JP2009545163A - 接触リソグラフィのための位置合わせ - Google Patents

Abstract

接触リソグラフィシステムが、基板１３０に転写するためのパターンを有するパターニングツール１１０と、当該パターニングツール１１０に結合される少なくとも１つの位置合わせ装置１４０とを備える。位置合わせ装置１４０は、パターニングツール１１０と、当該パターニングツール１１０のパターンを受容する基板１３０との間の位置合わせを測定するように構成される。接触リソグラフィ方法が、転写用パターンを有するパターニングツール１１０に結合される少なくとも１つの位置合わせ装置１４０を用いて、パターニングツール１１０を、当該パターニングツール１１０のパターンを受容する基板１３０に位置合わせすることを含む。

Description

接触リソグラフィは、パターニングツール（たとえば、マスク、モールド、テンプレート等）と、マイクロスケール構造及び／又はナノスケール構造が形成される基板との間の直接接触を伴う。フォトグラフィック接触リソグラフィ及びインプリントリソグラフィは、接触リソグラフィ方法の２つの例である。フォトグラフィック接触リソグラフィでは、パターニングツール（すなわち、マスク）を、基板、又は当該基板のパターン受容層に位置合わせしてから接触させる。次いで、マスクのパターンを基板のパターン受容層に転写するために、或る形態の光又は放射が、マスクに覆われていない基板の部分を露光するのに用いられる。同様に、インプリントリソグラフィでは、パターニングツール（すなわち、モールド）を基板と位置合わせし、その後、モールドのパターンが基板の受容表面上にインプリント、すなわち型押しされるようにモールドを基板に圧入する。

いずれの方法においても、パターニングツールと基板との間の位置合わせは非常に重要である。パターニングツールと基板との位置合わせをする方法は一般的に、相対的な横方向及び回転の調整（たとえば、ｘ−ｙ並進運動調整及び／又は角回転調整）を行いながら、パターニングツールを基板のわずか上方に保持することを伴う。パターニングツール若しくは基板のうちのいずれか又はその両方は、位置合わせのプロセス中に動かすことができる。次いでパターニングツールは、リソグラフィックパターニングを実行するために基板に接触させられる。

これらの従来のリソグラフィ技法では、位置合わせプロセス中にパターニングツール及び／又は基板の振動が多少存在する可能性がある。残念なことに、このような振動は、結果的に生じる位置合わせ及びパターンの精度を大幅に低下させることがある。したがって、これまでのシステムは、位置合わせ中の振動を制御するために費用のかかる機械的処置を試みてきた。

特定の接触リソグラフィ技法又はインプリントリソグラフィ技法では、パターニングツール及び基板は、共に振動し、それによって振動によって生じるいくらかの位置合わせ誤差を最小にする。これは、振動によって生じるいずれの変位をも、パターニングツール及び基板の両方が同時に且つ均等に受けるためである。しかし、振動は、パターニングツールと基板との間の位置合わせを測定又は確認するために用いられるシステムにも影響を与える。加えて、位置合わせ測定システムが受ける振動は一般的に、測定されているパターニングツール及び基板が受ける振動と一致しない。

位置合わせ機器は、パターニングツール及び基板の振動とは実質的に異なる振動を受けることが多いため、位置合わせを正確に測定及び調整することは困難になる。たとえば、パターニングツール及び基板の位置合わせを検出する顕微鏡は、パターニングツール及び基板が受ける振動とは異なる振動を受ける。この差異がある振動は、顕微鏡によって捕捉された画像をぼやけさせ、したがって、位置合わせ測定の感度を低下させて、パターニングツールと基板との間の正確な位置合わせを確実にすることを困難にする。

接触リソグラフィシステムが、基板に転写するためのパターンを有するパターニングツールと、当該パターニングツールに結合される少なくとも１つの位置合わせ装置とを備える。位置合わせ装置は、パターニングツールと、当該パターニングツールのパターンを受容する基板との間の位置合わせを測定するように構成される。接触リソグラフィ方法が、パターニングツールに結合される少なくとも１つの位置合わせ装置を用いて、転写用パターンを有するパターニングツールを、当該パターニングツールの当該パターンを受容する基板に位置合わせすることを含む。

添付の図面は、本明細書で説明される原理の種々の実施形態を示し、本明細書の一部を成す。示される実施形態は単なる例であり、本明細書で説明される原理の範囲を限定しない。

１つの例示的な実施形態に従って、マスク内の位置合わせ装置を組み込む接触リソグラフィ装置の概略側面図である。 １つの例示的な実施形態に従って、マスクに結合される光学位置合わせ装置を用いる接触リソグラフィ装置の概略側面図である。 １つの例示的な実施形態に従って、マスクに結合される光センサを用いる接触リソグラフィ装置の概略側面図である。 １つの例示的な実施形態に従って、位置合わせデータを収集及び処理するためのシステムを表わすブロック図である。 １つの例示的な実施形態に従って、基板をマスクと位置合わせし、当該マスクによってパターニングするプロセスを示すフローチャートである。

図面を通して同一の参照符号は、同様であるが必ずしも同一ではない要素を示す。

本明細書は、接触リソグラフィ用のパターニングツールと基板との位置合わせを容易にする、例示的な方法及びシステムを説明する。パターニングツールと基板との間の位置合わせの精度、正確性、及び振動許容範囲を向上させるために、光学素子及び／又はセンサが、パターニングツールに組み込まれる。

種々の実施形態では、１つ又は複数のスペーサをパターニングツールと基板との間で用いて、これらの間での平行且つ近接した位置合わせを確立する。スペーサによって提供される平行且つ近接した位置合わせは、ツール及び基板の完全で所望の位置合わせを確立するように、パターニングツールと基板との間の横方向及び／又は回転の調整中に容易に維持される。他の実施形態では、パターニングツール及び基板は、スペーサを用いることなく機械的に結合し得る。より正確には、ツール及び基板は直接接触しており、そのように機械的に結合させるか、又はスペーサ以外の部材によってより短い機械的パスを通じて結合させることができる。

いくつかの実施形態では、光学素子、センサ、パターニングツール、スペーサ、及び基板は、実質的に単一ユニットとして振動に反応し、それによって、従来の接触リソグラフィシステムにおいて存在する、差異がある振動によって誘発される位置合わせ誤差を低減し、場合によっては最小にすることができる。いくつかの実施形態によれば、スペーサを用いる平行且つ近接した位置合わせは、接触リソグラフィにおける振動に関連する位置合わせ及び安定性の問題を低減することができる一方で、組み込まれている光学素子及び／又はセンサはパターニングツールと基板との間の位置合わせの可測性を向上させる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「変形」という用語は、塑性変形及び弾性変形の両方を指す。本明細書で用いられる場合、「塑性変形」は、加わる力に応じて、実質的に不可逆で、復元不可能で、永続的な形状変化を意味する。たとえば、「塑性変形」は、法線応力下での材料の脆性破壊（たとえば、ガラスの亀裂又は破砕）から生じる変形、及びせん断応力（スチールの曲げ又は粘土の成形）中に起こる塑性変形も含む。また、本明細書で用いられる場合、「弾性変形」は、加わる力に応じた形状変化を意味し、ここでは、形状変化は実質的に一時的であり、且つ／又はその力を除去すると一般的に元に戻すことができる。本明細書において、「屈曲」という用語は、「変形」と同じ意味を有するものと見なされ、これらの用語は、「屈曲する」及び「変形する」、「屈曲性」及び「変形可能」、並びに「屈曲している」及び「変形している」等のように、交換可能に用いられる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「変形」という用語は、その範囲内で受動的変形及び活性変形のうちの一方又は両方をさらに包括的に含む。本明細書において、「受動的変形」は、加わる変形力又は圧力に対して直接反応する変形を指す。たとえば、材料特性及び／又は物理的構成若しくは形状のいずれかによって、ばねのように動作することができるようになっている概ねあらゆる材料は、受動的変形可能であり得る。本明細書で用いられる場合、「活性変形」という用語は、単に変形力を加えることによる以外の方法で活性化又は誘導することができる任意の変形を指す。たとえば、圧電材料の格子は、任意の加わる変形力とは無関係に電界が印加されると活性変形を受ける。軟化点まで加熱されるまでは、加わる変形力に反応して変形することはない熱可塑性物質が、活性変形の別の例である。

さらに、本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「接触リソグラフィ」という用語は概して、パターニングツール若しくはパターンを提供する手段と、その上にパターン受容層を有する基板を含む、基板若しくはパターンを受容する手段との間の直接接触又は物理的接触を用いる任意のリソグラフィック方法を指す。詳細には、本明細書で用いられる場合の「接触リソグラフィ」は、フォトグラフィック接触リソグラフィ、Ｘ線接触リソグラフィ、及びインプリントリソグラフィのうちの任意の形態を含むが、これらに限定されない。

上述したように、また例として、フォトグラフィック接触リソグラフィにおいて、物理的接触を、この場合フォトマスクと呼ばれるパターニングツールと、基板上の感光性レジスト層（すなわち、パターン受容手段）との間に確立する。物理的接触中、可視光、紫外線（ＵＶ）光、又はフォトマスクの選択された部分を通過する別の形態の放射は、基板上の感光性レジスト層又はフォトレジスト層を露光する。フォトレジスト層を次いで、パターンに対応しない部分を除去するように現像する。結果的に、フォトマスクのパターンは基板に転写される。

インプリントリソグラフィでは、パターニングツールは、インプリントプロセスを通じてパターンを基板に転写するモールドである。いくつかの実施形態では、モールドと、基板上の形成可能又はインプリント可能な材料の層との間の物理的接触によって、パターンを基板に転写する。インプリントリソグラフィ及びさまざまな適用可能インプリント材料が、Chen他に対する米国特許第６，２９４，４５０号、及びChouに対する米国特許第６，４８２，７４２号に記載されており、これらの特許はいずれも、その全体が参照により本明細書に援用される。

以下の論考における簡潔のために、基板と当該基板上のあらゆる層又は構造（たとえば、フォトレジスト層又はインプリント可能な材料層）との間での区別が説明の助けにならない限り、そのような区別はなされない。したがって、本明細書では概して、レジスト層若しくはインプリント可能な材料層が、パターンを受容する基板上で用いられるか又は用いられないかを問わずに「基板」を参照する。レジスト層又はインプリント可能な材料層は常に、本明細書で説明される原理による任意の接触リソグラフィ方法の基板上で用いることができることを当業者は理解するであろう。

図１は、１つの例示的な実施形態による接触リソグラフィ装置（１００）の側面図を示す。接触リソグラフィ装置（１００）は、たとえば、モールド、マスク、又は他のパターニングツールとすることができるパターニングツール（１１０）と、１つ又は複数のスペーサ（１２０）とを備える。接触リソグラフィ装置（１００）は、パターニングツール（１１０）から基板（１３０）にパターンをインプリントするか又は他の方法で転写する。特に、パターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間の接触は、パターン転写中に用いられる。パターニングツール（１１０）のパターンを有するエリア（１１２）を、基板（１３０）のターゲット部分（１３２）に接触させ、所望のパターンをパターニングツール（１１０）からターゲット部分（１３２）に転写する。

本明細書で用いられる場合、「ターゲット部分」又は「ターゲットエリア」は、パターニングツール（１１０）のパターンを有するエリア（１１２）によって表わされるようなパターニングツールのパターンのコピーを受容する基板（１１０）の部分を指さす。ターゲット部分（１３２）は、フォトレジスト層、又はパターニングツール（１１０）のパターンを受容するように特に構成される可塑的変形可能材料の層のようなパターン受容層を含むことができる。いくつかの場合、ターゲット部分（１３２）は、加熱されるか又は他の方法で前処理されて転写パターンを受容することができる。

接触リソグラフィ装置（１００）のいくつかの例では、スペーサ（１２０）を、パターン転写前及び転写中にパターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間に配置する。スペーサ（１２０）は、パターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間の実質的に平行且つ近接した分離を提供及び維持する。スペーサ（１２０）の存在にも関わらず、パターニングツール（１１０）を基板（１３０）に接触させるために、いくつかの要素のうちの１つ又は複数は、所望の接触を可能にするように変形しなくてはならない。したがって、パターニングツール（１１０）、スペーサ（１２０）、及び基板（１３０）のうちの１つ又は複数の変形によって、パターニングツール（１１０）が基板（１３０）に接触できるようになり、ツール（１１０）から基板（１３０）へのパターンの転写が可能になる。たとえば、いくつかの実施形態では、屈曲性パターニングツール（１１０）及び屈曲性基板（１３０）のうちの一方又は両方が用いられる。他の実施形態では、変形可能（たとえば、折り畳み可能）スペーサ（１２０）が用いられる。さらに他の実施形態では、屈曲性パターニングツール（１１０）、屈曲性基板、及び／又は変形可能スペーサ（１２０）の組合せが用いられる。いくつかの実施形態では、パターン転写中、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方を支持する板又はキャリアによって、剛性がもたらされ得る。パターン転写は、システムの要素の屈曲及び／又は変形の結果として、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）が直接接触している間に生じる。

いくつかの実施形態では、特にパターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方の屈曲が用いられる場合、ツール（１１０）と基板（１３０）との間の接触は、複数のスペーサ（１２０）間で、又はスペーサ（１２０）によって包囲されるか又は境界を付けられる領域内で生じ得る。たとえば、スペーサ（１２０）は、パターニングツールのパターンを有する領域（及び／又は基板のパターニングされることになるエリア）の周辺部に配置することができ、パターニングツール（１１０）及び／又は基板（１３０）の屈曲は、その周辺部内で生じる。

図１に示されるスペーサ（１２０）は、パターニングツール（１１０）のパターンを有するエリア（１１２）の外側にある。同様に、スペーサ（１２０）を、基板（１３０）のターゲット部分（１３２）の外側にも、パターニングツール（１１０）のパターンを有するエリア（１１２）の外側にも配置する。

いくつかの実施形態では、たとえば、１つ又は複数の変形可能スペーサ（１２０）が用いられる場合、実質的に変形可能でないパターニングツール（１１０）及び／又は実質的に変形可能でない基板（１３０）を用いることができる。たとえば、パターン転写中に変形されないか又は変形されるように意図されていない半剛性又は剛性のパターニングツール（１１０）を、パターニングツール（１１０）として用いることができる。さらに、１つ又は複数の変形可能スペーサ（１２０）を用いる場合、スペーサ（１２０）のうちの１つ又は複数は、より広範な、パターンを有するエリア又は領域内に配置され得る。たとえば、基板（１３０）は、その上に複数の個別のダイ又はチップが画定されたウエハとすることができる。これらのダイは、それぞれの、パターンを有する局所的なエリアを有する。この例では、変形可能スペーサ（１２０）は、ウエハ基板（１３０）の、パターンを有する局所的なエリア間にある空間又は領域内に配置され得る。パターンを有する局所的なエリア間にある空間又は領域は、基板（１３０）上の個別のダイを分離する「ストリート」又は「切り口」を含むがこれらに限定されない。

いくつかの実施形態では、１つ又は複数のスペーサ（１２０）は、パターニングツール（１１０）又は基板（１３０）のいずれかから分離している構成要素である。そのような実施形態では、パターン転写のためのパターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間の接触を確立する前に、スペーサ（１２０）を、概して、パターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間に位置決め、配置、又は他の方法で挿入する。

他の実施形態では、スペーサ（１２０）を、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方の一体部分として形成する。たとえば、いくつかの実施形態では、スペーサ（１２０）は、パターニングツール（１１０）の延長部又は一体部分として形成され得る。他の実施形態では、スペーサ（１２０）は、基板（１３０）の延長部又は一体部分として形成され得る。さらに他の実施形態では、スペーサ（１２０）には、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方の一体部分として形成され得るものがある一方で、パターニングツール（１１０）にも基板（１３０）にも組み込まれないスペーサ（１２０）もある。

いくつかの実施形態では、パターニングツール（１１０）又は基板（１３０）のいずれかに組み込まれるスペーサ（１２０）を、パターニングツール（１１０）又は基板（１３０）のいずれかの各表面に材料層を堆積又は成長させることによって形成する。たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）層は、シリコン（Ｓｉ）基板（１３０）の表面上に成長又は堆積され得る。堆積又は成長したＳｉＯ₂層の選択的エッチングを用いて、たとえば、スタンドオフポストに似ている複数のスペーサ（１２０）を画定することができる。いくつかの実施形態では、各スタンドオフポストスペーサ（１２０）の均一な高さを、複数のスペーサ（１２０）の同時成長又は堆積によって確立する。たとえば、基板（１３０）表面上の蒸発材料の堆積を用いて、スペーサ（１２０）を同時に形成することによって、概して、実質的に同一の高さを有するスペーサ（１２０）を生成する。代替的に又は付加的に、限定ではないがマイクロ加工（たとえば、化学機械研磨等）のような、成長及び／又は堆積したスペーサ（１２０）の後処理を用いて、スペーサ間の均一な高さを達成するようにスペーサの高さをさらに調整することができる。同様の方法を用いて、パターニングツール（１１０）に又はその一体部分としてスペーサ（１２０）を形成することができる。

さらに他の実施形態では、複数のスペーサ（１２０）を別個に形成し、その後接着剤、エポキシ樹脂、又は他の適切な接合手段を用いて、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方に固定することができる。しかし、スペーサ（１２０）を、パターニングツール（１１０）又は基板（１３０）のうちの一方若しくは両方の一体部分として形成しようが、又はこれらに固定しようが、接触リソグラフィを実行する前にそのように形成又は固定する。

いくつかの実施形態では、変形可能スペーサ（１２０）は、塑性変形及び弾性変形のうちの一方又は両方を示すことができる。たとえば、変形可能スペーサ（１２０）の塑性変形において、変形力はスペーサ（１２０）を実質的に粉砕又は破砕し得る。粉砕又は破砕された後では、変形力が除去されるときに、スペーサ（１２０）の元の形状は、ほとんど全く又は大きくは復元されない。別の例では、変形可能スペーサ（１２０）は、変形力に応じて弾性変形を受け得る。弾性変形中、スペーサ（１２０）は、曲がるか又は折り畳められる可能性があるが、スペーサ（１２０）は、変形力が除去されると、実質的に元の形状に戻る。弾性的に変形するスペーサ（１２０）は、たとえば、ゴム状物質、又はばねのような物質／構造を含むことができる。

種々の実施形態では、変形可能スペーサ（１２０）は、受動的変形及び活性変形のうちの一方又は両方をもたらす。受動的に変形可能なスペーサ（１２０）は、塑性変形及び弾性変形のうちの一方又は両方を示すことができる。弾性変形を示す受動的に変形可能なスペーサ（１２０）としての使用に適している、ばねのような挙動を有する物質は、種々のエラストマー材料を含む。特に、スペーサ（１２０）は、ニトリルゴム又は天然ゴム、シリコーンゴム、パーフロロエラストマー、フルオロエラストマ（たとえば、フルオロシリコンゴム）、ブチルゴム（たとえば、イソブチレンゴム又はイソプレンゴム）、クロロプレンゴム（たとえば、ネオプレン）、エチレンプロピレンジエンゴム、ポリエステル、及びポリスチレンのようなエラストマー材料を含むことができるが、これらに限定されない。受動的変形中にばねのような挙動を促進するように形成されている非エラストマー材料も同様に用いることができる。スペーサ（１２０）として用いるためにばねに形成され得る非エラストマー材料の例は、ベリリウム銅及びステンレス鋼、並びに実質的に任意の比較的硬質のポリマーのような金属を含むが、これらに限定されない。加えて、多くの従来の半導体材料をマイクロ加工して、機械ばね構成を形成することができる。そのような材料の例は、シリコン（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、及びほとんどの他の従来の半導体材料を含むが、これらに限定されない。ばねとして形成されるこのような非エラストマー材料を用いて、用いられる特定の形状及び力に応じて塑性変形及び弾性変形のうちの一方又は両方を示す受動的に変形可能なスペーサ１２０を生成することができる。

種々の実施形態では、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方は変形可能であり得る。変形可能パターニングツール（１１０）及び／又は変形可能基板（１３０）は、塑性変形又は弾性変形のうちの一方又は両方を示すことができる。さらに、変形可能パターニングツール（１１０）及び／又は基板（１３０）は、受動的変形又は活性変形のうちの一方又は両方をもたらすことができる。いくつかの実施形態では、パターニングツール（１１０）及び基板（１３０）のうちの一方又は両方は、弾性変形、塑性変形、受動的変形、及び活性変形のうちの１つ又は複数を達成するために、スペーサ（１２０）に関して上述した材料を含むことができる。

接触リソグラフィ用の方法及び装置は、「接触リソグラフィ装置、システム、及び方法」と題する、同時係属中の出願第１１／２０３，５５１号にさらに記載されており、当該出願は参照によりその全体が本明細書に援用される。

図１はさらに、パターニングツール（１１０）と一体化した位置合わせツールを示す。示される例では、パターニングツール（１１０）は、当該パターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間の位置合わせを測定するための少なくとも１つの、一体型位置合わせ装置（１４０）を備える。より詳細には、位置合わせ装置（１４０）は、パターニングツール（１１０）のパターンを有するエリア（１１２）と基板（１３０）のターゲットエリア（１３２）との間の位置合わせを測定する。位置合わせ装置１４０を、パターニングツール（１１０）を完全に通じて延在させることができるか、部分的に通じて延在させることができるか、パターニングツール（１１０）の少なくとも一側面に接合することができるか、又はパターニングツール（１１０）に他の方法で結合することができる。

図１の例示的な実施形態によれば、位置合わせ装置（１４０）は、横方向及び回転の位置合わせを測定及び検出するように構成される。さらなる実施形態では、位置合わせ装置、及び／又は１つ若しくは複数のさらなる位置合わせ装置（１４０）は、パターニングツール（１１０）及び／又は基板（１３０）間の傾き、分離距離、又は他の状態若しくは関係を測定するように構成することができる。位置合わせ装置（１４０）は、代替的に又は付加的に、少なくとも１つの基板（１３０）又はスペーサ（１２０）に組み込むことができる。

パターニングツール（１１０）、基板（１３０）、ターゲットエリア（１３２）、及びさらには位置合わせ装置（１４０）自体は、位置合わせを容易にするための位置合わせパターン（１４６）を含むことができる。いくつかの例示的な実施形態では、少なくとも１つの位置合わせ装置（１４０）は、１つの位置合わせパターン（１４６）を含み、基板（１３０）もまた、対応する１つの位置合わせパターン（１４６）を含む。位置合わせ装置（１４０及び基板（１３０）上の位置合わせパターン（１４６）は、同一又は実質的に同様であり得るが、同一又は実質的に同様であることは必要とされてはいない。位置合わせプロセス中、基板（１３０）上の位置合わせパターン（１４６）の特徴は、１つ又は複数の位置合わせ装置（１４０）にある位置合わせパターン（１４６）の特徴と相互に関連づけられ得る。位置合わせパターン（１４６）の特徴が相互に関連づけられると、これらの関係は位置合わせの精度を示すことができ、また位置合わせを向上させるための潜在的な調整を示すことができる。多数の位置合わせパターン（１４６）を、パターニングツール（１１０）、位置合わせ装置（１４０）、基板（１３０）及び／又はターゲットエリア（１３２）に含めることができ、縁、隅、表面、又は任意の他の測定可能なエリアに配置することができる。光センサ又はセンサアレイを用いる一実施形態では、たとえば、位置合わせパターン（１４６）は、位置合わせパターンから反射される光をセンサによって受光することができるように配置することができる。

光、画像、電気信号、又は検出された光を表わすデータは、パターニングツール（１１０）内の位置合わせ装置（１４０）から、位置合わせ装置（１４０）の外部にある処理サブシステム（３４０、図３Ｂ）に送信することができる。光又はデータを処理するサブシステム（３４０）は、光又はデータを捕捉する位置合わせ装置（１４０）とは物理的に別個であることができるため、処理サブシステム（３４０）に影響を与える振動は、位置合わせデータ品質を低下させない。

位置合わせ装置（１４０）は、パターニングツール（１１０）におけるさまざまな場所のうちの任意の場所に位置決めすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、位置合わせ装置（１４０）を、パターンを有するエリア（１１２）とは反対にある、パターニングツール（１１０）の側面に結合する。次いで、パターニングツール（１１０）の透明部によって、光がパターニングツール（１１０）を通過することができ、位置合わせ装置（１４０）が、基板（１３０）に対するパターニングツール（１１０）の位置合わせを測定することが可能になる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの位置合わせ装置（１４０）は、光学装置である。光学位置合わせ装置（１４０）は、レンズ、ミラー、光ファイバ、フィルタ、光源、導波路、又は光を操作、生成、若しくは送信するための他の装置を含むことができるが、これらに限定されない。図２に示されるように、位置合わせ装置（１４０）は、レンズ及びフィルタのような多数の光学装置を含むことができ、光ファイバ（２００）を通じてパターニングツール（１１０）から画像を送信することができる。次に、光ファイバを通じて受光される光（２１０）は、パターニングツール（１１０）と基板（１３０）との間の位置合わせの精度を測定するために分析することができる。図２の実施形態では、光は、外部装置によって若しくは光ファイバ（２００）を通じて位置合わせ装置（１４０）に送信することができるか、又は、光は位置合わせ装置（１４０）、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）等によって生成することができる。

他の実施形態では、位置合わせ装置（１４０）は、他の光学装置に加えて、又はそれらの代わりに光センサを含む。光センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサ、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、フォトダイオード、又は他の光感知装置を含むことができるが、これらに限定されない。図３Ａの例示的な実施形態によれば、光センサは、位置合わせ装置（１４０）に組み込まれており、画像又は位置合わせ測定値を表わす電気信号は、ワイヤ３００を通じて送信される。光センサは、当該センサが他の位置合わせ装置と通信すると共に出力を向上させることを可能にするために、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）、増幅器、記憶装置、又はプロセッサのような、さらなる装置、部材、又は回路を含むことができる。

図３Ｂは、位置合わせ装置（１４０）に組み込むことができる種々の構成要素、及び外部処理サブシステム３４０への接続を示す。光学素子（３１０）は、センサ（３２０）が、対象となる少なくとも１つの関係又は状態を測定することを可能にするように、光を合焦、誘導、又はフィルタリングする。図３Ｂの実施形態では、センサ（３２０）は、対象となる情報を電気信号として表わす。この信号を、増幅器（３３０）によって増幅し、パターニングツール（１１０）に結合されていない処理サブシステム（３４０）に送信する。

処理サブシステム（３４０）は、光の形態（図２の例を参照されたい）、電気信号（図３Ａの例を参照されたい）、又は他の手段で位置合わせデータを受信する。次いで、処理サブシステム（３４０）は、位置合わせの現在の状態を判断するために、受信されたデータを、予想測定値又は所望の測定値と比較することができる。受信されたデータを解釈すると、処理サブシステム（３４０）は次に調整を求めて、位置合わせを向上させると共にそれらの調整を位置合わせシステムの他の構成要素に送信することができる。位置合わせ調整が行われると、位置合わせ装置（１４０）及び処理サブシステム（３４０）は、位置合わせプロセスを制御する、正確且つ適時のフィードバックを提供することができる。

図３Ｂに示される要素は、例示するためにのみ意図されている。多くの実施形態は、構成要素を省略することもできるし、さらなる構成要素を含んでもよい。

さらなる非光学装置及びセンサが、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）、機械装置、容量センサ、圧力センサ、又は他の装置を含む、位置合わせを測定すると共に位置合わせ調整を容易にする、位置合わせ装置１４０に組み込まれ得る。

図４は、少なくとも１つの例示的な実施形態に従って、接触リソグラフィシステムにおいてパターニングツールと基板とを位置合わせする方法を示すフローチャートである。

第１に、スペーサを、パターニングツールと基板との間に配置する（ステップ４００）。上述したように、スペーサを、パターニングツール、基板のいずれか又はその両方から分離又はこれらと一体化させることができる。スペーサは、パターニングツール及び基板と接触しているため、システム内のあらゆる振動が、パターニングツール、スペーサ、及び基板を単一ユニットとして変位させる傾向がある。位置合わせに対する調整が行われない限り、スペーサの使用は、パターニングツール及び基板が同じ相対位置、すなわち、互いに平行且つ近接して維持されることを確実にする。加えて、パターニングツールと基板との間の粗位置合わせは、スペーサの配置に沿って実行することができる。このステップは、パターニングツール及び基板を、最初の横方向及び／又は回転の位置合わせによって、実質的に互いに平行且つ近接に方向付けることを含むことができる。ステップ４００は、図１〜図３の位置合わせパターン（１４６）及び位置合わせ装置（１４０）以外の位置合わせインジケータ及び機構を用いることができる。一実施形態では、粗位置合わせは、パターニングツールと、パターニングされることになる基板との間のスペーサの正確な位置決めを容易にすることができる。

パターニングツール、基板、及びスペーサが配置されると、位置合わせデータは、パターニングツールに結合される少なくとも１つの位置合わせ装置から受信される（ステップ４１０）。上述したように、このデータは、さまざまな形態で送信することができ、１つ又は複数のサブシステムによって処理及び利用することができる。

次に、横方向の調整（ステップ４２０）及び回転の調整（ステップ４３０）を実行する。ステップ４２０及び４３０は、連続して、同時に、又は逆の順序で実行することができ、漸増する位置合わせ調整のために繰り返して実行することができる。位置合わせ調整は、基板若しくはパターニングツール又はその両方を動かすことによって行うことができる。例示的な一実施形態によれば、ステップ４１０中に受信された位置合わせデータを用いて、ステップ４２０及び４３０中に行われる、横方向並びに回転の調整の種類及び程度を求めることができる。

ステップ４１０〜４３０は、設定された回数だけ、又は条件若しくはミスアライメント許容範囲に到達するまで繰り返すことができる。受信された位置合わせデータは、位置合わせプロセスを制御するためのフィードバックデータとしての役割を果たすことができる。また、ステップ４１０は、ステップ４２０及び４３０と同時に実行することができ、これによって、位置合わせに必要とされる時間を短縮することができるか、又は位置合わせプロセスの正確性、及び精度を増大することができる。

位置合わせが許容可能範囲に到達すると、少なくとも１つのパターンを、パターニングツールから基板に転写する（ステップ４４０）。インプリントリソグラフィでは、パターンを有するエリアとターゲットエリアとの接触によって、基板上にパターンを形成する。例示的な一実施形態によれば、パターン転写ステップは、パターンを受容するために、基板を加熱、冷却、加圧、又は他の方法で操作することを含む。接触フォトリソグラフィでは、パターン転写（ステップ４５０）は、ターゲットエリア上のパターンを現像する期間、光又は他の放射への露光を含むことができる。

上記のステップは次いで、別の基板、又は同じ基板の異なるターゲットエリアに対して繰り返すことができる。加えて、同じターゲットエリアの後続の層を、上記のプロセスを用いて、さらなるパターニングツールでパターニングすることができる。ただし、さらなるステップは、上記のプロセスが繰り返される前に実行され得る。

これまでの説明は、本出願人らによって見出された原理の例を示すと共に、説明するためのみに提示された。この説明は、包括的であること、又はこれらの原理を、開示されている任意の厳格な形態又は例に限定することを意図されていない。上記の教示に鑑みて、多くの変更及び変形が可能である。

Claims (15)

1. 基板（１３０）に転写するためのパターンを有するパターニングツール（１１０）と、
   前記パターニングツール（１１０）に結合される少なくとも１つの位置合わせ装置（１４０）とを備え、
   前記位置合わせ装置（１４０）は、前記パターニングツール（１１０）と、前記パターニングツール（１１０）の前記パターンを受容する基板（１３０）との間の位置合わせを測定するように構成されることを特徴とする接触リソグラフィシステム。
2. 前記パターニングツール（１１０）とパターニングされる基板（１３０）との間に配置される少なくとも１つのスペーサ（１２０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記スペーサ（１２０）は、前記パターニングツール（１１０）と一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記パターニングツール（１１０）に組み込まれる少なくとも１つの位置合わせパターン（１４６）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記位置合わせ装置（１４０）は、前記位置合わせを光学的に測定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記位置合わせ装置（１４０）は、前記パターニングツール（１１０）及び前記基板（１３０）から分離している処理サブシステム（３４０）に通信結合されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記位置合わせ装置（１４０）は電荷結合素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記位置合わせ装置（１４０）は相補型金属酸化膜半導体センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記位置合わせ装置（１４０）は光源を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 前記位置合わせ装置（１４０）は、前記パターニングツール（１１０）の、前記基板（１３０）とは反対の側に位置決めされ、前記パターニングツール（１１０）は透明部を含み、前記透明部を通じて、前記位置合わせ装置（１４０）は前記基板（１３０）との位置合わせを求めることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
11. 転写用パターンを有するパターニングツール（１１０）に結合される少なくとも１つの位置合わせ装置（１４０）を用いて、前記パターニングツール（１１０）を、前記パターニングツール（１１０）の前記パターンを受容する基板（１３０）に位置合わせすることを含むことを特徴とする接触リソグラフィ方法。
12. 前記パターニングツール（１１０）及び前記基板（１３０）を、前記パターニングツール（１１０）と前記基板（１３０）との間に配置される少なくとも１つのスペーサ（１２０）に機械的に結合することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
    
    
13. 位置合わせを求めるための前記位置合わせ装置（１４０）を用いて、前記パターニングツール（１１０）の位置合わせパターン（１４６）を、前記基板（１３０）位置合わせパターン（１４６）と比較することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. パターンを提供する手段と、
    前記パターンを受容する手段と、
    前記パターンを提供する手段と前記パターンを受容する手段との間の少なくとも１つの関係を測定する手段であって、前記パターンを提供する手段と一体化されている、測定する手段とを備えることを特徴とする接触リソグラフィ装置（１００）。
15. 前記パターンを提供する手段と前記パターンを受容する手段との間の少なくとも１つの位置関係を調整する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。

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