TWI418950B - 壓印微影術 - Google Patents

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TWI418950B TW098143710A TW98143710A TWI418950B TW I418950 B TWI418950 B TW I418950B TW 098143710 A TW098143710 A TW 098143710A TW 98143710 A TW98143710 A TW 98143710A TW I418950 B TWI418950 B TW I418950B
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Description

壓印微影術
本發明係關於壓印微影術。
在微影術中，一直需要減小微影圖案中之特徵的大小，以便增加給定基板區域上之特徵的密度。在光微影術中，針對較小特徵之推動已導致諸如浸沒微影術及極紫外線(EUV)微影術之技術的發展，然而，該等技術相當昂貴。
已得到增加關注的針對較小特徵之潛在較不昂貴的辦法係所謂的壓印微影術，其通常涉及使用「印模」(通常被稱作壓印模板)以將圖案轉印至基板上。壓印微影術之優點在於：特徵之解析度不受(例如)輻射源之波長或投影系統之數值孔徑限制。實情為，解析度係主要限於壓印模板上之圖案密度。
微影術通常涉及將若干圖案施加至基板上，圖案經彼此堆疊成使得其一起形成諸如積體電路之器件。每一圖案與先前所提供之圖案之對準為重要考慮事項。若圖案彼此不足夠準確地對準，則此可能導致在諸層之間不進行一些電連接。此又可能導致器件係非功能的。因此，微影裝置可包括意欲將每一圖案與先前所提供之圖案對準的對準裝置。
需要提供一種比先前技術新穎且富創造性之壓印微影術對準裝置及方法。
根據一態樣，提供一種判定微影基板相對於壓印模板之位置的方法，方法包含：將基板定位成鄰近於壓印模板，使得基板上之對準光柵與壓印模板上之對準光柵形成複合繞射光柵；產生包含第一波長之輻射及第二波長之輻射的對準輻射光束，第二波長長於第一波長；將對準輻射光束引導於複合繞射光柵處；在壓印模板與基板之間提供相對橫向移動；在相對橫向移動期間偵測自複合光柵所繞射之輻射；使用第二波長之經偵測輻射以獲得關於基板對準光柵與壓印模板對準光柵之間的分離度的資訊；及使用第一波長之經偵測輻射以獲得關於基板對準光柵相對於壓印模板對準光柵之橫向位置的資訊。
第一波長相對於壓印模板對準光柵與基板對準光柵之間距可足夠地短，使得第一繞射級之大量輻射傳播於對準光柵之間。
第二波長相對於壓印模板對準光柵與基板對準光柵之間距可足夠地長，使得第一繞射級之大量輻射不傳播於對準光柵之間。
對準輻射光束可具有相干長度，相干長度長於自壓印模板對準光柵所返回之輻射所行進的光徑與自基板對準光柵所返回之輻射所行進的光徑之間的差。
關於基板對準光柵與壓印模板對準光柵之間的分離度的資訊可用以在壓印模板與基板之間的相對橫向移動期間維持基板對準光柵與壓印模板對準光柵之間的實質上恆定分離度。
根據一態樣，提供一種微影裝置，其包含：壓印模板固持器，其經組態以固持壓印模板；基板台，其經組態以固持待藉由壓印模板壓印之基板；對準輻射光束源，其經組態以產生包含包括第一波長及第二波長之輻射的對準輻射光束；偵測器，其經配置以偵測自提供於壓印模板上之對準光柵及提供於基板上之對準光柵所繞射之對準輻射的強度，偵測器經組態以區別第一波長與第二波長；及控制器，其經組態以接收關於經繞射之第二波長之經偵測強度的信號，且使用信號以在壓印模板相對於基板之橫向移動期間維持壓印模板對準光柵與基板對準光柵之間的恆定或實質上恆定分離度。
根據一態樣，提供一種微影裝置，其包含：壓印模板固持器，其經組態以固持壓印模板；基板台，其經組態以固持待藉由壓印模板壓印之基板；對準輻射光束源，其經組態以產生包含包括第一波長及第二波長之輻射的對準輻射光束；偵測器，其經配置以偵測自壓印模板上之對準光柵及基板上之對準光柵所繞射之對準輻射的強度，偵測器經組態以區別第一波長與第二波長；及處理器，其經組態以接收由偵測器所輸出之信號，且判定基板對準光柵相對於壓印模板對準光柵之橫向位置，處理器經組態以在壓印模板與基板之間的相對橫向移動期間考慮基板與壓印模板之間的分離度之變化。
將參看附圖來描述本發明之特定實施例。
圖1a至圖1c中示意性地描繪針對壓印微影術之三種方法的實例。
圖1a展示通常被稱作微觸印刷之壓印微影術類型的實例。微觸印刷涉及將分子層11(通常為諸如硫醇之油墨)自模板10(例如，聚二甲基矽氧烷模板)轉印至抗蝕劑層13上以作為可壓印介質，該層係藉由基板12以及平坦化及轉印層12'支撐。模板10在其表面上具有特徵之圖案，分子層係安置於特徵上。當相抵於層13來按壓模板時，將分子層11轉印至層13上。在移除模板之後，蝕刻層13，使得未藉由經轉印分子層11所覆蓋的層13之區域被向下蝕刻至基板。對於關於微觸印刷之更多資訊，見(例如)美國專利第6,180,239號。
圖1b展示所謂的熱壓印微影術(或熱壓)之實例。在典型熱壓印程序中，將模板14壓印至已被鑄造於基板12之表面上的熱固性或熱塑性可壓印介質15中。可壓印介質15可為(例如)樹脂。可將樹脂(例如)旋塗及烘烤至基板表面上，或如在所說明實例中，旋塗及烘烤至平坦化及轉印層12'上。當使用熱固性聚合物樹脂時，將樹脂加熱至如下溫度：該溫度係使得在樹脂與模板接觸後，樹脂便可充分地流動以流動至界定於模板上之圖案特徵中。接著，增加樹脂之溫度以熱固化(交聯)樹脂，使得其凝固且不可逆地採用所要圖案。可接著移除模板且冷卻經圖案化樹脂。在使用熱塑性聚合物樹脂層之熱壓印微影術中，加熱熱塑性樹脂，使得其緊接地在與模板14進行壓印之前處於可自由流動狀態。可能有必要將熱塑性樹脂加熱至顯著地高於樹脂之玻璃轉變溫度的溫度。將模板按壓至可流動樹脂中，且接著冷卻至低於其玻璃轉變溫度，其中模板處於適當位置以硬化圖案。此後，移除模板。圖案將由來自樹脂之殘餘層的以浮雕形式之特徵組成，可接著藉由適當蝕刻程序來移除殘餘層以僅留下圖案特徵。在熱壓印微影術程序中所使用之熱塑性聚合物樹脂的實例為聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸苄酯)或聚(甲基丙烯酸環己酯)。對於關於熱壓印之更多資訊，見(例如)美國專利第4,731,155號及美國專利第5,772,905號。
圖1c展示UV壓印微影術之實例，其涉及將透明模板及UV可固化液體用作可壓印介質(術語「UV」在此處係出於便利起見而被使用，但應被解釋為包括用於固化可壓印介質之任何適當光化輻射)。UV可固化液體之黏性通常小於在熱壓印微影術中所使用之熱固性及熱塑性樹脂之黏性，且因此，UV可固化液體可顯著更快地移動以填充模板圖案特徵。以類似於圖1b之程序的方式而將石英模板16施加至UV可固化樹脂17。然而，代替使用如在熱壓印中之熱或溫度循環，藉由以通過石英模板而施加至可壓印介質上之UV輻射來固化可壓印介質而「冷凍」圖案。在移除模板之後，圖案將由來自樹脂之殘餘層的以浮雕形式之特徵組成，可接著藉由適當蝕刻程序來移除殘餘層以僅留下圖案特徵。經由UV壓印微影術而圖案化基板之特定方式為所謂的步進及閃光壓印微影術(step and flash imprint lithography,SFIL)，其可用以按較小步進以類似於通常在IC製造中所使用之光學步進器的方式來圖案化基板。對於關於UV壓印之更多資訊，見(例如)美國專利申請公開案第2004-0124566號、美國專利第6,334,960號、PCT專利申請公開案第WO 02/067055號，及J. Haisma之名為「Mold-assisted nanolithography: A process for reliable pattern replication」的文章(J. Vac. Sci. Technol. B14(6)，1996年11月/12月)。
以上壓印技術之組合係可能的。見(例如)美國專利申請公開案第2005-0274693號，其提及加熱可壓印介質與UV固化可壓印介質之組合。
圖2示意性地展示根據本發明之一實施例的壓印微影術裝置。參看圖2a，承載可壓印介質層(圖中未繪示)之基板20係提供於基板台22上。壓印模板24係藉由壓印模板固持器26固持。光化輻射源28(例如，UV輻射源)係提供於壓印模板固持器26上方。透鏡32係提供於光化輻射源28與壓印模板固持器26之間。
微影裝置進一步包含發射輻射(例如，非光化輻射)之源34。源34經組態以發射在多個波長下之輻射，其可(例如)包括可見光輻射及紅外線輻射。源34將在下文中被稱作對準光束源34。對準光束源34產生將在下文中被稱作對準輻射光束35之經準直輻射光束。
尖端傾斜式鏡面(tip-tilt mirror)36係提供於壓印模板固持器26上方。尖端傾斜式鏡面36可圍繞Y軸及Z軸傾斜，且經配置以移動於複數個定向之間。尖端傾斜式鏡面36之不同定向可將對準輻射光束引導朝向提供於壓印模板24上之不同對準光柵42、43。尖端傾斜式鏡面經配置成圍繞Y軸及Z軸傾斜不係必需的；可使用任何適當軸。可使用任何其他適當光束引導裝置以代替尖端傾斜式鏡面，諸如可移動鏡面之組合。
微影裝置進一步包含光束分光器38及偵測器40。如以下所解釋，光束分光器38經配置以將已自基板20或自壓印模板24繞射的對準輻射光束35之部分引導朝向偵測器40。偵測器40能夠區別對準輻射光束35之不同波長(偵測器可為(例如)含有諸如光柵或稜鏡之波長色散元件及偵測器陣列的光譜偵測器)。因此，偵測器40能夠偵測及提供用於複數個波長之輸出信號。偵測器40可(例如)能夠偵測及提供用於存在於對準輻射光束35中之可見光輻射之輸出信號，且能夠偵測及提供用於存在於對準輻射光束中之紅外線輻射之輸出信號。偵測器40可(例如)能夠偵測及提供用於一或多個不同可見光輻射波長、一或多個不同紅外線輻射波長或一或多個不同紫外線波長(或其任何組合)之分離輸出信號。
偵測器40基於經偵測波長來提供多個輸出信號，且將此等輸出信號傳遞至處理器46。處理器46使用信號以相對於壓印模板24來對準基板20(及/或相對於基板來對準壓印模板)。將控制器48連接至處理器。控制器48控制在X、Y及Z方向上基板台22(及/或壓印模板固持器26)之位置。可(例如)藉由熟習此項技術者已知之類型的馬達(圖中未繪示)來移動基板台22。可(例如)藉由熟習此項技術者已知之類型的一或多個干涉計(圖中未繪示)來監視基板台22之位置。
在對準期間，切斷光化輻射源28(或阻隔光化輻射)，使得不將光化輻射引導至壓印模板24上。接著，將已具備可壓印介質層(圖中未繪示)之基板20置放於基板台22上。移動基板台，直到基板20之目標部分(例如，晶粒)定位於壓印模板24下方且壓印模板對準標記42、43位於提供於基板上之對準光柵44、45上方為止。
以下列方式來達成基板20之目標部分與壓印模板24的對準。定向尖端傾斜式鏡面36，使得其將對準輻射光束35引導朝向第一壓印模板對準光柵42。對準輻射光束35之一比例將自壓印模板對準光柵42繞射，且對準輻射光束之一比例將傳遞至基板對準光柵44上。對準輻射光束35之一比例將接著藉由基板對準光柵44繞射。經繞射對準輻射(亦即，已自壓印模板對準光柵42或基板對準光柵44繞射之對準輻射)傳遞回至尖端傾斜式鏡面36。尖端傾斜式鏡面將經繞射對準輻射引導朝向光束分光器38，光束分光器38又將經繞射對準輻射引導朝向偵測器40。偵測器提供傳遞至處理器46之輸出信號。
基板台22(及基板20)移動於(例如)X方向上，同時進行對準量測。此可被認為係橫向移動之實例(可認為橫向移動意謂在平行於或實質上平行於基板之表面之平面中的移動)。移動可為在通常(但未必)為基板對準光柵44之一或多個間距之長度內的掃描運動，由於此移動，基板對準光柵44移動於壓印模板對準光柵42下方，藉此引起經繞射對準輻射之調變。此調變係藉由偵測器40量測。偵測器在複數個波長下量測調變，且相應地提供複數個輸出信號。出於以下解釋之目的，兩個波長將被稱作：可見光波長及紅外線波長。然而，一般而言，兩個以上波長可被量測及用於計算中，且無需為可見光波長及紅外線波長(例如，其可均為紅外線波長)。輸出信號傳遞至處理器46，處理器46使用信號以判定基板對準光柵44相對於壓印模板對準光柵42之位置。
參看圖2b，尖端傾斜式鏡面36接著移動至新定向，使得將對準輻射光束35引導朝向第二壓印模板對準光柵43及相關聯之基板對準光柵45。再次，對準輻射光束35之一部分繞射，且經由尖端傾斜式鏡面36及光束分光器38而傳遞至偵測器40。基板台22(及基板20)以在X方向上之掃描運動進行移動，藉此引起經繞射對準輻射之調變。偵測器40提供傳遞至處理器46之輸出信號。處理器46使用信號以判定第二基板對準光柵45相對於第二壓印模板對準光柵43之位置。
尖端傾斜式鏡面36可接著移動至其他定向，以便將對準輻射光束35引導朝向其他對準光柵(圖中未繪示)。
處理器46使用自偵測器40所輸出之信號以判定基板20相對於壓印模板24之經對準位置。經對準位置可為(例如)提供於壓印模板24上之圖案與提供於基板20(例如，先前所形成之晶粒層)上之圖案對準的位置。一旦已判定經對準位置，便將基板20移動至經對準位置。此可藉由使用馬達來移動基板台22同時使用干涉計來監視基板台之位置加以達成。
一旦基板已移動至經對準位置，便降低壓印模板固持器26(及/或提昇基板台)，使得可壓印介質流動至壓印模板24之圖案凹座中。
如圖2c所示，輻射源28提供經引導至可壓印介質上之光化輻射光束29。光化輻射光束29傳遞通過焦點區域或焦點30(在光化輻射源28為擴延源的情況下為焦點區域；在光化輻射源28為點源的情況下為焦點)。經定位成超出焦點30某一距離之透鏡32經配置以準直光化輻射光束29，且將光化輻射光束29通過壓印模板固持器26及壓印模板24而引導至可壓印介質上。
光化輻射光束29傳遞通過焦點或焦點區域30，以便允許尖端傾斜式鏡面36提供於壓印模板固持器26上方，而無光化輻射光束29碰撞尖端傾斜式鏡面。可使用光化輻射及尖端傾斜式鏡面36之其他配置。舉例而言，尖端傾斜式鏡面可提供於某一其他位置中，及/或除了尖端傾斜式鏡面以外之光束引導裝置可用以將對準輻射光束35引導朝向壓印模板。舉例而言，可使用透鏡系統、鏡面陣列或其他光學器件。光化輻射源可提供於不同位置中，其中光化輻射光束係(例如)藉由光束導引鏡面而經引導至壓印模板。
光化輻射光束29固化可壓印介質，且藉此導致其凝固。一旦已發生固化，便分離壓印模板24與基板20。基板台22(及/或壓印模板固持器26)接著移動於X或Y方向上，直到基板20之不同目標部分(例如，不同晶粒)位於壓印模板24下方為止。接著，重複對準及壓印程序。
圖2c展示與基板對準光柵44、45充分地對準時之壓印模板對準光柵42、43。可能為如下情況：當基板20處於經對準位置時，以此方式來充分地對準對準光柵。然而，此並非必需的。可能存在(例如)包括於對準光柵之位置中的某種形式之偏移，其係在判定基板之經對準位置時被考慮。
對準光柵42至45為繞射光柵。其可(例如)具有400奈米之間距。參看圖2a，在對準程序期間，可將鄰近對準光柵42、44分離(例如)2微米或更少。此係足夠地接近以使得鄰近對準光柵彼此耦接以形成複合繞射光柵。表達此情形之另一方式係陳述如下情況：來自一對準光柵42之繞射級擔當用於另一對準光柵44之新照明光束，此導致在對準光柵之間傳播繞射級之相互影響。
基板對準光柵44與壓印模板對準光柵42之分離度的上限可起因於對準輻射光束之頻寬，及/或起因於偵測器40之光譜解析度。耦接起因於自壓印模板對準光柵42返回朝向偵測器40之對準輻射與自基板對準光柵44返回朝向偵測器40之對準輻射之間的干涉。為了使此干涉發生，對準輻射光束35之相干長度應長於自壓印模板對準光柵42所返回之輻射所行進的光徑與自基板對準光柵44所返回之輻射所行進的光徑之間的差。對準輻射光束35之相干長度可為光徑差之兩倍以上，且可為光徑差之十倍以上。使相干長度較長(相對於光徑差)將趨向於增加干涉之強度。
可(例如)使用約10奈米之量測頻寬，此將引起約20微米至30微米之相干長度。約2微米之分離度將引起由基板對準光柵44所繞射之輻射與由壓印模板對準光柵42所繞射之輻射之間的強干涉。窄化量測頻寬(且藉此增加偵測器40之光譜解析度)將允許增加分離度，同時保持光柵之間的干涉。
由於耦接鄰近對準光柵42、44以形成複合繞射光柵，第0繞射級(鏡面反射)之強度變為鄰近對準光柵42、44之相對X位置的週期函數。因為基板20在對準期間以在X方向上之掃描運動進行移動，所以此週期函數引起經繞射對準輻射之強度的調變。此強度調變之經繞射對準輻射經由尖端傾斜式鏡面36及光束分光器38而傳遞至偵測器40。偵測器分離地偵測可見光波長對準輻射之調變及紅外線波長對準輻射之調變。
複合光柵之操作的以上解釋提及經繞射強度作為對準目標之相對X位置的函數而變化。然而，經繞射強度亦作為對準目標之相對Z位置的週期函數(亦即，作為其分離度之函數)而變化。因為基板通常並不完全扁平，所以在對準目標之Z方向上的分離度可在對準量測期間變化。此可引起經量測之經對準位置的誤差。然而，如以下所解釋，本發明之實施例藉由量測對準輻射光束35之不同波長而避免此潛在誤差。
藉由偵測器所量測之週期信號作為用於對準輻射光束35之較短波長之光柵42、44之相對X位置及Z位置的函數而變化。然而，其僅作為用於較長波長之光柵之相對Z位置的函數而變化，且不作為相對X位置之函數而變化。此係歸因於如下事實：在足夠長之波長下，不存在傳播於光柵42、44之間的更高繞射級(僅第0級傳播於光柵之間)。第0級之相位不含有橫向位置資訊且僅對在Z方向上之改變敏感。
儘管可使用許多波長，但出於以下解釋之目的，將認為經偵測對準光束包含單一較長波長(λ 1 )(例如，紅外線波長)及單一較短波長(λ 2 )(例如，可見光波長)。
起因於經偵測之較長波長(λ 1 )的信號通常具有以下形式：
其中I λ1 為信號之強度，Z 為鄰近光柵42、44之間的分離度，且A n 為對於信號之每一諧波不同的常數。A n 之值係藉由光柵之間及其下方之層的組合物以及光柵之線的形狀及厚度判定。A n 常數之大小對於高於第二諧波之級足夠地小以使得其對信號不具有顯著效應。因此，在大多數實際情況下，信號Z 接近於正弦，其具有相對較小之更高諧波項。
起因於經偵測之較短波長(λ 2 )的信號通常具有以下形式：
其中I λ2 為信號之強度，Z 為鄰近光柵42、44之間的分離度，B n 為對於信號之每一諧波不同的常數，X 為在X方向上鄰近光柵之相對位置，且C n 為具有再次藉由光柵之間及其下方之層的組合物以及光柵之線的形狀及厚度判定之值的常數。
因為在較長波長(λ 1 )下所量測之信號僅作為用於較長波長之光柵之相對Z位置(亦即，光柵之間的分離度)的函數而變化且不作為相對X位置之函數而變化，所以其可用以監視光柵42、44之相對Z位置。
處理器46監視在較長波長(λ 1 )下所量測之信號，且控制器48使用此信號以控制基板台22之Z位置。在較長波長下所量測之信號(或由分離量測裝置所量測之信號)可用以定位基板台22，使得以與壓印模板對準光柵42的在Z方向上之所要分離度來定位基板對準光柵44。分離度可使用已知臨界尺寸度量衡散射量測技術而自在較長波長下所量測之信號加以計算。
在對準掃描(亦即，在X方向上基板台22之掃描移動)期間，在較長波長下所量測之信號可用以確保基板對準光柵44與壓印模板對準光柵42之間的分離度保持恆定(或實質上恆定)。因為基板20之表面可能不均勻，所以可能需要在對準掃描期間基板台22之Z位置的調整，以便達成此目的。可連續地執行基板台22之Z位置的調整，使得在較長波長下所量測之信號保持恆定(或實質上恆定)，藉此確保基板對準光柵44與壓印模板光柵42之間的分離度保持恆定(或實質上恆定)。
可藉由控制器48來控制基板台22之Z位置的調整。控制器可直接自偵測器40接收較長波長信號(而不藉由處理器46來處理信號)，且可基於此信號來控制Z位置。或者，信號可在傳遞至控制器48之前藉由處理器46處理。
可以熟習此項技術者應已知之方式使用馬達來執行Z位置之調整。可調整壓印模板固持器26之Z位置以代替(或連同)調整基板台22之Z位置。在對準掃描期間，沒有必要知道基板對準光柵44與壓印模板對準光柵42之Z方向分離度的絕對值(分離度可僅僅保持恆定或實質上恆定)。
因為在對準掃描期間將基板對準光柵44與壓印模板對準光柵42之Z方向分離度保持恆定(或實質上恆定)，所以在較短波長下所量測之信號僅為對準光柵之相對X位置的函數。在較短波長下所量測之信號將為可為正弦或接近於正弦之時變信號(起因於基板20相對於壓印模板24之掃描移動)。經量測信號可藉由處理器46用以判定基板對準光柵44相對於壓印模板對準光柵42之位置。此可(例如)藉由以熟習此項技術者已知之方式使正弦函數及餘弦函數之集合擬合於經量測信號而進行。基板20可接著移動於X方向上，使得其在相對於壓印模板24之經對準位置中(在X方向上)。
在替代方法中，代替在對準掃描期間維持壓印模板對準光柵42與基板對準光柵44之間的恆定分離度，允許分離度變化(例如，由於基板20之表面之非扁平度)。接著，在計算基板對準光柵44相對於壓印模板對準光柵42之位置期間考慮如藉由較長輻射所量測的變化分離度之效應。此計算要求判定方程式1及2之數值解，且可使用已知臨界尺寸度量衡散射量測技術加以執行。
所說明實施例之對準光柵延伸於X方向上，且因此允許在X方向上基板20相對於壓印模板24之對準。又或代替地，可提供延伸於Y方向上之對準光柵，以便允許在Y方向上基板20相對於壓印模板24之對準。
可認為以上所提及之X位置及Y位置係橫向位置之實例(可認為術語橫向位置意謂在平行於或實質上平行於基板之平面之平面中的位置)。可認為在X方向上之掃描運動及在Y方向上之掃描運動係橫向掃描運動之實例。
可(例如)使用發射在一波長範圍內之連續光譜的輻射源34來形成對準輻射光束35。舉例而言，輻射源可為石英鎢鹵素(QTH)源、氙放電源或所謂的超連續源。
對準輻射光束35可為藉由雷射34所產生之雷射光束。雷射可經組態以產生在複數個波長下之對準輻射，其可包括一或多個可見光波長及一或多個紅外線波長。雷射可經組態以產生在兩個波長下之對準輻射，其中之一者可為可見光波長且其中之一者可為紅外線波長。雷射可產生(例如)在紅外線波長下之對準輻射，且可傳遞通過加倍雷射光束之一部分之頻率的非線性光學裝置。此可提供共傳播之可見光雷射光束及紅外線雷射光束。
以上已提及偵測器40可為含有諸如光柵或稜鏡之波長色散元件及偵測器陣列的光譜偵測器。然而，偵測器可採取任何適當形式。圖3中示意性地展示可被使用之偵測器的實例。
圖3a展示包含波長色散光柵401及偵測器陣列402之偵測器40。波長色散光柵401將對準輻射光束35之不同波長色散成扇形，使得不同波長入射於偵測器陣列402上之不同位置處。因此，陣列402之不同部分能夠偵測對準輻射光束之不同波長。波長色散光柵401可為(例如)光譜學光柵。
圖3b展示包含稜鏡403及偵測器陣列402之偵測器40。稜鏡403提供相同於光柵401之功能的功能，亦即，稜鏡將對準輻射光束35之不同波長色散成扇形，使得不同波長入射於偵測器陣列402上之不同位置處。因此，陣列402之不同部分能夠偵測對準輻射光束之不同波長。稜鏡可被稱作色散稜鏡。
圖3a或圖3b中之偵測器陣列402可為(例如)CCD或CMOS陣列。
圖3c展示包含一系列波長選擇性光束分光器404a至404c及一系列相關聯之偵測器405a至405c之偵測器40。每一波長選擇性光束分光器404a反射不同波長或波長範圍，同時允許其他波長傳遞通過而不反射。在一實例中，第一光束分光器404a反射波長λ1 (或以此波長為中心之波長範圍)，第二光束分光器404b反射波長λ2 (或以此波長為中心之波長範圍)，且第三光束分光器404c反射波長λ3 (或以此波長為中心之波長範圍)。藉此，每一偵測器405a至405c能夠偵測不同波長(或波長範圍)。
偵測器405a至405c可為(例如)諸如PIN光電二極體或突崩光電二極體(APD)偵測器之光偵測器。此等偵測器可具有大於CCD或CMOS陣列之動態範圍的動態範圍。儘管僅展示三個二向色光束分光器404a至404c及三個相關聯之偵測器405a至405c，但可使用任何數目。
在一些情況下，在對準輻射光束35入射於偵測器上之前，可將在藉由偵測器40用以提供輸出信號之波長範圍外部的對準輻射光束之波長濾出對準輻射光束。可藉由提供於任何適當位置處之一或多個濾光器來執行此濾光。濾光器可(例如)經定位成使得其在對準輻射光束35入射於基板20上之前自對準輻射光束濾出光化UV輻射。
儘管以上描述提及紅外線輻射及可見光輻射之使用，但使用在此波長組合中之輻射不係必需的。一般而言，使用具有相對於對準光柵之間距足夠長之波長的輻射，使得藉由對準光柵的彼波長之繞射不顯著地受其相對於彼此之橫向位置影響。通用術語「較長波長」係用於此波長。若僅零繞射級傳播於對準光柵之間且大量第一繞射級及更高繞射級不傳播於對準光柵之間，則可發生不受橫向對準光柵位置影響的較長波長之繞射。此可(例如)藉由將較長波長選擇成比對準光柵之間距長兩倍或更多倍加以達成(假定對準輻射光束在垂直入射角或接近於垂直入射角下入射於對準光柵上)。波長之選擇可能需要考慮環繞對準光柵之材料的折射率。
此外，使用具有相對於對準光柵之間距足夠短之波長的輻射，使得藉由對準光柵的彼波長之繞射強烈地受其相對於彼此之橫向位置影響。通用術語「較短波長」係用於此波長。較短波長係使得第一繞射級之大量輻射傳播於對準光柵之間。此可(例如)藉由將較短波長選擇成使得其不大於對準光柵之間距乘以對準光柵之間的介質(例如，位於對準光柵之間的可壓印介質)之折射率加以達成。將400奈米之對準光柵間距及1.6之折射率作為一實例，較短波長應不大於640奈米(假定對準輻射光束在垂直入射角或接近於垂直入射角下入射於對準光柵上)。
若對準輻射光束在不垂直或不接近於垂直之入射角下入射於對準光柵上，則可使用簡單幾何形狀以在選擇適當較長及較短波長時考慮入射角。
較短波長輻射應不相對於可壓印介質係光化的。換言之，較短波長應足夠地長以使得其不導致可壓印介質之固化。有可能使較短波長為(例如)紫外線波長，限制條件為其不導致可壓印介質之固化。
在一實例中，對準光柵之間距為400奈米。較長波長輻射為950奈米(紅外線輻射)，且較短波長輻射為500奈米(可見光輻射)。
對準光柵足夠地大以使得對準輻射光束在對準期間不延伸超出光柵之邊緣。此避免在對準期間信號之損失。對準光柵可(例如)量測38×38微米。對準光柵可為任何其他適當大小。對準輻射光束可(例如)在對準光柵處具有20微米至30微米之橫截面區域(在下文中被稱作量測光點寬度)。
對準光柵之間距相對於對準輻射光束之量測光點寬度可足夠地小以使得至少20個光柵線在量測光點之寬度內。
基板對準光柵44可係部分地反射的。壓印模板對準光柵42可係部分地反射的。
如以上進一步所提及，當將發生對準時，移動基板台，直到基板20之目標部分(例如，晶粒)定位於壓印模板24下方且壓印模板對準標記42、43位於提供於基板上之對準光柵44、45上方為止。在此初始對準階段(有時被稱作粗略對準)中定位基板台之準確度係使得壓印模板對準光柵42、43與基板對準光柵44、45經對準成足夠地接近以允許執行對準(有時被稱作精細對準)。
基板相對於壓印模板之初始對準(粗略對準)應在藉由對準光柵42、44所提供之捕捉範圍內。術語「捕捉範圍」意欲意謂基板20自經對準位置之未對準的範圍，在該範圍內，可使用對準光柵來達成對準。一實施例之捕捉範圍可小於對準光柵之間距。捕捉範圍可為對準光柵之間距的大約四分之一。
捕捉範圍與對準光柵間距之間的聯結(link)可能影響所使用之對準光柵間距。較小對準光柵間距將需要粗略對準之更高準確度，以便確保粗略對準在捕捉範圍內對準對準光柵。
可使用波紋(Moir)效應來擴延捕捉範圍。圖4中展示可達成此目的之對準光柵配置的實例。壓印模板24具備經圖案化區域50。經圖案化區域50包含九個晶粒51及若干對準光柵。對準光柵中之三者延伸於X方向上且三者延伸於Y方向上。可認為X方向對準光柵52至54對應於圖2所示之對準光柵。Y方向對準光柵55至57等效於X方向對準光柵52至54且將不加以詳細地描述。對準光柵52至57係提供於將在基板上形成切割道之區域中。
在此實例中，X方向對準光柵52中之第一者具有400奈米之間距，且X方向對準光柵53中之第二者具有420奈米之間距。第一X方向對準光柵52與第二X方向對準光柵53經置放成彼此鄰近。由於第一X方向對準光柵52與第二X方向對準光柵53之間的間距之差，當在對準光柵處引導具有適當波長之對準輻射光束時看見波紋圖案。此波紋圖案具有顯著地長於對準光柵之間距的週期，且因此允許在比將以另外方式係可能之位置範圍寬的在X方向上之位置範圍內的捕捉。在所描述實施例中，對準輻射光束35不同時照明兩個對準光柵，且波紋圖案將因此不直接出現於經繞射輻射中。然而，可經由分析針對不同對準光柵加以分離地偵測之經繞射輻射而看見波紋圖案。為了使波紋圖案被看見，可能需要可在X方向上定位基板台22之準確度為大約奈米。
X方向對準光柵54中之第三者位於相反於第一X方向對準光柵52及第二X方向對準光柵53的經圖案化區域50之隅角處。此對準光柵不與額外X方向對準光柵配對，因為無需出於捕捉目的而獲得第二波紋圖案。第三x方向對準光柵可(例如)具有440奈米或460奈米之間距。第三X方向對準光柵允許使用對準量測以判定待壓印之基板(或基板上之圖案)是否已相對於壓印模板24旋轉。
Y方向對準光柵55至57以相同於X方向對準光柵52至54之方式進行操作(基板20相對於壓印模板24之橫向移動係在Y方向上，而非在X方向上)。
具有相同間距及相同尺寸(或類似尺寸)之對準光柵係提供於待與壓印模板24對準之基板上。可在每一壓印時執行基板至壓印模板之對準。在為此情況時，複數個對準光柵集合可提供於基板上，每一集合允許壓印模板與基板上之不同位置的對準，使得圖案可壓印於基板上之彼位置處。
任何數目個對準光柵均可提供於壓印模板上(連同待對準之基板上的對應對準光柵)。儘管可有可能使用單一X方向對準光柵及單一Y方向對準光柵來獲得對準，但此可能(例如)無法量測基板之旋轉(或基板上之圖案)。出於此原因，可使用位於經圖案化區域上之不同位置處的兩個X方向對準光柵及兩個Y方向對準光柵。可在每一方向上使用兩個以上對準光柵。如以上所解釋，此可(例如)將提供增加之捕捉範圍。或者，其可將提供對準光柵中之某種冗餘，使得即使已損害基板對準光柵中之一或多者，仍可執行對準。舉例而言，24個對準光柵可提供於基板上，其中來自對準光柵中之八者或十者的信號係用於對準。
壓印模板可為足夠地大以一次性圖案化整個基板之壓印模板。或者，可能需要壓印模板至基板上之多次壓印，以便圖案化基板。
在所描述實施例中，藉由在X及Y方向上移動基板台22來達成對準。然而，有可能在X及Y方向上移動壓印模板24以達成對準。此可代替或連同在X及Y方向上基板台22之移動進行。一般而言，可據稱在基板與壓印模板之間存在相對移動。
儘管所描述實施例使用UV壓印微影術，但本發明之一實施例可使用諸如熱壓印微影術的其他形式之壓印微影術。
舉例而言，當將積體電路圖案壓印至基板上或將其他圖案壓印至基板上時，可使用本發明之一實施例。
10．．．模板
11．．．分子層
12．．．基板
12'．．．平坦化及轉印層
13．．．抗蝕劑層
14．．．模板
15．．．可壓印介質
16．．．石英模板
17．．．UV可固化樹脂
20．．．基板
22．．．基板台
24．．．壓印模板
26．．．壓印模板固持器
28．．．光化輻射源
29．．．光化輻射光束
30．．．焦點區域/焦點
32．．．透鏡
34．．．對準光束源/輻射源/雷射
35．．．對準輻射光束
36．．．尖端傾斜式鏡面
38．．．光束分光器
40．．．偵測器
42．．．第一壓印模板對準光柵/壓印模板對準標記
43．．．第二壓印模板對準光柵/壓印模板對準標記
44．．．基板對準光柵
45．．．基板對準光柵
46．．．處理器
48．．．控制器
50．．．經圖案化區域
51．．．晶粒
52．．．X方向對準光柵
53．．．X方向對準光柵
54．．．X方向對準光柵
55．．．Y方向對準光柵
56．．．Y方向對準光柵
57．．．Y方向對準光柵
401．．．波長色散光柵
402．．．偵測器陣列
403．．．稜鏡
404a．．．波長選擇性光束分光器
404b．．．波長選擇性光束分光器
404c．．．波長選擇性光束分光器
405a．．．偵測器
405b．．．偵測器
405c．．．偵測器
圖1a至圖1c分別示意性地展示微觸印刷、熱壓印及紫外線(UV)壓印之實例；
圖2(包含圖2a、圖2b及圖2c)示意性地展示根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖3(包含圖3a、圖3b及圖3c)示意性地展示可形成微影裝置之一部分的偵測器；及
圖4示意性地展示根據本發明之一實施例的壓印模板。
20．．．基板
22．．．基板台
24．．．壓印模板
26．．．壓印模板固持器
28．．．光化輻射源
32．．．透鏡
34．．．對準光束源/輻射源/雷射
35．．．對準輻射光束
36．．．尖端傾斜式鏡面
38．．．光束分光器
40．．．偵測器
42．．．第一壓印模板對準光柵/壓印模板對準標記
43．．．第二壓印模板對準光柵/壓印模板對準標記
44．．．基板對準光柵
45．．．基板對準光柵
46．．．處理器
48．．．控制器

Claims (16)

  1. 一種判定微影基板相對於壓印模板之位置的方法，該方法包含：以該基板上之對準光柵與該壓印模板上之對準光柵形成複合繞射光柵之方式，將該基板定位成鄰接於該壓印模板；產生包含第一波長之輻射及第二波長之輻射的對準輻射光束，該第二波長長於該第一波長；將該對準輻射光束引導於該複合繞射光柵處；提供在該壓印模板與該基板之間之橫向的相對移動；在該橫向的相對移動期間偵測自該複合光柵所繞射之輻射；使用該第二波長下之經偵測之輻射以獲得關於該基板對準光柵與該壓印模板對準光柵之間的分離距離的資訊；及使用該第一波長之經偵測之輻射以獲得關於該基板對準光柵相對於該壓印模板對準光柵之該橫向之位置的資訊。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一波長相對於該壓印模板對準光柵與該基板對準光柵之間距足夠地短，使得第一繞射級之大量輻射傳播於該等對準光柵之間。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一波長為複數個波長中之一者，該複數個波長各自相對於該壓印模板對準光柵與該基板對準光柵之間距足夠地短，使得該第一繞射級之 大量輻射傳播於該等對準光柵之間，且其中偵測器經配置以偵測該複數個波長。
  4. 如前述請求項1至3中任一項之方法，其中該第二波長相對於該壓印模板對準光柵與該基板對準光柵之間距足夠地長，使得該第一繞射級之大量輻射不傳播於該等對準光柵之間。
  5. 如請求項4之方法，其中該第二波長為複數個波長中之一者，該複數個波長各自相對於該壓印模板對準光柵與該基板對準光柵之間距足夠地長，使得該第一繞射級之大量輻射不傳播於該等對準光柵之間，且其中偵測器經配置以偵測該複數個波長。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該基板對準光柵之間距係相同於該壓印模板對準光柵之間距。
  7. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該對準輻射光束具有一相干長度，該相干長度長於自該壓印模板對準光柵所返回之輻射所行進的光徑與自該基板對準光柵所返回之輻射所行進的光徑之間的差。
  8. 如請求項1至3中任一項之方法，其中使用關於該基板對準光柵與該壓印模板對準光柵之間的該分離距離的資訊以維持在該壓印模板與該基板之間的橫向的相對移動期間之該基板對準光柵與該壓印模板對準光柵之間的一實質上恆定的分離距離。
  9. 如請求項1至3中任一項之方法，其中量測在該壓印模板與該基板之間的橫向的相對移動期間之該基板與該壓印 模板之間的該分離距離之變化，且在判定該基板對準光柵相對於該壓印模板對準光柵之橫向之位置時考慮該變化。
  10. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一波長為可見光波長，且該第二波長為紅外線波長。
  11. 如請求項1至3中任一項之方法，其係用以判定該基板相對於該壓印模板之經對準位置。
  12. 一種微影裝置，其包含：壓印模板保持器，其保持壓印模板；基板台，其保持藉由該壓印模板壓印之基板；對準輻射光束源，其產生包含第一波長輻射及比該第一波長長之第二波長之輻射的對準輻射光束；偵測器，其偵測自提供於該壓印模板上之對準光柵及提供於該基板上之對準光柵所繞射之對準輻射的強度，且該偵測器區別該第一波長與該第二波長；及處理器，其接收由該偵測器所輸出之信號，且使用該信號來判定該基板相對於該壓印模板之對準位置；其中該處理器使用該第一波長之經偵測之輻射以判定該基板對準光柵相對於該壓印模板對準光柵之該橫向之位置，並使用該第二波長之經偵測之輻射以計算該基板對準光柵與該壓印模板對準光柵之間的分離距離。
  13. 如請求項12之微影裝置，其中該偵測器包含光柵或稜鏡、及偵測器陣列。
  14. 如請求項12之微影裝置，其中該偵測器包含一系列波長 選擇光束分光器及一系列相關聯之偵測器。
  15. 如請求項12至14中任一項之微影裝置，其中進一步包含控制器，其接收與該經繞射之第二波長之經偵測之強度相關聯的信號，且使用該信號以維持該壓印模板相對於該基板之橫向的移動期間之該壓印模板對準光柵與該基板對準光柵之間之一恆定或實質上恆定的分離距離。
  16. 如請求項12至14中任一項之微影裝置，其中該處理器接收藉由該偵測器所輸出之信號，判定該基板對準光柵相對於該壓印模板對準光柵之該橫向之位置，且考慮在該壓印模板與該基板之間之橫向的相對移動期間之該基板與該壓印模板之間之分離距離之變化。
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