JP2009545887A - リソグラフィを実行するための方法及びシステム、物体を互いに位置合わせする方法、並びに非マーキング位置合わせ特徴を有するナノインプリント用モールド - Google Patents

リソグラフィを実行するための方法及びシステム、物体を互いに位置合わせする方法、並びに非マーキング位置合わせ特徴を有するナノインプリント用モールド Download PDF

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Abstract

リソグラフィを実行する方法は、リソグラフィツール50の一部及び基板10の一部の画像60と、更なるリソグラフィツール30の一部及び基板10の一部のさらなる画像（28）を用いて、リソグラフィツール50のための変位ベクトル74を計算することを含む。物体を位置合わせする方法は、第１の物体10に近接して第２の物体30を位置決めすること、及び第２の物体30の表面上の特徴32及び第１の物体10の表面上の特徴18を図示する第１の画像38を取得することを含む。更なる物体50が第１の物体10に近接して位置決めされるときに、更なる物体50の表面上の特徴52及び第１の物体10の表面上の特徴18を図示する更なる画像60が取得される。更なる画像60は第１の画像38と比較される。インプリントモールド30、50は、インプリントモールド30、50のインプリント表面上に少なくとも１つの非マーキング基準特徴32、52を含む。

Description

本発明は、包括的には、たとえば、フォトリソグラフィ、インプリントリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、コンタクトリソグラフィ、及びシャドーマスクを利用する高精度堆積システムのようなリソグラフィ技法に関する。より詳細には、本発明は、基板及びリソグラフィツール（たとえば、フォトリソグラフィマスク、インプリントモールド、ナノインプリントモールド及びシャドーマスク等）を位置合わせするための方法及びシステムに関する。
たとえば、フォトリソグラフィ、インプリントリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ及びコンタクトリソグラフィのようなリソグラフィ技法及び方法を用いて、マイクロスケール（すなわち、約１００μｍ未満）またはナノスケール（すなわち、約１００ナノメートル未満）の寸法を有する特徴を含む構造を製造することができる。そのような構造は、たとえば、集積回路、センサ、発光ダイオード及びナノ構造を含む。リソグラフィ技法では、層毎に処理することによって、多層構造が製造される。
簡潔に言うと、フォトリソグラフィでは、基板の上方にフォトレジストの層が設けられ、フォトレジストの層の上方に、選択的にパターニングされたマスクまたはレチクルが位置合わせされる。フォトレジスト材料の層の選択されたエリアを、パターニングされたマスクまたはレチクルを通じて、電磁放射に曝露することができ、それによって、フォトレジスト材料の層の選択されたエリアにおいて化学的変換、物理的変換、または化学的且つ物理的な変換を引き起こすことができる。後続の現像ステップにおいて、電磁放射に曝露されたフォトレジスト材料の層の選択されたエリア、またはマスク若しくはレチクルによって電磁放射から遮蔽されたフォトレジスト材料の層の他のエリアのいずれかが、下層を成す基板から除去される。このようにして、マスクまたはレチクル内の選択されたパターンを、フォトレジスト材料の層にポジ画像またはネガ画像として転写することができる。
その後、フォトレジスト材料のパターニングされた層を通じて、下層を成す基板をさらに処理することができ（たとえば、材料を除去する、堆積する、ドープする等）、それによって、下層を成す基板内に、またはその基板上に選択的にパターニングされた（選択的にパターニングされたマスクまたはレチクルに対応する）層が形成される。その後、必要に応じて、さらになるマスクまたはレチクルを用いて、既に形成されている選択的にパターニングされた層の上方に、さらなる選択的にパターニングされた層を形成することができる。
下層を成す基板に対して各層を位置決めするために、基板、及びマスクまたはレチクルは典型的には、位置合わせ特徴またはマークを付けられる。各マスクまたはレチクルが下層を成す基板の上方に位置決めされると、マスクまたはレチクルを通じてフォトレジスト材料の層を電磁放射に曝露する前に、マスクまたはレチクル上の位置合わせ特徴を、基板上の位置合わせ特徴と位置合わせすることができる。
インプリントリソグラフィ（ナノインプリントリソグラフィを含む）では、変形可能な材料（たとえば、未硬化のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）等）の層を基板の上方に設けることができる。その後、変形可能な材料の層の上方に、インプリントモールドの選択的にパターニングされた表面を位置合わせし、変形可能な材料の層の中に圧入することができ、それによって、インプリントモールドの選択的にパターニングされた表面のパターンが変形可能な材料の層に転写される。変形可能な材料を硬化させて、変形可能な材料の層内に形成されるパターンを固化することができる。変形可能な材料の層内に形成されるパターンは、変形可能な材料の層内に複数の相対的により厚い領域及び相対的により薄い領域を含むことがある。
その後、変形可能な材料のパターニングされた層の相対的により薄い領域が実質的に除去され、下層を成す基板の上方にパターンを形成する変形可能な材料の層の相対的により厚い領域の部分が残されるまで、変形可能な材料のパターニングされた層の少なくとも一部をエッチングするか、または別の方法で除去することができる。このようにして、インプリントモールド内の選択されたパターンを、変形可能な材料の層に転写することができる。
その後、変形可能な材料のパターニングされた層を通じて、下層を成す基板をさらに処理することができ（たとえば、材料を除去する、堆積する、ドープする等）、それによって、下層を成す基板内に、またはその基板上に選択的にパターニングされた（選択的にパターニングされたインプリントモールドに対応する）層が形成される。その後、必要に応じて、さらなるインプリントモールドを用いて、既に形成されている選択的にパターニングされた層の上方に、さらなる選択的にパターニングされた層を形成することができる。
フォトリソグラフィの場合と同様に、下層を成す基板に対して各層を位置決めするために、基板及びインプリントモールドは典型的には、位置合わせ特徴またはマークを付けられる。各インプリントモールドが下層を成す基板の上方に位置決めされると、下層を成す基板の表面上の変形可能な材料の層内にインプリントモールドを圧入する前に、インプリントモールド上の位置合わせ特徴が、基板上の位置合わせ特徴と位置合わせされる。
一態様では、本発明はリソグラフィを実行する方法を含む。この方法は、リソグラフィツールの少なくとも一部、及び基板の少なくとも一部を図示する画像と、さらなるリソグラフィツールの少なくとも一部、及び基板の少なくとも一部を図示するさらなる画像とを用いて、リソグラフィツールのための変位ベクトルを計算することを含む。
別の態様では、本発明は、物体を互いに位置合わせする方法を含む。この方法は、その物体の表面上に或る特徴を有する第１の物体を設けることを含む。その表面上に或る特徴を有する第２の物体が、第１の物体に近接して位置決めされ、第１の物体の表面上の特徴と、第２の物体の表面上の特徴とを図示する第１の画像が取得される。その表面上に或る特徴を有する少なくとも１つのさらなる物体が、第１の物体に近接して位置決めされ、第１の物体の表面上の特徴と、少なくとも１つのさらなる物体の表面上の特徴とを図示する、さらなる画像が取得される。
さらに別の態様では、本発明はインプリントモールドを含み、このインプリントモールドは、インプリント表面上に少なくとも１つの非マーキング位置合わせ特徴を有する。いくつかの実施の形態では、少なくとも１つの位置合わせ特徴は、デバイス特徴がインプリント表面から突出する実質的に均一な距離よりも短い距離だけ、インプリント表面から延在することができる。
本明細書は、本発明と見なされるものを特に指摘し、明確に特許請求する特許請求の範囲で終わるが、本発明の利点は、添付の図面と合わせて以下の本発明の説明を読むときに、その説明から、より容易に確認することができる。
本発明による、物体を互いに正確に位置合わせするために用いることができるリソグラフィシステムの一実施形態のブロック図である。 図１に示されるシステムを用いて実施することができる、本発明による物体を互いに位置合わせするための方法の一例を示すフローチャートである。 その表面上に基準特徴を含む基板の平面図である。 図３に示されるような基板の表面上に基準特徴を設けるために用いることができる方法の一例を示す図である。 図３に示されるような基板の表面上に基準特徴を設けるために用いることができる方法の一例を示す図である。 図３に示されるような基板の表面上に基準特徴を設けるために用いることができる方法の一例を示す図である。 図３に示されるような基板の表面上に基準特徴を設けるために用いることができる方法の一例を示す図である。 図３に示されるような基板の表面上に基準特徴を設けるために用いることができる方法の一例を示す図である。 図３に示されるような基板の表面上に基準特徴を設けるために用いることができる方法の一例を示す図である。 リソグラフィツールを用いて処理されることになる基板に対して位置決めされるリソグラフィツールの一実施形態を示す図である。 図１０に示されるリソグラフィツール及び基板の側断面図である。 リソグラフィツールの背面に配置されるモールド位置合わせ特徴を示す、図１１と同様の側断面図である。 リソグラフィツールを貫通して延在する開口部を含むリソグラフィツールのモールド位置合わせ特徴を示す、図１１及び図１２Ａと同様の側断面図である。 図示されるリソグラフィツールを用いて基板の表面上に形成されるデバイス特徴を示す、図１０及び図１１に示される基板の平面図である。 図１０及び図１１に示される基板に対して位置決めされるさらなるリソグラフィツールを示す図である。 図１４に示されるさらなるリソグラフィツールが、下層を成す基板と適切に位置合わせされるか否かを判定するために用いることができる方法の一例を示す図である。 図１４に示されるさらなるリソグラフィツールが下層を成す基板と適切に位置合わせされるか否かを判定するために用いることができる方法の一例を示す図である。 図１４に示されるさらなるリソグラフィツールが下層を成す基板と適切に位置合わせされるか否かを判定するために用いることができる方法の一例を示す図である。 さらなるリソグラフィツールと基板との間の相対位置を調整した後に適切に位置合わせされる、図１４に示されるさらなるリソグラフィツール及び基板を示す図である。 画像形成システムによって取得される画像において係合して見えるように基板及びリソグラフィツール上にそれぞれ配置される、基板上の基準マーク及びリソグラフィツール上の位置合わせマークを示す図である。 画像形成システムによって取得される画像において同じ位置に配置されているように見えるように基板及びリソグラフィツール上にそれぞれ配置される、基板上の基準マーク及びリソグラフィツール上の位置合わせマークを示す図である。
本発明は、リソグラフィによって構造及びデバイスを製造するために用いることができる方法及びシステムを含む。一例であって、限定はしないが、本明細書において説明される方法及びシステムは、たとえば、本発明の譲受人に譲渡される、Chenに対する米国特許第６，４３２，７４０号において記載されているような、インプリントリソグラフィ工程及びナノインプリントリソグラフィ工程において用いることができる。本明細書において説明される方法及びシステムはまた、フォトリソグラフィ工程、コンタクトリソグラフィ工程、及びシャドーマスクを利用する高精度堆積工程において用いることもできる。
たとえば、フォトリソグラフィシステム及びナノリソグラフィシステムのようなリソグラフィシステムは、本発明の教示を具現化する方法を実行するように構成することができ、それゆえ、本発明の教示を具現化することができる。図１は、本発明の教示を具現化するリソグラフィシステム１００のブロック図である。図に示されるように、リソグラフィシステム１００は、位置決めシステム１０２と、画像形成システム４０と、処理システム１０４と、制御システム１０６とを備えることができる。位置決めシステム１０２は、基板に対してリソグラフィツールを位置決めするために、リソグラフィツール（図１には示されない）、基板（図１には示されない）、またはリソグラフィツール及び基板の両方を動かすように構成することができる。実施形態によっては、位置決めシステム１０２は、複数のリソグラフィツール及び基板を動かすように構成されることもある。処理システム１０４は、たとえば、基板の上方に材料を堆積すること、基板から材料を除去すること、基板内または基板上に材料をドープすること等によって、リソグラフィツールを用いて基板を処理するように構成することができる。
一例であって、限定はしないが、画像形成システム４０は、光学顕微鏡システム、Ｘ線システム、またはリソグラフィツールの少なくとも一部及び基板の一部の画像を取得することができる任意の他の画像形成システムまたはデバイスを含むことができる。位置決めシステム１０２は、たとえば、基板を支持するように構成される可動ステージ（図示せず）を備えることができる。位置決めシステム１０２は、可動ステージを動かすように構成されるステージアクチュエータデバイス（図示せず）をさらに備えることができる。そのようなステージアクチュエータデバイスは、たとえば、市販されているステッパまたは圧電アクチュエータを含むことができる。可動ステージに加えて（または、可動ステージの代替として）、位置決めシステム１０２は、リソグラフィツールを支持するように構成される可動ツール支持デバイスを備えることができる。そのような可動ツール支持デバイスも、上記で説明されたように、市販されているアクチュエータを用いて動かすことができる。
制御システム１０６は、少なくとも１つの電子信号プロセッサデバイス１０７（たとえば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）デバイス）と、少なくとも１つのメモリデバイス１０８（たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（たとえば、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）等）を含むデバイス）とを備えることができる。一例であって、制御システム１０６は、デスクトップコンピュータまたはノートブックコンピュータのような、コンピュータシステムまたはコンピュータデバイスを含んでも、含まなくてもよいが、これらに限定されない。さらなる実施形態では、制御システム１０６は、構造的及び電気的の両面からリソグラフィシステム１００に統合される、市販のプログラマブルロジックコントローラまたは特注の制御システム１０６を含むことができる。
図１に示されるように、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、位置決めシステム１０２及び画像形成システム４０の両方と電気的に通信するように構成することができる。この構成では、制御システム１０６は、位置決めシステム１０２を制御すると共に、位置決めシステム１０２から情報を受信するように構成することができる。たとえば、位置決めシステム１０２は、リソグラフィツール、基板、またはリソグラフィツール及び基板の両方の位置を検知または検出すると共に、電気信号によって、位置に関する情報を制御システム１０６に中継するように構成される、１つまたは複数のセンサを含むことができる。同様に、制御システム１０６は、画像形成システム４０を制御すると共に、画像形成システム４０から情報を受信するように構成することができる。たとえば、画像形成システム４０は、デジタル画像（たとえば、以下でさらに詳細に説明されるように、基準画像及び位置合わせ画像）を解析するために、その画像を電気信号によって制御システム１０６に送信するように構成することができる。さらなる実施形態では、制御システム１０６は、無線技術（たとえば、電磁放射を介して送信される信号）を用いて、位置決めシステム１０２、画像形成システム４０、または位置決めシステム１０２及び画像形成システム４０の両方と通信するように構成することができる。
リソグラフィシステム１００は少なくとも１つの入力デバイス１１０をさらに備えることができ、このデバイスは、リソグラフィシステム１００を使用する人物によって、制御システム１０６に情報を入力するために、または制御システム１０６にコマンドを与えるために用いられることができる。一例であって、入力デバイス１１０は、コンピュータキーボード、キーパッド、タッチパッド、タッチスクリーン、ポインティングデバイス（たとえば、マウス）、または制御システム１０６に情報を入力するか、またはコマンドを与えるための任意の他の手段を含むことができるが、これらに限定されない。さらに、リソグラフィシステム１００は、少なくとも１つの出力デバイス１１２をさらに備えることができ、この出力デバイスは、制御システム１０６からユーザに情報を出力するように構成することができる。一例であって、出力デバイス１１２は、画像表示装置（たとえば、モニタまたは画面等）、プリンタ、可聴音若しくは警報を生成するように構成されるデバイス、または制御システム１０６によってユーザに情報を出力するための任意の他の手段を含むことができるが、これらに限定はされない。
図１に示されるように、入力デバイス１１０及び出力デバイス１１２のうちの少なくとも一方は、破線１１６によって表されるように、制御システム１０６に構造的に統合されることがある。一例として、制御システム１０６は、プログラマブルロジックコントローラを含むことができ、入力デバイス１１０は、プログラマブルロジックコントローラのキーパッドまたはタッチパッドを含むことができ、出力デバイス１１０は、プログラマブルロジックコントローラの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面を含むことができる。そのようなプログラマブルロジックコントローラは市販されている。
本発明のいくつかの実施形態では、「独立型」の一体型システムを提供するために、リソグラフィシステム１００の実質的に全ての構成要素が、構造的に、単一の構造的なフレームまたはハウジングに組み込まれるか、またはそれと統合されることができる。本発明の他の実施形態では、リソグラフィシステム１００の１つまたは複数の構成要素が、リソグラフィシステム１００の他の構成要素から離れて配置されることができる。そのような場合には、たとえば、電磁放射を用いて電線または無線を介して電気的に通信することによって、離れた構成要素間に通信を確立することができる。
上記で述べられたように、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、プログラムの制御下で、位置決めシステム１０２及び画像形成システム４０を用いて本発明の教示を具現化する方法を実行するように構成することができる。言い換えると、リソグラフィシステム１００、そして特にその制御システム１０６は、コンピュータプログラムの制御下で、１つまたは複数の論理シーケンスを実行するように構成することができ、それによって、リソグラフィシステム１００は、本発明の教示を具現化する方法を実行する。
一例であって、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、プログラムの制御下で、１つまたは複数の論理シーケンスを実行するように構成することができ、それらの論理シーケンスのうちの１つが図２に示される論理シーケンスを含み得るが、これらに限定されない。図２に示される論理シーケンスは、本発明の教示を具現化する方法を例示及び説明するためのフローチャートとして用いることもできる。
本発明の教示を具現化する方法は、図１及び図３〜図１８を合わせて参照しながら、図２に示される論理シーケンスを参照して説明される。
図３は、本発明の教示を具現化する方法及びシステムを用いて、リソグラフィによって、その上に、またはその中に構造またはデバイスを製造することができる基板１０を示す。基板１０は、たとえば、シリコン、ガリウムヒ素、若しくはインジウムリン、ガラス、又はシリコン・オン・グラス（ＳＯＧ）基板、シリコン・オン・セラミック（ＳＯＣ）基板若しくはシリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）基板のような、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）タイプの基板のウェハ全体またはウェハの一部を含むことがあるが、これらに限定されない。基板１０上に構造またはデバイスをリソグラフィによって製造するために、少なくとも１つの基準特徴１８を、基板１０の表面１１上に形成されるか、または他の方法で設けることができる。
本明細書における例示及び説明を容易にするためだけに、基準特徴１８は図３において三角形として示される。しかしながら、基準特徴１８は、任意の形状または自由に選択した形状を有することができるものと考えられる。いくつかの実施形態では、基準特徴１８は、基板１０の表面１１上に自然発生する特徴とすることができる。さらなる実施形態では、基準特徴１８は、基板１０の表面１１上に形成される人為的な特徴とすることができる。たとえば、フォトリソグラフィ法及びインプリントリソグラフィ法を含む、当該技術分野において既知である種々の方法を用いて、基板１０の表面１１上に基準特徴１８を形成することができる。さらなる方法では、基準特徴１８は任意の形状を有することができ、基板の表面１１上に、或る領域を引っ掻くか、削り取るか、打ち抜くか、または着色することによって、基板１０の表面１１上に形成することができる。基板１０の表面１１上に基準特徴１８を形成するために用いることができるナノインプリント工程の一例が、図４〜図８を参照しながら以下で説明される。
図４を参照すると、実質的に剥き出しの基板１０を配設することができ、基板１０の表面１１上に、変形可能な材料２０の層を堆積するか、または別の方法で設けることができる。変形可能な材料２０の層は、たとえば、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）の薄い層を含むことができる。変形可能な材料２０の薄い層は、たとえば、スピンコーティング工程を用いて、基板１０の表面１１に被着することができる。
図５を参照すると、基板１０及び変形可能な材料１２の層の上方に、ナノインプリントモールド１２を配置することができる。突出部１４が、ナノインプリントモールド１２のインプリント表面１６から延在することがある。突出部１４は、基板１０の表面１１上に形成される基準特徴１８（図３）の断面サイズ及び形状に対応する断面サイズ及び形状を有することができる。
図６を参照すると、ナノインプリントモールド１２上の突出部１４を、変形可能な材料２０の層の中に少なくとも部分的に圧入して、変形可能な材料２０の層の中に対応する凹部２２を形成することができる。図７に示されるように、その後、ナノインプリントモールド１２を除去することができる。いくつかの実施形態では、変形可能な材料２０の層は硬化性であることがあり、ナノインプリントモールド１２を変形可能な材料２０の層から除去する前に、または除去した後に、変形可能な材料２０を硬化させることができる。
ナノインプリントモールド１２が変形可能な材料２０の層から除去された後に、図８に示されるように、下層を成す基板１０の表面１１上の領域２４が変形可能な材料２０の層を貫通して露出するまで、エッチング工程を用いて、変形可能な材料２０を、その露出した表面から、またはその露出した表面においてエッチングして除去することができる。
図９を参照すると、変形可能な材料２０の層の露出した表面、及び下層を成す基板１０の表面１１上の露出した領域２４（図８）の上方に、基板１０の表面１１上に基準特徴１８を形成するために用いられる材料２６を堆積することができる。材料２６は、たとえば、金属材料、セラミック材料、半導体材料、または高分子材料を含むことがあるが、これらに限定されない。１つの特定の実施形態では、材料２６はシリカを含むことがある。材料２６は、たとえば、化学気相成長（ＣＶＤ）または物理気相成長（ＰＶＤ）のような、当該技術分野において知られている種々の技法を用いて堆積することができる。その後、変形可能な材料２０の層の残りの部分を、基板１０の表面１１から（その上に堆積した材料２６と共に）除去することができ、基板１０の表面１１上に堆積した材料２６が残され、材料２６は、基板１０の表面１１上に基準特徴１８（図３）を形成する。
図４〜図９を参照しながらこれまでに説明されたナノインプリント工程は、単に、基板１０の表面１１上に基準特徴１８を形成するために用いることができる１つの方法の一例として述べられる。基板１０の表面１１上に特徴を形成するための種々の他の方法が当該技術分野において知られており（さらなるナノインプリント法を含む）、そのうちのいずれかを本発明において用いることができる。
基板１０の表面１１上に１つまたは複数の基準特徴１８を設けた後に、以下でさらに詳細に説明されるように、本発明の教示を具現化する方法及びシステムを用いて、基板１０の表面１１上に、デバイスまたは構造をリソグラフィによって製造することができる。
図１、図２及び図１０を合わせて参照すると、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、プログラムの制御下で、位置決めシステム１０２を用いて基板１０に近接して第１のナノインプリントモールド３０を位置決めし、且つ画像形成システム４０を用いて、基板１０の表面１１上の基準特徴１８の少なくとも一部、及び第１のナノインプリントモールド３０のナノインプリント表面３１上のモールド位置合わせ特徴３２の少なくとも一部とを含むか、または図示する基準画像３８を取得するように構成することができる。
図１０を参照すると、基板１０の表面１１の上方に、ナノインプリントモールド３０を配置することができる。ナノインプリントモールド３０は、モールド位置合わせ特徴３２と、突出部３４の形をとる複数のデバイス特徴とを含むことができ、それらは、基板１０の表面１１上に形成されるデバイスまたは構造の特徴または構成要素を形成するように構成される。図１１は、基板１０の表面１１の上方に位置決めされるナノインプリントモールド３０の断面図である。図に示されるように、モールド位置合わせ特徴３２及び複数の突出部３４は、ナノインプリントモールド３０のナノインプリント表面３１から延在することができる。
基板１０及びナノインプリントモールド３０が図１０及び図１１に示される相対位置にあるとき、リソグラフィシステム１００の画像形成システム４０を用いて、基準画像３８（図１０）を取得することができる。基準画像３８はデジタル画像であり（またはデジタル画像に変換することができ）、そのデジタル画像は、後の時点で使用するために、メモリデバイス１０８のような、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６の内部または取外し可能メモリ構成要素（たとえば、内部または外部ハードドライブのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、内部コンピュータランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、たとえば、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、またはフラッシュメモリモジュールのような取外し可能記憶媒体）に格納することができる。一例であって、限定はしないが、基準画像３８は、図１０に示される破線によって囲まれる領域を含むことがある。基準画像３８は、基準特徴１８の少なくとも一部と、モールド位置合わせ特徴３２の少なくとも一部とを図示することがある。図１０に示されるように、基準特徴１８及びモードル位置合わせ特徴３２はそれぞれ、基準画像３８の中に、その全体が図示されることがある。
図１１に示されるように、いくつかの実施形態では、画像形成システム４０は、ナノインプリントモールド３０の、基板１０がある側と反対の側から、基準画像３８を取得することができる。さらに、ナノインプリントモールド３０のモールド位置合わせ特徴３２は、ナノインプリントモールドのナノインプリント表面３１上に配置することができ、ナノインプリントモールド３０は、画像形成システム４０と、基板１０の表面１１上の基準特徴１８との間に配置することができる。そのような構成では、画像形成システム４０がナノインプリントモールド３０を通じて基準特徴１８及びモールド位置合わせ特徴３２を「視認」できるようにするために、ナノインプリントモールド３０は画像形成システム４０に対して透過性を有することができる。
一例であって、限定はしないが、画像形成システム４０は光学顕微鏡システムを含むことがあり、ナノインプリントモールド３０は、可視光（たとえば、電磁スペクトルの可視領域にある電磁放射）に対して実質的に透過性を有することができる。さらなる実施形態では、画像形成システム４０は、Ｘ線システムを含むことがあり、ナノインプリントモールド３０は、Ｘ線（たとえば、電磁スペクトルのＸ線領域内の電磁放射）に対して実質的に透過性を有することができる。そのような構成において、基準特徴１８とモールド位置合わせ特徴３２との相対位置を、基準画像３８を用いて特定することができる。
図１２Ａに示されるさらなる実施形態では、ナノインプリントモールド３０は、基板１０の表面１１の或る領域が画像形成システム４０に対して露出するように、構成または位置決めすることができる。言い換えると、ナノインプリントモールド３０は、画像形成システム４０と、基板１０の一部との間に配置されないことができる。図１２Ａに示されるように、基準特徴１８は、画像形成システム４０に対して露出している基板１０の表面１１の領域上に設けることができ、モールド位置合わせ特徴３２は、ナノインプリントモールド３０の背面３６上に設けることができる。そのような構成では、ナノインプリントモールド３０は、画像形成システム４０に対して透過性を有する必要はない。しかしながら、画像形成システム４０によって取得される任意の画像内の基準特徴１８及びモールド位置合わせ特徴３２の両方の合焦度を最適にするために、画像形成システム４０と基準特徴１８との間の距離と、画像形成システム４０とモールド位置合わせ特徴３２との間の距離との間の差を最小限にすることが望ましいことがある。
図１２Ｂに示されるさらなる実施形態では、ナノインプリントモールド３０は、背面３６とナノインプリント表面３１との間に、その中を貫通して延在する開口部３５を含むことができる。この構成では、ナノインプリントモールド３０のモールド位置合わせ特徴３２は、開口部３５内のナノインプリントモールド３０の１つまたは複数の側壁３７を含むことができる。基板１０上の基準特徴１８は、ナノインプリントモールド３０を貫通して延在する開口部３５を通じて画像形成システム４０に対して露出している基板１０の表面１１の領域上に設けることができる。そのような構成では、ナノインプリントモールド３０は、画像形成システム４０に対して透過性を有する必要はなく、画像形成システム４０を用いて、基板１０上の基準特徴１８（開口部３５を通じて画像形成システム４０から見ることができる）、及びモールド位置合わせ特徴３２（開口部３５内のナノインプリントモールド３０の１つまたは複数の側壁３７によって画定される）の両方を図示する画像を取得することができる。さらなる実施形態では、モールド位置合わせ特徴３２（図１２Ａに示される特徴等）を図１２Ｂに示されるナノインプリントモールド３０の背面３６上に設けることができ、画像形成システム４０を用いて、基板１０上の基準特徴１８（開口部３５を通じて画像形成システム４０から見ることができる）、及びナノインプリントモールド３０の背面３６上のモールド位置合わせ特徴３２の両方を図示する画像を取得することができる。
再び図２を参照すると、基準画像３８（図１０）を取得及び格納した後に、リソグラフィシステム１００（図１）は、プログラムの制御下で、第１のナノインプリントモールド３０で基板１００を処理するように構成することができる。たとえば、ナノインプリントモールド３０を用いて、基板１０の表面１１上に形成されるデバイスまたは構造の複数の特徴を形成することができる。ナノインプリントモールド３０を用いて基板１０の表面１１上にデバイスまたは構造の複数の特徴を形成するとき、ナノインプリントモールド３０と基板１０との間の相対的な動きは、基板１０の表面１１に対して実質的に垂直である方向への動きに実質的に制限することができる。その際、モールド３０を用いて基板１０上でインプリントした後に、基準画像３８は、基板１０上の特徴の相対的な位置決めを厳密に表すことができる。結果として、基準画像３８から情報を抽出することができ、その情報を用いて、以下に説明されるように、基板１０の表面１１上にナノインプリントモールド３０を用いて形成される特徴を、１つまたは複数のさらなるナノインプリントモールドを用いて、上に重なる層内に後に形成されるさらなる特徴と正確に位置合わせすることができる。
上記のように、基準画像３８は、ナノインプリントモールド３０を用いて基板１０の表面１１上にデバイスまたは構造の複数の特徴を形成する前に取得することができる。本発明のさらなる実施形態では、基準画像３８は、ナノインプリントモールド３０を用いて基板１０の表面１１上にデバイスまたは構造の複数の特徴を形成した後に、またはナノインプリントモールド３０を用いて基板１０の表面１１上にデバイスまたは構造の複数の特徴を形成している間に取得することができる。そこから情報を抽出することができ、且つ基板１０上に形成される特徴（ナノインプリントモールド３０または任意の他のツールを用いる）を、上に重なる層内に後に形成されるさらなる特徴（１つまたは複数のさらなるナノインプリントモールドまたは他のツールを用いる）と正確に位置合わせするために用いることができる任意の基準画像３８を、本発明に従って用いることができる。
図１３は、ナノインプリントモールド３０を用いて、基板１０の表面１１上、表面１１内、または表面１１の上方に形成される第１の組のデバイス特徴４４を含む。一例であって、限定はしないが、基板１０の表面１１上、表面１１内、または表面１１の上方に複数の集積回路が製造されることがあり、デバイス特徴４４は、導電線またはトレース、導電性パッド、導電性バイア、及び集積回路の能動部品（たとえば、トランジスタ等）の構成要素または部分のうちの１つまたは複数を含むことがある。デバイス特徴４４（及び基準特徴１８）は、本明細書において例示及び説明するのを容易にするために、大きく拡大され、単純にされている。実際には、デバイス特徴４４（及び基準特徴１８）は、基板１０に対して極めて小さいことがある。さらに、デバイス特徴４４は、基板１０の表面１１の広い部分にわたって形成されことがあり、図１３に示されるように、相対的に小さなエリアだけにわたって形成されるわけではない。
図１３に示されるように、本発明のいくつかの実施形態では、基板１０は、ナノインプリントモールド３０（図１０及び図１１）のモールド位置合わせ特徴３２によって一切マークを付けられなくてもよい。再び図１１を参照すると、本発明のいくつかの実施形態では、ナノインプリントモールド３０のモールド位置合わせ特徴３２は、ナノインプリントモールド３０のナノインプリント表面３１から第１の距離Ｄ1だけ延在することができ、突出部３４は、ナノインプリントモールド３０のナノインプリント表面３１から第２の距離Ｄ2だけ延在することができる。図１１に示されるように、第１の距離Ｄ1は、第２の距離Ｄ2よりも短いことがある。一例であって、限定はしないが、第２の距離Ｄ2に対する第１の距離Ｄ1の比は約０．５未満にすることができる。より詳細には、第２の距離Ｄ2に対する第１の距離Ｄ1の比は約０．３未満にすることができる。この構成では、基板１０上にモールド位置合わせ特徴３２に対応するマークを形成することなく、ナノインプリントモールド３０を用いて、基板１０を処理することができる。詳細には、第２の距離Ｄ2と第１の距離Ｄ1との間の差（すなわち、Ｄ2−Ｄ1）よりも短い距離だけ、変形可能な材料の層の中に突出部３４を圧入することができる。したがって、突出部３４が変形可能な材料の層に圧入されるときに、モールド位置合わせ特徴３２は、変形可能な材料の層の中に圧入されないことがある。さらに、インプリント工程において、モールド位置合わせ特徴３２が、変形可能な材料の層に圧入される場合であっても、変形可能な材料の層内に形成される対応する凹部または圧痕は、突出部３４によって形成される凹部または圧痕に対して相対的に浅くすることができる。結果として、後続の処理中に、モールド位置合わせ特徴３２によって形成される相対的に浅い凹部または圧痕は、結果として、基板１０の表面１１内、表面１１上、または表面１１の上方において、対応する特徴を形成しないことがある。
システムが、基板に対してさらなるリソグラフィツールを正確に位置合わせする能力は、以下でさらに詳細に説明されるように、ナノインプリントモールドまたは他のリソグラフィツールを用いて基板１０が処理されるときに、基板１０にマークを付けないように構成されるナノインプリントモールドまたは他のリソグラフィツールを用いることによって高めることができる。
さらなるナノインプリントモールドまたは他のリソグラフィツールを用いて、さらなるデバイス特徴が形成されるときに、画像形成システム４０を用いて取得される基準画像３８を用いて、さらなるデバイス特徴と下層を成すデバイス特徴４４との適切な位置合わせを確実にすることができる。
図１４と共に、再び図１及び図２を参照すると、第１のナノインプリントモールド３０で基板１０を処理した後に、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、プログラムの制御下で、位置決めシステム１０２を用いて基板１０に対してさらなるナノインプリントモールド５０を位置決めし、画像形成システム４０を用いて位置合わせ画像６０を取得するように構成することができる。位置合わせ画像６０は、基板１０の表面１１上の基準特徴１８の少なくとも一部、及びさらなるリソグラフィツール５０の表面上の位置合わせ特徴５２の少なくとも一部を含むか、または図示することができる。
たとえば、さらなるナノインプリントモールド５０は、図１４に示されるように、基板１０の上方に位置決めされることがある。さらなるナノインプリントモールド５０は、モールド位置合わせ特徴５２と、突出部５４の形をとる複数の設計特徴とを含むことができ、それらの特徴は、ナノインプリントモールド３０の上記で説明されたモールド位置合わせ特徴３２及び突出部３４と実質的に同じである。いくつかの実施形態では、さらなるナノインプリントモールド５０の本体は、ナノインプリントモールド３０の本体のサイズ及び形状と実質的に同一であるサイズ及び形状を有することができる。
最初に、さらなるナノインプリントモールド５０は、下層を成す基板１０と実質的にしか位置合されないことがある。基準画像３８及び図１１との関連で上記で説明されたのと実質的に同じようにして、画像形成システム４０を用いて、位置合わせ画像６０を取得することができる。さらなる実施形態では、位置合わせ画像６０は、さらなる画像形成システム（図示せず）を用いて取得することができる。位置合わせ画像６０は、「生の」（すなわち、制御システム１０６のランダムアクセスメモリに格納されている）画像とすることができるか、または位置合わせ画像６０は、基準画像３８との関連で上記で説明されたように、メモリデバイス１０８のような、制御システム１０６のメモリ内に「格納される」ことができる。位置合わせ画像６０は、基板１０上の基準特徴１８の少なくとも一部、及びさらなるナノインプリントモールド５０上のモールド位置合わせ特徴５２の少なくとも一部を含むことがある。画像形成システム４０を用いて、基準画像３８及び各位置合わせ画像６０を取得するときに、画像形成システム４０によって、同様の、または実質的に同一の合焦度が達成されることを確実にすることが必要とされるか、または望まれることがある。
リソグラフィシステム１００の画像形成システム４０を用いて取得される種々の画像において、基板１０の表面１１上の基準特徴１８の外観が変化しないことを確実にすることが必要とされるか、または望まれることがある。したがって、第１のナノインプリントモールド３０または任意のさらなるナノインプリントモールド５０を用いて、基板１０が処理されるときに、基板１０の表面１１上の基準マーク１８は決して影響を及ぼされず、変更もされないようにすることができる。たとえば、第１のナノインプリントモールド３０または任意のさらなるナノインプリントモールド５０を用いて基板１０を処理するときに、基準マーク１８の上方に堆積されるいかなる材料も、基板１０の上方に任意の後続のナノインプリントモールドを位置決めし、さらなる位置合わせ画像６０を取得し、後続のナノインプリントモールドを用いて基板１０を処理する前に、除去することができる。
いくつかの実施形態では、さらなるナノインプリントモールド５０上のモールド位置合わせ特徴５２は、第１のナノインプリントモールド３０上のモールド位置合わせ特徴３２と実質的に同一にすることができ、モールド位置合わせ特徴５２及びモールド位置合わせ特徴３２は、ナノインプリントモールド５０及びナノインプリントモールド３０上のそれぞれ実質的に同一の位置に設けることができる。しかしながら、そのようにする必要はなく、いくつかの実施形態では、モールド位置合わせ特徴５２は、モールド位置合わせ特徴３２とは、少なくとも１つの面において異なることがある。さらに、モールド位置合わせ特徴５２及びモールド位置合わせ特徴３２は、ナノインプリントモールド５０及びナノインプリントモールド３０上のそれぞれ異なる位置に設けられることがある。そのような場合には、その差は、個々のナノインプリントモールド毎に、少なくとも初期の位置合わせのために十分に、インプリント表面（基板１０上にデバイス特徴を形成するように構成される表面）上のモールド位置合わせ特徴及び突出部の相対位置がわかっている限り、ナノインプリントモールドを位置合わせするときに考慮に入れることができる。いくつかの実施形態では、モールド位置合わせ特徴３２が基板１０の表面上にマークを付けるように構成される場合には、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２は、ナノインプリントモールド３０及びナノインプリントモールド５０上のそれぞれ異なる位置に設けることができる。この構成では、モールド位置合わせ特徴３２によって基板１０上に形成される任意のマークは、位置合わせ画像６０内のモールド位置合わせ特徴５２の特定を妨げる可能性を小さくすることができる。
再び図１及び図２を参照すると、位置合わせ画像６０（図１４）を取得した後に、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、プログラムの制御下で、位置合わせ画像６０を基準画像３８と比較し、さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされるか否かを判定するように構成することができる。
たとえば、位置合わせ画像６０（図１４）を、先行して取得された基準画像３８（図１０）と合わせて用いて、突出部５４が、基板１０の表面１１内、表面１１上、または基板の表面１１の上方に先行して形成された下層を成すデバイス特徴４４と正確に位置合わせされるか否かを判定することができる。突出部５４が、下層を成すデバイス特徴４４と正確に位置合わせされない場合には、以下でさらに詳細に説明されるように、位置合わせ画像６０及び基準画像３８を用いて、突出部５４と下層を成すデバイス特徴４４との間の相対的な横方向の変位（または位置合わせ不良）の大きさ及び方向を求めることができる。たとえば、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６を用いて、基準画像３８及び位置合わせ画像６０を用いて１つまたは複数のアルゴリズムを実行し、突出部５４と先行して形成された下層を成すデバイス特徴４４とを正確に位置合わせすることができる。そのようなアルゴリズムは、変位検知及び推定（ＤＳＥ）アルゴリズムを含むことがあり、詳細には、ナノスケール変位検知及び推定（ｎＤＳＥ）アルゴリズムを含むことがある。そのようなアルゴリズムは、たとえば、画像相互相関アルゴリズム、位相遅延検出アルゴリズム、または他の変位検知アルゴリズム及び推定アルゴリズムを含むことがある。
画像相互相関アルゴリズムの一例は、最近傍ナビゲーションアルゴリズムである。最近傍ナビゲーションアルゴリズムでは、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、ピクセル毎の相関関数に近似するか又は等しい画像相互相関または比較関数を用いて、変位を計算するように構成することができる。最近傍ナビゲーションアルゴリズムは、変位を計算する際に、非常に短い相関距離を使用する。最近傍ナビゲーションアルゴリズムのさらなる詳細は、Ertel他の「SUBSTRATE ADVANCE MEASUREMENT SYSTEM USING CROSS-CORRELATION OF LIGHT SENSOR ARRAY SIGNALS」と題する米国特許第５，１４９，９８０号、及びBeausoleil他の「NAVIGATION SYSTEM FOR HANDHELD SCANNER」と題する米国特許第６，１９５，４７５号において見いだすことができ、それらの特許のそれぞれの内容は、参照により、その全体が本明細書に援用される。これらの特許のそれぞれは、本発明の譲受人に譲渡される。
位相遅延検出アルゴリズム（及び他の類似の位相相関法）では、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、画像を周波数空間内で処理し、位相遅延と変位とを等価であるとして変位を計算するように構成することができる。
さらなる実施形態では、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、基準特徴１８及びモールド位置合わせ特徴３２、５２からの、エッジ及び中心線のような、幾何学的抽出量を計算するように構成することができる。これらの実施形態では、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、幾何学的抽出量を用いて変位を計算するように構成することができる。
基準画像３８及び位置合わせ画像６０を用いて、突出部５４と先行して形成された下層を成すデバイス特徴４４とを正確に位置合わせする方法の一例として、制御システム１０６を用いて、ナノインプリントモールド５０のための変位ベクトルを計算することができる。本明細書において用いられるときに、用語「変位ベクトル」は、ナノインプリントモールド５０の突出部５４と、先行して形成されたデバイス特徴４４とを、より正確に位置合わせするために、ナノインプリントモールド５０が動かされることがある距離及び方向の任意の図示表現、数値表現及び数式を意味する。
制御システム１０６を用いて、ナノインプリントモールド５０のための変位ベクトルを計算することができる態様の一例を図１５〜図１７を参照しながら説明することができる。図１５は、基準画像３８の上方に置かれる位置合わせ画像６０を例示する。図１５に示されるように、位置合わせ画像６０内の位置合わせ特徴１８の位置は、基準画像３８内の位置合わせ特徴１８の位置とは異なることがある。同様に、位置合わせ画像６０内のモールド位置合わせ特徴５２の位置は、基準画像３８内のモールド位置合わせ特徴３２の位置とは異なることがある。さらなる方法では、位置合わせ画像６０内の位置合わせ特徴１８の位置は、基準画像３８内の位置合わせ特徴１８の位置と重なり合う、すなわち同じにすることができる。
図１６を参照すると、コンピュータデバイスを用いて、基準画像３８及び位置合わせ画像６０のそれぞれに対して１つまたは複数のアルゴリズムを実行し、基準画像３８内の基準特徴１８の位置を表す点６２、基準画像３８内のモールド位置合わせ特徴３２の位置を表す点６４、位置合わせ画像６０内の基準特徴１８の位置を表す点６６、及び位置合わせ画像６０内のモールド位置合わせ特徴５２の位置を表す点６８を特定することができる。点６２と点６６との間で第１のベクトル７０を定義することができ、点６４と点６８との間で第２のベクトル７２を定義することができる。図１７を参照すると、第１のベクトル７０から第２のベクトル７２を減算することによって、図１７において表されるように、ナノインプリントモールド５０のための変位ベクトル７４を得ることができる。
点６２、６４、６６及び６８は、基準マーク１８、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２のそれぞれが、少なくとも１つの明確に定義される幾何学的特徴（たとえば、明らかな中心点、エッジ等）を有するときに求めることができることは理解されたい。さらなる実施形態及び方法では、基準マーク１８、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２のうちの１つまたは複数が、実質的に任意の形状または特徴を含むことがある。そのような場合には、上記の第１のベクトル７０及び第２のベクトル７２は、当該技術分野において知られている変位検知技法を用いて導出することができ、それによって、第１のベクトル７０及び第２のベクトル７２を導出するのに、点６２、６４、６６及び６８を特定する必要がなくなる。基準マーク１８、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２がそれぞれ少なくとも１つの明確に定義される幾何学的特徴を有するときでも、そのような変位検知技法を用いることができるものと考えられる。
変位ベクトル７４は、ナノインプリントモールド５０の突出部５４と、先行して形成された下層を成すデバイス特徴４４とを、より正確に位置合わせするために、ナノインプリントモールド５０（図１４）が基板１０に対して動かされる（または基板１０がナノインプリントモールド５０に対して動かされる）ことができる距離及び方向を表す。
さらなる実施形態では、制御システム１０６は、基準画像３８及び位置合わせ画像６０内の基準特徴１８及びモールド位置合わせ特徴３２、５２の位置を直に解析及び比較しないこともある。いくつかの実施形態では、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、基準画像３８及び位置合わせ画像６０のそれぞれの実質的にフィールド全体を処理及び解析するアルゴリズムを実行するように構成することができる。制御システム１０６は、プログラムの制御下で、アルゴリズムの各反復の間に、基板１０とさらなるナノインプリントモールド５０との間の相対位置を少しずつ調整し、基準画像３８と位置合わせ画像６０との間の最も高い相関を与える構成または相対位置を「捜し求める」ように構成することができる。制御システム１０６は、包括的な所定のパターンにおいて、各反復の間に、基板１０とさらなるナノインプリントモールド５０との間の相対位置を調整するように構成することができる。代替的に、相関の所定の許容できるレベルが達成されるまでのみ、制御システム１０６は、各反復の間に、基準画像３８と位置合わせ画像６０との間の相関の度合いを高める可能性がある方向移動を求めるアルゴリズムを実行するように構成することができる。
基準画像３８を位置合わせ画像６０と比較するために用いることができ、且つその間の位置合わせを改善するために、基板１０及びさらなるナノインプリントモールド５０のうちの一方または両方を動かすことができる方向及び距離を求めるために用いることができる任意の方法又はアルゴリズムを、本明細書において上記で説明された方法のような、本発明の教示を具現化する方法において用いることができる。
基準画像３８を各位置合わせ画像６０と比較するときに、基準画像３８（図１０）と各位置合わせ画像６０（図１４）との間の任意の大域的なオフセットは、無視するか、減算して除去するか、または最小限に抑えることができるものと考えられる。たとえば、各位置合わせ画像６０を基準画像３８と比較するときに、制御システム１０６によって実行されるアルゴリズムは、基準画像３８と各位置合わせ画像６０との間の任意の大域的なオフセットを特定し、上記で説明されたベクトル解析を実行して変位ベクトル７４を求めるときに、第１のベクトル７０及び第２のベクトル７２（図１７）のうちの一方または両方から大域的なオフセットを減算するように構成することができる。付加的に、または代替的に、各位置合わせ画像６０を取得する直前に必要に応じて、画像形成システム４０の位置及び向きを調整して、基準画像３８と各位置合わせ画像６０との間の大域的なオフセットを低減するか、または最小限に抑えることができる。言い換えると、基準画像３８及び位置合わせ画像６０の両方のマーク１８が同じ位置にくるまで、またはモールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２の両方がそれぞれ、基準画像３８及び位置合わせ画像６０の両方において同じ位置にくるまで、またはマーク１８が同じ位置に、且つモールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２が同じ位置にくるまで、画像形成システム４０、ナノインプリントモールド５０及び基板１０のうちの少なくとも１つを動かすことができる。さらなる各ナノインプリントモールド５０の位置合わせの精度は、基準画像３８と各位置合わせ画像６０との間の大域的なオフセットを最小限に抑えることによって高めることができる。
再び図１及び図２を参照すると、さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされるか否かを判定した後に、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、プログラムの制御下で、さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされない場合には、基板１０に対するさらなるナノインプリントモールド５０の位置を調整し、さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされる場合には、基板１０をさらなるナノインプリントモールド５０で処理するように構成することができる。
たとえば、再び図１４を参照すると、ナノインプリントモールド５０が適切に位置決めされない場合には、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６は、位置決めシステム１０２を用いて、変位ベクトル７４（図１７）に対応する方向において、且つ対応する距離だけ、基板１０に対してナノインプリントモールド５０の位置を動かすか、または調整することができる（または、ナノインプリントモールド５０に対して基板１０を動かすことができる）。
図１８は、変位ベクトル７４（図１７）に対応する方向において、且つ対応する距離だけ、基板１０に対してナノインプリントモールド５０の位置を動かした後に（または、ナノインプリントモールド５０に対して基板１０を動かした後に）基板１０の上方に位置決めされるナノインプリントモールド５０を示す。図１４及び図１８を比較することによってわかるように、変位ベクトル７４（図１７）に従って、ナノインプリントモールド５０及び基板１０の相対位置を調整した後に、ナノインプリントモールド５０の突出部５４を、先行して形成された下層を成すデバイス特徴４４と、より正確に位置合わせすることができる。
図２に示されるように、基板１０に対してさらなるナノインプリントモールド５０の位置を調整した後に、別の位置合わせ画像（図１４に示される位置合わせ画像６０に類似の画像）を取得し、基準画像３８と比較して、さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされるか否かを判定することができる。この工程は、さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされるまで、必要に応じて繰り返すことができる。このようにして、さらなるナノインプリントモールド５０に関して位置合わせの所定の許容できるレベルが達成されるまで、位置決めシステム１０２が基板１０に対してさらなるナノインプリントモールド５０の位置を調整するのに応じて、リソグラフィシステム１００の位置決めシステム１０２にフィードバックを与えるために、位置合わせ測定を繰り返し行なうことができる。さらなるナノインプリントモールド５０が適切に位置合わせされると、リソグラフィシステム１００の制御システム１０６（図１）は、さらなるナノインプリントモールド５０を用いて、基板１０を処理するように構成することができる。
引き続き図２を参照すると、基板１０をさらなるナノインプリントモールド５０で処理した後に、さらなる特徴層が基板１０内に、基板上１０に、または基板１０の上方に形成されることになるか否かを判定することができる。基板１０の表面１１上のデバイスまたは構造（たとえば、集積回路等）の製造を完了するために、特徴４４の第１の層上に、複数の特徴層を、層毎の加工において製造することができる。複数の特徴層を含むデバイスまたは構造の適切な製造を確実にするために、各特徴層が下層を成す１つまたは複数の特徴層と正確に位置合わせされることを確実にすることが必要とされるか、または望ましいことがある。
さらなる特徴層が基板１０の上方に形成される場合には、上記で説明されたシーケンスの少なくとも一部を繰り返すことができる。たとえば、基板１０に対して、さらなるナノインプリントモールド５０（図１４）と実質的に同じであるまたさらなるナノインプリントモールド（図示せず）を位置決めすることによって、シーケンスを処理ボックス８０で開始して、繰り返すことができる。
本発明のいくつかの実施形態では、ナノインプリントモールドを用いて所定の数の特徴層を形成した後に、基準画像３８（図１０）をリフレッシュすることが望ましいことがある。言い換えると、「Ｒ」個の特徴層（ただし、Ｒは１より大きな任意の整数である）を形成した後に、基準画像３８をリフレッシュすることが望ましいことがある。そのような状況では、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、整数カウンタを保持するように構成することができる。一例であって、限定はしないが、そのような整数カウンタは最初に、０または任意の数に設定することができる。図２に示されるように、基板をさらなる各ナノインプリントモールド（リソグラフィツール）で処理した後に、整数カウンタをインクリメントすることができる（たとえば、０から１に、１から２に、２から３に、等）。整数カウンタをインクリメントした後に、さらなる特徴層が基板１０内、基板１０上、または基板１０の上方に形成されるか否かを判定することができる。さらなる特徴層が形成される場合には、式（Ｃ ＭＯＤ Ｒ）が０に等しいか否かを判定することができる。ただし、Ｒは基準画像をリフレッシュする前に形成される選択された数の層であり、Ｃは整数カウンタの整数値である。本明細書において用いられるときに、式（Ｃ ＭＯＤ Ｒ）は、ＣをＲで割ったときの余りを意味する。一例として、（４）つの特徴層を形成した後に基準画像をリフレッシュすることが望まし場合には、Ｒは（４）であり、カウンタが（４）の整数倍になる度に、式（Ｃ ＭＯＤ Ｒ）が０に等しくなるであろう。そのような各状況では、基板１０に対して次のナノインプリントモールド（リソグラフィツール）を位置決めし、基板１０上の基準特徴１８の少なくとも一部、及び基板１０に対して位置決めされる特定のナノインプリントモールド上の位置合わせ特徴の少なくとも一部を含む新たな基準画像３８を取得することによって、シーケンスを処理ボックス８２で開始して、繰り返すことができる。その後、上記で説明されたように、そのシーケンスを続けることができる。
さらなる実施形態では、ナノインプリントモールドを用いて多数の特徴層が形成される工程の種々の選択された段階において、基準画像３８をリフレッシュすることが望ましいことがある。たとえば、多層構造において、或る層のデバイス特徴を、第１の層（基準画像３８を取得した直後に形成された層）内のデバイス特徴に対して位置合わせすることよりも、隣接する層のデバイス特徴に対して位置合わせすることのほうが相対的に重大であることがある。したがって、必要に応じて、または所望によって、製造工程の種々の間隔において基準画像３８がリフレッシュされることがある。
状況によっては、基板１０と、その上に形成されるデバイス特徴４４の第１の層との間の正確な位置合わせは重大でないこともあるものと考えられる。そのような状況では、デバイス特徴４４、５４の種々の層間の正確な位置合わせだけが重大であることがある。そのような場合、基準特徴１８は、第１の層のデバイス特徴４４のうちの１つまたは複数を含むことがある。
本発明のいくつかの実施形態では、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２はそれぞれ、図１５に示されるように、単純な幾何学的形状を有することがある。本発明のいくつかの実施形態では、さらなるナノインプリントモールド５０上のモールド位置合わせ特徴５２は、第１のナノインプリントモールド３０上のモールド位置合わせ特徴３２とは異なるが、相補的であることがある。一例であって、限定はしないが、第１のナノインプリントモールド３０上のモールド位置合わせ特徴３２は枠を含むことがあり、さらなるナノインプリントモールド５０（及び基板１０を処理するために用いられる任意の他のさらなるナノインプリントモールド）上のモールド位置合わせ特徴５２は十字を含むことがある。そのような構成では、基準画像３８は、基準特徴１８、及びモールド位置合わせ特徴３２を設ける枠を含むことがあり、位置合わせ画像６０は、基準特徴１８、及びモールド位置合わせ特徴５２を設ける十字を含むことがある。基準画像３８及び位置合わせ画像６０を比較するとき、さらなるナノインプリントモールド５０を位置合わせするために制御システム１０６によって実行されるアルゴリズムは、十字（モールド位置合わせ特徴５２）を枠（モールド位置合わせ特徴３２）の中心に配置するように構成することができる。これらのさらなる実施形態のうちのいくつかでは、モールド位置合わせ特徴３２を設ける枠は、基板１０の表面上にマークを付けるように構成することができる。言い換えると、基板１０を第１のナノインプリントモールド３０で処理した後に、基板１０上に枠を形成することができる。そのような構成では、制御システム１０６は、プログラムの制御下で、さらなる各ナノインプリントモールドの十字（モールド位置合わせ特徴５２）を、第１のナノインプリントモールド３０のモールド位置合わせ特徴３２によって基板上に形成される枠の中心に配置するように構成することができる。そのような実施形態では、アルゴリズムは、単純な画像相互相関工程の代わりに、またはそれに加えて、幾何学的抽出工程（たとえば、エッジ検出工程）または形状当てはめ工程を実行するように構成することができる。
モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２のために、十字及び枠の構成を使用する必要はなく、所定の中心を有する任意のパターンまたは形を用いることができる。さらに、制御システム１０６が、アルゴリズム、及び特定されたパターンまたは形を用いて、パターンまたは形の位置及び向きを決定することができる場合には、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２のために、所定の中心を持たないパターンまたは形を用いることもできる。さらなる実施形態では、モールド位置合わせ特徴３２及びモールド位置合わせ特徴５２の形状は、同一でなくても、または相補的でなくてもよく、モールド位置合わせ特徴５２は、モールド位置合わせ特徴３２の形とは異なる形を有することができる。
さらに、本発明は、基板１０上の単一の基準特徴１８、第１のナノインプリントモールド３０上の単一のモールド位置合わせ特徴３２、及びさらなるナノインプリントモールド５０上の単一のモールド位置合わせ特徴５２を用いて説明されてきたが、複数の対応する基準特徴及びモールド位置合わせ特徴を用いて、基板とリソグラフィツールとの間の回転方向の位置合わせを容易にするか、または改善することができるものと考えられる。さらなる実施形態では、画像（たとえば、基準画像３８と位置合わせ画像６０との）間の相対的な回転（たとえば、極座標位相相関）を求めることができるアルゴリズムを用いて、回転方向の位置合わせを容易にするか、または改善することができる。いくつかの方法では、基板１０の表面１１に対して実質的に平行である平面内の並進方向の位置合わせを確立する前に、許容できる回転方向の位置合わせを確立することが必要とされるか、または望まれることがある。
上記で説明されたように、基板１０上の基準特徴１８及び各リソグラフィツール上の各位置合わせ特徴（たとえば、ナノインプリントモールド３０上のモールド位置合わせ特徴３２及びナノインプリントモールド５０上のモールド位置合わせ特徴５２）は、自然に、または人為的に形成することができ、任意のランダムな形状または所定の形状を有することができる。リソグラフィシステム１００（図１）が各リソグラフィツールを正確に位置合わせする能力は、基板上のそれぞれ対応する基準特徴の位置に近接して、それぞれのリソグラフィツール上の位置合わせ特徴を設けることによって改善することができる。
いくつかの実施形態では、１つのリソグラフィツール上の各位置合わせマークは、画像形成システム４０によって取得される画像において基板上の個々の基準マークと係合して見えるように位置決めすることができる。たとえば、図１９に示されるように、基板上の基準マーク１２０及びリソグラフィツール上の対応する位置合わせマーク１２２はそれぞれ、複数の係合する特徴または突出部１２４を含むことができる。またさらなる実施形態では、リソグラフィツール上の各位置合わせマークは、画像形成システム４０によって取得される画像において、基板上の基準マークに対して相補的な位置に現れるように位置決めすることができる。たとえば、図２０に示されるように、基板上の基準マーク１３０は環状を有することができ、リソグラフィツール上の対応する位置合わせマーク１３２も環状を有することができる。リソグラフィツール上の環状の位置合わせマーク１３２は、環状の基準マークの直径よりも大きな直径を有することができ、それによって、位置合わせマーク１３２を支持するリソグラフィツールが基準マークを支持する基板と適切に位置合わせされるときに、位置合わせマーク１３２及び基準マーク１３０は、画像形成システム４０によって取得される画像において同心円状に配置されているように見える。
リソグラフィツールを基板と位置合わせする方法、より詳細には、そのようなリソグラフィツール上の特徴と、そのような基板上に先行して形成された特徴とを位置合わせする方法が、主にナノインプリントリソグラフィツール及び方法との関連で、本明細書において説明されてきた。本明細書においてこれまでに説明された方法は、リソグラフィツールが基板と位置合わせされなければならない任意の他のタイプのリソグラフィツール及び方法と共に用いることができることは理解されたい。たとえば、本明細書においてこれまでに説明された方法は、フォトリソグラフィ用マスク及びレチクルを、その上に１つまたは複数の構造またはデバイス（たとえば、集積回路等）が形成されている下層を成す基板と位置合わせするために用いることができる。
位置合わせ画像を基準画像と比較することによって、本明細書において記述される方法及びシステムは、製造される層毎に層と基板が位置合わせされるのとは対照的に、製造される層毎に層間での位置合わせを提供することができる。本明細書において記述される方法及びシステムは、処理によって引き起こされる従来の位置合わせマークの変化（多くの場合、ウェハによって引き起こされるシフト（ＷＩＳ）と呼ばれる）に起因すると考えられる計測学的な誤差を克服する手段を提供することができる。このようにして、本明細書において記述される方法及びシステムは、既知の方法及びシステムに対して、隣接する層内の特徴間の改善された位置合わせを提供することができる。
本明細書において記述される方法は、たとえば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）のような外部ツールまたはシステムを用いて、本明細書において記述される方法及びシステムを用いて基板上に形成されるデバイス特徴の位置合わせを検証することによってさらに改善することができる。リソグラフィシステムによって引き起こされる系統的な誤差（たとえば、位置合わせ後の横方向のシフト）及び／または計測システム若しくは方法によって引き起こされる系統的な誤差を特定することができる。変位ベクトル７４（図１７）を選択的に変更することによって、外部検証によって特定される系統的な誤差を相殺することができる。このようにして、本明細書において記述されるシステム及び方法の位置合わせ精度をさらに高めることができる。
これまでの説明は数多くの詳細を含むが、これらの詳細は、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではなく、単に、特定の典型的な実施形態を提供するものと見なされるべきである。同じように、本発明の精神または範囲から逸脱しない、本発明の他の実施形態も考案することができる。それゆえ、本発明の範囲は、これまでの説明によってではなく、添付の特許請求の範囲及びその法的な均等物によってのみ指示及び制限される。特許請求の範囲の意味及び範囲内に入る、本明細書において開示されるような、本発明に対する全ての追加、削除及び変更は、本発明によって包含される。

Claims (10)

  1. リソグラフィを実行する方法であって、
    リソグラフィツール（５０）の少なくとも一部、及び基板（１０）の少なくとも一部を図示する位置合わせ画像（６０）と、別のリソグラフィツール（３０）の少なくとも一部、及び前記基板（１０）の少なくとも一部を図示する基準画像（３８）とを用いて、前記リソグラフィツール（５０）のための変位ベクトル（７４）を計算することを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記位置合わせ画像（６０）は、前記リソグラフィツール（５０）の表面上の位置合わせ特徴（５２）と、前記基板（１０）の表面上の基準特徴（１８）とを図示し、前記基準画像（３８）は、前記別のリソグラフィツール（３０）の表面上の位置合わせ特徴（３２）と、前記基板（１０）の前記表面上の前記基準特徴（１８）とを図示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 変位ベクトル（７４）を計算することは、
    前記基準画像（３８）内の前記基板（１０）の前記表面上の前記特徴（１８）と、前記位置合わせ画像（６０）内の前記基板（１０）の前記表面上の前記特徴（１８）との間の相対位置を定義する第１のベクトル（７０）を計算すること、
    前記基準画像（３８）内の前記別のリソグラフィツール（３０）の前記表面上の前記特徴（３２）と、前記位置合わせ画像（６０）内の前記リソグラフィツール（５０）の前記表面上の前記特徴（５２）との間の相対位置を定義する第２のベクトル（７２）を計算すること、
    前記第１のベクトル（７０）及び前記第２のベクトル（７２）のうちの一方から、前記第１のベクトル（７０）及び前記第２のベクトル（７２）の少なくとも他方を減算することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記変位ベクトル（７４）を計算することは、コンピュータシステムを用いて、画像相互相関アルゴリズムまたは位相遅延検出アルゴリズムを実行することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 前記変位ベクトル（７４）に応答して、前記基板（１０）に対する前記リソグラフィツール（５０）の位置を調整することをさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記基板（１０）に近接して複数のさらなるリソグラフィツール（５０）を順次に位置決めすることであって、前記複数のさらなるリソグラフィツール（５０）のさらなるリソグラフィツール（５０）の各々は、その表面上に位置合わせ特徴（５２）を有する、順次に配置すること、
    複数のさらなる位置合わせ画像（６０）を順次に取得することであって、前記複数のさらなる位置合わせ画像のうちのさらなる位置合わせ画像（６０）の各々は、前記基板（１０）の前記表面上の前記基準特徴（１８）と、前記複数のさらなるリソグラフィツール（５０）のうちの１つのさらなるリソグラフィツール（５０）の表面上の位置合わせ特徴（５２）とを図示する取得することをさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の方法。
  7. リソグラフィシステム（１００）であって、
    位置決めシステム（１０２）と、
    画像形成システム（４０）と、
    前記位置決めシステム（１０２）及び前記画像形成システム（４０）を選択的に制御するように構成される制御システム（１０６）であって、前記制御システム（１０６）は、プログラムの制御下で、少なくとも前記位置決めシステム（１０２）及び前記画像形成システム（４０）を用いて、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の方法を実行するように構成される制御システムとを備えることを特徴とするリソグラフィシステム。
  8. 前記画像形成システム（４０）は光学顕微鏡を含むことを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィシステム。
  9. 前記リソグラフィシステム（１００）は、フォトリソグラフィシステムまたはインプリントリソグラフィシステムを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載のリソグラフィシステム。
  10. 前記リソグラフィシステム（１００）は、インプリントリソグラフィシステムを含み、前記インプリントリソグラフィシステムは少なくとも１つのインプリントモールド（３０）を含み、前記インプリントモールドは、
    インプリント表面（３１）と、
    前記インプリント表面（３１）から実質的に均一な距離だけ突出する複数のデバイス特徴（３４）と、
    前記インプリント表面（３１）上の少なくとも１つの非マーキング位置合わせ特徴（３２）であって、前記非マーキング位置合わせ特徴（３２）は、前記インプリント表面（３１）から、前記実質的に均一な距離よりも短い距離だけ延在する、少なくとも１つの非マーキング位置合わせ特徴（３２）とを含むことを特徴とする請求項９に記載のリソグラフィシステム。
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