CN110244519A - 图案形成装置、基板保持装置和物品制造方法 - Google Patents

图案形成装置、基板保持装置和物品制造方法 Download PDF

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Abstract

公开了图案形成装置、基板保持装置和物品制造方法。提供了图案形成装置，包括：保持单元，被配置成吸附并保持基板；和光学系统，被配置成从基板的吸附面侧检测在由保持单元保持的基板上形成的对准标记。图案形成装置设置有在用于在基板上形成图案的图案形成光和用于检测对准标记的对准标记检测光之间执行波长分离的波长分离元件。

Description

图案形成装置、基板保持装置和物品制造方法
技术领域
本发明涉及图案形成装置、基板保持装置和物品制造方法。
背景技术
用于通过投影光学系统在基板上投影掩模图案并转印图案的曝光装置用于通过使用光刻技术制造半导体器件和液晶显示元件。
近来，曝光装置不仅用于制造包括存储器和逻辑电路的集成电路(IC)芯片，而且还用于制造使用穿透通孔处理产生的层压设备(比如微机电系统(MEMS)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)。
曝光装置基于在基板的背面侧(将通过卡盘(chuck)吸附并固定的面一侧)形成的对准标记执行用于使诸如硅晶片之类的基板的正面侧曝光给光的曝光处理。需要曝光处理以从基板的正面侧形成穿透通孔，从而与基板的背面侧的电路进行电连接。为此，有必要检测在基板背面侧形成的对准标记(以下称为“背面对准”)。
日本专利申请特许公开No.2002-280299讨论了一种光刻装置，其包括用于对准标记检测的光学系统，该光学系统部署在基板的背面侧以执行背面对准。日本专利申请特许公开No.2002-280299讨论了一种通过使用部署在基板台上的用于对准标记检测的光学系统来从基板台侧观察对准标记以检测标记图像的技术。
如果如在日本专利申请特许公开No.2002-280299中所讨论的那样在基板台上配置用于对准标记检测的光学系统，那么，取决于用于对准标记检测的光学系统的检测视野的位置，用于曝光基板的曝光光可能进入用于对准标记检测的光学系统。
当用曝光光照射用于对准标记检测的光学系统中的光学构件时，光学特性可能改变，例如，光学构件的颜色或透射率可能降级。如果用于对准标记检测的光学系统在光学特性方面改变，那么使用对准标记进行定位控制所需的时间增大，有可能降级设备制造中的生产率。此外，对准标记检测精度的降级可能造成定位精度降级。
发明内容
根据本发明的一方面，一种用于在基板上形成图案的图案形成装置包括：保持单元，被配置成保持基板；和光学系统，被配置成从基板的保持面侧检测在由保持单元保持的基板上形成的对准标记。光学系统包括：分离元件，该分离元件分离用于在基板上形成图案的图案形成光和用于检测对准标记的对准标记检测光。
根据本发明的另一方面，一种物品制造方法包括：通过从基板的保持面侧检测在被保持的基板上形成的对准标记来定位被保持的基板；在被定位的基板上形成图案；和通过加工其上形成有图案的基板来制造物品，其中，在所述定位中，通过使用已经通过分离元件的对准标记检测光来检测对准标记，该分离元件分离用于在基板上形成图案的图案形成光和用于检测对准标记的对准标记检测光。
参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。以下描述的本发明的各实施例能够被单独实施或作为多个实施例的组合实施。在必要的情况下或在将各实施例的特征或元素组合在一个实施例中是有利的情况下，可以将不同实施例的特征进行组合。
附图说明
图1是示意性地图示出曝光装置的图。
图2是图示出基板和基板台的平面图。
图3是示意性地图示出基板对准检测系统的图。
图4是图示出光学系统的配置的图。
图5是图示出基板与卡盘之间的布局关系的图。
图6是图示出根据第一示例性实施例的光学系统的配置的图。
图7是图示出根据第二示例性实施例的光学系统的配置的图。
图8是图示出根据第三示例性实施例的光学系统的配置的图。
图9是图示出根据第四示例性实施例的光学系统的配置的图。
具体实施方式
以下将参考附图描述本发明的示例性实施例。
图1示意性地图示出根据本示例性实施例的一方面的曝光装置200的配置。曝光装置200是用于在基板上形成图案的光刻装置(图案形成装置)的示例。曝光装置200包括用于保持掩模(中间掩模(reticle))1的掩模台2、用于保持基板102的基板台4和用于照明保持在掩模台2上的掩模1的照明光学系统5。曝光装置200还包括：用于将掩模1的图案的图像投影在保持在基板台4上的基板102上的投影光学系统6，和用于执行整个曝光装置200的整体控制操作的控制单元(计算机)17。
根据本示例性实施例的曝光装置200是在扫描方向上同时扫描掩模1和基板102时将掩模1的图案转印到基板102上的扫描曝光装置(扫描仪)。但是，曝光装置200可以是在掩模1固定的情况下将掩模1的图案投影到基板102上的曝光装置(步进机(stepper))。
在以下描述中，与投影光学系统6的光轴一致的方向(光轴方向)是指Z轴方向，在垂直于Z轴方向的平面中的对掩模1和基板102的扫描方向是指Y轴方向，并且垂直于Y轴和Z轴方向的方向(非扫描方向)是指X轴方向。围绕X轴、Y轴和Z轴的旋转方向分别是指θX、θY和θZ方向。
照明光学系统5利用具有均匀照度分布的光(曝光光)照明掩模1，更具体而言，照明掩模1上的预定照明区域。一般而言，使用波长范围为100nm至400nm的近紫外光作为曝光光。可用的曝光光的示例包括超高压汞灯的g线(波长大约是436nm)和i线(波长大约是365nm)、KrF准分子激光(波长大约是248nm)、ArF准分子激光(波长大约是143nm)和F2激光(波长大约是157nm)。波长为几纳米至几百纳米的极紫外(EUV)光可以用作曝光光来制造更微小的半导体器件。在下文中，曝光光也称为图案形成光。
掩模台2可以在垂直于投影光学系统6的光轴的平面中(即在XY平面中)二维地移动，并且可以在θZ方向上旋转。掩模台2是由诸如线性马达(未示出)之类的驱动设备单轴驱动或六轴驱动的。
反射镜7部署在掩模台2上。激光干涉仪9部署在面向反射镜7的位置处。激光干涉仪9实时地测量掩模台2的二维位置和旋转角度，并将测量结果输出到控制单元17。控制单元17基于激光干涉仪9的测量结果控制掩模台2的驱动设备以定位保持在掩模台2上的掩模1。
包括多个光学元件的投影光学系统6以预定的投影倍率β将掩模1的图案投影到基板102上。将光敏剂(抗蚀剂)涂在基板102上。当掩模1的图案的图像投影到光敏剂上时，在光敏剂上形成潜像图案。根据本示例性实施例的投影光学系统6例如是具有1/4或1/5的投影倍率β的缩小光学系统。
基板台4包括用于经由作为用于吸附并保持基板102的基板保持装置的卡盘来保持基板102的Z台、用于支撑Z台的XY台和用于支撑XY台的基座。基板台4由诸如线性马达之类的驱动设备驱动。用于吸附并保持基板102的卡盘能分离地附连到基板台4。
反射镜8部署在基板台4上。激光干涉仪10和12部署在面向反射镜8的位置处。激光干涉仪10实时地测量基板台4的X轴、Y轴和θZ方向位置，并将测量结果输出到控制单元17。以类似的方式，激光干涉仪12实时地测量基板台4的Z轴、θX和θY方向位置，并将测量结果输出到控制单元17。控制单元17基于来自激光干涉仪10和12的测量结果控制用于基板台4的驱动设备以定位保持在基板台4上的基板102。
掩模对准检测系统13部署在掩模台2附近。掩模对准检测系统13经由投影光学系统6检测掩模台2上保持的掩模1上的掩模基准标记(未示出)和部署在基板台4上的台基准板11上的基准标记39。
通过使用与基板102实际曝光时使用的光源相同的光源，掩模对准检测系统13经由投影光学系统6照明掩模1上的掩模基准标记以及基准标记39。掩模对准检测系统13通过使用图像传感器(例如诸如电荷耦合器件(CCD)相机之类的光电换能器)来检测来自掩模基准标记以及基准标记39的反射光。基于来自图像传感器的检测信号，执行掩模1与基板102之间的定位(对准)。在这种情况下，掩模1与基板102之间的相对位置关系(X，Y，Z)可以通过对准掩模1上的掩模基准标记和台基准板11上的基准标记39的位置和焦点来对准。
掩模对准检测系统14部署在基板台4上。当基准标记39是透射型标记时，使用作为透射型检测系统的掩模对准检测系统14。掩模对准检测系统14通过使用与基板102实际曝光时使用的光源相同的光源来照明掩模1上的掩模基准标记以及基准标记39，并通过使用光量传感器检测来自标记的透射光。在这种情况下，掩模对准检测系统14在X轴(或Y轴)和Z轴方向上移动基板台4时检测已经透过基准标记的透射光的光量。这使得能够将掩模1上的掩模基准标记和台基准板11上的基准标记39的位置和焦点对准。以这种方式使用掩模对准检测系统13或14使得能够对准掩模1和基板102之间的相对位置关系(X，Y，Z)。
台基准板11以台基准板11的正面与基板102的正面几乎在相同高度的方式被部署在基板台4的拐角处。台基准板11可以部署在基板台4的一个拐角处或者部署在基板台4的多个拐角处。
如图2中所示，台基准板11包括要由掩模对准检测系统13或14检测的基准标记39和要由基板对准检测系统16检测的基准标记40。图2是图示出从Z轴方向观察时晶片3和基板台4的平面图。台基准板11可以具有多个基准标记39和多个基准标记40。基准标记39与40之间的位置关系(在X轴和Y轴方向上)被设置为预定的(已知的)位置关系。基准标记39和40可以是共用的标记。如图2中所示，在晶片3上的投射区域(shot area)之间的划片槽中形成对准标记。
聚焦检测系统15包括用于将光投影到基板102的正面上的投影系统和用于接收在基板102的正面上反射的光的光接收系统。聚焦检测系统15检测基板102的Z轴方向位置并将检测结果输出到控制单元17。控制单元17基于聚焦检测系统15的检测结果控制用于驱动基板台4的驱动设备，以调节保持在基板台4上的基板102的Z轴方向位置和倾斜角度。
基板对准检测系统16包括光学系统，比如用于照明标记的照明系统和用于利用来自标记的光形成标记的图像的成像系统。基板对准检测系统16检测各种标记，例如，在基板102上形成的对准标记和台基准板11上的基准标记40，并将检测结果输出到控制单元17。控制单元17基于基板对准检测系统16的检测结果来控制用于驱动基板台4的驱动设备，以调节保持在基板台4上的基板102的X轴和Y轴方向位置或θZ方向旋转角度。
基板对准检测系统16包括用于基板对准检测系统16的聚焦检测系统(自动聚焦(AF)检测系统)41。就像聚焦检测系统15，AF检测系统41包括用于将光投影到基板102的正面上的投影系统以及用于接收在基板102的正面上反射的光的光接收系统。在AF检测系统41被用于聚焦基板对准检测系统16时，聚焦检测系统15被用于聚焦投影光学系统6。
一般而言，用于检测基板102侧的标记的检测系统的配置大致分为两种系统：离轴对准(OA)检测系统和通过透镜对准(TTL)检测系统。OA检测系统在不使用投影光学系统的情况下光学地检测在基板102上形成的对准标记。TTL检测系统经由投影光学系统通过使用具有与曝光光的波长不同的波长的光(非曝光光)来检测在基板102上形成的对准标记。虽然在本示例性实施例中基板对准检测系统16是OA检测系统，但是对准检测方法不限于此。例如，当基板对准检测系统16是TTL检测系统时，基板对准检测系统16经由投影光学系统6检测在基板102上形成的对准标记。但是，其基本配置类似于OA检测系统。
下面将参考图3详细描述基板对准检测系统16。图3是示意性地图示出基板对准检测系统16的具体配置的图。基板对准检测系统16用作用于检测各种标记的检测单元。例如，基板对准检测系统16检测在基板102的正面上形成的对准标记(第一标记)，并且还检测在基板102的背面上形成的对准标记(第二标记)。基板102的背面是指将由用于吸附并保持基板的卡盘吸附并固定的基板102的吸附面侧的面。基板102的正面是指与基板102的吸附面侧相对的面，并且是涂有用于图案形成的光敏剂的面。基板对准检测系统16检测在卡盘上形成的基准标记(下面描述)。为了简化描述，图3图示出基板对准检测系统16检测在图2所示的基板102的正面侧形成的对准标记(下文中称为“正面侧标记”)19的示例情况。假设基板102由Si晶片制成。
光源20发射作为具有不透过基板102的波长的光的可见光(例如，波长范围为400nm至800nm的光)以及作为具有透过基板102的波长的光的红外光(例如，波长范围为800nm至1500nm的光)。来自光源20的光通过第一中继光学系统21、波长滤板22和第二中继光学系统23，并到达定位在基板对准检测系统16的光瞳面(物面的光学傅里叶变换面)上的孔径光阑24。
具有待透射的光的不同波长带的多个滤光器设置在波长滤板22上。在控制单元17的控制下，多个滤光器中的一个被选择并部署在基板对准检测系统16的光路上。根据本示例性实施例，用于透射可见光的可见光滤光器和用于透射红外光的红外光滤光器部署在波长滤板22上。当这两个滤光器在它们之间切换时，滤光器之一用可见光或红外光照明标记。波长滤板22被配置成使得能够部署附加的滤光器。
作为孔径光阑24，部署具有不同照明σ值(孔径直径)的多个孔径光阑。在控制单元17的控制下，通过切换部署在基板对准检测系统16的光路上的孔径光阑，可以改变用于照明标记的光的照明σ值。孔径光阑24被配置成使得能够部署附加的孔径光阑。
已经到达孔径光阑24的光经由第一照明系统25和第二照明系统27被引导到偏振分束器28。被引导到偏振分束器28的光中的垂直于图3的纸面的S偏振光被偏振分束器28反射，并透过数值孔径(NA)光阑26和λ/4板29从而被转换成圆偏振光。透过λ/4板29的光通过物镜30并照明形成在基板102上的正面侧标记19。NA光阑26可以通过在控制单元17的控制下改变孔径量来改变NA。
来自正面侧标记19的反射光、衍射光和散射光通过物镜30，透过λ/4板29从而被转换成平行于图3的纸面的P偏振光，并且经由NA光阑26透过偏振分束器28。透过偏振分束器28的光经由中继透镜31、第一成像系统32、彗形像差调节光学构件35和第二成像系统33在光电换能器(诸如电荷耦合器件(CCD)传感器)34上形成正面侧标记19的图像。光电换能器34捕获(检测)正面侧标记19的图像并取得检测信号。当在光电换能器34上形成在基板102的背面上形成的对准标记的图像时，光电换能器34捕获对准标记的图像并取得检测信号。
当基板对准检测系统16检测到在基板102上形成的正面侧标记19时，在正面侧标记19上涂有(形成)抗蚀剂(透明层)。因而，当使用单色光或具有窄波长带的光时，生成干涉条纹。在这种情况下，干涉条纹信号被添加到来自光电换能器34的检测信号，从而使得不能以高精度检测正面侧标记19。一般而言，通过使用用于发射具有宽带宽波长的光的光源作为光源20，降低了干涉条纹信号被添加到来自光电换能器34的检测信号的可能性。
处理单元45基于由光电换能器34捕获的标记图像来执行用于取得标记的位置的处理。但是，控制单元17或外部控制装置可以包括处理单元45的功能。
作为用于检测基板102上的对准标记的方法，通过从基板102的正面侧照明标记来检测标记。将在下面描述用于通过从基板的背面侧照明标记来检测标记的配置。
图4图示出用于从卡盘101侧检测对准标记103的光学系统100。图4是图示出包括光学系统100的配置的截面图。光学系统100位置固定在用于吸附并保持基板102的卡盘101(保持构件)内并与卡盘101一体地形成。对准标记103在基板102的背面上形成或者在基板102的正面和背面之间形成。
光学系统100包括透镜104和107、反射镜105和106以及用于透射或反射来自基板对准检测系统16的照明光(下文中称为对准标记检测光)的透镜镜筒。光学系统100是用于通过使用对准标记检测光来照明基板102上的对准标记103以在与基板102分离的位置处的像面上形成对准标记103的图像的中继(图像形成)光学系统。
基板对准检测系统16检测在像面上形成的对准标记103的图像，并取得对准标记103的位置。像面的Z轴方向高度可以在设计中任意改变。因此，可以将像面的高度随基板102的厚度和标记位置变化的范围设置为落在基板台4的Z轴方向驱动范围内。
通过将对准标记检测光的光源和光电换能器部署在基板对准检测系统16中，并且在光学系统100中配置中继光学系统，抑制了卡盘101的热变形并减轻了重量。期望对准标记检测光的波长是近红外光的波长，800nm以上且1500nm以下。波长在这个波长范围内的光透过硅。
像面的位置随着对准标记103在基板102上的位置的改变(即，改变从基板102的卡盘101吸附面到对准标记103的距离)而改变。因此，依赖于从吸附面到对准标记103的距离，基板台4在Z轴方向上移动以使得像面落在由基板对准检测系统16可检测的焦深内。
根据本发明的本示例性实施例，考虑到标记位置测量精度和光学系统的尺寸，光学系统100的检测(观察)视野大约为并且光学系统100的倍率为1。位置测量精度大约为500nm。例如，如果光学系统100是倍率缩小系统，那么观察视野被放大，但是测量精度降级。虽然进一步增大光学系统100的透镜直径会增大观察视野，但是卡盘101中的空间受限。
图5是图示出从Z轴方向看的卡盘101的俯视图。图5图示出卡盘101吸附着基板102的状态。除了用点线指示的光学系统100之外，卡盘101还在X轴方向上从光学系统100移位的位置处设置有光学系统100'。光学系统100'具有与光学系统100类似的配置。
图4是图示出沿着图5中所示的线Y-Y'截取的光学系统100的截面图。光学系统100照明在其观察视野(检测区域)164内的对准标记103以在像面163上形成对准标记103的图像。除了对准标记103之外，基板102还在X轴方向上从对准标记103移位的位置处设置有对准标记103'。光学系统100'照明观察视野164'内的对准标记103'以在像面163'上形成对准标记103'的图像。这使得能够通过使用光学系统100和100'来相对于基板102的中心位置测量基板102的X轴和Y轴方向位置以及绕Z轴的旋转角度(旋转位置)θ。
当卡盘101部署在基板台4上而没有移位时，光学系统100和100'的观察视野164和164'部署成在Y轴方向位置方面完全相同。由于光学系统100和100'的配置(光路长度)完全相同，因此当卡盘101部署在基板台4上而没有移位时，像面163和163'也部署成在Y轴方向位置方面完全相同。
卡盘101能分离地附连到基板台4。依赖于待吸附和固定的基板或出于维护的目的，卡盘101被用其他卡盘替换。光学系统100的观察视野的像高(X轴和Y轴方向位置)相对于卡盘101被固定。因而，当要通过卡盘101吸附和固定的基板102的投射布局或者对准标记103的位置改变时，光学系统100可能无法检测对准标记。
在这种情况下，卡盘101被移除并用光学系统100的观察视野的位置不同的新卡盘替换。更具体而言，取决于要被卡盘101吸附和固定的基板102的投射布局或对准标记103的位置来替换卡盘101，并且改变光学系统100的观察视野的像高。如果光学系统100被弄脏或损坏，那么可以容易地更换其上部署有光学系统100的整个卡盘101。
曝光装置200具有用于搬入或搬出卡盘101的卡盘更换机制(未示出)。当卡盘101被搬出时，被真空吸附并固定在基板台4上的卡盘101的吸力被关断。然后，通过卡盘更换机制使卡盘101上升并从基板台4移动。当卡盘101被搬入时，卡盘101通过卡盘更换机制移动到基板台4上。然后，从基板台4突出的多个定位销插入卡盘101上的定位孔中，以执行定位。然后，接通卡盘101的吸力以将卡盘101固定到基板台4上。
在这种情况下，通过相对于基板台4上的定位销放大卡盘101上的定位孔以在定位孔和定位销之间形成间隙，定位销可以容易地装配到卡盘101上的定位孔中。但是，过大的间隙会增大基板台4上的卡盘定位误差。例如，卡盘101大幅旋转角度θ，从而使光学系统100的观察视野从预定位置移位。一旦光学系统100的观察视野从预定位置移位，那么当基板102部署在卡盘101上的预定位置处时，可能就无法检测基板102的对准标记103。
根据本示例性实施例，如图5中所示，用于测量光学系统100的检测视野的位置的基准标记401和401'被固定在卡盘101上的预定位置处。基准标记401在固定在卡盘101上的标记板410上形成。基准标记401'在固定在卡盘101上的标记板410'上形成。为了测量X轴和Y轴方向的位置，具有二维特征的基准标记401和401'是期望的。期望标记的示例包括正方形内部的十字形形状、十字形形状以及在X和Y方向上具有一定长度的其它标记。
为了以更高的精度计算卡盘101的旋转角度θ，期望地在远离卡盘101(基板布置区域)的中心位置(图5中所示的点划线的交点)的位置处尽可能多地形成基准标记401和401'。在图5所示的示例中，基准标记401和401'在X轴方向上的卡盘101的最外边缘附近形成。基准标记401和401'可以以这样的方式形成：当卡盘101部署在基板台4上而不移位时，Y轴方向位置变得完全相同。
下面将详细描述本发明的问题。如图5中所示，由于对准标记103的像面163一般设置在基板102的边缘附近，因此当在基板102的周边区域中形成图案时，曝光光有可能进入光学系统100。对准标记103的像面163可以有可能设置在距基板102的边缘大的距离处。在这种情况下，光学系统100的尺寸将增大。
光学系统100的尺寸的增大造成用于保持基板102的卡盘101和基板台4的尺寸增大。因此，期望光学系统100尽可能小。
将描述当曝光光进入光学系统100时会出现的问题。作为曝光光，使用i线(波长大约是365nm)、KrF准分子激光(波长大约是248nm)和ArF准分子激光(波长大约是143nm)。当具有这种波长范围的光进入光学系统100时，会出现包括在光学系统100中的透镜、棱镜和其它光学构件的日晒作用或透射率降低。
如果用于对准标记检测的光学系统100的光学特性改变，那么使用对准标记进行定位控制所需的时间增大，从而可能降级设备制造中的生产率。此外，降级的对准标记检测精度可以造成定位精度降级。
根据本公开，为了显著减少曝光光进入包括在光学系统100中的光学特性可能改变的光学构件的光量，光学系统100设置有用于在曝光光和对准标记检测光之间执行波长分离的波长分离元件。一般已知具有高折射率的透镜材料有可能在光学特性方面改变(比如日晒作用)。同时，为了抑制光学系统100的尺寸，期望使用利用具有高折射率的透镜材料的光学构件。
一般而言，对波长为400nm的光具有1.80或更大的折射率的透镜材料对用作曝光光的近紫外光的耐受性低，并且有可能在光学特性方面改变(比如日晒作用)。根据以下示例性实施例，诸如二向色棱镜之类的波长分离元件部署在光学系统100中，以保护使用对波长为400nm的光具有1.80或更大的折射率的透镜材料的光学构件免受曝光光影响。
如上所述，根据本公开，使用具有高折射率的透镜材料的光学构件被用于抑制光学系统100的尺寸。同时，光学系统100设置有用于减少曝光光对使用具有高折射率的透镜材料的光学构件的照射量的波长分离元件。下面将详细描述本发明的每个示例性实施例的配置。
图6是图示出根据第一示例性实施例的光学系统100的配置的图。与图4中所示的那些构件完全相同的构件被指派相同的标号。图6图示出当在基板102的周边区域中形成图案时曝光光的照射区域202与对准标记检测光的照射区域201之间的关系。曝光光的照射区域202与对准标记检测光的照射区域201重叠的事实表明曝光光可能进入光学系统100。
根据第一示例性实施例，作为具有吸收或反射曝光光并透射对准标记检测光的光学特性的波长分离元件的二向色膜(波长分离膜)被沉积到透镜107'上。这使得能够显著减少进入透镜107'的曝光光的光量。特别是当通过使用作为有可能在光学特性方面改变(比如日晒作用)的材料的、对波长400nm的光具有1.80或更大的折射率的透镜材料来配置透镜107'时，这种配置是有效的。
采用根据本示例性实施例的配置使得能够显著减少曝光光到除透镜107'之外的光学元件的入射量。虽然通过将二向色膜沉积到透镜107'的至少一部分区域上可以取得本发明的效果，但是在透镜107'的整个面上设置二向色膜是期望的。
根据第一示例性实施例，考虑到在未部署基板102的状态下用曝光光照射卡盘101的情况，在透镜104'上设置二向色膜。二向色膜具有吸收或反射曝光光并透射对准标记检测光的光学特性。这使得能够保护诸如部署在透镜104'和107'之间的透镜之类的光学构件免受曝光光影响。
除了将二向色膜沉积到透镜上的方法之外，还能够在光学系统100的光路中部署具有吸收或反射曝光光并透射对准标记检测光的光学特性的二向色滤光器(波长分离滤光器)。此外，通过部署沉积有二向色膜的多个透镜，可以改善波长分离效果。
如果曝光光具有偏振特性，那么在光学系统100的光路中部署偏振板和偏振滤光器301使得能够显著减少进入可能在光学特性方面改变的光学构件的曝光光的照射量。如果曝光光不具有偏振特性，那么不需要部署偏振滤光器301。
图7是图示出根据第二示例性实施例的光学系统100的配置的图。与图6中所示的那些构件相同的构件被指派相同的标号。
在根据第二示例性实施例的光学系统100中，根据第一示例性实施例的光学系统100的反射镜106被替换为用于透射曝光光并反射对准标记检测光的二向色棱镜501。二向色棱镜501的面501a透射曝光光并反射对准标记检测光。这使得能够显著减少进入部署在从二向色棱镜501到对准标记103的光路中的光学构件的曝光光的照射量。
图8是图示根据第三示例性实施例的光学系统100的配置的图。与图6中所示的那些构件相同的构件被指派相同的标号。
根据第三示例性实施例的光学系统100包括棱镜501和502，棱镜501和502设置有光学膜，该光学膜具有吸收或反射曝光光并透射对准标记检测光的光学特性。棱镜501设置有光学膜501a。当曝光光被光学膜501a吸收或反射时，可以减少曝光光到棱镜501的入射量。特别是在通过使用作为有可能在光学特性方面改变(比如日晒作用)的材料的、对波长为400nm的光具有1.80或更大的折射率的透镜材料来配置棱镜501的情况下，这种配置是有效的。
棱镜502设置有光学膜502a。当曝光光被光学膜502a吸收或反射时，可以减少曝光光到棱镜502的入射量。当在基板102未部署在卡盘101上的状态下执行曝光光照射时，曝光光可能进入棱镜502。即使在这种情况下，设置光学膜502a也使得能够减少曝光光到棱镜502的入射量。
图9是图示出根据第四示例性实施例的光学系统100的配置的图。与图8中所示的那些构件相同的构件被指派相同的标号。根据第四示例性实施例，根据第三示例性实施例的棱镜502被二向色棱镜601替换。图9图示出当在基板102'的中心区域中形成图案时曝光光的照射区域202。对准标记103位于曝光光的照射区域202中。
根据本示例性实施例，假设基板102'由透射曝光光的材料(比如玻璃)制成。在这种情况下，曝光光的大量入射透过基板102'到达光学系统100。根据本示例性实施例，部署有反射对准标记检测光并透射已穿透基板102'的曝光光的二向色棱镜601。面601a反射对准标记检测光并透射曝光光。
二向色棱镜601透射已穿透基板102'的曝光光。这使得能够降低已经穿透基板102'的曝光光被包括在光学系统100中的光学构件反射进而使基板102'上的抗蚀剂曝光的风险。
<其它修改>
基板不限于基板102。对准标记103可以在基板102的背面(即，面向基板102的用于被卡盘101吸附的吸附面312的正面)上形成。在这种情况下，用于经由光学系统100照明对准标记103的光不需要透过诸如硅之类的基板102，因此不一定具有红外波长。
向其提供卡盘101的装置不限于曝光装置。卡盘101还可以应用于包括绘制装置和压印装置的光刻装置。绘制装置是用于通过使用带电粒子束(例如电子束和离子束)在基板上绘制图案的光刻装置。压印装置是用于在基板上模制诸如树脂之类的压印材料以在基板上形成图案的光刻装置。基板不限于Si晶片，并且可以由例如碳化硅(SiC)、蓝宝石、掺杂剂Si和玻璃制成。
<物品制造方法>
接下来，将描述通过使用上述光刻装置制造物品(例如半导体IC元件和液晶显示元件)的方法。使用包括根据各示例性实施例的光学系统100的光刻装置。
在物品制造方法中，作为第一处理，通过从基板102的保持面侧检测在被保持的基板102上形成的对准标记103来执行定位基板102的定位处理。随后，在定位的基板102上执行用于形成图案的图案形成处理，并且在其上形成有图案的基板102上执行显影和蚀刻处理。
本发明的物品制造方法在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个方面比常规方法更有利。上述光刻装置可以经济地以高吞吐量提供诸如高质量设备(包括半导体集成电路元件和液晶显示元件)之类的物品。
虽然已经基于上述示例性实施例具体描述了本发明，但是本发明不限于此，并且可以在本发明的范围内以各种方式进行修改。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。

Claims (20)

1.一种用于在基板上形成图案的图案形成装置，该图案形成装置包括：
保持单元，被配置成保持基板；和
光学系统，被配置成从基板的保持面侧检测在由保持单元保持时基板上形成的对准标记，
其中，光学系统包括：分离元件，该分离元件分离用于在基板上形成图案的图案形成光和用于检测对准标记的对准标记检测光。
2.根据权利要求1所述的图案形成装置，其中，分离元件是用于在图案形成光和对准标记检测光之间执行波长分离的波长分离元件。
3.根据权利要求2所述的图案形成装置，其中，波长分离元件吸收或反射图案形成光并且透射对准标记检测光。
4.根据权利要求3所述的图案形成装置，其中，波长分离元件是设置在透射对准标记检测光的透镜上的波长分离膜。
5.根据权利要求4所述的图案形成装置，其中，设置有波长分离膜的透镜是由对波长为400nm的光具有1.80或更大的折射率的材料制成的。
6.根据权利要求3所述的图案形成装置，其中，波长分离元件是设置在用于反射对准标记检测光的棱镜上且传播图案形成光的波长分离膜。
7.根据权利要求6所述的图案形成装置，其中，设置有波长分离膜的棱镜是由对波长为400nm的光具有1.80或更大的折射率的材料制成的。
8.根据权利要求3所述的图案形成装置，其中，波长分离元件是波长分离滤光器。
9.根据权利要求2所述的图案形成装置，其中，波长分离元件是透射图案形成光并且反射对准标记检测光的二向色棱镜。
10.根据权利要求2所述的图案形成装置，其中，波长分离元件是透射已经透过基板的图案形成光并且反射对准标记检测光的二向色棱镜。
11.根据权利要求1所述的图案形成装置，其中，图案形成光是紫外光。
12.根据权利要求11所述的图案形成装置，其中，紫外光是波长范围为100nm至400nm的近紫外光。
13.根据权利要求1所述的图案形成装置，其中，对准标记检测光是波长范围为800nm至1500nm的近红外光。
14.根据权利要求1所述的图案形成装置，还包括：被配置成检测对准标记的检测单元，
其中，检测单元检测经由光学系统形成在像面上的对准标记的图像以取得对准标记的位置。
15.根据权利要求14所述的图案形成装置，其中，检测单元的检测视野与图案形成光的照射区域重叠。
16.根据权利要求1所述的图案形成装置，其中，光学系统相对于保持单元的位置是固定的。
17.根据权利要求16所述的图案形成装置，其中，光学系统是固定地部署在保持单元中的中继光学系统。
18.根据权利要求1所述的图案形成装置，还包括：能移动的台，
其中，保持单元能附连到台并且能从台分离。
19.一种用于保持基板的基板保持装置，所述基板保持装置包括：被配置成从基板的保持面侧检测在基板上形成的对准标记的光学系统，
其中，光学系统包括：分离元件，该分离元件分离用于在基板上形成图案的图案形成光和用于检测对准标记的对准标记检测光。
20.一种物品制造方法，包括：
通过从基板的保持面侧利用对准标记检测光检测在被保持的基板上形成的对准标记来定位被保持的基板；
利用图案形成光在被定位的基板上形成图案；和
通过加工其上形成有图案的基板来制造物品，
其中，在所述定位中，通过使用已经通过分离元件的对准标记检测光在利用分离元件分离图案形成光之后检测对准标记，该分离元件分离用于在基板上形成图案的图案形成光和用于检测对准标记的对准标记检测光。
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