KR20050026088A - Scatterometry alignment for imprint lithography - Google Patents

Scatterometry alignment for imprint lithography Download PDF

Info

Publication number
KR20050026088A
KR20050026088A KR1020057001792A KR20057001792A KR20050026088A KR 20050026088 A KR20050026088 A KR 20050026088A KR 1020057001792 A KR1020057001792 A KR 1020057001792A KR 20057001792 A KR20057001792 A KR 20057001792A KR 20050026088 A KR20050026088 A KR 20050026088A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
template
substrate
alignment
alignment mark
liquid
Prior art date
Application number
KR1020057001792A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
마이클 피.씨. 왓츠
아이언 믹맥킨
시들가타 브이. 스리니바산
병-진 최
로날드 디. 보이신
노르만 이. 슈메이커
Original Assignee
몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/210,785 external-priority patent/US7027156B2/en
Priority claimed from US10/210,780 external-priority patent/US6916584B2/en
Priority claimed from US10/210,894 external-priority patent/US7070405B2/en
Application filed by 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드 filed Critical 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
Publication of KR20050026088A publication Critical patent/KR20050026088A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7065Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Described are methods for patterning a substrate by imprint lithography. Imprint lithography is a process in which a liquid is dispensed onto a substrate. A template is brought into contact with the liquid and the liquid is cured. The cured liquid includes an imprint of any patterns formed in the template. Alignment of the template with a previously formed layer on a substrate, in one embodiment, is accomplished by using scatterometry.

Description

임프린트 리소그래피용 산란측정 정렬{SCATTEROMETRY ALIGNMENT FOR IMPRINT LITHOGRAPHY}Scatterometer alignment for imprint lithography {SCATTEROMETRY ALIGNMENT FOR IMPRINT LITHOGRAPHY}

본원에 서술된 실시예는 임프린트 리소그래피(imprint lithograhpy)를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 이 실시예들은 마이크로- 및 나노- 임프린트 리소그래피 공정을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.Embodiments described herein relate to methods and systems for imprint lithograhpy. In particular, these embodiments relate to methods and systems for micro- and nano-imprint lithography processes.

현재, 대부분의 마이크로전자 장치를 제조하는데 광학 리소그래피 기술이 사용되고 있다. 그러나, 이들 방법은 분해능(resolution) 면에서 한계에 도달한 것으로 여겨진다. 서브-마이크론 크기의 리소그래피(sub-micron scale lithography)는 마이크로전자 산업에서 중요한 공정이다. 서브마이크론 크기의 리소그래피를 사용하면, 보다 작고 고밀도로 패킹된 전자 회로를 칩상에 배치하고자 하는 제조자들의 요구에 부응할 수 있다. 마이크로전자 산업은 약 50nm 보다 작거나 이 보다 작은 구조를 추구할 것으로 예측된다. 게다가, 광-전자 및 자기 저장장치 분야에서 나노미터 크기의 리소그래피를 응용하기 시작하였다. 예를 들어, 평방 인치 당 테라바이트 정도의 고밀도 패턴닝된 자기 메모리 및 광결정(photonic crystal)은 서브-100 나노미터 크기의 리소그래피를 필요로 할 수 있다. Currently, optical lithography techniques are used to manufacture most microelectronic devices. However, these methods are considered to have reached their limits in terms of resolution. Sub-micron scale lithography is an important process in the microelectronics industry. The use of submicron size lithography can meet the needs of manufacturers who want to place smaller, higher density packed electronic circuits on chips. The microelectronics industry is expected to pursue structures smaller than or smaller than about 50 nm. In addition, nanometer-sized lithography has begun to be applied in the fields of opto-electronic and magnetic storage. For example, terabytes per square inch of high density patterned magnetic memory and photonic crystals may require lithography of sub-100 nanometers in size.

서브-50nm 구조를 제조하기 위해선, 광학 리소그래피 기술은 매우 짧은 파장의 광(예를 들어, 약 13.2nm)을 사용할 필요가 있을 수 있다. 이들 단파장에서, 통상적인 많은 재료들은 광학적으로 비투과성이기 때문에, 촬상 시스템(imaging systems)은 일반적으로 복잡한 반사광을 사용하여 구성된다. 게다가, 이들 파장에서 충분한 출력 강도를 갖는 광원을 얻는 것이 곤란하다. 이와 같은 시스템은 지나치게 비용이 많이 들 수 있는 공정 및 대단히 복잡한 장비를 수반한다. 또한, 고-분해능 e-빔 리소그래피 기술은 매우 정밀하지만, 대량 제조를 위한 상업용으로는 너무 느린 것으로 여겨진다. To produce sub-50 nm structures, optical lithography techniques may need to use very short wavelengths of light (eg, about 13.2 nm). At these short wavelengths, many conventional materials are optically impermeable, so imaging systems are generally constructed using complex reflected light. In addition, it is difficult to obtain a light source having sufficient output intensity at these wavelengths. Such systems involve overly expensive processes and extremely complex equipment. In addition, high-resolution e-beam lithography techniques are very precise but are considered too slow for commercial use for high volume manufacturing.

고 분해능 패턴닝을 위한 종래의 포토리소그래피에 대한 대안으로서 저비용으로 대량 제조하는 여러 가지 임프린트 리소그래피 기술이 연구되어 왔다. 임프린트 리소그래피 기술들은 토포그래피(topograhpy)를 포함하는 템플릿(template)을 사용하여 기판상의 막(film)에서 표면 양각(surface relief)을 복제한다는 점에서 유사하다. 임프린트 리소그래피의 한 가지 형태는 핫 엠보싱(hot embossing)으로서 공지되어 있다. As an alternative to conventional photolithography for high resolution patterning, a variety of imprint lithography techniques have been studied for mass production at low cost. Imprint lithography techniques are similar in that they replicate a surface relief in a film on a substrate using a template that includes topograhpy. One form of imprint lithography is known as hot embossing.

핫 엠보싱 기술은 다음과 같은 여러 가지 문제에 직면한다. i) 양각 구조를 임프린트하기 위해선 10MPa 보다 큰 압력이 필요로 되며, ii) 온도는 중합체 막의 Tg 보다 커야만 되고, iii) (기판 막 내) 패턴은 반복된 선 및 간격과 유사한 격리 트렌치(isolation trenches) 또는 조밀한 형체(dense features)들로 제한되어야 한다. 핫 엠보싱은 선 및 점(dot)과 같은 격리된 융기 구조를 인쇄하는데 부적합하다. 이는 기판 막의 온도 증가로 인해 발생되는 매우 높은 점성의 액체가 격리 구조를 생성하는데 필요로 되는 대량의 액체를 운반하는데 매우 높은 압력 및 장시간 지속될 필요가 있기 때문이다. 이 패턴 의존성으로 인해 핫 엠보싱이 관심을 끌지 못하였다. 또한, 고압 및 고온, 열 팽창 및 재료 변형은, 장치 제조하는데 필요로 되는 정확도로 층간 정렬시에 심각한 기술적인 문제를 발생시킨다. 이와 같은 패턴 배치 왜곡은 가령 패턴닝된 자기 매체를 저장 용도로 사용시에 문제를 야기시킨다. 패턴 배치 왜곡이 최소로 유지되지 않으면, 판독-기록 헤드에 의해 패턴닝된 매체 비트(patterned medium bit)를 처리하는 것은 매우 심각한 문제에 직면한다.Hot embossing technology faces a number of problems: i) A pressure greater than 10 MPa is required to imprint the relief structure, ii) the temperature must be greater than the T g of the polymer film, and iii) the isolation (in the substrate film) pattern isolating isolation similar to repeated lines and spacing. It should be limited to trenches or dense features. Hot embossing is unsuitable for printing isolated raised structures such as lines and dots. This is because the very high viscosity liquid generated due to the increase in temperature of the substrate film needs to be kept at very high pressure and for a long time to carry the large amount of liquid needed to create the isolation structure. This pattern dependency did not attract hot embossing. In addition, high pressure and high temperature, thermal expansion and material deformation create serious technical problems in interlayer alignment with the accuracy required to manufacture the device. Such pattern placement distortions cause problems, for example, when using patterned magnetic media for storage purposes. If the pattern placement distortion is not kept to a minimum, handling the patterned medium bits by the read-write head faces a very serious problem.

도1은 임프린트 리소그래피용 시스템의 일시예를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows an example of a system for imprint lithography.

도2는 임프린트 리소그래피 시스템 인클로우져(enclosure)를 도시한 도면.2 shows an imprint lithography system enclosure.

도3은 임프린트 리소그래피 시스템에 결합된 임프린트 리소그래피 헤드의 일 실시예를 도시한 도면.3 illustrates one embodiment of an imprint lithography head coupled to an imprint lithography system.

도4는 임프린트 헤드의 투시도. 4 is a perspective view of an imprint head;

도5는 임프린트 헤드의 확대도.5 is an enlarged view of an imprint head.

도6은 제1 굴곡 부재(flexure member)의 투시도.6 is a perspective view of a first flexure member.

도7은 제2 굴곡 부재의 투시도.7 is a perspective view of a second bending member.

도8은 결합된 제1 및 제2 굴곡 부재의 투시도.8 is a perspective view of the combined first and second flexure members.

도9는 임프린트 헤드의 사전-교정 시스템(pre-calibration system)에 결합된 미세 방향측정 시스템(fine orientation system)의 투시도.9 is a perspective view of a fine orientation system coupled to a pre-calibration system of the imprint head.

도10은 사전-교정 시스템의 단면도.10 is a cross-sectional view of a pre-calibration system.

도11은 굴곡 시스템의 개요도.11 is a schematic diagram of a bending system.

도12는 임프린트 리소그래피 시스템의 모션 스테이지 및 임프린트 헤드의 투시도.12 is a perspective view of a motion stage and an imprint head of an imprint lithography system.

도13은 액체 디스펜스 시스템(liquid dispense system)의 개요도.Figure 13 is a schematic diagram of a liquid dispense system.

도14는 임프린트 헤드에 광학적으로 결합된 광원 및 카메라를 지닌 임프린트 헤드의 투시도.Figure 14 is a perspective view of an imprint head with a camera and a light source optically coupled to the imprint head.

도15 및 도16은 액적(liquid droplet) 및 템플릿의 일부분 간의 인터페이스의 측면도.15 and 16 are side views of the interface between liquid droplets and portions of the template.

도17은 템플릿의 주변에서 액체를 가두기 위하여 구성된 템플릿의 제1 실시예의 단면도.Figure 17 is a cross sectional view of a first embodiment of a template configured for confining liquid at the periphery of the template;

도18은 템플릿의 주변에서 액체를 가두기 위하여 구성된 템플릿의 제2 실시예의 단면도.Figure 18 is a cross sectional view of a second embodiment of a template configured for confining liquid at the periphery of the template;

도19A 내지 도19D는 기판상에 배치된 액체와 접촉하는 템플릿의 일련의 스텝의 단면도.19A-19D are cross-sectional views of a series of steps of a template in contact with a liquid disposed on a substrate.

도20A 및 도20B는 다수의 패턴닝 에리어 및 경계(borders)를 지닌 템플릿을 각각 도시한 상면도 및 단면도.20A and 20B are top and cross-sectional views, respectively, illustrating a template having a plurality of patterning areas and borders.

도21은 임프린트 헤드의 사전-교정 시스템에 결합된 견고한 템플릿 지지 시스템의 투시도. Figure 21 is a perspective view of a rigid template support system coupled to the pre-calibration system of the imprint head.

도22는 X-Y 모션 시스템에 결합된 임프린트 헤드를 도시한 도면.Figure 22 shows an imprint head coupled to the X-Y motion system.

도23A 내지 도23F는 부의 임프린트 리소그래피 공정(negative imprint lithography process)의 단면도.23A-23F are cross-sectional views of a negative imprint lithography process.

도24A 내지 도24D는 운반층(transfer layer)을 지닌 부의 임프린트 리소그래피 공정의 단면도.24A-24D are cross-sectional views of a negative imprint lithography process with a transfer layer.

도25A 내지 도25D는 정의 임프린트 리소그래피 공정(positive imprint lithography process)의 단면도.25A-25D are cross-sectional views of a positive imprint lithography process.

도26A 내지 도26C는 운반층을 지닌 정의 임프린트 리소그래피 공정의 단면도.26A-26C are cross-sectional views of a positive imprint lithography process with a carrier layer.

도27A 내지 도27D는 결합된 정의 및 부의 임프린트 리소그래피 공정의 단면도.27A-27D are cross-sectional views of a combined positive and negative imprint lithography process.

도28은 템플릿 및 기판위에 위치된 광학 정렬 측정 장치의 개요도.Figure 28 is a schematic diagram of an optical alignment measuring device positioned on a template and a substrate.

도29는 순차적으로 관찰(viewing) 및 재포커싱함으로써, 정렬 마크를 사용하여 기판에 대한 템플릿의 정렬을 결정하는 방식을 도시한 도면.FIG. 29 illustrates a method of determining alignment of a template with respect to a substrate using alignment marks by sequentially viewing and refocusing. FIG.

도30은 정렬 마크 및 편광 필터(polarized filters)를 사용하여 기판에 대한 템플릿의 정렬을 결정하는 방식을 도시한 도면.30 illustrates a manner of determining alignment of a template with respect to a substrate using alignment marks and polarized filters.

도31은 편광선으로부터 형성된 정렬 마크의 상면도.Fig. 31 is a top view of an alignment mark formed from polarization lines.

도32A 내지 도32C는 기판에 가해지는 경화성 액체의 패턴의 상면도.32A-32C are top views of patterns of curable liquids applied to a substrate.

도33A 내지 도33C는 경화 후 기판으로부터 템플릿을 제거하는 방식을 도시한 도면.33A-33C illustrate a manner of removing a template from a substrate after curing.

도34는 전계 기반으로 한 리소그래피를 위하여 기판위에 위치된 템플릿의 일 실시예를 도시한 도면. Figure 34 illustrates one embodiment of a template located on a substrate for field-based lithography.

도35A 내지 도35D는 템플릿과의 접촉을 사용하여 나노크기의 구조를 형성하는 공정의 제1 실시예를 도시한 도면.35A-35D illustrate a first embodiment of a process for forming nanoscale structures using contact with a template.

도36A 내지 도36C는 템플릿과 접촉함이 없이 나노크기의 구조를 형성하는 공정의 제1 실시예를 도시한 도면.36A-36C illustrate a first embodiment of a process for forming a nanosize structure without contacting a template.

도37A 내지 도37B는 비도전성의 베이스상에 배치된 연속적인 패턴닝된 도전층을 포함하는 템플릿을 도시한 도면.37A-37B illustrate a template including a continuous patterned conductive layer disposed on a nonconductive base.

도38은 기판 경사 모듈(substrate tilt module)을 갖는 모션 스테이션을 도시한 도면.FIG. 38 illustrates a motion station with a substrate tilt module. FIG.

도39는 미세 방향측정 시스템을 포함하는 모션 스테이션을 도시한 도면.FIG. 39 illustrates a motion station including a fine orientation system. FIG.

도40은 기판 지지체의 개요도.40 is a schematic diagram of a substrate support;

도41은 기판 지지체 아래에 배치된 임프린트 헤드를 포함하는 임프린트 리소그래피 시스템의 개요도.Figure 41 is a schematic diagram of an imprint lithography system including an imprint head disposed below the substrate support.

도42는 템플릿 및 기판의 모션 정도를 개요적으로 도시한 도면.42 is a diagram schematically showing the degree of motion of a template and a substrate.

도43은 간섭계(interferometer) 기반으로 한 위치 검출기의 개요도.Fig. 43 is a schematic diagram of a position detector based on an interferometer.

도44는 간섭계 기반으로 한 위치 검출기의 투시도.Fig. 44 is a perspective view of a position detector based on an interferometer.

도45는 경계에 의해 둘러싸여진 정렬 마크를 포함하는 패턴닝된 템플릿의 단면도.45 is a cross sectional view of a patterned template including alignment marks surrounded by boundaries;

도46A 내지 도46D는 축이탈 정렬 방법(off axis alignment method)의 개요도.46A-46D are schematic diagrams of an off axis alignment method.

도47A 내지 도47E는 쎄타 정렬 공정(theta alignment process)의 위에서 내려다 본 도면.47A-47E are top views of theta alignment process.

도48A는 회절 격자를 포함하는 정렬 타겟의 상면도.48A is a top view of an alignment target including a diffraction grating.

도48B는 회절 격자의 단면도.48B is a sectional view of a diffraction grating;

도48C는 서로 다른 간격을 지닌 회절 격자를 포함하는 정렬 타켓의 상면도.48C is a top view of the alignment target including diffraction gratings with different spacing.

도49는 N차 산란된 광에 대해 다수의 파장을 분석하는 산란측정 시스템의 개요도.49 is a schematic diagram of a scatterometry system for analyzing multiple wavelengths on N-th scattered light.

도50은 광학 소자를 통해서 N차 산란된 광에 대해 다수의 파장을 분석하는 산란측정 시스템의 개요도.50 is a schematic diagram of a scatterometry system for analyzing a plurality of wavelengths for N-scattered light through an optical element;

도51은 비-수직 각도로 영차 산란된 광을 분석하는 산란측정 시스템의 개요도.FIG. 51 is a schematic diagram of a scatterometry system for analyzing zero order scattered light at a non-vertical angle. FIG.

도52는 광학 소자를 통해서 비수직 각도로 영차 산란된 광을 분석하는 산란측정 시스템의 개요도.Fig. 52 is a schematic diagram of a scatterometry system for analyzing zero-order scattered light at non-vertical angles through optical elements.

도53은 광섬유 시스템을 통해서 비수직 각도로 영차 산란된 광을 분석하는 산란측정 시스템의 개요도.Fig. 53 is a schematic diagram of a scatterometry system for analyzing zero-order scattered light at non-vertical angles through an optical fiber system.

도54는 광섬유 시스템을 통해서 비수직 각도로 N차 산란된 광을 분석하는 산란측정 시스템의 개요도.54 is a schematic diagram of a scatterometry system for analyzing N-scattered light at non-vertical angles through an optical fiber system;

일 실시예에서, 패턴닝된 템플릿의 존재시 기판상에 배치된 활성 광 경화성 액체(activating light curable liquid)를 경화시킴으로써, 패턴닝된 층을 형성한다. 패턴닝된 템플릿은 기판의 소정 부분위에 위치된다. 통상적으로, 기판의 소정 부분은 사전 형성된 패턴닝 에리어를 포함한다. 템플릿을 기판과 정렬시키는 것은, 템플릿 및 기판 둘 다 상의 정렬 마크(alignment marks)에 의해 성취된다.In one embodiment, the patterned layer is formed by curing an activating light curable liquid disposed on the substrate in the presence of the patterned template. The patterned template is placed over a portion of the substrate. Typically, certain portions of the substrate include preformed patterning areas. Aligning the template with the substrate is accomplished by alignment marks on both the template and the substrate.

일 실시예에서, 패턴닝된 템플릿은 기판에 대해 이격된 관계로 배치된다. 패턴닝된 템플릿은 정렬 마크를 포함한다. 템플릿 정렬 마크는 대응 기판 정렬 마크에 정합하는 회절 격자를 포함한다. 산란측정 정렬 시스템(scatterometry alignment system)은 바디(body)에 결합되어, 템플릿 회절 격자와 기판 회절 격자와의 정렬을 분석한다. 기판에 의해 한정된 평면에 실질적으로 수직한 각도로 광을 템플릿 정렬 마크 및 기판 정렬 마크에 조명함으로써, 정렬이 성취된다. 템플릿 및 기판 정렬 마크로부터의 비-영차(non-zero order)를 따라서 반사된 광이 측정된다. 광 측정은 다수 파장에서 광 강도(light intensity)를 분석하는 것을 포함한다. 다수 파장에서 광 강도를 벗어난 평균이 사용되어, 평균 정렬 에러를 결정한다. 평균 정렬 에러는 패턴닝된 층을 형성하기 전 기판에 대해서 템플릿의 위치를 변경시키는데 사용될 수 있다. In one embodiment, the patterned templates are placed in spaced relation to the substrate. The patterned template includes alignment marks. The template alignment mark includes a diffraction grating that matches the corresponding substrate alignment mark. A scatterometry alignment system is coupled to the body to analyze the alignment of the template diffraction grating with the substrate diffraction grating. Alignment is achieved by illuminating the template alignment mark and the substrate alignment mark with light at an angle substantially perpendicular to the plane defined by the substrate. Reflected light is measured along a non-zero order from the template and substrate alignment mark. Light measurements include analyzing light intensity at multiple wavelengths. Means outside the light intensity at multiple wavelengths are used to determine the mean alignment error. The average alignment error can be used to change the position of the template relative to the substrate before forming the patterned layer.

다른 실시예에서, 패턴닝된 템플릿은 기판에 대해 이격된 관계로 배치된다. 패턴닝된 템플릿은 정렬 마크를 포함한다. 템플릿 정렬 마크는 대응 기판 정렬 마크에 정합하는 회절 격자를 포함한다. 기판에 의해 한정된 평면에 실질적으로 비수직한 각도로 2개의 입사광빔을 템플릿 정렬 마크 및 기판 정렬 마크에 조명함으로써, 정렬이 성취된다. 템플릿 및 기판 정렬 마크로부터 영차를 따라서 반사된 광이 측정된다. 광 측정은 다수 파장에서 광 강도를 분석하는 것을 포함한다. 다수 파장에서 광 강도 판독을 벗어난 평균이 사용되어, 평균 정렬 에러를 결정한다. 평균 정렬 에러는 패턴닝된 층을 형성하기 전 기판에 대해서 템플릿의 위치를 변경시키는데 사용될 수 있다.In another embodiment, the patterned template is placed in a spaced relationship relative to the substrate. The patterned template includes alignment marks. The template alignment mark includes a diffraction grating that matches the corresponding substrate alignment mark. Alignment is achieved by illuminating the template alignment mark and the substrate alignment mark with two incident light beams at an angle substantially non-perpendicular to the plane defined by the substrate. Light reflected along the zero order from the template and substrate alignment marks is measured. Optical measurements include analyzing light intensities at multiple wavelengths. Averages outside the light intensity reading at multiple wavelengths are used to determine the average alignment error. The average alignment error can be used to change the position of the template relative to the substrate before forming the patterned layer.

또 다른 실시예에서, 패턴닝된 템플릿은 기판에 대해 이격된 관계로 배치된다. 패턴닝된 템플릿은 정렬 마크를 포함한다. 템플릿 정렬 마크는 대응 기판 정렬 마크에 정합하는 회절 격자를 포함한다. 기판에 의해 한정된 평면에 실질적으로 비수직한 각도로 2개의 입사광빔을 템플릿 정렬 마크 및 기판 정렬 마크에 조명함으로써, 정렬이 성취된다. 템플릿 및 기판 정렬 마크로부터 비-영차를 따라서 반사된 광이 측정된다. 광 측정은 다수 파장에서 광 강도를 분석하는 것을 포함한다. 다수 파장에서 광 강도 판독을 벗어난 평균이 사용되어, 평균 정렬 에러를 결정한다. 평균 정렬 에러는 패턴닝된 층을 형성하기 전 기판에 대해서 템플릿의 위치를 변경시키는데 사용될 수 있다.In yet another embodiment, the patterned template is placed in a spaced relationship relative to the substrate. The patterned template includes alignment marks. The template alignment mark includes a diffraction grating that matches the corresponding substrate alignment mark. Alignment is achieved by illuminating the template alignment mark and the substrate alignment mark with two incident light beams at an angle substantially non-perpendicular to the plane defined by the substrate. Light reflected along the non-zero difference from the template and substrate alignment marks is measured. Optical measurements include analyzing light intensities at multiple wavelengths. Averages outside the light intensity reading at multiple wavelengths are used to determine the average alignment error. The average alignment error can be used to change the position of the template relative to the substrate before forming the patterned layer.

본 발명의 다른 목적 및 장점이 첨부한 도면과 관련한 이하의 설명에 의해서 명백하게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명이 각종 수정 및 대안적인 형태로 될 수 있지만, 본 발명의 특정 실시예가 예로서 도면에 도시되고 본원에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명에 대한 도면 및 상세한 설명은 서술된 특정한 형태로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같이 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 모든 이와 같은 수정, 등가물 및 대안들을 포함한다. While the invention may be in various modifications and alternative forms, specific embodiments of the invention are shown by way of example in the drawings and will be described in detail herein. However, the drawings and detailed description of the invention are not intended to limit the invention to the particular forms described, but rather all such modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. Include them.

본원에 서술된 실시예들은 일반적으로, 소형 장치를 제조하는 시스템, 장치 및 이와 관련된 공정에 관한 것이다. 특히, 본원에 서술된 실시예들은 임프린트 리소그래피의 시스템, 장치 및 이와 관련된 공정에 관한 것이다. 예를 들어, 이들 실시예는 반도체 웨이퍼와 같은 기판상에 서브 100nm 형체(features)를 임프린트하는데 사용될 수 있다. 이들 실시예는 또한 데이터 저장용 패턴닝된 자기 매체, 마이크로-광학 장치, 마이크로-전자-기계 시스템, 생물학적 시험 장치, 화학적 시험 및 반응 장치, 및 X-레이 광학 장치를 포함하지만 이에 국한되지 않는 여러 다른 종류의 장치를 제조하는데 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. Embodiments described herein generally relate to systems, apparatuses, and related processes for manufacturing small apparatus. In particular, the embodiments described herein relate to systems, apparatuses and processes associated therewith in imprint lithography. For example, these embodiments can be used to imprint sub 100 nm features on a substrate such as a semiconductor wafer. These embodiments also include, but are not limited to, patterned magnetic media for data storage, micro-optical devices, micro-electro-mechanical systems, biological test devices, chemical test and reaction devices, and X-ray optics devices. It should be understood that it can be used to manufacture other kinds of devices.

임프린트 리소그래피 공정은 기판 표면상의 토포그래피(topography)와 같은 영상을 포함하는 템플릿을 사용하여 기판상의 고-분해능(서브-50nm) 영상을 복제한다는 것이 입증되었다. 임프린트 리소그래피는 마이크로전자 장치, 광학 장치, MEMS, 광-전자, 저장 용도를 위한 패턴닝된 자기 매체, 등의 제조시 기판을 패턴닝하는데 사용될 수 있다. 마이크로 렌즈 및 T-게이트 구조와 같은 3차원 구조를 제조하는데 임프린트 리소그래피 기술이 광학 리소그래피보다 우수할 수 있다. 표면 에너지, 계면 에너지, Hamacker 상수, Van der Waals의 힘, 점성, 밀도, 불투과성, 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 물리적 특성에 영향을 미칠 수 있는 템플릿, 기판 액체 및 이외 다른 어떤 재료를 포함하는 임프린트 리소그래피 시스템의 요소는 반복가능한 공정을 적절하게 수용하도록 설계된다. Imprint lithography processes have been demonstrated to replicate high-resolution (sub-50 nm) images on a substrate using templates that include images such as topography on the substrate surface. Imprint lithography can be used to pattern substrates in the manufacture of microelectronic devices, optical devices, MEMS, opto-electronics, patterned magnetic media for storage applications, and the like. Imprint lithography techniques can be superior to optical lithography to fabricate three-dimensional structures such as microlenses and T-gate structures. Including templates, substrate liquids, and any other materials that may affect physical properties including, but not limited to, surface energy, interfacial energy, Hamacker constant, Van der Waals' forces, viscosity, density, impermeability, etc. Elements of an imprint lithography system are designed to suitably accommodate a repeatable process.

임프린트 리소그래피를 위한 방법 및 시스템이 본원에 참조되어 있는, Willson 등에게 허여된 발명의 명칭이 "Step and Flash Imprint Lithography"인 미국 특허 제6,334,960호에 개시되어 있다. 임프린트 리소그래피를 위한 부가적인 방법 및 시스템은 또한, 2001년 7월 17일에 출원된 발명의 명칭이 "Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes"인 미국 특허 출원 제09/908,455호; 2001년 7월 16일에 출원된 발명의 명칭이 "High-Resoultion Overlay Alignment Methods and System for Imprint Lithography"인 미국 특허 출원 제09/907,512호; 2001년 8월 1일에 출원된 발명의 명칭이 "Methods for High-Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithography"인 미국 특허 출원 제09/920,341호; 2001년 8월 21일에 출원된 발명의 명칭이 "Flexure Based Macro Motion Translation Stage"인 미국 특허 출원 제09/934,248호; 2000년 10월 27일에 출원된 발명의 명칭이 "High-Precision Orientation Alignment and Gap Control Stages for Imprint Lithography Processes"인 미국 특허 출원 제09/698,317호; 2001년 10월 12일에 출원된 발명의 명칭이 "Template Design for Room Temperature, Low Pressure Micro-and Nano-Imprint Lithography"인 미국 특허 출원 제09/976,681호; Voison이 2002년 5월 1일에 출원한 발명의 명칭이 "Methods of Manufacturing a Lithography Template"인 미국 특허 출원 10/136,188호; 및, Willson 등이 2001년 5월 16일에 출원한 발명의 명칭이 "Method and System for Fabrication Nanoscale Patterns in Light Curable Compositions Using an Electric Field"인 미국 특허 출원에 개시되어 있고, 이들 모두가 본원에 참조되어 있다. 부가적인 방법 및 시스템이 이하의 간행물, To appear in J. of Precision Engineering에 B.J.Choi, S. Johnson, M. Colburn, S.V. Sreenivasan, C.G. Willson이 발표한 "Design of Orientation Stages for Step and Flash Imprint Lithography"; J. Vac Sci Technol B 16 (6) 3825-3829 Nov-Dec 1998에 W. Wu, B. Cui, X. Y. Sun, W. Zhang, L. Zhunag, and S. Y. Chou.가 발표한 "Large area high density quantized magnetic disks fabricated using nanoimprint lithography"; J. Vac Sci Technol B 17 (6) 3197-3202 1999에 S.Y.Chou, L.Zhuang이 발표한 "Lithographically-induced Self-assembly of Periodic Polymer Micropillar Arrays" 및 Macromolecules 13, 4399(1998)에 P. Mansky, J. DeRouchey, J. Mays, M. Pitsikalis, T. Morkved, H. Jaeger and T. Russell이 발표한 "Large Area Domain Alignment in Block Copolymer Thin Films Using Electric Fields"에 개시되어 있고, 이들 모두 본원에 참조되어 있다. A method and system for imprint lithography is disclosed in US Pat. No. 6,334,960, entitled "Step and Flash Imprint Lithography," to Willson et al., Which is incorporated herein by reference. Additional methods and systems for imprint lithography are also described in US patent application Ser. No. 09 / 908,455, filed July 17, 2001, entitled "Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes"; US Patent Application No. 09 / 907,512, entitled "High-Resoultion Overlay Alignment Methods and System for Imprint Lithography," filed July 16, 2001; US Patent Application No. 09 / 920,341 filed August 1, 2001, entitled "Methods for High-Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithography"; US Patent Application No. 09 / 934,248, entitled "Flexure Based Macro Motion Translation Stage," filed August 21, 2001; US Patent Application No. 09 / 698,317, entitled "High-Precision Orientation Alignment and Gap Control Stages for Imprint Lithography Processes," filed October 27, 2000; US Patent Application No. 09 / 976,681, entitled "Template Design for Room Temperature, Low Pressure Micro-and Nano-Imprint Lithography," filed October 12, 2001; US patent application Ser. No. 10 / 136,188, entitled "Methods of Manufacturing a Lithography Template," filed May 1, 2002; And US patent application entitled "Method and System for Fabrication Nanoscale Patterns in Light Curable Compositions Using an Electric Field" filed May 16, 2001, all of which are incorporated herein by reference. It is. Additional methods and systems are described in the following publication, To appear in J. of Precision Engineering, B.J. Choi, S. Johnson, M. Colburn, S.V. Sreenivasan, C.G. Willson's "Design of Orientation Stages for Step and Flash Imprint Lithography"; "Large area high density quantized" published by W. Wu, B. Cui, XY Sun, W. Zhang, L. Zhunag, and SY Chou., In J. Vac Sci Technol B 16 (6) 3825-3829 Nov-Dec 1998. magnetic disks fabricated using nanoimprint lithography "; J. Vac Sci Technol B 17 (6) 3197-3202 published by SYChou, L.Zhuang in "Lithographically-induced Self-assembly of Periodic Polymer Micropillar Arrays" and Macromolecules 13, 4399 (1998), P. Mansky, Disclosed in "Large Area Domain Alignment in Block Copolymer Thin Films Using Electric Fields" published by J. DeRouchey, J. Mays, M. Pitsikalis, T. Morkved, H. Jaeger and T. Russell, all of which are incorporated herein by reference. It is.

도1은 임프린트 리소그래피(3900)용 시스템의 일 실시예를 도시한 것이다. 이 시스템(3900)은 임프린트 헤드(3100)를 포함한다. 임프린트 헤드(3100)는 임프린트 헤드 지지체(3910)에 설치되어 있다. 임프린트 헤드(3100)는 패턴닝된 템플릿(3700)을 지지하도록 구성된다. 패턴닝된 템플릿(3700)은 기판으로 임프린트될 형체들의 패턴을 한정하는 다수의 리세스를 포함한다. 임프린트 헤드(3100) 또는 모션 스테이지(3600)는 또한, 사용중에 임프린트될 기판을 향하여 그리고 이를 벗어나서 패턴닝된 템플릿(3700)을 이동시키도록 구성된다. 시스템(3900)은 또한 모션 스테이지를 포함한다. 모션 스테이지(3600)는 모션 스테이지 지지체(3920)에 설치된다. 모션 스테이지(3600)는 기판을 지지하도록 구성되고 모션 스테이지 지지체(3920)에 대해 대체로 2차원 이동(planar motion)으로 이 기판을 이동시킨다. 시스템(3900)은 임프린트 헤드(3100)에 결합된 경화 광 시스템(curing light system)(3500)을 더 포함한다. 활성 광 시스템(3500)은 경화 광을 발생시키고 임프린트 헤드(3100)에 결합된 패턴닝된 템플릿(3700)을 통해서 이 발생된 경화 광을 지향시키도록 구성된다. 경화 광은 적절한 파장의 광을 포함하여 중합성 액체를 경화시킨다. 경화 광은 자외선 광, 가시광, 적외선 광, x-레이 방사선 및 전자 빔 방사선을 포함한다. 1 illustrates one embodiment of a system for imprint lithography 3900. This system 3900 includes an imprint head 3100. The imprint head 3100 is provided on the imprint head support 3910. Imprint head 3100 is configured to support patterned template 3700. Patterned template 3700 includes a plurality of recesses that define a pattern of shapes to be imprinted into the substrate. Imprint head 3100 or motion stage 3600 is also configured to move patterned template 3700 toward and away from the substrate to be imprinted in use. System 3900 also includes a motion stage. The motion stage 3600 is installed on the motion stage support 3920. The motion stage 3600 is configured to support the substrate and move the substrate in generally planar motion relative to the motion stage support 3920. System 3900 further includes a curing light system 3500 coupled to imprint head 3100. The active light system 3500 is configured to generate cured light and direct the generated cured light through a patterned template 3700 coupled to the imprint head 3100. Cured light includes light of the appropriate wavelength to cure the polymerizable liquid. Cured light includes ultraviolet light, visible light, infrared light, x-ray radiation and electron beam radiation.

임프린트 헤드 지지체(3910)는 지지체(3930)를 브리지함으로써 모션 스테이지 지지체(3920)에 결합된다. 이 방식으로, 임프린트 헤드(3100)는 모션 스테이지(3600) 위에 위치된다. 본원에서 임프린트 헤드 지지체(3910), 모션 스테이지 지지체(3920) 및 브리징 지지체(3930) 모두를 시스템 "바디(body)"라 한다. 시스템 바디의 부품들은 열적으로 안정한 재료로 형성될 수 있다. 열적으로 안정한 재료는 거의 실온(예를 들어, 25℃)에서 약 10ppm/℃ 보다 작은 열 팽창 계수를 갖는다. 어떤 실시예에서, 구성 재료는 약 10ppm/℃ 보다 작거나 1ppm/℃ 보다 작은 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 이와 같은 재료의 예로서, 실리콘 카바이드; 강철과 니켈의 합금(예를 들어, 상표명이 INVAR??인 상업적으로 입수가능한 합금) 및 어떤 강철, 니켈 및 코발트의 합금(예를 들어 상표명 슈퍼 INVAR??인 상업적으로 입수가능한 합금)을 포함하지만 이에 국한되지 않는 어떤 철 합금을 들 수 있다. 모션 스테이지 지지체(3920) 및 브리징 지지체(3930)는 지지 테이블(3940)에 결합된다. 지지 테이블(3940)은 시스템(3900)의 부품이 거의 진동하지 않도록 지지한다. 지지 테이블(3940)은 주위 진동(예를 들어, 작업, 다른 기계류, 등으로 인해)으로부터 시스템(3900)을 격리(isolate)시킨다. 모션 스테이지 및 진동 격리 지지 테이블은 캘리포니아, 어바인에 소재하는 Newport Corpoation으로부터 상업적으로 입수가능하다.Imprint head support 3910 is coupled to motion stage support 3920 by bridging support 3930. In this way, imprint head 3100 is positioned above motion stage 3600. Imprint head support 3910, motion stage support 3920, and bridging support 3930 are all referred to herein as a system “body”. The components of the system body may be formed of a thermally stable material. Thermally stable materials have a coefficient of thermal expansion of less than about 10 ppm / ° C. at nearly room temperature (eg, 25 ° C.). In some embodiments, the constituent material may have a coefficient of thermal expansion less than about 10 ppm / ° C. or less than 1 ppm / ° C. Examples of such materials include silicon carbide; Alloys of steel and nickel (e.g., commercially available alloys with the trade name INVAR ?? ) and alloys of certain steel, nickel and cobalt (e.g., commercially available alloys with the trademark super INVAR ?? ) Any iron alloy is not limited to this. Motion stage support 3920 and bridging support 3930 are coupled to support table 3940. The support table 3940 supports the components of the system 3900 so that the components of the system 3900 hardly vibrate. The support table 3940 isolates the system 3900 from ambient vibrations (eg, due to work, other machinery, etc.). Motion stages and vibration isolation support tables are commercially available from Newport Corpoation, Irvine, California.

본원에 사용된 바와 같은 "X-축"을 브리징 지지체(3930) 간에서 뻗어있는 축이라 한다. 본원에 사용된 바와 같은 "Y-축"을 X-축에 직교하는 축이라 한다. 본원에 사용된 바와 같은, "X-Y 평면"은 X-축 및 Y-축에 한정된 평면이다. 본원에 사용된 바와 같은, "Z-축"을 X-Y 평면에 직교하여, 모션 스테이지 지지체(3920)로부터 임프린트 헤드 지지체(3910)으로 뻗어있는 축이라 한다. 일반적으로, 임프린트 공정은 패턴닝된 템플릿에 대해 기판의 적절한 위치가 성취될 때까지 기판 또는 임프린트 헤드를 X-Y 평면을 따라서 이동시키는 단계를 포함한다. Z-축을 따라 템플릿 또는 모션 스테이지를 이동시키면, 패턴닝된 템플릿 및 기판의 표면상에 배치된 액체 간을 접촉시키는 위치로 패턴닝된 템플릿을 이동시킬 것이다. As used herein, the “X-axis” is referred to as the axis extending between the bridging supports 3930. As used herein, a “Y-axis” is referred to as an axis orthogonal to the X-axis. As used herein, an "X-Y plane" is a plane defined on the X-axis and the Y-axis. As used herein, the "Z-axis" is referred to as the axis extending from the motion stage support 3920 to the imprint head support 3910 orthogonal to the X-Y plane. In general, the imprint process includes moving the substrate or imprint head along the X-Y plane until an appropriate position of the substrate is achieved with respect to the patterned template. Moving the template or motion stage along the Z-axis will move the patterned template to a position where it contacts between the patterned template and the liquid disposed on the surface of the substrate.

시스템(3900)은 도2에 도시된 바와 같이 인클로우져(enclosure)에 배치될 수 있다. 인클로우져(3960)는 임프린트 리소그래피 시스템(3900)을 둘러싸고 열 및 공기 장벽을 리소그래피 부품에 제공한다. 인클로우져(3960)는 도2에 도시된 바와 같이 "개방" 위치로 이동될 때, 임프린트 헤드 및 모션 스테이지에 액세스시키는 이동가능한 액세스 패널(3962)을 포함한다. "폐쇄된" 위치에 있을 때, 시스템(3900)의 부품은 실내 대기(room atmosphere)로부터 적어도 부분적으로 격리된다. 액세스 패널(3962)은 또한, 열 장벽으로서 작용하여, 실내에서의 온도 변화가 인클로우져(3960) 내의 부품의 온도에 영향을 미치는 것을 감소시킨다. 인클로우져(3960)는 온도 제어 시스템을 포함한다. 온도 제어 시스템은 인클로우져(3960) 내의 부품의 온도를 제어하는데 사용된다. 일 실시예에서, 온도 제어 시스템은 인클로우져(3960) 내에서 약 1℃ 보다 크게 온도가 변화되는 것을 방지하도록 구성된다. 어떤 실시예에서, 온도 제어 시스템은 약 0.1℃ 보다 크게 변화되는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 팬(fans)과 협동하는 자동온도조절장치(thermostats) 또는 이외 다른 온도 측정 장치는 인클로우져(3960)가 거의 일정한 온도를 유지하도록 하는데 사용될 수 있다. System 3900 may be disposed in an enclosure as shown in FIG. Enclosure 3960 surrounds imprint lithography system 3900 and provides a thermal and air barrier to the lithographic component. Enclosure 3960 includes a movable access panel 3962 that accesses the imprint head and the motion stage when moved to the "open" position as shown in FIG. When in the "closed" position, the components of the system 3900 are at least partially isolated from the room atmosphere. The access panel 3962 also acts as a thermal barrier, reducing the change in temperature in the room affecting the temperature of the components in the enclosure 3960. Enclosure 3960 includes a temperature control system. The temperature control system is used to control the temperature of the components in the enclosure 3960. In one embodiment, the temperature control system is configured to prevent a temperature change greater than about 1 ° C. in the enclosure 3960. In some embodiments, the temperature control system prevents changes greater than about 0.1 ° C. In one embodiment, thermostats or other temperature measuring devices that cooperate with one or more fans may be used to keep enclosure 3960 maintain a substantially constant temperature.

각종 사용자 인터페이스는 또한 인클로우져(3960)상에 제공될 수 있다. 사용자 인터페이스(3964)는 둘러싸여진 임프린트 시스템(3900)의 기능과 관련된 동작 파라미터, 진단 정보, 작업 진행 및 이외 다른 정보를 나타낼 수 있다. 사용자 인터페이스(3964)는 또한, 운영자 명령을 수신하여 시스템(3900)의 동작 파라미터를 변경시키도록 구성될 수 있다. 스테이징 지지체(3966)는 또한 인클로우져(3960)에 결합될 수 있다. 스테이징 지지체(3966)는 임프린트 리소그래피 공정 중에 운영자가 기판, 템플릿 및 이외 다른 장비를 지지하도록 사용된다. 어떤 실시예에서, 스테이징 지지체(3966)는 기판을 지지하도록 구성된 하나 이상의 만입부(indentations)(3967)(예를 들어, 반도체 웨이퍼의 원형 만입부)를 포함할 수 있다. 스테이징 지지체(3966)는 또한 템플릿을 지지하기 위한 하나 이상의 만입부(3968)를 포함할 수 있다.Various user interfaces may also be provided on the enclosure 3960. The user interface 3936 can represent operating parameters, diagnostic information, task progression, and other information related to the functionality of the enclosed imprint system 3900. User interface 3936 may also be configured to receive operator commands to change operating parameters of system 3900. Staging support 3946 may also be coupled to enclosure 3960. The staging support 3946 is used to allow the operator to support the substrate, template, and other equipment during the imprint lithography process. In some embodiments, staging support 3966 may include one or more indentations 3767 (eg, a circular indentation of a semiconductor wafer) configured to support a substrate. The staging support 3946 may also include one or more indentations 3976 to support the template.

임프린트 리소그래피 시스템을 구현하도록 설계하는 공정에 따라서 부가적인 부품이 제공될 수 있다. 예를 들어, 자동 웨이퍼 로더(loader), 자동 템플릿 로더 및 카세트 로더와의 인터페이스(모두 도시되지 않음)를 포함하지만 이에 국한되지 않는 반도체 처리 장비가 임프린트 리소그래피 시스템(3900)에 결합될 수 있다. Additional components may be provided depending on the process of designing to implement the imprint lithography system. For example, semiconductor processing equipment, including but not limited to interfaces with automatic wafer loaders, automatic template loaders, and cassette loaders, all of which are not shown, may be coupled to the imprint lithography system 3900.

도3은 임프린트 헤드의 일 부분의 일 실시예를 도시한다. 임프린트 헤드(3100)는 사전-교정 시스템(pre-calibration system)(3109) 및 이 사전-교정 시스템에 결합되는 미세 방향측정 시스템(fine orientation system)(3111)을 포함한다. 템플릿 지지체(3130)는 미세 방향측정 시스템(3111)에 결합된다. 템플릿 지지체(3130)는 템플릿(3700)을 지지하여 미세 방향측정 시스템(3111)에 결합시키도록 설계된다. 3 illustrates one embodiment of a portion of an imprint head. Imprint head 3100 includes a pre-calibration system 3109 and a fine orientation system 3111 coupled to the pre-calibration system. The template support 3130 is coupled to the micro orientation system 3111. The template support 3130 is designed to support the template 3700 and to couple to the micro orientation system 3111.

도4를 참조하면, 사전-교정 시스템(3109)의 일부를 구성하는 디스크-형상의 굴곡 링(flexure ring)(3124)은 임프린트 헤드 하우징(3120)에 결합된다. 임프린트 헤드 하우징(3120)은 안내 축(3112a, 3112b)에 의해 중간 프레임(3114)에 결합된다. 일 실시예에서, 3개의 안내 축(이면 안내축(back guide shaft)은 도4에 도시되지 않았다)이 사용되어 하우징(3120)을 지지하는데 사용될 수 있다. 중간 프레임(3114)에 대해서 대응 안내 축(3112a, 3112b)에 결합되는 슬라이더(3116a, 3112b)가 하우징(3120)의 위 및 아래 이동을 용이하게 하는데 사용된다. 디스크-형상의 베이스 플레이트(3122)는 하우징(3120)의 바닥 부분에 결합된다. 베이스 플레이트(3122)는 굴곡 링(3124)에 결합될 수 있다. 굴곡 링(3124)은 제1 굴곡 부재(3126) 및 제2 굴곡 부재(3128)을 포함하는 미세 방향측정 시스템 부품을 지지한다. 굴곡 부재(3126, 3128)의 동작 및 구성이 이하에 상세히 설명된다. Referring to FIG. 4, a disk-shaped flex ring 3124 that forms part of the pre-calibration system 3109 is coupled to the imprint head housing 3120. The imprint head housing 3120 is coupled to the intermediate frame 3114 by guide shafts 3112a and 3112b. In one embodiment, three guide shafts (back guide shafts are not shown in FIG. 4) may be used to support the housing 3120. Sliders 3116a and 3112b, which are coupled to the corresponding guide axes 3112a and 3112b with respect to the intermediate frame 3114, are used to facilitate the up and down movement of the housing 3120. The disc-shaped base plate 3122 is coupled to the bottom portion of the housing 3120. Base plate 3122 may be coupled to bend ring 3124. The bend ring 3124 supports the micro-orientation system component that includes the first bent member 3126 and the second bent member 3128. The operation and configuration of flexure members 3126 and 3128 are described in detail below.

도5는 임프린트 헤드(3700)의 확대도이다. 액츄에이터(3134a, 3134b, 3134c)는 도5에 도시된 바와 같이 하우징(3120) 내에 고정되고 베이스 플레이트(3122) 및 굴곡 링(3124)에 결합된다. 동작시, 액츄에이터(3134a, 3134b, 3134c)의 모션은 굴곡 링(3124)의 이동을 제어한다. 액츄에이터(3134a, 3134b, 3134c)의 모션은 대충적인 사전-교정(coarse pre-calibration)을 허용할 수 있다. 어떤 실시예에서, 액츄에이터(3134a, 3134b, 3134c)는 하우징(3120) 주위에서 균등하게 이격될 수 있다. 액츄에이터(3134a, 3134b, 3134c) 및 굴곡 링(3124) 모두 사전-교정 시스템을 형성한다. 액츄에이터(3134a, 3134b, 3134c)는 굴곡 링(3124)을 Z-축을 따라서 이동시켜, 갭을 정확하게 제어한다. 5 is an enlarged view of the imprint head 3700. Actuators 3134a, 3134b, 3134c are secured in housing 3120 and coupled to base plate 3122 and flex ring 3124 as shown in FIG. 5. In operation, the motion of the actuators 3134a, 3134b, 3134c controls the movement of the bend ring 3124. The motion of the actuators 3134a, 3134b, 3134c may allow coarse pre-calibration. In some embodiments, the actuators 3134a, 3134b, 3134c may be evenly spaced around the housing 3120. Actuators 3134a, 3134b, 3134c and bend ring 3124 both form a pre-calibration system. Actuators 3134a, 3134b, 3134c move flexure ring 3124 along the Z-axis to precisely control the gap.

임프린트 헤드(3100)는 또한, 템플릿(3700)을 미세하게 방향 제어하는 메커니즘을 포함하여, 적절한 방향 정렬이 성취되도록 하고 균일한 갭이 기판 표면에 대해서 템플릿에 의해 유지되도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 굴곡 부재(3126 및 3128) 각각을 사용함으로써, 정렬 및 갭 제어가 성취된다.The imprint head 3100 may also include a mechanism for finely directional control of the template 3700 so that proper orientation alignment is achieved and a uniform gap is maintained by the template relative to the substrate surface. In one embodiment, alignment and gap control are achieved by using each of the first and second flexure members 3126 and 3128.

도6 및 도7은 제1 및 제2 굴곡 부재(3126 및 3128) 각각의 실시예를 보다 상세하게 도시한 것이다. 제1 굴곡 부재(3126)는 도6에 도시된 바와 같이 대응하는 견고한 바디(3164 및 3166)에 결합된 다수의 굴곡 조인트(3160)를 포함한다. 굴곡 조인트(3160)는 노취 형상(notch shaped)으로 되어, 굴곡 조인트의 가장 얇은 단면을 따라서 위치되는 피봇 축에 대해서 견고한 바디(3164 및 3166)를 이동시킬 수 있다. 굴곡 조인트(3160) 및 견고한 바디(3164) 모두 아암(3172)을 형성하는 반면, 부가적인 굴곡 조인트(3160) 및 견고한 바디(3166) 모두 아암(3174)을 형성한다. 아암(3172 및 3174)은 제1 굴곡 프레임(3170)에 결합되어 이 프레임으로부터 신장된다. 제1 굴곡 프레임(3170)은 개구(3182)를 갖는데, 이 개구는 경화 광(예를 들어, 자외선 광)을 제1 굴곡 부재(3126)로 통과시킨다. 도시된 실시예에서, 4개의 굴곡 조인트(3160)는 제1 방향축(3180)에 대해서 제 굴곡 프레임(3170)을 이동시킨다. 그러나, 다소간의 굴곡 조인트가 소망 제어를 성취하는데 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 제1 굴곡 부재(3126)는 도8에 도시된 바와 같이 제1 굴곡 프레임(3170)을 통해서 제2 굴곡 부재(3128)에 결합된다. 제1 굴곡 부재(3126)는 또한, 2개의 결합 부재(3184 및 3186)를 포함한다. 결합 부재(3184 및 3186)는 개구를 포함하는데, 이 개구는 상기 결합 부재를 어떤 적절한 고정 수단을 사용하여 굴곡 링(3124)에 부착시킨다. 결합 부재(3184 및 3186)는 도시된 바와 같이 아암(3172 및 3174)을 통해서 제1 굴곡 프레임(3170)에 결합된다. 6 and 7 illustrate embodiments of each of the first and second flexure members 3126 and 3128 in more detail. First flex member 3126 includes a plurality of flex joints 3160 coupled to corresponding rigid bodies 3164 and 3166 as shown in FIG. The flex joint 3160 is notched shaped to move the rigid bodies 3164 and 3166 relative to the pivot axis located along the thinnest cross section of the flex joint. Both the flex joint 3160 and the rigid body 3164 form an arm 3172, while the additional flex joint 3160 and the rigid body 3166 both form an arm 3174. Arms 3172 and 3174 are coupled to and extend from the first bend frame 3170. The first bend frame 3170 has an opening 3142, which passes cured light (eg, ultraviolet light) to the first bent member 3126. In the illustrated embodiment, the four bend joints 3160 move the first bend frame 3170 about the first direction axis 3180. However, it should be understood that some flexion joints can be used to achieve the desired control. As shown in FIG. 8, the first bending member 3126 is coupled to the second bending member 3128 through the first bending frame 3170. The first flex member 3126 also includes two engagement members 3184 and 3186. Engagement members 3184 and 3186 include openings that attach the engagement member to flexure ring 3124 using any suitable fastening means. Coupling members 3184 and 3186 are coupled to first bend frame 3170 through arms 3172 and 3174 as shown.

제2 굴곡 부재(3128)는 도7에 도시된 바와 같이 제2 굴곡 프레임(3206)으로부터 신장되는 한쌍의 아암(3202 및 3204)을 포함한다. 굴곡 조인트(3162) 및 견고한 바디(3208) 모두 아암(3202)을 형성하는 반면에, 부가적인 굴곡 부재(3162) 및 견고한 바디(3210) 모두 아암(3204)을 형성한다. 굴곡 조인트(3162)는 노취 형상으로 되어, 굴곡 조인트의 가장 얇은 단면을 따라서 위치되는 피봇 축에 대해서 견고한 바디(3210 및 3204)를 이동시킬 수 있다. 아암(3202 및 3204)은 템플릿 지지체(3130)에 결합되고 이 템플릿으로부터 신장된다. 템플릿 지지체(3130)는 패턴닝된 템플릿의 적어도 일부분을 지지하여 유지시키도록 구성된다. 템플릿 지지체(3130)는 또한 경화 광(예를 들어, 자외선 광)을 제2 굴곡 부재(3128)로 통과시키는 개구(3212)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 4개의 굴곡 조인트(3162)는 제2 방향축(3200)에 대해서 템플릿 지지체(3130)를 이동시킨다. 그러나, 다소간의 굴곡 조인트가 소망 제어를 성취하도록 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 제2 굴곡 부재(3128)는 또한 브레이스(braces)(3220 및 3222)를 포함한다. 브레이스(3220 및 3222)는 개구를 포함하는데, 이 개구는 상기 브레이스를 제1 굴곡 부재(3126)의 부분에 부착시킨다.Second flexure member 3128 includes a pair of arms 3202 and 3204 extending from second flexure frame 3206 as shown in FIG. Both the flex joint 3316 and the rigid body 3208 form an arm 3202, while the additional flex member 3322 and the rigid body 3210 both form an arm 3204. The flex joint 3316 is notched, and can move the rigid bodies 3210 and 3204 relative to the pivot axis located along the thinnest cross section of the flex joint. Arms 3202 and 3204 are coupled to and extend from the template support 3130. Template support 3130 is configured to support and maintain at least a portion of the patterned template. The template support 3130 also has an opening 3212 that passes cured light (eg, ultraviolet light) to the second flex member 3128. In the illustrated embodiment, the four bent joints 3322 move the template support 3130 about the second direction axis 3200. However, it should be understood that some flexion joints can be used to achieve the desired control. Second flexure member 3128 also includes braces 3220 and 3222. The braces 3220 and 3222 include openings that attach the braces to portions of the first bent member 3126.

일 실시예에서, 도8에 도시된 바와 같이, 제1 굴곡 부재(3126) 및 제2 굴곡 부재(3128)는 결합되어 미세 방향측정부(3111)를 형성한다. 브레이스(3220 및 3222)는 제1 굴곡 프레임(3170)에 결합되어, 제1 굴곡 부재(3126)의 방향축(3180) 및 제2 굴곡 부재의 제2 방향축(3200)이 실질적으로 서로 직교되도록 한다. 이와 같은 구성에서, 제1 방향축(3180) 및 제2 방향축(3200)은 템플릿 지지체(3130)에 배치된 패턴닝된 템플릿의 거의 중앙 영역에 있는 피봇점(3252)에서 교차한다. 제1 및 제2 굴곡 부재의 결합은 사용 중에 패턴닝된 템플릿(3700)의 미세 정렬 및 갭 제어를 허용한다. 제1 및 제2 굴곡 부재가 이산 소자로서 도시되었지만, 제1 및 제2 굴곡 부재는 굴곡 부재 모두가 통합되어 있는 단일 기계가공된 부로부터 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 굴곡 부재(3126 및 3128)는 표면을 정합시킴으로써 결합되어, 패턴닝된 템플릿(3700)의 모션이 피봇점(3252)에 대해서 발생되도록 함으로써, 임프린트 리소그래피 다음에 임프린트된 형체들(imprinted features)을 전단(shear)할 수 있는 "스윙잉(swinging)" 및 이외 다른 모션을 실질적으로 감소시킨다. 미세 방향측정부는 선택적으로 제한되는 높은 구조 강성(high structural stiffness)의 굴곡 조인트로 인해, 템플릿 표면에서 무시할 수 없는 측방 모션 및 템플릿 표면에 대해 거의 수직하여 무시할 수 없는 트위스팅 모션을 제공한다. 본원에 서술된 굴곡 부재를 사용하는 또 다른 이점은, 이들 부재가 특히 마찰 조인트와 비교할 때 많은 량의 입자를 발생시키지 않는다는 것이다. 입자가 이와 같은 임프린트 리소그래피 공정을 붕괴시킬 수 있기 때문에, 이는 임프린트 리소그래피 공정에 이점을 제공한다. In one embodiment, as shown in FIG. 8, the first bent member 3126 and the second bent member 3128 are combined to form the fine direction measuring unit 3111. The braces 3220 and 3222 are coupled to the first bend frame 3170 such that the direction axis 3180 of the first bend member 3126 and the second direction axis 3200 of the second bend member are substantially orthogonal to each other. do. In such a configuration, the first direction axis 3180 and the second direction axis 3200 intersect at pivot point 3252 in a substantially central region of the patterned template disposed on the template support 3130. The combination of the first and second flexure members allows for fine alignment and gap control of the patterned template 3700 during use. Although the first and second flex members are shown as discrete elements, it should be understood that the first and second flex members may be formed from a single machined portion in which both flex members are integrated. Flexure members 3126 and 3128 are joined by mating surfaces to cause motion of patterned template 3700 to occur relative to pivot point 3252, thereby shearing imprinted features following imprint lithography. It substantially reduces "swinging" and other motion that can be sheared. The micro-orientation section provides a non-negligible lateral motion at the template surface and an almost non-negligible twisting motion relative to the template surface due to the optionally limited high structural stiffness bending joints. Another advantage of using the bending members described herein is that these members do not generate large amounts of particles, especially when compared to friction joints. Since the particles can disrupt such an imprint lithography process, this provides an advantage for the imprint lithography process.

도9는 사전-교정 시스템에 결합되는 어셈블된 미세 방향측정 시스템을 도시한 것이다. 패턴닝된 템플릿(3700)은 제2 굴곡 부재(3128)의 부분인 템플릿 지지체(3130) 내에 위치된다. 제2 굴곡 부재(3128)는 실질적으로 직교 방향으로 제1 굴곡 부재(3126)에 결합된다. 제1 굴곡 부재(3124)는 결합 부재(3186 및 3184)를 통해서 굴곡 링(3124)에 결합된다. 굴곡 링(3124)은 상술된 바와 같이 베이스 플레이트(3122)에 결합된다. 9 shows an assembled fine orientation system coupled to a pre-calibration system. Patterned template 3700 is located within template support 3130, which is part of second flexure member 3128. The second bent member 3128 is coupled to the first bent member 3126 in a substantially orthogonal direction. The first bent member 3124 is coupled to the bent ring 3124 through coupling members 3186 and 3184. Flex ring 3124 is coupled to base plate 3122 as described above.

도10은 단면(3260)을 통해서 본 사전-교정 시스템의 단면도이다. 굴곡 링(3124)은 도10에 도시된 바와 같이 액츄에이터(3134)를 지닌 베이스 플레이트(3122)에 결합된다. 액츄에이터(3134)는 굴곡 링(3124)에 접촉하는 힘 검출기(force detector)(3135)에 결합되는 단부(3270)를 포함한다. 사용중에, 액츄에이터(3134)의 동작으로 인해 단부(3270)가 굴곡 링(3124)을 향하여 또는 이 링을 벗어나서 이동한다. 굴곡 링(3124)을 향한 단부(3270)의 이동이, 굴곡 링을 변형시키고 미세 방향측정 시스템이 Z-축을 따라서 기판을 향하도록 이동시킨다. 굴곡 링을 벗어나서 베이스(3270)를 이동시키면, 굴곡 링이 자신의 원래 형상으로 이동되고, 이 처리에서, 미세 방향측정 스테이지가 기판으로부터 벗어나서 이동된다. 10 is a cross-sectional view of the pre-calibration system seen through cross section 3260. Flex ring 3124 is coupled to base plate 3122 with actuator 3134 as shown in FIG. Actuator 3134 includes an end 3270 coupled to a force detector 3135 that contacts flexure ring 3124. In use, the end 3270 moves toward or out of the bend ring 3124 due to the operation of the actuator 3134. Movement of the end 3270 toward the bend ring 3124 deforms the bend ring and moves the microorientation system toward the substrate along the Z-axis. Moving the base 3270 out of the bend ring causes the bend ring to move to its original shape, and in this process, the microdirectional stage is moved off the substrate.

전형적인 임프린트 공정에서, 앞서 도면들에 도시된 바와 같이, 템플릿은 미세 방향측정 시스템에 결합된 템플릿 홀더내에 배치된다. 템플릿은 기판의 표면상의 액체에 접촉하도록 이동된다. 템플릿이 기판에 보다 근접하게 될 때 기판상의 액체의 압축은 저항력이 액체에 의해 템플릿상으로 가해지도록 한다. 이 저항력은 도9 및 도10에 도시된 바와 같이 미세 방향측정 시스템을 통해서 굴곡 링(3124)으로 전이된다. 굴곡 링(3124)에 대향하여 가해지는 이 힘은 또한 액츄에이터(3134)에 대한 저항력으로서 전이될 것이다. 액츄에이터(3134)에 대해 가해지는 저항력은 힘 센서(3135)를 사용하여 결정될 수 있다. 힘 센서(3135)는 액츄에이터(3134)에 결합되어, 액츄에이터(3135)에 가해지는 저항력이 사용중에 결정되고 제어되도록 할 수 있다.In a typical imprint process, as shown in the preceding figures, the template is placed in a template holder coupled to the micro orientation system. The template is moved to contact the liquid on the surface of the substrate. When the template comes closer to the substrate, the compression of the liquid on the substrate causes the resistive force to be applied onto the template by the liquid. This resistive force is transferred to the bend ring 3124 through the micro orientation system as shown in FIGS. 9 and 10. This force exerted against the bend ring 3124 will also be transferred as resistance to the actuator 3134. The resistance applied to the actuator 3134 can be determined using the force sensor 3135. The force sensor 3135 may be coupled to the actuator 3134 such that the resistive force applied to the actuator 3135 may be determined and controlled during use.

도11은 본원에 서술된 미세 방향측정부와 같은 미세 감결합된 방향측정 스테이지(fine decoupled orientation stage)의 동작 원리를 이해하는데 유용한, 전반적으로 (3300)으로 지정된 굴곡 모델을 도시한다. 굴곡 모델(3300)은 4개의 병렬 조인트, 즉 조인트(1, 2, 3 및 4)를 포함할 수 있는데, 이 조인트는 명목적 및 회전식 구성(nominal and rotated configurations)에서 4개의-바-링키지 시스템(four-bar-linkage system)을 제공한다. 라인(3310)은 조인트(1 및 2)의 정렬 축을 나타낸다. 라인(3312)은 조인트(3 및 4)의 정렬 축을 나타낸다. 각도(α1)는 템플릿(3700) 중앙을 통과한 수칙축 및 라인(3310)간의 각도를 나타낸다. 각도(α2)는 템플릿(3700)의 중앙을 통과한 수직축 및 라인(3310)간의 각도를 나타낸다. 어떤 실시예에서, 각도(α1 및 α2)가 선택되어, 컴플라이언트 정렬 축(compliant alignment axis)(또는 방향축)이 실질적으로 템플릿(3700) 표면에 놓이도록 한다. 미세 방향 변화에 대해서, 조인트(2 및 3)간의 견고한 바디(3314)는 지점(C)으로 도시된 축에 대해서 회전할 수 있다. 견고한 바디(3314)는 제2 굴곡 부재(3128)의 템플릿 지지체(3130)를 나타낼 수 잇다.FIG. 11 shows a curvature model designated generally 3300, useful for understanding the principle of operation of a fine decoupled orientation stage, such as the micro orientation described herein. Flexure model 3300 may include four parallel joints, joints 1, 2, 3, and 4, which are four-bar linkage systems in nominal and rotated configurations. (four-bar-linkage system). Line 3310 represents the alignment axis of joints 1 and 2. Line 3312 represents the alignment axis of joints 3 and 4. The angle α 1 represents the angle between the rule axis and the line 3310 passing through the center of the template 3700. Angle α 2 represents the angle between the vertical axis passing through the center of template 3700 and line 3310. In some embodiments, angles α 1 and α 2 are selected such that a compliant alignment axis (or direction axis) substantially lies on the template 3700 surface. With respect to the micro-direction change, the rigid body 3314 between the joints 2 and 3 can rotate about the axis shown by the point C. The rigid body 3314 may represent the template support 3130 of the second flexure member 3128.

미세 방향측정 시스템에 결합된 템플릿의 표면에서 실질적으로 측방향 모션이 전혀 없는 순수 경사 모션(tilting motions)을 발생시킨다. 굴곡 아암의 사용은 측 모션 또는 회전이 바람직하지 않는 방향에서 높은 강성을 갖고 필요한 방향측정 모션이 바람직한 방향에서 낮은 강성을 갖는 미세 방향측정 시스템을 제공할 수 있다. 그러므로, 미세 방향측정 시스템은 템플릿에 수직하고 템플릿에 평행한 방향에서 충분한 저항을 제공하여 기판에 대해 적절한 위치를 유시키면서, 템플릿 지지체및 템플릿을 템플릿의 표면에서의 피봇점에 대해 회전시킨다. 이 방식으로, 수동 방향측정 시스템은 템플릿에 대한 평행한 방향으로 템플릿의 방향측정을 위하여 사용된다. 용어 "수동"은 어떠한 사용자 또는 프로그램가능한 제어기 중재 없이 발생되는 모션이라 칭하는데, 즉 템플릿이 액체와 접촉함으로써 적절한 방향으로 시스템이 자체-보정된다. 능동 굴곡을 발생시키기 위하여 굴곡 아암을 모터로 제어하는 대안적인 실시예가 또한 구현될 수 있다. Generates tilting motions with virtually no lateral motion at the surface of the template coupled to the micro-orientation system. The use of flex arms can provide a fine directional system having high stiffness in directions where lateral motion or rotation is undesirable and low stiffness in directions where the required directional motion is desired. Therefore, the micro-orientation system rotates the template support and the template with respect to the pivot point at the surface of the template while providing sufficient resistance in the direction perpendicular to and parallel to the template to maintain a proper position relative to the substrate. In this way, a manual orientation system is used for orientation of the template in a direction parallel to the template. The term "manual" refers to motion that occurs without any user or programmable controller intervention, ie the system self-calibrates in the proper direction by contacting the template with the liquid. Alternative embodiments may also be implemented that control the flex arms with a motor to generate active flex.

미세 방향측정 스테이지의 모션은 액체와 직접 또는 간접 접촉함으로써 활성화될 수 있다. 미세 방향측정 스테이지가 수동인 경우, 일 실시예에서, 이 스테이지는 2개의 방향축에 대해서 가장 우세한 컴플라이언스(dominant compliance)를 갖도록 설계된다. 2개의 방향축은 서로 직교하여 놓이고 미세 방향측정 스테이지상에 배치된 임프린팅 부재의 임프린팅 표면상에 놓인다. 2개의 직교 비틀림 컴플라이언스 값(orthogonal torsional compliance values)은 대칭적인 임프린트 부재를 위하여 동일하게 되도록 설정된다. 수동 미세 방향측정 스테이지는 템플릿이 기판에 대해 평행하지 않을 때 템플릿의 방향을 변경시키도록 설계된다. 템플릿이 기판상의 액체와 접촉할 때, 굴곡 부재는 템플릿상에 발생되는 불균일한 액체 압력을 보상한다. 이와 같은 보상은 최소로 또는 지나치지 않게 실행될 수 있다. 게다가, 상술된 바와 같은 미세 방향측정 스테이지는 액체를 경화시키기 위한 충분히 긴 기간 동안 템플릿 및 기판 간에서 실질적으로 평행한 방향을 유지할 수 있다.The motion of the microdirectional stage can be activated by direct or indirect contact with the liquid. If the microdirectional stage is passive, in one embodiment, the stage is designed to have dominant compliance for the two direction axes. The two direction axes lie perpendicular to each other and on the imprinting surface of the imprinting member disposed on the microdirectional stage. The two orthogonal torsional compliance values are set to be the same for the symmetrical imprint member. The passive micro-orientation stage is designed to change the orientation of the template when the template is not parallel to the substrate. When the template is in contact with the liquid on the substrate, the flexure member compensates for the uneven liquid pressure generated on the template. Such compensation can be done minimally or not excessively. In addition, the microdirectional stage as described above can maintain a substantially parallel orientation between the template and the substrate for a sufficiently long period of time to cure the liquid.

임프린트 헤드(3100)는 도1에 도시된 바와 같이 임프린트 헤드 지지체(3910)에 설치된다. 이 실시예에서, 임프린트 헤드(3910)가 항상 고정된 위치에 유지되도록, 이 임프린트 헤드(3910)가 설치된다. 사용중에, X-Y 평면을 따른 모든 이동은 모션 스테이지(3600)에 의해 기판에 대해 수행된다.The imprint head 3100 is installed in the imprint head support 3910 as shown in FIG. 1. In this embodiment, this imprint head 3910 is installed so that the imprint head 3910 is always kept in a fixed position. In use, all movements along the X-Y plane are performed with respect to the substrate by the motion stage 3600.

모션 스테이지(3600)는 임프린트될 기판을 지지하고 사용중에 X-Y 평면을 따라서 기판을 이동시키는데 사용된다. 어떤 실시예에서, 모션 스테이지는 적어도 ±30nm의 정확도로, 바람직하게는 약 ±10nm의 정확도로 최대 수백 밀리미터까지의 거리에 걸쳐서 기판을 이동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 모션 스테이지는 도12에 도시된 바와 같이 캐리지(carriage)(3620)에 결합되는 기판 척(substrate chuck)(3610)을 포함한다. 캐리지(3620)는 마찰 베어링 시스템 또는 비마찰 베어링 시스템상의 베이스(3630)에 대해서 이동된다. 일 실시예에서, 공기 베어링을 포함하는 비마찰 베어링 시스템이 사용된다. 일 실시예에서, 캐리지(3620)는 공기층(즉, "공기 베어링")을 사용하여 모션 스테이지의 베이스(3630)위에 현수(suspend)되어 있다. 자기 또는 진공 시스템은 공기 베어링 레벨에 대해 카운터 베어링 힘(counter bearing force)을 제공하는데 사용될 수 있다. 자기 및 진공을 기반으로 한 시스템은 다양한 공급자로부터 상업적으로 입수가능하고, 어떠한 이와 같은 시스템도 임프린트 리소그래피 공정에 사용될 수 있다. 임프린트 리소그래피 공정에 적용될 수 있는 모션 스테이지의 한 예는 캘리포니아주 어바인에 소재하는 Newport Corporation로부터 상업적으로 입수가능한 Dynam YX 모션 스테이지이다. 이 모션 스테이지는 또한, 교정 스테이지와 유사한 팁 경사 스테이지(tip tilt stage)를 포함하여, 기판을 X Y 모션 평면과 거의 같은 높이로 할 수 있다. 이는 또한 하나 이상의 쎄타 스테이지(theta stages)를 포함하여 기판상의 패턴을 X Y 모션축으로 지향시킨다. Motion stage 3600 is used to support the substrate to be imprinted and to move the substrate along the X-Y plane during use. In some embodiments, the motion stage may move the substrate over a distance of up to several hundred millimeters with an accuracy of at least ± 30 nm, preferably with an accuracy of about ± 10 nm. In one embodiment, the motion stage includes a substrate chuck 3610 coupled to a carriage 3620 as shown in FIG. The carriage 3620 is moved relative to the base 3630 on the friction bearing system or the frictionless bearing system. In one embodiment, a non-friction bearing system is used that includes an air bearing. In one embodiment, the carriage 3620 is suspended over the base 3630 of the motion stage using an air layer (ie, "air bearing"). Magnetic or vacuum systems can be used to provide counter bearing forces for air bearing levels. Magnetic and vacuum based systems are commercially available from various suppliers, and any such system can be used in an imprint lithography process. One example of a motion stage that can be applied to an imprint lithography process is the Dynam YX motion stage, commercially available from Newport Corporation, Irvine, California. This motion stage can also include a tip tilt stage similar to the calibration stage, allowing the substrate to be approximately flush with the X Y motion plane. It also includes one or more theta stages to direct the pattern on the substrate to the X Y motion axis.

시스템(3900)은 또한, 경화성 액체를 기판상으로 디스펜스시키는데 사용되는 액체 디스펜스 시스템(liquid dispense system)을 포함한다. 액체 디스펜스 시스템은 시스템 바디에 결합된다. 일 실시예에서, 액체 디스펜스 시스템은 임프린트 헤드(3100)에 결합된다. 도3은 임프린트 헤드(3100)의 커버(3127)로부터 밖으로 신장되는 액체 디스펜스 시스템의 액체 디스펜서 헤드(liquid dispenser head)(2507)를 도시한다. 액체 디스펜스 시스템(3125)의 각종 부품이 임프린트 헤드(3100)의 커버(3127)내에 배치될 수 있다. System 3900 also includes a liquid dispense system that is used to dispense curable liquid onto a substrate. The liquid dispense system is coupled to the system body. In one embodiment, the liquid dispense system is coupled to the imprint head 3100. 3 shows a liquid dispenser head 2507 of the liquid dispense system extending out from the cover 3127 of the imprint head 3100. Various components of the liquid dispense system 3125 may be disposed within the cover 3127 of the imprint head 3100.

액체 디스펜스 시스템이 도13에 개요적으로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 액체 디스펜스 시스템은 액체 용기(2501)를 포함한다. 액체 용기(2501)는 활성 광 경화성 액체를 보관하도록 구성된다. 액체 용기(2501)는 입구관(2502)을 통해서 펌프(2504)에 결합된다. 입구 밸브(2503)는 액체 용기(2501) 및 펌프(2504)간에 위치되어, 입구관(2502)을 통과하는 흐름을 제어한다. 펌프(2504)는 출구관(2506)을 통해서 액체 디스펜서 헤드(2507)에 결합된다.A liquid dispense system is shown schematically in FIG. In one embodiment, the liquid dispense system includes a liquid container 2501. Liquid container 2501 is configured to store an active photocurable liquid. Liquid container 2501 is coupled to pump 2504 through inlet pipe 2502. An inlet valve 2503 is located between the liquid container 2501 and the pump 2504 to control the flow through the inlet tube 2502. Pump 2504 is coupled to liquid dispenser head 2507 through outlet tube 2506.

액체 디스펜스 시스템은 밑에 놓인 기판상으로 디스펜스되는 액체 량의 부피를 정확하게 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 액체 제어는 펌프(2504)로서 압전 밸브를 사용하여 성취된다. 압전 밸브는 코넷티컷주의 웨스트브룩에 소재하는 Lee Company로부터 상업적으로 입수가능하다. 사용중에, 경화성 액체는 입구관(2502)을 통해서 펌프(2504)로 이끌린다. 기판이 아래에 적절하게 위치될 때, 펌프(2504)는 동작되어, 소정 부피의 액체를 출구관(2506)으로 통과시킨다. 그 후, 액체는 액체 디스펜서 헤드(2507)를 통해서 기판상으로 디스펜스된다. 이 실시예에서, 액체 부피 제어는 펌프(2504)의 제어에 의해 성취된다. 개방 상태에서 폐쇄 상태로의 펌프의 급속한 스위칭은 제어된 량의 액체가 디스펜서 헤드(2507)로 전달되도록 한다. 펌프(2504)는 약 1μL 보다 작은 부피의 액체를 디스펜스하도록 구성된다. 펌프(2504)의 동작은 액적(drolets of liquid)또는 연속적인 액체의 패턴중 어느 하나를 기판상으로 디스펜스시킨다. 이 액적은, 개방 상태에서 폐쇄 상태로 펌프가 급속하게 순환됨으로써, 가해진다. 액체 스트림은 개방 상태에서 펌프에서 방출되고 기판을 액체 디스펜서 헤드 아래로 이동시킴으로써 기판상에서 발생된다. The liquid dispense system is configured to precisely control the volume of liquid volume dispensed onto the underlying substrate. In one embodiment, liquid control is accomplished using a piezoelectric valve as the pump 2504. Piezoelectric valves are commercially available from Lee Company, Westbrook, Connecticut. In use, the curable liquid is drawn to pump 2504 through inlet tube 2502. When the substrate is properly positioned below, the pump 2504 is operated to pass a volume of liquid through the outlet tube 2506. Thereafter, the liquid is dispensed onto the substrate through the liquid dispenser head 2507. In this embodiment, liquid volume control is achieved by the control of the pump 2504. Rapid switching of the pump from an open state to a closed state allows a controlled amount of liquid to be delivered to the dispenser head 2507. Pump 2504 is configured to dispense a volume of liquid less than about 1 μL. Operation of the pump 2504 dispenses either a droplet of liquid or a pattern of continuous liquid onto the substrate. This droplet is applied by rapidly circulating the pump from an open state to a closed state. The liquid stream exits the pump in the open state and is generated on the substrate by moving the substrate under the liquid dispenser head.

또 다른 실시예에서, 액체 부피 제어는 액체 디스펜서 헤드(2507)의 사용에 의해 성취될 수 있다. 이와 같은 시스템에서, 펌프(2504)는 경화성 액체를 액체 디스펜서 헤드(2507)에 공급하는데 사용된다. 부피가 정확하게 특정되는 액체의 작은 방울(drop)이 액체 디스펜싱 액츄에이터(liquid dispensing actuators)에 의해서 디스펜스된다. 액체 디스펜싱 액츄에이터의 예로서 마이크로-솔레노이드 밸브 또는 압전-작동되는 디스펜서를 들 수 있다. 압전-작동되는 디스펜서는 텍사스주 플라노에 소재하는 MicroFab Technologies, Inc.로부터 상업적으로 입수가능하다. 액체 디스펜싱 액츄에이터는 액체 디스펜서 헤드에 통합되어, 액체 디스펜스를 제어한다. 액체 디스펜싱 액츄에이터는 디스펜스되는 액체의 방울 당 액체의 약 50pL 내지 약 1000pL간에서 디스펜스하도록 구성된다. 액체 디스펜싱 액츄에이터를 지닌 시스템의 이점은 보다 빠른 디스펜스 시간 보다 정확한 부피 제어를 포함한다. 액체 디스펜싱 시스템은 또한, 2001년 7월 17일에 출원된 발명의 명칭이 "Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes"인 미국 특허 출원 제09/908,455호에 개시되어 있고, 이 특허 출원이 본원에 참조되어 있다.In yet another embodiment, liquid volume control may be accomplished by the use of a liquid dispenser head 2507. In such a system, pump 2504 is used to supply the curable liquid to the liquid dispenser head 2507. Small drops of liquid whose volume is precisely specified are dispensed by liquid dispensing actuators. Examples of liquid dispensing actuators include micro-solenoid valves or piezo-operated dispensers. Piezo-operated dispensers are commercially available from MicroFab Technologies, Inc., Plano, Texas. The liquid dispensing actuator is integrated in the liquid dispenser head to control the liquid dispense. The liquid dispensing actuator is configured to dispense between about 50 pL and about 1000 pL of liquid per drop of liquid dispensed. Advantages of systems with liquid dispensing actuators include more accurate volume control than faster dispensing times. Liquid dispensing systems are also disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 908,455, entitled "Method and System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes," filed July 17, 2001. Reference is made herein.

템플릿 및 기판 위치의 대충적인 결정은 선형 엔코더(예를 들어, 노출된 선형 엔코더)를 사용함으로써 결정된다. 엔코더는 0.01㎛ 정도의 대충적인 측정을 제공한다. 선형 엔코더는 이동 물체에 결합되는 스케일(scale) 및 바디에 결합되는 판독기를 포함한다. 이 스케일은 유리, 유리 세라믹, 및 강철을 포함한 각종 재료로 형성될 수 있다. 이 스케일은 판독기에 의해 판독되어 이동 물체의 상대적 또는 절대적 위치를 결정하는 다수의 마킹(markings)을 포함한다. 이 스케일은 종래 기술에 공지된 수단에 의해 모션 스테이지에 결합된다. 판독기는 본체에 결합되고 스케일에 광학적으로 결합된다. 일 실시예에서, 노출된 선형 엔코더가 사용될 수 있다. 엔코더는 단축 또는 2-축 평면 중 어느 하나를 따라서 모션 스테이지의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 노출된 2-축 선형 엔코더의 예로서 일리노이주 샤움버그에 소재하는 Heidenhain Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 PP 모델 엔코더를 들 수 있다. 일반적으로, 엔코더는 많은 상업적으로 입수가능한 X-Y 모션 스테이지로 구축된다. 예를 들어, Newport Corp로부터 상업적으로 입수가능한 Dynam YX 모션 스테이지는 시스템에 구축된 2-축 엔코더를 갖는다. Rough determination of template and substrate position is determined by using a linear encoder (eg an exposed linear encoder). The encoder provides rough measurements on the order of 0.01 μm. The linear encoder includes a scale coupled to the moving object and a reader coupled to the body. This scale can be formed from a variety of materials including glass, glass ceramics, and steel. This scale includes a number of markings read by the reader to determine the relative or absolute position of the moving object. This scale is coupled to the motion stage by means known in the art. The reader is coupled to the body and optically coupled to the scale. In one embodiment, an exposed linear encoder can be used. The encoder can be configured to determine the position of the motion stage along either a single axis or a two-axis plane. An example of an exposed two-axis linear encoder is a PP model encoder commercially available from Heidenhain Corporation, Schaumburg, IL. In general, encoders are built with many commercially available X-Y motion stages. For example, the Dynam YX motion stage, commercially available from Newport Corp, has a two-axis encoder built into the system.

Z-축을 따른 템플릿의 대충적인 위치는 또한 선형 엔코더에 의해서 결정된다. 일 실시예에서, 노출된 선형 엔코더는 템플릿의 위치를 측정하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 선형 엔코더의 스케일은 임프린트 헤드의 사전-교정 링(pre-calibration ring)에 결합된다. 대안적으로, 이 스케일은 템플릿 지지체(3130)에 직접 결합될 수 있다. 판독기는 바디에 결합되고 스케일에 광학적으로 결합된다. 템플릿의 위치는 엔코더를 사용함으로써 Z-축을 따라서 결정된다. The rough position of the template along the Z-axis is also determined by the linear encoder. In one embodiment, the exposed linear encoder can be used to measure the position of the template. In one embodiment, the scale of the linear encoder is coupled to the pre-calibration ring of the imprint head. Alternatively, this scale can be coupled directly to the template support 3130. The reader is coupled to the body and optically coupled to the scale. The position of the template is determined along the Z-axis by using an encoder.

어떤 실시예에서, 임프린트 리소그래피 공정 동안 템플릿 및 기판의 위치의 검출이 100nm 보다 작은 정확도로 공지될 필요가 있다. 고 분해능 반도체 공정에서 패턴닝된 템플릿에 대한 많은 형체들이 100nm 보다 작기 때문에, 이와 같은 제어는 이 형체들을 적절하게 정렬시키는데 중요하다. 일 실시예에서, 미세 위치 검출은 간섭계(interferometers)(예를 들어, 레이저 간섭계)를 사용하여 결정될 수 있다. In some embodiments, the detection of the position of the template and substrate during the imprint lithography process needs to be known with an accuracy of less than 100 nm. Since many shapes for patterned templates in high resolution semiconductor processes are smaller than 100 nm, such control is important for proper alignment of these shapes. In one embodiment, fine position detection can be determined using interferometers (eg, laser interferometers).

도42는 임프린트 리소그래피 공정 동안 결정될 수 있는 회전 및 이동 축을 도시한 것이다. 기판 위치는 XW 축, YW 축 및 ZW 축을 따라서 결정된다. 기판의 회전은 또한, X-축(αW), Y-축(βW) 및 Z-축(θW)에 대해서 결정될 수 있다. 유사하게, 템플릿의 위치는 X, Y 및 Z 축을 따라서 결정된다. 템플릿의 회전은 또한 X-축(αT), Y-축(βT) 및 Z-축(θT)에 대해서 결정될 수 있다. 템플릿과 기판을 정렬시키기 위하여, X, Y 및 Z 좌표뿐만 아니라 α, β 및 θ 각도가 정합되어야만 한다.Figure 42 illustrates a rotation and movement axis that can be determined during an imprint lithography process. The substrate position is determined along the X W axis, the Y W axis, and the Z W axis. The rotation of the substrate can also be determined about the X-axis (α W ), the Y-axis (β W ) and the Z-axis (θ W ). Similarly, the position of the template is determined along the X, Y and Z axes. The rotation of the template can also be determined about the X-axis (α T ), the Y-axis (β T ) and the Z-axis (θ T ). In order to align the template with the substrate, the angles α, β and θ must be matched as well as the X, Y and Z coordinates.

선형 엔코더는 템플릿 및 기판의 X-축, Y-축 및 Z-축 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 엔코더는 전형적으로 이들 축에 대한 회전 정보를 제공하지 않는다. 일 실시예에서, 간섭계는 템플릿 및 기판의 X-축 및 Y-축 위치와 회전각(α, β 및 θ)을 결정하는데 사용될 수 있다. 간섭계 기반으로 한 위치 검출 시스템이 도43에 개요적으로 도시되어 있다. 간섭계 시스템(4300)은 제1의 3축 레이저 간섭계(4310) 및 제2의 3축 레이저 간섭계(4320)를 포함한다. 미러(4330) 및 미러(4335)는 기판 및/또는 템플릿에 결합된다. 미러(4330) 및 미러(4335)는 광학적으로 제1 및 제2 레이저 간섭계 각각에 결합된다. 미러(4335)가 템플릿 및/또는 기판상에 배치되는 측면과 수직한 템플릿 및/또는 기판의 일부상에 미러(4330)가 위치된다. 이는 도43에 도시된 바와 같이 5개 정도의 모션을 실질적으로 동시에 결정한다. 제1 레이저 간섭계(4310)는 X-축 및 회전각(β 및 θ)을 따라서 기판 및/또는 템플릿의 위치를 감지할 것이다. 제2 레이저 간섭계(4320)는 Y-축 및 회전각(α 및 β)을 따라서 기판 및/또는 템플릿의 위치를 감지할 것이다. Linear encoders can be used to determine the X-axis, Y-axis and Z-axis positions of the template and substrate. However, such encoders typically do not provide rotational information about these axes. In one embodiment, an interferometer may be used to determine the X-axis and Y-axis positions and rotation angles α, β, and θ of the template and substrate. An interferometer based position detection system is schematically shown in FIG. Interferometer system 4300 includes a first three axis laser interferometer 4310 and a second three axis laser interferometer 4320. Mirror 4330 and mirror 4335 are coupled to the substrate and / or template. Mirror 4330 and mirror 4335 are optically coupled to the first and second laser interferometers, respectively. Mirror 4330 is positioned on a portion of the template and / or substrate that is perpendicular to the side where mirror 4335 is disposed on the template and / or substrate. This determines approximately five motions at the same time as shown in FIG. The first laser interferometer 4310 will sense the position of the substrate and / or template along the X-axis and rotation angles β and θ. The second laser interferometer 4320 will sense the position of the substrate and / or template along the Y-axis and rotation angles α and β.

임프린트 리소그래피 시스템(3900)에 사용하기 위한 간섭계 기반으로 한 위치 검출기(4400)의 실시예가 도44에 도시되어 있다. 위치 검출기(4400)는 시스템(3900)의 바디의 일부분에 설치된다. 예를 들어, 위치 검출기는 바디의 지지체(3930)에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 간섭계는 레이저를 기반으로 한다. 차동 또는 절대 간섭계중 어느 하나가 사용될 수 있다. 2개의 간섭계(4410 및 4415)는 템플릿을 위치 결정하는데 사용된다. 다른 2개의 간섭계(4420 및 4425)는 기판을 위치 결정하는데 사용된다. 일 실시예에서, 모든 간섭계는 3축 간섭계이다. 이 간섭계 배열을 사용하면, 템플릿 및 기판 둘 다를 5개 정도(예를 들어, X 및 Y 위치와 α, β 및 θ 회전) 이동시킨다. 레이저(4430)는 간섭계를 위한 광을 제공한다. 레이저로부터의 광은 광학 부품(4440)을 통해서 간섭계(4410, 4415, 4420, 및 4425)로 유도된다(주의: 모든 광학 부품이 참조되어 있는 것은 아니다). 광학 부품은 빔 스플리터 및 미러 시스템을 포함하여 레이저로부터의 광을 간섭계로 유도한다. 간섭계 시스템 및 적절한 광학 시스템은 여러 소스로부터 상업적으로 입수가능하다.An embodiment of an interferometer based position detector 4400 for use in the imprint lithography system 3900 is shown in FIG. 44. Position detector 4400 is installed in a portion of the body of system 3900. For example, the position detector may be installed on the support 3930 of the body. In one embodiment, the interferometer is based on a laser. Either differential or absolute interferometers can be used. Two interferometers 4410 and 4415 are used to position the template. The other two interferometers 4420 and 4425 are used to position the substrate. In one embodiment, all interferometers are triaxial interferometers. With this interferometer arrangement, both the template and the substrate are moved by about five (eg, X and Y positions and α, β and θ rotations). Laser 4430 provides light for the interferometer. Light from the laser is directed through the optical component 4440 to the interferometers 4410, 4415, 4420, and 4425 (note: not all optical components are referenced). Optical components include beam splitters and mirror systems to direct light from the laser to the interferometer. Interferometer systems and suitable optical systems are commercially available from several sources.

일 실시예에서, 공기 게이지(air gauge)(3135)는 도3에 도시된 바와 같이 임프린트 헤드(3100)에 결합될 수 있다. 공기 게이지(3135)는 모션 스테이지상에 배치된 기판이 실질적으로 기준 평면과 평행한지 여부를 결정하는데 사용된다. 본원에 사용된 바와 같은, "공기 게이지"를 표면을 향하여 지향되는 공기 스트림의 압력을 측정하는 장치라 한다. 기판이 공기 게이지(3135)의 출구 아래에 배치될 때, 기판이 공기 게이지(3135)의 출구로부터 떨어진 거리는 공기 게이지가 감지하는 압력에 영향을 미친다. 일반적으로, 공기 게이지로부터 기판이 더욱 멀리 떨어지면, 압력은 더욱 작게된다.In one embodiment, an air gauge 3135 may be coupled to the imprint head 3100 as shown in FIG. The air gauge 3135 is used to determine whether the substrate disposed on the motion stage is substantially parallel to the reference plane. As used herein, an "air gauge" is referred to as a device for measuring the pressure of an air stream directed towards the surface. When the substrate is placed below the outlet of the air gauge 3135, the distance the substrate is away from the outlet of the air gauge 3135 affects the pressure that the air gauge senses. In general, the further the substrate is from the air gauge, the smaller the pressure.

이와 같은 구성에서, 공기 게이지(3135)는 기판 표면 및 공기 게이지간의 거리의 변화로부터 발생되는 압력의 차를 결정하는데 사용될 수 있다. 공기 게이지(3135)를 기판의 표면을 따라서 이동시킴으로써, 공기 게이지는 각종 측정 지점에서 공기 게이지와 기판 표면간의 거리를 결정한다. 공기 게이지에 대한 기판의 평활도(planarity)는 각종 측정 지점에서 공기 게이지 및 기판간의 거리를 비교함으로써 결정된다. 기판상의 적어도 3개의 지점 및 공기 게이지 간의 거리는 기판이 평활한지를 결정하는데 사용된다. 거리가 실질적으로 동일하다면, 기판은 평활한 것으로 간주된다. 기판 및 공기 게이지 간에서 측정된 거리의 상당한 차이는 기판 및 공기 게이지간의 비평활 관계를 나타낸다. 이 비평활 관계는 기판의 비평활도 또는 기판의 경사로 인해 초래될 수 있다. 사용에 앞서, 기판의 경사는 보정되어, 기판 및 템플릿 간의 평활 관계를 확립한다. 팁 경사 스테이지를 사용하는 템플릿은 X Y 스테이지에 부착된다. 적절한 공기 게이지는 Senex Inc로부터 입수될 수 있다. In such a configuration, the air gauge 3135 can be used to determine the difference in pressure resulting from the change in distance between the substrate surface and the air gauge. By moving the air gauge 3135 along the surface of the substrate, the air gauge determines the distance between the air gauge and the substrate surface at various measurement points. The planarity of the substrate relative to the air gauge is determined by comparing the distance between the air gauge and the substrate at various measurement points. The distance between the air gauge and at least three points on the substrate is used to determine if the substrate is smooth. If the distances are substantially the same, the substrate is considered smooth. The significant difference in measured distance between the substrate and the air gauge indicates a non-smooth relationship between the substrate and the air gauge. This non-smooth relationship can be caused by either the non-smoothness of the substrate or the inclination of the substrate. Prior to use, the inclination of the substrate is corrected to establish a smooth relationship between the substrate and the template. The template using the tip tilt stage is attached to the X Y stage. Suitable air gauges can be obtained from Senex Inc.

공기 게이지의 사용중에, 기판 또는 템플릿은 공기 게이지의 측정 범위 내에 배치된다. 공기 게이지를 향하는 기판의 이동은 임프린트 헤드의 Z-축 이동 또는 모션 스테이지의 Z-축 이동 중 한 이동에 의해 성취될 수 있다. During use of the air gauge, the substrate or template is placed within the measurement range of the air gauge. Movement of the substrate toward the air gauge may be accomplished by either movement of the Z-axis movement of the imprint head or Z-axis movement of the motion stage.

임프린트 리소그래피 공정에서, 광 경화성 액체는 기판의 표면상에 배치된다. 패턴닝된 템플릿은 광 경화성 액체와 접촉하고, 활성 광은 광 경화성 액체에 가해진다. 본원에 사용된 바와 같은 "활성 광"은 화학적 변화에 영향을 미칠 수 있는 광을 의미한다. 활성 광은 자외선 광(예를 들어, 약 200nm 내지 약 400nm 간의 파장을 갖는 광), 화학광(actinic light), 가시광 또는 적외선 광을 포함할 수 있다. 일반적으로, 화학적 변화에 영향을 미칠 수 있는 어떤 광 파장은 활성으로서 분류될 수 있다. 화학적 변화는 다수의 형태로 나타날 수 있다. 화학적 변화는 중합반응 또는 가교 반응을 발생시키는 어떠한 화학 반응을 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 일 실시예에서, 활성 광은 조성물(composition)에 도달하기 전 템플릿을 통과한다. 이 방식으로, 광 경화성 액체는 경화되어, 템플릿 상에 형성되는 구조와 상보적인 구조를 형성한다. In an imprint lithography process, the photocurable liquid is disposed on the surface of the substrate. The patterned template is in contact with the photocurable liquid and active light is applied to the photocurable liquid. "Active light" as used herein means light that can affect chemical change. Actinic light may include ultraviolet light (eg, light having a wavelength between about 200 nm and about 400 nm), actinic light, visible light, or infrared light. In general, any light wavelength that may affect chemical change can be classified as active. Chemical changes can take many forms. Chemical changes may include, but are not limited to, any chemical reaction that results in a polymerization or crosslinking reaction. In one embodiment, the activating light passes through the template before reaching the composition. In this way, the photocurable liquid is cured to form a structure complementary to the structure formed on the template.

어떤 실시예에서, 활성 광원(3500)은 약 200nm 내지 약 400nm간의 파장을 갖는 광을 발생시킬 수 있는 자외선 광원이다. 활성 광원(3500)은 도1에 도시된 바와 같이 템플릿에 광학적으로 결합된다. 일 실시예에서, 활성 광원(3100)은 임프린트 헤드(3100)에 근접하여 위치된다. 임프린트 헤드(3100)는 도4에 도시된 미러(3121)를 포함하는데, 이 미러는 활성 광원으로부터의 광을 패턴닝된 템플릿으로 반사시킨다. 광은 임프린트 헤드(3100)의 바디 내의 개구를 통과하고 미러(3121)에 의해 반사되어 (3700)으로 향한다. 이 방식으로, 활성 광원은 임프린트 헤드(3100) 내에 배치됨이 없이 패턴닝된 템플릿을 방사한다. In some embodiments, active light source 3500 is an ultraviolet light source capable of generating light having a wavelength between about 200 nm and about 400 nm. The active light source 3500 is optically coupled to the template as shown in FIG. In one embodiment, the active light source 3100 is located in proximity to the imprint head 3100. Imprint head 3100 includes a mirror 3121 shown in FIG. 4, which reflects light from an active light source into a patterned template. Light passes through an opening in the body of the imprint head 3100 and is reflected by the mirror 3121 and directed to 3700. In this way, the active light source emits a patterned template without being disposed within the imprint head 3100.

대부분의 활성 광원은 사용중에 상당량의 열을 발생시킨다. 활성 광원(3500)이 임프린트 스트림(3500)에 너무 근접하면, 광원으로부터의 열은 임프린트 시스템의 바디를 향하여 방사되어 바디 부분의 온도를 증가시킬 수 있다. 많은 금속이 가열될 때 팽창되기 때문에, 임프린트 시스템의 바디의 일부분의 온도 증가는 바디를 팽창시킬 수 있다. 이 팽창은 서브-100nm 형체를 제조할 때 임프린트 시스템의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. Most active light sources generate significant amounts of heat during use. If the active light source 3500 is too close to the imprint stream 3500, heat from the light source may radiate towards the body of the imprint system to increase the temperature of the body portion. Because many metals expand when heated, an increase in temperature of a portion of the body of the imprint system can inflate the body. This expansion can affect the accuracy of the imprint system when manufacturing sub-100nm shapes.

일 실시예에서, 활성 광원은 바디로부터 충분한 거리를 두고 위치되어, 시스템 바디가 활성 광원(3500) 및 임프린트 헤드(3100)간에 개재하는 공기(intervening air)에 의해 활성 광원(3500)에 의해 발생되는 열로부터 절연되도록 한다. 도14는 임프린트 헤드(3100)에 광학적으로 결합되는 활성 광원(3500)을 도시한다. 활성 광원(3500)은 광원에 의해 발생되는 광을 임프린트 헤드(3100)를 향하여 투사하는 광학 시스템(3510)을 포함한다. 광은 광학 시스템(3510)으로부터 개구(3123)를 통해서 임프린트 헤드(3100)로 통과된다. 그 후, 광은 임프린트 헤드 내에 배치된 미러(3121)에 의해 임프린트 헤드(3110)에 결합되는 템플릿을 향하여 반사된다(도4 참조). 이 방식으로, 광원은 바디로부터 열적으로 절연된다. 적절한 광원은 캘리포니아주 산타클라라에 소재하는 OAI Inc로부터 입수할 수 있다. In one embodiment, the active light source is positioned at a sufficient distance from the body such that the system body is generated by the active light source 3500 by intervening air interposed between the active light source 3500 and the imprint head 3100. Keep away from heat. 14 shows an active light source 3500 optically coupled to the imprint head 3100. The active light source 3500 includes an optical system 3510 that projects light generated by the light source toward the imprint head 3100. Light passes from the optical system 3510 through the opening 3123 to the imprint head 3100. Thereafter, the light is reflected toward the template coupled to the imprint head 3110 by a mirror 3121 disposed in the imprint head (see FIG. 4). In this way, the light source is thermally insulated from the body. Suitable light sources can be obtained from OAI Inc. of Santa Clara, California.

하나 이상의 광학 측정 장치는 임프린트 헤드(3910) 및/또는 모션 스테이지(3920)에 결합될 수 있다. 일반적으로, 광학 측정 장치는 기판에 대한 템플릿의 위치 및/또는 방향을 결정하는 어떤 장치이다.One or more optical measurement devices may be coupled to the imprint head 3910 and / or the motion stage 3920. In general, an optical measuring device is any device that determines the position and / or orientation of a template with respect to a substrate.

도14를 참조하면, 템플릿을 통한 광학 촬상 시스템(3800)은 임프린트 헤드에 광학적으로 결합된다. 광학 촬상 시스템(3800)은 광학 촬상 장치(3810) 및 광학 시스템(3820)을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 촬상 장치(3810)는 CCD 현미경이다. 광학 촬상 시스템(300)은 임프린트 헤드를 통해서 템플릿에 광학적으로 결합된다. 기판이 패턴닝된 템플릿 아래에 배치될 때, 광학 촬상 시스템(3800)은 또한, 기판에 광학적으로 결합된다. 광학 촬상 시스템(3800)은 본원에 설명된 바와 같이 패턴닝된 템플릿 및 밑에 놓인 기판간의 배치 에러를 결정하는데 사용된다. 일 실시예에서, 미러(3121)(도4에 도시됨)는 임프린트 헤드 내에서 이동될 수 있다. 정렬 또는 광학 검사 공정 동안, 미러(3121)는 광학 촬상 시스템의 광학 경로 밖으로 이동된다. Referring to Figure 14, an optical imaging system 3800 through a template is optically coupled to the imprint head. Optical imaging system 3800 includes an optical imaging device 3810 and an optical system 3820. In one embodiment, the optical imaging device 3810 is a CCD microscope. Optical imaging system 300 is optically coupled to the template through an imprint head. When the substrate is disposed under the patterned template, the optical imaging system 3800 is also optically coupled to the substrate. Optical imaging system 3800 is used to determine placement errors between the patterned template and the underlying substrate as described herein. In one embodiment, the mirror 3121 (shown in FIG. 4) may be moved within the imprint head. During the alignment or optical inspection process, the mirror 3121 is moved out of the optical path of the optical imaging system.

광학 정렬 장치의 사용중에, 기판 또는 템플릿은 광학 촬상 시스템의 측정 범위(예를 들어, 시계) 내에 배치된다. 광학 촬상 시스템을 향한 기판의 모션은 임프린트 헤드의 Z-축 모션 또는 모션 스테이지의 Z-축 모션중 어느 하나에 의해 성취될 수 있다. During use of the optical alignment device, the substrate or template is placed within the measurement range (eg, field of view) of the optical imaging system. The motion of the substrate towards the optical imaging system can be achieved by either the Z-axis motion of the imprint head or the Z-axis motion of the motion stage.

부가적인 광학 촬상 장치는 임프린트 헤드에 결합되어 축이탈 위치(off-axis position) 내에서 기판을 관찰한다. 축이탈 위치는 활성 광원의 광 경로에 있지 않는 위치로서 본원에서 규정된다. 축이탈 광학 촬상 시스템(3830)은 도4에 도시된 바와 같이 임프린트 헤드(3100)에 결합된다. 축이탈 광학 촬상 시스템(3830)은 광학 촬상 장치(3832) 및 광학 시스템(3834)을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 촬상 장치(3810)는 CCD 현미경이다. 축이탈 촬상 시스템(3830)은 광학 경로에서 템플릿을 갖지 않고도 기판을 주사하도록 사용된다. 축이탈 광학 촬상 시스템(3830)은 본원에 서술된 바와 같이 축이탈 정렬 공정을 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 축이탈 광학 촬상 시스템(3830)은 템플릿을 기판과의 대충적인 정렬을 수행하도록 사용되는 반면에, 템플릿을 통한 광학 촬상 시스템(3800)은 템플릿을 기판과 미세 정렬시키는데 사용된다. 부가적인 축이탈 광학 시스템은 임프린트 헤드(3100)에 결합될 수 있다. 도12는 임프린트 헤드(3100)에 결합되는 부가적인 축이탈 광학 시스템(3840)을 도시한다. An additional optical imaging device is coupled to the imprint head to view the substrate within the off-axis position. Off-axis position is defined herein as a position that is not in the light path of the active light source. Off-axis optical imaging system 3830 is coupled to imprint head 3100 as shown in FIG. Off-axis optical imaging system 3830 includes an optical imaging device 3832 and an optical system 3834. In one embodiment, the optical imaging device 3810 is a CCD microscope. Off-axis imaging system 3830 is used to scan the substrate without having a template in the optical path. Off-axis optical imaging system 3830 can be used for off-axis alignment processes as described herein. In addition, off-axis optical imaging system 3830 is used to perform rough alignment of the template with the substrate, while optical imaging system 3800 through the template is used to fine align the template with the substrate. An additional off-axis optical system may be coupled to the imprint head 3100. 12 illustrates an additional off-axis optical system 3840 coupled to imprint head 3100.

부가적인 광학 촬상 장치는 모션 스테이지에 결합하여 템플릿을 관찰할 수 있다. 템플릿 광학 촬상 시스템(3850)은 도12에 도시된 바와 같이 모션 스테이지(3600)에 결합된다. 템플릿 광학 촬상 시스템(3850)은 광학 촬상 장치(3852) 및 광학 시스템(3854)을 포함한다. 일 실시예에서, 광학 촬상 장치(3852)는 CCD 현미경이다. 템플릿 광학 촬상 시스템(3850)은 템플릿의 벌크(bulk)를 통해서 주사하지 않고도 템플릿의 표면을 주사하도록 사용된다. 템플릿 광학 촬상 시스템(3830)은 본원에 서술된 바와 같은 축이탈 정렬 공정을 위하여 사용될 수 있다.The additional optical imaging device may be coupled to the motion stage to observe the template. Template optical imaging system 3850 is coupled to motion stage 3600 as shown in FIG. Template optical imaging system 3850 includes an optical imaging device 3852 and an optical system 3854. In one embodiment, the optical imaging device 3852 is a CCD microscope. Template optical imaging system 3850 is used to scan the surface of the template without scanning through the bulk of the template. Template optical imaging system 3830 can be used for off-axis alignment processes as described herein.

광학 촬상 시스템이 본원에 서술된 대안적인 시스템 실시예에 배치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 대안적인 시스템 실시예에서, 광학 촬상 시스템은 임프린트 헤드를 이동시키도록 구성된 모션 스테이지에 결합될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 기판은 광학 촬상 장치를 또한 포함하는 기판 지지체에 설치된다. It is to be understood that the optical imaging system may be deployed in alternative system embodiments described herein. For example, in an alternative system embodiment, the optical imaging system can be coupled to a motion stage configured to move the imprint head. In such an embodiment, the substrate is mounted to a substrate support that also includes an optical imaging device.

상술된 바와 같이, 광 경화성 액체는 기판상에 배치되고 템플릿은 임프린트 리소그래피 공정중에 액체와 접촉하게 된다. 경화성 액체는 저점성의 액체 단량체 용액이다. 적절한 용액은 약 0.01cps 내지 약 100cps(25℃에서 측정됨) 범위의 점성을 가질 수 있다. 저점성은 특히 고 분해능(예를 들어, 서브-100nm) 구조에 바람직하다. 저점성은 또한, 보다 빠르게 갭을 폐쇄시킨다. 게다가, 저점성은 저압으로 갭 에리어를 보다 빠르게 액체를 충전시킨다. 특히, 서브-50nm 레짐(regime)에서, 용액의 점성은 약 30cps 또는 이 보다 낮아야만 되며, 또는 보다 바람직하게는 약 5cps 보다 낮아(25℃에서 측정됨)야만 된다.As described above, the photocurable liquid is disposed on the substrate and the template is brought into contact with the liquid during the imprint lithography process. The curable liquid is a low viscosity liquid monomer solution. Suitable solutions may have a viscosity ranging from about 0.01 cps to about 100 cps (measured at 25 ° C.). Low viscosity is particularly desirable for high resolution (eg, sub-100 nm) structures. Low viscosity also closes the gap more quickly. In addition, the low viscosity fills the liquid faster in the gap area at low pressure. In particular, at a sub-50 nm regime, the viscosity of the solution should be about 30 cps or lower, or more preferably less than about 5 cps (measured at 25 ° C.).

다른 리소그래피 기술과 부닺치는 많은 문제들은 임프린트 리소그래피 공정에서 저점성의 광 경화성 액체를 사용함으로써 해결될 수 있다. 저점성의 광 경화성 액체의 패턴닝은 저점성의 광-감응성 액체를 사용함으로써 핫 엠보싱 기술에서 부닺치는 모든 문제들을 해결한다. 또한, 두껍고, 견고하며, 투과성(transparent)의 템플릿을 사용하면 보다 손쉽게 층간 정렬시킬 수 있다. 견고한 템플릿은 일반적으로, 액체 활성 광 및 정렬 마크 측정광 둘 다에 대해 투과성이다.Many problems with other lithography techniques can be solved by using low viscosity photocurable liquids in imprint lithography processes. Patterning of low viscosity photocurable liquids solves all the problems encountered in hot embossing technology by using low viscosity photo-sensitive liquids. In addition, the use of thick, robust, and transparent templates makes interlayer alignment easier. The rigid template is generally transparent to both liquid actinic light and alignment mark measurement light.

경화성 액체는 각종 중합성 재료로 이루어질 수 있다. 일반적으로, 임의의 광중합성 재료가 사용될 수 있다. 광중합성 재료는 단량체 및 광개시제의 혼합물을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 경화성 액체는 하나 이상의 상업적으로 입수가능한 부의 포토레지스트 재료(negative photoresist material)를 포함할 수 있다. 포토레지스트 재료의 점성은 적절한 용제로 액체 포토레지스트를 희석시킴으로써 감소될 수 있다.The curable liquid may be made of various polymerizable materials. In general, any photopolymerizable material may be used. The photopolymerizable material may comprise a mixture of monomers and photoinitiators. In some embodiments, the curable liquid may include one or more commercially available negative photoresist materials. The viscosity of the photoresist material can be reduced by diluting the liquid photoresist with a suitable solvent.

일 실시예에서, 적절한 경화성 재료는 단량체, 실릴화된 단량체(silylated monomer) 및 개시제를 포함한다. 가교제 및 디메틸 실록산 유도체가 또한 포함될 수 있다. 단량체는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체를 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 단량체의 예로서, 부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 단량체는 경화성 액체의 25 내지 50 중량 %로 구성된다. 단량체는 경화성 액체에서 광개시제의 적절한 가용성을 보장하도록 한다고 여겨진다. 또한, 단량체는 사용될 때 밑에 놓인 유기 운반층에 접착력을 제공한다라고 여겨진다.In one embodiment, suitable curable materials include monomers, silylated monomers, and initiators. Crosslinking agents and dimethyl siloxane derivatives may also be included. Monomers include, but are not limited to, acrylate and methacrylate monomers. Examples of monomers include, but are not limited to, butyl acrylate, methyl acrylate, methyl methacrylate, or mixtures thereof. The monomers consist of 25-50% by weight of the curable liquid. The monomers are believed to ensure proper solubility of the photoinitiator in the curable liquid. It is also believed that the monomer provides adhesion to the underlying organic transport layer when used.

경화성 액체는 또한, 실릴화된 단량체를 포함할 수 있다. 실릴화된 단량체는 일반적으로, 실리콘 그룹을 포함하는 중합성 화합물이다. 실릴화된 단량체의 분류는 실란 아크릴릴 및 실란 메타크릴릴 유도체를 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 특정 예로서 메타크릴옥시프로필 트리스(트리-메틸실록시) 실란 및 (3-아크릴옥시프로필)트리스(트리-메타옥시실록시)-실란을 들 수 있다. 실릴화된 단량체는 25 내지 50 중량%의 량으로 제공될 수 있다. 경화성 액체는 또한 디메틸 실록산 유도체를 포함할 수 있다. 디메틸 실록산 유도체의 예로서 메틸실록산 디메틸실록산 공중합체, 아크릴옥시프로필 메틸실록산 호모폴리머, 및 아크릴옥시 말단화된 폴리디메틸실록산을 들 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 디메틸 실록산 유도체는 약 0 내지 50 중량 %의 량으로 제공된다. 실릴화된 단량체 및 디메틸 실록산 유도체는 고 산소 에치 저항(etch resistance)을 경화된 액체에 부여할 수 있다. 게다가, 실릴화된 단량체 및 디메틸 실록산 유도체는 경화된 액체의 표면 에너지를 감소시켜 템플릿이 표면으로부터 방출되도록 하는 성능을 증가시키는 것으로 여겨진다. 본원에 목록화된 실릴화된 단량체 및 디메틸 실록산 유도체 모두는 Gelest Inc로부터 상업적으로 입수가능하다. Curable liquids may also include silylated monomers. The silylated monomers are generally polymeric compounds comprising silicon groups. Classification of silylated monomers includes, but is not limited to, silane acrylyl and silane methacrylyl derivatives. Specific examples include methacryloxypropyl tris (tri-methylsiloxy) silane and (3-acryloxypropyl) tris (tri-methoxyoxyoxy) -silane. The silylated monomers may be provided in amounts of 25 to 50 weight percent. Curable liquids may also include dimethyl siloxane derivatives. Examples of dimethyl siloxane derivatives include, but are not limited to, methylsiloxane dimethylsiloxane copolymers, acryloxypropyl methylsiloxane homopolymers, and acryloxy terminated polydimethylsiloxanes. Dimethyl siloxane derivative is provided in an amount of about 0 to 50% by weight. The silylated monomers and dimethyl siloxane derivatives can impart high oxygen etch resistance to the cured liquid. In addition, the silylated monomers and dimethyl siloxane derivatives are believed to increase the ability to reduce the surface energy of the cured liquid to allow the template to be released from the surface. Both the silylated monomers and dimethyl siloxane derivatives listed herein are commercially available from Gelest Inc.

자유 라디컬 반응(radical reaction)을 개시할 수 있는 어떤 재료가 개시제로서 사용될 수 있다. 경화성 재료의 활성 광 경화를 위해선, 개시제가 광개시제인 것이 바람직하다. 개시제의 예로서, 알파-하이드록시케톤(예를 들어, Ciba-Geigy Specialty Chemical Division as Irgacure 184로 판매되는, 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤) 및 아크릴포스핀 옥사이드 개시제(예를 들어, Ciba-Geigy Specialty Chemical Division as Irgacure 819로 판매되는, 페닐비스(2,4,6-트리메틸 벤졸) 포스핀 옥사이드)을 들 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. Any material capable of initiating a free radical reaction can be used as the initiator. For active light curing of the curable material, the initiator is preferably a photoinitiator. Examples of initiators include alpha-hydroxyketones (eg 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, sold as Ciba-Geigy Specialty Chemical Division as Irgacure 184) and acrylphosphine oxide initiators (eg Ciba- Phenylbis (2,4,6-trimethyl benzol) phosphine oxide, sold as Geigy Specialty Chemical Division as Irgacure 819), but is not limited thereto.

경화성 액체는 또한, 가교제를 포함할 수 있다. 가교제는 2개 이상의 중합성 그룹을 포함하는 단량체이다. 일 실시예에서, 다기능성 실록산 유도체가 가교제로서 사용될 수 있다. 다기능성 실록산 유도체의 예로서, 1, 3-비스(3-메타아크릴옥시프로필)-테트라메틸 디실록산을 들 수 있다.The curable liquid may also include a crosslinking agent. Crosslinkers are monomers comprising two or more polymerizable groups. In one embodiment, multifunctional siloxane derivatives can be used as crosslinking agents. As an example of a multifunctional siloxane derivative, 1, 3-bis (3-methacryloxypropyl)-tetramethyl disiloxane is mentioned.

일 실시예에서, 경화성 액체는 50 중량%의 n-부틸 아크릴레이트 및 50%의 (3-아크릴옥시프로필) 트리스-트리메틸실록산-실란의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 혼합물에 3 중량%의 1:1 Irgacure 819 및 Irgacure 184의 혼합물 및 5%의 가교제 1,3-비스(3-메타아크릴옥시프로필)-테트라메틸 디실록산이 첨가될 수 있다. 이 혼합물의 점성은 약 25℃에서 측정된 30cps 보다 작다. In one embodiment, the curable liquid may comprise a mixture of 50% by weight of n-butyl acrylate and 50% of (3-acryloxypropyl) tris-trimethylsiloxane-silane. To this mixture can be added 3% by weight of a mixture of 1: 1 Irgacure 819 and Irgacure 184 and 5% of the crosslinker 1,3-bis (3-methacryloxypropyl) -tetramethyl disiloxane. The viscosity of this mixture is less than 30 cps measured at about 25 ° C.

대안적인 실시예에서, 경화성 액체는 단량체, 산-생성 포토-에이전트 및 염기-생성 포토-에이전트로 형성될 수 있다. 단량체의 예로서 페놀릭 중합체 및 에폭시 수지를 들 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 산-생성 포토-에이전트는 활성 광으로 처리될 때 산을 방출하는 화합물이다. 이 생성된 산은 단량체의 중합반응을 촉진시킨다. 당업자에게 이와 같은 산-생성 첨가제가 공지되어 있으며, 사용되는 특정 산-생성 첨가제는 단량체 및 소망의 경화 조건을 따른다. 일반적으로, 산-새생 첨가제는 어떤 구현방식에선, 가시 또는 근 자외선(근 UV) 범위에 있는 1 파장(λ1)의 방사선에 감응되도록 선택된다. 예를 들어, 어떤 구현방식에서, 제1 파장(λ1)은 거의 400nm 또는 이 보다 길게되도록 선택된다. 염기-생성 포토-에이전트가 또한 단량체에 첨가된다. 염기-생성 포토-에이전트는 템플릿의 인터페이스 근처에서 단량체가 경화되는 것을 방지한다. 염기-생성 포토-에이전트는 제1 파장(λ1)의 방사선에 대해선 비활성이거나 실질적으로 비활성이지만, 제2 파장(λ2)의 방사선에 감응될 수 있다. 게다가, 제2 파장의 방사선이 주로 템플릿과의 인터페이스에서 단량체 표면 근처에서 흡수되도록 하고 경화성 액체 내로 매우 멀리 침투(penetrate)되지 않도록, 제2 파장(λ2)이 선택되어야 한다. 예를 들어, 어떤 구현방식에서, 딥 UV(deep UV) 범위에서 파장(λ2)을 갖는 방사선, 즉 약 190-280nm의 범위의 파장을 갖는 방사선에 감응하는 염기 생성 첨가제가 사용될 수 있다.In alternative embodiments, the curable liquid may be formed of monomers, acid-generating photo-agents and base-generating photo-agents. Examples of monomers include, but are not limited to, phenolic polymers and epoxy resins. Acid-generating photo-agents are compounds that emit an acid when treated with actinic light. This generated acid accelerates the polymerization of the monomers. Such acid-generating additives are known to those skilled in the art, and the particular acid-generating additive used depends on the monomer and the desired curing conditions. In general, the acid-neutral additive is selected in some embodiments to be sensitive to radiation of one wavelength (λ 1 ) in the visible or near ultraviolet (near UV) range. For example, in some implementations, the first wavelength λ 1 is selected to be nearly 400 nm or longer. Base-generating photoagents are also added to the monomers. The base-generating photoagent prevents the monomer from curing near the interface of the template. The base-generating photo-agent is inactive or substantially inactive with respect to radiation of the first wavelength λ 1 , but may be sensitive to radiation of the second wavelength λ 2 . In addition, the second wavelength λ 2 should be chosen so that the radiation of the second wavelength is mainly absorbed near the monomer surface at the interface with the template and does not penetrate very far into the curable liquid. For example, in some embodiments, base generating additives may be used that are sensitive to radiation having a wavelength λ 2 in the deep UV range, ie, radiation having a wavelength in the range of about 190-280 nm.

일 실시예를 따르면, 단량체, 산-생성 포토-에이전트 및 염기-생성 포토-에이전트를 포함하는 경화성 액체가 기판상으로 침착(deposit)된다. 템플릿은 경화성 액체와 접촉하게 된다. 그 후, 경화성 액체는 광의 제1 파장(λ1) 및 제2 파장(λ2)의 방사선에 거의 동시에 노출된다. 대안적으로, 경화성 액체는 제2 파장(λ2)의 방사선에 노출된 후, 제1 파장(λ1)의 방사선에 노출될 수 있다. 제2 파장(λ2)의 방사선에 경화성 액체를 노출시키면, 템플릿과의 인터페이스 근처에서 과다한 염기를 발생시킨다. 이 과다한 염기는 제1 파장(λ1)의 방사선에 경화성 액체가 노출됨으로써 발생되는 산을 중화시키도록 작용함으로써, 산이 경화성 액체를 경화시키는 것을 방지한다. 제2 파장(λ2)의 방사선이 경화성 액체 내로 얕게 침투되는 깊이를 가지면, 이 방사선에 의해 발생된 염기만이 템플릿과의 인터페이스에서 또는 이 근처에서 경화성 액체가 경화되는 것을 방지한다. 경화성 액체의 나머지는 경화성 액체전체에 걸쳐서 침투되는 보다 긴 파장 방사선(λ1)에 노출됨으로써 경화된다. 본원에 참조된 발명의 명칭이 "Planarization of Non-Planar Surfaces in Device Fabrication"인 미국 특허 제6,218,316호에 이 공정이 부가적으로 상세히 개시되어 있다.According to one embodiment, a curable liquid comprising monomers, acid-generating photo-agents and base-generating photo-agents is deposited onto a substrate. The template is in contact with the curable liquid. Thereafter, the curable liquid is exposed to the radiation at the first wavelength λ 1 and the second wavelength λ 2 of light almost simultaneously. Alternatively, the curable liquid may be exposed to radiation of the second wavelength λ 2 , followed by radiation of the first wavelength λ 1 . Exposure of the curable liquid to radiation of the second wavelength [lambda] 2 generates excessive base near the interface with the template. This excess base acts to neutralize the acid generated by exposure of the curable liquid to radiation of the first wavelength λ 1 , thereby preventing the acid from curing the curable liquid. If the radiation of the second wavelength λ 2 has a depth that penetrates shallowly into the curable liquid, only the base generated by this radiation prevents the curable liquid from curing at or near the interface with the template. The remainder of the curable liquid is cured by exposure to longer wavelength radiation λ 1 that penetrates throughout the curable liquid. This process is described in further detail in US Pat. No. 6,218,316, entitled "Planarization of Non-Planar Surfaces in Device Fabrication".

또 다른 실시예에서, 경화성 액체는 광감제를 포함하는데, 이 감광제는 예를 들어 딥 UV 방사선에 노출될 때 분해되어, 수소(H2), 질소(N2), 아산화질소(N2 O), 삼산화황(SO3), 아세틸렌(C2H2), 이산화탄소(CO2), 암모니아(NH 3) 또는 메탄(CH4)과 같은 하나 이상의 가스를 발생시킨다. 가시 또는 근 UV와 같은 제1 파장(λ1)의 방사선은 경화성 액체를 경화하도록 사용될 수 있고, 딥 UV 방사선(λ2)은 상술된 가스중 하나 이상의 가스를 발생시키도록 사용될 수 있다. 가스의 발생이 경화된 액체 및 템플릿 간의 인터페이스 근처에 국부 압력을 발생시켜, 경화된 액체로부터 템플릿의 분리를 촉진시킨다. 본원에 참조된 미국 특허 제6,218,316호에 이 공정이 부가적으로 상세히 개시되어 있다.In another embodiment, the curable liquid includes a photosensitizer, which is decomposed when exposed to deep UV radiation, for example, hydrogen (H 2 ), nitrogen (N 2 ), nitrous oxide (N 2 O). One or more gases such as sulfur trioxide (SO 3 ), acetylene (C 2 H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), ammonia (NH 3 ) or methane (CH 4 ). Radiation of the first wavelength λ 1 , such as visible or near UV, may be used to cure the curable liquid, and deep UV radiation λ 2 may be used to generate one or more of the gases described above. Generation of gas generates local pressure near the interface between the cured liquid and the template, facilitating separation of the template from the cured liquid. This process is described in additional detail in US Pat. No. 6,218,316, referenced herein.

또 다른 실시예에서, 경화성 액체는 광에 노출됨으로써 분해될 수 있는 중합체를 형성하도록 경화되는 단량체로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 이중 치환된 탄소 백본(doubly substituted carbon backbone)을 지닌 중합체가 기판상에 침착된다. 템플릿이 경화성 액체와 접촉된 후, 경화성 액체는 제1 파장(λ1)(예를 들어, 400nm 보다 크다)의 방사선 및 딥 UV 범위에서 제2 파장(λ2)에 노출된다. 제1 파장의 방사선은 경화성 액체를 경화시키도록 작용한다. 경화성 액체가 제2 파장(λ2)에 노출될 때, 치환된 카본 원자에서 분열(scission)이 발생된다. 딥 UV 방사선이 경화성 액체내로 깊게 침투하지 못하기 때문에, 중합체는 템플릿과의 인터페이스 근처에서만 분해된다. 템플릿으로부터 경화된 액체의 분해된 표면의 분리를 촉진시킨다. 중합체의 광-분해성을 촉진시키는 다른 기능성 그룹이 또한 사용될 수 있다. 본원에 참조된 미국 특허 제6,218,316호에는 이 공정이 부가적으로 상세히 개시되어 있다.In another embodiment, the curable liquid may be comprised of monomers that are cured to form a polymer that can be degraded by exposure to light. In one embodiment, a polymer with a double substituted carbon backbone is deposited on the substrate. After the template is in contact with the curable liquid, the curable liquid is exposed to a second wavelength λ 2 in the radiation and deep UV range of the first wavelength λ 1 (eg, greater than 400 nm). The radiation of the first wavelength acts to cure the curable liquid. When the curable liquid is exposed to the second wavelength λ 2 , cleavage occurs at the substituted carbon atoms. Since deep UV radiation does not penetrate deep into the curable liquid, the polymer decomposes only near the interface with the template. Promote the separation of the degraded surface of the cured liquid from the template. Other functional groups that promote the photo-degradability of the polymer can also be used. US Pat. No. 6,218,316, referenced herein, discloses this process in additional detail.

각종 실시예에서, 임프린트 리소그래피 템플릿은 광학 리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 이온 빔 리소그래피, x-레이 리소그래피, 초자외선 리소그래피, 주사 탐침 리소그래피(scanning probe lithography), 집속된 이온 빔 밀링, 간섭계 리소그래피, 에픽택셜 성장, 박막 침착(thin film deposition), 화학적 에치, 플라즈마 에치, 이온 밀링, 반응성 이온 에치 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 국한되지 않는 공정을 사용하여 제조된다. 패터닝된 템플릿 제조 방법이 본원에 참조되고 Voison이 2002년 5월 1일에 출원한 발명의 명칭이 "Methods of Manufacturing a Lithography Template"인 미국 특허 출원 제10/136,138에 개시되어 있다. In various embodiments, the imprint lithography template may include optical lithography, electron beam lithography, ion beam lithography, x-ray lithography, ultraviolet lithography, scanning probe lithography, focused ion beam milling, interferometric lithography, epitaxial growth And thin film deposition, chemical etch, plasma etch, ion milling, reactive ion etch or combinations thereof. A method of manufacturing a patterned template is described herein and disclosed in US Patent Application No. 10 / 136,138, entitled "Methods of Manufacturing a Lithography Template," filed on May 1, 2002 by Voison.

일 실시예에서, 임프린트 리소그래피 템플릿은 실질적으로 활성 광에 대해 투과성이다. 템플릿은 하부 표면을 지닌 바디를 포함한다. 템플릿은 또한, 바디의 최상부 표면을 향하여 신장되는 하부 표면상에 다수의 리세스를 포함한다. 이 리세스의 적어도 일부가 약 250nm 보다 작은 형체 크기를 갖지만, 이 리세스는 어떤 적절한 크기로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the imprint lithography template is substantially transparent to actinic light. The template includes a body with a lower surface. The template also includes a plurality of recesses on the bottom surface extending towards the top surface of the body. At least a portion of this recess has a shape size smaller than about 250 nm, but this recess may be of any suitable size.

임프린트 리소그래피 공정에 대해서, 템플릿의 내구성 및 템플릿의 방출 특성은 중요할 수 있다. 일 실시예에서, 템플릿은 석영으로 형성된다. 템플릿을 형성하기 위하여, 실리콘 게르마늄 탄소, 갈륨 나이트리드, 실리콘 게르마늄, 사파이어, 갈륨 비소, 에픽택셜 실리콘, 폴리실리콘, 게이트 옥사이드, 실리콘 다이옥사이드 또는 이들의 배합물을 포함하지만 이에 국한되지 않는 다른 재료가 사용될 수 있다. 템플릿은 또한, 정렬 마킹과 같은 검출가능한 형체를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 검출가능한 형체는 SiOX로 형성될 수 있는데, 여기서 X는 2 보다 작다. 어떤 실시예에서, X는 약 1.5이다. 또 다른 실시예에서, 검출가능한 형체는 몰리브덴 실리사이드로 형성될 수 있다. SiOX 및 몰리브덴 실리사이트는 중합성 액체를 경화시키는데 사용되는 광에 광학적으로 투과성이다. 그러나, 2가지 재료는 실질적으로 가시광에 대해 불투과성이다. 이들 재료를 사용하면, 정렬 마크가 밑에 놓인 기판이 경화되는 것을 방해하지 않는 템플릿 상에 생성된다.For an imprint lithography process, the durability of the template and the release characteristics of the template can be important. In one embodiment, the template is formed of quartz. To form the template, other materials can be used, including but not limited to silicon germanium carbon, gallium nitride, silicon germanium, sapphire, gallium arsenide, epitaxial silicon, polysilicon, gate oxide, silicon dioxide, or combinations thereof. have. The template can also be used to form a detectable shape, such as alignment markings. For example, the detectable shape may be formed of SiO X , where X is less than two. In some embodiments, X is about 1.5. In yet another embodiment, the detectable form may be formed of molybdenum silicide. SiO X and molybdenum silicide are optically transmissive to the light used to cure the polymerizable liquid. However, the two materials are substantially impermeable to visible light. Using these materials, alignment marks are created on the template that do not prevent the underlying substrate from curing.

상술된 바와 같이, 템플릿은 표면 처리 재료로 처리되어, 템플릿 표면상에 얇은 층을 형성한다. 표면 처리 공정은 저 표면 에너지 코팅을 생성시키도록 최적화된다. 이와 같은 코팅은 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플릿을 준비하는데 사용된다. 처리된 템플릿은 처리되지 않은 템플릿에 대한 바람직한 방출 특성을 갖는다. 처리된 템플릿 표면은 약 65dynes/cm이상의 표면 자유 에너지를 갖는다. 본원에 서술된 처리 절차는 고 레벨의 내구성을 나타내는 표면 처리층을 생성시킨다.표면 처리층의 내구성은 표면 처리층을 교체하지 않고도, 템플릿이 수많은 임프린트에 사용되게 한다. 어떤 실시예에서, 표면 처리층은 25℃에서 측정된 보다 낮은 표면의 표면 자유 에너지를 약 40dynes/cm 보다 작게 감소시키거나 어떤 경우에 약 20dynes/cm 보다 작게 감소시킨다.As mentioned above, the template is treated with a surface treatment material to form a thin layer on the template surface. The surface treatment process is optimized to produce a low surface energy coating. Such a coating is used to prepare an imprint template for imprint lithography. Treated templates have desirable release properties for untreated templates. The treated template surface has a surface free energy of at least about 65 dynes / cm. The treatment procedures described herein create a surface treatment layer that exhibits a high level of durability. The durability of the surface treatment layer allows the template to be used for numerous imprints without replacing the surface treatment layer. In some embodiments, the surface treatment layer reduces the surface free energy of the lower surface measured at 25 ° C. to less than about 40 dynes / cm or in some cases to less than about 20 dynes / cm.

일 실시예에서, 표면 처리층은 물과 알킬실란, 플루오르알킬실란 또는 플루오르알킬트리클로로실란의 반응 산출물로 형성된다. 이 반응은 패턴닝된 템플릿의 표면상에 실리네이트된 코팅층을 형성한다. 예를 들어, 실리네이트된 표면 처리층은 물과 트리데카플루오르-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸 트리클로로실란의 반응 산출물로부터 형성된다. 표면 처리층은 액상 공정 또는 기상 공정중 어느 한 공정을 통해서 형성된다. 액상 공정에서, 기판은 프리커서(precursor)의 용액 또는 용제에 담겨진다. 기상 공정에서, 프리커서는 비활성 캐리어 가스를 통해서 전달된다. 액상 처리에 사용하기 위한 순수 무수물의 용제를 얻는 것이 곤란할 수 있다. 처리중에 벌크 상(bulk phase)의 물은 덩어리로 침착(clump deposition)될 수 있는데, 이것이 코팅의 최종 품질 또는 커버리지에 나쁜 영향을 미친다. 기상 공정의 실시예에서, 템플릿은 진공실에 배치되는데, 그 후 이 진공실은 순환-세척(cycle-purge)되어 과다한 물을 제거한다. 그러나, 일부 흡수된 물은 템플릿의 표면상에 여전히 남게된다. 그러나, 소량의 물은 코팅을 형성하는 표면 반응을 개시시키는데 필요로 되는 것으로 여겨진다. 이 반응은 다음식으로 설명될 수 있다.In one embodiment, the surface treatment layer is formed from the reaction output of water with an alkylsilane, fluoroalkylsilane or fluoroalkyltrichlorosilane. This reaction forms a silicided coating layer on the surface of the patterned template. For example, the silinated surface treatment layer is formed from the reaction output of water and tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl trichlorosilane. The surface treatment layer is formed through either a liquid phase process or a gas phase process. In the liquid phase process, the substrate is immersed in a solution or solvent of a precursor. In the gas phase process, the precursor is delivered through an inert carrier gas. It may be difficult to obtain a solvent of pure anhydride for use in liquid treatment. During the process, the bulk phase of the water may deposit into a clump, which adversely affects the final quality or coverage of the coating. In an embodiment of the gas phase process, the template is placed in a vacuum chamber, which is then cycle-purged to remove excess water. However, some absorbed water still remains on the surface of the template. However, small amounts of water are believed to be needed to initiate the surface reactions that form the coating. This reaction can be explained by the following equation.

R-SiCl3 + 3H2O => R - Si(OH)3 + 3HClR-SiCl 3 + 3H 2 O => R-Si (OH) 3 + 3HCl

반응을 촉진시키기 위하여, 템플릿은 온도 제어 척(chuck)을 통해서 소망 반응 온도로 된다. 그 후, 프리커서가 정해진 시간 동안 반응실로 공급된다. 템플릿 온도, 프리커서 농도, 흐름 기하학형태(flow geometries) 등과 같은 반응 파라미터가 특정 프리커서와 템플릿 기판 조합에 맞춰진다. 이들 조건을 제어함으로써, 표면 처리층의 두께가 제어된다. 표면 처리층의 두께는 최소값으로 유지되어, 표면 처리층과 형체 크기의 간섭을 최소화한다. 일 실시예에서, 표면 처리층의 단층(monolayer)이 형성된다.To facilitate the reaction, the template is brought to the desired reaction temperature via a temperature control chuck. Thereafter, the precursor is supplied to the reaction chamber for a predetermined time. Reaction parameters such as template temperature, precursor concentration, flow geometries and the like are tailored to the specific precursor and template substrate combination. By controlling these conditions, the thickness of the surface treatment layer is controlled. The thickness of the surface treatment layer is kept at a minimum value, minimizing interference of the surface treatment layer with the shape size. In one embodiment, a monolayer of the surface treatment layer is formed.

일 실시예에서, 템플릿의 하부 표면상의 리세스와 관련된 적어도 2개의 별도의 깊이가 존재한다. 도20A 및 도20B는 2개의 깊이를 갖는 리세스를 지닌 패턴닝된 템플릿의 상면 및 단면을 각각 도시한 것이다. 도20A 및 도20B를 참조하면, 템플릿은 하나 이상의 패턴닝 에리어(401)를 포함한다. 이와 같은 실시예에서, 제1 상대적으로 얕은 깊이는 도20B에 도시된 바와 같이 템플릿의 패턴닝 에리어내의 리세스와 관련된다. 패턴닝 에리어는 템플릿의 패턴닝 동안 복제되는 에리어를 포함한다. 패턴닝 에리어는 템플릿의 에지(407)에 의해 한정된 영역 내에 위치된다. 외부 영역(409)은 패턴닝 에리어들중 어떤 에리어의 외부 에지로부터 템플릿의 에지로 신장되는 영역으로 한정된다. 외부 영역은 패턴닝 에리어 내의 리세스의 깊이 보다 실질적으로 큰 깊이를 갖는다. 여기서, 템플릿의 주변은 외부 영역(409)에 의해 한정된 패턴닝 에리어로 한정된다. 도20A에 도시된 바와 같이, 4개의 패턴닝 에리어는 템플릿에 의해 한정되는 에리어 내에 위치된다. 이 패턴닝 에리어는 외부 영역(409)에 의해 템플릿의 에지(407)로부터 분리된다. 템플릿의 "주변"은 패턴닝 에리어의 에지(403a, 403b, 403c, 403d, 403e, 403f, 403g, 및 403h)에 의해 한정된다. In one embodiment, there are at least two separate depths associated with the recesses on the bottom surface of the template. 20A and 20B show top and cross-section, respectively, of a patterned template with two depth recesses. 20A and 20B, the template includes one or more patterning areas 401. In such an embodiment, the first relatively shallow depth is associated with a recess in the patterning area of the template as shown in FIG. 20B. The patterning area includes an area that is duplicated during patterning of the template. The patterning area is located within the area defined by the edge 407 of the template. Outer region 409 is defined as the region extending from the outer edge of any of the patterning areas to the edge of the template. The outer region has a depth substantially greater than the depth of the recess in the patterning area. Here, the periphery of the template is defined by the patterning area defined by the outer area 409. As shown in Fig. 20A, four patterning areas are located within an area defined by a template. This patterning area is separated from the edge 407 of the template by the outer area 409. The "periphery" of the template is defined by the edges 403a, 403b, 403c, 403d, 403e, 403f, 403g, and 403h of the patterning area.

패턴닝 에리어는 경계 영역(405)에 의해 서로로부터 분리될 수 있다. 경계 영역은 패턴닝 에리어의 리세스 보다 큰 깊이를 갖는 패턴닝 에리어 간에 위치되는 리세스이다. 후술되는 바와 같이, 2개의 경계 영역 및 외부 영역은 패턴닝 영역사이에 또는 패턴닝 에리어의 주변을 넘어서 액체가 흐르는 것을 방지한다.The patterning areas may be separated from each other by the boundary regions 405. The boundary area is a recess located between the patterning areas having a depth greater than that of the patterning area. As described below, the two boundary regions and the outer region prevent liquid from flowing between the patterning regions or beyond the perimeter of the patterning area.

템플릿의 설계는 사용되는 리소그래피 공정 유형에 따라서 선택된다. 예를 들어, 정의 임프린트 리소그래피를 위한 템플릿은 기판상에 불연속 막을 형성하도록 설계된다. 일 실시예에서, 도15에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구조의 깊이가 패턴닝 영역을 형성하는 사용되는 구조의 깊이와 비교하여 상대적으로 크게되도록, 템플릿(12)이 형성된다. 사용중에, 템플릿(12)은 기판(20)에 대해 원하는 만큼 이격되어 배치된다. 이와 같은 실시예에서, 템플릿(12)의 하부 표면(536) 및 기판(20)간의 갭(h1)은 리세스된 표면(534) 및 기판(20)간의 갭(h2) 보다 훨씬 작다. 예를 들어, h1은 약 200nm 보다 작을 수 있는 반면에, h2는 약 10,000nm 보다 클 수 있다. 템플릿이 기판(20)상의 액체(40)와 접촉할 때, 액체(40)는 리세스된 표면(534) 아래의 영역에서 방출되어 (도16에 도시된 바와 같이)하부 표면(536) 및 기판(20)간의 갭을 충전한다. 표면 에너지 및 모세관 힘(capillary forces)의 조합이 액체를 보다 큰 리세스로부터 보다 협소한 영역으로 유도한다라고 여겨진다. h1이 감소될 때, 템플릿(12)에 의해 액체에 가해지는 힘은 하부 표면(536) 아래로 액체를 이끄는 모세관 힘을 넘어설 수 있다. 이들 힘은 리세스된 표면(534) 아래의 에리어로 액체를 확산시킨다. 액체가 리세스(532)내로 확산되는 것을 방지하는 h1의 최소값을 본원에서 "최소 막 두께"라 한다. 게다가, h1이 증가될 때, 모세관 힘이 감소되어, 결국 액체를 보다 깊은 리세스된 영역으로 확산시킨다. 보다 깊은 리세스된 영역으로 액체가 흐르는 것을 방지할 정도로 모세관 힘이 충분하게 되는 h1의 최대값은 본원에서 "최대 막 두께"로 공지되어 있다.The design of the template is chosen depending on the type of lithography process used. For example, templates for positive imprint lithography are designed to form discrete films on a substrate. In one embodiment, as shown in Figure 15, the template 12 is formed such that the depth of one or more structures is relatively large compared to the depth of the structure used to form the patterning area. In use, the template 12 is disposed spaced apart from the substrate 20 as desired. In such an embodiment, the gap h 1 between the lower surface 536 of the template 12 and the substrate 20 is much smaller than the gap h 2 between the recessed surface 534 and the substrate 20. For example, h 1 may be less than about 200 nm, while h 2 may be greater than about 10,000 nm. When the template is in contact with the liquid 40 on the substrate 20, the liquid 40 is released in the area below the recessed surface 534 (as shown in FIG. 16) and the lower surface 536 and the substrate. Fill the gap between the 20. It is believed that the combination of surface energy and capillary forces lead the liquid from the larger recess to the narrower region. When h 1 is reduced, the force exerted by the template 12 on the liquid may exceed the capillary force that draws the liquid below the lower surface 536. These forces diffuse liquid into the area below the recessed surface 534. The minimum value of h 1 that prevents the liquid from diffusing into the recess 532 is referred to herein as the "minimum film thickness." In addition, when h 1 is increased, the capillary force decreases, eventually spreading the liquid into the deeper recessed area. The maximum value of h 1 at which the capillary force is sufficient to prevent liquid from flowing into the deeper recessed area is known herein as the “maximum film thickness”.

도17 및 도18에 도시된 바와 같이, 각종 실시예에서, 기판(20)상에 배치된 경화성 액체가 템플릿(12)의 주변(412)을 넘어서 흐르는 것을 방지하도록, 템플릿(12)이 형성된다. 도17에 도시된 실시예에서, 높이(h1)는 기판(20)으로부터 얕은 리세스된 표면까지 측정된다. 얕은 리세스된 표면(552)은 템플릿(12)의 주변으로 신장된다. 따라서, 템플릿의 에지는 높이(h2)를 형성하고 높이(h1)와 비교하여 사실상 무한대이다. 도18에 도시된 실시예에서, 깊은 리세스는 템플릿(12)의 외부 에지에 형성된다. 높이(h2)는 기판(20) 및 깊은 리세스된 표면(554)간에서 측정된다. 높이(h1)는 기판(20) 및 얕은 리세스된 표면(552)간에서 또 다시 측정된다. 어느 한 실시예에서, 높이(h2)는 높이(h1) 보다 훨씬 크다. h1이 충분히 작다면, 활성 광 경화성 액체는 경화제가 가해지는 동안 템플릿(12) 및 기판(20)간의 갭에 유지된다. 깊게 리세스된 부분은 특히, 본원에 서술된 스텝 및 반복 공정(step and repeat process)에서 액체를 가두는데 유용하다.As shown in FIGS. 17 and 18, in various embodiments, the template 12 is formed to prevent the curable liquid disposed on the substrate 20 from flowing beyond the perimeter 412 of the template 12. . In the embodiment shown in FIG. 17, the height h 1 is measured from the substrate 20 to the shallow recessed surface. The shallow recessed surface 552 extends around the template 12. Thus, the edge of the template forms a height h 2 and is virtually infinite compared to the height h 1 . In the embodiment shown in Figure 18, a deep recess is formed in the outer edge of the template 12. The height h 2 is measured between the substrate 20 and the deep recessed surface 554. The height h 1 is measured again between the substrate 20 and the shallow recessed surface 552. In one embodiment, the height h 2 is much greater than the height h 1 . If h 1 is sufficiently small, the active photocurable liquid is maintained in the gap between the template 12 and the substrate 20 while the curing agent is applied. Deeply recessed portions are particularly useful for confining liquids in the step and repeat processes described herein.

일 실시예에서, 템플릿(12) 및 기판(20) 각각은 하나 이상의 정렬 마크를 갖는다. 정렬 마크는 템플릿(12) 및 기판(20)을 정렬시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 촬상 장치(예를 들어, 현미경, 카메라, 촬상 어레이, 등)는 정렬 마크의 정렬을 결정하는데 사용된다.In one embodiment, template 12 and substrate 20 each have one or more alignment marks. The alignment mark can be used to align the template 12 and the substrate 20. For example, one or more optical imaging devices (eg, microscopes, cameras, imaging arrays, etc.) are used to determine the alignment of alignment marks.

어떤 실시예에서, 템플릿상의 정렬 마크는 실질적으로 활성 광에 대해 투과성이 될 수 있다. 대안적으로, 정렬 마크는 실질적으로, 정렬 마크 검출광에 대해선 불투과성이다. 본원에 사용된 바와 같이, 정렬 마크 검출광 및 다른 측정과 분석용으로 사용되는 광을 "분석광"이라 한다. 일 실시예에서, 분석광은 가시광 및/또는 적외선광을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 정렬 마크는 바디의 재료와 다른 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 정렬 마크는 SiOx로부터 형성될 수 있는데, 여기서 x는 약 1.5이다. 또 다른 예에서, 정렬 마크는 몰리브덴 실리사이드로 형성될 수 있다. 대안적으로, 정렬 마크는 바디의 표면상에 에칭되는 다수의 라인을 포함할 수 있다. 이 라인은 실질적으로 활성 광을 확산시키도록 구성되지만, 분석광하에서 분석가능한 마크를 발생시킨다.In some embodiments, the alignment mark on the template may be substantially transmissive for actinic light. Alternatively, the alignment mark is substantially impermeable to the alignment mark detection light. As used herein, alignment mark detection light and light used for other measurement and analysis is referred to as "analysis light". In one embodiment, the analysis light includes, but is not limited to, visible light and / or infrared light. The alignment mark may be formed of a material different from that of the body. For example, the alignment mark can be formed from SiO x , where x is about 1.5. In another example, the alignment mark may be formed of molybdenum silicide. Alternatively, the alignment mark may include a number of lines etched on the surface of the body. This line is substantially configured to diffuse actinic light, but generates an analytable mark under the analysis light.

각종 실시예에서, 상술된 바와 같은 하나 이상의 깊은 리세스는 템플릿 바디를 통해서 완전히 돌출되어 템플릿에서 개구를 형성한다. 이와 같은 개구의 이점은, 이들 개구가 사실상 각 개구에서 높이(h1)에 비해서 높이(h2)를 매우 크게한다는 것이다. 게다가, 어떤 실시예에서, 가압된 가스 또는 진공은 개구에 가해질 수 있다. 가압된 가스 또는 진공은 또한 액체를 경화시킨 후 하나 이상의 개구에 가해질 수 있다. 예를 들어, 가압된 가스는 박리 및 견인 공정(peel and pull process)의 부분에 따라서 경화된 후 가해져, 경화된 액체로부터 템플릿을 분리시키도록 지원한다.In various embodiments, one or more deep recesses as described above completely protrude through the template body to form openings in the template. The advantage of such openings is that they substantially increase the height h 2 compared to the height h 1 at each opening. In addition, in some embodiments, pressurized gas or vacuum may be applied to the opening. Pressurized gas or vacuum may also be applied to one or more openings after curing the liquid. For example, pressurized gas is applied after curing according to part of the peel and pull process, to help separate the template from the cured liquid.

일 실시예에서, 하나 이상의 정렬 마크는 패턴닝된 템플릿에 형성될 수 있다. 본원에 서술된 바와 같이, 템플릿에 형성된 정렬 마크는 기판상의 패턴닝된 에리어와 템플릿을 정렬시키도록 사용될 수 있다. 정렬 마크를 포함하는 템플릿의 일 실시예가 도45에 도시되어 있다. 패턴닝된 템플릿(4500)은 패턴닝된 에리어(4510), 정렬 마크(4520), 및 정렬 마크 패턴닝 에리어(4530)을 포함한다. 정렬 마크(4520)는 경계(4540 및 4542)에 의해 패턴닝 에리어(4510 및 4512)로부터 분리된다. 경계(4540 및 4542)는 정렬 마크의 깊이 보다 실질적으로 큰 깊이를 갖는다. 템플릿(4500)이 활성 광 경화성 액체(4560)와 접촉할 때, 액체는 패턴닝 에리어(4510 및 4512)로 확산되지만, 도45에 도시된 바와 같이 경계에 의해 정렬 마크(4520) 에리어로 확산되는 것이 방지된다. In one embodiment, one or more alignment marks may be formed in the patterned template. As described herein, alignment marks formed on the template can be used to align the template with the patterned area on the substrate. One embodiment of a template including alignment marks is shown in FIG. Patterned template 4500 includes patterned area 4510, alignment mark 4520, and alignment mark patterning area 4530. Alignment mark 4520 is separated from patterning areas 4510 and 4512 by boundaries 4540 and 4542. The boundaries 4540 and 4542 have a depth substantially greater than the depth of the alignment marks. When the template 4500 is in contact with the active photocurable liquid 4560, the liquid diffuses into the patterning areas 4510 and 4512, but is diffused into the alignment mark 4520 area by the boundary as shown in FIG. 45. Is prevented.

정렬 에리어로 활성 광 경화성 액체가 들어오는 것을 막으면, 정렬 측정을 행할 때 이점을 제공할 수 있다. 전형적인 정렬 절차동안, 광학 측정은 템플릿을 통해서 밑에 놓인 기판 정렬 마크(예를 들어, 정렬 마크(4550))까지 행해져, 정렬 마크가 정렬되는지 여부를 결정한다. 정렬 측정 동안 템플릿 및 기판 간의 액체의 존재는 광학 측정과 간섭할 수 있다. 전형적으로, 액체의 굴절율은 실질적으로 템플릿 재료와 유사하다. 액체가 정렬 영역으로 들어오는 것을 방지함으로써, 광학 정렬 기술은 간단화될 수 있고 정렬 시스템의 광학 요구조건은 감소될 수 있다.Preventing the active photocurable liquid from entering the alignment area can provide an advantage when making alignment measurements. During a typical alignment procedure, optical measurements are made through the template to underlying substrate alignment marks (eg, alignment marks 4550) to determine whether the alignment marks are aligned. The presence of liquid between the template and the substrate during the alignment measurement can interfere with the optical measurement. Typically, the refractive index of the liquid is substantially similar to the template material. By preventing liquid from entering the alignment area, the optical alignment technique can be simplified and the optical requirements of the alignment system can be reduced.

템플릿이 기판상에 형성될 다수의 층들중 한 층을 임프린트하는데 사용될 때, 템플릿이 밑에 놓인 기판과의 정렬을 위한 정렬 마크를 포함할 뿐만 아니라 정렬 패턴닝 에리어를 포함하는 것이 유용하다. 도10에 도시된 바와 같이, 정렬 마크 패턴닝 에리어(4530)는 가해진 활성 광 경화성 액체의 일부와 접촉한다. 경화 동안, 정렬 마크 패턴닝 에리어(4530)에 의해 한정된 정렬 마크는 경화된 층 내로 임프린트된다. 다음 공정 동안, 정렬 마크 패턴닝 에리어(4530)로부터 형성된 정렬 마크는 기판과 템플릿의 정렬을 지원하는데 사용될 수 있다. When a template is used to imprint one of a plurality of layers to be formed on a substrate, it is useful for the template to include an alignment patterning area as well as an alignment mark for alignment with the underlying substrate. As shown in FIG. 10, alignment mark patterning area 4530 is in contact with a portion of the applied active photocurable liquid. During curing, the alignment marks defined by alignment mark patterning area 4530 are imprinted into the cured layer. During the next process, alignment marks formed from alignment mark patterning area 4530 may be used to support alignment of the substrate with the template.

상술된 임프린트 리소그래피 시스템은 후술되는 대안적인 실시예에 따라서 수정될 수 있다. 서술된 대안적인 실시예중 어떤 실시예는 단독으로 또는 조합하여 본원에 서술된 어떤 다른 시스템과 결합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.The imprint lithography system described above may be modified in accordance with alternative embodiments described below. It should be understood that any of the alternative embodiments described may be combined with any other system described herein, alone or in combination.

상술된 바와 같이, 임프린트 헤드는 기판에 대해서 템플릿의 "수동" 방향측정하는 미세 방향측정 시스템을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 미세 방향측정 시스템은 굴곡 아암에 결합되는 액츄에이터를 포함할 수 있다. 액츄에이터는 미세 방향측정 시스템을 "능동" 제어한다. 사용중에, 운영자 또는 프로그램가능한 제어기는 기판에 대해서 템플릿의 방향성을 감시한다. 그 후, 운영자 또는 프로그램가능한 제어기는 액츄에이터를 동작시킴으로써 기판에 대해서 템플릿의 방향성을 변경시킨다. 액츄에이터의 이동이 굴곡 아암을 이동시켜 템플릿의 방향을 변경시킨다. 이 방식으로, 기판에 대한 템플릿의 미세 위치측정에 대한 "능동" 제어가 성취될 수 있다. 능동 미세 방향측정 시스템이 2001년 8월 1일에 출원된 발명의 명칭이 "Methods for High-Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithography"인 미국 특허 출원 09/920,341에 또한 개시되어 있고, 이 특허가 본원에 참조되어 있다.As mentioned above, the imprint head includes a micro-orientation system for "passive" orientation of the template with respect to the substrate. In yet another embodiment, the micro-orientation system can include an actuator coupled to the flex arm. The actuator "actively" controls the micro orientation system. In use, an operator or programmable controller monitors the orientation of the template with respect to the substrate. The operator or programmable controller then changes the orientation of the template relative to the substrate by operating the actuator. Movement of the actuator moves the flexing arm to change the orientation of the template. In this way, "active" control for fine positioning of the template with respect to the substrate can be achieved. Active micro-orientation systems are also disclosed in US Patent Application 09 / 920,341, entitled "Methods for High-Precision Gap Orientation Sensing Between a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithography," filed August 1, 2001. This patent is incorporated herein by reference.

대안적인 실시예에서, 임프린트 헤드는 상술된 바와 같은 사전-교정 시스템을 포함할 수 있다. 사전-교정 시스템은 도21에 도시된 바와 같은 굴곡 링(3124)을 포함한다. 상술된 바와 같은 미세 방향측정 시스템 대신에, 템플릿 지지 시스템(3125)이 사전-교정 링에 결합된다. 미세 방향측정 시스템과 대조적으로, 템플릿 지지 시스템(3125)은 실질적으로 견고하고 비컴플라인트 부재(rigid and non-compliant members)(3127)로 형성된다. 이들 부재는 템플릿 지지체(3130)에 배치된 템플릿(3700)을 실질적으로 견고하게 지지한다. 이 실시예에서, 미세 방향측정은 템플릿 지지체 대신에 모션 스테이지를 사용하여 성취될 수 있다.In alternative embodiments, the imprint head may include a pre-calibration system as described above. The pre-calibration system includes a bend ring 3124 as shown in FIG. Instead of the micro-orientation system as described above, template support system 3125 is coupled to the pre-calibration ring. In contrast to the microorientation system, the template support system 3125 is formed of substantially rigid and non-compliant members 3127. These members substantially firmly support the template 3700 disposed on the template support 3130. In this embodiment, fine orientation can be achieved using a motion stage instead of a template support.

앞서의 실시예들에서, 임프린트 헤드(3100)는 고정 위치에서 바디에 결합된다. 대안적인 실시예에서, 임프린트 헤드(3100)를 도22에 도시된 바와 같이 X-Y 평면을 따라서 이동시키는 모션 시스템에 임프린트 헤드(3100)가 설치될 수 있다. 임프린트 헤드(3100)는 본원의 실시예들중 어떤 실시예에 서술된 바와 같이 패턴닝된 템플릿을 지지하도록 구성된다. 임프린트 헤드(3100)는 임프린트 헤드 척(3121) 및 임프린트 모션 스테이지(3123)를 포함하는 모션 시스템에 결합된다. 임프린트 헤드(3100)는 임프린트 헤드 척(3121)에 설치된다. 임프린트 헤드 척은 임프린트 모션 스테이지(3123)와 상호작용하여 임프린트 헤드를 X-Y 평면을 따라서 이동시킨다. 기계 또는 전자기 모션 시스템이 사용될 수 있다. 전자기 시스템은 자석을 사용하여 임프린트 척을 X-Y 2차원 이동시킨다. 일반적으로, 전자기 시스템은 영구 및 전자기 자석을 임프린트 모션 스테이지(3123) 및 임프린트 헤드 척(3121)에 통합시킨다. 이들 자석의 인력(attractive forces)은 임프린트 헤드 척(3121) 및 임프린트 헤드 모션 스테이지(3123) 간의 공기 쿠션에 의해 극복되어, "공기 베어링"을 발생시킨다. 임프린트 헤드 척 및 임프린트 헤드는 공기 쿠션상의 X-Y 평면을 따라서 이동된다. 전자기 X-Y 모션 스테이지는 본원에 참조된 발명의 명칭이 "Method and Apparatus for Motion Control"인 미국 특허 제6,389,702호에 더욱 상세하게 개시되어 있다. 기계 모션 시스템에서, 임프린트 헤드 척은 모션 스테이지에 부착된다. 그 후, 모션 스테이지는 각종 기계적 수단의 사용에 의해 이동되어, 임프린트 헤드 척의 위치를 변경시켜 임프린트 헤드를 X-Y 평면을 따라서 변경시킨다. 이 실시예에서, 임프린트 헤드는 본원에 설명된 바와 같이 수동 컴플라이언트 미세 방향측정 시스템, 작동된 미세 방향측정 시스템 또는 견고한 템플릿 지지 시스템을 포함할 수 있다.In the above embodiments, the imprint head 3100 is coupled to the body in a fixed position. In alternative embodiments, the imprint head 3100 may be installed in a motion system that moves the imprint head 3100 along the X-Y plane as shown in FIG. Imprint head 3100 is configured to support a patterned template as described in any of the embodiments herein. Imprint head 3100 is coupled to a motion system that includes an imprint head chuck 3121 and an imprint motion stage 3123. The imprint head 3100 is installed in the imprint head chuck 3121. The imprint head chuck interacts with the imprint motion stage 3123 to move the imprint head along the X-Y plane. Mechanical or electromagnetic motion systems can be used. Electromagnetic systems use magnets to move the imprint chuck X-Y two-dimensionally. In general, electromagnetic systems integrate permanent and electromagnetic magnets into the imprint motion stage 3123 and the imprint head chuck 3121. The attractive forces of these magnets are overcome by an air cushion between the imprint head chuck 3121 and the imprint head motion stage 3123 to generate an "air bearing". The imprint head chuck and the imprint head are moved along the X-Y plane on the air cushion. The electromagnetic X-Y motion stage is disclosed in more detail in US Pat. No. 6,389,702, entitled "Method and Apparatus for Motion Control," referred to herein. In a mechanical motion system, an imprint head chuck is attached to the motion stage. The motion stage is then moved by the use of various mechanical means to change the position of the imprint head chuck to change the imprint head along the X-Y plane. In this embodiment, the imprint head may comprise a passive compliant microdirectional system, an activated microdirectional system or a rigid template support system as described herein.

이동 지지체에 결합되는 임프린트 헤드(3100)로 인해, 기판은 고정식 지지체에 설치될 수 있다. 따라서, 대안적인 실시예에서, 임프린트 헤드(3100)는 본원에 서술된 바와 같이 X-Y 축 모션 스테이지에 결합된다. 기판은 실질적으로 고정식 기판 지지체에 설치된다. 고정식 기판 지지체는 도40에 도시되어 있다. 고정식 기판 지지체(3640)는 베이스(3642) 및 기판 척(3644)을 포함한다. 기판 척(3644)은 임프린트 리소그래피 공정 중에 기판을 지지하도록 구성된다. 기판 척은 어떤 적절한 수단을 사용하여 기판을 기판 척에 유지시킨다. 일 실시예에서, 기판 척(3644)은 진공을 기판에 가하여 기판을 기판 척에 결합시키는 진공 시스템을 포함할 수 있다. 기판 척(3644)은 베이스(3642)에 결합된다. 베이스는 임프린트 리소그래피 시스템의 지지체(3920)에 결합된다(도1). 사용중에, 고정식 기판 지지체(3640)는 지지체(3920)상의 고정된 위치에 유지되는 반면에, 임프린트 헤드 위치는 기판의 다른 부분에 액세스하도록 가변된다.Due to the imprint head 3100 coupled to the moving support, the substrate can be installed on a fixed support. Thus, in an alternative embodiment, the imprint head 3100 is coupled to the X-Y axis motion stage as described herein. The substrate is installed in a substantially stationary substrate support. The stationary substrate support is shown in FIG. The fixed substrate support 3640 includes a base 3642 and a substrate chuck 3644. Substrate chuck 3644 is configured to support the substrate during an imprint lithography process. The substrate chuck uses any suitable means to hold the substrate to the substrate chuck. In one embodiment, substrate chuck 3644 may include a vacuum system that applies a vacuum to the substrate to couple the substrate to the substrate chuck. The substrate chuck 3644 is coupled to the base 3638. The base is coupled to the support 3920 of the imprint lithography system (FIG. 1). In use, the stationary substrate support 3640 is held in a fixed position on the support 3920 while the imprint head position is varied to access other portions of the substrate.

임프린트 헤드를 모션 스테이지에 결합시키는 것이 기판을 모션 스테이지상에 놓이게 하는 기술에 비해서 이점을 제공한다. 일반적으로, 모션 스테이지는 공기 베어링에 따라서, 실질적으로 모션 스테이지를 마찰 이동시킨다. 일반적으로, 모션 스테이지는 Z-축을 따라서 가해지는 상당한 압력을 수용하도록 설계되어 있지 않다. 압력이 Z-축을 따라서 모션 스테이지 척에 가해질 때, 모션 스테이지 척 위치는 이 압력에 반응하여 다소 변경될 것이다. 스텝 및 반복 공정중에, 기판의 에리어 보다 작은 에리어를 갖는 템플릿이 사용되어 다수의 임프린트된 에리어를 형성한다. 이 기판 모션 스테이지는 템플릿과 비교하여 상대적으로 크게되어, 보다 큰 기판을 수용한다. 템플릿이 중앙을 벗어난 위치에 있는 기판 모션 스테이지와 접촉할 때, 모션 스테이지는 경사져 증가된 압력을 수용한다. 이 경사는 임프린트 헤드를 경사시킴으로써 보상되어 적절한 정렬을 하도록 한다. 그러나, 임프린트 헤드가 모션 스테이지에 결합되면, Z-축을 따른 모든 힘은 기판상에 임프린팅이 발생되는 것과 관계없이, 템플릿상의 중앙에 맞춰질 것이다. 이는 정렬의 용이성을 증가시키고 또한 시스템의 처리량을 증가시킬 수 있다. Coupling the imprint head to the motion stage provides an advantage over the technique of placing the substrate on the motion stage. In general, the motion stage substantially frictionally moves the motion stage, depending on the air bearing. In general, the motion stage is not designed to accommodate the significant pressure exerted along the Z-axis. When pressure is applied to the motion stage chuck along the Z-axis, the motion stage chuck position will change somewhat in response to this pressure. During the step and repeat process, a template having an area smaller than the area of the substrate is used to form a number of imprinted areas. This substrate motion stage is relatively large compared to the template to accommodate larger substrates. When the template contacts the substrate motion stage at an off-center position, the motion stage is tilted to accommodate the increased pressure. This tilt is compensated for by tilting the imprint head to ensure proper alignment. However, once the imprint head is coupled to the motion stage, all forces along the Z-axis will be centered on the template, regardless of whether imprinting occurs on the substrate. This can increase the ease of alignment and also increase the throughput of the system.

일 실시예에서, 기판 경사 모듈은 도38에 도시된 바와 같은 기판 지지체내에 형성될 수 있다. 기판 지지체(3650)는 기판 경사 모듈(3654)에 결합된 기판 척(3652)을 포함한다. 기판 경사 모듈(3654)은 베이스(3656)에 결합된다. 일 실시예에서, 베이스(3656)는 기판 지지체를 X-Y 이동시키는 모션 스테이지에 결합된다. 대안적으로, 베이스(3656)는 지지체(예를 들어, 3920)에 결합되어, 기판 지지체가 고정된 위치에서 임프린트 시스템에 설치되도록 한다. In one embodiment, the substrate tilt module may be formed in a substrate support as shown in FIG. The substrate support 3650 includes a substrate chuck 3652 coupled to the substrate tilt module 3654. The substrate tilt module 3654 is coupled to the base 3656. In one embodiment, base 3656 is coupled to a motion stage that X-Y moves the substrate support. Alternatively, base 3656 may be coupled to a support (eg, 3920) such that the substrate support is installed in the imprint system in a fixed position.

기판 척(3652)은 어떤 적절한 수단을 사용하여, 기판을 기판 척에 지지시킨다. 일 실시예에서, 기판 척(3654)은 진공을 기판에 가하여 기판을 기판 척에 결합시키는 진공 시스템을 포함할 수 있다. 기판 경사 모듈(3654)은 굴곡 링 지지체(3660)에 결합된 굴곡 링(3658)을 포함한다. 다수의 액츄에이터(3662)는 굴곡 링(3658) 및 굴곡 링 지지체(3660)에 결합된다. 액츄에이터(3662)는 굴곡 링(3658)의 경사를 변경시키도록 동작된다. 일 실시예에서, 액츄에이터는 수동 또는 자동으로 동작될 수 있는 차동 기어 메커니즘을 사용한다. 대안적인 실시예에서, 액츄에이터는 편심 롤러 메커니즘(eccentric roller mechanism)을 사용한다. 편심 롤러 메커니즘은 일반적으로, 차동 기어 시스템 보다 큰 수직 강성을 기판 지지체에 제공한다. 일 실시예에서, 기판 경사 모듈은 템플릿이 약 1 lb. 내지 약 10 lbs. 간의 힘을 기판상에 배치된 액체에 가할 때 기판의 경사를 방지하는 강성을 갖는다. 특히, 기판 경사 모듈은 최대 10 lbs.의 압력이 템플릿상의 액체를 통해서 기판에 가해질 때 단지 5 마이크로 라디안 경사지도록 구성된다. The substrate chuck 3652 supports the substrate to the substrate chuck using any suitable means. In one embodiment, substrate chuck 3654 may include a vacuum system that applies a vacuum to the substrate to couple the substrate to the substrate chuck. The substrate tilt module 3654 includes a flex ring 3658 coupled to the flex ring support 3660. Multiple actuators 3662 are coupled to flex ring 3658 and flex ring support 3660. Actuator 3662 is operative to change the inclination of flexure ring 3658. In one embodiment, the actuator uses a differential gear mechanism that can be operated manually or automatically. In an alternative embodiment, the actuator uses an eccentric roller mechanism. Eccentric roller mechanisms generally provide greater vertical rigidity to the substrate support than differential gear systems. In one embodiment, the substrate tilt module has a template of about 1 lb. To about 10 lbs. It has rigidity that prevents the inclination of the substrate when applying the liver force to the liquid disposed on the substrate. In particular, the substrate tilt module is configured to tilt only 5 micro radians when a pressure of up to 10 lbs. Is applied to the substrate through the liquid on the template.

사용중에, 기판 척에 결합되는 센서는 기판의 경사를 결정하는데 사용될 수 있다. 기판의 경사는 액츄에이터(3662)에 의해 조정된다. 이 방식으로, 기판의 경사 보정이 성취될 수 있다.In use, a sensor coupled to the substrate chuck can be used to determine the inclination of the substrate. The inclination of the substrate is adjusted by the actuator 3662. In this way, tilt correction of the substrate can be achieved.

기판 경사 모듈은 또한, 미세 방향측정 시스템을 포함할 수 있다. 미세 방향측정 시스템을 포함하는 기판 지지체가 도39에 도시되어 있다. 미세 방향측정 제어를 성취하기 위하여, 굴곡 링(3658)은 기판 척(3652)이 배치되는 중앙 리세스를 포함한다. 중앙 리세스의 깊이는, 기판 척(3652)상에 배치된 기판의 상부 표면이 굴곡 링(3658)의 상부 표면과 실질적으로 같은 높이로 되도록 된다. 미세 방향측정은 액츄에이터(3662)를 사용하여 성취될 수 있다. 미세 방향측정은 나노미터 범위에서 모션을 제어할 수 있는 액츄에이터를 사용함으로써 성취된다. 대안적으로, 미세 방향측정은 수동 방식으로 성취될 수 있다. 액츄에이터는 실질적으로 컴플라이언트하게 될 수 있다. 템플릿이 기판 표면상에 배치된 액체와 접촉할 때, 액츄에이터의 컴플라이언스는 기판이 경사 변화를 자체 보정하도록 할 수 있다. 굴곡 링과 실질적으로 같은 높이에 있는 위치에 기판을 배치시킴으로써, 미세 방향측정은 사용중에 기판-액체 인터페이스에서 성취될 수 있다. 따라서, 액츄에이터의 컴플라이언스는 기판의 상부 표면으로 전달되어 기판에 대해 미세 방향측정을 행한다.The substrate tilt module may also include a micro orientation system. A substrate support including a micro orientation system is shown in FIG. To achieve fine directional control, bend ring 3658 includes a central recess in which substrate chuck 3652 is disposed. The depth of the central recess is such that the upper surface of the substrate disposed on the substrate chuck 3652 is substantially flush with the upper surface of the bend ring 3658. Fine orientation can be accomplished using the actuator 3662. Fine orientation is achieved by using actuators that can control motion in the nanometer range. Alternatively, fine orientation can be accomplished in a manual manner. The actuator can be made substantially compliant. When the template is in contact with a liquid disposed on the substrate surface, the compliance of the actuator can cause the substrate to self-correct the gradient change. By placing the substrate at a position substantially at the same height as the bend ring, fine orientation can be achieved at the substrate-liquid interface in use. Thus, the compliance of the actuator is transferred to the upper surface of the substrate to make fine orientation measurements on the substrate.

상술된 시스템은 일반적으로, 활성 광 경화성 액체를 기판상으로 디스펜스시키고 기판 및 템플릿을 서로 근접시키는 시스템으로 구성된다. 그러나, 상술된 시스템은 활성 광 경화성 액체가 기판이 아니라 템플릿으로 가해지도록 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이와 같은 실시예에서, 템플릿은 기판 아래에 배치된다. 도41은 템플릿이 기판 아래에 위치되도록 구성된 시스템(4100)의 실시예를 개요적으로 도시한 도면이다. 시스템(4100)은 임프린트 헤드(4110) 및 임프린트 헤드(4110)위에 위치되는 기판 지지체(4120)를 포함한다. 임프린트 헤드는 템플릿(3700)을 지지하도록 구성된다. 임프린트 헤드는 본원에 서술된 어떠한 임프린트 헤드와 설계면에서 유사하다. 예를 들어, 임프린트 헤드(4110)는 본원에 서술된 바와 같은 미세 방향측정 시스템을 포함할 수 있다. 임프린트 헤드는 임프린트 헤드 지지체(4130)에 결합된다. 임프린트 헤드는 고정된 위치에서 결합될 수 있고 사용중에 실질적으로 이동되지 않은 채 유지될 수 있다. 대안적으로, 임프린트 헤드는 사용중에 임프린트 헤드(4130)의 X-Y 2차원 이동시키는 모션 스테이지상에 배치될 수 있다. The system described above generally consists of a system for dispensing an actinic curable liquid onto a substrate and bringing the substrate and template close to each other. However, it should be understood that the system described above can be modified such that the actinic curable liquid is applied to the template rather than the substrate. In such an embodiment, the template is disposed below the substrate. FIG. 41 is a schematic illustration of an embodiment of a system 4100 configured such that a template is positioned below a substrate. System 4100 includes an imprint head 4110 and a substrate support 4120 positioned over the imprint head 4110. The imprint head is configured to support the template 3700. The imprint head is similar in design to any of the imprint heads described herein. For example, the imprint head 4110 can include a micro orientation system as described herein. The imprint head is coupled to the imprint head support 4130. The imprint head may be engaged in a fixed position and may remain substantially unmoved during use. Alternatively, the imprint head may be placed on a motion stage that moves in X-Y two dimensions of the imprint head 4130 during use.

임프린트될 기판은 기판 지지체(4120)상으로 설치된다. 기판 지지체(4120)는 본원에 서술된 어떠한 기판 지지체와 유사하게 설계된다. 예를 들어, 기판 지지체(4120)는 본원에 서술된 바와 같은 미세 방향측정 시스템을 포함할 수 있다. 기판 지지체(4120)는 고정된 위치에서 지지체(4140)에 결합될 수 있고 사용중에 실질적으로 이동되지 않은 채 유지될 수 있다. 대안적으로, 기판 지지체(4120)는 사용중에 기판 지지체의 X-Y 2차원 이동시키는 모션 스테이지상에 배치될 수 있다. The substrate to be imprinted is installed onto the substrate support 4120. Substrate support 4120 is designed similar to any of the substrate supports described herein. For example, substrate support 4120 may comprise a micro orientation system as described herein. Substrate support 4120 may be coupled to support 4140 in a fixed position and may remain substantially unmoved during use. Alternatively, substrate support 4120 may be disposed on a motion stage that moves X-Y two-dimensionally of the substrate support during use.

사용중에, 활성 광 경화성 액체는 임프린트 헤드에 배치된 템플릿(3700)상에 배치된다. 템플릿은 수행될 동작 유형에 따라서 패턴닝되거나 평활하게 될 수 있다. 패턴닝된 템플릿은 본원에 서술된 바와 같이 정의, 부의, 또는 정과 부가 조합된 임프린트 리소그래피 시스템에 사용하도록 구성될 수 있다. In use, the active light curable liquid is disposed on a template 3700 disposed in the imprint head. The template can be patterned or smoothed depending on the type of operation to be performed. The patterned template can be configured for use in an imprint lithography system in combination with definitions, negatives, or definitions as described herein.

전형적인 임프린트 리소그래피 공정이 도23A-도23F에 도시되어 있다. 도23A에 도시된 바와 같이, 템플릿(12)은 기판(20)에 대해 이격되어 위치됨으로써, 템플릿(12) 및 기판(20)간에 갭을 형성시킨다. 템플릿(12)은 하나 이상의 원하는 형체를 한정하는 표면을 포함하는데, 이 형체는 패턴닝 동안 기판(20)으로 전달될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 " 형체 크기"는 일반적으로, 원하는 형체중 한 형체의 폭, 길이 및/또는 깊이에 관계한다. 각종 실시예에서, 서술된 형체는 템플릿의 표면상에 형성된 리세스 및/또는 도전성 패턴으로서 템플릿(12)의 표면상에서 한정될 수 있다. 템플릿(12)의 표면(14)은 템플릿 표면 에너지를 낮추고 기판(20)으로부터 템플릿(20)의 분리를 지원하는 얇은 층(13)으로 처리될 수 있다. 템플릿용 표면 처리 층이 본원에 서술된다.A typical imprint lithography process is shown in FIGS. 23A-23F. As shown in FIG. 23A, the template 12 is positioned spaced apart from the substrate 20, thereby forming a gap between the template 12 and the substrate 20. As shown in FIG. Template 12 includes a surface defining one or more desired shapes, which shapes can be transferred to substrate 20 during patterning. As used herein, "shape size" generally relates to the width, length and / or depth of one of the desired shapes. In various embodiments, the shapes described may be defined on the surface of the template 12 as recesses and / or conductive patterns formed on the surface of the template. The surface 14 of the template 12 may be treated with a thin layer 13 that lowers template surface energy and supports separation of the template 20 from the substrate 20. Surface treatment layers for templates are described herein.

일 실시예에서, 템플릿(12)을 기판(20)에 대해 원하는 위치 내로 이동시키기 전 기판(20)상에 물질(40)을 디스펜스할 수 있다. 물질(40)은 템플릿(12)의 원하는 형체의 형상에 일치하는 경화성 액체일 수 있다. 일 실시예에서, 물질(40)은 고온을 사용함이 없이 갭(31)의 공간을 적어도 부분적으로 충전하는 저점성 액체이다. 저점성 액체는 또한 고압을 필요로 함이 없이 템플릿 및 기판간의 갭을 폐쇄시킬 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "저점성 액체"는 약 25℃에서 측정된 약 30cps 보다 작은 점성을 갖는 액체라 한다. 물질에 대한 적절한 선택에 관한 부가적인 상세사항이 후술된다. 템플릿(12)은 경화성 액체(40)와 상호작용하여 액체를 소망 형상으로 일치시킨다. 예를 들어, 경화성 액체(40)는 도23B에 도시된 바와 같이 템플릿(12)의 형상에 일치할 수 있다. 템플릿(12)의 위치는 조정되어 템플릿 및 기판(20)간에 원하는 갭 거리를 생성할 수 있다. 템플릿(12)의 위치는 또한 조정되어 템플릿과 기판을 적절하게 정렬시킬 수 있다.In one embodiment, material 40 may be dispensed onto substrate 20 prior to moving template 12 into a desired position relative to substrate 20. Material 40 may be a curable liquid that matches the shape of the desired shape of template 12. In one embodiment, material 40 is a low viscosity liquid that at least partially fills the space in gap 31 without using high temperature. Low viscosity liquids can also close the gap between the template and the substrate without requiring high pressure. As used herein, the term "low viscosity liquid" refers to a liquid having a viscosity of less than about 30 cps measured at about 25 ° C. Additional details regarding the appropriate choice of materials are described below. The template 12 interacts with the curable liquid 40 to match the liquid to the desired shape. For example, the curable liquid 40 may match the shape of the template 12 as shown in FIG. 23B. The position of the template 12 can be adjusted to create the desired gap distance between the template and the substrate 20. The position of the template 12 can also be adjusted to properly align the template with the substrate.

템플릿이 적절하게 위치된 후, 물질(40)은 경화되어 기판상에 마스킹 층(42)을 형성한다. 일 실시예에서, 물질(40)은 활성 광(32)을 사용하여 경화되어 마스킹 층(42)을 형성한다. 액체를 경화시키기 위하여 템플릿(12)을 통해서 활성 광을 인가하는 것이 도23C에 도시되어 있다. 액체가 실질적으로 경화된 후, 템플릿(12)은 마스킹 층(42)으로부터 제거되어, 도23D에 도시된 바와 같이 기판의 표면상에 경화된 마스킹 층을 남겨둔다. 마스킹 층(42)은 템플릿(12)의 패턴에 상보적인 패턴을 갖는다. 마스킹 층(42)은 하나 이상의 소망 형체간에서 "베이스 층"(또한, "잔류 층(residual layer)"이라 칭한다)을 포함할 수 있다. 마스킹 층(42)으로부터 템플릿(12)을 분리함으로써, 소망 형체를 기판(20)의 표면으로부터 전단 또는 인열(shearing or tearing)됨이 없이 손상되지 않은 채로 유지시킨다. 임프린트 다음에 기판(20)으로부터 템플릿(12)의 분리에 관한 부가적인 세부사항이 후술된다.After the template is properly positioned, material 40 is cured to form masking layer 42 on the substrate. In one embodiment, material 40 is cured using actinic light 32 to form masking layer 42. The application of actinic light through the template 12 to cure the liquid is shown in FIG. 23C. After the liquid has substantially cured, the template 12 is removed from the masking layer 42, leaving a cured masking layer on the surface of the substrate as shown in Figure 23D. Masking layer 42 has a pattern that is complementary to the pattern of template 12. Masking layer 42 may include a "base layer" (also referred to as a "residual layer") between one or more desired shapes. By separating the template 12 from the masking layer 42, the desired mold remains intact without shearing or tearing from the surface of the substrate 20. Additional details regarding the imprinting and then detachment of the template 12 from the substrate 20 are described below.

마스킹 층(42)은 각종 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예에서, 마스킹 층(42)은 기능층이 될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 경화성 액체(40)는 도전층, 반도전층, 유전층 및/또는 소망 기계적 또는 광학적 특성을 갖는 층을 형성하기 위하여 경화될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 마스킹 층(42)은 기판(20)의 부가 처리 중에 기판(20)의 부분을 커버하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 마스킹 층(42)은 재료 침착 공정 동안 사용되어, 재료가 기판의 어떤 부분상에 침착되는 것을 방지한다. 유사하게, 마스킹 층(42)은 기판(20)을 에칭하기 위한 마스크로서 사용될 수 있다. 마스킹 층(42)의 부가적인 설명을 간단화하기 위하여, 에칭 공정을 위한 마스크로서 사용에 대해서만 후술되는 실시예에서 설명될 것이다. 그러나, 본원에 서술된 실시예의 마스킹 층은 앞서 설명된 바와 같이 각종 공정에서 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.Masking layer 42 may be used in a variety of ways. For example, in some embodiments, masking layer 42 may be a functional layer. In such embodiments, the curable liquid 40 may be cured to form a conductive layer, a semiconducting layer, a dielectric layer and / or a layer having desired mechanical or optical properties. In another embodiment, masking layer 42 may be used to cover a portion of substrate 20 during further processing of substrate 20. For example, masking layer 42 is used during the material deposition process to prevent material from being deposited on any part of the substrate. Similarly, masking layer 42 may be used as a mask for etching substrate 20. In order to simplify the additional description of the masking layer 42, it will be described in the embodiments described below only for use as a mask for the etching process. However, it will be appreciated that the masking layer of the embodiments described herein can be used in a variety of processes as described above.

에치 공정에서 사용하기 위하여, 도23에 도시된 바와 같이, 마스킹 층(42)은 기판 부분이 마스킹 층(42)을 통해서 노출될 때까지 에치 공정을 사용하여 에칭될 수 있다. 즉, 베이스 층의 부분은 에칭 제거될 수 있다. 마스킹 층(42)의 부분은 기판(20)상에 유지되어 기판(20)의 부분이 에칭되는 것을 방지하는데 사용된다. 마스킹 층(42)의 에칭이 완료된 후, 기판(20)은 공지된 에칭 공정을 사용하여 에칭될 수 있다. 마스킹 층(42) 부분 아래에 배치된 기판(20) 부분은 실질적으로 에칭되지 않은 채로 남아 있을 수 있는 반면, 기판(20)의 노출된 부분은 에칭된다. 이 방식으로, 템플릿(12)의 패턴에 대응하는 패턴은 기판(20)으로 전달될 수 있다. 마스킹 층(42)의 남아있는 부분은 제거되어, 도23F에 도시된 바와 같이 패턴닝된 기판(20)이 남게된다.For use in the etch process, as shown in FIG. 23, the masking layer 42 may be etched using the etch process until the substrate portion is exposed through the masking layer 42. That is, portions of the base layer can be etched away. Portions of the masking layer 42 are retained on the substrate 20 and used to prevent portions of the substrate 20 from being etched. After etching of the masking layer 42 is completed, the substrate 20 may be etched using a known etching process. The portion of the substrate 20 disposed below the portion of the masking layer 42 may remain substantially unetched, while the exposed portion of the substrate 20 is etched. In this way, a pattern corresponding to the pattern of the template 12 can be transferred to the substrate 20. The remaining portion of masking layer 42 is removed, leaving the patterned substrate 20 as shown in FIG. 23F.

도24A-도24D는 운반층을 사용하는 임프린트 리소그래피 공정의 일 실시예를 도시한 것이다. 운반층(18)은 기판(20)의 상부 표면상에 형성될 수 있다. 운반층(18)은 밑에 놓인 기판(20)과 다른 에치 특성을 갖는 재료 및/또는 경화성 액체(40)로부터 형성되는 마스킹 층으로부터 형성될 수 있다. 즉, 에칭 층(예를 들어, 운반층(18), 마스킹 층 및/또는 기판(20))은 다른 층에 대해서 적어도 어느 정도 선택적으로 에칭될 수 있다. 24A-24D illustrate one embodiment of an imprint lithography process using a transport layer. The transport layer 18 may be formed on the upper surface of the substrate 20. The transport layer 18 may be formed from a masking layer formed from a material and / or curable liquid 40 having an etch characteristic different from the underlying substrate 20. That is, the etching layer (eg, carrier layer 18, masking layer and / or substrate 20) may be selectively etched at least to some extent with respect to the other layers.

마스킹 층(44)은 도23A-도23C과 관련하여 서술된 바와 같이, 운반층(18)의 표면상에 경화성 액체를 침착시키고 마스킹 층을 경화시킴으로써 운반층(18)의 표면상에 형성된다. 마스킹 층(42)은 운반층(18)을 에칭하는 마스크로서 사용될 수 있다. 도24B에 도시된 바와 같이, 운반층(18)의 부분이 마스킹 층(42)을 통해서 노출될 때까지, 마스킹 층(42)은 에치 공정을 사용하여 노출된다. 마스킹 층(42)의 부분(44)은 운반층(18)상에 남아 있고 운반층의 부분이 에칭되는 것을 방지하도록 사용될 수 있다. 마스킹 층(42)의 에칭이 완료된 후, 운반층(18)은 공지된 에칭 공정을 사용하여 에칭될 수 있다. 마스킹 층(42)의 부분(44) 아래에 배치된 운반층(18)의 부분은 실질적으로 에칭되지 않은 채로 남아 있을 수 있는 반면에, 운반층(18)의 노출된 부분은 에칭된다. 이 방식으로, 마스킹 층(42)의 패턴은 운반층(18)에서 복제된다.Masking layer 44 is formed on the surface of carrier layer 18 by depositing a curable liquid on the surface of carrier layer 18 and curing the masking layer, as described in connection with FIGS. 23A-23C. Masking layer 42 may be used as a mask to etch carrier layer 18. As shown in FIG. 24B, the masking layer 42 is exposed using an etch process until a portion of the transport layer 18 is exposed through the masking layer 42. Portion 44 of masking layer 42 may remain on carrier layer 18 and may be used to prevent portions of the carrier layer from being etched. After etching of the masking layer 42 is completed, the carrier layer 18 may be etched using a known etching process. The portion of the carrier layer 18 disposed below the portion 44 of the masking layer 42 may remain substantially unetched, while the exposed portion of the carrier layer 18 is etched. In this way, the pattern of masking layer 42 is replicated in the transport layer 18.

도24C에서, 운반층(18)의 에칭된 부분 및 부분(44) 모두는 마스킹 스택(46)을 형성하는데, 이 마스킹 스택은 밑에 놓인 기판(20)의 부분이 에칭되는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 기판(20)의 에칭은 공지된 에치 공정(예를 들어, 플라즈마 에칭 공정, 반응성 이온 에칭 공정 등)을 사용하여 수행될 수 있다. 도24D에 도시된 바와 같이, 마스킹 스택은 기판(20)의 밑에 놓인 부분의 에칭을 방지할 수 있다. 기판(20)의 노출된 부분의 에칭은 소정 깊이에 도달될 때까지 계속될 수 있다. 기판(20)을 에칭하기 위한 마스크로서 마스킹 스택을 사용하는 이점은, 층의 결합된 스택이 높은 종횡비 마스크(즉, 폭 보다 큰 높이를 갖는 마스크)를 생성할 수 있다는 것이다. 높은 종횡비 마스킹 층은 에칭 공정 동안 바람직하게 되어 마스크 부분의 하부절단(undercut)을 방지한다.In Figure 24C, both the etched portion and portion 44 of the transport layer 18 form a masking stack 46, which may be used to prevent the portion of the underlying substrate 20 from being etched. . Etching of the substrate 20 may be performed using known etch processes (eg, plasma etching processes, reactive ion etching processes, etc.). As shown in Figure 24D, the masking stack can prevent etching of the underlying portion of the substrate 20. As shown in FIG. Etching of the exposed portion of the substrate 20 may continue until a predetermined depth is reached. The advantage of using a masking stack as a mask for etching the substrate 20 is that the combined stack of layers can produce a high aspect ratio mask (ie, a mask having a height greater than width). High aspect ratio masking layers are preferred during the etching process to prevent undercut of the mask portion.

도23A-도23F 및 도24A-도24D에 도시된 공정은 부의 임프린트 리소그래피 공정의 예이다. 본원에 사용된 바와 같이, "부의 임프린트 리소그래피 공정"은 일반적으로, 경화성 액체를 경화시키기 전 템플릿의 형상에 실질적으로 일치시키는 공정이라 한다. 즉, 템플릿의 부의 영상은 경화된 액체에 형성된다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 템플릿의 리세스되지 않은 부분은 마스크 층의 리세스된 부분이 된다. 그러므로, 템플릿은 마스크 층에 제공될 패턴의 부의 영상을 표시하는 패턴을 갖도록 설계된다. The processes shown in Figures 23A-23F and 24A-24D are examples of negative imprint lithography processes. As used herein, a "partial imprint lithography process" is generally referred to as a process that substantially matches the shape of the template prior to curing the curable liquid. That is, the negative image of the template is formed in the cured liquid. As shown in these figures, the unrecessed portion of the template becomes the recessed portion of the mask layer. Therefore, the template is designed to have a pattern that displays a negative image of the pattern to be provided to the mask layer.

본원에 사용된 바와 같이, "정의 임프린트 리소그래피" 공정은 일반적으로, 마스크 층에 형성된 패턴이 템플릿의 패턴의 미러 영상이 되게하는 공정이라 한다. 이하에 부가 설명된 바와 같이, 템플릿의 리세스되지 않은 부분은 마스크 층의 리세스되지 않은 부분이 된다. As used herein, a "definition imprint lithography" process is generally referred to as a process that causes a pattern formed in the mask layer to be a mirror image of the pattern of the template. As described further below, the unrecessed portion of the template becomes the unrecessed portion of the mask layer.

전형적인 정의 임프린트 리소그래피 공정이 도25A-도25D에 도시되어 있다. 도25A에 도시된 바와 같이, 템플릿(12)은 기판(20)에 대해서 이격되어 위치됨으로써, 템플릿(12) 및 기판(20)간에 갭을 형성한다. 템플릿(12)의 표면은 템플릿 표면 에너지를 낯추고 경화된 마스킹 층으로부터 템플릿(12)의 분리를 지원하는 얇은 표면 처리층(1)으로 처리될 수 있다.A typical positive imprint lithography process is shown in Figures 25A-25D. As shown in FIG. 25A, the template 12 is positioned spaced apart from the substrate 20, thereby forming a gap between the template 12 and the substrate 20. The surface of the template 12 may be treated with a thin surface treatment layer 1 that reduces the template surface energy and supports the separation of the template 12 from the hardened masking layer.

경화성 액체(40)는 기판(20)의 표면상에 배치된다. 템플릿(12)은 경화성 액체(40)와 접촉하게 된다. 도25B에 도시된 바와 같이, 경화성 액체는 템플릿의 하부 표면 및 기판간의 갭을 충전시킨다. 부의 임프린트 리소그래피 공정과 대조적으로, 경화성 액체(40)는 템플릿의 리세스의 적어도 일부분 바로 아래에 있는 기판의 영역에 실질적으로 존재하지 않는다. 따라서, 경화성 액체(40)는 템플릿(12)의 리세스의 적어도 일부분의 위치에 의해 한정되는 기판상에 불연속 막으로서 유지된다. 템플릿(12)이 적절하게 위치된 후, 경화성 액체(40)는 경화되어 기판상에 마스킹 층(42)을 형성한다. 템플릿(12)은 마스킹 층(42)으로부터 제거되어, 도25C에 도시된 바와 같이, 경화된 마스킹 층이 기판의 표면상에 남게된다. 마스킹 층(42)은 템플릿(12)의 패턴에 상보적인 패턴을 갖는다.The curable liquid 40 is disposed on the surface of the substrate 20. The template 12 is in contact with the curable liquid 40. As shown in Figure 25B, the curable liquid fills the gap between the lower surface of the template and the substrate. In contrast to the negative imprint lithography process, the curable liquid 40 is substantially absent in the region of the substrate immediately below at least a portion of the recess of the template. Thus, the curable liquid 40 is retained as a discontinuous film on the substrate defined by the position of at least a portion of the recess of the template 12. After the template 12 is properly positioned, the curable liquid 40 is cured to form a masking layer 42 on the substrate. The template 12 is removed from the masking layer 42, leaving a cured masking layer on the surface of the substrate, as shown in Figure 25C. Masking layer 42 has a pattern that is complementary to the pattern of template 12.

마스킹 층(42)은 기판(20)의 부분이 에칭되는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 마스킹 층(42)의 형성이 완료된 후, 기판(20)은 공지된 에칭 공정을 사용하여 에칭될 수 있다. 도25D에 도시된 바와 같이, 마스킹 층(42) 아래에 배치된 기판(20)의 부분은 실질적으로 에칭되지 않은 채로 남게되는 반면에, 기판(20)의 노출된 부분은 에칭된다. 이 방식으로, 템플릿(12)의 패턴은 기판(20)에서 복제될 수 있다. 마스킹 층(42)의 남아 있는 부분(44)은 제거되어 패턴닝된 기판(20)을 생성한다. Masking layer 42 may be used to prevent portions of substrate 20 from being etched. After formation of the masking layer 42 is complete, the substrate 20 may be etched using a known etching process. As shown in Figure 25D, the portion of the substrate 20 disposed under the masking layer 42 remains substantially unetched, while the exposed portion of the substrate 20 is etched. In this way, the pattern of the template 12 can be duplicated in the substrate 20. The remaining portion 44 of the masking layer 42 is removed to create a patterned substrate 20.

도26A-도26C는 운반층을 사용하는 정의 임프린트 리소그래피 공정의 일 실시예를 도시한 것이다. 운반층(18)은 기판(20)의 상부 표면상에 형성될 수 있다. 운반층(18)은 밑에 놓인 운반층(18) 및/또는 기판(20)과 다른 에치 특성을 갖는 재료로부터 형성된다. 도25A-도25C와 관련하여 서술된 바와 같이, 마스킹 층(42)은 운반층(18)의 표면상에 경화성 액체를 침착시키고 마스킹 층을 경화시킴으로써 운반층(18)의 표면상에 형성된다. 26A-26C illustrate one embodiment of a positive imprint lithography process using a transport layer. The transport layer 18 may be formed on the upper surface of the substrate 20. The transport layer 18 is formed from a material having an etch characteristic different from the underlying transport layer 18 and / or the substrate 20. As described with reference to FIGS. 25A-25C, a masking layer 42 is formed on the surface of the transport layer 18 by depositing a curable liquid on the surface of the transport layer 18 and curing the masking layer.

마스킹 층(42)은 운반층(18)을 에칭하기 위한 마스크로서 사용될 수 있다. 마스킹 층(42)은 운반층(18)의 부분이 에칭되는 것을 방지할 수 있다. 운반층(18)은 공지된 에칭 공정을 사용하여 에칭될 수 있다. 마스킹 층(42) 아래에 배치된 운반층(18)의 부분은 실질적으로 에칭되지 않은 채로 남아 있는 반면에, 운반층(18)의 노출된 부분은 에칭된다. 이 방식으로, 마스킹 층(42)의 패턴은 운반층(18)에서 복제될 수 있다. Masking layer 42 may be used as a mask for etching carrier layer 18. The masking layer 42 can prevent portions of the transport layer 18 from being etched. The transport layer 18 can be etched using known etching processes. The portion of the carrier layer 18 disposed below the masking layer 42 remains substantially unetched while the exposed portion of the carrier layer 18 is etched. In this way, the pattern of masking layer 42 can be replicated in the transport layer 18.

도26B에서, 운반층(18)의 에칭된 부분 및 마스킹 층(42) 모두는 마스킹 스택(46)을 형성하는데, 이 마스킹 스택은 밑에 놓인 기판(20)의 부분이 에칭되는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 기판(20)의 에칭은 공지된 에치 공정(예를 들어, 플라즈마 에칭 공정, 반응성 이온 에칭 공정 등)을 사용하여 수행될 수 있다. 도26C에 도시된 바와 같이, 마스킹 스택은 기판(20)의 밑에 놓인 부분의 에칭을 방지할 수 있다. 기판(20)의 노출된 부분의 에칭은 소정 깊이에 도달될 때까지 계속될 수 있다. In FIG. 26B, both the etched portion and the masking layer 42 of the transport layer 18 form a masking stack 46, which may be used to prevent the portion of the underlying substrate 20 from being etched. have. Etching of the substrate 20 may be performed using known etch processes (eg, plasma etching processes, reactive ion etching processes, etc.). As shown in Figure 26C, the masking stack can prevent etching of the underlying portion of the substrate 20. As shown in FIG. Etching of the exposed portion of the substrate 20 may continue until a predetermined depth is reached.

일 실시예에서, 공정은 정 및 부의 임프린트 리소그래피를 결합할 수 있다. 결합된 정 및 부의 임프린트 리소그래피 공정을 위한 템플릿은 정의 리소그래피에 적합한 리세스 및 부의 리소그래피에 적합한 리세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 결합된 정 및 부의 임프린트 리소그래피를 위한 템플릿의 일 실시예가 도27A에 도시되어 있다. 도27A에 도시된 바와 같이, 템플릿(12)은 하부 표면(566), 하나 이상의 제1 리세스(562), 및 하나 이상의 제2 리세스(564)를 포함한다. 제1 리세스(562)는 템플릿이 경화성 액체에 접촉할 때 경화성 액체(40)의 불연속 부분을 생성하도록 구성된다. 제1 리세스(h2)의 높이는 제2 리세스(h1)의 높이 보다 실질적으로 크다.In one embodiment, the process may combine positive and negative imprint lithography. The template for the combined positive and negative imprint lithography process may include a recess suitable for positive lithography and a recess suitable for negative lithography. For example, one embodiment of a template for combined positive and negative imprint lithography is shown in FIG. 27A. As shown in FIG. 27A, template 12 includes a bottom surface 566, one or more first recesses 562, and one or more second recesses 564. First recess 562 is configured to create a discontinuous portion of curable liquid 40 when the template contacts the curable liquid. The substantially greater than the height of the second recess (h 1) the height of the first recesses (h 2).

전형적인 결합된 임프린트 리소그래피 공정이 도27A-도27D에 도시되어 있다. 도27A에 도시된 바와 같이, 템플릿(12)은 기판(20)에 대해 이격되어 위치되어, 템플릿(12) 및 기판(20) 간에 갭을 형성한다. 적어도 템플릿(12)의 하부 표면은 템플릿 표면 에너지를 낮추고 경화된 마스킹 층으로부터 템플릿(12)의 분리를 지원하는 얇은 표면 처리 층(도시되지 않음)으로 처리될 수 있다. 게다가, 제1 리세스(562) 및/또는 제2 리세스(564)의 표면은 얇은 표면 처리 층으로 처리될 수 있다. A typical combined imprint lithography process is shown in Figures 27A-27D. As shown in FIG. 27A, the template 12 is positioned spaced apart from the substrate 20 to form a gap between the template 12 and the substrate 20. As shown in FIG. At least the bottom surface of the template 12 may be treated with a thin surface treatment layer (not shown) that lowers the template surface energy and supports the separation of the template 12 from the cured masking layer. In addition, the surfaces of the first recesses 562 and / or the second recesses 564 may be treated with a thin surface treatment layer.

경화성 액체(40)는 기판의 표면상에 배치된다. 템플릿(12)은 경화성 액체(40)와 접촉하게 된다. 도27B에 도시된 바와 같이, 경화성 액체는 템플릿(566)의 하부 표면 및 기판(20)간의 갭을 충전한다. 경화성 액체(40)는 또한 제1 리세스(562)를 충전한다. 그러나, 경화성 액체(40)는 제2 리세스(564) 바로 아래에 있는 기판의 영역에 실질적으로 존재하지 않는다. 따라서, 경화성 액체(40)는 제1 리세스(562)에 의해 형성된 패턴에 대응하는 표면 토포로지를 포함하는 기판상에 불연속 막으로서 유지된다. 템플릿(12)이 적절하게 위치된 후, 경화성 액체(40)는 경화되어 기판상에 마스킹 층(42)을 형성한다. 템플릿(12)은 마스킹 층(42)으로부터 제거되어, 도 27C에 도시된 바와 같이 경화된 마스킹 층을 기판(20)의 표면상에 남게한다. 마스킹 층(42)은 부의 임프린트 리소그래피에 의해 형성된 마스크 층과 유사한 영역(568)을 포함할 수 있다. 게다가, 마스크 층(42)은 어떤 마스킹 재료를 포함하지 않는 영역(569)을 포함할 수 있다.Curable liquid 40 is disposed on the surface of the substrate. The template 12 is in contact with the curable liquid 40. As shown in FIG. 27B, the curable liquid fills the gap between the lower surface of the template 566 and the substrate 20. Curable liquid 40 also fills first recess 562. However, the curable liquid 40 is substantially absent in the region of the substrate immediately below the second recess 564. Thus, the curable liquid 40 is maintained as a discontinuous film on a substrate that includes a surface topology corresponding to the pattern formed by the first recess 562. After the template 12 is properly positioned, the curable liquid 40 is cured to form a masking layer 42 on the substrate. The template 12 is removed from the masking layer 42, leaving the cured masking layer on the surface of the substrate 20 as shown in FIG. 27C. Masking layer 42 may include an area 568 similar to a mask layer formed by negative imprint lithography. In addition, the mask layer 42 may include an area 569 that does not include any masking material.

일 실시예에서, 마스크 층(42)은 밑에 놓인 기판과 동일하거나 유사한 에치율을 갖는 재료로 이루어진다. 에치 공정은 마스킹 층(42)에 적용되어, 실질적으로 동일한 에치율로 마스킹 층 및 기판을 제거한다. 이 방식으로, 템플릿의 다층 패턴은 도27D에 도시된 바와 같이 기판으로 전달될 수 있다. 이 공정은 또한 다른 실시예에서 서술된 바와 같은 운반층을 사용하여 수행될 수 있다. In one embodiment, the mask layer 42 is made of a material having the same or similar etch rate as the underlying substrate. An etch process is applied to the masking layer 42 to remove the masking layer and the substrate with substantially the same etch rate. In this way, the multilayer pattern of the template can be transferred to the substrate as shown in FIG. 27D. This process can also be performed using a carrier layer as described in other embodiments.

정의 및 부의 리소그래피의 조합은 또한 템플릿의 다수의 영역을 패턴닝하는데 유용하다. 예를 들어, 기판은 패턴닝을 필요로 하는 다수의 영역을 포함할 수 있다. 도27C에 도시된 바와 같이, 다수의 깊이 리세스를 지닌 템플릿은 개재하는 "경계" 영역(569)을 지닌 2개의 패턴닝 영역(568)을 포함한다. 경계 영역(569)은 템플릿의 패턴닝 에리어를 넘어서 액체가 흐르는 것을 방지한다. Combinations of positive and negative lithography are also useful for patterning multiple regions of a template. For example, the substrate may include a number of areas that require patterning. As shown in Figure 27C, the template with multiple depth recesses includes two patterning regions 568 with intervening "boundary" regions 569. Boundary area 569 prevents liquid from flowing beyond the patterning area of the template.

본원에 사용된 바와 같이, "스텝 및 반복" 공정은 기판 보다 작은 템플릿을 사용하여 다수의 패턴닝된 영역을 기판상에 형성하는 것과 관계한다. 스텝 및 반복 임프린트 공정은 광 경화성 액체를 기판의 일부상에 침착시키며, 경화된 액체의 패턴을 기판상의 사전 패턴에 정렬시키며, 템플릿을 액체 내로 임프레스하며, 액체를 경화시키고, 템플릿을 경화된 액체로부터 분리시키는 것을 포함한다. 템플릿을 기판으로 분리시키면 경화된 액체 내에 템플릿의 토포로지의 영상을 남게한다. 템플릿이 기판의 총 표면적 보다 작기 때문에, 단지 기판의 일부분만이 패턴닝된 경화된 액체를 포함한다. 이 공정의 "반복" 부분은 광 경화성 액체를 기판의 다른 부분상에 침착시키는 것을 포함한다. 그 후, 패턴닝된 템플릿은 기판과 정렬되고 경화성 액체와 접촉된다. 경화성 액체는 활성 광을 사용하여 경화되어, 경화된 액체의 제2 에리어를 형성한다. 이 공정은 대부분의 기판이 패턴닝될 때까지 계속해서 반복될 수 있다. 스텝 및 반복 공정은 정의, 부의 또는 정의/부의 임프린트 공정에 사용될 수 있다. 스텝 및 반복 공정은 본원에 서술된 장비의 어떤 실시예에 의해 수행될 수 있다. As used herein, a "step and repeat" process involves forming a plurality of patterned regions on a substrate using a template smaller than the substrate. The step and repeat imprint process deposits a photocurable liquid on a portion of the substrate, aligns the pattern of the cured liquid with a prepattern on the substrate, impresses the template into the liquid, cures the liquid, and removes the template from the cured liquid. And separating. Separating the template to the substrate leaves an image of the topology of the template in the cured liquid. Since the template is smaller than the total surface area of the substrate, only a portion of the substrate contains the patterned cured liquid. The "repeating" part of this process involves depositing a photocurable liquid on another part of the substrate. The patterned template is then aligned with the substrate and in contact with the curable liquid. The curable liquid is cured using actinic light to form a second area of the cured liquid. This process can be repeated over and over until most of the substrate is patterned. Step and iterative processes can be used for definition, negative or positive / negative imprint processes. The step and repeat process may be performed by any embodiment of the equipment described herein.

스텝 및 반복 임프린트 리소그래피 공정은 다른 기술에 비해서 많은 이점을 제공한다. 본원에 서술된 스텝 및 반복 공정은 저점성의 광 경화성 액체 및 견고한 투과성의 템플릿을 사용하는 임프린트 리소그래프를 토대로 한다. 템플릿은 액체 활성 광 및 정렬 마크 검출광에 대해 투과성이 됨으로써, 층간 정렬을 위한 포텐셜을 제공한다. 다레벨 장치의 프로덕션-스케일 임프린트 리소그래피(production-scale imprint lithography)를 위하여, 매우 높은 분해능의 층간 정렬(예를 들어, 최소 형체 크기("MFS")의 1/3 만큼 낮다)을 포함하는 것이 유용하다.Step and iterative imprint lithography processes provide many advantages over other techniques. The step and repeat processes described herein are based on imprint lithography using low viscosity photocurable liquids and rigidly transmissive templates. The template becomes transmissive to liquid actinic light and alignment mark detection light, thereby providing potential for interlayer alignment. For production-scale imprint lithography of multilevel devices, it is useful to include very high resolution interlayer alignments (eg, as low as 1/3 of the minimum mold size ("MFS")). Do.

템플릿 제조시 각종 왜곡 에러원이 존재한다. 스텝 및 반복 공정은 단지 기판의 일부분만이 소정 스텝 동안 처리되도록 사용된다. 각 단계 동안 처리되는 필드의 크기는 MFS의 1/3 보다 작은 패턴 왜곡을 포함할 정도로 충분히 작아야만 된다. 이것이 고분해능 임프린트 리소그래피에서 스텝 반복 패턴닝에 필요로 된다. 이는 또한, 대부분의 광학 리소그래피 도구가 스텝 및 반복 시스템이기 때문이다. 또한, 상술된 바와 같이, 낮은 CD 변화 및 결함 검사/보수에 대한 요구는 또한 작은 필드의 처리에 바람직하다. There are various sources of distortion error in the manufacture of templates. Step and repeat processes are used so that only a portion of the substrate is processed during a given step. The size of the field processed during each step must be small enough to contain pattern distortions less than one third of the MFS. This is necessary for step repeat patterning in high resolution imprint lithography. This is also because most optical lithography tools are step and repeat systems. In addition, as described above, the requirement for low CD change and defect inspection / repair is also desirable for the processing of small fields.

공정 비용을 저렴하게 유지시키기 위하여, 리소그래피 장비가 충분히 높은 처리량을 갖도록 하는 것이 중요하다. 처리량 요구조건은 필드당 소요되는 패턴닝 시간을 엄격히 제한한다. 광 경화성인 저점성 액체는 처리량 관점에서 관심을 끌고 있다. 이들 액체는 훨씬 빠르게 이동하여 템플릿 및 기판의 갭을 적절하게 충전시키고 리소그래피 성능은 패턴에 대해 독립적이다. 이로 인한 저압력, 실온 처리는 층간 정렬의 이점을 유지하면서 처리량을 높게하는데 적합하게 된다. In order to keep the process costs low, it is important to make the lithographic equipment have a sufficiently high throughput. Throughput requirements severely limit the patterning time required per field. Photocurable low viscosity liquids are of interest in terms of throughput. These liquids move much faster to properly fill the gaps of the template and the substrate and the lithographic performance is independent of the pattern. The resulting low pressure, room temperature treatment is suitable for high throughput while maintaining the benefits of interlayer alignment.

종래 발명은 저점성의 광 경화성 액체의 패턴닝을 다루고 있지만, 이들 기술은 스텝 및 반복 공정에 대해선 다루고 있지 않다. 포토리소그래피 뿐만 아니라 핫 엠보싱에서, 막은 패턴닝되기 전에 기판상으로 스핀 코팅되고 하드 베이킹(hard bake)된다. 이와 같은 방식이 저점성의 액체에 사용되면, 3가지 주요한 문제가 발생된다. 저점성 액체는 탈수되는 경향이 있어 연속 막의 형태를 유지할 수 없기 때문에 스핀 코팅하는 것이 곤란하다. 또한, 스텝 및 반복 공정에서, 액체는 증발됨으로써 템플릿이 기판에 대해서 스텝 및 반복 공정을 행할 때 기판상에 남게될 액체의 량을 가변시킨다. 최종적으로, 블랭킷 광 노출(blanket light exposure)이 패턴닝되는 특정 필드를 넘어서 분산되는 경향이 있다. 이는 다음 필드를 부분적으로 경화시킴으로써, 임프린팅 전 액체의 유체 특성에 영향을 미친다. 한번에 한 필드씩 단일 필드에 적합한 액체를 기판상으로 디스펜스시키는 방식이 상기 3가지 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 기판상의 사용가능한 에리어의 손실을 피하도록 하기 위해선, 액체를 특정 필드에 대해 정확하게 제한시키는 것이 중요하다. While the prior art deals with the patterning of low viscosity photocurable liquids, these techniques do not address step and repeat processes. In hot embossing as well as photolithography, the film is spin coated onto the substrate and hard baked before being patterned. When this method is used for low viscosity liquids, three major problems arise. Low-viscosity liquids tend to dehydrate and are difficult to spin coat because they cannot maintain the shape of the continuous film. Also, in the step and repeat process, the liquid is evaporated to vary the amount of liquid that will remain on the substrate when the template performs the step and repeat process on the substrate. Finally, blanket light exposure tends to be distributed over the particular field being patterned. This partially affects the fluid properties of the liquid before imprinting by partially curing the next field. Dispensing a liquid suitable for a single field onto a substrate, one field at a time, solves these three problems. However, in order to avoid loss of usable area on the substrate, it is important to limit the liquid precisely to a particular field.

일반적으로, 리소그래피는 장치 제조에 사용되는 많은 단위 공정들중 한 공정이다. 특히 다층 장치에서의 모든 이들 공정의 비용은 다음 패턴과 간섭함이 없이 패턴닝된 영역들을 가능한 서로 근접하게 배치하는 것이 매우 바람직하다. 이는 사용가능한 에리어를 효율적으로 최대화하여 기판의 용도를 최대화한다. 또한, 임프린트 리소그래피는 다른 종류의 리소그래피(가령, 광학 리소그래피)와의 "혼합- 및-정합(mix-and-match) 모드에 사용될 수 있으며, 여기서 서로 다른 레벨의 동일한 장치가 서로 다른 리소그래피 기술로부터 제조된다. 임프린트 리소그래피 공정을 다른 리소그래피 기술과 호환되도록 하는 것이 유용하다. 경계 영역은 기판상의 2개의 인접 필드를 분리시키는 영역이다. 최신 광학 리소그래피 도구에서, 이 경계 영역은 50-100 미크론만큼 작게될 수 있다. 경계의 크기는 전형적으로 패턴닝된 영역을 분리시키는데 사용되는 블레이드(blades)의 크기로 제한된다. 이 작은 경계는 각 칩을 주사위꼴로 자르는 다이싱 블레이드(dicing blades)가 얇게되는 만큼 작게될 것으로 예측된다. 이 엄격한 경계 크기 요구조건을 성취하기 위하여, 패턴닝된 에리어로부터 방출되는 어떠한 과다 액체의 위치는 양호하게 제한되고 반복될 수 있어야만 된다. 이와 같이, 표면 에너지, 계면 에너지, Hamacker 상수, Van der Waal의 힘, 점성, 밀도, 불투과성, 등을 포함하지만, 이에 국한되지 않는 시스템의 물리적 특성에 영향을 미치는 템플릿, 기판, 액체 및 이외 다른 어떤 재료를 포함하는 각 요소는 반복가능한 공정을 적절하게 수용하도록 본원에 서술된 바와 같이 설계된다. In general, lithography is one of many unit processes used to manufacture devices. In particular, the cost of all these processes in a multilayer device is highly desirable to place the patterned regions as close to each other as possible without interfering with the next pattern. This effectively maximizes the available area to maximize the use of the substrate. Imprint lithography can also be used in "mix-and-match modes" with other types of lithography (e.g., optical lithography), where the same devices at different levels are made from different lithography techniques. It is useful to make the imprint lithography process compatible with other lithography techniques The boundary area is the area that separates two adjacent fields on the substrate In modern optical lithography tools, this boundary area can be as small as 50-100 microns. The size of the boundary is typically limited to the size of the blades used to separate the patterned area, which will be as small as the dicing blades that dice each chip. In order to achieve this stringent boundary size requirement, The location of any excess liquid exiting should be well limited and repeatable, including, but not limited to, surface energy, interfacial energy, Hamacker constants, van der Waal forces, viscosity, density, impermeability, etc. Each element, including templates, substrates, liquids, and any other material that affects the physical properties of the non-system, is designed as described herein to suitably accommodate a repeatable process.

상술된 바와 같이, 불연속 막은 적절하게 패턴닝된 템플릿을 사용하여 형성된다. 예를 들어, 경계 영역을 한정하는 고 종횡비 리세스를 지닌 템플릿은 경계 에리어를 넘어서 액체가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 경계 에리어 내에서 액체의 방지는 여러가지 요인들로 인해 영향받는다. 상술된 바와 같이, 템플릿 설계는 액체를 가두는 역할을 한다. 게다가, 템플릿을 액체와 접촉시키는 공정은 또한 액체를 가두는데 영향을 미친다. As mentioned above, the discontinuous film is formed using a suitably patterned template. For example, a template with a high aspect ratio recess defining a boundary area can prevent liquid from flowing beyond the boundary area. The prevention of liquids within the boundary area is affected by various factors. As mentioned above, the template design serves to trap the liquid. In addition, the process of contacting the template with the liquid also affects the confinement of the liquid.

도19A-C는 불연속 막을 표면상에 형성하는 공정의 단면도이다. 일 실시예에서, 도19A에 도시된 바와 같이, 경화성 액체(40)는 라인 또는 작은물방울 패턴으로서 기판(20)상으로 디스펜스된다. 그러므로, 경화성 액체(40)는 임프린트될 기판(20)의 전체 에리어를 커버하지 못한다. 템플릿(12)의 하부 표면(536)이 액체(40)와 접촉할 때, 액체에 대한 템플릿의 힘이 도19B에 도시된 바와 같이 액체를 기판의 표면(20)에 걸쳐서 확산시킨다. 일반적으로, 템플릿에 의해 액체에 가해지는 힘이 크면 클수록, 액체는 기판에 걸쳐서 더욱 확산될 것이다. 따라서, 충분한 량의 힘이 가해지면, 액체는 힘을 받어 도19C에 도시된 바와 같이 템플릿의 주변을 넘게된다. 템플릿에 의해 액체에 가해지는 힘을 조절함으로써, 도19D에 도시된 바와 같이 액체는 템플릿의 소정 경계 내에서 제한된다.19A-C are cross-sectional views of a process of forming a discontinuous film on a surface. In one embodiment, as shown in FIG. 19A, the curable liquid 40 is dispensed onto the substrate 20 as a line or droplet pattern. Therefore, the curable liquid 40 does not cover the entire area of the substrate 20 to be imprinted. When the lower surface 536 of the template 12 contacts the liquid 40, the force of the template on the liquid diffuses the liquid over the surface 20 of the substrate as shown in FIG. 19B. In general, the greater the force exerted on the liquid by the template, the more diffuse the liquid will be across the substrate. Thus, when a sufficient amount of force is applied, the liquid is forced beyond the periphery of the template as shown in Fig. 19C. By adjusting the force exerted on the liquid by the template, the liquid is confined within certain boundaries of the template, as shown in FIG. 19D.

액체에 가해지는 힘 량은 기판상에 디스펜스되는 액체의 량 및 템플릿이 경화중에 기판과 이격되는 거리와 관계된다. 부의 임프린트 리소그래피 공정을 위해선, 기판상으로 디스펜스되는 유체 량은 패턴닝된 템플릿의 리세스를 실질적으로 충전시키는데 필요로 되는 액체의 부피, 패턴닝된 기판의 에리어 및 경화된 층의 소망 두께에 의해 한정되는 부피 이하로 되어야만 된다. 경화된 액체 량이 이 부피를 초과하면, 액체는 템플릿이 기판으로부터 적절한 거리로 이동될 때 템플릿의 주변으로부터 변위될 것이다. 정의 임프린트 리소그래피 공정을 위해선, 기판상으로 디스펜스되는 액체의 량은 경화된 층(즉, 기판 및 템플릿의 리세스되지 않은 부분의 거리 및 패턴닝될 기판의 부분의 표면적)으로 한정되는 부피 보다 작게되어야만 된다. The amount of force applied to the liquid is related to the amount of liquid dispensed on the substrate and the distance the template is away from the substrate during curing. For negative imprint lithography processes, the amount of fluid dispensed onto the substrate is defined by the volume of liquid needed to substantially fill the recess of the patterned template, the area of the patterned substrate, and the desired thickness of the cured layer. It must be below the volume to which it is intended. If the amount of cured liquid exceeds this volume, the liquid will be displaced from the periphery of the template when the template is moved a suitable distance from the substrate. Definitions For a positive imprint lithography process, the amount of liquid dispensed onto the substrate must be less than the volume defined by the cured layer (ie, the distance of the unrecessed portion of the substrate and template and the surface area of the portion of the substrate to be patterned). do.

하나 이상의 경계를 포함하는 템플릿을 사용하는 임프린트 리소그래피 공정을 위하여, 기판 및 템플릿의 리세스되지 않은 표면간의 거리는 상술된 바와 같이 최소 막 두께 및 최대 막 두께간에서 설정된다. 이들 값간의 높이를 설정하면 적절한 모세관 힘이 템플릿의 경계 한정된 에리어 내에서 액체가 포함되도록 한다. 게다가, 층의 두께는 패턴닝된 형체의 높이에 거의 유사하게 되어야 한다. 경화된 층이 너무 두꺼우면, 경화된 층 내에 형성된 형체는 밑에 놓인 기판으로 전달될 수 있기 전에 부식될 수 있다. 그러므로, 상술된 바와 같이 부피를 제어하여 적절한 막 두께를 사용하도록 한다. For an imprint lithography process using a template that includes one or more boundaries, the distance between the substrate and the unrecessed surface of the template is set between the minimum and maximum film thicknesses as described above. Setting the height between these values ensures that the appropriate capillary force is within the bounded area of the template to contain the liquid. In addition, the thickness of the layer should be about the same as the height of the patterned shape. If the cured layer is too thick, shapes formed in the cured layer may corrode before being transferred to the underlying substrate. Therefore, the volume is controlled as described above to use an appropriate film thickness.

템플릿에 의해 액체에 가해지는 힘은 또한, 템플릿이 액체와 접촉하는 속도에 의해 영향받는다. 일반적으로, 템플릿이 접촉 속도가 빠르면 빠를수록, 보다 큰 힘이 액체에 가해진다. 따라서, 기판의 표면상의 액체 확산을 제어하는 어떤 조치는 템플릿이 액체와 접촉하는 속도를 제어함으로써 성취될 수 있다.The force exerted on the liquid by the template is also affected by the rate at which the template contacts the liquid. In general, the faster the template has a contact speed, the greater the force applied to the liquid. Thus, any measure of controlling liquid diffusion on the surface of the substrate can be accomplished by controlling the rate at which the template contacts the liquid.

모든 이들 형체는 임프린트 리소그래피 공정 동안 기판에 대한 템플릿의 위치를 측정할 때 고려된다. 소정 방식으로 이들 변수를 제어함으로써, 액체의 흐름은 소정 에리어 내에서 한정되어 정체되도록 제어될 수 있다. All these shapes are taken into account when measuring the position of the template relative to the substrate during the imprint lithography process. By controlling these variables in a predetermined manner, the flow of liquid can be controlled to be confined and confined within a predetermined area.

중첩 정렬 방식은 패턴닝된 템플릿 및 기판상의 소망의 임프린트 위치의 정확한 정렬을 성취하기 위하여 이들 에러의 보상에 앞서 정렬 에러를 측정하는 것을 포함한다. 기판에 대한 템플릿의 정확한 배치는 기판상에 사전에 형성된 어떠한 층과 패턴닝된 층의 적절한 정렬을 성취하는데 중요하다. 본원에 사용된 바와 같은 배치 에러는 일반적으로 템플릿 및 기판간의 X-Y 위치측정 에러(즉, X 및/또는 Y-축을 따른 이동)라 한다. 일 실시예에서, 배치 에러는 도14에 도시된 바와 같이 템플릿을 통한 광학 장치를 사용함으로써 결정되어 보정된다. Overlay alignment schemes include measuring alignment errors prior to compensating for these errors to achieve accurate alignment of the patterned template and the desired imprint position on the substrate. Accurate placement of the template relative to the substrate is important to achieve proper alignment of the patterned layer with any of the layers previously formed on the substrate. Placement errors as used herein are generally referred to as X-Y positioning errors (ie, movement along the X and / or Y-axis) between the template and the substrate. In one embodiment, the placement error is determined and corrected by using an optical device through the template as shown in FIG.

도28은 템플릿을 통한 광학 촬상 시스템(3800)의 광학 시스템(3820)을 개요적으로 도시한 것이다(또한, 도14 참조). 광학 시스템(3820)은 서로 다른 평면으로부터 단일 초점면상으로 2개의 정렬 마크의 초점을 맞추도록 구성된다. 광학 시스템(3820)은 다양한 파장들을 지닌 광으로부터 발생되는 초점 길이의 변화를 사용하여 밑에 놓인 기판과 템플릿의 정렬을 결정한다. 광학 시스템(3820)은 광학 촬상 장치(3810), 조명원(도시되지 않음), 및 포커싱 장치(3805)를 포함할 수 있다. 다양한 파장을 지닌 광은 각 광원 또는 단일 광대역 광원중 어느 하나를 사용하고 광학 대역 통과 필터를 촬상면 및 정렬 마크간에 삽입시킴으로써 발생될 수 있다. 템플릿(3700) 및 기판(2500) 간의 갭에 따라서, 여러 파장이 선택되어 초점 길이를 조정한다. 사용되는 광의 각 파장하에서, 각 중첩 마크는 도29에 도시된 바와 같은 촬상면상에 2개의 영상을 발생시킬 수 있다. 특정 파장의 광을 사용하는 제1 영상(2601)은 명백하게 초점이 맞춰진 영상이다. 동일한 파장의 광을 사용하는 제2 영상(2602)은 초점을 벗어난 영상이다. 초점을 벗어난 모든 영상을 제거하기 위하여, 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. FIG. 28 schematically illustrates an optical system 3820 of an optical imaging system 3800 via a template (see also FIG. 14). Optical system 3820 is configured to focus the two alignment marks from different planes onto a single focal plane. Optical system 3820 uses a change in focal length resulting from light with various wavelengths to determine the alignment of the underlying substrate with the template. Optical system 3820 may include an optical imaging device 3810, an illumination source (not shown), and a focusing device 3805. Light with various wavelengths can be generated by using either a light source or a single broadband light source and inserting an optical band pass filter between the imaging surface and the alignment mark. Depending on the gap between the template 3700 and the substrate 2500, several wavelengths are selected to adjust the focal length. Under each wavelength of light used, each superimposition mark can generate two images on the image pickup surface as shown in FIG. The first image 2601 using light of a particular wavelength is an image that is clearly focused. The second image 2602 using light of the same wavelength is an out of focus image. In order to remove all images out of focus, various methods can be used.

첫번째 방법으로, 광학 촬상 장치(3810)는 제1 광 파장의 조명하에 있는 2개의 영상을 수신할 수 있다. 영상이 도29에 도시되어 있고 전반적으로 참조번호 (2604)로 지정되어 있다. 영상들이 정사각형으로 도시되어 있지만, 십자형을 포함한 어떤 다른 형상이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 영상(2602)은 기판상의 중첩 정렬 마크에 대응한다. 영상(2601)은 템플릿상의 중첩 정렬 마크에 대응한다. 영상(2602)이 초점이 맞춰질 때, 영상(2601)은 초점이 벗어난 것이다. 일 실시예에서, 영상 처리 기술은 영상(2602)과 관계되는 픽셀에 대응하는 기하학적 데이터를 소거하는데 사용될 수 있다. 따라서, 기판 마크의 초점이 벗어난 영상은 제거되어, 단지 영상(2601)만이 남게된다. 동일한 절차 및 제2 파장의 광을 사용하여, 영상(2605 및 2606)은 광학 촬상 장치(3810)상에 형성될 수 있다. 그 후, 초점이 벗어난 영상(2606)은 제거되어, 단지 영상(2605)만이 남게된다. 그 후, 2개의 남아있는 초점이 맞춰진 영상(2601 및 2605)은 단일 촬상면(2603)상에서 결합되어 중첩 에러 측정을 행한다. In a first method, the optical imaging device 3810 may receive two images under illumination of a first optical wavelength. The image is shown in FIG. 29 and generally designated by reference numeral 2604. While the images are shown as squares, it should be understood that any other shape can be used, including a cross. Image 2602 corresponds to the overlap alignment mark on the substrate. Image 2601 corresponds to the overlap alignment mark on the template. When image 2602 is in focus, image 2601 is out of focus. In one embodiment, image processing techniques may be used to erase geometric data corresponding to pixels associated with image 2602. Thus, the out of focus image of the substrate mark is removed, leaving only the image 2601. Using the same procedure and light of the second wavelength, images 2605 and 2606 may be formed on the optical imaging device 3810. Thereafter, out of focus image 2606 is removed, leaving only image 2605. Thereafter, the two remaining focused images 2601 and 2605 are combined on a single imaging surface 2603 to make overlapping error measurements.

두번째 방법은 도30에 도시된 바와 같이 2개의 동일평면 편광 어레이 및 편광된 조명원을 사용할 수 있다. 도30은 중첩 마크(2701) 및 직교 편광된 어레이(2702)를 도시한다. 편광 어레이(2702)는 템플릿 표면상에 형성되거나 표면 위에 배치된다. 2개의 편광된 조명원 하에서, 단지 초점이 맞춰진 영상(2703)(이 영상 각각은 다양한 파장 및 편광에 대응한다)은 촬상면상에 나타날 수 있다. 따라서, 초점이 벗어난 영상은 편광 어레이(2702)에 의해 필터링 제거된다. 이 방법의 이점은 초점이 벗어난 영상을 제거하기 위한 영상 처리 기술을 필요로 하지 않을 수 있다는 것이다.The second method may use two coplanar polarization arrays and polarized illumination sources as shown in FIG. 30 shows overlap mark 2701 and orthogonally polarized array 2702. Polarization array 2702 is formed on or disposed on a template surface. Under two polarized illumination sources, only focused image 2703 (each of which corresponds to various wavelengths and polarizations) may appear on the imaging plane. Thus, the out of focus image is filtered out by the polarization array 2702. The advantage of this method is that it may not require image processing technology to remove the out of focus image.

무와레 패턴(moire pattern)을 기반으로 한 중첩 측정이 광학 리소그래피 공정을 위하여 사용된다. 임프린트 리소그래피 공정에서, 무와레 패턴의 2개의 층은 동일한 평면상에 있는 것이 아니라 촬상 어레이 내에서 여전히 중첩되어 있는 경우, 2개의 각 초점이 맞춰진 영상을 획득하는 것이 곤란할 수 있다. 그러나, 템플릿 및 기판 간의 직접 접촉 없이 그리고 광학 측정 도구의 초점 깊이 내에서 템플릿 및 기판간의 갭을 주의깊게 제어하면, 초점을 맞추는 문제를 최소화하면서 무와레 패턴의 2개의 층을 동시에 획득할 수 있다. 무와레 패턴을 토대로 한 다른 표준 중첩 방식이 임프린트 리소그래피 공정에 대해 직접 수행될 수 있다라고 여겨진다.Overlapping measurements based on moire patterns are used for the optical lithography process. In an imprint lithography process, it may be difficult to obtain two angularly focused images if the two layers of the Muware pattern are not on the same plane but still overlap in the imaging array. However, careful control of the gap between the template and the substrate without direct contact between the template and the substrate and within the depth of focus of the optical measurement tool allows simultaneous acquisition of two layers of the Moire pattern while minimizing the problem of focusing. It is believed that other standard superposition schemes based on the Muware pattern can be performed directly for the imprint lithography process.

UV 경화성 액체 재료를 사용하는 임프린트 리소그래피 공정을 위한 중첩 정렬에 대한 또 다른 중요사항은 정렬 마크의 가시성(visibility)일 수 있다. 중첩 배치 에러 측정을 위하여, 2개의 중첩 마크, 즉 템플릿상의 한 중첩 마크 및 기판 상의 다른 한 중첩 마크가 사용된다. 그러나, 템플릿이 경화제에 대해 투과성이 되는 것이 바람직하기 때문에, 어떤 실시예에서, 템플릿 중첩 마크는 불투과 라인이 되지 않는다. 오히려, 템플릿 중첩 마크는 템플릿 표면의 토포그래픽적 형체(topographical features)이다. 어떤 실시예에서, 이 마크는 템플릿과 동일한 재료로 제조된다. 게다가, UV 경화성 액체는 템플릿 재료(예를 들어, 석영)의 굴절율과 유사한 굴절율을 가질 수 있다. 그러므로, UV 경화성 액체가 템플릿 및 기판간의 갭을 충전할 때, 템플릿 중첩 마크는 인식하기가 매우 곤란하게 될 수 있다. 템플릿 중첩 마크가 불투과성 재료(예를 들어, 크롬)로 제조되면, 중첩 마크 아래의 UV 경화성 액체는 UV 광에 적절하게 노출될 수 없다.Another important issue for overlapping alignment for an imprint lithography process using a UV curable liquid material may be the visibility of the alignment mark. For overlap placement error measurement, two overlap marks, one overlap mark on the template and the other overlap mark on the substrate, are used. However, since it is desirable for the template to be permeable to the curing agent, in some embodiments, the template overlap mark does not become an opaque line. Rather, template overlap marks are topographical features of the template surface. In some embodiments, this mark is made of the same material as the template. In addition, the UV curable liquid may have a refractive index similar to that of the template material (eg, quartz). Therefore, when the UV curable liquid fills the gap between the template and the substrate, the template overlap mark can be very difficult to recognize. If the template overlap mark is made of an impermeable material (eg chromium), the UV curable liquid below the overlap mark may not be properly exposed to UV light.

일 실시예에서, 중첩 마크는 광학 촬상 시스템(3800)에 의해 보여지는 템플릿상에서 사용되지만, 경화광(예를 들어, UV 광)에 대해선 불투과성이다. 이 방식의 실시예가 도31에 도시되어 있다. 도31에서, 완전한 불투과 라인 대신에, 템플릿상의 중첩 마크(3102)는 미세 편광 라인(3101)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적절한 미세 편광 라인은 경화제로서 사용되는 활성 광의 파장의 약1/2 내지 1/4폭을 갖는다. 편광 라인(3101)의 라인 폭은 충분히 작게되어, 2개의 라인간을 통과하는 활성 광이 충분히 회절되어, 이 라인 아래의 모든 액체를 경화시킨다. 이와 같은 실시예에서, 활성 광은 중첩 마크(3102)의 편광에 따라서 극성을 띈다. 활성 광을 편광시키면 상대적으로 중첩 마크(3102)를 갖는 영역을 포함하는 모든 템플릿 영역에 균일한 노출을 제공한다. 템플릿상의 중첩 마크(3102)를 탐색하는데 사용되는 광은 광대역 광 또는 액체 재료를 경화시킬 수 없는 특정 파장일 수 있다. 이 광은 편광될 필요가 없다. 편광된 라인(3101)은 실질적으로 측정광에 대해 불투과성이 되어, 설정된 중첩 에러 측정 도구를 사용하여 중첩 마크를 가시화한다. 미세 편광된 중첩 마크는 전자 빔 리소그래피와 같은 기존 기술을 사용하여 템플릿상에 제조된다. In one embodiment, the superimposition mark is used on the template seen by the optical imaging system 3800, but is impermeable to cured light (eg, UV light). An embodiment of this manner is shown in FIG. In Fig. 31, instead of the complete opaque line, the overlap mark 3102 on the template may be formed of the fine polarization lines 3101. For example, suitable fine polarization lines have a width of about 1/2 to 1/4 of the wavelength of actinic light used as the curing agent. The line width of the polarization line 3101 is sufficiently small so that the active light passing between the two lines is sufficiently diffracted to cure all liquid below this line. In such an embodiment, actinic light is polarized in accordance with the polarization of the overlap mark 3102. Polarizing actinic light provides uniform exposure to all template areas, including areas with relatively overlap marks 3102. The light used to navigate the overlap mark 3102 on the template may be a particular wavelength that cannot cure the broadband light or liquid material. This light does not need to be polarized. The polarized line 3101 is substantially opaque to the measurement light to visualize the overlap mark using a set overlap error measurement tool. Finely polarized overlap marks are fabricated on a template using conventional techniques such as electron beam lithography.

또 다른 실시예에서, 중첩 마크는 템플릿과 다른 재료로 형성된다. 예를 들어, 템플릿 중첩 마크를 형성하기 위하여 선택된 재료는 실질적으로 가시광에 불투과성이지만 경화제로서 사용되는 활성 광(예를 들어, UV 광)에 대해 투과성이다. 예를 들어, SiOX가 이와 같은 재료로서 사용될 수 있는데, 여기서 X는 2보다 작다. 특히, SiOX로 형성된 구조는 가시광에 대해 실질적으로 불투과성이지만 UV 경화 광에 대해선 투과성인데, 여기서 X는 약 1.5이다.In another embodiment, the overlap mark is formed of a material different from the template. For example, the material selected to form the template overlap mark is substantially impermeable to visible light but transparent to active light (eg, UV light) used as a curing agent. For example, SiO X can be used as such a material, where X is less than two. In particular, the structure formed of SiO X is substantially impermeable to visible light but transmissive to UV cured light, where X is about 1.5.

일 실시예에서, 하나 이상의 템플릿 정렬은 축이탈 정렬 공정을 사용하여 성취될 수 있다. 상술된 바와 같이, 시스템은 모션 스테이지 및 임프린트 헤드에 결합된 축이탈 광학 촬상 장치를 포함할 수 있다. 이하의 설명은 모션 스테이지에 설치된 기판을 갖는 시스템에 관한 것이지만, 이 공정은 모션 스테이지에 설치된 임프린트 헤드를 갖는 시스템에 대해서 손쉽게 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 이하의 설명은 정렬 공정을 수행하기 전 확대 에러(magnification errors)를 보정한다는 것을 이해하여야 한다. 확대 에러는 온도 변화로 인해 재료가 팽창 또는 수축될 때 발생된다. 확대 에러를 보정하는 기술은 본원에 참조된 2001년 7월 16일에 출원된 발명의 명칭이 "High-Resolution Overlay Alignment Methods and Systems for Imprint Lithography"인 미국 특허 출원 09/907,512호에 개시되어 있다. 또한, 템플릿의 패턴닝 에리어의 평면내의 2개의 직교 방향에서 상이하게 되는 확대 보정이 또한 정렬 전에 필요로 될 수 있다. In one embodiment, one or more template alignments may be accomplished using an off-axis alignment process. As described above, the system may include an off-axis optical imaging device coupled to the motion stage and the imprint head. Although the following description relates to a system having a substrate installed in a motion stage, it should be understood that this process can be easily modified for a system having an imprint head installed in a motion stage. In addition, it should be understood that the following description corrects for magnification errors before performing the alignment process. Magnification errors occur when the material expands or contracts due to temperature changes. Techniques for correcting magnification errors are disclosed in US Patent Application 09 / 907,512, entitled "High-Resolution Overlay Alignment Methods and Systems for Imprint Lithography," filed July 16, 2001, incorporated herein by reference. In addition, magnification correction that differs in two orthogonal directions in the plane of the patterning area of the template may also be needed before alignment.

도46A-D는 기판과 템플릿의 축이탈 정렬을 위한 시스템을 개요적으로 도시한 것이다. 임프린트 헤드(3100)는 템플릿(3700) 및 축이탈 촬상 장치(3840)를 포함한다. 기판(4600)은 모션 스테이지(3620)에 결합된 기판 척(3610)에 설치된다. 모션 스테이지(3620)는 템플릿에 실질적으로 평행한 방향으로 기판의 모션을 제어하도록 구성된다. 템플릿 광학 촬상 시스템(3850)은 모션 스테이지(3620)에 결합되어, 광학 촬상 시스템이 모션 스테이지에 의해 이동되도록 한다. 이 시스템은 또한 시스템 정렬 타겟(4630)을 포함한다. 시스템 정렬 타겟(4630)은 광학 촬상 시스템과 광학 정렬되는 시스템의 고정부에 결합된다. 시스템 정렬 타겟(4630)은 비이동 광학 촬상 시스템(예를 들어, 광학 촬상 시스템(3840)) 또는 임프린트 리소그래피 시스템 바디에 결합될 수 있다. 시스템 정렬 타겟은 정렬 측정을 위한 고정된 기준점으로서 사용된다.46A-D schematically illustrate a system for off-axis alignment of a substrate and a template. The imprint head 3100 includes a template 3700 and an off-axis imaging device 3840. The substrate 4600 is installed on a substrate chuck 3610 coupled to the motion stage 3620. Motion stage 3620 is configured to control the motion of the substrate in a direction substantially parallel to the template. Template optical imaging system 3850 is coupled to motion stage 3620 to allow the optical imaging system to be moved by the motion stage. The system also includes a system alignment target 4630. System alignment target 4630 is coupled to a fixture of a system that is optically aligned with the optical imaging system. System alignment target 4630 can be coupled to a non-moving optical imaging system (eg, optical imaging system 3840) or an imprint lithography system body. The system alignment target is used as a fixed reference point for the alignment measurement.

템플릿(3700) 및 기판(4600)은 도46A에 도시된 바와 같이 적어도 하나, 바람직하게는 2개의 정렬 마크를 포함한다. 임프린팅 공정중에, 템플릿 상의 정렬 마크는 기판상에 배치된 액체를 경화하기 전 기판상의 대응 정렬 마크와 정렬된다. 일 실시예에서, 축이탈 광학 촬상 장치를 사용함으로써 정렬이 수행될 수 있다. 도46A는 초기화된 상태에서 시스템을 도시한다. 이 초기 상태에서, 템플릿 정렬 마크는 기판 정렬 마크와 정렬되지 않는다. 그러나, 광학 정렬 시스템(3840 및 3850)은 시스템 정렬 타겟(4630)과 정렬된다. 따라서, 시스템에서 고정점에 대한 모션 각각의 시작 위치가 공지된다. Template 3700 and substrate 4600 include at least one, preferably two alignment marks, as shown in FIG. 46A. During the imprinting process, the alignment marks on the template are aligned with the corresponding alignment marks on the substrate before curing the liquid disposed on the substrate. In one embodiment, alignment can be performed by using off-axis optical imaging devices. 46A shows the system in an initialized state. In this initial state, the template alignment mark is not aligned with the substrate alignment mark. However, optical alignment systems 3840 and 3850 are aligned with system alignment target 4630. Thus, the starting position of each motion relative to a fixed point in the system is known.

템플릿 및 기판 정렬 마크의 정렬을 수행하기 위하여, 시스템 정렬 타겟에 대한 정렬 마크의 위치가 결정된다. 시스템 정렬 타겟에 대한 템플릿 정렬 마크의 위치를 결정하기 위하여, 모션 스테이지(3610)는 도46B에 도시된 바와 같이, 템플릿 정렬 타겟이 광학 촬상 장치(3850)의 시야 내에 있을 때까지 이동된다. (X-Y 평면에서) 정렬 마크를 찾는데 필요로 되는 모션 스테이지의 이동은 시스템 정렬 타겟에 대한 템플릿 정렬 마크의 위치를 결정하는데 사용된다. 기판 정렬 타겟의 위치는 도46C에 도시된 바와 같이 기판 정렬 마크가 축이탈 광학 촬상 시스템(3840)의 시야내에 있을 때까지 모션 스테이지(3610)으로 기판을 이동시킴으로써 결정될 수 있다. (X-Y 평면에서) 정렬 마크를 찾는데 필요로 되는 모션 스테이지의 이동은 시스템 정렬 타겟에 대해 템플릿 정렬 마크의 위치를 결정하는데 사용된다. 일 실시예에서, 모션 스테이지는 기판 정렬 마크의 위치를 결정하기 전 (예를 들어, 도46A에 도시된 바와 같은) 초기 위치로 이동될 수 있다. In order to perform alignment of the template and substrate alignment marks, the position of the alignment marks relative to the system alignment target is determined. To determine the position of the template alignment mark relative to the system alignment target, the motion stage 3610 is moved until the template alignment target is within the field of view of the optical imaging device 3850, as shown in FIG. 46B. The movement of the motion stage needed to find the alignment mark (in the X-Y plane) is used to determine the position of the template alignment mark relative to the system alignment target. The position of the substrate alignment target can be determined by moving the substrate to the motion stage 3610 until the substrate alignment mark is within the field of view of the off-axis optical imaging system 3840 as shown in FIG. 46C. The movement of the motion stage needed to find the alignment mark (in the X-Y plane) is used to determine the position of the template alignment mark relative to the system alignment target. In one embodiment, the motion stage may be moved to an initial position (eg, as shown in Figure 46A) prior to determining the position of the substrate alignment mark.

기판 및 템플릿 정렬 마크의 위치가 결정되면, 기판을 적절한 위치로 이동시킴으로써 정렬이 성취된다. 도46D는 템플릿 및 기판의 최종 정렬된 상태를 도시한것이다. Once the position of the substrate and template alignment mark is determined, alignment is achieved by moving the substrate to the appropriate position. 46D shows the final aligned state of the template and substrate.

템플릿을 기판상의 필드와 적절하게 정렬시키기 위하여, 템플릿에 대한 기판의 위치가 선택되어 템플릿 및 기판상의 정렬 마크를 정렬시킨다. 전형적으로, 2개 이상의 정렬 마크는 템플릿 상에 형성된다. 대응하는 정렬 마크는 또한 기판상에 형성된다. 템플릿상의 정렬 마크 모두가 기판상의 정렬 마크와 적절하게 정렬될 때, 임프린팅 공정이 수행된다. In order to properly align the template with the fields on the substrate, the position of the substrate relative to the template is selected to align the template and alignment marks on the substrate. Typically, two or more alignment marks are formed on the template. Corresponding alignment marks are also formed on the substrate. When all of the alignment marks on the template are properly aligned with the alignment marks on the substrate, an imprinting process is performed.

어떤 실시예에서, 템플릿은 기판에 대해 Z-축에 대해서 회전될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 단지 기판의 X-Y 이동으로 인해 템플릿상의 다수의 정렬 마크를 기판상의 대응하는 정렬 마크와 정렬시킬 수 없다. 템플릿을 기판상의 선택된 필드와 적절하게 정렬시키기 위하여, 기판(또는 템플릿)은 Z-축에 대해서 회전된다. 이 회전 보정을 본원에서 "쎄타 정렬"이라 한다. In some embodiments, the template can be rotated about the Z-axis relative to the substrate. In such an embodiment, it is not possible to align a number of alignment marks on the template with the corresponding alignment marks on the substrate just because of the X-Y movement of the substrate. In order to properly align the template with the selected field on the substrate, the substrate (or template) is rotated about the Z-axis. This rotation correction is referred to herein as "theta alignment."

도47A는 기판(4720) 위에 위치되는 템플릿(4710)를 위에서 내려다 본 도면이다. 템플릿(4710)은 적어도 2개의 정렬 마크를 포함하고 기판(4720)은 적어도 2개의 대응하는 정렬 마크를 포함한다. 적절하게 정렬될 때, 모든 템플릿 정렬 마크는 모든 대응하는 기판 정렬 마크와 정렬되어야만 된다.47A is a top view of template 4710 positioned over substrate 4720. Template 4710 includes at least two alignment marks and substrate 4720 includes at least two corresponding alignment marks. When properly aligned, all template alignment marks must be aligned with all corresponding substrate alignment marks.

초기 정렬은 도47B에 도시된 바와 같이, 템플릿상의 정렬 마크중 적어도 하나의 마크가 기판상의 정렬 마크중 적어도 하나의 마크와 정렬되도록 하는 위치로 기판(또는, 템플릿)을 이동시킴으로써 행해진다. 어떠한 쎄타 정렬 에러(및 확대 에러)가 없을 때, 기판의 어떤 부가적인 이동 없이 정렬 마크는 정합되어야 한다. 그러나, 도47B에 도시된 바와 같이, 쎄타 정렬 에러는 템플릿 및 기판상의 다른 정렬 마크를 오정렬시킬 것이다. 부가적인 임프린팅이 수행되기 전, 쎄타 에러 보정이 수행된다.Initial alignment is performed by moving the substrate (or template) to a position such that at least one mark of the alignment marks on the template is aligned with at least one mark of the alignment marks on the substrate, as shown in FIG. 47B. When there are no theta alignment errors (and magnification errors), the alignment marks must be registered without any additional movement of the substrate. However, as shown in Figure 47B, theta alignment error will misalign the template and other alignment marks on the substrate. Theta error correction is performed before additional imprinting is performed.

쎄타 에러 보정은 Z-축(즉, 페이지의 X 및 Y 축에 수직한 페이지 밖으로 신장되는 축)에 대해서 기판(템플릿)을 회전시킴으로써 성취된다. 기판의 회전은 도47C에 도시된 바와 같이 모든 템플릿 및 기판 정렬 마크를 정렬시킬 것이다.Theta error correction is achieved by rotating the substrate (template) about the Z-axis (ie, the axis extending out of the page perpendicular to the X and Y axes of the page). Rotation of the substrate will align all template and substrate alignment marks as shown in FIG. 47C.

쎄타 에러는 축이탈 또는 템플릿 정렬 절차중 어느 한 절차를 사용하여 검출(보정)될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 축이탈 정렬 기술은 각종 정렬 마크의 위치가 고정된 기준점(예를 들어, 시스템 정렬 타겟)에 대해서 결정되도록 한다. 도47D는 기판(4720) 위에 위치된 템플릿(4710)을 위에서 본 도면이다. 템플릿(4710)은 적어도 2개의 정렬 마크를 포함하고 기판(4720)은 적어도 2개의 대응하는 정렬 마크를 포함한다. Theta errors can be detected (corrected) using either off-axis or template alignment procedures. As described herein, off-axis alignment techniques allow the location of various alignment marks to be determined relative to a fixed reference point (eg, system alignment target). 47D is a top view of template 4710 positioned over substrate 4720. Template 4710 includes at least two alignment marks and substrate 4720 includes at least two corresponding alignment marks.

초기에, 축이탈 촬상 장치를 사용하면, 2개의 템플릿 정렬 마크 및 2개의 기판 정렬 마크의 위치는 시스템 정렬 타겟(4730)에 대해 결정된다. 시스템 정렬 타겟(4730)은 X 기준축 및 Y 기준축의 정점을 한정한다. 시스템 정렬 타겟에 대한 X 기준축 및 Y 기준축의 방향은 모션 스테이지의 X-모션 및 Y-모션 각각의 방향에 의해 결정된다. 템플릿 정렬 마크의 위치는 X 및 Y 기준축에 대해서 템플릿 정렬 마크를 통과하는 라인(4740)의 각도를 결정하는데 사용된다. 기판 정렬 마크의 위치는 X 및 Y 기준축에 대해서 기판 정렬 마크를 통과하는 라인(4750)의 각도를 결정하는데 사용된다. 라인(4740 및 및 4750)의 각도는 표준 기하학적 함수를 사용하여 결정될 수 있다. X 및 Y 기준축에 대한 (4740 및 4750)의 결정된 각도의 차이는 쎄타 정렬 에러를 표시한다.Initially, using the off-axis imaging device, the positions of the two template alignment marks and the two substrate alignment marks are determined relative to the system alignment target 4730. System alignment target 4730 defines the vertices of the X and Y reference axes. The directions of the X and Y reference axes relative to the system alignment target are determined by the directions of the X-motion and Y-motion, respectively, of the motion stage. The position of the template alignment mark is used to determine the angle of the line 4740 through the template alignment mark with respect to the X and Y reference axes. The position of the substrate alignment mark is used to determine the angle of the line 4750 through the substrate alignment mark with respect to the X and Y reference axes. The angles of lines 4740 and 4750 can be determined using standard geometric functions. The difference in the determined angles of 4740 and 4750 with respect to the X and Y reference axes indicates theta alignment error.

쎄타 에러를 결정한 후, 모션 스테이지는 회전되어 이 에러를 보정하는데 적절한 량으로 된다. 일단 교정되면, X 및 Y 기준축에 대해서 템플릿 정렬 마크를 통해서 도출된 라인(4740)의 각도 및 기판 정렬 마크를 통해서 도출된 라인(4750)의 각도는 실질적으로 동일하게 되어야만 된다. 쎄타 보정이 완료된 후, 템플릿 및 기판 정렬 마크는 모션 스테이지의 X-Y 이동에 의해 최종 정렬된다. 임프린팅 공정은 차후에, 적절하게 정렬된 템플릿 및 기판에 의해 수행된다. After determining the theta error, the motion stage is rotated to an appropriate amount to correct this error. Once calibrated, the angle of line 4740 drawn through the template alignment mark and the angle of line 4750 drawn through the substrate alignment mark with respect to the X and Y reference axes must be substantially the same. After the theta correction is completed, the template and substrate alignment marks are finally aligned by the X-Y movement of the motion stage. The imprinting process is subsequently performed with a properly aligned template and substrate.

또 다른 실시예에서, 템플릿을 통한 정렬 방법은 쎄타 에러를 보정하여 템플릿을 기판과 정렬시키는데 사용될 수 있다. 템플릿을 통한 정렬 기술은 2개의 마크를 관찰함으로써 대응하는 기판 정렬 마크에 대해 템플릿 정렬 마크의 정렬을 관찰함으로서 행해진다. 본원에 설명된 바와 같이, 이는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 템플릿을 통해서 관찰하는 광학 시스템을 사용하여 성취될 수 있다.In another embodiment, the alignment method through the template may be used to align the template with the substrate by correcting theta error. The alignment technique through the template is done by observing the alignment of the template alignment mark with respect to the corresponding substrate alignment mark by observing the two marks. As described herein, this can be accomplished using an optical system that observes the template and substrate alignment marks through the template.

도47E는 기판 (4720)위에 위치된 템플릿(4710)를 위에서 본 도면이다. 템플릿(4710)은 적어도 2개의 정렬 마크를 포함하고 기판(4720)은 적어도 2개의 대응하는 정렬 마크를 포함한다.47E is a view from above of template 4710 positioned over substrate 4720. Template 4710 includes at least two alignment marks and substrate 4720 includes at least two corresponding alignment marks.

초기에, 템플릿을 통한 광학 촬상 장치를 사용하면, 모션 스테이지는 도47E에 도시된 바와 같이, 제1 템플릿 정렬 마크가 제1 기판 정렬 마크와 정렬되도록 이동된다. 제2 템플릿 정렬 마크 및 제2 기판 정렬 마크의 위치는 정렬 마크가 발견될 때까지 템플릿에 걸쳐서 광학 촬상 장치를 이동시킴으로써 결정된다. 템플릿 마크의 위치가 발견되면, (템플릿 정렬 마크 사이의) 가상선(4740) 및 (기판 정렬 마크사이의) 가상선(4750)이 계산되어 이 2개의 선간의 쎄타 각을 결정하도록 사용된다. 이 각도는 쎄타 에러를 표시한다.Initially, using an optical imaging device through a template, the motion stage is moved so that the first template alignment mark is aligned with the first substrate alignment mark, as shown in FIG. 47E. The position of the second template alignment mark and the second substrate alignment mark is determined by moving the optical imaging device over the template until the alignment mark is found. Once the position of the template mark is found, the virtual line 4740 (between the template alignment marks) and the virtual line 4750 (between the substrate alignment marks) are calculated and used to determine theta angle between these two lines. This angle indicates theta error.

일 실시예에서, 제2 템플릿 및 기판 정렬 마크의 위치는 모션 스테이지의 이동에 의해 결정된다. 초기에, 제1 템플릿 및 기판 정렬 마크는 도47E에 도시된 바와 같이 정렬된다. 광학 촬상 장치는 제2 템플릿 정렬 마크를 찾도록 이동된다. 이 마크를 발견한 후, 모션 스테이지가 이동되는 반면에, 광학 촬상 장치는 제1 템플릿 정렬 마크가 광학 촬상 장치의 시야로 다시 이동될 때까지 동일한 위치에 유지된다. 모션 스테이지의 이동은 감시되고 이 이동은 제1 템플릿 정렬 마크에 대한 제2 템플릿 정렬 마크의 위치를 계산하는데 사용된다. 제1 템플릿 정렬 마크에 대한 제2 템플릿 정렬 마크의 위치는 이동 스테이지의 X-모션 및 Y-모션의 방향에 의해 한정되는 X-Y 기준면을 토대로 결정된다. 유사한 방식으로, 제2 기판 정렬 마크의 위치는 제2 기판 정렬 마크에 대해 결정된다.In one embodiment, the position of the second template and substrate alignment mark is determined by the movement of the motion stage. Initially, the first template and substrate alignment mark are aligned as shown in FIG. 47E. The optical imaging device is moved to find the second template alignment mark. After finding this mark, the motion stage is moved, while the optical imaging device remains in the same position until the first template alignment mark is moved back to the field of view of the optical imaging device. The movement of the motion stage is monitored and this movement is used to calculate the position of the second template alignment mark relative to the first template alignment mark. The position of the second template alignment mark relative to the first template alignment mark is determined based on the X-Y reference plane defined by the direction of the X-motion and Y-motion of the movement stage. In a similar manner, the position of the second substrate alignment mark is determined relative to the second substrate alignment mark.

쎄타 에러를 결정한 후, 모션 스테이지는 회전되어 이 에러를 보정하는데 적절한 량으로 된다. 쎄타 보정이 완료된 후, 템플릿 및 기판 정렬 마크는 모션 스테이지의 X-Y 이동에 의해 최종 정렬 된다. 임프린팅 공정은 차후에 적절하게 정렬된 템플릿 및 기판으로 수행된다. After determining the theta error, the motion stage is rotated to an appropriate amount to correct this error. After the theta correction is completed, the template and substrate alignment marks are finally aligned by the X-Y movement of the motion stage. The imprinting process is subsequently performed with the template and the substrate properly aligned.

또 다른 실시예에서, 축이탈 및 템플릿을 통한 정렬 둘 다가 함께 사용되어 템플릿을 기판과 정렬시킨다. 이 실시예에서, 축이탈 방법은 제1 정렬을 수행하는데 사용될 수 있는 반면에, 템플릿을 통한 정렬은 기판과 템플릿의 정렬을 재조정(refine)하도록 사용될 수 있다. 쎄타 보정 및 X-Y 교정은 2가지 기술을 사용하여 수행된다.In another embodiment, both off-axis and alignment through the template are used together to align the template with the substrate. In this embodiment, the off-axis method can be used to perform the first alignment, while the alignment through the template can be used to refine the alignment of the substrate and the template. Theta calibration and X-Y calibration are performed using two techniques.

상술된 쎄타 보정 정렬 공정은 스텝 및 반복 공정을 위하여 사용될 수 있다. 스텝 및 반복 정렬은 글로벌 또는 한 필드씩 정렬시킴으로써 행해질 수 있다. 전체 정렬(global alignment)을 위하여, 기판의 2개 이상의 필드는 적어도 2개의 정렬 마크를 포함할 것이다. 축이탈 또는 템플릿을 통한 정렬은 2개 이상의 필드에서 행해지고 각 필드에서의 쎄타 정렬 에러 및 X-Y 정렬 에러가 결정된다. 선택적으로, 각 필드에서의 정렬은 임프린팅 단계를 수반할 수 있다. 그 후, 각 필드에서의 쎄타 정렬 에러 및 X-Y 정렬 에러는 평균화되어 "평균 정렬 에러"를 결정한다. 평균 정렬 에러는 기판상에 임의의 필드를 가하는데 필요한 보정을 결정하는데 사용된다. Theta correction alignment process described above can be used for step and repeat processes. Step and repeat sorting can be done by sorting globally or field by field. For global alignment, two or more fields of the substrate will include at least two alignment marks. Alignment via off-axis or template is done in two or more fields and theta alignment error and X-Y alignment error in each field are determined. Optionally, the alignment in each field may involve an imprinting step. Theta alignment error and X-Y alignment error in each field are then averaged to determine the "average alignment error". The average alignment error is used to determine the correction needed to apply any field on the substrate.

그 후, 평균 정렬 에러는 스텝 및 반복 공정에서 사용된다. 스텝 및 반복 공정에서, 각 필드의 위치는 미리결정되어 리소그래피 시스템의 데이터베이스에 저장된다. 임프린팅 중에, 템플릿이 데이터베이스에 저장된 좌표를 토대로 기판의 소망 위치 위로 지향되도록 모션 스테이지는 이동된다. 그 후, 템플릿 및 기판은 평균 정렬 에러를 토대로 정렬 보정을 겪는다. 활성 광 경화성 액체는 정렬 보정 전 또는 후에 기판상에 배치될 수 있다. 활성 광은 활성 광 경화성 액체를 경화시키도록 가해지고 템플릿은 경화된 액체로부터 분리된다. 모션 스테이지는 기판의 또 다른 부분 위로 템플릿을 지향시키도록 이동되고 이 공정은 반복된다.The average alignment error is then used in the step and repeat process. In step and repeat processes, the location of each field is predetermined and stored in a database of the lithography system. During imprinting, the motion stage is moved so that the template is directed over the desired position of the substrate based on the coordinates stored in the database. The template and the substrate then undergo an alignment correction based on the average alignment error. The actinic curable liquid may be disposed on the substrate before or after alignment correction. Active light is applied to cure the active light curable liquid and the template is separated from the cured liquid. The motion stage is moved to direct the template over another portion of the substrate and this process is repeated.

대안적으로, 한 필드 마다 정렬 공정이 사용될 수 있다. 임프린팅중에, 템플릿이 데이터베이스에 저장된 좌표를 토대로 기판의 소망 필드 위로 지향되도록 모션 스테이지는 이동된다. 기판의 각 필드는 템플릿 상의 정렬 마크에 대응하는 2개 이상의 정렬 마크를 포함한다. 그 후, 템플릿 정렬 마크는 템플릿 또는 이들 정렬 기술의 조합을 통해서, 위더 축이탈(wither off-axis)를 사용하여 임프린트되는 특정 필드에서 기판 정렬 마크와 정렬된다. 활성 광 경화성 액체는 정렬 전 또는 후에 기판상에 배치될 수 있다. 활성 광은 활성 광 경화성 액체를 경화시키도록 가해지고 템플릿은 경화된 광으로부터 분리된다. 모션 스테이지는 기판 및 템플릿의 또 다른 필드 위로 템플릿을 지향시키도록 이동된다. 기판의 각각의 개별적인 필드에 의해 정렬이 행해진다.Alternatively, an alignment process may be used per field. During imprinting, the motion stage is moved so that the template is directed over the desired field of the substrate based on the coordinates stored in the database. Each field of the substrate includes two or more alignment marks corresponding to the alignment marks on the template. The template alignment mark is then aligned with the substrate alignment mark in a particular field that is imprinted using wither off-axis, via a template or a combination of these alignment techniques. The actinic curable liquid may be disposed on the substrate before or after alignment. Active light is applied to cure the active light curable liquid and the template is separated from the cured light. The motion stage is moved to direct the template over another field of substrate and template. Alignment is done by each individual field of the substrate.

일 실시예에서, 산란측정을 사용하여 정렬이 수행될 수 있다. 산란측정은 표면의 밖으로 산란되는 광의 특성을 측정하는데 사용되는 기술이다. 기판과 템플릿을 정렬시키기 위하여, 산란측정은 기판 및 템플릿 상의 회절 격자를 사용한다. 임프린트 기술에서, 템플릿상의 정렬 마크 및 기판상의 정렬 마크는 200nm 보다 작게 서로로부터 분리될 수 있다. 그러므로, 정렬 시스템은 2개의 정렬 마크를 동시에 볼 수 있다. 일반적으로, 정렬 마크상의 입사광은 서로에 대해서 정렬 마크의 방향측정에 따라서 예측가능한 방식으로 정렬 마크로부터 산란될 것이다. 일 실시예에서, 정렬 마크가 정렬될 때 광 산란은 계산되어, 산란 프로필을 생성시킨다. 사용중에, 정렬 마크로부터의 산란된 광 프로필이 소정 산란 프로필에 실질적으로 정합할 때까지 기판 또는 템플릿 중 어느 하나를 이동시킴으로써 정렬이 성취된다. In one embodiment, alignment may be performed using scatterometry. Scattering is a technique used to measure the properties of light scattered out of a surface. To align the substrate with the template, the scatterometry uses a diffraction grating on the substrate and the template. In the imprint technique, the alignment mark on the template and the alignment mark on the substrate can be separated from each other by less than 200 nm. Therefore, the alignment system can see two alignment marks at the same time. In general, incident light on the alignment mark will be scattered from the alignment mark in a predictable manner according to the orientation measurement of the alignment mark with respect to each other. In one embodiment, light scattering is calculated when the alignment marks are aligned, producing a scattering profile. In use, alignment is achieved by moving either the substrate or the template until the scattered light profile from the alignment mark substantially matches the desired scatter profile.

임프린트 리소그래피를 사용하여 기판을 패턴닝하는 동안, 패턴닝된 템플릿은 기판의 소정 부분 위에 위치된다. 전형적으로, 임프린트되는 기판의 부분은 앞서 형성된 구조를 가질 것이다. 패턴닝된 템플릿을 임프린팅 하기 전에 기판상에 사전 형성된 구조와 정렬될 필요가 있다. 서브 100mm 임프린트 리소그래피를 위하여, 기판상의 형체와의 템플릿의 정렬은 약 25nm 보다 작은 정확도, 어떤 실시예에 대해선 약 10nm 보다 작은 정확도로 가능하게 될 수 있다. 기판과 템플릿의 정렬은 통상적으로 정렬 마크의 사용에 의해 성취된다. 정합하는 정렬 마크는 기판 및 템플릿에 형성되고 소정 위치에 위치된다. 정렬 마크가 적절하게 정렬될 때, 템플릿은 기판과 적절하게 정렬되고 임프린트 공정이 수행된다.While patterning the substrate using imprint lithography, the patterned template is positioned over a portion of the substrate. Typically, the portion of the substrate to be imprinted will have a structure previously formed. Before imprinting the patterned template, it needs to be aligned with the preformed structure on the substrate. For sub 100mm imprint lithography, alignment of the template with the shapes on the substrate may be enabled with an accuracy of less than about 25 nm, and in some embodiments, less than about 10 nm. Alignment of the substrate with the template is typically accomplished by the use of alignment marks. Matching alignment marks are formed on the substrate and the template and located at a predetermined position. When the alignment marks are properly aligned, the template is properly aligned with the substrate and the imprint process is performed.

일반적으로, 정렬은 고 전력 현미경(high power microscope)을 사용하여 수행될 수 있다. 이와 같은 현미경은 정렬 마크의 영상을 수집한다. 수집된 영상은 사용자에 의해 분석되고, 사용자는 기판에 대해서 템플릿의 위치를 변경시켜 영상을 정렬시켜 이 템플릿을 밑에 놓인 기판과 정렬시킨다. 10nm 보다 작은 정렬 정확도를 성취할 수 있는 고전력 현미경은 매우 값 비싸고 임프린트 리소그래피 시스템 내에서 구현하는 것이 곤란할 수 있다. In general, the alignment can be performed using a high power microscope. Such a microscope collects images of alignment marks. The collected image is analyzed by the user, and the user changes the position of the template with respect to the substrate to align the image to align the template with the underlying substrate. High power microscopes that can achieve alignment accuracy less than 10 nm are very expensive and can be difficult to implement within an imprint lithography system.

산란측정은 형체를 영상화함이 없이 영상 데이터를 수집하는 기술을 제공한다. 일반적으로, 산란측정 도구는 타원분석기(ellipsometer) 또는 반사계와 같은 광학 하드웨어 및 이 광학 하드웨어에 의해 수집된 데이터를 처리하기 위하여 산란측정 소프트웨어 애플리케이션이 로딩된 데이터 처리 장치를 포함한다. 산란측정 도구는 일반적으로, 기판 및 템플릿상의 정렬 마크에 근접하여 위치될 수 있는 분석 광원 및 검출기를 포함한다. 광원은 정렬 마크의 회절 격자 구조의 적어도 일부분을 조명할 수 있다. 검출기는 반사된 광의 강도 또는 위상과 같은 광학 측정을 취한다. 데이터 처리 장치는 검출기로부터의 광학 측정을 수신하여 이 데이터를를 처리함으로써 회절 격자 밖으로 광의 산란 프로필을 결정한다. Scattering provides a technique for collecting image data without imaging the shape. Generally, scatterometry tools include optical hardware, such as ellipsometers or reflectometers, and data processing devices loaded with scatterometry software applications for processing data collected by the optical hardware. Scattering tools generally include an analytical light source and a detector that can be positioned proximate the alignment marks on the substrate and template. The light source can illuminate at least a portion of the diffraction grating structure of the alignment mark. The detector takes optical measurements such as the intensity or phase of the reflected light. The data processing apparatus receives the optical measurement from the detector and processes this data to determine the scattering profile of the light out of the diffraction grating.

산란측정 도구는 특정 구현방식에 따라서 단색광, 백색광, 또는 이외 다른 어떤 파장 또는 파장의 조합을 사용할 수 있다. 광의 입사각은 또한 특정 구현방식에 따라서 가변할 수 있다. 산란측정 도구에 의해 분석되는 광은 전형적으로 반사된 성분(즉, 입사각이 반사각과 동일하다) 및 산란된 성분(즉, 입사각이 반사각과 동일하지 않다)를 포함한다. 이하에 설명하기 위하여, 용어 "반사된" 광은 2가지 성분을 포함하는 것을 의미한다.The scatterometry tool may use monochromatic light, white light, or any other wavelength or combination of wavelengths, depending on the particular implementation. The angle of incidence of light may also vary depending on the particular implementation. The light analyzed by the scatterometry tool typically includes reflected components (ie, angle of incidence equal to reflection angle) and scattered components (ie, angle of incidence not equal to reflection angle). To describe below, the term "reflected" light is meant to include two components.

템플릿 상의 정렬 마크가 기판상의 정렬 마크와 정렬될 때, 광은 반사 프로필에 특징지워질 수 있는 방식으로 표면을 벗어나서 반사된다. 기판과 템플릿 정렬 마크의 오정렬은 마크가 정렬될 때 존재하는 광 반사 프로필과 비교하여 산란측정 도구에 의해 측정되는 반사 프로필(예를 들어, 강도, 위상, 편광, 등)을 변화시킨다. 사용중에, 산란측정 도구는 정렬 마크를 위한 반사 프로필을 측정한다. 사용중에 정렬 마크를 위하여 측정된 반사 프로필의 차는 기판과 템플릿의 오정렬을 나타낸다.When the alignment mark on the template is aligned with the alignment mark on the substrate, light is reflected off the surface in a way that can be characterized in the reflection profile. Misalignment of the substrate and template alignment marks changes the reflection profile (eg, intensity, phase, polarization, etc.) measured by the scatterometry tool compared to the light reflection profile present when the mark is aligned. In use, the scatterometry tool measures the reflection profile for the alignment mark. The difference in reflection profile measured for alignment marks during use indicates misalignment of the substrate and template.

산란측정 도구의 데이터 처리 장치는 특정된 반사 프로필을 기준 반사 프로필 라이브러리와 비교한다. 측정된 반사 프로필 및 기준 반사 프로필 간의 차는 기판 정렬 마크와 템플릿 정렬 마크의 정렬을 결정하는데 사용된다. 대안적으로, 2개의 격자가 정렬될 때, 수직 입사빔으로부터의 산란측정 패턴은 대칭이 되어야 하는데, 즉 + 및 -1 차가 동일하여만 되거나, 2개의 대향하는 낮은 각 입사 빔으로부터의 (제로를 포함한) 어떤 차수가 동일하여야만 된다. 다수의 파장으로부터의 대칭 신호는 감산되고, 이 차는 정렬을 측정하기 위하여 합산되고 웨이퍼 또는 템플릿은 합을 최소화하도록 이동되어야 한다.The data processing device of the scatterometry tool compares the specified reflection profile with a reference reflection profile library. The difference between the measured reflection profile and the reference reflection profile is used to determine the alignment of the substrate alignment mark and the template alignment mark. Alternatively, when the two gratings are aligned, the scatterometry pattern from the vertical incident beam should be symmetric, i.e. the + and -1 differences should be the same, or from two opposite low angle incident beams (zero The orders must be the same. Symmetric signals from multiple wavelengths are subtracted, this difference is summed to measure alignment, and the wafer or template must be shifted to minimize the sum.

산란측정은 광학 촬상 공정에 비해서 이점을 제공한다. 산란측정 도구의 광학 요구조건이 광학 촬상 시스템에 비해서 훨씬 적다. 게다가, 산란측정은 현미경과 같은 광학 촬상 장치를 사용하여 수집할 수 없는 부가적인 광학 정보(가령, 광 위상 및 편광)을 수집할 수 있게 한다. Scattering measurements offer advantages over optical imaging processes. The optical requirements of the scatterometry tool are much lower than for optical imaging systems. In addition, scatterometry makes it possible to collect additional optical information (eg, optical phase and polarization) that cannot be collected using an optical imaging device such as a microscope.

도48A에 정렬 마크가 도시되어 있다. 정렬 마크(4800)는 기판(4820)(예를 들어, 임프린트된 층이 형성되는 템플릿 또는 기판)에 형성된 다수의 트렌치를 포함하는데, 이 트렌치 모두는 회절 격자(예를 들어, 4825 및 4827)를 한정한다. 정렬 마크(4800)는 도48B에서 단면으로 도시되어 있다. 전형적으로, 회절 격자는 기판 내의 다수의 홈을 에칭함으로써 형성될 수 있다. 이 홈은 실질적으로 동일한 폭 및 깊이를 갖고 균일하게 이격되어 있다. X 및 Y 축을 따라서 정렬시키기 위하여, 적어도 2세트의 회절 격자가 사용된다. 도48A에 도시된 바와 같이, 제1 그룹의 트렌치(4825)는 제1 축(예를 들어, X-축)을 따라서 정렬시키기 위한 회절 격자를 한정한다. 제2 그룹의 트렌치(4827)는 제2 축(예를 들어, Y-축)을 따라서 정렬시키기 위한 회절 격자를 한정한다.An alignment mark is shown in Figure 48A. Alignment mark 4800 includes a plurality of trenches formed in substrate 4820 (eg, a template or substrate on which an imprinted layer is formed), all of which may include diffraction gratings (eg, 4825 and 4827). It is limited. Alignment mark 4800 is shown in cross section in FIG. 48B. Typically, the diffraction grating can be formed by etching a plurality of grooves in the substrate. These grooves have substantially the same width and depth and are evenly spaced. At least two sets of diffraction gratings are used to align along the X and Y axes. As shown in Figure 48A, the first group of trenches 4525 define a diffraction grating for aligning along a first axis (e.g., X-axis). The second group of trenches 4827 define a diffraction grating for aligning along a second axis (eg, Y-axis).

정렬 마크의 대안적인 실시예가 도48C에 도시되어 있다. 적어도 4개 세트의 회절 격자는 기판과 템플릿을 정렬시키기 위하여 사용된다. 회절 격자는 상술된 바와 같이 기판내로 에칭되는 다수의 트렌치로부터 형성된다. 회절 격자(4830 및 4840)중 2개의 격자는 기판과 템플릿의 대충적인 정렬을 위하여 사용된다. 대충적인 정렬 격자는 실질적으로 동일한 폭 및 깊이를 갖는 다수의 트렌치로부터 형성되고 균일하게 이격된다. 대충적인 정렬 회절 격자 트렌치는 약 1㎛ 내지 약 3㎛사이의 거리로 이격될 수 있다. 이 범위의 간격을 갖는 회절 격자는 최대 약 100nm의 정확도로 기판과 템플릿을 정렬시키도록 사용될 수 있다. 회절 격자(4830)는 제1 축 예를 들어, X-축)을 따라서 정렬시키는데 사용된다. 회절 격자(4840)는 제2 축(예를 들어, Y-축)을 따라서 정렬시키는데 사용된다.An alternative embodiment of the alignment mark is shown in Figure 48C. At least four sets of diffraction gratings are used to align the template with the substrate. The diffraction grating is formed from a number of trenches that are etched into the substrate as described above. Two of the diffraction gratings 4830 and 4840 are used for coarse alignment of the substrate and the template. Roughly aligned gratings are formed from multiple trenches having substantially the same width and depth and are evenly spaced. Roughly aligned diffraction grating trenches may be spaced at a distance between about 1 μm and about 3 μm. Diffraction gratings with this range of spacing can be used to align the substrate and template with an accuracy of up to about 100 nm. Diffraction grating 4830 is used to align along a first axis (e.g., X-axis). Diffraction grating 4840 is used to align along a second axis (eg, Y-axis).

약 100nm 보다 작은 형체 크기를 갖는 구조를 표면상으로 임프린팅할 때, 이와 같은 정확도는 상이한 패턴닝 층을 적절하게 방향측정하도록 하는데 충분하지 않다. 부가적인 격자 구조(4850 및 4860)가 미세 정렬을 위하여 사용될 수 있다. 미세 회절 격자는 실질적으로 동일한 폭 및 깊이를 갖고 균일하게 이격되는 다수의 트렌치로부터 형성된다. 미세 정렬 회절 격자 트렌치는 약 100nm 내지 약 1000nm 사이의 거리로 이격될 수 있다. 이 범위의 간격을 갖는 회절 격자는 최대 약 5nm의 정확도로 기판과 템플릿을 정렬시키도록 사용될 수 있다. 회절 격자(4850)는 제1 축(예를 들어, X-축)을 따라서 정렬시키는데 사용된다. 회절 격자(4860)는 제2 축(예를 들어, Y-축)을 따라서 정렬시키는데 사용된다.When imprinting onto a surface a structure with a shape size smaller than about 100 nm, this accuracy is not sufficient to properly orient different patterning layers. Additional grating structures 4850 and 4860 can be used for fine alignment. The fine diffraction grating is formed from a plurality of trenches having substantially the same width and depth and evenly spaced apart. The fine aligned diffraction grating trenches may be spaced at a distance between about 100 nm and about 1000 nm. Diffraction gratings with gaps in this range can be used to align the substrate and template with an accuracy of up to about 5 nm. Diffraction grating 4850 is used to align along a first axis (eg, X-axis). Diffraction grating 4860 is used to align along a second axis (eg, Y-axis).

도49는 템플릿 정렬 마크(4910) 및 기판 정렬 마크(4920)간의 정렬을 결정하는데 사용되는 산란측정 도구의 구성을 도시한 것이다. 산란측정 도구는 도시된 바와 같이 정렬 마크로 지향되는 입사광빔(4930)을 발생시킨다. 입사광빔(4930)은 템플릿(또는 기판)의 평면에 실질적으로 수직한 방향으로 지향된다. 입사광빔(4930)은 백색 광원 또는 다수 파장의 광을 발생시킬 수 있는 어떤 다른 광원으로부터 발생될 수 있다. 광을 발생시키기 위하여 사용되는 광원은 본원에 서술된 바와 같은 임프린트 시스템의 임프린트 헤드에 배치될 수 있다. 대안적으로, 광원은 임프린트 헤드의 외부 바디에 결합될 수 있고 광학 시스템은 광을 템플릿으로 유도하는데 사용될 수 있다. Figure 49 illustrates a configuration of the scatterometry tool used to determine the alignment between the template alignment mark 4910 and the substrate alignment mark 4920. The scatterometry tool generates an incident light beam 4930 that is directed to the alignment mark as shown. The incident light beam 4930 is directed in a direction substantially perpendicular to the plane of the template (or substrate). The incident light beam 4930 may be generated from a white light source or any other light source capable of generating light of multiple wavelengths. The light source used to generate the light may be disposed in the imprint head of the imprint system as described herein. Alternatively, the light source can be coupled to the outer body of the imprint head and the optical system can be used to direct light to the template.

광원으로부터의 광이 정렬 마크와 접촉될 때, 이 광은 도49에 도시된 바와 같이 산란된다. 종래 기술에 공지된 바와 같이, 광의 산란은 서로 다른 각도로 최대 광 강도를 발생시킨다. 서로 다른 최대 광을 발생시키는 각도는 서로 다른 회절 차수에 대응한다. 전형적으로, 광이 회절 격자를 벗어나서 반사될 때, 다수의 차수가 발생된다. 본원에 사용된 바와 같은 영차는 입사광과 동일한 광학 경로를 따라서 광원으로 다시 반사되는 광이라 한다. 도49에 도시된 바와 같이, 입사광빔(4930)을 따라서 광원으로 다시 반사되는 광은 영차가 된다. 1차 광은 입사 각도와 다른 각도를 따라서 회절 결자를 벗어나서 반사된다. 도49에 도시된 바와 같이, 광선(4942 및 4944)은 정의 제1 차(즉, +1 차)를 따라서 발생된 광을 표시하고 광선(4952 및 4954)은 부의 1차(즉, -1차)를 따라서 발생된 광을 표시한다. +1 및 -1차 도시되었지만, 광의 다른 차수(예를 들어, N차, 여기서 n은 제로 보다 크다)가 사용될 수 있다.When light from the light source is in contact with the alignment mark, this light is scattered as shown in FIG. As is known in the art, scattering of light produces maximum light intensity at different angles. The angles that generate different maximum light correspond to different diffraction orders. Typically, when light is reflected off the diffraction grating, a number of orders occur. Zero order as used herein refers to light that is reflected back to the light source along the same optical path as incident light. As shown in Fig. 49, the light reflected back to the light source along the incident light beam 4930 becomes zero order. The primary light is reflected off the diffraction defects along an angle different from the incident angle. As shown in Figure 49, light rays 4942 and 4944 represent light generated along a positive first order (i.e., +1 order) and light rays 4952 and 4954 are negative first order (i.e., -1st order). ) Indicates the light generated. Although +1 and -1 orders are shown, other orders of light (eg, N orders, where n is greater than zero) can be used.

사용중에, 기판으로부터(및 템플릿을 통해서) 반사된 광은 검출기(4960)에 의해 수집된다. 일 실시예에서, 검출기(4960)는 다수의 위치에서 광 특성을 동시에 측정할 수 있는 어레이 검출기이다. 광이 회절 격자로부터 산란될 때, 각 파장의 광은 서로 다르게 산란된다. 일반적으로, 모든 파장은 회절 차수들중 한 차수를 따라서 산란될 것이지만, 서로 다른 파장의 광은 다소 상이한 각도로 산란될 것이다. 도49는 2개의 서로 다른 광 파장이 어떻게 +1 및 -1차를 따라서 반사되는 지를 도시한 것이다. 이 설명을 위하여 산란 각도의 차가 확대되어 있다는 점에 유의하여야 한다. +1차를 참조하면, 광빔(4942)은 적색광을 표시하는 반면에, 광빔(4944)은 청색광을 표시한다. -1차에 대해서, 광빔(4952)은 적색광을 표시하는 반면에, 광빔(4954)은 청색광을 표시한다. 도시된 바와 같이, 적색광빔 및 청색광빔은 검출기의 회절 부분과 접촉한다. 검출기(4960)는 광 검출 소자의 어레이를 포함한다. 광 검출 소자의 크기 및 위치는 서로 다른 광 파장을 분석하도록 한다. 도49에 도시된 바와 같이, 적색 광(4942)은 청색 광(4944)과 다른 광 검출 소자에 충돌한다. 따라서, 산란측정 도구는 다수의 파장에서 광 특성을 동시에 측정할 수 있다. In use, light reflected from the substrate (and through the template) is collected by the detector 4960. In one embodiment, detector 4960 is an array detector capable of simultaneously measuring optical properties at multiple locations. When light is scattered from the diffraction grating, light of each wavelength is scattered differently from each other. In general, all wavelengths will be scattered along one of the diffraction orders, but light of different wavelengths will be scattered at somewhat different angles. Figure 49 shows how two different light wavelengths are reflected along the +1 and -1 orders. Note that the difference in scattering angle is magnified for this explanation. Referring to the + 1st order, the light beam 4942 displays red light, while the light beam 4944 displays blue light. For -primary, light beam 4952 displays red light, while light beam 4954 displays blue light. As shown, the red and blue light beams are in contact with the diffractive portion of the detector. Detector 4960 includes an array of photodetecting elements. The size and position of the photodetector allows for analyzing different wavelengths of light. As shown in Fig. 49, red light 4942 impinges on blue light 4944 and other light detecting elements. Thus, the scatterometry tool can measure optical properties simultaneously at multiple wavelengths.

다수의 광 파장에서 산란을 측정하는 이점은, 위상 에러가 평균 출력될 수 있다는 것이다. 위상 에러는 회절 격자를 형성하는 트렌치의 에칭에서 불균일성에 의해 발생된다. 예를 들어, 벽(walls)이 비평행하거나 트렌체의 최하부가 각을 이룬 경우, 광 산란은 예측된 모델을 따르지 않을 수 있다. 이와 같은 에러는 분석을 위하여 사용되는 광 파장에 따라서 가변하는 경향이 있다. 예를 들어, 트렌치를 형성시 처리 에러는 청색광 보다 적색 광에 대해서 더욱 큰 편차를 발생시킬 수 있다. 다수의 파장을 판독함으로써, 하나의 파장들이 평균화되어 보다 정확하게 정렬을 유도할 수 있다.The advantage of measuring scattering at multiple light wavelengths is that the phase error can be averaged out. Phase error is caused by non-uniformity in the etching of the trenches forming the diffraction grating. For example, if the walls are non-parallel or the bottom of the trench is angled, light scattering may not follow the predicted model. Such errors tend to vary depending on the light wavelength used for analysis. For example, processing errors in forming trenches can cause greater deviations for red light than blue light. By reading multiple wavelengths, one wavelengths can be averaged to induce alignment more accurately.

도50에 도시된 대안적인 실시예에서, 정렬 마크로부터 반사된 광은 도49에 대해 상술된 바와 같이 산란될 수 있다. 검출기의 분해능에 따라서 서로 다른 광 파장을 포착하는 대신에, 광학 소자(5070)를 사용하여 반사된 광을 분리할 수 있다. 상술된 바와 같이, 템플릿 정렬 마크(5010) 및 기판 정렬 마크(5020)는 입사광(5030)으로 조명된다. 입사광(5030)은 템플릿에 의해 한정된 평면에 수직한 방향으로 지향된다. 정렬 마크의 회절 격자로부터 반사된 광은 +1차(5040) 및 -차(5050)를 따라서 분석된다. 이 실시예에서, 광학 소자(5070)는 기판 및 검출기(5060)간의 광학 경로에 배치된다. 광학 소자(5070)는 광 파장을 토대로 서로 다른 각도로 광을 회절시키도록 구성된다. 광학 소자(5070)는 예를 들어, 회절 격자(예를 들어, 분광광도계(spectrophotometer)의 부분) 또는 프리즘일 수 있다. 도50에 도시된 바와 같이, 적색 광은 청색 광과 다른 각도로 회절된다. 도50에 단일 소자로서 도시되었지만, 광학 소자(5070)는 2개의 개별적인 소자로 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 광학 소자(5070) 및 검출기(5060)가 개별적인 소자로서 도시되었지만, 이 소자는 단일 장치(예를 들어, 분광광도계)에 통합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.In the alternative embodiment shown in FIG. 50, the light reflected from the alignment mark can be scattered as described above with respect to FIG. Instead of capturing different light wavelengths depending on the resolution of the detector, the optical element 5070 can be used to separate the reflected light. As described above, the template alignment mark 5010 and the substrate alignment mark 5020 are illuminated with incident light 5030. Incident light 5030 is directed in a direction perpendicular to the plane defined by the template. Light reflected from the diffraction grating of the alignment mark is analyzed along the +1 order 5040 and the -order 5050. In this embodiment, the optical element 5070 is disposed in the optical path between the substrate and the detector 5060. The optical element 5070 is configured to diffract light at different angles based on the light wavelength. Optical element 5070 may be, for example, a diffraction grating (eg, part of a spectrophotometer) or prism. As shown in FIG. 50, red light is diffracted at an angle different from blue light. Although shown as a single element in FIG. 50, it should be understood that the optical element 5070 may be comprised of two separate elements. In addition, although optical element 5070 and detector 5060 are shown as separate elements, it should be understood that this element may be integrated into a single device (eg, a spectrophotometer).

대안적으로, 광학 소자(5070)는 렌즈일 수 있다. 광학 소자(5070)가 렌즈인 경우, 광이 이 렌즈를 통과시 회절이 발생된다. 회절 정도는 부분적으론 렌즈 재료의 굴절율을 기반으로 한다. 회절 정도는 또한, 광 파장을 기반으로 한다. 서로 다른 광 파장은 서로 다른 각도로 회절될 것이다. 이는 "색 수차(chromatic aberration)"로서 공지되어 있다. 색 수차를 이용하면 광을 서로 다른 파장으로 분리시키는 것을 향상시킬 수 있다. 어떤 실시예에서, 2개의 렌즈가 사용될 수 있는데, 한 렌즈는 각 차수의 광을 위한 것이다. Alternatively, optical element 5070 can be a lens. When the optical element 5070 is a lens, diffraction occurs when light passes through the lens. The degree of diffraction is based, in part, on the refractive index of the lens material. The degree of diffraction is also based on the light wavelength. Different light wavelengths will be diffracted at different angles. This is known as "chromatic aberration." Using chromatic aberration can improve the separation of light at different wavelengths. In some embodiments, two lenses may be used, one lens for each order of light.

상술된 바와 같은 산란측정은 임프린트 리소그래피 공정을 위하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 소정량의 활성 광 경화성 액체는 임프린트될 기판의 일부분상에 배치된다. 패턴닝된 템플릿은 기판에 근접하여 위치된다. 일반적으로, 템플릿은 약 200nm 보다 작은 거리만큼 기판으로부터 분리된다. 패턴닝된 템플릿을 기판상에 사전 형성된 구조와 적절하게 정렬시키기 위하여, 템플릿 정렬 타겟은 기판 정렬 타겟과 정렬된다. 템플릿 정렬 타겟은 회절 격자를 포함하여, 산란측정 기술이 정렬을 위하여 사용되도록 한다. 기판 정렬 마크와 템플릿 정렬 마크의 초기 정렬은 마스크가 광학 촬상을 사용하여 성취된다. 이 마크는 패턴 인식 소프트웨어를 사용하여 정렬된다. 이와 같은 정렬은 약 1미크론 내의 정렬 정확도를 성취하는데 사용될 수 있다. Scattering measurements as described above can be used for an imprint lithography process. In one embodiment, the amount of active photocurable liquid is disposed on a portion of the substrate to be imprinted. The patterned template is located proximate to the substrate. Generally, the template is separated from the substrate by a distance less than about 200 nm. In order to properly align the patterned template with the preformed structure on the substrate, the template alignment target is aligned with the substrate alignment target. The template alignment target includes a diffraction grating, allowing scattering techniques to be used for alignment. Initial alignment of the substrate alignment mark and the template alignment mark is accomplished using a mask optical imaging. This mark is aligned using pattern recognition software. Such alignment can be used to achieve alignment accuracy within about 1 micron.

산란측정은 정렬의 다음 반복을 위하여 사용된다. 일 실시예에서, 정렬 마크는 도48C에 도시된 정렬 마크와 같이, 대충 정렬 회절 격자 및 미세 정렬 회절 격자를 포함한다. 정렬 마크의 대충적인 정렬은 대충 정렬 회절 격자를 사용하여 수행될 수 있다. 정렬 마크의 미세 정렬은 미세 정렬 회절 격자를 사용하여 수행될 수 있다. 모든 정렬 측정은 템플릿 및 기판간에 배치된 활성 광 경화성 액체로 수행될 수 있다. 본원에 서술된 바와 같이, 광학 촬상 장치는 초기 정렬을 수행하도록 요청받을 수 있다. 산란측정을 수행하기 전, 광학 촬상 장치는 광원 및 템플릿 간의 광학 경로를 벗어나서 이동될 수 있다. 대안적으로, 광원으로부터 광은 광학 촬상 장치가 광원 및 템플릿 간의 광학 경로에 놓이지 않도록 하는 방식으로 지향될 수 있다.Scattering measurements are used for the next iteration of the alignment. In one embodiment, the alignment mark includes a coarse alignment diffraction grating and a fine alignment diffraction grating, such as the alignment mark shown in FIG. 48C. Rough alignment of the alignment marks can be performed using a roughly aligned diffraction grating. Fine alignment of the alignment marks can be performed using a fine alignment diffraction grating. All alignment measurements can be performed with an active photocurable liquid disposed between the template and the substrate. As described herein, the optical imaging device may be required to perform initial alignment. Before performing scattering measurement, the optical imaging device may be moved off the optical path between the light source and the template. Alternatively, light from the light source can be directed in a manner such that the optical imaging device does not lie in the optical path between the light source and the template.

일 실시예에서, 광은 템플릿에 의해 한정된 평면에 수직한 템플릿 및 기판 정렬 마크로 지향될 수 있다. +1 및 -1 차를 따른 광 산란측정은 다수의 파장으로 분석될 수 있다. +1차에서 산란된는 광의 강도 레벨은 -1차에서 산란되는 광의 광 강도 레벨과 비교된다. 템플릿 정렬 마크 및 기판 정렬 마크가 정렬되면, 어떤 소정 파장에서 강도는 실질적으로 동일하게 된다. +1 및 -1차간의 광 강도의 차이는, 정렬 마크가 오정렬될 수 있다는 것을 나타낸다. 다수의 파장에서 오정렬 정도를 비교하여, 정렬 마크의 "평균" 오정렬을 발생시킨다.In one embodiment, light may be directed to a template and substrate alignment mark perpendicular to the plane defined by the template. Light scattering measurements along the +1 and -1 orders can be analyzed at multiple wavelengths. The intensity level of light scattered in the +1 order is compared with the light intensity level of light scattered in the -1 order. Once the template alignment mark and the substrate alignment mark are aligned, the intensity is substantially the same at any given wavelength. The difference in light intensity between the +1 and -1 order indicates that the alignment marks may be misaligned. The degree of misalignment at multiple wavelengths is compared, resulting in an "average" misalignment of the alignment marks.

템플릿 및 기판 정렬 마크의 평균 오정렬은 기판에 대한 템플릿의 위치에 필요로 되는 정정을 결정하여 정렬 마크를 적절하게 정렬시키는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 기판은 기판 모션 스테이지상에 배치된다. 산란측정을 사용하여 계산된 평균 오정렬에 의해 결정된 바와 같은 적절한 방식으로 기판을 이동시킴으로써 정렬을 성취할 수 있다. 템플릿 및 기판이 적절하게 정렬된 후, 경화된 액체로부터 템플릿을 분리하는 것 보다 앞서 액체의 경화가 수행될 수 있다.The average misalignment of the template and the substrate alignment mark can be used to determine the correction needed for the position of the template relative to the substrate to properly align the alignment mark. In one embodiment, the substrate is disposed on a substrate motion stage. Alignment can be achieved by moving the substrate in an appropriate manner as determined by the mean misalignment calculated using scattering measurements. After the template and substrate are properly aligned, curing of the liquid may be performed prior to separating the template from the cured liquid.

도51은 템플릿 정렬 마크(5110) 및 기판 정렬 마크(5120) 간의 정렬을 결정하는데 사용되는 산란측정 도구의 대안적인 구성을 도시한 것이다. 산란측정 도구(5100)는 기판을 벗어난 2개의 영차 반사를 측정하여 정렬 마크의 정렬을 결정한다. 2개의 광원은 도시된 바와 같이 정렬 마크로 지향되는 2개의 입사광빔(5130) 및 5135)을 발생시킨다. 입사광빔(5130 및 5135)은 템플릿(또는 기판)의 평면에 실질적으로 수직하지 않은 방향으로 지향된다. 입사광빔(5130 및 5135)은 백색 광원 또는 다수 파장의 광을 발생시킬 수 있는 이외 다른 어떤 광원으로부터 발생될 수 있다. 입사광빔(5130 및 5135)은 빔 스플리터(5192 및 5194) 각각을 통과한다. FIG. 51 illustrates an alternative configuration of a scatterometry tool used to determine alignment between template alignment mark 5110 and substrate alignment mark 5120. Scattering tool 5100 measures the two zero order reflections off the substrate to determine the alignment of the alignment marks. The two light sources generate two incident light beams 5130 and 5135 directed to the alignment mark as shown. The incident light beams 5130 and 5135 are directed in a direction that is not substantially perpendicular to the plane of the template (or substrate). Incident light beams 5130 and 5135 may be generated from a white light source or any other light source capable of generating light of multiple wavelengths. Incident light beams 5130 and 5135 pass through beam splitters 5152 and 5194 respectively.

광원으로부터의 광이 정렬 마크와 접촉할 때, 광은 상술된 바와 같이 산란된다. 영차 광은 입사광과 동일한 광학 경로를 따라서 광원으로 다시 반사되는 광이다. 광을 향하여 다시 반사되는 광은 검출기(5160 및 5162)를 향하여 빔 스플리터(5192 및 5194)에 의해 반사된다. 일 실시예에서, 검출기(5160 및 5162)는 다수의 위치에서 광 특성을 동시에 측정할 수 있는 어레이 검출기이다. 광이 회절 격자로부터 산란될 때, 개별적인 광 파장은 서로 다르게 산란된다. 일반적으로, 상술된 바와 같이, 모든 파장은 회절 차수들중 한 차수를 따라서 산란될 것이지만, 서로 다른 광 파장은 다소 상이한 각도로 산란될 것이다. 이 설명을 위하여 산란 각도의 차이가 확대되었다는 점에 유의하여야 한다. 입사광빔(5130)에 대해서, 광빔(5142)은 적색 광을 표시하는 반면에, 광빔(5144)은 청색 광을 표시한다. 입사광빔(5135)에 대해서, 광빔(5152)은 적색광을 표시하는 반면에, 백색광(5154)은 청색광을 표시한다. 도시된 바와 같이, 적색광빔 및 청색광빔은 서로다른 검출기 부분과 접촉한다. 검출기(5160)는 광 검출 소자의 어레이를 포함한다. 광 검출 소자의 크기 및 위치는 서로 다른 광 파장을 분석하도록 한다. 도51에 도시된 바와 같이, 적색 광(5142)은 청색 광(5144)과 다른 광 검출 소자와 충돌한다. 따라서, 산란측정 도구는 다수의 파장의 광 특성을 동시에 측정할 수 있다. 어레이 검출기를 사용하면, 웨이퍼 또는 템플릿의 방향의 어떤 작은 변화 또는 차수 피크의 위치를 변화시키는 다른 어떤 기계적 변화를 검출할 수 있고 강도를 정확하게 측정할 수 있는 부가적인 이점이 있다. When light from the light source contacts the alignment mark, the light is scattered as described above. Zero order light is light that is reflected back to a light source along the same optical path as incident light. Light reflected back toward the light is reflected by the beam splitters 5152 and 5194 toward the detectors 5160 and 5162. In one embodiment, detectors 5160 and 5162 are array detectors capable of simultaneously measuring optical properties at multiple locations. When light is scattered from the diffraction grating, the individual light wavelengths are scattered differently. In general, as described above, all wavelengths will be scattered along one of the diffraction orders, but different light wavelengths will be scattered at somewhat different angles. Note that the difference in scattering angles is enlarged for this explanation. For incident light beam 5130, light beam 5152 shows red light, while light beam 5144 shows blue light. For incident light beam 5135, light beam 5152 displays red light, while white light 5504 displays blue light. As shown, the red and blue light beams are in contact with different detector portions. Detector 5160 includes an array of photodetecting elements. The size and position of the photodetector allows for analyzing different wavelengths of light. As shown in Fig. 51, red light 5152 collides with blue light 5144 and other light detecting elements. Thus, the scatterometry tool can measure optical properties of multiple wavelengths simultaneously. Using an array detector has the additional advantage of being able to detect any small change in the direction of the wafer or template or any other mechanical change that changes the position of the order peak and can accurately measure the intensity.

도51에 도시된 산란측정 시스템은 정렬을 위하여 가장 강하게 반사된 신호(즉, 영차 신호)를 이용한다. 일반적으로, 입사광이 격자와 수직할 때, 격자의 정렬 차이는 영차를 따라서 매우 크게되지 않는다. 수직하지 않은 입사각을 사용함으로써, 영차가 격자의 오정렬에 더욱 민감하게 된다는 것을 나타낼 것으로 여겨진다. 게다가, 산란측정 시스템을 위한 광학 경로는 광학 촬상 장치(5180)를 시스템의 중앙에 배치시킨다. 본원에 서술된 바와 같이, 광학 촬상 장치(5180)는 템플릿 및 기판 정렬 마크의 대충적인 정렬을 위하여 사용될 수 있다. 산란측정 시스템을 사용하여 템플릿 및 기판의 정렬하는 동안, 광학 촬상 장치의 이동은 필요로되지 않을 수 있다. The scatterometry system shown in FIG. 51 uses the strongest reflected signal (ie, zero order signal) for alignment. In general, when the incident light is perpendicular to the grating, the alignment difference of the grating does not become very large along the zero difference. By using a non-perpendicular angle of incidence, it is believed that the zero difference is more sensitive to misalignment of the grating. In addition, the optical path for the scatterometry system places the optical imaging device 5180 in the center of the system. As described herein, optical imaging device 5180 may be used for coarse alignment of template and substrate alignment marks. During alignment of the template and substrate using a scatterometry system, movement of the optical imaging device may not be necessary.

도52에 도시된 대안적인 실시예에서, 정렬 마크로부터 반사된 광은 도51에 대해서 상술된 바와 같이 산란될 수 있다. 검출기의 분해능에 따라서 서로 다른 파장의 광을 포착하는 대신에, 반사된 광은 광학 소자(5272 및 5274)를 사용하여 분리될 수 있다. 상술된 바와 같이, 템플릿 정렬 마크(5210) 및 기판 정렬 마크(5220)는 2개의 입사광빔(5230 및 5235)으로 조명된다. 입사광빔(5230 및 5235)은 템플릿에 의해 한정된 평면에 수직하지 않는 방향으로 지향된다. 정렬 마크의 회절 격자로부터 반사된 광은 빔 스플리터(5292 및 5294)로 광을 반사시킴으로써 제로 차를 따라서 분석된다. 이 실시예에서, 광학 소자(5272 및 5274)는 기판 및 검출기(5260)간의 광학 경로에 배치된다. 광학 소자(5272 및 5274)는 광 파장을 토대로 서로 다른 각도로 광을 회절시키도록 구성된다. 광학 소자(5272 및 5274)는 예를 들어, 회절 격자(예를 들어, 분광광도계의 부분) 또는 프리즘일 수 있다. 대안적으로, 광학 소자(5272 및 5274)는 색 수차를 나타내는 렌즈일 수 있다. In the alternative embodiment shown in FIG. 52, the light reflected from the alignment mark can be scattered as described above with respect to FIG. Instead of capturing light of different wavelengths depending on the resolution of the detector, the reflected light can be separated using optical elements 5272 and 5274. As described above, template alignment mark 5210 and substrate alignment mark 5220 are illuminated with two incident light beams 5230 and 5235. Incident light beams 5230 and 5235 are directed in a direction that is not perpendicular to the plane defined by the template. Light reflected from the diffraction grating of the alignment mark is analyzed along the zero difference by reflecting light into the beam splitters 5292 and 5294. In this embodiment, optical elements 5272 and 5274 are disposed in the optical path between the substrate and the detector 5260. Optical elements 5272 and 5274 are configured to diffract light at different angles based on the light wavelength. Optical elements 5272 and 5274 can be, for example, diffraction gratings (eg, portions of spectrophotometers) or prisms. Alternatively, optical elements 5272 and 5274 can be lenses that exhibit chromatic aberration.

도53에 도시된 대안적인 실시예에서, 정렬 마크로부터 반사된 광은 도51에 상술된 바와 같이 산란될 수 있다. 검출기의 분해능에 따라서 서로 다른 파장의 광을 포착하는 대신에, 반사된 광은 광학 소자(5372 및 5374)를 사용하여 분리될 수 있다. 정렬 마크를 벗어나서 반사된 광은 빔 스플리터(5392 및 5394)에 의해 광섬유 케이블(5376 및 5378) 각각으로 지향된다. 제1 광 케이블은 임프린트 시스템으로부터 광학 소자(5372 및 5374)로 광을 운반한다. 광학 소자(5372 및 5374)는 광 파장을 토대로 서로 다른 각도로 광을 회절시키도록 구성된다. 광학 소자(5372 및 5374)는 예를 들어, 회절 격자(예를 들어, 분광광도계의 부분) 또는 프리즘일 수 있다. 대안적으로, 광학 소자(5372 및 5374)는 색 수차를 나타내는 렌즈일 수 있다. 이와 같은 실시예의 이점은, 광학 시스템의 일부분이 임프린트 시스템과 격리될 수 있다는 것이다. 이는 임프린트 시스템 크기가 최소로 유지되도록 한다. In the alternative embodiment shown in FIG. 53, the light reflected from the alignment mark can be scattered as described above in FIG. Instead of capturing light of different wavelengths depending on the resolution of the detector, the reflected light can be separated using optical elements 5172 and 5374. Light reflected outside the alignment mark is directed to the optical fiber cables 5376 and 5378 by beam splitters 5392 and 5394 respectively. The first optical cable carries light from the imprint system to the optical elements 5372 and 5374. Optical elements 5372 and 5374 are configured to diffract light at different angles based on the light wavelength. Optical elements 5372 and 5374 can be, for example, diffraction gratings (eg, portions of spectrophotometers) or prisms. Alternatively, optical elements 5372 and 5374 may be lenses that exhibit chromatic aberration. An advantage of this embodiment is that a portion of the optical system can be isolated from the imprint system. This allows the imprint system size to be kept to a minimum.

템플릿 정렬 마크(5410) 및 기판 정렬 마크(5420) 간의 정렬을 결정하기 위하여 사용되는 산란측정 도구의 구성에 대한 대안적인 실시예가 도54에 도시되어 있다. 2개의 광원은 도시된 바와 같이 정렬 마크로 지향되는 2개의 입사광빔(5430 및 5435)을 발생시킨다. 입사광빔(5430 및 5435)은 템플릿(또는 기판)의 평면에 실질적으로 수직하지 않은 방향으로 지향된다. 입사광빔(5430 및 5435)은 백색광원 또는 다수의 파장의 광을 발생시킬 수 있는 다른 어떤 광원으로부터 발생될 수 있다. 입사광빔(5430 및 5435)는 빔 스플리터(5492 및 5494) 각각을 통과한다.An alternative embodiment of the configuration of the scatterometry tool used to determine the alignment between the template alignment mark 5410 and the substrate alignment mark 5520 is shown in FIG. The two light sources generate two incident light beams 5430 and 5435 which are directed to the alignment mark as shown. Incident light beams 5430 and 5435 are directed in a direction that is not substantially perpendicular to the plane of the template (or substrate). Incident light beams 5430 and 5435 can be generated from a white light source or any other light source capable of generating light of multiple wavelengths. Incident light beams 5430 and 5435 pass through beam splitters 5552 and 5494 respectively.

광원으로부터의 광이 정렬 마크와 접촉할 때, 광은 도54에 도시된 바와 같이 산란된다. 도54에 도시된 바와 같이, 입사광빔(5430) 및 입사광빔(5435)을 따라서 광원으로 다시 반사되는 광은 영차가 된다. 1차 광은 입사 각도와 다른 각도를 따라서 회절 격자를 벗어나서 반사된다. 도54에 도시된 바와 같이, 광선(5440)은 입사광빔(5430)의 +1차를 따라서 발생된 광을 표시한다. 광선(5450)은 +1차의 입사광빔(5440)을 표시한다. -1차의 빔은 도시되지 않았다. +1차가 도시되었지만, 다른 차수의 광(예를 들어, N차, 여기서 n은 제로보다 크다)이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.When light from the light source contacts the alignment mark, the light is scattered as shown in FIG. As shown in Fig. 54, the light reflected back to the light source along the incident light beam 5430 and the incident light beam 5535 becomes zero order. The primary light is reflected off the diffraction grating along an angle different from the incident angle. As shown in FIG. 54, light beam 5440 indicates light generated along the +1 order of the incident light beam 5430. As shown in FIG. Ray 5450 represents an incident light beam 5440 of the + 1st order. The primary beam is not shown. Although the +1 order is shown, it should be understood that other orders of light (eg, N orders, where n is greater than zero) may be used.

정렬 마크를 벗어나서 반사된 광은 빔 스플리터(5492 및 5494)에 의해 제1 광 케이블(5476 및 5478) 각각으로 지향된다. 광섬유 케이블은 임프린트 시스템으로부터 광학 소자(5472 및 5474)로 광을 운반한다. 광학 소자(5472 및 5474)는 광 파장에 의거하여 서로 다른 각도로 광을 회절시키도록 구성된다. 광학 소자(5472 및 5474)는 예를 들어, 회절 격자(예를 들어, 분광광도계의 부분) 또는 프리즘일 수 있다. 대안적으로, 광학 소자(5472 및 5474)는 색 수차를 나타내는 렌즈일 수 있다.Light reflected outside the alignment mark is directed to the first optical cable 5476 and 5478 by beam splitters 5542 and 5494. Fiber optic cables carry light from the imprint system to optical elements 5542 and 5474. Optical elements 5542 and 5474 are configured to diffract light at different angles based on the light wavelength. Optical elements 5542 and 5474 may be, for example, diffraction gratings (eg, portions of spectrophotometers) or prisms. Alternatively, optical elements 5542 and 5474 can be lenses that exhibit chromatic aberration.

빔 스플리터(5492 및 5494)는 반사된 광의 일부를 빔 스플리터로 통과시킨다. 빔 스플리터를 통과하는 광의 부분은 광 검출기(5462 및 5464)를 사용하여 분석된다. 광 검출기는 빔 스플리터(5492 및 5494)를 통과하는 모든 광의 전체 강도를 결정하는데 사용된다. 광의 전체 강도에 관한 데이터는 템플릿 및 기판 정렬 마크의 정렬을 결정하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 이 정렬은 n차(예를 들어, +1차) 반사된 광의 분광광도계 분석에 의해 결정된 에러 측정 및 광 강도 측정의 평균에 따라서 결정된다.Beam splitters 5552 and 5494 pass some of the reflected light through the beam splitter. The portion of light that passes through the beam splitter is analyzed using photo detectors 5542 and 5464. The photo detector is used to determine the overall intensity of all light passing through the beam splitters 5552 and 5494. Data regarding the overall intensity of the light can be used to determine the alignment of the template and substrate alignment marks. In one embodiment, this alignment is determined according to the average of the error measurements and the light intensity measurements determined by spectrophotometric analysis of the nth order (eg, + 1st order) reflected light.

상술된 실시예들중 어느 실시예가 서로 다른 구성을 위하여 결합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 게다가, 템플릿 및 기판 마크의 정렬을 결정하기 위하여 사용되는 광 특성이 광 강도 및 광의 편광을 포함한다는 것을 이해하여야 한다. It should be understood that any of the embodiments described above can be combined for different configurations. In addition, it should be understood that the optical properties used to determine the alignment of the template and substrate marks include light intensity and polarization of light.

임프린트 리소그래피 공정의 모든 실시예에서, 액체는 기판상에 디스펜스된다. 이하의 설명은 기판상에 액체를 디스펜스시키는 것에 관한 것인 반면에, 액체를 템플릿상으로 디스펜스할 때, 동일한 액체 디스펜싱 기술이 또한 사용된다는 것을 이해하여야 한다. 액체 디스펜싱 공정은 주의깊게 제어된다. 일반적으로, 소정량의 액체가 기판상의 적절한 위치에 디스펜스되도록 액체 디스펜스가 제어된다. 게다가, 액체 부피 또한 제어된다. 적절한 부피의 액체 및 적절한 위치의 액체의 조합은 본원에 서술된 액체 디스펜싱 시스템을 사용함으로써 제어된다. 특히, 스텝 및 반복 공정은 액체 부피 제어 및 액체 배치의 조합을 사용하여 특정 필드에 패턴닝을 제한시킨다.In all embodiments of the imprint lithography process, liquid is dispensed onto the substrate. While the following description relates to dispensing liquid onto a substrate, it should be understood that the same liquid dispensing technique is also used when dispensing liquid onto a template. The liquid dispensing process is carefully controlled. In general, liquid dispense is controlled so that a predetermined amount of liquid is dispensed at an appropriate location on the substrate. In addition, the liquid volume is also controlled. The combination of an appropriate volume of liquid and an appropriately positioned liquid is controlled by using the liquid dispensing system described herein. In particular, step and repeat processes use a combination of liquid volume control and liquid batch to limit patterning to specific fields.

각종 액체 디스펜싱 패턴이 사용된다. 패턴은 액적의 연속 라인 또는 패턴 형태로 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 액체 디스펜서 팁(liquid dispenser tip)을 토대로 한 배치 및 임프린팅 부재간의 상대 모션은 임프린팅 부재의 일부상의 실질적으로 연속 라인을 지닌 패턴을 형성하도록 사용된다. 디스펜싱 및 상대 모션의 균형율(balancing rate)이 사용되어 라인의 단면 크기 및 라인의 형상을 제어하도록 사용된다. 디스펜싱 공정동안, 디스펜서 팁은 기판 근처(예를 들어, 수십 미크론 정도)에 고정된다. 연속 패턴의 2가지 예가 도32A 및 도32B에 도시되어 있다. 도32A 및 도32B에 도시된 패턴은 사인 패턴이지만, 다른 패턴이 가능하다. 도32A 및 도32B에 도시된 바와 같이, 연속 라인 패턴은 단일 디스펜서 팁(2401) 또는 다수의 디스펜서 팁(2402)중 어느 하나를 사용하여 도출될 수 있다. 대안적으로, 작은물방울의 패턴이 도32C에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 주위의 작은물방울 보다 큰 부피를 갖는 중앙의 작은물방울을 갖는 작은물방울 패턴이 사용된다. 템플릿이 작은물방울과 접촉할 때, 액체는 확산되어 도32C에 도시된 바와 같이 템플릿의 패턴닝 에리어를 충전한다.Various liquid dispensing patterns are used. The pattern can be used in the form of continuous lines or patterns of droplets. In some embodiments, the relative motion between the placement and imprinting member based on the liquid dispenser tip is used to form a pattern with substantially continuous lines on a portion of the imprinting member. The balancing rate of dispensing and relative motion is used to control the cross-sectional size of the line and the shape of the line. During the dispensing process, the dispenser tip is secured near the substrate (e.g., on the order of tens of microns). Two examples of the continuous pattern are shown in Figs. 32A and 32B. The patterns shown in Figs. 32A and 32B are sine patterns, but other patterns are possible. As shown in Figures 32A and 32B, the continuous line pattern can be derived using either a single dispenser tip 2401 or multiple dispenser tips 2402. Alternatively, a pattern of droplets may be used as shown in FIG. 32C. In one embodiment, a small droplet pattern with a central small droplet having a volume larger than the surrounding droplet is used. When the template is in contact with droplets, the liquid diffuses to fill the patterning area of the template as shown in FIG. 32C.

임프린팅 부재의 디스펜스 속도(vd) 및 상대적인 측방 속도(vs)는 다음과 같이 관계될 수 있다.The dispensing speed v d and the relative lateral speed v s of the imprinting member can be related as follows.

vd=Vd/td(디스펜싱 부피/디스펜싱 기간), (1)v d = V d / t d (dispensing volume / dispensing period), (1)

vs=L/td(라인 길이/디스펜싱 기간), (2)v s = L / t d (line length / dispensing period), (2)

vd=a L(여기서, 'a'는 라인 패턴의 단면적이다), (3)v d = a L (where 'a' is the cross-sectional area of the line pattern), (3)

그러므로,therefore,

vd=a vs (4)v d = av s (4)

초기 라인 패턴의 폭은 통상적으로 디스펜서의 팁 크기에 좌우된다. 디스펜서 팁은 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 액체 디스펜싱 제어기는 디스펜싱된 액체 부피(Vd) 및 액체(td)를 디스펜스시키는데 걸리는 시간을 제어하는데 사용된다. V d 및 td가 고정되면, 라인의 길이를 증가시켜 패턴닝된 라인의 단면 높이를 낯춘다. 패턴 길이를 증가시키는 것은 주기적인 패턴의 공간 주파수를 증가시킴으로써 성취될 수 있다. 패턴의 보다 낮은 높이는 임프린트 공정동안 변위될 액체의 량을 증가시킬 수 있다. 동일한 디스펜싱 라인에 접속되는 다수의 팁을 사용함으로써, 긴 길이를 지닌 라인 패턴은 단일 디스펜서 팁의 경우와 비교하여 보다 빠르게 형성될 수 있다. 대안적으로, 다수의 밀접하게 이격된 방울들은 정확한 부피를 지닌 라인을 형성하는데 사용된다.The width of the initial line pattern typically depends on the tip size of the dispenser. The dispenser tip may be fixed. In one embodiment, the liquid dispensing controller is used to control the time taken to dispense the dispensed liquid volume (V d ) and the liquid (t d ). When V d and t d are fixed, the length of the line is increased to approximate the cross-sectional height of the patterned line. Increasing the pattern length can be accomplished by increasing the spatial frequency of the periodic pattern. Lower heights of the pattern may increase the amount of liquid to be displaced during the imprint process. By using multiple tips connected to the same dispensing line, long length line patterns can be formed faster than in the case of a single dispenser tip. Alternatively, a number of closely spaced drops are used to form a line with the correct volume.

액체의 경화가 완료된 후, 템플릿은 경화된 액체로부터 분리된다. 템플릿 및 기판이 거의 완벽하게 평행하기 때문에, 템플릿, 임프린트 층, 및 기판의 조립은 템플릿 및 경화된 액체간을 실질적으로 균일하게 접촉시킨다. 이와 같은 시스템은 템플릿을 경화된 액체로부터 분리시키는데 많은 분리 힘을 필요로 할 수 있다. 일 실시예에서, 가요성 템플릿 또는 기판의 경우에, 분리는 "박리 공정(peeling process)"을 사용하여 수행된다. 그러나, 가요성 템플릿 또는 기판의 사용은 고 분해능 중첩 정렬에 대해선 바람직하지 않을 수 있다. 석영 템플릿 및 실리콘 기판의 경우에, 박리 공정을 수행하는 것이 곤란할 수 있다. 일 실시예에서, "박리(peel)" 및 "견인(pull)" 공정은 임프린트 층으로부터 템플릿을 분리시키도록 수행된다. 박리 및 견인 공정의 일 실시예가 도33A, 도33B, 및 도33C에 도시되어 있다.After curing of the liquid is complete, the template is separated from the cured liquid. Because the template and the substrate are almost perfectly parallel, the assembly of the template, the imprint layer, and the substrate brings the substantially uniform contact between the template and the cured liquid. Such a system may require a large separation force to separate the template from the cured liquid. In one embodiment, in the case of a flexible template or substrate, separation is performed using a "peeling process". However, the use of flexible templates or substrates may be undesirable for high resolution overlapping alignments. In the case of quartz templates and silicon substrates, it may be difficult to perform the peeling process. In one embodiment, the "peel" and "pull" processes are performed to separate the template from the imprint layer. One embodiment of the peel and pull process is shown in FIGS. 33A, 33B, and 33C.

도33A는 경화 후 경화된 층에 임베드된 템플릿(12)을 도시한다. 물질(40)을 경화한 후, 템플릿(12) 또는 기판(20)중 어느 하나가 기울어져, 도35B에 도시된 바와 같이 템플릿(12) 및 기판(20)간에 의도적으로 각(3604)을 이루게 한다. 템플릿 또는 기판중 어느 하나에 결합된 사전-교정 스테이지는 템플릿 및 경화된 층(40) 간을 기울이는데 사용될 수 있다. 경사 축이 템플릿-기판 인터페이스에 근접하여 위치되면 경사 모션 동안 템플릿(12) 및 기판(20) 간의 상대적인 측방 모션은 크게되지 않을 수 있다. 템플릿(12) 및 기판(20)간의 각도(3604)가 충분히 크면, 템플릿(12)은 단지 Z-축 모션(즉, 수직 모션)만을 사용하여 기판(20)으로부터 분리될 수 있다. 이 박리 및 견인 방법은 바람직하지 않은 전단을 행함이 없이 소망 형체(40)가 운반 층(18) 및 기판(20)상에 원상태로 유지되도록 한다.33A shows template 12 embedded in the cured layer after curing. After curing the material 40, either the template 12 or the substrate 20 is tilted to intentionally angle 3604 between the template 12 and the substrate 20 as shown in Figure 35B. do. A pre-calibration stage coupled to either the template or the substrate can be used to tilt between the template and the cured layer 40. If the tilt axis is positioned proximate the template-substrate interface, the relative lateral motion between the template 12 and the substrate 20 may not be large during the tilt motion. If the angle 3604 between the template 12 and the substrate 20 is large enough, the template 12 can be separated from the substrate 20 using only Z-axis motion (ie, vertical motion). This peeling and pulling method allows the desired mold 40 to remain intact on the transport layer 18 and the substrate 20 without performing undesirable shear.

상술된 실시예 이외에도, 본원에 서술된 실시예는 전계를 사용함으로써 패턴닝된 구조를 형성하는 것을 포함한다. 경화된 층에서 패턴을 발생시키기 위하여 전계를 사용하여 형성된 경화된 층은 단일 임프린팅 또는 스텝 및 반복 공정을 위하여 사용될 수 있다. In addition to the embodiments described above, the embodiments described herein include forming a patterned structure by using an electric field. The cured layer formed using an electric field to generate a pattern in the cured layer can be used for single imprinting or for step and repeat processes.

도34는 템플릿(1200) 및 기판(1202)의 실시예를 도시한 것이다. 일 실시예에서, 템플릿(1200)은 활성 광에 투과성인 재료로부터 형성되어 활성 광에 노출됨으로써 활성 광 경화성 액체를 경화시킨다. 투과성 재료로부터 템플릿(1200)을 형성하면 확립된 광학 기술을 사용하여 템플릿(1200) 및 기판(1202)간의 갭을 측정하고 중첩 마크를 측정하여 구조의 형성동안 중첩 정렬 및 확대 교정을 수행한다. 템플릿(1200)은 또한 열적으로 그리고 기계적으로 안정되어 나노-분해능의 패턴닝 성능을 제공한다. 템플릿(1200)은 도전성 재료 및/또는 층(1204)을 포함하여 템플릿-기판 인터페이스에서 전계를 발생시킨다.34 illustrates an embodiment of template 1200 and substrate 1202. In one embodiment, template 1200 is formed from a material that is transparent to actinic light to cure the actinic curable liquid by exposure to actinic light. Forming the template 1200 from the transmissive material measures the gap between the template 1200 and the substrate 1202 using established optical techniques and measures the overlap marks to perform overlap alignment and magnification correction during formation of the structure. Template 1200 is also thermally and mechanically stable to provide nano-resolution patterning performance. Template 1200 includes a conductive material and / or layer 1204 to generate an electric field at the template-substrate interface.

일 실시예에서, 용해된 실리카(예를 들어,석영)의 블랭크는 템플릿(1200)의 베이스(1206)를 위한 재료로서 사용된다. 인듐 주석 산화물(ITO)은 베이스(1206)상으로 침착된다. ITO는 가시광 및 UV 광에 투과성이고 도전성 재료이다. ITO는 고 분해능 전자빔 리소그래피를 사용하여 패턴닝될 수 있다. 상술된 바와 같이 저표면 에너지 코팅은 템플릿 상으로 코팅되어, 템플릿 및 중합된 조성물간의 방출 특성을 개선시킨다. 기판(1202)은 Si, GaAs, SiGeC 및 InP와 같은 표준 웨이퍼 재료를 포함할 수 있다. UV 경화성 액체 및/또는 열 경화성 액체는 활성 광 경화성 액체(1208)로서 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 활성 광 경화성 액체(1208)는 웨이퍼(1210)상으로 스핀 코팅될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 소정 부피의 활성 광 경화성 액체(1208)는 본원에 서술된 바와 같이 소정 패턴으로 기판상으로 디스펜스될 수 있다. 어떤 실시예에서, 운반층(1212)은 웨이퍼(1210) 및 활성 광 경화성 액체(1208) 간에 배치될 수 있다. 운반층(1212) 재료 특성 및 두께는 경화된 액체 재료에서 생성된 낮은 종횡비 구조로부터 높은 종횡비 구조를 생성하도록 선택될 수 있다. ITO를 전압원(1214)에 연결시키면 템플릿(1200) 및 기판(1202)간에 전계를 발생시킬 수 있다.In one embodiment, a blank of dissolved silica (eg, quartz) is used as the material for the base 1206 of the template 1200. Indium tin oxide (ITO) is deposited onto the base 1206. ITO is transparent to visible and UV light and is a conductive material. ITO can be patterned using high resolution electron beam lithography. As described above, the low surface energy coating is coated onto the template, improving the release properties between the template and the polymerized composition. Substrate 1202 may include standard wafer materials such as Si, GaAs, SiGeC, and InP. UV curable liquids and / or thermally curable liquids may be used as the active photocurable liquid 1208. In one embodiment, active photocurable liquid 1208 may be spin coated onto wafer 1210. In another embodiment, a volume of active photocurable liquid 1208 may be dispensed onto a substrate in a predetermined pattern as described herein. In some embodiments, the transport layer 1212 may be disposed between the wafer 1210 and the active photocurable liquid 1208. The transport layer 1212 material properties and thickness may be selected to produce a high aspect ratio structure from the low aspect ratio structure produced in the cured liquid material. Connecting ITO to voltage source 1214 may generate an electric field between template 1200 and substrate 1202.

도35A-D 및 도36A-C에 상술된 공정의 2가지 실시예가 도시되어 있다. 각 실시예에서, 소망의 균일한 갭이 템플릿 및 기판간에 유지될 수 있다. 소망 크기의 전계가 인가되어, 활성 광 경화성 액체(1208)를 템플릿(1200)의 돌출된 부분(1216)으로 향하도록 한다. 도35A-D에서, 갭 및 필드 크기는 활성 광 경화성 액체(1208)가 접촉하여 템플릿(1200)에 접착될 정도로 된다. 경화제(예를 들어, 활성 광 (1218) 및/또는 열)는 액체를 경화시키는데 사용될 수 있다. 소망 구조가 형성되면, 템플릿(1200)은 본원에 서술된 방법에 의해 기판으로부터 분리될 수 있다. Two embodiments of the process described above in FIGS. 35A-D and 36A-C are shown. In each embodiment, a desired uniform gap can be maintained between the template and the substrate. An electric field of a desired size is applied to direct the active photocurable liquid 1208 to the protruding portion 1216 of the template 1200. 35A-D, the gap and field size are such that the active photocurable liquid 1208 is in contact and adhered to the template 1200. Curing agents (eg, actinic light 1218 and / or heat) may be used to cure the liquid. Once the desired structure is formed, the template 1200 can be separated from the substrate by the method described herein.

도36A-C에서, 활성 광 경화성 액체(1208)가 템플릿(1200)의 토포그래피와 근본적으로 동일하게 되는 토포그래피를 성취하도록 갭 및 필드 크기가 선택될 수 있다. 이 토포그래피는 템플릿과 직접 접촉함이 없이 성취될 수 있다. 경화제(예를 들어, 활성 광(1218))는 액체를 경화시키는데 사용될 수 있다. 도35A-D 및 도36A-C의 실시예에서, 다음 에치 공정은 경화된 재료(1220)를 제거하는데 사용될 수 있다. 도35A-D 및 도36A-C에 도시된 바와 같이 운반 층(1212)이 경화된 재료(1220) 및 웨이퍼(1210)간에 제공되면 부가적인 에치가 또한 사용될 수 있다. 36A-C, the gap and field size may be selected to achieve a topography in which the active photocurable liquid 1208 becomes essentially the same as the topography of the template 1200. This topography can be accomplished without direct contact with the template. Curing agent (eg, actinic light 1218) may be used to cure the liquid. In the embodiments of FIGS. 35A-D and 36A-C, the next etch process may be used to remove the cured material 1220. Additional etch may also be used if the carrier layer 1212 is provided between the cured material 1220 and the wafer 1210 as shown in FIGS. 35A-D and 36A-C.

또 다른 실시예에서, 도37A는 비도전성 베이스(1502)에 결합된 도전성 부분(1504)의 연속 층을 포함하는 도전성 템플릿을 도시한 것이다. 도37B에 도시된 바와 같이, 템플릿(1502)의 비도전성 부분이 도전성 부분(1504)에 의해 서로로부터 분리된다. 템플릿은 상술된 바와 같이 "정의" 임프린트 공정에서 사용될 수 있다.In yet another embodiment, FIG. 37A illustrates a conductive template including a continuous layer of conductive portion 1504 coupled to non-conductive base 1502. As shown in Figure 37B, the non-conductive portions of the template 1502 are separated from each other by conductive portions 1504. The template can be used in a "definition" imprint process as described above.

전계를 사용하면 어떤 경우에, 약 1초 보다 작은 시간에서 리소그래픽 패턴닝된 구조를 형성시킨다. 이 구조는 일반적으로, 수십 나노미터의 크기를 갖는다. 일 실시예에서, 전계의 존재시 활성 광 경화성 액체를 경화시키면 기판상에 패턴닝된 층을 생성시킨다. 이 패턴이 기판상의 경화성 액체의 얇은 층의 표면으로부터 제어된 거리(예를 들어, 나노미터 내)에서 특정 나노미터-크기의 토포그래피로 템플릿을 배치함으로써 생성된다. 소망 구조의 모든 또는 일부가 규칙적으로 반복 패턴(가령, 도트의 어레이)인 경우, 템플릿 상의 패턴은 소망 반복 구조의 크기 보다 상당히 크게될 수 있다.Using an electric field, in some cases, forms lithographic patterned structures in less than about 1 second. This structure is generally tens of nanometers in size. In one embodiment, curing the active photocurable liquid in the presence of an electric field produces a patterned layer on the substrate. This pattern is created by placing the template in a particular nanometer-sized topography at a controlled distance (eg, within nanometers) from the surface of a thin layer of curable liquid on the substrate. If all or part of the desired structure is a regularly repeating pattern (eg, an array of dots), the pattern on the template may be significantly larger than the size of the desired repeating structure.

템플릿상의 패턴의 복제는 템플릿 및 기판간에 전계를 인가함으로써 성취될 수 있다. 액체 및 공기(또는 진공)가 서로 다른 유전율을 갖고 전계가 템플릿의 토포그래피의 존재로 인해 국부적으로 가변하기 때문에, 정전력이 발생되어 액체의 영역을 템플릿으로 향하도록 한다. 표면 장력 또는 모세관 압력은 막을 안정화시키는 경향이 있다. 고전계 강도에서, 활성 광 경화성 액체는 템플릿에 부착되도록 이루어질 수 있고 어떤 지점에서 기판으로부터 탈습성(dewet)이되도록 이루어질 수 있다. 그러나, 무차원수(dimensionless number)(Λ)로 측정되는, 정전력의 비가 모세관 힘에 필적한다면, 액체 막이 부착될 것이다. 정전력의 크기는 대략 εE2d2이며, 여기서 ε은 진공의 유전율이며, E는 전계의 크기이고, d는 형체 크기이다. 모세관 힘의 크기는 대략 γd인데, 여기서 γ는 액체-가스 표면 장력이다. 이들 2개의 힘의 비는 Λ= εE2d/γ이다. 인터페이스를 변형시켜 이를 상부 표면에 부착시키기 위하여, 전계는 L이 대략 1(unity)이 되도록 할 정도로 되어야만 된다. 이에 대한 정확한 값은 플레이트의 토포그래피의 세부사항 및 액체-가스 유전율과 높이의 비에 좌우되지만, 이 수는 0(1)이 될 것이다. 따라서, 전계는 대략 E ~ (γ/εd)1/2로 제공된다. 이 활성 광 경화성 액체는 조성물의 중합반응에 의해 적절하게 경화될 수 있다. 템플릿은 저에너지 자체-어셈블된 단층 막(예를 들어, 불소첨가된 계면활성제)로 처리되어, 중합된 조성물에서 템플릿의 탈착을 지원할 수 있다.Duplication of the pattern on the template can be accomplished by applying an electric field between the template and the substrate. Since the liquid and air (or vacuum) have different permittivity and the electric field is locally variable due to the presence of the topography of the template, electrostatic forces are generated to direct the area of the liquid to the template. Surface tension or capillary pressure tends to stabilize the membrane. At high field strength, the active light curable liquid may be made to adhere to the template and may be made to dewet from the substrate at some point. However, if the ratio of electrostatic force, measured in dimensionless number Λ, is comparable to the capillary force, a liquid film will attach. The magnitude of the electrostatic force is approximately εE 2 d 2 , where ε is the dielectric constant of the vacuum, E is the size of the electric field, and d is the shape size. The magnitude of the capillary force is approximately γ d, where γ is the liquid-gas surface tension. The ratio of these two forces is Λ = εE 2 d / γ. In order to deform the interface and attach it to the top surface, the electric field must be such that L is approximately 1 (unity). The exact value for this depends on the detail of the topography of the plate and the ratio of liquid-gas permittivity and height, but this number will be 0 (1). Thus, the electric field is provided at approximately E to (γ / ε d) 1/2 . This active photocurable liquid can be cured suitably by the polymerization reaction of a composition. The template may be treated with a low energy self-assembled monolayer membrane (eg, fluorinated surfactant) to support the desorption of the template in the polymerized composition.

상기 근사화의 예가 이하에 제공된다. d=100nm, γ=30mJ/m 및 ε=8.85 ×10-12 C2/J-m인 경우 E= 1.8 × 108V/m인데, 이는 플레이트 간격이 100nm이면 적절한 18V와 플레이트 간격이 1000nm이면 180V인 플레이트간의 전위차에 대응한다. 형체 크기 d~γ/εE2인데, 이는 형체 크기가 전계의 자승으로 감소된다는 것을 의미한다는 점에 유의하라. 따라서, 50nm 형체는 100 및 1000 플레이트 간격에 대해서 25 또는 250 볼트 정도의 전압을 필요로 한다.Examples of such approximations are provided below. For d = 100nm, γ = 30mJ / m and ε = 8.85 × 10-12 C 2 / Jm, E = 1.8 × 10 8 V / m, which is appropriate 18V if the plate spacing is 100nm and 180V if the plate spacing is 1000nm. Corresponds to the potential difference between the plates. Note that the shape size d ~ γ / εE 2 , which means that the shape size is reduced by the square of the electric field. Thus, 50 nm shapes require voltages on the order of 25 or 250 volts for 100 and 1000 plate spacing.

전계, 템플릿의 토포그래피의 설게 및 액체 표면과 템플릿의 근접성을 제어하여, 템플릿의 표면과 접촉하지 않는 활성 광 경화성 액체에서 패턴을 생성시킬 수 있다. 이 기술은 또한, 중합된 조성물로부터 템플릿을 기계적으로 분리시킬 필요성을 제거할 수 있다. 그러나, 접촉하지 않을 때, 액체는 접촉의 경우에서 처럼 양호하게 규정되는 바와 같이 뚜렷한(sharp) 고 분해능 구조를 형성할 수 없다. 이것은 우선 소정 전계에서 부분적으로 한정되는 활성 광 경화성 액체의 구조를 생성함으로써 처리될 수 있다. 다음에, 템플릿 및 기판간의 갭을 증가시키면서, 동시에 전계의 크기를 증가시켜 액체를 "드로-아웃(draw-out)"하여 접촉함이 없이도 명확하게 규정된 구조를 형성한다. By controlling the electric field, the topography of the template and the proximity of the liquid surface to the template, a pattern can be created in an active photocurable liquid that is not in contact with the surface of the template. This technique can also eliminate the need to mechanically separate the template from the polymerized composition. However, when not in contact, the liquid cannot form a sharp, high resolution structure as well defined as in the case of contact. This may first be processed by creating a structure of active photocurable liquid that is partially defined at a given electric field. Next, while increasing the gap between the template and the substrate, at the same time increasing the size of the electric field to form a clearly defined structure without "draw-out" the liquid to contact.

활성 광 경화성 액체는 상술된 바와 같이 운반층의 최상부상에 침착될 수 있다. 이와 같은 이중층(bi-layer) 공정은 고 종횡비의 고분해능 구조를 산출시키는 에치 공정에 앞서 전계를 사용하여 저 종횡비의 고분해능 구조를 형성시킨다. 이와 같은 이중층 공정은 또한 "금속 리프트-오프 공정(metal lift-off process)"을 수행하여 금속을 기판상에 침착시키도록 사용되어, 이 금속이 원래 생성된 구조의 트렌치 에리어에 리프트-오프된 후 뒤에 남게되도록 한다. The active photocurable liquid may be deposited on top of the carrier layer as described above. This bi-layer process uses an electric field to form a low aspect ratio high resolution structure prior to the etch process yielding a high aspect ratio high resolution structure. This bilayer process is also used to perform a "metal lift-off process" to deposit metal on a substrate, which is then lifted off into the trench area of the originally created structure. Leave it behind.

저점성의 활성 광 경화성 액체를 사용하면, 전계를 사용하는 패턴 형성이 고속으로(예를 들어, 약 1초 보다 작게)될 수 있고, ,이 구조는 급격하게 경화될 수 있다. 기판 및 활성 광 액체 경화성 액체에서 온도 변화를 피하면 또한, 나노-분해능 층간 정렬을 실행하지 못하게 하는 원치않는 패턴 왜곡을 피하도록 할 수 있다. 게다가, 상술된 바와 같이, 템플릿과 접촉함이 없이 패턴을 신속하게 형성하여, 직접 접촉을 필요로 하는 임프린트 방법과 관련된 결함을 제거할 수 있다.With the use of low viscosity active photocurable liquids, pattern formation using an electric field can be at high speeds (eg, less than about 1 second), and this structure can be cured rapidly. Avoiding temperature variations in substrates and active light liquid curable liquids can also avoid unwanted pattern distortions that prevent nano-resolution interlayer alignment from being performed. In addition, as described above, the pattern can be quickly formed without contacting the template, thereby eliminating defects associated with an imprint method requiring direct contact.

본 특허에 특정 미국 특허들 및 U.S. 특허 출원이 참조되어 있다. 그러나, 이와 같은 U.S. 특허들 및 U.S. 특허 출원들의 내용은 본원에 설명된 내용 및 다른 내용과 도면과 충돌하지 않을 정도로 참조되어 있다. 충돌하는 경우에, U.S. 특허 및 U.S. 특허 출원의 충돌하는 내용은 본원에서 참조하지 않았다. Certain US patents and U.S. patents are incorporated into this patent. See patent application. However, such U.S. Patents and U.S. The contents of the patent applications are referenced to the extent that they do not conflict with the contents described herein and others. If there is a conflict, U.S. Patent and U.S. The conflicting content of the patent application is not referred to herein.

본 발명이 각종 예시적인 실시예들과 관련하여 서술되었지만, 이 설명이 제한하기 위한 것으로 해석되어서는 안된다. 본 설명을 참조하여 당업자는 본 발명의 예시적인 실시예 뿐만 아니라 다른 실시예에 대한 각종 수정 및 조합을 행할 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구범위가 이와 같은 수정 또는 실시예를 포함하도록 한다. Although the present invention has been described in connection with various exemplary embodiments, this description should not be construed as limiting. The skilled artisan can make various modifications and combinations to the exemplary embodiments of the present invention as well as other embodiments with reference to the description. Therefore, it is intended that the appended claims cover such modifications or embodiments.

Claims (29)

템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법으로서, A method of determining alignment between a template having a template alignment mark and a substrate having a substrate alignment mark, the method comprising: 상기 템플릿 및 상기 기판을 중첩하여 배치하는 단계;Overlaying the template and the substrate; 다수의 정렬 측정을 얻는 단계;Obtaining a plurality of alignment measurements; 상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크의 소망 공간 방향으로부터의 편차를 상기 다수의 정렬 측정으로부터 식별하여, 정렬 편차를 규정하는 단계; 및,Identifying the deviation from the desired spatial direction of the template alignment mark and the substrate alignment mark from the plurality of alignment measurements to define an alignment deviation; And, 상기 정렬 편차를 토대로 평균 편차를 결정하는 단계를 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.Determining an average deviation based on the alignment deviation; and determining an alignment between the template having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark. 제1항에 있어서, 상기 소망의 공간 방향측정을 얻기 위하여 상기 평균 편차로부터 얻어진 정보에 따라서 상기 위치를 변경시키는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 1, further comprising: changing the position according to information obtained from the average deviation to obtain the desired spatial orientation measurement. Determine alignment between the substrate having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark. How to. 제1항에 있어서, 다수의 정렬 측정을 얻는 단계는 상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크 둘 다에 대해 제1 및 제2 파장을 갖는 광을 충돌시키는 단계를 포함하며, 식별 단계는 상기 제1 파장의 광에서 수집된 상기 정렬 측정을 토대로 상기 기판 정렬 마크에 대해서 상기 템플릿 정렬 마크의 제1 정렬 에러를 결정하는 단계 및 광 검출기로 상기 제2 파장의 광에서 수집된 상기 정렬 측정을 토대로 상기 기판 정렬 마크에 대해서 상기 템플릿 정렬 마크의 제2 정렬 에러를 결정하는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 1, wherein obtaining a plurality of alignment measurements includes colliding light having first and second wavelengths on both the template alignment mark and the substrate alignment mark, wherein the identifying step comprises: Determining a first alignment error of the template alignment mark with respect to the substrate alignment mark based on the alignment measurement collected at light of wavelength and the substrate based on the alignment measurement collected at light of the second wavelength with a photo detector And determining a second alignment error of the template alignment mark with respect to the alignment mark. 제3항에 있어서, 평균 편차를 결정하는 단계는 상기 평균 편차를 결정하기 위하여 상기 제1 및 제2 정렬 에러를 평균화하는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.4. The method of claim 3, wherein determining the average deviation further comprises averaging the first and second alignment errors to determine the average deviation between the substrate having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark. How to determine the alignment. 제3항에 있어서, 상기 제1 정렬 에러를 결정하는 단계는 상기 제1 파장의 비영차를 감지하는 단계를 포함하고 상기 제2 정렬 에러를 결정하는 단계는 상기 제2 파장의 비영차를 감지하는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.4. The method of claim 3, wherein determining the first alignment error comprises detecting non-zeroing of the first wavelength and determining the second alignment error comprises detecting non-zeroing of the second wavelength. And determining the alignment between the template having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark. 제1항에 있어서, 다수의 형체를 갖는 제1 격자를 상기 템플릿에 제공하고 다수의 마킹을 갖는 제2 격자를 상기 기판에 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 다수의 형체 각각은 인접 형체로부터 약 1㎛ 내지 약 3㎛ 범위의 제1 거리로 이격되어 상기 템플릿 정렬 마크를 한정하고, 상기 다수의 마킹 각각은 인접 마킹으로부터 약 1㎛ 내지 약 3㎛의 범위의 제2 거리로 이격되어 상기 기판 정렬 마크를 한정하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 1, further comprising providing a first grating having a plurality of shapes to the template and providing a second grating having a plurality of markings to the substrate, wherein each of the plurality of shapes is about from an adjacent shape. Spaced apart by a first distance in the range of 1 μm to about 3 μm to define the template alignment mark, each of the plurality of markings spaced apart from an adjacent marking by a second distance in the range of about 1 μm to about 3 μm A method for determining alignment between a template having a template alignment mark and a substrate having a substrate alignment mark defining a mark. 제1항에 있어서, 다수의 형체를 갖는 제1 격자를 상기 템플릿에 제공하고 다수의 마킹을 갖는 제2 격자를 상기 기판에 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 다수의 형체 각각은 인접 형체로부터 약 1㎛ 보다 작게 이격되어 상기 템플릿 정렬 마크를 한정하고, 상기 다수의 마킹 각각은 인접 마킹으로부터 약 1㎛ 보다 작게 이격되어 상기 기판 정렬 마크를 한정하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 1, further comprising providing a first grating having a plurality of shapes to the template and providing a second grating having a plurality of markings to the substrate, wherein each of the plurality of shapes is about from an adjacent shape. A substrate having a template alignment mark and a template having a template alignment mark spaced less than 1 μm apart to define the template alignment mark, each of the plurality of markings spaced less than about 1 μm from an adjacent marking to define the substrate alignment mark How to determine the alignment of the liver. 제1항에 있어서, 다수의 형체를 갖는 제1 격자를 상기 템플릿에 제공하고 다수의 마킹을 갖는 제2 격자를 상기 기판에 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 다수의 형체 각각은 인접 형체로부터 100 내지 1000nm 범위에서 이격되어 상기 템플릿 정렬 마크를 한정하고, 상기 다수의 마킹 각각은 인접 마킹으로부터 100 내지 1000nm 범위에서 이격되어 상기 기판 정렬 마크를 한정하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 1, further comprising providing a first grating having a plurality of shapes to the template and providing a second grating having a plurality of markings to the substrate, wherein each of the plurality of shapes is 100 from an adjacent shape. A substrate having a template alignment mark and a template having a template alignment mark spaced apart in a range from to 1000 nm to define the template alignment mark, and each of the plurality of markings spaced from an adjacent marking in a range of 100 to 1000 nm to define the substrate alignment mark. How to determine the alignment of the liver. 제1항에 있어서, 상기 템플릿 정렬 마크를 한정하기 위하여 상기 제1 및 제2 격자를 상기 템플릿에 제공하는 단계 및 상기 기판 정렬 마크를 한정하기 위하여 상기 제3 및 제4 격자를 상기 기판에 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 제1 및 제2 격자 각각은 다수의 형체를 포함하며, 상기 제1 격자의 상기 형체 각각은 인접 형체로부터 1㎛ 내지 3㎛ 범위에서 이격되고 상기 제2 격자와 관련된 상기 형체는 인접 형체로부터 100 내지 1000nm 범위에서 이격되며, 상기 제3 및 제4 격자 각각은 다수의 마킹을 포함하며, 상기 제3 격자의 상기 마킹 각각은 인접 마킹으로부터 1㎛ 내지 3㎛ 범위에서 이격되고 상기 제4 격자와 관련된 상기 마킹 각각은 인접 마킹으로부터 100 내지 1000nm 범위에서 이격되는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 1, further comprising providing the first and second gratings to the template to define the template alignment mark and providing the third and fourth gratings to the substrate to define the substrate alignment mark. Further comprising: each of the first and second gratings comprises a plurality of shapes, each of the shapes of the first grating being spaced in the range of 1 μm to 3 μm from an adjacent shape and associated with the second grating. The shape is spaced apart from the adjacent shape in the range of 100 to 1000 nm, each of the third and fourth gratings comprises a plurality of markings, each of the markings of the third grating being spaced from the adjacent markings in the range of 1 μm to 3 μm. Each of the markings associated with the fourth grating has a template having a template alignment mark and a substrate alignment mark spaced apart in a range of 100 to 1000 nm from an adjacent marking. The method for determining the alignment. 제1항에 있어서, 상기 제1 정렬 에러를 결정하는 단계는 +1 및 -1차의 상기 제1 파장을 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 정렬 에러를 결정하는 단계는 +1 및 -1차의 상기 제2 파장을 감지하는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.2. The method of claim 1, wherein determining the first alignment error further comprises sensing the first wavelength of +1 and -1 order, and determining the second alignment error comprises +1 and-. Sensing an alignment of the primary second wavelength further comprising a template having a template alignment mark and a substrate having a substrate alignment mark. 제3항에 있어서, 상기 제1 정렬을 결정하는 단계는 상기 제1 파장에서 정의 n차 정렬 측정을 상기 제1 파장에서 부의 n차 정렬 측정과 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 정렬 에러를 결정하는 단계는 상기 제2 파장에서 정의 n차 정렬 측정을 상기 제2 파장에서 부의 n차 정렬 측정과 비교하는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.4. The method of claim 3, wherein determining the first alignment further comprises comparing a positive nth order alignment measurement at the first wavelength to a negative nth order alignment measurement at the first wavelength, and wherein the second alignment error Determining an alignment between the substrate having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark further comprising comparing a positive nth order alignment measurement at the second wavelength with a negative nth order alignment measurement at the second wavelength. How to decide. 제2항에 있어서, 활성 광 경화성 액체를 상기 기판에 인가하는 단계 및 상기 활성 광 경화성 액체를 상기 템플릿과 접촉시키는 단계를 더 포함하는데, 상기 위치 변경시키는 단계는 상기 템플릿 및 상기 활성 광 경화성 액체간의 접촉을 유지시키면서 상기 템플릿 및 상기 기판이 소망의 공간 방향에 있도록 설정하는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.3. The method of claim 2, further comprising applying an active photocurable liquid to the substrate and contacting the active photocurable liquid with the template, wherein the repositioning is performed between the template and the active photocurable liquid. And setting the template and the substrate to be in a desired spatial direction while maintaining contact. 제12항에 있어서, 상기 활성 광 경화성 액체를 고화시키는 단계, 경화된 액체를 형성하는 단계 및 상기 경화된 액체로부터 상기 템플릿을 분리시키는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.13. The template and substrate alignment marks of claim 12 further comprising the step of solidifying the actinic curable liquid, forming a cured liquid, and separating the template from the cured liquid. A method of determining alignment between substrates having. 제12항에 있어서, 상기 위치를 변경시키는 단계는 상기 기판 정렬 마크 및 상기 템플릿 정렬 마크 둘 다와 중첩하는 영역으로부터 실질적으로 존재하지 않는 상기 활성 광 경화성 액체로 상기 위치를 변경시키는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.13. The method of claim 12, wherein changing the position further comprises changing the position from the region overlapping both the substrate alignment mark and the template alignment mark to the active photocurable liquid that is substantially free. A method of determining alignment between a template having a template alignment mark and a substrate having a substrate alignment mark. 제1항에 있어서, 상기 템플릿은 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하여 제1 거리로 신장되는 다수의 리세스가 형성되는 제1 및 제2 대향 표면을 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법. The template of claim 1, wherein the template has a template alignment mark including first and second opposing surfaces formed with a plurality of recesses extending at a first distance from the first surface towards the second surface; A method of determining alignment between substrates having substrate alignment marks. 제15항에 있어서, 상기 다수의 리세스 주위에 형성된 경계를 상기 템플릿에 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 경계는 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하여 상기 제1 거리 보다 큰 제2 거리로 신장되는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.16. The method of claim 15, further comprising providing the template with a boundary formed around the plurality of recesses, the boundary having a second distance greater than the first distance from the first surface toward the second surface. And determining the alignment between the template having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark. 제13항에 있어서, 상기 경화된 액체로부터 상기 템플릿을 분리시키는 단계는 상기 템플릿 및 상기 기판을 서로에 대해서 실질적으로 비평행한 방향으로 이동시키는 단계 및 서로로부터 이격된 상기 템플릿 및 상기 기판을 이동시키는 단계를 더 포함하는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.The method of claim 13, wherein separating the template from the cured liquid comprises moving the template and the substrate in a direction substantially non-parallel to one another and moving the template and the substrate spaced apart from each other. And determining an alignment between the template having the template alignment mark and the substrate having the substrate alignment mark. 제13항에 있어서, 상기 경화된 액체를 상기 템플릿으로부터 분리시키는 단계 전 분리 광을 인가하는 단계를 더 포함하는데, 상기 분리 광은 상기 경화된 액체의 일부의 화학적 조성물을 변경시켜 상기 경화된 액체에 대한 상기 템플릿의 접착력을 감소시키는 템플릿 정렬 마크를 갖는 템플릿 및 기판 정렬 마크를 갖는 기판간의 정렬을 결정하는 방법.14. The method of claim 13, further comprising applying separation light prior to separating the cured liquid from the template, wherein the separation light alters the chemical composition of a portion of the cured liquid to the cured liquid. A method of determining alignment between a substrate having a template alignment mark and a substrate having a substrate alignment mark that reduces the adhesion of the template to the template. 임프린트 리소그래피 시스템으로서,Imprint lithography system, 바디;body; 상기 바디에 결합된 스테이지;A stage coupled to the body; 상기 스테이지에 결합되며, 기판 정렬 마크를 갖는 기판;A substrate coupled to the stage, the substrate having a substrate alignment mark; 상기 바디에 결합되는 임프린트 헤드;An imprint head coupled to the body; 상기 임프린트 헤드에 결합되며, 템플릿 정렬 마크를 포함하는 템플릿;A template coupled to the imprint head, the template including a template alignment mark; 제1, 제2 및 제3 파장을 갖는 광을 발생시키는 광원으로서, 상기 제1 및 제2 파장 은 상기 기판 및 템플릿 정렬 마크에 충돌하는, 광원; 및,A light source for generating light having first, second, and third wavelengths, the first and second wavelengths impinging on the substrate and template alignment marks; And, 상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크의 소망 공간 방향으로부터의 편차를 상기 다수의 정렬 측정으로부터 식별하여 정렬 편차를 규정하기 위하여 상기 기판 및 템플릿 정렬 마크로부터 반사되어 이로부터 다수의 정렬 측정을 얻는 상기 제1 및 제2 파장을 갖는 광을 감지하고 상기 정렬 편차를 토대로 평균 편차를 결정하는 검출 시스템을 포함하는 임프린트 리소그래피 시스템.A second deviation from said desired alignment direction of said template alignment mark and said substrate alignment mark from said plurality of alignment measurements to reflect and obtain a plurality of alignment measurements therefrom from said substrate and template alignment mark to define an alignment deviation; And a detection system for sensing light having a first and second wavelength and determining an average deviation based on the alignment deviation. 제19항에 있어서, 활성 광 경화성 액체의 다수의 물방울을 상기 기판상에 침착시키기 위하여 상기 바디에 결합된 액체 디스펜서를 더 포함하는데, 상기 활성 광 경화성 액체는 상기 제3 파장에 반응하고 자신에 충돌하는 상기 제3 파장에 반응하여 고화되는 임프린트 리소그래피 시스템.20. The apparatus of claim 19, further comprising a liquid dispenser coupled to the body for depositing a plurality of droplets of active photocurable liquid on the substrate, the active photocurable liquid reacting to and impinging upon the third wavelength. And imprinted in response to said third wavelength. 제19항에 있어서, 상기 템플릿은 제1 및 제2 대향된 표면을 갖고 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하여 제1 거리로 신장되는 다수의 리세스를 포함하는 패턴닝 에리어를 갖는 임프린트 리소그래피 시스템.20. An imprint lithography according to claim 19, wherein the template has a first and a second opposing surface and has a patterning area comprising a plurality of recesses extending a first distance from the first surface towards the second surface. system. 제19항에 있어서, 상기 기판 및 템플릿 정렬 마크 각각은 다수의 형체를 갖는 격자를 포함하며, 상기 형체 각각은 인접 형체로부터 약 1㎛ 내지 약 3㎛ 범위의 거리로 이격되는 임프린트 리소그래피 시스템.20. The system of claim 19, wherein each of the substrate and template alignment marks comprises a grating having a plurality of shapes, each of which is spaced apart from an adjacent shape by a distance in the range of about 1 μm to about 3 μm. 제19항에 있어서, 상기 기판 및 템플릿 정렬 마크 각각은 다수의 형체를 갖는 격자를 포함하며, 상기 형체 각각은 인접 형체로부터 약 1㎛ 보다 작은 거리로 이격되는 임프린트 리소그래피 시스템.20. The system of claim 19, wherein each of the substrate and template alignment marks comprises a grating having a plurality of shapes, each of which is spaced apart from an adjacent shape by a distance of less than about 1 micrometer. 제19항에 있어서, 상기 기판 및 템플릿 정렬 마크 각각은 다수의 형체를 갖는 격자를 포함하는데, 상기 형체 각각은 인접 형체로부터 약 100 내지 1000nm 범위의 거리로 이격되는 임프린트 리소그래피 시스템.20. The system of claim 19, wherein each of the substrate and template alignment marks comprises a grating having a plurality of shapes, each of which is spaced apart from an adjacent shape by a distance in the range of about 100 to 1000 nm. 제19항에 있어서, 상기 기판 및 템플릿 정렬 마크 각각은 제1 및 제2 격자를 포함하며, 상기 제1 및 제2 격자 각각은 다수의 형체를 갖는데, 상기 제1 격자의 형체 각각은 인접 형체로부터 1㎛ 내지 3㎛ 범위에서 이격되고, 상기 제2 격자와 관련된 형체는 인접 형체로부터 100 내지 1000nm 범위에서 이격되는 임프린트 리소그래피 시스템.20. The substrate of claim 19, wherein each of the substrate and template alignment marks comprises first and second gratings, each of the first and second gratings having a plurality of shapes, each of the shapes of the first grating from an adjacent shape. An imprint lithography system spaced in the range of 1 μm to 3 μm and the shape associated with the second grating is spaced in the range of 100 to 1000 nm from an adjacent shape. 제19항에 있어서, 상기 검출 시스템은 근본적으로 어레이 카메라, 분광광도계, CCD 어레이, 2축 간섭계 및 5축 간섭계로 구성되는 검출기 세트로부터 선택되는 검출기를 포함하는 임프린트 리소그래피 시스템.20. An imprint lithography system according to claim 19, wherein the detection system comprises a detector selected from a set of detectors consisting essentially of an array camera, a spectrophotometer, a CCD array, a two-axis interferometer, and a five-axis interferometer. 제20항에 있어서, 상기 물방울을 접촉시킴으로써 상기 템플릿에 가해지는 힘을 결정하기 위하여 상기 임프린트 헤드에 결합되는 힘 검출기를 더 포함하는 임프린트 리소그래피 시스템.21. The imprint lithography system of claim 20, further comprising a force detector coupled to the imprint head to determine the force exerted on the template by contacting the droplets. 제19항에 있어서, 사전교정 스테이지를 더 포함하는데, 상기 임프린트 헤드는 상기 사전교정 스테이지에 결합되는 임프린트 리소그래피 시스템.20. The imprint lithography system of claim 19, further comprising a precalibration stage, wherein the imprint head is coupled to the precalibration stage. 제21항에 있어서, 상기 템플릿은 상기 다수의 리세스 주위에 형성된 경계를 더 포함하는데, 상기 경계는 상기 제1 표면으로부터 상기 제2 표면을 향하여 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리로 신장되는 임프린트 리소그래피 시스템.The imprint of claim 21, wherein the template further comprises a boundary formed around the plurality of recesses, the boundary extending from the first surface toward the second surface to a second distance greater than the first distance. Lithography system.
KR1020057001792A 2002-08-01 2003-07-31 Scatterometry alignment for imprint lithography KR20050026088A (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/210,785 US7027156B2 (en) 2002-08-01 2002-08-01 Scatterometry alignment for imprint lithography
US10/210,785 2002-08-01
US10/210,780 2002-08-01
US10/210,894 2002-08-01
US10/210,780 US6916584B2 (en) 2002-08-01 2002-08-01 Alignment methods for imprint lithography
US10/210,894 US7070405B2 (en) 2002-08-01 2002-08-01 Alignment systems for imprint lithography

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050026088A true KR20050026088A (en) 2005-03-14

Family

ID=31499238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057001792A KR20050026088A (en) 2002-08-01 2003-07-31 Scatterometry alignment for imprint lithography

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1573395A4 (en)
JP (2) JP2006516065A (en)
KR (1) KR20050026088A (en)
AU (1) AU2003261317A1 (en)
TW (1) TWI266970B (en)
WO (1) WO2004013693A2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100683106B1 (en) * 2005-02-25 2007-02-15 도시바 기카이 가부시키가이샤 Imprinting apparatus
KR100848983B1 (en) * 2006-04-18 2008-07-30 캐논 가부시끼가이샤 Pattern transfer apparatus, imprint apparatus, and pattern transfer method
KR101105410B1 (en) * 2009-08-20 2012-01-17 주식회사 디엠에스 imprint apparatus
KR20120039693A (en) * 2009-07-29 2012-04-25 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 Composition for forming resist underlayer film for nanoimprint lithography
KR101350733B1 (en) * 2006-01-25 2014-01-13 다우 코닝 코포레이션 Epoxy formulations for use in lithography techniques
KR101432849B1 (en) * 2006-10-31 2014-08-26 오와이 모디네스 리미티드 Method and arrangement for manufacturing optical products with complex three-dimensional forms
KR20210013415A (en) * 2019-07-24 2021-02-04 한국기계연구원 Imprinting head and imprinting apparatus comprising the same
KR20210097846A (en) * 2020-01-30 2021-08-10 주식회사 제이스텍 Stage backup structure of equipment which forms laser pattern on display side

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6926929B2 (en) 2002-07-09 2005-08-09 Molecular Imprints, Inc. System and method for dispensing liquids
US7442336B2 (en) * 2003-08-21 2008-10-28 Molecular Imprints, Inc. Capillary imprinting technique
DE10311855B4 (en) 2003-03-17 2005-04-28 Infineon Technologies Ag Arrangement for transferring information / structures to wafers using a stamp
US7090716B2 (en) * 2003-10-02 2006-08-15 Molecular Imprints, Inc. Single phase fluid imprint lithography method
US7261830B2 (en) 2003-10-16 2007-08-28 Molecular Imprints, Inc. Applying imprinting material to substrates employing electromagnetic fields
KR100585951B1 (en) * 2004-02-18 2006-06-01 한국기계연구원 A construction/separation type individually actuating imprinting apparatus
JP2006013400A (en) * 2004-06-29 2006-01-12 Canon Inc Method and apparatus for detecting relative positional deviation between two objects
US20060062922A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-23 Molecular Imprints, Inc. Polymerization technique to attenuate oxygen inhibition of solidification of liquids and composition therefor
US7630067B2 (en) * 2004-11-30 2009-12-08 Molecular Imprints, Inc. Interferometric analysis method for the manufacture of nano-scale devices
US7292326B2 (en) * 2004-11-30 2007-11-06 Molecular Imprints, Inc. Interferometric analysis for the manufacture of nano-scale devices
KR20070086766A (en) * 2004-12-01 2007-08-27 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드 Methods of exposure for the purpose of thermal management for imprint lithography processes
KR100729427B1 (en) * 2005-03-07 2007-06-15 주식회사 디엠에스 Apparatus for making etching area on substrate
JP4641835B2 (en) * 2005-03-16 2011-03-02 リコー光学株式会社 Method of manufacturing phase shifter optical element and element obtained
KR101264754B1 (en) * 2005-03-23 2013-05-15 에이저 시스템즈 엘엘시 A method for manufacturing a device using imprint lithography and direct write technology
US7708924B2 (en) 2005-07-21 2010-05-04 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
US7692771B2 (en) 2005-05-27 2010-04-06 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
US20060267231A1 (en) 2005-05-27 2006-11-30 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
KR20060127811A (en) * 2005-06-07 2006-12-13 오브듀캇 아베 Separation apparatus and method
JP2007258669A (en) * 2006-02-23 2007-10-04 Matsushita Electric Works Ltd Imprint lithography method and imprint lithography apparatus
US8850980B2 (en) * 2006-04-03 2014-10-07 Canon Nanotechnologies, Inc. Tessellated patterns in imprint lithography
KR20080114681A (en) * 2006-04-03 2008-12-31 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드 Lithography imprinting system
JP4795300B2 (en) * 2006-04-18 2011-10-19 キヤノン株式会社 Alignment method, imprint method, alignment apparatus, imprint apparatus, and position measurement method
JP4848832B2 (en) * 2006-05-09 2011-12-28 凸版印刷株式会社 Nanoimprint apparatus and nanoimprint method
US7832416B2 (en) 2006-10-10 2010-11-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Imprint lithography apparatus and methods
KR101238137B1 (en) * 2007-02-06 2013-02-28 캐논 가부시끼가이샤 Imprint method and imprint apparatus
US8142702B2 (en) * 2007-06-18 2012-03-27 Molecular Imprints, Inc. Solvent-assisted layer formation for imprint lithography
TWI400479B (en) * 2007-07-20 2013-07-01 Molecular Imprints Inc Alignment system and method for a substrate in a nano-imprint process
US7837907B2 (en) * 2007-07-20 2010-11-23 Molecular Imprints, Inc. Alignment system and method for a substrate in a nano-imprint process
JP5326468B2 (en) * 2008-02-15 2013-10-30 凸版印刷株式会社 Imprint method
JP2009212471A (en) * 2008-03-06 2009-09-17 Sanyo Electric Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device
WO2009113357A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 公立大学法人大阪府立大学 Optical imprint method, mold duplicating method, and mold duplicate
TWI414897B (en) * 2008-05-02 2013-11-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Alignment apparatus
WO2010005032A1 (en) * 2008-07-09 2010-01-14 東洋合成工業株式会社 Pattern-forming method
NL2003347A (en) 2008-09-11 2010-03-16 Asml Netherlands Bv Imprint lithography.
JP4892025B2 (en) * 2008-09-26 2012-03-07 株式会社東芝 Imprint method
EP2199855B1 (en) * 2008-12-19 2016-07-20 Obducat Methods and processes for modifying polymer material surface interactions
NL2003871A (en) 2009-02-04 2010-08-05 Asml Netherlands Bv Imprint lithography.
JP4881403B2 (en) * 2009-03-26 2012-02-22 株式会社東芝 Pattern formation method
JP5446434B2 (en) * 2009-04-30 2014-03-19 Jsr株式会社 Curable composition for nanoimprint lithography and nanoimprint method
JP5284212B2 (en) 2009-07-29 2013-09-11 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device
NL2005259A (en) * 2009-09-29 2011-03-30 Asml Netherlands Bv Imprint lithography.
JP2011103362A (en) * 2009-11-10 2011-05-26 Toshiba Corp Pattern forming method
JP5671302B2 (en) * 2009-11-10 2015-02-18 富士フイルム株式会社 Curable composition for imprint, pattern forming method and pattern
US8691124B2 (en) 2009-11-24 2014-04-08 Asml Netherlands B.V. Alignment and imprint lithography
US9625811B2 (en) 2009-12-18 2017-04-18 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
JP5351069B2 (en) 2010-02-08 2013-11-27 株式会社東芝 Imprint method and imprint apparatus
JP5581871B2 (en) * 2010-07-22 2014-09-03 大日本印刷株式会社 Imprint method and imprint apparatus
US20140094565A1 (en) * 2011-05-25 2014-04-03 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Method for producing siloxane oligomers
JP2013021194A (en) * 2011-07-12 2013-01-31 Canon Inc Imprint device and manufacturing method of article
KR101414830B1 (en) 2011-11-30 2014-07-03 다이닛뽕스크린 세이조오 가부시키가이샤 Alignment method, transfer method, and transfer apparatus
JP5967924B2 (en) * 2011-12-21 2016-08-10 キヤノン株式会社 Position detection apparatus, imprint apparatus, and device manufacturing method
JP5938218B2 (en) * 2012-01-16 2016-06-22 キヤノン株式会社 Imprint apparatus, article manufacturing method, and imprint method
JP5824379B2 (en) * 2012-02-07 2015-11-25 キヤノン株式会社 Imprint apparatus, imprint method, and article manufacturing method
JP6326916B2 (en) * 2013-04-23 2018-05-23 大日本印刷株式会社 Imprint mold and imprint method
JP6361238B2 (en) * 2013-04-23 2018-07-25 大日本印刷株式会社 Imprint mold and imprint method
JP6230353B2 (en) * 2013-09-25 2017-11-15 キヤノン株式会社 Manufacturing method of film having pattern shape, manufacturing method of optical component, manufacturing method of circuit board, manufacturing method of electronic device
JP5865332B2 (en) * 2013-11-01 2016-02-17 キヤノン株式会社 Imprint apparatus, article manufacturing method, and imprint method
KR102311479B1 (en) * 2014-04-01 2021-10-13 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 Imprinting mold and imprinting method
JP6356996B2 (en) * 2014-04-01 2018-07-11 キヤノン株式会社 Pattern forming method, exposure apparatus, and article manufacturing method
JP6499898B2 (en) 2014-05-14 2019-04-10 株式会社ニューフレアテクノロジー Inspection method, template substrate and focus offset method
JP5944436B2 (en) * 2014-05-29 2016-07-05 大日本印刷株式会社 Pattern forming method and template manufacturing method
JP5754535B2 (en) * 2014-07-08 2015-07-29 大日本印刷株式会社 Imprint method and imprint apparatus
JP2015144278A (en) * 2015-01-26 2015-08-06 東洋合成工業株式会社 Composition and method for producing composite material
US9797846B2 (en) 2015-04-17 2017-10-24 Nuflare Technology, Inc. Inspection method and template
JP6748461B2 (en) 2016-03-22 2020-09-02 キヤノン株式会社 Imprint apparatus, method of operating imprint apparatus, and article manufacturing method
JP6685821B2 (en) 2016-04-25 2020-04-22 キヤノン株式会社 Measuring apparatus, imprint apparatus, article manufacturing method, light quantity determination method, and light quantity adjustment method
JP2018101671A (en) 2016-12-19 2018-06-28 キヤノン株式会社 Imprint device and manufacturing method of article
TWI728489B (en) * 2019-10-04 2021-05-21 永嘉光電股份有限公司 Imprint method using a soluble mold and its related imprint system
TWI773231B (en) * 2021-04-07 2022-08-01 國立成功大學 Method of manufacturing metal nanoparticles
EP4123374A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-25 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
EP4123379A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-25 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
EP4123373A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-25 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
EP4123378A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-25 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
EP4123376A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-25 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
EP4123377A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-25 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
WO2023001802A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Koninklijke Philips N.V. Imprinting apparatus
TWI803129B (en) * 2021-12-30 2023-05-21 致茂電子股份有限公司 Method and optical detection apparatus for detecting posture of surface under test

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2472209A1 (en) * 1979-12-18 1981-06-26 Thomson Csf TWO-REASON AUTOMATIC ALIGNMENT OPTICAL SYSTEM COMPRISING ALTERNATIVES OF THE NETWORK TYPE, PARTICULARLY IN DIRECT PHOTO-REPETITION ON SILICON
JPH02152220A (en) * 1988-12-02 1990-06-12 Canon Inc Alignment
JP2704001B2 (en) * 1989-07-18 1998-01-26 キヤノン株式会社 Position detection device
DE4031637C2 (en) * 1989-10-06 1997-04-10 Toshiba Kawasaki Kk Arrangement for measuring a displacement between two objects
JP3008633B2 (en) * 1991-01-11 2000-02-14 キヤノン株式会社 Position detection device
US6153886A (en) * 1993-02-19 2000-11-28 Nikon Corporation Alignment apparatus in projection exposure apparatus
JPH0811225A (en) * 1994-07-04 1996-01-16 Canon Inc Stamper for optical information recording medium
JPH08288197A (en) * 1995-04-14 1996-11-01 Nikon Corp Position detection method and device
JPH10209008A (en) * 1997-01-21 1998-08-07 Nikon Corp Charge beam exposing method and mask
JP4846888B2 (en) * 1998-12-01 2011-12-28 キヤノン株式会社 Alignment method
JP2000194142A (en) * 1998-12-25 2000-07-14 Fujitsu Ltd Pattern forming method and production of semiconductor device
WO2000057126A1 (en) 1999-03-24 2000-09-28 Nikon Corporation Position determining device, position determining method and exposure device, exposure method and alignment determining device, and alignment determining method
JP2000323461A (en) * 1999-05-11 2000-11-24 Nec Corp Fine pattern forming device, its manufacture, and method of forming the same
US6873087B1 (en) * 1999-10-29 2005-03-29 Board Of Regents, The University Of Texas System High precision orientation alignment and gap control stages for imprint lithography processes
EP1303792B1 (en) * 2000-07-16 2012-10-03 Board Of Regents, The University Of Texas System High-resolution overlay alignement methods and systems for imprint lithography
KR20030040378A (en) 2000-08-01 2003-05-22 보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템 Methods for high-precision gap and orientation sensing between a transparent template and substrate for imprint lithography
JP3892656B2 (en) * 2000-09-13 2007-03-14 株式会社ルネサステクノロジ Alignment error measuring apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same
AU2001297642A1 (en) * 2000-10-12 2002-09-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Template for room temperature, low pressure micro- and nano-imprint lithography
US6383888B1 (en) * 2001-04-18 2002-05-07 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for selecting wafer alignment marks based on film thickness variation
JP2003086537A (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Tdk Corp Thin film pattern manufacturing method using structure and the structure
WO2003079416A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-25 Princeton University Laser assisted direct imprint lithography

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100683106B1 (en) * 2005-02-25 2007-02-15 도시바 기카이 가부시키가이샤 Imprinting apparatus
KR101350733B1 (en) * 2006-01-25 2014-01-13 다우 코닝 코포레이션 Epoxy formulations for use in lithography techniques
KR100848983B1 (en) * 2006-04-18 2008-07-30 캐논 가부시끼가이샤 Pattern transfer apparatus, imprint apparatus, and pattern transfer method
KR101432849B1 (en) * 2006-10-31 2014-08-26 오와이 모디네스 리미티드 Method and arrangement for manufacturing optical products with complex three-dimensional forms
KR20120039693A (en) * 2009-07-29 2012-04-25 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 Composition for forming resist underlayer film for nanoimprint lithography
KR101105410B1 (en) * 2009-08-20 2012-01-17 주식회사 디엠에스 imprint apparatus
KR20210013415A (en) * 2019-07-24 2021-02-04 한국기계연구원 Imprinting head and imprinting apparatus comprising the same
US12005724B2 (en) 2019-07-24 2024-06-11 Korea Institute Of Machinery & Materials Leveling unit for imprinting and imprint apparatus comprising same
KR20210097846A (en) * 2020-01-30 2021-08-10 주식회사 제이스텍 Stage backup structure of equipment which forms laser pattern on display side

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004013693A3 (en) 2006-01-19
EP1573395A2 (en) 2005-09-14
JP5421221B2 (en) 2014-02-19
TW200406651A (en) 2004-05-01
TWI266970B (en) 2006-11-21
JP2011101016A (en) 2011-05-19
AU2003261317A1 (en) 2004-02-23
JP2006516065A (en) 2006-06-15
AU2003261317A8 (en) 2004-02-23
EP1573395A4 (en) 2010-09-29
WO2004013693A2 (en) 2004-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6916584B2 (en) Alignment methods for imprint lithography
US7070405B2 (en) Alignment systems for imprint lithography
US7027156B2 (en) Scatterometry alignment for imprint lithography
KR20050026088A (en) Scatterometry alignment for imprint lithography
US7943081B2 (en) Step and repeat imprint lithography processes
US6900881B2 (en) Step and repeat imprint lithography systems
US6932934B2 (en) Formation of discontinuous films during an imprint lithography process
KR101031528B1 (en) Template for room temperature, low pressure micro- and nano- imprint lithography
US6908861B2 (en) Method for imprint lithography using an electric field
EP2388119B1 (en) An imprint lithography process
KR100862301B1 (en) High-resolution overlay alignment methods and systems for imprint lithography
KR20030040378A (en) Methods for high-precision gap and orientation sensing between a transparent template and substrate for imprint lithography

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid