(57)【要約】      （修正有）【課題】インプリントリソグラフィにおけるアライメント制御方法を提供する。【解決手段】アライメント方法は、テンプレートと基板との間の第１アライメント誤差を評価する工程と、テンプレートと基板との間の第１相対移動に対応する第１入力信号を生成する工程と、第１入力信号によりテンプレートと基板との間の第１相対移動を開始する工程と、第１相対移動に対応する出力信号を評価する工程と、第１入力信号と出力信号とを比較して、テンプレートと基板との間の第２相対移動の移動軌跡に対応する移動制御動作を生成する工程と、テンプレートと基板との間の第２相対移動に対応する第２入力信号を生成する工程と、第２入力信号によりテンプレートと基板との間の第２相対移動を開始する工程と、テンプレートと基板との間の第２アライメント誤差を評価する工程と、を有し、第１アライメント誤差の大きさは第２アライメント誤差の大きさを超えている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリントリソグラフィアライメント方法であって、
基板上にインプリントレジストを供給する工程と、
液体である前記インプリントレジストをテンプレートと接触させる工程と、
前記テンプレートと前記基板との間の第１アライメント誤差を評価する工程と、
前記テンプレートと前記基板との間の第１相対移動に対応する第１入力信号を生成する工程と、
前記第１入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第１相対移動を開始する工程と、
前記第１相対移動に対応する出力信号を評価する工程と、
前記第１入力信号と前記出力信号とを比較して、前記テンプレートと前記基板との間の第２相対移動の移動軌跡に対応する移動制御動作を生成する工程と、
前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動に対応する第２入力信号を生成する工程と、
前記第２入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動を開始する工程と、
前記テンプレートと前記基板との間の第２アライメント誤差を評価する工程と、を有し、前記第１アライメント誤差の大きさは前記第２アライメント誤差の大きさを超えている、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２アライメント誤差の大きさは目標アライメント誤差以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１入力信号と前記出力信号とを比較する工程は、
前記第１入力信号の大きさに対する前記出力信号の大きさの比を評価する工程と、
前記第１入力信号の位相に対する前記出力信号の位相を評価する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 
【請求項４】
前記移動軌跡は、位相値が−π/２からπ/２にわたる時間の正弦波関数を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記移動軌跡は、位置、速度、加速度、およびジャーク成分を含み、
前記ジャーク成分は、前記第１相対移動における前記テンプレートと前記基板上の前記インプリントレジストとの間の静止摩擦に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記移動制御動作は、前記位置、速度、および加速度の成分の合計であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２入力信号を生成する工程は、フィードフォワード制御部を介して前記移動制御動作を電気信号に変換する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記出力信号を評価する工程は、非線形状態オブザーバを用いて前記出力信号を評価する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１相対移動を開始する工程は、前記基板が配置されるステージに所定長の時間、前記第１入力信号を提供する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
i）前記テンプレートと前記基板との間の更なるアライメント誤差を評価する工程と、
ii）前記更なるアライメント誤差に基づいてフィードバック制御信号を生成する工程と、
iii）前記フィードバック制御信号により前記テンプレートと前記基板との間の更なる相対移動を開始して、前記テンプレートに対して前記基板を移動させる工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
iv）前記更なるアライメント誤差の平均が目標アライメント誤差以下になるまで、前記工程i）乃至前記工程iii）を繰り返す工程を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
システム同定に基づいて基板に対するインプリントリソグラフィテンプレートの位置合わせを制御するためのインプリントリソグラフィシステムであって、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記テンプレートと接触する液体インプリントレジストを有する前記基板に基づいて、前記基板ステージと通信する制御部と、を有し、前記制御部は、
前記テンプレートと前記基板との間の第１アライメント誤差を評価し、
前記テンプレートと前記基板との間の第１相対移動に対応する第１入力信号を生成し、
前記第１入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第１相対移動を開始し、
前記第１相対移動に対応する出力信号を評価し、
前記第１入力信号と前記出力信号とを比較して、前記テンプレートと前記基板との間の第２相対移動の移動軌跡に対応する移動制御動作を生成し、
前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動に対応する第２入力信号を生成し、
前記第２入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動を開始し、
前記テンプレートと前記基板との間の第２アライメント誤差を評価し、ここで、前記第１アライメント誤差の大きさは前記第２アライメント誤差の大きさを超えている、ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記制御部は、前記移動軌道を電気信号に変換し、該電気信号を前記基板ステージに供給するフィードフォワード制御部を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記移動軌跡は、位相値が−π/２からπ/２にわたる時間の正弦波関数を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板に対する前記テンプレートの相対位置に対応するセンサ信号を生成するセンサを更に有し、
前記制御部は、前記出力信号および前記第２アライメント誤差を評価するために前記センサ信号を受信する、ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御部は、前記フィードフォワード制御部からの前記電気信号と前記センサ信号とに基づいて前記出力信号を評価して前記移動制御動作を生成する状態オブザーバを有することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記制御部は、更に、
i）前記テンプレートと前記基板との間の更なるアライメント誤差を評価し、
ii）前記更なるアライメント誤差に基づいてフィードバック制御信号を生成し、
iii）前記フィードバック制御信号により前記テンプレートと前記基板との間の更なる相対移動を開始して、前記テンプレートに対して前記基板を移動させる、ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御部は、更に、前記更なるアライメント誤差の平均が目標アライメント誤差以下になるまで、前記i）乃至前記iii）を繰り返すことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記制御部は、前記フィードバック制御信号を生成し、該フィードバック制御信号を前記基板ステージに提供するフィードバック制御部を更に有することを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記基板ステージは、前記テンプレートの平面内における直交軸に関して前記基板を平行移動させ、前記平面に直交する中心軸周りに前記基板を回転させるように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、インプリントリソグラフィにおけるアライメント制御に関し、より詳細には、システム同定に基づくリアルタイムフィードフォワード制御および滑らかな移動制御動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリントリソグラフィにおいては、ナノメートルレベルのオーバレイ精度を達成するために、領域間アライメントの技術が用いられてきた。いくつかの例において、インプリントテンプレートと基板上の対応する領域との間の初期アラインメント誤差は、基板（例えば、ウエハ）に対してテンプレートを移動させることによって補正されうる。インプリントリソグラフィのアライメント方法は、米国特許第8,387,482号、第7,027,156号、および第6,916,584号など多くの文献に詳細に記載されており、この引用によってこれらの文献の内容はすべて本明細書に組み込まれる。従来技術におけるアライメントの速度および精度は、テンプレートと液体インプリントレジストを上部に有する基板を保持するステージとの間の非線形ダイナミクスによって制限される。例えば、テンプレートとウエハのトポグラフィ、およびインプリントレジストの材料特性および厚さによって、領域間アライメントの間に、アライメント制御システムの静的摩擦および動的摩擦、ヒステリシス、またはコンプライアンスなどが生じ、その結果が、入力に対する応答の遅さ、あるいは、目標位置からのオーバーシュートや発振となって現れうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第8,387,482号明細書
【特許文献２】米国特許第7,027,156号明細書
【特許文献３】米国特許第6,916,584号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本出願に記載された主題の一側面によれば、インプリントリソグラフィアライメント方法は、基板上にインプリントレジストを供給する工程と、液体である前記インプリントレジストをテンプレートと接触させる工程と、前記テンプレートと前記基板との間の第１アライメント誤差を評価する工程と、前記テンプレートと前記基板との間の第１相対移動に対応する第１入力信号を生成する工程と、前記第１入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第１相対移動を開始する工程と、前記第１相対移動に対応する出力信号を評価する工程と、前記第１入力信号と前記出力信号とを比較して、前記テンプレートと前記基板との間の第２相対移動の移動軌跡に対応する移動制御動作を生成する工程と、前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動に対応する第２入力信号を生成する工程と、前記第２入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動を開始する工程と、前記テンプレートと前記基板との間の第２アライメント誤差を評価する工程と、を有し、前記第１アライメント誤差の大きさは前記第２アライメント誤差の大きさを超えている。
【０００５】
この側面による実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含みうる。例えば、前記第２アライメント誤差の大きさは目標アライメント誤差以下でありうる。いくつかの例において、前記第１入力信号と前記出力信号とを比較する工程は、前記第１入力信号の大きさに対する前記出力信号の大きさの比を評価する工程と、前記第１入力信号の位相に対する前記出力信号の位相を評価する工程とを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態において、前記移動軌跡は、位相値が−π/２からπ/２にわたる時間の正弦波関数を含む。前記移動軌跡は、位置、速度、加速度、およびジャーク成分を含み、前記ジャーク成分は、前記第１相対移動における前記テンプレートと前記基板上の前記インプリントレジストとの間の静止摩擦に対応する。いくつかの例において、前記移動制御動作は、前記位置、速度、および加速度の成分の合計である。
【０００７】
いくつかの実施形態において、前記第２入力信号を生成する工程は、フィードフォワード制御部を介して前記移動制御動作を電気信号に変換する工程を含む。前記出力信号を評価する工程は、非線形状態オブザーバを用いて前記出力信号を評価する工程を含みうる。前記第１相対移動を開始する工程は、前記基板が配置されるステージに所定長の時間、前記第１入力信号を提供する工程を含みうる。
【０００８】
方法は、（i）前記テンプレートと前記基板との間の更なるアライメント誤差を評価する工程と、（ii）前記更なるアライメント誤差に基づいてフィードバック制御信号を生成する工程と、（iii）前記フィードバック制御信号により前記テンプレートと前記基板との間の更なる相対移動を開始して、前記テンプレートに対して前記基板を移動させる工程と、を更に有する。いくつかの例において、方法は、（iv）前記更なるアライメント誤差の平均が目標アライメント誤差以下になるまで、前記工程（i）乃至前記工程（iii）を繰り返す工程を更に有する。
【０００９】
本出願に記載された主題の別の側面によれば、システム同定に基づいて基板に対するインプリントリソグラフィテンプレートの位置合わせを制御するためのインプリントリソグラフィシステムは、前記基板を保持する基板ステージと、前記テンプレートと接触する液体インプリントレジストを有する前記基板に基づいて、前記基板ステージと通信する制御部と、を有し、前記制御部は、前記テンプレートと前記基板との間の第１アライメント誤差を評価し、前記テンプレートと前記基板との間の第１相対移動に対応する第１入力信号を生成し、前記第１入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第１相対移動を開始し、前記第１相対移動に対応する出力信号を評価し、前記第１入力信号と前記出力信号とを比較して、前記テンプレートと前記基板との間の第２相対移動の移動軌跡に対応する移動制御動作を生成し、前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動に対応する第２入力信号を生成し、前記第２入力信号により前記テンプレートと前記基板との間の前記第２相対移動を開始し、前記テンプレートと前記基板との間の第２アライメント誤差を評価し、ここで、前記第１アライメント誤差の大きさは前記第２アライメント誤差の大きさを超えている。
【００１０】
この側面による実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含みうる。例えば、前記制御部は、前記移動軌道を電気信号に変換し、該電気信号を前記基板ステージに供給するフィードフォワード制御部を含みうる。いくつかの例において、前記移動制御動作に基づく前記移動軌跡は、位相値が−π/２からπ/２にわたる時間の正弦波関数を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態において、システムは、前記基板に対する前記テンプレートの相対位置に対応するセンサ信号を生成するセンサを更に有し、前記制御部は、前記出力信号および前記第２アライメント誤差を評価するために前記センサ信号を受信する。いくつかの例において、前記制御部は、前記フィードフォワード制御部からの前記電気信号と前記センサ信号とに基づいて前記出力信号を評価して前記移動制御動作を生成する状態オブザーバを有する。
【００１２】
いくつかの実施形態において、前記制御部は、更に、（i）前記テンプレートと前記基板との間の更なるアライメント誤差を評価し、（ii）前記更なるアライメント誤差に基づいてフィードバック制御信号を生成し、（iii）前記フィードバック制御信号により前記テンプレートと前記基板との間の更なる相対移動を開始して、前記テンプレートに対して前記基板を移動させる。いくつかの例において、前記制御部は、更に、前記更なるアライメント誤差の平均が目標アライメント誤差以下になるまで、前記工程（i）乃至前記工程（iii）を繰り返す。
【００１３】
いくつかの実施形態において、前記制御部は、前記フィードバック制御信号を生成し、該フィードバック制御信号を前記基板ステージに提供するフィードバック制御部を更に有する。前記基板ステージは、前記テンプレートの平面内における直交軸に関して前記基板を平行移動させ、前記平面に直交する中心軸周りに前記基板を回転させるように構成されうる。
【００１４】
本明細書に記載される一般的な態様および実施形態は、リアルタイムシステム同定に基づくアライメント誤差のフィードフォワード制御およびフィードバック制御を含み、これにより、インプリントリソグラフィにおけるアライメント誤差の高速かつ高精度な補正を行うことができる点で有利である。基板の移動をアライメント条件にスムーズに移行させて高速かつ高精度に補正することにより、アライメントのスループットおよびオーバーレイ精度を向上させることができる。
【００１５】
本明細書に記載される主題の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。主題の他の潜在的な特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インプリントリソグラフィシステムの側面図。
【図２】図１の基板の側面図。
【図３】基板上の液体インプリントレジストと接触するインプリントリソグラフィテンプレートの側面図で、テンプレートおよび基板の例示のアライメントマークのペアの間の初期アライメント誤差X0を示す。
【図４】インプリントリソグラフィステージへの正弦波入力に対する応答例のグラフであり、異なる残膜厚を有する基板に対する異なる応答を示す。
【図５】図３の初期アライメント誤差X0を補正する制御工程の例を示す図。
【図６】正弦波移動軌跡に基づくフィードフォワード制御の例示の制御ブロック図。
【図７Ａ】システム同定に基づいてアライメント誤差を補正しシステム同定に基づいて生成される移動制御動作を補正する処理のフローチャート。
【図７Ｂ】システム同定に基づいてアライメント誤差を補正しシステム同定に基づいて生成される移動制御動作を補正する処理のフローチャート。
【図８】フィードバック制御に基づいて更なるアライメント誤差を補正する処理のフローチャート。
【図９Ａ】例示の移動軌跡及び該移動軌跡のフィードフォワード信号のグラフであり、移動軌跡の位置成分、速度成分、加速度成分、およびフィードフォワード信号を表す曲線を示す。
【図９Ｂ】インプリントリソグラフィのテンプレートに対する基板の位置と速度を表す曲線を示す、移動軌跡の例示的な２次元超表面のグラフ。
【図１０】設定点及び時間毎の該設定点からのアライメント誤差を示す、システム同定および正弦波移動軌跡を用いたアライメント制御の例示的な結果のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、基板102上にレリーフパターンを形成するインプリントリソグラフィシステム100を示す。基板102は、基板チャック104に結合されうる。いくつかの例では、基板チャック104は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、電磁チャックまたは他の適切なチャックを含む。例示的なチャックは、米国特許第6,873,087号に記載されており、この引用により同文献の内容は本明細書に組み込まれる。基板102および基板チャック104は、ステージ106によってさらに支持されうる。ステージ106は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に関する移動、ならびに、ｚ軸周りの回転（例えば、θ）も提供する。これに関して、ステージ106は、XYθステージともいう。ステージ106、基板102、および基板チャック104は、ベース（図示せず）上に配置することもできる。
【００１８】
インプリントリソグラフィシステム100は、基板102から離間されたインプリントリソグラフィテンプレート108を含む。いくつかの例において、テンプレート108は、テンプレート108から基板102に向かって延びるメサ110（モールド110）を含む。いくつかの例において、モールド110はパターニング面112を含む。テンプレート108および/またはモールド110は、溶融シリカ、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイア、またはその他の適切な素材を含む（ただしこれらに限定されない）材料から形成されうる。図示の例ではパターニング面122は、それぞれ離間している複数の凹部124と複数の凸部126によって画定される複数のフィーチャを含む。ただし、いくつかの例では、その他のフィーチャの構成も可能である。パターニング面112は、基板102上に形成されるパターンの基礎を形成する任意のパターンを画定することができる。
【００１９】
基板108は、基板チャック128に結合されうる。いくつかの例では、基板チャック128は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、電磁チャックまたは他の適切なチャックを含む。チャックの例は、米国特許第6,873,087号に記載されている。さらに、テンプレートチャック128は、テンプレートチャック128、インプリントヘッド130、またはその両方がテンプレート108の移動を可能にするように、インプリントヘッド130に結合されうる。テンプレート108の移動には、テンプレート平面内での移動（面内移動）およびテンプレート平面からの移動（外面移動）が含まれる。面内移動は、テンプレート平面内での（例えば図１に示すX-Y平面内での）テンプレート108の平行移動、および、テンプレート平面内での（例えば、X-Y平面内でのＺ軸周りの）テンプレートの回転を含む。基板102に対するテンプレート108の平行移動または回転は、基板の平行移動または回転によって実現されてもよい。テンプレート108の面内移動はまた、（例えば、倍率補正アクチュエータを用いて）テンプレートの側面の圧縮力を増減させてテンプレートのX-Y平面におけるテンプレートの寸法を増減させることも含む。テンプレート108の面外移動は、（例えば、テンプレートと基板との間の距離を増減させることによってテンプレートを介して基板に加えられる力を増減させるために）Z軸に沿ってテンプレートを平行移動させること、および、テンプレートのX-Y平面内の軸周りにテンプレートを回転させることを含む。テンプレートのX-Y平面における軸周りのテンプレート108の回転は、テンプレート108のX-Y平面と基板102のX-Y平面との角度を変化させるものであり、本明細書では、基板に対してテンプレートを「傾斜させる」、あるいは、基板に対するテンプレートの「傾斜」または「傾斜角」を変更する、という。米国特許第8,387,482号は、インプリントリソグラフィシステムにおけるインプリントヘッドによるテンプレートの移動を開示しており、この引用により同文献の内容は本明細書に組み込まれる。
【００２０】
インプリントリソグラフィシステム100は、更に、液体供給装置132を含む。液体供給装置132は、基板102上に重合性材料134を堆積させるのに用いられる。重合性材料134は、液滴吐出、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学気相堆積（CVD）、物理気相堆積（PVD）、薄膜堆積、厚膜堆積、またはその他の適切な技術を用いて基板102上に配置されうる。いくつかの例において、重合性材料134は、所望の体積がモールド110と基板102との間に画定される前または後に基板102上に配置される。重合性材料134は、米国特許第7,157,036号および米国特許出願公開第2005/0187339号に記載されているようなモノマーを含み得る。この引用により両文献の内容は本明細書に組み込まれる。いくつかの例において、重合性材料134は、複数の液滴136として基板102上に配置される。
【００２１】
図１および図２を参照すると、インプリントリソグラフィシステム100は、更に、経路142に沿ってエネルギ140に直接結合されるエネルギ源138含みうる。いくつかの例において、インプリントヘッド130およびステージ106は、テンプレート108および基板102を経路142と重なるように位置させるように構成される。インプリントリソグラフィシステム100は、ステージ106、インプリントヘッド130、液体供給装置132、エネルギ源138、またはそれらの任意の組み合わせと通信する制御部144によって調整され、また、メモリ146に記憶されているコンピュータ読み取り可能なプログラムに従い動作しうる。
【００２２】
いくつかの例において、インプリントヘッド130、ステージ106、またはその両方は、モールド110と基板102との間の距離を変化させて、それらの間に重合性材料134によって充填される所望の体積を画定する。例えば、インプリントヘッド130は、モールド110が重合性材料134と接触するようにテンプレート108に力を加えることができる。重合性材料134によって所望の体積が充填された後、エネルギ源138は、広帯域紫外線などのエネルギ140を生成し、重合性材料134を重合させるとともに基板102の表面148とパターニング面122の形状と一致させて、基板102上にポリマーパターン化層150を画定する。いくつかの例において、パターン化層150は、残膜層152と、凸部154および凹部156として示される複数のフィーチャを含み、凸部154は厚さt1を有し、残膜層152は厚さt2を有する。
【００２３】
上述のシステムおよびプロセスは、米国特許第6,932,934号、米国特許出願公開第2004/0124566号、米国特許出願公開第2004/0188381号、および米国特許出願公開第2004/0211754号に記載されているインプリントリソグラフィプロセスおよびシステムにおいて更に実施することができる。この引用によりこれら全ての文献の内容は本明細書に組み込まれる。
【００２４】
インプリントリソグラフィ基板およびテンプレートは、テンプレートと基板とのリアルタイムアライメントを可能にする、対応するアライメントマークのペアを含むことができる。パターンニングされたテンプレートが基板の上部に位置させた後（例えば、基板上に重ね合わせた後）、基板アライメントマークに対するテンプレートアライメントマークのアライメントが決定される。アライメント方法は、米国特許第6,916,585号、第7,170,589号、第7,298,456号、および第7,420,654号に開示されているような、テンプレートと基板上の所望のインプリント位置との正確なアライメントを実現するために、対応するアライメントマークのペアに関連するアライメント誤差の「スルー・ザ・マスク」（ＴＴＭ）測定を行い、その後、これらの誤差の補償を行う方法を含みうる。この引用により、これらの文献の内容は本明細書に組み込まれる。アライメント誤差は、基板とテンプレートとの相対的な位置決め、基板またはテンプレートの変形、またはそれらの組み合わせによって生じうる。
【００２５】
図３は、基板102上の液体インプリントレジスト134と接触するインプリントリソグラフィテンプレート108の側面図であり、テンプレート108および基板102の例示のアライメントマークのペアの間の初期アライメント誤差X0を示す。アライメント誤差X0は、センサ158によって計測されうる。いくつかの例では、センサ158は、アライメントマーク302およびアライメントマーク304からの回折光を検出するTTMアライメント器を含む。ここで、回折光は、液体インプリントレジスト134を通過しうる。初期アライメント誤差X0は、許容できるアライメント誤差を超えている可能性がある。許容できるアライメント誤差とは、例えば10nm未満で、1nm以下の再現性を持つ値である。
【００２６】
初期位置合わせ誤差X0は、主に、配置誤差、回転誤差、および/または、ステージ106（例えば、XYθステージ）のコンプライアンスおよびヒステリシスによって生じ、x軸およびy軸に関する誤差、およびz軸周り（θ）の回転の誤差を含みうる。例えば、配置誤差は、一般に、テンプレートと基板との間のX-Y位置決め誤差（すなわち、X軸、Y軸、またはその両方に沿う平行移動、ただし、図１に示すように、X軸およびY軸は、テンプレートまたは基板のインプリント表面の面内またはインプリント表面と平行である。）をいう。回転（θ）誤差は、一般に、Z軸周りの相対的な向きの誤差（すなわち、Z軸周りの回転、ただし、図１に示すように、Z軸はX-Y平面に直交する。）をいう。
【００２７】
X-Y平面においてテンプレートアライメントマーク302とそれに対応する基板アライメントマーク304とがオフセットされる配置誤差は、テンプレートと基板との相対的な移動によって（例えば、X-Y平面内で、基板、テンプレート、またはその両方の制御された移動によって）補償することができる。回転誤差は、X-Y平面においてテンプレートおよび基板の相対的な角度を変更することによって（例えば、基板、テンプレート、またはその両方の回転によって）補償することができる。
【００２８】
図４は、システム同定のための、インプリントリソグラフィステージ106への正弦波入力に対する応答例のグラフであり、異なる残膜厚（RLT）を有する基板に対する異なる応答を示す。例えば、応答曲線402は、ステージ106への正弦波入力に応答して得られる、15nmのRLTを有する基板102に対するアライメントマーク302とアライメントマーク304との間の相対距離の振動を表している。同様に、応答曲線404および406はそれぞれ、25nmのRLTおよび35nmのRLTを有する基板102に対するアライメントマーク302とアライメントマーク304との間の相対距離の振動を表している。
【００２９】
図４に示すように、応答曲線402,404および406は、各応答がオーバーシュートの最初のピークに達するまでにかかった時間であるピーク時間Tpに関して分析することができる。ピーク時間Tpは、応答の位相またはシステムの遅延に対応しうる。この例では、15nmのRLTを有する基板102は、より大きな摩擦を受け、25nmおよび35nmのRLTの場合よりも遅く応答する。応答の大きさおよび位相は、RLT、ならびに、入力周波数、基板102またはテンプレート108上のパターン、ステージ106のコンプライアンス、またはヒステリシスなどの他の様々な要因の関数でありうる。他の例において、インパルス入力またはステップ入力などの他の入力信号に対する過渡応答を分析することによって、システム同定が実行されてもよい。
【００３０】
図５は、図３の初期アライメント誤差X0を補正する制御工程の例を示す図である。アライメントシステムの非線形性（例えば、液体インプリントレジストとステージ106のコンプライアンスによって生じる非線形減衰）のために、アライメント誤差X0を線形ダイナミクスのみに基づいて補正したのでは、アライメントのスループットまたは速度およびオーバーレイ精度が制限されてしまう可能性がある。例えば、基板102とテンプレート108との間の相対移動は、特に移動の開始時に、静止粘着摩擦力の影響を受けうる。入力される力がこの摩擦力に勝るための閾値力を超えるまで初期移動が制限される。別の例において、入力信号とステージ106（すなわち基板102）の出力動作との間には時間遅延が存在しうる。場合によっては、システム100、特に基板102を保持するシステム100のステージ106にヒステリシスが存在することがある。換言すれば、基板102とテンプレート108との間の相対移動は、相対移動が過去にどのように変化したかに依存しうる。他の場合には、入力信号と出力動作との間に相違を生じさせる可能性のあるステージ106におけるコンプライアンス（例えば、線形または非線形の弾性）が存在しうる。
【００３１】
図５に示されるシステム同定の工程は、アラインメント処理の開始時に、上記の摩擦、ヒステリシス、またはコンプライアンスなどの、システム100（例えば、ステージ106）の非線形挙動を特徴づけることができ、システム100のダイナミックモデルを生成することができる。例えば、ステージ106は、制御部からの第１入力信号に基づいて基板102とテンプレート108との間の相対移動を開始する。第１入力信号は、例えば、0.2秒未満の短期間の間に距離X0-X1の相対移動を開始させるための、フィードフォワード制御部を介して供給されるフィードフォワード制御信号でありうる。システム同定工程の時間は、テンプレート108を基板102の領域にアライメントさせるための合計時間バジェットの約30〜40％とすることができる。いくつかの例において、システム同定工程は、初期の粘着状態から相対移動が摺動状態になるまでの期間中に実行される。いくつかの例において、第１入力信号は、静的力学、ヒステリシスおよびコンプライアンスを処理するために、計算された非線形モデルに基づいて予め決定される。他の場合において、第１入力信号は、第１アライメント誤差X0に対応する、以前のデータまたはルックアップテーブルに基づいて決定されてもよい。例えば、第１アライメント誤差X0が100nmであり、これを500msec以内に補正する必要がある場合、第１入力信号は時間の関数100*sin(2π・ct)によって特定される。だたし、cは、所与のアライメント時間500msecに応じた、第１入力信号の周波数を設定するための2以上の定数である。
【００３２】
センサ158（例えば、TTM装置）は、第１入力信号によって開始されたテンプレート108に対する基板102の移動の結果を計測することができる。いくつかの実施形態では、システムは、入力信号および移動の結果の両方を処理して、システム100の内部状態を推定することができる非線形状態オブザーバ（例えば、拡張非線形状態オブザーバ）を含みうる。ここで、内部状態は、位置成分（0次）、速度成分（1次）、加速度成分（2次）、ジャーク成分（3次）、...、N次成分などのモデルパラメータを含みうる。入力信号と計測された移動結果とに基づいて、システム100の非線形挙動は、非線形ダイナミックモデルとして記述され、入力信号と移動結果との間の関係は伝達関数で表される。
【００３３】
システム同定工程において同定されたモデルパラメータは、単一の周波数ωを有する時間の正弦波関数を用いて分解され、フィードフォワード制御信号FF(t)を生成することができる。例えば、フィードフォワード制御信号FF(t)は、次式を用いて計算されうる。ただし、Kffstep(t)は、状態オブザーバからのスライディングモード・フィードフォワード制御信号を表す。Kff(i)は、位置、速度、加速度などの各ダイナミック成分のゲイン値を表し、周波数ωおよび位相-π/2+(i-1)*π/2を有するsin関数によって乗算される。
【００３４】
【数１】
2019110295.tif 000002
【００３５】
Kff(1)のような高次の項は、基板102とテンプレート108との間の摩擦力に対応しうる。いくつかの例において、周波数ωは、0.1〜1secの範囲内にありうる必要な収束時間によって決定される。
【００３６】
正弦波分解によって生成されたフィードフォワード制御信号FF(t)は、基板102とテンプレート108との間の第２相対移動のための滑らかな移動制御動作を生じさせ、初期アライメント誤差X0を低減させるようにステージ106を駆動する。正弦波関数の逐次導関数は余弦関数または正弦関数であるため、アライメント誤差を発散させたりシステム不安定を引き起こすアライメント制御システムの共振を励起することなく、滑らかな時間の関数として移動軌道を構築することができる。ステージ106は、滑らかな移動軌跡をたどる第２相対移動を開始するように制御されうる。いくつかの例において、センサ185および状態オブザーバ612（図６参照）は、（ａ）第２アライメント誤差X2、および、（ｂ）第２相対移動の線形性を特定するために、ステージ106のアライメント状態および動的状態を監視し続ける。
【００３７】
いくつかの実施形態において、第２アライメント誤差X2は、フィードバック制御によって補正されて高速に制御目標に収束し、アライメントマーク302とアライメントマーク304との間のゼロ平均アライメント誤差を達成することができる。例えば、いったん第２相対移動が線形ダイナミックモデルに追従するか、または、ステージ106が滑らかに摺動する線形モデルドミナント領域に移動すれば、フィードフォワード制御信号は減少し、フィードバック制御部からのフィードバック制御信号はステージ106を駆動してアライメント誤差をゼロに減らす。センサ158は、アライメントマーク302とアライメントマーク304との間の距離などのアライメント誤差を計測し、アライメント誤差に対応する計測信号を生成することができる。フィードバック制御部は、計測信号と目標値（例えば、ゼロ）とに基づいてフィードバック制御信号を生成することができる。ステージ106は、フィードバック制御信号に基づいて、更なる相対移動を開始する。いくつかの例において、許容可能なアライメント誤差が達成されるまで、上記のフィードバック制御プロセスが繰り返される。場合によっては、フィードバック制御のために第２アライメント誤差X2（例えば、残留誤差）が大きい場合、フィードバック制御への移行の前に追加のフィードフォワード制御工程を実行してもよい。典型的には、システム100がシステム同定工程において正確に特徴づけられている場合には、追加のフィードフォワード制御工程は必要ではない。
【００３８】
図６は、正弦波移動軌跡に基づくフィードフォワードおよびフィードバック制御の例示の制御ブロック図である。制御システム600は、フィードフォワード制御部602と、フィードバック制御部604と、XYTステージ106と、アライメントセンサ158と、非線形状態オブザーバ612とを含む。ステージ106は、フィードフォワード制御部602及びフィードバック制御部604から制御信号を受け取り、制御目標（例えばゼロアライメント誤差）に駆動される。いくつかの例において、ステージ106は、液体アライメントダイナミクス608を介して制御信号に応答するが、これは非線形でありうる。いくつかの例では、非線形状態オブザーバ612は、ステージ106への制御信号およびセンサ158によって計測されたアライメント誤差を監視し、状態情報をフィードフォワード制御部602およびフィードバック制御部604に提供する。
【００３９】
図５に関して説明したアライメント処理の開始時にシステム同定に基づいて生成された正弦波移動軌跡614は、フィードフォワード制御部602に供給され、ステージ106への電気信号またはフィードフォワード制御信号に変換される。いくつかの例において、正弦波移動軌跡は、センサ158からの計測信号と組み合わされ、フィードバック制御部604に供給される。この例において、フィードフォワード制御からフィードバック制御への移行段階中のアライメント誤差に従う調整を計算するために、フィードバック制御部604にも正弦波移動軌跡が使用される。これは、アライメントシステムの不安定性を引き起こすアライメントシステムの共振の励起を回避するのにも役立つ。アライメントセンサ158は、アライメントマーク302とアライメントマーク304との間の距離などのアライメント誤差を計測し、そのアライメント誤差に対応する計測信号を状態オブザーバ312およびフィードバック制御部604に提供することができる。結合部616および618は、制御信号を互いに加算、減算、または畳み込みすることによってマージすることができる。例えば、フィードバック制御部604とステージ606との間の結合部618は、アライメント処理の開始時に支配的なフィードフォワード制御信号620と、アライメント処理の終わりに近い時に支配的なフィードバック制御信号622とを加算することができる。
【００４０】
図７Ａおよび図７Ｂは、アライメント制御システムのシステム同定を実行し、滑らかな移動軌跡でアライメント制御システムをアライメント条件に駆動するためのインプリントリソグラフィプロセス700における動作のフローチャートを示す。702において、インプリントレジストが基板（例えば、基板のインプリント領域）上に配置される。704において、インプリントレジストがテンプレートと接触する。テンプレートはアライメントマークを含み、基板はテンプレートのアライメントマークに対応するアライメントマークを含む。706では、テンプレートと基板との間の第１アライメント誤差が、アライメントマーク間の距離または角度に基づいて評価され、テンプレートと基板との間の相対移動の制御された移動動作を生成する。708では、テンプレートと基板との間の第１相対移動に対応する第１入力信号が生成される。710では、第１入力信号によりテンプレートと基板との間の第１相対移動が開始される。712では、第１相対移動に対応する出力信号が評価される。例えば、アライメント制御システムは、テンプレートに対する基板の相対位置を計測し、その相対位置に対応する出力信号を生成するセンサを含む。714では、１入力信号と出力信号とを比較して、テンプレートと基板との間の第２相対移動の移動軌跡に対応する移動制御動作を生成する。716では、テンプレートと基板との間の第２相対移動に対応する第２入力信号が生成される。718では、第２入力信号によりテンプレートと基板との間の第２相対移動が開始される。720では、テンプレートと基板との間の第２アライメント誤差が評価される。第１アライメント誤差の大きさは、第２アライメント誤差の大きさを超える。
【００４１】
図８は、フィードバック制御を用いて基板に対するインプリントリソグラフィテンプレートのアライメント誤差を低減するためのインプリントリソグラフィ処理800における例示的な動作のフローチャートである。いくつかの実施形態において、処理700の後に処理800が行われる。802において、第２相対運動は線形領域内にあるか判断される。804において、テンプレートと基板との間の更なるアライメント誤差が評価される。806では、上記更なるアライメント誤差に基づいてフィードバック制御信号が生成される。808では、フィードバック制御信号によりテンプレートと基板との間の更なる相対移動が開始され、テンプレートに対して基板を移動させる。いくつかの実施形態において、処理800はアライメント目標を達成するよう繰り返される。
【００４２】
処理700および処理800は、論理フローグラフに配置された参照された動作の集合として示されている。動作の記載の順序は、限定として解釈されることを意図するものではなく、記載された任意の数の動作を、処理を実施するために別の順序または並列で組み合わせることができる。
【００４３】
図９Ａは、時間の関数としての、移動軌跡の例と該移動軌跡のフィードフォワード信号のグラフである。曲線904,906,908,および902はそれぞれ、移動軌跡の位置成分、速度成分、加速度成分、およびフィードフォワード信号を表す。曲線910は、状態オブザーバからの単一ステップスライディングモード信号を表す。曲線902で表されるフィードフォワード信号は、滑らかな移動軌跡を生じるような正弦波状の曲線904,906,および908で表される動的成分を、曲線910で表される単一ステップスライディングモードに加算することによって生成されうる。図９Ｂは、インプリントリソグラフィのテンプレートに対する基板の位置と速度を表す曲線912を示す、移動軌跡の例示的な２次元超表面（two-dimensional super-surface）のグラフである。例えば、超表面曲線912は、様々な時点での速度成分曲線906に対する位置成分曲線904のグラフである。
【００４４】
図１０は、設定点1002及び時間毎の該設定点からのアライメント誤差を示す、システム同定および正弦波移動軌跡を用いたアライメント制御の例示的な結果のグラフである。この例において、システム同定工程は、アライメント処理の開始時の時間範囲T1（〜0.2秒間）において実行される。時間範囲T1の曲線部分1004は、システム同定工程中のテンプレートに対する基板の相対的な動きを示している。この例において、基板がテンプレートと一緒に動いて相対移動が生じない場合、約0.05秒の初期の間にはアラインメント誤差値はたいして変化しないので、システムは、摩擦による静的な粘着動作1008を呈する。T1のシステム同定工程に続く時間T2（〜0.3秒間）では、曲線部分1006は、正弦波移動軌跡に従う相対移動である。この例では、高速なシステム同定工程を含み、0.5秒以下のオーバレイスループットが達成される。他の例では、オーバーレイ目標に応じて、より高速なオーバーレイスループットが可能である。
【００４５】
いくつかの実施形態を記載した。しかし、本開示の主旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされうることは理解されよう。したがって、他の実施形態も添付の特許請求の範囲の記載の範囲内にある。
【図１】
2019110295.tif 000003
【図２】
2019110295.tif 000004
【図３】
2019110295.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019110295.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
2019110295.tif 000009
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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