专利名称：图案转印设备、压印设备和图案转印方法
技术领域：
本发明涉及图案转印设备、压印设备和图案转印方法。具体地说，本发明涉及把印模的形状转印到待处理的部件上，从而实现加工的设备和方法。
背景技术：
近年来，如Stephan Y.Chou等在Appl.Phys.Lett.，Vol.67，Issue 21，pp.3114-3116(1995)中所述，已开发一种把在印模(mold)上形成的微细结构通过压力转印到诸如半导体、玻璃、树脂或金属之类加工件(或工件)上的精细加工技术，并且该技术已受到关注。这种技术称为纳米压印或纳米凹凸压印，因为它具有大约几纳米级的分辨力。除了半导体制造之外，该技术能够实现晶片级的三维结构的同时加工。为此，作为诸如光子晶体之类的光学器件，μ-TAS(微全分析系统)、生物芯片等的制造技术等，该技术已被预期适合于各种各样的领域。
下面说明在半导体制造中使用这种纳米压印，例如光压印方法的情况。
首先，在基板(例如，半导体晶片)上形成一层可光致固化的树脂材料。随后，把其上形成有所需的压印图案的印模压在树脂层上，之后用紫外线照射，以固化可光致固化的树脂材料。从而，压印结构被转印到树脂层上。随后，实现以树脂层作为掩膜的蚀刻等，从而把压印结构转印到基板上。
顺便提及，在半导体制造中，必须实现印模与基板的(位置)对准。例如，在目前的半导体制程(process rule)不大于100纳米的情况下，归因于设备的对准误差的容许量达到一般认为为几纳米到几十纳米的严格程度。
作为这样的对准方法，美国专利No.6696220提出一种方法，其中在印模和基板之间插入树脂质材料的状态下，使印模和基板相互接触，从而实现对准。在这种方法中，首先，可光致固化的树脂材料被有选择地涂到除设置到基板上的标记之外的一部分基板上。随后，印模被移动到与印模相对的位置。在这种状态下，减小印模与加工件(具有可光致固化材料的基板)之间的距离，以使印模接近到保证标记不被充满树脂材料的距离。在该方法中，在这种状态下实现对准，之后进行最终的施压。在该方法中，光学系统采用只观察在印模的标记附近具有较小聚焦深度的一部分的观察方法。
作为在待对准的两个物体处于分离状态下对准这两个物体的方法，提出了如日本专利申请公开(JP-A)Hei 10-335241中描述的使用两个图像拾取装置的方法。
在这种方法中，当实现作为第一物体的掩膜和作为第二物体的晶片的相对位置探测时，在照明光学系统一侧设置第三物体，分别在第三物体的与设置在第一和第二物体上的位置探测标记面对的两个表面上，向所述第三物体提供两个独立的参考对准标记。在这种方法中，第三物体上的参考对准标记和第一及第二物体上的位置探测标记的光学图像由图像拾取装置探测，从而探测第一物体与第二物体之间的位置偏差。
就印模与基板的对准来说，当在印模与基板直接或间接接触的状态下实现面内方向的对准时，这些印模和基板会受到不利影响。
例如，在如美国专利No.6696220描述的只有印模和基板通过树脂材料相互接触的状态下实现对准的方法中，在印模和基板之间产生较大位置偏差的情况下，当以高速较大地移动印模和基板时，印模和基板的破损可能性被进一步增大。另一方面，如果能够在印模和基板分离的状态下实现对准，那么印模和基板不会被破坏，从而进一步降低在印模接触树脂材料之后印模和基板之间的位置偏差的程度。从而，能够实现高速对准。
当在这样的分离状态下实现对准时，在如JP-A Hei 10-335241中所述的方法中，照明光学系统复杂，并且需要在其两个表面上具有高精度图案的第三物体。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的主要目的是提供一种能够高速实现对准的图案转印设备的压印设备。
本发明的另一目的是提供一种能够实现高速对准的图案转印方法。
根据本发明的一个方面，提供一种把在具备对准标记的印模上形成的压印图案转印到具备对准标记的基板上，或者转印到置于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印设备，所述图案转印设备包括在第一物体位置获得图像的第一图像拾取装置；和在与第一物体位置隔开的第二物体位置获得图像的第二图像拾取装置，其中印模的对准标记和基板的对准标记，或者参考基板的对准标记可放置在第一物体位置，基板的对准标记或参考基板的对准标记可放置在第二物体位置，其中通过第一和第二图像拾取装置观察放置在第一和第二物体位置的对准标记，从而获得与通过第一和第二图像拾取装置观察的对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息，和其中根据获得的信息实现面内方向上印模和基板之间的对准，从而把压印图案转印到基板或树脂材料上。
在根据本发明的图案转印设备中，最好通过比较在第一物体位置的参考基板的图像与在第二物体位置的参考基板的图像，获得和图像位置方面的差异有关的信息。此外，第一物体位置和第二物体位置之间的距离最好等于或大于基板和形成于印模上的压印图案通过树脂材料间接相互接触的距离。在一个优选实施例中，参考基板具备在其面对基板的表面上的对准标记，和在其面对印模的表面上的对准标记，并且厚度等于第一物体位置和第二物体位置之间的距离。提供给参考基板的对准标记最好被布置在尺寸与印模的图案区的尺寸相同的区域中。参考基板最好由将被转印形成于印模上的压印图案的基板本身构成。在本发明的图案转印设备中，最好通过在第二物体位置沿面内方向实现印模和基板之间的对准，并使对准的印模和基板直接相互接触，或者通过树脂材料间接相互接触，压印图案可被转印到基板或者树脂材料上。图案转印设备最好还包括调整进入第一和第二图像拾取装置的光线的量的光量调节机构。光量调节机构最好被这样构成，使得在第一和第二图像拾取装置的多个区域中，光线的量都是可调节的。
根据本发明的另一方面，提供一种把在具备对准标记的印模上形成的压印图案转印到具备对准标记的基板上，或者转印到置于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印方法。所述图案转印方法包括通过把提供给印模的对准标记和提供给参考基板的对准标记布置在第一物体位置，并通过第一图像拾取装置观察对准标记，获得第一图像的第一步骤，通过把提供给参考基板的对准标记布置在与第一物体位置分开的第二物体位置，并通过第二图像拾取装置观察对准标记，获得第二图像的第二步骤，和通过使用第一和第二图像，获得和对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息的第三步骤。在本发明的图案转印方法中，在第一步骤中，最好实现印模和参考基板之间的对准。此外，在第一步骤和第二步骤之间，最好保持参考基板在其面内方向上的位置。在第三步骤中，最好通过比较第二图像与布置在第二物体位置的参考基板的对准标记，获得和图像位置方面的差异有关的信息。在本发明的图案转印方法中，提供给参考基板的对准标记最好被布置在尺寸与印模的图案区的尺寸相同的区域中。此外，参考基板最好由将被转印形成于印模上的压印图案的基板本身构成。图案转印方法最好还包括在第三步骤之后，通过使印模和基板直接相互接触，或者通过树脂材料间接相互接触，从而在第一物体位置实现印模和基板间的对准，把压印图案转印到基板或者树脂材料上的第四步骤。当通过使印模和基板直接相互接触，或者通过树脂材料间接相互接触，把压印图案转印到基板或树脂材料上时，最好在从与第一物体位置分开的第二物体位置减小印模和基板或者树脂材料之间的距离的时候，实现印模和基板间的对准，从而实现压印图案的转印。此外，当通过使用第一和第二图像，获得和对准标记间的图像位置方面的差异有关的信息时，第三步骤最好包括从第一和第二图像拾取部分获得的第一和第二图像中选择多个区域的过程，在所述多个区域中的每一个中实现第一信号处理的过程，和根据第一信号处理的结果实现第二信号处理的过程。此外，当通过使用第一和第二图像，获得和对准标记间的图像位置方面的差异有关的信息时，第三步骤最好包括其中通过使用具有不同间距的光栅作为对准标记，由第一和第二图像拾取部分获得的数据被重叠并进行信号处理，从而产生莫尔条纹，并利用产生的莫尔条纹的过程。图案转印设备的上述光量调节机构最好被用在本发明的图案转印方法中，以便在第一和第二图像拾取部分实现光量调节。此外，光量调节机构最好被用于在第一和第二图像拾取部分的多个区域中实现光量调节。在本发明的图案转印方法中，第一步骤最好包括通过在第一光量下，经由第一图像拾取部分观察对准标记，获得第一图像的过程，第二步骤最好包括通过在第二光量下，经由第二图像拾取部分观察对准标记，获得第二图像的过程。此外，在第三步骤中的在所述多个区域中的每一个中实现第一信号处理的过程之前，最好根据印模或基板的高度变化，进行放大率的校正。
根据本发明的另一方面，提供一种把形成于印模上的压印图案转印到基板或者置于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印设备。所述图案转印设备最好包括在第一聚焦深度获得图像的第一图像拾取部分，和在第二聚焦深度获得图像的第二图像拾取部分，其中提供给印模的第一对准标记和提供给基板的第二对准标记被置于第一聚焦深度之内，并通过第一图像拾取部分观察，从而获得第一图像，其中提供给印模或基板的第三对准标记被置于第二聚焦深度之内，并通过第二图像拾取部分观察，从而获得第二图像，其中通过利用第一和第二图像，获得与第一和第二图像拾取部分之间观察范围方面的差异有关的信息。
根据本发明的另一方面，提供一种对准具备对准标记的基板和具备对准标记的盘状物体的对准设备。所述对准设备最好包括在第一物体位置获得图像的第一图像拾取装置；和在与第一物体位置分开的第二物体位置获得图像的第二图像拾取装置，其中盘状物体的对准标记和基板的对准标记或者参考基板的对准标记可被置于第一物体位置，基板或参考基板的对准标记可被置于第二物体位置，其中通过第一和第二图像拾取装置观察置于第一和第二物体位置的对准标记，从而获得和通过第一及第二图像拾取装置观察的对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息，其中根据获得的信息实现面内方向上盘状物体和基板之间的对准。
根据本发明的另一方面，提供一种对准具备对准标记的基板和具备对准标记的盘状物体的对准方法。所述对准方法最好包括通过把提供给盘状物体的对准标记和提供给参考基板的对准标记置于第一物体位置，并通过第一图像拾取部分观察对准标记，获得第一图像的第一步骤；通过把提供给参考基板的对准标记置于与第一物体位置分开的第二物体位置，并通过第二图像拾取部分观察该对准标记，获得第二图像的第二步骤；和通过使用第一和第二图像，获得与对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息的第三步骤。
根据本发明的另一方面，提供一种实现具备第一对准标记的第一部件和具备第二对准标记的第二部件之间的对准，尤其是彼此相对布置的两个部件之间相对于面内方向的对准的对准方法。在该对准方法中，首先，准备用于观察位于第一物体位置的物体的第一图像拾取部分，和观察位于与第一物体位置分开的第二物体位置的物体的第二图像拾取部分。随后，获得与第一图像拾取部分和第二图像拾取部分之间观察范围方面的差异有关的信息。所述信息可以是例如与将分别由第一和第二图像拾取部分观察的观察位置的中心之间的相互偏离程度有关的信息。然后，当在第一部件的第一对准标记和第二部件的第二对准标记被布置成可分别由第一图像拾取部分和第二图像拾取部分观察的状态下使用所述信息的时候，实现第一部件和第二部件之间的对准。从而，能够在这两个部件彼此分开预定距离的状态下，实现这两个部件之间的严格面内对准。另外在第一部件的第一对准标记和第二部件的第二对准标记被布置成可分别由第一图像拾取部分和第二图像拾取部分观察的状态下实现对准之后，还能够减小第一部件和第二部件之间的距离。此外，可使这两个部件相互接触。上面所述的对准方法不仅适用于压印设备，而且适用于要求位置对准的各种设备。
结合附图，根据本发明的优选实施例的下述说明，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更明显。
图1(a)-1(d)是图解说明本发明的实施例1中的借助参考基板对准印模和基板的方法的示意图，其中图1(a)包括图解说明在参考基板被置于第一物体位置的状态下进行观察的情况的图，图1(b)包括图解说明在参考基板被置于第二物体位置的状态下进行观察的情况的图，图1(c)包括图解说明在基板被置于第二物体位置的状态下进行观察的情况的图，图1(d)包括图解说明在基板被置于第一物体位置的状态下进行观察的情况的图。
图2(a)-2(c)是图解说明实施例1中的参考基板的结构的示意图。
图3是图解说明实施例1中的光学测量系统的示意图。
图4是图解说明实施例1中的处理设备的示意图。
图5(a)-5(c)是图解说明本发明的实施例2中的借助参考基板对准印模和基板的方法的示意图，其中图5(a)包括图解说明在参考基板被置于预定位置的状态下进行观察的情况的图，图5(b)包括图解说明在基板被置于第二物体位置的状态下进行观察的情况的图，图5(c)包括图解说明在基板被置于第一物体位置的状态下进行观察的情况的图。
图6(a)-6(d)是图解说明本发明的实施例3中的信号处理方法的示意图，其中图6(a)包括图解说明在参考基板被置于第一物体位置的状态下进行观察的情况的图，图6(b)包括图解说明在参考基板被置于第二物体位置的状态下进行观察的情况的图，图6(c)包括图解说明在基板被置于第二物体位置的状态下进行观察的情况的图，图6(d)包括图解说明在基板被置于第一物体位置的状态下进行观察的情况的图。
图7(a)-7(f)是图解说明实施例3中的对准标记的示意图，其中图7(a)是图解说明用于单轴测量的第一对准标记的图，图7(b)是图解说明用于单轴测量的第二对准标记的图，图7(c)是图解说明用于单轴测量的合成图像的图，图7(d)是图解说明用于XYθ测量的第一对准标记，图7(e)是图解说明用于XYθ测量的第二对准标记，图7(f)是图解说明用于XYθ测量的合成图像。
图8(a)和8(b)是图解说明本发明的实施例4中的光学测量系统的示意图，其中图8(a)是图解说明其中进入图像拾取装置的光线由光学器件调节的结构的图，图8(b)是图解说明其中到达图像拾取装置的各个位置的光线由光学器件调节的结构的图。
图9(a)和9(b)是图解说明本发明的实施例4中的光学测量系统示意图，其中图9(a)是图解说明其中光线由光量控制设备调节的结构的图，图9(b)是图解说明其中光线由旋转式遮光器调节的结构的图。
图10(a)-10(d)是图解说明实施例4中使用的标记的示意图，其中图10(a)表示印模标记，图10(b)表示基板标记，图10(c)表示具有周期性结构的印模标记，图10(d)表示具有周期性结构的基板标记。
图11(a)和11(b)是图解说明实施例4中的信号处理方法的流程图，其中图11(a)是图解说明没有实现放大率校正的情况的流程图，图11(b)是图解说明实现放大率校正的情况的流程图。
图12和13都是表示进入图像拾取部分的光线的波长和强度之间的关系的图。
具体实施例方式
借助上面所述的结构，能够实现本发明的目的。这是以为实现新颖的图案转印，通过本申请的发明人的研究，找到获得与各个图像拾取装置(或者图像拾取部分)之间在观察图像方面的差异有关的信息的结构为基础的。更具体地说，通过采用在纳米压印期间，利用参考基板，使印模和基板位置相互对准的结构，能够更廉价地实现印模和基板之间的对准。本发明的结构的使用并不局限于压印图案被转印到基板本身上的情况，而且也适用于通过介于印模和基板之间的树脂材料实现图案转印的情况。
在本发明的一个实施例中，为了通过上述图案转印实现处理设备，可采用下述结构。
更具体地说，可以采用一种结构，其中使用一种观察在印模的处理表面上的第一物体位置和比所述处理表面更接近待加工部件的第二物体位置的光学系统，并通过使用识别观察第一物体位置的第一图像拾取装置和观察第二物体位置的第二图像拾取装置之间的观察位置的相对关系(或者差异)的装置，实现印模和待加工部件之间的对准。这种情况下，可以采用其中参考基板被用作识别观察位置方面的差异的装置的结构。此外，可以采用其中通过比较由第一和第二图像拾取装置预先获得的数据与由第一和第二图像拾取装置(当前)获得的数据，实现印模和待加工部件之间的对准的结构。此外，还可以采用其中通过在第一和第二图像拾取装置的图像拾取范围中的几个区域中的每一个中进行比较，实现印模和待加工部件之间的对准的结构。
此外，为了通过上述图案转印实现处理方法，可以采用下述结构。
在所述处理方法中，使用观察在印模的处理表面上的第一物体位置和在比印模的处理表面更接近待加工部件的一部分上的第二物体位置的光学系统。在所述处理中，可通过使用识别观察第一物体位置的第一图像拾取装置和观察第二物体位置的第二图像拾取装置之间的观察位置的相对关系(或者差异)的装置，实现印模和待加工部件之间的对准。这种情况下，可以采用其中参考基板被用作识别观察位置方面的差异的装置的结构。此外，可以采用其中处理方法包括借助参考基板识别观察位置方面的差异的步骤，和在第二物体位置实现待加工部件和印模之间的对准的步骤的结构。此外，可以采用其中通过比较由第一和第二图像拾取装置预先获得的数据与由第一和第二图像拾取装置(当前)获得的数据，实现印模和待加工部件之间的对准的结构。此外，还可以采用其中处理方法包括从第一图像拾取装置获得的图像中选择多个区域的步骤，在所述多个区域中的每个区域中实现第一信号处理的步骤，和根据第一信号处理的结果实现第二信号处理的步骤的结构。此外，可以采用其中重叠或叠加通过使用具有不同间距的光栅作为如上所述的对准标记，由第一和第二图像拾取装置获得的数据，并对其进行信号处理从而产生莫尔条纹，并利用产生的莫尔条纹的结构。
在本发明的上述实施例中，通过使用同轴观察印模和基板的两个物体位置的光学系统，利用参考基板测量或确定在两个(第一和第二)物体位置的相应图像拾取范围之间的相对位置关系。通过利用测量结果，能够实现印模和基板之间的对准。从而，能够在印模和基板分离的状态下实现对准，使得在没有对印模和基板损伤的情况下，能够以高速实现印模和基板之间的对准。此外，通过把用于印模和基板的标记置于如沿法线方向看到的不同区域中，不会出现用于印模和基板的标记之间的干扰。从而，信号处理变得容易。
此外，根据本发明的图案转印设备也可如下所述构成。这里，所述设备意谓把在印模上形成的压印图案转印到基板上或者介于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印设备。图案转印设备包括获得在第一聚焦深度获得图像的第一图像拾取部分，和在第二聚焦深度获得图像的第二图像拾取部分。提供给印模的第一对准标记和提供给基板的第二对准标记被布置在第一聚焦深度内，并通过第一图像拾取部分观察，从而获得第一图像。此外，提供给印模或基板的第三标记被布置在第二聚焦深度内，并通过第二图像拾取部分观察，从而获得第二图像。图案转印设备被这样构成，使得通过使用第一和第二图像，获得和第一及第二图像拾取部分之间观察范围方面的差异有关的信息。第三对准标记可以与第一对准标记或第二对准标记相同或不同。
此外，在用于印模的对准标记被布置在第一聚焦深度内，并且用于基板的对准标记被布置在第二聚焦深度内的状态下，也能够沿面内方向实现印模和基板(压印图案将被转印到其上)之间的对准。另外在用于印模的对准标记被布置在第二聚焦深度内，并且用于基板的对准标记被布置在第一聚焦深度内的状态下，也能够沿面内方向实现印模和基板之间的对准。
下面将参考附图更具体地说明本发明。
(实施例1)在实施例1中，将说明本发明中的印模和基板的对准方法。
图1(a)-1(d)是图解说明本实施例的其中使用参考基板的印模和基板的对准方法的示意图。
参见图1(a)-1(d)，附图标记101表示第一物体位置，附图标记102表示第二物体位置，附图标记103表示印模，附图标记104表示印模标记。此外，附图标记110表示参考基板，附图标记111表示参考基板标记，附图标记112表示基板，附图标记113表示基板标记。
在本实施例的对准方法中，使用用于观察(observe)位于印模103的处理表面的第一物体位置和相对于所述处理表面位于基板112一侧的第二物体位置102的光学系统。借助该光学系统，能够同时观察印模标记104和基板标记113。
第一物体位置101和第二物体位置102隔开例如几纳米或者更远，使得即使当沿平行于处理表面的面内方向高速移动基板时，印模和基板仍然处于不接触的位置关系。
在图1(a)-1(d)的每一个中，中间的视图表示位于第一物体位置101的第一观察范围106。此外，右侧的视图表示位于第二物体位置102的第二观察范围107。第一观察范围106包括作为图像拾取部分的第一图像拾取范围108，第二观察范围107包括作为图像拾取部分的第二图像拾取范围109。此外，左侧的视图表示沿垂直平分线，比如在图1(a)的中间视图中示出的A-A′线的印模103和参考基板110或基板112的横截面。
一般来说，不易于以纳米级的精度同轴布置用于观察这两个(第一和第二)物体位置的图像拾取装置，从而导致产生第一观察范围106和第二观察范围107之间中心位置方面的差异。此外，还会导致产生每个观察范围和相关图像拾取范围之间中心位置方面的差异。另外，存在第一观察范围和印模标记之间中心位置方面的差异。最终要相互对准的物体是印模和基板，使得在本实施例中，基板标记的中心与印模标记的中心被对准。为了简化说明，假定第一观察范围和第一图像拾取范围彼此相符，第二观察范围和第二图像拾取范围彼此相符。即使做出这样的假定，也不丧失说明的一般性。另外，为了简化说明，假定第一观察范围和第二观察范围的中心位置仅仅在y方向上偏离。从第二物体位置到第一物体位置的方向被作为z方向的正向。
下面简要说明本实施例的对准方法。在该对准方法中，参考基板110被用于印模和基板之间的对准。
对准方法的过程如下。
(1)通过使用面内(in-plane)移动机构，在第一物体位置对准印模和参考基板(图1(a))。
(2)沿z方向的负向移动参考基板，并在第二物体位置构成和获得其图像(图1(b))。
(3)在第二物体位置，利用面内移动机构对准观察到的图像和基板(图1(c))。
(4)仅仅通过沿z方向的正向移动基板，在第一物体位置对准基板与印模(图1(d))。
在这种在同一基板的许多点反复转印预定图案的分步重复方法中，可能只在基板上的第一点实现对准。之后，能够以面内移动机构的精度(亚纳米级)实现反复转印。
下面进行详细说明。
为了对准基板标记与位于第一物体位置的所需位置，必须确定与在第一物体位置的所需位置对应的，应在第二物体位置布置基板标记的位置。例如只有在替换印模的期间才执行该操作。图1(a)表示其中使参考基板标记111在第一物体位置101对应于印模标记的状态。按照下述方式实现该状态。假定印模标记104位于第一图像拾取范围的中心，基板被置于基板保持部分，并且通过使用面内移动机构，可使参考基板标记111的中心对应于印模标记104(的中心)。通过利用面内移动机构，能够以纳米级的精度实现此时的对准(位置调节)。在该对准期间，并不特别需要使用位于第二物体位置102的图像。
随后，如图1(b)中所示，使用基板升降机构沿z方向的负向移动参考基板，使得参考基板标记111到达第二物体位置102。在该移动期间，参考基板在xy方向上没有发生偏离。在所得到的状态下，在第二物体位置102观察参考基板标记111，拾取和保存该状态下的图像。此时，并不特别需要使用位于第一物体位置101的图像。
下面参考图1(c)和1(d)，说明对准印模和基板的方法。每次布置(或者放置)新基板时执行该操作。
如图1(c)中所示，借助面内移动机构，保持基板112的基板保持部分被布置在与印模103相对的指定位置(称为“F1-1”)。此时，在第二物体位置102观察基板标记113。随后，实现对准，使得通过使用面内移动机构，使基板标记113的中心对准在图1(b)中所示的第二物体位置102观察到的参考基板标记111的中心。由于印模和基板处于分离状态，因此能够高速实现这种对准。保存此时基板保持部分的指定位置(F1-1)和在完成所述对准之后基板保持部分的指定位置(称为“S1-1”)之间的差异(称为“E1-1”)。这种情况下，并不特别需要使用在第一物体位置101的图像。
随后，如图1(d)中所示，沿z方向的正向升高基板112，使得基板112被置于第一物体位置101。此时，印模和基板基本上处于完全对准的状态。之后，假设就相同基板上的后续转印而论存在所述差异(偏离)(E1-1)，通过设定指定的位置实现压印。这种情况下，并不特别需要使用在第二物体位置102的图像。
在印模和基板相互偏离，并且位于可容许的范围之外的情况下，还可实现印模和基板之间的进一步对准。例如在由于因印模和基板通过树脂材料相互接触引起的，从而施加于印模和基板上的应力的缘故，印模和基板的位置相互偏离的情况下，可能需要这种操作。在发生印模和基板之间的位置偏离的情况下，当印模和基板之间的偏离量相等，而与基板的位置无关时，执行下述处理。更具体地说，保存此时的基板保持部分的指定位置(F1-1)和完成对准时的基板保持部分的位置(称为“S1-2”)之间的差异(称为“E1-2”)。这种情况下，如图1(c)中所示，已在第二物体位置实现对准，使得所述差异(E1-2)的值并不大。之后，假设就相同基板上的后续转印来说存在所述差异(偏离)(E1-2)，通过设置指定的位置实现压印。
根据在基板的某一点，印模和基板之间的位置偏离信息，在基板的整个表面上实现上面所述的对准。但是也可根据在对准之前获得的基板的整个表面上的位置偏离信息，实现印模和基板之间的对准。
下面参考表示参考基板的结构的图2(a)-2(c)，说明在本实施例中使用的参考基板的结构。
也可使用将被转印压印图案的基板本身作为参考基板。但是，这种情况下，担心会发生加工期间基板的变形，以及各个基板间的差异。为此，最好使用稳定的参考基板。
图2(a)中所示的参考基板201的形状为正方形，并且被这样构成，使得尺寸与印模的图案区域相同的区域202被布置在参考基板201上，四个参考图案标记203被布置在区域202的四角。
图2(b)中所示的参考基本204的形状为圆形，并且被这样构成，使得尺寸与其上将被转印压印图案的基板的尺寸相同。在参考基板204上，存在其中设置参考基板标记的图案区域205和其中不设置参考基板标记的图案区域206。在这种结构中，可在设置参考基板标记的几个位置实现位置偏离的校正。
图2(c)中所示的参考基板207由其上将被转印压印图案的基板本身构成。这种情况下，可在图案区域208中的所有位置或者在图2(b)中所示的几个位置进行所述校正。
下面将参考表示光学系统的结构的图3，说明在本实施例中使用的用于测量的光学系统。
在本实施例的光学系统中，从光源301发出的光线通过照明光学系统302、第一分光镜303、第一光学成像系统304到达印模309和基板312。印模309和基板312反射的光线通过第一光学成像系统304、第一分光镜303、第二光学成像系统306和第二分光镜305，在第一图像拾取装置307和第二图像拾取装置308上形成图像。第一物体位置313形成在第一图像拾取装置307上，第二物体位置314形成在第二图像拾取装置308上。在本实施例中，印模标记310形成为第一图像拾取装置307上的图像，第二标记311形成为第二图像拾取装置308上的图像。
下面参考图4说明在本实施例中使用的处理设备，所述处理设备构成把在印模上形成的压印图案转印到基板或者介于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印设备，图4表示实施例1中的处理设备的结构的一个例子。
参见图4，处理设备包括曝光光源401，镜筒(body tube)402，印模保持部分403，基板保持部分404，基板升降机构(z向)405，面内移动机构(xy向)406，图3中所示的光学测量系统407，图像拾取装置408和分析机构409。
印模保持部分403按照真空吸盘装卡方法等实现印模411的装卡。基板412可由面内移动机构406移动到所需位置。此外，借助基板升降机构405，能够实现基板412的高度调节以及压力施加。面内移动机构406和基板升降机构405由干涉计以亚纳米级的控制精度进行距离测量。基板的位置移动、压力施加、曝光等的控制由压印控制机构410进行。
(实施例2)在实施例2中，将说明与实施例1的对准方法不同的对准印模和基板的方法。
在本实施例中，与图1(a)-1(d)共有的对准方法的说明将被省略，将只描述其不同的构成。
图5(a)-5(c)包括图解说明印模502和基板513之间的对准方法的示意图。
在本实施例中，在参考基板505的两个表面上，分别布置第一参考基板标记506和第二参考基板标记504。此外，使参考基板505的光学厚度等于第一物体位置501和第二物体位置503之间的距离。如下所述，根据这些特征，能够同时确定第二物体位置上，基板标记应被移动到的位置，以使基板标记对准在第一物体位置的印模标记的所需位置。
图5(a)包括表示其中参考基板505的第一参考基板标记506位于第一物体位置501的情况的示意图。此外，第二参考基板标记504位于第二物体位置503。第一参考基板标记506被布置在设置于第一观察范围509中的第一图像拾取范围510内。此外，第二参考基板标记504被布置在设置于第二观察范围511中的第二图像拾取范围512内。附图标记508表示第一和第二图像拾取范围501和512中的中心位置之间的差异。
首先，参考基板505被布置在基板保持部分(未示出)上，根据印模标记507，由面内移动机构在第一物体位置501实现第一参考基板标记506的对准(位置调节)。更具体地说，例如，以使第一参考基板标记507的中心与印模标记506的中心彼此相符的方式实现对准。此时，第二参考基板标记504位于第二物体位置503，其图像被保存。
之后，从基板保持部分移除参考基板505。
下面说明基板的对准方法。该方法基本上与实施例1中的方法相同。
更具体地说，如图5(b)中所示，保持基板的基板保持部分由面内移动机构布置在与印模相对的指定位置(称为“F2-1”)。此时，在第二物体位置观察第一基板标记514和第二基板标记515。随后，通过利用面内移动机构，以使第一基板标记514的中心对准在图5(a)中所示的第二物体位置503观察的参考基板标记504的中心的方式实现对准。保存此时基板保持部分的指定位置(F2-1)与在完成对准之后基板保持部分的指定位置(称为“S2-1”)之间的差异。
图5(c)表示其中保持基板的基板保持部分被升高，使得第一和第二基板标记514和515被布置在第一物体位置501的状态。在这种状态下，正常地完成印模和基板之间的对准。之后，假设就相同基板上的后续转印来说存在所述差异(偏离)(E2-1)，通过设置指定的位置，实现对准。
在印模和基板相互偏离并且位于可容许的范围之外的情况下，类似于实施例1，通过使用面内移动机构，根据在图5(c)中所示的第一物体位置501的印模标记507，使第二基板标记515在位置上被对准。这种情况下，已实现在图5(b)中所示的第二物体位置503的对准，从而位置偏离度不大。保存基板保持部分的指定位置(F2-1)和完成对准时的基板保持部分的位置(称为“S2-2”)之间的差异(称为“E2-2”)。之后，假设就相同基板上的后续转印来说存在所述差异(偏离)(E2-2)，通过设置指定的位置实现压印。
(实施例3)在实施例3中，将说明一种在图像处理方法方面与实施例1的对准方法不同的印模和基板对准方法。
在本实施例中，与图1(a)-1(d)共有的对准方法的说明将被省略，只描述其不同的构成。
图6(a)-6(c)包括图解说明本实施例中的图像处理方法的示意图。
首先，将说明其中在第一物体位置601观察参考基板613的情况。图6(a)表示其中参考基板613的参考基板标记614位于第一物体位置601的状态。在本实施例中，在第一观察范围605中的第一图像拾取范围608中，根据印模标记604，第一区域A 610被指定为包括印模602的印模标记604的区域。之后，在相邻区域之间存在一定的距离(间隔)的情况下，指定第一区域B 611和第一区域C 613。通过由面内移动机构移动，相对于第一区域C 613调整参考基板标记614的位置。此时，例如，通过实现从图像中选择或提取第一区域A 610和第一区域C 612，对每个提取的图像进行对比度调节，并叠加提取的两个图像的信号处理，第一区域C613被置于所需的位置。在完成参考基板标记604和第一区域C 612之间的对准之后，参考基板613被基板升降机构降到观察参考基板标记604的第二物体位置603。附图标记606表示第一和第二图像拾取范围608和609中的中心位置之间的差异。图6(b)表示其中参考基板613的参考基板标记604位于第二物体位置603的状态。在这种状态下，在第二观察范围607中的第二图像拾取范围609中，根据参考基板标记604指定第二区域C 617，使得包括参考基板标记604。之后，在相邻区域之间存在一定距离(间隔)的情况下，指定第二区域B 616和第二区域A 615。之后，从基板保持部分移除参考基板505。
下面，说明基板的对准方法。图6(c)包括图解说明其中在第二物体位置603观察基板618的情况的图。
更具体地说，如图6(c)中所示，借助面内移动机构，保持基板的基板保持部分被置于与印模相对的指定位置(称为“F3-1”)。此时，在第二物体位置观察基板标记619。在这种状态下，从图像中选择或提取第二区域B 616，并叠加在参考图6(b)说明的操作中获得的第二区域C 617的图像上，从而实现位置调节。能够高速实现这种位置调节，因为此时不产生印模与基板的接触。顺便提及，预先对各个图像进行诸如对比度调节之类的信号处理。
下面将说明其中在第一物体位置601观察基板618的情况。
图6(d)表示其中基板618由升降机构沿z向的正向升高，从而把基板标记619布置在第一物体位置601的状态。在这种状态下，正常完成印模602和基板618之间的对准，使得所得到的位置偏离预期是在可容许范围内的水平。保存此时基板保持部分的指定位置(F3-1)和在完成对准之后基板保持部分的指定位置(称为“S3-1”)之间的差异(称为“E3-1”)。之后，假设就相同基板上的后续转印来说存在所述差异(偏离)(E3-1)，通过设置指定的位置，实现压印。
在其中印模和基板相互偏离，并且位于可容许范围之外的情况下，类似于实施例1，最终在第一物体位置601实现印模602和基板618之间的对准。这种情况下，已实现在图6(c)中所示的第二物体位置603的对准，使得位置偏离度不大。保存基板保持部分的指定位置(F3-1)和完成对准时基板保持部分的位置(称为“S3-2”)之间的差异(称为“E3-2”)。之后，假设就相同基板上的后续转印来说存在所述差异(偏离)(E3-2)，通过设置指定的位置实现压印。
如上所述，利用图像拾取装置的图像拾取范围中的不同区域的效果在于印模和基板的反射系数彼此不同，从而能够独立地对印模和基板的图像进行信号处理，以促进对准精度的提高。此外，不必考虑相互干扰的影响，因为印模和基板未被相互垂直重叠，使得能够提高标记的自由度。
下面，将说明通过经由图像处理，在标记中产生莫尔(moire)条纹，实现高精度对准的方法。
图7(a)-7(f)是图解说明在实施例3中，当通过对莫尔条纹进行图像处理，实现对准时使用的对准标记的示意图。
图7(a)表示包括具有间距P1的条状图案701和具有间距P2的条状图案702的第一标记。图7(b)表示包括具有间距P1的条状图案701和具有间距P2的条状图案702的第二标记，其中条状图案701和702具有与图7(a)中所示的第一标记中的条状图案701和702相反的排列。通过相互重叠第一标记和第二标记，形成如图7(c)中所示的合成图像706。在合成图像706中，左侧的莫尔条纹和右侧的莫尔条纹彼此同相。图7(c)表示其中完成标记和基板之间的对准的状态。
顺便提及，在其中没有完成标记和基板之间的对准的状态下，左侧的莫尔条纹和右侧的莫尔条纹彼此异相。莫尔条纹具有和由下面的等式表示的间距PM相等的周期PM=P1P2|P1-P2|]]>如上所述，在不利用光学放大的情况下，印模和基板之间的位置偏离被放大。
随后，莫尔条纹被排列成构成如图7(d)中所示的用于XYθ测量的第一标记709，其中第一标记709包括第一区域710、第二区域711、第三区域712、第四区域713、具有间距P3的图案707和具有间距P4的图案708。此外，莫尔条纹被排列成构成如图7(e)中所示的用于XYθ测量的第二标记714，其中第二标记714包括第一～第四区域710-713，和与图7(d)中的图案707及708相反排列的图案707及708。就图7(d)中所示的第一标记709和图7(e)中所示的第二标记714来说，在第一和第三区域710和712中能够实现关于y方向和θ的对准，在第二和第四区域711和713中能够实现关于x方向和θ的对准。图7(f)表示在完成对准之后，包括用于XYθ测量的莫尔条纹715的用于XYθ测量的合成图像716。
在半导体，诸如光子晶体之类的光学器件，和诸如μ-TAS之类的生物芯片的制造技术等中，可利用根据本发明的上述设备和方法。
(实施例4)在实施例4中，将说明在实施例1中描述的光学系统的另一实施例。特别地，本实施例适合于在实施例3中描述的对比度调节。这是因为当在相同的视场中拾取反射系数不同的印模和基板的标记的图像时，不能确保足够的对比度，从而在一些情况下干扰精确测量。
因此，重要的是标记被置于当从垂直方向观察标记时，标记不会在光学上不利地相互影响，以便对每一个标记独立地调节对比度的位置。
垂直方向的原因在于标记或基板沿z向被移动，从而需要避免由标记或基板的移动引起的标记位置在图像拾取装置中的变化。为此，当倾斜地观察标记时，信号处理方法被要求对应于标记的位置变化。
印模标记具有高的透射率，从而印模标记易于具有比基板标记低的对比度。
一般来说，随着对比度的增大，测量精度被提高，使得需要印模和基板上的对比度是最大值的调整。
下面将参考图8(a)和8(b)说明本实施例中的光学测量系统，图8(a)和8(b)均表示光学测量系统的结构。
图8(a)表示其中第一光学器件801和第二光学器件802分别被置于第一图像拾取装置307和第二图像拾取装置308之前的结构。每个光学器件由滤色镜、干涉滤光片、ND(中性密度)滤光片、偏光镜和它们的组合所构成。根据反射系数恰当地选择第一和第二光学器件。事实上也可使用彩色CCD(电荷耦合器件)的滤色镜。
图8(b)表示其中到达图像拾取装置的各个位置的光线由第一和第二光学器件803和804调节的结构。这种情况下，随位置不同而特性不同的第一光学器件803和第二光学器件804分别被布置在第一图像拾取装置307和第二图像拾取装置308的图像拾取范围中，使得依据位置调节对比度。在这种结构中，可在第一物体位置和第二物体位置实现对准。此外，即使在当基板标记位于第一物体位置时，印模和基板的反射系数彼此不同的情况下，通过直接使用印模标记和基板标记，能够容易地实现对准。
图9(a)表示其中使用对应于每个印模标记和基板标记，调节光线的量，以便实现对比度调节的光量控制机构901的光学系统的结构。
在图9(b)中所示的结构中，旋转式遮光器(shutter)902被用于改变来自光源301的光线的量。根据印模和基板的反射系数，旋转式遮光器的遮光器位置被切换。
在图9(a)和9(b)中所示的光学系统中，分别以第一光量和第二光量拾取印模标记的图像和基板标记的图像，使得通过把图像拾取操作分成第一操作和第二操作，两次实现图像拾取。
通过根据印模和基板的特性，如上所述改变光量，或者改变图像拾取装置的曝光时间或曝光增益，可实现图像拾取操作。
图10(a)和10(b)表示框中框式对准方法中用于印模和基板之间的对准的标记的实施例。在这些图中，图像拾取装置具有其中向印模提供印模标记104的第一区域A 610，和其中向基板提供基板标记113的第二区域B 611。由于使用本实施例的光学系统，因此在印模标记104和基板标记113的位置的反射系数被优化。
图10(c)和10(d)分别表示在印模的第一区域A 610中的光栅型印模标记701的结构和在基板的第二区域B 611中的光栅型基板标记702的结构。这些结构特别适合于实现纳米级对准的情况。由于使用本实施例(实施例4)的光学系统，因此印模和基板的反射系数被优化。
下面参考表示图解说明信号处理方法的流程图的图11(a)和11(b)，说明本实施例中的信号处理方法。
图11(a)是图解说明其中不实现放大率校正的情况的流程图。
参见图11(a)，在步骤S-1中获得第一区域A和第二区域B的图像。最好第一区域A和第二区域B具有相同的大小(面积)。这是因为在许多情况下，在第一区域A中的FFT(快速傅里叶变换)分析的取样数和第二区域B中的相等。
在第一区域A的面积不同于第二区域B的面积的情况下，必须实现原样扩展位于外围部分的数据，使得使第一和第二区域A和B具有相同面积的处理。
随后在步骤S-2中，在第一区域A中实现信号处理A，在第二区域B中实现信号处理B。信号处理A和B均是利用低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、FFT-滤波器、平滑滤波器、差分滤波器等的普通滤波。此外，实现增益调节，以便根据印模和基板的反射系数及类似因素优化对比度。
随后在步骤S-3中，进行计算。通过实现图像的加法，图像的乘法，图像之间差异的计算，或者利用其它函数的图像的计算，实现所述计算。
随后在步骤S-4中，通过利用与在步骤S-2中使用的滤波器类似的滤波器实现信号处理C。
最后在步骤S-5中检测位置。
图11(b)是表示其中在图11(a)中表示的情况下的步骤S-2被分成执行放大率校正的步骤S-21和执行信号处理A和信号处理B的步骤S-22的情况的流程图。特别地，在该压印中，印模和基板的高度被改变。与此对应，光学放大率也被改变。在这种情况下，当不进行放大率校正时，有可能不能实现高精度对准。实现放大率校正的方法可以是例如比较相邻条带之间的距离与其指定值，并改变系数，使得所述距离与所述指定值相符的方法。顺便提及，通过利用二维数据或者通过把二维数据转换成一维数据，能够实现步骤S-2和后续步骤中的信号处理。
在本实施例中，说明了使用两个(第一和第二)区域的情况，不过也可以使用三个或者更多的区域。
下面说明在本实施例的上述信号处理中使用图10(a)中所示的印模标记和图10(b)中所示的基板标记的情况下的信号处理的例子。
首先，在步骤S-1中，获得区域A和区域B的图像。在步骤S-2中，实现每个区域A和区域B中的放大率校正和利用平滑滤波器的滤波，以减少噪声。此外，调节区域A和B的对比度。在步骤S-3中，信号处理后的区域A和B的图像被相加。这种状态类似于在光学重叠(叠加)情况下的状态。在步骤S-4中，实现利用平滑滤波器等的进一步信号处理。在步骤S-5中，检测位置。
顺便提及，作为信号处理的方法，除了上述方法之外，还可在步骤S-2直接确定区域A和B中标记的重心。此外，在步骤S-3中，计算重心之间的差异。在步骤S-4中，并不特别实现信号处理。在步骤S-5中，所述差异被转换成印模和基板之间的距离。对准的完成条件是所述差异为零。上述方法也适合于本实施例。
下面，说明在本实施例的上述信号处理中使用具有图10(c)中所示的周期性结构的印模标记和具有图10(d)中所示的周期性结构的基板标记的情况下的信号处理的例子。
首先，在步骤S-1中，获得区域A和区域B的图像。在步骤S-2中，进行放大率校正和通过实现平均化处理的二维数据到一维数据的转换。此外，通过使用FFT滤波器，获得周期性结构的基本频率的分量。在步骤S-3中，所得到的值被算术相乘。该乘法由下面的等式表示。
sin(2πP1x)×sin{2πP2(x+δ)}=12[-cos{2πP1x+2πP2(x+δ)}+cos{2πP1x-2πP2(x+δ)}]]]>在上述等式中，δ表示位置偏差，右侧的第二项表示莫尔条纹的分量。
在步骤S-4中，借助FFT，能够简单地把右侧分成代表低频分量的第一项和代表高频分量的第二项。从而，能够提取下述项作为莫尔条纹的分量。
cos{2π(1P1-1P2)x-2πP2δ}]]>在步骤S5-5中，提取下述相位分量。
-2πP2δ]]>根据该相位分量，能够检测与位置相关的δ。
在该对准(位置调节)中，在许多情况下，完成对准的条件被作为所述相位分量为零的时候。
顺便提及，作为光栅型标记，可以使用具有不同间距的图7(a)和7(b)中所示的光栅型标记703和704。更具体地说，这些标记被相互平行地布置，并且根据光栅的每个基本频率，产生具有相同间距的两组莫尔条纹。通过使用这些莫尔条纹，也能够实现印模和基板之间的对准。
顺便提及，下面将说明本实施例的信号处理中的诸如光栅图案之类图案的重叠(叠加)与光学重叠(叠加)之间的本质差异。
前者的(信号处理)重叠是理想状态，但是后者的(光学)重叠受到多次反射等的不利影响。特别地，在印模和基板具有不同反射系数的情况下，光学重叠受到多次反射的不利影响。因此，依赖于检测算法，在些情况下在测量中会出现误差。为此，如同本实施例中那样，信号处理重叠是重要的，以便通过利用具有当沿垂直方向观察时，彼此不相符的光栅图案的标记，获得理想的信号，从而导致较少出现误差。
顺便提及，为了提高对比度，从提高对比度的观点来看，最好根据印模和基板之间的间隙，改变提供给光源或图像拾取装置的滤波器的传输波长范围。
例如，就通过固化置于基板表面上的树脂材料，转印形成于印模的处理表面上的图案的压印方法中，按照下述方式改变波长范围。
当通过图像拾取装置观察提供给印模的对准标记时，根据印模和基板之间的间距或者构成对准标记的部件的厚度，控制进入图像拾取装置的光线的波长。更具体地说，在压印方法中，将被转印图案的树脂材料被置于印模和基板之间。在树脂材料和印模的折射率彼此接近的情况下，会导致出现称为折射率匹配的现象，使得包括在印模上形成的凸起和凹陷的对准标记消失。在实际的观察中，难以观察印模的对准标记。
为了消除使印模标记消失的折射率匹配现象，有效的是使用由高折射率材料形成的标记。
但是，在压印方法中，印模和基板之间的间距可为几十纳米到几百纳米。在这种情况下，由于光线的干涉效应，标记的对比度会被降低，从而需要进一步改进。
下面说明最好对用于压印的印模(尤其是在对准标记部分)使用高折射率材料的原因。
假定印模标记由折射率为1.45的SiO2，折射率为1.5的树脂材料，折射率为2.0的SiN构成，那么折射率为n1和n2的材料之间的界面处的反射系数由下面的等式表示。
R=(n1-n2n1+n2)2]]>因此，SiO2与树脂材料之间的界面处的反射系数R为R＝2.9×10-4该值很小。当观察标记时，由于上面所述的折射率匹配的缘故，标记不太看得见。
另一方面，SiN与树脂材料之间的界面处的反射系数R为R＝2.0×10-2该值比SiO2与树脂材料之间的界面处的反射系数约大2个数量级。这里，SiO2与空气之间的界面处的反射系数R为
R＝3.4×10-2如上所述，发现通过使用SiN作为印模标记的材料，反射系数被大大提高。
顺便提及，在压印方法中，印模和基板之间的间距以及高折射率材料构成的膜的厚度可以为几十纳米到几百纳米。在这种情况下，明显获得光干涉效应。
图12表示在印模标记具有包括SiO2层，SiN层，树脂材料(厚度(间距)100纳米)层和Si层的四层结构，并且SiN层的厚度可变的情况下，波长与反射光强度之间的关系。更具体地说，图12表示关于包括具有极大厚度的Si层，在Si层上形成的100纳米厚的树脂材料层，在树脂材料层上形成的SiN层(厚度20纳米、50纳米、150纳米)，和厚度极大并且布置在SiN层之上的SiO2层的四层结构的模拟结果。
利用菲涅耳反射模型进行值的计算。采用通过从上述四层结构中省略SiN层而制备的包括三层(SiO2层/树脂材料层/Si层)的三层结构作为参考。
在包括SiN层的四层结构和缺少SiN层的三层(参考)结构之间的差异较大的情况下，当观察标记时得到的对比度更好。
例如，在600纳米的波长下，当SiN层的厚度为50纳米时，反射光强度为0.27，当SiN层的厚度为150纳米时，反射光强度为0.11。在400-800纳米波长下，参考结构提供0.11的反射光强度，使得600纳米波长下的对比度按照150纳米、20纳米和50纳米的SiN层厚度的顺序被增大。在800纳米的波长下，对比度按照20纳米、50纳米和150纳米(SiN层厚度)的顺序被增大。此外，在400纳米的波长下，在20纳米的SiN层厚度下，对比度最高。
图13表示在印模标记具有包括SiO2层，SiN层(厚度50纳米)，树脂材料层和Si层的四层结构，并且作为间隙层的树脂材料层的厚度可变的情况下，波长和反射光强度之间的关系。更具体地说，厚度(间隙)的值为50纳米、100纳米和200纳米。
当比较在600纳米波长下的反射光强度时，对于100纳米的间隙(树脂材料层厚度)，强度值为0.273，对于50纳米的间隙，强度值为0.099，对于200纳米的间隙，强度值为0.033。由于在400-800纳米下，参考结构的强度为0.11(图12)，因此600纳米波长下的对比度按照50纳米、200纳米和100纳米间隙的顺序增大。500纳米波长下的对比度按照200纳米、50纳米和100纳米间隙的顺序增大。此外，800纳米波长下的对比度按照100纳米、50纳米和200纳米间隙的顺序增大。
如上所述，在SiN层厚度或间隙(树脂材料层厚度)约为几十纳米到几百纳米(观测光的波长的几分之一到观测光的波长的几倍)的情况下，反射系数随着波长而被改变。为此，最好根据SiN层厚度或所述间隙控制进入图像拾取装置的光线的波长。
顺便提及，当进入图像拾取装置的光线的光谱在400-800纳米的范围中时，对比度由该范围中的光谱的平均值与参考值(强度0.11)之间的差异确定。
下面说明对准方法。
在该对准中，对准精度随着印模标记的对比度的增大而提高。下面说明在使印模和基板相互接近的时候，实现对准的情况下，所述标记的观察波长。这种情况下，SiN层的厚度为50纳米。当间隙为200纳米时，在400-450纳米波长下观察到所述标记。当在进一步逼近的状态下，间隙为100纳米时，在500-550纳米波长下观察到所述标记。当在更进一步逼近的状态下，间隙为50纳米时，在400-450纳米波长下观察到所述标记。即使所述间隙是另一值，也在最佳波长下观察所述标记。
选择波长的方法可以是利用滤色镜的方法或者利用多个激光束的方法。滤色镜可被置于照明光学系统一侧，或者被置于图像拾取装置一侧。
例如，在上面说明的实施例和实施例1-4中，在通过波长滤波器把光学信息输入图像拾取装置的情况下，通过根据间隙而改变波长滤波器的传输波长范围，总是能够获得与具有高对比度的图像有关的信息。此外，在通过在基板表面中固化树脂材料，转印形成于印模的处理表面上的图案的压印设备中，最好所述设备包括观察印模的图像拾取装置，和根据印模和基板之间的间隙，控制进入图像拾取装置的光线的波长的装置。控制波长的装置由滤色镜或者(能够在多个波长下输出光通量的)多个光源。
如上所述，按照本发明，在压印期间，印模或基板不太容易破损，并且能够高速实现对准。此外，照明光学系统可被简化，使得能够降低设备成本。
虽然参考这里公开的结构说明了本发明，不过并不局限于这里描述的细节，本申请意图覆盖以改进的目的进行的或在下述权利要求的范围内的所有这样的修改或变化。
权利要求
1.一种把在具备对准标记的印模上形成的压印图案转印到具备对准标记的基板上，或者转印到置于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印设备，所述图案转印设备包括在第一物体位置获得图像的第一图像拾取装置；和在与第一物体位置隔开的第二物体位置获得图像的第二图像拾取装置，其中印模的对准标记和基板的对准标记，或者参考基板的对准标记可放置在第一物体位置，基板或参考基板的对准标记可放置在第二物体位置，其中通过第一和第二图像拾取装置观察放置在第一和第二物体位置的对准标记，从而获得与通过第一和第二图像拾取装置观察的对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息，和其中根据获得的信息实现面内方向上印模和基板之间的对准，从而把压印图案转印到基板或树脂材料上。
2.按照权利要求1所述的设备，其中通过比较在第一数据位置的参考基板的图像与在第二物体位置的参考基板的图像，获得和图像位置方面的差异有关的信息。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其中第一物体位置和第二物体位置之间的距离等于或大于基板和形成于印模上的压印图案通过树脂材料间接相互接触的距离。
4.按照权利要求2所述的设备，其中参考基板具备在其面对基板的表面上的对准标记，和在其面对印模的表面上的对准标记，并且厚度等于第一物体位置和第二物体位置之间的距离。
5.按照权利要求2或4所述的设备，其中提供给参考基板的对准标记被布置在尺寸与印模的图案区的尺寸相同的区域中。
6.按照权利要求2或4所述的设备，其中参考基板由形成于印模上的压印图案将被转印到其上的基板本身构成。
7.按照权利要求1、2或4所述的设备，其中通过在第二物体位置沿面内方向实现印模和基板之间的对准，并使对准的印模和基板直接相互接触，或者通过树脂材料间接相互接触，压印图案可被转印到基板或者树脂材料上。
8.按照权利要求1所述的设备，其中所述图案转印设备还包括调整进入所述第一和第二图像拾取装置的光线的量的光量调节机构。
9.按照权利要求8设备，其中所述光量调节机构被这样构成，使得在第一和第二图像拾取装置的多个区域中，光线的量都是可调节的。
10.一种图案转印方法，用于把在具备对准标记的印模上形成的压印图案转印到具备对准标记的基板上，或者转印到置于基板和印模之间的树脂材料上，所述图案转印方法包括通过把提供给印模的对准标记和提供给参考基板的对准标记布置在第一物体位置，并通过第一图像拾取部分观察对准标记，获得第一图像的第一步骤；通过把提供给参考基板的对准标记布置在与第一物体位置分开的第二物体位置，并通过第二图像拾取部分观察对准标记，获得第二图像的第二步骤；和通过使用第一和第二图像，获得和对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息的第三步骤。
11.按照权利要求10所述的方法，其中在所述第一步骤中，实现印模和参考基板之间的对准。
12.按照权利要求10所述的方法，其中在所述第一步骤和所述第二步骤之间，保持参考基板在其面内方向上的位置。
13.按照权利要求10所述的方法，其中在所述第三步骤中，通过比较第二图像与布置在第二物体位置的参考基板的对准标记，获得和图像位置方面的差异有关的信息。
14.按照权利要求10-13任意之一所述的方法，其中提供给参考基板的对准标记被布置在尺寸与印模的图案区的尺寸相同的区域中。
15.按照权利要求10-13任意之一所述的方法，其中参考基板由形成于印模上的压印图案将被转印到其上的基板本身构成。
16.按照权利要求10-13任意之一所述的方法，其中所述图案转印方法还包括在所述第三步骤之后，通过使印模和基板直接相互接触，或者通过树脂材料间接相互接触，从而在第一物体位置实现印模和基板间的对准，把压印图案转印到基板或者树脂材料上的第四步骤。
17.按照权利要求10-13任意之一所述的方法，其中当通过使印模和基板直接相互接触，或者通过树脂材料间接相互接触，把压印图案转印到基板或树脂材料上时，在从与第一物体位置分开的第二物体位置减小印模和基板或者树脂材料之间的距离的时候，实现印模和基板间的对准，从而实现压印图案的转印。
18.按照权利要求10所述的方法，其中当通过使用第一和第二图像，获得和对准标记间的图像位置方面的差异有关的信息时，所述第三步骤包括从第一和第二图像拾取部分获得的第一和第二图像中选择多个区域的过程，在所述多个区域中的每一个中实现第一信号处理的过程，和根据第一信号处理的结果实现第二信号处理的过程。
19.按照权利要求10所述的方法，其中当通过使用第一和第二图像，获得和对准标记间的图像位置方面的差异有关的信息时，所述第三步骤包括其中通过使用具有不同间距的光栅作为对准标记，由第一和第二图像拾取部分获得的数据被重叠并进行信号处理，从而产生莫尔条纹，并利用产生的莫尔条纹的过程。
20.按照权利要求10所述的方法，其中按照权利要求8所述的图案转印设备的光量调节机构用于在第一和第二图像拾取部分实现光量调节。
21.按照权利要求20所述的方法，其中光量调节机构被用于在第一和第二图像拾取部分的多个区域中实现光量调节。
22.按照权利要求10所述的方法，其中所述第一步骤包括通过在第一光量下，经由第一图像拾取部分观察对准标记，获得第一图像的过程，所述第二步骤包括通过在第二光量下，经由第二图像拾取部分观察对准标记，获得第二图像的过程。
23.按照权利要求18所述的方法，其中在所述第三步骤中的在所述多个区域中的每一个中实现第一信号处理的过程之前，根据印模或基板的高度变化，进行放大率的校正。
24.一种把形成于印模上的压印图案转印到基板或者置于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印设备，所述图案转印设备包括在第一聚焦深度获得图像的第一图像拾取部分；和在第二聚焦深度获得图像的第二图像拾取部分，其中提供给印模的第一对准标记和提供给基板的第二对准标记被置于第一聚焦深度之内，并通过所述第一图像拾取部分观察，从而获得第一图像，其中提供给印模或基板的第三对准标记被置于第二聚焦深度之内，并通过第二图像拾取部分观察，从而获得第二图像，和其中通过利用第一和第二图像，获得与所述第一和第二图像拾取部分之间观察范围方面的差异有关的信息。
25.一种实现具备对准标记的基板和具备对准标记的盘状物体之间的对准的对准设备，所述对准设备包括在第一物体位置获得图像的第一图像拾取装置；和在与第一物体位置分开的第二物体位置获得图像的第二图像拾取装置，其中盘状物体的对准标记和基板的对准标记或者参考基板的对准标记可被置于第一物体位置，基板或参考基板的对准标记可被置于第二物体位置，其中通过第一和第二图像拾取装置观察置于第一和第二物体位置的对准标记，从而获得和通过第一及第二图像拾取装置观察的对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息，其中根据获得的信息实现面内方向上盘状物体和基板之间的对准。
26.一种实现具备对准标记的基板和具备对准标记的盘状物体之间的对准的对准方法，所述对准方法包括通过把提供给盘状物体的对准标记和提供给参考基板的对准标记置于第一物体位置，并通过第一图像拾取部分观察对准标记，获得第一图像的第一步骤；通过把提供给参考基板的对准标记置于与第一物体位置分开的第二物体位置，并通过第二图像拾取部分观察该对准标记，获得第二图像的第二步骤；和通过使用第一和第二图像，获得与对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息的第三步骤。
27.一种实现具备第一对准标记的第一部件和具备第二对准标记的第二部件之间的对准的对准方法，所述对准方法包括准备用于观察位于第一物体位置的物体的第一图像拾取部分，和观察位于与第一物体位置分开的第二物体位置的物体的第二图像拾取部分；获得与第一图像拾取部分和第二图像拾取部分之间观察范围方面的差异有关的信息；当在第一部件的第一对准标记和第二部件的第二对准标记被布置成可分别由第一图像拾取部分和第二图像拾取部分观察的状态下使用所述信息的时候，实现第一部件和第二部件之间的对准。
28.按照权利要求27所述的方法，其中在第一部件的第一对准标记和第二部件的第二对准标记被布置成可分别由第一图像拾取部分和第二图像拾取部分观察的状态下实现对准之后，第一部件和第二部件之间的距离被减小。
全文摘要
一种把在具备对准标记的印模上形成的压印图案转印到具备对准标记的基板上，或者转印到置于基板和印模之间的树脂材料上的图案转印方法，所述图案转印方法包括通过把提供给印模的对准标记和提供给参考基板的对准标记布置在第一物体位置，并通过第一图像拾取装置观察对准标记，获得第一图像的第一步骤，通过把提供给参考基板的对准标记布置在与第一物体位置分开的第二物体位置，并通过第二图像拾取装置观察对准标记，获得第二图像的第二步骤，和通过使用第一和第二图像，获得和对准标记之间图像位置方面的差异有关的信息的第三步骤。
文档编号G03F7/00GK101059650SQ200710100809
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月18日 优先权日2006年4月18日
发明者末平信人, 关淳一, 稻秀树, 千德孝一 申请人:佳能株式会社