JP2010507230A

JP2010507230A - コンタクトリソグラフィ装置、システム及び方法

Info

Publication number: JP2010507230A
Application number: JP2009532430A
Authority: JP
Inventors: ウー，ウェイ; ワン，シー−ユアン; リ，ツィーヨン; ワルムズレイ，ロバート
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2010-03-04
Also published as: TW200830364A; US20070035717A1; WO2008048491A3; WO2008048491A2; DE112007002430T5

Abstract

コンタクトリソグラフィシステム(100,200)は、パターン(112)を支持するパターニングツール(110,228a,510)と、パターニングツール(110,228a,510)からパターン(112)を受容する基板(130,228b)を保持するための基板チャック(214)と、パターニングツール(110,228a,510)と基板(130,228b)の一方又は両方の位置を変更して、パターン(112)を、パターン(112)を受容する基板(130,228b)のさらなる部分に位置合わせするためのステッパー(260)とを備え、パターニングツール(110,228a,510)と基板(130,228b)のいずれかの一部を撓ませて、パターニングツール(110,228a,510)と基板(130,228b)の一部とを接触させる。コンタクトリソグラフィを実行する方法は、パターニングツール(110,228a,510)と基板(130,228b)のいずれかの一部を撓ませて、パターニングツール(110,228a,510)と基板(130,228b)の一部とを接触させるステップと、パターニングツール(110,228a,510)と基板(130,228b)の一方又は両方の位置を変更して、パターニングツール(110,228a,510)上のパターン(112)を、パターン(112)を受容する基板(130,228b)のさらなる部分に位置合わせするステップを含む。
【選択図】図４

Description

［関連出願］
本特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる「Contact Lithography Apparatus, System, and Methods」と題する同時係属の米国特許出願第１１／２０３，５５１号の一部継続出願であり、当該米国特許出願に基づいて優先権を主張するものである。

コンタクトリソグラフィは、パターニングツール（たとえば、マスク、モールド（型）、テンプレート等）と基板を直接接触させること伴い、該基板上には、マイクロスケール構造及び／又はナノスケール構造が作製される。写真コンタクトリソグラフィ及びインプリントリソグラフィが、コンタクトリソグラフィ法の２つの例である。写真コンタクトリソグラフィでは、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と位置合わせして、その後接触させる。その後、或る形態の光又は放射を用いて、マスクによって覆われていない基板の部分を露光し、マスクのパターンを基板のパターン受容層に転写する。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）が基板と位置合わせされ、その後、モールドのパターンが、基板の受容表面上に型押しされるか、又は受容表面へと刻印されるように、モールドが基板へと圧入される。

いずれの方法でも、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を位置合わせする方法は、一般的に、横方向及び回転方向の相対的な調整（たとえば、ｘ−ｙ方向の並進及び／または角度の回転の調整）が行なわれている間に、パターニングツールを、基板上のわずかな距離に保持することを含む。位置合わせの過程において、パターニングツールと基板のいずれか又は両方を動かすることができる。その後、パターニングツールを基板と接触させて、リソグラフィパターニングを実行する。インプリントリソグラフィ又はナノインプリントリソグラフィは、基板上にマイクロスケール及びナノスケールの構造を形成するための１つの方法である。

上述したように、インプリントリソグラフィでは、パターニングツールを基板と位置合わせして、その後、或る力を加えて基板の表面と接触させる。結果として、パターニングツールのパターンが、基板の受容表面上に型押しされるか、又は基板の受容表面へと刻印される。残念なことに、インプリント工程において、基板の受容表面に転写される際に、パターンに歪みが生じることが多い。インプリント工程中のモールド又は基板の機械的な変形が、形成される構造を歪ませることがある。たとえば、パターニング（パターン形成）された領域の撓みによって、パターンが不鮮明になるか、シフトする（ずれる）か、弱められるか、又はそれ以外の様態で歪むことがある。また、パターニングされたエリア内の機構の形状、サイズ及び密度が、構造を形成するために用いられるフォトレジスト又は他の化学薬品の流れを制限することがあり、それにより、構造に一貫性がなくなるか、構造に欠陥が生じるか、又は構造が失われてしまうことがある。

本明細書に記載された原理は、パターニングツールと基板との間の接触を伴うリソグラフィを用いて、基板をパターニングするのを容易にする。種々の例において、これらの技法は、パターニングツールと基板との間に１つ又は複数のスペーサを用いて、パターニングツールと基板が平行に、且つ近接して位置合わせされるようにする。スペーサによってもたらされる平行で、且つ近接した位置合わせは、パターニングツールと基板との間の横方向及び／又は回転方向の調整中に容易に維持され、ツールと基板の所望の位置合わせが達成される。さらに、種々の例によれば、パターニングツール、基板及びスペーサのうちの１つ以上の撓み又は変形が、基板とパターニングツールとの間の接触を容易にする。さらに、本明細書に記載された原理によれば、撓みによって促進される接触は、予め達成されている横方向及び回転方向の位置合わせにほとんど、又は全く悪影響を及ぼさない。これらの原理は、ステップ・アンド・リピート(step and repeat)コンタクトリソグラフィシステム及び方法にも適合させることができ、それにより、単一の基板上で多数のユニットを容易に製造することができるようになる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられている用語「変形」は、塑性変形及び弾性変形の両方を指している。本明細書において用いられる「塑性変形」は、加えられるた力に応答して、本質的に不可逆的に、復元不可能に、永久に形状が変化することを意味する。たとえば、「塑性変形」は、通常の応力下での材料の脆性破壊に起因する変形（たとえば、ガラスの亀裂又は破砕）、及び剪断応力下で生じる塑性変形（たとえば、鋼板の屈曲又は粘土の成形）を含む。また、本明細書において用いられている「弾性変形」は、加えられた力に応答した形状の変化が、本質的に一時的であり、及び／又は力を除去すると概ね可逆的に復元することを意味する。用語「撓み」は、本明細書において、「変形」と同じ意味を有するものと見なされ、それらの用語は、「撓む」及び「変形する」、「可撓性」及び「変形可能」、並びに「撓んでいる」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において用いられている用語「変形」はさらに、包括的には、その範囲内に、受動変形と能動変形のうちの一方又は両方を含む。本明細書において、「受動変形」は、加えられた変形力又は圧力に直接反応して変形することを指している。たとえば、材料の特性、及び／又は物理的な構成若しくは形状により、ばねのようにして動作するように形成することができる本質的に任意の材料は受動的に変形可能でありうる。本明細書において用いられる用語「能動変形」は、単に変形力を加えること以外の態様で、始動又は開始することができる任意の変形を指している。たとえば、圧電材料の格子は、加えられる任意の変形力とは別に、電界を印加されるときに能動変形を受ける。加熱されて軟化点に達するまで、変形力を加えられても変形しない熱可塑性樹脂が、能動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において用いられている用語「コンタクトリソグラフィ」は包括的には、パターニングツールまたはパターンを与える手段と、基板またはパターンを受容する手段（この上にパターン受容層を有する基板を含む）との間の直接接触又は物理的接触を利用する任意のリソグラフィ法を指している。具体的には、本明細書において用いられる「コンタクトリソグラフィ」は、限定はしないが、任意の形態の写真コンタクトリソグラフィ、Ｘ線コンタクトリソグラフィ、及びインプリントリソグラフィを含む。

上記のように、及び、一例として、写真コンタクトリソグラフィでは、この場合には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）との間に物理的な接触が確立される。物理的な接触中に、フォトマスクの選択された部分を通過する、可視光、紫外（ＵＶ）光、又は別の形態の放射が、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。その後、フォトレジスト層は現像され、パターンに対応しない部分が除去される。結果として、フォトマスクのパターンが基板に転写される。

インプリントリソグラフィでは、パターニングツールは、インプリント工程を通じて基板にパターンを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、基板上の成形可能な又はインプリント可能な材料の層との間の物理的な接触によって、基板にパターンが転写される。インプリントリソグラフィ、及び種々の適用可能なインプリント用材料が、Chen他に対する米国特許第６，２９４，４５０号明細書及びChouに対する米国特許第６，４８２，７４２号明細書に記載されており、いずれの特許も参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

以下の説明を簡単にするために、区別することが説明に役立たない限り、基板と、該基板上の任意の層又は構造（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）とを区別しない。したがって、パターンを受容するために基板上にレジスト層又はインプリント可能材料層が用いられるか否かに関係なく、本明細書では包括的に「基板」と呼んでいる。レジスト層又はインプリント可能材料層は常に、本明細書に記載された原理にしたがう任意のコンタクトリソグラフィ法の基板上で用いられることができることは当業者には理解されよう。

添付の図面は、本明細書に記載された原理の種々の実施形態を例示しており、本明細書の一部である。例示されている実施形態は例にすぎず、本明細書に記載された原理の範囲を限定するものでない。

本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ装置の側面図である。本明細書に記載された原理による、マスクの一体部分として形成されたスペーサを有する、図１のコンタクトリソグラフィ装置の一実施形態の側面図である。本明細書に記載された原理による、図２Ａに示されるマスクの斜視図である。本明細書に記載された原理の別の実施形態による、基板の一体部分として形成されたスペーサを有する、図１のコンタクトリソグラフィ装置の別の実施形態の断面図である。本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ装置の側面図である。本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ装置の側面図である。本明細書に記載された原理による、閉じた構成にある図３Ａのコンタクトリソグラフィ装置の側面図である。本明細書に記載された原理による、マスクの撓みを利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置の一実施形態の側面図である。本明細書に記載された原理による、基板の撓みを利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置の別の実施形態の側面図である。本明細書に記載された原理による、スペーサの変形を利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置の一実施形態の側面図である。本明細書に記載された原理による、塑性変形を示すスペーサを利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置の一実施形態の側面図である。本明細書に記載された原理による、変形可能なスペーサを利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置の一実施形態の側面図である。本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィシステムのブロック図である。本明細書に記載された原理による、単一の基板から多数の同じユニットを製造するために、ステップ・アンド・リピートリソグラフィ工程を実行するための１つの例示的なコンタクトリソグラフィデバイスを示す図である。本明細書に記載された原理による、図５のコンタクトリソグラフィデバイスの１つの例示的な動作を示す断面図である。本明細書に記載された原理による、図５のコンタクトリソグラフィデバイスの別の例示的な動作を示す図である。本明細書に記載された原理による、ステップ・アンド・リピートコンタクトリソグラフィの１つの例示的な方法の流れ図である。本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ後にパターニングツールと基板を分離する１つの例示的な方法の流れ図である。本明細書に記載された原理による、単一の基板から多数の同じユニットを製造するために、ステップ・アンド・リピートリソグラフィ工程を実行するための別の例示的なコンタクトリソグラフィデバイスを示す図である。本明細書に記載された原理による、ステップ・アンド・リピートコンタクトリソグラフィ工程において用いるための１つの例示的なパターニングツールを示す図である。図１０のコンタクトリソグラフィシステムを動作させる１つの例示的な方法の流れ図である。

図面全体を通じて、同じ参照番号は、必ずしも同じとは限らないが、類似の要素を指示する。

図１は、本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示す。コンタクトリソグラフィ装置１００は、パターニングツール又は「マスク」１１０と、１つ又は複数のスペーサ１２０とを備える。コンタクトリソグラフィ装置１００は、パターンをマスク１１０から基板１３０に複写するか、印刷するか、又は他の方法で転写する。具体的には、パターン転写中に、マスク１１０と基板１３０との間の直接接触が用いられる。

コンタクトリソグラフィ装置１００では、パターン転写前に、及びパターン転写中に、マスク１１０と基板１３０との間にスペーサ１２０が配置される。スペーサ１２０は、マスク１１０と基板１３０との間に本質的に平行で、且つ近接した分離を与え、それを保持し、それにより、振動及び温度に関連する位置合わせ及び安定性の問題を緩和する。たとえば、いくつかの実施形態では、位置合わせ中に、マスク、スペーサ及び基板が互いに物理的に、且つ熱的に接触する結果として、マスク及び基板が後続のリソグラフィ中に本質的に同じ温度になることができ、それにより、要素間の温度差に関連する位置合わせ誤差を低減することができる。いくつかの実施形態では、物理的に接触しているマスク、スペーサ及び基板は、本質的に単一のユニットとして振動に反応することができ、それにより、従来のコンタクトリソグラフィシステムにおいて存在する振動差によって引き起こされる位置合わせ誤差が低減される。

マスク１１０、スペーサ１２０及び基板１３０のうちの１つ以上の変形は、マスク１１０と基板１３０が互いに接触することができるようにすることによって、パターン転写を容易にする。たとえば、いくつかの実施形態では、可撓性のマスク１１０と可撓性の基板１３０のうちの一方又は両方が利用される。別の実施形態では、変形可能（たとえば、押しつぶされることが可能な）なスペーサ１２０が利用される。さらに別の実施形態では、可撓性のマスク１１０、可撓性の基板と変形可能なスペーサ１２０のうちの１つ以上の組合せが利用される。いくつかの実施形態では、後述するように、パターン転写中にマスク１１０と基板１３０のうちの一方又は両方を支持するプレート又はキャリアによって剛性を与えることができる。撓み及び／又は変形の結果として、マスク１１０と基板１３０が直接接触している間に、パターン転写が行なわれる。

いくつかの実施形態では、特に、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の撓みが用いられる場合に、スペーサ１２０間で、又はスペーサ１２０によって囲まれた領域若しくは画定された領域内で、撓みが生じることがある。たとえば、スペーサ１２０は、マスクのパターニングされた領域（及び／又は基板のパターニングされるエリア）の周辺部に配置されることができ、マスク１１０及び／又は基板１３０の撓みは、その周辺部の内側で生じる。

いくつかの実施形態では、たとえば、変形可能なスペーサ１２０が利用されるとき、本質的に変形不可能なマスク１１０及び／又は本質的に変形不可能な基板１３０が用いられる。たとえば、パターン転写中に変形しない、又は変形するように意図されていない半硬質（または半剛性。以下同じ）又は硬質（または剛性。以下同じ）のマスク１１０を、変形不可能なマスク１１０とすることができる。さらに、変形可能なスペーサ１２０を用いるときは、スペーサ１２０のうちの１つ又は複数を、より広いパターニングされたエリア又は領域内に配置することができる。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を画定するウェーハとすることができる。ダイは、それぞれの局所的なパターニングされたエリアを有する。この例では、変形可能なスペーサ１２０を、ウェーハ基板１３０の局所的なパターニングされたエリア間の空間又は領域に配置することができる。局所的なパターニングされたエリア間の空間又は領域は、限定はしないが、ウェーハ基板１３０上の個々のダイを分離する「ストリート」又は「切り溝（saw kerf）」を含む。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、マスク１１０又は基板１３０とは別個の構成要素である。そのような実施形態では、スペーサ１２０は、一般的には、パターン転写のためにマスク１１０と基板１３０との間に接触が確立される前に、マスク１１０と基板１３０との間に位置決めされるか、配置されるか、又は他の方法で挿入される。

他の実施形態では、スペーサ１２０は、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の一体部分として形成される。たとえば、いくつかの実施形態では、スペーサ１２０を、マスク１１０の一体部分として作製することができる。他の実施形態では、スペーサ１２０を、基板１３０の一体部分として作製することができる。さらに他の実施形態では、スペーサ１２０のうちのいくつかをマスク１１０と基板１３０の一方又は両方の一体部分として形成することができ、他のスペーサ１２０は、マスク１１０にも、基板１３０にも一体には形成されない。

いくつかの実施形態では、マスク１１０と基板１３０のいずれかのそれぞれの表面上に材料層を堆積するか、又は成長させることによって、マスク１１０と基板１３０のいずれかと一体とされるスペーサ１２０が形成される。たとえば、シリコン（Ｓｉ）基板１３０の表面上に、二酸化シリコン（または、二酸化ケイ素）（ＳｉＯ_２）層を成長させるか、又は堆積することができる。堆積された又は成長したＳｉＯ_２層の選択エッチングを用いて、たとえば、孤立した柱に似ているスペーサ１２０を画定することができる。いくつかの実施形態では、スペーサ１２０を同時に成長させるか又は堆積することによって、孤立した柱状の各スペーサ１２０の均一な高さが達成される。たとえば、基板１３０の表面上に蒸発性材料を同時に堆積してスペーサ１２０を形成する結果として、一般的に、各スペーサ１２０は本質的に同じ高さを有するであろう。代替的に又は付加的に、限定はしないが、マイクロマシニング（たとえば、化学機械研磨等）のように、成長したスペーサ１２０及び／又は堆積されたスペーサ１２０の事後処理を用いて、さらに調整することができ、且つ／又は均一な高さを与えることができる。類似の方法を用いて、スペーサ１２０をマスク１１０上に形成するか、又はマスク１１０の一体部分として形成することができる。

さらに他の実施形態では、スペーサ１２０を、別個に作製し、その後、接着剤、エポキシ、又は他の適切な接合手段を用いて、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方に取り付ける（または固定する）ことができる。しかしながら、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の一体部分として作製されるにしても、それに取り付けられるにしても、スペーサ１２０は、コンタクトリソグラフィ装置１００を利用してコンタクトリソグラフィを実行する前に、そのように作製されるか、又は取り付けられる。

いくつかの実施形態では、変形可能なスペーサ１２０は、塑性変形と弾性変形の一方又は両方を示す（呈する）ことができる。たとえば、変形可能なスペーサ１２０の塑性変形では、変形力が、スペーサ１２０を本質的に押しつぶすか又は粉砕することができる。押しつぶされ又は粉砕された後に、変形力が除去されても、スペーサ１２０の元の形状はほとんど、又は全く復元されないであろう。別の例では、変形可能なスペーサ１２０は、変形力に応答して、弾性変形を受けうる。弾性変形中に、スペーサ１２０は、曲がるか又はへこむことができるが、変形力が除去されると、スペーサ１２０は本質的にその元の形状に戻るであろう。弾性変形するスペーサ１２０は、たとえば、ゴム状の材料又はばね状の材料／構造から構成することができる。

いくつかの実施形態では、変形可能なスペーサ１２０は、受動変形と能動変形の一方又は両方を与える。受動的に変形可能なスペーサ１２０は、塑性変形と弾性変形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として用いるのに適したばねのように挙動する材料は、種々のエラストマ材料を含む。具体的には、スペーサ１２０は、限定はしないが、ニトリル又は天然ゴム、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、フルオロシリコーンゴム）、ブチルゴム（buthyl rubber。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などのエラストマ材料から構成することができる。受動変形中にばねのような挙動を促進するように形成される非エラストマ材料も利用することができる。スペーサ１２０として用いるためにばねとして形成することができる非エラストマ材料の例には、限定はしないが、ベリリウム銅及びステンレス鋼のような金属、並びに本質的に任意の比較的硬質のポリマーが含まれる。さらに、数多くの従来の半導体材料を微細加工して、機械的なばね構造にすることができる。そのような材料の例には、限定はしないが、シリコン（Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（窒化ケイ素）（ＳｉＮ）、炭化シリコン（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が含まれる。ばねとして形成される、そのような非エラストマ材料を用いて、特定の形状及び利用される力に応じて塑性変形と弾性変形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。

受動的に変形可能なスペーサ１２０の場合と同様に、能動的に変形可能なスペーサ１２０は、塑性変形と弾性変形の一方又は両方を示すことができる。たとえば、能動的に変形可能なスペーサ１２０は、印加された電界に応答して変形する結晶格子を有する圧電材料から構成することができる。そのような例示的な実施形態では、変形力を加える代わりに又はそれに加えて、電界に応答する格子変形を用いて、スペーサ１２０の変形を与えることができる。印加された電界（すなわち、変形力）が除去されると、圧電材料の格子変形は本質的に元の形状に戻るので、そのような圧電材料から形成されたスペーサ１２０は、本明細書において、本質的に弾性変形を示すと見なされる。

別の例では、能動的に変形可能なスペーサ１２０は、流体（たとえば、気体及び液体の一方又は両方）を充填される、袋状物又は管（但し、これらに限定されない）のような本質的に中空の構造を含むことができ、そのため、スペーサ１２０は充填されたときに変形に抵抗する（または、変形を阻止する。以下同じ）。変形を開始させるために、スペーサ１２０を充填している流体は、除去されるか、排出され、又はそこから漏れ出ることができるようになる。したがって、スペーサ１２０は、充填されている流体を除去することによって活性化されるまで、変形力を受けても本質的に変形に抵抗する。そのようなスペーサ１２０は、たとえば、充填している流体が中空の構造内に補給されるか否かに応じて、弾性変形と塑性変形のいずれかを示すことができる。さらに別の例では、スペーサ１２０を、熱刺激に反応して、形状及び弾性が変化する熱活性化材料から構成することができる。熱活性化材料の例は、限定はしないが、特定の温度または該温度より高い温度で溶融するか、軟化するか、又はガラス転移を示す材料を含む。そのような熱活性化材料から構成されるスペーサ１２０は、実施形態に応じて、材料を融点、軟化点又はガラス転移点より高い温度まで加熱することによって活性化される。熱可塑性樹脂（熱可塑性物質）は、熱刺激による活性化の結果として本質的に塑性変形を示すことになるそのような熱活性化材料の一例である。

上記のように、変形可能なスペーサ１２０は、本質的に可逆的である変形（すなわち、弾性変形）か、又は本質的に不可逆的である変形（すなわち、塑性変形）をもたらす（または、生じる）ことができる。いくつかの実施形態では、変形可能なスペーサ１２０は、実施形態に応じて、塑性変形と弾性変形の組合せをもたらすことができる。本質的に可逆的な変形すなわち弾性変形をもたらす変形可能なスペーサ１２０の例は、たとえば、上記のようなエラストマスペーサ又はばね状スペーサである。本質的に不可逆的な、すなわち塑性変形可能なスペーサ１２０は、硬質又は半硬質の材料によって提供することがあり、その材料から構成されるスペーサ１２０は、変形力を加えることによって、粉砕されるか、又は押しつぶされる。たとえば、スペーサ１２０は、限定はしないが、ポリスチレンフォーム（または発泡スチロール）及びポリウレタンフォームのような多孔性の半硬質材料から構成することができる。そのような多孔性の半硬質発泡体は、変形力が加えられると、本質的に不可逆的な（すなわち、塑性）変形を示すことができる。別の例では、マスク１１０及び基板１３０の一方又は両方に堆積され、柱状のスペーサ１２０として形成される比較的多孔性の二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層は、本質的に不可逆的な、すなわち塑性の変形をもたらす（または生じる）ことができる。そのような実施形態では、柱状のスペーサ１２０は、柱状のスペーサ１２０を本質的に粉砕するだけの十分な変形力が加えられると、不可逆的に変形、すなわち塑性変形する。さらに、いくつかの実施形態では、スペーサ１２０を、上記のように、材料及び受動変形又は能動変形の組合せを用いる、可逆的特性及び不可逆的特性の組合せから構成することができる。

さらに、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方を変形可能なものとすることができる。さらに、変形可能なマスク１１０及び／又は変形可能な基板１３０は、上記で定義されたように、塑性変形と弾性変形の一方又は両方を示すことができる。さらに、変形可能なマスク１１０及び／又は変形可能な基板１３０は、上記で定義されたように、受動変形と能動変形の一方又は両方をもたらす（または生じる）ことができる。いくつかの実施形態では、弾性変形、塑性変形、受動変形及び能動変形のうちの１つ以上を達成するために、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方を、スペーサ１２０に関して上述した材料から構成することができる。

図２Ａは、図１のコンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示しており、スペーサ１２０が、本明細書に記載された原理に従って、マスク１１０の一体部分として形成されている。図２Ｂは、本明細書に記載された原理による、図２Ａに示されるマスクの斜視図を示す。具体的には、図２Ｂに示すように、孤立した柱又は支柱として示される３つのスペーサ１２０が、マスク１１０の表面上、又は表面内に形成される。

図２Ｃは、図１のコンタクトリソグラフィ装置１００の断面図を示しており、スペーサ１２０が、本明細書に記載された原理の別の実施形態に従って、基板１３０の一体部分として形成されている。たとえば、スペーサ１２０を、限定はしないが、エッチング、堆積、成長及びマイクロマシニングのうちの１つ以上を含む、従来の半導体製造技法を用いて、基板１３０の一体部分として作製することができる。

別個に設けられるにしても、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の一部として作製される（すなわち、形成される）にしても、いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、正確に制御された寸法を有する。具体的には、スペーサ１２０を、マスク１１０と基板１３０を隔置又は分離するために正確に制御された寸法で作製することができる。本明細書において用いられている用語「間隔寸法」は、スペーサ１２０がコンタクトリソグラフィ装置１００において用いられる場合、マスク１１０と基板１３０との間の分離を制御するスペーサ１２０の寸法を指している。

たとえば、図２Ｂにおける３つの各スペーサ１２０の高さを、スペーサ１２０の作製中に正確に制御することができる。結果として、スペーサ１２０が共に、基板１３０からマスク１１０を分離するように作用するときに、その分離は、スペーサ１２０の高さに等しい正確に制御された間隔寸法を有する。さらに、この例において、スペーサ１２０の高さが全て互いに本質的に等しい場合には、マスク１１０と基板１３０は、スペーサ１２０によって分離されるだけでなく、スペーサ１２０の分離作用によって、互いに本質的に平行に位置合わせもされる。たとえば、マスク１１０と基板１３０の平行な位置合わせは、図２Ｂに示すように、本質的に同じ高さを有するスペーサ１２０を利用することによって達成することができる。

間隔寸法の別の実施形態は、スペーサの直径である。たとえば、円形の断面を有するスペーサ１２０の直径を間隔寸法とすることができる。円形の断面を有するそのようなスペーサ１２０の例は、限定はしないが、棒状物、Ｏリング及び球体を含む。マスク１１０と基板１３０が円形の断面を有するスペーサ１２０と互いに接触するとき、及び該スペーサ１２０によって分離されるときに、スペーサ１２０の直径を制御することによって、マスク１１０と基板１３０の平行な位置合わせを達成することができる。いくつかの実施形態では、円形の断面を有するスペーサ１２０は、円形、半円形、長方形又は正方形のようなリング又はループの形状を有し、そのリングスペーサ１２０の断面直径はリングの全周にわたって等しい。そのようなリング形スペーサ１２０は、後述するように、マスク１１０及び基板１３０の縁部を取り囲むことができる。

いくつかの実施形態では、コンタクトリソグラフィ装置１００において用いられる場合、スペーサ１２０は、マスク１１０のパターニングされたエリア及び／又はパターニングされることになる基板１３０の領域（エリア）（すなわち目標エリア又は目標部分）の外側（すなわち、周辺部）に配置される。たとえば、スペーサ１２０を、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の縁部（すなわち、周辺部）に、又はその近くに配置することができる。他の実施形態では、スペーサ１２０は、マスク１１０又は基板１３０の縁部又は周辺部以外の場所に配置される。たとえば、上記のように、スペーサを、パターニングされたエリア間（たとえば、局所的なパターニングされた領域間の切り溝内）に配置することができる。

たとえば、図２Ｂを再び参照すると、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２が、破線によって画定された１つの例示的な長方形のエリアとして示されている。図２Ｂに示される柱状スペーサ１２０は、パターニングされたエリア１１２の外側にある。さらに、図２Ｃを参照すると、基板１３０の目標部分又はエリア１３２が、基板１３０の表面上に示されている。図２Ｃに示される柱状スペーサ１２０は、基板１３０の目標部分１３２及びマスク１１０のパターニングされたエリア１１２の外側にある。本明細書において用いられている「目標部分」又は「目標エリア」は、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２によって表されるようなマスクパターンのコピーを受容する基板１１０の部分を指している。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、マスク１１０及び／又は基板１３０上の対応するエリアと大まかに位置合わせされるように配置され、その対応するエリアには、最小の局所的な起伏があり、又は任意のパターン形状はあるとしてもごくわずかである。パターニングされたエリア又はパターニングされることになるエリア以外の部分のような、任意のパターン形状があるとしてもごくわずかであるエリア内にスペーサ１２０を配置することによって、いくつかの実施形態では、スペーサ１２０と、コンタクトリソグラフィ装置１００を用いて実行されるパターニングとの間の干渉が低減され、一方、他の実施形態では、それらの間の干渉が確実に最小限に抑えられる。

本明細書において、「局所的な起伏」は特徴形態の高さを指しており、「特徴形態」は次ように定義される。一般的に、特徴形態の高は、変形前にマスク１１０のパターニングされたエリアと基板１３０との間の接触を避けるために、スペーサ１２０の間隔寸法未満である。「最小の局所的な起伏」は、最小の特徴形態の高さを有する、マスク１１０及び基板１３０の任意のエリアを意味する。言い換えると、最小の局所的な起伏を示す、マスク１１０及び／又は基板１３０のエリアは、それぞれマスク１１０又は基板１３０のいずれかの名目的な平面からの本質的に最小の突出部（凸部又は凹部）を含むエリアである。最小の局所的な起伏を有するエリアと位置合わせされるようにスペーサ１２０を配置することによって、スペーサ１２０は、マスク１１０と基板１３０との間のスペーサによってもたらされる平行で且つ近接した関係に悪影響を及ぼすことなく、位置合わせ中に接触表面上を摺動することができる。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、約０．０１ミクロン（μｍ）〜５０ミクロン（μｍ）の範囲内の間隔寸法（すなわち、近接した関係）を与え、他の実施形態では、０．１ミクロン（μｍ）〜１０ミクロン（μｍ）の範囲内の間隔寸法を与える。さらに別の実施形態では、スペーサ１２０は、特定のコンタクトリソグラフィの状況又は用途に利する本質的に任意の間隔寸法を与えることができる。

図２Ｄは、本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示す。具体的には、図２Ｄは、間隔寸法Ｓだけ、マスク１１０を基板１３０から分離するように作用するスペーサ１２０を示す。図２Ｄに示す例示的なスペーサ１２０は、一例として、円形の断面を有し、いくつかの実施形態では、マスク１１０及び基板１３０とは別個に設けることができる。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０の間隔寸法は、マスク１１０及び／又は基板１３０の特徴形態（形状）を組合せた最大の高さよりも大きい。「特徴形態」は、スペーサ１２０を除く、マスク１１０又は基板１３０のいずれかの名目的な平面からの任意の突出部（凸部又は凹部）を意味する。特徴形態の高さは、マスク１１０と基板１３０のいずれかの特徴形態が、その名目的な表面から上方に、又は離れるように延在する長さである。そのような実施形態では、コンタクトリソグラフィ装置１００において意図したように利用されるときに、スペーサ１２０は、マスク１１０上の全ての特徴形態の最大高と、基板１３０上の全ての特徴形態の最大高との間に分離を生じさせる。言い換えると、スペーサ１２０は、マスク１１０の最大高さの特徴形態と、基板１３０の最大高さの特徴形態との間に隙間を与える。図２Ｄに示すように、スペーサ１２０によって与えられる隙間Ｃは、マスク１１０の最も高い特徴形態が、基板１３０の最も高い特徴形態と接しないか、又はそれから隔置されることを本質的に確実にする。

図３Ａは、本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示す。具体的には、図３Ａに示す側面図は、パターン転写を開始する前の１つの例示的な開いた構成、又は初期構成にあるコンタクトリソグラフィ装置１００を示す。図３Ａに示すように、マスク１１０及び基板１３０は、１つの例示的なデカルト座標系のｘ−ｙ平面内に配置されると共にｚ軸方向に沿って互いに隔置される。

コンタクトリソグラフィ装置１００を用いるパターン転写は、たとえば、マスク１１０をｚ方向において基板１３０に向かって動かすことによって開始される。マスク１１０は、スペーサ１２０がマスク１１０及び基板１３０の両方と接触するまで動かされる。図３Ａにおけるｚ軸方向の矢印は、パターン転写開始時に、マスク１１０が動くことを示す。図示されていないが、マスク１１０を動かす代わりに、又はそれに加えて、ｚ方向において、基板１３０をマスク１１０に向かって動かすこともでき、かかる態様も本開示の実施形態の範囲内にある。

スペーサ１２０との相互の接触が達成されると、スペーサ１２０は、上述したように、マスク１１０と基板１３０が本質的に平行に分離されるようにする。具体的には、スペーサ１２０は、当該スペーサ１２０の間隔寸法の結果として、垂直すなわちｚ軸（ｚ）に対して、マスク１１０と基板１３０との間の均一な距離及び近接した関係を維持するように作用する。

図３Ｂは、本明細書に記載された原理による、閉じた構成にあるコンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示す。具体的には、図３Ｂは、パターン転写を開始した後のコンタクトリソグラフィ装置１００を示す。図３Ｂに示すように、マスク１１０及び基板１３０は、スペーサ１２０と互いに接触している。閉じた構成において隔置されたマスク１１０と基板１３０との間の均一な距離は、図３Ｂに示すように、本質的にスペーサ１２０の高さ（すなわち、間隔寸法）である。

スペーサ１２０がｚ方向における平行な分離を維持している状態で、マスク１１０と基板１３０との間の横方向の位置合わせと角度方向の位置合わせ（たとえば、ｘ−ｙ方向の位置合わせ及び／又は回転方向の位置合わせ）の一方又は両方を行うことができる。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂに示されている例示的なコンタクトリソグラフィ装置１００の場合に、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方を、ｘ−ｙ平面内で動かし、且つ／又は回転させて、位置合わせが行われる。基板１３０、スペーサ１２０及びマスク１１０の間の相互の接触は、そのような位置合わせの間維持される。図３Ｂに示されている両方向矢印は、マスク１１０と基板１３０を横方向と角度方向の一方又は両方において位置合わせすることを示す。

スペーサ１２０の間隔寸法又は高さは、マスク１１０と基板１３０のｚ方向における平行な位置合わせを確立するので、本明細書に記載された原理によれば、平行な位置合わせをほとんど、又は全く妨げることなく、そのような横方向の位置合わせ及び／又は角度方向の位置合わせを達成することができる。さらに上記のように、いくつかの実施形態では、スペーサ１２０の間隔寸法（たとえば、高さ又は断面直径）は、横方向（ｘ−ｙ方向）の位置合わせ及び／又は回転方向（ω方向）の位置合わせの間、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２が基板１３０の目標部分１３２に接触又は作用しないようにするのに十分である。言い換えると、マスク１１０のパターニングされた部分１１２と基板１３０の目標部分１３２とのそれぞれの特徴形態の間の隙間が、横方向の位置合わせ及び／又は回転方向の位置合わせの間、スペーサ１２０の高さによって維持される。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、マスク１１０と基板１３０との間の横方向の位置合わせを容易にする材料を含む。具体的には、このスペーサ材料は、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の接触面上を容易に摺動可能である。一方又は両方の接触面上をスペーサ１２０が摺動することができることによって、マスク１１０と基板１３０の相対的な位置を、ｘ−ｙ方向及び／又はω方向において円滑に調整することができるようになる。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、スペーサ１２０と、マスク１１０及び基板１３０の一方又は両方との間の接触点において相対的に低い摩擦の界面を生じる材料から作製される。この低摩擦界面は、位置合わせ中に、接触点においてマスク１１０と基板１３０の一方又は両方の表面上をスペーサ１２０が摺動するのを容易にする。いくつかの実施形態では、マスク１１０と基板１３０の一方若しくは両方、又はそれらの接触する部分は、実施形態に依存して、スペーサ１２０の代わりに、又はスペーサ１２０に加えて、それぞれの低摩擦生成材料から作製される。他の実施形態では、スペーサ１２０の接触表面は、低摩擦界面を生成する材料でコーティング（または被覆）される。他の実施形態では、スペーサ１２０が接触する、マスク１１０と基板１３０のうちの一方又は両方の表面部分が、低摩擦界面を生成するそれぞれの材料でコーティングされる。さらに他の実施形態では、スペーサ１２０の接触表面、並びにマスク１１０と基板１３０の一方又は両方の被接触表面が、位置合わせ中にスペーサ１２０が摺動するのを容易にするために、それぞれの低摩擦生成材料でコーティングされる。

低摩擦界面をもたらすことができる、塗布されるコーティング材料の例には、限定はしないが、テフロン（登録商標）、フッ素化分子の自己組織化単分子膜、グラファイト（黒鉛）、種々の非反応性金属、並びに、シリコン、二酸化シリコン（二酸化ケイ素）、及び窒化シリコン（窒化ケイ素）の種々の組合せが含まれる。さらに、限定はしないが、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）レジストを含む、或る特定のリソグラフィレジスト材料が、低摩擦界面を生成するための潤滑剤（または減摩剤）としての役割を果たすことができる。低摩擦界面をもたらすことができる、さらに他の例示的な塗布されるコーティング材料には、限定はしないが、接触表面と被接触表面の１つ以上に塗布することができる液体潤滑剤（たとえば、油）及び乾燥潤滑剤（dry lubricant）（たとえば、黒鉛粉末）を含む、種々の潤滑剤が含まれる。

コンタクトリソグラフィ装置１００を用いるパターン転写は、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２と基板１３０の目標部分１３２とを接触させることによって達成される。上記のように、いくつかの実施形態では、接触は、マスク１１０の撓みと基板１３０の撓みの一方又は両方によってもたらされる。他の実施形態では、接触は、スペーサ１２０の変形（可逆的すなわち弾性的変形、不可逆的すなわち塑性的変形、又はそれらの組合せ）によってもたらされる。そのような変形可能なスペーサ１２０は、たとえば、上記のように、「受動的に」変形可能な材料（たとえば、ゴム、ポリマー又は別のエラストマ材料）と「能動的に」変形可能な材料（たとえば、圧電作動式スペーサ又は熱作動式スペーサ）の一方又は両方から構成されることができる。さらに、スペーサ１２０の変形を、いくつかの実施形態では、能動変形の実施形態の場合のように制御することができる。

図３Ｃは、本明細書に記載された原理による、マスク１１０の撓みを利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示す。利用される撓みは、マスク１１０を基板１３０と接触させるのに十分である。具体的には、マスク１１０の撓みは、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２を基板１３０の目標部分１３２と物理的に接触させるのに十分なマスク１１０の反り（または歪曲）を引き起こす。

図３Ｄは、本明細書に記載された原理による、基板１３０の撓みを利用する、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置１００の側面図を示す。基板の撓みは、図３Ｃに示されるマスクの撓みと同等の役目を果たす。

たとえば、紫外線（ＵＶ）ベースのＮＩＬを実行するときに、一般的には、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方がＵＶ透過性である。ＵＶ透過性のマスク１１０を製造するのに適した材料には、限定はしないが、ガラス、石英、炭化シリコン（炭化ケイ素）（ＳｉＣ）、合成ダイヤモンド、窒化シリコン（窒化ケイ素）（ＳｉＮ）、マイラー（登録商標）、カプトン（登録商標）、他のＵＶ透過性プラスチックフィルム、及び追加の薄膜が堆積（または蒸着）されているこれらの材料のうちの任意のものが含まれる。マイラー（登録商標）及びカプトン（登録商標）は、E. I. Du Pont De Nemours andCompany（デラウェア州ウィルミントン）の登録商標である。マスクがＵＶ透過性であるとき、基板１３０は透過性である必要はない。したがって、基板１３０の材料は、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、並びに、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）及びリン（Ｐ）の集合体（たとえば、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ_ｙＰ_１−ｙ）、さらに、種々の金属、プラスチック及びガラスを含むことができる。基板１３０が透過性であり、マスク１１０が透過性でない状況では、類似であるが、逆にされた１組の材料を用いることができる。しかしながら、マスク１１０と基板１３０の両方が透過性である場合も本明細書に記載された種々の実施形態の範囲内にある。

１つの例示的な実施形態では、マスク１１０と基板１３０との間の間隙又は隙間（すなわち、スペーサ１２０の間隔寸法）は、変形前の閉じた構成にあるときに、約５マイクロメートル（μｍ）以下である。この例示的な実施形態では、インプリント目標エリア１３２は、長さが約２．５センチメートル（ｃｍ）の基板１３０上の正方形の領域である。スペーサ１２０はそれぞれ、目標エリア１３２の縁部から約１．２５ｃｍのところに配置される。そのような例示的な実施形態では、歪み計算は、インプリント（型押し）されるパターンにおいて１ナノメートル（ｎｍ）未満の横方向歪みを実現することができることを示す。

いくつかの実施形態では、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方に力が加えられ、スペーサ１２０によって画定される、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の領域において、曲げ又は撓みが生じるようにする。他の実施形態では、加えられた力は、スペーサ１２０によって画定された領域（複数可）が物理的に接触するように、スペーサ１２０の変形を引き起こす。さらに他の実施形態では、加えられた力によって、スペーサ１２０と、マスク１１０及び基板１３０の一方又は両方とがいずれも変形し、且つ／又は撓む。

加えられる力には、限定はしないが、静水力学的な力、機械的な力（たとえば、圧電作動式）、電磁的な力（たとえば、静的並びに／又は動的な電気的及び／若しくは磁気的な力）、及び音響的な力（たとえば、音波及び／又は音響的な衝撃）を含めることができる。図３Ｃ及び図３Ｄでは、加えられる力は、ｚ方向に向けられた大きな矢印によって示されている。マスク１１０、基板１３０、スペーサ１２０のうちの１つ以上の変形は、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２と基板１３０の目標部分１３２との間の所望の接触圧（または接点圧力）を達成するのを促進するのに十分である。たとえば、インプリントリソグラフィでは、接触圧は、マスク又はモールド１１０を、基板１３０の受容表面へと圧入するのに十分である。

マスク１１０と基板１３０の位置合わせが達成された後に力が加えられる。たとえば、マスク１１０は、基板１３０と位置合わせされるまで、スペーサ１２０上を摺動することによって動かされる。その後、マスク１１０及び／又は基板１３０を曲げるか又は撓ませるために力が加えられる。したがって、位置合わせを乱すことなく接触が達成される。他の例では、位置合わせされるまでスペーサ１２０上を摺動することによって、マスク１１０の代わりに基板１３０が動かされるか、又は基板１３０とマスク１１０の両方が互いに対して動かされる。さらに、これらの他の実施形態では、マスク１１０及び／又は基板１３０の代わりに、又はそれに加えて、力を加えて、スペーサ１２０を変形させることができる。上記のように、この変形は、塑性、弾性、受動性、能動性のうちの１つ以上とすることができる。

いくつかの実施形態では、撓み力を機械的な手段によって加えることができる。たとえば、クランプを用いて、マスク１１０、基板１３０、スペーサ１２０のうちの１つ以上を押圧し、それにより、変形、並びに、マスク１１０と基板１３０との間の接触を引き起こすことができる。他の実施形態では、関節式アーマチャを用いて、撓み力を与えることができる。さらに他の実施形態では、静水圧を加えて、撓みを引き起こすことができる。

静水圧は、たとえば、液圧プレスを用いて、又は液圧袋状物（液圧式ブラッダー）によって加えることができる。代替的に、マスク１１０と基板１３０との間の空洞と、コンタクトリソグラフィ装置１００の周囲の領域との間の空気圧差を用いて、液圧を加えることができる。空気圧差を用いる例が、参照により本明細書に組み込まれる、２００４年９月１日に出願されたWu他による同時係属の米国特許出願第１０／９３１，６７２号に記載されている。

いくつかの実施形態では、スペーサ１２０は、マスク１１０と基板１３０の一方又は両方の撓み中に変形しないままにすることができる。他の実施形態では、撓みを引き起こす力を加えている間に又はその結果として、スペーサ１２０が種々の程度まで押しつぶされるか、又は別の態様で変形しうる。そのような実施形態では、押しつぶされている間に生じることがある任意の位置合わせのドリフト及び／又はスリップ（すべり）を最小限に抑えるために、かなりの部分に撓みが生じた後に、スペーサ１２０が押しつぶされるようにすることができる。そのような実施形態のうちのいくつかでは、スペーサ１２０を、曲がった後に初期の形状又は寸法を復元又は回復し、それゆえ再利用可能な（たとえば、可逆的すなわち弾性変形）材料から形成することができる。種々の実施形態の目的に合わせて、スペーサ１２０を、上述したように、硬質、半硬質、弾性、弾性変形可能、塑性変形可能、受動変形可能、能動変形可能、使い捨て可能、再利用可能なもののうちの１つ以上である材料、又は材料の組合せから選択することができる。

図３Ｅは、本明細書に記載された原理による、スペーサ１２０の変形を用いる、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置１００の一実施形態の側面図を示す。図３Ｅに示すように、加えられた力（矢印）がマスクを通じて作用することによって、スペーサ１２０の変形が引き起こされて、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２が、所望の接触圧で、基板１３０の目標部分１３２に対して接触及び押圧することができるようになる。

図３Ｆは、本明細書に記載された原理による、スペーサ１２０の塑性すなわち不可逆的変形を用いる、図３Ａ及び図３Ｂのコンタクトリソグラフィ装置の一実施形態の側面図を示す。図３Ｆに示すように、加えられた力（矢印）がマスク１１０を通じて作用することによって、スペーサ１２０の塑性又は破砕ベースの変形が引き起こされて、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２が、所望の接触圧で、基板１３０の目標部分１３２に対して接触及び押圧することができるようになる。

図３Ｇは、本明細書に記載された原理による、変形可能なスペーサ１２０を利用するコンタクトリソグラフィ装置１００の一実施形態の側面図を示す。図３Ｇでは、限定はしないが、マスク１１０の複数の局所的なパターニングされたエリア１１２及び／又は基板１３０の目標部分１３２の間の空間又は領域１３４（たとえば、ストリート、切り溝等）を含む、より広いパターニングされたエリア又は領域内に、複数の変形可能なスペーサ１２０が配置される。図３Ｇに示すように、加えられた力（矢印）がマスク１１０を通じて作用することによって、スペーサ１２０の変形が引き起こされて、マスク１１０のパターニングされたエリア１１２が、所望の接触圧で、基板１３０の目標部分１３２に対して接触し及び押圧することができるようになる。

図３Ｅ、図３Ｆ及び図３Ｇにおいて、加えられた力がマスク１１０に全体として加えられているように示されているが、この力を、マスク１１０の代わりに、又はそれに加えて、基板１３０に加えることもでき、かかる態様も、本明細書に記載される種々の実施形態の範囲内にある。さらに、図３Ｅ〜図３Ｇにおいて、加えられた力は、マスク１１０に隣接して中央に配置された矢印として包括的に示されているが、スペーサ１２０の変形を引き起こすように、マスク１１０及び／又は基板１３０の表面に沿ってどの場所に力が加えられる場合も、本明細書に記載された実施形態の範囲内にある。

図４は、本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィシステム２００のブロック図を示す。具体的には、コンタクトリソグラフィシステム２００は、パターニングツール（たとえば、フォトリソグラフィマスク、インプリントリソグラフィモールド、又はリソグラフィテンプレート）と、パターニングされることになる基板との間の平行な位置合わせ、横方向の位置合わせ及び回転方向の位置合わせを提供する。さらに、コンタクトリソグラフィシステム２００は、パターニングツールと基板との間の直接接触によって基板をパターニングするのを容易にする。容易にされたパターニングは、パターニングツール、基板、及び当該パターニングツールと当該基板との間にあるスペーサの１つ以上の撓みを通じて、その位置合わせを実質的に乱すことなく達成される。コンタクトリソグラフィシステム２００は、限定はしないが、写真コンタクトリソグラフィ、Ｘ線コンタクトリソグラフィ、及びインプリントリソグラフィを含む、パターニングツールとパターニングされる基板との間の接触を伴う任意のリソグラフィ方法に適用されることができる。以下では、説明を簡単にするために、且つ一般性を失うことなく、パターニングツールをマスクと呼ぶ。

コンタクトリソグラフィシステム２００は、コンタクトマスクアライナ２１０、及びコンタクトリソグラフィモジュール又は装置２２０を備える。コンタクトマスクアライナ２１０は、横方向／回転方向の位置合わせ及びパターニング中に、コンタクトリソグラフィモジュール２２０を保持する。コンタクトマスクアライナ２１０は、マスクアーマチャ２１２、及び基板チャック、プラテン又はステージ２１４を備える。いくつかの実施形態では、コンタクトマスクアライナ２１０は、基板を保持するための基板チャック又はステージと、マスクを保持するためのマスクアーマチャを備える従来のマスクアライナの部品（または部分）を含むことができる。従来のコンタクトマスクアライナでは、マスクアーマチャ及び基板チャックは、マスク、及び／又は当該マスクを組み込むか又は保持するマスクブランクと、基板とを横方向及び回転方向において相対的に位置合わせする（たとえば、ｘ−ｙ方向の位置合わせ及び／又は角度（ω）方向の位置合わせ）ことができるようにするために、互いに対して移動可能である。コンタクトマスクアライナ２１０は、当該マスクアライナ２１０が基板をパターニングするためにコンタクトリソグラフィモジュール２２０を保持又は支持するという点で、従来のマスクアライナとは異なるが、これについては後述する。さらに、マスクアーマチャと、マスクと基板との間のパターン転写のための接触を達成するために従来どおりに用いられる基板チャックとの間の相対的な動きも、種々の実施形態において用いられる。しかしながら、種々の実施形態では、そのような従来の相対的な動きは、コンタクトリソグラフィモジュール２２０を閉じるために用いられるが、パターン転写のためには用いられない。代わりに、マスクアライナ２１０が位置合わせを維持している間に、リソグラフィモジュール２２０における変形を利用して、閉じたコンタクトリソグラフィモジュール２２０においてパターン転写のための接触をもたらす。

コンタクトリソグラフィモジュール２２０は、マスクブランク２２２と、基板キャリア２２４と、１つ又は複数のスペーサ２２６とを備える。いくつかの実施形態では、マスクブランク２２２は、パターニングツールすなわち「マスク」２２８ａのための取付面を提供する可撓性のプレート（板）を含む。そのような実施形態のうちのいくつかでは、マスク２２８ａは、可撓性であるか、半硬質であるか、又は本質的に硬質である（すなわち、本質的に変形不可能）かのいずれかでありうる。そのような実施形態では、マスク２２８ａは、たとえば、接着剤、又はクランプ若しくはクリップのような機械的に固定する手段を用いて、或いは真空（または真空装置）を用いて、マスクブランク２２２の取付面に取外し可能に取り付けることができる。他の実施形態では、マスクブランク２２２は、硬質のプレート又は半硬質のプレートであり、マスク２２８ａは可撓性である。そのような実施形態では、マスク２２８ａは、可撓性のマスク２２８ａが撓むのを容易にするように、マスクブランク２２２の取付面に取外し可能に取り付けられる。さらに他の実施形態では、マスク２２８ａを、マスクブランク２２２内に形成することができるか、又はマスクブランク２２２の一部として作製することができる。そのような実施形態では、マスクブランク２２２は、マスク２２８ａと本質的に同等であると見なすことができる。後述するように、いくつかの実施形態では、マスクブランク２２２及び／又はマスク２２８ａの可撓性を用いて、パターン転写のための接触を容易にする。

いくつかの実施形態では、基板キャリア２２４は硬質又は半硬質のプレートであり、基板２２８ｂのための取付面を提供する。基板２２８ｂは、基板キャリア２２４の取付面に取外し可能に取り付けられる（または固定される。以下同じ）。たとえば、接着剤又は機械的なファスナ（留め具）を用いて、基板２２８ｂを基板キャリア２２４に取り付けることができる。別の例では、真空、電磁気、又は当該技術分野において知られている類似の力を用いて、基板２２８ｂを基板キャリア２２４に取り付けることができる。

いくつかの実施形態では、基板２２８ｂは、可撓性であり、撓むのを容易にするように取付面に取り付けられることができる。たとえば、基板２２８ｂは、当該基板２２８ｂの周辺部だけで取り付けることができる。代替的には、撓むことが必要とされるまでの間だけ基板２２８ｂを取り付けるようにすることができる。たとえば、撓むのを容易にするために、基板２２８ｂを保持する真空を解除するか、又はオフにすることができる。

他の実施形態では、基板キャリア２２４は、基板が取外し可能に取り付けられる可撓性のプレートから構成される。そのような実施形態では、基板２２８ｂは、可撓性であるか、半硬質であるか、又は本質的に硬質である（すなわち、本質的に変形不可能）かのいずれかにすることができる。さらに他の実施形態では、基板２２８ｂそのものが、基板キャリア２２４として作用することができる。いずれの場合でも、いくつかの実施形態では、基板キャリア２２４（但し、存在する場合）及び／又は基板２２８ｂの可撓性を用いて、パターン転写のための接触を容易にする。

いくつかの実施形態では、スペーサ２２６は、マスク２２８ａ及び基板２２８ｂのエリアの外側の、マスクブランク２２２と基板キャリア２２４との間に配置される。他の実施形態では、スペーサ２２６は、マスク２２８ａ及び基板２２８ｂのエリア内（システム２００については図示されていない）に配置される。マスクブランク２２２及び基板キャリア２２４をスペーサ２２６と接触させるときに、マスクブランク２２２が、基板キャリア２２４から離隔し、且つ、それに本質的に平行に位置合わせされる（すなわち、配置される）ように、スペーサ２２６は全て本質的に均一な垂直の間隔寸法（たとえば、高さ又は直径）を有する。さらに、マスク２２８ａと基板２２８ｂの一方又は両方をさらに備える実施形態では、マスク２２８ａ及び基板２２８ｂは、それぞれ、マスクブランク２２２と基板キャリア２２４に取り付けられたおかげで、隔置された関係で互いに本質的に平行に位置合わせされる（すなわち、配置される）。いくつかの実施形態では、スペーサ２２６は別個に設けられる要素である。他の実施形態では、スペーサ２２６は、マスクブランク２２２と基板キャリア２２４の一方又は両方に取り付けられる。さらに他の実施形態では、スペーサ２２６は、マスクブランク２２２と基板キャリア２２４の一方又は両方の一体部分として作製される。

いくつかの実施形態では、スペーサ２２６は、マスクブランク２２２と基板キャリア２２４との間ではなく、マスク２２８ａと基板２２８ｂとの間に配置される。この場合も、マスク２２８ａ及び基板２２８ｂをスペーサ２２６と接触させるときに、マスク２２８ａが、基板２２８ｂから離隔し、及び、それに本質的に平行に且つ近接して位置合わせされるように、スペーサ２２６は均一な垂直の間隔寸法（たとえば、高さ又は直径）を有する。これらの実施形態では、スペーサ２２６は、マスク２２８ａのパターニングエリア及び基板２２８ｂの目標部分の外側に配置される。これらの実施形態のうちのいくつかでは、スペーサ２２６は別個に設けられる要素である。他の実施形態では、スペーサ２２６は、マスク２２８ａと基板２２８ｂの一方若しくは両方に取り付けられるか、又は、マスク２２８ａと基板２２８ｂの一方若しくは両方の一体部分として作製される。

いくつかの実施形態では、コンタクトリソグラフィモジュール２２０は、上記のコンタクトリソグラフィ装置１００に本質的に類似している。そのような実施形態では、マスクブランク２２２とマスク２２８ａは合わせて、マスク１１０に本質的に類似しており、一方、基板キャリア２２４及び基板２２８ｂは基板１３０に本質的に類似しており、スペーサ２２６は、コンタクトリソグラフィ装置１００の種々の実施形態に関して本明細書において上述したスペーサ１２０に本質的に類似している。

コンタクトマスクアライナ２１０は最初に、マスクアーマチャ２１２と基板チャック２１４の相対的な位置によって指示される２つの分離した、又は隔置された部分としての、コンタクトリソグラフィモジュール２２０を保持する。具体的には、マスクブランク２２２及び取り付けられたマスク２２８ａはマスクアライナ２１０のマスクアーマチャ２１２によって保持され、一方、基板キャリア２２４及び取り付けられた基板２２８ｂは、基板チャック２１４内に設置されて保持される。上記のように、いくつかの実施形態では、マスクブランク２２２、マスク２２８ａ、基板キャリア２２４、基板２２８ｂ、又はそれらの任意の組合せのいずれかに、スペーサ２２６を取り付けることができる。他の実施形態では、スペーサ２２６を、マスクブランク２２２、マスク２２８ａ、基板キャリア２２４、基板２２８ｂ、又はそれらの任意の組合せのいずれかの一体部分として作製することができる。代替的には、スペーサ２２６を、単にそれらの間に配置することができる。さらに、スペーサ２２６のうちのいくつかを、単にその間に配置することができ、他のスペーサ２２６は、マスクブランク２２２、マスク２２８ａ、基板キャリア２２４、基板２２８ｂ、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上に取り付けられ、及び／又は、マスクブランク２２２、マスク２２８ａ、基板キャリア２２４、基板２２８ｂ、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上と一体に作製される。マスクアライナ２１０によって、隔置された部分として保持されるとき、コンタクトリソグラフィモジュール２２０は「開いている」と言われる。

いくつかの例では、パターンを、パターニングツールから基板の多数の異なる部分のそれぞれに転写することが望ましい。その後、これらの別個にパターニングされた部分を多数の同一のユニットに分割するために、基板を切断することができる。図４に示すように、コンタクトリソグラフィシステム２００はステッパー２６０も備えることができる。さらに詳細に後述するように、ステッパー２６０は、マスク２２８ａ上のパターンを、基板２２８ｂの種々の部分に繰返し転写することができるように、多数のリソグラフィサイクルのそれぞれのサイクルの後に、マスクアーマチャ２１２と基板チャック２１４の一方又は両方の位置を変更する（再配置する）。その後、基板２２８ｂは、多数の同一のユニットを生成するために分割される。ステッパー２６０は、マスクアライメントシステム２１０の一部とすることができるか、又はマスクアライメントシステム２１０とは別個のものとすることができる。典型的には、マスク２２８ａと基板２２８ｂが位置合わせされると、さらなる位置合わせ動作を必要とすることなく、ステッパー２６０は動作することができる。

パターニングツール上のパターンが受容基板のそれぞれの部分に繰返し転写されるリソグラフィサイクルが何サイクルもある場合には、その工程は、ステップ・アンド・リピート工程（step-and-repeat process）と呼ばれる。以下の節では、ステップ・アンド・リピートリソグラフィを用いて、単一のパターンをパターニングツールから受容基板上の複数の場所に転写する、複数の異なるシステム及び方法について説明する。

図５は、１つの例示的なステップ・アンド・リピートリソグラフィ工程を実行するためのコンタクトリソグラフィデバイスの基板チャックを示す。上記のように、図４に示したような基板チャック２１４は、コンタクトリソグラフィを受けている基板、たとえば、ウェーハを保持するために用いられる。チャック２１４上に固定された基板を「チャックで保持（または把持）された基板」と呼ぶことができる。

図５に示すように、基板又はウェーハチャック２１４を、チャックで保持された基板の特定の個々の部分に対してコンタクトリソグラフィを実行するために、チャックで保持された基板のそれぞれの部分とパターニングツールとを選択的に接触させるように構成することができる。このパターニングツールは、その後、チャックで保持された基板の別の部分に進められて、この工程が繰り返される。こうして、このステップ・アンド・リピートリソグラフィ工程は、基板上に多数の同一のパターンを生成する。その後、基板は切断又は分割され、個々のパターンが別個のユニットへと分離される。

図５に示すように、基板チャック２１４の表面は、多数の区画又はゾーン４０２に分割される。各ゾーン４０２は、気密シール４０３によって包囲される。シール４０３は、チャックで保持された基板の下側と接触して、チャック２１４の個々のゾーン４０２をそれぞれ分離及び封止し、これによって、個々のゾーン４０２に真空又は圧力を別個に加えることができるか、又は、個々のゾーン４０２に真空又は圧力を生成できるようにする。

基板をチャックで保持するために、全てのゾーン４０２を排気して真空を生成することができ、この真空によって、基板が全体としてチャック２１４に対して保持される。さらに、基板をチャック２１４に固定するために他の手段を用いることもできる。チャックシール４０１が個々のゾーン４０２のエリアを包囲し、さらにチャックで保持された基板の下側と接触して、チャックで保持された基板の下側の、ゾーン４０２を含む内側全体を封止する。

図５の例では、ウェーハチャック２１４のゾーン４０２のうちの４つが、コンタクトリソグラフィ中にパターニングツールからパターンを受容するような大きさにされた基板の部分に対応する。しかしながら、任意の数のゾーン４０２が、転写されるパターンのサイズに対応することができる。このように、図５では、チャック表面の領域４０４は４つの個別のゾーン４０５を含み、該領域は、チャックに保持された基板の周囲の部分に影響を及ぼすことなく、１つの特定のサイクルにおいてリソグラフィを個別に施されることになる、チャックで保持された基板の部分に対応する。

これは、たとえば、パターニングツールとチャックで保持された基板との間の空間を最初に排気することによって達成される。その後、リソグラフィが行なわれることになるチャック２１４の領域４０４のゾーン４０５が、大気圧またはそれより幾分高い圧力に通気される。結果として、領域４０４の上のチャックで保持された基板の部分が、通気されたゾーン４０５と基板の上の真空との間の圧力差によって、上方に撓むことになる。これにより、基板のその部分がパターニングツールと接触し、基板のその部分に対してリソグラフィを実行することができる。いくつかの実施形態では、後述するように、リソグラフィを容易にするために、動作前又は動作中に、領域４０５に対応する基板の上のエリアがさらに真空化される。

基板チャック２１４に関して上述した構造及び機能を、同じ目的を果たすために、パターニングツール、たとえばマスクブランクに与えることもできることが当業者には理解されよう。したがって、それは、個別に真空にされることができるか、又は加圧されることができるゾーンを背面に有する変形可能なパターニングツールとすることができる。

図６は、本明細書に記載された原理による、図５に示したコンタクトリソグラフィデバイスの１つの例示的な動作を示す断面図である。図５に関して上述したことに加えて、図６は、パターニングツール１１０のパターニングされたエリア１１２と接触するために選択的に撓む（または屈曲する）、チャックで保持された基板１３０の部分１３２を示す。基板１３０の他の部分は、パターニングツール１１０と接触しないままである。結果として、各リソグラフィサイクル中に、パターニングされたエリア１１２のパターンを、基板１３０の特定の部分に選択的に転写することができる。

上記のように、ウェーハチャック２１４は、シール４０３によって、個別のゾーンに分割される。シール４０３は、たとえば、図５に示すように、正方形又は長方形の格子としてゾーンを画定することができる。チャック２１４上の特定のゾーン４０５は、特定のリソグラフィサイクルにおいて、パターニングツール１１０と接触することになる基板１３０の部分１３２の下にある（または部分１３２を支持する）。

図６の例では、ゾーン４０５毎にある通気路４１０は、バルブ４１５を介して、空気圧マニホールド４２０に個別に接続される。空気圧マニホールド４２０は、さらに詳細に後述するように、真空（または吸引機または真空装置）４２２、空気圧縮機（エアコンプレッサー）４２４及び通気口４２６に接続される。したがって、特定のゾーンのためのバルブ４１５が開いている場合には、空気圧マニホールド４２０は、ゾーン４０５を大気圧に通気するか、ゾーン４０５を排気するか、又はさらには、空気圧縮機４２４を用いてゾーン４０５を加圧することができる。本明細書に記載された原理及び方法に従って、バルブ４１５、空気圧マニホールド４２０、通気口４２６、真空４２２及び空気圧縮機４２４の全てを制御する制御システム４３０が設けられる。空気圧マニホールド４２０は、真空４２２と空気圧縮機４２４を分離するのを助けるために、真空及び圧力用のバッファタンク（buffer tank）も備えることができる。バッファタンクは振動も分離する。

最初に、真空４２２を用いて、ゾーン４０５を排気することができる。１つ又は複数のゾーン４０５内の真空は、基板１３０をチャック２１４に固定するのを助ける。真空が確立されると、それらのゾーン４０５のためのバルブ４１５を閉じて、真空を維持する。

リソグラフィサイクルが実行されることになるときは、パターニングツール１１０と基板１３０との間のエリア４１３が排気される。これは、バルブ４１５を介して、同じく空気圧マニホールド４２０及び真空４２２に結合される通気路４１４を通じて実行することができる。その後、パターニングされることになる基板１３０の部分１３２の下にある（またはそれを支持する）各ゾーン４０５内に含まれる体積空間４１１が大気圧またはそれより幾分高い圧力に通気される。これは、それらのゾーン４０５に対応するそれぞれのバルブ４１５を開いて、そのような各体積空間を、それの通気路４１０及びマニホールド４２０を介して、通気口４２６に接続することによって実行することができる。各体積空間４１１は、それ自体のそれぞれの通気路４１０を有し、これによって、上記のように、各ゾーン４０５を必要に応じて個別に且つ独立して通気するか、加圧するか、又は排気することができる。

図６に示すように、体積空間４１１に通気することによって、基板１３０の対応する部分１３２が、パターニングツール１１０と基板１３０との間の真空の中に上方に撓み、パターニングツール１１０のパターニングされたエリア１１２と接触するようになる。その後、パターンを、パターニングツール１１０のエリア１１２から基板１３０の対応する部分１３２に転写するために、コンタクトリソグラフィが実行される。このリソグラフィは、たとえば、インプリントリソグラフィ又は写真リソグラフィとすることができる。

さらに、パターニングツール１１０上の通気路４１４を用いて、パターニングツール１１０の下、複数のスペーサ１２０の間、及び基板１３０上のエリア４１２を、リソグラフィサイクル前及び／又はリソグラフィサイクル中にさらに排気して、パターニングされたエリア１１２と、パターニングされる基板１３０の部分１３２との間の圧力を維持するか、又は高めることができる。

上記のように、この全工程を繰り返して、基板１３０の他の部分の上にさらなるパターニングされたユニットを形成することができる。ステッパー２６０が、パターニングツール１１０と基板１３０の一方又は両方の位置を変更して（再配置して）、パターニングされた表面１１２を、パターニングされることになる基板１３０の新たな部分と位置合わせする。このステップ・アンド・リピート工程において、基板１３０のそれぞれの部分の上にパターニングツールによって多数の同一のパターンが形成される。その後、いくつかの例では、基板１３０を分割又は切断して、対応する数の同一のユニットを生成することができる。

図７はこれらの原理をさらに示す。図７に示すように、チャック２１４の第１の領域４０４を用いて、基板の第１の部分に対してリソグラフィが実行された後に、チャック２１４及び／又はパターニングツールの位置を変更して（再配置して）、基板の別の部分及びチャック４４０の対応する領域（たとえば、４０６）を、パターニングツールのパターニングされたエリア（１１２、図６）と位置合わせする。たとえば、基板の新たに位置合わせされた部分の下のゾーンに通気することによって、その部分をパターニングツールと接触させる。その後、基板のその部分及びチャック２１４の対応する領域を用いて、上記のようにして、再びリソグラフィが実行される。

ステップ・アンド・リピート手順は、チャックに保持された基板の全ての所望の部分が、リソグラフィによって、パターニングツールからパターンを受容するまで繰り返される。図７の例では、基板のそのような９つの部分に対応する、チャック２１４の９つの領域（４０４、４０６）が存在する。

図８は、本明細書に記載された原理による、ステップ・アンド・リピートコンタクトリソグラフィの１つの例示的な方法の流れ図を示す。最初に、基板と、パターニングツール、たとえばマスクとを適切に位置合わせしなければならない。基板とパターニングツールを位置合わせするための数多くの方法及びシステムが存在し、それらのうちの任意のものを本明細書に記載された原理と共に用いることができる。

位置合わせ後に、図８に示すように、基板とパターニングツールとの間の空間を排気する（ステップ４５０）。その後、パターニングされることになる基板の部分の下にある（またはそれを支持する）基板チャックのゾーンを通気し（ステップ４５２）、それにより、基板のその部分が、基板の上の真空中へと撓み、パターニングツールと接触する。リソグラフィサイクル前及び／又はリソグラフィサイクル中に、パターニングツールと基板との間の圧力を維持するか又は高めるために、基板とパターニングツールとの間の空間のさらなる排気を実行することができる（ステップ４５４）。

基板のその部分に対するリソグラフィが実行された後に、パターニングツールと基板を分離する（ステップ４５６）。インプリントリソグラフィが用いられている場合には、さらに詳細に後述するように、基板とパターニングツールの分離を、力を加えることによって促進することができる。その後、パターニングツール及び／又は基板チャックの位置を変更して（再配置して）、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の次の部分とを位置合わせする（ステップ４５８）。基板の次の部分をパターニングするために、このようにパターニングツールを進めた後に、図８の方法が繰り返される。このステップ・アンド・リピートは、基板の全ての所望の部分がリソグラフィによってパターニングされるまで続けられる。

パターニングツールと基板を分離するステップ（ステップ４５６）に戻ると、パターニングツールと基板を分離するために、多少の注意が必要とされることがある。これら２つを分離する際に、任意の横方向の力が加えられる場合には、結果として、基板上に形成された小さくて繊細な構造が損傷を受けることがある。

図６に示すように、基板１３０は、平面から外れて上方に撓み、パターニングツール１１０と接触する。上記のように、基板１３０は、当該基板１３０とパターニングツール１１０との間の真空によって、この位置に引き込まれる。たとえば、バルブ４１５を開き、マニホールド４２０を介して、空間４１２を通気口４２６に接続することによって、この真空が解除されると、基板１３０は、自然に元の平坦な構成に戻る傾向があり、パターニングツール１１０のパターニングされた表面１１２から引き離される。

しかしながら、いくつかの例では、これは、基板１３０とパターニングツール１１０とを分離するには不十分であることもある。他の例では、基板１３０が、他の部分よりも、パターニングされた表面１１２の特定の部分に強く接着していることがある。たとえば、基板１３０は、パターニングされた表面１１２の他の部分よりも、基板１３０と接触している表面積が大きくなる、パターニングツール１１０の、より高密度にパターニングされた部分に強く接着することがある。この場合には、基板１３０は、パターニングされた表面１１２から不均一に引き離されることがあり、それにより、横方向に力が加わる可能性があるので、基板１３０上のパターニングされた構造に損傷を与えることがある。

これらの問題に対処するために、通気路４１４のバルブ４１５を開けることができ、空気圧縮機４２４によって、パターニングツール１１０と基板１３０との間の空間４１２に強制的に空気を送り込むことができる。この空気圧は、パターニングツール１１０を基板１３０から分離する傾向があり、基板１３０を、その平坦な構成に戻すように促す。この空気圧は、全ての方向において同時に作用するので、基板１３０上のパターニングされた構造に損傷を与える可能性がある横方向の力が加わることなく、パターニングツール１１０と基板１３０を分離する傾向がある。

追加的に又は代替的に、基板１３０の撓んだ部分１３２の下にある基板チャック２１４のゾーン４０５に対応するバルブ４１５を開くことができ、マニホールド４２０を通じて真空４２２を用いて、それらのゾーン４０５を排気する。基板１３０がその平坦な構成に向かって戻されるように真空によって引き寄せられるので、この真空はさらに、基板１３０とパターニングツール１１０を分離する傾向がある。この場合も、空気圧は、全ての方向において同時に作用するので、基板１３０上のパターニングされた構造に損傷を与える可能性がある横方向の力が加わることなく、パターニングツール１１０と基板１３０を分離する傾向がある。

この方法を図９に示す。図９は、本明細書に記載された原理による、コンタクトリソグラフィ後にパターニングツールと基板を分離するための１つの例示的な方法の流れ図を示す。図９に示すように、パターニングツールと基板との分離（ステップ４５６）は、パターニングツールと基板との間の空間を加圧すること（ステップ４６０）と、基板の撓んだ部分の下のゾーンを排気すること（ステップ４６２）のうちの一方又は両方を含むことができる。このようにして、パターニングツールと基板とを分離することによって、上記のように、基板上に形成された繊細な構造に対して損傷が生じる可能性が最小限に抑えられる。

図１０は、本明細書に記載された原理による、単一の基板から多数の同じユニットを製造するために、ステップ・アンド・リピートリソグラフィ工程を実行するための別の例示的なコンタクトリソグラフィデバイスを示す。上記のように、コンタクトリソグラフィは、パターニングツール（たとえば、マスク又はモールド）を変形させて平坦な基板と接触させることによって実行することもできる。ここで、この代替形態を、ステップ・アンド・リピートリソグラフィシステムとの関連において説明する。

図１０に示すように、パターニングされた表面１１２を、パターニングされることになる、チャックに保持された基板１３０の表面部分１３２と接触させるために、パターニングツール１１０は下方に撓む。その後、基板１３０のその部分がリソグラフィによってパターニングされる。

上記のシステムと同じように、ステッパー２６０又は類似のシステムが、その後パターニングツール１１０と基板１３０の一方又は両方の位置を変更して（再配置して）、パターニングツール１１０のパターニングされた表面１１２と、パターンを受容することになる基板１３０の新たな部分とを位置合わせする。このようにして、パターニングツール１１０上のパターン１１２を、基板１３０の異なる部分に繰返し転写することができる。その後、基板１３０を分割して、多数の同一のユニットを生成することができる。

数多くのやり方で、パターニングツール１１０を撓ませて基板１３０と接触させることができる。いくつかの例では、機械的な力によって、パターニングツール１１０を撓ませて基板１３０と接触させることができる。図示の例では、パターニングツール１１０上のパターニングされた表面１１２の背後の空間内への通気路５１４を、開いたバルブ４１５を介して、空気圧縮機４２４に接続することができる。空気圧縮機４２４は、パターニングツール１１０上のパターニングされた表面１１２の背後のその空間内の空気を加圧して、パターニングされた表面１１２を撓ませて、基板１３０の特定の部分１３２と接触させる。

追加的に又は代替的に、通気路５１６を、バルブ４１５を介して、真空４２２に接続することができる。この場合、真空４２２が、パターニングツール１１０と基板１３０との間のエリアを排気する。この真空はさらに、パターニングツール１１０のパターニングされた表面１１２が基板１３０の指定された部分１３２に接触するように促す。

パターニングツール１１０と基板１３０を分離するために、この工程を逆にして、通気路５１４を通じて、真空４２２がパターニングツール１１０の背後の空間を排気し、通気路５１６を通じて、空気圧縮機４２４がパターニングツール１１０と基板１３０との間の空間を加圧するようにすることができる。

図１１は、本明細書に記載された原理による、ステップ・アンド・リピートコンタクトリソグラフィ工程において用いるための１つの例示的なパターニングツールを示す。図１０との関連で上述したシステムでは、撓んで基板と接触する必要があるのは、パターニングツールの一部だけ、すなわち、パターニングされた表面を支持する部分だけである。これは、基板の異なる部分が選択的に撓んでパターニングツールと接触する上記のシステムとは対照的である。パターニングツールの一部分しか撓む必要がないので、パターニングされた表面を支持するその部分を撓ませるために必要とされる歪みを局所化する機構（または形態部）を用いてパターニングツールを作製することができる。

図１１に示すように、１つの例示的なパターニングツール５１０は、リソグラフィによって基板に転写されることになるパターンを支持する、パターニングされた表面１１２を含む。パターニングされた表面１１２の周囲において、パターニングツール６１０は、パターニングされた表面１１２を撓ませて基板と接触させることに関連する歪みを局所化する機構（または形態部）５００を備える。これらの機構５００は、折り目、継ぎ目、屈曲線、エッチング、切れ目、又は、ツール５１０のパターニングされた表面１１２をそれの通常の平面から外れるように撓ませて、基板と接触させるのを容易にする任意の他の機構とすることができる。

これらの機構５００のさらなる利点は、それらの機構が、パターニングされた表面が、パターニングされる基板に向かって、又はそれから離れるように直線的な方向においてだけ動き、横方向には動かないのを確実にするのに役立つということである。上述したように、特に基板からパターニングされた表面１１２を分離している最中に、横方向に動く結果として、基板上に形成された構造に損傷を与える可能性がある。また、インプリントリソグラフィシステムでは、インプリント中のインプリントフィールドの歪みが、屈曲機構５００によって最小限に抑えられる。

図１２は、図１０のコンタクトリソグラフィシステムを動作させる、この例示的な方法の流れ図を示す。図１２に示すように、パターニングツールと基板を位置合わせした後に、パターニングツールのパターニングされた表面を撓ませて、基板と接触させる（ステップ５５２）。その後、基板をリソグラフィによってパターニングし（ステップ５５４）、パターニングツールと基板を分離する（ステップ４５６）。この分離は、上記の原理を用いて実行することができる。

その後、パターニングツールと基板の一方又は両方の位置を変更して（再配置して）、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の次の部分とを位置合わせするために、パターニングツールを進める（ステップ４５８）。その後、このようにパターニングツールを進めた後に、図１２の方法が繰り返されて、基板の次の部分がパターニングされる。このステップ・アンド・リピートは、基板の全ての所望の部分がリソグラフィによってパターニングされるまで続けられる。

以上の説明は、本出願人らによって発見された原理を図示し、それらの原理の例を記述するためにだけ提示されたものである。この説明は、これらの原理を網羅することも、これらの原理を開示した任意の形態そのものまたは開示した任意の例に限定することも意図するものではない。上記の教示に照らして数多くの変更及び変形が可能である。

Claims

コンタクトリソグラフィシステム（１００、２００）であって、
パターン（１１２）を支持するパターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と、
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）から前記パターン（１１２）を受容する基板（１３０、２２８ｂ）を保持するための基板チャック（２１４）と、
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）の一方又は両方の位置を変更して、前記パターン（１１２）と、前記パターン（１１２）を受容する前記基板（１３０、２２８ｂ）のさらなる部分とを位置合わせするためのステッパー（２６０）
を備え、
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）のいずれかの一部を撓ませて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と、前記基板（１３０、２２８ｂ）の一部とを接触させるコンタクトリソグラフィシステム。
前記基板チャック（２１４）は、前記基板（１３０、２２８ｂ）の部分を選択的に撓ませて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と接触させる、請求項１に記載のシステム。
前記基板チャック（２１４）は複数の封止されたゾーン（４０２、４０５）を含み、該ゾーンのそれぞれを、選択的に排気又は通気して、前記基板（１３０、２２８ｂ）の部分を選択的に撓ませて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と接触させることができる、請求項２に記載のシステム。
前記パターニングツールと前記基板との間の空間（４１３）を排気し、前記基板（１３０、２２８ｂ）の部分を選択的に撓ませて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と接触させるのを容易にするための真空部をさらに含む、請求項２に記載のシステム。
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）との間の領域を加圧し、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）を分離するための空気圧縮機（４２４）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）を撓ませて、前記パターン（１１２）を前記基板（１３０、２２８ｂ）と接触させるアーマチャ（２１２）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
空気圧をかけて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）を撓ませて、前記パターン（１１２）を前記基板（１３０、２２８ｂ）と接触させるための空気圧縮機（４２４）をさらに備える、請求項６に記載のシステム。
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）との間の空間（４１３）を排気し、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）を撓ませて、前記パターン（１１２）を前記基板（１３０、２２８ｂ）と接触させるための真空部をさらに含む、請求項６に記載のシステム。
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）は、前記パターン（１１２）を支持する前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）の一部を、前記基板（１３０、２２８ｂ）と接触するように撓ませることによって引き起こされる応力を局所化する機構を備える、請求項６に記載のシステム。
コンタクトリソグラフィを実行する方法であって、
パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と基板（１３０、２２８ｂ）のいずれかの一部を撓ませて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と、前記基板（１３０、２２８ｂ）の一部とを接触させるステップと、
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）の一方又は両方の位置を変更して、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）上のパターン（１１２）と、前記パターン（１１２）を受容する前記基板（１３０、２２８ｂ）のさらなる部分とを位置合わせするステップ
を含む方法。
前記基板（１３０、２２８ｂ）の部分を選択的に撓ませて、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と接触させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
基板チャック（２１４）の１つ以上の封止されたゾーン（４０２、４０５）を排気し、その後通気して、前記基板（１３０、２２８ｂ）の一部を選択的に撓ませ、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と接触させるステップさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）の一部を撓ませて、前記パターン（１１２）を前記基板（１３０、２２８ｂ）と接触させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
コンタクトリソグラフィシステムのリソグラフィサイクルの後に、パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と基板（１３０、２２８ｂ）を分離する方法であって、
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）との間の領域（４１３）を加圧して、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）とを分離するステップを含む方法。
前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）のいずれかの背後にある空間（４１３）を排気して、前記パターニングツール（１１０、２２８ａ、５１０）と前記基板（１３０、２２８ｂ）との分離を容易にするステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。