻系统在基板上形成图案；以及对形成了所述图案的所述基板进行处理以制造所述物品，所述光刻系统包括：光刻装置，其被配置为在所述基板上的各个拍摄区域中形成第一图案，并且限定第一拍摄布置；以及压印装置，其被配置为在所限定的第一拍摄布置中的至少一个拍摄区域中的每个中，进行在使模具与树脂接触的同时使所述树脂固化的压印处理，从而在所述第一图案上的所述树脂上形成第二图案，并且限定第二拍摄布置，其中，基于在进行所述压印处理的情况下、所述基板上可限定的估计的所述第二拍摄布置的信息，所述光刻装置形成所述第一图案，以使所述第一拍摄布置和所述第二拍摄布置的重叠误差在容许范围内，并且其中，所述第二拍摄布置的信息是通过在使所述模具变形来对所述模具上形成的第二图案进行修正之后进行形成第二图案的压印处理、所述基板上可限定的估计的拍摄布置的信息。
通过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是示出压印装置的图；
图2是示出压印装置的模具的校正机构的图；
图3A和图3B是分别示出模具侧标记和基板侧标记的布置的图；
图4A至图4E是示出模具和基板之间的图案形状的差异的图；
图5A至图5C是示出压印处理的图；
图6是示出模具的转印区域和基板端之间的关系的图；
图7是示出曝光装置的图；
图8A至图8E是各自示出曝光装置进行的转印形状的校正的状态的图；
图9A至图9C是示出同时在多个拍摄区域(shot region)中压印图案时的转印图案信息管理方法的图；以及
图10是示出光刻系统和图案形成方法的图。
具体实施方式
现在，参照附图详细描述根据本发明的图案形成方法的实施例。在各个图中，相同的附图标记表示相同的部分，并且省略其重复描述。图1是示出在本实施例中使用的压印装置100的布置的图。压印装置100通过进行在使模具与树脂接触的同时、使树脂(压印材料)固化的压印处理，在基板上的树脂上形成图案。作为树脂固化法，本实施例采用通过紫外线的照射使树脂固化的光固化法。
压印装置100包括保持模具11的模具保持单元12、保持基板(晶片)13的基板保持单元14、检测器(校准用示波器(alignment scope))15、对模具11的形状进行校正的校正机构16以及控制器。压印装置100还包括用于将紫外线固化树脂供给到基板上的树脂供给单元(分配器)、用于保持模具保持单元12的桥板(bridge plate)和用于保持基板保持单元14的底板(base plate)。
模具11具有要转印到基板上的树脂的图案形成为三维形状的图案表面11a。模具11由能够透射用于使基板上的树脂固化的紫外线的诸如石英的材料构成。在模具11的图案表面11a上形成模具侧标记18。模具保持单元12是保持模具11的保持机构。模具保持单元12包括对模具11进行真空吸附或者静电吸附的模具吸盘、放置有模具吸盘的模具台以及驱动模具台的驱动系统。模具台的驱动系统驱动模具台，由此至少沿Z轴方向(相对于树脂的模具11的压印方向)驱动模具11。模具台的驱动系统可以具有不仅沿Z轴方向，还沿X轴方向、Y轴方向和θ(绕Z轴的旋转)方向驱动模具台的功能。
基板(晶片)13是转印了模具11的图案的基板。基板13包括例如单晶硅基板和SOI(绝缘体上硅)基板。向基板13供给(涂布)树脂。在基板上的各个拍摄区域中形成基板侧标记19。基板保持单元14是保持基板13的保持机构。基板保持单元14包括对基板13进行真空吸附或者静电吸附的基板吸盘、放置有基板吸盘的基板台以及驱动基板台的驱动系统。基板台的驱动系统驱动基板台，由此至少沿X轴方向和Y轴方向(与模具11的压印方向垂直的方向)驱动基板13。基板台的驱动系统可以具有不仅沿X轴方向和Y轴方向，还沿Z轴方向和θ(绕Z轴的旋转)方向驱动基板台的功能。
检测器15由对在模具11上形成的模具侧标记18和在基板13上的各个拍摄区域中形成的基板侧标记19进行光学检测(观察)的示波器构成。检测器15足够检测模具侧标记18和基板侧标记19之间的相对位置关系。因此，检测器15可以由包括同时捕获模具侧标记18和基板侧标记19两者的光学系统的示波器或者检测诸如两个标记的干涉信号或者波纹(moiré)的反映相对位置关系的信号的示波器构成。检测器15可以不同时检测模具侧标记18和基板侧标记19。例如，检测器15可以通过获得相对于布置在内部的基准位置的模具侧标记18和基板侧标记19的各自位置，来检测模具侧标记18和基板侧标记19之间的相对位置关系。
校正机构16通过沿与图案表面11a平行的方向对模具11施加力，使图案表面11a的形状变形。例如，如图2所示，校正机构16包括吸附图案表面11a的侧表面的吸附单元(suction unit)16a以及沿朝向和远离图案表面11a的侧表面的方向驱动吸附单元16a的致动器16b。注意，校正机构16可以通过对模具11施加热并且对模具11的温度进行控制，来使图案表面11a变形。
控制器包括CPU和存储器，并对压印装置100的各个单元进行控制。控制器对压印处理和与其相关联的处理进行控制。例如，当进行压印处理时，控制器基于检测器15的检测结果，将模具11和基板13对准。此外，当进行压印处理时，控制器对校正机构16进行的模具11的图案表面11a的变形量进行控制。
参照图3A和图3B，说明用于对准模具11和基板13的模具侧标记18和基板侧标记19。本实施例假设在基板13上的一个拍摄区域中布置了6个芯片区域。图3A示出了在模具11的图案表面11a的4个角形成的模具侧标记18a至18h。例如，纵向方向在水平方向上的模具侧标记18a、18b、18e和18f是测量方向在X轴方向上的标记。纵向方向在垂直方向上的模具侧标记18c、18d、18g和18h是测量方向在Y轴方向上的标记。在图3A中，由虚线包围的区域是形成有要转印到6个各自的芯片区域的图案的图案区域。
图3B示出了在基板上的一个拍摄区域的4个角形成的基板侧标记19a至19h。例如，纵向方向在水平方向上的基板侧标记19a、19b、19e和19f是测量方向在X轴方向上的标记。纵向方向在垂直方向上的基板侧标记19c、19d、19g和19h是测量方向在Y轴方向上的标记。在图3B中，拍摄区域13a内部的、由实线包围的区域是芯片区域。
当进行压印处理时，即当使模具11和基板13上的树脂彼此接触时，各个模具侧标记18a至18h和各个基板侧标记19a至19h彼此靠近。检测器15检测模具侧标记18和基板侧标记19。能够将模具11的图案表面11a的形状和位置与基板13上的拍摄区域13a的形状和位置进行比较。如果在模具11的图案表面11a的形状和位置与基板13上的拍摄区域13a的形状和位置之间产生了大的差异(偏差)，则重叠误差超过容许范围，从而导致图案转印错误(产品缺陷)。
图4A至图4E是示出在模具11的图案表面11a的形状和位置与基板13上的拍摄区域13a的形状和位置之间产生的偏差(第二拍摄布置)的图。模具11和拍摄区域13a之间的偏差包含移位、倍率偏差、旋转等。通过检测模具侧标记18相对于基板侧标记19的位置偏差量，能够估计偏差是移位、倍率偏差和旋转中的哪一个。
图4A示出了模具11和拍摄区域13a之间的偏差是移位的情况。当检测到模具侧标记18在一个方向上从基板侧标记19偏离时，能够估计模具11和拍摄区域13a之间的偏差是移位。图4B示出了模具11和拍摄区域13a之间的偏差是倍率偏差的情况。当检测到模具侧标记18相对于拍摄区域13a的中心向外或向内偏离时，能够估计偏差是倍率偏差。图4C示出了模具11和拍摄区域13a之间的偏差是梯形偏差的情况。当检测到模具侧标记18相对于拍摄区域13a的中心向外或向内偏离，并且方向在拍摄区域13a的上侧和下侧或者左侧和右侧之间不同时，能够估计偏差是梯形偏差。此外，当检测到模具侧标记18相对于拍摄区域13a的中心向外或向内偏离，并且偏差量在拍摄区域13a的上侧和下侧或者左侧和右侧之间不同时，能够估计偏差是梯形偏差。
图4D示出了模具11和拍摄区域13a之间的偏差是扭曲的情况。当检测到模具侧标记18在拍摄区域13a的上侧和下侧或者左侧和右侧之间沿不同的方向偏离时，能够估计偏差是扭曲。图4E示出了模具11和拍摄区域13a之间的偏差是旋转的情况。当模具侧标记18在图4D中在拍摄区域13a的上侧和下侧或者左侧和右侧之间沿不同的方向偏离，并且以使用拍摄区域中的给定点作为中心描绘圆的方式偏离时，能够估计偏差是旋转。
如图4B至图4E所示，当模具11和拍摄区域13a之间的偏差是倍率偏差、梯形偏差、扭曲、旋转等时，控制器对校正机构16进行控制，以使模具11的图案表面11a的形状变形。更具体来说，控制器对校正机构16进行的图案表面11a的变形量进行控制，使得图案表面11a的形状变为拍摄区域13a的形状。控制器预先获得表示致动器16b的驱动量(即要对模具11施加的力)和图案表面11a的变形量之间的对应关系的数据，并且将数据存储在存储器等中。基于检测器15的检测结果，控制器计算使图案表面11a的形状与拍摄区域13a的形状一致所需的图案表面11a的变形量。换句话说，根据检测器15检测到的模具侧标记18和基板侧标记19之间的位置偏差量，控制器计算图案表面11a变形的程度。然后，控制器从存储器中存储的数据中获得与计算出的图案表面11a的变形量相对应的致动器16b的驱动量，并且驱动致动器16b。以上述方式进行模具11和拍摄区域13a的对准和形状校正，并且将模具图案转印到基板上。
参照图5A至图5C，说明通过压印处理将模具11的图案转印到基板上的树脂的状态。如图5A所示，在压印开始之前，对基板上的压印目标区域涂布树脂20。因为压印树脂极其易于挥发，所以紧接在压印处理之前涂布通常使用的压印树脂。如果挥发性低，则可以预先使用旋涂(spin coating)等涂布树脂。如上所述，控制器控制检测器15测量模具侧标记18和基板侧标记19的相对位置，并且进行两个标记18和19的对准以及模具11的形状校正。除了用于进行对准的模具侧标记18之外，模具11还具有刻有元件图案的图案表面11a。
如图5B所示，控制器使模具11与树脂20接触，以用树脂20填充模具11的图案部分(三维结构)。此时，由于树脂20透射可见光，因此能够测量基板侧标记19。模具11使用由石英等制成的透明基板，以用紫外线使树脂20固化。因此，在一些情况下，模具11和树脂20之间的折射率差较小，并且可能无法仅通过三维结构来测量模具侧标记18。因此，提出了对模具侧标记18涂布折射率或者透射率与模具11不同的物质或者通过离子照射等改变标记部分的折射率中的各个的方法。通过使用这些方法，即使在图5B的状态下，检测器15也能够测量模具侧标记18。
图5C示出了通过紫外线照射树脂20来使树脂20固化，然后将模具11从基板13释放的状态。通过照射紫外线，将模具11的图案转印到基板13。同时，也将模具侧标记18转印到基板13，从而在基板13上形成转印标记21。转印标记21是转印到基板上的图案。通过测量转印标记21和基板侧标记19的相对位置，能够进行它们之间的重叠检查。
需要以与预定模具的线宽相等的倍率描绘在压印装置100中使用的模具11。当重复进行压印处理时，模具11接触树脂许多次，由释放引起的损坏被累积，并且出现图案的破损等。用电子束描绘装置等的直接描绘成本高，并且使生产成本大大增加。为了防止这种情况，提出了制作主模并且转印该模具以制作复制模具的方法。在这种情况下，不可避免地出现转印时的图案畸变、扭曲等。还提出了同时在多个拍摄区域中压印图案以提高生产率的方法，以及一次在基板的整个表面上转印图案的方法。然而，如果图案表面的面积增加，则出现诸如较大的图案畸变或者扭曲的图案形状的劣化。由于转印大面积模具，因此还出现由于保持或者转印而导致的形状改变。模具校正机构通过如上所述从周边对由诸如石英的材料构成的模具施加力来使模具变形，并且对模具的图案形状进行校正。因此，即使偏差是如上所述的倍率偏差、梯形偏差、扭曲、旋转等，校正量也是有限的。如果为了对模具进行校正而施加相当大的力，则模具本身有被破坏的可能性。已经发现在模具具有较大面积的情况下，通过从模具的周边使模具变形，难以使模具中心附近的部分变形。如下面所描述的，通过从模具的周边施加力，难以对如图9A至图9C所示的模具图案中的芯片和拍摄布置进行校正。因此，仅使用模具的校正机构16无法对它们全部进行校正。
因此，本发明人提出了如下方法：例如，当通过投影曝光装置形成下层图案(第一图案)时，将其校正为具有符合由在后续阶段中使用的压印装置100形成的图案(第二图案)的形状的图案形状。下面描述测量在模具11的图案表面11a上形成的图案的形状的方法。当在模具11中形成的图案的形状性能大大影响通过压印处理转印到基板13的图案时，预先以高精度测量模具11的图案形状，并且使用该图案形状作为使用模具11时的校正量。
当由于模具保持单元12保持模具11而导致的形状改变大大影响模具11的转印图案的形状时，需要在将模具11附装到压印装置100的状态下，测量模具11的图案形状。如图1所示，模具保持单元12保持使用的模具11。当模具保持单元12保持模具11时，对模具11增加力，从而使其变形。然后，对与在模具11上形成的图案基准的形状差进行测量，从而对变形的模具11的图案形状进行测量。使用基准基板或者在基板台上形成的基准标记22作为基准。基准基板是为了进行检查而制作的基板，压印装置外部的测量装置预先以高精度对其构成图案进行测量和管理。基准标记22通过使用电子束描绘装置等构成图案，并且以高精度对该图案进行管理。
通过使用图4A至图4E所示的方法，测量上述基准和在模具11上形成的标记之间的相对位置关系，能够测量模具11的图案形状。在图4A至4E中，对在模具11上形成的8个标记进行测量。然而，当图案区域宽或者需要以较高精度执行测量时，可以在更大数量的点处测量图案形状。
当在将模具11保持在装置中的同时进行压印处理时的模具11的形状改变大大影响转印图案的形状时，需要反映压印装置实际进行压印处理的结果。
如图5A至图5C所示，当转印模具11的图案时，将模具侧标记18和图案转印到基板上。通过测量该转印的图案的形状，能够获得在压印处理中模具11的形状改变后的转印图案的形状。此外，转印的行为可以依据在基板表面上的位置而改变。例如，基板13等的保持状态在基板13的中心附近进行压印和在基板13的周边进行压印之间不同，因此转印图案的形状可能改变。特别地，如图6所示，在模具11的图案表面11a位于基板13的边缘上的情况下，行为很可能与在其他情况不同。图6示出了6个芯片被转印为一个拍摄区域，但是仅它们中的3个能够被转印到基板13上的状态。然而，如果甚至一个芯片能够被转印，则从生产率而言应当进行压印处理。在这种情况下，与在拍摄区域的整个表面上的压印处理相比，转印步骤中的行为很可能被改变。因此，当如图6所示在包括基板13的边缘的转印部分处或者在基板表面上，转印图案形状改变时，需要针对各情况获得模具11的转印图案的形状。例如，从装置中提取通过图5A至图5C所示的方法转印在基板上的图案，以通过测量装置测量图案的形状。通过这些方法，也能够以高精度获得转印的图案的形状，并且能够获得更准确的形状。
通过将模具11的图案转印到如上所述的基准基板，测量转印的图案(标记)和在基准基板上形成的下层图案的相对位置，并且能够获得转印图案的形状。在这种情况下，例如，也可以使用布置在压印装置中的检测器15。能够使用图4A至图4E所示的方法根据这些图案的相对位置来测量形状。这种方法不需要在压印装置外部的测量装置，能够有效地测量形状，并且消除了单独准备测量装置的需要。例示了具有在装置外部的测量装置等预先以高精度测量并管理的图案的基准基板，作为以高精度测量图案形状的基准。然而，可以使用实际使用的基板。示例是用于在压印处理开始之前设置压印条件的所谓的试作晶片(pilot wafer)。
在实际生产步骤中，将下层图案和压印装置中的转印图案之间的差反馈回使用投影曝光装置形成下层图案的制作步骤。随着生产进行，能够进一步提高重叠精度。在本实施例中，诸如校正机构16的压印装置中的校正机构不对模具11的图案进行校正。然而，压印装置中的校正机构可以对模具11的图案进行校正。例如，校正机构16可以获得校正机构16没有进行校正的状态下的转印图案的形状。在这种情况下，将通过从获得的转印图案形状和下层图案之间的差中减去校正机构16的校正量而获得的差，设置为投影曝光装置的校正量。这使得能够由压印装置的校正机构对可能在下层中出现的制造误差进行校正，因此能够大大改善对拍摄形状的调整。相反，可以以上述方式获得校正机构16能够尽可能进行的校正的项目和量，并且可以将获得的转印图案和下层图案之间的差设置为投影曝光装置的校正量。换句话说，由压印装置进行校正机构16能够进行的校正的项目和量，并且由下层侧进行其他校正的项目和量，由此将校正的项目和量划分为针对模具的校正的项目和量和针对下层的校正的项目和量。这使得能够减小下层的拍摄形状的变形量。因为在一系列处理中进行多次图案转印，因此自然存在拍摄形状的变形容许量。因此，本发明的方法解决了减小下层的拍摄形状的变形量的需要。
在这里描述的测量方法中，还需要考虑压印装置和模具11的组合，即在装置之间是否存在差，或者形状变形是否可再现。例如，如果由于保持而引起的模具11的变形在装置之间相等，则不管进行压印处理的装置如何，只要型号相同即可，则可以使用同一转印图案形状的数据。因此，在进行测量时，希望对装置之间的差或者可再现性进行测量。
通过在多个压印装置中对同一模具11进行相同的测量，能够获得装置之间的变形差。如果在装置之间存在差，则压印装置和模具11的组合是不可缺少的信息，并且需要对装置的标识数据进行管理。通过重复从保持模具11直到由单个压印装置进行多次测量的步骤，能够获得可再现性。如果测量结果改变，则获得它们的平均形状，并且压印装置中布置的校正机构16按照变化执行精细校正。以这种方式，能够获得要由压印装置转印的图案形状。
基于要由上述压印装置转印的图案形状，投影曝光装置200形成作为压印装置100进行图案形状之前的阶段的下层图案。对投影曝光装置中的图像畸变的产生进行详细说明。首先，参照图7和图8A至图8E，说明相对简单步进&重复缩小投影曝光装置(步进器)中的图像畸变的产生。如图7所示，步进器使用双远心投影光学系统PO。当沿与投影光学系统PO的光轴平行的方向驱动构成的透镜元件或者掩模(标线)R时，出现关于光轴对称的分量的图像改变(倍率分量)。此外，要驱动的透镜元件能够产生例如由图8A中的虚线指示的正方形图案的图像改变为如实线所指示的形状的对称畸变(桶形畸变)。当使用标线侧为非远心的投影光学系统作为投影光学系统PO时，通过沿投影光学系统PO的光轴方向驱动透镜元件，仅能够改变倍率。
当标线R或者透镜元件相对于与投影光学系统PO的光轴垂直的平面倾斜时，正方形图案可以被改变为如图8B所示的实线所指示的梯形形状。即，通过使用旋转轴作为中心改变倍率分量，能够产生梯形畸变。不仅透镜元件，而且其他构成的光学元件可以被配置为可驱动的。作为另选方案，可以将包括多个透镜的透镜组配置为可驱动的。通过移动给定透镜元件的位置或者朝向而获得的图案形状取决于光学布置。因此，根据需要选择要移动的透镜元件。
通常，当产生图像畸变时，图像平面位置(聚焦)、彗形像差等与产生的图像畸变一起随之改变，因此需要驱动标线R和透镜元件来抵消这种改变。通过例示图像平面位置(聚焦)、彗形像差和畸变三者，来简单地说明这种情况。例如，为了仅改变畸变，在初始调整阶段独立地驱动标线R和透镜元件的同时，测量聚焦、彗形像差和畸变这三个成像特征，从而获得这三个成像特征的改变系数。使用除了聚焦之外的两个成像特征的改变系数以及标线R和透镜元件的驱动量，设定具有两个未知数的联立线性方程。然后，将预定量代入方程中的畸变的改变系数，并且将0代入彗形像差的改变系数，从而设定新的联立方程。根据通过对这些方程进行求解而获得的驱动量，驱动标线R和透镜元件。因为当为了对诸如畸变的其他成像特征进行校正而驱动透镜等时，聚焦附带地波动，并且需要由其他检测单元进行校正，因此排除了聚焦。通过考虑随之改变的聚焦的波动量来改变聚焦检测系统(未示出)的目标值，能够对聚焦进行校正。如上所述，静止曝光步进器能够相对容易地对与轴向对称分量或者倾斜轴成比例地改变的分量进行校正。
在诸如步进&扫描曝光装置的扫描曝光装置(扫描器)中，在扫描曝光之后形成图案。因此，仅投影光学系统PO的图像形状的改变不够。对扫描期间的扫描方向上的图像畸变求平均，并且需要对此进行考虑。首先，当倍率改变时，通过与步进器相同的方法，改变投影光学系统PO的倍率。另外，需要改变标线R和基板的相对扫描速度(同步速度比)。通过改变投影光学系统PO的倍率，能够改变非扫描方向上的倍率。通过改变标线R和基板的同步速度比，能够改变扫描方向上的倍率。扫描器的主控制器能够产生由图8C中的虚线指示的正方形图案被改变为由实线指示的矩形形状的图像畸变(矩形分量)。通过对标线R和基板在扫描方向上的相对角度给予偏置，能够产生如图8D中的实线指示的图像畸变(菱形或者平行四边形图像畸变)。通过逐渐改变扫描期间的标线R和基板在扫描方向上的相对角度，能够产生如图8E中的实线指示的图像畸变。在日本特开第6-310399和7-57991号公报中，详细描述了通过改变标线和基板的同步速度比来改变扫描方向上的倍率，以及通过对标线和基板在扫描方向上的相对角度给予偏置来产生图像畸变。
以这种方式，扫描器能够在扫描方向和非扫描方向上独立地产生图像畸变，以通过对标线R和基板进行相对扫描(同步移动)，来形成标线R的图案图像。通过改变诸如扫描期间的同步速度比和扫描方向上的相对角度的条件，能够产生依据扫描位置改变的图像畸变。
通过上述方法，使用投影曝光装置200来制作符合在后续阶段中使用的压印装置100的转印图案的形状(第二拍摄布置)的形状(第一拍摄布置)的下层。投影曝光装置通常针对各拍摄区域进行曝光处理。然而，在压印处理中，在转印时用树脂填充模具的三维结构花费时间。因此，同时将图案转印到一个或更多个拍摄区域(例如多个拍摄区域)的效率高。即，一次经历转印的拍摄区域的数量在投影曝光装置和压印装置之间可能不同。检查如图9A所示的压印装置一次在4个拍摄区域中形成图案的情况。在这种情况下，在转印区域中产生针垫形状，因此4个拍摄区域A至D具有不同的形状。为了在该压印处理步骤(第二步骤)存在于后续阶段中时，在先前的投影曝光步骤(第一步骤)中对下层的形状进行校正，需要掌握这4个各自的拍摄区域中的图案的形状，并对其进行管理和转印。
不仅需要考虑整个压印区域的畸变和变形，还需要考虑如图9B所示的在压印区域中形成的拍摄区域(图案)的相对位置。
下文中，将压印区域中的拍摄区域(图案)的位置和形状等统称为“标记布置”。
图9C示出了使用压印装置针对作为单位的4个拍摄区域进行压印处理的示例。在这种情况下，4个拍摄区域A至D的拍摄布置的形状是不同的。因此，投影曝光装置需要形成下层图案，使得4个拍摄区域中的各个中的重叠误差在容许范围内。在基板端部，仅可以形成4个拍摄区域中的一些。因此，需要对经历压印的拍摄区域的位置和校正量进行管理，以由投影曝光装置转印图案。当一次在基板的整个表面上压印图案时，形状可能在所有拍摄区域之间是不同的。因此，需要针对各个拍摄区域对校正量进行管理，并且由投影曝光装置转印图案。
此外，当使用投影曝光装置形成下层图案时，期望使拍摄区域之间的差最小以同时经历压印。例如，对于扫描器，转印性能可能依据曝光时的扫描方向而改变。因此，希望在所有拍摄区域中在相同的方向上进行扫描曝光，以同时经历压印。
参照图10描述根据本发明的在基板上形成图案的光刻系统。该光刻系统包括测量装置300、信息处理装置400、压印装置100以及投影曝光装置200。该光刻系统还包括对由压印装置100或者投影曝光装置200形成的光致抗蚀图案进行显影的显影装置以及蚀刻装置。投影曝光装置200在基板上的各拍摄区域中形成下层图案(第一图案)，并且限定第一拍摄布置。
压印装置100针对使用投影曝光装置200限定的第一拍摄布置中的每个或多个拍摄区域进行压印处理，从而在下层图案上形成第二图案，并且限定第二拍摄区域。测量装置300进行测量，以获得在进行压印处理时在基板上可限定的估计的第二拍摄布置。信息处理装置(获得单元)400获得测量装置300的测量结果，并且将其保持作为估计的第二拍摄布置的信息。
下面，说明测量装置300、信息处理装置400、压印装置100和投影曝光装置200的操作以及当光刻系统在基板上形成图案时它们之间的信息交换。
(步骤S1)测量装置300测量图案表面11a的图案，以测量在模具11的图案表面11a上形成的图案的精度。其结果是，能够获得图案表面11a本身的形状。
(步骤S2)测量装置300或者压印装置中的示波器在压印装置保持模具11的状态下，或者在压印步骤中产生的图案的形状改变的影响大时，对压印装置中安装的必要步骤中的图案的形状进行测量。
(步骤S3)信息处理装置400存储步骤S1和S2中的测量结果。当图案的形状改变取决于模具11和压印装置的组合时，信息处理装置400保持组合信息和测量结果信息的集合，并对其进行管理。信息处理装置400类似地对基板表面上或者包括基板边缘的拍摄区域中的图案的变形进行管理。
(步骤S4)基于保持的信息，信息处理装置400向投影曝光装置200发送要通过曝光处理形成的下层图案的形状信息。投影曝光装置200基于从信息处理装置400接收到的下层图案形状信息，通过曝光处理转印图案。
(步骤S5)投影曝光装置200转印了下层图案的基板13经历诸如显影和蚀刻的步骤，从而形成下层图案。
(步骤S6)压印装置100通过对承载有下层图案的基板13进行压印处理，来将图案转印到基板13。信息处理装置400对用与对经历压印处理的基板13上压印一致图案形状的模具和压印装置进行管理。根据来自信息处理装置400的指令，向提供一致形状的模具/压印装置发送基板13，并且处理前进到基于压印的转印步骤。
(步骤S7)向诸如显影或者蚀刻的下一步骤发送压印装置100转印了图案的基板13。
通过进行上述步骤S1至S7，即使当在多个拍摄区域中同时进行压印处理时，也能够使模具11的转印图案形状和下层形状彼此一致。本实施例采用了投影曝光装置作为将图案转印到下层的光刻装置。然而，也可使用带电粒子束描绘装置等作为将图案转印到下层的光刻装置。
在上述实施例中，压印装置能够使用校正机构进行形状校正。例如，由曝光装置制造的基板具有制造误差。当压印装置对基板进行压印时，该制造误差作为拍摄形状中的误差保留。能够通过压印装置中的校正机构对拍摄形状中的该误差进行校正。
此外，在另一示例中，能够在下层侧对所有制造误差进行校正。然而，在一系列处理中进行多次图案转印。因此，自然存在拍摄形状的变形的容许量。因此，存在减小拍摄形状的变形量的需要。在这种情况下，能够想到由压印装置进行校正的一部分，并且在下层侧进行校正的其余部分的校正方法。在这种情况下，能够在S3中向信息处理装置400发送压印装置100中的校正项目和校正量，或者如果该校正项目和校正量在压印装置100中是固有的，则信息处理装置400能够从开始作为信息对该校正项目和校正量进行处理。然后，在S4中，向曝光装置200发送在S3中发送的、通过从要压印的图案形状中减去压印装置能够进行的校正的项目和量而获得的形状，并且制造下层。通过向压印装置100发送在S4中制造的下层，并且使用压印装置100的校正机构进行形状校正，能够进行大幅的形状(具有较小的校正量)的压印操作。
在该实施例中，作为压印装置的形状校正机构说明了校正机构16。然而，压印装置的形状校正机构不限于校正机构16。在本发明中能够使用能够在压印装置中对形状进行校正的形状校正机构。
[制造物品的方法]
根据本发明的实施例的制造物品的方法适于制造诸如微型设备(例如半导体设备)或者具有微结构的元件的物品。该制造方法包括使用包括投影曝光装置200和压印装置100的光刻装置在基板上形成图案的步骤。此外，该制造方法包括对形成了图案的基板进行处理的其他公知步骤(例如，氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平面化、蚀刻、光致抗蚀去除、切割、粘合以及封装)。根据本实施例的制造物品的方法在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个方面优于传统方法。
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。所附权利要求的范围符合最宽的解释，以使其涵盖所有这种变型以及等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种在基板上形成图案的方法，所述方法包括：
第一步骤，在所述基板上的多个第一拍摄区域中的各个中依次形成第一图案；以及然后
第二步骤，针对所述基板上的多个第二拍摄区域中的各个，依次进行在使所述基板上的压印材料和模具彼此接触的同时使所述压印材料固化的压印处理，从而在所述基板上的所述压印材料上形成第二图案，其中，所述多个第二拍摄区域中的各个包括至少两个第一拍摄区域，在所述至少两个第一拍摄区域中的各个中，形成有所述第一图案，
其中，在所述第二步骤中，在使所述模具变形的同时进行所述压印处理，并且
其中，在所述第一步骤中，基于关于所述第二图案的估计形状的信息，在所述多个第一拍摄区域中的各个中依次形成所述第一图案，使得在所述第二步骤中，能够以使所述第一图案和所述第二图案的重叠误差在容许范围内的方式进行所述压印处理，其中所述第二图案是通过使所述模具变形而能够在所述基板上形成的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一步骤中，使用被配置为经由投影光学系统将掩模的图案投影到所述基板并且对所述基板进行曝光的投影曝光装置形成所述第一图案。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第一步骤中，以通过调整构成所述投影光学系统的光学元件或者所述掩模的位置或姿势、使所述第一图案和所述第二图案的重叠误差在容许范围内的方式，形成所述第一图案。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息还包括将要在所述压印处理中使用的所述模具和压印装置的标识数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息还包括经历所述压印处理的拍摄区域的位置的数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述压印处理中将要使用的所述模具的形状的测量结果生成所述信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述压印处理中将要使用的压印装置中安装的所述模具的形状的测量结果生成所述信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，基于通过所述压印处理形成所述第二图案而限定的拍摄布置的测量结果生成所述信息。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，基于在所述压印处理中将要使用的所述压印装置中布置的检测器的测量结果生成所述信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信息包括对之前形成了图案的基板上的所述第一图案和所述第二图案的差分的测量结果。
11.一种在基板上的多个第一拍摄区域中的各个中形成第一图案的光刻装置，
其中，当在所述多个第一拍摄区域中的各个中形成所述第一图案之后，通过进行在使所述基板上的压印材料和模具彼此接触的同时使所述压印材料固化的压印处理，在所述基板上的多个第二拍摄区域中的各个中形成第二图案，所述多个第二拍摄区域中的各个包括至少两个第一拍摄区域，在所述至少两个第一拍摄区域中的各个中，形成有所述第一图案；并且
其中，所述光刻装置包括：
获得单元，其被配置为获得关于所述第二图案的估计形状的信息，其中所述第二图案是通过在使所述模具变形的同时进行形成所述第二图案的所述压印处理而能够在所述基板上形成的；以及
控制器，其被配置为基于由所述获得单元获得的所述信息，在所述多个第一拍摄区域中的各个中依次形成所述第一图案，使得能够以使所述第一图案和所述第二图案的重叠误差在容许范围内的方式，进行所述压印处理。
12.根据权利要求11所述的光刻装置，其中，所述信息包括所述模具中形成的图案形状。
13.一种在基板上形成图案的光刻系统，所述光刻系统包括：
光刻装置，其被配置为在所述基板上的多个第一拍摄区域中的各个中依次形成第一图案；以及
压印装置，其被配置为针对所述基板上的多个第二拍摄区域中的各个，依次进行在使模具与压印材料接触的同时使所述压印材料固化的压印处理，从而在所述基板上的所述压印材料上形成第二图案，其中，所述多个第二拍摄区域中的各个包括至少两个第一拍摄区域，在所述至少两个第一拍摄区域中的各个中，形成有所述第一图案，
其中，基于关于所述第二图案的估计形状的信息，所述光刻装置在所述多个第一拍摄区域中的各个中依次形成所述第一图案，使得能够以使所述第一图案和所述第二图案的重叠误差在所述压印装置的容许范围内的方式进行所述压印处理，其中所述第二图案是通过使所述压印装置中的所述模具变形而能够在所述基板上形成的。
14.一种制造物品的方法，所述方法包括：
通过使用光刻系统在基板上形成图案；以及
对形成了所述图案的所述基板进行处理以制造所述物品，
所述光刻系统包括：
光刻装置，其被配置为在所述基板上的多个第一拍摄区域中的各个中依次形成第一图案；以及
压印装置，其被配置为针对所述基板上的多个第二拍摄区域中的各个，依次进行在使模具与压印材料接触的同时使所述压印材料固化的压印处理，从而在所述基板上的所述压印材料上形成第二图案，其中，所述多个第二拍摄区域中的各个包括至少两个第一拍摄区域，在所述至少两个第一拍摄区域中的各个中，形成有所述第一图案，
其中，基于关于所述第二图案的估计形状的信息，所述光刻装置在所述多个第一拍摄区域中的各个中依次形成所述第一图案，使得能够以使所述第一图案和所述第二图案的重叠误差在所述压印装置的容许范围内的方式进行所述压印处理，其中所述第二图案是通过使所述压印装置中的所述模具变形而能够在所述基板上形成的。
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