JP6980073B2 - インプリントフィルムを硬化させるためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、インプリントフィルムを硬化させるためのシステム及び方法に関する。

ナノ製造は、１００ナノメートル以下のオーダーのフィーチャを有する非常に小さい構造の製造を含む。ナノ製造がかなりの影響を及ぼした１つの用途は、集積回路の製造である。半導体プロセス産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増加させながら、より大きな生産歩留まりを追求し続けている。ナノ製造の改善は、より大きなプロセス制御を提供すること、及び／又は、スループットを改善することを含み、形成される構造の最小フィーチャ寸法の継続的な縮小も可能にする。

今日用いられている１つのナノ製造技術は、一般的に、ナノインプリントリソグラフィと呼ばれている。ナノインプリントリソグラフィは、例えば、基板上にフィルムを形成することによって、集積デバイスの１つ以上の層（レイヤ）を製造することを含む様々な用途で有用である。集積デバイスの例は、ＣＭＯＳロジック、マイクロプロセッサ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭメモリ、ＭＲＡＭ、３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭ、ＭＥＭＳなどを含むが、これらに限定されない。例示的なナノインプリントリソグラフィシステム及びプロセスは、米国特許第８，３４９，２４１号、米国特許第８，０６６，９３０号及び米国特許第６，９３６，１９４号などの多数の刊行物に詳細に記載されており、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。

上述した特許のそれぞれに開示されたナノインプリントリソグラフィ技術は、成形可能材料（重合可能）層におけるレリーフパターンの形成によって、基板上にフィルムを成形する（ｓｈａｐｉｎｇ）ことを記載している。そして、このフィルムの形状は、レリーフパターンに対応するパターンを、下にある基板の中及び／又は上に転写するために用いられる。

成形プロセスは、基板から離間したテンプレートを使用し、成形可能材料がテンプレートと基板との間に与えられる。テンプレートは、成形可能材料と接触させられ、成形可能材料は、広げられ、テンプレートと基板との間の空間を満たす。成形可能な液体は、成形可能な液体と接触するテンプレートの表面の形状に一致する形状（パターン）を有するフィルムを形成するために固化される。固化後、テンプレートは、テンプレートと基板とが離間するように、固化層から引き離される。

そして、基板及び固化層は、固化層及び／又は固化層の下にあるパターン層の一方又は両方のパターンに対応する像（ｉｍａｇｅ）を基板に転写するために、エッチングプロセスなどの付加的なプロセスを受けることができる。パターン化基板は、例えば、硬化、酸化、層形成、堆積、ドーピング、平坦化、エッチング、成形可能材料の除去、ダイシング、ボンディング及びパッケージングなどを含むデバイス（物品）製造のための公知の工程及びプロセスを更に受けることができる。

第１実施形態は、方法であってもよい。方法は、所望の硬化領域を表すマップを受け取ることを備える。方法は、空間光変調器の各ピクセルについて、成形可能材料を硬化させるために、空間変調器から成形可能材料に導かれる、成形可能材料における化学線の強度分布を表す空間情報を受け取ることを更に備える。方法は、成形可能材料のための線量閾値（ｄｏｓｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を受け取ることを更に備える。方法は、各ピクセルについての空間情報と各ピクセルに対する変調値の積の総和と、線量閾値と、の差が所望の硬化領域を表すマップに合うように、変調値のマップを生成することを更に備える。

第１実施形態は、変調値のマップに基づいて、第１信号セット（ｆｉｒｓｔ ｓｅｔ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ）を空間光変調器に送ることを更に備える。方法は、空間光変調器を化学線で照明することを更に備える。空間光変調器は、第１硬化フィルムを生成する変調値のマップに従って、成形可能材料の第１部分を、第１化学線用量パターンに照明する。方法は、押出欠陥及び未充填欠陥の両方を含む、第１硬化フィルムにおける第１欠陥セット（ｆｉｒｓｔ ｓｅｔ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｓ）を計測することを更に備える。方法は、第１欠陥セットに基づいて、変調値の第２マップを生成することを更に備える。方法は、変調値の第２マップに基づいて、第２信号セットを空間光変調器に送ることを更に備える。空間光変調器は、第２硬化フィルムを生成する変調値の第２マップに従って、成形可能材料の第２部分を、第２化学線用量パターンに照明する。

第１実施形態の側面において、空間光変調器は、変調値の第２マップに従って、空間光変調器のピクセルのデューティサイクルを変更することによって、第２化学線用量パターンを生成する。

第１実施形態の側面において、空間光変調器は、デジタルマイクロミラーデバイスを含み、空間光変調器の個々のピクセルのデューティサイクルを変更することは、デジタルマイクロミラーデバイス上の個々のミラーが成形可能材料に向けて化学線を導いている間の期間を調整することを含む。

第１実施形態は、第２硬化フィルムにおける第２欠陥セットを計測することを更に備える。第２欠陥セットは、第１欠陥セットよりも少なくてもよい。

第１実施形態の側面において、空間光変調器は、透過型空間強度変調器を含む。空間光変調器は、変調値の第２マップに従って、透過型空間強度変調器のピクセルの透過率を変更することによって、第２化学線用量パターンを生成する。

第１実施形態の側面において、透過型空間強度変調器は、液晶偏光リターダと、偏光子とを含む。

第１実施形態の側面において、空間光変調器は、反射型空間強度変調器を含む。空間光変調器は、変調値の第２マップに従って、反射型空間強度変調器のピクセルの反射率を変更することによって、第２化学線用量パターンを生成する。

第１実施形態の側面において、反射型空間強度変調器は、反射コーティングを備えたシリコン上の液晶偏光リターダと、偏光子とを含む。

第１実施形態の側面において、空間光変調器は、変調値のマップに従って、空間光変調器のピクセルのデューティサイクルを変更することによって、第１化学線用量パターンを生成する。

第１実施形態の側面において、方法は、物品を製造するためにも用いられる。方法は、物品を製造するために、第２硬化フィルムが生成された基板を処理することを更に備える。

第１実施形態の側面において、第１化学線用量パターンは、テンプレートのメサエッジによって規定される外側境界を有する。

第１実施形態の側面において、空間光変調器の各ピクセルについて、空間情報は、成形可能材料を硬化させるために、空間光変調器から成形可能材料に導かれる、成形可能材料の平面における化学線の強度分布のピークの、成形可能材料のピーク位置を含む。

第１実施形態の側面において、各ピクセルに対するピーク位置は、ピーク強度の計測された位置とピーク強度の期待された位置とからの偏差を表すオフセットベクトルを含む。

第１実施形態は、テンプレートのパターニング面の外側境界を表すテンプレート空間情報を受け取ることを更に備える。方法は、テンプレート空間情報に基づいて、所望の硬化領域を表すマップを生成することを更に備える。

第１実施形態は、所望の硬化領域を表す予備マップを受け取ることを更に備える。方法は、予備マップに基づいて、計測された硬化領域を表す実験データを受け取ることを更に備える。方法は、所望の硬化領域と計測された硬化領域との間のモデル関数のフィッティングパラメータを決定することを更に備える。方法は、逆モデル関数及びフィッティングパラメータに基づいて、所望の硬化領域を表すマップを生成することを更に備える。

第２実施形態は、メモリと、プロセッサとを備えるシステムであってもよい。プロセッサは、所望の硬化領域を表すマップを受け取る。プロセッサは、空間光変調器の各ピクセルについて、成形可能材料を硬化させるために、空間変調器から成形可能材料に導かれる、成形可能材料における化学線の強度分布を表す空間情報を受け取る。プロセッサは、成形可能材料のための線量閾値を受け取る。プロセッサは、各ピクセルについての空間情報と各ピクセルに対する変調値の積の総和と、線量閾値と、の差が所望の硬化領域を表すマップに合うように、変調値のマップを生成する。

第２実施形態は、ナノインプリントリソグラフィシステムを更に備える。ナノインプリントリソグラフィシステムは、空間光変調器と、空間光変調器を照明する化学線源と、を含む。

本開示のこれら及びその他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び提供される特許請求の範囲と併せて、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。

本発明の特徴及び利点が詳細に理解されるように、本発明の実施形態のより具体的な説明は、添付図面に示される実施形態を参照することによってなされる。但し、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示しているだけであり、その他の同様に効果的な実施形態を認めるために、その範囲を限定するものとみなされるべきではないことに注意されたい。
図１は、実施形態で用いられる、基板から離間したメサを備えるテンプレートを有する例示的なナノインプリントリソグラフィシステムの図である。 図２は、実施形態で用いられる、例示的なテンプレートの図である。 図３は、実施形態で用いられる、例示的なインプリント方法を示すフローチャートである。 図４Ａは、実施形態で用いられる、例示的なインプリント方法の特定の構成要素の図である。 図４Ｂは、実施形態で用いられる、例示的なインプリント方法の特定の構成要素の図である。 図４Ｃは、実施形態で用いられる、例示的なインプリント方法の特定の構成要素の図である。 図５Ａは、実施形態で用いられる、空間光変調器のピクセルセットの図である。 図５Ｂは、実施形態で用いられる、化学線パターンの図である。 図５Ｃは、実施形態で用いられる、化学線パターンの図である。 図５Ｄは、実施形態で用いられる、化学線パターンの図である。 図５Ｅは、実施形態で用いられる、化学線パターンの図である。 図５Ｆは、実施形態で用いられる、化学線パターンの図である。 図５Ｇは、実施形態で用いられる、化学線パターンの図である。 図６Ａは、実施形態で用いられる、所望の硬化領域を表すマップの図である。 図６Ｂは、実施形態で用いられる、変調値のマップの図である。 図６Ｃは、実施形態で用いられる、シミュレーションした硬化領域の図である。 図７Ａは、実施形態で用いられる、最適化プロセスを示すフローチャートである。 図７Ｂは、実施形態に関する用量変化の分布の図である。 図８Ａは、実施形態で用いられる、所望の硬化領域を表すマップの図である。 図８Ｂは、実施形態で用いられる、変調値のマップの図である。 図８Ｃは、実施形態で用いられる、シミュレーションした硬化領域の図である。 図９は、実施形態で用いられる、最適化プロセスを示すフローチャートである。 図１０Ａは、所望の硬化領域及び実際の硬化領域の図である。 図１０Ｂは、所望の硬化領域及び実際の硬化領域の図である。 図１０Ｃは、所望の硬化領域及び実際の硬化領域の図である。 図１０Ｄは、所望の硬化領域及び実際の硬化領域の図である。図面を通して、別段の記載がない限り、同一の参照符号及び文字は、例示された実施形態と同様な特徴、要素、構成要素又は部分を示すために用いられる。更に、本開示は、図面を参照して詳細に説明されるが、例示的な実施形態に関連して行われる。添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の真の範囲及び精神から逸脱することなく、例示的な実施形態に対して変更及び修正を行うことができることが意図される。

ナノインプリントリソグラフィ技術は、成形可能材料から基板上のフィルムを成形するのに用いられる。成形プロセスは、テンプレートと成形可能材料とを接触させることを含む。テンプレートは、凹面の上方に延在するメサ上の成形面（ｓｈａｐｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を含む。テンプレートは、メサを取り囲み、メサを凹面に接続するメサ側壁も含む。成形プロセスの間、成形可能材料は、成形可能材料がメサ側壁に向かって広がるように、毛管作用及びその他の力に起因して広がる。成形プロセスの間、成形可能材料がメサ側壁を濡らす場合に、押出欠陥が形成される。成形可能材料が化学線に露光され、テンプレートが成形可能材料から引き離された後、１つ以上の押出欠陥が基板及び／又はテンプレート上に残留することがある。未充填欠陥は、成形可能材料がメサのエッジに到達しない、或いは、テンプレート内のフィーチャに充填されない場合に形成される。本出願人は、押出欠陥及び未充填欠陥に対する寸法公差（数１００ｎｍ〜数十μｍ）に応じて、これらの欠陥は、必ずしも（非常に小さい欠陥に対する）反復可能なマナーで発生するのではなく、確率的構成要素を有することを見出した。本出願人は、製造プロセスの歩留まりを改善するために、押出及び未充填欠陥の両方の発生を最小限に抑えることが有利であることを見出した。

本出願人は、これらの欠陥の領域における化学線の強度を慎重に制御すれば、これらの欠陥の発生を低減することが可能であることを見出した。これらの欠陥は、メサ側壁の近傍で発生する傾向がある。本出願人は、慎重に制御された化学線の用量で、メサ側壁の近傍の領域を硬化させる、及び／又は、硬化を助けるために、フレーム硬化プロセスが有用であることを見出した。フレーム硬化プロセスは、限定されたピクセル数を有し、１００％未満のフィルファクタを有する空間光変調器を利用することができる。

フレーム硬化プロセスで用いられる特定の空間光変調器及び特的の光学系の特定の制約は、インプリント面における化学線の分布の調整機能を制約する。
必要とされるのは、これらの制約を克服し、押出欠陥及び未充填欠陥の両方の発生を最小限に抑える手段である。

ナノインプリントシステム（成形システム）
図１は、実施形態を実施することができるナノインプリントリソグラフィシステム１００の図である。ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、基板１０２の上にインプリント（成形）されたフィルムを生成するために用いられる。基板１０２は、基板チャック１０４に結合することができる。基板チャック１０４は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャックなどであってもよいが、これらに限定されない。

基板１０２及び基板チャック１０４は、基板位置決めステージ１０６によって更に支持されてもよい。基板位置決めステージ１０６は、ｘ、ｙ、ｚ、θ、Ψ及びφ軸の１つ以上に沿った並進及び／又は回転運動を提供する。基板位置決めステージ１０６、基板１０２及び基板チャック１０４は、ベース（不図示）の上に位置決めされてもよい。基板位置決めステージは、位置決めシステムの一部であってもよい。

基板１０２から離間してテンプレート１０８がある。テンプレート１０８は、テンプレート１０８の表面上で、基板１０２に向かって延在するメサ（モールドとも呼ばれる）１１０を有する本体を含む。メサ１１０は、テンプレート１０８の表面上にも、その上にパターニング面１１２を有する。成形面としても知られるパターニング面１１２は、成形可能材料１２４を成形するテンプレートの表面である。実施形態において、パターニング面１１２は、平面であり、成形可能材料を平坦化するために用いられる。或いは、テンプレート１０８は、メサ１１０なしで形成されてもよく、この場合、基板１０２に面するテンプレートの表面は、モールド１１０と同等であり、パターニング面１１２は、基板１０２に面するテンプレート１０８の表面である。

テンプレート１０８は、これらに限定されないが、溶融シリカ、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイアなどを含む材料から形成される。パターニング面１１２は、複数の離間したテンプレート凹部１１４及び／又はテンプレート凸部１１６によって定義されるフィーチャを有する。パターニング面１１２は、基板１０２の上に形成されるパターンの基礎を形成するパターンを定義する。代替的な実施形態において、パターニング面１１２は、フィーチャレスであり、その場合、平面が基板の上に形成される。代替的な実施形態において、パターニング面１１２は、フィーチャレスであり、基板と同じサイズであり、平面が基板の全体にわたって形成される。

テンプレート１０８は、テンプレートチャック１１８に結合することができる。テンプレートチャック１１８は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャック及び／又はその他の同様なチャック型であってもよいが、これらに限定されない。テンプレートチャック１１８は、テンプレート１０８にわたって変化する応力、圧力及び／又は張力をテンプレート１０８に与えるように構成されていてもよい。テンプレートチャック１１８は、テンプレート１０８の異なる部分をスクイーズ及び／又はストレッチすることができる圧電アクチュエータを含んでいてもよい。テンプレートチャック１１８は、テンプレートの裏面に圧力差を加えてテンプレートを曲げる及び変形させる、ゾーンベースの真空チャック、アクチュエータアレイ、圧力ブラダなどのシステムを含んでいてもよい。

テンプレートチャック１１８は、位置決めシステムの一部であるインプリントヘッド１２０に結合されてもよい。インプリントヘッドは、ブリッジに移動可能に結合されてもよい。インプリントヘッド１２０は、基板に対して、テンプレートチャック１１８を、少なくともｚ軸方向及び潜在的なその他の方向（例えば、ｘ、ｙ、θ、Ψ及びφ軸）に移動させる、ボイスコイルモータ、圧電モータ、リニアモータ、ナット及びスクリューモータなどの１つ以上のアクチュエータを含む。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、流体ディスペンサ１２２を更に備える。流体ディスペンサ１２２は、ブリッジに移動可能に結合されてもよい。実施形態において、流体ディスペンサ１２２及びインプリントヘッド１２０は、１つ以上又は全ての位置決め構成要素を供給する。代替的な実施形態において、流体ディスペンサ１２２及びインプリントヘッド１２０は、互いに独立して移動する。流体ディスペンサ１２２は、基板１０２の上に液体成形可能材料１２４（例えば、重合可能材料）をパターンで堆積させるために用いられる。付加的な成形可能材料１２４は、成形可能材料１２４が基板１０２の上に堆積させる前に、ドロップ分配、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積などの技術を用いて、基板１０２に追加されてもよい。成形可能材料１２４は、設計検討に応じて、モールド１１２と基板１０２との間に所望の堆積が定義される前及び／又は後に、基板１０２の上に分配されてもよい。成形可能材料１２４は、米国特許第７，１５７，０３６号及び米国特許第８，０７６，３８６号に記載されているようなモノマーを含む混合物を備え、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

異なる流体ディスペンサ１２２は、液体成形可能材料１２４を分配するために、異なる技術を用いてもよい。成形可能材料１２４が噴射可能である場合、成形可能材料を分配するために、インクジェット型ディスペンサが用いられてもよい。例えば、サーマルインクジェット、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）ベースのインクジェット及び圧電インクジェットは、噴射可能な液体を分配するための一般的な技術である。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、露光パス１２８に沿って化学線エネルギーを導く放射線源１２６を少なくとも含む硬化システムを更に備える。インプリントヘッド及び基板位置決めステージ１０６は、テンプレート１０８及び基板１０２を露光パス１２８と重ね合わせて位置決めするように構成されている。放射線源１２６は、テンプレート１０８が成形可能材料１０８に接触した後、露光パス１２８に沿って、化学線エネルギーを送る。図１は、テンプレート１０８が成形可能材料１２４と接触していないときの露光パス１２８を示し、これは、個々の構成要素の相対位置が容易に識別されるように、例示的目的で行われる。当業者は、テンプレート１０８が成形可能材料１２４と接触したときに、露光パス１２８が実質的に変化しないことを理解するであろう。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、テンプレート１０８が成形可能材料１２４と接触した後、成形可能材料１２４の広がりを見るように位置決めされたフィールドカメラ１３６を更に備える。図１は、フィールドカメラのイメージングフィールドの光軸を破線として示す。図１に示されるように、ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、化学線とフィールドカメラによって検出される光とを結合する１つ以上の光学部品（ダイクロイックミラー、ビームコンバイナ、プリズム、レンズ、ミラーなど）を含んでいてもよい。フィールドカメラ１３６は、テンプレート１０８の下の成形可能材料の広がりを検出する。フィールドカメラ１３６の光軸は、図１に示されるように、直線であるが、１つ以上の光学部品によって曲げられてもよい。フィールドカメラ１３６は、成形可能材料と接触しているテンプレート１０８の下の領域と、成形可能材料１２４と接触していないテンプレート１０８の下の領域との間のコントラストを示す波長を有する光を集める、ＣＣＤ、センサアレイ、ラインカメラ及びフォトディテクタの１つ以上を含んでいてもよい。フィールドカメラ１３６は、可視光の単色像を集める。フィールドカメラ１３６は、テンプレート１０８の下の成形可能材料１２４の広がりの画像、及び、硬化した成形可能材料からのテンプレートの分離の画像を提供し、インプリントプロセスの経過を追うのに用いることができる。フィールドカメラ１３６は、パターニング面１１２と基板面１３０との間のギャップの間の成形可能材料１２４が広がるにつれて変化する干渉縞を計測する。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、フィールドカメラ１３６から分離された液滴検査システム１３８を更に備える。液滴検査システム１３８は、ＣＣＤ、カメラ、ラインカメラ及びフォトディテクタの１つ以上を含んでいてもよい。液滴検査システム１３８は、レンズ、ミラー、アパーチャ、フィルタ、プリズム、偏光子、ウィンドウ、補償光学及び／又は光源などの１つ以上の光学部品を含んでいてもよい。液滴検査システム１３８は、パターニング面１１２が基板１０２の上の成形可能材料１２４に接触する前に、液滴を検査するように位置決めされる。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、テンプレート１０８及び基板１０２の一方又は両方に熱放射の空間分布を提供する熱放射源１３４を更に含む。熱放射源１３４は、基板１０２及びテンプレート１０８の一方又は両方を加熱し、成形可能材料１２４を固化させない１つ以上の熱電磁放射源を含む。熱放射源１３４は、熱放射の時空間分布を変調するために、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、リキッドクリスタルオンシリコン（ＬＣｏＳ）、液晶デバイス（ＬＣＤ）などの空間光変調器を含む。ナノインプリントリソグラフィシステムは、テンプレート１０８が基板１０２の上の成形可能材料１２４と接触するときに、化学線、熱放射線及びフィールドカメラ１３６によって集められた化学線を、インプリントフィールドと交差する単一の光路上に結合するために用いられる１つ以上の光学部品を更に備える。熱放射源１３４は、テンプレート１０８が成形可能材料１２８に接触した後、熱放射パス（図１において、２つの太線として示されている）に沿って熱放射を送る。図１は、テンプレート１０８が成形可能材料１２４と接触していないときの熱放射パスを示し、これは、個々の構成要素の相対位置が容易に識別されるように、例示的目的で行われる。当業者は、テンプレート１０８が成形可能材料１２４と接触したときに、熱放射パスが実質的に変化しないことを理解するであろう。図１において、熱放射パスは、テンプレート１０８で終端して示されているが、基板１０２で終端してもよい。代替的な実施形態において、熱放射源１３４は、基板１０２の下にあり、熱放射パスは、化学線と可視光とを結合しない。

成形可能材料１２４が基板上に分配される前に、基板コーティング１３２が基板１０２に適用（塗布）されてもよい。実施形態において、基板コーティング１３２は、接着層であってもよい。実施形態において、基板コーティング１３２は、基板が基板チャック１０４の上に搬入される前に、基板１０２に適用されてもよい。代替的な実施形態において、基板コーティング１３２は、基板１０２が基板チャック１０４の上にある間に、基板１０２に適用されてもよい。実施形態において、基板コーティング１３２は、スピンコーティング、ディップコーティングなどによって適用される。実施形態において、基板１０２は、半導体ウエハであってもよい。別の実施形態において、基板１０２は、インプリントされた後、娘テンプレートを作成するために用いられるブランクテンプレート（レプリカブランク）であってもよい。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、一例として、米国特許出願公開第２０１０／００９６７６４号明細書及び米国特許出願公開第２０１９／０１０１８２３号明細書に記載され、参照により明細書に組み込まれる、ガス及び／又は真空システムなどのインプリントフィールド雰囲気制御システムを含む。ガス及び／又は真空システムは、１つ以上の異なるガスを異なる時間及び異なる領域に流すポンプ、バルブ、ソレノイド、ガス源、ガス管などの１つ以上を含む。ガス及び／又は真空システム３６は、基板１０２のエッジに、及び、エッジからガスを搬送し、基板１０２のエッジにおけるガスの流れを制御することによってインプリントフィールド雰囲気を制御する第１ガス搬送システムに接続される。ガス及び／又は真空システムは、テンプレート１０８のエッジに、及び、エッジからガスを搬送し、テンプレート１０８のエッジにおけるガスの流れを制御することによってインプリントフィールド雰囲気を制御する第２ガス搬送システムに接続される。ガス及び／又は真空システムは、テンプレート１０８の最上部に、及び、最上部からガスを搬送し、テンプレート１０８を介してガスの流れを制御することによってインプリントフィールド雰囲気を制御する第３ガス搬送システムに接続される。第１、第２及び第３ガス搬送システムの１つ以上は、インプリントフィールド及びその周辺のガスの流れを制御するために、組み合わせて、又は、独立して用いられる。

ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、基板チャック１０４、基板位置決めステージ１０６、テンプレートチャック１１８、インプリントヘッド１２０、流体ディスペンサ１２２、放射線源１２６、熱放射源１３４、フィールドカメラ１３６、インプリントフィールド雰囲気制御システム及び／又は液滴検査システム１３８などの１つ以上の構成要素及び／又はサブシステムと通信する１つ以上のプロセッサ１４０（コントローラ）によって、調整、制御及び／又は命令される。プロセッサ１４０は、非一時的コンピュータ可読メモリ１４２に記憶されたコンピュータ可読プログラムの指示に基づいて動作する。プロセッサ１４０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ及び汎用コンピュータの１つ以上である、又は、含む。プロセッサ１４０は、専用のコントローラであってもよいし、又は、コントローラとなる汎用のコンピューティングデバイスであってもよい。非一時的コンピュータ可読メモリの例は、これらに限定されないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、イントラネット接続された非一時的コンピュータ可読記憶デバイス及びインターネット接続された非一時的コンピュータ可読記憶デバイスを含む。

インプリントヘッド１２０及び基板位置決めステージ１０６のいずれか、又は、両方は、成形可能材料１２４によって充填される所望の空間（３次元における有界の物理的な広がり）を定義するために、モールド１１０と基板１０２との間の距離を変化させる。例えば、インプリントヘッド１２０は、モールド１１０が成形可能材料１２４と接触するように、テンプレート１０８に力を与える。所望の体積が成形可能材料１２４で充填された後、放射線源１２６は、基板面１３０及びパターニング面１１２の形状に一致させて成形可能材料１２４を硬化、固化及び／又は架橋させる化学線（例えば、ＵＶ、２４８ｎｍ、２８０ｎｍ、３５０ｎｍ、３６５ｎｍ、３９５ｎｍ、４００ｎｍ、４０５ｎｍ、４３５ｎｍなど）を生成し、基板１０２の上にパターン層を定義する。成形可能材料１２４は、テンプレート１０８が成形可能材料１２４と接触している間に硬化され、基板１０２の上にパターン層を形成する。従って、ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、パターニング面１１２のパターンの逆である凹部及び凸部を有するパターン層を形成するために、インプリントプロセスを用いる。代替的な実施形態において、ナノインプリントリソグラフィシステム１００は、フューチャレスパターニング面１１２によって平面層を形成するために、インプリントプロセスを用いる。

インプリントプロセスは、基板面１３０にわたって広がる複数のインプリントフィールド（単に、フィールド又はショットとしても知られる）において繰り返し行われる。インプリントフィールドのそれぞれは、メサ１１０と同じサイズであってもよいし、メサ１１０のパターン領域と同じサイズであってもよい。メサ１１０のパターン領域は、デバイスのフィーチャである基板１０２の上のパターンをインプリントするあめに用いられる、又は、デバイスのフィーチャを形成するための後続のプロセスで用いられる、パターニング面１１２の領域である。メサ１１０のパターン領域は、押出がインプリントフィールドエッジ上に形成されるのを防止するために用いられる質量速度変動フィーチャ（流体制御フィーチャ）を含んでいてもよい、又は、含んでいなくてもよい。代替的な実施形態において、基板１０２は、基板１０２、或いは、メサ１１０でパターンニングされる基板１０２の領域と同じサイズの１つのインプリントフィールドのみを有する。代替的な実施形態において、インプリントフィールドは、オーバーラップする。インプリントフィールドの幾つかは、基板１０２の境界と交差するパーシャルインプリントフィールドであってもよい。

パターン層は、各インプリントフィールドにおいて、基板面１３０とパターニング面１１２との間の成形可能材料１２４の最小厚さである残膜厚（ＲＬＴ）を有する残膜層を有するように形成されてもよい。パターン層は、厚さを有する残膜層の上に延在する凸部などの１つ以上のフィーチャを含んでもよい。これらの凸部は、メサ１１０における凹部１１４と一致する。

テンプレート
図２は、実施形態で用いられるテンプレート１０８の図である。パターニング面１１２は、メサ１１０の上（図２において、破線ボックスによって識別される）にあってもよい。メサ１１０は、テンプレートの表面の凹面２４４によって取り囲まれている。メサ側壁２４６は、凹面２４４をメサ１１０のパターン面１１２に接続する。メサ側面２４６は、メサ１１０を取り囲む。メサが丸い、又は、丸いコーナーを有する実施形態において、メサ側壁２４６は、コーナーのない連続的な壁である単一のメサ側壁を参照する。

インプリントプロセス
図３は、１つ以上のインプリントフィールド（パターン領域又はショット領域とも呼ばれる）上の成形可能材料１２４にパターンを形成するために用いられるナノインプリントリソグラフィシステム１００によるインプリントプロセス３００を含む、物品（デバイス）を製造する方法のフローチャートである。インプリントプロセス３００は、ナノインプリントリソグラフィシステム１００によって、複数の基板１０２の上で繰り返し実行されてもよい。プロセッサ１４０は、インプリントプロセス３００を制御するために用いられる。

代替的な実施形態において、インプリントプロセス３００は、基板１０２を平坦化するのに用いられる。この場合、パターン面１１２は、フィーチャレスであり、基板１０２と同じサイズ又は基板１０２よりも大きいサイズである。

インプリントプロセス３００の開始は、テンプレート搬送機構にテンプレート１０８をテンプレートチャック１１８の上に載置させるテンプレート載置ステップを含む。インプリントプロセスは、基板載置ステップも含み、プロセッサ１４０は、基板搬送機構に基板１０２を基板チャック１０４の上に載置させる。基板は、１つ以上のコーティング及び／又は構造を有していてもよい。テンプレート１０８及び基板１０２がナノインプリントリソグラフィシステム１００に載置される順序は特に限定されず、テンプレート１０８及び基板１０２は、順次又は同時に載置されてもよい。

位置決めステップにおいて、プロセッサ１４０は、基板位置決めステージ１０６及び／又はディスペンサ位置決めステージの一方又は両方に、基板１０２のインプリントフィールドｉ（インデックスｉは、最初に１に設定されてもよい）を、流体ディスペンサ１２２の下の流体分配位置に移動させる。基板１０２は、Ｎ個のインプリントフィールドに分割することが可能であり、各インプリントフィールドは、インデックスｉによって識別される。Ｎは、１、１０、７５などの実数型整数である。

分配ステップＳ３０２において、プロセッサ１４０は、流体ディスペンサ１２２に、インプリントフィールドｉの上に成形可能材料を分配させる。実施形態において、流体ディスペンサ１２２は、成形可能材料１２４を複数の液滴として分配する。流体ディスペンサ１２２は、１つのノズル又は複数のノズルを含む。流体ディスペンサ１２２は、１つ以上のノズルから成形可能材料１２４を同時に吐出することができる。インプリントフィールドｉは、流体ディスペンサが成形可能材料１２４を吐出している間、流体ディスペンサ１２２に対して移動させることができる。従って、液滴の幾つかが基板上に着く時間は、インプリントフィールドｉにわたって変化する。実施形態において、分配ステップＳ３０２の間、成形可能材料１２４は、ドロップパターンに従って、基板上に分配される。ドロップパターンは、成形可能材料の液滴を堆積させる位置、成形可能材料の液滴の体積、成形可能材料の種類、成形可能材料の液滴の形状パラメータの１つ以上の情報を含む。実施形態において、ドロップパターンは、分配すべき液滴の体積及び液滴を堆積させる場所のみを含んでいてもよい。

液滴が分配された後、接触ステップＳ３０４が開始され、プロセッサ１４０は、基板位置決めステージ１０６及びテンプレート位置決めステージの一方又は両方に、テンプレート１０８のパターニング面１１２をインプリントフィールドにおける成形可能材料１２４と接触させる。

スプレッドステップＳ３０６の間、成形可能材料１２４は、インプリントフィールドｉのエッジ及びメサ側壁２４６に向かって広がる。インプリントフィールドのエッジは、メサ側壁２４６によって定義される。成形可能材料１２４がどのように広がり、メサを充填するのかは、フィールドカメラ１３６を介して観察することができ、成形可能材料の流体フロントの進行を追跡するために用いられる。

硬化ステップＳ３０８において、プロセッサ１４０は、テンプレート１０８、メサ１１０及びパターニング面１１２を介した化学線の硬化照明パターンを送るために、放射線源１２６に指示を送る。硬化照明パターンは、パターニング面１１２の下の成形可能材料１２４を硬化（重合）させるのに十分なエネルギーを提供する。

分離ステップＳ３１０において、プロセッサ１４０は、基板１０２の上の硬化した成形可能材料からテンプレート１０８のパターニング面１１２を分離する（引き離す）ために、基板チャック１０４、基板位置決めステージ１０６、テンプレートチャック１１８及びインプリントヘッド２０の１つ以上を用いる。インプリントすべき付加的なインプリントフィールドがあれば、プロセスは、ステップＳ３０２に戻る。

実施形態において、インプリントプロセス３００が終了した後、プロセスステップＳ３１２において、製造品（例えば、半導体デバイス）を作成するように、付加的な半導体製造プロセスが基板１０２において実行される。実施形態において、各インプリントフィールドは、複数のデバイスを含む。

プロセスステップＳ３１２における更なる半導体製造プロセスは、パターン層におけるパターン、又は、そのパターンの逆に対応するレリーフ像を基板に転写するために、エッチングプロセスを含んでもよい。プロセスステップＳ３１２における更なるプロセスは、例えば、検査、硬化、酸化、層形成、堆積、ドーピング、平坦化、エッチング、成形可能材料の除去、ダイシング、ボンディング、パッケージングなどを含む、物品製造のための既知のステップ及びプロセスを含んでもよい。基板１０２は、複数の物品（デバイス）を製造するために処理されてもよい。

空間光変調器を備えたインプリントシステム
図４Ａは、空間光変調器４４０８が明示的に示された、図１に示されたナノインプリントシステムリソグラフィシステム１００に実質的に類似するナノインプリントリソグラフィシステム４００ａの図である。図４Ａに示されるような光源、ビームスプリッタ、レンズ及びミラーなどの光学部品の順序、配置及び使用は、例示的であり、実施形態を実行するために、光学部品のその他の配置が用いられる。

ナノインプリントリソグラフィシステム４００ａは、第１化学線源４２６ａを含む。第１化学線源４２６ａは、レーザ、ＬＥＤ又はランプであってもよい。第１化学線源４２６ａは、空間光変調器４４８を照明するように配置される。化学線を空間光変調器に導くために、１つ以上の光学部品が配置される。第１化学線源４２６ａは、いつ、どのくらい化学線を提供するかの指示に伴って、プロセッサ１４０から１つ以上の信号を受け取る。

空間光変調器４４８は、第１化学線源４２６ａからの化学線の時空間分布を変調するために、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、リキッドクリスタルオンシリコン（ＬＣｏＳ）、液晶デバイス（ＬＣＤ）、空間光バルブ、ミラーアレイ、ＭＯＥＭＳ、回折ＭＥＭＳなどであってもよい。空間光変調器は、熱放射源１３４からの放射によって、基板１０２、テンプレート１０８及び／又は成形可能材料１２４の１つ以上を照射してもよい。

空間光変調器４４８は、空間光変調器４４８にわたってモザイク状に複数のピクセルを含む。各ピクセルは、空間及び時間の両方において個別にアドレス可能であってもよい。プロセッサ１４０は、メモリ１４２から受け取った変調値のマップに基づいて、第１信号セットを空間光変調器４４８に送る。第１信号セットに応えて、空間光変調器４４８は、空間光変調器における個々のピクセルの状態を変更する。実施形態において、マップは、空間光変調器４４８（ＤＭＤ、ＬＣＤ）の各ピクセルのオン／オフステータスを示す情報である。実施形態において、空間光変調器４４８（ＤＭＤ、ＬＣＤ）の各ピクセルのステータスを示す情報である。ステータスは、オン／オフステータス、オン／オフステータス持続時間、反射量（反射型ＬＣＤの場合）、透過量（透過型ＬＣＤの場合）の１つ以上を含む。

空間光変調器がＤＭＤである場合、ピクセルの状態を変更することは、マイクロミラーを第１角度から第２角度に移動させることを意味する。空間光変調器４４８がＬＣＤ又は空間光バルブなどの透過型空間光変調器である場合、ピクセルの状態を変更することは、ピクセルの透過率を変更することを意味する。透過率を変更することは、偏光リターダ（例えば、液晶）の状態を変更することを含む。偏光リターダは、光の一部を遮断する偏光子を含んでもよく、或いは、光学的に結合されてもよい。空間光変調器４４８がＬＣｏＳのような反射型空間光変調器である場合、ピクセルの状態を変更することは、ピクセルの反射率を変更することを意味する。透過率を変更することは、反射面上の偏光リターダ（例えば、液晶）の状態を変更することを含む。偏光リターダは、光の一部を遮断する偏光子を含んでもよく、或いは、光学的に結合されてもよい。

図４Ａは、空間光変調器がＤＭＤである実施形態４００ａの図である。空間光変調器上の個々のミラー（ピクセル）は、化学線をテンプレートに向けて導く第１状態、又は、化学線をテンプレートから離れるように、例えば、ビームダンプ４５０に向けて導く第２状態にすることができる。

図４Ｂは、空間光変調器が透過型空間光変調器４４８ｂである実施形態４００ａの図である。透過型空間光変調器４４８ｂは、時空間的にアドレス可能な液晶偏光リターダ及び偏光子を含んでいてもよい。透過型空間光変調器４４８ｂは、ＭＥＭＳベースの時空間的にアドレス可能な光バルブを含んでいてもよい。

図４Ｃは、空間光変調器がＬＣｏＳデバイスなどの反射型空間光変調器４４８ｃである実施形態４００ａの図である。反射型空間光変調器４４８ｃは、時空間的にアドレス可能な液晶偏光リターダ、偏光子及びシリコンなどの反射面を含んでいてもよい。反射型空間強度変調器４４８ｃは、ＭＥＭＳベースの時空間的にアドレス可能な反射面を含んでいてもよい。

空間光変調器４４８は、変調値（例えば、強度及びデューティサイクル）のマップを表す、プロセッサ１４０から受け取った信号に従って、エネルギー（Ｊ／ｍ^２）の化学線時空間分布によって、テンプレート１０８の下の成形可能材料１２４を照明するように配置される。化学線は、テンプレート１０８の下の成形可能材料１２４を硬化させる、又は、硬化させるのを助ける。実施形態は、化学線を空間光変調器４４８から成形可能材料１２４に導くレンズ、ミラー、アパーチャなどの１つ以上の光学部品を含んでいてもよい。実施形態は空間光変調器４４８のアクティブ領域の形状をメサ１１０の形状に一致させるのを助ける１つ以上の光学部品を含んでいてもよい。実施形態は、成形可能材料１２４に対する空間光変調器からの化学線の焦点面の位置を調整する１つ以上の光学部品を含んでいてもよい。

実施形態は、空間光変調器によって成形可能材料１２４の面に導かれない第２化学線源４２６ｂを含む。第２化学線源４２６ｂからの化学線は、１つ以上のその他の光学部品によって、成形可能材料１２４に導かれる。第２化学線源４２６ｂは、第１化学線源４２６ａと同じ又は異なる波長を有する。実施形態は、空間光変調器４４８及び第２化学線源４２６ｂからの光を結合する１つ以上のビームコンバイナ（プリズム、半透ミラー、ダイクロイックフィルタなど）を含んでいてもよい。実施形態において、各化学線源からの化学線は、異なる角度から成形可能材料１２４に向けられてもよい。

実施形態において、第２化学線源４２６ｂは、パターニング面１１２の中央部分を照明し、第１化学線源４２６ａは、メサ側壁２４６の近傍のパターニング面１１２の外側エッジを照明する。

実施形態は、テンプレート１０８の下の成形可能材料を観察し、化学線で成形可能材料１２４を照明するタイミングを制御するフィールドカメラ１３６を含む。

実施形態において、空間光変調器４４８のフィルファクタは、１００％未満である。フィルファクタは、技術に応じて、９４％（将来的に、潜在的には、それ以上）から、変調技術に応じて１％未満まで変化する。１００％未満のフィルファクタに起因して、硬化した成形可能材料にアーチファクトが形成される。本出願人は、成形可能材料の平面において化学線をデフォーカスすることによって、これらのアーチファクトの影響が制限されることを見出した。このデフォーカスの結果は、空間変調器のピクセルが空間光変調器におけるピクセルの形状を正確に反映する像を生成しないことである。その代わりに、全てのピクセルの末端が互いに重なり合う。必要とされるのは、この状況を考慮し、硬化した成形可能材料の双対の性質（硬化／未硬化）も考慮した変調値のマップを決定する方法である。

図５Ａは、９２％のフィルファクタを備えた空間光変調器における５つの例示的なピクセル（５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ、５５０ｄ及び５５０ｅ）のアクティブ領域の図である。図５Ｂは、５つのピクセル５５０ａ−ｅがオンにされ、成形可能材料の平面にフォーカスされた場合に、テンプレート１０８の下の成形可能材料１２４における理想的な化学線放射強度パターン５５２ｉの断面を示す。これまででは、放射強度は、放射フラックス密度（Ｗ／ｍ^２）と等価である。図５Ｃ−Ｇは、ピクセルが成形可能材料の平面にフォーカスしていない、成形可能材料の平面における化学線放射強度パターン５５２ａ−ｇの断面の図である。図５Ｃは、ピクセル５５０ａのみがオンであることに起因する化学線放射強度パターン５５２ａである。図５Ｄは、ピクセル５５０ｂのみがオンであることに起因する化学線放射強度パターン５５２ｂである。図５Ｅは、ピクセル５５０ｃのみがオンであることに起因する化学線放射強度パターン５５２ｃである。図５Ｆは、ピクセル５５０ｄのみがオンであることに起因する化学線放射強度パターン５５２ｄである。図５Ｇは、ピクセル５５０ａ−ｅがオンであることに起因する化学線放射強度パターン５５２ｇである。

実施形態において、各ピクセルは、図５Ｃ−５Ｆに示されるように、それらの隣接するピクセルと重なり合う、実質的に円筒状に対称な、或いは、実質的に放射状に対称な化学線放射強度空間分布を生成する。従って、成形可能材料上の任意の位置における実効強度は、対応する個々のピクセルからの放射の強度だけではなく、隣接するピクセルからの寄与の累積和でもある。本出願人は、任意の特定の位置における有効照射線量（露光時間にわたって積分された強度）が正確に制御され、硬化の寸法制御が十分に改善されるように、ＳＬＭ上のピクセル及びそれらの強度（デューティーサイクルの変更）を知的に選択する必要があることを見出した。

図６Ａは、所望の硬化領域６５４ａを表すマップの図である。図６Ｂは、成形可能材料における化学線の強度が空間光変調器における画素と一致すると仮定した場合において、ＳＬＭ４４８によって用いられる変調値６５４ｂのマップの図である。図６Ｃは、変調値６５４ｂのマップによって生成された、シミュレーションされた硬化領域６５４ｃである。シミュレーションは、３０×４０のピクセル領域にわたり、白領域は、硬化した材料及び「オン」のピクセル位置を表す。ビームは２ピクセルの標準偏差を備えたガウスプロファイルを有すると仮定する。図６Ｃにおけるシミュレーション結果は、所望の硬化領域６５４ａを表すマップからの著しい偏差を実証する。これは、隣接するピクセルからの畳み込み寄与である任意の位置における強度と、成形可能材料の平面における化学線の強度分布のガウスプロファイルとの結果である。

実施形態において、ＳＬＭ４４８によって用いられる変調値６５４ｂのマップは、テンプレートの下の成形可能材料を硬化することに対して厳密な寸法制御を有するように調整される。成形可能材料上の化学線の有効線量の空間的変動に関する、この厳密な寸法制御は、ナノインプリントリソグラフィプロセスにおいて効率的に形成される押出を防止するのを助ける。本出願人は、成形可能材料がメサ側壁に広がり、メサ側壁上の成形可能材料を硬化させるのに十分な化学線に曝される場合、押出が形成されることを見出した。

変調値のマップを最適化する方法
実施形態は、プロセスの初期モデルに基づいてニアネットシェイプ硬化領域を実現するための最適化プロセス７００を含み、このプロセスは、多くの反復にわたってプロセスを学習し、硬化分解能（ｃｕｒｉｎｇ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を革新的に改善することによって、プロセス変動（偶然性）に適応する機械学習及び／又は繰り返し学習制御プロセスによって更に補完されてもよい。この最適化プロセス７００は、押出制御のために、ナノインプリントリソグラフィシステム４００によって用いられてもよく、成形可能材料を選択的に硬化させる、及び／又は、基板及び／又はテンプレートを加熱するために、ＳＬＭ４４８を採用する任意のその他のプロセスによって用いられてもよい。実施形態において、最適化プロセス７００は、インプリントプロセス３００のプロダクション及び／又はチューニングの間、インプリントプロセス３００を積極的に改善するために、ナノインプリントリソグラフィシステム４００によって用いられる。

実施形態において、最適化プロセス７００は、成形可能材料上に微調整可能な用量パターンを生成するために、ＳＬＭ４４８の強度及び時間変調機能と組み合わせて、各ピクセルの出力のデフォーカス性質を活用してもよい。例えば、最適化プロセス７００は、変調値の初期マップでインプリントプロセス３００を実行することを含んでいてもよい。最適化プロセス７００は、インプリントフィルムにおける欠陥を計測する計測ステップＳ７１４を含んでいてもよい。欠陥は、押出欠陥及び／又は未充填欠陥を含む。これらの欠陥は、インプリントの間、インプリントの後であるが次のフィールドがインプリントされる前、基板上の全てのフィールドがインプリントされた後、又は、基板上で１つ以上のプロセスが実行された後、計測される。そして、欠陥の位置、種類、及び、変調値の以前のマップがマップ生成プロセスＳ７１６によって用いられる。

例えば、マップ生成プロセスＳ７１６において、特定のピクセルの近傍に押出欠陥があれば、押出の近傍の１つ以上の画素によるＵＶ放射の用量（Ｊ／ｍ^２）を（強度又はデューティサイクルを変更することによって）減少させる。ピクセルからの放射用量が低い値に変更されると、硬化した成形可能材料のエッジは、成形可能材料の平面に各ピクセルによって投影されたサイズよりも小さい増分で移動する。図７Ｂは、エッジに最も近いピクセルによって提供されるエネルギー量を変化させる関数として、用量分布がどのように変化するかの図である。本出願人は、化学線用量パターンのエッジにおけるピクセルが提供するエネルギー量を調整することが可能であることを見出した。例えば、エネルギー量が８分の１だけ調整される場合、パターンのエッジは、各調整に対して、ピクセルピッチ（例えば、８μｍ）の概略で１／８だけ移動する。これは、いかなる付加的な構成要素を追加することなく、寸法分解能（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を向上させることができる。増分シフトは、ＳＬＭ４４８を制御するソフトウェア及びハードウェアの組み合わせで得られるレベルの数に依存する。

実施形態において、成形可能材料の平面において所望の放射用量を生成するために、ＳＬＭ４４８によって用いられる変調値のマップは、成形可能材料の平面における放射強度の分布がトップハットではなく、代わりに、ガウスビームなどの滑らに変化する関数であることを考慮する。この場合、任意の１つの点における放射用量は、単一のピクセル及び隣接するピクセルからの放射用量の分布の畳み込み和である。実施形態において、硬化領域と未硬化領域との間のギャップが最大となり、メサ側壁におけるエッジの鋭さが改善されることを保証する、調整された放射用量をそれぞれ提供するピクセルセットが選択される。このＤＭＤパターンの選択は、最適化プロセス７００に基づいている。

実施形態において、プロセッサ１４０は、基板の一部分上の所望の硬化領域を表すマップＣを受け取る。例えば、マップＣは、マップＣの各要素Ｃ_ｉ，ｊが１又は０であるメサ側壁に対応する矩形を表す。

インデックスｉ及びｊは、ｘ及びｙ軸に沿った基板の離散化を表す。

実施形態において、プロセッサ１４０は、ＳＬＭ４４８の単一のピクセルによる基板上の複数の点（インデックスｉ及びｊによって表されるグリッド上）における成形可能材料の平面における放射強度の空間分布を表す放射強度情報Ｆ_ｉ，ｊを受け取る。実施形態において、各要素Ｆ_{ｋ，ｌ，ｉ，ｊ}がインデックスｉ及びｊによって表される基板の各領域に対するＳＬＭ４４８のピクセルｋ，ｌに関連する強度情報を表す強度情報Ｆのセットがある。実施形態において、強度情報は、パラメータ化された関数によって表される。例えば、パラメータ化された関数は、パラメータ（ｘ：ピーク強度のｘ位置；ｙ：ピーク強度のｙ位置；σ_ｘ：ｘ軸に沿った強度の標準偏差；σ_ｙ：ｙ軸に沿った強度の標準偏差；Ｇ：ピーク強度）によって特定される２次元ガウス関数であってもよい。

プロセッサ１４０は、ＳＬＭにおける各ピクセルに対する変調値のマップＭを決定する。ここで、各要素Ｍ_ｋ，ｌは、ＳＬＭ４４８のピクセルｋ，ｌに関連する変調値を表す。変調値要素Ｍ_ｋ，ｌは、０と１との間の値を有する

。０の変調値は、個々のピクセルに入射する最小量の放射が成形可能材料に向かうことを表し、１の値は、ピクセが入射放射の最大量を成形可能材料に向けることを表す。これは、放射用量（ｊ／ｍ^２）の仮の分布Ｄ’のセットを計算することを含み、セットの各要素は、以下の式（１）によって説明されるような仮のマップＭ’に対する（上述したマップＣで用いられるような）インデックスｉ及びｊによって表される基板の各領域に対する放射用量（ｊ／ｍ^２）の仮の分布Ｄ’_ｉ，ｊである。

実施形態において、各要素Ｆ_{ｋ，ｌ，ｉ，ｊ}の計算は、インデックスｉ及びｊによって表される空間領域にわたる関数Ｆ_ｋ，ｌ（ｘ，ｙ）（又は計測データ）の積分を含む。

プロセッサ１４０は、成形可能材料を硬化させるための閾値を表す線量閾値δ（Ｊ／ｍ^２）を受け取る。そして、プロセッサ１４０は、以下の式（２）によって説明されるような仮の分布Ｄ’によって生成される仮の硬化マップＣ’を決定するために、線量閾値と併せてヘビサイドステップ関数を用いる。

プロセッサ１４０は、以下の式（３）のような基準関数を最小化するように、種々の仮のマップをテストする。

以下の式（４）は、式（１）−（３）を組み合わせたものである。

プロセッサ１４０は、式（４）によって説明されるようなテスト基準を最小化し、変調値のマップＭとして用いることができる仮のマップＭ’を識別するために、上述した式（４）を用いる。実施形態において、インデックスｋ及びｌにわたる総和が全てのセットにわたって行われる。実施形態において、インデックスｋ及びｌの総和は、ピクセル強度分布Ｆ_{ｋ，ｌ，ｉ，ｊ}の標準偏差によって制限されるサブセットにわたって行われる。例えば、総和は、ピーク強度の３標準偏差内のみで実行されてもよい。

このプロセスの結果は、図８Ａ−Ｃに示される。図８Ａは、所望の硬化領域を表すマップＣ（８５４ａ）の図である。図８Ｂは、所望の硬化領域に良好に一致する仮の硬化マップＣ’（８５４ｃ）をもたらし、図８Ｃに示すような変調値のマップＭとして用いられる変調値の仮のマップＭ’（８５４ｂ）の図である。実施形態において、変調値のマップＭ’は、ＳＬＭ４４８の離散化容量に対応する。

代替的な実施形態において、高次の差は、ｎが整数である式（５）に示すような最小化関数に用いられる。

実施形態において、ＳＬＭ４４８は、ＤＭＤであり、変調値のマップＭは、特定のピクセルが成形可能材料に向かって光を導いている総硬化時間に対する時間のパーセントを指す。実施形態において、ＳＬＭ４４８は、強度と同様にデューティサイクルを変調することが可能である時空間変調器であり、この場合、強度及びデューティサイクルの両方は、変調され、変調値のマップ計算内で考慮される。

フィードバックを用いた変調値のマップの最適化の方法
図９は、実施形態に用いられる最適化プロセス９００の図である。プロセッサ１４０は、所望の硬化領域を表すマップＣ、強度情報Ｆのセット、及び、線量閾値δなどの情報を受け取る。プロセッサ１４０は、調整値のマップＭを生成するために、上述した式（１）−（５）で説明されるようなマップ生成プロセスＳ９１６において、この情報を用いる。インプリントプロセス３００は、硬化フィルムを生成するために、インプリントプロセスにおいて、変調値のマップＭを用いる。硬化フィルムは、未充填欠陥及び押出欠陥を識別するために、計測ステップＳ７１４において、検査される。ステップＳ９１８において、計測されたマップＣ_ｍが生成され、それは、マップＣの代わりに誤差信号ΔＣが用いられることを除いてマップ生成プロセスＳ９１６と実質的に類似するプロセスにおいて、Ｓ９２０においてマップ変調値誤差信号ΔＣジェネレータに供給される誤差信号ΔＣを生成するために、マップＣから減算される。

実施形態において、最適化プロセスは、所望の硬化領域と実際の硬化領域との間の一致を改善するために、硬化領域の画像を用いたフィールドバックから学習し、任意のプロセス変動を補償する機械学習又は繰り返し学習手順によって支援される。最適化プロセス７００又は９００は、ニューラルネットワーク欠陥認識ツール、ルールベース欠陥認識、又は、計測ステップＳ７１４の間に欠陥を識別するその他の方法を含んでいてもよい。

レジストレーションディストーションを用いて変調値のマップを最適化する方法
図１０Ａは、所望の硬化領域を表すマップＣの図である。図１０Ｂは、光学系又はその他の系統的問題に起因するレジストレーション誤差を引き起こすグローバルディストーション問題がある、計測されたマップＣ_ｍの図である。本出願人は、これらのレジストレーション誤差は、これらのレジストレーション誤差を補償するために、所望の硬化領域を調整することによって補正されることを究明した。この調整は、最適化プロセス７００又は９００と組み合わせて行ってもよい。

本出願人は、これらのシフト及びディストーションを補正することは、所望の硬化領域を表すマップＣを調整するために、逆のマップを用いることによって達成されることを見出した。これは、プロセスドリフトを補償するために周期的に実行されてもよいし、キャリブレーション段階で実行されてもよい。

このマッピングは、所望の硬化位置（ｘ_ｄ，ｙ_ｄ）を、計測された硬化位置（ｘ_ａ，ｙ_ａ）にマッピングするモデル関数ｆを取得することによって、計測することによって、取得される。このマッピングは、理想化されたパターンで露光された後、硬化フィルム上で位置が計測される１つ以上の実験から取得される。このマッピングが取得されたら、所望の硬化領域を表す新たなマップＣを生成するために、マッピング関数の逆（ｆ^−１）が用いられる。以下の式（６）は、幾つかのディストーションを記載することができるモデル関数ｆの例である。

ｒは、光学系の中心に対する半径方向の位置であり、（ｋ_１，ｋ_２，ｐ_１，ｐ_２）は、実験に基づいて決定されたフィッティング係数である。このモデルは、バレル及びピンクッションなどの並進シフト形状ディストーションを考慮すべきである。このモデルは、システムにおけるディストーションを事前補償し、所望の硬化と実際の硬化との間の誤差を最小限にする硬化領域を生成するために用いられる、図１０Ｃに示すような逆関数Ｃ^ｎｅｗ＝ｆ^−１（Ｃ）を計算するために、用いられる。計測されたデータをフィッティングされたデータにマッピングするその他のモデル関数が用いられてもよい。モデル関数の逆数は、数値的に計算される。

様々な側面の更なる変更及び代替的な実施形態は、この説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。従って、この説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。ここに示され、説明された形態は、例示的な実施形態として解釈されることが理解されるべきである。構成要素及び材料は、ここに示され、説明されたものと置換してもよく、部品及びプロセスは、逆にしてもよく、特定のフィーチャは、独立して利用してもよく、この説明の利得を有した後の当業者には明らかであろう。

Claims (19)

1. 方法であって、
   所望の硬化領域を表すマップを受け取ることと、
   空間光変調器の各ピクセルについて、成形可能材料を硬化させるために、前記空間光変調器から前記成形可能材料に導かれる、前記成形可能材料における化学線の強度分布を表す空間情報を受け取ることと、
   前記成形可能材料のための線量閾値を受け取ることと、
   前記各ピクセルについての前記空間情報と前記各ピクセルに対する変調値の積の総和と、前記線量閾値と、の差が前記所望の硬化領域を表す前記マップに合うように、前記変調値のマップを生成することと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 変調値の前記マップに基づいて、第１信号セットを前記空間光変調器に送ることと、
   前記空間光変調器を化学線で照明することと、
   を更に備え、
   前記空間光変調器は、第１硬化フィルムを生成する変調値の前記マップに従って、前記成形可能材料の第１部分を、第１化学線用量パターンに照明し、
   押出欠陥及び未充填欠陥の両方を含む、前記第１硬化フィルムにおける第１欠陥セットを計測することと、
   前記第１欠陥セットに基づいて、変調値の第２マップを生成することと、
   変調値の前記第２マップに基づいて、第２信号セットを前記空間光変調器に送ることと、
   を更に備え、
   前記空間光変調器は、第２硬化フィルムを生成する変調値の前記第２マップに従って、前記成形可能材料の第２部分を、第２化学線用量パターンに照明することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記空間光変調器は、変調値の前記第２マップに従って、前記空間光変調器のピクセルのデューティサイクルを変更することによって、前記第２化学線用量パターンを生成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記空間光変調器は、デジタルマイクロミラーデバイスを含み、
   前記空間光変調器の個々のピクセルの前記デューティサイクルを変更することは、前記デジタルマイクロミラーデバイス上の個々のミラーが前記成形可能材料に向けて化学線を導いている間の期間を調整することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記第２硬化フィルムにおける第２欠陥セットを計測することを更に備え、
   前記第２欠陥セットは、前記第１欠陥セットよりも少ないことを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 前記空間光変調器は、透過型空間強度変調器を含み、
   前記空間光変調器は、変調値の前記第２マップに従って、前記透過型空間強度変調器のピクセルの透過率を変更することによって、前記第２化学線用量パターンを生成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記透過型空間強度変調器は、
   液晶偏光リターダと、
   偏光子と、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記空間光変調器は、反射型空間強度変調器を含み、
   前記空間光変調器は、変調値の前記第２マップに従って、前記反射型空間強度変調器のピクセルの反射率を変更することによって、前記第２化学線用量パターンを生成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
9. 前記反射型空間強度変調器は、
   反射コーティングを備えたシリコン上の液晶偏光リターダと、
   偏光子と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記空間光変調器は、変調値の前記マップに従って、前記空間光変調器のピクセルのデューティサイクルを変更することによって、前記第１化学線用量パターンを生成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
11. 前記第２硬化フィルムが生成された基板を処理して物品を製造することを更に有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
12. 前記第１化学線用量パターンは、テンプレートのメサエッジによって規定される外側境界を有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
13. 前記空間光変調器の各ピクセルについて、前記空間情報は、前記成形可能材料を硬化させるために、前記空間光変調器から前記成形可能材料に導かれる、前記成形可能材料における前記化学線の前記強度分布のピークの、前記成形可能材料のピーク位置を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 各ピクセルに対する前記ピーク位置は、ピーク強度の計測された位置とピーク強度の期待された位置とからの偏差を表すオフセットベクトルを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. テンプレートのパターニング面の外側境界を表すテンプレート空間情報を受け取ることと、
    前記テンプレート空間情報に基づいて、前記所望の硬化領域を表す前記マップを生成することと、
    を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記所望の硬化領域を表す予備マップを受け取ることと、
    前記予備マップに基づいて、計測された硬化領域を表す実験データを受け取ることと、
    前記所望の硬化領域と前記計測された硬化領域との間のモデル関数のフィッティングパラメータを決定することと、
    逆モデル関数と、前記フィッティングパラメータとに基づいて、前記所望の硬化領域を表す前記マップを生成することと、
    を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. システムであって、
    メモリと、
    プロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、
    所望の硬化領域を表すマップを受け取り、
    空間光変調器の各ピクセルについて、成形可能材料を硬化させるために、前記空間光変調器から前記成形可能材料に導かれる、前記成形可能材料における化学線の強度分布を表す空間情報を受け取り、
    前記成形可能材料のための線量閾値を受け取り、
    前記各ピクセルについての前記空間情報と前記各ピクセルに対する変調値の積の総和と、前記線量閾値と、の差が前記所望の硬化領域を表す前記マップに合うように、前記変調値のマップを生成することを特徴とするシステム。
18. インプリントリソグラフィシステムを更に備え、
    前記インプリントリソグラフィシステムは、
    前記空間光変調器と、
    前記空間光変調器を照明する化学線源と、
    を含むことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 方法であって、
    所望の硬化領域を表すマップを受け取ることと、
    空間光変調器の各ピクセルについて、成形可能材料を硬化させるために、前記空間光変調器から前記成形可能材料に導かれる、前記成形可能材料における化学線の強度分布を表す空間情報を受け取ることと、
    前記各ピクセルについての前記空間情報と前記各ピクセルに対する変調値の積の総和が示す強度分布によって前記所望の硬化領域の前記成形可能材料が硬化するように、前記変調値のマップを生成することと、
    を備えることを特徴とする方法。

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