(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造体を製造するシステムであって、
（ａ）前記微細構造体がその上に製造される可撓性基板であって、前記可撓性基板は上面、底面および基準を備え、前記基準は上面とは別の平面上に位置する参照面を有する、可撓性基板と、
（ｂ）第１の波長および第１の振幅を有する光源光を生成することによって前記基準に関する情報を干渉法で検出する光学装置であって、前記光学装置によって生成される前記光源光は、修正可能なパターンを有し、前記光源光は、前記基板に反射する試験光線と参照鏡に反射する参照光線とに分割され、前記試験光線および前記参照光線が再結合されて、強度を有する再結合された光線を形成し、再結合における前記試験光線と前記参照光線との間の干渉は、前記再結合された光線の強度に影響し、前記再結合された光線の強度は、前記基板の前記上面と前記基準との間に光学コントラストを生成するために使用される、光学装置と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記基板は、材料の連続するウェブとして形成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記基板は、基層上に形成された参照層を含み、前記参照層は前記上面および前記基準を含むことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記参照層は、そこに照射される光を実質的に反射することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記基準の前記参照面は、前記第１の波長の１／４にほぼ等しい高さで前記上面上に延在することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記参照面は、そこに照射される光を実質的に屈折し、前記参照面は第１の屈折率を有することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記参照面は、前記第１の屈折率の１／４で割られた前記第１の波長にほぼ等しい高さで前記可撓性基板の前記上面上に延在することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記基準の前記参照面は、細長の直線状の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記基準の前記参照面は、クロス形状の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記基準の前記参照面は、円形の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記基準の前記参照面は、バーコード形状であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光学装置は、
（ａ）前記光源光を生成するための照射装置と、
（ｂ）前記基板に反射する前記試験光線、および、前記参照鏡に反射する前記参照光線を生成するための干渉法対象物と、
（ｃ）前記再結合された光線を検出するためのカメラと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記照射装置、前記干渉法対象物および前記カメラは、共通の可動ステージに取り付けられることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記照射装置と前記干渉法対象物との間に、前記光源光を修正可能なパターンに変調するための空間光変調器をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記光学装置によって検出される前記基準に関する情報に照らして、前記可撓性基板の形状態様を変更するウェブ処理装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ウェブ処理装置は、前記可撓性基板の形状態様を変更するために熱を使用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】
前記ウェブ処理装置は、前記可撓性基板の形状態様を変更するために張力を使用することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、微細構造体の製造（形成）に関し、より具体的には可撓性基板上の微細構造体の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術構造の小型化は、エレクトロニクス、バイオテクノロジーおよび電気光学の分野を含むがそれらに限定されない幅広い分野にわたり、かつてないほど高まっているトレンドである。一般に、該技術分野では、小型化された技術構造の製造（形成）は、マイクロメートル単位（１０−６ｍ）の構造物の製造に使用される場合、マイクロ加工（微細加工）と呼ばれ、ナノメートル単位（１０−９ｍ）またはそれよりも小さい単位の構造物の製造に使用される場合、ナノ加工と呼ばれる。当然のことながら、結果として、微細構造体のサイズは、かかる構造物の構成に使用される特殊な製造工程の制約事項によって制限されることがままあることが把握されている。
【０００３】
例えば、集積回路のような小型電子機器の製造は、多くの場合、通常の基板上に積み重ねられる形でパターン層が連続して形成される、多重ステップのリソグラフィ工程を使用して実現される。具体的には、通常、製造工程の一部として、レジストの均一層が平坦な基板の上面上に堆積される。その後、各小型パターンは、例えば、パターンが付されたマスクを介した光線への露光（すなわち、フォトリソグラフィ）または直接的な機械的変形（すなわち、インプリントリソグラフィ）を通じてレジスト層に移動される。
【０００４】
フォトリソグラフィでは、露光エリアが反応し、それを溶液槽で洗い流すことによってレジストが現像される。ボジ型フォトレジストが使用される場合、反応したエリアは溶性となり、洗い流される。ネガ型フォトレジストが使用される場合、非露光エリアが洗い流される。効果的には、ポジ型またはネガ型テンプレートが作成され、当該テンプレートは基板の表面上に置かれ、上記の露光および現像工程を経る。続くステップでは、例えば、表面のエッチング、表面の反応（例えば、半導体を作成するためのドーピング）、表面の蒸着、表面上の堆積など、フォトレジストテンプレートを介したあらゆるパターニング方法によって表面全体が加工される。所望のパターンが基板上に形成されると、残留するレジストは除去される。このように、様々な微細構造体が、通常の基板上に効果的に作成されることが可能である。
【０００５】
半導体ウエハ（例えばシリコンウエハ）は、上記のタイプの製造技術を使用して小型電子機器がその上に作成される基板として、もっとも一般的である。当然のことながら、半導体ウエハは比較的硬質で安定した性質を有し、装置製造工程の様々なステップを実施するのに適した構造物である。
【０００６】
しかし、当該分野において、微細構造体が薄い可撓性基板上に製造されることが、より望ましいものとなっている。より薄く、より可撓性の高い基板は半導体ウエハに対する数多くの顕著な優位性を取り入れており、当該基板は、装置サイズ規模における顕著な減少（例えば厚さ）、装置の可撓性を有する構成に基づく潜在的な応用範囲の拡大、および、基盤を連続するウェブ（巻取紙）またはロールに組み込むことによる、拡張された生産能力を含むが、これらに限定されない。
【０００７】
表面上に微細構造体を製造する薄くて可撓性のある基板は、上記の理由から望ましいにもかかわらず、製造時の多数の著しい課題を有している。特に、環境条件などのいくつかの外的要因が、基板の幾何学的態様に大きく影響しうる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で作成された可撓性基板は、（ｉ）シリコンの約３０倍の熱膨張係数を有し、（ｉｉ）シリコンの剛性の約１／５０の剛性を有し、（ｉｉｉ）水蒸気への露出により０．５％の体積変化が生じうるが、同様の条件下でシリコンは体積変化を生じない。
【０００８】
結果として、薄くて可撓性のある基板は、熱、水分または張力への直接的な露出に反応して、１つまたは複数の寸法において、伸縮、収縮、歪み、または変形する傾向がある。様々な製造段階を通じて適切に基板を配列する際に発生する問題に大きく起因して、基板の構造形態におけるこれらのタイプの変化の導入は、各パターンが形成される際の精度レベルに影響しうる。特に、この精度はナノメートルスケールの機能および設計の製造に関係することから、製造工程に発生する精度の欠如は、終局産物の品質を顕著に損ねることとなりうる。
【０００９】
微細構造体において極めて精巧な機能を確定的に生産するための、低コストの既知の解決方法は、本分野でブロック共重合体（ＢＣＰ）の自己組織化（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）として知られる工程によって構造物を製造する方法である。ＢＣＰの自己組織化は、（例えば、熱、またはアクチニドエネルギーによって蒸発または現像される塗装膜を適用することにより）平滑またはエンボス状の表面上の分子量およびストレスバイアス（ｓｔｒｅｓｓ  ｂｉａｓｅｓ）に従って分子を結合することによって、マイクロメートルからナノメートル規模の様々な形状に可撓性構造物を製造することを可能にする。そうすることで、先述の工程は、構造物が、自己無撞着な方法ではあるがマクロ特性（ｍａｃｒｏ  ｆｅａｔｕｒｅ）に関連しない（すなわち、外界とは関連付けられない）方法で自己組織化を受けることを可能にする。ただし、それらが展開または成長するエンボス表面に対して、それらは、整列および配向されてもよい。
【００１０】
本技術分野では既に知られているが、ブロック共重合体の自己組織化を使用した微細構造体の製造は、電力および／または通信信号の供給を可能にするために、構造物をより大きな決定論的回路に物理的に接続（連結）する手法を要することがままある。結果として、この接続に関する要件は、全製造工程をかなり複雑にし、自己組織化された部分をマクロ世界にワイヤ接続および整列する手段が実現されなければ、マイクロ加工を無用なものにしかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、可撓性基板上に微細構造体を製造する、新しい、かつ改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、高度な精度で可撓性基板上に微細構造体を製造する、新しい、かつ改良されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、微細スケールおよびナノスケールで微細構造体の製造を可能にする、先に記載されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、例えば環境条件などの外的要因によって引き起こされる、基板の幾何学的態様における変化を検出および補償する、先に記載されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１５】
限られた数の部品を有し、実施に費用がかからず、使用が簡単な、先に記載されたシステムおよび方法を提供することである。
【００１６】
これに対し、本発明の１つの特徴として、微細構造体を製造するシステムが提供され、システムは、（ａ）微細構造体がその上に製造される可撓性基板を備え、可撓性基板は上面、底面、及び、該上面とは別の平面上に参照面を有する基準（フィデューシャル）と、（ｂ）基準に関する情報を干渉法で検出するように可撓性基板を光源光で照らす光学装置を備え、光源光は第１の波長および第１の振幅である。
【００１７】
以下の説明から、他の様々な特徴および優位性が現れるであろう。説明では、説明の一部を形成する添付図面が参照され、そこには本発明を実施するための様々な実施形態が例として示される。実施形態は、当業者が本発明を実施できる程度に十分に詳述されよう。また、他の実施形態が使用される可能性があり、本発明の範囲を逸脱することなく、その構造的変更がなされうる。よって、以下の詳細な説明は、限定の意味に取られるべきではない。また、本発明の範囲は添付の請求項によって最も的確に定められている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
図面では、同様の参照番号は同様の部品を表している。
【００１９】
【図１】可撓性基板上に微細構造体を製造するシステムの正面斜視図であり、システムは本発明の教示に従って構成される。
【００２０】
【図２】図１に示された可撓性基板のサンプルの一部分の、拡大された断片的な断面図である。
【００２１】
【図３】理想的な条件下で干渉法により見られた場合の図１に示された可撓性基板のサンプル部分の上面図である。
【００２２】
【図４】断面で示された光学装置の選択された構成要素を含む、図１に示された光学装置のうちの１つの拡大された斜視図であり、ローラで移動される際、ウェブと関連する光学装置が示され、ウェブの裏面が平面部材によって支持されて示されている。
【００２３】
【図５】図１に示された可撓性基板のサンプル部分の簡略化された上面図であり、基板は基準が配置されて示されている。
【００２４】
【図６】図５に示された可撓性基板のサンプル部分の簡略化された上面図であり、基板は、全体的な幾何学的変化を修正するための張力を使用するウェブ調整要素上の適所に示されており、ウェブ調整要素は破線で示されている。
【００２５】
【図７】図５に示された可撓性基板のサンプル部分の簡略化された上面図であり、基板は、全体的な幾何学的変化を修正するために熱を使用するウェブ調整要素上の適所に示されており、ウェブ調整要素は破線で示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［微細構造体を製造するためのシステム１１］
図１を参照すると、可撓性基板上に微細構造体を製造するシステムの第１の実施形態が示されており、システムは本発明の教示に従って構成され、概して参照番号１１で識別される。以下で詳述されるように、システム１１は、例えば環境条件などの外的要因によって発生する可撓性基板の幾何学的態様における変化を検出および補償するように、特別に設計されており、それにより、製造工程の様々な段階で、可撓性基板の適切なアライメントを確実にする。
【００２７】
システム１１は、ローラ１５−１から１５−３によって一連の加工ステーション１７−１から１７−６を通して連続的に搬送される、連続する基板またはウェブ１３を備える。また、ステーション１７は、とりわけ、所望の微細構造体を生成するような方法で基板１３に材料層をパターニングすることを担っている。
【００２８】
ここで定められるように、微細構造体とは、一連のパターニングのステップを通じて基板上に製造される、制限されたサイズ（例えば、マイクロメートルスケール、ナノメートルスケールまたはそれよりも小さいスケール）のあらゆる装置または形状（特徴物）を意味し、一連のパターニングのステップは、とりわけ、エンボス加工、光マスクおよび／または画像投影による。例えば、微細構造体は、トランジスタまたはマイクロプロセッサのような半導体装置のための集積回路にまで拡大されるが、それらに限定されはしない。
【００２９】
さらに以下で説明されるように、加工ステーション１７−１から１７−４には光学装置１９が備わっており、光学装置１９は、特殊なパターンで基板１３上に光を方向付けることが可能であるだけでなく（すなわち、フォトリソグラフィパターニングのステップの一部として）、基板１３上に備わる１つまたは複数の基準（すなわち、比較の固定された基準部、またはマーカー）を検出することができる。製造の経過における様々な段階で、基板１３上の基準を検出することにより、一連の加工ステーション１７で、基板１３の適切なアライメントが保証される。それにより、本発明の基本的な目的である、極めて精度の高い微細構造体の製造を可能にする。
【００３０】
最も注目すべきは、各光学装置１９による基準（基準）の検出を通じて受信される情報が、熱、水分などの外的要因によって生じる、基板１３のより大きな幾何学的変化（例えば、収差または不均等スケーリング）を識別するのに使用することができる点である。基板１３の幾何学的変化の存在を補償するために、後にさらに詳述されるように、変化を除去する方法で（すなわち、基板を元の形状に回復する）、基板１３を選択的に処理するように、ウェブ調整要素２１が製造経路に沿って提供されることが好ましい。このように、システム１１は、各加工ステーション１７に対する基板１３の望ましくない空間的変化（すなわち、位置または配向の変化）を調整するだけでなく、一定の外的要因に露出されることによって生じる、基板１３それ自体の望ましくない幾何学的変化（すなわち、全体的な形状の変化）を修正するように、的確に設計されている。このように、システム１１は、薄くて可撓性のある性質の基板１３の使用を通じて生じる、アライメントにおける共通課題を効果的に補正するように構成されている。
【００３１】
［基板１３の構成］
好適には、基板１３はポリマー（高分子）材料のリボンなどの、薄い可撓性の材料による連続したウェブとして構成される。前述のように、基板１３の薄い可撓性構造は、製造工程を効率化するとともに、サイズが限られ、幅広い潜在的応用に使用可能な構造物の生産を可能とし、上記は極めて望ましい。
【００３２】
図２に見られるように、基板１３は、共に形成されて単一の連続するストリップ（小片）となる基層２３および高反射性の参照層２５を含む。ここに見られるように、参照層２５は、全般に平坦な底面２７および全般に平坦な上面２９を含む。本発明の特徴として、少なくとも１つの基準３１が参照層２５に備えられ、基準３１は製造工程中、容易に識別可能な参照または比較の固定された基準部（ベース）として機能する。
【００３３】
ここでは、基準３１は、起伏構造、即ち横断面において台形として表され、上面２９上に定められた高さＨで隆起している。このように形成された基準３１は、不変の幅Ｗを有する、露出された全般に平坦な参照面３３を定める。
【００３４】
既知のナノインプリントリソグラフィ技術を使用して、基準３１が参照層２５に形成されうることが理解されよう。このように、各基準３１の相対的サイズはミクロンレベル、またはサブミクロンレベルで構成可能であり、これにより、基板１３の全体的な設置面積への影響を制限する。
【００３５】
ここに見られるように、基準３１の参照面３３は、上面２９とは異なる平面に配置されている。本発明の主要な特徴として、参照層２５の多平面構造は、基板１３に照射される光源光Ｌｓに対して、空間的位相遅延をもたらす。この位相遅延は、面２９および面３３の間の光学コントラストを最大化させるのに使用されることが可能であり、それによって、リソグラフィ様式の光学装置１９がウェブアライメント機器として効果的に機能することを可能にする。
【００３６】
具体的には、参照層２５上に照射される波長λおよび振幅Ａの光源光Ｌｓは、面２９および面３３の間の高低差に依存する位相遅延を以て、参照層から反射される。その結果、高さＨを光源光Ｌｓの波長の１／４（すなわちλ／４）と定めることにより、光Ｌ’は、面２９から反射される光Ｌ’’と１８０°（すなわち、λ／２またはπ）位相がずれて、面３３から反射される。光が光学装置１９から基板１３に移動し、次いで光学装置１９に戻らなければならないため、高さＨにおけるπの１／２の減少が要求される。
【００３７】
光Ｌ’およびＬ’’の間のコントラストを最大化するために、反射光Ｌ’およびＬ’’を、同一の光源（すなわち、装置１９）からの不変の参照光ＬＲと組み合わせることによって、建設的干渉および相殺的干渉の原則が使用される。換言すると、建設的干渉は、参照光ＬＲに同相の反射光の振幅または輝度を倍増させる。同時に、相殺的干渉は、参照光ＬＲに１８０°位相がずれている反射光の輝度を相殺（すなわち、効果的に除去）させる。
【００３８】
その結果、干渉法によって見ると（すなわち、光学装置１９で見ると）、整列した基準３１は、上面２９に対して最大光学コントラストで検出されることが可能である。結果として、参照波形またはビームＬＲと比較して見ると、面３３が白色に見える場合、基板の背景（すなわち面２９）は黒色に見え、その逆も然りである。さらに、幅Ｗが少なくともλ／２Ａ程度である基準３１を使用することによって、目的とする光学の解像度の観点から、光学装置１９によって検出される白色光の最大振幅または最大輝度が可能となる。このように、結果としてのウェブ１３の固有のトポグラフィ（地形）は、光学装置１９に容易に基準３１を識別させ、次いで、基板１３における空間的または幾何学的変化の修正を補助させることができ、これにより、各加工ステーション１７での基板１３の適切なアライメントを確実とする。
【００３９】
ここで注目すべきは、参照層２５は、基準３１および上面または背景２９の間の干渉法による所望のコントラストを実現するために、高反射材料で構成される（または高反射コーティングを塗布される）必要がない点である。むしろ、面２９および３３の間の干渉法による所望のコントラストは、高反射ではない参照層２５を使用することで同様に実現されうる。この状況において、光源光Ｌｓは、参照層２５ではなく、基層２３の上面２３−１を反射しうる。
【００４０】
非反射参照層２５が使用される場合、基準３１および上面２９の間で同レベルのコントラストを実現するために、参照層２５の屈折率Ｎが、基準３１の幾何学的態様に組み込まれる必要がある。具体的には、基準３１の高さＨがλ／（４＊Ｎ）として計算され、好適には、幅Ｗが少なくともλ（２＊ＮＡ）程度として計算され、参照層２５の屈折率Ｎは好適には１．３から２．０の範囲内で減少する。さらに、反射された光源光による最大建設的干渉および最大相殺的干渉を確実にするために、光学装置１９の参照鏡の反射性が参照層２５の反射性と合致することが好ましいことは理解されるべきである。
【００４１】
注目すべきは、基準３１は、最大光学コントラストを実現するために、上面２９よりも高く隆起する必要はない点である。むしろ、同様の１８０°の相変化を実現するために、高反射性の参照層２５が使用される場合、基準３１は深さλ／４で上面２９よりもくぼんでいてもよい。
【００４２】
本発明において、製造工程の特殊なニーズに合致するように、基準３１の具体的な個数、形状および配置が改変されてもよい。図３を参照すると、理想的な条件下で（例えば、ずれが存在しない）干渉法によって見た場合の、サンプル基板１１３の一部分の上面図が示されている。ここに見られるように、基板１１３に複数の基準１３１が備わっており、各基準１３１は、上記のように、最大コントラストを実現できる高さで、バックグラウンド面よりも高く隆起している。
【００４３】
ここに見られるように、基準１３１は様々に異なる構造で示されている。例えば、細長で直線的なバー状の基準１３１−１が備わっており、この基準は、基板１１３の片方の側端１１３−１に沿って、平行に好適には連続して延伸している。このように、基準１３１−１は、ウェブ１１３が一致する直線トラックに沿って移動することを確実とするために使用可能なガイドマーカーとして機能しうる。
【００４４】
一対のクロス（十字）形の基準１３１−２、および、扁平な円形状または芯（セントロイド）形の基準１３１−３が追加的に基板１１３に備わっている。一対の補完的基準（例えば、基準１３１−２および１３１−３）を使用することにより、より大きな、または広範囲な（グローバル）スケールで、もしくはより小さな、または局所的な（ローカル）スケールのいずれかのスケールで、アライメント補正を可能にし、その際、基準の一対のうちの１つが既知の座標と比較され、Ｘ方向およびＹ方向の両方向におけるミスアライメントを評価し、基準の一対のうちのもう片方が、最初の基準と比較され、ヨー、ピッチ、スキュータイプのミスアライメントを評価する。
【００４５】
芯形の基準１３１−３の３６０°対称な特性が、このような基準１３１−３の、光学装置１９の方向（より具体的には、装置１９のカメラの画素の方向）に対する感受性をより低くするものであり、それによって、恒常的に高い解像度の位置データを提供することから、多くの基準構造の中で、芯形の基準１３１−３が好ましいことは強調すべきであろう。特に、芯形の基準１３１−３は、１／ＳＱＲＴ（Ｎ）サブ画素解像度を提供し、ここでＮは周辺画素（ピクセル）の全数（ｆｕｌｌ  ｎｕｍｂｅｒ）を表す。比較として、直線形の基準（例えば基準１３１−１）は、もう１つの画素の状態が変化するまで１つの完全な画素幅の変換を行うことから、比較的大きな１画素の独立した画素解像度（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｐｉｘｅｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を有しうる。ただし、直線形の基準の画素解像度は、光学装置１９に意図的にずれを組み入れるだけで改善されうる。１／ｎのずれを含む直線形の基準は、１／ｎ毎の変換に画素変化状態を生じさせうることは強調すべきであろう。
【００４６】
最後に、バーコード形の基準１３１−４が基板１１３に備わり、各バー（またはその代わりとして連続するバーの間の空間）は所望の高さで基板１１３の背景よりも高く隆起し、最大光学コントラスト（例えば、λ／４の完全反射の参照層）を確実にする。当然のことながら、バーコード形式の基準１３１−４の設計は、基板１１３と関連付けられる固有のコードを可能にし、とりわけ、構成される微細構造体、または視野に関連するその他の便利な態様を特定するために使用される。
【００４７】
以下にさらに詳述されるように、基板１１３の様々な場所で多数の基準１３１を使用することは、熱および水分といった外的要因によって生じられる広範囲および局所的歪みを特定する一助となる。また、基準１３１は光学装置１９によって検出可能であり、それによって一定のずれが基板１１３および各光学装置１９の間で発生したとしても（すなわち、照明路（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｐａｔｈ）が基板１１３の表面に対して完全に垂直でなくても）、別個のアライメント用カメラを必要としないことは、強調すべき重要点である。
【００４８】
［光学装置１９の構成］
上記で参照されるように、各光学装置１９は、製造工程全体の適切なウェブアライメントを保証するために、（ｉ）光を基板１３上に特定のパターンで方向付けることができるフォトリソグラフィ機器、および、（ｉｉ）基板１３上の隆起した基準１３、またはその他の表面パターンを光学的に検出するための干渉計とのハイブリッドとして構成することが好ましい。両方の特徴を単一の機器に組み込むことにより、システム１１に要求される構成要素の総数が低減され、同時に、基板１３上に多層構造を製造する際の速度および正確性が改善される。結果として、システム１１における光学装置１９の特有の構成、およびその使用目的は、本発明の主要な新しい特徴として機能する。
【００４９】
図４を参照すると、光学装置１９の部分的に断面で表された正面斜視図が図示されており、ここでは、一対のローラ１５によって公称張力で移動されたウェブ１３と関連して示されている。ウェブ１３の後面はウェブ１３を平坦に保持し、さらに装置１９に対して適切に面内に保持する平面部材２１１によって支持されていることが示されている。好適には、部材２１１は多孔質材料で構成されるか、または、（ｉ）ウェブが前進する間、部材２１１および基板１３の後面の間の無摩擦接触を保証する圧搾空気、または（ｉｉ）（例えば、パターニング工程の間）ウェブが動かないように固定するための、基板１３を部材２１１に対して強固に保持する真空力のいずれかを放出させる横断穴が備わっている。
【００５０】
光学装置１９は、モーター駆動の可動取付け板、またはステージ（ｓｔａｇｅ）２１３を備え、当該ステージには光源光（例えば白色光）を供給する照射装置またはランプ２１５、光源から試験光線および参照光線を生成する干渉法対象物（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）２１７、再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）において試験光線および参照光線を検出するための画像装置またはカメラ２１９が配置され、当該ステージは、基板１３に関して、表面マッピング（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍａｐ）を生成するか、または表面測定パラメータを抽出するのに使用可能である。このように、ランプ２１５、対象物２１７およびカメラ２１９は、以下に詳述されるように、とりわけアライメントを目的として、基準１９を特定するために使用可能な干渉計として相互に機能する。
【００５１】
さらに、光学装置１９は、ランプ２１５から生成される、空間的に変調された光に使用可能な空間光変調器（ＳＬＭ）２２１を含む。このように、変調器２２１は、以下に詳述されるように、フォトリソグラフィ工程の一部として、基準１９に対して基板１３上の感光性層に特定の光のパターンを投影または感光させることができる。
【００５２】
照射装置２１５は、干渉法工程およびフォトリソグラフィ工程の両方で使用できる、照射エネルギーを供給できるタイプが好ましい。照射装置２１５としての使用に適した光源の例には、水銀球、レーザー光源、紫外線（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば、Ｌｕｍｉｎｕｓ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，  Ｉｎｃ．，が型番ＣＢＴ１２−ＵＶで販売しているタイプ）が含まれるが、これらに限定されない。
【００５３】
ここに見られるように、干渉法対象物２１７は、照射装置２１５によって生成された光源光を（ＳＬＭ２２１によって定められるパターン領域に）集光する集光レンズ２２３、および、（ｉ）ＳＬＭが定める領域内で、試験表面（すなわち基板１３）に向かって投影される試験ビームとして、および（ｉｉ）試験ビームと同程度であり、光路内で部分的に反射する参照鏡２２７に向かって投影される参照ビームとして、集光された光源光の大部分を反射するビームスプリッター２２５を備える。試験ビームは試験表面に反射し、同様に参照ビームが参照鏡２２８に反射した後、参照ビームと再結合する。
【００５４】
再結合されたビームの一部はスプリッター２２５を通過し、カメラ２１９のために平面的な画素配列上に結像するための管状レンズ（ｔｕｂｕｓ  ｌｅｎｓ）２２９によって集光される。次いで、サブナノメートル単位の垂直方向の精度によって表面のマッピングおよび計測を行うために、ピクシレーション（ｐｉｘｉｌａｔｉｏｎ）情報が、適切な位相シフトソフトウェアと共に使用される。
【００５５】
以下に詳述されるように、ステージ２１３は、基板１３および装置１９の間のアライメントにおいて、大誤差および深刻な誤差の両方を修正するために、多次元に移動するように設計されることが好ましい。具体的には、ステージ２１３は、（ｉ）基板１３の前進路に対して横方向の関係による、（ｉｉ）焦点方向に対して垂直方向の、および（ｉｉｉ）複数軸の間で回転する、モーター制御により移動可能であることが好ましく、その結果、フリンジ（縞）が無効（ヌル）化され、基板１３上にパターニングされた画像が、均一的かつはっきりと焦点が合う（すなわち、歪みがなく、焦点がはずれることがない）。
【００５６】
先述のように、光学装置１９は、ランプ２１５から生成される光を空間的に変調するのに使用可能な空間光変調器２２１を含む。ＳＬＭ２２１は、（ｉ）光透過性または光反射性のいずれか、および、（ｉｉ）制御可能または固定（例えば、フォトマスクの形態）のいずれかで設計されうる。ＳＬＭ２２１は、（ｉ）変調器の視野よりも大きな連続する光パターンの照射、および、（ｉｉ）露光しない表面プローブを可能にするために、制御可能な多様性を有することが好ましい（例えば、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社の、空間光変調器のＤＬＰ（登録商標）ＤＩＳＣＯＶＥＲＹラインで販売されているタイプのＳＬＭ）。結果として、ＳＬＭ２２１は、視野のごく一部（すなわち、基準１９が通常配置されている場所）を照射するのに使用されることができ、それによって、適切なアライメントが終了されるまで、基板１３のフォトレジスト層への露光を防止する。さらに、制御可能なＳＬＭ２２１は、均一的に焦点が合う複合的な露出（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を生じさせるように、視野の小さな小区分の表面マッピングを可能にする（該視野は、光学誤差または基板１３の内在するとトポグラフィにより、単独で焦点外となる）。
【００５７】
［可撓性基板上にパターニングするアライメント方法］
基板１３上へのアライメント基準３１の設置に依拠する、新たなアライメント方法を介して保証されるパターニング精度を以て、可撓性基板１３に複数層をパターニングするために、システム１１が以下のように使用されうる。具体的には、図１を参照すると、連続するウェブ状の基板１３が、ローラ１５−１から１５−３によって、一連の加工ステーション１７−１から１７−６に向かって前進されていることが示されている。ステーション１７は、とりわけ、所望の微細構造体を作るように、基板１３上に材料層をパターニングすることに従事している。
【００５８】
上記のように、各光学装置１９は、アライメントを目的として、基板１３上の基準３１を干渉法で検出するように設計されている。その結果、新規の製造工程の第１のステップとして、外的要因（例えば、張力、水分、熱など）の結果として発生する基板１３の全体的な形状における重大かつ大規模な変化を検出する広範囲な検査のために、ローラ１４が少なくとも１つの光学装置１９に向かって基板１３を前進させることが想定されている。基板１３が光学装置１９に対して適所に配置されると、基板１３はローラ１５によって停止され、通常の張力で安定して保持され、好適には、（例えば、平面の支持部材２１１を介して）真空状態が適用され、基板１３が、概して平面方向に固定されて保持されることを確実にする。その後、一直線上の光学装置１９は、基板１３を広範囲にスキャンし、全体的な形状における大きな変化を検出するために使用されることが可能である。
【００５９】
図５を参照すると、大きな形状変化の検出に有益な広範囲の基準３３１の配置を含む基板３１３のサンプル部分の簡略化された上面図が示されている。具体的には、基板３１３は、基板３１３の対向する側面に沿って延伸する一対の長手方向の縦材基準３３１−３および３３３−２、基準３３１−１および３３１−２の間に横方向に延伸する複数の横材基準３３１−３から３３１−１０、および、基準３３１−６から３３１−１０の略中間で縦方向に延伸する分割部材基準３３１−１１を備える。
【００６０】
単純化のため、各基準３３１はバー状の基準の形態としてここに表示されている（例えば、図４における基準１３１−１として示されるタイプ）。しかし、各基準３３１はバー状の構成に限定される必要はなく、同様の一般的なアライメントに配置される、１つまたは複数の、別の形状の基準を含みうることは理解されるべきである。例えば、芯形の基準（例えば、図４に基準１３１−３として示されるタイプ）は、ウェブの狭窄を検出するために、横断する基準３３１の接点に配置され、さらに、各バー状基準３３１の中間に配置されることが好ましい。
【００６１】
基準３３１は、一連の、より大きな照射野３３３−１から３３３−３、および、一連の、より小さな照射野３３５−１から３３５−８を定める、または構成する。当然ながら、サブグローバルな基準（図示されず）はより小さな照射野３３５内に配置され、微細な目標アライメントを提供する（すなわち、特定のより小さな照射野３３５内のアライメントであり、基板３１３の大部分ではない）。
【００６２】
この例では、（例えば、外的要因によって基板３１３に付加される、非均一の横ひずみにより）縦材基準３３１−１および３３１−２は非平行関係で延伸する。当然のことながら、基板３１３のこの大きな歪みは、次のパターニングステップの精度を著しく損ねうる。
【００６３】
その結果として、光学装置１９による基準３３１の粗スキャンは、基板３１３の好ましくない幾何歪みを検出しうる。これに反応して、必要なソフトウェアでプログラミングされたプロセッサ（図示されず）が、ウェブ調整要素２１に、差異（ｖａｒｉａｎｃｅ）を除去する方法で基板３１３を処理させる（すなわち、基板１３を、実質的に平行に配置された基準３３１−１および３３１−２で、元の形状に戻す）。
【００６４】
例えば、ウェブ調整要素２１は、基板３１３の大きな形状変化を補正する張力を使用してもよい。図６を参照すると、基板３１３は、大きな形状変化を補正するための張力を使用するウェブ調整要素４２１と関連して示されている。ウェブ調整要素４２１には、研磨された滑らかな支持要素４２３が取り付けられていることが好ましく、一対の、横方向の張力バー４２５−１および４２５−２、一連の長手方向張力バー４２５−３から４２５−５、および、単一の対向張力バー４２５−６を含む。さらに、張力バー４２５は１つの大きな照射野の外周周辺に、一直線上に配置され、特定の照射野３３３−１の（すなわち、基板３１３全体ではなく）所望の形状を復元するために使用されうる。
【００６５】
ウェブの処理は、横方向の張力バー４２５−１および４２５−２で基板３１３を把持することによって（例えば、クランプ力および／または真空力を使用することによって）実行されてもよい。次いで、必要に応じて、張力バー４２５−１および４２５−２が、縦材基準３３１−１および３３１−２の検査を通じて検出された広範囲な（すなわち大規模な）縦方向の誤差（すなわち、照射野３３３−１内の縦軸に対する差異）を修正するために配置される。
【００６６】
その後、照射野３３３−１の横方向の形状態様をチェックするように、張力バー４２５−３から４２５−６が同様に使用される。これは、（横材３３１−３および３３１−４の検査を介して決定された）照射野３３３−１の幅がポアソン比に比例的に影響されるためである。張力バー４２５−６をデータム（測量基準点）バーとして使用することにより、弓状または他の同様の差異を補正するために、１つまたは複数の張力バー４２５−３が、基板３１３の局部的な移動に選択的に適用されてもよい。
【００６７】
別の例として、ウェブ調整要素２１は、基板３１３の大きな形状変化を補正するために熱を使用してもよい。これは、基板に付加される累積応力がより少ないことから、張力の使用よりも好ましい。図７を参照すると、大きな形状変化を補正するために熱を使用するウェブ調整要素５２１に関連する基板３１３が示されている。
【００６８】
ここに見られるように、ウェブ調整要素５２１は、１つの広範な照射野３３３−１の３辺の周辺に配置された一対の横方向の張力バー５２５−１および５２５−２、ならびに縦方向の張力バー５２５−３を有している点で、ウェブ調整要素４２１と同様である。ウェブ調整要素５２１は、照射野３３３−１内の３つの異なる区間として配置された３つの同サイズの加熱板５２７−１から５２７−３を含む点で、ウェブ調整要素４２１と異なる。使用時、各加熱板５２７は特定の温度に設定でき、加熱板５２７の間での温度変化は、照射野３３３−１内の基板３１３の寸法における変化を引き起こす。その結果、加熱板５２７によって不均一な熱が付加されると、基板３１３の片面が、もう一方の面よりも大きく膨張する可能性があり、結果として基板３１３の湾曲につながる。基板３１３に対する湾曲の付与は、歪みを補正し、また、対応する曲線軌道に沿って基板３１３を移動させるために意図的に使用できる。
【００６９】
上記の方法で補正された基板３１３の大きな形状変化により、各光学装置は傾斜フリンジの存在を補正するように調整される。当然ながら、光学装置１９によって供給される試験ビームが基板３１３に対して非直交の関係で投射される際、傾斜フリンジは、平面上で干渉法によって観測される。試験ビームの角度オフセットまたは傾斜は、結果として明暗フリンジ（ｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  ｄａｒｋ  ｆｒｉｎｇｅｓ）の代替的パターンを生成する建設的干渉および相殺的干渉の両方を生じさせる。
【００７０】
フリンジパターンの周期（すなわち、連続する建設的干渉および連続する相殺的干渉のいずれかの間の距離）は光学装置１９によって測定可能であり、フリンジ周期Ｐ＝λ／２ｓｉｎθであることから、傾斜角度θを算出するのに使用可能である。その結果、算出された情報は傾斜の存在を除去するように、（ステージ２１３を介して）光学装置１０を調整するのに使用することができる。基板１３に対して適切に配向された光学装置１９を用いて、パターン画像（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｉｍａｇｅ）が、光学装置１９によって基板１３上の露光されたフォトレジスト層に対して正しい角度で投影されるので、均一的に焦点が合う。このことは極めて望ましい。
【００７１】
上記の方法で各光学装置１９の傾斜角度が調整された後、以下の方法で、光学装置１９が基板１３にフォトレジストをパターニングするのに使用されることが可能である。第１に、基板１３上の広範囲の基準３１が光学装置１９によって配置され、各基準３１に座標Ｘ、Ｙ、Ｚが表示される。各パターニング機器を適切に較正するために、各基準の表示された座標を使用して、各光学装置１９の座標軸が必要に応じて算出および測定される。別の方法では、各光学装置１９の軸の配向を再較正するのではなく、光学装置１９によって投影される所望の画像が、ウェブ１３に対するずれを補正するために歪められてもよい。
【００７２】
各光学装置１９の粗調整の完了後、１つまたは複数の基準３１に対して試験画像（例えば点）を投影することによって、各光学装置１９の微調整が実施される。（指定された基準３１に対する）空間光変調器４０２上の試験画像の位置は、干渉計を使用して基板１３上で測定される、（指定された基準３１に対する）試験画像の位置と比較される。試験画像の位置におけるあらゆるオフセットが表示され、オフセットはＳＬＭ４０２上のパターンをそれに従って修正するために使用される。急性のアライメント不一致を補正するように調整されたパターンを以て、基板１３のフォトリソグラフィパターニングが実施される。
【００７３】
注目すべきは、最も明るい画素を特定および記録するために、投影された試験画像を使用する光学装置１９の大幅な調整は、Ｚ軸がπ／２またはλ／４で垂直方向にスキャンされる必要性を最初に要求することである。最も明るい画素の表示が要求されるのは、相殺的干渉が画像の一部を無効（ヌル）化するためである。ただし、最も明るい画素をπでシフトさせることにより、相殺的干渉は建設的干渉となり、そして、無効化された部分は除去される。ウェブ１３上の明るい画像の実際の位置は、ＳＬＭ４０２上の対応する画像の場所と比較され、重大なオフセットまたはオーバーレイ誤差（ｏｖｅｒｌａｙ  ｅｒｒｏｒ）を計算する。最小限の誤差となるまで、装置１９の光学カラム（鏡筒）が適切に変換され、および／または、ＳＬＭ画素がシフトされなければならない。
【００７４】
図１を参照すると、ステーション１７−１から１７−４は、先に詳述された方法で、ウェブ状基板１３のフォトリソグラフィパターニングを可能にしている。システム１１は、フォトリソグラフィパターニングに加え、基準３１の検出を介してすべてのパターン層が適切に整列されるインプリントリソグラフィパターニングも可能にする。
【００７５】
特に、ステーション１７−５は、システム１１にインプリントリソグラフィ機能を付与する。具体的には、ステーション１７−５は、定められたパターンでウェブ１３をエンボス加工するためのピンチローラ１５−２と連携するエンボスローラ６０１を含む。光学装置１９によって収集された基準の情報を使用して、ローラ６０１でエンボス加工される前に、ウェブ１３に対してひずみ補正および／または温度補正がなされる。
【００７６】
従来のインプリントリソグラフィシステムの構成に反して、ウェブ１３はピンチローラ１５−２の周囲を部分的に包むが、エンボスローラ６０１に接触する直線領域に限定される。ステーション１７−５で、ウェブ１３に付加される維持力を最小限にするために、この構成が必要とされ、そうすることにより、先に詳述されるように、選択的なウェブの形状補正が可能となる。
【００７７】
従来の、ポリマーウェブ１３の湿潤およびゲル化は、本構成には使用できない。なぜなら、その工程がウェブへの付着の要因となり、必要な解決法において、その後のウェブ補正を極めて困難にするか、または不可能にするためである。結果として、エンボスローラ６０１を湿潤させるために、インクジェット６０３または転写ロールを使用して材料がローラ６０１に塗布される。ウェブ１３に材料を塗布するための別の方法は、ウェブ１３に作られる形状をわずかに歪ませる速度で、エンボスローラ６０１をゆっくり操縦し、続いて、エンボス加工された照射野外の集中光源６０５（例えばレーザ）から光を当てることによって、かかる歪みを矯正する方法である。
【００７８】
インプリントリソグラフィ工程の完了後、ウェブ１３は、ステーション１７−６で、投光ランプ６０７を用いて光硬化される。光硬化ステップの後、可撓性基板１３上に微細構造体を製造する工程が完了する。
【００７９】
アライメントおよびパターニングに加え、パターニングステーションの後（例えばステーション１７−４）に配置される光学装置１９は、極めて感度が高く、ナノメータースケールの垂直測定機能を有する検査装置としてさらに使用されうる。その結果、低強度照射で検査ビームを位相変調するためにｚ軸を使用することで、装置１９は（製造誤差を決定および修正するために）ウェブ１３上の特定の形状の高さを計測するだけでなく、製造された構造物の機能性を損ねかねない塵または他の汚染物質を検出することにも使用できる。
【００８０】
上記の実施形態は単なる例示を目的としているに過ぎず、当業者は、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができる。かかるすべての変更および修正は、添付される請求項に定められた本発明の範囲内であることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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