JP2006516065A - Scatter measurement alignment for imprint lithography - Google Patents

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Abstract

インプリント・リソグラフィによって基板をパターン化する方法を開示する。インプリント・リソグラフィは液体を基板上に分配するプロセスである。テンプレートが液体に接触され、液体が硬化される。硬化した液体はテンプレート内に形成されつパターンのインプリントを含む。一実施形態では、基板上に予め形成された層に対するテンプレートの整列は散乱計測を用いて行われる。A method for patterning a substrate by imprint lithography is disclosed. Imprint lithography is a process that dispenses liquid onto a substrate. The template is contacted with the liquid and the liquid is cured. The cured liquid includes a pattern imprint formed in the template. In one embodiment, alignment of the template with a preformed layer on the substrate is performed using scatterometry.

Description

本明細書に示した実施態様はインプリント・リソグラフィのための方法とシステムに関する。さらに具体的には、実施態様はマイクロインプリント及びナノインプリント・リソグラフィ・プロセスための方法とシステムに関する。   The embodiments presented herein relate to methods and systems for imprint lithography. More specifically, embodiments relate to methods and systems for microimprint and nanoimprint lithography processes.

マイクロエレクトロニクス・デバイスの大半を製造するために、現行では光リソグラフィ技術が使用されている。しかし、このような方法は分解能の点でその限界に達しつつあると信じられている。マイクロエレクトロニクス産業においてはサブミクロン・スケールのリソグラフィが重要なプロセスとなっている。サブミクロン・スケールのリソグラフィを用いることによって、製造業者はチップ上により小型でより緻密な電子回路を形成するための要求の増大に対処することが可能となる。マイクロエレクトロニクス産業は約50nm又は約50nmより小さい構造体を追求することが予想される。さらに、オプトエレクトロニクスや磁気記憶の領域ではナノメートル・スケールのリソグラフィの用途が生まれている。例えば、約テラバイト/平方インチのフォトニック結晶や高密度にパターン化された磁気メモリは、100ナノメートル以下のスケールのリソグラフィを必要とするであろう。   Currently, photolithographic techniques are used to produce the majority of microelectronic devices. However, it is believed that such methods are reaching their limits in terms of resolution. Submicron scale lithography is an important process in the microelectronics industry. By using sub-micron scale lithography, manufacturers can address the increased demand to form smaller and denser electronic circuits on the chip. The microelectronics industry is expected to pursue structures that are about 50 nm or smaller than about 50 nm. Furthermore, nanometer-scale lithography applications are emerging in the areas of optoelectronics and magnetic storage. For example, a photonic crystal of about terabytes per square inch or a densely patterned magnetic memory will require lithography on a scale of 100 nanometers or less.

50nm以下の構造体を作るには、光リソグラフィ技術は非常に短い波長(例えば、約13.2nm)の光の使用を必要とする。このような短い波長では、一般的な材料の多くは光学的に透過性ではないため、結像システムを典型的には複雑な反射光学を用いて構成する必要がある。さらに、これらの波長において十分な出力強度を有する光源を得ることは困難である。そのようなシステムは極端に複雑な装置となり、かつ非常に費用のかかるプロセスになる。高分解能電子ビーム・リソグラフィ技術は高精度ではあるが、大量の市販用途には遅過ぎる。   To make structures below 50 nm, photolithography techniques require the use of light with very short wavelengths (eg, about 13.2 nm). At such short wavelengths, many of the common materials are not optically transmissive, so imaging systems typically need to be constructed using complex reflective optics. Furthermore, it is difficult to obtain a light source having sufficient output intensity at these wavelengths. Such a system becomes an extremely complex device and a very expensive process. High resolution electron beam lithography techniques are highly accurate but are too slow for mass commercial applications.

いくつかのインプリント・リソグラフィ技術が高分解能パターニング用の従来のフォトリソグラフィに代わる低コストで大量生産性のあるものとして研究されている。いずれのインプリント・リソグラフィ技術も基板上の膜に表面レリーフを複製するためのトポグラフィを含んだテンプレートを使用するという点で類似している。インプリント・リソグラフィの一形態はホット・エンボシングとして知られている。   Several imprint lithography techniques are being investigated as low-cost and mass-productive alternatives to conventional photolithography for high-resolution patterning. Both imprint lithography techniques are similar in that they use a template that includes a topography to replicate the surface relief on the film on the substrate. One form of imprint lithography is known as hot embossing.

ホット・エンボシング技術はいくつかの課題に直面している:i)レリーフ構造体をインプリントするために10MPaを超える圧力が一般に必要となる。ii)温度が高分子膜のTgよりも高くなければならない。iii)(基板膜内の)パターンが反復されるラインとスペースに類似する分離溝又は緻密なフィーチャに限定される。ホット・エンボシングはラインや点などの分離され、隆起した構造体の印刷には適していない。これは基板膜の温度を上昇させることの結果として得られる高粘性の液体、分離した構造体を形成するのに必要なだけの大量の液体を移動させるために、非常に高い圧力と長い時間を必要とするからである。このパターン依存性がホット・エンボシングを魅力のないものにしている。また、高圧力と高温、熱膨張、材料の変形は、デバイス製造に必要な精度での層対層の整列の開発において重大な技術的問題を生む。そのようなパターンの配置の歪みは記憶用のパターン化された磁気媒体などの用途において問題となる。パターンの配置の歪みを最小に維持することができない場合、記憶再生ヘッドによるパターン化された媒体のビットをアドレスすることが非常に困難なものとなる。ホット・エンボシングと関連する発明が含まれる。 Hot embossing technology faces several challenges: i) Pressures in excess of 10 MPa are generally required to imprint the relief structure. ii) The temperature must be higher than the T g of the polymer membrane. iii) Limited to separation grooves or dense features resembling lines and spaces where the pattern (in the substrate film) is repeated. Hot embossing separates lines and dots and is not suitable for printing raised structures. This is due to the very high pressure and long time required to move the highly viscous liquid resulting from raising the temperature of the substrate film, as much liquid as necessary to form a separate structure. It is necessary. This pattern dependency makes hot embossing unattractive. High pressures and temperatures, thermal expansion, and material deformation also create significant technical problems in developing layer-to-layer alignment with the accuracy required for device fabrication. Such pattern placement distortion is problematic in applications such as patterned magnetic media for storage. If the pattern placement distortion cannot be kept to a minimum, it becomes very difficult to address the bits of the patterned media by the read / write head. Inventions related to hot embossing are included.

一実施態様では、パターン化されたテンプレートの存在下で基板上に配置された活性化光硬化液を硬化させることによって、パターン化された層が形成される。このパターン化されたテンプレートが基板の所定の部分の上に置かれる。典型的には、基板の所定の部分は予め形成されたパターニング領域を含む。基板に対するテンプレートの整列はテンプレートと基板の両方にあるアライメント・マークを用いて達成される。   In one embodiment, the patterned layer is formed by curing an activated photocuring liquid disposed on the substrate in the presence of a patterned template. This patterned template is placed on a predetermined portion of the substrate. Typically, the predetermined portion of the substrate includes a pre-formed patterning region. The alignment of the template with respect to the substrate is accomplished using alignment marks on both the template and the substrate.

一実施態様では、パターン化されたテンプレートが基板から離された状態で置かれる。このパターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。テンプレートのアライメント・マークは対応する基板のアライメント・マークと一致する回折格子を含む。散乱計測アラインメント・システムが本体に結合され、基板の回折格子に対するテンプレートの回折格子のアラインメントが本システムを用いて解析される。基板によって定められた面に対して実質的に垂直な角度の光を用いて、テンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークを照射することによって整列が行われる。テンプレートと基板のアライメント・マークからのゼロではない次数に沿って反射される光が測定される。光測定には複数の波長で光の強度を解析することを含む。複数の波長における光強度の読取値を平均することによって、平均アラインメント誤差が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、パターン化された層を形成する前に基板に対するテンプレートの位置を変えることができる。   In one embodiment, the patterned template is placed away from the substrate. The patterned template includes alignment marks. The alignment mark of the template includes a diffraction grating that matches the alignment mark of the corresponding substrate. A scatterometry alignment system is coupled to the body and the alignment of the template grating relative to the substrate grating is analyzed using the system. Alignment is performed by illuminating the alignment mark on the template and the alignment mark on the substrate using light at an angle substantially perpendicular to the plane defined by the substrate. Light reflected along a non-zero order from the template and substrate alignment marks is measured. Optical measurements include analyzing the light intensity at multiple wavelengths. The average alignment error is determined by averaging the light intensity readings at multiple wavelengths. This average alignment error can be used to change the position of the template relative to the substrate prior to forming the patterned layer.

別の実施態様では、パターン化されたテンプレートは基板から離された状態で置かれる。このパターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。テンプレートのアライメント・マークはそれに対応する基板のアライメント・マークと一致する回折格子を含む。2つの入射光ビームを用いて基板が定める面に対して実質的に垂直ではない角度でテンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークを照射することによって整列が行われる。テンプレートと基板のアライメント・マークからのゼロ次に沿って反射された光が測定される。光の測定には光強度を複数の波長で解析することを含む。複数の波長における光強度の読取値を平均することによって、平均アラインメント誤差が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、パターン化された層を形成する前に基板に対するテンプレートの位置を変えることができる。   In another embodiment, the patterned template is placed away from the substrate. The patterned template includes alignment marks. The template alignment mark includes a diffraction grating that matches the corresponding substrate alignment mark. Alignment is achieved by illuminating the template alignment mark and the substrate alignment mark with two incident light beams at an angle that is not substantially perpendicular to the plane defined by the substrate. The light reflected along the zero order from the template and substrate alignment marks is measured. Measuring light includes analyzing the light intensity at multiple wavelengths. The average alignment error is determined by averaging the light intensity readings at multiple wavelengths. This average alignment error can be used to change the position of the template relative to the substrate prior to forming the patterned layer.

別の実施態様では、パターン化されたテンプレートが基板から離された状態で置かれる。パターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。このパターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。テンプレートのアライメント・マークは対応する基板のアライメント・マークとマッチする回折格子を含む。基板によって定められた面に対して実質的に垂直ではない角度の2つの入射光ビームを用いて、テンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークを照射することによって整列が行われる。テンプレートと基板のアライメント・マークからのゼロではない次数に沿って反射される光が測定される。光測定には複数の波長で光の強度を解析することを含む。複数の波長における光強度の読取値を平均することによって、平均アラインメント誤差が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、パターン化された層を形成する前に基板に対するテンプレートの位置を変えることができる。   In another embodiment, the patterned template is placed away from the substrate. The patterned template includes alignment marks. The patterned template includes alignment marks. The alignment mark of the template includes a diffraction grating that matches the alignment mark of the corresponding substrate. Alignment is accomplished by illuminating the template alignment mark and the substrate alignment mark with two incident light beams at an angle that is not substantially perpendicular to a plane defined by the substrate. Light reflected along a non-zero order from the template and substrate alignment marks is measured. Optical measurements include analyzing the light intensity at multiple wavelengths. The average alignment error is determined by averaging the light intensity readings at multiple wavelengths. This average alignment error can be used to change the position of the template relative to the substrate prior to forming the patterned layer.

本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照すれば明白となろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent upon reading the following detailed description and upon reference to the accompanying drawings.

本発明には種々の変形や代替的形態の余地があるが、それらの特定の実施態様は添付図面に例示として示しており、本明細書に詳細に記載する。しかし、それらに対する図面と詳細な説明は開示した特定の形態に本発明を限定することを意図したものではなく、反対に、本発明は添付の特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲にある変形、同等物、代替物のすべてを包含することを意図していることを理解すべきである。   While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the accompanying drawings and are described in detail herein. However, the drawings and detailed description thereof are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed, but on the contrary, the invention is defined by the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood that it is intended to encompass all variations, equivalents, and alternatives in scope.

本明細書に示した実施形態は一般に、小型デバイスを製造するシステム、デバイス、関連のプロセスに関するものである。より具体的には、本明細書に示した実施形態はインプリント・リソグラフィのシステム、デバイス、関連するプロセスに関連する。例えば、これらの実施形態は半導体ウエハなどの基板上に100nm以下のフィーチャをインプリントするのに使用される。これらの実施形態はデータ記憶用のパターン化された磁気媒体、マイクロ光学デバイス、微小電気機械システム、生物学的検査デバイス、化学分析・化学反応デバイス、X線光学デバイスを含むが、これに限定しない他の種類のデバイスを製造するのに使用されてもよいことを理解すべきである。   The embodiments presented herein generally relate to systems, devices, and related processes for manufacturing small devices. More specifically, the embodiments presented herein relate to imprint lithography systems, devices, and related processes. For example, these embodiments are used to imprint sub-100 nm features on a substrate such as a semiconductor wafer. These embodiments include, but are not limited to, patterned magnetic media for data storage, micro-optical devices, microelectromechanical systems, biological testing devices, chemical analysis / chemical reaction devices, X-ray optical devices. It should be understood that other types of devices may be used to manufacture.

インプリント・リソグラフィ・プロセスは、表面にトポグラフィとして像を含むテンプレートを用いて高分解能(50nm以下)の像を基板上に複製できる能力を実証した。インプリント・リソグラフィは超小型電子デバイス、光学デバイス、MEMS、オプトエレクトロニクス、記憶用途のためのパターン化された磁気媒体等の製造において基板をパターン化する際に使用できる。インプリント・リソグラフィ技術はマイクロ・レンズやTゲート構造体などの3次元構造体を製造するのに光リソグラフィよりも優れている。表面エネルギー、境界エネルギー、Hamacker定数、ファンデルワールス力、粘度、密度、不透明度等を含むがこれに限定されない物理的特性に影響を及ぼすテンプレート、基板、液体、その他の任意の材料を含むインプリント・リソグラフィ・システムの構成要素が再現可能なプロセスを適切に処理するように設計される。   The imprint lithography process has demonstrated the ability to replicate high resolution (50 nm or less) images on a substrate using a template containing the image as a topography on the surface. Imprint lithography can be used to pattern substrates in the manufacture of microelectronic devices, optical devices, MEMS, optoelectronics, patterned magnetic media for storage applications, and the like. Imprint lithography techniques are superior to optical lithography for producing three-dimensional structures such as micro lenses and T-gate structures. Imprints including templates, substrates, liquids, and any other material that affects physical properties including, but not limited to, surface energy, boundary energy, Hamacker constant, van der Waals force, viscosity, density, opacity, etc. The lithography system components are designed to properly handle reproducible processes.

インプリント・リソグラフィのための方法とシステムは参照により本明細書に組み込まれた「Step and Flash Imprint Lithography」と題されたWillsonらに付与された米国特許第6,334,960号で考察されている。インプリント・リソグラフィのためのさらなる方法とシステムは次の米国特許出願でさらに考察されている:Voisonに付与された、2001年7月17日に出願された「Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes」と題された米国特許出願第09/908,455号、2001年7月16日に出願された「High−Resolution Overlay Alignment Methods and Systems for Imprint Lithography」と題された米国特許出願第09/907,512号、2001年8月1日に出願された「Methods for High−Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithography」と題された米国特許出願第09/920,341号、2001年8月21日に出願された「Flexure Based Macro Motion Translation Stage」と題された米国特許出願第09/934,248号、2000年10月27日に出願された「High−Precision Orientation Alignment and Gap Control Stages for Imprint Lithography Processes」と題された米国特許出願第09/698,317号、2001年10月12日に出願された「Template Design for Room Temperature,Low Pressure micro−and Nano−Imprint Lithography」と題された米国特許出願第09/976,681号、2002年5月1日に出願された「Methods of Manufacturing a Lithography Template」と題された米国特許出願第10/136,188号、及びWillsonらに付与された2001年5月16日に出願された「Method and System for Fabricating Nanoscale Patterns in Light Curable Compositions Using an Electric Field」と題された米国特許出願第であり、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれている。さらなる方法とシステムが以下の刊行物で考察されており、そのすべてが参照により本明細書に組み込まれている:Precision Engineering誌、B.J.Choi、S.Johnson、M.Colburn、S.V.Sreenivasan、C.G.Willsonの「Design of Orientation Stages for Step and Flash Imprint Lithography」、J.Vac Sci Technol B 16(6)3825〜3829 1998年11〜12月号、W.Wu、B.Cui、X.Y.Sun、W.Zhang、L.Zhunag、及びS.Y.Chouの「Large area high density quantized magnetic disks fabricated using nanoimprint lithography」、J Vac Sci Tech B 17(6)、3197〜3202、1999年、S.Y.Chou、L.Zhuangの「Lithographically−induced Self−assembly of Periodic Polymer Micropillar Arrays」、及びMacromolecules 13、4399(1998年)、P.Mansky、J.DeRouchey、J.Mays、M.Pitsikalis、T.Morkved、H.Jaeger及びT.Russelの「Large Area Domain Alignment in Block Copolymer Thin Films Using Electric Fields」。   A method and system for imprint lithography is discussed in US Pat. No. 6,334,960 to Willson et al. Entitled “Step and Flash Imprint Lithography”, incorporated herein by reference. Yes. Further methods and systems for imprint lithography are further discussed in the following US patent application: “Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint, filed July 17, 2001, granted to Voison”. US Patent Application No. 09 / 908,455 entitled “Lithography Processes”, “High-Resolution Overlay Alignment Methods and Systems for Imprint US Patent Application No. 9” filed July 16, 2001 / Methods for High-Pre filed on Aug. 1, 2001, No. 907,512. US Patent Application No. 09 / 920,341 entitled “TransMetFraction”, filed on August 21, 2001, entitled “Cition Gap Orientation Sensation Between a Transparent Template and Substitute for Imprint Lithography”. No. 09 / 934,248, U.S. Patent Application No. 09/698, entitled "High-Precision Orientation Alignment and Gap Control Stages for Imprint Lithography Processes" filed Oct. 27, 2000. No. 7, US patent application Ser. No. 09 / 976,681, entitled “Template Design for Room Temperature, Low Pressure micro-and Nano-Imprint Lithography” filed Oct. 12, 2001, May 1, 2002. U.S. Patent Application No. 10 / 136,188 entitled "Methods of Manufacturing a Lithography Template" filed on the same day, and "Method and System for" filed May 16, 2001 to Willson et al. Fabricating Nanoscale Patterns in Light Curable Compositions Using a n. Electric Field, entitled “Electric Field”, all of which are incorporated herein by reference. Further methods and systems are discussed in the following publications, all of which are incorporated herein by reference: Precision Engineering, B.C. J. et al. Choi, S .; Johnson, M.C. Colburn, S.M. V. Srenivasan, C.I. G. Willson's “Design of Orientation Stages for Step and Flash Imprint Lithography”, J. Am. Vac Sci Technol B 16 (6) 3825-3829 1998-December 1998, W.S. Wu, B.W. Cui, X. Y. Sun, W.H. Zhang, L.M. Zhunag, and S.H. Y. Chou's "Large area high density quantified magnetic disks fabricated using nanoimprint lithography", J Vac Sci Tech B 17 (6), 3197-3202. Y. Chou, L.C. Zhuang, “Lithographically-induced Self-assembly of Periodic Polymer Microarray Arrays”, and Macromolecules 13, 4399 (1998), p. Mansky, J.M. DeRouchey, J.A. Mays, M.M. Pitsikalis, T .; Molkved, H.M. Jaeger and T.W. Russell's "Large Area Domain Alignment in Block Polymer Thin Films Using Electric Fields".

図1はインプリント・リソグラフィのシステム3900の一実施形態を示す。システム3900はインプリント・ヘッド3100を備える。インプリント・ヘッド3100はインプリント・ヘッド支持体3910に取り付けられている。インプリント・ヘッド3100はパターン化されたテンプレート3700を保持するように構成されている。パターン化されたテンプレート3700は基板にインプリントされるあるパターンのイーチャを定める複数の凹部を含む。インプリント・ヘッド3100又はモーション・ステージ3600は、使用中に、インプリントされる基板に向かって、かつそこから離れるようにパターン化されたテンプレート3700を移動させるようにも構成されている。システム3900はモーション・ステージ3600を備えている。モーション・ステージ3600はモーション・ステージ支持体3920に取り付けられている。モーション・ステージ3600は基板を保持するように、かつモーション・ステージ支持体3920の上で基板をほぼ面動作で移動させるように構成されている。システム3900はインプリント・ヘッド3100に結合された硬化光システム3500をさらに備えている。活性化光システム3500は硬化光を発生し、インプリント・ヘッド3100に結合されたパターン化されたテンプレート3700を通して発生された硬化光を導くように構成されている。硬化光は重合可能な液体を硬化させるのに適切な波長の光を含む。硬化光は紫外線、可視光、赤外線、放射X線、放射電子線を含む。   FIG. 1 illustrates one embodiment of a system 3900 for imprint lithography. The system 3900 includes an imprint head 3100. The imprint head 3100 is attached to an imprint head support 3910. The imprint head 3100 is configured to hold a patterned template 3700. The patterned template 3700 includes a plurality of recesses that define an etch of a pattern that is imprinted on the substrate. The imprint head 3100 or motion stage 3600 is also configured to move the patterned template 3700 toward and away from the substrate to be imprinted during use. System 3900 includes a motion stage 3600. Motion stage 3600 is attached to motion stage support 3920. The motion stage 3600 is configured to hold the substrate and to move the substrate on the motion stage support 3920 in a substantially planar motion. System 3900 further comprises a curing light system 3500 coupled to imprint head 3100. The activation light system 3500 is configured to generate curing light and direct the generated curing light through a patterned template 3700 coupled to the imprint head 3100. The curing light includes light of a suitable wavelength to cure the polymerizable liquid. Curing light includes ultraviolet rays, visible light, infrared rays, emitted X-rays, and emitted electron beams.

インプリント・ヘッド支持体3910は架橋支持体3930によってモーション・ステージ支持体3920に結合されている。このような方法で、インプリント・ヘッド3100をモーション・ステージ3600の上に置く。インプリント・ヘッド支持体3910、モーション・ステージ支持体3920、架橋支持体3930は本明細書ではまとめてシステムの「本体」と呼ぶ。このシステム本体の構成要素は熱的安定性のある材料で形成される。熱的安定性のある材料は、およそ室温(例えば、25℃)で約10ppm/℃より低い熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態では、構成材料は約10ppm/℃より低い又は約1ppm/℃より低い熱膨張係数を有してよい。そのような材料の例には炭化ケイ素、鋼、ニッケルのある種の合金(例えば、INVAR(登録商標)の名で市販されている合金)を含むがこれに限定しないある種の鉄の合金、さらにはある種の鋼、ニッケル、コバルトの合金(例えば、SUPER INVAR(商標)の名で市販されている合金)がある。そのような材料のさらに別の例には、ZERODUR(登録商標)セラミックを含むがこれに限定しないある種のセラミックを含む。モーション・ステージ支持体3920と架橋支持体3930は支持テーブル3940に結合される。支持テーブル3940はシステム3900の構成要素に対し実質的に無振動の支持を提供する。支持テーブル3940は周囲振動(例えば、作業、他の機械装置による)からシステム3900を絶縁する。モーション・ステージや振動絶縁支持テーブルはカリフォルニア州アービンのNewport Corporationから市販されている。   Imprint head support 3910 is coupled to motion stage support 3920 by bridging support 3930. In this way, the imprint head 3100 is placed on the motion stage 3600. Imprint head support 3910, motion stage support 3920, and bridge support 3930 are collectively referred to herein as the "body" of the system. The system body components are formed of a thermally stable material. The thermally stable material has a coefficient of thermal expansion of less than about 10 ppm / ° C. at about room temperature (eg, 25 ° C.). In some embodiments, the construction material may have a coefficient of thermal expansion that is less than about 10 ppm / ° C. or less than about 1 ppm / ° C. Examples of such materials include certain iron alloys, including but not limited to certain alloys of silicon carbide, steel, nickel (eg, alloys marketed under the name INVAR®), In addition, there are certain steel, nickel and cobalt alloys (eg, alloys marketed under the name SUPER INVAR ™). Still other examples of such materials include certain ceramics including, but not limited to, ZERODUR® ceramics. Motion stage support 3920 and bridging support 3930 are coupled to support table 3940. Support table 3940 provides substantially vibration free support for the components of system 3900. Support table 3940 insulates system 3900 from ambient vibration (eg, due to work, other mechanical devices). Motion stages and vibration isolation support tables are commercially available from Newport Corporation, Irvine, California.

本明細書では、「X軸」とは架橋支持体3930間を横切る軸を意味する。本明細書では、「Y軸」とはX軸に直交する軸を意味する。本明細書では、「X−Y面」とはX軸とY軸によって定められた面を意味する。本明細書では、「Z軸」とはX−Y面に直交し、モーション・ステージ支持体3920からインプリント・ヘッド支持体3910へ横切る軸を意味する。一般に、インプリント・プロセスはパターン化されたテンプレートに対する基板の適切な位置が達成されるまでX−Y面に沿って基板又はインプリント・ヘッドを移動させることを伴う。Z軸に沿ったテンプレート又はモーション・ステージの動きによって、パターン化されたテンプレートと基板の表面上に配置された液体との間で接触が可能になる位置にパターン化されたテンプレートが来る。   In this specification, the “X-axis” means an axis that crosses between the cross-linking supports 3930. In the present specification, the “Y axis” means an axis orthogonal to the X axis. In this specification, the “XY plane” means a plane defined by the X axis and the Y axis. In this specification, the “Z axis” means an axis orthogonal to the XY plane and crossing from the motion stage support 3920 to the imprint head support 3910. In general, the imprint process involves moving the substrate or imprint head along the XY plane until the proper position of the substrate with respect to the patterned template is achieved. Movement of the template or motion stage along the Z axis brings the patterned template into a position where contact is possible between the patterned template and the liquid placed on the surface of the substrate.

システム3900は図2に示すようにエンクロージャ3960内に収容される。エンクロージャ3960はインプリント・リソグラフィ・システム3900を覆い、リソグラフィの構成要素に対する熱と空気の障壁となっている。図2に示すように、エンクロージャ3960は「開」位置に移動したときにインプリント・ヘッドとモーション・ステージへのアクセスを可能にする可動アクセス・パネル3962を含む。「閉」位置にある場合、システム3900の構成要素は少なくとも部分的に周囲環境から絶縁される。アクセス・パネル3962はエンクロージャ3960内の構成要素の温度への室内の温度変化の影響を低減させるための熱の障壁としても機能する。エンクロージャ3960は温度制御システムを備える。温度制御システムはエンクロージャ3960内の構成要素の温度を制御するのに使用される。一実施形態では、温度制御システムはエンクロージャ3960内で約1℃を超える温度変化を阻止するように構成されている。いくつかの実施形態では、温度制御システムは約0.1℃を超える変化を阻止する。一実施形態では、1つ又は複数のファンと組み合わされたサーモスタット又は他の温度測定デバイスが、エンクロージャ3960内を実質的に一定温度に維持するために使用される。   System 3900 is housed within enclosure 3960 as shown in FIG. Enclosure 3960 covers imprint lithography system 3900 and provides a thermal and air barrier to lithographic components. As shown in FIG. 2, the enclosure 3960 includes a movable access panel 3962 that allows access to the imprint head and motion stage when moved to the “open” position. When in the “closed” position, the components of the system 3900 are at least partially isolated from the surrounding environment. Access panel 3962 also functions as a thermal barrier to reduce the effect of room temperature changes on the temperature of components in enclosure 3960. Enclosure 3960 includes a temperature control system. A temperature control system is used to control the temperature of the components within enclosure 3960. In one embodiment, the temperature control system is configured to prevent temperature changes in enclosure 3960 above about 1 ° C. In some embodiments, the temperature control system prevents changes greater than about 0.1 ° C. In one embodiment, a thermostat or other temperature measurement device combined with one or more fans is used to maintain a substantially constant temperature within the enclosure 3960.

種々のユーザ・インタフェースをエンクロージャ3960に設けてもよい。コンピュータ制御のユーザ・インタフェース3964がエンクロージャ3960に結合されている。ユーザ・インタフェース3964は封入されたインプリント・システム3900の機能に関連する動作パラメータ、診断情報、ジョブ進行情報、その他の情報を表示する。ユーザ・インタフェース3964はオペレータの命令を受け取ってシステム3900の動作パラメータを変更するようにも構成されている。ステージング支持体3966がエンクロージャ3960に結合されている。インプリント・リソグラフィ・プロセスの間に基板、テンプレート、その他の装置を置いておくのに、オペレータがステージング支持体3966を使用する。いくつかの実施形態では、ステージング支持体3966は基板を支持するための1つ又は複数の窪み3967(例えば、半導体ウエハ用の円形窪み)を含んでいる。ステージング支持体3966はテンプレート支持用の1つ又は複数の窪み3968をも含んでいる。   Various user interfaces may be provided on the enclosure 3960. A computer controlled user interface 3964 is coupled to the enclosure 3960. User interface 3964 displays operating parameters, diagnostic information, job progress information, and other information related to the functions of the enclosed imprint system 3900. User interface 3964 is also configured to receive operator instructions and change operating parameters of system 3900. A staging support 3966 is coupled to the enclosure 3960. The staging support 3966 is used by an operator to place substrates, templates, and other equipment during the imprint lithography process. In some embodiments, staging support 3966 includes one or more indentations 3967 for supporting a substrate (eg, a circular indentation for a semiconductor wafer). Staging support 3966 also includes one or more indentations 3968 for template support.

インプリント・リソグラフィ・システムが実施するように設計されたプロセスに応じて、付加的な構成要素が存在してよい。例えば、自動ウエハ・ローダ、自動テンプレート・ローダ、カセット・ローダへのインタフェース(すべては図示せず)を含むがこれに限定しない半導体処理装置が、インプリント・リソグラフィ・システム3900に結合されてもよい。   There may be additional components depending on the process that the imprint lithography system is designed to perform. For example, a semiconductor processing apparatus including but not limited to an automatic wafer loader, an automatic template loader, and an interface to a cassette loader (all not shown) may be coupled to the imprint lithography system 3900. .

図3はインプリント・ヘッド3100の一部分の実施形態を示している。インプリント・ヘッド3100は事前較正システム3109と該事前較正システムに結合された高精度方向付けシステム3111を備えている。テンプレート支持体3130は高精度方向付けシステム3111に結合されている。テンプレート支持体3130はテンプレート3700を支持し、かつそれを高精度方向付けシステム3111に結合するように設計されている。   FIG. 3 shows an embodiment of a portion of imprint head 3100. The imprint head 3100 includes a pre-calibration system 3109 and a high precision orientation system 3111 coupled to the pre-calibration system. Template support 3130 is coupled to high precision orientation system 3111. Template support 3130 is designed to support template 3700 and couple it to high precision orientation system 3111.

図4を参照すると、事前較正システム3109の一部分を構成する円盤状たわみリング3124がインプリント・ヘッド・ハウジング3120に結合されている。インプリント・ヘッド・ハウジング3120はガイド・シャフト3112a、3112bを用いて中間フレーム3114に結合されている。一実施形態では、ハウジング3120を支持するために3本のガイド・シャフト(図4では後部ガイド・シャフトは見えない)が使用されている。ハウジング3120の上下動を促進するために、中間フレーム3114周辺部に、対応するガイド・シャフト3112a、3112bに結合されるスライダー3116a、3116bが用いられている。円盤状ベース・プレート3122がハウジング3120の底部分に結合されている。ベース・プレート3122はたわみリング3124に結合されている。たわみリング3124は第1のたわみ部材3126と第2のたわみ部材3128を含む高精度方向付けシステムの構成要素を支持する。たわみ部材3126、3128の動作と構成を以下で詳細に考察する。   Referring to FIG. 4, a disc-shaped flexure ring 3124 that forms part of the pre-calibration system 3109 is coupled to the imprint head housing 3120. The imprint head housing 3120 is coupled to the intermediate frame 3114 using guide shafts 3112a, 3112b. In one embodiment, three guide shafts (the rear guide shaft is not visible in FIG. 4) are used to support the housing 3120. In order to promote the vertical movement of the housing 3120, sliders 3116a and 3116b coupled to the corresponding guide shafts 3112a and 3112b are used in the periphery of the intermediate frame 3114. A disc-shaped base plate 3122 is coupled to the bottom portion of the housing 3120. Base plate 3122 is coupled to flexible ring 3124. The flex ring 3124 supports the components of the high precision orientation system that includes a first flex member 3126 and a second flex member 3128. The operation and configuration of the flexure members 3126, 3128 will be discussed in detail below.

図5はインプリント・ヘッド3100の分解図を示す。図5に示すように、アクチュエータ3134a、3134b、3134cがハウジング3120に固定され、ベース・プレート3122とたわみリング3124に結合されている。動作中、アクチュエータ3134a、3134b、3134cの動作はたわみリング3124の動きを制御する。アクチュエータ3134a、3134b、3134cの動作により、大まかな事前較正が容易になる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ3134a、3134b、3134cはハウジング3120周囲で均等に離れている。アクチュエータ3134a、3134b、3134cとたわみリング3124は共に事前較正システムを形成している。アクチュエータ3134a、3134b、3134cは空隙を正確に制御するためにZ軸に沿ってたわみリング3124を移動させる。   FIG. 5 shows an exploded view of the imprint head 3100. As shown in FIG. 5, actuators 3134 a, 3134 b, 3134 c are fixed to the housing 3120 and coupled to the base plate 3122 and the flexible ring 3124. In operation, the operation of actuators 3134a, 3134b, 3134c controls the movement of the flex ring 3124. The operation of actuators 3134a, 3134b, 3134c facilitates rough pre-calibration. In some embodiments, the actuators 3134a, 3134b, 3134c are evenly spaced around the housing 3120. Actuators 3134a, 3134b, 3134c and flexure ring 3124 together form a pre-calibration system. Actuators 3134a, 3134b, 3134c move the flexure ring 3124 along the Z axis to accurately control the air gap.

適切な方向への整列が達成され、かつ基板表面に対して均一な間隙がテンプレートによって維持されるように、インプリント・ヘッド3100はテンプレート3700の高精度に方向付け制御を行う機構も備えている。一実施形態では、整列と間隙の制御は第1と第2のたわみ部材3126、3128をそれぞれ使用することによって達成される。   The imprint head 3100 also includes a mechanism for highly precise orientation control of the template 3700 so that proper alignment is achieved and a uniform gap is maintained by the template relative to the substrate surface. . In one embodiment, alignment and clearance control is achieved by using first and second flexure members 3126, 3128, respectively.

図6、7はそれぞれ、第1と第2のたわみ部材3126、3128の実施形態をより詳細に示している。図6に示すように、第1のたわみ部材3126は、対応する剛体部3164、3166に結合された複数のたわみジョイント3160を含む。たわみジョイント3160は、たわみジョイントの最も薄い断面部に沿ったピボット軸の周囲で剛体部3164、3166が動けるようにしたノッチであってよい。たわみジョイント3160と剛体部3164は共にアーム3172を形成する一方で、別のたわみジョイント3160と剛体部3166は共にアーム3174を形成する。アーム3172、3174は第1のたわみフレーム3170に結合され、それから延びている。第1のたわみフレーム3170は開口部3182を有している。これによって、硬化光(例えば、紫外線)が第1のたわみ部材3126を通過できる。図示した実施形態では、4つのたわみジョイント3160が第1のたわみフレーム3170の第1の方向付け軸3180に関する動作を可能にしている。しかし、所望の制御を行うために多かれ少なかれたわみジョイントを用いることを理解すべきである。図8に示すように、第1のたわみ部材3126は第1のたわみフレーム3170によって第2のたわみ部材3128に結合されている。第1のたわみ部材3126は2つの結合部材3184、3186も備えている。結合部材3184、3186は任意の適切な締付手段を用いてたわみリング3124へ結合部材を取り付ける開口部を備える。結合部材3184、3186は図示のようなアーム3172、3174を介して第1のたわみフレーム3170に結合されている。   Figures 6 and 7 show embodiments of the first and second flexure members 3126 and 3128, respectively, in more detail. As shown in FIG. 6, the first flexure member 3126 includes a plurality of flexure joints 3160 coupled to corresponding rigid portions 3164, 3166. The flexure joint 3160 may be a notch that allows the rigid body portions 3164, 3166 to move around a pivot axis along the thinnest cross-section of the flexure joint. The flexible joint 3160 and the rigid body portion 3164 together form an arm 3172, while the other flexible joint 3160 and the rigid body portion 3166 together form an arm 3174. The arms 3172, 3174 are coupled to and extend from the first flexible frame 3170. The first flexible frame 3170 has an opening 3182. Thereby, curing light (for example, ultraviolet rays) can pass through the first flexible member 3126. In the illustrated embodiment, four flexure joints 3160 allow operation with respect to the first orientation shaft 3180 of the first flexure frame 3170. However, it should be understood that more or less flexible joints are used to achieve the desired control. As shown in FIG. 8, the first flexible member 3126 is coupled to the second flexible member 3128 by a first flexible frame 3170. The first flexible member 3126 also includes two coupling members 3184, 3186. The coupling members 3184, 3186 include openings that attach the coupling member to the flex ring 3124 using any suitable fastening means. The coupling members 3184 and 3186 are coupled to the first flexible frame 3170 via arms 3172 and 3174 as shown.

図7に示すように、第2のたわみ部材3128は第2のたわみフレーム3206から延びた一対のアーム3202、3204を備える。たわみジョイント3162と剛体部3208が共にアーム3202を形成すると同時に、他のたわみジョイント3162と剛体部3210がアーム3204を形成する。たわみジョイント3162は、たわみジョイントの最も薄い断面部に沿ったピボット軸の周囲で剛体部3210、3204が動けるようにしたノッチであってよい。アーム3202、3204はテンプレート支持体3130に結合され、かつテンプレート支持体3130から延びている。テンプレート支持体3130はパターン化されたテンプレートの少なくとも一部分を支持かつ保持するように構成されている。テンプレート支持体3130は硬化光(例えば、紫外線)を第2のたわみ部材3128に通す開口部3212も有する。図示の実施形態では、4つのたわみジョイント3162によって、テンプレート支持体3130が第2の方向付け軸3200に関する動作を可能としている。しかし、所望の制御を行うために多かれ少なかれたわみジョイントを用いることを理解すべきである。第2のたわみ部材3128はブレース3220、3222も備える。ブレース3220、3222は第1のたわみ部材3126へブレースを取り付けるための開口部を含む。   As shown in FIG. 7, the second flexible member 3128 includes a pair of arms 3202 and 3204 extending from the second flexible frame 3206. The flexible joint 3162 and the rigid body portion 3208 together form the arm 3202, and at the same time, the other flexible joint 3162 and the rigid body portion 3210 form the arm 3204. The flexure joint 3162 may be a notch that allows the rigid portions 3210, 3204 to move around a pivot axis along the thinnest cross-section of the flexure joint. Arms 3202 and 3204 are coupled to and extend from template support 3130. Template support 3130 is configured to support and hold at least a portion of the patterned template. The template support 3130 also has an opening 3212 through which curing light (eg, ultraviolet light) passes through the second flexible member 3128. In the illustrated embodiment, four flexure joints 3162 allow the template support 3130 to operate with respect to the second orientation shaft 3200. However, it should be understood that more or less flexible joints are used to achieve the desired control. Second flexure member 3128 also includes braces 3220, 3222. Braces 3220, 3222 include openings for attaching braces to first flexure member 3126.

一実施形態では、第1のたわみ部材3126と第2のたわみ部材3128は図8に示すように接合されて高精度方向付け部3111を形成している。ブレース3220、3222は、第1のたわみ部材3126の第1の方向付け軸3180と第2のたわみ部材の第2の方向付け軸3200が相互に対して実質的に直交するように第1のたわみフレーム3170に結合されている。そのような構成では、第1の方向付け軸3180と第2の方向付け軸3200は、テンプレート支持体3130内に配置されたパターン化されたテンプレート3700のほぼ中心領域におけるピボット点3252で交差する。第1と第2のたわみ部材のこの結合によって使用中にパターン化されたテンプレート3700の高精度な整列と間隙制御が可能となる。第1と第2のたわみ部材を個別の要素として図示しているが、第1と第2のたわみ部材は、たわみ部材が一体化される機械加工された単一の部品から形成されてよいことを理解すべきである。たわみ部材3126、3128はパターン化されたテンプレート3700の動きがピボット点3252の周囲で生じるように表面が組み合わされて結合されているので、インプリント・リソグラフィ後にインプリントされたフィーチャを剪断するであろう「揺れ」や他の動きを実質的に低減させることができる。たわみジョイントの構造上の高い剛性が選択的に制限されるために、高精度方向付け部によってテンプレート表面の側方動きが無視できるようになり、テンプレート表面に対する垂線の回りのねじれ動きは無視できるようになる。本明細書に記載したたわみ部材を用いた別の利点は、特に摩擦で動くジョイントに比べ、たわみ部材がかなりの量の微粒子を生成しないことである。この微粒子はインプリント・リソグラフィ・プロセスを乱すので、このことはインプリント・リソグラフィ・プロセスに大きな利点を提供する。   In one embodiment, the first flexible member 3126 and the second flexible member 3128 are joined as shown in FIG. 8 to form a high precision orientation 3111. The braces 3220, 3222 have a first deflection such that the first orientation axis 3180 of the first flexure member 3126 and the second orientation axis 3200 of the second flexure member are substantially perpendicular to each other. Coupled to frame 3170. In such a configuration, the first orientation axis 3180 and the second orientation axis 3200 intersect at a pivot point 3252 in a substantially central region of the patterned template 3700 disposed within the template support 3130. This combination of the first and second flexure members allows for highly accurate alignment and gap control of the template 3700 patterned during use. Although the first and second flexure members are illustrated as separate elements, the first and second flexure members may be formed from a single machined part into which the flexure members are integrated. Should be understood. The flexure members 3126, 3128 will shear the imprinted features after imprint lithography since the surfaces are combined and coupled so that movement of the patterned template 3700 occurs around the pivot point 3252. Wax “swing” and other movements can be substantially reduced. Since the structural rigidity of the flexure joint is selectively restricted, the lateral movement of the template surface can be ignored by the high-precision orientation, and the torsional movement around the perpendicular to the template surface can be ignored. become. Another advantage of using a flexure member as described herein is that the flexure member does not produce a significant amount of particulates, especially as compared to a frictionally moving joint. This provides a significant advantage to the imprint lithography process because the particulates disturb the imprint lithography process.

図9は事前較正システムに結合された組み立てられた高精度方向付けシステムを示す。パターン化されたテンプレート3700が第2のたわみ部材3128の一部であるテンプレート支持体3130内に位置している。第2のたわみ部材3128は第1のたわみ部材3126に実質的に直交する方向で結合されている。第1のたわみ部材3126は結合部材3186、3184を介してたわみリング3124に結合されている。上記のようにたわみリング3124はベース・プレート3122に結合されている。   FIG. 9 shows an assembled high precision orientation system coupled to a pre-calibration system. A patterned template 3700 is located in a template support 3130 that is part of the second flexure member 3128. The second flexible member 3128 is coupled to the first flexible member 3126 in a direction substantially perpendicular to the first flexible member 3126. The first flexible member 3126 is coupled to the flexible ring 3124 via coupling members 3186 and 3184. As described above, the flexible ring 3124 is coupled to the base plate 3122.

図10は断面3260を示す事前較正システムの断面図である。図10に示すように、たわみリング3124はアクチュエータ3134を有するベース・プレート3122に結合されている。アクチュエータ3134はたわみリング3124に接する力検出器3135に結合された端部3270を含む。使用中、アクチュエータ3134を起動することにより端部3270はたわみリング3124に向かって、あるいはたわみリング3124から移動させられる。たわみリング3124に向かう端部3270の動きはたわみリングを変形させ、高精度方向付けシステムをZ軸に沿って基板方向に並進させる。たわみリングから離れる端部3270の動きによってたわみリングはその元の形状に戻ることが可能となり、またその過程中に高精度方向付けステージを基板から離す。   FIG. 10 is a cross-sectional view of a pre-calibration system showing a cross-section 3260. As shown in FIG. 10, the flex ring 3124 is coupled to a base plate 3122 having an actuator 3134. Actuator 3134 includes an end 3270 coupled to a force detector 3135 that abuts flexure ring 3124. In use, activating actuator 3134 causes end 3270 to move toward or out of flex ring 3124. Movement of the end 3270 toward the flex ring 3124 deforms the flex ring and translates the high precision orientation system toward the substrate along the Z axis. Movement of the end 3270 away from the flexure ring allows the flexure ring to return to its original shape, and during the process, the high precision orientation stage is moved away from the substrate.

典型的なインプリント・プロセスでは、先の図に示したようにテンプレートは高精度方向付けシステムに結合されたテンプレート・ホルダ内に配設される。このテンプレートが基板の表面上の液体と接触する。テンプレートが基板に接近するときに基板上に液体を押し付けることにより、テンプレートに液体による抵抗力が加わる。この抵抗力は高精度方向付けシステムを介して図9、10に示すようなたわみリング3124へ伝えられる。たわみリング3124に加えられた力は抵抗力としてアクチュエータ3134に伝わる。アクチュエータ3134に加わる抵抗力が力センサ3135によって決定される。使用中にアクチュエータ3135に加わる抵抗力が決定かつ制御されるように、力センサ3135はアクチュエータ3134に結合されている。   In a typical imprint process, the template is placed in a template holder coupled to a high precision orientation system as shown in the previous figure. This template contacts the liquid on the surface of the substrate. By pressing the liquid onto the substrate when the template approaches the substrate, a resistance force by the liquid is applied to the template. This resistance force is transmitted to the flexible ring 3124 as shown in FIGS. The force applied to the deflection ring 3124 is transmitted to the actuator 3134 as a resistance force. A resistance force applied to the actuator 3134 is determined by the force sensor 3135. Force sensor 3135 is coupled to actuator 3134 so that the resistance force applied to actuator 3135 during use is determined and controlled.

図11に全体を3300で表示したたわみモデルを示し、本明細書に記載の高精度方向付け部などのデカップリングされた高精度方向付けステージの動作原理をわかり易くしている。たわみモデル3300は4つの平行なジョイント、つまり、名目の構成と回転構成における4バー・リンク・システムを構成しているジョイント1、2、3、4を含む。ライン3310はジョイント1、2の整列の軸を示す。ライン3312はジョイント3、4の整列の軸を示す。角度α1はテンプレート3700の中心を通る垂直軸とライン3310との間の角度を表す。角度α2はテンプレート3700の中心を通る垂直軸とライン3312との間の角度を表す。いくつかの実施形態では、角度α1と角度α2はコンプライアントなアラインメント軸(又は方向付け軸)がテンプレート3700の表面に実質的に存在するように選択される。高精度方向付けの変化に対し、ジョイント2と3との間の剛体部3314は点Cで示した軸の回りを回転する。剛体部3314は第2のたわみ部材3128のテンプレート支持体3130を表している。 FIG. 11 shows a deflection model indicated as a whole by 3300, which makes it easy to understand the operating principle of a decoupled high-precision orientation stage such as the high-precision orientation unit described in this specification. The deflection model 3300 includes four parallel joints, ie, joints 1, 2, 3, 4 that make up a 4-bar link system in nominal and rotational configurations. Line 3310 represents the axis of alignment of joints 1 and 2. Line 3312 indicates the axis of alignment of joints 3 and 4. Angle α 1 represents the angle between the vertical axis passing through the center of template 3700 and line 3310. Angle α 2 represents the angle between the vertical axis passing through the center of template 3700 and line 3312. In some embodiments, angles α 1 and α 2 are selected such that a compliant alignment axis (or orientation axis) is substantially present on the surface of template 3700. The rigid body portion 3314 between the joints 2 and 3 rotates about the axis indicated by the point C in response to the change in the high-precision orientation. The rigid portion 3314 represents the template support 3130 of the second flexible member 3128.

高精度方向付けシステムは、高精度方向付けシステムに結合されたテンプレートの表面において実質的な側方動きを発生せずに単に傾斜動きを発生させる。たわみアームの使用によって、横動き又は回転の動きが望ましくない方向には高い剛性を与え、方句付け動作が必要な場合にはより低い剛性が高精度方向付けシステムに提供与えられる。したがって、高精度方向付けシステムはテンプレート支持体の回転を、すなわちテンプレートの回転をテンプレート表面のピボット点周囲で可能にすると同時に、テンプレートに対して垂直方向とテンプレートに対して平行方向とに十分な抵抗力を与えて基板に対して適切な位置を維持する。このようにして、受動的方向付けシステムがテンプレートに対して平行な方向へのテンプレートの方向付けに使用される。「受動的」という用語は、ユーザ又はプログラマブル・コントローラなしに発生する動きを意味し、つまりシステムはテンプレートの液体との接触によって適切な方向に自己補正する。能動的たわみを発生するためにたわみアームの動作がモータによって制御される別の実施形態が実施されてもよい。   The high precision orientation system simply produces tilting motion without causing substantial lateral movement at the surface of the template coupled to the high precision orientation system. The use of a flex arm provides high stiffness in directions where lateral or rotational movement is not desired, and provides lower stiffness to the high precision orientation system when phrasing motion is required. Thus, the high precision orientation system allows rotation of the template support, i.e. rotation of the template around the pivot point of the template surface, while at the same time providing sufficient resistance in the direction perpendicular to the template and parallel to the template. Apply force to maintain proper position with respect to the substrate. In this way, a passive orientation system is used to direct the template in a direction parallel to the template. The term “passive” refers to movement that occurs without a user or programmable controller, that is, the system self-corrects in the appropriate direction upon contact with the template liquid. Another embodiment may be implemented in which the movement of the flexure arm is controlled by a motor to generate active deflection.

高精度方向付けステージの動きは液体との直接的又は間接的接触によって生じることがある。高精度方向付けステージが受動的な場合、一実施形態では2つの方向付け軸の回りで最も有力なコンプライアンスを有するように設計される。2つの方向付け軸は相互に直交して存在し、かつ高精度方向付けステージ上に配置されたインプリント部材のインプリント表面上に存在する。2つの直交するねじれのコンプライアンスの値は対称的なインプリント部材に対して同じになるように設定される。受動的高精度方向付けステージはテンプレートが基板に対して平行でない場合にテンプレートの方向を変えるように設計される。テンプレートが基板上の液体と接触するとき、たわみ部材は結果的に生じるテンプレート上への不均一な液体の圧力を補正する。そのような補正は最小のオーバーシュートで、あるいは全くオーバーシュートがなく行われるであろう。さらに、上記のような高精度方向付けステージは液体の硬化を可能にするために、テンプレートと基板との間で実質的に平行な方向付けを十分に長い時間にわたって維持するであろう。   The movement of the high precision orientation stage may be caused by direct or indirect contact with the liquid. If the high precision orientation stage is passive, in one embodiment it is designed to have the most powerful compliance around the two orientation axes. The two orientation axes exist perpendicular to each other and on the imprint surface of the imprint member arranged on the high precision orientation stage. The compliance values for two orthogonal twists are set to be the same for a symmetric imprint member. A passive precision orientation stage is designed to change the orientation of the template when the template is not parallel to the substrate. When the template contacts the liquid on the substrate, the flexure member corrects for the resulting non-uniform liquid pressure on the template. Such correction would be done with minimal overshoot or no overshoot. Furthermore, a high precision orientation stage as described above will maintain a substantially parallel orientation between the template and the substrate for a sufficiently long time to allow the liquid to cure.

図1に示すように、インプリント・ヘッド3100はインプリント・ヘッド支持体3910に取り付けられている。この実施形態では、インプリント・ヘッド3910はインプリント・ヘッドが常に固定位置に留まるように取り付けられている。使用中、X−Y面に沿ったすべての動きはモーション・ステージ3600によって基板に対して実行される。   As shown in FIG. 1, imprint head 3100 is attached to imprint head support 3910. In this embodiment, the imprint head 3910 is mounted so that the imprint head always remains in a fixed position. In use, all movement along the XY plane is performed on the substrate by motion stage 3600.

使用中、モーション・ステージ3600を用いてインプリントされる基板が支持され、X−Y面に沿って基板が移動される。いくつかの実施形態では、モーション・ステージは少なくとも±30nmの精度で、好適には約±10nmの精度で最大数百mmを超えて基板を移動させることができる。一実施形態では、図12に示すように、モーション・ステージはキャリッジ3620に結合された基板チャック3610を備える。キャリッジ3620は摩擦軸受システム又は無摩擦軸受システム上でベース3630の上で動く。一実施形態では、空気軸受を備えた無摩擦軸受システムが使用される。キャリッジ3620は一実施形態では空気層(すなわち、「空気軸受」)を用いてモーション・ステージのベース3630の上に懸架される。磁気又は真空システムを用いて空気軸受レベルにカウンター・バランシング力を与えてもよい。磁気ベースと真空ベースのシステムは共に種々の供給源から市販されており、またそのような任意のシステムをインプリント・リソグラフィ・プロセスに用いることができる。インプリント・リソグラフィ・プロセスに適用可能なモーション・ステージの一例はDynam YXモーション・ステージであり、カリフォルニア州アービンのNewport Corporationから市販されている。モーション・ステージは基板をXY動き面とほぼ同じ高さにするように設計された、較正ステージに類似のチップ・チルト・ステージを備えてもよい。モーション・ステージは基板上のパターンをXY動き軸に方向付けするための1つ又は複数のθステージを備えてもよい。   In use, the substrate to be imprinted is supported using motion stage 3600 and the substrate is moved along the XY plane. In some embodiments, the motion stage can move the substrate beyond a maximum of several hundred mm with an accuracy of at least ± 30 nm, preferably with an accuracy of about ± 10 nm. In one embodiment, the motion stage includes a substrate chuck 3610 coupled to a carriage 3620, as shown in FIG. The carriage 3620 moves over the base 3630 on a friction bearing system or a frictionless bearing system. In one embodiment, a frictionless bearing system with an air bearing is used. The carriage 3620 is suspended over the motion stage base 3630 using an air layer (ie, an “air bearing”) in one embodiment. A counterbalancing force may be applied to the air bearing level using a magnetic or vacuum system. Both magnetic and vacuum based systems are commercially available from a variety of sources, and any such system can be used in an imprint lithography process. An example of a motion stage applicable to an imprint lithography process is the Dynam YX motion stage, which is commercially available from Newport Corporation, Irvine, California. The motion stage may comprise a tip tilt stage similar to the calibration stage, designed to bring the substrate approximately level with the XY motion plane. The motion stage may comprise one or more θ stages for directing the pattern on the substrate to the XY motion axis.

システム3900は硬化液を基板上に分配する液体分配システムも備える。液体分配システムはシステム本体に結合されている。一実施形態では、液体分配システムはインプリント・ヘッド3100に結合される。図3はインプリント・ヘッド3100のカバー3127から延びる、液体分配システムの液体分配ヘッド2507を示している。液体分配システム3125の種々の構成要素がインプリント・ヘッド3100のカバー3127内に設けられてよい。   The system 3900 also includes a liquid distribution system that distributes the curable liquid onto the substrate. The liquid distribution system is coupled to the system body. In one embodiment, the liquid dispensing system is coupled to the imprint head 3100. FIG. 3 shows the liquid dispensing head 2507 of the liquid dispensing system extending from the cover 3127 of the imprint head 3100. Various components of the liquid distribution system 3125 may be provided within the cover 3127 of the imprint head 3100.

図13に液体分配システムの略図を示す。一実施形態では、液体分配システムは液容器2501を備える。液容器2501は活性化光硬化液を保持するように構成されている。液容器2501は注入導管2502を介してポンプ2504に結合されている。注入導管2502を通る流れを制御するために、入口弁2503が液容器2501とポンプ2504と間に設けられている。ポンプ2504は出口導管2506を介して液体分配ヘッド2507に結合されている。   FIG. 13 shows a schematic diagram of a liquid distribution system. In one embodiment, the liquid dispensing system includes a liquid container 2501. The liquid container 2501 is configured to hold the activated photocuring liquid. Liquid container 2501 is coupled to pump 2504 via infusion conduit 2502. An inlet valve 2503 is provided between the liquid container 2501 and the pump 2504 to control the flow through the injection conduit 2502. Pump 2504 is coupled to liquid dispensing head 2507 via outlet conduit 2506.

液体分配システムは基板上に分配される液体の量の正確な量制御を可能にするように構成される。一実施形態では、液体制御はポンプ2504として圧電弁を用いて達成される。圧電弁はコネチカット州ウェストブルックのLee Company社から市販されている。使用中、硬化液は注入導管2502を通してポンプ2504に導かれる。基板が適切に位置決めされると、ポンプ2504が起動されて所定量の液体を出口導管2506に流す。次に、液体は液体分配ヘッド2507を介して基板上に分配される。この実施形態では、液体量の制御はポンプ2504の制御により達成される。開状態から閉状態に素早くポンプを切り替えることによって分配ヘッド2507に送られる液体量の制御が可能になる。ポンプ2504は約1μLより少ない量で液体を分配するように構成される。ポンプ2504の動作は、液体を液滴か、あるいは液体を連続したパターンのいずれかで基板上に分配できる。液体の液滴は開状態から閉状態にポンプを迅速にサイクルさせることによって塗布される。液体の流れはポンプを開状態のままにしかつ液体分配ヘッドの下で基板を移動させることによって基板上に作られる。   The liquid dispensing system is configured to allow precise volume control of the amount of liquid dispensed on the substrate. In one embodiment, liquid control is achieved using a piezoelectric valve as pump 2504. Piezoelectric valves are commercially available from Lee Company, Westbrook, Connecticut. In use, the curable liquid is directed to pump 2504 through infusion conduit 2502. When the substrate is properly positioned, the pump 2504 is activated to flow a predetermined amount of liquid through the outlet conduit 2506. The liquid is then dispensed onto the substrate via a liquid dispensing head 2507. In this embodiment, control of the liquid volume is achieved by control of pump 2504. By quickly switching the pump from the open state to the closed state, the amount of liquid sent to the dispensing head 2507 can be controlled. Pump 2504 is configured to dispense liquid in an amount less than about 1 μL. The operation of the pump 2504 can dispense liquid on the substrate either in droplets or in a continuous pattern. Liquid droplets are applied by rapidly cycling the pump from an open state to a closed state. A liquid flow is created on the substrate by leaving the pump open and moving the substrate under the liquid dispensing head.

別の実施形態では、液体の量の制御は液体分配ヘッド2507を用いて行っても良い。そのようなシステムでは、ポンプ2504は液体分配ヘッド2507に硬化液を供給するために用いられる。量が正確に指定されるであろう液体の小滴は、液体分配アクチュエータを用いて分配される。液分配アクチュエータの例には微小電磁弁又は圧電起動分配器を含む。圧電起動分配器はテキサス州プラノのMicroFab Technologies Inc.から市販されている。液分配アクチュエータは液分配の制御を可能にするために液体分配ヘッドに組み入れられている。液分配アクチュエータは、分配される液滴毎に約50pL〜約1000pLの液体を分配するように構成されている。液分配アクチュエータを備えたシステムの利点には、分配時間がより早いことと量の制御がより正確であることである。液体分配システムは、参照により本願に組み込まれた、2001年7月17日に出願された「Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes」と題された米国特許出願第09/908,455号にさらに記載されている。   In another embodiment, the amount of liquid may be controlled using a liquid dispensing head 2507. In such a system, the pump 2504 is used to supply a curable liquid to the liquid dispensing head 2507. Liquid droplets that will be accurately specified in volume are dispensed using a liquid dispensing actuator. Examples of liquid dispensing actuators include micro solenoid valves or piezoelectric actuated distributors. Piezoelectric starter distributors are available from MicroFab Technologies Inc. of Plano, Texas. Commercially available. A liquid dispensing actuator is incorporated into the liquid dispensing head to allow control of liquid dispensing. The liquid dispensing actuator is configured to dispense about 50 pL to about 1000 pL of liquid for each dispensed droplet. Advantages of systems with liquid dispensing actuators are faster dispensing times and more accurate volume control. A liquid dispensing system is described in US patent application Ser. No. 09 / 908,455 entitled “Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes” filed Jul. 17, 2001, incorporated herein by reference. Are further described.

テンプレートと基板の位置の粗決定はリニア・エンコーダ(例えば、露出したリニア・エンコーダ)を用いて決定される。エンコーダは約0.01μmの粗測定を提供する。リニア・エンコーダは移動物体に結合されたスケールと本体に結合された読取器を備える。スケールはガラス、ガラス・セラミック、鋼を含む様々な材料から形成されてよい。スケールは移動物体の相対位置と絶対位置を決定するために読取器によって読み取られる多数のマークを含む。スケールは当該分野において知られている手段を用いてモーション・ステージに結合されている。読取器は本体に結合され、スケールと光学的に結合されている。一実施形態では、露出したリニア・エンコーダを使用してもよい。エンコーダは単軸面に沿ってか、あるいは2軸面内のいずれかでモーション・ステージの位置を決定するように構成される。露出した2軸リニア・エンコーダの一例はイリノイ州ショーンバーグのHeidenhain Corporationから入手可能なPPモデル・エンコーダである。一般に、エンコーダは市販されている多数のX−Yモーション・ステージに組み込まれている。例えば、Newport Corpから入手可能なDynam XYモーション・ステージはシステムに組み込まれた2軸エンコーダを備えている。   Coarse determination of template and substrate positions is determined using a linear encoder (eg, an exposed linear encoder). The encoder provides a coarse measurement of about 0.01 μm. The linear encoder comprises a scale coupled to the moving object and a reader coupled to the body. The scale may be formed from a variety of materials including glass, glass ceramic, and steel. The scale includes a number of marks that are read by a reader to determine the relative and absolute positions of the moving object. The scale is coupled to the motion stage using means known in the art. The reader is coupled to the body and optically coupled to the scale. In one embodiment, an exposed linear encoder may be used. The encoder is configured to determine the position of the motion stage either along a uniaxial plane or in a biaxial plane. An example of an exposed two-axis linear encoder is a PP model encoder available from Heidenhain Corporation, Schaumburg, Illinois. In general, encoders are incorporated into many commercially available XY motion stages. For example, the Dynam XY motion stage available from Newport Corp has a two-axis encoder built into the system.

Z軸に沿ったテンプレートの大まかな位置もリニア・エンコーダを用いて決定される。一実施形態では、露出したリニア・エンコーダを用いてテンプレートの位置が測定される。一実施形態では、リニア・エンコーダのスケールがインプリント・ヘッドの事前較正リングに結合されている。別の場合には、スケールがテンプレート支持体3130に直接結合されてよい。読取器は本体に結合され、光学的にスケールに結合される。テンプレートの位置はエンコーダを用いてZ軸に沿って決定される。   The approximate position of the template along the Z axis is also determined using a linear encoder. In one embodiment, the position of the template is measured using an exposed linear encoder. In one embodiment, the linear encoder scale is coupled to the pre-calibration ring of the imprint head. In other cases, the scale may be directly coupled to the template support 3130. The reader is coupled to the body and optically coupled to the scale. The position of the template is determined along the Z axis using an encoder.

いくつかの実施形態では、インプリント・リソグラフィ・プロセス中にはテンプレートと基板の位置の検出は、100nmより小さい精度まで知る必要がある。高分解能半導体プロセスでパターン化されたテンプレート上の多数のフィーチャは100nmより小さいので、そのような制御はそのフィーチャを適切に整列させるために重要である。一実施形態では、高精度位置検出は干渉計(例えば、レーザ干渉計)を用いて決定できる。   In some embodiments, detection of template and substrate positions during an imprint lithography process needs to be known to an accuracy of less than 100 nm. Since many features on a template patterned with a high resolution semiconductor process are smaller than 100 nm, such control is important to properly align the features. In one embodiment, high accuracy position detection can be determined using an interferometer (eg, a laser interferometer).

図42はインプリント・リソグラフィ・プロセスの間に決定される回転と動きの軸を示す。基板位置はXW軸、YW軸、及びZW軸に沿って決定される。基板の回転はX軸(αW)の回り、Y軸(βW)の回り、及びZ軸(θW)の回りで決定される。同様に、テンプレートの位置はX、Y、Z軸に沿って決定される。テンプレートの回転はX軸(αT)の回り、Y軸(βT)の回り、及びZ軸(θT)の回りで決定される。基板に対するテンプレートの位置を合わせるためには、X、Y、Z座標のほかにα、βの角度とθの角度を一致させるべきである。 FIG. 42 shows the axis of rotation and motion determined during the imprint lithography process. Substrate position X W axis, Y W-axis, and is determined along the Z W axis. The rotation of the substrate is determined about the X axis (α W ), the Y axis (β W ), and the Z axis (θ W ). Similarly, the position of the template is determined along the X, Y, and Z axes. Template rotation is determined about the X axis (α T ), the Y axis (β T ), and the Z axis (θ T ). In order to align the position of the template with respect to the substrate, in addition to the X, Y, and Z coordinates, the angles of α and β should match the angle of θ.

リニア・エンコーダを用いてテンプレートと基板のX軸、Y軸、Z軸の位置が決定される。しかし、そのようなエンコーダは典型的にはそれらの軸に関する回転情報を提供しない。一実施形態では、干渉計を用いてテンプレートと基板のX軸とY軸の位置ならびに角度α、β、θの回転角が決定される。干渉計ベースの位置検出システムの略図を図43に示す。干渉計システム4300は第1の3軸レーザ干渉計4310と第2の3軸レーザ干渉計4320を備えている。ミラー4330とミラー4335が基板及び/又はテンプレートに結合されている。ミラー4330とミラー4335は第1と第2のレーザ干渉計にそれぞれ光学的に結合されている。ミラー4330は、ミラー4335がテンプレート及び/又は基板の上に設置されている側に対して垂直であるテンプレート及び/又は基板の一部分の上に配置されている。図43に示すように、これによって5°の動きを実質的に同時に決定することが可能となる。第1のレーザ干渉計4310はX軸と回転角β、θに沿った基板及び/又はテンプレートの位置を感知する。第2のレーザ干渉計4320はY軸と回転角α、θに沿った基板及び/又はテンプレートの位置を感知する。   The positions of the X axis, Y axis, and Z axis of the template and the substrate are determined using a linear encoder. However, such encoders typically do not provide rotational information about their axes. In one embodiment, an interferometer is used to determine the X and Y axis positions of the template and substrate and the rotation angles of the angles α, β, θ. A schematic diagram of an interferometer-based position detection system is shown in FIG. Interferometer system 4300 includes a first three-axis laser interferometer 4310 and a second three-axis laser interferometer 4320. Mirror 4330 and mirror 4335 are coupled to the substrate and / or template. Mirror 4330 and mirror 4335 are optically coupled to the first and second laser interferometers, respectively. The mirror 4330 is disposed on a portion of the template and / or substrate that is perpendicular to the side on which the mirror 4335 is placed on the template and / or substrate. As shown in FIG. 43, this allows the 5 ° movement to be determined substantially simultaneously. The first laser interferometer 4310 senses the position of the substrate and / or template along the X axis and the rotation angles β and θ. Second laser interferometer 4320 senses the position of the substrate and / or template along the Y axis and rotation angles α, θ.

インプリント・リソグラフィ・システム3900に使用される干渉計ベースの位置検出器4400の一実施形態を図44に示す。位置検出器4400はシステム3900の本体の一部分に取り付けられている。例えば、位置検出器は本体の支持体3930に取り付けられてよい。一実施形態では、位置検出器4400は4個の干渉計を備えている。一実施形態では、干渉計はレーザ式である。差分干渉計又は絶対干渉計のいずれかが使用されてよい。2つの干渉計4410、4415がテンプレートの位置決定に使用される。他の2つの干渉計4420、4425が基板の位置決定に使用される。一実施形態では、すべての干渉計は三軸干渉計である。干渉計のこの配置を用いることによって、テンプレートと基板両方の5°の動き(例えば、X、Y位置とα、β、θ回転)が可能となる。レーザ4430が干渉計に光を提供する。このレーザからの光は光学部品4440(注意:すへての光学部品が参照されているわけではない)を介して干渉計4410、4415、4420、4425に導かれる。光学部品はレーザから干渉計に光を導くためにビーム・スプリッタとミラー・システムを備える。干渉計システムや適切な光学システムはいくつかの供給源から市販されている。   One embodiment of an interferometer-based position detector 4400 used in the imprint lithography system 3900 is shown in FIG. Position detector 4400 is attached to a portion of the body of system 3900. For example, the position detector may be attached to the support 3930 of the body. In one embodiment, the position detector 4400 includes four interferometers. In one embodiment, the interferometer is laser type. Either a differential interferometer or an absolute interferometer may be used. Two interferometers 4410, 4415 are used for template positioning. The other two interferometers 4420, 4425 are used for substrate positioning. In one embodiment, all interferometers are three axis interferometers. By using this arrangement of interferometers, 5 ° movement of both the template and the substrate (eg, X, Y position and α, β, θ rotation) is possible. Laser 4430 provides light to the interferometer. The light from this laser is directed to interferometers 4410, 4415, 4420, 4425 via optical component 4440 (note: not all optical components are referenced). The optical component includes a beam splitter and mirror system to direct light from the laser to the interferometer. Interferometer systems and suitable optical systems are commercially available from several sources.

一実施形態では、図3に示すように、気圧計3135がインプリント・ヘッド3100に結合されている。気圧計3135を用いてモーション・ステージ上に設けられた基板が基準面に対して実質的に平行か否かが決定される。本明細書で使用されるように、「気圧計」とは表面に向かって導かれる空気の流れの圧力を測定するデバイスを意味する。基板が気圧計3135の出口の下に設けられる場合、気圧計3135の出口からの基板の距離は気圧計が感知する圧力に影響を及ぼすであろう。一般に、基板が気圧計から離れるほど、圧力は弱くなる。   In one embodiment, a barometer 3135 is coupled to the imprint head 3100 as shown in FIG. A barometer 3135 is used to determine whether the substrate provided on the motion stage is substantially parallel to the reference plane. As used herein, “barometer” means a device that measures the pressure of a stream of air directed toward a surface. If a substrate is provided below the outlet of the barometer 3135, the distance of the substrate from the outlet of the barometer 3135 will affect the pressure sensed by the barometer. In general, the farther the substrate is from the barometer, the weaker the pressure.

そのような構成では、気圧計3135を用いて、基板表面と気圧計との間の距離の変化から圧力の差が決定される。基板の表面に沿って気圧計3135を移動させることによって、気圧計は種々の測定地点において気圧計と基板表面との間の距離を決定することができる。気圧計に対する基板の面度は、種々の測定地点における気圧計と基板との間の距離を比較することによって決定される。基板上の少なくとも3点と気圧計との間の距離を用いて基板が面であるかどうかが決定される。距離が実質的に同じである場合、基板は面であると考えられる。基板と気圧計との間で測定された距離に著しい差がある場合は、基板と気圧計との間の関係は非面関係であることを示している。この非面関係は基板の非面性あるいは基板の傾斜によって生じるであろう。使用前に、基板とテンプレートとの間に面関係を確立するために、XYステージに取り付けられたチップ・チルト・ステージを用いて基板の傾斜が補正される。適切な気圧計はSenex Inc.から入手できる。   In such a configuration, the barometer 3135 is used to determine the pressure difference from the change in distance between the substrate surface and the barometer. By moving the barometer 3135 along the surface of the substrate, the barometer can determine the distance between the barometer and the substrate surface at various measurement points. The surface area of the substrate relative to the barometer is determined by comparing the distance between the barometer and the substrate at various measurement points. The distance between at least three points on the substrate and the barometer is used to determine whether the substrate is a surface. If the distance is substantially the same, the substrate is considered a surface. A significant difference in the measured distance between the substrate and the barometer indicates that the relationship between the substrate and the barometer is a non-surface relationship. This non-planar relationship may be caused by substrate non-planarity or substrate tilt. Prior to use, the tilt of the substrate is corrected using a chip tilt stage attached to the XY stage to establish a surface relationship between the substrate and the template. A suitable barometer is available from Senex Inc. Available from

気圧計を使用中、基板又はテンプレートは気圧計の測定範囲内に置かれる。気圧計に向かう基板の動きはインプリント・ヘッドのZ軸の動きあるいはモーション・ステージのZ軸の動きのいずれかによって行われる。   While using the barometer, the substrate or template is placed within the measurement range of the barometer. The movement of the substrate toward the barometer is performed by either the Z-axis movement of the imprint head or the Z-axis movement of the motion stage.

あるインプリント・リソグラフィ・プロセスでは、光硬化液は基板の表面上に配置される。パターン化されたテンプレートが光硬化液と接触し、活性化光が光硬化液に加えられる。本明細書で使用されるように、「活性化光」とは化学変化に影響を及ぼすであろう光を意味する。活性化光は紫外線(例えば、約200nm〜約400nmの波長を有する光)、光化学作用光、可視光、又は赤外光を含む。一般に、化学変化に影響を及ぼすことのできる光の任意の波長は活性化として分類される。化学変化は多数の形態で出現するであろう。化学変化は重合又は架橋反応を発生させる任意の化学反応を含んでよいが、それに限定するものではない。一実施形態では、この活性化光はテンプレートを通って組成に達する。このような方法で、光硬化液が硬化してテンプレート上に形成された構造体に対して相補的な構造体を形成させる。   In some imprint lithography processes, the photocuring liquid is placed on the surface of the substrate. The patterned template comes into contact with the photocuring liquid and activation light is added to the photocuring liquid. As used herein, “activating light” means light that will affect chemical changes. The activation light includes ultraviolet light (eg, light having a wavelength of about 200 nm to about 400 nm), photochemical action light, visible light, or infrared light. In general, any wavelength of light that can affect chemical changes is classified as activated. Chemical changes will appear in many forms. A chemical change may include, but is not limited to, any chemical reaction that causes a polymerization or crosslinking reaction. In one embodiment, the activation light reaches the composition through the template. By such a method, the photocurable liquid is cured to form a structure complementary to the structure formed on the template.

いくつかの実施形態では、活性化光源3500は約200nm〜約400nmの波長を有する光を発生することのできる紫外線光源である。図1に示すように、活性化光源3500はテンプレートに光学的に結合される。一実施形態では、活性化光源3500はインプリント・ヘッド3100に近接して設けられる。インプリント・ヘッド3100は活性化光源からの光をパターン化されたテンプレートに反射するミラー3121(図4に示す)を備える。光はインプリント・ヘッド3100の本体内の開口部を通り、ミラー3121によって3700に向かって反射する。このようにして、活性化光源はインプリント・ヘッド3100内に配置されずにパターン化されたテンプレートを照射する。   In some embodiments, the activation light source 3500 is an ultraviolet light source that can generate light having a wavelength of about 200 nm to about 400 nm. As shown in FIG. 1, the activation light source 3500 is optically coupled to the template. In one embodiment, the activation light source 3500 is provided proximate to the imprint head 3100. The imprint head 3100 includes a mirror 3121 (shown in FIG. 4) that reflects the light from the activation light source to the patterned template. The light passes through an opening in the body of the imprint head 3100 and is reflected toward the 3700 by the mirror 3121. In this way, the activation light source irradiates the patterned template without being placed in the imprint head 3100.

大半の活性化光源は使用中に著しい量の熱を発生する。活性化光源3500がインプリント・システム3900に非常に近接している場合、その光源からの熱はインプリント・システムの本体に向かって放射されるであろうし、本体のいくつかの部分の温度を上昇させるであろう。加熱されると多くの金属は膨張するため、インプリント・システムの本体のある部分の温度上昇は本体の膨張を拡大させるであろう。100nm以下のフィーチャが製造されるときには、この膨張はインプリント・システムの精度に影響を及ぼすであろう。   Most activated light sources generate a significant amount of heat during use. If the activation light source 3500 is in close proximity to the imprint system 3900, heat from that light source will be radiated toward the body of the imprint system and will cause the temperature of some parts of the body to Will raise. Since many metals expand when heated, a temperature rise in certain parts of the body of the imprint system will increase the expansion of the body. When features below 100 nm are produced, this expansion will affect the accuracy of the imprint system.

一実施形態では、システム本体が活性化光源3500が発生する熱から活性化光源3500とインプリント・ヘッド3100との間の介在空気によって絶縁されるように、活性化光源は本体から十分距離を置いて設けられる。図14は、インプリント・ヘッド3100に光学的に結合された活性化光源3500を示す。活性化光源3500は光源によって発生された光をインプリント・ヘッド3100に向かって投射する光学システム3510を備える。光は光学システム3510を通り開口部3123を介してインプリント・ヘッド3100に入る。次に、光はインプリント・ヘッド内に設けられたミラー3121によって、インプリント・ヘッド3110に結合されたテンプレートに向かって反射させられる(図4を参照)。このようにして、光源は本体から熱的に絶縁されている。適切な光源はカリフォルニア州サンタクララのOAI Inc.から入手されてよい。   In one embodiment, the activation light source is sufficiently spaced from the body such that the system body is insulated from the heat generated by the activation light source 3500 by the intervening air between the activation light source 3500 and the imprint head 3100. Provided. FIG. 14 shows an activation light source 3500 optically coupled to the imprint head 3100. The activation light source 3500 includes an optical system 3510 that projects the light generated by the light source toward the imprint head 3100. Light enters the imprint head 3100 through the optical system 3510 and through the opening 3123. The light is then reflected by a mirror 3121 provided within the imprint head toward a template coupled to the imprint head 3110 (see FIG. 4). In this way, the light source is thermally insulated from the body. A suitable light source is OAI Inc. of Santa Clara, California. May be obtained from

1つ又は複数の光学測定デバイスがインプリント・ヘッド3910及び/又はモーション・ステージ3920に結合されてよい。一般に、光学測定デバイスは基板に対するテンプレートの位置及び/又は方向付けを決定する任意のデバイスである。   One or more optical measurement devices may be coupled to the imprint head 3910 and / or the motion stage 3920. In general, an optical measurement device is any device that determines the position and / or orientation of a template relative to a substrate.

図14を参照すると、スルー・ザ・テンプレート光学結像システム3800がインプリント・ヘッドに光学的に結合されている。光学結像システム3800は光学結像素子3810と光学システム3820を備える。一実施形態では、光学結像素子3810はCCD顕微鏡である。光学結像システム3800はインプリント・ヘッドを通してテンプレートに光学的に結合される。基板がパターン化されたテンプレートの下に配置されている場合、光学結像システム3800は基板にも光学的に結合される。光学結像システム3800を用いてパターン化されたテンプレートと本明細書に記載したような下にある基板との間の配置誤差が決定される。一実施形態では、ミラー3121(図4に示す)はインプリント・ヘッド内で移動可能である。アラインメント・プロセス又は工学的検査プロセスの間は、ミラー3121は光学結像システムの光路の外に移動させられる。   Referring to FIG. 14, a through-the-template optical imaging system 3800 is optically coupled to the imprint head. The optical imaging system 3800 includes an optical imaging element 3810 and an optical system 3820. In one embodiment, optical imaging element 3810 is a CCD microscope. The optical imaging system 3800 is optically coupled to the template through the imprint head. If the substrate is placed under a patterned template, the optical imaging system 3800 is also optically coupled to the substrate. An alignment error between a template patterned using the optical imaging system 3800 and the underlying substrate as described herein is determined. In one embodiment, mirror 3121 (shown in FIG. 4) is movable within the imprint head. During the alignment process or engineering inspection process, the mirror 3121 is moved out of the optical path of the optical imaging system.

光学アラインメント・デバイスの使用中、基板又はテンプレートは光学結像システムの測定範囲(例えば、視野)内に置かれる。光学結像システムに向かう基板の動きは、インプリント・ヘッドのZ軸の動き又はモーション・ステージのZ軸の動きのいずれかによって行われる。   During use of the optical alignment device, the substrate or template is placed within the measurement range (eg, field of view) of the optical imaging system. The movement of the substrate towards the optical imaging system is effected by either the Z-axis movement of the imprint head or the Z-axis movement of the motion stage.

付加的な光学結像システムが軸外れ位置の基板を見るためにインプリント・ヘッドに結合されてよい。軸外れ位置は本明細書では活性化光源の光路内にはない位置であると定められる。軸外れ光学結像システム3830は図14に示すようにインプリント・ヘッド3100に結合されている。軸外れ光学結像システム3830は光学結像素子3832と光学システム3834を備えている。一実施形態では、光学結像素子3810はCCD顕微鏡である。軸外れ光学結像システム3830を用いてテンプレートを光路内に置くことなく基板を走査できる。軸外れ光学結像システム3830は本明細書に記載したような軸外れアラインメント・プロセスに使用される。さらに、軸外れ光学結像システム3830を用いて基板に対するテンプレートの大まかな整列を実行でき、他方ではスルー・ザ・テンプレート光学結像システム3830が基板に対するテンプレートの高精度アラインメントに使用される。付加的な軸外れ光学システムがインプリント・ヘッド3100に結合されてよい。図12はインプリント・ヘッド3100に結合された付加的な軸外れ光学システム3840を示している。   An additional optical imaging system may be coupled to the imprint head to view the off-axis substrate. The off-axis position is defined herein as a position that is not in the optical path of the activation light source. Off-axis optical imaging system 3830 is coupled to imprint head 3100 as shown in FIG. Off-axis optical imaging system 3830 includes an optical imaging element 3832 and an optical system 3834. In one embodiment, optical imaging element 3810 is a CCD microscope. An off-axis optical imaging system 3830 can be used to scan the substrate without placing the template in the optical path. The off-axis optical imaging system 3830 is used in an off-axis alignment process as described herein. Further, off-axis optical imaging system 3830 can be used to perform rough alignment of the template with respect to the substrate, while through-the-template optical imaging system 3830 is used for high-precision alignment of the template with respect to the substrate. Additional off-axis optical systems may be coupled to the imprint head 3100. FIG. 12 shows an additional off-axis optical system 3840 coupled to the imprint head 3100.

テンプレートを見るために、付加的な光学結像素子がモーション・ステージに結合されてよい。テンプレート光学結像システム3850が図12に示すようなモーション・ステージ3600に結合されている。テンプレート光学結像システム3850は光学結像素子3852と光学システム3854を備える。一実施形態では、光学結像素子3852はCCD顕微鏡である。テンプレートの大部分を走査せずにテンプレートの表面を走査するためにテンプレート光学結像システム3850が用いられる。テンプレート光学結像システム3830が本明細書に記載するような軸外れアラインメント・プロセスに使用されてよい。   Additional optical imaging elements may be coupled to the motion stage to view the template. A template optical imaging system 3850 is coupled to a motion stage 3600 as shown in FIG. The template optical imaging system 3850 includes an optical imaging element 3852 and an optical system 3854. In one embodiment, the optical imaging element 3852 is a CCD microscope. A template optical imaging system 3850 is used to scan the surface of the template without scanning the majority of the template. A template optical imaging system 3830 may be used in an off-axis alignment process as described herein.

光学結像システムが本明細書に記載した代替的なシステムの実施形態内に配置されてよいことを理解すべきである。例えば、代替的なシステムの実施形態では、光学結像システムはインプリント・ヘッドを移動させるように構成されたモーション・ステージに結合されてよい。そのような実施形態では、基板は光学結像素子も備えた基板支持体に取り付けられる。   It should be understood that the optical imaging system may be located within the alternative system embodiments described herein. For example, in an alternative system embodiment, the optical imaging system may be coupled to a motion stage configured to move the imprint head. In such embodiments, the substrate is attached to a substrate support that also includes an optical imaging element.

先に述べたように、光硬化液は基板上に置かれ、インプリント・リソグラフィ・プロセス中にテンプレートがその液体と接触させられる。硬化液は低粘度の液体のモノマー溶液である。適切な溶液は約0.01cps〜約100cps(25℃で測定)の範囲の粘度である。高分解能の構造体(例えば、100nm以下)には低粘度が特に望ましい。低粘度は空隙をより早く閉鎖することにもつながる。さらに、低粘度によって低圧で空隙領域をより早く液体で充填することになる。特に、50nm以下のレジメでは、溶液の粘度は約30cps以下、あるいはより好適には約5cps(25℃で測定)より低くあるべきである。   As previously mentioned, the photocuring liquid is placed on the substrate and the template is brought into contact with the liquid during the imprint lithography process. The curable liquid is a low viscosity liquid monomer solution. Suitable solutions have viscosities ranging from about 0.01 cps to about 100 cps (measured at 25 ° C.). Low viscosity is particularly desirable for high resolution structures (eg, 100 nm or less). Low viscosity also leads to closing the voids faster. Furthermore, the low viscosity will cause the void area to be filled with liquid more quickly at low pressure. In particular, for regimes below 50 nm, the viscosity of the solution should be below about 30 cps, or more preferably below about 5 cps (measured at 25 ° C.).

他のリソグラフィ技術で遭遇する問題の多くは、インプリント・リソグラフィ・プロセスにおいて低粘度の光硬化液を用いることによって解決されるであろう。低粘度の光硬化液のパターン化は低粘度感光液を利用することによって、ホット・エンボシング技術に直面する各々の問題を解決する。また、厚くて剛性のある透過性テンプレートを使用することによってより容易な層対層の整列の可能性が提供される。一般に、剛性テンプレートは液体活性化光とアライメント・マーク測定光の両方に透過性がある。   Many of the problems encountered with other lithographic techniques may be solved by using a low viscosity photocuring liquid in the imprint lithography process. The patterning of the low viscosity photo-curing solution solves each of the problems facing hot embossing technology by utilizing a low viscosity photosensitizing solution. Also, the possibility of easier layer-to-layer alignment is provided by using a thick and rigid permeable template. In general, the rigid template is transparent to both the liquid activation light and the alignment mark measurement light.

硬化液は種々の重合可能な材料から構成されてよい。一般に、任意の光重合可能な材料を使用できる。光重合可能な材料はモノマーや光重合開始剤の混合物を含んでよい。いくつかの実施形態では、硬化液は1つ又は複数の市販のネガ型フォトレジスト材料を含んでよい。このフォトレジスト材料の粘度を、適切な溶剤を用いて液体フォトレジストを希釈することによって低くすることができる。   The curable liquid may be composed of various polymerizable materials. In general, any photopolymerizable material can be used. The photopolymerizable material may include a mixture of monomers and photopolymerization initiators. In some embodiments, the curable liquid may include one or more commercially available negative photoresist materials. The viscosity of the photoresist material can be lowered by diluting the liquid photoresist with a suitable solvent.

一実施形態では、適切な硬化液はモノマー、シリネートモノマー、重合開始剤を含む。架橋剤やジメチルシロキサン誘導体も含まれてよい。モノマーはアクリレートとメタクリレートのモノマーを含むが、これに限定するものではない。モノマーの例にはブチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、又はそれらの混合物を含むが、これに限定するものではない。モノマーは硬化液の約25〜約50重量%を構成する。モノマーは硬化液中の光重合開始剤の適度な溶解性を確実にすると考えられる。モノマーは使用されるときに下にある有機転写層に接着性をも提供する。   In one embodiment, a suitable curable liquid includes a monomer, a silicate monomer, and a polymerization initiator. Crosslinkers and dimethylsiloxane derivatives may also be included. Monomers include, but are not limited to, acrylate and methacrylate monomers. Examples of monomers include, but are not limited to, butyl acrylate, methyl acrylate, methyl methacrylate, or mixtures thereof. The monomer makes up about 25 to about 50% by weight of the curable liquid. It is believed that the monomer ensures adequate solubility of the photopolymerization initiator in the curable liquid. Monomers also provide adhesion to the underlying organic transfer layer when used.

硬化液はシリネートモノマーであってもよい。シリネートモノマーは一般に、ケイ素のグループを含む重合可能な化合物である。シリネートモノマー類にはシランアクリリルとシランメタクリリルの誘導体が含まれるが、それらに限定されるものではない。具体的な例にはメタクリロキシプロピルトリス(トリ−メチルシロキシ)シランと(3−アクリロキシプロピル)トリス(トリ−メトキシシロキシ)−シランを含む。シリネートモノマーは25〜50重量%の量で存在してよい。硬化液はジメチルシロキサン誘導体を含んでもよい。ジメチルシロキサン誘導体の例には(アクリロキシプロピル)メチルシロキサンジメチルシロキサン共重合体、アクリロキシプロピルメチルシロキサン・ホモポリマー、アクリロキシ末端ポリジメチルシロキサンを含むが、それらに限定されるものではない。ジメチルシロキサン誘導体は約0〜50重量%の量で存在する。シリネートモノマーとジメチルシロキサン誘導体は硬化液に高い酸素エッチング抵抗性を与える。さらに、シリネートモノマーとジメチルシロキサン誘導体の両方は硬化液の表面エネルギーを低減させるので、表面から離れるテンプレートの能力が増大される。本明細書に記載のシリネートモノマーとジメチルシロキサン誘導体はGelest Inc.からすべて市販されている。   The curable liquid may be a silicate monomer. Silinate monomers are generally polymerizable compounds containing a group of silicon. Silinate monomers include, but are not limited to, silane acrylyl and silane methacrylyl derivatives. Specific examples include methacryloxypropyl tris (tri-methylsiloxy) silane and (3-acryloxypropyl) tris (tri-methoxysiloxy) -silane. Silinate monomers may be present in an amount of 25-50% by weight. The curable liquid may contain a dimethylsiloxane derivative. Examples of dimethylsiloxane derivatives include, but are not limited to, (acryloxypropyl) methylsiloxane dimethylsiloxane copolymer, acryloxypropylmethylsiloxane homopolymer, acryloxy-terminated polydimethylsiloxane. The dimethylsiloxane derivative is present in an amount of about 0-50% by weight. Silinate monomers and dimethylsiloxane derivatives impart high oxygen etch resistance to the curing solution. Furthermore, both the silicate monomer and the dimethylsiloxane derivative reduce the surface energy of the curable liquid, thus increasing the ability of the template to leave the surface. Silinate monomers and dimethylsiloxane derivatives described herein are available from Gelest Inc. Are all commercially available.

遊離基反応を開始するであろう任意の材料が重合開始剤として使用できる。硬化材料の光硬化を開始するには、重合開始剤が光重合開始剤であることが好ましい。重合開始剤の例にはα−ヒドロキシケトン(例えば、Irgacure 184としてCiba−Geigy Specialty Chemical Divisionから販売されている1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、アシルフォスフィンオキシド重合開始剤(例えば、Irgacure 819としてCiba−Geigy Specialty Chemical Divisionから発売されているフェニルビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド)を含むが、それらに限定されるものではない。   Any material that will initiate a free radical reaction can be used as the polymerization initiator. In order to initiate photocuring of the curable material, the polymerization initiator is preferably a photopolymerization initiator. Examples of polymerization initiators include α-hydroxy ketones (eg, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone sold by Ciba-Geigy Specialty Chemical Division as Irgacure 184), acylphosphine oxide polymerization initiators (eg, Ciba as Irgacure 819). -Phenyl bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, which is commercially available from Geigy Specialty Chemical Division), but is not limited thereto.

硬化液は架橋剤を含んでもよい。架橋剤は2つ以上の重合可能なグループを含むモノマーである。一実施形態では、多官能シロキサン誘導体が架橋剤として用いられてよい。多官能シロキサン誘導体の一例は1,3−ビス(3−メタクリロキシプロピル)−テトラメチルジシロキサンである。   The curable liquid may contain a crosslinking agent. Crosslinkers are monomers that contain two or more polymerizable groups. In one embodiment, a multifunctional siloxane derivative may be used as a crosslinker. An example of a polyfunctional siloxane derivative is 1,3-bis (3-methacryloxypropyl) -tetramethyldisiloxane.

一実施例では、硬化液はn−ブチルアクリレート50重量%及び(3−アクリロキシプロピル)トリス−トリメチルシロキサン−シラン50重量%の混合物を含んでよい。この混合物に対して、Irgacure 819対Irgacure 184が1:1の3重量%混合物及び架橋剤1,3−ビス(3−メタクリロキシプロピル)−テトラメチルジシロキサンを5重量%を添加してよい。この混合物の粘度は約25℃で測定して30cpsより低い。   In one example, the curable liquid may comprise a mixture of 50% by weight n-butyl acrylate and 50% by weight (3-acryloxypropyl) tris-trimethylsiloxane-silane. To this mixture, a 3 wt% mixture of Irgacure 819 to Irgacure 184 1: 1 and 5 wt% of the crosslinker 1,3-bis (3-methacryloxypropyl) -tetramethyldisiloxane may be added. The viscosity of this mixture is less than 30 cps measured at about 25 ° C.

別の実施形態では、硬化液はモノマー、光酸発生剤、光塩基発生剤から構成される。モノマーの例にはフェノールポリマーとエポキシ樹脂があるが、それらに限定されない。光酸発生剤は活性化光で処理されるときに酸を放出する化合物である。生成された酸はモノマーの重合を触媒する。当業者であればそのような酸発生添加剤を知っており、使用される具体的な酸発生添加剤はモノマーと所望の硬化条件に左右される。一般に、酸発生添加剤は、いくつかの実施形態では可視域又は近紫外(近UV)域である第1の波長λ1での照射に反応するように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、第1の波長λ1は約400nm以上になるように選択される。光塩基発生剤もモノマーに添加される。この光塩基発生剤はテンプレートの境界近傍でモノマーの硬化を阻止してよい。光塩基発生剤は第2の波長λ2での照射に反応してよいが、第1の波長λ1での照射には不活性又は実質的に不活性である。さらに、第2の波長λ2は、第2の波長での照射がテンプレートとの境界のモノマーの表面近傍で最初に吸収されるように、かつ著しく深くまでは硬化液に浸透しないように選択されるべきである。例えば、いくつかの実施形態では、深紫外域の波長λ2を有する照射、すなわち約190〜280nmの範囲の波長を有する照射に反応する塩基発生添加剤が使用されてよい。 In another embodiment, the curable liquid is composed of a monomer, a photoacid generator, and a photobase generator. Examples of monomers include, but are not limited to, phenolic polymers and epoxy resins. Photoacid generators are compounds that release acid when treated with activating light. The acid produced catalyzes the polymerization of the monomer. Those skilled in the art are aware of such acid generating additives and the specific acid generating additive used depends on the monomer and the desired curing conditions. In general, the acid generating additive is selected to respond to irradiation at a first wavelength λ 1, which in some embodiments is in the visible or near ultraviolet (near UV) range. For example, in some embodiments, the first wavelength λ 1 is selected to be about 400 nm or greater. A photobase generator is also added to the monomer. This photobase generator may prevent the monomer from curing near the template boundary. The photobase generator may be responsive to irradiation at the second wavelength λ 2 , but is inactive or substantially inert to irradiation at the first wavelength λ 1 . In addition, the second wavelength λ 2 is selected so that irradiation at the second wavelength is first absorbed near the surface of the monomer at the boundary with the template and does not penetrate deeply into the curable liquid. Should be. For example, in some embodiments, a base generating additive may be used that is responsive to radiation having a wavelength λ 2 in the deep ultraviolet region, ie, having a wavelength in the range of about 190-280 nm.

一実施形態によれば、モノマー、光酸発生剤、光塩基発生剤を含んだ硬化液が基板上に堆積される。テンプレートがこの硬化液と接触される。次に、硬化液は実質的に同じ時間に第1の波長λ1と第2の波長λ2の光の放射線に曝露される。別の場合には、硬化液は第2の波長λ2の放射線に、次いで第1の波長λ1の放射線に曝露される。第2の波長λ2の放射線に硬化液を曝露することでテンプレートとの境界には過剰な塩基が発生する。過剰な塩基は第1の波長λ1の放射線への硬化液の曝露によって発生される酸を中和するように働き、これにより酸が硬化液を硬化させるのが阻止される。第2の波長λ2の放射線は硬化液への浸透深さが浅いので、その放射線によって発生される塩基はテンプレートとの境界でのあるいはテンプレートとの境界近傍での硬化液の硬化を阻止するだけである。この硬化液の残りは硬化液全体を浸透するより長い波長の放射線(λ1)への曝露によって硬化させられる。「Planarization of Non−Planar Surfaces in Device Fabrication」と題された米国特許第6,218,316号は、このプロセスに関するさらなる詳細を記載しており、参照により本明細書に組み込まれている。 According to one embodiment, a curable liquid containing a monomer, a photoacid generator, and a photobase generator is deposited on the substrate. A template is contacted with this curable liquid. Next, the curable liquid is exposed to light radiation of the first wavelength λ 1 and the second wavelength λ 2 at substantially the same time. In another case, the curable liquid is exposed to radiation of the second wavelength λ 2 and then to radiation of the first wavelength λ 1 . Excess base is generated at the boundary with the template by exposing the curable liquid to radiation of the second wavelength λ 2 . Excess base serves to neutralize the acid generated by exposure of the curable liquid to radiation of the first wavelength λ 1 , thereby preventing the acid from curing the curable liquid. The radiation of the second wavelength λ 2 has a shallow penetration depth into the curable liquid, so that the base generated by the radiation only prevents the curable liquid from curing at or near the template boundary. It is. The remainder of the curable liquid is cured by exposure to longer wavelength radiation (λ 1 ) that penetrates the entire curable liquid. US Pat. No. 6,218,316 entitled “Planarization of Non-Planar Surfaces in Device Fabrication” provides further details regarding this process and is incorporated herein by reference.

別の実施形態では、硬化液は例えば深UV照射に曝露されたときに分解して、水素(H2)、窒素(N2)、亜酸化窒素(N2O)、三酸化硫黄(SO3)、アセチレン(C22)、二酸化炭素(CO2)、アンモニア(NH3)、又はメタン(CH4)などの1つ又は複数のガスを発生する感光剤を含んでいる。硬化液を硬化させるために可視域又は近UV域などの第1の波長λ1での照射が用いられ、1つ又は複数の上記ガスを発生させるために深UV照射(λ2)を用いる。ガスの生成は硬化液とテンプレートとの間の境界近傍で局所圧力を発生させて硬化液からのテンプレートの分離を促進する。米国特許第6,218,316号はこのプロセスに関するさらなる詳細を記載しており、参照により本明細書に組み込まれている。 In another embodiment, the curable liquid decomposes when exposed to, for example, deep UV radiation to form hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), nitrous oxide (N 2 O), sulfur trioxide (SO 3). ), Acetylene (C 2 H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), ammonia (NH 3 ), or methane (CH 4 ). Irradiation at a first wavelength λ 1 , such as visible or near UV, is used to cure the curable liquid, and deep UV irradiation (λ 2 ) is used to generate one or more of the above gases. The generation of the gas generates a local pressure near the boundary between the curable liquid and the template to promote separation of the template from the curable liquid. US Pat. No. 6,218,316 describes further details regarding this process and is incorporated herein by reference.

別の実施形態では、硬化して光への曝露によって分解されるであろうポリマーを形成するモノマーで硬化液を構成させてもよい。一実施形態では、2重に置換された炭素のバックボーンを有するポリマーが基板上に堆積される。テンプレートを硬化液に接触させた後、硬化液は第1の波長λ1(例えば、400nmより大きい)の放射線と深いUV範囲の第2の波長λ2の放射線に曝露される。第1の波長の放射線は硬化液を硬化させるように働く。硬化液が第2の波長λ2に曝露されると、置換された炭素原子に切断が生じる。深UV照射は硬化液に深く浸透しないので、ポリマーはテンプレートとの境界近傍で分解するだけである。この硬化液の分解された表面がテンプレートからの分離を促進する。ポリマーの光分解を促進する他の官能基を用いることもできる。米国特許第6,218,316号はこのプロセスのさらなる詳細を記載しており、参照により本明細書に組み込まれている。 In another embodiment, the curable liquid may be composed of monomers that form a polymer that will cure and degrade upon exposure to light. In one embodiment, a polymer having a doubly substituted carbon backbone is deposited on the substrate. After contacting the template with the curable liquid, the curable liquid is exposed to radiation at a first wavelength λ 1 (eg, greater than 400 nm) and radiation at a second wavelength λ 2 in the deep UV range. The radiation of the first wavelength serves to cure the curable liquid. When the curable liquid is exposed to the second wavelength λ 2 , cleavage occurs at the substituted carbon atoms. Since deep UV irradiation does not penetrate deeply into the curable liquid, the polymer only decomposes near the boundary with the template. The decomposed surface of the curable liquid facilitates separation from the template. Other functional groups that promote photodegradation of the polymer can also be used. US Pat. No. 6,218,316 describes further details of this process and is incorporated herein by reference.

種々の実施形態では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは光リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、イオンビーム・リソグラフィ、X線リソグラフィ、超紫外線リソグラフィ、走査プローブ・リソグラフィ、集束イオン・ビーム・ミリング、干渉リソグラフィ、エピタキシャル成長法、薄膜堆積法、ケミカル・エッチング、プラズマ・エッチング、イオン・ミリング、反応性イオン・エッチング、又はそれらの組み合わせを含むがそれに限定されないプロセスを用いて製造される。パターン化されたテンプレートの製造方法は、参照により本明細書に組み込まれた、Voisonに付与された2002年5月1日に出願され「Methods of Manufacturing a Lithography Template」と題された米国特許出願第10/136,188号に記載されている。   In various embodiments, the imprint lithography template is optical lithography, electron beam lithography, ion beam lithography, X-ray lithography, extreme ultraviolet lithography, scanning probe lithography, focused ion beam milling, interference lithography, epitaxial growth. Manufactured using processes including, but not limited to, processes, thin film deposition, chemical etching, plasma etching, ion milling, reactive ion etching, or combinations thereof. A method for producing a patterned template is described in U.S. patent application entitled “Methods of Manufacturing a Lithography Template” filed May 1, 2002, issued to Voison, incorporated herein by reference. 10 / 136,188.

一実施形態では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは活性化光に実質的に透過性である。テンプレートは下面を有する本体を含む。テンプレートは下面に本体の上面に向かって延びる複数の凹部をさらに含む。この凹部は任意の適切な寸法であってよいが、典型的には凹部の少なくとも一部は約250nmより小さいフィーチャ・サイズを有する。   In one embodiment, the imprint lithography template is substantially transparent to the activation light. The template includes a body having a lower surface. The template further includes a plurality of recesses on the lower surface extending toward the upper surface of the main body. The recess may be any suitable dimension, but typically at least a portion of the recess has a feature size of less than about 250 nm.

インプリント・リソグラフィ・プロセスに関しては、テンプレートの耐久性やその解放特性が懸念されるであろう。一実施形態では、テンプレートは石英から形成される。他の材料を用いてテンプレートが形成されてもよく、シリコン・ゲルマニウム・カーボン、窒化ガリウム、シリコン・ゲルマニウム、サファイヤ、ヒ化ガリウム、エピタキシャル・シリコン、ポリシリコン、ゲート酸化物、二酸化シリコン、又はそれらの組み合わせを含んでよいが、それに限定するものではない。テンプレートはアライメント・マークなどの検出可能なフィーチャを形成するのに用いられる材料を含んでもよい。例えば、検出可能なフィーチャはSiOxから形成されてよい。ここでXは2未満である。いくつかの実施形態では、Xは約1.5である。別の実施例では、検出可能なフィーチャはケイ化モリブデンから形成されてよい。SiOx及びケイ化モリブデンは共に、重合可能な液体を硬化させるのに用いられる光に対して光学的に透過性である。しかし、両材料は可視光に対しては実質的には不透明である。これらの材料を用いれば下の基板の硬化に干渉しないアライメント・マークをテンプレートの上に形成することが可能になる。 Regarding the imprint lithography process, the durability of the template and its release characteristics may be a concern. In one embodiment, the template is formed from quartz. Templates may be formed using other materials such as silicon germanium carbon, gallium nitride, silicon germanium, sapphire, gallium arsenide, epitaxial silicon, polysilicon, gate oxide, silicon dioxide, or their Combinations may be included, but are not limited thereto. The template may include a material used to form a detectable feature such as an alignment mark. For example, the detectable feature may be formed from SiO x . Here, X is less than 2. In some embodiments, X is about 1.5. In another example, the detectable feature may be formed from molybdenum silicide. Both SiO x and molybdenum silicide are optically transparent to the light used to cure the polymerizable liquid. However, both materials are substantially opaque to visible light. By using these materials, it is possible to form an alignment mark on the template that does not interfere with the curing of the underlying substrate.

先に述べたように、テンプレートは表面処理物質を用いて処理されて、テンプレートの表面上に薄い層を形成する。表面処理プロセスは低い表面エネルギー・コーティングをもたらすように最適化される。このようなコーティングはインプリント・リソグラフィ用のインプリント・テンプレートを調製する際に使用される。処理されたテンプレートは未処理のテンプレートと比べ望ましい解放特性を有する。未処理のテンプレートの表面は約65ダイン/cm以上の表面自由エネルギーを有する。本明細書に記載の表面処理手順は、高レベルの耐久性を呈する表面処理層をもたらす。この表面処理層の耐久性によって、表面処理層を交換しなくても非常に多くのインプリントにテンプレートを使用することが可能となる。いくつかの実施形態では、この表面処理層は25℃で測定される下面の表面自由エネルギーを約40ダイン/cmより小さくなるまで低減させるか、あるいはいくつかの実施形態では約20ダイン/cmより小さくなるまで低減させる。   As previously mentioned, the template is treated with a surface treatment material to form a thin layer on the surface of the template. The surface treatment process is optimized to provide a low surface energy coating. Such a coating is used in preparing an imprint template for imprint lithography. The processed template has desirable release characteristics compared to the unprocessed template. The surface of the untreated template has a surface free energy of about 65 dynes / cm or more. The surface treatment procedure described herein results in a surface treatment layer that exhibits a high level of durability. Due to the durability of the surface treatment layer, it is possible to use the template for a very large number of imprints without exchanging the surface treatment layer. In some embodiments, the surface treatment layer reduces the lower surface free energy measured at 25 ° C. to less than about 40 dynes / cm, or in some embodiments, less than about 20 dynes / cm. Reduce until it gets smaller.

一実施形態では、表面処理層はアルキルシラン、フルオロアルキルシラン、又はフルオロアルキルトリクロロシランと水との反応産物から形成される。この反応はパターン化されたテンプレートの表面上にシリネートされたコーティング層を形成する。例えば、シリネート表面層はトリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリクロロシランと水との反応産物から形成される。表面処理層は液相プロセス又は気相プロセスのいずれかを用いて形成されてよい。液相プロセスでは、基板は前駆物質や溶媒の溶液に浸漬される。気相では、前駆物質が不活性キャリアガスを用いて運ばれる。液相処理に用いるために純粋な無水溶媒を得ることは難しいことがある。処理中にバルク相に水が存在すると、結果として塊が堆積されてしまい、これはコーティングの最終的な品質又はカバレージに悪影響を及ぼすことになる。気相プロセスの一実施形態では、テンプレートは真空室に設置され、次に真空室をサイクルパージして過剰な水が除去される。しかし、吸収されたいくらかの水はテンプレートの表面上に残る。しかし、少量の水はコーティングを形成する表面反応を開始するのに必要であると考えられる。この反応は次式のように記載されてよい:
R−SiCl3+3H2O => R−Si(OH)3+3HCl
反応を促進するために、テンプレートは温度制御チャックを用いて所望の温度にされる。次に前駆物質が所定の時間の間反応室に供給される。テンプレート温度、前駆物質濃度、フロー・ジオメトリ等の反応パラメータは特定の前駆物質とテンプレート基板の組み合わせに調整される。このような条件を制御することによて、表面処理層の厚さが制御される。フィーチャ・サイズに対する表面処理層の干渉を最小にするために、表面処理層の厚さは最小値に維持される。一実施形態では、表面処理層の単層が形成される。
In one embodiment, the surface treatment layer is formed from a reaction product of alkyl silane, fluoroalkyl silane, or fluoroalkyl trichlorosilane and water. This reaction forms a silicated coating layer on the surface of the patterned template. For example, the silinate surface layer is formed from the reaction product of tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane and water. The surface treatment layer may be formed using either a liquid phase process or a gas phase process. In a liquid phase process, the substrate is immersed in a precursor or solvent solution. In the gas phase, the precursor is carried using an inert carrier gas. It can be difficult to obtain a pure anhydrous solvent for use in liquid phase processing. The presence of water in the bulk phase during processing results in the accumulation of lumps, which adversely affects the final quality or coverage of the coating. In one embodiment of the gas phase process, the template is placed in a vacuum chamber, and then the vacuum chamber is cycle purged to remove excess water. However, some absorbed water remains on the surface of the template. However, a small amount of water is considered necessary to initiate the surface reaction that forms the coating. This reaction may be described as:
R-SiCl 3 + 3H 2 O => R-Si (OH) 3 + 3HCl
To facilitate the reaction, the template is brought to the desired temperature using a temperature controlled chuck. The precursor is then fed into the reaction chamber for a predetermined time. Reaction parameters such as template temperature, precursor concentration, flow geometry, etc. are adjusted to the specific precursor and template substrate combination. By controlling such conditions, the thickness of the surface treatment layer is controlled. In order to minimize the interference of the surface treatment layer on the feature size, the thickness of the surface treatment layer is maintained at a minimum value. In one embodiment, a single layer of surface treatment layer is formed.

一実施形態では、テンプレートの下面上の凹部に関連する少なくとも2つの異なる深さが存在する。図20A、20Bは2種類の深さを有する凹部でパターン化されたテンプレートの平面図と断面図をそれぞれ示す。図20A、20Bを参照すると、テンプレートは1つ又は複数のパターニング領域401を含む。このような実施形態では、図20Bに示すように、第1の比較的浅い深さがテンプレートのパターニング領域内の凹部と関連している。このパターニング領域はテンプレートのパターニング中に反復される領域を含む。このパターニング領域はテンプレートの端部407によって定められた領域内に設けられる。外側領域409は任意のパターニング領域の外端部からテンプレートの端部まで延びる領域として定められる。外側領域はパターニング領域内の凹部よりも実質的に大きい深さを有する。ここではテンプレートの周囲部は外側領域409によって限定されたパターニング領域として定められる。図20Aに示すように、4つのパターニング領域がテンプレートによって定められた領域内に設けられている。このパターニング領域は外側領域409によってテンプレートの端部407から分離されている。テンプレートの「境界部」はパターニング領域の端部403a、403b、403c、403d、403e、403f、403g、403hによって定められている。   In one embodiment, there are at least two different depths associated with the recesses on the lower surface of the template. 20A and 20B show a plan view and a cross-sectional view, respectively, of a template patterned with recesses having two types of depths. With reference to FIGS. 20A and 20B, the template includes one or more patterning regions 401. In such an embodiment, the first relatively shallow depth is associated with a recess in the patterning region of the template, as shown in FIG. 20B. This patterning region includes regions that are repeated during patterning of the template. This patterning region is provided within the region defined by the template edge 407. The outer region 409 is defined as a region extending from the outer end of any patterning region to the end of the template. The outer region has a depth that is substantially greater than the recess in the patterning region. Here, the periphery of the template is defined as a patterning region limited by the outer region 409. As shown in FIG. 20A, four patterning regions are provided in the region defined by the template. This patterning region is separated from the end 407 of the template by the outer region 409. The “boundary portion” of the template is defined by the end portions 403a, 403b, 403c, 403d, 403e, 403f, 403g, and 403h of the patterning region.

パターニング領域は境界領域405によって相互に分離されている。境界領域はパターニング領域の凹部よりも深いパターニング領域の間に設けられた凹部である。以下に記載するように、境界領域とパターニング領域は共にパターニング領域とパターニング領域の間の、すなわちパターニング領域の境界部を越える液体の流れをそれぞれ阻止する。   Patterning regions are separated from each other by a boundary region 405. The boundary region is a recess provided between the patterning regions deeper than the recess of the patterning region. As will be described below, both the boundary region and the patterning region respectively block liquid flow between the patterning region and the patterning region, i.e., beyond the boundary of the patterning region.

テンプレートのデザインは使用されるリソグラフィ・プロセスのタイプに基づいて選択される。例えば、ポジ型インプリント・リソグラフィ用のテンプレートは基板上の不連続な膜の形成に有利なデザインを有する。一実施形態では、図15に示すように、テンプレート12は1つ又は複数の構造体の深さがパターニング領域を形成するのに用いられる構造体の深さに比して比較的大きくなるように形成される。使用中、テンプレート12は基板とは所望の離間した関係で置かれる。そのような実施形態では、テンプレート12の下面536と基板20との間の空隙(h1)は、凹部表面534と基板との間の空隙(h2)よりも著しく小さい。例えば、h1は約200nmよりも小さく、h2は約10,000nmよりも大きいであろう。テンプレートが基板20上の液体40に接触すると、凹部表面534の下の領域を残して、下面536と基板20との間の空隙を充填する(図16に示す)。表面エネルギーと毛管力の組み合わせが大きな凹部からより狭い領域へと液体を導くと考えられる。h1が小さくなるにしたがって、テンプレート12によって液体に加わる力は下面536の下にある液体を引き出す毛細管力に勝ることがある。このような力は凹部表面534の下の領域へ液体を拡散することがある。液体が凹部532に拡散するのが阻止されるh1の最小値を、本明細書では「最小膜厚」と呼ぶ。さらに、h1が大きくなると毛管力は小さくなり、最終的には液体はより深い凹部領域へ広がる。毛管力がより深い凹部領域への液体の流れを阻止するのに十分なh1の最大値は、本明細書では「最大膜厚」と呼ぶ。 The template design is selected based on the type of lithography process used. For example, a template for positive imprint lithography has a design that is advantageous for forming a discontinuous film on a substrate. In one embodiment, as shown in FIG. 15, the template 12 is such that the depth of one or more structures is relatively large compared to the depth of the structures used to form the patterning region. It is formed. In use, the template 12 is placed in a desired spaced relationship with the substrate. In such an embodiment, the gap (h 1 ) between the lower surface 536 of the template 12 and the substrate 20 is significantly smaller than the gap (h 2 ) between the recessed surface 534 and the substrate. For example, h 1 will be less than about 200 nm and h 2 will be greater than about 10,000 nm. When the template contacts the liquid 40 on the substrate 20, it fills the gap between the lower surface 536 and the substrate 20 leaving a region below the recessed surface 534 (shown in FIG. 16). It is believed that the combination of surface energy and capillary force guides liquid from a large recess to a narrower region. As h 1 decreases, the force applied to the liquid by the template 12 may outweigh the capillary force that draws the liquid under the lower surface 536. Such a force may diffuse the liquid into the region below the recess surface 534. The minimum value of h 1 at which the liquid is prevented from diffusing into the recess 532 is referred to as “minimum film thickness” in this specification. Furthermore, as h 1 increases, the capillary force decreases and eventually the liquid spreads into deeper recessed areas. The maximum value of h 1 that is sufficient to prevent the flow of liquid into the recessed area where the capillary force is deeper is referred to herein as the “maximum film thickness”.

図17、18に示すように、種々の実施形態では、テンプレート12は基板20上に置かれた硬化液がテンプレート12の境界部412を超えて流れるのを阻止するように形成される。図17に示した一実施形態では、高さh1は基板20から浅い凹部の表面552までである。浅い凹部の表面552はテンプレート12の境界部まで延びている。したがって、テンプレートの端部が高さh2を形成し、高さh1と比較して事実上無限である。図18に示した一実施形態では、深い凹部がテンプレート12の外端部に形成されている。高さh2は基板20から深い凹部の表面554までである。ここでも高さh1は基板20から浅い凹部の表面552までである。いずれの実施形態においても、高さh2は高さh1よりも著しく大きい。高さh1が十分に小さい場合、硬化液が塗布される間、活性化光硬化液はテンプレート12と基板20との間の空隙に残ったままになる。深い凹部部分は、ここに記載したようなステップ・アンド・リピート・プロセスにおける液体の閉じ込めに特に有用である。 As shown in FIGS. 17 and 18, in various embodiments, the template 12 is formed to prevent the curable liquid placed on the substrate 20 from flowing beyond the boundary 412 of the template 12. In one embodiment shown in FIG. 17, the height h 1 is from the substrate 20 to the surface 552 of the shallow recess. The surface 552 of the shallow recess extends to the boundary of the template 12. Thus, the end of the template forms a height h 2 and is virtually infinite compared to the height h 1 . In one embodiment shown in FIG. 18, a deep recess is formed at the outer end of the template 12. The height h 2 is from the substrate 20 to the surface 554 of the deep recess. Again, the height h 1 is from the substrate 20 to the surface 552 of the shallow recess. In any embodiment, the height h 2 is significantly greater than the height h 1 . If the height h 1 is sufficiently small, the activated light curable liquid remains in the gap between the template 12 and the substrate 20 while the curable liquid is applied. Deep recessed portions are particularly useful for liquid confinement in a step-and-repeat process as described herein.

一実施形態では、テンプレート12及び基板20は各々1つ又は複数のアライメント・マークを有している。アライメント・マークを用いてテンプレート12と基板20が位置合われる。例えば、アライメント・マークの整列のために、1つ又は複数の光学結像デバイス(例えば、顕微鏡、カメラ、イメージング・アレイ等)を用いる。   In one embodiment, template 12 and substrate 20 each have one or more alignment marks. The template 12 and the substrate 20 are aligned using the alignment mark. For example, one or more optical imaging devices (eg, microscope, camera, imaging array, etc.) are used for alignment mark alignment.

一実施形態では、テンプレートのアラインメント・マークは活性化光に対して実質的に透過性である。別の場合には、アライメント・マークはアライメント・マーク検出光に対して実質的に不透明である。本明細書で用いるように、アライメント・マーク検出光や他の測定及び解析プロセスのための光は、「解析光」と呼ばれる。一実施形態では、解析光は可視光及び/又は赤外光を含むがこれに限定するものではない。アライメント・マークは本体の材料とは異なる材料から形成されてよい。例えば、アライメント・マークはSiOX、ただし、Xは約1.5、から形成されてよい。別の実施形態では、アライメント・マークはケイ化モリブデンから形成されてよい。別の場合には、アライメント・マークは本体の表面にエッチングされた複数のラインを含んでよい。このラインは活性化光を実質的に散乱させるが、解析光下で解析可能なマークを作るように構成される。 In one embodiment, the alignment mark of the template is substantially transparent to the activation light. In other cases, the alignment mark is substantially opaque to the alignment mark detection light. As used herein, alignment mark detection light and light for other measurement and analysis processes is referred to as “analysis light”. In one embodiment, the analysis light includes, but is not limited to, visible light and / or infrared light. The alignment mark may be formed from a material different from the material of the body. For example, the alignment mark may be formed from SiO x , where X is about 1.5. In another embodiment, the alignment mark may be formed from molybdenum silicide. In other cases, the alignment mark may include a plurality of lines etched into the surface of the body. This line is substantially configured to scatter the activation light, but is configured to produce a mark that can be analyzed under analysis light.

種々の実施形態では、上記のような1つ又は複数の深い凹部はテンプレートの本体を完全に突き抜けてテンプレート内に開口部を形成する。そのような開口部の1つの利点は、各開口部において高さh2がh1に対して非常に大きいものであることを事実上保証することである。さらに、いくつかの実施形態では、加圧ガス又は真空がその開口部に加えられてよい。液体を硬化後に、加圧ガス又は真空が1つ又は複数の開口部に加えられてもよい。例えば、硬化後に加圧ガスが、硬化した液体からテンプレートを分離するのを助ける剥離や引っ張り工程の一部として加えらる。 In various embodiments, one or more deep recesses as described above penetrate completely through the template body to form an opening in the template. One advantage of such an opening is that it virtually guarantees that the height h 2 is very large relative to h 1 at each opening. Further, in some embodiments, a pressurized gas or vacuum may be applied to the opening. After curing the liquid, a pressurized gas or vacuum may be applied to the one or more openings. For example, a pressurized gas after curing is added as part of a peeling or pulling process that helps separate the template from the cured liquid.

一実施形態では、1つ又は複数のアライメント・マークをパターン化されたテンプレート内に形成してもよい。本明細書に記載するように、テンプレート内に形成されたアライメント・マークを用いて基板上のパターン化された領域に対してテンプレートを整列させてもよい。アライメント・マークを含んだテンプレートの一実施形態を図45に示す。パターン化されたテンプレート4500はパターニング領域4510、アライメント・マーク4520、アライメント・マーク・パターニング領域4530を含む。アライメント・マーク4520は境界4540、4542によってパターニング領域4510、4512からそれぞれ分離されている。境界4540、4542はアライメント・マークの深さより実質的に大きい深さを有する。図45に示すように、テンプレート4500が活性化光硬化液4560と接触されると、液体がパターニング領域4510、4512に広がるが、境界によってアライメント・マーク4520の領域に広がるのは阻止される。   In one embodiment, one or more alignment marks may be formed in the patterned template. As described herein, the template may be aligned with respect to patterned areas on the substrate using alignment marks formed in the template. One embodiment of a template including alignment marks is shown in FIG. The patterned template 4500 includes a patterning region 4510, an alignment mark 4520, and an alignment mark / patterning region 4530. Alignment mark 4520 is separated from patterning regions 4510 and 4512 by boundaries 4540 and 4542, respectively. The boundaries 4540, 4542 have a depth that is substantially greater than the depth of the alignment mark. As shown in FIG. 45, when the template 4500 is brought into contact with the activating light curable liquid 4560, the liquid spreads to the patterning regions 4510 and 4512, but is prevented from spreading to the region of the alignment mark 4520 by the boundary.

活性化光硬化液がアラインメント領域に入らないようにしておくことによって、アラインメント測定が行われるときに利点が提供される。典型的なアラインメントの手順の間に、光学的測定がテンプレートを通って下の基板アラインメント・マーク(例えば、アラインメント・マーク4550)まで行われて、アラインメント・マークがあっているか否かを決定する。アラインメント測定の間にテンプレートと基板との間に液体が存在すると、光学的測定に干渉する可能性がある。典型的には、液体の屈折率はテンプレート材料に実質的に類似している。液体がアラインメント領域に入らないようにしておくことによって、光学的アラインメント技術を単純化することができ、アラインメント・システムの光学的必要条件は少なくなる。   By keeping the activated light curable liquid from entering the alignment region, an advantage is provided when alignment measurements are made. During a typical alignment procedure, optical measurements are made through the template to the underlying substrate alignment mark (eg, alignment mark 4550) to determine if there is an alignment mark. The presence of liquid between the template and the substrate during the alignment measurement can interfere with the optical measurement. Typically, the refractive index of the liquid is substantially similar to the template material. By keeping liquid out of the alignment area, the optical alignment technique can be simplified and the optical requirements of the alignment system are reduced.

テンプレートが基板上に形成される複数の層の1つをインプリントするのに使用されるとき、テンプレートは下の基板と整列させるためのアライメント・マークだけでなくアラインメント・パターニング領域も含むことが有利である。図10に示すように、アライメント・マーク・パターニング領域4530は塗布された活性化光硬化液の一部と接触する。硬化中、アライメント・マーク・パターニング領域4530によって定められたアライメント・マークが硬化層内にインプリントされる。次のプロセス中、アライメント・マーク・パターニング領域4530で形成されたアライメント・マークを用いて基板に対するテンプレートの整列が支援される。   When the template is used to imprint one of the plurality of layers formed on the substrate, it is advantageous that the template includes not only alignment marks for alignment with the underlying substrate, but also an alignment patterning region. It is. As shown in FIG. 10, the alignment mark patterning region 4530 is in contact with a portion of the applied activating light curable liquid. During curing, alignment marks defined by alignment mark patterning region 4530 are imprinted in the cured layer. During the next process, alignment marks formed in alignment mark patterning region 4530 are used to assist in alignment of the template with respect to the substrate.

上記のインプリント・リソグラフィ・システムは以下の代替実施形態に応じて変形される。記載した代替実施形態のいずれも単独でか、あるいは組み合わされて本明細書に記載の他のシステムに結合させることができる。   The above imprint lithography system is modified according to the following alternative embodiments. Any of the described alternative embodiments may be combined with other systems described herein, either alone or in combination.

上記のように、インプリント・ヘッドは基板に対するテンプレートの「受動的」方向付けを可能にする高精度方向付けシステムを備える。別の実施形態では、高精度方向付けシステムはたわみアームに結合されたアクチュエータを備えている。このアクチュエータは高精度方向付けシステムの「能動的」制御を可能にする。使用中、ユーザ又はプログラマブル・コントローラは基板に対するテンプレートも方向付けを監視する。次に、ユーザ又はプログラマブル・コントローラはアクチュエータを操作することによって基板に対するテンプレートの方向付けを修正する。アクチュエータが動くことによって、たわみアームの動作がテンプレートの方向付けを修正する。このようにして、基板に対するテンプレートの微細な位置決めの「能動的」制御を行うことができる。ある能動的高精度方向付けシステムが、参照によって本明細書に組み入れた、2001年8月1日に出願された「Methods for High−Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithography」と題された米国特許出願第09/920,341号にさらに記載されている。   As described above, the imprint head includes a high precision orientation system that allows for “passive” orientation of the template relative to the substrate. In another embodiment, the high precision directing system comprises an actuator coupled to the flexure arm. This actuator allows "active" control of the high precision orientation system. In use, the user or programmable controller also monitors the orientation of the template against the substrate. The user or programmable controller then modifies the orientation of the template relative to the substrate by manipulating the actuator. As the actuator moves, the movement of the flexure arm modifies the orientation of the template. In this way, “active” control of fine positioning of the template relative to the substrate can be performed. One active high-precision orientation system, “Methods for High-Precision Gap Orientation Sensation Between a Transient Template and Substrain, which was incorporated herein by reference, was filed on August 1, 2001. Further described in US patent application Ser. No. 09 / 920,341.

代替実施形態では、上記のように、インプリント・ヘッドは事前較正システムを備えている。事前較正システムは図21に示すようなたわみリング3124を備える。高精度方向付けシステムの代わりに、テンプレート支持システム3125が事前較正リングに結合されている。高精度方向付けシステムとは対照的に、テンプレート支持システム3125は実質的に剛性があり、コンプライアンスでない部材3127から形成されている。これらの部材はテンプレート支持体3130内に配置されたテンプレート3700に実質的に剛性のある支持を提供する。この実施形態では、高精度方向付けがテンプレート支持体の代わりにモーション・ステージを用いて行われる。   In an alternative embodiment, as described above, the imprint head includes a pre-calibration system. The pre-calibration system includes a flex ring 3124 as shown in FIG. Instead of a high precision orientation system, a template support system 3125 is coupled to the precalibration ring. In contrast to the high precision orientation system, the template support system 3125 is formed from a substantially rigid and non-compliant member 3127. These members provide a substantially rigid support for the template 3700 disposed within the template support 3130. In this embodiment, high precision orientation is performed using a motion stage instead of a template support.

これまで記載した実施形態では、インプリント・ヘッド3100は本体に固定位置で結合されている。別の実施形態では、図22に示すように、インプリント・ヘッドをX−Y平面に沿って移動させるモーション・システムに、インプリント・ヘッド3100を取り付けてもよい。インプリント・ヘッド3100は本明細書の実施形態のいずれか1つに記載したようなパターン化されたテンプレートを支持するように構成される。インプリント・ヘッド3100はインプリント・ヘッド・チャック3121とインプリント・モーション・ステージ3123を備えたモーション・システムに結合されている。インプリント・ヘッド3100はインプリント・ヘッド・チャック3121に取り付けられている。インプリント・ヘッド・チャックはインプリント・モーション・ステージ3123とともにX−Y平面に沿ってインプリント・ヘッドを移動させる。その際、機械的又は電磁的モーション・システムが使用される。電磁システムは磁石の使用によって、インプリント・チャックのX−Y平面動きを発生させる。一般に、電磁システムは永久磁石と電磁磁石をインプリント・モーション・ステージ3123とインプリント・ヘッド・チャック3121に組み込んでいる。これら磁石の引力は、インプリント・ヘッド・チャック3121とインプリント・モーション・ステージ3123との間の空気のクッションによって克服され、「空気軸受」を生じさせる。インプリント・ヘッド・チャック、故にインプリント・ヘッドは空気のクッション上でX−Y平面に沿って移動させられる。電磁X−Yモーション・ステージが、「Method and Apparatus for Motion Control」と題された米国特許第6,389,702号に記載されており、本明細書に参照によって組み入れている。機械的モーション・システムでは、インプリント・ヘッド・チャックがモーション・ステージに取り付けられる。次に、モーション・ステージは種々の機械的手段を用いることにより移動させられて、X−Y平面に沿ってインプリント・ヘッド・チャックの位置を、故にインプリント・ヘッドを修正する。この実施形態では、本明細書に記載されるように、インプリント・ヘッドは受動的コンプライアント高精度方向付けシステム、作動高精度方向付けシステム、又は剛性のあるテンプレート支持システムを備えてよい。   In the embodiments described so far, the imprint head 3100 is coupled to the body in a fixed position. In another embodiment, the imprint head 3100 may be attached to a motion system that moves the imprint head along the XY plane, as shown in FIG. The imprint head 3100 is configured to support a patterned template as described in any one of the embodiments herein. The imprint head 3100 is coupled to a motion system that includes an imprint head chuck 3121 and an imprint motion stage 3123. The imprint head 3100 is attached to the imprint head chuck 3121. The imprint head chuck moves the imprint head along the XY plane together with the imprint motion stage 3123. In this case, a mechanical or electromagnetic motion system is used. The electromagnetic system generates an XY plane movement of the imprint chuck by using a magnet. In general, the electromagnetic system incorporates permanent magnets and electromagnetic magnets in the imprint motion stage 3123 and the imprint head chuck 3121. The attractive forces of these magnets are overcome by an air cushion between the imprint head chuck 3121 and the imprint motion stage 3123 resulting in an “air bearing”. The imprint head chuck, and hence the imprint head, is moved along the XY plane on the air cushion. An electromagnetic XY motion stage is described in US Pat. No. 6,389,702 entitled “Method and Apparatus for Motion Control” and is incorporated herein by reference. In a mechanical motion system, an imprint head chuck is attached to the motion stage. The motion stage is then moved by using various mechanical means to correct the position of the imprint head chuck along the XY plane and hence the imprint head. In this embodiment, as described herein, the imprint head may comprise a passive compliant high precision orientation system, an operational high precision orientation system, or a rigid template support system.

インプリント・ヘッド3100が移動支持体に結合させられ、基板が静止支持体に取り付けられてよい。したがって、代替実施形態では、インプリント・ヘッド3100は本明細書に示したようなX−Y軸モーション・ステージに取り付けられている。基板は実質的に静止状態の基板支持体に取り付けられる。静止基板支持体を図40に示す。本静止基板支持体3640はベース3642と基板チャック3644を備えている。基板チャック3644はインプリント・リソグラフィ・プロセスの間基板を支持するように構成されている。基板チャックは基板チャックに基板を保持するために任意の適切な手段を用いることができる。一実施形態では、基板チャック3644は基板に真空を適用して基板チャックに基板を結合させる真空システムを備える。基板チャック3644はベース3642に結合されている。ベース3642はインプリント・リソグラフィ・システムの支持体3920に結合されている(図1を参照)。使用中、静止基板支持体3640は支持体3920上の固定位置に止まり、インプリント・ヘッドの位置が基板の様々な部分に接近するように変えられる。   An imprint head 3100 may be coupled to the moving support and the substrate may be attached to the stationary support. Thus, in an alternative embodiment, the imprint head 3100 is attached to an XY axis motion stage as shown herein. The substrate is attached to a substantially stationary substrate support. A stationary substrate support is shown in FIG. The stationary substrate support 3640 includes a base 3642 and a substrate chuck 3644. The substrate chuck 3644 is configured to support the substrate during the imprint lithography process. The substrate chuck can use any suitable means for holding the substrate on the substrate chuck. In one embodiment, the substrate chuck 3644 includes a vacuum system that applies a vacuum to the substrate to couple the substrate to the substrate chuck. Substrate chuck 3644 is coupled to base 3642. Base 3642 is coupled to an imprint lithography system support 3920 (see FIG. 1). In use, the stationary substrate support 3640 remains in a fixed position on the support 3920 and the position of the imprint head is changed to approach various parts of the substrate.

モーション・ステージにインプリント・ヘッドを結合することによって、基板がモーション・ステージ上にある技術に比べて利点が提供される。モーション・ステージは一般に空気軸受に依存してモーション・ステージの実質的に摩擦のない動作を可能にする。一般に、モーション・ステージはZ軸に沿って加わる大きな圧力を受け入れるように設計されていない。圧力がZ軸に沿ってモーション・ステージ・チャックに加わると、モーション・ステージ・チャックの位置はこの圧力に応答して僅かに変動する。ステップ・アンド・リピート・プロセスの間、基板の面積よりも小さい面積を有するテンプレートを用いて複数のインプリント領域が形成される。基板モーション・ステージはより大きい基板を収容するためにテンプレートと比べ比較的大きい。テンプレートが中心をずれた場所で基板モーション・ステージと接すると、モーション・ステージは傾いて圧力の増大に順応する。この傾斜は、確実に適切に整列させられるように、インプリント・ヘッドを傾けることで補償される。しかし、インプリント・ヘッドがモーション・ステージに結合されている場合、Z軸に沿った力のすべては、インプリントが行われる基板上の場所に関係無くテンプレートの上に集まる。これによって整列が一段と容易になり、またシステムのスループットも増大するであろう。   Coupling the imprint head to the motion stage provides advantages over techniques where the substrate is on the motion stage. Motion stages generally rely on air bearings to allow motion stage operation with substantially no friction. In general, motion stages are not designed to accept large pressures along the Z axis. As pressure is applied to the motion stage chuck along the Z axis, the position of the motion stage chuck varies slightly in response to this pressure. During the step-and-repeat process, a plurality of imprint regions are formed using a template having an area that is smaller than the area of the substrate. The substrate motion stage is relatively large compared to the template to accommodate larger substrates. As the template touches the substrate motion stage at an off-center location, the motion stage tilts to accommodate increasing pressure. This tilt is compensated by tilting the imprint head to ensure proper alignment. However, when the imprint head is coupled to the motion stage, all of the forces along the Z axis are collected on the template regardless of the location on the substrate where the imprint is performed. This will make alignment easier and increase the throughput of the system.

一実施形態では、基板チルト・モジュールが図38に示すような基板支持体内に形成される。基板支持体3650は基板チルト・モジュール3654に結合された基板チャック3652を備えている。基板チルト・モジュール3654はベース3656に結合されている。一実施形態では、ベース3656は基板支持体のX−Y動きを可能にするモーション・ステージに結合される。別の場合には、基板支持体がインプリント・システムに固定位置で取り付けられるように、ベース3656が支持体(例えば、3920)に結合される。   In one embodiment, the substrate tilt module is formed in a substrate support as shown in FIG. The substrate support 3650 includes a substrate chuck 3652 coupled to a substrate tilt module 3654. Substrate tilt module 3654 is coupled to base 3656. In one embodiment, the base 3656 is coupled to a motion stage that allows XY movement of the substrate support. In another case, the base 3656 is coupled to a support (eg, 3920) such that the substrate support is attached to the imprint system in a fixed position.

基板チャック3652は基板チャックに対して基板を保持するための任意の手段を用いることができる。一実施形態では、基板チャック3654は基板に真空を適用して基板チャックに基板を結合させる真空システムを備えている。基板チルト・モジュール3654はたわみリング支持体3660に結合されたたわみリング3658を備えている。複数のアクチュエータ3662がたわみリング3658とたわみリング支持体3660に結合されている。アクチュエータ3662は、たわみリング3658の傾斜を変動させるように操作される。一実施形態では、アクチュエータは手動あるいは自動的に操作される差動歯車機構を用いる。代替実施形態では、アクチュエータは偏心ローラ機構使用する。偏心ローラ機構は一般に、差動歯車機構よりも大きな垂直剛性を基板支持体に提供する。一実施形態では、基板チルト・モジュールはテンプレートが約1ポンド〜約10ポンドの力を基板上に配置された液体に印加するときに基板の傾きを阻止する剛性を有する。特定的には、基板チルト・モジュールは、最大で10ポンドの圧力がテンプレート上の液体を通して基板に加わるときに、僅か5マイクロ・ラジアンだけ傾斜するように構成されている。   The substrate chuck 3652 can use any means for holding the substrate with respect to the substrate chuck. In one embodiment, the substrate chuck 3654 includes a vacuum system that applies a vacuum to the substrate to couple the substrate to the substrate chuck. The substrate tilt module 3654 includes a flex ring 3658 coupled to a flex ring support 3660. A plurality of actuators 3662 are coupled to the flex ring 3658 and the flex ring support 3660. Actuator 3662 is operated to vary the tilt of flexure ring 3658. In one embodiment, the actuator uses a differential gear mechanism that is operated manually or automatically. In an alternative embodiment, the actuator uses an eccentric roller mechanism. The eccentric roller mechanism generally provides the substrate support with greater vertical stiffness than the differential gear mechanism. In one embodiment, the substrate tilt module is rigid to prevent tilting of the substrate when the template applies a force of about 1 pound to about 10 pounds to the liquid disposed on the substrate. Specifically, the substrate tilt module is configured to tilt by only 5 micro radians when a pressure of up to 10 pounds is applied to the substrate through the liquid on the template.

使用中、基板チャックに結合されたセンサを用いて基板の傾斜が決定される。基板の傾斜はアクチュエータ3662によって調整される。このようにして、基板の傾斜の補正を行うことができる。   In use, the tilt of the substrate is determined using a sensor coupled to the substrate chuck. The tilt of the substrate is adjusted by an actuator 3662. In this way, the tilt of the substrate can be corrected.

基板チルト・モジュールは高精度方向付けシステムを備えてもよい。高精度方向付けシステムを備えた基板支持体を図39に示す。高精度方向付けの制御を達成するために、たわみリング3658は基板チャック3652が配設される中心凹部を含む。その中心凹部の深さは、基板チャック3652上に設けられた基板の上面がたわみリング3658の上面と等しい高さになるようなものである。高精度方向付けはアクチュエータ3662を用いて行うことができる。高精度方向付けはナノメートル範囲の動作の制御が可能であるアクチュエータ3662を用いて行われる。別の場合には、高精度方向付けは受動的に行うことができる。アクチュエータは実質的にコンプライアンスである。アクチェータのコンプライアンスにより、基板はテンプレートが基板上に配置された液と接触されるときに傾斜の変動に対する自己補正ができる。たわみリングと実質的に等しい高さに基板を配置することによって、使用中に高精度方向付けが基板−液境界において行われるであろう。アクチュエータのコンプライアンスはこのようにして基板の上面に伝えられて基板の高精度方向付けを可能にする。   The substrate tilt module may comprise a high precision orientation system. A substrate support with a high precision orientation system is shown in FIG. To achieve high precision orientation control, the flex ring 3658 includes a central recess in which the substrate chuck 3652 is disposed. The depth of the central recess is such that the upper surface of the substrate provided on the substrate chuck 3652 is equal in height to the upper surface of the flexure ring 3658. High-precision orientation can be performed using an actuator 3662. High precision orientation is performed using an actuator 3662 that can control operation in the nanometer range. In other cases, high precision orientation can be performed passively. The actuator is substantially compliant. Actuator compliance allows the substrate to self-compensate for tilt variations when the template is contacted with the liquid disposed on the substrate. By placing the substrate at a height substantially equal to the flex ring, high precision orientation will occur at the substrate-liquid interface during use. Actuator compliance is thus transferred to the top surface of the substrate, allowing for high precision orientation of the substrate.

上記のシステムは、活性化光硬化液が基板と、その基板上に分配され、かつ基板とテンプレートが相互に近接するようにされるシステムとして構成されている。しかし、上記システムは活性化光硬化液を基板よりはむしろテンプレートに塗布できるように変形されてよいことを理解すべきである。そのような実施形態では、テンプレートは基板の下に配置される。図41はテンプレートが基板の下に配置されるように構成されたシステム4100の一実施形態の略図を示している。システム4100はインプリント・ヘッド4110とそのインプリント・ヘッド4110の上に配置された基板支持体4120を備える。インプリント・ヘッドはテンプレート3700を保持するように構成されている。インプリント・ヘッドは本明細書に記載の任意のインプリント・ヘッドとデザインの点で類似している。例えば、インプリント・ヘッド4110は本明細書に記載したような高精度方向付けシステムを備えている。インプリント・ヘッドはインプリント・ヘッド支持体4130に結合されている。インプリント・ヘッドは固定位置に結合され、使用中は実質的に静止したままである。別の場合には、インプリント・ヘッドは使用中にインプリント・ヘッド4130のX−Y平面動きを可能にするモーション・ステージ上に設置されてもよい。   The system described above is configured as a system in which the activated photocuring liquid is distributed on the substrate and on the substrate, and the substrate and the template are brought close to each other. However, it should be understood that the system may be modified so that the activated light curable liquid can be applied to the template rather than the substrate. In such embodiments, the template is placed under the substrate. FIG. 41 shows a schematic diagram of an embodiment of a system 4100 configured such that a template is placed under a substrate. The system 4100 includes an imprint head 4110 and a substrate support 4120 disposed on the imprint head 4110. The imprint head is configured to hold a template 3700. The imprint head is similar in design to any of the imprint heads described herein. For example, the imprint head 4110 includes a high precision orientation system as described herein. The imprint head is coupled to an imprint head support 4130. The imprint head is coupled to a fixed position and remains substantially stationary during use. In another case, the imprint head may be placed on a motion stage that allows XY plane movement of the imprint head 4130 during use.

インプリントされる基板は基板支持体4120上に設置される。基板支持体4120は本明細書に記載の任意の支持体と類似するデザインを有する。例えば、基板支持体4120は本明細書に記載したような高精度方向付けシステムを備えている。基板支持体4120は支持体4140に固定位置で結合され、使用中は実質的に静止したままである。別の場合には、基板支持体4120は使用中に基板支持体のX−Y平面動きを可能にするモーション・ステージ上に設置されてもよい。   The substrate to be imprinted is placed on the substrate support 4120. The substrate support 4120 has a design similar to any support described herein. For example, the substrate support 4120 includes a high precision orientation system as described herein. The substrate support 4120 is coupled to the support 4140 in a fixed position and remains substantially stationary during use. In another case, the substrate support 4120 may be placed on a motion stage that allows XY plane movement of the substrate support during use.

使用中、活性化光硬化液はインプリント・ヘッド内に配設されたテンプレート3700上に置かれる。このテンプレートは実行される操作の種類に応じてパターン化されたものか、あるいは平面であってよい。パターン化されたテンプレートは本明細書に記載したようなポジ型、ネガ型、さらにはポジ型とネガ型の組み合わせのインプリント・リソグラフィ・システムに使用されるように構成される。   In use, the activated light curable liquid is placed on a template 3700 disposed in the imprint head. This template may be patterned according to the type of operation being performed, or it may be a plane. The patterned template is configured to be used in a positive, negative, or a combination of positive and negative imprint lithography systems as described herein.

典型的なインプリント・リソグラフィ・プロセスを図23A〜23Fに示す。図23Aに示すように、テンプレート12はテンプレート12と基板20との間に空隙が形成されるように基板20とは離れた関係で位置している。テンプレート12は1つ又は複数の所望のフィーチャを設けた表面を含む。このテンプレートはパターニング中に基板20まで移動される。ここで使用されるように「フィーチャ・サイズ」とは一般に所望のフィーチャの幅、長さ、及び/又は深さを意味する。種々の実施形態では、所望のフィーチャはテンプレートの表面上に形成される凹部又は導通パターンとしてテンプレート12の表面上に設けられる。テンプレート12の表面14は、テンプレートの表面エネルギーを下げ、かつ基板20からのテンプレート12の分離を支援する薄層13を用いて処理されている。テンプレートのための表面処理層は記載されている。   A typical imprint lithography process is shown in FIGS. As shown in FIG. 23A, the template 12 is positioned in a relationship apart from the substrate 20 so that a gap is formed between the template 12 and the substrate 20. Template 12 includes a surface provided with one or more desired features. This template is moved to the substrate 20 during patterning. As used herein, “feature size” generally refers to the desired feature width, length, and / or depth. In various embodiments, the desired features are provided on the surface of the template 12 as recesses or conductive patterns formed on the surface of the template. The surface 14 of the template 12 is treated with a thin layer 13 that reduces the surface energy of the template and assists in separating the template 12 from the substrate 20. A surface treatment layer for the template is described.

一実施形態では、基板20に対して所望の位置にテンプレート12を移動させる前に物質40が基板20上に配置される。物質40はテンプレート12の所望のフィーチャの形状に従う硬化液である。一実施形態では、物質40は高温を使用せずに空隙31の空間を少なくとも部分的に充填する低粘度の液体である。低粘度の液体はテンプレートと基板との間の空隙を高圧を必要とせずに閉じることが可能である。ここで用いられるように「低粘度の液体」とは、約25℃で約30センチポアズの粘度を有する液体を意味する。物質40の適切な選択に関するさらなる詳細を以下で考察する。テンプレート12は硬化液40と相互に作用して液体を所望の形状にする。例えば、硬化液40は図23Bに示したようなテンプレート12の形状に従う。テンプレート12と基板20との間に所望の空隙距離を作るようにテンプレート12の位置を調整する。同様に、基板12に対してテンプレート12が適切に整列させられるように、テンプレート12の位置を調整する。   In one embodiment, material 40 is placed on substrate 20 prior to moving template 12 to a desired position relative to substrate 20. The substance 40 is a curable liquid that follows the shape of the desired features of the template 12. In one embodiment, the material 40 is a low viscosity liquid that at least partially fills the space of the void 31 without using high temperatures. A low viscosity liquid can close the gap between the template and the substrate without requiring high pressure. As used herein, “low viscosity liquid” means a liquid having a viscosity of about 30 centipoise at about 25 ° C. Further details regarding the appropriate selection of material 40 are discussed below. The template 12 interacts with the curable liquid 40 to bring the liquid into a desired shape. For example, the curable liquid 40 follows the shape of the template 12 as shown in FIG. 23B. The position of the template 12 is adjusted so as to create a desired gap distance between the template 12 and the substrate 20. Similarly, the position of the template 12 is adjusted so that the template 12 is properly aligned with respect to the substrate 12.

テンプレート12を適切に載せた後、物質40を硬化させて基板上にマスク層42を形成する。一実施形態では、物質40は活性化光32を用いて硬化されてマスク層42を形成する。テンプレート12を通して活性化光を加えて液体を硬化させる工程を図23Cに示す。図23Dに示すように、液体が実質的に硬化された後、テンプレート12がマスク層42から除去され、基板20の表面上に硬化されたマスク層が残る。マスク層42はテンプレート12のパターンと相補的なパターンである。マスク層42は1つ又は複数の所望のフィーチャの間に「ベース層」(「残留層」とも呼ばれる)を含んでいる。所望のフィーチャが基板20の表面から剪断あるいは亀裂無くもとの状態のまま残るように、テンプレート12のマスク層42からの分離が行われる。インプリント後の基板20からのテンプレート12の分離を以下に記載する。   After the template 12 is properly placed, the material 40 is cured to form a mask layer 42 on the substrate. In one embodiment, material 40 is cured using activation light 32 to form mask layer 42. The process of applying activation light through the template 12 to cure the liquid is shown in FIG. 23C. As shown in FIG. 23D, after the liquid is substantially cured, the template 12 is removed from the mask layer 42 leaving a cured mask layer on the surface of the substrate 20. The mask layer 42 is a pattern complementary to the pattern of the template 12. Mask layer 42 includes a “base layer” (also referred to as a “residual layer”) between one or more desired features. Separation of the template 12 from the mask layer 42 is performed so that the desired features remain intact from the surface of the substrate 20 without shearing or cracking. The separation of the template 12 from the substrate 20 after imprinting is described below.

マスク層42は様々な方法で使用される。例えば、いくつかの実施形態では、マスク層42は機能層である。そのような実施形態では、硬化液40は導電層、半導体層、誘電体層、及び/又は所望の機械的又は光学的特性を有する層を形成するように硬化可能である。別の実施形態では、基板20をさらに加工するときに基板20の一部を覆うために、マスク層42を使用することもできる。例えば、マスク層42を用いて材料堆積プロセス中に基板の特定の部分への材料の堆積を阻止する。同様に、マスク層42は基板20をエッチングするためのマスクとしても用いらる。マスク層42のさらなる説明を簡単にするために、エッチング・プロセス用のマスクとしてのその使用のみを以下に記載する。しかし、本明細書に記載の実施形態のマスク層は先に述べたような様々なプロセスで使用される。   The mask layer 42 is used in various ways. For example, in some embodiments, the mask layer 42 is a functional layer. In such embodiments, the curable liquid 40 is curable to form a conductive layer, a semiconductor layer, a dielectric layer, and / or a layer having desired mechanical or optical properties. In another embodiment, the mask layer 42 may be used to cover a portion of the substrate 20 as the substrate 20 is further processed. For example, the mask layer 42 is used to prevent material deposition on certain portions of the substrate during the material deposition process. Similarly, the mask layer 42 is also used as a mask for etching the substrate 20. In order to simplify the further description of the mask layer 42, only its use as a mask for the etching process will be described below. However, the mask layers of the embodiments described herein are used in various processes as described above.

エッチング・プロセスに使用する場合、図23Eに示すように、基板20の部分がマスク層42を通して露出されるまで、エッチング・プロセスを用いてマスク層42をエッチングする。すなわち、このベース層の部分がエッチングで取り除かれる。マスキング層42の部分44は、基板20の部分のエッチングを阻止するのに使用されるように基板20上に残される。マスク層42のエッチングが完了した後、知られているエッチング・プロセスを用いて基板20をエッチングする。マスク層42の部分44の下の基板20の部分は、基板20の露出部分がエッチングされる間、実質的にエッチングされない。このようにして、テンプレート12のパターンに相当するパターンが基板に転写される。図23Fに示すように、パターン化された基板20を残した状態でマスク層42の残りの部分44が除去されてよい。   When used in an etching process, the mask layer 42 is etched using an etching process until portions of the substrate 20 are exposed through the mask layer 42, as shown in FIG. 23E. That is, this base layer portion is removed by etching. A portion 44 of the masking layer 42 is left on the substrate 20 to be used to prevent etching of portions of the substrate 20. After the mask layer 42 has been etched, the substrate 20 is etched using a known etching process. The portion of the substrate 20 below the portion 44 of the mask layer 42 is not substantially etched while the exposed portion of the substrate 20 is etched. In this way, a pattern corresponding to the pattern of the template 12 is transferred to the substrate. As shown in FIG. 23F, the remaining portion 44 of the mask layer 42 may be removed while leaving the patterned substrate 20 left.

図24A〜24Dは転写層を用いたインプリント・リソグラフィ・プロセスの一実施形態を示す。転写層18が基板20の上面に形成される。転写層18は下の基板20及び/又は硬化液40から形成されたマスク層とは異なるエッチング特性を有する材料から形成される。すなわち、各層(例えば、転写層18、マスク層、及び/又は基板20)は他の層に対して少なくとも多少選択的にエッチングされる。   Figures 24A-24D illustrate one embodiment of an imprint lithography process using a transfer layer. A transfer layer 18 is formed on the upper surface of the substrate 20. The transfer layer 18 is formed of a material having etching characteristics different from those of the mask layer formed from the underlying substrate 20 and / or the curable liquid 40. That is, each layer (eg, transfer layer 18, mask layer, and / or substrate 20) is etched at least somewhat selectively with respect to the other layers.

転写層18の表面上に硬化液を堆積させ、図23A〜23Cに関して記載したマスク層を硬化させることによって、マスク層42が転写層18の上に形成される。マスク層42は転写層18をエッチングするためのマスクとして使用される。図24Bに示すように、転写層18の部分がマスク層42を通して露出されるまで、エッチング・プロセスを用いてマスク層42がエッチングされる。マスク層42の部分44は転写層18上に残り、転写層の一部のエッチングを阻止するために用いられる。マスク層42のエッチングが完了した後、転写層18が知られているエッチング・プロセスを用いてエッチングされる。マスク層42の部分44の下に配置された転写層18の部分は、転写層18の露出部分がエッチングされる間、実質的にエッチングされない。このようにして、マスク層42のパターンが転写層18内に複製される。   A mask layer 42 is formed on the transfer layer 18 by depositing a curable liquid on the surface of the transfer layer 18 and curing the mask layer described with respect to FIGS. The mask layer 42 is used as a mask for etching the transfer layer 18. As shown in FIG. 24B, the mask layer 42 is etched using an etching process until portions of the transfer layer 18 are exposed through the mask layer 42. The portion 44 of the mask layer 42 remains on the transfer layer 18 and is used to prevent etching of a portion of the transfer layer. After the etching of the mask layer 42 is complete, the transfer layer 18 is etched using a known etching process. The portion of the transfer layer 18 disposed below the portion 44 of the mask layer 42 is not substantially etched while the exposed portion of the transfer layer 18 is etched. In this way, the pattern of the mask layer 42 is replicated in the transfer layer 18.

図24Cでは、部分44と転写層18のエッチングされた部分は共に、基板20のそれらの下にある部分のエッチングを阻止するのに使用されるマスク・スタック46を形成している。基板20のエッチングは知られているエッチング・プロセス(例えば、プラズマ・エッチング・プロセス、反応性イオン・エッチング・プロセス等)を用いて行われてよい。図24Dに示すように、このマスク・スタックは下にある基板20の部分のエッチングを阻止する。基板20の露出部分のエッチングは所定の深さに達するまで継続される。基板20をエッチングするためのマスクとしてマスク・スタックを用いることの利点は、組み合わされた積層が高アスペクト比のマスク(すなわち、幅よりも高さが大きいマスク)を形成することにある。高アスペクト比のマスク層はエッチング・プロセス中にマスク部分のアンダーカットを阻止するのに望ましい。   In FIG. 24C, the portion 44 and the etched portion of the transfer layer 18 together form a mask stack 46 that is used to prevent etching of the underlying portion of the substrate 20. Etching the substrate 20 may be performed using known etching processes (eg, plasma etching process, reactive ion etching process, etc.). This mask stack prevents etching of the underlying portion of the substrate 20, as shown in FIG. 24D. Etching of the exposed portion of the substrate 20 is continued until a predetermined depth is reached. The advantage of using a mask stack as a mask for etching the substrate 20 is that the combined stack forms a high aspect ratio mask (ie, a mask that is greater in height than width). A high aspect ratio mask layer is desirable to prevent undercutting of the mask portion during the etching process.

図23A〜23Fと図24A〜24Dに示したプロセスはネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの実施形態である。本明細書で用いるように「ネガ型インプリント・リソグラフィ」プロセスとは一般に、硬化液が硬化前にテンプレートのトポグラフィに従うプロセスを意味する。すなわち、テンプレートのネガ像が硬化された液体内に形成される。これらの図に示すように、テンプレートの凹部でない部分がマスク層の凹状部分になる。したがって、テンプレートはマスク層に形成するパターンのネガ像を表すパターンを有するように設計される。   The process illustrated in FIGS. 23A-23F and FIGS. 24A-24D is an embodiment of a negative imprint lithography process. As used herein, a “negative imprint lithography” process generally refers to a process in which the curable liquid follows the template topography before curing. That is, a negative image of the template is formed in the cured liquid. As shown in these drawings, a portion of the template that is not a concave portion becomes a concave portion of the mask layer. Therefore, the template is designed to have a pattern that represents a negative image of the pattern to be formed on the mask layer.

本明細書で用いられるように、「ポジ型インプリント・リソグラフィ」プロセスとは一般に、マスク層内に形成されたパターンがテンプレートのパターンの鏡像であるプロセスを意味する。以下にさらに記載するように、テンプレートの凹部でない部分がマスク層の凹部でない部分となる。   As used herein, “positive imprint lithography” process generally refers to a process in which the pattern formed in the mask layer is a mirror image of the pattern of the template. As described further below, the non-recessed portion of the template becomes the non-recessed portion of the mask layer.

典型的なポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを図25A〜25Dに示す。図25Aに示すように、テンプレート12はテンプレート12と基板20との間に空隙が形成されるように基板20とは離間した状態で位置している。テンプレート12の表面は、テンプレートの表面エネルギーを下げ、かつ硬化したマスク層からのテンプレート12の分離を支援する薄い表面処理層13を用いて処理されている。   A typical positive imprint lithography process is shown in FIGS. As shown in FIG. 25A, the template 12 is located in a state of being separated from the substrate 20 so that a gap is formed between the template 12 and the substrate 20. The surface of the template 12 is treated with a thin surface treatment layer 13 that lowers the surface energy of the template and assists in separating the template 12 from the cured mask layer.

硬化液40が基板20の表面に置かれる。テンプレート12が硬化液40と接触させられる。図25Bに示すように、硬化液がテンプレートの下面と基板との間の空隙を充填する。ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスとは対照的に、硬化液40はテンプレートの凹部の少なくとも一部分の実質的に下にある基板の領域領域には存在しない。したがって、硬化液40はテンプレート12の凹部の少なくとも一部分の場所によって定められた基板の上に不連続な膜として維持される。テンプレート12が適切に配置された後、硬化液40は硬化させられて基板上にマスク層42を形成する。図25Cに示すように、基板20の表面上に硬化したマスク層を残した状態で、マスク層42からテンプレート12を除去する。マスク層42はテンプレート12のパターンと相補的なパターンを有する。   A curable liquid 40 is placed on the surface of the substrate 20. The template 12 is brought into contact with the curable liquid 40. As shown in FIG. 25B, the curable liquid fills the gap between the lower surface of the template and the substrate. In contrast to the negative-type imprint lithography process, the curable liquid 40 is not present in the region of the substrate that is substantially below at least a portion of the template recess. Accordingly, the curable liquid 40 is maintained as a discontinuous film on the substrate defined by the location of at least a portion of the recess of the template 12. After the template 12 is properly positioned, the curable liquid 40 is cured to form a mask layer 42 on the substrate. As shown in FIG. 25C, the template 12 is removed from the mask layer 42 while leaving the cured mask layer on the surface of the substrate 20. The mask layer 42 has a pattern complementary to the pattern of the template 12.

基板20の部分をエッチングされるのを阻止するためにマスク層42を使用する。マスク層42の形成が完了した後、基板20は知られているエッチング・プロセスを用いてエッチングされる。図25Dに示すように、マスク層42の部分の下に配置された基板20の部分は、基板20の露出部分がエッチングされる間、実質的にエッチングされないままである。このようにして、テンプレート12のパターンが基板20内に複製される。マスク層42の残りの部分を除去してパターン化された基板20が形成される。   A mask layer 42 is used to prevent the portions of the substrate 20 from being etched. After the formation of the mask layer 42 is complete, the substrate 20 is etched using a known etching process. As shown in FIG. 25D, the portion of the substrate 20 disposed below the portion of the mask layer 42 remains substantially unetched while the exposed portion of the substrate 20 is etched. In this way, the pattern of the template 12 is replicated in the substrate 20. The remaining portion of the mask layer 42 is removed to form a patterned substrate 20.

図26A〜26Cは転写層を用いたポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの一実施形態を示す。転写層18は基板20の上面に形成される。転写層18は下にある転写層及び/又は基板20とは異なるエッチング特性を有する材料から形成される。転写層18の表面に硬化液を堆積させ、かつ図25A〜25Cに関して記載したようにマスク層を硬化させることによって、マスク層42が転写層18の表面上に形成される。   26A-26C illustrate one embodiment of a positive imprint lithography process using a transfer layer. The transfer layer 18 is formed on the upper surface of the substrate 20. The transfer layer 18 is formed from a material having different etching characteristics than the underlying transfer layer and / or the substrate 20. A mask layer 42 is formed on the surface of the transfer layer 18 by depositing a curable liquid on the surface of the transfer layer 18 and curing the mask layer as described with respect to FIGS.

マスク層42は転写層18をエッチングするためのマスクとして用いられる。マスク層42は転写層18の一部のエッチングを阻止する。転写層18は知られているエッチング法を用いてエッチングされる。マスク層42の下に配置された転写層の部分は転写層18の露出部分がエッチングされている間、実質的にエッチングされないまま残る。このようにして、マスク層42のパターンが転写層18内に複製される。   The mask layer 42 is used as a mask for etching the transfer layer 18. The mask layer 42 prevents etching of a part of the transfer layer 18. The transfer layer 18 is etched using a known etching method. The portion of the transfer layer disposed under the mask layer 42 remains substantially unetched while the exposed portion of the transfer layer 18 is etched. In this way, the pattern of the mask layer 42 is replicated in the transfer layer 18.

図26Bでは、マスク層42と転写層18のエッチングされた部分が一緒に、下にある基板20の部分のエッチングを阻止するのに使用されるマスク・スタック46を形成している。基板20のエッチングは知られているエッチング・プロセス(例えば、プラズマ・エッチング・プロセス、反応性イオン・エッチング・プロセス等)を用いて行われる。図26Cに示すように、このマスク・スタックは下にある基板20の部分のエッチングを阻止する。基板20の露出部分のエッチングは所定の深さに達するまで継続される。   In FIG. 26B, the etched portions of mask layer 42 and transfer layer 18 together form a mask stack 46 that is used to prevent etching of the underlying portion of substrate 20. Etching the substrate 20 is performed using a known etching process (eg, a plasma etching process, a reactive ion etching process, etc.). This mask stack prevents etching of the underlying portion of the substrate 20, as shown in FIG. 26C. Etching of the exposed portion of the substrate 20 is continued until a predetermined depth is reached.

一実施形態では、ある工程はポジ型及びネガ型インプリント・リソグラフィを組み合わせることができる。組み合わされたポジ型及びネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセス用のテンプレートはポジ型リソグラフィに適切な凹部及びネガ型リソグラフィに適切な凹部を含む。例えば、組み合わされたポジ型及びネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセス用のテンプレートの一実施形態を図27Aに示す。図27Aに示すように、テンプレート12は下面566、少なくとも1つの第1の凹部562、及び少なくとも1つの第2の凹部564を含む。第1の凹部562はテンプレートが硬化液と接触するときに硬化液40の不連続な部分を形成するように構成される。第1の凹部の高さ(h2)は第2の凹部の高さ(h1)よりもかなり高い。 In one embodiment, a process can combine positive and negative imprint lithography. The template for the combined positive and negative imprint lithography process includes a recess suitable for positive lithography and a recess suitable for negative lithography. For example, one embodiment of a template for a combined positive and negative imprint lithography process is shown in FIG. 27A. As shown in FIG. 27A, the template 12 includes a lower surface 566, at least one first recess 562, and at least one second recess 564. The first recess 562 is configured to form a discontinuous portion of the curable liquid 40 when the template contacts the curable liquid. The height (h 2 ) of the first recess is considerably higher than the height (h 1 ) of the second recess.

典型的な組み合わせたインプリント・リソグラフィ・プロセスを図27A〜27Dに示す。図27Aに示すように、テンプレート12はテンプレート12と基板20との間に空隙が形成されるように基板20とは離間した状態で位置している。テンプレート12の少なくとも下面566は、テンプレートの表面エネルギーを下げ、かつ硬化したマスク層からのテンプレート12の分離を支援する薄い表面層(図示せず)を用いて処理される。さらに、第1の凹部562及び/又は第2の凹部564の表面をその薄い表面処理層を用いて処理してもよい。   A typical combined imprint lithography process is shown in FIGS. As shown in FIG. 27A, the template 12 is positioned in a state of being separated from the substrate 20 so that a gap is formed between the template 12 and the substrate 20. At least the lower surface 566 of the template 12 is treated with a thin surface layer (not shown) that lowers the surface energy of the template and assists in separating the template 12 from the cured mask layer. Further, the surface of the first recess 562 and / or the second recess 564 may be processed using the thin surface treatment layer.

硬化液40が基板20の表面上に配置される。テンプレート12を硬化液40と接触させる。図27Bに示すように、この硬化液はテンプレート566の下面と基板20との間の空隙を充填する。硬化液40は第1の凹部562も充填する。しかし、硬化液40は第2の凹部564のほぼ下にある基板の領域には存在しない。したがって、硬化液は第1の凹部562によって形成されたパターンに相当する表面トポグラフィを含んだ基板上に不連続な膜として維持される。テンプレート12が適切に配置された後、硬化液40を硬化させて基板上にマスク層42を形成する。図27Cに示すように、基板20の表面上に硬化したマスク層を残した状態で、マスク層42からテンプレート12を除去する。マスク層42はネガ型インプリント・リソグラフィによって形成されるマスクに類似する領域568を含んでいる。さらに、マスク層42はマスク材料を含まない領域569をも含む。   A curable liquid 40 is disposed on the surface of the substrate 20. The template 12 is brought into contact with the curable liquid 40. As shown in FIG. 27B, the curable liquid fills the gap between the lower surface of the template 566 and the substrate 20. The curable liquid 40 also fills the first recess 562. However, the curable liquid 40 is not present in the region of the substrate that is substantially below the second recess 564. Accordingly, the curable liquid is maintained as a discontinuous film on the substrate including the surface topography corresponding to the pattern formed by the first recess 562. After the template 12 is properly disposed, the curable liquid 40 is cured to form a mask layer 42 on the substrate. As shown in FIG. 27C, the template 12 is removed from the mask layer 42 while leaving the cured mask layer on the surface of the substrate 20. Mask layer 42 includes a region 568 similar to a mask formed by negative imprint lithography. Furthermore, the mask layer 42 also includes a region 569 that does not include a mask material.

一実施形態では、マスク層42は下の基板と同一か又は類似するエッチング速度を有する材料から構成される。エッチング・プロセスをマスク層42に適用してマスク層と基板が実質的に同じエッチング速度で除去される。このようにして、図27Dに示すように、テンプレートの多層パターンが基板に転写される。このプロセスは他の実施形態に記載したような転写層を用いて行われてもよい。   In one embodiment, the mask layer 42 is composed of a material that has the same or similar etch rate as the underlying substrate. An etching process is applied to the mask layer 42 to remove the mask layer and the substrate at substantially the same etch rate. In this manner, as shown in FIG. 27D, the multilayer pattern of the template is transferred to the substrate. This process may be performed using a transfer layer as described in other embodiments.

ポジ型及びネガ型のリソグラフィの組み合わせはテンプレートの複数の領域をパターン化するのにも有用である。例えば、基板はパターン化を必要とする複数の領域を含む。図27Cに示すように、複数の深さの凹部を有するテンプレートは間にある「境界」領域569を有する2つのパターニング領域568を含む。境界領域569はテンプレートのパターニング領域を越える液体の流れを阻止する。   The combination of positive and negative lithography is also useful for patterning multiple regions of the template. For example, the substrate includes multiple regions that require patterning. As shown in FIG. 27C, a template having a plurality of depths of recesses includes two patterning regions 568 having “boundary” regions 569 between them. The boundary region 569 blocks the flow of liquid over the patterning region of the template.

本明細書に用いられるように、「ステップ・アンド・リピート」プロセスとは基板よりも小さいテンプレートを用いて基板上に複数のパターニング領域を形成することを意味する。ステップ・アンド・リピート・インプリント・プロセスは、基板の一部分の上に光硬化液堆積させ、基板の以前のパターンに硬化した液体内のパターンを整列させ、液体にテンプレートを押しつけ、この液体を硬化させ、かつ硬化した液体からテンプレートを分離する工程を含む。基板からのテンプレートの分離によりテンプレートのトポグラフィの像を硬化した液体内に残す。このテンプレートは基板の総表面積よりも小さいので、基板の一部分のみがパターン化された硬化液を含む。このプロセスの「反復」部分は基板の異なる部分の上に光硬化液を堆積させる工程を含む。次に、パターン化されたテンプレートが基板と整列させられ、硬化した液体と接触させられる。硬化液を、活性化光を用いて硬化させて、硬化した液体の第2の領域を形成する。このプロセスは基板の大半がパターン化されるまで連続的に反復される。ステップ・アンド・リピート・プロセスはポジ型、ネガ型、又はポジ型/ネガ型インプリント・プロセスと共に用いることができる。ステップ・アンド・リピート・プロセスは本明細書に記載の装置の任意の実施形態を用いて行われてもよい。   As used herein, a “step and repeat” process means forming a plurality of patterned regions on a substrate using a template that is smaller than the substrate. The step-and-repeat imprint process deposits a photo-curing liquid on a portion of the substrate, aligns the pattern in the cured liquid with the previous pattern on the substrate, presses the template against the liquid, and cures this liquid And separating the template from the cured liquid. Separation of the template from the substrate leaves a topographic image of the template in the cured liquid. Since this template is smaller than the total surface area of the substrate, only a portion of the substrate contains a patterned curable liquid. The “repeat” part of this process involves depositing a photo-curing liquid on different parts of the substrate. The patterned template is then aligned with the substrate and contacted with the cured liquid. The curable liquid is cured using activating light to form a second region of the cured liquid. This process is repeated continuously until most of the substrate is patterned. The step-and-repeat process can be used with a positive, negative, or positive / negative imprint process. The step and repeat process may be performed using any of the embodiments of the apparatus described herein.

ステップ・アンド・リピート・インプリント・プロセスは他の技術よりも多数の利点を提供する。本明細書に記載のステップ・アンド・リピート・プロセスは低粘度の光硬化液及び剛性のある透過性テンプレートを使用するインプリント・リソグラフィに基づいている。テンプレートは液体活性化光及びアライメント・マーク検出光に対して透過性であるので、層対層整列の潜在能力が提供される。多層デバイスの生産規模のインプリント・リソグラフィにとっては、非常に高い分解能の層対層アラインメント(例えば、最小加工寸法(MFS)の1/3ほどの低さ)を有することが有利である。   The step-and-repeat imprint process provides a number of advantages over other technologies. The step-and-repeat process described herein is based on imprint lithography using a low viscosity photocuring liquid and a rigid transmissive template. The template is transparent to liquid activation light and alignment mark detection light, thus providing the potential for layer-to-layer alignment. For production scale imprint lithography of multilayer devices, it is advantageous to have very high resolution layer-to-layer alignment (eg, as low as 1/3 of the minimum feature size (MFS)).

テンプレートを作成する際に歪み誤差の種々の原因が存在する。ステップ・アンド・リピート・プロセスは、所定のステップの間に基板の一部分のみが加工される。各ステップ中に加工された場所の寸法はMFSの1/3より小さいパターンの歪みを有するように十分小さくあるべきである。これは高分解能のインプリント・リソグラフィのステップ・アンド・リピート・パターニングを必要とする。これは大半の光学リソグラフィ・ツールがステップ・アンド・リピート・システムである理由である。また、先に考察したように、低いCD変動及び欠陥の検査/修復の必要性があるために、小さい場所を加工することを支持する。   There are various sources of distortion error when creating a template. The step and repeat process processes only a portion of the substrate during a given step. The dimensions of the location processed during each step should be small enough to have a pattern distortion less than 1/3 of the MFS. This requires high resolution imprint lithography step and repeat patterning. This is why most optical lithography tools are step-and-repeat systems. Also, as discussed above, the low CD variation and the need for defect inspection / repair support the processing of small locations.

プロセス・コストを低く維持するために、リソグラフィ装置が十分高いスループットを有することが重要である。スループット要件はフィールド毎に許容されるパターン化時間に厳しい制限を設ける。光硬化可能な低粘度の液体はスループットの観点から魅力的である。このような液体は非常に早く移動してテンプレートと基板との間の空隙を適切に充填し、リソグラフィ能力はパターンに依存しない。この結果得られる低圧力、室温のプロセスは高スループットに適切なと同時に層対層の整列の利点を維持している。   It is important that the lithographic apparatus have a sufficiently high throughput in order to keep the process costs low. Throughput requirements place strict limits on the patterning time allowed per field. A photocurable low viscosity liquid is attractive from a throughput perspective. Such liquids move very quickly to properly fill the gap between the template and the substrate, and the lithographic capabilities are pattern independent. The resulting low pressure, room temperature process is suitable for high throughput while maintaining the advantages of layer-to-layer alignment.

先行発明は低粘度の光硬化液のパターニングに注目しているが、それらはステップ・アンド・リピート・プロセスに対するパターニングに注目してはいない。フォトリソグラフィのほかホット・エンボシングにおいても、膜はそのパターニングに先立って基板の上にスピン・コーティングされ、硬く焼き付けられる。そのようなアプローチが低粘度の液体と共に使用される場合、大きな3つの問題が存在する。低粘度の液体はディウェット(dewet)し易く、連続した膜の形態で留まることができないので、スピン・コートし難い。また、ステップ・アンド・リピート・プロセスではこの液体は蒸発にさらされ、これによりテンプレートが基板上でステップ・アンド・リピートされているときに基板の上に残される液体の量が変動することになる。最終的に、全体的な光の照射がパターン化されている特定の場所を越えて散乱し易くなる。これは次の場所の不完全な硬化を起こし易く、これによってインプリントの前に液体の流動性が影響を受ける。1つの場所を同時に、単一の場所に適切な液体を基板の上に分配するというアプローチが、上記の3つの問題を解決するであろう。しかし、基板上の使用可能な領域の損失を回避するには、液体をその特定の場所に限定することが重要である。   Although the prior invention focuses on the patterning of low viscosity photocuring liquids, they do not focus on patterning for step and repeat processes. In photolithography as well as hot embossing, the film is spin-coated and hard baked onto the substrate prior to its patterning. When such an approach is used with a low viscosity liquid, there are three major problems. Low viscosity liquids are easy to dewet and cannot stay in a continuous film form and are therefore difficult to spin coat. Also, in the step-and-repeat process, this liquid is subject to evaporation, which will vary the amount of liquid left on the substrate when the template is step-and-repeat on the substrate. . Eventually, the overall light exposure is likely to scatter beyond the specific location where it is patterned. This tends to cause incomplete curing of the next location, which affects the fluidity of the liquid prior to imprinting. The approach of simultaneously dispensing a suitable liquid on a substrate in one place at a single location would solve the above three problems. However, it is important to limit the liquid to that particular location to avoid loss of usable area on the substrate.

一般に、リソグラフィはデバイスの生産に使用される多数の単位工程の1つである。特に多層デバイスでは、これらすべてのプロセスのコスト的には、次のパターンに干渉することなくパターニング領域を相互にできるだけ近接して設けることが非常に望ましい。このことは使用可能な領域を、故に基板の使用を効果的に最大にする。また、インプリント・リソグラフィは様々なレベルの同じデバイスが様々なリソグラフィ技術から製造される他の種類の(光学リソグラフィなどの)リソグラフィと共に「ミックス・アンド・マッチ」モードで使用される。インプリント・リソグラフィ・プロセスを他のリソグラフィ技術に適合させることは有利である。境界領域は基板上の2つの近接するフィールドを分離する領域である。最新の光学リソグラフィ・ツールでは、この境界領域は50〜100μ程度である。境界領域の大きさは典型的にはパターン化された領域を分離するのに使用されるブレードの大きさによって制限される。この小さな境界は個々のチップをダイシングするダイシング・ブレードが薄くなるほど小さくなる。この厳しい境界寸法要件を満たすために、パターニング領域から排除される過剰な液体の場所は十分に制限され、かつ反復可能であるべきである。このようにして、表面エネルギー、境界エネルギー、Hamacker定数、ファンデルワールス力、粘度、密度、不透明度等を含むがこれに限定されない、システムの物理的特性に影響を及ぼすテンプレート、基板、液体、他の任意の材料を含む個々の構成要素が再現可能なプロセスを適切に処理するように設計される。   In general, lithography is one of many unit processes used in the production of devices. Particularly in multilayer devices, it is highly desirable to provide patterning regions as close as possible to each other without interfering with the next pattern in terms of the cost of all these processes. This effectively maximizes the usable area and hence the use of the substrate. Imprint lithography is also used in a “mix and match” mode with other types of lithography (such as optical lithography) in which different levels of the same device are manufactured from different lithographic techniques. It is advantageous to adapt the imprint lithography process to other lithographic techniques. The boundary region is a region that separates two adjacent fields on the substrate. In modern optical lithography tools, this boundary region is on the order of 50-100 microns. The size of the boundary area is typically limited by the size of the blade used to separate the patterned areas. This small boundary becomes smaller as the dicing blade for dicing individual chips becomes thinner. In order to meet this stringent boundary dimension requirement, the location of excess liquid excluded from the patterning region should be sufficiently limited and repeatable. In this way, templates, substrates, liquids, etc. that affect the physical properties of the system, including but not limited to surface energy, boundary energy, Hamacker constant, van der Waals force, viscosity, density, opacity, etc. Individual components including any of these materials are designed to properly handle a reproducible process.

先に考察したように、不連続な膜は適切にパターン化されたテンプレートを用いて形成される。例えば、境界領域を定める高アスペクト比を有するテンプレートは境界領域を越える液体の流れを阻止する。境界領域内の阻止は多数の要因によって左右される。先に考察したように、テンプレートのデザインは液体の閉じ込めに大きな役割を果たす。さらに、テンプレートを液体に接触させるプロセスは液体の閉じ込めにも影響を及ぼす。   As discussed above, the discontinuous film is formed using an appropriately patterned template. For example, a template having a high aspect ratio that defines a boundary region prevents liquid flow across the boundary region. Blocking within the boundary region depends on a number of factors. As discussed above, template design plays a major role in liquid containment. Furthermore, the process of contacting the template with the liquid also affects liquid confinement.

図19A〜Cは不連続な膜が表面上に形成されるプロセスの断面図を示す。一実施形態では、図19Aに示すように、硬化液40は線のパターンとして、あるいは液滴として基板20の上に分配される。したがって、硬化液40はインプリントされる基板20の領域全体を覆うわけではない。図19Bに示すように、テンプレート12の下面536が液体40と接触すると、テンプレートの力が液体に加わることによって液体は基板20の表面上で広がる。テンプレートによって液体に加わる力が大きくなるほど、液体は基板の上をより広がる。したがって、図19Cに示すように、十分な力が加わると、液体はテンプレートの周囲部を越えるであろう。テンプレートによって気体に加わる力を制御することによって、図19Dに示すように、液体はテンプレートの所定の境界内に閉じ込められる。   19A-C show cross-sectional views of a process in which a discontinuous film is formed on the surface. In one embodiment, as shown in FIG. 19A, the curable liquid 40 is dispensed on the substrate 20 as a line pattern or as a droplet. Accordingly, the curable liquid 40 does not cover the entire area of the substrate 20 to be imprinted. As shown in FIG. 19B, when the lower surface 536 of the template 12 comes into contact with the liquid 40, the liquid spreads on the surface of the substrate 20 by applying the force of the template to the liquid. The greater the force applied to the liquid by the template, the more liquid will spread over the substrate. Thus, as shown in FIG. 19C, when sufficient force is applied, the liquid will exceed the perimeter of the template. By controlling the force applied to the gas by the template, the liquid is confined within the predetermined boundaries of the template, as shown in FIG. 19D.

液体に加わる力の量は基板上に分配される液体の量と硬化中の基板からのテンプレートの距離に関連する。ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの場合、基板上に分配される液体の量は、パターン化されたテンプレートの凹部を実質的に充填するのに必要な液体の量、パターン化される基板の面積、硬化させる層の所望の厚さによって定められる量以下となるべきである。硬化液の量がこの量を超えると、この液体はテンプレートが基板から適切な距離にされたとき、テンプレートの境界部から離れる。ポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの場合、基板上に分配される液体の量は、硬化させる層の所望の厚さ(すなわち、テンプレートの凹部ではない部分と基板との間の距離)と、パターン化される基板の部分の表面積とによって定められる量未満になるべきである。   The amount of force applied to the liquid is related to the amount of liquid dispensed on the substrate and the distance of the template from the substrate being cured. For negative imprint lithography processes, the amount of liquid dispensed on the substrate is the amount of liquid required to substantially fill the recesses in the patterned template, the area of the patterned substrate Should be less than or equal to the amount determined by the desired thickness of the layer to be cured. If the amount of curable liquid exceeds this amount, the liquid will move away from the template border when the template is placed at an appropriate distance from the substrate. For a positive imprint lithography process, the amount of liquid dispensed on the substrate depends on the desired thickness of the layer to be cured (ie, the distance between the non-recessed portion of the template and the substrate), the pattern Should be less than the amount determined by the surface area of the portion of the substrate to be converted.

1つ又は複数の境界を含んだテンプレートを使用するインプリント・リソグラフィについて、先に述べたように、テンプレートの凹部のない表面と基板との間の距離が最小膜厚と最大膜厚との間に設定される。これら値の間に高さを設定することにより、適切な毛管力がテンプレートの領域で定められた境界内に液体を含めることができる。さらに、層の厚さはパターン化されたフィーチャの高さにほぼ匹敵すべきである。硬化された層が厚過ぎると、硬化された層に形成されたフィーチャは、そのフィーチャが下の基板にインプリントされる前に侵食される恐れがある。したがって、適切な膜厚を使用できるように、上記のような大きさを制御して下げることが望ましい。   For imprint lithography using a template that includes one or more boundaries, as noted above, the distance between the non-recessed surface of the template and the substrate is between the minimum and maximum thickness. Set to By setting the height between these values, the liquid can be contained within the boundary where the appropriate capillary force is defined in the region of the template. Furthermore, the layer thickness should be approximately comparable to the height of the patterned features. If the hardened layer is too thick, features formed in the hardened layer can be eroded before the features are imprinted on the underlying substrate. Therefore, it is desirable to control and lower the size as described above so that an appropriate film thickness can be used.

テンプレートによって液体に加わる力はテンプレートが液体に接触される速度の影響も受ける。一般に、テンプレートが接触される速度が速くなるほど、液体に加わる力はより大きくなる。したがって、基板の表面上の液体の広がりを制御するいくつかの手段は、テンプレートが液体と接触される速度を制御することによっても行われる。   The force applied to the liquid by the template is also affected by the speed at which the template is in contact with the liquid. In general, the faster the template is contacted, the greater the force applied to the liquid. Thus, some means of controlling the spread of the liquid on the surface of the substrate is also done by controlling the rate at which the template is contacted with the liquid.

インプリント・リソグラフィ・プロセスのために基板に対してテンプレートを配置する際に、これら特徴のすべてが考慮される。これらの変数を所定の方法で制御することによって、液体の流れが所定の領域内に制限されたままになるように制御される。   All of these features are taken into account when placing a template on a substrate for an imprint lithography process. By controlling these variables in a predetermined manner, the liquid flow is controlled to remain confined within a predetermined region.

オーバーレイ・アラインメント・スキームは、アラインメント誤差を測定した後に、これら誤差の補正を行って、基板上でのパターン化テンプレートと所望のインプリント場所の正確なアラインメントを行うことを含む。基板に対するテンプレートの正確な設置は、基板上に予め形成されている任意の層に対するパターン化された層の適切なアラインメントを行うのに重要である。ここで用いられるように、設置誤差とは一般にテンプレートと基板との間(すなわち、X及び/又はY軸に沿った並進)のX−Y位置決め誤差を意味する。一実施形態では、図14に示すように、設置誤差はテンプレート光学デバイスを用いて決定され、補正される。   Overlay alignment schemes include measuring alignment errors and then correcting for these errors to accurately align the patterned template and the desired imprint location on the substrate. Accurate placement of the template on the substrate is important for proper alignment of the patterned layer to any layer previously formed on the substrate. As used herein, installation error generally refers to an XY positioning error between the template and the substrate (ie, translation along the X and / or Y axis). In one embodiment, the installation error is determined and corrected using a template optical device, as shown in FIG.

図28はスルー・ザ・テンプレート光学結像システム3800の光学システム3820の略図を示す(図14も参照すること)。光学システム3820は2つのアライメント・マークを異なる平面から単一の焦点面上に焦点合わせするするように構成されている。光学システム3820は異なる波長の光から得られる焦点距離の変化を使用して下の基板に対するテンプレートのアラインメントを決定する。光学システム3820は光学結像デバイス3810、照明源(図示せず)、焦点調整デバイス3805を備えている。異なる波長を有する光は個々の光源を用いるか、あるいは単一の広帯域光源を用いかつ結像面とアライメント・マークとの間に光学バンドパス・フィルタを挿入するかのいずれかによって生成される。テンプレート3700と基板2500との間の空隙に応じて、異なる波長を選択して焦点距離が調整される。使用される各波長の光の下で、図29に示すように各オーバーレイ・マークが結像面に2つの像を生成する。特定の波長の光を用いた第1の像2601はきれいに焦点が合った像である。同じ波長の光を用いた第2の像2602は焦点のずれた像である。各々の焦点のずれた像を除去するために、いくつかの方法を使用できる。   FIG. 28 shows a schematic diagram of the optical system 3820 of the through-the-template optical imaging system 3800 (see also FIG. 14). The optical system 3820 is configured to focus the two alignment marks from different planes onto a single focal plane. The optical system 3820 uses the change in focal length obtained from different wavelengths of light to determine the alignment of the template to the underlying substrate. The optical system 3820 includes an optical imaging device 3810, an illumination source (not shown), and a focus adjustment device 3805. Light with different wavelengths is generated either by using individual light sources or by using a single broadband light source and inserting an optical bandpass filter between the imaging plane and the alignment mark. Depending on the gap between the template 3700 and the substrate 2500, the focal length is adjusted by selecting different wavelengths. Under each wavelength of light used, each overlay mark produces two images on the imaging plane as shown in FIG. A first image 2601 using light of a specific wavelength is an image that is clearly focused. A second image 2602 using light of the same wavelength is an image out of focus. Several methods can be used to remove each out-of-focus image.

第1の方法では、第1の波長の光の下で、2つの像が光学結像素子3810によって受け取られる。像を図29に示し、全体として符号2604を付す。正方形で像を示しているが、十字など他の任意の形状を使用できることを理解すべきである。像2602は基板上のオーバーレイ・アラインメント・マークに対応する。像2601はテンプレート上のオーバーレイ・アラインメント・マークに対応する。像2602の焦点が合うとき、像2601の焦点ははずれている。一実施形態では、像処理技術を用いて、像2602に関連する画素に対応する幾何学的データが消去される。したがって、像2601のみを残した状態で、基板マークの焦点のずれた像が除去される。同じ手順と第2の波長の光を用いて、像2605と像2606が光学結像素子3810上に形成される。像2605を残した状態で、焦点のずれた像2606が除去される。次に、オーバーレイ誤差測定を行うために、残った2つの焦点の合った像2601、2605が1つの像平面2603上に結合される。   In the first method, two images are received by the optical imaging element 3810 under light of a first wavelength. The image is shown in FIG. 29 and denoted as 2604 as a whole. Although the image is shown as a square, it should be understood that any other shape, such as a cross, can be used. Image 2602 corresponds to an overlay alignment mark on the substrate. Image 2601 corresponds to an overlay alignment mark on the template. When the image 2602 is in focus, the image 2601 is out of focus. In one embodiment, image processing techniques are used to erase the geometric data corresponding to the pixels associated with image 2602. Accordingly, the image with the substrate mark out of focus is removed while only the image 2601 remains. An image 2605 and an image 2606 are formed on the optical imaging element 3810 using the same procedure and light of the second wavelength. With the image 2605 left, the image 2606 out of focus is removed. Next, the two remaining focused images 2601 and 2605 are combined onto one image plane 2603 to perform overlay error measurements.

図30に示すように、第2の方法は2つの共面偏光アレイと偏光照明源を利用している。図30はオーバーレイ・マーク2701と、直交する偏光アレイ2702とを示している。偏光アレイ2702はテンプレート表面上に形成され、表面の上に置かれている。2つの偏光された照明源の下で、焦点の合った像2703(異なる波長及び偏光に各々対応する)が像平面上に現われる。したがって、焦点のずれた像はアレイ2702を偏光することによってフィルタ・アウトされる。この方法の一利点はそれが焦点がずれた像を除去するための画像処理技術を必要としないことであろう。   As shown in FIG. 30, the second method utilizes two coplanar polarization arrays and a polarized illumination source. FIG. 30 shows an overlay mark 2701 and an orthogonal polarization array 2702. Polarizing array 2702 is formed on the template surface and placed on the surface. Under the two polarized illumination sources, focused images 2703 (corresponding to different wavelengths and polarizations) appear on the image plane. Thus, the defocused image is filtered out by polarizing array 2702. One advantage of this method would be that it does not require image processing techniques to remove out-of-focus images.

光学リソグラフィ・プロセスのためにモアレ・パターンに基づいたオーバーレイ測定を使用した。インプリント・リソグラフィ・プロセスに関し、モアレ・パターンの2枚の層が同一平面上には存在しないが、イメージング・アレイ内で依然として重なり合っている場合、2つの個々の焦点の合った像を取得することは、難しいであろう。しかし、光学的測定器具の焦点深度内でかつテンプレートと基板とを直接接触させずにテンプレートと基板との間の空隙を制御すれば、焦点合わせの問題が最小の状態で、モアレ・パターンの2枚の層を同時に取得できるであろう。モアレ・パターンに基づいた他の標準的なオーバーレイ・スキームがインプリント・リソグラフィ・プロセスに直接実施される。   Overlay measurements based on moire patterns were used for the optical lithography process. For an imprint lithography process, if two layers of moire patterns are not coplanar, but still overlap in the imaging array, acquire two individual focused images Will be difficult. However, if the gap between the template and the substrate is controlled within the depth of focus of the optical measuring instrument and without direct contact between the template and the substrate, the moire pattern 2 is minimized with minimal focusing problems. One layer could be obtained at a time. Other standard overlay schemes based on moire patterns are implemented directly in the imprint lithography process.

UV硬化液材料を用いるインプリント・リソグラフィ・プロセスのためのオーバーレイ・アラインメントに関する別の懸念はアライメント・マークの可視性であるであろう。オーバーレイ配置誤差測定のために、いくつかの実施形態では、一方はテンプレートの上にあり他方は基板上にある2つのオーバーレイ・マークが使用される。しかし、テンプレートは硬化剤に対して透過性であることが望ましいので、いくつかの実施形態ではテンプレートのオーバーレイ・マークは不透明ではないラインである。むしろ、テンプレートのオーバーレイ・マークはテンプレート表面のトポグラフィックなフィーチャである。いくつかの実施形態では、このマークはテンプレートと同じ材料から作られる。さらに、UV硬化はテンプレート材料(例えば石英)の屈折率に類似する屈折率を有してよい。したがって、UV硬化液がテンプレートと基板との間の空隙を充填するとき、テンプレートのオーバーレイ・マークを認識するのが非常に困難になるであろう。テンプレートのオーバーレイ・マークが不透明な材料(例えば、クロム)を用いて作られている場合、オーバーレイ・マークの下のUV硬化液がUV光に適切に曝露されないことがある。   Another concern regarding overlay alignment for imprint lithography processes using UV curable liquid material will be the visibility of alignment marks. For overlay placement error measurement, in some embodiments, two overlay marks are used, one on the template and the other on the substrate. However, because it is desirable for the template to be transparent to the curing agent, in some embodiments the template overlay marks are non-opaque lines. Rather, the template overlay marks are topographic features on the template surface. In some embodiments, this mark is made from the same material as the template. Further, UV curing may have a refractive index that is similar to the refractive index of the template material (eg, quartz). Thus, when the UV curable liquid fills the gap between the template and the substrate, it will be very difficult to recognize the overlay marks on the template. If the template overlay mark is made of an opaque material (eg, chrome), the UV curable liquid under the overlay mark may not be properly exposed to UV light.

一実施形態では、光学結像系3800によっては見られるが硬化光(例えば、UV光)に対しては不透明であるオーバーレイ・マークがテンプレート上で用いられる。このアプローチの一実施形態を図31に示す。図31では、完全に不透明な線の代わりに、テンプレート上のオーバーレイ・マーク3102は細かい偏光ライン3101から形成される。例えば、適切な細かい偏光ラインは硬化剤として使用される活性化光の波長の約1/2〜1/4の幅を有する。偏光ライン3101のこのライン幅は、2本のライン間を通る活性化光がライン下の液体のすべてを硬化させるのに十分に回折されるように十分小さくなるべきである。そのような一実施形態では、活性化光はオーバーレイ・マーク3102の偏光に従って偏光される。活性化光を偏光することにより、比較的均一な曝露がオーバーレイ・マーク3102を有する領域を含んだテンプレート領域に提供される。テンプレート上にオバーレイ・マーク3102を位置させるのに用いられる光は、広帯域光又は液体材料を硬化させないであろう特定の波長であってよい。この光は変更される必要がない。偏光されたライン3101は測定光に対して実質的に不透明であるために、オーバーレイ・マークは従来のオーバーレイ誤差測定器具を用いて可視化される。細かく偏光されるオーバーレイ・マークは電子ビーム・リソグラフィなどの既存の技術を用いてテンプレート上に作成される。   In one embodiment, overlay marks are used on the template that are seen by optical imaging system 3800 but are opaque to curing light (eg, UV light). One embodiment of this approach is shown in FIG. In FIG. 31, instead of a completely opaque line, the overlay mark 3102 on the template is formed from fine polarization lines 3101. For example, a suitable fine polarization line has a width of about 1/2 to 1/4 of the wavelength of the activation light used as the curing agent. This line width of the polarizing line 3101 should be small enough so that the activation light passing between the two lines is diffracted sufficiently to cure all of the liquid under the line. In one such embodiment, the activation light is polarized according to the polarization of overlay mark 3102. By polarizing the activation light, a relatively uniform exposure is provided to the template region including the region having the overlay mark 3102. The light used to position the overlay mark 3102 on the template may be broadband light or a specific wavelength that will not cure the liquid material. This light does not need to be changed. Since the polarized line 3101 is substantially opaque to the measurement light, the overlay mark is visualized using a conventional overlay error measurement instrument. Finely polarized overlay marks are created on the template using existing techniques such as electron beam lithography.

別の実施形態では、オーバーレイ・マークはテンプレートとは異なる材料から作られる。例えば、テンプレートのオーバーレイ・マークを形成するために選択される材料は可視光に対しては実質的に不透明であるが、硬化剤に用いられる活性化光(例えば、UV光)に対しては透過性である。例えば、Xが2より小さいSiOXがそのような材料として用いられる。特にXが約1.5であるSiOXで形成された構造体は可視光に対しては実質的に不透明であるが、UV硬化光に対しては透過性である。 In another embodiment, the overlay mark is made from a different material than the template. For example, the material selected to form the template overlay mark is substantially opaque to visible light, but transparent to activation light (eg, UV light) used in curing agents. It is sex. For example, SiO x where X is less than 2 is used as such a material. In particular, a structure formed of SiO x with X of about 1.5 is substantially opaque to visible light, but transparent to UV curing light.

一実施形態では、1つ又は複数のテンプレート・アラインメント・マークは軸外れアラインメント・プロセスを用いて行うことができる。上記のように、システムはインプリント・ヘッド及びモーション・ステージに結合された軸外れ光学撮像素子を備えている。以下の説明はモーション・ステージに取り付けられた基板を有するシステムに向けられたものであるが、そのプロセスはモーション・ステージに取り付けられたインプリント・ヘッドを有するシステムのために容易に変形できることを理解すべきである。さらに、以下の説明は倍率誤差がアラインメント・プロセスを行う前に補正されることを仮定していることを理解すべきである。倍率誤差は温度変化のために材料が膨張又は収縮するときに発生する。倍率誤差を補正する技術が、参照によって本明細書に組み入れた、2001年7月16日に出願された「High−Resolution Overlay Alignment Methods and Systems for Imprint Lithography」に米国特許出願第09/907,512号に記載されている。また、テンプレートのパターニング領域内の平面において2つの垂直方向で異なる倍率補正も整列の前に必要となるであろう。   In one embodiment, the one or more template alignment marks can be made using an off-axis alignment process. As described above, the system includes an off-axis optical imaging device coupled to the imprint head and the motion stage. Although the following description is directed to a system having a substrate attached to a motion stage, it is understood that the process can be easily modified for a system having an imprint head attached to the motion stage. Should. Further, it should be understood that the following description assumes that the magnification error is corrected before performing the alignment process. A magnification error occurs when the material expands or contracts due to temperature changes. Techniques for correcting magnification errors are described in US patent application Ser. No. 09 / 907,512, “High-Resolution Overlay Alignment Methods for Systems Lithography”, filed Jul. 16, 2001, which is incorporated herein by reference. In the issue. Also, different magnification corrections in the two vertical directions in the plane in the patterning area of the template may be required before alignment.

図46A〜Dは基板に対するテンプレートの軸外れ整列のためのシステムの略図を示す。インプリント・ヘッド3100はテンプレート3700と軸外れ結像デバイス3840を備えている。基板4600がモーション・ステージ3620に結合された基板チャック3610に取り付けられている。モーション・ステージ3620は基板の動きをテンプレートに対して実質的に平行な方向に制御するように構成されている。テンプレート光学結像システム3850がモーション・ステージと共に移動するようにモーション・ステージ3620に結合されている。このシステムはシステム・アライメント・ターゲット4630も備える。システム・アライメント・ターゲット4630は、光学結像システムに光学的に整列させられて、システムの固定された部分に結合されている。システム・アライメント・ターゲット4630はインプリント・リソグラフィ・システム又は動かない光学結像システム(例えば、光学結像システム3840)の本体に結合される。システム・アライメント・ターゲットはアラインメント測定のための固定された基準点として用いられる。   46A-D show a schematic diagram of a system for off-axis alignment of a template with respect to a substrate. The imprint head 3100 includes a template 3700 and an off-axis imaging device 3840. A substrate 4600 is attached to a substrate chuck 3610 that is coupled to a motion stage 3620. Motion stage 3620 is configured to control the movement of the substrate in a direction substantially parallel to the template. A template optical imaging system 3850 is coupled to the motion stage 3620 for movement with the motion stage. The system also includes a system alignment target 4630. System alignment target 4630 is optically aligned with the optical imaging system and coupled to a fixed portion of the system. System alignment target 4630 is coupled to the body of an imprint lithography system or a stationary optical imaging system (eg, optical imaging system 3840). The system alignment target is used as a fixed reference point for alignment measurements.

テンプレート3700と基板4600は少なくとも1つ、好適には2つの図46Aに示すようなアライメント・マークを含む。インプリント・プロセスの間、基板上に配置された液体を硬化させる前に、テンプレートのアライメント・マークは基板の対応するアライメント・マークに整列させられる。一実施形態では、整列は軸外れ光学撮像素子を用いることによって行われる。図46Aは初期化された状態にあるシステムを示す。この初期化状態では、テンプレートのアライメント・マークは基板のアライメント・マークと整列していない。しかし、光学アラインメント・システム3840、3850は、システム・アライメント・ターゲット4630と整列させられている。したがって、システム内のある固定位置に対する動作の各々の開始位置は分かっている。   Template 3700 and substrate 4600 include at least one, and preferably two, alignment marks as shown in FIG. 46A. During the imprint process, the alignment marks on the template are aligned with the corresponding alignment marks on the substrate prior to curing the liquid placed on the substrate. In one embodiment, the alignment is performed by using an off-axis optical image sensor. FIG. 46A shows the system in an initialized state. In this initialized state, the alignment mark of the template is not aligned with the alignment mark of the substrate. However, the optical alignment systems 3840, 3850 are aligned with the system alignment target 4630. Thus, the starting position of each operation relative to a certain fixed position in the system is known.

テンプレートと基板のアライメント・マークのアラインメントを実行するために、システム・アライメント・ターゲットに対するアライメント・マークの位置が決定される。図46Bに示すように、システム・アライメント・ターゲットに対するテンプレートのアライメント・マークの位置を決定するために、テンプレート・アライメント・ターゲットが光学撮像素子3850の視野に入るまでモーション・ステージ3610を移動させる。(X−Y平面の)アライメント・マークを見付けるのに必要なモーション・ステージの動きを用いて、システム・アライメント・ターゲットに対するテンプレートのアライメント・マークの位置が決定される。図46Cに示すように、基板のアライメント・マークの位置は、基板のアライメント・マークが軸外れ光学結像系3840の視野に入るまで、モーション・ステージ3610に対して基板を移動させることによって決定される。(X−Y平面の)アライメント・マークを見付けるのに必要なモーション・ステージの動きを用いて、システム・アライメント・ターゲットに対するテンプレートのアライメント・マークの位置が決定される。一実施形態では、(例えば、図46Aに示すように)モーション・ステージは初期化位置まで戻される。   In order to perform alignment of the template and substrate alignment marks, the position of the alignment marks relative to the system alignment target is determined. As shown in FIG. 46B, the motion stage 3610 is moved until the template alignment target enters the field of view of the optical imager 3850 to determine the position of the template alignment mark relative to the system alignment target. The motion stage motion necessary to find the alignment mark (in the XY plane) is used to determine the position of the template alignment mark relative to the system alignment target. As shown in FIG. 46C, the position of the substrate alignment mark is determined by moving the substrate relative to the motion stage 3610 until the substrate alignment mark is off-axis and enters the field of view of the optical imaging system 3840. The The motion stage motion necessary to find the alignment mark (in the XY plane) is used to determine the position of the template alignment mark relative to the system alignment target. In one embodiment, the motion stage is returned to the initialization position (eg, as shown in FIG. 46A).

一旦テンプレートと基板のアライメント・マークの位置が決定されると、整列は適切な位置まで基板を移動させることによって行われる。図46Dはテンプレートと基板の最終的に整列させられた状態を示している。   Once the position of the alignment mark on the template and substrate is determined, alignment is performed by moving the substrate to the appropriate position. FIG. 46D shows the final alignment of the template and the substrate.

基板上のある領域に対してテンプレートを適切に整列させるために、テンプレートに対する基板の位置がテンプレートと基板のアライメント・マークを整列させるように選択される。典型的には、2つ以上のアライメント・マークがテンプレート上に形成されている。対応するアライメント・マークも基板上に形成される。テンプレートのアラインメント・マークが基板のアラインメント・マークに対してすべて適切に整列させられると、インプリント・プロセスが実行される。   In order to properly align the template with respect to an area on the substrate, the position of the substrate relative to the template is selected to align the alignment marks on the template and the substrate. Typically, two or more alignment marks are formed on the template. Corresponding alignment marks are also formed on the substrate. Once the template alignment marks are all properly aligned with the substrate alignment marks, the imprint process is performed.

いくつかの実施形態では、テンプレートは基板に対してZ軸の回りに回転させられる。そのような実施形態では、基板上の対応するアライメント・マークに対してテンプレートの複数のアライメント・マークを整列させることは基板の単純なX−Y動きを用いては不可能なことがある。基板上の選択されたフィールドに対してテンプレートを適切に位置を合わせるために、基板(又はテンプレート)がZ軸の回りで回転させられる。本明細書ではこの回転補正を「θアラインメント」と呼ぶ。   In some embodiments, the template is rotated about the Z axis relative to the substrate. In such an embodiment, it may not be possible to align the alignment marks of the template with the corresponding alignment marks on the substrate using simple XY movement of the substrate. In order to properly align the template with respect to a selected field on the substrate, the substrate (or template) is rotated about the Z axis. In this specification, this rotation correction is referred to as “θ alignment”.

図47Aは基板4720上に配置されたテンプレート4710の俯瞰図を示す。テンプレート4710は少なくとも2つのアライメント・マークを含み、基板4720はそれに対応する少なくとも2つのアライメント・マークを含む。適切に位置が合わされた場合、テンプレートのアライメント・マークのすべてはそれに対応する基板のアライメント・マークのすべてと整列しているはずである。   FIG. 47A shows an overhead view of a template 4710 placed on a substrate 4720. Template 4710 includes at least two alignment marks, and substrate 4720 includes at least two corresponding alignment marks. When properly aligned, all of the template alignment marks should be aligned with all of the corresponding substrate alignment marks.

図47Bに示すように、最初の整列はテンプレートのアラインメント・マークの少なくとも1つが基板のアラインメント・マークの少なくとも1つと整列するように、ある位置まで基板(又はテンプレート)を移動させることによって行われる。θアラインメント誤差(及び倍率誤差)がない場合、基板をさらに任意に移動させなくても他方のアライメント・マークはマッチしているはずである。しかし、図47Bに示すように、θアラインメント誤差があるとテンプレートと基板上の他方のアライメント・マークの整列はずれるであろう。さらなるインプリントが行われる前に、θ誤差の補正が行われる。   As shown in FIG. 47B, the initial alignment is performed by moving the substrate (or template) to a position such that at least one of the alignment marks on the template is aligned with at least one of the alignment marks on the substrate. If there is no θ alignment error (and magnification error), the other alignment mark should match without further arbitrary movement of the substrate. However, as shown in FIG. 47B, the θ alignment error will cause the template and the other alignment mark on the substrate to be misaligned. The θ error is corrected before further imprinting is performed.

θ誤差補正はZ軸(すなわち、ページのX軸とY軸に対して垂直なページから延びる軸)の回りに基板(又はテンプレート)を回転させることによって行われる。図47に示すように、基板が回転することによってテンプレートと基板のアライメント・マークのすべての整列が可能となる。   θ error correction is performed by rotating the substrate (or template) about the Z axis (ie, the axis extending from the page perpendicular to the X and Y axes of the page). As shown in FIG. 47, the alignment of the alignment mark between the template and the substrate becomes possible by rotating the substrate.

θ誤差は軸外れアラインメント手順あるいはスルー・ザ・テンプレート・アラインメント手順のいずれかを用いて検出(及び補正)される。本明細書に記載するように、軸外れ技術によて種々のアライメント・マークの位置を固定された基準点(例えば、システム・アライメント・ターゲット)に対して決定できる。図47Dは基板4720上に置かれたテンプレート4710の俯瞰図を示す。テンプレート4710は少なくとも2つのアライメント・マークを含み、基板4720はそれに対応する少なくとも2つのアライメント・マークを含む。   The θ error is detected (and corrected) using either an off-axis alignment procedure or a through-the-template alignment procedure. As described herein, off-axis techniques can determine the position of various alignment marks relative to a fixed reference point (eg, a system alignment target). FIG. 47D shows an overhead view of template 4710 placed on substrate 4720. Template 4710 includes at least two alignment marks, and substrate 4720 includes at least two corresponding alignment marks.

まず、軸外れ結像デバイスを用いて2つのテンプレートのアライメント・マークと2つの基板のアライメント・マークの位置が、システム・アライメント・ターゲット4730に対して決定される。システム・アライメント・ターゲット4730は基準X軸及び基準Y軸の頂点が定める。システム・アライメント・ターゲットに対するX基準軸とY基準軸の方向が、モーション・ステージのX動きとY動きの方向によってそれぞれ決定される。テンプレートのアライメント・マークの位置を用いて基準XY軸に対する、テンプレートのアライメント・マークを通るライン4740の角度が決定される。基板のアライメント・マークの位置を用いて基準XY軸に対する、基板のアライメント・マークを通るライン4750の角度が決定される。ライン4740とライン4750の角度は標準的な幾何学的関数を用いて決定される。基準XY軸に対して決定された4740、4750の角度の差が、θアラインメント誤差を表している。   First, the positions of the two template alignment marks and the two substrate alignment marks are determined relative to the system alignment target 4730 using an off-axis imaging device. The system alignment target 4730 is defined by the vertices of the reference X axis and the reference Y axis. The directions of the X and Y reference axes relative to the system alignment target are determined by the X and Y motion directions of the motion stage, respectively. The position of the template alignment mark is used to determine the angle of line 4740 through the template alignment mark relative to the reference XY axis. The position of the substrate alignment mark is used to determine the angle of line 4750 through the substrate alignment mark relative to the reference XY axis. The angles of lines 4740 and 4750 are determined using standard geometric functions. The difference in angle between 4740 and 4750 determined with respect to the reference XY axis represents the θ alignment error.

θ誤差を決定した後、モーション・ステージを適切な量だけ回転させてこの誤差を補正する。補正されれば、X、Y基準軸に対して、テンプレートのアライメント・マークを通して引かれるライン4740の角度と、基板のアライメント・マークを通して引かれるライン4750の角度は実質的に同じになるべきである。θ補正が完了した後、テンプレートと基板のアライメント・マークはモーション・ステージのX−Y動きによって最終的な整列が行われる。その後、その整列させられたテンプレートと基板を用いてインプリント・プロセスが行われる。   After determining the θ error, the motion stage is rotated by an appropriate amount to correct this error. If corrected, the angle of the line 4740 drawn through the template alignment mark and the angle of the line 4750 drawn through the substrate alignment mark should be substantially the same with respect to the X and Y reference axes. . After the θ correction is completed, the alignment mark between the template and the substrate is finally aligned by the XY movement of the motion stage. Thereafter, an imprint process is performed using the aligned template and substrate.

別の実施形態では、スルー・ザ・テンプレート・アラインメント法を用いてθ誤差が補正され、基板に対してテンプレートが整列させられる。スルー・ザ・テンプレート・アラインメント技術は、両方のマークを観察して対応する基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの整列を観察することによって実行される。本明細書に記載するように、これはテンプレートと基板のアライメント・マークをテンプレートを通して見ることができる光学系を用いることによって行われる。   In another embodiment, the θ error is corrected using a through-the-template alignment method and the template is aligned with respect to the substrate. The through-the-template alignment technique is performed by observing both marks and observing the alignment of the template alignment marks relative to the corresponding substrate alignment marks. As described herein, this is done by using an optical system that allows the template and substrate alignment marks to be viewed through the template.

図47Eは基板4720上に置いたテンプレート4710の俯瞰図を示す。テンプレート4710は少なくとも2つのアライメント・マークを含み、基板4720はそれに対応する少なくとも2つのアライメント・マークを含む。   FIG. 47E shows an overhead view of the template 4710 placed on the substrate 4720. Template 4710 includes at least two alignment marks, and substrate 4720 includes at least two corresponding alignment marks.

図47Eに示すように、まず、スルーザ・テンプレート光学結像デバイスを用いて、モーション・ステージが第1のテンプレートのアライメント・マークを第1の基板のアライメント・マークに対して整列するように移動させられる。第2のテンプレートのアライメント・マークと第2の基板のアライメント・マークの位置は、アライメント・マークが見付かるまで光学結像デバイスをテンプレートを横断して移動させることによって決定される。アライメント・マークの場所が見付かったら、想像上のライン4740(テンプレートのアライメント・マーク間)と4750(基板のアライメント・マーク間)が算出され、2本のライン間のθ角を決定するのに用いられる。この角度はθ誤差を表している。   As shown in FIG. 47E, the motion stage is first moved using the through the template optical imaging device so that the alignment mark of the first template is aligned with the alignment mark of the first substrate. It is done. The position of the second template alignment mark and the second substrate alignment mark is determined by moving the optical imaging device across the template until the alignment mark is found. Once the location of the alignment mark is found, the imaginary lines 4740 (between the template alignment marks) and 4750 (between the substrate alignment marks) are calculated and used to determine the θ angle between the two lines. It is done. This angle represents the θ error.

一実施形態では、第2のテンプレートと基板のアライメント・マークの位置はモーション・ステージの動きによって決定される。まず第1のテンプレートと基板のアライメント・マークを図47Eに示すように合わせる。第2のテンプレートのアライメント・マークを見付けるために光学結像素子を移動させる。このマークを見付けた後、モーション・ステージを移動させるが、第1のテンプレートのアライメント・マークが光学結象素子の視野に戻されるまで光学結像素子を同じ位置に維持させる。モーション・ステージの動きが監視され、この動きを用いて第1のテンプレートのアライメント・マークに対する第2のテンプレートのアライメント・マークの位置が算出される。第1のテンプレートのアライメント・マークに対する第2のテンプレートのアライメント・マークの位置は、モーション・ステージのX動きとY動きの方向によって定められるX−Y基準平面に基づいて決定される。同様に、第2の基板のアライメント・マークが第1の基板のアライメント・マークに対して決定される。   In one embodiment, the position of the second template and substrate alignment marks is determined by the motion of the motion stage. First, the alignment marks of the first template and the substrate are aligned as shown in FIG. 47E. The optical imaging element is moved to find the alignment mark of the second template. After finding this mark, the motion stage is moved, but the optical imaging element is kept in the same position until the alignment mark of the first template is returned to the field of view of the optical conjugation element. The motion stage motion is monitored and the motion is used to calculate the position of the second template alignment mark relative to the first template alignment mark. The position of the second template alignment mark relative to the first template alignment mark is determined based on an XY reference plane defined by the direction of the X and Y motions of the motion stage. Similarly, an alignment mark on the second substrate is determined relative to the alignment mark on the first substrate.

θ誤差を決定した後、モーション・ステージを適切な量だけ回転させてこの誤差が補正される。θ補正が完了すると、テンプレートと基板のアライメント・マークはモーション・ステージのX−Y動きによって最終的なアラインメントを行う。その後、適切に整列させたテンプレートと基板を用いてインプリント・プロセスが行われる。   After determining the θ error, the error is corrected by rotating the motion stage by an appropriate amount. When the θ correction is completed, the alignment mark between the template and the substrate is finally aligned by the XY movement of the motion stage. Thereafter, an imprint process is performed using appropriately aligned templates and substrates.

別の実施形態では、軸外れアラインメントとスルー・ザ・テンプレート・アラインメントの両方を一緒に用いて基板に対してテンプレートを整列させる。この実施形態では、軸外れ法を用いて最初のアラインメントを実行し、スルー・ザ・テンプレート・アラインメントを用いて基板に対するテンプレートの位置を精密に合わせる。θ誤差補正とX−Y誤差補正は共に両技術を用いて行われる。   In another embodiment, both off-axis alignment and through-the-template alignment are used together to align the template with respect to the substrate. In this embodiment, the initial alignment is performed using an off-axis method and the template is accurately aligned with respect to the substrate using through-the-template alignment. Both θ error correction and XY error correction are performed using both techniques.

上記のθ補正アラインメント・プロセスはステップ・アンド・リピート・プロセスに使用される。ステップ・アンド・リピート・整列はグローバル・アラインメント又はフィールド・バイ・フィールド・アラインメントのいずれかによって行われてよい。グローバル・アラインメントのために、基板の2つ以上のフィールドは少なくとも2つのアライメント・マークを含むであろう。軸外れアラインメント又はスルー・ザ・テンプレート・整列は2つ以上のフィールドにおいて行われ、各フィールドにおけるθアラインメント誤差及びX−Yアラインメント誤差が決定される。任意には、各フィールドにおける整列はインプリント工程を伴ってよい。次に、各フィールドにおけるθアラインメント誤差及びY−Xアラインメント誤差を平均化して「平均アラインメント誤差」が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、基板上の任意のフィールドに適用するのに必要な補正が決定される。   The θ correction alignment process described above is used in a step and repeat process. Step-and-repeat alignment may be performed by either global alignment or field-by-field alignment. For global alignment, two or more fields of the substrate will contain at least two alignment marks. Off-axis alignment or through-the-template alignment is performed in more than one field, and the θ alignment error and XY alignment error in each field is determined. Optionally, the alignment in each field may involve an imprint process. Next, the average alignment error is determined by averaging the θ alignment error and the YX alignment error in each field. This average alignment error is used to determine the correction required to apply to any field on the substrate.

次に、平均アラインメント誤差がステップ・アンド・リピート・プロセスに使用される。ステップ・アンド・リピート・プロセスでは、各々のフィールド位置が予め決定され、リソグラフィ・システムのデータベースに格納される。インプリント中、テンプレートがデータベースに格納された座標に基づいて基板の所望の位置で方向付けされるように、モーション・ステージを移動させる。次に、テンプレートと基板は平均アラインメント誤差に基づいてアラインメント補正を受ける。活性化光硬化液はアラインメント補正の前又は後に基板の上に置かれる。活性化光を加えて活性化光硬化液を硬化させ、硬化された液体からテンプレートを分離させる。モーション・ステージを移動させて基板の別の部分の上でテンプレートが方向付けされ、このプロセスを繰り返す。   The average alignment error is then used in the step and repeat process. In the step-and-repeat process, each field position is predetermined and stored in the lithography system database. During imprinting, the motion stage is moved so that the template is oriented at the desired location on the substrate based on the coordinates stored in the database. The template and substrate are then subjected to alignment correction based on the average alignment error. The activated photocuring liquid is placed on the substrate before or after alignment correction. Activating light is applied to cure the activating light curable liquid, and the template is separated from the cured liquid. The motion stage is moved to direct the template on another part of the substrate and the process is repeated.

別の場合には、フィールド・バイ・フィールド・アラインメント・プロセスを用いることができる。インプリント中、モーション・ステージはテンプレートがデータベースに格納された座標に基づいて基板の所望の位置で方向付けされるように、モーション・ステージを移動させる。基板の各フィールドはテンプレートのアラインメント・マークに対応する2つ以上のアライメント・マークを含む。次に、テンプレートのアライメント・マークは、ウィザー軸外れ、スルー・ザ・テンプレート、又はこれらアラインメント技術の組み合わせを用いて、インプリントされている特定のフィールドにおいて基板のアライメント・マークに対して整列させる。活性化光硬化液は整列の前又は後に基板の上に置かれてよい。活性化光を加えて活性化光硬化液を硬化させ、硬化された液体からテンプレートを分離させる。モーション・ステージを移動させて基板とテンプレートの別のフィールドの上でテンプレートが方向付けされる。整列が基板の各個々のフィールドに対して行われる。   In other cases, a field-by-field alignment process can be used. During imprinting, the motion stage moves the motion stage so that the template is oriented at the desired location on the substrate based on the coordinates stored in the database. Each field of the substrate includes two or more alignment marks corresponding to the alignment marks of the template. The alignment mark of the template is then aligned with the alignment mark of the substrate in the particular field being imprinted using with-axis off-axis, through-the-template, or a combination of these alignment techniques. The activated light curable liquid may be placed on the substrate before or after alignment. Activating light is applied to cure the activating light curable liquid, and the template is separated from the cured liquid. The motion stage is moved to orient the template over different fields of the substrate and template. Alignment is performed for each individual field of the substrate.

一実施形態では、整列は散乱計測を用いて行われる。散乱計測は表面から散乱される光の特性を測定するのに用いられる技術である。基板に対するテンプレートのアラインメントのために、散乱計測は基板とテンプレート上の回折格子を使用する。インプリント・リソグラフィでは、テンプレートのアラインメント・マークと基板のアラインメント・マークは200nm未満だけ相互に離れてていても良い。したがって、本アラインメント・システムは両方のアライメント・マークを同時に見ることができる。一般に、アライメント・マーク上の入射光は相互に対するアライメント・マークの方向付けに応じて所定の形態でアライメント・マークから散乱させられる。一実施形態では、アライメント・マークが整列させられたときの光の散乱を算出して散乱プロファイルが生成される。使用中、アライメント・マークからの散乱光プロファイルが所定の散乱プロファイルと実質的に一致するまで基板又はテンプレートのいずれかを移動させることによって整列が行われる。   In one embodiment, the alignment is performed using scatterometry. Scatterometry is a technique used to measure the properties of light scattered from a surface. For alignment of the template to the substrate, scatterometry uses a substrate and a diffraction grating on the template. In imprint lithography, the alignment mark of the template and the alignment mark of the substrate may be separated from each other by less than 200 nm. Thus, the alignment system can see both alignment marks simultaneously. In general, incident light on the alignment mark is scattered from the alignment mark in a predetermined form depending on the orientation of the alignment mark relative to each other. In one embodiment, the scattering profile is generated by calculating the scattering of light when the alignment marks are aligned. In use, alignment is performed by moving either the substrate or the template until the scattered light profile from the alignment mark substantially matches the predetermined scattering profile.

インプリント・リソグラフィを用いた基板のパターン化中、パターン化されたテンプレートを基板の所定の部分の上に置く。典型的には、インプリントされている基板の部分は先に形成された構造体を有するであろう。インプリントに先立ち、パターン化されたテンプレートを基板上に先に形成された構造体に整列させる必要がある。100nm以下のインプリント・リソグラフィについては、基板上のフィーチャに対するテンプレートの整列は約25nm未満の精度を用いて、いくつかの実施形態については10nm未満の精度を用いて可能となるはずである。基板に対するテンプレートの整列は典型的にはアライメント・マークを用いて行われる。すなわち、基板とテンプレート内に形成され、所定の位置に配置されたアライメント・マークをマッチングさせる。アライメント・マークが適切に整列していると、テンプレートが基板に対して適切に整列しており、インプリント・プロセスが実行される。   During patterning of a substrate using imprint lithography, the patterned template is placed on a predetermined portion of the substrate. Typically, the portion of the substrate being imprinted will have a previously formed structure. Prior to imprinting, the patterned template needs to be aligned with the structure previously formed on the substrate. For imprint lithography of 100 nm or less, template alignment to features on the substrate should be possible with an accuracy of less than about 25 nm and for some embodiments with an accuracy of less than 10 nm. Alignment of the template with respect to the substrate is typically performed using alignment marks. That is, the alignment mark formed in the substrate and the template and arranged at a predetermined position is matched. If the alignment marks are properly aligned, the template is properly aligned with the substrate and the imprint process is performed.

一般に、整列は高出力顕微鏡を用いて行われてよい。そのような顕微鏡はアライメント・マークの像を収集する。収集された像はユーザによって解析され、ユーザは基板に対するテンプレートの位置を変えて像を整列させる、故に下の基板とテンプレートは整列させられる。10nm未満のアラインメント精度を達成できる高出力顕微鏡は非常に高価であり、インプリント・リソグラフィ・システム内に実装することは難しいであろう。   In general, the alignment may be performed using a high power microscope. Such a microscope collects images of alignment marks. The collected image is analyzed by the user and the user changes the position of the template relative to the substrate to align the images, so that the underlying substrate and template are aligned. High power microscopes that can achieve alignment accuracy of less than 10 nm are very expensive and difficult to implement in an imprint lithography system.

散乱計測はフィーチャを画像化する必要なくイメージ・データを収集する技術を提供する。一般に、散乱計測ツールは偏光解析器又は反射計などの光学ハードウェア及び光学ハードウェアによって収集されたデータを処理する散乱計測ソフトウェア・アプリケーションを搭載したデータ処理ユニットを備える。散乱計測ツールは基板とテンプレートのアラインメント・マークの近くに置くことができる、解析光源及び検出器を一般に備える。この光源はアライメント・マークの回折格子構造体の少なくとも一部分を照射する。検出器は反射光の強度又は位相などの光学的測定を行う。データ処理ユニットは検出器から光学測定値を受取り、そのデータを処理して回折格子からの散乱プロファイルを決定する。   Scatterometry provides a technique for collecting image data without having to image features. In general, scatterometry tools include optical hardware, such as an ellipsometer or reflectometer, and a data processing unit with a scatterometry software application that processes the data collected by the optical hardware. The scatterometry tool typically comprises an analytical light source and detector that can be placed near the alignment mark of the substrate and template. The light source illuminates at least a portion of the alignment mark diffraction grating structure. The detector makes an optical measurement such as the intensity or phase of the reflected light. The data processing unit receives optical measurements from the detector and processes the data to determine the scattering profile from the diffraction grating.

散乱計測ツールは特定の実施形態に応じて、単色光、白色光、又は他のいくつかの波長あるいは波長の組み合わせを用いることができる。入射光の角度も特定の実施形態に応じて変化させてよい。散乱計測ツールによって解析される光は典型的には反射成分(すなわち、入射角は反射角に等しい)と散乱成分(すなわち、入射角は反射角と等しくない)を含む。以下で考察するために、「反射」という用語は両成分を包含することを意味する。   The scatterometry tool can use monochromatic light, white light, or some other wavelength or combination of wavelengths, depending on the particular embodiment. The angle of incident light may also be varied depending on the particular embodiment. The light analyzed by the scatterometry tool typically includes a reflection component (ie, the incident angle is equal to the reflection angle) and a scattering component (ie, the incident angle is not equal to the reflection angle). As discussed below, the term “reflection” is meant to encompass both components.

テンプレートのアラインメント・マークが基板のアラインメント・マークに対して整列させられると、光は反射プロファイルを特徴付けるような形態で基板から反射する。基板のアライメント・マークに対してテンプレートのアライメント・マークがミスアライメントであると、アライメント・マークが整列させられているときに存在するであろう光の反射プロファイルと比べて、散乱計測ツールによって測定される反射プロファイル(例えば、強度、位相、偏光等)に変化が生じる。使用中、散乱計測ツールはアライメント・マークに対する反射プロファイルを測定する。使用中にアライメント・マークに対して測定された反射プロファイルの差は基板に対してテンプレートがミスアライメントであることを示している。   When the alignment mark of the template is aligned with the alignment mark of the substrate, the light reflects from the substrate in a manner that characterizes the reflection profile. If the template alignment mark is misaligned with respect to the substrate alignment mark, it is measured by the scatterometry tool compared to the light reflection profile that would be present when the alignment mark is aligned. Changes in the reflection profile (eg, intensity, phase, polarization, etc.). In use, the scatterometry tool measures the reflection profile for the alignment mark. The difference in reflection profile measured against the alignment mark during use indicates that the template is misaligned with respect to the substrate.

散乱計測ツールのデータ処理ユニットは測定された反射プロファイルを基準反射プロファイル・ライブラリと比較する。測定された反射プロファイルと基準反射プロファイルとの間の差を用いて基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの整列が決定される。別の場合には、2つの格子が整列させられたとき、通常の入射ビームからの散乱パターンは対称的、すなわち、+及び−1次であるか、同一であるか、あるいは2つの反対の低い角度の入射光からの任意の次数(ゼロを含む)は同一であるべきである。複数の波長からの対称的信号は引き算され、その差を合計して整列が測定され、基板又はテンプレートを移動させてその合計が最小化されるであろう。   The data processing unit of the scatterometry tool compares the measured reflection profile with a reference reflection profile library. The difference between the measured reflection profile and the reference reflection profile is used to determine the alignment of the template alignment mark with respect to the substrate alignment mark. In other cases, when the two gratings are aligned, the scattering pattern from the normal incident beam is symmetric, ie, + and −1 orders, identical, or two opposite low Any order from the incident light at an angle (including zero) should be the same. Symmetric signals from multiple wavelengths will be subtracted and the differences will be summed to determine alignment, and moving the substrate or template will minimize the sum.

散乱計測は光学結像プロセスに比べ利点を提供する。散乱計測ツールの光学的要件は結像システムよりも非常に少なくなる。さらに、散乱計測は、顕微鏡などの光学結像で倍を用いて収集することのできないさらなる(光の位相及び偏光などの)光学情報の収集を可能にする。   Scatterometry offers advantages over optical imaging processes. The optical requirements for scatterometry tools are much less than for imaging systems. In addition, scatterometry allows the collection of additional optical information (such as light phase and polarization) that cannot be collected using magnification in optical imaging such as a microscope.

図48Aに例示的アライメント・マークを示す。アライメント・マーク4800は、基板4820(例えば、テンプレート又は転写層がその上に形成されている基板)内に形成され、共に回折格子(例えば、4825、4827)となる複数のトレンチ4810を含む。図48Bにアライメント・マーク4800を断面図で示す。典型的には、回折格子は基板内に複数の溝をエッチングすることによって形成される。この溝は実質的に同じ幅と深さを有し、等しく離間している。X、Y軸に沿って整列させることができるように、回折格子の少なくとも2つのセットが使用される。図48Aに示すように、第1のグループのトレンチ4825が第1の軸(例えば、X軸)に沿った整列のための回折格子となる。第2のグループのトレンチ4827が第2の軸(例えば、Y軸)に沿った整列のための回折格子となる。   An exemplary alignment mark is shown in FIG. 48A. The alignment mark 4800 is formed in a substrate 4820 (eg, a substrate on which a template or transfer layer is formed) and includes a plurality of trenches 4810 that together become a diffraction grating (eg, 4825, 4827). FIG. 48B shows an alignment mark 4800 in a cross-sectional view. Typically, the diffraction grating is formed by etching a plurality of grooves in the substrate. The grooves have substantially the same width and depth and are equally spaced. At least two sets of diffraction gratings are used so that they can be aligned along the X and Y axes. As shown in FIG. 48A, the first group of trenches 4825 provide a diffraction grating for alignment along a first axis (eg, the X axis). A second group of trenches 4827 provides a diffraction grating for alignment along a second axis (eg, the Y axis).

アライメント・マークの代替実施形態を図48Cに示す。少なくとも4セットの回折格子が基板に対するテンプレートのアラインメントに使用される。回折格子は上記のように基板にエッチングされた複数のトレンチから形成される。2つの回折格子4830、4840が基板に対するテンプレートの粗アラインメントに用いられる。粗アラインメントの格子は実質的に同じ幅と深さを有しかつ等しく離された複数のトレンチから形成される。この粗アラインメントの回折格子のトレンチは約1μm〜約3μmの間の距離で離間される。この範囲の間隔を有する回折格子を用いて、最高約100nmの精度で基板に対してテンプレートが整列させられる。回折格子4830は第1の軸(例えば、X軸)に沿ったアラインメントに使用される。回折格子4840は第2の軸(例えば、Y軸)に沿ったアラインメントに使用される。   An alternative embodiment of the alignment mark is shown in FIG. 48C. At least four sets of diffraction gratings are used for template alignment to the substrate. The diffraction grating is formed from a plurality of trenches etched into the substrate as described above. Two diffraction gratings 4830, 4840 are used for coarse alignment of the template to the substrate. The coarse alignment grid is formed from a plurality of equally spaced trenches having substantially the same width and depth. The coarse alignment grating trenches are spaced at a distance of between about 1 μm and about 3 μm. Using diffraction gratings with spacing in this range, the template is aligned with respect to the substrate with an accuracy of up to about 100 nm. The diffraction grating 4830 is used for alignment along a first axis (eg, the X axis). The diffraction grating 4840 is used for alignment along a second axis (eg, the Y axis).

約100nmより小さいフィーチャ・サイズを有する構造体を表面状にインプリントする場合、その精度では様々なパターン化層を適切に方向付けできるようにするために十分ではない。高精度整列のために、さらなる格子構造体4850、4860が使用される。高精度回折格子が、実質的に同じ幅と深さを有し、かつ等しく離された複数のトレンチから形成される。この高精度アラインメント回折格子は約100nm〜約1000nmの距離をおいて離されている。この範囲の間隔を有する回折格子を用いて、最高約5nmの精度で基板に対してテンプレートを整列させることができる。回折格子4850は第1の軸(例えば、X軸)に沿ったアラインメントに使用される。回折格子4860は第2の軸(例えば、Y軸)に沿ったアラインメントに使用される。   When a structure having a feature size of less than about 100 nm is imprinted on the surface, the accuracy is not sufficient to allow proper orientation of the various patterned layers. Additional grid structures 4850, 4860 are used for high precision alignment. A high precision diffraction grating is formed from a plurality of equally spaced trenches having substantially the same width and depth. The high precision alignment diffraction gratings are separated by a distance of about 100 nm to about 1000 nm. Using diffraction gratings with spacing in this range, the template can be aligned with respect to the substrate with an accuracy of up to about 5 nm. The diffraction grating 4850 is used for alignment along a first axis (eg, the X axis). The diffraction grating 4860 is used for alignment along a second axis (eg, the Y axis).

図49はテンプレートのアライメント・マーク4910と基板のアライメント・マーク4920との間のアラインメントを決定するのに用いられる散乱計測ツールの一構成を示す。散乱計測ツールは図示のようなアライメント・マークに導かれる入射光ビーム4930を発生する。入射光ビーム4930は白色光源又は複数の波長の光を発生することのできる他の任意の光源から発生される。この光を発生させるのに用いられる光源は、本明細書に記載したようなインプリント・システムのインプリント・ヘッド内に配置される。別の場合には、光源はインプリント・ヘッド外部の本体に結合されてよく、光をテンプレートに導くために光学システムが用いられる。   FIG. 49 shows one configuration of the scatterometry tool used to determine the alignment between the template alignment mark 4910 and the substrate alignment mark 4920. The scatterometry tool generates an incident light beam 4930 that is directed to an alignment mark as shown. Incident light beam 4930 is generated from a white light source or any other light source capable of generating multiple wavelengths of light. The light source used to generate this light is placed in the imprint head of an imprint system as described herein. In another case, the light source may be coupled to a body external to the imprint head and an optical system is used to direct the light to the template.

光源からの光がアライメント・マークに入射すると、この光は図49に示すように散乱する。当該技術分野では知られているように、光の散乱は異なる角度で最大の光強度を発生するように生じる。異なる光強度の最大値が発生される角度は、異なる回折次数に相当する。典型的には、光が回折格子から反射されるときに複数の次数が生じる。本明細書で用いるように、ゼロ次数とは入射光と同じ光路に沿って光源に再反射される光を意味する。図49に示すように、入射光ビーム4930に沿って光源に再反射された光はゼロ次である。1次光は入射角とは異なる角度に沿って回折格子から反射される。図49に示すように、光線4942、4944は正の1次(すなわち、次数+1)に沿って発生した光を表し、光線4952、4954は負の1次(すなわち次数−1)に沿って発生した光を表す。+1及び−1次を示したが、他の次数の光(例えば、N次。nは1以上)が使用されるこを理解すべきである。   When light from the light source enters the alignment mark, the light is scattered as shown in FIG. As is known in the art, light scattering occurs to produce maximum light intensity at different angles. The angle at which the maximum value of the different light intensity is generated corresponds to a different diffraction order. Typically, multiple orders occur when light is reflected from the diffraction grating. As used herein, zero order means light that is re-reflected by a light source along the same optical path as incident light. As shown in FIG. 49, the light re-reflected by the light source along the incident light beam 4930 is zero order. The primary light is reflected from the diffraction grating along an angle different from the incident angle. As shown in FIG. 49, rays 4942 and 4944 represent light generated along the positive first order (ie, order +1), and rays 4952 and 4954 are generated along the negative first order (ie, order −1). Represents light. Although +1 and −1 orders are shown, it should be understood that other orders of light (eg, N order, where n is 1 or greater) are used.

使用中、基板から(及びテンプレートを通して)反射された光は検出器4960によって収集される。一実施形態では、検出器4960は複数の位置で光学的性質を同時に測定することのできるアレイ検出器である。光が回折格子から散乱されるとき、それぞれの波長の光は異なって散乱される。一般に、すべての波長は回折次数の1つに沿って散乱されるが、異なる波長の光は僅かに異なる角度で散乱される。図49は2つの異なる波長の光が+1次及び−1次に沿ってどのように反射されるかを示している。散乱角度の差はこの説明のために誇張されていることに注意すべきである。+1次を参照すると、光ビーム4942は赤色光を表し、光ビーム4944は青色光を表す。−1次に関しては、光ビーム4952は赤色光を表し、光ビーム4954は青色光を表す。図示のように、赤色光ビームと青色光ビームは検出器の異なる部分に入射する。検出器4960はある配列の光検出素子を備えている。光検出素子の寸法と場所は様々な波長の光を利用可能にするようなものである。図49に示すように、赤色光4942は青色光4944とは異なる光検出素子に入射する。したがって、散乱計測ツールは複数の波長の光の特性を同時に測定できる。   In use, light reflected from the substrate (and through the template) is collected by detector 4960. In one embodiment, detector 4960 is an array detector that can simultaneously measure optical properties at multiple locations. When light is scattered from the diffraction grating, the light of each wavelength is scattered differently. In general, all wavelengths are scattered along one of the diffraction orders, but light of different wavelengths is scattered at slightly different angles. FIG. 49 shows how light of two different wavelengths is reflected along the + 1st order and the −1st order. It should be noted that the scattering angle difference is exaggerated for this explanation. Referring to the + 1st order, the light beam 4942 represents red light and the light beam 4944 represents blue light. For the minus first order, light beam 4952 represents red light and light beam 4954 represents blue light. As shown, the red and blue light beams are incident on different portions of the detector. The detector 4960 includes an array of light detection elements. The size and location of the light detection element is such that light of various wavelengths can be used. As shown in FIG. 49, the red light 4942 is incident on a light detection element different from the blue light 4944. Therefore, the scattering measurement tool can simultaneously measure the characteristics of light having a plurality of wavelengths.

複数の波長の光で散乱を測定する利点は、位相誤差が平均化されることにある。位相誤差は回折格子を形成するトレンチのエッチングの不規則さから生じる。例えば、壁が平行ではないか、あるいはトレンチの底部が曲がっている場合、光散乱は予想されたモデルにならないであろう。そのような誤差は解析に用いられる光の波長に応じて変動し易い。例えば、トレンチを形成する際の処理誤差は青色光の場合よりも赤色光の場合にずれがより多い。複数の波長における読取値を考慮することによって、その信号を平均化してより正確なアラインメント用の指針が作られる。   The advantage of measuring scattering with multiple wavelengths of light is that the phase error is averaged. The phase error results from irregular etching of the trenches that form the diffraction grating. For example, if the walls are not parallel or if the bottom of the trench is bent, light scattering will not be the expected model. Such an error is likely to vary depending on the wavelength of light used for analysis. For example, the processing error when forming the trench is more shifted in the case of red light than in the case of blue light. By considering readings at multiple wavelengths, the signals are averaged to create a more accurate alignment guideline.

代替実施形態では、図50に示すように、アライメント・マークからの反射光は図49について示したように散乱される。様々な波長の光を補足するために検出器の分解能に依存する代わりに、光学素子5070を用いて反射光を分ける。上記のように、テンプレートのアライメント・マーク5010と基板のアライメント・マーク5020は入射光5030で照射される。入射光5030はテンプレートによって定められた平面に対して垂直である方向に導かれる。アライメント・マークの回折格子から反射された光は+1次(5040)と−1次(5050)に沿って解析される。この実施形態では、光学素子5070が基板と検出器5060との間の光路内に置かれる。光学素子5070は光の波長に基づいて異なる角度で光を回折させるように構成される。例えば、光学素子5070は(例えば、分光光度計の一部である)回折格子又はプリズムであってよい。プリズムや回折格子はともに光を光の波長に基づいて異なる角度で分散させる。図50に示すように、赤色光は青色光とは異なる角度で分散させられる。図50には単一の素子として示しているが、光学素子5070は2つの個々の素子から構成されることを理解すべきである。さらに、光学素子5070と検出器5060を個別の素子として示しているが、これらの素子は単一のデバイス(例えば、分光光度計)に組み込まれてよいことを理解すべきである。   In an alternative embodiment, as shown in FIG. 50, the reflected light from the alignment mark is scattered as shown for FIG. Instead of relying on detector resolution to capture light of various wavelengths, optical element 5070 is used to separate the reflected light. As described above, the alignment mark 5010 of the template and the alignment mark 5020 of the substrate are irradiated with the incident light 5030. Incident light 5030 is directed in a direction that is perpendicular to the plane defined by the template. The light reflected from the diffraction grating of the alignment mark is analyzed along the + 1st order (5040) and the -1st order (5050). In this embodiment, optical element 5070 is placed in the optical path between the substrate and detector 5060. The optical element 5070 is configured to diffract light at different angles based on the wavelength of the light. For example, the optical element 5070 may be a diffraction grating or a prism (eg, part of a spectrophotometer). Both prisms and diffraction gratings disperse light at different angles based on the wavelength of the light. As shown in FIG. 50, red light is dispersed at a different angle from blue light. Although shown as a single element in FIG. 50, it should be understood that optical element 5070 is comprised of two individual elements. Further, although optical element 5070 and detector 5060 are shown as separate elements, it should be understood that these elements may be incorporated into a single device (eg, a spectrophotometer).

別の場合には、光学素子5070はレンズであってよい。光学素子5070がレンズの場合、光がレンズを通るときに分散が起こる。分散の程度は、一部はレンズ材料の屈折率に基づく。分散の程度は光の波長にも基づく。様々な波長の光が様々な角度で分散されるであろう。これは「色収差」として知られている事象を生じる。色収差を利用して様々な波長への光の分離が促進される。いくつかの実施形態では、2枚のレンズが用いられてよく、1つは光の各次数に用いられる。   In other cases, the optical element 5070 may be a lens. If the optical element 5070 is a lens, dispersion occurs when light passes through the lens. The degree of dispersion is based in part on the refractive index of the lens material. The degree of dispersion is also based on the wavelength of light. Different wavelengths of light will be dispersed at different angles. This results in an event known as “chromatic aberration”. Chromatic aberration is used to promote the separation of light into various wavelengths. In some embodiments, two lenses may be used, one for each order of light.

上記のような散乱計測はインプリント・リソグラフィ・プロセスに用いられる。一実施形態では、所定量の活性化硬化液がインプリントされる基板の一部の上に置かれる。パターン化されたテンプレートがその基板に近接して配置される。一般に、このテンプレートは200nm小さい距離だけ基板から離される。基板上に先に形成された構造体に対してパターン化されたテンプレートを確実に整列させるために、テンプレート・アライメント・ターゲットが基板アライメント・ターゲットに対して整列させられる。このテンプレートこのテンプレート・アライメント・ターゲットは整列のために散乱技術を使用できるようにするための回折格子を含む。基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの最初の整列はマークの光学撮像を用いて行われる。マークはパターン識別ソフトウェアを用いて整列させられる。このようなアラインメントを用いて約1μ内のアラインメント精度で行われる。   Scatterometry as described above is used in imprint lithography processes. In one embodiment, a predetermined amount of activated curable liquid is placed on a portion of the substrate to be imprinted. A patterned template is placed in close proximity to the substrate. Generally, this template is separated from the substrate by a distance as small as 200 nm. A template alignment target is aligned with the substrate alignment target to ensure alignment of the patterned template with respect to the previously formed structure on the substrate. The template The template alignment target includes a diffraction grating to allow scattering techniques to be used for alignment. Initial alignment of the template alignment mark with respect to the substrate alignment mark is performed using optical imaging of the mark. The marks are aligned using pattern identification software. Using such an alignment, the alignment accuracy is within about 1 μm.

散乱計測は整列の次の反復にも用いられる。一実施形態では、アライメント・マークは図48Cに示すようなアライメント・マークなどの粗アラインメント回折格子を含んでよい。アライメント・マークの粗アラインメントは粗アラインメント回折格子を用いて実行される。アライメント・マークの高精度整列は高精度アラインメント回折格子を用いて実行される。すべてのアラインメント測定はテンプレートと基板との間に配置される活性化光硬化液を用いて行われる。本明細書に記載するように、光学結像デバイスを用いて最初の整列が行われる。散乱計測を行う前に、光学結像デバイスは光源とテンプレートとの間の光路外に移動させられる。別の場合には、光源からの光は光学結像デバイスが光源とテンプレートとの間の光路内に存在しないようなときに導かれる。   Scatterometry is also used for the next iteration of alignment. In one embodiment, the alignment mark may include a coarse alignment diffraction grating such as an alignment mark as shown in FIG. 48C. Coarse alignment of alignment marks is performed using a coarse alignment diffraction grating. High-precision alignment of the alignment marks is performed using a high-precision alignment diffraction grating. All alignment measurements are made using an activated photocuring liquid placed between the template and the substrate. As described herein, initial alignment is performed using an optical imaging device. Prior to performing scatterometry, the optical imaging device is moved out of the optical path between the light source and the template. In other cases, light from the light source is directed when the optical imaging device is not in the optical path between the light source and the template.

一実施形態では、光はテンプレートによって定められた平面に対して垂直にテンプレートと基板のアライメント・マークに導かれる。+1次及び−1次に沿って散乱する光は複数の波長で解析される。+1次で散乱された光の強度レベルは、−1次で散乱された光の光強度レベルと比較される。テンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークが整列させられている場合、強度は任意の所定の波長で実質的に同一になるはずである。+1次と−1次との間の光の強度に差がある場合、アライメント・マークがずれていることを示している。複数の波長におけるミスアライメントの程度の比較を用いてアライメント・マークの「平均」ミスアライメントが生成される。   In one embodiment, the light is directed to the template and substrate alignment marks perpendicular to the plane defined by the template. Light scattered along the + 1st order and the -1st order is analyzed at multiple wavelengths. The intensity level of light scattered in the + 1st order is compared with the light intensity level of light scattered in the −1st order. If the template alignment mark and the substrate alignment mark are aligned, the intensities should be substantially the same at any given wavelength. If there is a difference in light intensity between the + 1st order and the −1st order, it indicates that the alignment mark is shifted. A comparison of the degree of misalignment at multiple wavelengths is used to generate an “average” misalignment of the alignment marks.

テンプレートと基板のアライメント・マークの平均ミスアライメントを用いて、アライメント・マークを適切に整列させるために基板に対するテンプレートの位置において必要とされる補正が決定される。一実施形態では、基板は基板モーション・ステージ上に配置される。散乱計測を用いて算出された平均ミスアライメントによって決定されるような適切な方法で基板を移動させることによって、アラインメントを行うことができる。テンプレートと基板が適切に整列させられた後、液体の硬化に続いて、硬化された液体からのテンプレートの分離が行われる。   The average misalignment of the template and substrate alignment marks is used to determine the correction required at the position of the template relative to the substrate in order to properly align the alignment marks. In one embodiment, the substrate is placed on a substrate motion stage. Alignment can be performed by moving the substrate in a suitable manner as determined by average misalignment calculated using scatterometry. After the template and substrate are properly aligned, the liquid is cured and then the template is separated from the cured liquid.

図51はテンプレートのアライメント・マーク5110と基板のアライメント・マーク5120との間の整列の決定に用いられる散乱計測ツールの代替的構成を示す。散乱計測ツール5100は基板からの2つのゼロ次反射を用いてアライメント・マークのアラインメントを決定する。2つの光源は図示のようなアライメント・マークまで導かれる2つの入射光ビーム5130、5135を発生させる。入射光ビーム5130、5135はテンプレート(又は基板)の平面に対して実質的には垂直ではない方向に導かれる。入射光ビーム5130、5135は、白色光源又は複数の波長の光を発生する任意の光源から生成される。入射光ビーム5130、5135はビーム・スプリッタ5192、5194をそれぞれ通される。   FIG. 51 shows an alternative configuration of the scatterometry tool used to determine the alignment between the template alignment mark 5110 and the substrate alignment mark 5120. The scatterometry tool 5100 uses the two zero order reflections from the substrate to determine the alignment mark alignment. The two light sources generate two incident light beams 5130, 5135 that are directed to an alignment mark as shown. Incident light beams 5130 and 5135 are directed in directions that are not substantially perpendicular to the plane of the template (or substrate). Incident light beams 5130 and 5135 are generated from a white light source or any light source that generates light of multiple wavelengths. Incident light beams 5130 and 5135 are passed through beam splitters 5192 and 5194, respectively.

光源からの光がアライメント・マークに入射すると、この光は上記のように散乱される。ゼロ次光とは入射光と同じ光路に沿って光源に再反射される光である。光に向かって再反射される光はビーム・スプリッタ5192、5194によって検出器5160、5162に向かってさらに反射する。一実施形態では、検出器5160、5162は複数の位置で光の特性を同時に測定できるアレイ検出器である。光が回折格子で散乱するとき、個々の波長の光が異なって散乱する。一般に、すべての波長は回折次数の1つに沿って散乱するが、上記のように、異なる波長の光は僅かに異なった角度で散乱する。散乱角度の差は説明のために誇張されていることに注意すべきである。入射光ビーム5130の場合、光ビーム5142は赤色光を表し、光ビーム5144は青色光を表す。入射光ビーム5135の場合、光ビーム5152は赤色光を表し、光ビーム5154は青色光を表す。示したように、赤色光ビームと青色光ビームは検出器の異なる部分に入射する。検出器5160は検出素子のアレイを含む。光検出素子の寸法と場所は様々な波長の光の解析が可能になるようになっている。図51に示すように、赤色光5142は青色光5144とは異なる光検出素子に入射する。したがって、散乱計測ツールは複数の波長で光の特性を同時に測定する。アレイ検出器の使用は、基板又はテンプレートの配向の小さな変化又は次数のピークの位置の変化を生じさせるあらゆる機械的変化を検出できかつ強度を正確に検出できるという利点を有する。   When light from the light source enters the alignment mark, the light is scattered as described above. Zero-order light is light that is re-reflected by the light source along the same optical path as the incident light. Light re-reflected toward the light is further reflected by beam splitters 5192 and 5194 toward detectors 5160 and 5162. In one embodiment, detectors 5160 and 5162 are array detectors that can simultaneously measure light characteristics at multiple locations. When light scatters at a diffraction grating, light of individual wavelengths scatters differently. In general, all wavelengths scatter along one of the diffraction orders, but as mentioned above, light of different wavelengths scatters at slightly different angles. It should be noted that the scattering angle difference is exaggerated for illustrative purposes. In the case of incident light beam 5130, light beam 5142 represents red light and light beam 5144 represents blue light. In the case of incident light beam 5135, light beam 5152 represents red light and light beam 5154 represents blue light. As shown, the red and blue light beams are incident on different parts of the detector. Detector 5160 includes an array of detector elements. The size and location of the photodetection element enables analysis of light of various wavelengths. As shown in FIG. 51, red light 5142 is incident on a light detection element different from blue light 5144. Therefore, the scattering measurement tool simultaneously measures the light characteristics at a plurality of wavelengths. The use of an array detector has the advantage that it can detect any mechanical change that causes a small change in the orientation of the substrate or template or a change in the position of the order peak and can accurately detect the intensity.

図51に示した波散乱計測システムは最も強い反射信号(すなわち、ゼロ次信号)をアラインメントに利用する。一般に、格子のアラインメントの差は、入射光が格子に対して垂直のときには、ゼロ次の回折はあまり大きいものではない。垂直ではない角度の入射光を用いることによって、ゼロ次は格子のアラインメントに対してより大きな感度を示す。また、波散乱計測システムのこの光路によって、光学結像デバイス5180をシステムの中心に設置することができるようになる。本明細書に記載のように、光学結像デバイス5180はテンプレートと基板のアライメント・マークの粗アラインメントに使用される。波散乱計測システムを用いたテンプレートと基板のアラインメント中に、光学結像デバイスの移動が必要となるであろう。   The wave scatter measurement system shown in FIG. 51 uses the strongest reflected signal (that is, the zero order signal) for alignment. In general, the difference in grating alignment is such that the zero order diffraction is not very large when the incident light is perpendicular to the grating. By using incident light at a non-normal angle, the zero order is more sensitive to grating alignment. This optical path of the wave scatter measurement system also allows the optical imaging device 5180 to be placed at the center of the system. As described herein, the optical imaging device 5180 is used for coarse alignment of template and substrate alignment marks. Movement of the optical imaging device may be required during template and substrate alignment using a wave scatterometry system.

代替実施形態では、図52に示すように、アライメント・マークからの反射光は図51について記載したように散乱される。様々な波長の光を補足するために検出器の分解能に依存する代わりに、反射光が光学素子5272、5274を用いて分けられる。上記のように、テンプレートのアライメント・マーク5210と基板のアライメント・マーク5220は入射光5230、5235の2本のビームで照射される。入射光5230、5235はテンプレートによって定められた平面に対して垂直ではないある方向に導かれる。アライメント・マークの回折格子から反射された光は、ビーム・スプリッタ5292、5294を用いて光を反射することによってゼロ次に沿って解析される。この実施形態では、光学素子5272、5274は基板と検出器5260との間の光路内に置かれる。光学素子5272、5274は光の波長に基づいて光を様々な角度で分散させるように構成される。例えば、光学素子5272、5274は(例えば、分光光度計の一部である)回折格子又はプリズムであってよい。別の場合には、光学素子5272、5274は色収差を有するレンズであってよい。   In an alternative embodiment, as shown in FIG. 52, the reflected light from the alignment mark is scattered as described for FIG. Instead of relying on detector resolution to capture light of different wavelengths, the reflected light is split using optical elements 5272, 5274. As described above, the alignment mark 5210 of the template and the alignment mark 5220 of the substrate are irradiated with two beams of incident light 5230 and 5235. Incident light 5230, 5235 is directed in a direction that is not perpendicular to the plane defined by the template. The light reflected from the alignment mark diffraction grating is analyzed along the zero order by reflecting the light using beam splitters 5292, 5294. In this embodiment, optical elements 5272, 5274 are placed in the optical path between the substrate and detector 5260. The optical elements 5272, 5274 are configured to disperse light at various angles based on the wavelength of the light. For example, the optical elements 5272, 5274 may be diffraction gratings or prisms (eg, part of a spectrophotometer). In another case, the optical elements 5272 and 5274 may be lenses having chromatic aberration.

代替実施形態では、図53に示すように、アライメント・マークからの反射光が図51について示したように散乱される。様々な波長の光を補足するために検出器の分解能に依存する代わりに、反射光が光学素子5372、5374を用いて分割される。アライメント・マークから反射される光はビーム・スプリッタ5392、5394によって光ファイバ・ケーブル5376、5378にそれぞれ導かれる。光ファイバ・ケーブルはインプリント・システムからの光を学素子5372、5374に運ぶ。光学素子5372、5374は光の波長に基づいて光を様々な角度で分散させるように構成される。例えば、光学素子5372、5374は(例えば、分光光度計の一部である)回折格子又はプリズムである。別の場合には、光学素子5372、5374は色収差を示すレンズである。そのような実施形態の利点は光学システムの一部分がインプリント・システムから分離されていることである。このことによってインプリント・システムの寸法を最小に保つことが可能となる。   In an alternative embodiment, as shown in FIG. 53, the reflected light from the alignment mark is scattered as shown for FIG. Instead of relying on detector resolution to capture light of various wavelengths, the reflected light is split using optical elements 5372, 5374. Light reflected from the alignment mark is guided to fiber optic cables 5376 and 5378 by beam splitters 5392 and 5394, respectively. The fiber optic cable carries light from the imprint system to the academic elements 5372, 5374. The optical elements 5372 and 5374 are configured to disperse light at various angles based on the wavelength of the light. For example, optical elements 5372, 5374 are diffraction gratings or prisms (eg, part of a spectrophotometer). In another case, the optical elements 5372 and 5374 are lenses that exhibit chromatic aberration. The advantage of such an embodiment is that a portion of the optical system is separated from the imprint system. This allows the imprint system dimensions to be kept to a minimum.

テンプレートのアライメント・マーク5410と基板のアライメント・マーク5420との間の整列の決定に用いられる散乱計測ツールの構成の代替実施形態を図54に示す。2つの光源が、図示のようなアライメント・マークまで導かれる2つの入射光ビーム5430、5435を発生する。入射光ビーム5430、5435はテンプレート(又は基板)の平面に対して実質的には垂直ではない方向に導かれる。入射光ビーム5430、5435は、白色光源又は複数の波長の光を発生することのできる他の任意の光源から生成される。入射光ビーム5430、5435はビーム・スプリッタ5492、5494をそれぞれ通される。   An alternative embodiment of the configuration of the scatterometry tool used to determine the alignment between the template alignment mark 5410 and the substrate alignment mark 5420 is shown in FIG. Two light sources generate two incident light beams 5430, 5435 which are directed to alignment marks as shown. Incident light beams 5430, 5435 are directed in a direction that is not substantially perpendicular to the plane of the template (or substrate). Incident light beams 5430, 5435 are generated from a white light source or any other light source capable of generating multiple wavelengths of light. Incident light beams 5430 and 5435 are passed through beam splitters 5492 and 5494, respectively.

光源からの光がアライメント・マークに入射すると、この光は図54に示すように散乱する。図54に示すように、入射光ビーム5430と入射光ビーム5435に沿って光源に再反射された光はゼロ次である。1次光は入射角とは異なる角度に沿って回折格子から反射する。図54に示すように、光線5440は入射光ビーム5430の+1次に沿って発生した光を表す。光線5450は入射光ビーム5440の+1を表す。−1次のビームは示していない。+1次を示したが、他の次数の光(例えば、n次。nは1以上)を使用できるこを理解すべきである。   When the light from the light source enters the alignment mark, the light is scattered as shown in FIG. As shown in FIG. 54, the incident light beam 5430 and the light re-reflected by the light source along the incident light beam 5435 are of zero order. The primary light is reflected from the diffraction grating along an angle different from the incident angle. As shown in FIG. 54, light ray 5440 represents light generated along the + 1st order of incident light beam 5430. Ray 5450 represents +1 of the incident light beam 5440. The first order beam is not shown. Although the + 1st order is shown, it should be understood that other orders of light (eg, nth order, where n is greater than 1) can be used.

アライメント・マークから反射した光はビーム・スプリッタ5492、5494によって光ファイバ・ケーブル5476、5478にそれぞれ導かれる。光ファイバ・ケーブルはインプリント・システムからの光を光学素子5472、5474に送る。光学素子5472、5474は光をその光の波長に基づいて様々な角度で分散するように構成される。例えば、光学素子5472、5474は(例えば、分光光度計の一部である)回折格子又はプリズムである。別の場合には、光学素子5472、5474は色収差を示すレンズである。   Light reflected from the alignment mark is guided to fiber optic cables 5476 and 5478 by beam splitters 5492 and 5494, respectively. The fiber optic cable sends light from the imprint system to the optical elements 5472, 5474. Optical elements 5472 and 5474 are configured to disperse light at various angles based on the wavelength of the light. For example, optical elements 5472, 5474 are diffraction gratings or prisms (eg, part of a spectrophotometer). In other cases, the optical elements 5472, 5474 are lenses that exhibit chromatic aberration.

ビーム・スプリッタ5492、5494は反射光の一部を通過させる。ビーム・スプリッタを通るその光の一部が光検出器5462、5464を用いて解析される。光検出器を用いてビーム・スプリッタ5492、5494を通過するすべての光の全体的強度が決定される。光の全体的強度に関するデータを用いてテンプレートと基板のアライメントが決定される。一実施形態では、アラインメントが、n次(例えば、+1)反射光の分光光度計解析によって決定された誤差測定値及び光強度測定値の平均として決定される。   Beam splitters 5492 and 5494 allow a part of the reflected light to pass through. A portion of the light passing through the beam splitter is analyzed using photodetectors 5462, 5464. A photodetector is used to determine the overall intensity of all light passing through beam splitters 5492, 5494. Data on the overall intensity of light is used to determine the alignment between the template and the substrate. In one embodiment, the alignment is determined as the average of the error measurement and the light intensity measurement determined by spectrophotometric analysis of the nth order (eg, +1) reflected light.

上記実施形態の任意のものを様々な構成のために結合できることを理解すべきである。さらに、テンプレートと基板のアライメント・マークのアラインメントを決定するのに用いられる光の特性には光の強度及び光の偏光を含むことを理解すべきである。   It should be understood that any of the above embodiments can be combined for various configurations. Further, it should be understood that the characteristics of the light used to determine the alignment of the template and substrate alignment marks include light intensity and light polarization.

インプリント・リソグラフィ・プロセスのすべての実施形態では、液体が基板上に分配される。以下の説明は基板上に液体を分配させることに向けられたものであるが、テンプレート上に液体を分配させるときにも同じ液体分配技術が使用されることを理解すべきである。液体分配は入念に制御されるプロセスである。一般に、液体分配は所定量の液体が基板上の適切な場所内に分配されるように制御される。さらに、液体の量も制御される。液体の適切な量と液体の適切な場所の組み合わせは、本明細書に記載の液体分配システムを用いて制御される。特に、ステップ・アンド・リピート・プロセスは液体の量と液体の配置の組み合わせを用いてパターン化を特定のフィールドに限定する。   In all embodiments of the imprint lithography process, liquid is dispensed onto the substrate. Although the following description is directed to dispensing liquid on a substrate, it should be understood that the same liquid dispensing technique is used when dispensing liquid onto a template. Liquid dispensing is a carefully controlled process. In general, liquid dispensing is controlled so that a predetermined amount of liquid is dispensed into the appropriate location on the substrate. Furthermore, the amount of liquid is also controlled. The combination of the appropriate amount of liquid and the appropriate location of the liquid is controlled using the liquid dispensing system described herein. In particular, the step-and-repeat process uses a combination of liquid volume and liquid placement to limit patterning to a specific field.

種々の液体分配パターンが用いられる。いくつかの実施形態では、吐出ベースの液体ディスペンサ・チップとインプリント部材との間の相対的動作を用いてインプリント部材の一部の上に実質的に連続的なラインを有するパターンが形成される。分配と相対的動作の釣合い速度を用いてラインの断面の寸法とラインの形状が制御される。分配プロセス中、ディスペンサ・チップは基板に近接(すなわち、約数10μ)して固定される。連続的なパターンの2つの例を図32A、32Bに示す。図32A、32Bに示したパターンは正弦パターンであるが、他のパターンも可能である。図32A、32Bに示すように、連続したライン・パターンは単一のディスペンサ・チップ2401又は複数のディスペンサ・チップ2402のいずれかを用いて描かれる。別の場合には、図32Cに示すように液滴のパターンが用いられる。一実施形態では、周囲の液滴よりも中央の液滴が大きい液滴のパターンが使用される。テンプレートが液滴と接触するとき、液体は広がって図32Cに示すようにテンプレートのパターニング領域を充填する。   Various liquid distribution patterns are used. In some embodiments, a pattern having substantially continuous lines is formed on a portion of the imprint member using relative movement between the discharge-based liquid dispenser tip and the imprint member. The Distribution and relative motion balance speeds are used to control line cross-sectional dimensions and line shape. During the dispensing process, the dispenser tip is fixed in close proximity to the substrate (ie about a few tens of microns). Two examples of continuous patterns are shown in FIGS. 32A and 32B. The patterns shown in FIGS. 32A and 32B are sine patterns, but other patterns are possible. As shown in FIGS. 32A and 32B, a continuous line pattern is drawn using either a single dispenser chip 2401 or a plurality of dispenser chips 2402. In another case, a drop pattern is used as shown in FIG. 32C. In one embodiment, a pattern of droplets with a larger central droplet than surrounding droplets is used. When the template contacts the droplet, the liquid spreads and fills the patterning area of the template as shown in FIG. 32C.

分配速度Vdとインプリント部材の相対的側方速度VSは次式の関係になる:
d=Vd/td(分配量/分配時間間隔) (1)
S=L/td(ラインの長さ/分配時間間隔) (2)
d=aL(「a」はライン・パターンの断面積である) (3)
故に、
d=aVS (4)
The distribution speed V d and the relative lateral speed V S of the imprint member are in the relationship:
V d = V d / t d (Distribution amount / Distribution time interval) (1)
V S = L / t d (line length / distribution time interval) (2)
V d = aL (“a” is the cross-sectional area of the line pattern) (3)
Therefore,
V d = aV S (4)

最初のライン・パターンンの幅は通常ディスペンサの先端の寸法に左右される。このディスペンサのチップは固定される。一実施形態では、液体分配制御器を用いて分配される液体の量(Vd)と液体を分配するのに要する時間(td)が制御される。Vdとtdが固定されている場合、ラインの長さを長くすれば、パターン化されるラインの断面の高さはより低くなる。パターンの長さの増大は周期的なパターンの空間周波数を増大させることによって行うことができる。パターンの長さがより小さくなると、インプリント・プロセス中に分配される液体の量は増大する。同じ分配ラインに接続される複数のチップを用いることによって、単一のディスペンサ・チップの場合に比して、長さの長いライン・パターンがより速く形成される。別の場合には、複数の近接して離間した液滴を用いて正確な量でラインが形成される。 The width of the initial line pattern usually depends on the dimensions of the dispenser tip. The tip of this dispenser is fixed. In one embodiment, the amount of liquid dispensed (V d ) and the time required to dispense the liquid (t d ) are controlled using a liquid dispense controller. When V d and t d are fixed, the length of the cross section of the line to be patterned becomes lower if the length of the line is increased. Increasing the pattern length can be done by increasing the spatial frequency of the periodic pattern. As the pattern length becomes smaller, the amount of liquid dispensed during the imprint process increases. By using multiple chips connected to the same distribution line, a longer length line pattern is formed faster than in the case of a single dispenser chip. In other cases, a precise amount of lines is formed using a plurality of closely spaced droplets.

液体の硬化が完了した後、テンプレートが硬化した液体から分離される。テンプレートと基板はほぼ完全に平行であるため、テンプレート、転写層、基板の3つの組立体はテンプレートと硬化した液体との間に実質的に均一の接触をもたらす。このようなシステムは硬化した液体からテンプレートを分離すために大きな分離力を必要とするであろう。可撓性のテンプレート又は基板の場合、一実施形態では分離は「剥離プロセス」を用いて行われる。しかし、可撓性のテンプレート又は基板の使用は高分解能オーバーレイ・アライメントには望ましくないであろう。石英テンプレートやケイ素基板の場合、剥離プロセスは実施が困難であるであろう。一実施形態では、転写層からテンプレートを分離するために「剥離及び引っ張り」プロセスが行われる。剥離及び引っ張りプロセスの一実施形態を図33A、33B、33Cに示す。   After the liquid cure is complete, the template is separated from the cured liquid. Since the template and substrate are almost perfectly parallel, the three assemblies of template, transfer layer, and substrate provide a substantially uniform contact between the template and the cured liquid. Such a system would require a large separation force to separate the template from the cured liquid. In the case of a flexible template or substrate, in one embodiment, the separation is performed using a “peeling process”. However, the use of a flexible template or substrate may not be desirable for high resolution overlay alignment. In the case of quartz templates and silicon substrates, the stripping process will be difficult to implement. In one embodiment, a “peel and pull” process is performed to separate the template from the transfer layer. One embodiment of the peeling and pulling process is shown in FIGS. 33A, 33B, 33C.

図33Aは硬化後に硬化させた層40内に埋められているテンプレート12を示す。物質40を硬化させた後、図33Bに示すように、テンプレート12又は基板20のいずれかを傾けてテンプレート12と基板20との間に角度3604を意図的に形成させる。テンプレート又は基板のいずれかに結合された事前較正ステージを用いてテンプレートと硬化させた層40との間を傾かせる。テンプレート12と基板20との間の相対的な横への動きは、チルト軸がテンプレート‐基板境界に近接して位置しているときは問題ない。テンプレート12と基板20との間の角度3604が十分大きくなると、テンプレート12はZ軸動き(すなわち、垂直動き)のみを用いて基板20から分離させることができる。この剥離及び引っ張り法の結果として、望ましくない剪断が起きることなく転写層18と基板20に無傷のままの所望のフィーチャ44を得ることができる。   FIG. 33A shows the template 12 embedded in the cured layer 40 after curing. After the material 40 is cured, either the template 12 or the substrate 20 is tilted to intentionally form an angle 3604 between the template 12 and the substrate 20 as shown in FIG. 33B. A pre-calibration stage coupled to either the template or the substrate is used to tilt between the template and the cured layer 40. The relative lateral movement between the template 12 and the substrate 20 is not a problem when the tilt axis is located close to the template-substrate boundary. When the angle 3604 between the template 12 and the substrate 20 is sufficiently large, the template 12 can be separated from the substrate 20 using only Z-axis motion (ie, vertical motion). As a result of this stripping and pulling method, the desired features 44 can be obtained that remain intact on the transfer layer 18 and substrate 20 without undesirable shearing.

上記実施形態に加え、本明細書に記載の実施形態は電界を用いてパターン化された構造体を形成する工程を含む。硬化層内にパターンを誘導するために電界を用いて形成される硬化層を、単一のインプリント・プロセス又はステップ・アンド・リピート・プロセスに用いることができる。   In addition to the above embodiments, the embodiments described herein include forming a patterned structure using an electric field. A cured layer formed using an electric field to induce a pattern in the cured layer can be used in a single imprint process or a step-and-repeat process.

図34はテンプレート1200と基板1202の一実施形態を示す。一実施形態では、テンプレート1200は、活性化光への曝露によって活性化光硬化液を硬化させることができるように活性化光に対して透過性の材料から形成される。透過性材料でテンプレート1200を形成すれば、従来の光学技術を使用してテンプレート1200と基板1202との間の空隙を測定し、かつオーバーレイ・マークを測定して構造体の形成中にオーバーレイ・アラインメントと倍率補正を実行することも可能となる。テンプレート1200は熱的かつ機械的に安定しており、ナノ分解能でパターンを形成できる。テンプレート1200はテンプレート−基板の境界に電界を発生させるように導電性の材料及び/又は層1204を含む。   FIG. 34 shows an embodiment of the template 1200 and the substrate 1202. In one embodiment, the template 1200 is formed from a material that is transparent to the activation light so that the activation light curable liquid can be cured by exposure to the activation light. Once the template 1200 is formed of a transmissive material, conventional optical techniques are used to measure the air gap between the template 1200 and the substrate 1202, and the overlay marks are measured to overlay alignment during formation of the structure. It is also possible to execute magnification correction. The template 1200 is thermally and mechanically stable and can form a pattern with nano-resolution. Template 1200 includes a conductive material and / or layer 1204 to generate an electric field at the template-substrate interface.

一実施形態では、溶融石英のブランクがテンプレート1200のベース1206の材料として用いられる。インジウム・スズ酸化物(ITO)がベース1206上に堆積させられる。ITOは可視光とUV光に対して透過性であり、導電性材料である。ITOは高分解能電子ビーム・リソグラフィを用いてパターン化できる。先に述べたように、テンプレートと重合された組成物との間の解放特性を向上するために、低表面エネルギーのコーティングがテンプレート上に被覆される。基板1202はSi、GaAs、SiGeC、InPなどの標準的なウエハ材料からなる。UV硬化液及び/又は熱硬化液が活性化光硬化液1208として用いられる。一実施形態では、活性化光硬化液1208はウエハ1210上にスピン・コーティングされる。別の実施形態では、本明細書に記載のように、所定の量の活性化光硬化液1208が基板上に所定のパターンで分配される。いくつかの実施形態では、転写層1212がウエハ1210と活性化光硬化液1208との間に設けられる。転写層1212の材料特性と厚さは、低アスペクト比構造体から高アスペクト比の構造体までが硬化した液体材料に形成できるように選択される。ITOを電圧源1214に接続することによりテンプレート1200と基板1202との間に電界が発生する。   In one embodiment, a fused silica blank is used as the material for the base 1206 of the template 1200. Indium tin oxide (ITO) is deposited on the base 1206. ITO is transparent to visible light and UV light and is a conductive material. ITO can be patterned using high resolution electron beam lithography. As previously mentioned, a low surface energy coating is applied over the template to improve the release characteristics between the template and the polymerized composition. The substrate 1202 is made of a standard wafer material such as Si, GaAs, SiGeC, or InP. A UV curable liquid and / or a heat curable liquid is used as the activated light curable liquid 1208. In one embodiment, the activated photocurable liquid 1208 is spin coated on the wafer 1210. In another embodiment, as described herein, a predetermined amount of activated photocurable liquid 1208 is dispensed in a predetermined pattern on a substrate. In some embodiments, a transfer layer 1212 is provided between the wafer 1210 and the activated photocurable liquid 1208. The material properties and thickness of the transfer layer 1212 are selected such that a low aspect ratio structure to a high aspect ratio structure can be formed into a cured liquid material. By connecting ITO to the voltage source 1214, an electric field is generated between the template 1200 and the substrate 1202.

図35A〜D及び図36A〜Cに上記プロセスの2つの実施形態を示す。各実施形態とも、所望の均一な空隙をテンプレートと基板との間に維持する。所望の大きさの電界を印可すれば、その結果として活性化光硬化液1208がテンプレート1200の隆起部1216に向かって引き付けられる。図35A〜Dでは、空隙とフィールドの大きさは、活性化光硬化液1208がテンプレート1200に直接接触し、付着する程度である。硬化剤(例えば、活性化光1218及び/又は熱)を用いて液体が硬化される。所望の構造体が形成されると、テンプレート1200を本明細書に記載したような方法によって基板1202から分離させる。   Two embodiments of the process are shown in FIGS. 35A-D and FIGS. 36A-C. Each embodiment maintains the desired uniform air gap between the template and the substrate. If an electric field of a desired magnitude is applied, as a result, the activated light curable liquid 1208 is attracted toward the raised portion 1216 of the template 1200. In FIGS. 35A to 35D, the size of the void and the field is such that the activated photocurable liquid 1208 directly contacts and adheres to the template 1200. The liquid is cured using a curing agent (eg, activation light 1218 and / or heat). Once the desired structure is formed, the template 1200 is separated from the substrate 1202 by methods as described herein.

図36A〜Cでは、空隙とフィールドの大きさは活性化光硬化液1208がテンプレート1200のトポグラフィと実質的に同じになるように選択される。このトポグラフィはテンプレートに直接接触させずに得ることができる。硬化剤(例えば、活性化光1218)を用いて液体が硬化される図35A〜D及び図36A〜Cの実施形態では、次のエッチング・プロセスを用いて硬化した材料1220が除去される。図35A〜Dや図36A〜Cに示したように転写層1212が硬化材料1220とウエハ1210との間に存在する場合、さらなるエッチングを用いてもよい。   In FIGS. 36A-C, the size of the air gap and field is selected such that the activated photocuring liquid 1208 is substantially the same as the topography of the template 1200. This topography can be obtained without direct contact with the template. In the embodiment of FIGS. 35A-D and 36A-C where the liquid is cured using a curing agent (eg, activation light 1218), the cured material 1220 is removed using the following etching process. If a transfer layer 1212 is present between the curable material 1220 and the wafer 1210 as shown in FIGS. 35A-D and FIGS. 36A-C, further etching may be used.

別の実施形態では、図37Aは非導電性ベース1502に結合された導電性部分1504の連続層を含んだ導電性テンプレートを示す。図37Bに示すように、テンプレートの非導電性部分1502は導電性部分1504によって相互に分離されている。このテンプレートは上記のような「ポジ型」インプリント・プロセスに使用される。   In another embodiment, FIG. 37A shows a conductive template that includes a continuous layer of conductive portions 1504 coupled to a non-conductive base 1502. As shown in FIG. 37B, the non-conductive portions 1502 of the template are separated from each other by conductive portions 1504. This template is used in the “positive” imprint process as described above.

電界を使用すれば、ある場合には約1秒未満の時間で、リソグラフィ・パターン化構造体を形成することが可能となる。この構造体は一般に数十ナノメートルの寸法の有する。一実施形態では、電界の存在下で活性化光硬化液を硬化させることによって、基板上にパターン化された層を形成させる。このパターンは特定のナノメートル規模のトポグラフィを有するテンプレートを、基板上にある硬化液の薄層の表面から制御された距離(例えば、ナノメートル以内)に置くことによって形成される。所望の構造体の全部又は一部が規則的に反復しているパターン(点の配列など)の場合、テンプレート上のパターンは所望の反復される構造体の寸法よりも著しく大きい。   The use of an electric field makes it possible to form a lithographic patterned structure in less than about 1 second in some cases. This structure generally has dimensions of a few tens of nanometers. In one embodiment, a patterned layer is formed on the substrate by curing the activated photocuring liquid in the presence of an electric field. This pattern is formed by placing a template having a specific nanometer-scale topography at a controlled distance (eg, within nanometers) from the surface of the thin layer of curable liquid on the substrate. For patterns in which all or part of the desired structure is regularly repeating (such as an array of points), the pattern on the template is significantly larger than the dimensions of the desired repeated structure.

パターンのテンプレート上への複製はテンプレートと基板との間に電界を印加することによって行うことができる。液体と空気(又は真空)は異なる誘電率を有し、かつ電界はテンプレートのトポグラフィの存在のために局所的に変化するので、液体の領域をテンプレートに向かって引き付ける静電力が発生される。表面張力又は毛管圧は膜を安定させ易い。高電界強度では、活性化光硬化液がテンプレートに付着させられ、かつある点で基板からディウェットさせられる。しかし液膜の付着は、無次元数Λにより測定される静電力の割合が毛管力に匹敵する場合に生じるであろう。静電力の大きさはほぼεE22であり、ここでεは真空の誘電率、Eは電界の大きさ、dはフィーチャ・サイズである。毛管力の大きさはほぼγdであり、ここでγは液体―気体表面張力である。これら2つの力の比はΛ=εE2d/γである。境界を変形させてそれを上面に付着させるためには、電界はLがほぼ均一である必要がある。正確な値はプレートのトポグラフィの詳細及び液体−気体誘電率及び高さ比に左右されるが、この数は0(1)となろう。したがって、電界はE〜(γ/εd)1/2によってほぼ与えられる。この活性化光硬化液は組成の重合によって適所で硬化される。テンプレートは重合した組成からのテンプレートの分離を支援するために、低エネルギー自己組織化単分子膜(例えば、フッ素化境界活性剤)を用いて処理される。 The pattern can be replicated on the template by applying an electric field between the template and the substrate. Since liquid and air (or vacuum) have different dielectric constants, and the electric field changes locally due to the presence of the template topography, an electrostatic force is generated that attracts the area of liquid toward the template. Surface tension or capillary pressure tends to stabilize the membrane. At high electric field strength, the activated photocuring liquid is attached to the template and dehumidified from the substrate at some point. However, liquid film adhesion will occur when the rate of electrostatic force measured by the dimensionless number Λ is comparable to the capillary force. The magnitude of the electrostatic force is approximately εE 2 d 2 , where ε is the dielectric constant of the vacuum, E is the magnitude of the electric field, and d is the feature size. The magnitude of the capillary force is approximately γd, where γ is the liquid-gas surface tension. The ratio of these two forces is Λ = εE 2 d / γ. In order to deform the boundary and attach it to the upper surface, the electric field needs to be substantially uniform in L. The exact value depends on the details of the topography of the plate and the liquid-gas dielectric constant and height ratio, but this number will be 0 (1). Thus, the electric field is approximately given by E˜ (γ / εd) 1/2 . This activated photocuring liquid is cured in place by polymerization of the composition. The template is treated with a low energy self-assembled monolayer (eg, a fluorinated surfactant) to assist in separating the template from the polymerized composition.

上記近似値の一例を次に示す。d=100nm、γ=30mJ/m、ε=8.85×10−12C2/J−mの場合、E=1.8×108V/mとなり、これは極板間隔が100nmの場合に穏かな18Vである極板と極板間隔が1000nmの場合に180Vである極板との間の電位差に相当する。フィーチャ・サイズd〜γ/εE2は、フィーチャ・サイズは電界の二乗に比例して小さくなることを意味することに留意されたい。したがって、50nmのフィーチャの場合、100及び1000nmのプレート間隔については約25乃至250ボルトが必要となろう。 An example of the approximate value is shown below. In the case of d = 100 nm, γ = 30 mJ / m, and ε = 8.85 × 10 −12 C 2 / Jm, E = 1.8 × 10 8 V / m. This corresponds to a potential difference between a mild plate of 18 V and a plate of 180 V when the plate interval is 1000 nm. Note that feature size d˜γ / εE 2 means that the feature size decreases in proportion to the square of the electric field. Thus, for a 50 nm feature, about 25 to 250 volts would be required for 100 and 1000 nm plate spacing.

テンプレートの表面とは接触されない活性化光硬化液内にパターンを形成するように、電界、テンプレートのトポグラフィのデザイン、及び液体表面へのテンプレートの近接性を制御することが可能となるであろう。この技術によって重合した組成からテンプレートを機械的に分離しなくて済むであろう。この技術はまたパターンに欠陥が生じる原因を取り除くであろう。しかし、接触がない場合、液体は接触した場合に定められるのと同じぐらいのシャープで高分解能の構造体を形成しない。これはまず、活性化光効果液内に所定の電界で部分的に定められた構造体を形成することによって解決される。次に、テンプレートと基板との間の空隙をで大きくする一方、同時に電界の大きさを増大させて、接触させることなく明確に定められた構造体を形成するために、液体を「引き延ばすし」。   It would be possible to control the electric field, the design of the template topography, and the proximity of the template to the liquid surface to form a pattern in the activated light curable liquid that is not in contact with the surface of the template. This technique would not require mechanical separation of the template from the polymerized composition. This technique will also eliminate the cause of pattern defects. However, in the absence of contact, the liquid does not form as sharp and high resolution structures as are defined when contacted. This is solved by first forming a partially defined structure in the activation light effect liquid with a predetermined electric field. The liquid is then "stretched" to increase the gap between the template and the substrate while simultaneously increasing the magnitude of the electric field to form a well-defined structure without contact. .

活性化光硬化液は先に記載したような転写層の上面に堆積させられる。そのような2層プロセスは、電界を用いて形成された低アスペクト比、高分解能の構造体を形成し、次にエッチング・プロセスによって高アスペクト比、高分解能の構造体を形成できる。リフトオフの後に元から形成されていた構造体のトレンチ領域内に金属が残されるように、基板上に金属を堆積させる「金属リフトオフ・プロセス」を実施するために、そのような2層プロセスを用いてもよい。   The activated photocuring liquid is deposited on the top surface of the transfer layer as described above. Such a two-layer process can form a low aspect ratio, high resolution structure formed using an electric field, and then an etching process to form a high aspect ratio, high resolution structure. Using such a two-layer process to perform a “metal lift-off process” in which metal is deposited on the substrate such that the metal remains in the trench region of the structure that was originally formed after lift-off. May be.

低粘度の活性化光硬化液を用いると、電界を用いたパターン形成が高速(例えば、1秒未満)になり、構造体は迅速に硬化される。基板と活性化光硬化液の温度変化を回避すれば、ナノ分解能の層対層アラインメントを実施不可能にする望ましくないパターンの変形が回避される。また、上記のように、テンプレートと接触させることなくパターンを素早く形成することが可能となるので、直接接触を必要とするインプリント方法に生じる欠陥が除去される。   When an activation photocuring liquid having a low viscosity is used, pattern formation using an electric field becomes fast (for example, less than 1 second), and the structure is rapidly cured. Avoiding temperature changes between the substrate and the activating photocuring liquid avoids undesirable pattern deformations that make it impossible to perform nano-resolution layer-to-layer alignment. In addition, as described above, since it is possible to quickly form a pattern without making contact with the template, defects that occur in an imprint method that requires direct contact are removed.

本明細書では、特定の米国特許及び米国特許出願を参照によって組み入れている。しかし、そのような米国特許及び米国特許出願の文は、そのような文と本明細書に記載の他の記載及び図面との間で矛盾が生じないような程度に、参照によって組み入れただけである。そのような矛盾がある場合、そのような参照により組み入れた米国特許及び米国特許出願において矛盾する文がある場合には本明細書には参照によって特定的に組み入れない。   Specific US patents and US patent applications are incorporated herein by reference. However, the texts of such U.S. patents and U.S. patent applications are incorporated by reference to the extent that there is no discrepancy between such text and the other statements and drawings described herein. is there. Where there is such a conflict, any conflicting text in US patents and US patent applications incorporated by such reference is not specifically incorporated herein by reference.

本発明を種々の例示的実施形態を参照して記載してきたが、その記載は限定的意味合いで解釈されることを意図したものではない。本発明の例示的実施形態のほか他の実施形態の種々の変形及び組み合わせは、本明細書を参照すれば当業者には明白となろう。したがって、添付の特許請求の範囲はそのような任意の変形及び組み合わせを包含するものと意図される。   Although the present invention has been described with reference to various exemplary embodiments, the description is not intended to be construed in a limiting sense. Various modifications and combinations of the exemplary embodiments of the present invention, as well as other embodiments, will be apparent to those skilled in the art upon review of this specification. Accordingly, the appended claims are intended to cover any such modifications and combinations.

インプリント・リソグラフィ用のシステムの一実施形態を示す見取図である。FIG. 2 is a sketch illustrating an embodiment of a system for imprint lithography. インプリント・リソグラフィ・システム・エンクロージャを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating an imprint lithography system enclosure. インプリント・リソグラフィ・システムに結合されたインプリント・リソグラフィ・ヘッドの一実施形態を示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating one embodiment of an imprint lithography head coupled to an imprint lithography system. インプリント・ヘッドを示す投射図である。It is a projection figure which shows an imprint head. インプリント・ヘッドを示す分解図である。It is an exploded view showing an imprint head. 第1のたわみ部材を示す投射図である。It is a projection figure which shows a 1st bending member. 第2のたわみ部材を示す投射図である。It is a projection figure which shows a 2nd bending member. 共に結合された第1と第2のたわみ部材を示す投射図である。It is a projection figure which shows the 1st and 2nd bending member couple | bonded together. インプリント・ヘッドの事前較正システムに結合された高精度方向付けシステムを示す投射図であるFIG. 6 is a projection view showing a high precision orientation system coupled to an imprint head pre-calibration system. 事前較正システムを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a pre-calibration system. たわみシステムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a deflection system. インプリント・リソグラフィ・システムのモーション・ステージ及びインプリント・ヘッドを示す投射図である。FIG. 3 is a projection view showing a motion stage and an imprint head of an imprint lithography system. 液体分配システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a liquid distribution system. インプリント・ヘッドに光学的に結合された光源及びカメラを備えたインプリント・ヘッドを示す投射図である。FIG. 5 is a projection view showing an imprint head with a light source and a camera optically coupled to the imprint head. 液滴と基板の一部分との間の境界を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the boundary between a droplet and a part of board | substrate. 液滴と基板の一部分との間の境界を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the boundary between a droplet and a part of board | substrate. テンプレートの境界部において液体を制限するように構成されたテンプレートの第1の実施形態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of a template configured to restrict liquid at the boundary of the template. テンプレートの境界部において液体を制限するように構成されたテンプレートの第2の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the template comprised so that a liquid might be restrict | limited at the boundary part of a template. テンプレートが基板上に配置された液体と接触する工程の連続を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the continuation of the process in which a template contacts the liquid arrange | positioned on a board | substrate. 複数のパターニング領域及び境界を有するテンプレートを示す平面図である。It is a top view which shows the template which has a some patterning area | region and a boundary. 複数のパターニング領域及び境界を有するテンプレートを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the template which has a some patterning area | region and a boundary. インプリント・ヘッドの事前較正システムに結合された剛性テンプレート支持システムを示す投射図である。FIG. 6 is a projection view showing a rigid template support system coupled to an imprint head pre-calibration system. X−Yモーション・システムに結合されたインプリント・ヘッドを示す投射図である。FIG. 6 is a projection view showing an imprint head coupled to an XY motion system. ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a negative imprint lithography process. 転写層を備えたネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a negative imprint lithography process with a transfer layer. ポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。It is sectional drawing which shows positive type | mold imprint lithography process. 転写層を備えたポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a positive-type imprint lithography process including a transfer layer. ネガ型及びポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの組み合わせを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a combination of negative and positive imprint lithography processes. テンプレートと基板上に位置決めされた光学アラインメント測定デバイスを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating an optical alignment measurement device positioned on a template and a substrate. 連続して観察及び再焦点合わせすることによって、アライメント・マークを用いて基板に対するテンプレートのアラインメントを決定するスキームを示す略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a scheme for determining alignment of a template with respect to a substrate using alignment marks by successive observation and refocusing. アライメント・マーク及び偏光されたラインを用いて基板に対するテンプレートのアラインメントを決定するスキームを示す略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a scheme for determining alignment of a template to a substrate using alignment marks and polarized lines. 偏光ラインから形成されたアライメント・マークを示す平面図である。It is a top view which shows the alignment mark formed from the polarization line. 基板に塗布された硬化液のパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the pattern of the hardening liquid apply | coated to the board | substrate. 硬化後の基板からテンプレートを除去するスキームを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the scheme which removes a template from the board | substrate after hardening. 電界ベースのリソグラフィのために基板上に位置決めされたテンプレートの一実施形態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a template positioned on a substrate for electric field-based lithography. テンプレートとの接触を用いてナノスケールの構造体を形成するプロセスの第1の一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of a process for forming a nanoscale structure using contact with a template. FIG. テンプレートを接触させずにナノスケールの構造体を形成するプロセスの第1の一実施形態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of a process for forming a nanoscale structure without contacting a template. FIG. 非導電性ベース上に配置された連続するパターン化導電層を含むテンプレートを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a template including a continuous patterned conductive layer disposed on a non-conductive base. 基板チルト・モジュールを備えたモーション・ステージを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a motion stage with a substrate tilt module. 高精度方向付けシステムを備えたモーション・ステージを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a motion stage with a high precision orientation system. 基板支持体を示す略図である。1 is a schematic diagram showing a substrate support. 基板支持体の下に配置されたインプリント・ヘッドを備えたインプリント・リソグラフィ・システムを示す略図である。1 schematically illustrates an imprint lithography system with an imprint head positioned under a substrate support. テンプレートと基板の動きの軸を示す略図である。1 is a schematic diagram showing the axis of movement of a template and a substrate. 干渉計ベースの位置検出器を示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating an interferometer-based position detector. 干渉計ベースの位置検出器を示す投射図である。FIG. 6 is a projection view showing an interferometer-based position detector. 境界によって囲まれたアライメント・マークを含むパターン化されたテンプレートを示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a patterned template including alignment marks surrounded by a boundary. 軸外れアラインメント法を示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating an off-axis alignment method. θ整列プロセスを示す俯瞰図である。FIG. 6 is an overhead view showing a θ alignment process. 回折格子を含むアライメント・ターゲットを示す平面図である。It is a top view which shows the alignment target containing a diffraction grating. 回折格子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a diffraction grating. 異なる間隔を有する回折格子を含むアライメント・ターゲット示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing an alignment target including diffraction gratings having different intervals. N次散乱光上で複数の波長を解析する散乱計測システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a scattering measurement system that analyzes a plurality of wavelengths on Nth order scattered light. 光学素子を通るN次散乱光上で複数の波長を解析する散乱計測システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a scattering measurement system that analyzes a plurality of wavelengths on Nth order scattered light passing through an optical element. 垂直ではない角度のゼロ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a scattering measurement system that analyzes zero-order scattered light at an angle that is not perpendicular. 光学素子を通る垂直ではない角度のゼロ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a scatterometry system that analyzes zero-order scattered light at non-perpendicular angles through an optical element. 光ファイバを通る垂直ではない角度のゼロ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a scatterometry system that analyzes zero-order scattered light at non-perpendicular angles through an optical fiber. 光ファイバを通る垂直ではない角度のN次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating a scatterometry system that analyzes Nth order scattered light at non-vertical angles through an optical fiber.

Claims (29)

テンプレートのアライメント・マークを有するテンプレートと基板のアライメント・マークを有する基板との間のアラインメントを決定する方法であって、この方法は、
前記テンプレートと前記基板を重ね合せた状態で設置する工程と、
複数のアラインメント測定値を取得する工程と、
前記複数のアラインメント測定値を用いて前記テンプレートのアライメント・マークと前記基板のアライメント・マークの所望の空間的配向を識別し、整列のずれを決める工程と、
前記整列のずれに基づいて平均的ずれを決定する工程とを含む方法。
A method for determining alignment between a template having a template alignment mark and a substrate having a substrate alignment mark, the method comprising:
Installing the template and the substrate in a superimposed state;
Obtaining a plurality of alignment measurements;
Identifying a desired spatial orientation of the template alignment mark and the substrate alignment mark using the plurality of alignment measurements and determining misalignment;
Determining an average misalignment based on the misalignment.
前記平均的ずれから取得された情報に従って前記位置を変えて前記所望の空間的配向を得る工程をさらに含んだ請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising: changing the position according to information obtained from the average deviation to obtain the desired spatial orientation. 複数のアラインメント測定値を取得する工程は、第1と第2の波長を有する光を前記テンプレートのアライメント・マークと前記基板のアライメント・マークの両方の上に入射させる工程を含み、識別する工程は、前記第1の波長の光において収集された前記アラインメント測定値に基づいて、前記基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの第1のアラインメント誤差を決定し、かつ前記第2の波長の光において収集された前記アラインメント測定値に基づいて前記基板のアライメント・マークに対する前記テンプレートの第2のアラインメント誤差を、前記光検出器によって決定する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。   The step of obtaining a plurality of alignment measurements includes the step of causing light having first and second wavelengths to be incident on both the alignment mark of the template and the alignment mark of the substrate, and the step of identifying comprises Determining a first alignment error of the alignment mark of the template relative to the alignment mark of the substrate based on the alignment measurement collected in the light of the first wavelength, and light of the second wavelength The method of claim 1, further comprising: determining, by the photodetector, a second alignment error of the template relative to the alignment mark of the substrate based on the alignment measurements collected at. 平均的ずれを決定する工程は前記第1と第2のアラインメント誤差を平均化して前記平均的ずれを決定する工程をさらに含む請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein determining an average deviation further comprises averaging the first and second alignment errors to determine the average deviation. 前記第1のアラインメント誤差を決定する工程はゼロ次ではない前記第1の波長を感知する工程をさらに含み、前記第2のアラインメント誤差を決定する工程はゼロ次ではない前記第2の波長を感知する工程をさらに含む請求項3に記載の方法。   The step of determining the first alignment error further includes sensing the first wavelength that is not zero order, and the step of determining the second alignment error is sensing the second wavelength that is not zero order. The method according to claim 3, further comprising: 近接するフィーチャから約1μm〜約3μmの範囲で各々離間した複数のフィーチャを有する第1の格子を前記テンプレートに設けて前記テンプレートのアライメント・マークを定め、かつ近接するマークから約1μm〜約3μmの範囲で各々離間した複数のマークを有する第2の格子を前記基板に設けて前記基板のアライメント・マークを定める工程をさらに含んだ請求項1に記載の方法。   A first grating having a plurality of features each spaced from adjacent features in the range of about 1 μm to about 3 μm is provided in the template to define an alignment mark for the template, and from about 1 μm to about 3 μm from the adjacent mark. The method of claim 1, further comprising: providing a second grating on the substrate having a plurality of marks, each spaced apart by a range, to define alignment marks on the substrate. 近接するフィーチャから約1μm未満各々離間した複数のフィーチャを有する第1の格子を前記テンプレートに設けて前記テンプレートのアライメント・マークを定め、かつ近接するマークから約1μm未満各々離間した複数のマークを有する第2の格子を前記基板に設けて前記基板のアライメント・マークを定める工程をさらに含んだ請求項1に記載の方法。   A first grating having a plurality of features each spaced less than about 1 μm from adjacent features is provided in the template to define alignment marks of the template and has a plurality of marks each spaced less than about 1 μm from adjacent marks The method of claim 1, further comprising providing a second grating on the substrate to define an alignment mark on the substrate. 近接するフィーチャから約100nm〜1000nmの範囲で各々離間した複数のフィーチャを有する第1の格子を前記テンプレートに設けて前記テンプレートのアライメント・マークを定め、かつ近接するマークから約100nm〜1000nmの範囲で各々離間した複数のマークを有する第2の格子を前記基板に設けて前記基板のアライメント・マークを定める工程をさらに含んだ請求項1に記載の方法。   A first grating having a plurality of features each spaced from adjacent features in a range of about 100 nm to 1000 nm is provided in the template to define an alignment mark for the template and in a range of about 100 nm to 1000 nm from the adjacent mark. The method of claim 1, further comprising: providing a second grating having a plurality of spaced apart marks on the substrate to define alignment marks on the substrate. 前記テンプレートに第1と第2の格子を設けて前記テンプレートのアライメント・マークを定める工程であり、前記第1と第2の格子は各々複数のフィーチャを含み、前記第1の格子の前記フィーチャの各々は近接するフィーチャから1μm〜3μmの範囲で離間されかつ前記フィーチャは近接するフィーチャから100〜100nmの範囲で離間している第2の回折格子に関連している工程と、前記基板に第3と第4の格子を設けて前記基板のアライメント・マークを定める工程であり、前記第3と第4の格子は各々複数のマークを含み、前記第3の格子の前記マークの各々は近接するフィーチャから1μm〜3μmの範囲で離間されかつ前記マークの各々は近接するマークから100〜100nmの範囲で離間している第4の回折格子に関連している工程とをさらに含む請求項1に記載の方法。   Providing a template with first and second gratings to define alignment marks of the template, the first and second gratings each including a plurality of features, wherein the features of the first grating Each of which is associated with a second diffraction grating spaced from adjacent features in the range of 1 μm to 3 μm and wherein the features are spaced in the range of 100-100 nm from the adjacent features; And a fourth grid to define alignment marks on the substrate, wherein the third and fourth grids each include a plurality of marks, and each of the marks of the third grid is a proximate feature. Each of the marks is associated with a fourth diffraction grating that is spaced from the adjacent mark in the range of 100 to 100 nm. The method of claim 1, further comprising a to and process. 前記第1のアラインメント誤差を決定する工程は+1次と−1次の前記第1の波長を感知する工程をさらに含み、前記第2のアラインメント誤差を決定する工程は+1次と−1次の前記第2の波長を感知する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。   The step of determining the first alignment error further includes sensing the first wavelength of the + 1st order and the −1st order, and the step of determining the second alignment error includes the step of determining the first order error and the −1st order. The method of claim 1, further comprising sensing the second wavelength. 前記第1のアラインメント誤差を決定する工程は、前記第1の波長における正のn次アラインメント測定値を前記第1の波長における負のn次アラインメント測定値と比較する工程をさらに含み、前記第2のアラインメント誤差を決定する工程は、前記第2の波長における正のn次アラインメント測定値を前記第2の波長における負のn次アラインメント測定値と比較する工程をさらに含む請求項3に記載の方法。   Determining the first alignment error further comprises comparing a positive nth order alignment measurement at the first wavelength with a negative nth order alignment measurement at the first wavelength; The method of claim 3, wherein determining the alignment error of the method further comprises comparing a positive nth order alignment measurement at the second wavelength with a negative nth order alignment measurement at the second wavelength. . 前記基板に活性化光硬化液を塗布し、かつ前記テンプレートに前記活性化光硬化液を接触させる工程をさらに含み、前記位置を変える工程は、前記テンプレートと前記活性化光硬化液との接触を維持したままで前記テンプレートと前記基板を所望の空間的配向に確立する工程をさらに含む請求項2に記載の方法。   The method further includes the step of applying an activation photocuring liquid to the substrate and bringing the activation photocuring liquid into contact with the template, and the step of changing the position comprises contacting the template with the activation photocuring liquid. The method of claim 2, further comprising establishing the template and the substrate in a desired spatial orientation while maintaining. 前記活性化光硬化液を硬化させ、硬化した液体を形成し、かつ前記硬化した液体から前記テンプレートを分離する工程をさらに含む請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, further comprising curing the activated photocuring liquid to form a cured liquid and separating the template from the cured liquid. 前記位置を変える工程は、前記基板のアライメント・マークと前記テンプレートのアライメント・マークの両方が重ね合わされた領域に前記活性化光硬化液が実質的にない状態で、前記位置を変える工程をさらに含む請求項12に記載の方法。   The step of changing the position further includes the step of changing the position in a state where the activation photocuring liquid is substantially absent in a region where both the alignment mark of the substrate and the alignment mark of the template are overlapped. The method of claim 12. 前記テンプレートが第1と第2の対向する面を含み、その第1の面に、複数のフィーチャをとなる、前記第1の面から前記第2の面に向かって第1の距離だけ延びている複数の凹部を形成させた請求項1に記載の方法。   The template includes first and second opposing surfaces, the first surface having a plurality of features, extending from the first surface toward the second surface by a first distance. The method according to claim 1, wherein a plurality of recesses are formed. 前記テンプレートに前記複数の凹部で形成された境界を設ける工程であり、前記境界は前記第1の面から第2の面に向かって前記第1の距離より大きい第2の距離延びている工程をさらに含む請求項15に記載の方法。   Providing a boundary formed by the plurality of recesses in the template, the boundary extending from the first surface toward the second surface by a second distance larger than the first distance. The method of claim 15 further comprising: 前記硬化した液体から前記テンプレートを分離する工程が、前記テンプレートと前記基板を相互に実質的に平行ではない配向に移動させる工程と、前記テンプレートと前記基板を相互に離間させる工程をさらに含む請求項13に記載の方法。   The step of separating the template from the cured liquid further comprises moving the template and the substrate to an orientation that is not substantially parallel to each other, and separating the template and the substrate from each other. 14. The method according to 13. 前記硬化した液体から前記テンプレートを分離する前に分離光を加える工程であり、その分離光が前記硬化した液体の一部の化学組成を変えて、前記硬化した液体への前記テンプレートの接着を低減させる工程をさらに含む請求項13に記載の方法   Adding separation light before separating the template from the cured liquid, the separation light changing a chemical composition of a part of the cured liquid to reduce adhesion of the template to the cured liquid The method of claim 13, further comprising the step of: 本体と、
前記本体に結合されたステージと、
前記ステージに結合され、アライメント・マークを有している基板と、
前記本体に結合されたインプリント・ヘッドと、
前記インプリント・ヘッドに結合され、アライメント・マークを有しているテンプレートと、
第1、第2、第3の波長を有する光を生成する光源であり、前記第1と第2の波長が前記基板とテンプレートのアライメント・マークに入射する光源と、
前記基板とテンプレートのアライメント・マークから反射された前記第1と第2の波長を有する光を感知し、そこから複数のアラインメント測定値を取得し、前記テンプレートのアライメント・マークと前記基板のアライメント・マークからのずれを前記複数のアラインメント測定値から識別し、整列のずれを定め、かつ前記整列のずれから平均的ずれを決定する検出システムと
を備えたインプリント・リソグラフィ・システム。
The body,
A stage coupled to the body;
A substrate coupled to the stage and having an alignment mark;
An imprint head coupled to the body;
A template coupled to the imprint head and having alignment marks;
A light source that generates light having first, second, and third wavelengths, wherein the first and second wavelengths are incident on alignment marks of the substrate and the template;
Sensing light having the first and second wavelengths reflected from the alignment mark of the substrate and the template, and obtaining a plurality of alignment measurement values therefrom, and aligning the alignment mark of the template with the alignment mark of the substrate An imprint lithography system comprising: a detection system that identifies a deviation from a mark from the plurality of alignment measurements, determines an alignment deviation, and determines an average deviation from the alignment deviation.
前記基板上に活性化光硬化液の複数の液滴を堆積させる、前記本体に結合された液体分配器であり、前記活性化光硬化液は前記第3の波長に反応し、かつ前記活性化光硬化液に入射する前記第3の波長に反応して硬化する液体ディスペンサをさらに備えた請求項19に記載のシステム。   A liquid distributor coupled to the body for depositing a plurality of droplets of activated photocuring liquid on the substrate, wherein the activated photocuring liquid is responsive to the third wavelength and the activation The system of claim 19, further comprising a liquid dispenser that cures in response to the third wavelength incident on the photocuring liquid. 前記テンプレートは第1と第2の対向する面を有し、かつパターニング領域は前記第1の面から前記第2の面に向かって第1の距離延びる複数の凹部を含む請求項19に記載のシステム。   20. The template of claim 19, wherein the template has first and second opposing surfaces, and the patterning region includes a plurality of recesses extending from the first surface toward the second surface by a first distance. system. 前記基板とテンプレートのアライメント・マークは各々、近接するフィーチャから約1μm〜約3μmの範囲で各々離間した複数のフィーチャを有する格子を含んだ請求項19に記載のシステム。   21. The system of claim 19, wherein the substrate and template alignment marks each include a grating having a plurality of features each spaced in the range of about 1 [mu] m to about 3 [mu] m from adjacent features. 前記基板とテンプレートのアライメント・マークは各々、近接するフィーチャから約1μm未満各々離間した複数のフィーチャを有する格子を含んだ請求項19に記載のシステム。   21. The system of claim 19, wherein the substrate and template alignment marks each comprise a grating having a plurality of features each spaced less than about 1 [mu] m from adjacent features. 前記基板とテンプレートのアライメント・マークは各々、近接するフィーチャから約100nm〜1000nmの範囲で各々離間した複数のフィーチャを有する格子を含んだ請求項19に記載のシステム。   20. The system of claim 19, wherein the substrate and template alignment marks each comprise a grating having a plurality of features each spaced in the range of about 100 nm to 1000 nm from adjacent features. 前記基板とテンプレートのアライメント・マークは各々第1と第2の格子を含み、前記第1と第2の格子は各々複数のフィーチャを含み、前記第1の格子の前記フィーチャの各々は近接するフィーチャから1μm〜3μmの範囲で離間させられかつ前記フィーチャは近接するフィーチャから100〜100nmの範囲で離間している第2の回折格子に関連している請求項19に記載のシステム   The substrate and template alignment marks each include first and second grids, each of the first and second grids including a plurality of features, and each of the features of the first grid is a proximate feature. 21. The system of claim 19, wherein the feature is associated with a second diffraction grating that is spaced in the range of 1 μm to 3 μm from and adjacent features are spaced in the range of 100 to 100 nm. 前記検出システムは、アレイ・カメラ、分光光度計、CCDアレイ、2軸干渉計、5軸干渉計から選択される検出器をさらに備える請求項19に記載のシステム。   The system of claim 19, wherein the detection system further comprises a detector selected from an array camera, a spectrophotometer, a CCD array, a 2-axis interferometer, and a 5-axis interferometer. 前記インプリント・ヘッドに結合され、前記液滴に接触させることによって前記テンプレートに加わる力を決定するための力検出器をさらに備える請求項20に記載のシステム   21. The system of claim 20, further comprising a force detector coupled to the imprint head and for determining a force applied to the template by contacting the droplet. 事前較正ステージであり、前記インプリント・ヘッドが前記事前較正ステージに結合された事前較正ステージをさらに備える請求項19に記載のシステム。   The system of claim 19, further comprising a pre-calibration stage, wherein the imprint head is coupled to the pre-calibration stage. 前記テンプレートは前記複数の凹部周囲に形成された境界をさらに含み、該境界は前記第1の面から前記第2の面に向かって前記第1の距離より大きい第2の距離延びる請求項21に記載のシステム。   The template further includes a boundary formed around the plurality of recesses, the boundary extending from the first surface toward the second surface by a second distance greater than the first distance. The described system.
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