(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターンを形成するシステムであって、
本体と、
テンプレートと、
前記本体に結合し、前記基板が上に配置されるモーション・ステージと、
前記本体に結合し、前記テンプレートを保持するインプリント・ヘッドと、
前記インプリント・ヘッドに結合した第１の光学結像デバイスと、
前記モーション・ステージに結合した第２の光学結像デバイスと、
前記第１の光学結像デバイスに光学的に結合したシステム・アライメント・ターゲットと、
前記本体に結合した変位検出器と、を含み、
前記モーション・ステージは、前記テンプレートに平行した平面に沿って前記基板を並進させ、
前記第２の光学結像デバイスは、使用中、前記基板と一緒に移動するように前記モーション・ステージに結合し、
前記変位検出器は、前記テンプレートに対する前記基板の相対的な変位を決定するように構成されて成る、前記システム。
【請求項２】
基板上にパターンを形成するシステムであって、
本体と、
テンプレートと、
前記本体に結合し、前記基板を支持するモーション・ステージと、
前記本体に結合し、前記基板に近接して前記テンプレートを保持するインプリント・ヘッドと、
前記インプリント・ヘッドに結合した第１の光学結像デバイスと、
前記モーション・ステージに結合した第２の光学結像デバイスと、
前記第１の光学結像デバイスに光学的に結合したシステム・アライメント・ターゲットと、
前記テンプレートに光学的に結合した第３の光学結像デバイスと、
前記本体に結合した変位検出器と、を含み、
前記モーション・ステージは、前記テンプレートに平行した平面に沿って前記基板を移動させるように構成され、
前記第２の光学結像デバイスは、使用中、前記基板と一緒に移動するように前記モーション・ステージに結合し、
前記第３の光学結像デバイスは、前記テンプレートの少なくとも２つの異なる部分を通して前記基板のイメージ・データを得るように構成され、
前記変位検出器は、前記テンプレートに対する前記基板の相対的な変位を決定するように構成されて成る、前記システム。
【請求項３】
前記第１の光学結像デバイスは、前記インプリント・ヘッド内に位置している、請求項２に記載の前記システム。
【請求項４】
前記第１の光学結像デバイスは、結像デバイス移動システムに結合し、この結像デバイス移動システムは前記第１の光学結像デバイスを前記インプリント・ヘッド内で移動させるように構成されて成る、請求項３に記載の前記システム。
【請求項５】
基板上にパターンを形成するシステムであって、
本体と、
テンプレートと、
前記本体に結合し、前記基板を支持するモーション・ステージと、
前記本体に結合し、前記テンプレートを保持するインプリント・ヘッドと、
前記インプリント・ヘッドに結合した第１の光学結像デバイスと、
前記モーション・ステージに結合した第２の光学結像デバイスと、
前記第１の光学結像デバイスに光学的に結合したシステム・アライメント・ターゲットと、
前記テンプレートに光学的に結合した第３の光学結像デバイスと、
前記本体に結合した変位検出器と、を含み、
前記モーション・ステージは、前記テンプレートに平行した平面に沿って前記基板を移動させるように構成され、
前記モーション・ステージは、高精度方向付けシステムを含み、この高精度方向付けシステムは、前記テンプレートに対する前記基板の平行方向付けを達成するために前記テンプレートに対して前記基板を移動することができるように構成され、
前記第２の光学結像デバイスは、使用中、前記基板と一緒に移動するように前記モーション・ステージに結合し、
前記第３の光学結像デバイスは、前記テンプレートの少なくとも２つの異なる部分を通して前記基板のイメージ・データを得るように構成され、
前記変位検出器は、前記テンプレートに対する前記基板の相対的な変位を決定するように構成されて成る、前記システム。
【請求項６】
基板上にパターンを形成するシステムであって、
本体と、
パターニング領域を含むテンプレートと、
前記本体に結合し、前記基板を支持するモーション・ステージと、
前記本体に結合し、前記テンプレートを保持するインプリント・ヘッドと、
前記インプリント・ヘッドに結合した第１の光学結像デバイスと、
前記モーション・ステージに結合した第２の光学結像デバイスと、
前記第１の光学結像デバイスに光学的に結合したシステム・アライメント・ターゲットと、
前記本体に結合した変位検出器と、を含み、
前記パターニング領域は、前記テンプレートの第１の面から前記テンプレートの反対の第２の面に向かって延びる複数の凹部を含み、第１のアライメント・マークは、前記テンプレートの前記パターニング領域内の複数の凹部によって定められ、第２のアライメント・マークは、第２のアライメント・マークを囲む境界によって前記パターニング領域から分離され、前記境界の深さは、前記凹部の深さより大きく、
前記モーション・ステージは、前記テンプレートに平行した平面に沿って前記基板を移動させるように構成され、
前記第２の光学結像デバイスは、使用中、前記基板と一緒に移動するように前記モーション・ステージに結合し、
前記変位検出器は、前記テンプレートに対する前記基板の相対的な変位を決定するように構成されて成る、前記システム。
【請求項７】
前記第２の光学結像デバイスは、前記基板との固定した空間関係を維持しながら前記テンプレートに対して移動するように前記モーション・ステージに結合されて成る、請求項１に記載の前記システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に示した実施態様はインプリント・リソグラフィのための方法とシステムに関する。さらに具体的には、実施態様はマイクロインプリント及びナノインプリント・リソグラフィ・プロセスための方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクス・デバイスの大半を製造するために、現行では光リソグラフィ技術が使用されている。しかし、このような方法は分解能の点でその限界に達しつつあると信じられている。マイクロエレクトロニクス産業においてはサブミクロン・スケールのリソグラフィが重要なプロセスとなっている。サブミクロン・スケールのリソグラフィを用いることによって、製造業者はチップ上により小型でより緻密な電子回路を形成するための要求の増大に対処することが可能となる。マイクロエレクトロニクス産業は約５０ｎｍ又は約５０ｎｍより小さい構造体を追求することが予想される。さらに、オプトエレクトロニクスや磁気記憶の領域ではナノメートル・スケールのリソグラフィの用途が生まれている。例えば、約テラバイト／平方インチのフォトニック結晶や高密度にパターン化された磁気メモリは、１００ナノメートル以下のスケールのリソグラフィを必要とするであろう。
【０００３】
５０ｎｍ以下の構造体を作るには、光リソグラフィ技術は非常に短い波長（例えば、約１３．２ｎｍ）の光の使用を必要とする。このような短い波長では、一般的な材料の多くは光学的に透過性ではないため、結像システムを典型的には複雑な反射光学を用いて構成する必要がある。さらに、これらの波長において十分な出力強度を有する光源を得ることは困難である。そのようなシステムは極端に複雑な装置となり、かつ非常に費用のかかるプロセスになる。高分解能電子ビーム・リソグラフィ技術は高精度ではあるが、大量の市販用途には遅過ぎる。
【０００４】
いくつかのインプリント・リソグラフィ技術が高分解能パターニング用の従来のフォトリソグラフィに代わる低コストで大量生産性のあるものとして研究されている。いずれのインプリント・リソグラフィ技術も基板上の膜に表面レリーフを複製するためのトポグラフィを含んだテンプレートを使用するという点で類似している。インプリント・リソグラフィの一形態はホット・エンボシングとして知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ホット・エンボシング技術はいくつかの課題に直面している：ｉ）レリーフ構造体をインプリントするために１０ＭＰａを超える圧力が一般に必要となる。ii）温度が高分子膜のＴgよりも高くなければならない。iii）（基板膜内の）パターンが反復されるラインとスペースに類似する分離溝又は緻密なフィーチャに限定される。ホット・エンボシングはラインや点などの分離され、隆起した構造体の印刷には適していない。これは基板膜の温度を上昇させることの結果として得られる高粘性の液体、分離した構造体を形成するのに必要なだけの大量の液体を移動させるために、非常に高い圧力と長い時間を必要とするからである。このパターン依存性がホット・エンボシングを魅力のないものにしている。また、高圧力と高温、熱膨張、材料の変形は、デバイス製造に必要な精度での層対層の整列の開発において重大な技術的問題を生む。そのようなパターンの配置の歪みは記憶用のパターン化された磁気媒体などの用途において問題となる。パターンの配置の歪みを最小に維持することができない場合、記憶再生ヘッドによるパターン化された媒体のビットをアドレスすることが非常に困難なものとなる。ホット・エンボシングと関連する発明が含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施態様では、パターン化されたテンプレートの存在下で基板上に配置された活性化光硬化液を硬化させることによって、パターン化された層が形成される。このパターン化されたテンプレートが基板の所定の部分の上に置かれる。典型的には、基板の所定の部分は予め形成されたパターニング領域を含む。基板に対するテンプレートの整列はテンプレートと基板の両方にあるアライメント・マークを用いて達成される。
【０００７】
一実施態様では、パターン化されたテンプレートが基板から離された状態で置かれる。このパターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。テンプレートのアライメント・マークは対応する基板のアライメント・マークと一致する回折格子を含む。散乱計測アラインメント・システムが本体に結合され、基板の回折格子に対するテンプレートの回折格子のアラインメントが本システムを用いて解析される。基板によって定められた面に対して実質的に垂直な角度の光を用いて、テンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークを照射することによって整列が行われる。テンプレートと基板のアライメント・マークからのゼロではない次数に沿って反射される光が測定される。光測定には複数の波長で光の強度を解析することを含む。複数の波長における光強度の読取値を平均することによって、平均アラインメント誤差が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、パターン化された層を形成する前に基板に対するテンプレートの位置を変えることができる。
【０００８】
別の実施態様では、パターン化されたテンプレートは基板から離された状態で置かれる。このパターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。テンプレートのアライメント・マークはそれに対応する基板のアライメント・マークと一致する回折格子を含む。２つの入射光ビームを用いて基板が定める面に対して実質的に垂直ではない角度でテンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークを照射することによって整列が行われる。テンプレートと基板のアライメント・マークからのゼロ次に沿って反射された光が測定される。光の測定には光強度を複数の波長で解析することを含む。複数の波長における光強度の読取値を平均することによって、平均アラインメント誤差が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、パターン化された層を形成する前に基板に対するテンプレートの位置を変えることができる。
【０００９】
別の実施態様では、パターン化されたテンプレートが基板から離された状態で置かれる。パターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。このパターン化されたテンプレートはアライメント・マークを含む。テンプレートのアライメント・マークは対応する基板のアライメント・マークとマッチする回折格子を含む。基板によって定められた面に対して実質的に垂直ではない角度の２つの入射光ビームを用いて、テンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークを照射することによって整列が行われる。テンプレートと基板のアライメント・マークからのゼロではない次数に沿って反射される光が測定される。光測定には複数の波長で光の強度を解析することを含む。複数の波長における光強度の読取値を平均することによって、平均アラインメント誤差が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、パターン化された層を形成する前に基板に対するテンプレートの位置を変えることができる。
【００１０】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明を読み、添付図面を参照すれば明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インプリント・リソグラフィ用のシステムの一実施形態を示す見取図である。
【図２】インプリント・リソグラフィ・システム・エンクロージャを示す略図である。
【図３】インプリント・リソグラフィ・システムに結合されたインプリント・リソグラフィ・ヘッドの一実施形態を示す略図である。
【図４】インプリント・ヘッドを示す投射図である。
【図５】インプリント・ヘッドを示す分解図である。
【図６】第１のたわみ部材を示す投射図である。
【図７】第２のたわみ部材を示す投射図である。
【図８】共に結合された第１と第２のたわみ部材を示す投射図である。
【図９】インプリント・ヘッドの事前較正システムに結合された高精度方向付けシステムを示す投射図である
【図１０】事前較正システムを示す断面図である。
【図１１】たわみシステムを示す略図である。
【図１２】インプリント・リソグラフィ・システムのモーション・ステージ及びインプリント・ヘッドを示す投射図である。
【図１３】液体分配システムを示す略図である。
【図１４】インプリント・ヘッドに光学的に結合された光源及びカメラを備えたインプリント・ヘッドを示す投射図である。
【図１５】液滴と基板の一部分との間の境界を示す断面図である。
【図１６】液滴と基板の一部分との間の境界を示す断面図である。
【図１７】テンプレートの境界部において液体を制限するように構成されたテンプレートの第１の実施形態を示す断面図である。
【図１８】テンプレートの境界部において液体を制限するように構成されたテンプレートの第２の実施形態を示す断面図である。
【図１９Ａ】テンプレートが基板上に配置された液体と接触する工程の連続を示す断面図である。
【図１９Ｂ】テンプレートが基板上に配置された液体と接触する工程の連続を示す断面図である。
【図１９Ｃ】テンプレートが基板上に配置された液体と接触する工程の連続を示す断面図である。
【図１９Ｄ】テンプレートが基板上に配置された液体と接触する工程の連続を示す断面図である。
【図２０Ａ】複数のパターニング領域及び境界を有するテンプレートを示す平面図である。
【図２０Ｂ】複数のパターニング領域及び境界を有するテンプレートを示す断面図である。
【図２１】インプリント・ヘッドの事前較正システムに結合された剛性テンプレート支持システムを示す投射図である。
【図２２】Ｘ−Ｙモーション・システムに結合されたインプリント・ヘッドを示す投射図である。
【図２３Ａ】ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２３Ｂ】ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２３Ｃ】ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２３Ｄ】ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２３Ｅ】ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２３Ｆ】ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２４Ａ】転写層を備えたネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２４Ｂ】転写層を備えたネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２４Ｃ】転写層を備えたネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２４Ｄ】転写層を備えたネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２５】ポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２６】転写層を備えたポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを示す断面図である。
【図２７】ネガ型及びポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの組み合わせを示す断面図である。
【図２８】テンプレートと基板上に位置決めされた光学アラインメント測定デバイスを示す略図である。
【図２９】連続して観察及び再焦点合わせすることによって、アライメント・マークを用いて基板に対するテンプレートのアラインメントを決定するスキームを示す略図である。
【図３０】アライメント・マーク及び偏光されたラインを用いて基板に対するテンプレートのアラインメントを決定するスキームを示す略図である。
【図３１】偏光ラインから形成されたアライメント・マークを示す平面図である。
【図３２】基板に塗布された硬化液のパターンを示す平面図である。
【図３３】硬化後の基板からテンプレートを除去するスキームを示す断面図である。
【図３４】電界ベースのリソグラフィのために基板上に位置決めされたテンプレートの一実施形態を示す断面図である。
【図３５】テンプレートとの接触を用いてナノスケールの構造体を形成するプロセスの第１の一実施形態を示す断面図である。
【図３６】テンプレートを接触させずにナノスケールの構造体を形成するプロセスの第１の一実施形態を示す断面図である。
【図３７】非導電性ベース上に配置された連続するパターン化導電層を含むテンプレートを示す略図である。
【図３８】基板チルト・モジュールを備えたモーション・ステージを示す略図である。
【図３９】高精度方向付けシステムを備えたモーション・ステージを示す略図である。
【図４０】基板支持体を示す略図である。
【図４１】基板支持体の下に配置されたインプリント・ヘッドを備えたインプリント・リソグラフィ・システムを示す略図である。
【図４２】テンプレートと基板の動きの軸を示す略図である。
【図４３】干渉計ベースの位置検出器を示す略図である。
【図４４】干渉計ベースの位置検出器を示す投射図である。
【図４５】境界によって囲まれたアライメント・マークを含むパターン化されたテンプレートを示す断面図である。
【図４６Ａ】軸外れアラインメント法を示す略図である。
【図４６Ｂ】軸外れアラインメント法を示す略図である。
【図４６Ｃ】軸外れアラインメント法を示す略図である。
【図４６Ｄ】軸外れアラインメント法を示す略図である。
【図４７Ａ】θ整列プロセスを示す俯瞰図である。
【図４７Ｂ】θ整列プロセスを示す俯瞰図である。
【図４７Ｃ】θ整列プロセスを示す俯瞰図である。
【図４７Ｄ】θ整列プロセスを示す俯瞰図である。
【図４７Ｅ】θ整列プロセスを示す俯瞰図である。
【図４８Ａ】回折格子を含むアライメント・ターゲットを示す平面図である。
【図４８Ｂ】回折格子を示す断面図である。
【図４８Ｃ】異なる間隔を有する回折格子を含むアライメント・ターゲット示す平面図である。
【図４９】Ｎ次散乱光上で複数の波長を解析する散乱計測システムを示す略図である。
【図５０】光学素子を通るＮ次散乱光上で複数の波長を解析する散乱計測システムを示す略図である。
【図５１】垂直ではない角度のゼロ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。
【図５２】光学素子を通る垂直ではない角度のゼロ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。
【図５３】光ファイバを通る垂直ではない角度のゼロ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。
【図５４】光ファイバを通る垂直ではない角度のＮ次散乱光を解析する散乱計測システムを示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明には種々の変形や代替的形態の余地があるが、それらの特定の実施態様は添付図面に例示として示しており、本明細書に詳細に記載する。しかし、それらに対する図面と詳細な説明は開示した特定の形態に本発明を限定することを意図したものではなく、反対に、本発明は添付の特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲にある変形、同等物、代替物のすべてを包含することを意図していることを理解すべきである。
【００１３】
本明細書に示した実施形態は一般に、小型デバイスを製造するシステム、デバイス、関連のプロセスに関するものである。より具体的には、本明細書に示した実施形態はインプリント・リソグラフィのシステム、デバイス、関連するプロセスに関連する。例えば、これらの実施形態は半導体ウエハなどの基板上に１００ｎｍ以下のフィーチャをインプリントするのに使用される。これらの実施形態はデータ記憶用のパターン化された磁気媒体、マイクロ光学デバイス、微小電気機械システム、生物学的検査デバイス、化学分析・化学反応デバイス、Ｘ線光学デバイスを含むが、これに限定しない他の種類のデバイスを製造するのに使用されてもよいことを理解すべきである。
【００１４】
インプリント・リソグラフィ・プロセスは、表面にトポグラフィとして像を含むテンプレートを用いて高分解能（５０ｎｍ以下）の像を基板上に複製できる能力を実証した。インプリント・リソグラフィは超小型電子デバイス、光学デバイス、ＭＥＭＳ、オプトエレクトロニクス、記憶用途のためのパターン化された磁気媒体等の製造において基板をパターン化する際に使用できる。インプリント・リソグラフィ技術はマイクロ・レンズやＴゲート構造体などの３次元構造体を製造するのに光リソグラフィよりも優れている。表面エネルギー、境界エネルギー、Ｈａｍａｃｋｅｒ定数、ファンデルワールス力、粘度、密度、不透明度等を含むがこれに限定されない物理的特性に影響を及ぼすテンプレート、基板、液体、その他の任意の材料を含むインプリント・リソグラフィ・システムの構成要素が再現可能なプロセスを適切に処理するように設計される。
【００１５】
インプリント・リソグラフィのための方法とシステムは参照により本明細書に組み込まれた「Ｓｔｅｐ ａｎｄ Ｆｌａｓｈ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」と題されたＷｉｌｌｓｏｎらに付与された米国特許第６，３３４，９６０号で考察されている。インプリント・リソグラフィのためのさらなる方法とシステムは次の米国特許出願でさらに考察されている：Ｖｏｉｓｏｎに付与された、２００１年７月１７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｌｕｉｄ Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」と題された米国特許出願第０９／９０８，４５５号、２００１年７月１６日に出願された「Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｏｖｅｒｌａｙ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」と題された米国特許出願第０９／９０７，５１２号、２００１年８月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｇａｐ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｂｅｔｗｅｅｎ ａ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｔｅｍｐｌａｔｅ ａｎｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」と題された米国特許出願第０９／９２０，３４１号、２００１年８月２１日に出願された「Ｆｌｅｘｕｒｅ Ｂａｓｅｄ Ｍａｃｒｏ Ｍｏｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｓｔａｇｅ」と題された米国特許出願第０９／９３４，２４８号、２０００年１０月２７日に出願された「Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｇａｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔａｇｅｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」と題された米国特許出願第０９／６９８，３１７号、２００１年１０月１２日に出願された「Ｔｅｍｐｌａｔｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｍｉｃｒｏ−ａｎｄ Ｎａｎｏ−Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」と題された米国特許出願第０９／９７６，６８１号、２００２年５月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｔｅｍｐｌａｔｅ」と題された米国特許出願第１０／１３６，１８８号、及びＷｉｌｌｓｏｎらに付与された２００１年５月１６日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ Ｌｉｇｈｔ Ｃｕｒａｂｌｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ」と題された米国特許出願第であり、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれている。さらなる方法とシステムが以下の刊行物で考察されており、そのすべてが参照により本明細書に組み込まれている：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ誌、Ｂ．Ｊ．Ｃｈｏｉ、Ｓ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｍ．Ｃｏｌｂｕｒｎ、Ｓ．Ｖ．Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ、Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｌｓｏｎの「Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｇｅｓ ｆｏｒ Ｓｔｅｐ ａｎｄ Ｆｌａｓｈ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｊ．Ｖａｃ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｂ １���（６）３８２５〜３８２９ １９９８年１１〜１２月号、Ｗ．Ｗｕ、Ｂ．Ｃｕｉ、Ｘ．Ｙ．Ｓｕｎ、Ｗ．Ｚｈａｎｇ、Ｌ．Ｚｈｕｎａｇ、及びＳ．Ｙ．Ｃｈｏｕの「Ｌａｒｇｅ ａｒｅａ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｑｕａｎｔｉｚｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｓｋｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｊ Ｖａｃ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈ Ｂ １７（６）、３１９７〜３２０２、１９９９年、Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、Ｌ．Ｚｈｕａｎｇの「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｉｃｒｏｐｉｌｌａｒ Ａｒｒａｙｓ」、及びＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １３、４３９９（１９９８年）、Ｐ．Ｍａｎｓｋｙ、Ｊ．ＤｅＲｏｕｃｈｅｙ、Ｊ．Ｍａｙｓ、Ｍ．Ｐｉｔｓｉｋａｌｉｓ、Ｔ．Ｍｏｒｋｖｅｄ、Ｈ．Ｊａｅｇｅｒ及びＴ．Ｒｕｓｓｅｌの「Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｄｏｍａｉｎ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｉｎ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ」。
【００１６】
図１はインプリント・リソグラフィのシステム３９００の一実施形態を示す。システム３９００はインプリント・ヘッド３１００を備える。インプリント・ヘッド３１００はインプリント・ヘッド支持体３９１０に取り付けられている。インプリント・ヘッド３１００はパターン化されたテンプレート３７００を保持するように構成されている。パターン化されたテンプレート３７００は基板にインプリントされるあるパターンのイーチャを定める複数の凹部を含む。インプリント・ヘッド３１００又はモーション・ステージ３６００は、使用中に、インプリントされる基板に向かって、かつそこから離れるようにパターン化されたテンプレート３７００を移動させるようにも構成されている。システム３９００はモーション・ステージ３６００を備えている。モーション・ステージ３６００はモーション・ステージ支持体３９２０に取り付けられている。モーション・ステージ３６００は基板を保持するように、かつモーション・ステージ支持体３９２０の上で基板をほぼ面動作で移動させるように構成されている。システム３９００はインプリント・ヘッド３１００に結合された硬化光システム３５００をさらに備えている。活性化光システム３５００は硬化光を発生し、インプリント・ヘッド３１００に結合されたパターン化されたテンプレート３７００を通して発生された硬化光を導くように構成されている。硬化光は重合可能な液体を硬化させるのに適切な波長の光を含む。硬化光は紫外線、可視光、赤外線、放射Ｘ線、放射電子線を含む。
【００１７】
インプリント・ヘッド支持体３９１０は架橋支持体３９３０によってモーション・ステージ支持体３９２０に結合されている。このような方法で、インプリント・ヘッド３１００をモーション・ステージ３６００の上に置く。インプリント・ヘッド支持体３９１０、モーション・ステージ支持体３９２０、架橋支持体３９３０は本明細書ではまとめてシステムの「本体」と呼ぶ。このシステム本体の構成要素は熱的安定性のある材料で形成される。熱的安定性のある材料は、およそ室温（例えば、２５℃）で約１０ｐｐｍ／℃より低い熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態では、構成材料は約１０ｐｐｍ／℃より低い又は約１ｐｐｍ／℃より低い熱膨張係数を有してよい。そのような材料の例には炭化ケイ素、鋼、ニッケルのある種の合金（例えば、ＩＮＶＡＲ（登録商標）の名で市販されている合金）を含むがこれに限定しないある種の鉄の合金、さらにはある種の鋼、ニッケル、コバルトの合金（例えば、ＳＵＰＥＲ ＩＮＶＡＲ（商標）の名で市販されている合金）がある。そのような材料のさらに別の例には、ＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）セラミックを含むがこれに限定しないある種のセラミックを含む。モーション・ステージ支持体３９２０と架橋支持体３９３０は支持テーブル３９４０に結合される。支持テーブル３９４０はシステム３９００の構成要素に対し実質的に無振動の支持を提供する。支持テーブル３９４０は周囲振動（例えば、作業、他の機械装置による）からシステム３９００を絶縁する。モーション・ステージや振動絶縁支持テーブルはカリフォルニア州アービンのＮｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。
【００１８】
本明細書では、「Ｘ軸」とは架橋支持体３９３０間を横切る軸を意味する。本明細書では、「Ｙ軸」とはＸ軸に直交する軸を意味する。本明細書では、「Ｘ−Ｙ面」とはＸ軸とＹ軸によって定められた面を意味する。本明細書では、「Ｚ軸」とはＸ−Ｙ面に直交し、モーション・ステージ支持体３９２０からインプリント・ヘッド支持体３９１０へ横切る軸を意味する。一般に、インプリント・プロセスはパターン化されたテンプレートに対する基板の適切な位置が達成されるまでＸ−Ｙ面に沿って基板又はインプリント・ヘッドを移動させることを伴う。Ｚ軸に沿ったテンプレート又はモーション・ステージの動きによって、パターン化されたテンプレートと基板の表面上に配置された液体との間で接触が可能になる位置にパターン化されたテンプレートが来る。
【００１９】
システム３９００は図２に示すようにエンクロージャ３９６０内に収容される。エンクロージャ３９６０はインプリント・リソグラフィ・システム３９００を覆い、リソグラフィの構成要素に対する熱と空気の障壁となっている。図２に示すように、エンクロージャ３９６０は「開」位置に移動したときにインプリント・ヘッドとモーション・ステージへのアクセスを可能にする可動アクセス・パネル３９６２を含む。「閉」位置にある場合、システム３９００の構成要素は少なくとも部分的に周囲環境から絶縁される。アクセス・パネル３９６２はエンクロージャ３９６０内の構成要素の温度への室内の温度変化の影響を低減させるための熱の障壁としても機能する。エンクロージャ３９６０は温度制御システムを備える。温度制御システムはエンクロージャ３９６０内の構成要素の温度を制御するのに使用される。一実施形態では、温度制御システムはエンクロージャ３９６０内で約１℃を超える温度変化を阻止するように構成されている。いくつかの実施形態では、温度制御システムは約０．１℃を超える変化を阻止する。一実施形態では、１つ又は複数のファンと組み合わされたサーモスタット又は他の温度測定デバイスが、エンクロージャ３９６０内を実質的に一定温度に維持するために使用される。
【００２０】
種々のユーザ・インタフェースをエンクロージャ３９６０に設けてもよい。コンピュータ制御のユーザ・インタフェース３９６４がエンクロージャ３９６０に結合されている。ユーザ・インタフェース３９６４は封入されたインプリント・システム３９００の機能に関連する動作パラメータ、診断情報、ジョブ進行情報、その他の情報を表示する。ユーザ・インタフェース３９６４はオペレータの命令を受け取ってシステム３９００の動作パラメータを変更するようにも構成されている。ステージング支持体３９６６がエンクロージャ３９６０に結合されている。インプリント・リソグラフィ・プロセスの間に基板、テンプレート、その他の装置を置いておくのに、オペレータがステージング支持体３９６６を使用する。いくつかの実施形態では、ステージング支持体３９６６は基板を支持するための１つ又は複数の窪み３９６７（例えば、半導体ウエハ用の円形窪み）を含んでいる。ステージング支持体３９６６はテンプレート支持用の１つ又は複数の窪み３９６８をも含んでいる。
【００２１】
インプリント・リソグラフィ・システムが実施するように設計されたプロセスに応じて、付加的な構成要素が存在してよい。例えば、自動ウエハ・ローダ、自動テンプレート・ローダ、カセット・ローダへのインタフェース（すべては図示せず）を含むがこれに限定しない半導体処理装置が、インプリント・リソグラフィ・システム３９００に結合されてもよい。
【００２２】
図３はインプリント・ヘッド３１００の一部分の実施形態を示している。インプリント・ヘッド３１００は事前較正システム３１０９と該事前較正システムに結合された高精度方向付けシステム３１１１を備えている。テンプレート支持体３１３０は高精度方向付けシステム３１１１に結合されている。テンプレート支持体３１３０はテンプレート３７００を支持し、かつそれを高精度方向付けシステム３１１１に結合するように設計されている。
【００２３】
図４を参照すると、事前較正システム３１０９の一部分を構成する円盤状たわみリング３１２４がインプリント・ヘッド・ハウジング３１２０に結合されている。インプリント・ヘッド・ハウジング３１２０はガイド・シャフト３１１２ａ、３１１２ｂを用いて中間フレーム３１１４に結合されている。一実施形態では、ハウジング３１２０を支持するために３本のガイド・シャフト（図４では後部ガイド・シャフトは見えない）が使用されている。ハウジング３１２０の上下動を促進するために、中間フレーム３１１４周辺部に、対応するガイド・シャフト３１１２ａ、３１１２ｂに結合されるスライダー３１１６ａ、３１１６ｂが用いられている。円盤状ベース・プレート３１２２がハウジング３１２０の底部分に結合されている。ベース・プレート３１２２はたわみリング３１２４に結合されている。たわみリング３１２４は第１のたわみ部材３１２６と第２のたわみ部材３１２８を含む高精度方向付けシステムの構成要素を支持する。たわみ部材３１２６、３１２８の動作と構成を以下で詳細に考察する。
【００２４】
図５はインプリント・ヘッド３１００の分解図を示す。図５に示すように、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃがハウジング３１２０に固定され、ベース・プレート３１２２とたわみリング３１２４に結合されている。動作中、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃの動作はたわみリング３１２４の動きを制御する。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃの動作により、大まかな事前較正が容易になる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃはハウジング３１２０周囲で均等に離れている。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃとたわみリング３１２４は共に事前較正システムを形成している。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃは空隙を正確に制御するためにＺ軸に沿ってたわみリング３１２４を移動させる。
【００２５】
適切な方向への整列が達成され、かつ基板表面に対して均一な間隙がテンプレートによって維持されるように、インプリント・ヘッド３１００はテンプレート３７００の高精度に方向付け制御を行う機構も備えている。一実施形態では、整列と間隙の制御は第１と第２のたわみ部材３１２６、３１２８をそれぞれ使用することによって達成される。
【００２６】
図６、７はそれぞれ、第１と第２のたわみ部材３１２６、３１２８の実施形態をより詳細に示している。図６に示すように、第１のたわみ部材３１２６は、対応する剛体部３１６４、３１６６に結合された複数のたわみジョイント３１６０を含む。たわみジョイント３１６０は、たわみジョイントの最も薄い断面部に沿ったピボット軸の周囲で剛体部３１６４、３１６６が動けるようにしたノッチであってよい。たわみジョイント３１６０と剛体部３１６４は共にアーム３１７２を形成する一方で、別のたわみジョイント３１６０と剛体部３１６６は共にアーム３１７４を形成する。アーム３１７２、３１７４は第１のたわみフレーム３１７０に結合され、それから延びている。第１のたわみフレーム３１７０は開口部３１８２を有している。これによって、硬化光（例えば、紫外線）が第１のたわみ部材３１２６を通過できる。図示した実施形態では、４つのたわみジョイント３１６０が第１のたわみフレーム３１７０の第１の方向付け軸３１８０に関する動作を可能にしている。しかし、所望の制御を行うために多かれ少なかれたわみジョイントを用いることを理解すべきである。図８に示すように、第１のたわみ部材３１２６は第１のたわみフレーム３１７０によって第２のたわみ部材３１２８に結合されている。第１のたわみ部材３１２６は２つの結合部材３１８４、３１８６も備えている。結合部材３１８４、３１８６は任意の適切な締付手段を用いてたわみリング３１２４へ結合部材を取り付ける開口部を備える。結合部材３１８４、３１８６は図示のようなアーム３１７２、３１７４を介して第１のたわみフレーム３１７０に結合されている。
【００２７】
図７に示すように、第２のたわみ部材３１２８は第２のたわみフレーム３２０６から延びた一対のアーム３２０２、３２０４を備える。たわみジョイント３１６２と剛体部３２０８が共にアーム３２０２を形成すると同時に、他のたわみジョイント３１６２と剛体部３２１０がアーム３２０４を形成する。たわみジョイント３１６２は、たわみジョイントの最も薄い断面部に沿ったピボット軸の周囲で剛体部３２１０、３２０４が動けるようにしたノッチであってよい。アーム３２０２、３２０４はテンプレート支持体３１３０に結合され、かつテンプレート支持体３１３０から延びている。テンプレート支持体３１３０はパターン化されたテンプレートの少なくとも一部分を支持かつ保持するように構成されている。テンプレート支持体３１３０は硬化光（例えば、紫外線）を第２のたわみ部材３１２８に通す開口部３２１２も有する。図示の実施形態では、４つのたわみジョイント３１６２によって、テンプレート支持体３１３０が第２の方向付け軸３２００に関する動作を可能としている。しかし、所望の制御を行うために多かれ少なかれたわみジョイントを用いることを理解すべきである。第２のたわみ部材３１２８はブレース３２２０、３２２２も備える。ブレース３２２０、３２２２は第１のたわみ部材３１２６へブレースを取り付けるための開口部を含む。
【００２８】
一実施形態では、第１のたわみ部材３１２６と第２のたわみ部材３１２８は図８に示すように接合されて高精度方向付け部３１１１を形成している。ブレース３２２０、３２２２は、第１のたわみ部材３１２６の第１の方向付け軸３１８０と第２のたわみ部材の第２の方向付け軸３２００が相互に対して実質的に直交するように第１のたわみフレーム３１７０に結合されている。そのような構成では、第１の方向付け軸３１８０と第２の方向付け軸３２００は、テンプレート支持体３１３０内に配置されたパターン化されたテンプレート３７００のほぼ中心領域におけるピボット点３２５２で交差する。第１と第２のたわみ部材のこの結合によって使用中にパターン化されたテンプレート３７００の高精度な整列と間隙制御が可能となる。第１と第２のたわみ部材を個別の要素として図示しているが、第１と第２のたわみ部材は、たわみ部材が一体化される機械加工された単一の部品から形成されてよいことを理解すべきである。たわみ部材３１２６、３１２８はパターン化されたテンプレート３７００の動きがピボット点３２５２の周囲で生じるように表面が組み合わされて結合されているので、インプリント・リソグラフィ後にインプリントされたフィーチャを剪断するであろう「揺れ」や他の動きを実質的に低減させることができる。たわみジョイントの構造上の高い剛性が選択的に制限されるために、高精度方向付け部によってテンプレート表面の側方動きが無視できるようになり、テンプレート表面に対する垂線の回りのねじれ動きは無視できるようになる。本明細書に記載したたわみ部材を用いた別の利点は、特に摩擦で動くジョイントに比べ、たわみ部材がかなりの量の微粒子を生成しないことである。この微粒子はインプリント・リソグラフィ・プロセスを乱すので、このことはインプリント・リソグラフィ・プロセスに大きな利点を提供する。
【００２９】
図９は事前較正システムに結合された組み立てられた高精度方向付けシステムを示す。パターン化されたテンプレート３７００が第２のたわみ部材３１２８の一部であるテンプレート支持体３１３０内に位置している。第２のたわみ部材３１２８は第１のたわみ部材３１２６に実質的に直交する方向で結合されている。第１のたわみ部材３１２６は結合部材３１８６、３１８４を介してたわみリング３１２４に結合されている。上記のようにたわみリング３１２４はベース・プレート３１２２に結合されている。
【００３０】
図１０は断面３２６０を示す事前較正システムの断面図である。図１０に示すように、たわみリング３１２４はアクチュエータ３１３４を有するベース・プレート３１２２に結合されている。アクチュエータ３１３４はたわみリング３１２４に接する力検出器３１３５に結合された端部３２７０を含む。使用中、アクチュエータ３１３４を起動することにより端部３２７０はたわみリング３１２４に向かって、あるいはたわみリング３１２４から移動させられる。たわみリング３１２４に向かう端部３２７０の動きはたわみリングを変形させ、高精度方向付けシステムをＺ軸に沿って基板方向に並進させる。たわみリングから離れる端部３２７０の動きによってたわみリングはその元の形状に戻ることが可能となり、またその過程中に高精度方向付けステージを基板から離す。
【００３１】
典型的なインプリント・プロセスでは、先の図に示したようにテンプレートは高精度方向付けシステムに結合されたテンプレート・ホルダ内に配設される。このテンプレートが基板の表面上の液体と接触する。テンプレートが基板に接近するときに基板上に液体を押し付けることにより、テンプレートに液体による抵抗力が加わる。この抵抗力は高精度方向付けシステムを介して図９、１０に示すようなたわみリング３１２４へ伝えられる。たわみリング３１２４に加えられた力は抵抗力としてアクチュエータ３１３４に伝わる。アクチュエータ３１３４に加わる抵抗力が力センサ３１３５によって決定される。使用中にアクチュエータ３１３５に加わる抵抗力が決定かつ制御されるように、力センサ３１３５はアクチュエータ３１３４に結合されている。
【００３２】
図１１に全体を３３００で表示したたわみモデルを示し、本明細書に記載の高精度方向付け部などのデカップリングされた高精度方向付けステージの動作原理をわかり易くしている。たわみモデル３３００は４つの平行なジョイント、つまり、名目の構成と回転構成における４バー・リンク・システムを構成しているジョイント１、２、３、４を含む。ライン３３１０はジョイント１、２の整列の軸を示す。ライン３３１２はジョイント３、４の整列の軸を示す。角度α1はテンプレート３７００の中心を通る垂直軸とライン３３１０との間の角度を表す。角度α2はテンプレート３７００の中心を通る垂直軸とライン３３１２との間の角度を表す。いくつかの実施形態では、角度α1と角度α2はコンプライアントなアラインメント軸（又は方向付け軸）がテンプレート３７００の表面に実質的に存在するように選択される。高精度方向付けの変化に対し、ジョイント２と３との間の剛体部３３１４は点Ｃで示した軸の回りを回転する。剛体部３３１４は第２のたわみ部材３１２８のテンプレート支持体３１３０を表している。
【００３３】
高精度方向付けシステムは、高精度方向付けシステムに結合されたテンプレートの表面において実質的な側方動きを発生せずに単に傾斜動きを発生させる。たわみアームの使用によって、横動き又は回転の動きが望ましくない方向には高い剛性を与え、方句付け動作が必要な場合にはより低い剛性が高精度方向付けシステムに提供与えられる。したがって、高精度方向付けシステムはテンプレート支持体の回転を、すなわちテンプレートの回転をテンプレート表面のピボット点周囲で可能にすると同時に、テンプレートに対して垂直方向とテンプレートに対して平行方向とに十分な抵抗力を与えて基板に対して適切な位置を維持する。このようにして、受動的方向付けシステムがテンプレートに対して平行な方向へのテンプレートの方向付けに使用される。「受動的」という用語は、ユーザ又はプログラマブル・コントローラなしに発生する動きを意味し、つまりシステムはテンプレートの液体との接触によって適切な方向に自己補正する。能動的たわみを発生するためにたわみアームの動作がモータによって制御される別の実施形態が実施されてもよい。
【００３４】
高精度方向付けステージの動きは液体との直接的又は間接的接触によって生じることがある。高精度方向付けステージが受動的な場合、一実施形態では２つの方向付け軸の回りで最も有力なコンプライアンスを有するように設計される。２つの方向付け軸は相互に直交して存在し、かつ高精度方向付けステージ上に配置されたインプリント部材のインプリント表面上に存在する。２つの直交するねじれのコンプライアンスの値は対称的なインプリント部材に対して同じになるように設定される。受動的高精度方向付けステージはテンプレートが基板に対して平行でない場合にテンプレートの方向を変えるように設計される。テンプレートが基板上の液体と接触するとき、たわみ部材は結果的に生じるテンプレート上への不均一な液体の圧力を補正する。そのような補正は最小のオーバーシュートで、あるいは全くオーバーシュートがなく行われるであろう。さらに、上記のような高精度方向付けステージは液体の硬化を可能にするために、テンプレートと基板との間で実質的に平行な方向付けを十分に長い時間にわたって維持するであろう。
【００３５】
図１に示すように、インプリント・ヘッド３１００はインプリント・ヘッド支持体３９１０に取り付けられている。この実施形態では、インプリント・ヘッド３９１０はインプリント・ヘッドが常に固定位置に留まるように取り付けられている。使用中、Ｘ−Ｙ面に沿ったすべての動きはモーション・ステージ３６００によって基板に対して実行される。
【００３６】
使用中、モーション・ステージ３６００を用いてインプリントされる基板が支持され、Ｘ−Ｙ面に沿って基板が移動される。いくつかの実施形態では、モーション・ステージは少なくとも±３０ｎｍの精度で、好適には約±１０ｎｍの精度で最大数百ｍｍを超えて基板を移動させることができる。一実施形態では、図１２に示すように、モーション・ステージはキャリッジ３６２０に結合された基板チャック３６１０を備える。キャリッジ３６２０は摩擦軸受システム又は無摩擦軸受システム上でベース３６３０の上で動く。一実施形態では、空気軸受を備えた無摩擦軸受システムが使用される。キャリッジ３６２０は一実施形態では空気層（すなわち、「空気軸受」）を用いてモーション・ステージのベース３６３０の上に懸架される。磁気又は真空システムを用いて空気軸受レベルにカウンター・バランシング力を与えてもよい。磁気ベースと真空ベースのシステムは共に種々の供給源から市販されており、またそのような任意のシステムをインプリント・リソグラフィ・プロセスに用いることができる。インプリント・リソグラフィ・プロセスに適用可能なモーション・ステージの一例はＤｙｎａｍ ＹＸモーション・ステージであり、カリフォルニア州アービンのＮｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。モーション・ステージは基板をＸＹ動き面とほぼ同じ高さにするように設計された、較正ステージに類似のチップ・チルト・ステージを備えてもよい。モーション・ステージは基板上のパターンをＸＹ動き軸に方向付けするための１つ又は複数のθステージを備えてもよい。
【００３７】
システム３９００は硬化液を基板上に分配する液体分配システムも備える。液体分配システムはシステム本体に結合されている。一実施形態では、液体分配システムはインプリント・ヘッド３１００に結合される。図３はインプリント・ヘッド３１００のカバー３１２７から延びる、液体分配システムの液体分配ヘッド２５０７を示している。液体分配システム３１２５の種々の構成要素がインプリント・ヘッド３１００のカバー３１２７内に設けられてよい。
【００３８】
図１３に液体分配システムの略図を示す。一実施形態では、液体分配システムは液容器２５０１を備える。液容器２５０１は活性化光硬化液を保持するように構成されている。液容器２５０１は注入導管２５０２を介してポンプ２５０４に結合されている。注入導管２５０２を通る流れを制御するために、入口弁２５０３が液容器２５０１とポンプ２５０４と間に設けられている。ポンプ２５０４は出口導管２５０６を介して液体分配ヘッド２５０７に結合されている。
【００３９】
液体分配システムは基板上に分配される液体の量の正確な量制御を可能にするように構成される。一実施形態では、液体制御はポンプ２５０４として圧電弁を用いて達成される。圧電弁はコネチカット州ウェストブルックのＬｅｅ Ｃｏｍｐａｎｙ社から市販されている。使用中、硬化液は注入導管２５０２を通してポンプ２５０４に導かれる。基板が適切に位置決めされると、ポンプ２５０４が起動されて所定量の液体を出口導管２５０６に流す。次に、液体は液体分配ヘッド２５０７を介して基板上に分配される。この実施形態では、液体量の制御はポンプ２５０４の制御により達成される。開状態から閉状態に素早くポンプを切り替えることによって分配ヘッド２５０７に送られる液体量の制御が可能になる。ポンプ２５０４は約１μＬより少ない量で液体を分配するように構成される。ポンプ２５０４の動作は、液体を液滴か、あるいは液体を連続したパターンのいずれかで基板上に分配できる。液体の液滴は開状態から閉状態にポンプを迅速にサイクルさせることによって塗布される。液体の流れはポンプを開状態のままにしかつ液体分配ヘッドの下で基板を移動させることによって基板上に作られる。
【００４０】
別の実施形態では、液体の量の制御は液体分配ヘッド２５０７を用いて行っても良い。そのようなシステムでは、ポンプ２５０４は液体分配ヘッド２５０７に硬化液を供給するために用いられる。量が正確に指定されるであろう液体の小滴は、液体分配アクチュエータを用いて分配される。液分配アクチュエータの例には微小電磁弁又は圧電起動分配器を含む。圧電起動分配器はテキサス州プラノのＭｉｃｒｏＦａｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．から市販されている。液分配アクチュエータは液分配の制御を可能にするために液体分配ヘッドに組み入れられている。液分配アクチュエータは、分配される液滴毎に約５０ｐＬ〜約１０００ｐＬの液体を分配するように構成されている。液分配アクチュエータを備えたシステムの利点には、分配時間がより早いことと量の制御がより正確であることである。液体分配システムは、参照により本願に組み込まれた、２００１年７月１７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｌｕｉｄ Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」と題された米国特許出願第０９／９０８，４５５号にさらに記載されている。
【００４１】
テンプレートと基板の位置の粗決定はリニア・エンコーダ（例えば、露出したリニア・エンコーダ）を用いて決定される。エンコーダは約０．０１μｍの粗測定を提供する。リニア・エンコーダは移動物体に結合されたスケールと本体に結合された読取器を備える。スケールはガラス、ガラス・セラミック、鋼を含む様々な材料から形成されてよい。スケールは移動物体の相対位置と絶対位置を決定するために読取器によって読み取られる多数のマークを含む。スケールは当該分野において知られている手段を用いてモーション・ステージに結合されている。読取器は本体に結合され、スケールと光学的に結合されている。一実施形態では、露出したリニア・エンコーダを使用してもよい。エンコーダは単軸面に沿ってか、あるいは２軸面内のいずれかでモーション・ステージの位置を決定するように構成される。露出した２軸リニア・エンコーダの一例はイリノイ州ショーンバーグのＨｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＰＰモデル・エンコーダである。一般に、エンコーダは市販されている多数のＸ−Ｙモーション・ステージに組み込まれている。例えば、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐから入手可能なＤｙｎａｍ ＸＹモーション・ステージはシステムに組み込まれた２軸エンコーダを備えている。
【００４２】
Ｚ軸に沿ったテンプレートの大まかな位置もリニア・エンコーダを用いて決定される。一実施形態では、露出したリニア・エンコーダを用いてテンプレートの位置が測定される。一実施形態では、リニア・エンコーダのスケールがインプリント・ヘッドの事前較正リングに結合されている。別の場合には、スケールがテンプレート支持体３１３０に直接結合されてよい。読取器は本体に結合され、光学的にスケールに結合される。テンプレートの位置はエンコーダを用いてＺ軸に沿って決定される。
【００４３】
いくつかの実施形態では、インプリント・リソグラフィ・プロセス中にはテンプレートと基板の位置の検出は、１００ｎｍより小さい精度まで知る必要がある。高分解能半導体プロセスでパターン化されたテンプレート上の多数のフィーチャは１００ｎｍより小さいので、そのような制御はそのフィーチャを適切に整列させるために重要である。一実施形態では、高精度位置検出は干渉計（例えば、レーザ干渉計）を用いて決定できる。
【００４４】
図４２はインプリント・リソグラフィ・プロセスの間に決定される回転と動きの軸を示す。基板位置はＸW軸、ＹW軸、及びＺW軸に沿って決定される。基板の回転はＸ軸（αW）の回り、Ｙ軸（βW）の回り、及びＺ軸（θW）の回りで決定される。同様に、テンプレートの位置はＸ、Ｙ、Ｚ軸に沿って決定される。テンプレートの回転はＸ軸（αT）の回り、Ｙ軸（βT）の回り、及びＺ軸（θT）の回りで決定される。基板に対するテンプレートの位置を合わせるためには、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のほかにα、βの角度とθの角度を一致させるべきである。
【００４５】
リニア・エンコーダを用いてテンプレートと基板のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置が決定される。しかし、そのようなエンコーダは典型的にはそれらの軸に関する回転情報を提供しない。一実施形態では、干渉計を用いてテンプレートと基板のＸ軸とＹ軸の位置ならびに角度α、β、θの回転角が決定される。干渉計ベースの位置検出システムの略図を図４３に示す。干渉計システム４３００は第１の３軸レーザ干渉計４３１０と第２の３軸レーザ干渉計４３２０を備えている。ミラー４３３０とミラー４３３５が基板及び／又はテンプレートに結合されている。ミラー４３３０とミラー４３３５は第１と第２のレーザ干渉計にそれぞれ光学的に結合されている。ミラー４３３０は、ミラー４３３５がテンプレート及び／又は基板の上に設置されている側に対して垂直であるテンプレート及び／又は基板の一部分の上に配置されている。図４３に示すように、これによって５°の動きを実質的に同時に決定することが可能となる。第１のレーザ干渉計４３１０はＸ軸と回転角β、θに沿った基板及び／又はテンプレートの位置を感知する。第２のレーザ干渉計４３２０はＹ軸と回転角α、θに沿った基板及び／又はテンプレートの位置を感知する。
【００４６】
インプリント・リソグラフィ・システム３９００に使用される干渉計ベースの位置検出器４４００の一実施形態を図４４に示す。位置検出器４４００はシステム３９００の本体の一部分に取り付けられている。例えば、位置検出器は本体の支持体３９３０に取り付けられてよい。一実施形態では、位置検出器４４００は４個の干渉計を備えている。一実施形態では、干渉計はレーザ式である。差分干渉計又は絶対干渉計のいずれかが使用されてよい。２つの干渉計４４１０、４４１５がテンプレートの位置決定に使用される。他の２つの干渉計４４２０、４４２５が基板の位置決定に使用される。一実施形態では、すべての干渉計は三軸干渉計である。干渉計のこの配置を用いることによって、テンプレートと基板両方の５°の動き（例えば、Ｘ、Ｙ位置とα、β、θ回転）が可能となる。レーザ４４３０が干渉計に光を提供する。このレーザからの光は光学部品４４４０（注意：すへての光学部品が参照されているわけではない）を介して干渉計４４１０、４４１５、４４２０、４４２５に導かれる。光学部品はレーザから干渉計に光を導くためにビーム・スプリッタとミラー・システムを備える。干渉計システムや適切な光学システムはいくつかの供給源から市販されている。
【００４７】
一実施形態では、図３に示すように、気圧計３１３５がインプリント・ヘッド３１００に結合されている。気圧計３１３５を用いてモーション・ステージ上に設けられた基板が基準面に対して実質的に平行か否かが決定される。本明細書で使用されるように、「気圧計」とは表面に向かって導かれる空気の流れの圧力を測定するデバイスを意味する。基板が気圧計３１３５の出口の下に設けられる場合、気圧計３１３５の出口からの基板の距離は気圧計が感知する圧力に影響を及ぼすであろう。一般に、基板が気圧計から離れるほど、圧力は弱くなる。
【００４８】
そのような構成では、気圧計３１３５を用いて、基板表面と気圧計との間の距離の変化から圧力の差が決定される。基板の表面に沿って気圧計３１３５を移動させることによって、気圧計は種々の測定地点において気圧計と基板表面との間の距離を決定することができる。気圧計に対する基板の面度は、種々の測定地点における気圧計と基板との間の距離を比較することによって決定される。基板上の少なくとも３点と気圧計との間の距離を用いて基板が面であるかどうかが決定される。距離が実質的に同じである場合、基板は面であると考えられる。基板と気圧計との間で測定された距離に著しい差がある場合は、基板と気圧計との間の関係は非面関係であることを示している。この非面関係は基板の非面性あるいは基板の傾斜によって生じるであろう。使用前に、基板とテンプレートとの間に面関係を確立するために、ＸＹステージに取り付けられたチップ・チルト・ステージを用いて基板の傾斜が補正される。適切な気圧計はＳｅｎｅｘ Ｉｎｃ．から入手できる。
【００４９】
気圧計を使用中、基板又はテンプレートは気圧計の測定範囲内に置かれる。気圧計に向かう基板の動きはインプリント・ヘッドのＺ軸の動きあるいはモーション・ステージのＺ軸の動きのいずれかによって行われる。
【００５０】
あるインプリント・リソグラフィ・プロセスでは、光硬化液は基板の表面上に配置される。パターン化されたテンプレートが光硬化液と接触し、活性化光が光硬化液に加えられる。本明細書で使用されるように、「活性化光」とは化学変化に影響を及ぼすであろう光を意味する。活性化光は紫外線（例えば、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長を有する光）、光化学作用光、可視光、又は赤外光を含む。一般に、化学変化に影響を及ぼすことのできる光の任意の波長は活性化として分類される。化学変化は多数の形態で出現するであろう。化学変化は重合又は架橋反応を発生させる任意の化学反応を含んでよいが、それに限定するものではない。一実施形態では、この活性化光はテンプレートを通って組成に達する。このような方法で、光硬化液が硬化してテンプレート上に形成された構造体に対して相補的な構造体を形成させる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、活性化光源３５００は約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長を有する光を発生することのできる紫外線光源である。図１に示すように、活性化光源３５００はテンプレートに光学的に結合される。一実施形態では、活性化光源３５００はインプリント・ヘッド３１００に近接して設けられる。インプリント・ヘッド３１００は活性化光源からの光をパターン化されたテンプレートに反射するミラー３１２１（図４に示す）を備える。光はインプリント・ヘッド３１００の本体内の開口部を通り、ミラー３１２１によって３７００に向かって反射する。このようにして、活性化光源はインプリント・ヘッド３１００内に配置されずにパターン化されたテンプレートを照射する。
【００５２】
大半の活性化光源は使用中に著しい量の熱を発生する。活性化光源３５００がインプリント・システム３９００に非常に近接している場合、その光源からの熱はインプリント・システムの本体に向かって放射されるであろうし、本体のいくつかの部分の温度を上昇させるであろう。加熱されると多くの金属は膨張するため、インプリント・システムの本体のある部分の温度上昇は本体の膨張を拡大させるであろう。１００ｎｍ以下のフィーチャが製造されるときには、この膨張はインプリント・システムの精度に影響を及ぼすであろう。
【００５３】
一実施形態では、システム本体が活性化光源３５００が発生する熱から活性化光源３５００とインプリント・ヘッド３１００との間の介在空気によって絶縁されるように、活性化光源は本体から十分距離を置いて設けられる。図１４は、インプリント・ヘッド３１００に光学的に結合された活性化光源３５００を示す。活性化光源３５００は光源によって発生された光をインプリント・ヘッド３１００に向かって投射する光学システム３５１０を備える。光は光学システム３５１０を通り開口部３１２３を介してインプリント・ヘッド３１００に入る。次に、光はインプリント・ヘッド内に設けられたミラー３１２１によって、インプリント・ヘッド３１１０に結合されたテンプレートに向かって反射させられる（図４を参照）。このようにして、光源は本体から熱的に絶縁されている。適切な光源はカリフォルニア州サンタクララのＯＡＩ Ｉｎｃ．から入手されてよい。
【００５４】
１つ又は複数の光学測定デバイスがインプリント・ヘッド３９１０及び／又はモーション・ステージ３９２０に結合されてよい。一般に、光学測定デバイスは基板に対するテンプレートの位置及び／又は方向付けを決定する任意のデバイスである。
【００５５】
図１４を参照すると、スルー・ザ・テンプレート光学結像システム３８００がインプリント・ヘッドに光学的に結合されている。光学結像システム３８００は光学結像素子３８１０と光学システム３８２０を備える。一実施形態では、光学結像素子３８１０はＣＣＤ顕微鏡である。光学結像システム３８００はインプリント・ヘッドを通してテンプレートに光学的に結合される。基板がパターン化されたテンプレートの下に配置されている場合、光学結像システム３８００は基板にも光学的に結合される。光学結像システム３８００を用いてパターン化されたテンプレートと本明細書に記載したような下にある基板との間の配置誤差が決定される。一実施形態では、ミラー３１２１（図４に示す）はインプリント・ヘッド内で移動可能である。アラインメント・プロセス又は工学的検査プロセスの間は、ミラー３１２１は光学結像システムの光路の外に移動させられる。
【００５６】
光学アラインメント・デバイスの使用中、基板又はテンプレートは光学結像システムの測定範囲（例えば、視野）内に置かれる。光学結像システムに向かう基板の動きは、インプリント・ヘッドのＺ軸の動き又はモーション・ステージのＺ軸の動きのいずれかによって行われる。
【００５７】
付加的な光学結像システムが軸外れ位置の基板を見るためにインプリント・ヘッドに結合されてよい。軸外れ位置は本明細書では活性化光源の光路内にはない位置であると定められる。軸外れ光学結像システム３８３０は図１４に示すようにインプリント・ヘッド３１００に結合されている。軸外れ光学結像システム３８３０は光学結像素子３８３２と光学システム３８３４を備えている。一実施形態では、光学結像素子３８１０はＣＣＤ顕微鏡である。軸外れ光学結像システム３８３０を用いてテンプレートを光路内に置くことなく基板を走査できる。軸外れ光学結像システム３８３０は本明細書に記載したような軸外れアラインメント・プロセスに使用される。さらに、軸外れ光学結像システム３８３０を用いて基板に対するテンプレートの大まかな整列を実行でき、他方ではスルー・ザ・テンプレート光学結像システム３８３０が基板に対するテンプレートの高精度アラインメントに使用される。付加的な軸外れ光学システムがインプリント・ヘッド３１００に結合されてよい。図１２はインプリント・ヘッド３１００に結合された付加的な軸外れ光学システム３８４０を示している。
【００５８】
テンプレートを見るために、付加的な光学結像素子がモーション・ステージに結合されてよい。テンプレート光学結像システム３８５０が図１２に示すようなモーション・ステージ３６００に結合されている。テンプレート光学結像システム３８５０は光学結像素子３８５２と光学システム３８５４を備える。一実施形態では、光学結像素子３８５２はＣＣＤ顕微鏡である。テンプレートの大部分を走査せずにテンプレートの表面を走査するためにテンプレート光学結像システム３８５０が用いられる。テンプレート光学結像システム３８３０が本明細書に記載するような軸外れアラインメント・プロセスに使用されてよい。
【００５９】
光学結像システムが本明細書に記載した代替的なシステムの実施形態内に配置されてよいことを理解すべきである。例えば、代替的なシステムの実施形態では、光学結像システムはインプリント・ヘッドを移動させるように構成されたモーション・ステージに結合されてよい。そのような実施形態では、基板は光学結像素子も備えた基板支持体に取り付けられる。
【００６０】
先に述べたように、光硬化液は基板上に置かれ、インプリント・リソグラフィ・プロセス中にテンプレートがその液体と接触させられる。硬化液は低粘度の液体のモノマー溶液である。適切な溶液は約０．０１ｃｐｓ〜約１００ｃｐｓ（２５℃で測定）の範囲の粘度である。高分解能の構造体（例えば、１００ｎｍ以下）には低粘度が特に望ましい。低粘度は空隙をより早く閉鎖することにもつながる。さらに、低粘度によって低圧で空隙領域をより早く液体で充填することになる。特に、５０ｎｍ以下のレジメでは、溶液の粘度は約３０ｃｐｓ以下、あるいはより好適には約５ｃｐｓ（２５℃で測定）より低くあるべきである。
【００６１】
他のリソグラフィ技術で遭遇する問題の多くは、インプリント・リソグラフィ・プロセスにおいて低粘度の光硬化液を用いることによって解決されるであろう。低粘度の光硬化液のパターン化は低粘度感光液を利用することによって、ホット・エンボシング技術に直面する各々の問題を解決する。また、厚くて剛性のある透過性テンプレートを使用することによってより容易な層対層の整列の可能性が提供される。一般に、剛性テンプレートは液体活性化光とアライメント・マーク測定光の両方に透過性がある。
【００６２】
硬化液は種々の重合可能な材料から構成されてよい。一般に、任意の光重合可能な材料を使用できる。光重合可能な材料はモノマーや光重合開始剤の混合物を含んでよい。いくつかの実施形態では、硬化液は１つ又は複数の市販のネガ型フォトレジスト材料を含んでよい。このフォトレジスト材料の粘度を、適切な溶剤を用いて液体フォトレジストを希釈することによって低くすることができる。
【００６３】
一実施形態では、適切な硬化液はモノマー、シリネートモノマー、重合開始剤を含む。架橋剤やジメチルシロキサン誘導体も含まれてよい。モノマーはアクリレートとメタクリレートのモノマーを含むが、これに限定するものではない。モノマーの例にはブチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、又はそれらの混合物を含むが、これに限定するものではない。モノマーは硬化液の約２５〜約５０重量％を構成する。モノマーは硬化液中の光重合開始剤の適度な溶解性を確実にすると考えられる。モノマーは使用されるときに下にある有機転写層に接着性をも提供する。
【００６４】
硬化液はシリネートモノマーであってもよい。シリネートモノマーは一般に、ケイ素のグループを含む重合可能な化合物である。シリネートモノマー類にはシランアクリリルとシランメタクリリルの誘導体が含まれるが、それらに限定されるものではない。具体的な例にはメタクリロキシプロピルトリス（トリ−メチルシロキシ）シランと（３−アクリロキシプロピル）トリス（トリ−メトキシシロキシ）−シランを含む。シリネートモノマーは２５〜５０重量％の量で存在してよい。硬化液はジメチルシロキサン誘導体を含んでもよい。ジメチルシロキサン誘導体の例には（アクリロキシプロピル）メチルシロキサンジメチルシロキサン共重合体、アクリロキシプロピルメチルシロキサン・ホモポリマー、アクリロキシ末端ポリジメチルシロキサンを含むが、それらに限定されるものではない。ジメチルシロキサン誘導体は約０〜５０重量％の量で存在する。シリネートモノマーとジメチルシロキサン誘導体は硬化液に高い酸素エッチング抵抗性を与える。さらに、シリネートモノマーとジメチルシロキサン誘導体の両方は硬化液の表面エネルギーを低減させるので、表面から離れるテンプレートの能力が増大される。本明細書に記載のシリネートモノマーとジメチルシロキサン誘導体はＧｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．からすべて市販されている。
【００６５】
遊離基反応を開始するであろう任意の材料が重合開始剤として使用できる。硬化材料の光硬化を開始するには、重合開始剤が光重合開始剤であることが好ましい。重合開始剤の例にはα−ヒドロキシケトン（例えば、Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４としてＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから販売されている１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）、アシルフォスフィンオキシド重合開始剤（例えば、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９としてＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎから発売されているフェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド）を含むが、それらに限定されるものではない。
【００６６】
硬化液は架橋剤を含んでもよい。架橋剤は２つ以上の重合可能なグループを含むモノマーである。一実施形態では、多官能シロキサン誘導体が架橋剤として用いられてよい。多官能シロキサン誘導体の一例は１，３−ビス（３−メタクリロキシプロピル）−テトラメチルジシロキサンである。
【００６７】
一実施例では、硬化液はｎ−ブチルアクリレート５０重量％及び（３−アクリロキシプロピル）トリス−トリメチルシロキサン−シラン５０重量％の混合物を含んでよい。この混合物に対して、Ｉｒｇａｃｕｒｅ ８１９対Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４が１：１の３重量％混合物及び架橋剤１，３−ビス（３−メタクリロキシプロピル）−テトラメチルジシロキサンを５重量％を添加してよい。この混合物の粘度は約２５℃で測定して３０ｃｐｓより低い。
【００６８】
別の実施形態では、硬化液はモノマー、光酸発生剤、光塩基発生剤から構成される。モノマーの例にはフェノールポリマーとエポキシ樹脂があるが、それらに限定されない。光酸発生剤は活性化光で処理されるときに酸を放出する化合物である。生成された酸はモノマーの重合を触媒する。当業者であればそのような酸発生添加剤を知っており、使用される具体的な酸発生添加剤はモノマーと所望の硬化条件に左右される。一般に、酸発生添加剤は、いくつかの実施形態では可視域又は近紫外（近ＵＶ）域である第１の波長λ1での照射に反応するように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、第１の波長λ1は約４００ｎｍ以上になるように選択される。光塩基発生剤もモノマーに添加される。この光塩基発生剤はテンプレートの境界近傍でモノマーの硬化を阻止してよい。光塩基発生剤は第２の波長λ2での照射に反応してよいが、第１の波長λ1での照射には不活性又は実質的に不活性である。さらに、第２の波長λ2は、第２の波長での照射がテンプレートとの境界のモノマーの表面近傍で最初に吸収されるように、かつ著しく深くまでは硬化液に浸透しないように選択されるべきである。例えば、いくつかの実施形態では、深紫外域の波長λ2を有する照射、すなわち約１９０〜２８０ｎｍの範囲の波長を有する照射に反応する塩基発生添加剤が使用されてよい。
【００６９】
一実施形態によれば、モノマー、光酸発生剤、光塩基発生剤を含んだ硬化液が基板上に堆積される。テンプレートがこの硬化液と接触される。次に、硬化液は実質的に同じ時間に第１の波長λ1と第２の波長λ2の光の放射線に曝露される。別の場合には、硬化液は第２の波長λ2の放射線に、次いで第１の波長λ1の放射線に曝露される。第２の波長λ2の放射線に硬化液を曝露することでテンプレートとの境界には過剰な塩基が発生する。過剰な塩基は第１の波長λ1の放射線への硬化液の曝露によって発生される酸を中和するように働き、これにより酸が硬化液を硬化させるのが阻止される。第２の波長λ2の放射線は硬化液への浸透深さが浅いので、その放射線によって発生される塩基はテンプレートとの境界でのあるいはテンプレートとの境界近傍での硬化液の硬化を阻止するだけである。この硬化液の残りは硬化液全体を浸透するより長い波長の放射線（λ1）への曝露によって硬化させられる。「Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｐｌａｎａｒ Ｓｕｒｆａｃｅｓ ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」と題された米国特許第６，２１８，３１６号は、このプロセスに関するさらなる詳細を記載しており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００７０】
別の実施形態では、硬化液は例えば深ＵＶ照射に曝露されたときに分解して、水素（Ｈ2）、窒素（Ｎ2）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、三酸化硫黄（ＳＯ3）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）、又はメタン（ＣＨ4）などの１つ又は複数のガスを発生する感光剤を含んでいる。硬化液を硬化させるために可視域又は近ＵＶ域などの第１の波長λ1での照射が用いられ、１つ又は複数の上記ガスを発生させるために深ＵＶ照射（λ2）を用いる。ガスの生成は硬化液とテンプレートとの間の境界近傍で局所圧力を発生させて硬化液からのテンプレートの分離を促進する。米国特許第６，２１８，３１６号はこのプロセスに関するさらなる詳細を記載しており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００７１】
別の実施形態では、硬化して光への曝露によって分解されるであろうポリマーを形成するモノマーで硬化液を構成させてもよい。一実施形態では、２重に置換された炭素のバックボーンを有するポリマーが基板上に堆積される。テンプレートを硬化液に接触させた後、硬化液は第１の波長λ1（例えば、４００ｎｍより大きい）の放射線と深いＵＶ範囲の第２の波長λ2の放射線に曝露される。第１の波長の放射線は硬化液を硬化させるように働く。硬化液が第２の波長λ2に曝露されると、置換された炭素原子に切断が生じる。深ＵＶ照射は硬化液に深く浸透しないので、ポリマーはテンプレートとの境界近傍で分解するだけである。この硬化液の分解された表面がテンプレートからの分離を促進する。ポリマーの光分解を促進する他の官能基を用いることもできる。米国特許第６，２１８，３１６号はこのプロセスのさらなる詳細を記載しており、参照により本明細書に組み込まれている。
【００７２】
種々の実施形態では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは光リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、イオンビーム・リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、超紫外線リソグラフィ、走査プローブ・リソグラフィ、集束イオン・ビーム・ミリング、干渉リソグラフィ、エピタキシャル成長法、薄膜堆積法、ケミカル・エッチング、プラズマ・エッチング、イオン・ミリング、反応性イオン・エッチング、又はそれらの組み合わせを含むがそれに限定されないプロセスを用いて製造される。パターン化されたテンプレートの製造方法は、参照により本明細書に組み込まれた、Ｖｏｉｓｏｎに付与された２００２年５月１日に出願され「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｔｅｍｐｌａｔｅ」と題された米国特許出願第１０／１３６，１８８号に記載されている。
【００７３】
一実施形態では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは活性化光に実質的に透過性である。テンプレートは下面を有する本体を含む。テンプレートは下面に本体の上面に向かって延びる複数の凹部をさらに含む。この凹部は任意の適切な寸法であってよいが、典型的には凹部の少なくとも一部は約２５０ｎｍより小さいフィーチャ・サイズを有する。
【００７４】
インプリント・リソグラフィ・プロセスに関しては、テンプレートの耐久性やその解放特性が懸念されるであろう。一実施形態では、テンプレートは石英から形成される。他の材料を用いてテンプレートが形成されてもよく、シリコン・ゲルマニウム・カーボン、窒化ガリウム、シリコン・ゲルマニウム、サファイヤ、ヒ化ガリウム、エピタキシャル・シリコン、ポリシリコン、ゲート酸化物、二酸化シリコン、又はそれらの組み合わせを含んでよいが、それに限定するものではない。テンプレートはアライメント・マークなどの検出可能なフィーチャを形成するのに用いられる材料を含んでもよい。例えば、検出可能なフィーチャはＳｉＯxから形成されてよい。ここでＸは２未満である。いくつかの実施形態では、Ｘは約１．５である。別の実施例では、検出可能なフィーチャはケイ化モリブデンから形成されてよい。ＳｉＯx及びケイ化モリブデンは共に、重合可能な液体を硬化させるのに用いられる光に対して光学的に透過性である。しかし、両材料は可視光に対しては実質的には不透明である。これらの材料を用いれば下の基板の硬化に干渉しないアライメント・マークをテンプレートの上に形成することが可能になる。
【００７５】
先に述べたように、テンプレートは表面処理物質を用いて処理されて、テンプレートの表面上に薄い層を形成する。表面処理プロセスは低い表面エネルギー・コーティングをもたらすように最適化される。このようなコーティングはインプリント・リソグラフィ用のインプリント・テンプレートを調製する際に使用される。処理されたテンプレートは未処理のテンプレートと比べ望ましい解放特性を有する。未処理のテンプレートの表面は約６５ダイン／ｃｍ以上の表面自由エネルギーを有する。本明細書に記載の表面処理手順は、高レベルの耐久性を呈する表面処理層をもたらす。この表面処理層の耐久性によって、表面処理層を交換しなくても非常に多くのインプリントにテンプレートを使用することが可能となる。いくつかの実施形態では、この表面処理層は２５℃で測定される下面の表面自由エネルギーを約４０ダイン／ｃｍより小さくなるまで低減させるか、あるいはいくつかの実施形態では約２０ダイン／ｃｍより小さくなるまで低減させる。
【００７６】
一実施形態では、表面処理層はアルキルシラン、フルオロアルキルシラン、又はフルオロアルキルトリクロロシランと水との反応産物から形成される。この反応はパターン化されたテンプレートの表面上にシリネートされたコーティング層を形成する。例えば、シリネート表面層はトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシランと水との反応産物から形成される。表面処理層は液相プロセス又は気相プロセスのいずれかを用いて形成されてよい。液相プロセスでは、基板は前駆物質や溶媒の溶液に浸漬される。気相では、前駆物質が不活性キャリアガスを用いて運ばれる。液相処理に用いるために純粋な無水溶媒を得ることは難しいことがある。処理中にバルク相に水が存在すると、結果として塊が堆積されてしまい、これはコーティングの最終的な品質又はカバレージに悪影響を及ぼすことになる。気相プロセスの一実施形態では、テンプレートは真空室に設置され、次に真空室をサイクルパージして過剰な水が除去される。しかし、吸収されたいくらかの水はテンプレートの表面上に残る。しかし、少量の水はコーティングを形成する表面反応を開始するのに必要であると考えられる。この反応は次式のように記載されてよい：
Ｒ−ＳｉＣｌ3＋３Ｈ2Ｏ => Ｒ−Ｓｉ（ＯＨ）3＋３ＨＣｌ
反応を促進するために、テンプレートは温度制御チャックを用いて所望の温度にされる。次に前駆物質が所定の時間の間反応室に供給される。テンプレート温度、前駆物質濃度、フロー・ジオメトリ等の反応パラメータは特定の前駆物質とテンプレート基板の組み合わせに調整される。このような条件を制御することによて、表面処理層の厚さが制御される。フィーチャ・サイズに対する表面処理層の干渉を最小にするために、表面処理層の厚さは最小値に維持される。一実施形態では、表面処理層の単層が形成される。
【００７７】
一実施形態では、テンプレートの下面上の凹部に関連する少なくとも２つの異なる深さが存在する。図２０Ａ、２０Ｂは２種類の深さを有する凹部でパターン化されたテンプレートの平面図と断面図をそれぞれ示す。図２０Ａ、２０Ｂを参照すると、テンプレートは１つ又は複数のパターニング領域４０１を含む。このような実施形態では、図２０Ｂに示すように、第１の比較的浅い深さがテンプレートのパターニング領域内の凹部と関連している。このパターニング領域はテンプレートのパターニング中に反復される領域を含む。このパターニング領域はテンプレートの端部４０７によって定められた領域内に設けられる。外側領域４０９は任意のパターニング領域の外端部からテンプレートの端部まで延びる領域として定められる。外側領域はパターニング領域内の凹部よりも実質的に大きい深さを有する。ここではテンプレートの周囲部は外側領域４０９によって限定されたパターニング領域として定められる。図２０Ａに示すように、４つのパターニング領域がテンプレートによって定められた領域内に設けられている。このパターニング領域は外側領域４０９によってテンプレートの端部４０７から分離されている。テンプレートの「境界部」はパターニング領域の端部４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ、４０３ｅ、４０３ｆ、４０３ｇ、４０３ｈによって定められている。
【００７８】
パターニング領域は境界領域４０５によって相互に分離されている。境界領域はパターニング領域の凹部よりも深いパターニング領域の間に設けられた凹部である。以下に記載するように、境界領域とパターニング領域は共にパターニング領域とパターニング領域の間の、すなわちパターニング領域の境界部を越える液体の流れをそれぞれ阻止する。
【００７９】
テンプレートのデザインは使用されるリソグラフィ・プロセスのタイプに基づいて選択される。例えば、ポジ型インプリント・リソグラフィ用のテンプレートは基板上の不連続な膜の形成に有利なデザインを有する。一実施形態では、図１５に示すように、テンプレート１２は１つ又は複数の構造体の深さがパターニング領域を形成するのに用いられる構造体の深さに比して比較的大きくなるように形成される。使用中、テンプレート１２は基板とは所望の離間した関係で置かれる。そのような実施形態では、テンプレート１２の下面５３６と基板２０との間の空隙（ｈ1）は、凹部表面５３４と基板との間の空隙（ｈ2）よりも著しく小さい。例えば、ｈ1は約２００ｎｍよりも小さく、ｈ2は約１０，０００ｎｍよりも大きいであろう。テンプレートが基板２０上の液体４０に接触すると、凹部表面５３４の下の領域を残して、下面５３６と基板２０との間の空隙を充填する（図１６に示す）。表面エネルギーと毛管力の組み合わせが大きな凹部からより狭い領域へと液体を導くと考えられる。ｈ1が小さくなるにしたがって、テンプレート１２によって液体に加わる力は下面５３６の下にある液体を引き出す毛細管力に勝ることがある。このような力は凹部表面５３４の下の領域へ液体を拡散することがある。液体が凹部５３２に拡散するのが阻止されるｈ1の最小値を、本明細書では「最小膜厚」と呼ぶ。さらに、ｈ1が大きくなると毛管力は小さくなり、最終的には液体はより深い凹部領域へ広がる。毛管力がより深い凹部領域への液体の流れを阻止するのに十分なｈ1の最大値は、本明細書では「最大膜厚」と呼ぶ。
【００８０】
図１７、１８に示すように、種々の実施形態では、テンプレート１２は基板２０上に置かれた硬化液がテンプレート１２の境界部４１２を超えて流れるのを阻止するように形成される。図１７に示した一実施形態では、高さｈ1は基板２０から浅い凹部の表面５５２までである。浅い凹部の表面５５２はテンプレート１２の境界部まで延びている。したがって、テンプレートの端部が高さｈ2を形成し、高さｈ1と比較して事実上無限である。図１８に示した一実施形態では、深い凹部がテンプレート１２の外端部に形成されている。高さｈ2は基板２０から深い凹部の表面５５４までである。ここでも高さｈ1は基板２０から浅い凹部の表面５５２までである。いずれの実施形態においても、高さｈ2は高さｈ1よりも著しく大きい。高さｈ1が十分に小さい場合、硬化液が塗布される間、活性化光硬化液はテンプレート１２と基板２０との間の空隙に残ったままになる。深い凹部部分は、ここに記載したようなステップ・アンド・リピート・プロセスにおける液体の閉じ込めに特に有用である。
【００８１】
一実施形態では、テンプレート１２及び基板２０は各々１つ又は複数のアライメント・マークを有している。アライメント・マークを用いてテンプレート１２と基板２０が位置合わされる。例えば、アライメント・マークの整列のために、１つ又は複数の光学結像デバイス（例えば、顕微鏡、カメラ、イメージング・アレイ等）を用いる。
【００８２】
一実施形態では、テンプレートのアラインメント・マークは活性化光に対して実質的に透過性である。別の場合には、アライメント・マークはアライメント・マーク検出光に対して実質的に不透明である。本明細書で用いるように、アライメント・マーク検出光や他の測定及び解析プロセスのための光は、「解析光」と呼ばれる。一実施形態では、解析光は可視光及び／又は赤外光を含むがこれに限定するものではない。アライメント・マークは本体の材料とは異なる材料から形成されてよい。例えば、アライメント・マークはＳｉＯX、ただし、Ｘは約１．５、から形成されてよい。別の実施形態では、アライメント・マークはケイ化モリブデンから形成されてよい。別の場合には、アライメント・マークは本体の表面にエッチングされた複数のラインを含んでよい。このラインは活性化光を実質的に散乱させるが、解析光下で解析可能なマークを作るように構成される。
【００８３】
種々の実施形態では、上記のような１つ又は複数の深い凹部はテンプレートの本体を完全に突き抜けてテンプレート内に開口部を形成する。そのような開口部の１つの利点は、各開口部において高さｈ2がｈ1に対して非常に大きいものであることを事実上保証することである。さらに、いくつかの実施形態では、加圧ガス又は真空がその開口部に加えられてよい。液体を硬化後に、加圧ガス又は真空が１つ又は複数の開口部に加えられてもよい。例えば、硬化後に加圧ガスが、硬化した液体からテンプレートを分離するのを助ける剥離や引っ張り工程の一部として加えらる。
【００８４】
一実施形態では、１つ又は複数のアライメント・マークをパターン化されたテンプレート内に形成してもよい。本明細書に記載するように、テンプレート内に形成されたアライメント・マークを用いて基板上のパターン化された領域に対してテンプレートを整列させてもよい。アライメント・マークを含んだテンプレートの一実施形態を図４５に示す。パターン化されたテンプレート４５００はパターニング領域４５１０、アライメント・マーク４５２０、アライメント・マーク・パターニング領域４５３０を含む。アライメント・マーク４５２０は境界４５４０、４５４２によってパターニング領域４５１０、４５１２からそれぞれ分離されている。境界４５４０、４５４２はアライメント・マークの深さより実質的に大きい深さを有する。図４５に示すように、テンプレート４５００が活性化光硬化液４５６０と接触されると、液体がパターニング領域４５１０、４５１２に広がるが、境界によってアライメント・マーク４５２０の領域に広がるのは阻止される。
【００８５】
活性化光硬化液がアラインメント領域に入らないようにしておくことによって、アラインメント測定が行われるときに利点が提供される。典型的なアラインメントの手順の間に、光学的測定がテンプレートを通って下の基板アラインメント・マーク（例えば、アラインメント・マーク４５５０）まで行われて、アラインメント・マークがあっているか否かを決定する。アラインメント測定の間にテンプレートと基板との間に液体が存在すると、光学的測定に干渉する可能性がある。典型的には、液体の屈折率はテンプレート材料に実質的に類似している。液体がアラインメント領域に入らないようにしておくことによって、光学的アラインメント技術を単純化することができ、アラインメント・システムの光学的必要条件は少なくなる。
【００８６】
テンプレートが基板上に形成される複数の層の１つをインプリントするのに使用されるとき、テンプレートは下の基板と整列させるためのアライメント・マークだけでなくアラインメント・パターニング領域も含むことが有利である。図１０に示すように、アライメント・マーク・パターニング領域４５３０は塗布された活性化光硬化液の一部と接触する。硬化中、アライメント・マーク・パターニング領域４５３０によって定められたアライメント・マークが硬化層内にインプリントされる。次のプロセス中、アライメント・マーク・パターニング領域４５３０で形成されたアライメント・マークを用いて基板に対するテンプレートの整列が支援される。
【００８７】
上記のインプリント・リソグラフィ・システムは以下の代替実施形態に応じて変形される。記載した代替実施形態のいずれも単独でか、あるいは組み合わされて本明細書に記載の他のシステムに結合させることができる。
【００８８】
上記のように、インプリント・ヘッドは基板に対するテンプレートの「受動的」方向付けを可能にする高精度方向付けシステムを備える。別の実施形態では、高精度方向付けシステムはたわみアームに結合されたアクチュエータを備えている。このアクチュエータは高精度方向付けシステムの「能動的」制御を可能にする。使用中、ユーザ又はプログラマブル・コントローラは基板に対するテンプレートも方向付けを監視する。次に、ユーザ又はプログラマブル・コントローラはアクチュエータを操作することによって基板に対するテンプレートの方向付けを修正する。アクチュエータが動くことによって、たわみアームの動作がテンプレートの方向付けを修正する。このようにして、基板に対するテンプレートの微細な位置決めの「能動的」制御を行うことができる。ある能動的高精度方向付けシステムが、参照によって本明細書に組み入れた、２００１年８月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｇａｐ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｂｅｔｗｅｅｎ ａ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｔｅｍｐｌａｔｅ ａｎｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」と題された米国特許出願第０９／９２０，３４１号にさらに記載されている。
【００８９】
代替実施形態では、上記のように、インプリント・ヘッドは事前較正システムを備えている。事前較正システムは図２１に示すようなたわみリング３１２４を備える。高精度方向付けシステムの代わりに、テンプレート支持システム３１２５が事前較正リングに結合されている。高精度方向付けシステムとは対照的に、テンプレート支持システム３１２５は実質的に剛性があり、コンプライアンスでない部材３１２７から形成されている。これらの部材はテンプレート支持体３１３０内に配置されたテンプレート３７００に実質的に剛性のある支持を提供する。この実施形態では、高精度方向付けがテンプレート支持体の代わりにモーション・ステージを用いて行われる。
【００９０】
これまで記載した実施形態では、インプリント・ヘッド３１００は本体に固定位置で結合されている。別の実施形態では、図２２に示すように、インプリント・ヘッドをＸ−Ｙ平面に沿って移動させるモーション・システムに、インプリント・ヘッド３１００を取り付けてもよい。インプリント・ヘッド３１００は本明細書の実施形態のいずれか１つに記載したようなパターン化されたテンプレートを支持するように構成される。インプリント・ヘッド３１００はインプリント・ヘッド・チャック３１２１とインプリント・モーション・ステージ３１２３を備えたモーション・システムに結合されている。インプリント・ヘッド３１００はインプリント・ヘッド・チャック３１２１に取り付けられている。インプリント・ヘッド・チャックはインプリント・モーション・ステージ３１２３とともにＸ−Ｙ平面に沿ってインプリント・ヘッドを移動させる。その際、機械的又は電磁的モーション・システムが使用される。電磁システムは磁石の使用によって、インプリント・チャックのＸ−Ｙ平面動きを発生させる。一般に、電磁システムは永久磁石と電磁磁石をインプリント・モーション・ステージ３１２３とインプリント・ヘッド・チャック３１２１に組み込んでいる。これら磁石の引力は、インプリント・ヘッド・チャック３１２１とインプリント・モーション・ステージ３１２３との間の空気のクッションによって克服され、「空気軸受」を生じさせる。インプリント・ヘッド・チャック、故にインプリント・ヘッドは空気のクッション上でＸ−Ｙ平面に沿って移動させられる。電磁Ｘ−Ｙモーション・ステージが、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ」と題された米国特許第６，３８９，７０２号に記載されており、本明細書に参照によって組み入れている。機械的モーション・システムでは、インプリント・ヘッド・チャックがモーション・ステージに取り付けられる。次に、モーション・ステージは種々の機械的手段を用いることにより移動させられて、Ｘ−Ｙ平面に沿ってインプリント・ヘッド・チャックの位置を、故にインプリント・ヘッドを修正する。この実施形態では、本明細書に記載されるように、インプリント・ヘッドは受動的コンプライアント高精度方向付けシステム、作動高精度方向付けシステム、又は剛性のあるテンプレート支持システムを備えてよい。
【００９１】
インプリント・ヘッド３１００が移動支持体に結合させられ、基板が静止支持体に取り付けられてよい。したがって、代替実施形態では、インプリント・ヘッド３１００は本明細書に示したようなＸ−Ｙ軸モーション・ステージに取り付けられている。基板は実質的に静止状態の基板支持体に取り付けられる。静止基板支持体を図４０に示す。本静止基板支持体３６４０はベース３６４２と基板チャック３６４４を備えている。基板チャック３６４４はインプリント・リソグラフィ・プロセスの間基板を支持するように構成されている。基板チャックは基板チャックに基板を保持するために任意の適切な手段を用いることができる。一実施形態では、基板チャック３６４４は基板に真空を適用して基板チャックに基板を結合させる真空システムを備える。基板チャック３６４４はベース３６４２に結合されている。ベース３６４２はインプリント・リソグラフィ・システムの支持体３９２０に結合されている（図１を参照）。使用中、静止基板支持体３６４０は支持体３９２０上の固定位置に止まり、インプリント・ヘッドの位置が基板の様々な部分に接近するように変えられる。
【００９２】
モーション・ステージにインプリント・ヘッドを結合することによって、基板がモーション・ステージ上にある技術に比べて利点が提供される。モーション・ステージは一般に空気軸受に依存してモーション・ステージの実質的に摩擦のない動作を可能にする。一般に、モーション・ステージはＺ軸に沿って加わる大きな圧力を受け入れるように設計されていない。圧力がＺ軸に沿ってモーション・ステージ・チャックに加わると、モーション・ステージ・チャックの位置はこの圧力に応答して僅かに変動する。ステップ・アンド・リピート・プロセスの間、基板の面積よりも小さい面積を有するテンプレートを用いて複数のインプリント領域が形成される。基板モーション・ステージはより大きい基板を収容するためにテンプレートと比べ比較的大きい。テンプレートが中心をずれた場所で基板モーション・ステージと接すると、モーション・ステージは傾いて圧力の増大に順応する。この傾斜は、確実に適切に整列させられるように、インプリント・ヘッドを傾けることで補償される。しかし、インプリント・ヘッドがモーション・ステージに結合されている場合、Ｚ軸に沿った力のすべては、インプリントが行われる基板上の場所に関係無くテンプレートの上に集まる。これによって整列が一段と容易になり、またシステムのスループットも増大するであろう。
【００９３】
一実施形態では、基板チルト・モジュールが図３８に示すような基板支持体内に形成される。基板支持体３６５０は基板チルト・モジュール３６５４に結合された基板チャック３６５２を備えている。基板チルト・モジュール３６５４はベース３６５６に結合されている。一実施形態では、ベース３６５６は基板支持体のＸ−Ｙ動きを可能にするモーション・ステージに結合される。別の場合には、基板支持体がインプリント・システムに固定位置で取り付けられるように、ベース３６５６が支持体（例えば、３９２０）に結合される。
【００９４】
基板チャック３６５２は基板チャックに対して基板を保持するための任意の手段を用いることができる。一実施形態では、基板チャック３６５４は基板に真空を適用して基板チャックに基板を結合させる真空システムを備えている。基板チルト・モジュール３６５４はたわみリング支持体３６６０に結合されたたわみリング３６５８を備えている。複数のアクチュエータ３６６２がたわみリング３６５８とたわみリング支持体３６６０に結合されている。アクチュエータ３６６２は、たわみリング３６５８の傾斜を変動させるように操作される。一実施形態では、アクチュエータは手動あるいは自動的に操作される差動歯車機構を用いる。代替実施形態では、アクチュエータは偏心ローラ機構使用する。偏心ローラ機構は一般に、差動歯車機構よりも大きな垂直剛性を基板支持体に提供する。一実施形態では、基板チルト・モジュールはテンプレートが約１ポンド〜約１０ポンドの力を基板上に配置された液体に印加するときに基板の傾きを阻止する剛性を有する。特定的には、基板チルト・モジュールは、最大で１０ポンドの圧力がテンプレート上の液体を通して基板に加わるときに、僅か５マイクロ・ラジアンだけ傾斜するように構成されている。
【００９５】
使用中、基板チャックに結合されたセンサを用いて基板の傾斜が決定される。基板の傾斜はアクチュエータ３６６２によって調整される。このようにして、基板の傾斜の補正を行うことができる。
【００９６】
基板チルト・モジュールは高精度方向付けシステムを備えてもよい。高精度方向付けシステムを備えた基板支持体を図３９に示す。高精度方向付けの制御を達成するために、たわみリング３６５８は基板チャック３６５２が配設される中心凹部を含む。その中心凹部の深さは、基板チャック３６５２上に設けられた基板の上面がたわみリング３６５８の上面と等しい高さになるようなものである。高精度方向付けはアクチュエータ３６６２を用いて行うことができる。高精度方向付けはナノメートル範囲の動作の制御が可能であるアクチュエータ３６６２を用いて行われる。別の場合には、高精度方向付けは受動的に行うことができる。アクチュエータは実質的にコンプライアンスである。アクチェータのコンプライアンスにより、基板はテンプレートが基板上に配置された液と接触されるときに傾斜の変動に対する自己補正ができる。たわみリングと実質的に等しい高さに基板を配置することによって、使用中に高精度方向付けが基板−液境界において行われるであろう。アクチュエータのコンプライアンスはこのようにして基板の上面に伝えられて基板の高精度方向付けを可能にする。
【００９７】
上記のシステムは、活性化光硬化液が基板と、その基板上に分配され、かつ基板とテンプレートが相互に近接するようにされるシステムとして構成されている。しかし、上記システムは活性化光硬化液を基板よりはむしろテンプレートに塗布できるように変形されてよいことを理解すべきである。そのような実施形態では、テンプレートは基板の下に配置される。図４１はテンプレートが基板の下に配置されるように構成されたシステム４１００の一実施形態の略図を示している。システム４１００はインプリント・ヘッド４１１０とそのインプリント・ヘッド４１１０の上に配置された基板支持体４１２０を備える。インプリント・ヘッドはテンプレート３７００を保持するように構成されている。インプリント・ヘッドは本明細書に記載の任意のインプリント・ヘッドとデザインの点で類似している。例えば、インプリント・ヘッド４１１０は本明細書に記載したような高精度方向付けシステムを備えている。インプリント・ヘッドはインプリント・ヘッド支持体４１３０に結合されている。インプリント・ヘッドは固定位置に結合され、使用中は実質的に静止したままである。別の場合には、インプリント・ヘッドは使用中にインプリント・ヘッド４１３０のＸ−Ｙ平面動きを可能にするモーション・ステージ上に設置されてもよい。
【００９８】
インプリントされる基板は基板支持体４１２０上に設置される。基板支持体４１２０は本明細書に記載の任意の支持体と類似するデザインを有する。例えば、基板支持体４１２０は本明細書に記載したような高精度方向付けシステムを備えている。基板支持体４１２０は支持体４１４０に固定位置で結合され、使用中は実質的に静止したままである。別の場合には、基板支持体４１２０は使用中に基板支持体のＸ−Ｙ平面動きを可能にするモーション・ステージ上に設置されてもよい。
【００９９】
使用中、活性化光硬化液はインプリント・ヘッド内に配設されたテンプレート３７００上に置かれる。このテンプレートは実行される操作の種類に応じてパターン化されたものか、あるいは平面であってよい。パターン化されたテンプレートは本明細書に記載したようなポジ型、ネガ型、さらにはポジ型とネガ型の組み合わせのインプリント・リソグラフィ・システムに使用されるように構成される。
【０１００】
典型的なインプリント・リソグラフィ・プロセスを図２３Ａ〜２３Ｆに示す。図２３Ａに示すように、テンプレート１２はテンプレート１２と基板２０との間に空隙が形成されるように基板２０とは離れた関係で位置している。テンプレート１２は１つ又は複数の所望のフィーチャを設けた表面を含む。このテンプレートはパターニング中に基板２０まで移動される。ここで使用されるように「フィーチャ・サイズ」とは一般に所望のフィーチャの幅、長さ、及び／又は深さを意味する。種々の実施形態では、所望のフィーチャはテンプレートの表面上に形成される凹部又は導通パターンとしてテンプレート１２の表面上に設けられる。テンプレート１２の表面１４は、テンプレートの表面エネルギーを下げ、かつ基板２０からのテンプレート１２の分離を支援する薄層１３を用いて処理されている。テンプレートのための表面処理層は記載されている。
【０１０１】
一実施形態では、基板２０に対して所望の位置にテンプレート１２を移動させる前に物質４０が基板２０上に配置される。物質４０はテンプレート１２の所望のフィーチャの形状に従う硬化液である。一実施形態では、物質４０は高温を使用せずに空隙３１の空間を少なくとも部分的に充填する低粘度の液体である。低粘度の液体はテンプレートと基板との間の空隙を高圧を必要とせずに閉じることが可能である。ここで用いられるように「低粘度の液体」とは、約２５℃で約３０センチポアズの粘度を有する液体を意味する。物質４０の適切な選択に関するさらなる詳細を以下で考察する。テンプレート１２は硬化液４０と相互に作用して液体を所望の形状にする。例えば、硬化液４０は図２３Ｂに示したようなテンプレート１２の形状に従う。テンプレート１２と基板２０との間に所望の空隙距離を作るようにテンプレート１２の位置を調整する。同様に、基板１２に対してテンプレート１２が適切に整列させられるように、テンプレート１２の位置を調整する。
【０１０２】
テンプレート１２を適切に載せた後、物質４０を硬化させて基板上にマスク層４２を形成する。一実施形態では、物質４０は活性化光３２を用いて硬化されてマスク層４２を形成する。テンプレート１２を通して活性化光を加えて液体を硬化させる工程を図２３Ｃに示す。図２３Ｄに示すように、液体が実質的に硬化された後、テンプレート１２がマスク層４２から除去され、基板２０の表面上に硬化されたマスク層が残る。マスク層４２はテンプレート１２のパターンと相補的なパターンである。マスク層４２は１つ又は複数の所望のフィーチャの間に「ベース層」（「残留層」とも呼ばれる）を含んでいる。所望のフィーチャが基板２０の表面から剪断あるいは亀裂無くもとの状態のまま残るように、テンプレート１２のマスク層４２からの分離が行われる。インプリント後の基板２０からのテンプレート１２の分離を以下に記載する。
【０１０３】
マスク層４２は様々な方法で使用される。例えば、いくつかの実施形態では、マスク層４２は機能層である。そのような実施形態では、硬化液４０は導電層、半導体層、誘電体層、及び／又は所望の機械的又は光学的特性を有する層を形成するように硬化可能である。別の実施形態では、基板２０をさらに加工するときに基板２０の一部を覆うために、マスク層４２を使用することもできる。例えば、マスク層４２を用いて材料堆積プロセス中に基板の特定の部分への材料の堆積を阻止する。同様に、マスク層４２は基板２０をエッチングするためのマスクとしても用いらる。マスク層４２のさらなる説明を簡単にするために、エッチング・プロセス用のマスクとしてのその使用のみを以下に記載する。しかし、本明細書に記載の実施形態のマスク層は先に述べたような様々なプロセスで使用される。
【０１０４】
エッチング・プロセスに使用する場合、図２３Ｅに示すように、基板２０の部分がマスク層４２を通して露出されるまで、エッチング・プロセスを用いてマスク層４２をエッチングする。すなわち、このベース層の部分がエッチングで取り除かれる。マスキング層４２の部分４４は、基板２０の部分のエッチングを阻止するのに使用されるように基板２０上に残される。マスク層４２のエッチングが完了した後、知られているエッチング・プロセスを用いて基板２０をエッチングする。マスク層４２の部分４４の下の基板２０の部分は、基板２０の露出部分がエッチングされる間、実質的にエッチングされない。このようにして、テンプレート１２のパターンに相当するパターンが基板に転写される。図２３Ｆに示すように、パターン化された基板２０を残した状態でマスク層４２の残りの部分４４が除去されてよい。
【０１０５】
図２４Ａ〜２４Ｄは転写層を用いたインプリント・リソグラフィ・プロセスの一実施形態を示す。転写層１８が基板２０の上面に形成される。転写層１８は下の基板２０及び／又は硬化液４０から形成されたマスク層とは異なるエッチング特性を有する材料から形成される。すなわち、各層（例えば、転写層１８、マスク層、及び／又は基板２０）は他の層に対して少なくとも多少選択的にエッチングされる。
【０１０６】
転写層１８の表面上に硬化液を堆積させ、図２３Ａ〜２３Ｃに関して記載したマスク層を硬化させることによって、マスク層４２が転写層１８の上に形成される。マスク層４２は転写層１８をエッチングするためのマスクとして使用される。図２４Ｂに示すように、転写層１８の部分がマスク層４２を通して露出されるまで、エッチング・プロセスを用いてマスク層４２がエッチングされる。マスク層４２の部分４４は転写層１８上に残り、転写層の一部のエッチングを阻止するために用いられる。マスク層４２のエッチングが完了した後、転写層１８が知られているエッチング・プロセスを用いてエッチングされる。マスク層４２の部分４４の下に配置された転写層１８の部分は、転写層１８の露出部分がエッチングされる間、実質的にエッチングされない。このようにして、マスク層４２のパターンが転写層１８内に複製される。
【０１０７】
図２４Ｃでは、部分４４と転写層１８のエッチングされた部分は共に、基板２０のそれらの下にある部分のエッチングを阻止するのに使用されるマスク・スタック４６を形成している。基板２０のエッチングは知られているエッチング・プロセス（例えば、プラズマ・エッチング・プロセス、反応性イオン・エッチング・プロセス等）を用いて行われてよい。図２４Ｄに示すように、このマスク・スタックは下にある基板２０の部分のエッチングを阻止する。基板２０の露出部分のエッチングは所定の深さに達するまで継続される。基板２０をエッチングするためのマスクとしてマスク・スタックを用いることの利点は、組み合わされた積層が高アスペクト比のマスク（すなわち、幅よりも高さが大きいマスク）を形成することにある。高アスペクト比のマスク層はエッチング・プロセス中にマスク部分のアンダーカットを阻止するのに望ましい。
【０１０８】
図２３Ａ〜２３Ｆと図２４Ａ〜２４Ｄに示したプロセスはネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの実施形態である。本明細書で用いるように「ネガ型インプリント・リソグラフィ」プロセスとは一般に、硬化液が硬化前にテンプレートのトポグラフィに従うプロセスを意味する。すなわち、テンプレートのネガ像が硬化された液体内に形成される。これらの図に示すように、テンプレートの凹部でない部分がマスク層の凹状部分になる。したがって、テンプレートはマスク層に形成するパターンのネガ像を表すパターンを有するように設計される。
【０１０９】
本明細書で用いられるように、「ポジ型インプリント・リソグラフィ」プロセスとは一般に、マスク層内に形成されたパターンがテンプレートのパターンの鏡像であるプロセスを意味する。以下にさらに記載するように、テンプレートの凹部でない部分がマスク層の凹部でない部分となる。
【０１１０】
典型的なポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスを図２５Ａ〜２５Ｄに示す。図２５Ａに示すように、テンプレート１２はテンプレート１２と基板２０との間に空隙が形成されるように基板２０とは離間した状態で位置している。テンプレート１２の表面は、テンプレートの表面エネルギーを下げ、かつ硬化したマスク層からのテンプレート１２の分離を支援する薄い表面処理層１３を用いて処理されている。
【０１１１】
硬化液４０が基板２０の表面に置かれる。テンプレート１２が硬化液４０と接触させられる。図２５Ｂに示すように、硬化液がテンプレートの下面と基板との間の空隙を充填する。ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスとは対照的に、硬化液４０はテンプレートの凹部の少なくとも一部分の実質的に下にある基板の領域領域には存在しない。したがって、硬化液４０はテンプレート１２の凹部の少なくとも一部分の場所によって定められた基板の上に不連続な膜として維持される。テンプレート１２が適切に配置された後、硬化液４０は硬化させられて基板上にマスク層４２を形成する。図２５Ｃに示すように、基板２０の表面上に硬化したマスク層を残した状態で、マスク層４２からテンプレート１２を除去する。マスク層４２はテンプレート１２のパターンと相補的なパターンを有する。
【０１１２】
基板２０の部分をエッチングされるのを阻止するためにマスク層４２を使用する。マスク層４２の形成が完了した後、基板２０は知られているエッチング・プロセスを用いてエッチングされる。図２５Ｄに示すように、マスク層４２の部分の下に配置された基板２０の部分は、基板２０の露出部分がエッチングされる間、実質的にエッチングされないままである。このようにして、テンプレート１２のパターンが基板２０内に複製される。マスク層４２の残りの部分を除去してパターン化された基板２０が形成される。
【０１１３】
図２６Ａ〜２６Ｃは転写層を用いたポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの一実施形態を示す。転写層１８は基板２０の上面に形成される。転写層１８は下にある転写層及び／又は基板２０とは異なるエッチング特性を有する材料から形成される。転写層１８の表面に硬化液を堆積させ、かつ図２５Ａ〜２５Ｃに関して記載したようにマスク層を硬化させることによって、マスク層４２が転写層１８の表面上に形成される。
【０１１４】
マスク層４２は転写層１８をエッチングするためのマスクとして用いられる。マスク層４２は転写層１８の一部のエッチングを阻止する。転写層１８は知られているエッチング法を用いてエッチングされる。マスク層４２の下に配置された転写層の部分は転写層１８の露出部分がエッチングされている間、実質的にエッチングされないまま残る。このようにして、マスク層４２のパターンが転写層１８内に複製される。
【０１１５】
図２６Ｂでは、マスク層４２と転写層１８のエッチングされた部分が一緒に、下にある基板２０の部分のエッチングを阻止するのに使用されるマスク・スタック４６を形成している。基板２０のエッチングは知られているエッチング・プロセス（例えば、プラズマ・エッチング・プロセス、反応性イオン・エッチング・プロセス等）を用いて行われる。図２６Ｃに示すように、このマスク・スタックは下にある基板２０の部分のエッチングを阻止する。基板２０の露出部分のエッチングは所定の深さに達するまで継続される。
【０１１６】
一実施形態では、ある工程はポジ型及びネガ型インプリント・リソグラフィを組み合わせることができる。組み合わされたポジ型及びネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセス用のテンプレートはポジ型リソグラフィに適切な凹部及びネガ型リソグラフィに適切な凹部を含む。例えば、組み合わされたポジ型及びネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセス用のテンプレートの一実施形態を図２７Ａに示す。図２７Ａに示すように、テンプレート１２は下面５６６、少なくとも１つの第１の凹部５６２、及び少なくとも１つの第２の凹部５６４を含む。第１の凹部５６２はテンプレートが硬化液と接触するときに硬化液４０の不連続な部分を形成するように構成される。第１の凹部の高さ（ｈ2）は第２の凹部の高さ（ｈ1）よりもかなり高い。
【０１１７】
典型的な組み合わせたインプリント・リソグラフィ・プロセスを図２７Ａ〜２７Ｄに示す。図２７Ａに示すように、テンプレート１２はテンプレート１２と基板２０との間に空隙が形成されるように基板２０とは離間した状態で位置している。テンプレート１２の少なくとも下面５６６は、テンプレートの表面エネルギーを下げ、かつ硬化したマスク層からのテンプレート１２の分離を支援する薄い表面層（図示せず）を用いて処理される。さらに、第１の凹部５６２及び／又は第２の凹部５６４の表面をその薄い表面処理層を用いて処理してもよい。
【０１１８】
硬化液４０が基板２０の表面上に配置される。テンプレート１２を硬化液４０と接触させる。図２７Ｂに示すように、この硬化液はテンプレート５６６の下面と基板２０との間の空隙を充填する。硬化液４０は第１の凹部５６２も充填する。しかし、硬化液４０は第２の凹部５６４のほぼ下にある基板の領域には存在しない。したがって、硬化液は第１の凹部５６２によって形成されたパターンに相当する表面トポグラフィを含んだ基板上に不連続な膜として維持される。テンプレート１２が適切に配置された後、硬化液４０を硬化させて基板上にマスク層４２を形成する。図２７Ｃに示すように、基板２０の表面上に硬化したマスク層を残した状態で、マスク層４２からテンプレート１２を除去する。マスク層４２はネガ型インプリント・リソグラフィによって形成されるマスクに類似する領域５６８を含んでいる。さらに、マスク層４２はマスク材料を含まない領域５６９をも含む。
【０１１９】
一実施形態では、マスク層４２は下の基板と同一か又は類似するエッチング速度を有する材料から構成される。エッチング・プロセスをマスク層４２に適用してマスク層と基板が実質的に同じエッチング速度で除去される。このようにして、図２７Ｄに示すように、テンプレートの多層パターンが基板に転写される。このプロセスは他の実施形態に記載したような転写層を用いて行われてもよい。
【０１２０】
ポジ型及びネガ型のリソグラフィの組み合わせはテンプレートの複数の領域をパターン化するのにも有用である。例えば、基板はパターン化を必要とする複数の領域を含む。図２７Ｃに示すように、複数の深さの凹部を有するテンプレートは間にある「境界」領域５６９を有する２つのパターニング領域５６８を含む。境界領域５６９はテンプレートのパターニング領域を越える液体の流れを阻止する。
【０１２１】
本明細書に用いられるように、「ステップ・アンド・リピート」プロセスとは基板よりも小さいテンプレートを用いて基板上に複数のパターニング領域を形成することを意味する。ステップ・アンド・リピート・インプリント・プロセスは、基板の一部分の上に光硬化液堆積させ、基板の以前のパターンに硬化した液体内のパターンを整列させ、液体にテンプレートを押しつけ、この液体を硬化させ、かつ硬化した液体からテンプレートを分離する工程を含む。基板からのテンプレートの分離によりテンプレートのトポグラフィの像を硬化した液体内に残す。このテンプレートは基板の総表面積よりも小さいので、基板の一部分のみがパターン化された硬化液を含む。このプロセスの「反復」部分は基板の異なる部分の上に光硬化液を堆積させる工程を含む。次に、パターン化されたテンプレートが基板と整列させられ、硬化した液体と接触させられる。硬化液を、活性化光を用いて硬化させて、硬化した液体の第２の領域を形成する。このプロセスは基板の大半がパターン化されるまで連続的に反復される。ステップ・アンド・リピート・プロセスはポジ型、ネガ型、又はポジ型／ネガ型インプリント・プロセスと共に用いることができる。ステップ・アンド・リピート・プロセスは本明細書に記載の装置の任意の実施形態を用いて行われてもよい。
【０１２２】
ステップ・アンド・リピート・インプリント・プロセスは他の技術よりも多数の利点を提供する。本明細書に記載のステップ・アンド・リピート・プロセスは低粘度の光硬化液及び剛性のある透過性テンプレートを使用するインプリント・リソグラフィに基づいている。テンプレートは液体活性化光及びアライメント・マーク検出光に対して透過性であるので、層対層整列の潜在能力が提供される。多層デバイスの生産規模のインプリント・リソグラフィにとっては、非常に高い分解能の層対層アラインメント（例えば、最小加工寸法（ＭＦＳ）の１／３ほどの低さ）を有することが有利である。
【０１２３】
テンプレートを作成する際に歪み誤差の種々の原因が存在する。ステップ・アンド・リピート・プロセスは、所定のステップの間に基板の一部分のみが加工される。各ステップ中に加工された場所の寸法はＭＦＳの１／３より小さいパターンの歪みを有するように十分小さくあるべきである。これは高分解能のインプリント・リソグラフィのステップ・アンド・リピート・パターニングを必要とする。これは大半の光学リソグラフィ・ツールがステップ・アンド・リピート・システムである理由である。また、先に考察したように、低いＣＤ変動及び欠陥の検査／修復の必要性があるために、小さい場所を加工することを支持する。
【０１２４】
プロセス・コストを低く維持するために、リソグラフィ装置が十分高いスループットを有することが重要である。スループット要件はフィールド毎に許容されるパターン化時間に厳しい制限を設ける。光硬化可能な低粘度の液体はスループットの観点から魅力的である。このような液体は非常に早く移動してテンプレートと基板との間の空隙を適切に充填し、リソグラフィ能力はパターンに依存しない。この結果得られる低圧力、室温のプロセスは高スループットに適切なと同時に層対層の整列の利点を維持している。
【０１２５】
先行発明は低粘度の光硬化液のパターニングに注目しているが、それらはステップ・アンド・リピート・プロセスに対するパターニングに注目してはいない。フォトリソグラフィのほかホット・エンボシングにおいても、膜はそのパターニングに先立って基板の上にスピン・コーティングされ、硬く焼き付けられる。そのようなアプローチが低粘度の液体と共に使用される場合、大きな３つの問題が存在する。低粘度の液体はディウェット(dewet)し易く、連続した膜の形態で留まることができないので、スピン・コートし難い。また、ステップ・アンド・リピート・プロセスではこの液体は蒸発にさらされ、これによりテンプレートが基板上でステップ・アンド・リピートされているときに基板の上に残される液体の量が変動することになる。最終的に、全体的な光の照射がパターン化されている特定の場所を越えて散乱し易くなる。これは次の場所の不完全な硬化を起こし易く、これによってインプリントの前に液体の流動性が影響を受ける。１つの場所を同時に、単一の場所に適切な液体を基板の上に分配するというアプローチが、上記の３つの問題を解決するであろう。しかし、基板上の使用可能な領域の損失を回避するには、液体をその特定の場所に限定することが重要である。
【０１２６】
一般に、リソグラフィはデバイスの生産に使用される多数の単位工程の１つである。特に多層デバイスでは、これらすべてのプロセスのコスト的には、次のパターンに干渉することなくパターニング領域を相互にできるだけ近接して設けることが非常に望ましい。このことは使用可能な領域を、故に基板の使用を効果的に最大にする。また、インプリント・リソグラフィは様々なレベルの同じデバイスが様々なリソグラフィ技術から製造される他の種類の（光学リソグラフィなどの）リソグラフィと共に「ミックス・アンド・マッチ」モードで使用される。インプリント・リソグラフィ・プロセスを他のリソグラフィ技術に適合させることは有利である。境界領域は基板上の２つの近接するフィールドを分離する領域である。最新の光学リソグラフィ・ツールでは、この境界領域は５０〜１００μ程度である。境界領域の大きさは典型的にはパターン化された領域を分離するのに使用されるブレードの大きさによって制限される。この小さな境界は個々のチップをダイシングするダイシング・ブレードが薄くなるほど小さくなる。この厳しい境界寸法要件を満たすために、パターニング領域から排除される過剰な液体の場所は十分に制限され、かつ反復可能であるべきである。このようにして、表面エネルギー、境界エネルギー、Ｈａｍａｃｋｅｒ定数、ファンデルワールス力、粘度、密度、不透明度等を含むがこれに限定されない、システムの物理的特性に影響を及ぼすテンプレート、基板、液体、他の任意の材料を含む個々の構成要素が再現可能なプロセスを適切に処理するように設計される。
【０１２７】
先に考察したように、不連続な膜は適切にパターン化されたテンプレートを用いて形成される。例えば、境界領域を定める高アスペクト比を有するテンプレートは境界領域を越える液体の流れを阻止する。境界領域内の阻止は多数の要因によって左右される。先に考察したように、テンプレートのデザインは液体の閉じ込めに大きな役割を果たす。さらに、テンプレートを液体に接触させるプロセスは液体の閉じ込めにも影響を及ぼす。
【０１２８】
図１９Ａ〜Ｃは不連続な膜が表面上に形成されるプロセスの断面図を示す。一実施形態では、図１９Ａに示すように、硬化液４０は線のパターンとして、あるいは液滴として基板２０の上に分配される。したがって、硬化液４０はインプリントされる基板２０の領域全体を覆うわけではない。図１９Ｂに示すように、テンプレート１２の下面５３６が液体４０と接触すると、テンプレートの力が液体に加わることによって液体は基板２０の表面上で広がる。テンプレートによって液体に加わる力が大きくなるほど、液体は基板の上をより広がる。したがって、図１９Ｃに示すように、十分な力が加わると、液体はテンプレートの周囲部を越えるであろう。テンプレートによって気体に加わる力を制御することによって、図１９Ｄに示すように、液体はテンプレートの所定の境界内に閉じ込められる。
【０１２９】
液体に加わる力の量は基板上に分配される液体の量と硬化中の基板からのテンプレートの距離に関連する。ネガ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの場合、基板上に分配される液体の量は、パターン化されたテンプレートの凹部を実質的に充填するのに必要な液体の量、パターン化される基板の面積、硬化させる層の所望の厚さによって定められる量以下となるべきである。硬化液の量がこの量を超えると、この液体はテンプレートが基板から適切な距離にされたとき、テンプレートの境界部から離れる。ポジ型インプリント・リソグラフィ・プロセスの場合、基板上に分配される液体の量は、硬化させる層の所望の厚さ（すなわち、テンプレートの凹部ではない部分と基板との間の距離）と、パターン化される基板の部分の表面積とによって定められる量未満になるべきである。
【０１３０】
１つ又は複数の境界を含んだテンプレートを使用するインプリント・リソグラフィについて、先に述べたように、テンプレートの凹部のない表面と基板との間の距離が最小膜厚と最大膜厚との間に設定される。これら値の間に高さを設定することにより、適切な毛管力がテンプレートの領域で定められた境界内に液体を含めることができる。さらに、層の厚さはパターン化されたフィーチャの高さにほぼ匹敵すべきである。硬化された層が厚過ぎると、硬化された層に形成されたフィーチャは、そのフィーチャが下の基板にインプリントされる前に侵食される恐れがある。したがって、適切な膜厚を使用できるように、上記のような大きさを制御して下げることが望ましい。
【０１３１】
テンプレートによって液体に加わる力はテンプレートが液体に接触される速度の影響も受ける。一般に、テンプレートが接触される速度が速くなるほど、液体に加わる力はより大きくなる。したがって、基板の表面上の液体の広がりを制御するいくつかの手段は、テンプレートが液体と接触される速度を制御することによっても行われる。
【０１３２】
インプリント・リソグラフィ・プロセスのために基板に対してテンプレートを配置する際に、これら特徴のすべてが考慮される。これらの変数を所定の方法で制御することによって、液体の流れが所定の領域内に制限されたままになるように制御される。
【０１３３】
オーバーレイ・アラインメント・スキームは、アラインメント誤差を測定した後に、これら誤差の補正を行って、基板上でのパターン化テンプレートと所望のインプリント場所の正確なアラインメントを行うことを含む。基板に対するテンプレートの正確な設置は、基板上に予め形成されている任意の層に対するパターン化された層の適切なアラインメントを行うのに重要である。ここで用いられるように、設置誤差とは一般にテンプレートと基板との間（すなわち、Ｘ及び／又はＹ軸に沿った並進）のＸ−Ｙ位置決め誤差を意味する。一実施形態では、図１４に示すように、設置誤差はテンプレート光学デバイスを用いて決定され、補正される。
【０１３４】
図２８はスルー・ザ・テンプレート光学結像システム３８００の光学システム３８２０の略図を示す（図１４も参照すること）。光学システム３８２０は２つのアライメント・マークを異なる平面から単一の焦点面上に焦点合わせするするように構成されている。光学システム３８２０は異なる波長の光から得られる焦点距離の変化を使用して下の基板に対するテンプレートのアラインメントを決定する。光学システム３８２０は光学結像デバイス３８１０、照明源（図示せず）、焦点調整デバイス３８０５を備えている。異なる波長を有する光は個々の光源を用いるか、あるいは単一の広帯域光源を用いかつ結像面とアライメント・マークとの間に光学バンドパス・フィルタを挿入するかのいずれかによって生成される。テンプレート３７００と基板２５００との間の空隙に応じて、異なる波長を選択して焦点距離が調整される。使用される各波長の光の下で、図２９に示すように各オーバーレイ・マークが結像面に２つの像を生成する。特定の波長の光を用いた第１の像２６０１はきれいに焦点が合った像である。同じ波長の光を用いた第２の像２６０２は焦点のずれた像である。各々の焦点のずれた像を除去するために、いくつかの方法を使用できる。
【０１３５】
第１の方法では、第１の波長の光の下で、２つの像が光学結像素子３８１０によって受け取られる。像を図２９に示し、全体として符号２６０４を付す。正方形で像を示しているが、十字など他の任意の形状を使用できることを理解すべきである。像２６０２は基板上のオーバーレイ・アラインメント・マークに対応する。像２６０１はテンプレート上のオーバーレイ・アラインメント・マークに対応する。像２６０２の焦点が合うとき、像２６０１の焦点ははずれている。一実施形態では、像処理技術を用いて、像２６０２に関連する画素に対応する幾何学的データが消去される。したがって、像２６０１のみを残した状態で、基板マークの焦点のずれた像が除去される。同じ手順と第２の波長の光を用いて、像２６０５と像２６０６が光学結像素子３８１０上に形成される。像２６０５を残した状態で、焦点のずれた像２６０６が除去される。次に、オーバーレイ誤差測定を行うために、残った２つの焦点の合った像２６０１、２６０５が１つの像平面２６０３上に結合される。
【０１３６】
図３０に示すように、第２の方法は２つの共面偏光アレイと偏光照明源を利用している。図３０はオーバーレイ・マーク２７０１と、直交する偏光アレイ２７０２とを示している。偏光アレイ２７０２はテンプレート表面上に形成され、表面の上に置かれている。２つの偏光された照明源の下で、焦点の合った像２７０３（異なる波長及び偏光に各々対応する）が像平面上に現われる。したがって、焦点のずれた像はアレイ２７０２を偏光することによってフィルタ・アウトされる。この方法の一利点はそれが焦点がずれた像を除去するための画像処理技術を必要としないことであろう。
【０１３７】
光学リソグラフィ・プロセスのためにモアレ・パターンに基づいたオーバーレイ測定を使用した。インプリント・リソグラフィ・プロセスに関し、モアレ・パターンの２枚の層が同一平面上には存在しないが、イメージング・アレイ内で依然として重なり合っている場合、２つの個々の焦点の合った像を取得することは、難しいであろう。しかし、光学的測定器具の焦点深度内でかつテンプレートと基板とを直接接触させずにテンプレートと基板との間の空隙を制御すれば、焦点合わせの問題が最小の状態で、モアレ・パターンの２枚の層を同時に取得できるであろう。モアレ・パターンに基づいた他の標準的なオーバーレイ・スキームがインプリント・リソグラフィ・プロセスに直接実施される。
【０１３８】
ＵＶ硬化液材料を用いるインプリント・リソグラフィ・プロセスのためのオーバーレイ・アラインメントに関する別の懸念はアライメント・マークの可視性であるであろう。オーバーレイ配置誤差測定のために、いくつかの実施形態では、一方はテンプレートの上にあり他方は基板上にある２つのオーバーレイ・マークが使用される。しかし、テンプレートは硬化剤に対して透過性であることが望ましいので、いくつかの実施形態ではテンプレートのオーバーレイ・マークは不透明ではないラインである。むしろ、テンプレートのオーバーレイ・マークはテンプレート表面のトポグラフィックなフィーチャである。いくつかの実施形態では、このマークはテンプレートと同じ材料から作られる。さらに、ＵＶ硬化はテンプレート材料（例えば石英）の屈折率に類似する屈折率を有してよい。したがって、ＵＶ硬化液がテンプレートと基板との間の空隙を充填するとき、テンプレートのオーバーレイ・マークを認識するのが非常に困難になるであろう。テンプレートのオーバーレイ・マークが不透明な材料（例えば、クロム）を用いて作られている場合、オーバーレイ・マークの下のＵＶ硬化液がＵＶ光に適切に曝露されないことがある。
【０１３９】
一実施形態では、光学結像系３８００によっては見られるが硬化光（例えば、ＵＶ光）に対しては不透明であるオーバーレイ・マークがテンプレート上で用いられる。このアプローチの一実施形態を図３１に示す。図３１では、完全に不透明な線の代わりに、テンプレート上のオーバーレイ・マーク３１０２は細かい偏光ライン３１０１から形成される。例えば、適切な細かい偏光ラインは硬化剤として使用される活性化光の波長の約１／２〜１／４の幅を有する。偏光ライン３１０１のこのライン幅は、２本のライン間を通る活性化光がライン下の液体のすべてを硬化させるのに十分に回折されるように十分小さくなるべきである。そのような一実施形態では、活性化光はオーバーレイ・マーク３１０２の偏光に従って偏光される。活性化光を偏光することにより、比較的均一な曝露がオーバーレイ・マーク３１０２を有する領域を含んだテンプレート領域に提供される。テンプレート上にオバーレイ・マーク３１０２を位置させるのに用いられる光は、広帯域光又は液体材料を硬化させないであろう特定の波長であってよい。この光は変更される必要がない。偏光されたライン３１０１は測定光に対して実質的に不透明であるために、オーバーレイ・マークは従来のオーバーレイ誤差測定器具を用いて可視化される。細かく偏光されるオーバーレイ・マークは電子ビーム・リソグラフィなどの既存の技術を用いてテンプレート上に作成される。
【０１４０】
別の実施形態では、オーバーレイ・マークはテンプレートとは異なる材料から作られる。例えば、テンプレートのオーバーレイ・マークを形成するために選択される材料は可視光に対しては実質的に不透明であるが、硬化剤に用いられる活性化光（例えば、ＵＶ光）に対しては透過性である。例えば、Ｘが２より小さいＳｉＯXがそのような材料として用いられる。特にＸが約１．５であるＳｉＯXで形成された構造体は可視光に対しては実質的に不透明であるが、ＵＶ硬化光に対しては透過性である。
【０１４１】
一実施形態では、１つ又は複数のテンプレート・アラインメント・マークは軸外れアラインメント・プロセスを用いて行うことができる。上記のように、システムはインプリント・ヘッド及びモーション・ステージに結合された軸外れ光学撮像素子を備えている。以下の説明はモーション・ステージに取り付けられた基板を有するシステムに向けられたものであるが、そのプロセスはモーション・ステージに取り付けられたインプリント・ヘッドを有するシステムのために容易に変形できることを理解すべきである。さらに、以下の説明は倍率誤差がアラインメント・プロセスを行う前に補正されることを仮定していることを理解すべきである。倍率誤差は温度変化のために材料が膨張又は収縮するときに発生する。倍率誤差を補正する技術が、参照によって本明細書に組み入れた、２００１年７月１６日に出願された「Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｏｖｅｒｌａｙ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」に米国特許出願第０９／９０７，５１２号に記載されている。また、テンプレートのパターニング領域内の平面において２つの垂直方向で異なる倍率補正も整列の前に必要となるであろう。
【０１４２】
図４６Ａ〜Ｄは基板に対するテンプレートの軸外れ整列のためのシステムの略図を示す。インプリント・ヘッド３１００はテンプレート３７００と軸外れ結像デバイス３８４０を備えている。基板４６００がモーション・ステージ３６２０に結合された基板チャック３６１０に取り付けられている。モーション・ステージ３６２０は基板の動きをテンプレートに対して実質的に平行な方向に制御するように構成されている。テンプレート光学結像システム３８５０がモーション・ステージと共に移動するようにモーション・ステージ３６２０に結合されている。このシステムはシステム・アライメント・ターゲット４６３０も備える。システム・アライメント・ターゲット４６３０は、光学結像システムに光学的に整列させられて、システムの固定された部分に結合されている。システム・アライメント・ターゲット４６３０はインプリント・リソグラフィ・システム又は動かない光学結像システム（例えば、光学結像システム３８４０）の本体に結合される。システム・アライメント・ターゲットはアラインメント測定のための固定された基準点として用いられる。
【０１４３】
テンプレート３７００と基板４６００は少なくとも１つ、好適には２つの図４６Ａに示すようなアライメント・マークを含む。インプリント・プロセスの間、基板上に配置された液体を硬化させる前に、テンプレートのアライメント・マークは基板の対応するアライメント・マークに整列させられる。一実施形態では、整列は軸外れ光学撮像素子を用いることによって行われる。図４６Ａは初期化された状態にあるシステムを示す。この初期化状態では、テンプレートのアライメント・マークは基板のアライメント・マークと整列していない。しかし、光学アラインメント・システム３８４０、３８５０は、システム・アライメント・ターゲット４６３０と整列させられている。したがって、システム内のある固定位置に対する動作の各々の開始位置は分かっている。
【０１４４】
テンプレートと基板のアライメント・マークのアラインメントを実行するために、システム・アライメント・ターゲットに対するアライメント・マークの位置が決定される。図４６Ｂに示すように、システム・アライメント・ターゲットに対するテンプレートのアライメント・マークの位置を決定するために、テンプレート・アライメント・ターゲットが光学撮像素子３８５０の視野に入るまでモーション・ステージ３６１０を移動させる。（Ｘ−Ｙ平面の）アライメント・マークを見付けるのに必要なモーション・ステージの動きを用いて、システム・アライメント・ターゲットに対するテンプレートのアライメント・マークの位置が決定される。図４６Ｃに示すように、基板のアライメント・マークの位置は、基板のアライメント・マークが軸外れ光学結像系３８４０の視野に入るまで、モーション・ステージ３６１０に対して基板を移動させることによって決定される。（Ｘ−Ｙ平面の）アライメント・マークを見付けるのに必要なモーション・ステージの動きを用いて、システム・アライメント・ターゲットに対するテンプレートのアライメント・マークの位置が決定される。一実施形態では、（例えば、図４６Ａに示すように）モーション・ステージは初期化位置まで戻される。
【０１４５】
一旦テンプレートと基板のアライメント・マークの位置が決定されると、整列は適切な位置まで基板を移動させることによって行われる。図４６Ｄはテンプレートと基板の最終的に整列させられた状態を示している。
【０１４６】
基板上のある領域に対してテンプレートを適切に整列させるために、テンプレートに対する基板の位置がテンプレートと基板のアライメント・マークを整列させるように選択される。典型的には、２つ以上のアライメント・マークがテンプレート上に形成されている。対応するアライメント・マークも基板上に形成される。テンプレートのアラインメント・マークが基板のアラインメント・マークに対してすべて適切に整列させられると、インプリント・プロセスが実行される。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、テンプレートは基板に対してＺ軸の回りに回転させられる。そのような実施形態では、基板上の対応するアライメント・マークに対してテンプレートの複数のアライメント・マークを整列させることは基板の単純なＸ−Ｙ動きを用いては不可能なことがある。基板上の選択されたフィールドに対してテンプレートを適切に位置を合わせるために、基板（又はテンプレート）がＺ軸の回りで回転させられる。本明細書ではこの回転補正を「θアラインメント」と呼ぶ。
【０１４８】
図４７Ａは基板４７２０上に配置されたテンプレート４７１０の俯瞰図を示す。テンプレート４７１０は少なくとも２つのアライメント・マークを含み、基板４７２０はそれに対応する少なくとも２つのアライメント・マークを含む。適切に位置が合わされた場合、テンプレートのアライメント・マークのすべてはそれに対応する基板のアライメント・マークのすべてと整列しているはずである。
【０１４９】
図４７Ｂに示すように、最初の整列はテンプレートのアラインメント・マークの少なくとも１つが基板のアラインメント・マークの少なくとも１つと整列するように、ある位置まで基板（又はテンプレート）を移動させることによって行われる。θアラインメント誤差（及び倍率誤差）がない場合、基板をさらに任意に移動させなくても他方のアライメント・マークはマッチしているはずである。しかし、図４７Ｂに示すように、θアラインメント誤差があるとテンプレートと基板上の他方のアライメント・マークの整列はずれるであろう。さらなるインプリントが行われる前に、θ誤差の補正が行われる。
【０１５０】
θ誤差補正はＺ軸（すなわち、ページのＸ軸とＹ軸に対して垂直なページから延びる軸）の回りに基板（又はテンプレート）を回転させることによって行われる。図４７に示すように、基板が回転することによってテンプレートと基板のアライメント・マークのすべての整列が可能となる。
【０１５１】
θ誤差は軸外れアラインメント手順あるいはスルー・ザ・テンプレート・アラインメント手順のいずれかを用いて検出（及び補正）される。本明細書に記載するように、軸外れ技術によて種々のアライメント・マークの位置を固定された基準点（例えば、システム・アライメント・ターゲット）に対して決定できる。図４７Ｄは基板４７２０上に置かれたテンプレート４７１０の俯瞰図を示す。テンプレート４７１０は少なくとも２つのアライメント・マークを含み、基板４７２０はそれに対応する少なくとも２つのアライメント・マークを含む。
【０１５２】
まず、軸外れ結像デバイスを用いて２つのテンプレートのアライメント・マークと２つの基板のアライメント・マークの位置が、システム・アライメント・ターゲット４７３０に対して決定される。システム・アライメント・ターゲット４７３０は基準Ｘ軸及び基準Ｙ軸の頂点が定める。システム・アライメント・ターゲットに対するＸ基準軸とＹ基準軸の方向が、モーション・ステージのＸ動きとＹ動きの方向によってそれぞれ決定される。テンプレートのアライメント・マークの位置を用いて基準ＸＹ軸に対する、テンプレートのアライメント・マークを通るライン４７４０の角度が決定される。基板のアライメント・マークの位置を用いて基準ＸＹ軸に対する、基板のアライメント・マークを通るライン４７５０の角度が決定される。ライン４７４０とライン４７５０の角度は標準的な幾何学的関数を用いて決定される。基準ＸＹ軸に対して決定された４７４０、４７５０の角度の差が、θアラインメント誤差を表している。
【０１５３】
θ誤差を決定した後、モーション・ステージを適切な量だけ回転させてこの誤差を補正する。補正されれば、Ｘ、Ｙ基準軸に対して、テンプレートのアライメント・マークを通して引かれるライン４７４０の角度と、基板のアライメント・マークを通して引かれるライン４７５０の角度は実質的に同じになるべきである。θ補正が完了した後、テンプレートと基板のアライメント・マークはモーション・ステージのＸ−Ｙ動きによって最終的な整列が行われる。その後、その整列させられたテンプレートと基板を用いてインプリント・プロセスが行われる。
【０１５４】
別の実施形態では、スルー・ザ・テンプレート・アラインメント法を用いてθ誤差が補正され、基板に対してテンプレートが整列させられる。スルー・ザ・テンプレート・アラインメント技術は、両方のマークを観察して対応する基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの整列を観察することによって実行される。本明細書に記載するように、これはテンプレートと基板のアライメント・マークをテンプレートを通して見ることができる光学系を用いることによって行われる。
【０１５５】
図４７Ｅは基板４７２０上に置いたテンプレート４７１０の俯瞰図を示す。テンプレート４７１０は少なくとも２つのアライメント・マークを含み、基板４７２０はそれに対応する少なくとも２つのアライメント・マークを含む。
【０１５６】
図４７Ｅに示すように、まず、スルーザ・テンプレート光学結像デバイスを用いて、モーション・ステージが第１のテンプレートのアライメント・マークを第１の基板のアライメント・マークに対して整列するように移動させられる。第２のテンプレートのアライメント・マークと第２の基板のアライメント・マークの位置は、アライメント・マークが見付かるまで光学結像デバイスをテンプレートを横断して移動させることによって決定される。アライメント・マークの場所が見付かったら、想像上のライン４７４０（テンプレートのアライメント・マーク間）と４７５０（基板のアライメント・マーク間）が算出され、２本のライン間のθ角を決定するのに用いられる。この角度はθ誤差を表している。
【０１５７】
一実施形態では、第２のテンプレートと基板のアライメント・マークの位置はモーション・ステージの動きによって決定される。まず第１のテンプレートと基板のアライメント・マークを図４７Ｅに示すように合わせる。第２のテンプレートのアライメント・マークを見付けるために光学結像素子を移動させる。このマークを見付けた後、モーション・ステージを移動させるが、第１のテンプレートのアライメント・マークが光学結象素子の視野に戻されるまで光学結像素子を同じ位置に維持させる。モーション・ステージの動きが監視され、この動きを用いて第１のテンプレートのアライメント・マークに対する第２のテンプレートのアライメント・マークの位置が算出される。第１のテンプレートのアライメント・マークに対する第２のテンプレートのアライメント・マークの位置は、モーション・ステージのＸ動きとＹ動きの方向によって定められるＸ−Ｙ基準平面に基づいて決定される。同様に、第２の基板のアライメント・マークが第１の基板のアライメント・マークに対して決定される。
【０１５８】
θ誤差を決定した後、モーション・ステージを適切な量だけ回転させてこの誤差が補正される。θ補正が完了すると、テンプレートと基板のアライメント・マークはモーション・ステージのＸ−Ｙ動きによって最終的なアラインメントを行う。その後、適切に整列させたテンプレートと基板を用いてインプリント・プロセスが行われる。
【０１５９】
別の実施形態では、軸外れアラインメントとスルー・ザ・テンプレート・アラインメントの両方を一緒に用いて基板に対してテンプレートを整列させる。この実施形態では、軸外れ法を用いて最初のアラインメントを実行し、スルー・ザ・テンプレート・アラインメントを用いて基板に対するテンプレートの位置を精密に合わせる。θ誤差補正とＸ−Ｙ誤差補正は共に両技術を用いて行われる。
【０１６０】
上記のθ補正アラインメント・プロセスはステップ・アンド・リピート・プロセスに使用される。ステップ・アンド・リピート・整列はグローバル・アラインメント又はフィールド・バイ・フィールド・アラインメントのいずれかによって行われてよい。グローバル・アラインメントのために、基板の２つ以上のフィールドは少なくとも２つのアライメント・マークを含むであろう。軸外れアラインメント又はスルー・ザ・テンプレート・整列は２つ以上のフィールドにおいて行われ、各フィールドにおけるθアラインメント誤差及びＸ−Ｙアラインメント誤差が決定される。任意には、各フィールドにおける整列はインプリント工程を伴ってよい。次に、各フィールドにおけるθアラインメント誤差及びＹ−Ｘアラインメント誤差を平均化して「平均アラインメント誤差」が決定される。この平均アラインメント誤差を用いて、基板上の任意のフィールドに適用するのに必要な補正が決定される。
【０１６１】
次に、平均アラインメント誤差がステップ・アンド・リピート・プロセスに使用される。ステップ・アンド・リピート・プロセスでは、各々のフィールド位置が予め決定され、リソグラフィ・システムのデータベースに格納される。インプリント中、テンプレートがデータベースに格納された座標に基づいて基板の所望の位置で方向付けされるように、モーション・ステージを移動させる。次に、テンプレートと基板は平均アラインメント誤差に基づいてアラインメント補正を受ける。活性化光硬化液はアラインメント補正の前又は後に基板の上に置かれる。活性化光を加えて活性化光硬化液を硬化させ、硬化された液体からテンプレートを分離させる。モーション・ステージを移動させて基板の別の部分の上でテンプレートが方向付けされ、このプロセスを繰り返す。
【０１６２】
別の場合には、フィールド・バイ・フィールド・アラインメント・プロセスを用いることができる。インプリント中、モーション・ステージはテンプレートがデータベースに格納された座標に基づいて基板の所望の位置で方向付けされるように、モーション・ステージを移動させる。基板の各フィールドはテンプレートのアラインメント・マークに対応する２つ以上のアライメント・マークを含む。次に、テンプレートのアライメント・マークは、ウィザー軸外れ、スルー・ザ・テンプレート、又はこれらアラインメント技術の組み合わせを用いて、インプリントされている特定のフィールドにおいて基板のアライメント・マークに対して整列させる。活性化光硬化液は整列の前又は後に基板の上に置かれてよい。活性化光を加えて活性化光硬化液を硬化させ、硬化された液体からテンプレートを分離させる。モーション・ステージを移動させて基板とテンプレートの別のフィールドの上でテンプレートが方向付けされる。整列が基板の各個々のフィールドに対して行われる。
【０１６３】
一実施形態では、整列は散乱計測を用いて行われる。散乱計測は表面から散乱される光の特性を測定するのに用いられる技術である。基板に対するテンプレートのアラインメントのために、散乱計測は基板とテンプレート上の回折格子を使用する。インプリント・リソグラフィでは、テンプレートのアラインメント・マークと基板のアラインメント・マークは２００ｎｍ未満だけ相互に離れてていても良い。したがって、本アラインメント・システムは両方のアライメント・マークを同時に見ることができる。一般に、アライメント・マーク上の入射光は相互に対するアライメント・マークの方向付けに応じて所定の形態でアライメント・マークから散乱させられる。一実施形態では、アライメント・マークが整列させられたときの光の散乱を算出して散乱プロファイルが生成される。使用中、アライメント・マークからの散乱光プロファイルが所定の散乱プロファイルと実質的に一致するまで基板又はテンプレートのいずれかを移動させることによって整列が行われる。
【０１６４】
インプリント・リソグラフィを用いた基板のパターン化中、パターン化されたテンプレートを基板の所定の部分の上に置く。典型的には、インプリントされている基板の部分は先に形成された構造体を有するであろう。インプリントに先立ち、パターン化されたテンプレートを基板上に先に形成された構造体に整列させる必要がある。１００ｎｍ以下のインプリント・リソグラフィについては、基板上のフィーチャに対するテンプレートの整列は約２５ｎｍ未満の精度を用いて、いくつかの実施形態については１０ｎｍ未満の精度を用いて可能となるはずである。基板に対するテンプレートの整列は典型的にはアライメント・マークを用いて行われる。すなわち、基板とテンプレート内に形成され、所定の位置に配置されたアライメント・マークをマッチングさせる。アライメント・マークが適切に整列していると、テンプレートが基板に対して適切に整列しており、インプリント・プロセスが実行される。
【０１６５】
一般に、整列は高出力顕微鏡を用いて行われてよい。そのような顕微鏡はアライメント・マークの像を収集する。収集された像はユーザによって解析され、ユーザは基板に対するテンプレートの位置を変えて像を整列させる、故に下の基板とテンプレートは整列させられる。１０ｎｍ未満のアラインメント精度を達成できる高出力顕微鏡は非常に高価であり、インプリント・リソグラフィ・システム内に実装することは難しいであろう。
【０１６６】
散乱計測はフィーチャを画像化する必要なくイメージ・データを収集する技術を提供する。一般に、散乱計測ツールは偏光解析器又は反射計などの光学ハードウェア及び光学ハードウェアによって収集されたデータを処理する散乱計測ソフトウェア・アプリケーションを搭載したデータ処理ユニットを備える。散乱計測ツールは基板とテンプレートのアラインメント・マークの近くに置くことができる、解析光源及び検出器を一般に備える。この光源はアライメント・マークの回折格子構造体の少なくとも一部分を照射する。検出器は反射光の強度又は位相などの光学的測定を行う。データ処理ユニットは検出器から光学測定値を受取り、そのデータを処理して回折格子からの散乱プロファイルを決定する。
【０１６７】
散乱計測ツールは特定の実施形態に応じて、単色光、白色光、又は他のいくつかの波長あるいは波長の組み合わせを用いることができる。入射光の角度も特定の実施形態に応じて変化させてよい。散乱計測ツールによって解析される光は典型的には反射成分（すなわち、入射角は反射角に等しい）と散乱成分（すなわち、入射角は反射角と等しくない）を含む。以下で考察するために、「反射」という用語は両成分を包含することを意味する。
【０１６８】
テンプレートのアラインメント・マークが基板のアラインメント・マークに対して整列させられると、光は反射プロファイルを特徴付けるような形態で基板から反射する。基板のアライメント・マークに対してテンプレートのアライメント・マークがミスアライメントであると、アライメント・マークが整列させられているときに存在するであろう光の反射プロファイルと比べて、散乱計測ツールによって測定される反射プロファイル（例えば、強度、位相、偏光等）に変化が生じる。使用中、散乱計測ツールはアライメント・マークに対する反射プロファイルを測定する。使用中にアライメント・マークに対して測定された反射プロファイルの差は基板に対してテンプレートがミスアライメントであることを示している。
【０１６９】
散乱計測ツールのデータ処理ユニットは測定された反射プロファイルを基準反射プロファイル・ライブラリと比較する。測定された反射プロファイルと基準反射プロファイルとの間の差を用いて基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの整列が決定される。別の場合には、２つの格子が整列させられたとき、通常の入射ビームからの散乱パターンは対称的、すなわち、＋及び−１次であるか、同一であるか、あるいは２つの反対の低い角度の入射光からの任意の次数（ゼロを含む）は同一であるべきである。複数の波長からの対称的信号は引き算され、その差を合計して整列が測定され、基板又はテンプレートを移動させてその合計が最小化されるであろう。
【０１７０】
散乱計測は光学結像プロセスに比べ利点を提供する。散乱計測ツールの光学的要件は結像システムよりも非常に少なくなる。さらに、散乱計測は、顕微鏡などの光学結像デバイスを用いて収集することのできないさらなる（光の位相及び偏光などの）光学情報の収集を可能にする。
【０１７１】
図４８Ａに例示的アライメント・マークを示す。アライメント・マーク４８００は、基板４８２０（例えば、テンプレート又は転写層がその上に形成されている基板）内に形成され、共に回折格子（例えば、４８２５、４８２７）となる複数のトレンチ４８１０を含む。図４８Ｂにアライメント・マーク４８００を断面図で示す。典型的には、回折格子は基板内に複数の溝をエッチングすることによって形成される。この溝は実質的に同じ幅と深さを有し、等しく離間している。Ｘ、Ｙ軸に沿って整列させることができるように、回折格子の少なくとも２つのセットが使用される。図４８Ａに示すように、第１のグループのトレンチ４８２５が第１の軸（例えば、Ｘ軸）に沿った整列のための回折格子となる。第２のグループのトレンチ４８２７が第２の軸（例えば、Ｙ軸）に沿った整列のための回折格子となる。
【０１７２】
アライメント・マークの代替実施形態を図４８Ｃに示す。少なくとも４セットの回折格子が基板に対するテンプレートのアラインメントに使用される。回折格子は上記のように基板にエッチングされた複数のトレンチから形成される。２つの回折格子４８３０、４８４０が基板に対するテンプレートの粗アラインメントに用いられる。粗アラインメントの格子は実質的に同じ幅と深さを有しかつ等しく離された複数のトレンチから形成される。この粗アラインメントの回折格子のトレンチは約１μｍ〜約３μｍの間の距離で離間される。この範囲の間隔を有する回折格子を用いて、最高約１００ｎｍの精度で基板に対してテンプレートが整列させられる。回折格子４８３０は第１の軸（例えば、Ｘ軸）に沿ったアラインメントに使用される。回折格子４８４０は第２の軸（例えば、Ｙ軸）に沿ったアラインメントに使用される。
【０１７３】
約１００ｎｍより小さいフィーチャ・サイズを有する構造体を表面状にインプリントする場合、その精度では様々なパターン化層を適切に方向付けできるようにするために十分ではない。高精度整列のために、さらなる格子構造体４８５０、４８６０が使用される。高精度回折格子が、実質的に同じ幅と深さを有し、かつ等しく離された複数のトレンチから形成される。この高精度アラインメント回折格子は約１００ｎｍ〜約１０００ｎｍの距離をおいて離されている。この範囲の間隔を有する回折格子を用いて、最高約５ｎｍの精度で基板に対してテンプレートを整列させることができる。回折格子４８５０は第１の軸（例えば、Ｘ軸）に沿ったアラインメントに使用される。回折格子４８６０は第２の軸（例えば、Ｙ軸）に沿ったアラインメントに使用される。
【０１７４】
図４９はテンプレートのアライメント・マーク４９１０と基板のアライメント・マーク４９２０との間のアラインメントを決定するのに用いられる散乱計測ツールの一構成を示す。散乱計測ツールは図示のようなアライメント・マークに導かれる入射光ビーム４９３０を発生する。入射光ビーム４９３０は白色光源又は複数の波長の光を発生することのできる他の任意の光源から発生される。この光を発生させるのに用いられる光源は、本明細書に記載したようなインプリント・システムのインプリント・ヘッド内に配置される。別の場合には、光源はインプリント・ヘッド外部の本体に結合されてよく、光をテンプレートに導くために光学システムが用いられる。
【０１７５】
光源からの光がアライメント・マークに入射すると、この光は図４９に示すように散乱する。当該技術分野では知られているように、光の散乱は異なる角度で最大の光強度を発生するように生じる。異なる光強度の最大値が発生される角度は、異なる回折次数に相当する。典型的には、光が回折格子から反射されるときに複数の次数が生じる。本明細書で用いるように、ゼロ次数とは入射光と同じ光路に沿って光源に再反射される光を意味する。図４９に示すように、入射光ビーム４９３０に沿って光源に再反射された光はゼロ次である。１次光は入射角とは異なる角度に沿って回折格子から反射される。図４９に示すように、光線４９４２、４９４４は正の１次（すなわち、次数＋１）に沿って発生した光を表し、光線４９５２、４９５４は負の１次（すなわち次数−１）に沿って発生した光を表す。＋１及び−１次を示したが、他の次数の光（例えば、Ｎ次。ｎは１以上）が使用されるこを理解すべきである。
【０１７６】
使用中、基板から（及びテンプレートを通して）反射された光は検出器４９６０によって収集される。一実施形態では、検出器４９６０は複数の位置で光学的性質を同時に測定することのできるアレイ検出器である。光が回折格子から散乱されるとき、それぞれの波長の光は異なって散乱される。一般に、すべての波長は回折次数の１つに沿って散乱されるが、異なる波長の光は僅かに異なる角度で散乱される。図４９は２つの異なる波長の光が＋１次及び−１次に沿ってどのように反射されるかを示している。散乱角度の差はこの説明のために誇張されていることに注意すべきである。＋１次を参照すると、光ビーム４９４２は赤色光を表し、光ビーム４９４４は青色光を表す。−１次に関しては、光ビーム４９５２は赤色光を表し、光ビーム４９５４は青色光を表す。図示のように、赤色光ビームと青色光ビームは検出器の異なる部分に入射する。検出器４９６０はある配列の光検出素子を備えている。光検出素子の寸法と場所は様々な波長の光を利用可能にするようなものである。図４９に示すように、赤色光４９４２は青色光４９４４とは異なる光検出素子に入射する。したがって、散乱計測ツールは複数の波長の光の特性を同時に測定できる。
【０１７７】
複数の波長の光で散乱を測定する利点は、位相誤差が平均化されることにある。位相誤差は回折格子を形成するトレンチのエッチングの不規則さから生じる。例えば、壁が平行ではないか、あるいはトレンチの底部が曲がっている場合、光散乱は予想されたモデルにならないであろう。そのような誤差は解析に用いられる光の波長に応じて変動し易い。例えば、トレンチを形成する際の処理誤差は青色光の場合よりも赤色光の場合にずれがより多い。複数の波長における読取値を考慮することによって、その信号を平均化してより正確なアラインメント用の指針が作られる。
【０１７８】
代替実施形態では、図５０に示すように、アライメント・マークからの反射光は図４９について示したように散乱される。様々な波長の光を補足するために検出器の分解能に依存する代わりに、光学素子５０７０を用いて反射光を分ける。上記のように、テンプレートのアライメント・マーク５０１０と基板のアライメント・マーク５０２０は入射光５０３０で照射される。入射光５０３０はテンプレートによって定められた平面に対して垂直である方向に導かれる。アライメント・マークの回折格子から反射された光は＋１次（５０４０）と−１次（５０５０）に沿って解析される。この実施形態では、光学素子５０７０が基板と検出器５０６０との間の光路内に置かれる。光学素子５０７０は光の波長に基づいて異なる角度で光を回折させるように構成される。例えば、光学素子５０７０は（例えば、分光光度計の一部である）回折格子又はプリズムであってよい。プリズムや回折格子はともに光を光の波長に基づいて異なる角度で分散させる。図５０に示すように、赤色光は青色光とは異なる角度で分散させられる。図５０には単一の素子として示しているが、光学素子５０７０は２つの個々の素子から構成されることを理解すべきである。さらに、光学素子５０７０と検出器５０６０を個別の素子として示しているが、これらの素子は単一のデバイス（例えば、分光光度計）に組み込まれてよいことを理解すべきである。
【０１７９】
別の場合には、光学素子５０７０はレンズであってよい。光学素子５０７０がレンズの場合、光がレンズを通るときに分散が起こる。分散の程度は、一部はレンズ材料の屈折率に基づく。分散の程度は光の波長にも基づく。様々な波長の光が様々な角度で分散されるであろう。これは「色収差」として知られている事象を生じる。色収差を利用して様々な波長への光の分離が促進される。いくつかの実施形態では、２枚のレンズが用いられてよく、１つは光の各次数に用いられる。
【０１８０】
上記のような散乱計測はインプリント・リソグラフィ・プロセスに用いられる。一実施形態では、所定量の活性化硬化液がインプリントされる基板の一部の上に置かれる。パターン化されたテンプレートがその基板に近接して配置される。一般に、このテンプレートは２００ｎｍ小さい距離だけ基板から離される。基板上に先に形成された構造体に対してパターン化されたテンプレートを確実に整列させるために、テンプレート・アライメント・ターゲットが基板アライメント・ターゲットに対して整列させられる。このテンプレートこのテンプレート・アライメント・ターゲットは整列のために散乱技術を使用できるようにするための回折格子を含む。基板のアライメント・マークに対するテンプレートのアライメント・マークの最初の整列はマークの光学撮像を用いて行われる。マークはパターン識別ソフトウェアを用いて整列させられる。このようなアラインメントを用いて約１μ内のアラインメント精度で行われる。
【０１８１】
散乱計測は整列の次の反復にも用いられる。一実施形態では、アライメント・マークは図４８Ｃに示すようなアライメント・マークなどの粗アラインメント回折格子を含んでよい。アライメント・マークの粗アラインメントは粗アラインメント回折格子を用いて実行される。アライメント・マークの高精度整列は高精度アラインメント回折格子を用いて実行される。すべてのアラインメント測定はテンプレートと基板との間に配置される活性化光硬化液を用いて行われる。本明細書に記載するように、光学結像デバイスを用いて最初の整列が行われる。散乱計測を行う前に、光学結像デバイスは光源とテンプレートとの間の光路外に移動させられる。別の場合には、光源からの光は光学結像デバイスが光源とテンプレートとの間の光路内に存在しないようなときに導かれる。
【０１８２】
一実施形態では、光はテンプレートによって定められた平面に対して垂直にテンプレートと基板のアライメント・マークに導かれる。＋１次及び−１次に沿って散乱する光は複数の波長で解析される。＋１次で散乱された光の強度レベルは、−１次で散乱された光の光強度レベルと比較される。テンプレートのアライメント・マークと基板のアライメント・マークが整列させられている場合、強度は任意の所定の波長で実質的に同一になるはずである。＋１次と−１次との間の光の強度に差がある場合、アライメント・マークがずれていることを示している。複数の波長におけるミスアライメントの程度の比較を用いてアライメント・マークの「平均」ミスアライメントが生成される。
【０１８３】
テンプレートと基板のアライメント・マークの平均ミスアライメントを用いて、アライメント・マークを適切に整列させるために基板に対するテンプレートの位置において必要とされる補正が決定される。一実施形態では、基板は基板モーション・ステージ上に配置される。散乱計測を用いて算出された平均ミスアライメントによって決定されるような適切な方法で基板を移動させることによって、アラインメントを行うことができる。テンプレートと基板が適切に整列させられた後、液体の硬化に続いて、硬化された液体からのテンプレートの分離が行われる。
【０１８４】
図５１はテンプレートのアライメント・マーク５１１０と基板のアライメント・マーク５１２０との間の整列の決定に用いられる散乱計測ツールの代替的構成を示す。散乱計測ツール５１００は基板からの２つのゼロ次反射を用いてアライメント・マークのアラインメントを決定する。２つの光源は図示のようなアライメント・マークまで導かれる２つの入射光ビーム５１３０、５１３５を発生させる。入射光ビーム５１３０、５１３５はテンプレート（又は基板）の平面に対して実質的には垂直ではない方向に導かれる。入射光ビーム５１３０、５１３５は、白色光源又は複数の波長の光を発生する任意の光源から生成される。入射光ビーム５１３０、５１３５はビーム・スプリッタ５１９２、５１９４をそれぞれ通される。
【０１８５】
光源からの光がアライメント・マークに入射すると、この光は上記のように散乱される。ゼロ次光とは入射光と同じ光路に沿って光源に再反射される光である。光に向かって再反射される光はビーム・スプリッタ５１９２、５１９４によって検出器５１６０、５１６２に向かってさらに反射する。一実施形態では、検出器５１６０、５１６２は複数の位置で光の特性を同時に測定できるアレイ検出器である。光が回折格子で散乱するとき、個々の波長の光が異なって散乱する。一般に、すべての波長は回折次数の１つに沿って散乱するが、上記のように、異なる波長の光は僅かに異なった角度で散乱する。散乱角度の差は説明のために誇張されていることに注意すべきである。入射光ビーム５１３０の場合、光ビーム５１４２は赤色光を表し、光ビーム５１４４は青色光を表す。入射光ビーム５１３５の場合、光ビーム５１５２は赤色光を表し、光ビーム５１５４は青色光を表す。示したように、赤色光ビームと青色光ビームは検出器の異なる部分に入射する。検出器５１６０は検出素子のアレイを含む。光検出素子の寸法と場所は様々な波長の光の解析が可能になるようになっている。図５１に示すように、赤色光５１４２は青色光５１４４とは異なる光検出素子に入射する。したがって、散乱計測ツールは複数の波長で光の特性を同時に測定する。アレイ検出器の使用は、基板又はテンプレートの配向の小さな変化又は次数のピークの位置の変化を生じさせるあらゆる機械的変化を検出できかつ強度を正確に検出できるという利点を有する。
【０１８６】
図５１に示した波散乱計測システムは最も強い反射信号（すなわち、ゼロ次信号）をアラインメントに利用する。一般に、格子のアラインメントの差は、入射光が格子に対して垂直のときには、ゼロ次の回折はあまり大きいものではない。垂直ではない角度の入射光を用いることによって、ゼロ次は格子のアラインメントに対してより大きな感度を示す。また、波散乱計測システムのこの光路によって、光学結像デバイス５１８０をシステムの中心に設置することができるようになる。本明細書に記載のように、光学結像デバイス５１８０はテンプレートと基板のアライメント・マークの粗アラインメントに使用される。波散乱計測システムを用いたテンプレートと基板のアラインメント中に、光学結像デバイスの移動が必要となるであろう。
【０１８７】
代替実施形態では、図５２に示すように、アライメント・マークからの反射光は図５１について記載したように散乱される。様々な波長の光を補足するために検出器の分解能に依存する代わりに、反射光が光学素子５２７２、５２７４を用いて分けられる。上記のように、テンプレートのアライメント・マーク５２１０と基板のアライメント・マーク５２２０は入射光５２３０、５２３５の２本のビームで照射される。入射光５２３０、５２３５はテンプレートによって定められた平面に対して垂直ではないある方向に導かれる。アライメント・マークの回折格子から反射された光は、ビーム・スプリッタ５２９２、５２９４を用いて光を反射することによってゼロ次に沿って解析される。この実施形態では、光学素子５２７２、５２７４は基板と検出器５２６０との間の光路内に置かれる。光学素子５２７２、５２７４は光の波長に基づいて光を様々な角度で分散させるように構成される。例えば、光学素子５２７２、５２７４は（例えば、分光光度計の一部である）回折格子又はプリズムであってよい。別の場合には、光学素子５２７２、５２７４は色収差を有するレンズであってよい。
【０１８８】
代替実施形態では、図５３に示すように、アライメント・マークからの反射光が図５１について示したように散乱される。様々な波長の光を補足するために検出器の分解能に依存する代わりに、反射光が光学素子５３７２、５３７４を用いて分割される。アライメント・マークから反射される光はビーム・スプリッタ５３９２、５３９４によって光ファイバ・ケーブル５３７６、５３７８にそれぞれ導かれる。光ファイバ・ケーブルはインプリント・システムからの光を学素子５３７２、５３７４に運ぶ。光学素子５３７２、５３７４は光の波長に基づいて光を様々な角度で分散させるように構成される。例えば、光学素子５３７２、５３７４は（例えば、分光光度計の一部である）回折格子又はプリズムである。別の場合には、光学素子５３７２、５３７４は色収差を示すレンズである。そのような実施形態の利点は光学システムの一部分がインプリント・システムから分離されていることである。このことによってインプリント・システムの寸法を最小に保つことが可能となる。
【０１８９】
テンプレートのアライメント・マーク５４１０と基板のアライメント・マーク５４２０との間の整列の決定に用いられる散乱計測ツールの構成の代替実施形態を図５４に示す。２つの光源が、図示のようなアライメント・マークまで導かれる２つの入射光ビーム５４３０、５４３５を発生する。入射光ビーム５４３０、５４３５はテンプレート（又は基板）の平面に対して実質的には垂直ではない方向に導かれる。入射光ビーム５４３０、５４３５は、白色光源又は複数の波長の光を発生することのできる他の任意の光源から生成される。入射光ビーム５４３０、５４３５はビーム・スプリッタ５４９２、５４９４をそれぞれ通される。
【０１９０】
光源からの光がアライメント・マークに入射すると、この光は図５４に示すように散乱する。図５４に示すように、入射光ビーム５４３０と入射光ビーム５４３５に沿って光源に再反射された光はゼロ次である。１次光は入射角とは異なる角度に沿って回折格子から反射する。図５４に示すように、光線５４４０は入射光ビーム５４３０の＋１次に沿って発生した光を表す。光線５４５０は入射光ビーム５４４０の＋１を表す。−１次のビームは示していない。＋１次を示したが、他の次数の光（例えば、ｎ次。ｎは１以上）を使用できるこを理解すべきである。
【０１９１】
アライメント・マークから反射した光はビーム・スプリッタ５４９２、５４９４によって光ファイバ・ケーブル５４７６、５４７８にそれぞれ導かれる。光ファイバ・ケーブルはインプリント・システムからの光を光学素子５４７２、５４７４に送る。光学素子５４７２、５４７４は光をその光の波長に基づいて様々な角度で分散するように構成される。例えば、光学素子５４７２、５４７４は（例えば、分光光度計の一部である）回折格子又はプリズムである。別の場合には、光学素子５４７２、５４７４は色収差を示すレンズである。
【０１９２】
ビーム・スプリッタ５４９２、５４９４は反射光の一部を通過させる。ビーム・スプリッタを通るその光の一部が光検出器５４６２、５４６４を用いて解析される。光検出器を用いてビーム・スプリッタ５４９２、５４９４を通過するすべての光の全体的強度が決定される。光の全体的強度に関するデータを用いてテンプレートと基板のアライメントが決定される。一実施形態では、アラインメントが、ｎ次（例えば、＋１）反射光の分光光度計解析によって決定された誤差測定値及び光強度測定値の平均として決定される。
【０１９３】
上記実施形態の任意のものを様々な構成のために結合できることを理解すべきである。さらに、テンプレートと基板のアライメント・マークのアラインメントを決定するのに用いられる光の特性には光の強度及び光の偏光を含むことを理解すべきである。
【０１９４】
インプリント・リソグラフィ・プロセスのすべての実施形態では、液体が基板上に分配される。以下の説明は基板上に液体を分配させることに向けられたものであるが、テンプレート上に液体を分配させるときにも同じ液体分配技術が使用されることを理解すべきである。液体分配は入念に制御されるプロセスである。一般に、液体分配は所定量の液体が基板上の適切な場所内に分配されるように制御される。さらに、液体の量も制御される。液体の適切な量と液体の適切な場所の組み合わせは、本明細書に記載の液体分配システムを用いて制御される。特に、ステップ・アンド・リピート・プロセスは液体の量と液体の配置の組み合わせを用いてパターン化を特定のフィールドに限定する。
【０１９５】
種々の液体分配パターンが用いられる。いくつかの実施形態では、吐出ベースの液体ディスペンサ・チップとインプリント部材との間の相対的動作を用いてインプリント部材の一部の上に実質的に連続的なラインを有するパターンが形成される。分配と相対的動作の釣合い速度を用いてラインの断面の寸法とラインの形状が制御される。分配プロセス中、ディスペンサ・チップは基板に近接（すなわち、約数１０μ）して固定される。連続的なパターンの２つの例を図３２Ａ、３２Ｂに示す。図３２Ａ、３２Ｂに示したパターンは正弦パターンであるが、他のパターンも可能である。図３２Ａ、３２Ｂに示すように、連続したライン・パターンは単一のディスペンサ・チップ２４０１又は複数のディスペンサ・チップ２４０２のいずれかを用いて描かれる。別の場合には、図３２Ｃに示すように液滴のパターンが用いられる。一実施形態では、周囲の液滴よりも中央の液滴が大きい液滴のパターンが使用される。テンプレートが液滴と接触するとき、液体は広がって図３２Ｃに示すようにテンプレートのパターニング領域を充填する。
【０１９６】
分配速度Ｖdとインプリント部材の相対的側方速度ＶSは次式の関係になる：
Ｖd＝Ｖd／ｔd（分配量／分配時間間隔）                （１）
ＶS＝Ｌ／ｔd（ラインの長さ／分配時間間隔）           （２）
Ｖd＝ａＬ（「ａ」はライン・パターンの断面積である） （３）
故に、
Ｖd＝ａＶS                                           （４）
【０１９７】
最初のライン・パターンンの幅は通常ディスペンサの先端の寸法に左右される。このディスペンサのチップは固定される。一実施形態では、液体分配制御器を用いて分配される液体の量（Ｖd）と液体を分配するのに要する時間（ｔd）が制御される。Ｖdとｔdが固定されている場合、ラインの長さを長くすれば、パターン化されるラインの断面の高さはより低くなる。パターンの長さの増大は周期的なパターンの空間周波数を増大させることによって行うことができる。パターンの長さがより小さくなると、インプリント・プロセス中に分配される液体の量は増大する。同じ分配ラインに接続される複数のチップを用いることによって、単一のディスペンサ・チップの場合に比して、長さの長いライン・パターンがより速く形成される。別の場合には、複数の近接して離間した液滴を用いて正確な量でラインが形成される。
【０１９８】
液体の硬化が完了した後、テンプレートが硬化した液体から分離される。テンプレートと基板はほぼ完全に平行であるため、テンプレート、転写層、基板の３つの組立体はテンプレートと硬化した液体との間に実質的に均一の接触をもたらす。このようなシステムは硬化した液体からテンプレートを分離すために大きな分離力を必要とするであろう。可撓性のテンプレート又は基板の場合、一実施形態では分離は「剥離プロセス」を用いて行われる。しかし、可撓性のテンプレート又は基板の使用は高分解能オーバーレイ・アライメントには望ましくないであろう。石英テンプレートやケイ素基板の場合、剥離プロセスは実施が困難であるであろう。一実施形態では、転写層からテンプレートを分離するために「剥離及び引っ張り」プロセスが行われる。剥離及び引っ張りプロセスの一実施形態を図３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃに示す。
【０１９９】
図３３Ａは硬化後に硬化させた層４０内に埋められているテンプレート１２を示す。物質４０を硬化させた後、図３３Ｂに示すように、テンプレート１２又は基板２０のいずれかを傾けてテンプレート１２と基板２０との間に角度３６０４を意図的に形成させる。テンプレート又は基板のいずれかに結合された事前較正ステージを用いてテンプレートと硬化させた層４０との間を傾かせる。テンプレート１２と基板２０との間の相対的な横への動きは、チルト軸がテンプレート‐基板境界に近接して位置しているときは問題ない。テンプレート１２と基板２０との間の角度３６０４が十分大きくなると、テンプレート１２はＺ軸動き（すなわち、垂直動き）のみを用いて基板２０から分離させることができる。この剥離及び引っ張り法の結果として、望ましくない剪断が起きることなく転写層１８と基板２０に無傷のままの所望のフィーチャ４４を得ることができる。
【０２００】
上記実施形態に加え、本明細書に記載の実施形態は電界を用いてパターン化された構造体を形成する工程を含む。硬化層内にパターンを誘導するために電界を用いて形成される硬化層を、単一のインプリント・プロセス又はステップ・アンド・リピート・プロセスに用いることができる。
【０２０１】
図３４はテンプレート１２００と基板１２０２の一実施形態を示す。一実施形態では、テンプレート１２００は、活性化光への曝露によって活性化光硬化液を硬化させることができるように活性化光に対して透過性の材料から形成される。透過性材料でテンプレート１２００を形成すれば、従来の光学技術を使用してテンプレート１２００と基板１２０２との間の空隙を測定し、かつオーバーレイ・マークを測定して構造体の形成中にオーバーレイ・アラインメントと倍率補正を実行することも可能となる。テンプレート１２００は熱的かつ機械的に安定しており、ナノ分解能でパターンを形成できる。テンプレート１２００はテンプレート−基板の境界に電界を発生させるように導電性の材料及び／又は層１２０４を含む。
【０２０２】
一実施形態では、溶融石英のブランクがテンプレート１２００のベース１２０６の材料として用いられる。インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）がベース１２０６上に堆積させられる。ＩＴＯは可視光とＵＶ光に対して透過性であり、導電性材料である。ＩＴＯは高分解能電子ビーム・リソグラフィを用いてパターン化できる。先に述べたように、テンプレートと重合された組成物との間の解放特性を向上するために、低表面エネルギーのコーティングがテンプレート上に被覆される。基板１２０２はＳｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＰなどの標準的なウエハ材料からなる。ＵＶ硬化液及び／又は熱硬化液が活性化光硬化液１２０８として用いられる。一実施形態では、活性化光硬化液１２０８はウエハ１２１０上にスピン・コーティングされる。別の実施形態では、本明細書に記載のように、所定の量の活性化光硬化液１２０８が基板上に所定のパターンで分配される。いくつかの実施形態では、転写層１２１２がウエハ１２１０と活性化光硬化液１２０８との間に設けられる。転写層１２１２の材料特性と厚さは、低アスペクト比構造体から高アスペクト比の構造体までが硬化した液体材料に形成できるように選択される。ＩＴＯを電圧源１２１４に接続することによりテンプレート１２００と基板１２０２との間に電界が発生する。
【０２０３】
図３５Ａ〜Ｄ及び図３６Ａ〜Ｃに上記プロセスの２つの実施形態を示す。各実施形態とも、所望の均一な空隙をテンプレートと基板との間に維持する。所望の大きさの電界を印可すれば、その結果として活性化光硬化液１２０８がテンプレート１２００の隆起部１２１６に向かって引き付けられる。図３５Ａ〜Ｄでは、空隙とフィールドの大きさは、活性化光硬化液１２０８がテンプレート１２００に直接接触し、付着する程度である。硬化剤（例えば、活性化光１２１８及び／又は熱）を用いて液体が硬化される。所望の構造体が形成されると、テンプレート１２００を本明細書に記載したような方法によって基板１２０２から分離させる。
【０２０４】
図３６Ａ〜Ｃでは、空隙とフィールドの大きさは活性化光硬化液１２０８がテンプレート１２００のトポグラフィと実質的に同じになるように選択される。このトポグラフィはテンプレートに直接接触させずに得ることができる。硬化剤（例えば、活性化光１２１８）を用いて液体が硬化される図３５Ａ〜Ｄ及び図３６Ａ〜Ｃの実施形態では、次のエッチング・プロセスを用いて硬化した材料１２２０が除去される。図３５Ａ〜Ｄや図３６Ａ〜Ｃに示したように転写層１２１２が硬化材料１２２０とウエハ１２１０との間に存在する場合、さらなるエッチングを用いてもよい。
【０２０５】
別の実施形態では、図３７Ａは非導電性ベース１５０２に結合された導電性部分１５０４の連続層を含んだ導電性テンプレートを示す。図３７Ｂに示すように、テンプレートの非導電性部分１５０２は導電性部分１５０４によって相互に分離されている。このテンプレートは上記のような「ポジ型」インプリント・プロセスに使用される。
【０２０６】
電界を使用すれば、ある場合には約１秒未満の時間で、リソグラフィ・パターン化構造体を形成することが可能となる。この構造体は一般に数十ナノメートルの寸法の有する。一実施形態では、電界の存在下で活性化光硬化液を硬化させることによって、基板上にパターン化された層を形成させる。このパターンは特定のナノメートル規模のトポグラフィを有するテンプレートを、基板上にある硬化液の薄層の表面から制御された距離（例えば、ナノメートル以内）に置くことによって形成される。所望の構造体の全部又は一部が規則的に反復しているパターン（点の配列など）の場合、テンプレート上のパターンは所望の反復される構造体の寸法よりも著しく大きい。
【０２０７】
パターンのテンプレート上への複製はテンプレートと基板との間に電界を印加することによって行うことができる。液体と空気（又は真空）は異なる誘電率を有し、かつ電界はテンプレートのトポグラフィの存在のために局所的に変化するので、液体の領域をテンプレートに向かって引き付ける静電力が発生される。表面張力又は毛管圧は膜を安定させ易い。高電界強度では、活性化光硬化液がテンプレートに付着させられ、かつある点で基板からディウェットさせられる。しかし液膜の付着は、無次元数Λにより測定される静電力の割合が毛管力に匹敵する場合に生じるであろう。静電力の大きさはほぼεＥ2ｄ2であり、ここでεは真空の誘電率、Ｅは電界の大きさ、ｄはフィーチャ・サイズである。毛管力の大きさはほぼγｄであり、ここでγは液体―気体表面張力である。これら２つの力の比はΛ＝εＥ2ｄ／γである。境界を変形させてそれを上面に付着させるためには、電界はＬがほぼ均一である必要がある。正確な値はプレートのトポグラフィの詳細及び液体−気体誘電率及び高さ比に左右されるが、この数は０（１）となろう。したがって、電界はＥ〜（γ／εｄ）1／2によってほぼ与えられる。この活性化光硬化液は組成の重合によって適所で硬化される。テンプレートは重合した組成からのテンプレートの分離を支援するために、低エネルギー自己組織化単分子膜（例えば、フッ素化境界活性剤）を用いて処理される。
【０２０８】
上記近似値の一例を次に示す。ｄ＝１００ｎｍ、γ＝３０ｍＪ／ｍ、ε＝８．８５×１０−１２Ｃ2／Ｊ−ｍの場合、Ｅ＝１．８×１０8Ｖ／ｍとなり、これは極板間隔が１００ｎｍの場合に穏かな１８Ｖである極板と極板間隔が１０００ｎｍの場合に１８０Ｖである極板との間の電位差に相当する。フィーチャ・サイズｄ〜γ／εＥ2は、フィーチャ・サイズは電界の二乗に比例して小さくなることを意味することに留意されたい。したがって、５０ｎｍのフィーチャの場合、１００及び１０００ｎｍのプレート間隔については約２５乃至２５０ボルトが必要となろう。
【０２０９】
テンプレートの表面とは接触されない活性化光硬化液内にパターンを形成するように、電界、テンプレートのトポグラフィのデザイン、及び液体表面へのテンプレートの近接性を制御することが可能となるであろう。この技術によって重合した組成からテンプレートを機械的に分離しなくて済むであろう。この技術はまたパターンに欠陥が生じる原因を取り除くであろう。しかし、接触がない場合、液体は接触した場合に定められるのと同じぐらいのシャープで高分解能の構造体を形成しない。これはまず、活性化光効果液内に所定の電界で部分的に定められた構造体を形成することによって解決される。次に、テンプレートと基板との間の空隙を大きくする一方、同時に電界の大きさを増大させて、接触させることなく明確に定められた構造体を形成するために、液体を「引き延ばす」。
【０２１０】
活性化光硬化液は先に記載したような転写層の上面に堆積させられる。そのような２層プロセスは、電界を用いて形成された低アスペクト比、高分解能の構造体を形成し、次にエッチング・プロセスによって高アスペクト比、高分解能の構造体を形成できる。リフトオフの後に元から形成されていた構造体のトレンチ領域内に金属が残されるように、基板上に金属を堆積させる「金属リフトオフ・プロセス」を実施するために、そのような２層プロセスを用いてもよい。
【０２１１】
低粘度の活性化光硬化液を用いると、電界を用いたパターン形成が高速（例えば、１秒未満）になり、構造体は迅速に硬化される。基板と活性化光硬化液の温度変化を回避すれば、ナノ分解能の層対層アラインメントを実施不可能にする望ましくないパターンの変形が回避される。また、上記のように、テンプレートと接触させることなくパターンを素早く形成することが可能となるので、直接接触を必要とするインプリント方法に生じる欠陥が除去される。
【０２１２】
本明細書では、特定の米国特許及び米国特許出願を参照によって組み入れている。しかし、そのような米国特許及び米国特許出願の文は、そのような文と本明細書に記載の他の記載及び図面との間で矛盾が生じないような程度に、参照によって組み入れただけである。そのような矛盾がある場合、そのような参照により組み入れた米国特許及び米国特許出願において矛盾する文がある場合には本明細書には参照によって特定的に組み入れない。
【０２１３】
本発明を種々の例示的実施形態を参照して記載してきたが、その記載は限定的意味合いで解釈されることを意図したものではない。本発明の例示的実施形態のほか他の実施形態の種々の変形及び組み合わせは、本明細書を参照すれば当業者には明白となろう。したがって、添付の特許請求の範囲はそのような任意の変形及び組み合わせを包含するものと意図される。
【図１】
0005421221.tif 000002
【図２】
0005421221.tif 000003
【図３】
0005421221.tif 000004
【図４】
0005421221.tif 000005
【図５】
0005421221.tif 000006
【図６】
0005421221.tif 000007
【図７】
0005421221.tif 000008
【図８】
0005421221.tif 000009
【図９】
0005421221.tif 000010
【図１０】
0005421221.tif 000011
【図１１】
0005421221.tif 000012
【図１２】
0005421221.tif 000013
【図１３】
0005421221.tif 000014
【図１４】
0005421221.tif 000015
【図１５】
0005421221.tif 000016
【図１６】
0005421221.tif 000017
【図１７】
0005421221.tif 000018
【図１８】
0005421221.tif 000019
【図１９Ａ】
0005421221.tif 000020
【図１９Ｂ】
0005421221.tif 000021
【図１９Ｃ】
0005421221.tif 000022
【図１９Ｄ】
0005421221.tif 000023
【図２０Ａ】
0005421221.tif 000024
【図２０Ｂ】
0005421221.tif 000025
【図２１】
0005421221.tif 000026
【図２２】
0005421221.tif 000027
【図２３Ａ】
0005421221.tif 000028
【図２３Ｂ】
0005421221.tif 000029
【図２３Ｃ】
0005421221.tif 000030
【図２３Ｄ】
0005421221.tif 000031
【図２３Ｅ】
0005421221.tif 000032
【図２３Ｆ】
0005421221.tif 000033
【図２４Ａ】
0005421221.tif 000034
【図２４Ｂ】
0005421221.tif 000035
【図２４Ｃ】
0005421221.tif 000036
【図２４Ｄ】
0005421221.tif 000037
【図２５】
0005421221.tif 000038
【図２６】
0005421221.tif 000039
【図２７】
0005421221.tif 000040
【図２８】
0005421221.tif 000041
【図２９】
0005421221.tif 000042
【図３０】
0005421221.tif 000043
【図３１】
0005421221.tif 000044
【図３２】
0005421221.tif 000045
【図３３】
0005421221.tif 000046
【図３４】
0005421221.tif 000047
【図３５】
0005421221.tif 000048
【図３６】
0005421221.tif 000049
【図３７】
0005421221.tif 000050
【図３８】
0005421221.tif 000051
【図３９】
0005421221.tif 000052
【図４０】
0005421221.tif 000053
【図４１】
0005421221.tif 000054
【図４２】
0005421221.tif 000055
【図４３】
0005421221.tif 000056
【図４４】
0005421221.tif 000057
【図４５】
0005421221.tif 000058
【図４６Ａ】
0005421221.tif 000059
【図４６Ｂ】
0005421221.tif 000060
【図４６Ｃ】
0005421221.tif 000061
【図４６Ｄ】
0005421221.tif 000062
【図４７Ａ】
0005421221.tif 000063
【図４７Ｂ】
0005421221.tif 000064
【図４７Ｃ】
0005421221.tif 000065
【図４７Ｄ】
0005421221.tif 000066
【図４７Ｅ】
0005421221.tif 000067
【図４８Ａ】
0005421221.tif 000068
【図４８Ｂ】
0005421221.tif 000069
【図４８Ｃ】
0005421221.tif 000070
【図４９】
0005421221.tif 000071
【図５０】
0005421221.tif 000072
【図５１】
0005421221.tif 000073
【図５２】
0005421221.tif 000074
【図５３】
0005421221.tif 000075
【図５４】
0005421221.tif 000076