(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の重合可能材料のインプリント中のテンプレートと前記基板との間の接触境界線の速度および高さプロファイルを制御する制御システムであって、
所定の量の力をテンプレートに与えることができる複数のアクチュエータを有するインプリント・ヘッドと、
テンプレートに隣接して位置決めされ、所定の量の圧力をテンプレートに与えることができるチャックであって、前記所定の量の力および前記所定の量の圧力は、テンプレートと基板との間の前記接触境界線の第１速度およびテンプレートと基板との間の第１高さプロファイルをもたらすよう、テンプレートに印加される力および圧力を与える、チャックと、
テンプレートと基板との間に位置決めされ、テンプレートに印加される力および印加される圧力の第１信号を供給できる少なくとも１つの力センサと、
前記力センサ、アクチュエータ、およびチャックと通信するコントローラであって、前記力センサから前記第１信号を受け取ることができ、前記第１信号を評価することができてアクチュエータおよびチャックに第２信号を供給するよう構成され、当該第２信号は、テンプレートと基板との間の前記接触境界線の第２速度およびテンプレートと基板との間の第２高さプロファイルを前記重合可能材料の拡散中に提供するよう調整された力および調整された圧力を有するようになされている、コントローラと
を含む制御システム。
【請求項２】
前記コントローラと通信するスプレッド・カメラをさらに含み、前記スプレッド・カメラは、第１接触境界線の少なくとも１つのイメージを前記コントローラに提供し、前記コントローラは、前記調整された力および前記調整された圧力を提供するために前記イメージおよび前記第１信号を評価することができる、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記スプレッド・カメラは、テンプレートを介して基板を照明するためにテンプレートに重ね合わされるＬＥＤアレイを含む、請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記スプレッド・カメラは、前記イメージを提供する電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む、請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記コントローラは、テンプレートと基板との間の接触境界線の前記第２速度を提供するために前記イメージを評価することができる、請求項２に記載の制御システム。
【請求項６】
前記コントローラは、テンプレートと基板との間の前記第２高さプロファイルを提供するために前記イメージを評価することができる、請求項２に記載の制御システム。
【請求項７】
基板の表面上の重合可能材料のインプリント中のテンプレートと基板との間の接触推移および適合を制御する方法であって、
テンプレートと基板との間の距離を提供することと、
インプリント・ヘッドによって、テンプレートに所定の量の力を印加することであって、前記所定の量の力は、テンプレートと基板との間の接触境界線の第１速度およびテンプレートと基板との間の第１高さプロファイルを提供するために決定される、印加することと、
少なくとも１つの力センサによって、テンプレートに印加される力を判定することと、
力センサによって、テンプレートに印加される前記力を含む第１信号を提供することと、
コントローラによって、テンプレートに印加される前記力を含む前記第１信号を受け取ることと、
コントローラによって、テンプレートと基板との間の前記接触境界線の第２速度および第２高さプロファイルを提供するために、調整された力を判定することと、
コントローラによって、前記調整された力を含む第２信号を提供することと、
インプリント・ヘッドによって、前記調整された力を含む前記第２信号を受け取ることと、
インプリント・ヘッドによって、前記調整された力をテンプレートに印加し、前記接触境界線の移動の前記第２速度および前記接触境界線に隣接する前記第２高さプロファイルを前記重合可能材料の拡散中に制御することと
を含む方法。
【請求項８】
チャックによって、所定の量の圧力をテンプレートに印加することであって、前記所定の量の圧力は、前記所定の量の力と共に、テンプレートと基板との間の接触境界線の前記第１速度およびテンプレートと基板との間の前記第１高さプロファイルを提供するために決定される、印加することと、
少なくとも１つの力センサによって、テンプレートへの印加される圧力を判定することと、
力センサによって、テンプレートへの前記印加される圧力を含む第３信号を提供することと、
コントローラによって、テンプレートへの前記印加される圧力を含む前記第３信号を受け取ることと、
コントローラによって、テンプレートと基板との間の前記第２接触境界線速度および前記第２高さプロファイルを、前記調整された力と共に提供するために、調整された圧力を判定することと、
コントローラによって、前記調整された圧力を含む第４信号を提供することと、
チャックによって、前記調整された圧力を含む前記第４信号を受け取ることと、
チャックによって、前記調整された圧力をテンプレートに印加することと
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記印加される力および前記印加される圧力は、同一の信号で提供される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記調整された力および前記調整された圧力は、同一の信号で提供される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記印加される力および圧力は、テンプレートと基板との間の複数の位置に位置決めされた力センサを使用して判定される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
スプレッド・カメラによって、テンプレートと基板との間の前記第１接触境界線の少なくとも１つのイメージを提供することと、
コントローラによって、テンプレートと基板との間の前記第１接触境界線の前記イメージを受け取ることと
をさらに含み、テンプレートと基板との間の前記第２高さプロファイルを判定することは、スプレッド・カメラによって提供される前記イメージを評価することを含む
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
スプレッド・カメラによって提供される前記イメージを評価することは、
前記イメージから光強度の高周波数雑音を除去することと、
光強度の直流値を評価することと、
最大強度変調および最小強度変調を判定することと、
位相変化を判定するために最大強度変調および最小強度変調を評価することと
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
テンプレートと基板との間の前記接触境界線の前記第２速度を判定することは、スプレッド・カメラによって提供される前記イメージを評価することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
スプレッド・カメラによって提供される前記イメージを評価することは、
接触境界線の推定中心を判定することと、
前記イメージから観察された光強度の高周波数雑音を除去することと、
接触境界線のエッジの位置を提供するために前記イメージ内の最大光強度および最小光強度を突き止めることと、
接触境界線の前記エッジの位置に基づいて接触境界線の推定直径を判定することと、
接触境界線の推定中心および接触境界線の推定直径に基づいて接触境界線のマップを提供することと
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
テンプレートに印加される調整された力および圧力が所定のエラー・ウィンドウ内になるようにテンプレートの方位を調整することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
重合可能材料を固体化することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
インプリント・ヘッドおよびチャックによって印加される調整された力および圧力を減らすことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整された力および圧力は、実質的に０まで減らされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記調整された力および圧力は、重合可能材料を固体化する前に減らされる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
テンプレートと基板との間の前記接触推移および適合は、実質的にリアルタイムで直接実行される、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その両方が参照によって本明細書に組み込まれている、２００７年１２月４日に出願した米国仮出願第６１／００５２９７号および２００８年１２月３日に出願した米国特許出願第１２／３２７６１８号の、米国特許法第１１９（ｅ）（１）条の下での利益を主張するものである。
【０００２】
（技術分野）
ナノファブリケーションは、１００ナノメートル以下程度のフィーチャを有する非常に小さい構造の製造を含む。ナノファブリケーションがかなり大きい影響を有してきた１つの応用例が、集積回路の処理である。半導体処理産業は、基板上に形成される単位面積あたりの回路を増やしながら、より高い製造歩留まりを求めて努力し続けており、したがって、ナノファブリケーションは、ますます重要になっている。ナノファブリケーションは、形成される構造の最小フィーチャ寸法の継続される縮小を可能にしながら、より高いプロセス制御をもたらす。ナノファブリケーションが使用されてきた開発の他の領域は、バイオテクノロジ、光テクノロジ、機械システム、および類似物を含む。
【背景技術】
【０００３】
現在使用されている例示的なナノファブリケーション技法を、一般に、インプリント・リソグラフィ（ｉｍｐｒｉｎｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）と称する。例示的なインプリント・リソグラフィ・プロセスは、そのすべてが参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許公開第２００４／００６５９７６号、米国特許公開第２００４／００６５２５２号、および米国特許第６９３６１９４号など、多数の刊行物で詳細に説明されている。
【０００４】
前述の米国特許公開および米国特許のそれぞれで開示されるインプリント・リソグラフィ技法は、形成可能層（重合可能）内でのレリーフ・パターンの形成および基礎になる基板へのレリーフ・パターンに対応するパターンの転写を含む。基板を移動ステージに結合して、パターニング・プロセスを容易にするための所望の位置決めを得ることができる。パターニング・プロセスは、基板から離隔されたテンプレートおよびテンプレートと基板との間に適用される形成可能な液体を使用する。形成可能な液体は、固体化されて、それに接触するテンプレートの表面の形状に適合するパターンを有する堅固な層を形成する。固体化の後に、テンプレートは、堅固な層から分離され、テンプレートおよび基板が離隔される。基板および固体化された層は、その後、固体化された層内のパターンに対応するレリーフ・イメージを基板に転写するために、追加プロセスを受ける。
【発明の概要】
【０００５】
本発明のより詳細な理解は、本発明の実施形態、添付図面を参照しての説明から得られるでしょう。しかし、添付図面が、本発明の通常の実施形態のみを示し、したがって、範囲について限定的と考えられてはならないことに留意願いたいのです。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ・システムを示す単純化された側面図である。
【図２】その上にパターニングされた層を配置された図１に示された基板を示す単純化された側面図である。
【図３Ａ】テンプレートと基板との間の接触のフェーズを示す単純化された側面図である。
【図３Ｂ】テンプレートと基板との間の接触のフェーズを示す単純化された側面図である。
【図３Ｃ】テンプレートと基板との間の接触のフェーズを示す単純化された側面図である。
【図３Ｄ】テンプレートと基板との間の接触のフェーズを示す単純化された側面図である。
【図４】テンプレートと基板との間の接触中のテンプレートの剛性に関するインプリント・ヘッドによって与えられる接触力を示すグラフ表現である。
【図５】テンプレート上の圧力分布および力分布を示すグラフ表現である。
【図６】基板へのテンプレートの接触推移および適合を制御する例示的方法を示す流れ図である。
【図７】テンプレートと基板との間の制御された接触を実現するのに使用することのできる例示的な制御システムを示すブロック図である。
【図８】テンプレートと基板との間の制御された接触を実現するのに使用することのできるもう１つの例示的な制御システムを示すブロック図である。
【図９】テンプレートと基板との間の接触面の高さプロファイルを判定する例示的方法を示す流れ図である。
【図１０】テンプレートと基板との間の接触面付近の高さプロファイルを示すグラフ表現である。
【図１１】接触面を得る例示的方法を示す流れ図である。
【図１２】スプレッド・カメラ（ｓｐｒｅａｄ  ｃａｍｅｒａ）から得られた接触面のイメージと接触面の関連するマップとの横並びの比較を示す図である。
【図１３】テンプレートに接触し、接触面を画定するチャックを示す単純化された側面図である。
【図１４】テンプレートと基板との間の制御された接触線運動を実質的にリアルタイムでもたらすのに使用することのできるもう１つの例示的制御システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面、具体的には図１を参照すると、基板１２上にレリーフ・パターンを形成するのに使用されるリソグラフィ・システム１０が示されている。基板１２を、基板チャック１４に結合することができる。図示されているように、基板チャック１４は、真空チャックである。しかし、基板チャック１４を、真空、ピンタイプ、溝タイプ、静電気、電磁、および／または類似物を含むがこれらに限定はされない任意のチャックとすることができる。例示的なチャックは、参照によって本明細書に組み込まれている米国特許第６８７３０８７号に記載されている。
【０００８】
基板１２および基板チャック１４を、さらに、ステージ１６によって支持することができる。ステージ１６は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿った運動を実現することができる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４を、ベース（図示せず）上で位置決めすることもできる。
【０００９】
基板１２から離隔されているのが、テンプレート１８である。テンプレート１８は、そこから基板１２に向かって延びるメサ２０を含むことができ、メサ２０は、その上にパターニング表面２２を有する。さらに、メサ２０を、モールド２０と称する場合がある。その代わりに、テンプレート１８を、メサ２０なしで形成することができる。
【００１０】
テンプレート１８および／またはモールド２０は、溶融石英、石英、珪素、有機重合体、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボン重合体、金属、硬化サファイヤ、および／または類似物を含むがこれらに限定されない材料から形成することができる。図示されているように、パターニング表面２２は、複数の離隔された凹窩２４および／または突起２６によって画定されるフィーチャを含むが、本発明の実施形態は、そのような構成に限定されない。パターニング表面２２は、基板１２上に形成されるパターンの基礎を形成する任意のオリジナル・パターンを画定することができる。
【００１１】
テンプレート１８をチャック２８に結合することができる。チャック２８は、真空、ピンタイプ、溝タイプ、静電気、電磁、および／または他の類似するチャック・タイプとして構成することができるが、これらに限定はされない。例示的なチャックは、参照によって本明細書に組み込まれている米国特許第６８７３０８７号にさらに記載されている。さらに、チャック２８をインプリント・ヘッド３０に結合することができ、チャック２８および／またはインプリント・ヘッド３０を、テンプレート１８の移動を容易にするように構成することができる。
【００１２】
システム１０は、さらに、流体ディスペンス・システム（ｆｌｕｉｄ  ｄｉｓｐｅｎｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ）３２を含むことができる。流体ディスペンス・システム３２を使用して、基板１２上に重合可能材料３４を堆積することができる。重合可能材料３４は、ドロップ・ディスペンス（ｄｒｏｐ  ｄｉｓｐｅｎｓｅ）、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜析出、厚膜溶着、および／または類似物などの技法を使用して基板１２上に配置することができる。重合可能材料３４を、設計考慮事項に依存して、所望の体積がモールド２０と基板１２との間で画定される前および／または後に、基板１２に配置することができる。重合可能材料３４は、いずれもが参照によって本明細書に組み込まれている米国特許第７１５７０３６号および米国特許公開第２００５／０１８７３３９に記載されているように単量体混合物を含むことができる。
【００１３】
図１および２を参照すると、システム１０は、さらに、経路４２に沿ってエネルギ４０を向けるように結合されたエネルギ源３８を含むことができる。インプリント・ヘッド３０およびステージ１６を、経路４２に重ね合わせてテンプレート１８および基板１２を位置決めするように構成することができる。システム１０を、ステージ１６、インプリント・ヘッド３０、流体ディスペンス・システム３２、および／または源３８と通信するプロセッサ５４によって調整することができ、システム１０は、メモリ５６に格納されたコンピュータ可読プログラム上で動作することができる。
【００１４】
インプリント・ヘッド３０またはステージ１６のいずれかあるいはその両方が、重合可能材料３４によって充てんされる、モールド２０と基板１２との間の所望の体積を画定するために、その間の距離を変更することができる。たとえば、インプリント・ヘッド３０は、モールド２０が重合可能材料３４と接触するように、テンプレート１８に力を印加することができる。所望の体積が重合可能材料３４によって充てんされた後に、源３８は、エネルギ４０、たとえば紫外線放射を作り、重合可能材料３４に固体化させ、かつ／または架橋させ、基板１２上でパターニングされた層４６を画定する、基板１２の表面４４およびパターニング表面２２の形状に適合される。パターニングされた層４６は、残留層４８ならびに突起５０および凹窩５２として図示された複数のフィーチャを含むことができ、突起５０は、厚さｔ1を有し、残留層は、厚さｔ2を有する。
【００１５】
上で述べたシステムおよびプロセスを、さらに、それぞれが参照によって本明細書に組み込まれている米国特許第６９３２９３４号、米国特許公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許公開第２００４／０１８８３８１号、および米国特許公開第２００４／０２１１７５４号で言及されたインプリント・リソグラフィのプロセスおよびシステムで使用することができる。
【００１６】
チャック２８および基板チャック１４を、それぞれテンプレート１８および基板１２を固定するのに、インプリント中に使用することができる。チャック２８を、インプリント・ヘッド３０に取り付けることができる。インプリント・ヘッド３０は、複数軸での運動を制御できるものとすることができる。たとえば、インプリント・ヘッド３０を、独立のＺ1、Ｚ2、およびＺ3位置に移動することによって、Ｚ、ＲX、およびＲY運動（たとえば、チップ／チルト運動）を制御できる３軸インプリント・ヘッド３０とすることができる。インプリント・ヘッド３０は、テンプレート１８と基板１２との間の接触力Ｆをももたらすこともできる。
【００１７】
一般に、インプリント・プロセス中にはインプリント・ヘッド３０に関する３つのフェーズがある。図３Ａに示されたフェーズ１中には、基板１２へのテンプレート１８の接触推移および接触力を制御して、比較的速い応答を達成しながらテンプレート１８と基板１２との間の実質的に安定した相互作用をもたらすことができる。
【００１８】
インプリント・ヘッド３０は、自由空間運動でテンプレート１８を提供することができ、ここで、テンプレート１８および基板１２を、距離ｄだけ分離することができる。テンプレート１８が基板１２に向かって移動する時に、テンプレート１８と基板１２との間の圧力は、ガス流量がテンプレート１８と基板１２との間の距離によって制限される場合があるので、高まる場合がある。インプリント・ヘッド３０によって検出される力は、インプリント・ヘッド３０の速度およびテンプレート１８と基板１２との間の距離の関数である圧力分布に依存する可能性がある。テンプレート１８と基板１２との間の距離ｄが、約１０μｍを超える場合に、空気によって生成される抵抗力は、比較的小さい大きさのものである可能性があり、したがって、テンプレート１８が約３ｍｍ／ｓの速度で基板１２に向かって移動する場合であっても検出できない可能性がある。
【００１９】
インプリント・ヘッド３０は、基板１２に向かって速度ｖ（たとえば、３ｍｍ／ｓ）でテンプレート１８を移動し、テンプレート１８と基板１２との間の距離を約１０μｍ未満に減らす。このフェーズでは、数ニュートンの力（たとえば、空気抵抗）を測定することができる。この力は、インプリント・ヘッド３０の移動速度を下げることによって減らすことができる。
【００２０】
図３Ｂに示されたフェーズ２中に、テンプレート１８は、基板１２に接触する。たとえば、インプリント・ヘッド３０は、基板１２へのテンプレート１８の接触をもたらすことができる。テンプレート１８のＺ運動を、堅い環境によって制約することができる。たとえば、インプリント・ヘッド３０移動範囲を、テンプレート１８および基板１２のコンプライアンス（たとえば、剛性）に加えて、おそらくはインプリント・ヘッド３０によって生成できる力Ｆの大きさによって制限することができる。図４のグラフに示されているように、接触力Ｆは、０から１Ｎ／μｍまで徐々に増加し、その後、９Ｎ／μｍまですばやく増加する。この接触力Ｆは、テンプレート１８および／または基板１２の剛性に比例する場合がある。
【００２１】
逆圧を、テンプレート１８および／または基板１２に印加することができる。たとえば、図３Ｂおよび３Ｃに示されているように、それぞれ、逆圧をチャック２８によってテンプレート１８に印加することができ、かつ／または、逆圧を基板チャック１４によって基板１２に印加することができる。図５に示されているように、インプリント・ヘッド３０が力Ｆの大きさを増やす時に、チャック２８および／またはチャック１４によってもたらされる逆圧を減らすことができる。
【００２２】
図３Ｂを参照すると、接触面６０は、テンプレート１８の表面および基板１２の表面が互いに適合（一致）する位置である。接触面６０の縁は、画定された接触線６１とすることができる。たとえば、接触面６０は、メサ２０が基板１２の表面と接触する位置であり、接触線６１は、接触面６０の縁を画定する。接触線６１は、全般的に、テンプレート１８および基板１２が接触している領域６３とテンプレート１８および基板１２が接触していない領域６５とを区別する。
【００２３】
図３Ｂを参照すると、リアルタイム多変量追跡戦略を使用して、接触線６１の移動の速度および接触線６１に隣接する高さプロファイルを制御することができる。高さプロファイルは、領域６５内のテンプレート１８と基板１２との間の変化する距離ｄによって定義することができる。一般に、重合可能材料３４の拡散中の接触線６１の運動は、基板１２のたわみおよびインプリント・ヘッド３０によって与えられる力Ｆの非線形関数である。
【００２４】
インプリント中に、接触線６１付近の気体分子を、テンプレート１８のたわみを減らすことおよび／またはインプリント・ヘッド３０による力Ｆの印加を減らすことによって生成される差圧によって減らすことができる。分子間引力も、接触線６１の運動の方向で気体分子にエネルギを転送するのを助けることができる。たとえば、分子間引力は、距離が分子の作用球の半径（たとえば、約５０ｎｍ）未満である時に、接触線６１の方向での気体分子へのエネルギの転送を助けることができる。接触線６１付近の高さプロファイルは、
ｈ（ｒ）＝ｈ0＋ａ（ｒ−ｒ0）2
としてモデル化することができ、ここで、ａは、プロファイルの係数であり、ｈ0は、残留層４８の厚さであり、ｒ0は、ラジアス・スプレッド・エリア（ｒａｄｉｕｓ  ｓｐｒｅａｄ  ａｒｅａ）であり、ｒは、中心からの距離である。一般に、半径方向に沿った圧力は、
【００２５】
【数１】
0005433584.tif 000002
によって制御することができる。圧力分布ｐは、上の式の両辺を積分して、
【００２６】
【数２】
0005433584.tif 000003
をもたらすことによって得ることができる。したがって、圧力分布を、テンプレート１８と基板１２との間の距離ｄおよびガス流量の関数とすることができる（たとえば、接触線６１付近の高さプロファイルが急峻であればあるほど、圧力低下がすばやい）。
【００２７】
接触線６１付近に圧力勾配がある場合がある。気体および重合可能材料３４の分子は、圧力勾配にさらされる可能性がある。一般に、気体は、比較的低い密度および粘性を有し、したがって、気体は、力Ｆおよび圧力勾配によって接触境界線６１付近のギャップから押し出される可能性がある。その一方で、液体は、一般に、より高い密度および粘性の特徴があり、したがって、体積が、重合可能材料３４の液滴の間の自己会合性によって一定のままになる傾向がある。重合可能材料３４と基板１２との間の気体圧力勾配および分子間引力は、テンプレート１８と基板１２との間でテンプレート１８のフィーチャを充てんするように横および垂直に重合可能材料３４の拡散を駆動する可能性がある。気体分子からの運動エネルギの一部が、気体分子が高速で押し出される時に重合可能材料３４の分子に転送される可能性がある。
【００２８】
重合可能材料３４の周囲のトラップされた気体分子は、気体分子を噴出する適当な通気孔がない場合に、気体が重合可能材料３４に高い圧力を働かせ、拡散を妨げるので、重合可能材料３４の液滴の拡散に対する強い影響を有する可能性がある。これは、重合可能材料３４の拡散プロセス中のより長い拡散時間をもたらす可能性がある。
【００２９】
気体のガス抜きは、テンプレート１８を基板１２に徐々に適合させることによって改善することができる。たとえば、ガス抜きアクションを、接触面６０の中心から外へとテンプレート１８を基板１２に徐々に適合させることによって改善することができる。
【００３０】
図３Ｄに示されたフェーズ３中に、インプリント・ヘッド３０によってもたらされる力Ｆならびにチャック２８および／または基板チャック１４によってもたらされる逆圧の大きさを、徐々に減らすことができる。たとえば、インプリント・ヘッド３０によってもたらされる力Ｆならびにチャック２８および／または基板チャック１４によってもたらされる逆圧の大きさを、フィードバック制御を使用して、徐々に実質的に０まで減らすことができる。力Ｆおよび逆圧を減らすことによって、余分な力を引き起こす可能性があるオーバーレイひずみを最小化することができる。たとえば、実質的に薄いテンプレート１８のインプリント中に、１ニュートン力Ｆが、５ｎｍオーバーレイひずみを引き起こし得、１０ｋＰａテンプレート逆圧が、７ｎｍオーバーレイひずみを引き起こし得ることが実証された。これらのオーバーレイひずみは、重合可能材料３４の固体化および／または架橋の前およびその間に力Ｆおよび逆圧を減らすことによって最小化することができる。
【００３１】
図６に、基板１２へのテンプレート１８の接触推移および適合を制御する例示的方法１００の流れ図を示す。一般に、ステップ１０２で、テンプレート１８を、テンプレート１８と重合可能材料３４をその表面４６に有する基板１２との間の適切な距離ｄをもたらすために調整することができる。ステップ１０４では、テンプレート１８と基板１２との間の接触をもたらすテンプレート１８に印加される力および圧力の事前に決定された量を判定することができる。ステップ１０６では、力および圧力の事前に決定された量を、テンプレート１８と基板１２との間の接触をもたらすためにテンプレート１８に印加することができる。ステップ１０８では、テンプレート１８に印加される力および圧力の事前に決定された量を調整して、力および圧力の調整された量をもたらすことができる。力および圧力の調整された量は、適切な接触境界線速度および／または適切な高さプロファイルを提供することができる。ステップ１１０では、インプリント・ヘッド３０によって印加される力が、事前に決定されるエラー・ウィンドウ（ｅｒｒｏｒ  ｗｉｎｄｏｗ）内になるように、テンプレート１８の方位を調整することができる。ステップ１１２では、力および圧力の調整された量を減らすことができる。たとえば、力および圧力の調整された量を、０まで減らすことができる。ステップ１１４では、重合可能材料３４を固体化し、かつ／または架橋させることができる。次は、上で説明したステップのより詳細な説明を与えるものである。
【００３２】
インプリント・ヘッドの調整
図３Ａを参照すると、テンプレート１８と基板１２との間の距離は、テンプレート１８が、テンプレート１８と基板１２との間に適切な距離ｄをもたらすために位置ｚに移動されるように調節することができる。位置ｚは、一般的に、接触面６０より高く、テンプレート１８と基板１２との間の接触をほとんどまたは全くもたらさない。位置ｚは、
ｚ＝ｚCONTACT−Δｚp−Δｚ
として計算することができ、ここで、Δｚは、接触面６０のエラー・ウィンドウであり、Δｚpは、推定されたたわみであり、ｚCONTACTは、推定された接触面６０である。
【００３３】
接触面６０のエラー・ウィンドウΔｚは、接触面６０の正確さを推定することによって判定することができる。接触面６０の推定された正確さは、一般に、テンプレート１８および基板１２の厚さの組み合わされた変動の推定された正確さである。一般に、接触面６０のエラー・ウィンドウΔｚは、テンプレート１８がインプリント・ヘッド３０の位置制御の下で基板１２に隣接して移動される時にすべての接触を避けるのに十分に大きいものとすることができる。しかし、テンプレート１８が基板１２に向かう移動を停止する時に大きい分離距離がある場合に、接触推移を増やすことができることに留意されたい。
【００３４】
推定されたたわみΔｚpは、テンプレート１８に印加される逆圧に基づくものとすることができる。たとえば、Δｚpを、較正されたテンプレートたわみモデルを使用する、テンプレート１８に印加される逆圧に基づくものとすることができる。
【００３５】
推定された接触面ｚCONTACTは、まず、機構設計の機械的寸法を使用することによって判定することができる。次に、より正確な推定を、スプレッド・カメラ７０によって干渉じまが観察されるまで、テンプレート１８と基板１２との間のギャップを徐々に減らすことによって行うことができる。たとえば、エネルギ（たとえば、白色光）によって照明される時に、しまは、一般に、分離距離がそのエネルギの干渉長さ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｌｅｎｇｔｈ）（たとえば、＜１μｍ）未満になるまで観察されない。接触面ｚCONTACTは、接触推移中に所望の量の接触力を維持しながら位置ｚを記録することによって測定することができる。
【００３６】
制御システム
図７に、テンプレート１８と基板１２との間の制御された接触を実現するためにインプリント・ヘッド３０の移動速度を減らすのに使用することのできる制御システム７２のブロック図を示す。接触力Ｆと接触境界線６１の長さとの間のマッピングを、スプレッド・カメラ７０を使用して較正して、接触力軌跡を与えることができる。一般に、接触力のプロファイルを追跡することによって、接触境界線６１の実質的に一定の速度を維持し、テンプレート１８が基板１２に接触する時の滑らかな遷移をもたらすことができる。これは、残留層４８（図２に図示）の均一性に影響し得る待ち時間を無効にすることができる。
【００３７】
一般に、制御システム７２は、テンプレート１８と基板との間のギャップの徐々の減少によって基板１２とのテンプレート１８の接触をもたらすことができる。制御システム７２は、異なる位置でインプリント・ヘッド３０によって印加される接触力Ｆを測定できる力センサ７４を含むことができる。力センサ７４は、コントローラ７８と通信し、コントローラ７８に第１信号（入力信号）を供給することができる。コントローラ７８は、テンプレート１８に印加される力および圧力に関する情報を提供する第１信号を受け取り、この情報を使用して、調整された力および圧力を有する第２信号（出力信号）をインプリント・ヘッド３０の位置アクチュエータ７６に供給する。
【００３８】
積分動作およびフィードバック制御の組合せを使用して、調整された力および圧力を位置アクチュエータ７６に供給することができる。一般に、接触境界線６１の状態は、インプリント・ヘッド３０の測定された位置ならびに接触力Ｆおよび圧力に加えて、機構設計の機械的寸法に基づいて推定することができる。接触面６０の変動を、積分動作によって打ち消すことができる。したがって、接触力が、基板１２とのテンプレート１８の接触の前に０に接近するものとすることができるので、接触力Ｆの誤差は、設定点力から測定された力を減じたものと実質的に等しいものとすることができる。接触力Ｆを積分することができ、作動信号を、誤差の積分に比例するものとすることができる。この信号は、インプリント・ヘッド３０が基板１２に向かって進行する時に累算を続けることができる。図３Ｂに示されているように、テンプレート１８が基板１２に接触する時に、接触力Ｆは、設定点値に収束することができ、接触力Ｆが接触境界線６１推定値の誤差を打ち消すことができる。
【００３９】
図８に、もう１つの例示的な制御システム７２ａのブロック図を示す。接触境界線６１の移動速度および接触境界線６１付近の高さプロファイルは、インプリント・ヘッド３０の力Ｆならびに／あるいはチャック２８および／または基板チャック１４によって与えられる圧力の大きさを調整することによって制御することができる。それぞれインプリント・ヘッド３０およびチャック２８によって与えられる力Ｆおよび／または圧力の大きさは、重合可能材料３４の拡散に関係する物理モデルに基づくものとすることができる。コントローラ７８は、この物理モデルに基づいて、印加される力Ｆおよび／または圧力を評価して、力Ｆおよび圧力の調整された大きさを供給することができる。力Ｆおよび／または圧力の調整された大きさを、位置アクチュエータ７６および／またはチャック２８に与えることができる。たとえば、力Ｆの制御を、カスケード接続された制御方式を使用してインプリント・ヘッド３０の位置を調整することによって実施することができる。
【００４０】
接触境界線６１および接触面６０付近の高さプロファイルを、スプレッド・カメラ７０を使用して測定することができる。たとえば、重合可能材料３４の流体拡散中の接触境界線６１を、白色光干渉分光法を使用して測定することができる。白色光は、テンプレート１８を介して基板１２を照明するＬＥＤアレイからのすべての可視波長λ＝４００ｎｍ〜７００ｎｍを含むことができる。一部の入射ビームは、テンプレート１８の基板１２から反射し、かつ／または偏向する。これらの反射されたビームは、干渉することができ、結果のビーム干渉パターンは、イメージ（たとえば、ＣＣＤスクリーン上のイメージ）で与えることができる。イメージの光強度は、光源のコヒーレンス関数に従って変化することができる。この観察された光強度は、
【００４１】
【数３】
0005433584.tif 000004
によって記述されるように、テンプレート１８と基板１２との間の距離ｄ（本明細書ではギャップ高さとも称する）の関数として変化することができ、ここで、Ｉは、ＣＣＤ上の光強度であり、ｈは、テンプレート１８と基板１２との間のギャップ高さであり、λcは、白色光の中心波長（たとえば、０．５μｍ）であり、Ｉcは、白色光のコヒーレンス長（たとえば、１．２μｍ）である。
【００４２】
図９に、スプレッド・カメラ７０によってもたらされるイメージを使用して接触境界線６１付近の高さプロファイルを判定する例示的方法２００の流れ図を示す。ステップ２０２で、低域フィルタを使用して、観察された光強度の高周波数雑音を除去することができる。ステップ２０４で、光強度Ｉ0の直流値を評価することができる。たとえば、光強度Ｉ0の直流値は、観察された光強度Ｉ（ｈ）の平均をとることによって評価することができる。ステップ２０６で、強度変調の最大値および最小値を判定することができる（たとえば、ピークおよび谷）。ステップ２０８で、変調
【００４３】
【数４】
0005433584.tif 000005
を強度変調の最大値および最小値を使用して評価することができる。ステップ２１０で、強度変調の最大値と最小値との間の高さ差を判定することができる。ステップ２１２で、強度変調の隣接する最大値と最小値との間の高さ変動（または位相変化）を評価することができる。図１０に、接触境界線６１付近の例示的な高さプロファイルのグラフ表現を示す。
【００４４】
図１１に、スプレッド・カメラ７０によってもたらされるイメージを使用して接触境界線６１のマップを得る例示的方法３００の流れ図を示す。ステップ３０２で、接触境界線６１の中心を推定することができる。ステップ３０４で、必要な場合に、スプレッド・カメラ７０によって得られた光強度プロファイルを、直交座標から極座標に変換することができる。ステップ３０６で、観察された光強度の高周波数雑音を除去することができる。たとえば、観察された光強度の高周波数雑音を、低域フィルタを使用して除去することができる。ステップ３０８で、接触境界線６１の少なくとも１つのエッジを、最大光強度および最小光強度の位置を突き止めることによって判定することができる。ステップ３１０で、接触境界線６１の直径を推定することができる。ステップ３１２で、必要な場合に、接触境界線６１の位置を、極座標から直交座標に変換することができる。ステップ３１４で、接触境界線６１の中心を推定することができる。ステップ３１６で、スプレッド・カメラによってもたらされたイメージによって得られた接触境界線６１のマップを、提供することができる。スプレッド・カメラ７０から得られた接触境界線６１の例示的イメージと接触境界線６１の関連するマップとの横並びの比較を、図１２に示す。
【００４５】
図１４に、制御システム７２ｃのもう１つの例示的実施形態を示す。一般に、スプレッド・カメラ７０は、少なくとも１つのイメージを提供することができる。イメージは、テンプレート１８と基板１２との間の接触境界線６１の速度および接触境界線６１付近の高さプロファイルを判定するために、イメージ処理を受けることができる。たとえば、接触境界線６１の速度および高さプロファイルを、白色光干渉分光法を使用して判定することができる。テンプレート１８と基板１２との間の接触境界線６１の速度および接触境界線６１付近の高さプロファイルを、コントローラ７８によって使用して、テンプレート１８と基板１２との間の制御された接触をもたらすためにインプリント・ヘッド３０、チャック２８、および／または基板チャック１４を調整することができる。
【００４６】
テンプレートの方位
図７および８を参照すると、テンプレート１８が基板１２と接触した後に、テンプレート１８の方位を調整し、インプリント・ヘッド３０によってテンプレート１８に印加される力が所定のエラー・ウィンドウ内になるようにすることができる。一般に、力センサ７４から観察される接触力を、感知方向と中央接触点との間の距離と組み合わせて、初期設定点でのテンプレート１８の方位を判定することができる。たとえば、コントローラ７８を使用して、力の間の差が所定のエラー・ウィンドウ内になるまで３軸ｚ位置を調整することによって、テンプレート１８の方位を調整することができる。さらに、テンプレート１８および基板１２が実質的に同一平面になり、テンプレート１８が実質的に基板１２と平行になるように、テンプレート１８を調整することができる。これを、さらに、スプレッド・カメラ７０を用いる観察によって検証することができる。
【００４７】
重合可能材料の固体化／架橋
テンプレート１８および基板１２が適合した後に、テンプレート１８に印加される力および圧力の大きさを徐々に減らすことができる。たとえば、テンプレート１８に印加される力および圧力の大きさを、徐々に０まで減らすことができる。力および圧力の大きさの減少は、制御システム７２によって供給される情報に基づくものとすることができる。
【００４８】
そして力および圧力の大きさを減らされた状態で、基板１２の表面４６上の重合可能材料３４を固体化し、かつ／または架橋することができる。前に述べたように、力および圧力の減少は、オーバーレイひずみを減らすことができる。
【００４９】
テンプレートのローディング
本明細書で説明するシステムおよび方法を、テンプレート１８のローディングに適用できることに留意されたい。チャック２８とテンプレート１８との間の平行度誤差の変動を、テンプレート１８のローディング中に閉ループ制御を使用することによって最小化することができる。低い接触力は、テンプレート１８の潜在的な損傷を防ぐことができる。たとえば、図１３に示されているように、チャック２８の真空ランド表面（ｖａｃｕｕｍ  ｌａｎｄ  ｓｕｒｆａｃｅ）１２０を、テンプレート１８の表面１２２に近い位置へ移動することができる。接触面を検出することができ、インプリント・ヘッド３０の方位を調整して、チャック２８の真空ランド表面１２０が最小限の接触力でテンプレート１８の表面１２２に適合するようにすることができる。その後、テンプレート１８は、転送され、チャック２８によって、チャック２８の真空をオンにすることによって固定される。
【００５０】
本明細書で説明されるシステムおよび方法をテンプレート１８のローディングに使用する際に、一般に、位置ｚ、ＲX、およびＲYは、正確に検討合わせされる必要がない可能性がある。たとえば、力測定精度によって制限される低い接触力は、テンプレート１８が物体に接触する場所およびその時を自動的に検出するのに十分である可能性がある。したがって、テンプレート１８をロードする際の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１２  基板；  １８  テンプレート；  ３０  インプリント・ヘッド；  
６０  接触面；  ６１  接触境界線；  ７２  制御システム；  ７４  力センサ；  
７６  位置アクチュエータ；  ７８  コントローラ７８；  Ｆ  接触力。
【図１】
0005433584.tif 000006
【図２】
0005433584.tif 000007
【図３Ａ】
0005433584.tif 000008
【図３Ｂ】
0005433584.tif 000009
【図３Ｃ】
0005433584.tif 000010
【図３Ｄ】
0005433584.tif 000011
【図４】
0005433584.tif 000012
【図５】
0005433584.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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