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KR100862301B1 - 임프린트 리소그래피를 위한 고분해능 오버레이 정렬 방법 및 시스템 - Google Patents

임프린트 리소그래피를 위한 고분해능 오버레이 정렬 방법 및 시스템 Download PDF

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KR100862301B1
KR100862301B1 KR1020037000632A KR20037000632A KR100862301B1 KR 100862301 B1 KR100862301 B1 KR 100862301B1 KR 1020037000632 A KR1020037000632 A KR 1020037000632A KR 20037000632 A KR20037000632 A KR 20037000632A KR 100862301 B1 KR100862301 B1 KR 100862301B1
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KR
South Korea
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patterned template
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KR1020037000632A
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최병진
콜번매튜
서리니바산에스.브이.
베일리토드
Original Assignee
보드 오브 리전츠, 더 유니버시티 오브 텍사스 시스템
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Abstract

임프린트 리소그래피 공정동안에 정렬 결정하고 정정하는 방법이 기술된다. 임프린트 리소그래피 공정동안, 템플릿은 템플릿과 기판상에 배치된 정렬 마크를 사용함으로써 기판과 정렬될 수 있다. 층이 처리되기 전에 정렬이 결정 및 정정될 수 있다.
Figure 112003001401935-pct00002
리소그래피, 정렬, 템플릿, 기판, 고분해능

Description

임프린트 리소그래피를 위한 고분해능 오버레이 정렬 방법 및 시스템{HIGH-RESOLUTION OVERLAY ALIGNMENT METHODS AND SYSTEMS FOR IMPRINT LITHOGRAPHY}
본 발명은 임프린트 리소그래피 공정을 위한 고분해능 오버레이 정렬을 달성하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
임프린트 리소그래피는 50㎚ 보다 더 작은 크기의 피처(feature)를 기판상에 프린트할 수 있는 기술이다. 임프린트 리소그래피는 포토리소그래피를 대신하여 100㎚ 이하 영역에서의 반도체 제조의 대안이 되는 잠재력을 가질 수 있다. 1990년대 동안 몇몇의 임프린트 리소그래피 공정이 도입되었다. 그러나 이들 대부분은, 포토리소그래피의 실제적 대체수단으로서 사용될 수 없게 하는 한계들을 가지고 있고, 이러한 선행기술의 한계는, 예를 들면 높은 온도변화, 고압의 필요성, 및 신축적인 템플릿(template)의 사용을 포함한다.
최근, 임프린트 리소그래피 공정은 실온 저압 하에서 고분해능 패턴을 석영 템플릿으로부터 기판 표면으로 전사하는데 사용될 수 있다. 스텝 및 플래시 임프린트 리소그래피(SFIL) 공정에서, 굳어있는 석영 템플릿은 광 경화(硬化) 액체 물질의 존재하에 기판 표면과 간접 접촉을 하게된다. 액체 물질은 빛을 가함으로써 경화되고 템플릿의 패턴이 경화된 액체에 임프린트된다.
굳고 투명한 템플릿의 사용은 SFIL 공정의 일부로서 고분해능 오버레이를 구현하는 것을 가능하게 한다. 또한, 실온 및 저압에서의 광 경화에 의해 처리될 수 있는 저점성 액체 물질의 사용은 바람직하지 않은 층 왜곡을 최소로 한다. 이러한 왜곡은 오버레이 정렬을 구현하기 매우 어렵게 할 수 있다.
전형적으로 오버레이 정렬 방법은 템플릿과 기판 사이의 정렬 에러의 측정을 포함하고, 그 후 정확한 정렬을 얻기위해 이러한 에러에 대한 보상이 수행된다. 근접 리소그래피, x-레이 리소그래피, 및 포토리소그래피(레이저 간섭계, 커패시턴스 센싱, 마스크 및 기판상의 오버레이 마크의 자동 이미지 프로세싱 등)에 사용되는 측정 기술은 적절한 변형을 통해 임프린트 리소그래피 공정에 적용될 수 있다. 보정 기술은 임프린트 리소그래피 공정의 특정한 측면을 염두에 두고 발전되어야 한다.
전형적으로 보정되어야 할 필요가 있는 오버레이 에러는 배치 에러, 세타(theta) 에러, 및 확대 에러를 포함한다. 오버레이 측정 기술은 포토리소그래피 공정의 최소 선폭이 계속해서 줄어듦에 따라 최근 몇년 동안 매우 향상되었다. 그러나 이러한 기술은 임프린트 리소그래피 공정에 직접 적용할 수는 없다.
여기에 설명된 실시예는 임프린트 리소그래피 공정에서 오버레이 정렬 구성에 적용가능한 방법 및 시스템을 포함한다.
일반적으로, 패턴을 기판상에 형성하는 방법은 광경화 액체를 기판에 가함으로써 성취될 수 있다. 광경화 액체는 빛을 가함으로써 경화가능한 임의의 액체를 포함할 수 있다. 전형적으로 광경화 조성물은 빛의 존재하에서 화학적 변화를 겪는 조성물이다. 화학적 변화를 유도하는 빛은 자외선(예컨대, 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장을 갖는 빛), 화학선(actinic) 광, 가사광선, 적외선, 및 전자빔 및 x-레이 소스와 같은 발광 소스를 포함할 수 있다. 화학적 변화는 다양한 형태로 입증될 수 있다. 화학적 변화는, 중합반응이 일어나도록 야기하는 어떠한 화학적 반응도 포함하지만, 이것에 한정되지는 않는다. 일부 실시예에서, 화학적 변화는 조성물을 형성하는 렌즈 내에서 이니시에이터 종(種)의 형성을 야기하고, 이니시에이터 종은 화학적 중합반응을 일으킬 수 있다.
일 실시예에서, 광경화 조성물은 포토레지스트 조성물일 수 있다. 포토레지스트 조성물은 UV 광선에의 노출에 의해 경화되는 임의의 조성물을 포함한다. 포토레지스트 조성물의 특징은 빛(예컨대, 자외선)에 노출되는 조성물의 일부만이 화학적 반응을 겪는다는 것이다. 반도체 산업에 통상적으로 이용되는 다양한 포토레지스트 물질중 임의의 것이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 광경화 조성물은 아실화 모노머(acylate monomer)를 포함한다.
대부분의 포토리소그래피 공정에서, 포토레지스트 물질은 전형적으로 높은 점성도(약 20 센티포이즈(cps) 보다 더 큰)를 가진다. 임프린트 리소그래피에서, 고점성도 액체의 사용은 100㎚ 이하의 구조를 생산하는 것을 더 어렵게 한다. 저점성도 액체는 100㎚ 이하의 구조의 더욱 정확한 재생품을 생산한다는 것이 알려졌다. 일 실시예에서, 광경화 액체는 약 20 cps 이하의 점성도를 가지고, 바람직하게는 약 10 cps 이하, 더욱 바람직하게는 약 5 cps 이하를 가진다.
광경화 액체가 기판에 가해진 후, 패턴화된 템플릿은 광경화 액체가 가해진 기판의 일부의 상부로 방향설정(orient)된다. 반도체 공정에서, 복수의 반도체 디바이스가 단일 기판상에 형성될 수 있다. 각각의 개별적인 반도체 디바이스는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 각 층이 이전에 형성된 층을 오버레이 하면서, 세개의 층이 연속적으로 형성될 수 있다. 반도체 디바이스의 개별적 구성요소의 작은 피처 크기 때문에, 다른 층에 대한 각 층의 정렬은 반도체 디바이스의 적절한 기능에 결정적일 수 있다. 기판상에 소정 위치를 갖는 패턴화된 템플릿을 정렬하기 위한 방법 및 시스템이 여기에 설명된다.
일 실시예에서, 패턴화된 템플릿은 템플릿 정렬 마크를 포함할 수 있다. 기판은 기판 정렬 마크를 포함할 수 있다. 패턴화된 템플릿이 기판위에 위치한 후, 기판 정렬 마크에 대한 템플릿 정렬 마크의 정렬이 결정된다. 만약 템플릿 정렬 마크가 기판 정렬 마크에 대해 정렬되지 않는다면, 기판에 대한 패턴화된 템플릿의 방향설정은 그 마크가 실질적으로 정렬될 때까지 변경될 수 있다. 템플릿에 대해 기판을 움직이는 것은 템플릿 정렬 마크와 기판 정렬 마크가 X-Y 방향에서 오프셋되는 에러를 보정할 수 있다. 이것은 X-Y 방향으로의 기판의 움직임을 제어하도록 구성된 기판 지지 스테이지에 의해 성취될 수 있다. 세타 에러는 기판에 대한 템플릿의 각을 변경함으로써 정정될 수 있다. 확대 에러는 템플릿의 물리적 디멘션을 변경함으로써 정정될 수 있다.
다양한 정렬 마크가 템플릿 및/또는 기판에서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 정렬 마크는 소정 패턴을 갖는 템플릿의 일부를 에칭함으로써 형성될 수 있 다. 대안적으로, 제2 물질의 박막이 템플릿상에 형성될 수 있다. 제2 물질은 기판 정렬 마크에 상보적인 패턴으로 증착될 수 있다. 제2 물질은 빛에 불투명일 수 있지만, 그러나 템플릿 정렬 마크의 패턴은 기판상의 경화된 액체에서 재생될수 있다. 대안적으로, 제2 물질은 광경화 액체를 경화하는데 사용되는 빛의 파장에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 그러나 제2 물질은 빛의 비-경화 파장에서는 상이한 광학적 특성을 가질 수 있다. 빛의 비-경화 파장에서 분석기를 사용하여 분석하였을 때, 정렬 마크가 쉽게 검출될 수 있다. 그러나 경화 동안, 정렬 마크는 경화 광에 실질적으로 투명이고, 정렬 마크 아래의 액체가 실질적으로 경화될 수 있다. 일 실시예에서, 증착된 제2 물질은 Si2O3 이다. 다른 실시예에서, 템플릿 정렬 마크가 템플릿을 에칭함으로써 생성될 수 있다. 템플릿 정렬 마크는 회절 격자로서 서로 작용하는 일련의 평행 라인으로부터 형성될 수 있다. 회절 격자 템플릿 정렬 마크는, 기판 정렬 마크에 대한 템플릿 정렬 마크의 정렬를 결정할 때 쉽게 관찰 될 수 있다. 그러나 경화 동안, 회절격자 템플릿 정렬 마크는 경화 광에 대해, 경화를 위해 사용되는 빛의 파장에 대해 에칭된 라인의 상대적으로 큰 간격으로 인해, 실질적으로 투명일 수 있다.
템플릿 정렬 마크와 기판 정렬 마크의 정렬을 결정하기 위해 다양한 센싱 방법이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 템플릿과 기판상의 정렬 마크의 이미지가 동일 이미징 평면상에 초점 맞추어진다. 이 포커싱은, 초점 맞춰진 이미지를 초점이 빗나간 이미지로부터 분리하기 위한 이미지 처리기술 및 두개의 개별적인 파장 을 갖는 조명 소스를 사용함으로써 성취된다. 대안적으로, 템플릿 표면위의 편광 어레이 및 편광을 갖는 두개의 다른 조명 소스를 사용함으로써, 템플릿과 기판상의 정렬 마크의 이미지가 동일 이미징 평면상에 초점 맞추어진다. 다른 실시예에서, 모이레(Moire) 패턴-기반의 정렬 에러측정 기술이 사용될 수 있다. 모이레 패턴-기반 정렬 동안, 모이레 패턴의 두 층의 포커싱 문제를 최소화하기 위해, 템플릿-기판 접촉없이 측정될 수 있는 갭이 가능한 작게 만들어질 수 있다. 고분해능(100㎚ 이하) 측정 및 전체 템플릿-기판 접촉면에 걸친 갭의 능동제어가 사용될 수 있다. 이들 센싱 방법의 임의의 것이 상기 설명된 정렬 마크의 임의의 것과 결합하여 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 패턴화된 템플릿과 기판 사이의 갭이, 템플릿과 기판 정렬 마크의 정렬을 결정하기 전에, 실질적으로 채워질 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 및/또는 패턴화된 템플릿 정렬 마크는, 패턴화된 템플릿과 기판 사이의 갭이 실질적으로 액체로 채워질 때, 가시화하기 어려울 수도 있다. 다른 실시예에서, 액체는 소정 패턴으로 기판상에 분배된다. 템플릿이 액체와 접촉할 때, 템플릿의 단지 일부만이 템플릿과 접촉할 수 있다. 기판상의 정렬 마크의 위치와 기판에 가해진 액체의 패턴을 제어함으로써, 정렬 마크를 포함하는 부분의 템플릿은 액체와 접촉하지 않도록, 템플릿이 액체와 접촉하도록 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 액체의 간섭없이, 템플릿 정렬 마크가 기판 정렬 마크와 함께 정렬될 수 있다. 템플릿 정렬 마크가 기판 정렬 마크와 정렬된 후, 패턴화된 템플릿과 기판 사이의 갭이 실질적으로 채워지도록, 패턴화된 템플릿이 기판에 대해 위치할 수 있다.
대안적으로, 템플릿이 액체와 접촉할 때, 템플릿의 일부만이 액체와 접촉할 수 있다. 기판상의 정렬 마크의 위치와 기판에 가해진 액체의 패턴을 제어함으로써, 정렬 마크를 포함하는 부분의 템플릿은 액체와 접촉하지 않도록, 템플릿이 액체와 접촉하도록 위치할 수 있다. 이러한 방식으로, 액체의 간섭없이, 템플릿 정렬 마크가 기판 정렬 마크와 정렬될 수 있다. 템플릿과 액체의 최초의 접촉 후에, 액체가 템플릿과 기판 사이의 갭을 실질적으로 채울 때까지, 액체의 패턴이 템플릿 아래로 퍼질 것이다. 템플릿 정렬 마크와 기판 정렬 마크의 정렬은 갭이 액체로 채워짐에 따라 성취될 것이다.
일부 실시예에서, 템플릿은 이전 층의 공정으로부터 기판상에 유도된 확대 에러를 위헤 정정될 필요가 있다. 확대 에러는 이전 층을 처리할 때 사용된 포토리소그래피 마스크 또는 템플릿이 적절히 조절되지 않을 때 발생할 수 있다. 그러한 마스크 또는 템플릿은 공정 동안 너무 작거나 너무 클 수 있고, 예상했던 것보다 더 크거나 더 작은 층을 초래할 수 있다. 전형적으로 이러한 에러는 약 1 내지 5 ㎚ 크기의 범위내에 있다. 확대 에러를 보정하기 위해, 템플릿 조절 디바이스가, 사용 동안 템플릿을 유지하기 위해 구성되는 지지부와 결합될 수 있다. 템플릿 조절 디바이스는 사용동안 템플릿의 크기를 변경하도록 구성될 수 있다. 힘을 가하거나 또는 템플릿의 온도를 변경함으로써 템플릿이 커지거나 줄어들 수 있다. 템플릿을 크게하거나 줄어들게 하는 것은 확대 에러를 정정할 수 있다.
템플릿 정렬 마크와 기판 정렬 마크의 정렬이 완성된 후, 공정이 완성된다. 경화 광이 광경화 액체에 인가될 수 있다. 경화 광은 액체가 적어도 부분적으로 경화하도록 한다. 액체가 적어도 부분적으로 경화된 후, 템플릿은 제거될 수 있고, 경화된 액체는 템플릿상에 에칭된 패턴에 상보적인 구조를 포함할 수 있다.
상기 설명한 정렬 방법은 국부 정렬 공정 또는 전체 정렬 공정에 이용될 수 있다. 국부 정렬 공정은 기판상의 복수의 반도체 디바이스를 처리하기 위해 이용된다. 제1 반도체 디바이스를 위한 패턴화된 층을 형성한 후, 패턴화된 템플릿은 제2 반도체 디바이스를 위해 동일하게 패턴화된 층을 형성하도록 이용될 수 있다. 기판은 제2 반도체 디바이스의 처리를 위해 새로운 위치로 이동될 수 있다. 국부 정렬 공정에서, 기판의 새로운 부분으로 움직였을 때 템플릿과 기판상의 정렬 마크를 사용하여 템플릿이 기판과 함께 재정렬될 수 있다. 이러한 방법으로, 생산된 각 반도체 디바이스에 대해 정렬이 확실히 보장될 수 있다.
기판상에서 생산된 각각의 반도체 디바이스에 대한 개별적인 정렬은 시간 집약적인 공정일 수 있다. 공정 지연을 최소화하기 위해, 전체 정렬 공정이 이용될 수 있다. 전체 정렬 공정은 부가적 정렬없이 부가적인 디바이스의 공정을 가능하게 하도록 최초의 정렬 평가를 사용한다. 일 실시예에서, 템플릿의 기판과의 정렬은 기판의 제1 부분에서 수행될 수 있다. 템플릿이 기판과 정렬된 후, 상기 설명한 임프린트 리소그래피 공정을 사용하여, 패턴화된 층이 형성될 수 있다. 정정 정렬을 이루기 위하여 기판에 대하여 템플릿을 위치시키는 것은 여기에서 "교정 방향설정(calibration orientation)"으로 언급된다. 교정 방향설정은 기판의 단일 부분 또는 기판의 다중 부분을 봄으로써 결정될 수 있다. 교정 방향설정은 결정되고 기록될 수 있다. 공정 후, 템플릿은 처리되어야 할 기판의 다음 부분으로 이동될 수 있다(통상 "스텝된다"라고 함). 템플릿에 대한 기판의 움직임은, 템플릿에 대한 기판의 위치 변화가 정확히 결정되도록 하기 위해, 매우 정확하게 제어될 수 있다. 기판의 움직임 후에, 기판에 대한 템플릿의 방향설정이 결정될 수 있고 교정 방향설정과 비교될 수 있다. 정렬 마크와 템플릿의 정렬을 체크할 필요 없이 교정 방향설정과 매치시키기 위하여, 템플릿 위치가 변경될 수 있다. 임프린트 리소그래피 공정을 사용할 때 이것은 공정속도와 전체 처리량을 향상시킬 수 있다.
기판의 여러 부분을 처리하는 동안 야기된 X-Y 배치 에러는 커패시턴스 센서 또는 레이저 간섭계를 사용하여 측정되고 보정될 수 있다. 이러한 센서의 분해능는 나노미터 이하일 수 있다. 템플릿의 측면은, 각각 커패시티브 및 간섭적 센싱을 구현하기 위해 도전성 금속의 박막으로 코팅되거나 또는 반사 물질일 수 있다.
반도체 디바이스의 공정 동안, 디바이스를 생성하기 위해 복수의 층이 형성될 수 있다. 공정동안 각 층은 이전에 형성된 층에 오버레이된다. 일부 실시예에서, 기판상에 형성된 각 층은 정렬 마크를 포함할 수 있다. 기판상의 정렬 마크는, 정렬 마크를 형성한 층위에 임프린트할 패턴화된 템플릿 상에 배치된 구조로부터 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 템플릿은 템플릿 정렬 마크와 임프린팅 마크를 포함할 수 있다. 정렬 마크는 기판 정렬 마크의 방향설정과 템플릿 정렬 마크를 비교함으로써 템플릿을 기판과 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 임프린팅 마크는 형성된 층위에 새로운 기판 정렬 마크를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 새로운 기판 정렬 마크는 부가적인 층의 생산동안 템플릿과 기판을 정렬하는데 사용될 수 있다.
상기 설명된 실시예의 이점은, 템플릿과 기판이 최적의 갭에서 유지되면서 오버레이 에러를 측정하고 정정함으로써, 정지마찰(stiction)과 고점성 마찰을 피함으로써 에러 정정이 달성될 수 있다는 것이다. 이 최적의 갭은, 정지 마찰과 고점성 마찰을 피할 정도로 높고, 템플릿과 기판 사이의 갭-메움 이동 동안 유도된 오버레이 에러가 또한 최소화될 수 있을 정도로 낮다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 명확해질 것이다.
도1A 및 1B는 템플릿 및 기판 사이의 갭을 나타내는 단면도,
도2A 내지 도2E는 임프린트 리소그래피 공정의 단면도,
도3은 임프린트 리소그래피 공정 단계의 순서를 나타내는 공정 흐름도,
도4는 패턴화된 템플릿의 저면도,
도5는 기판상에 위치한 템플릿의 단면도,
도6은 제1 실시예에 따라 임프린트 리소그래피 템플릿을 형성하는 공정의 단면도,
도7은 제2 실시예에 따라 임프린트 리소그래피 템플릿을 형성하는 공정의 단면도,
도8은 패턴화된 템플릿의 단면도,
도9는 대안적인 패턴화된 템플릿 설계의 단면도,
도10은 경화 유체를 기판상에 도포하기 위한 공정의 상면도,
도11은 임프린트 리소그래피 공정동안 유체를 분배하는 장치의 개략도,
도12는 임프린트 리소그래피 공정에 사용되는 유체 분배 패턴을 나타내는 도면,
도13은 기판상에 복수의 방울을 포함하는 유체 패턴을 나타내는 도면,
도14는 임프린트 리소그래피 공정동안 유체를 분배하는 대안적인 장치의 개략도,
도15는 복수의 실질적으로 평행한 라인을 포함하는 유체 패턴을 나타내는 도면,
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도21은 다중 임프린트의 전체 공정의 공정 흐름도,
도22는 다중 임프린트의 국부 공정의 공정 흐름도,
도23은 기판에 대한 템플릿의 회전축의 투영도,
도24는 패턴화된 템플릿상에 위치한 측정 디바이스를 도시하는 도면,
도25는 광학 정렬 측정 디바이스의 개략도,
도26은 정렬 마크를 사용하여 기판에 대한 템플릿의 정렬을 결정하는 개략도,
도27은 편광필터를 이용하는 정렬 마크를 사용하여 기판에 대한 템플릿의 정렬을 결정하는 개략도,
도28은 용량성 템플릿 정렬 측정 디바이스의 개략도,
도29는 레이저 간섭계 정렬 측정 디바이스의 개략도,
도30은 템플릿과 기판 사이의 갭이 유체에 의해 부분적으로 채워질 때 이 갭을 갖는 정렬을 결정하는 개략도,
도31은 복수의 에칭된 라인을 포함하는 정렬 마크를 도시하는 도면,
도32는 방향설정 스테이지의 투영도,
도33은 방향설정 스테이지의 분해도,
도34는 갭 측정기술의 공정 흐름도,
도35는 물질 사이의 갭을 결정하는 기술의 단면도,
도36은 갭의 국부 최소 및 최대를 결정하는 그래픽 표현,
도37은 갭 측정 오목부를 갖는 템플릿을 나타내는 도면,
도38은 템플릿과 간섭계 사이의 갭을 측정하는 간섭계를 이용하는 개략도,
도39는 프로브-프리즘 조합을 사용하여 템플릿과 기판 사이의 갭을 프로브하는 개략도,
도40은 임프린트 리소그래피 공정의 단면도,
도41은 템플릿을 조명하기 위한 공정의 개략도,
도42는 휨 부재의 투영도,
도43은 사용을 위해 조립된 제1 및 제2 휨 부재를 나타내는 도면,
도44는 방향설정 스테이지의 바닥을 나타내는 투영도,
도45는 휨 암의 개략도,
도46은 한 쌍의 휨 암의 단면도,
도49는 경화후 기판으로부터 템플릿을 제거하는 것을 나타내는 개략도,
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도50은 경화후 기판으로부터 템플릿을 제거하는 방법의 단면을 나타내는 도면,
도51은 템플릿 지지 시스템의 개략도, 및
도52는 템플릿과 기판 사이의 갭을 나타내는 측면도.
본 발명의 다양한 변형과 대안적인 형태가 가능하지만, 이하에서는 예시적으로 특정 실시예가 도시되고 설명될 것이다. 그러나 도면 및 상세한 설명이 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하는 것이 아니라, 그와 반대로, 본 발명은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신과 범위 내에 속하는 모든 변형, 등가물, 및 대안들을 포함하고 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에 개시된 실시예는 일반적으로 소규모 디바이스를 제조하는 관련 공정, 시스템, 및 디바이스에 관련된다. 더 구체적으로, 본 명세서에 개시된 실시예는 임프린트 리소그래피의 관련 공정, 시스템, 및 디바이스에 관한 것이다. 예를 들면, 이러한 실시예들은 반도체 웨이퍼와 같은 기판상에 매우 작은 피처를 임프린트하는 응용을 가질 수 있다. 이들 실시예들은 또한 예컨대 비용효과적인 마이크로 전자기계시스템(즉, MEMS)의 제조와 같은 다른 작업에의 응용을 가질 수 있다. 실시예들은 또한 데이터 저장을 위한 패턴화된 자기매체, 마이크로-광학 디바이스, 생화학 디바이스, X-레이 광학 디바이스 등을 포함하는 다른 종류의 디바이스 제조에 응용될 수 있고, 이것들에 한정되지 않는다.
도면, 특히 도1A 및 도1B를 참조하면, 요구되는 피처가 임프린트 리소그래피를 사용하여 그 위에 임프린트되는 기판(20)에 대해 미리 배치된 템플릿(12)의 배열이 도시되어 있다. 특히, 템플릿(12)은, 기판(20)으로 전사될 수 있는 소정 피처의 형상을 갖도록 제작된 표면(14)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전사층(18)이 기판(20)과 템플릿(12) 사이에 위치할 수 있다. 전사층(18)은 임프린트된 층(16)을 통해 템플릿(12)으로부터 요구되는 피처를 받는다. 당업계에 공지된 바와 같이, 전사층(18)은 낮은 애스펙트비의 임프린트된 피처로부터 높은 애스펙트비 구조(또는 피처)를 얻을 수 있도록 한다.
임프린트 리소그래피를 위해, 템플릿(12)과 기판(20)을 가능한 서로 가깝고 거의 평행으로 유지시키는 것이 중요하다. 예를 들면, 약 100㎚ 폭과 약 100㎚ 깊이의 피처를 위해서는, 기판(20)의 임프린팅 영역에 걸쳐서 약 50㎚ 이내의 변화를 갖는 약 200㎚ 이하의 평균 갭을 가지는 것이, 성공적인 임프린트 리소그래피 공정에 요구된다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 주어진 엄격하고 정확한 갭 요건 하에서의 성공적인 임프린트 리소그래피를 위해 템플릿(12)과 기판(20) 사이의 거리를 제어하는 방법을 제공한다.
도1A 및 도1B는 임프린트 리소그래피에서 만날 수 있는 두 가지 형태의 문제를 도시한다. 도1A에서, 쐐기모양의 임프린트된 층(16)은 템플릿(12)이 임프린트된 층(16)의 한쪽 끝단에서 기판(20)에 더 가깝기 때문에 발생한다. 도1A는 패턴 전사 동안 템플릿(12)과 기판(20)을 실질적으로 평행하게 유지하는 것의 중요성을 보여준다. 도1B는 임프린트된 층(16)이 너무 두꺼운 것을 나타낸다. 이들 두가지 상태는 매우 바람직하지 않은 것이다. 본 명세서에 개시된 실시예는 선행기술의 리소그래피 기술에 관련된 문제뿐만 아니라 도1A 및 도1B에 도시된 상태를 제거할 수 있는 관련 디바이스, 시스템, 및 공정을 제공한다.
도2A 및 도2E는 임프린트 리소그래피 공정의 실시예를 나타내고, 일반적으로 30으로 표기한다. 도2A에서 갭(31)이 템플릿(12)과 기판(20)을 분리하면서 공간에 형성되도록, 템플릿(12)이 공간적 관계에서 기판(20)을 향하도록 위치할 수 있다. 템플릿(12)의 표면(14)은, 템플릿 표면 에너지를 낮추고 기판(20)으로부터 템플릿(12)의 분리를 도와주는 얇은 층(13)으로 처리될 수 있다. 템플릿(12)과 기판(20) 사이의 갭(31)을 제어하는 디바이스 및 방향설정의 방법은 이하에서 설명된다. 다음, 갭(31)은 처리된 표면(14)의 모양과 일치하는 물질(40)로 채워질 수 있다. 대안적으로, 일 실시예에서, 템플릿(12)을 기판(20)에 대한 소정 위치로 이동시키기 전에 물질(40)이 기판(20)상에 분배될 수 있다.
물질(40)은 도1A 및 도1B에 도시된 임프린트된 층(16)과 같은 임프린트된 층을 형성할 수 있다. 바람직하게, 고온을 사용하지 않고서도 갭(31)의 공간이 보다 쉽게 채워질 수 있도록 물질(40)이 액체일 수 있고, 갭은 고압의 필요없이 메워질 수 있다. 물질(40)의 적절한 선택에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
경화제(32)가 템플릿(12)에 가해짐으로써 물질(40)이 굳어져서 갭(31)에 의해 정의된 공간의 형상을 가지게 한다. 이 방법에 의해, 요구되는 피처(44)(도2D)가 템플릿(12)으로부터 기판(20)의 상면으로 전사된다. 전사층(18)은 기판(20)의 상면위에 직접 제공될 수 있다. 높은 애스펙트비 피처를 만들기 위해, 전사층(18)이 템플릿(12)으로부터 전사된 피처의 확대를 용이하게 할 수도 있다.
도2D에 도시된 바와 같이, 템플릿(12)은 소정 피처(44)를 남기고 기판(20)으로부터 제거된다. 템플릿(12)의 기판(20)으로부터의 분리는, 소정 피처(44)가 기판(20)의 표면으로부터 떨어지거나 변형되는 일없이 손상되지 않고 남겨지도록 행해져야 한다. 본 명세서에 개시된 실시예는 임프린팅 이후에 기판(20)으로부터 템플릿(12)을 벗겨서 잡아당기는 것(이하, "필링-풀링"(peel-and-pull) 방법이라 함)과 관련된 시스템 및 방법을 제공하여, 소정 피처(44)를 손상시키지 않고 남긴다.
마지막으로, 도2E에서, 템플릿(12)으로부터 물질(40)로 전사된 피처(44)는, 이중층 레지스트 공정에서 공지된 것처럼, 전사층(18)의 작용에 의해 수직 크기가 확대될 수 있다. 결과적인 구조는 공지된 기술을 사용하는 제조공정을 완료하기 위해 계속 처리될 수 있다. 도3은, 50으로 표기되어 있듯이, 임프린트 리소그래피 공정의 실시예를 흐름도로 요약하였다. 처음에, 단계(52)에서, 템플릿과 기판의 거친(coarse) 방향설정이 수행되어 템플릿과 기판의 대강의 정렬이 얻어진다. 단계(52)에서의 거친 방향설정의 장점은, 많은 디바이스들이 제조될 환경을 효과적이고 높은 생산율로 제조하는데 있어서 선행-교정(pre-calibration)을 가능하게 한다는 것이다. 예를 들면, 기판이 반도체 웨이퍼상의 많은 다이(die)중 하나를 포함하고 있을 때, 거친 정렬(단계52)이 첫번째 다이에 대해 한번 수행되고 그리고 단일 생산 실행동안 다른 모든 다이에 적용된다. 이러한 방법으로, 생산 사이클 시간이 감소될 수 있고 생산량이 증가될 수 있다.
단계(54)에서, 물질이 기판상에 분배될 수 있다. 물질은 활성화 빛에 노출되면 고체가 될 수 있는 경화 유기실리콘 용해 또는 다른 유기 액체가 될 수 있다. 액체가 사용된다는 사실은, 종래기술의 리소그래피 기술에 관련되었던 고온 및 고압의 필요성을 제거할 수 있다. 다음, 단계(56)에서, 템플릿과 기판 사이의 간격을 제어함으로써, 성공적인 임프린팅에 요구되는 정확한 방향설정을 가능하게 하면서 상대적으로 균일한 갭이 두 층 사이에 생성될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예는 단계(56)에서 요구되는 (거친 및 미세(fine) 모두의) 방향설정을 달성하는 디바이스 및 시스템을 제공한다.
단계(58)에서, 갭이 기판과 물질 주위의 템플릿의 미세 방향설정으로 메워질 수 있다. 물질은 경화되어(단계59), 결국에는 물질이 템플릿의 피처를 갖는 형태로 굳어진다. 그 다음, 단계(60)에서, 템플릿이 기판으로부터 분리되어, 템플릿으로부터의 피처가 기판상에 임프린트되거나 또는 전사된다. 마지막으로, 단계(62)에서, 잔여 물질을 제거하기 위한 예비 에칭 및 전사층을 에칭하기 위한 공지된 산소 에칭기술을 사용하여, 구조가 에칭될 수 있다.
다양한 실시예에서, 템플릿은, ⅰ) 템플릿 표면의 평면에서, ⅱ) 템플릿의 오목부에서, ⅲ) 템플릿으로부터의 돌출부에서, 또는 ⅳ) 이들의 조합에서, 패턴화되지 않은 영역과 결합할 수 있다. 템플릿은 딱딱하게 될 수 있는 돌출부를 갖도록 제조될 수 있다. 이러한 돌출부는 회절격자, 홀로그램 등과 같은 광학 디바이스 및 입자 공차에 유용한 균일 스페이서 층을 제공할 수 있다. 대안적으로, 템플릿이 압축가능한 돌출부를 갖도록 제조될 수 있다.
일반적으로, 템플릿은, ⅰ) 측면으로부터, ⅱ) 후방으로부터, ⅲ) 전방으로부터, 또는 ⅳ) 이들의 조합으로부터, 표면 접점을 통해 템플릿을 지지하는 강체(rigid body)를 가질 수 있다. 템플릿 지지는 인가된 압력하에서 템플릿의 변형이나 왜곡을 제한하는 이점을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 템플릿은 일부 영역에 반사 코팅재로 코팅될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 템플릿이 반사 코팅재에서 홀을 포함함으로써 빛이 템플릿내로 또는 템플릿을 통과하여 지나도록 할 수 있다. 이러한 코팅재는 간섭계를 사용하는 오버레이 보정을 위해 템플릿을 위치지정하는데 있어서 유용할 수 있다. 이러한 코팅재는, 상부가 아니라 템플릿의 측면을 통해 발광하는 경화제 소스와 함께 경화되도록 할 수 있다. 이것은 다른 무엇보다도 템플릿 홀더, 갭 센싱 기술, 및 오버레이 마크 검출 시스템의 설계시 융통성을 줄 수 있다. 템플릿의 노광은 ⅰ) 템플릿으로의 수직 입사로, ⅱ) 템플릿에 경사진 각도로, 또는 ⅲ) 템플릿의 옆표면을 따라, 수행될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 딱딱한 템플릿이 연성 기판과 함께 사용될 수 있다.
템플릿은, 광학 리소그래피, 전자 빔 리소그래피, 이온-빔 리소그래피, x-레 이 리소그래피, 극자외선 리소그래피, 스캐닝 프로브 리소그래피, 포커스 이온빔 밀링, 간섭 리소그래피, 에피텍셜 성장, 박막 증착, 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 이온 밀링, 반응 이온 에칭 또는 이들의 조합을 사용하여 제조될 수 있다. 템플릿은 평판, 포물선, 구형, 또는 다른 표면 형상을 갖는 기판상에 형성될 수 있다. 템플릿은 평판, 포물선, 구형, 또는 다른 표면 형상을 갖는 기판과 함께 사용될 수도 있다. 기판은 이전에 패턴화된 형상 및/또는 복합 물질의 필름 스택을 포함할 수 있다.
도4에 도시된 실시예에서, 템플릿은 패턴닝 영역(401), 인트레이인먼트(entrainment) 채널(402), 및 에지(403)를 포함할 수 있다. 템플릿 에지(403)는 템플릿 홀더 내에 템플릿을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 인트레인먼트 채널(402)은, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 과잉 유체가 인접 패터닝 지역으로 퍼지지 않도록 이 과잉 유체를 인트레인하기 위해 구성된다. 몇몇 실시예에서, 템플릿의 패턴화된 영역은 편평할 수 있다. 이러한 실시예는 기판을 평면화하는데 유용하다.
몇몇 실시예에서, 템플릿은 다중-깊이 설계로 제작될 수 있다. 즉 템플릿의 다양한 피처들이 템플릿의 표면에 대해 서로 상이한 깊이에 있을 수 있다. 예를 들면, 인트레인먼트 채널(402)은 패터닝 영역(401)보다 더 큰 깊이를 가질 수 있다. 이러한 실시예의 장점은 템플릿과 기판 사이의 갭을 센싱할 때의 정확성이 향상될 수 있다는 것이다. (예컨대, 약 100㎚보다 작은) 매우 작은 갭은 센싱하기 어렵다; 따라서, 템플릿에의 공지된 깊이의 단계를 부가하는 것은 더 정확한 갭 센싱을 가능하게 한다. 이중-깊이 설계의 장점은, 이러한 설계가 다양한 크기의 다이를 포함할 수 있는 주어진 크기의 임프린트 템플릿을 유지하는 표준화된 템플릿 홀더를 사용가능하게 한다는 것이다. 이중-깊이 설계의 세번째 장점은, 템플릿을 유지하기 위해 주변 영역을 이용할 수 있다는 것이다. 이러한 시스템에서, 기능적 구조를 갖는 템플릿과 기판 접촉면의 모든 부분이 경화제에 노출될 수 있다. 도5에 도시된 것처럼, 주변 영역(501)의 깊이가 적절히 설계된 템플릿(500)은 인접한 임프린트(502,503)에 접할 수 있다. 또한, 임프린트 템플릿(500)의 주변 영역(501)은 임프린트(503)와 떨어진 안전 수직 거리를 유지한다.
상기 설명과 같이, 이중-깊이 임프린트 템플릿은 다양한 방법을 사용하여 제작될 수 있다. 도6에 도시된 실시예에서는, 두꺼운 단일 기판(601)이, 고분해능의 얕은 깊이의 다이 패턴(602) 및 저분해능의 깊은 깊이의 주변 영역(603)와 함께 형성될 수 있다. 도7에 도시되었듯이, 일 실시예에서 얇은 기판(702)(예를들면 석영 웨이퍼)이 고분해능의 얕은 깊이의 다이 패턴(701)으로 형성될 수 있다. 그후 다이 패턴(701)은 기판(702)으로부터 잘려진다. 그후 다이 패턴(701)은, 임프린트 장치상의 임프린트 템플릿 홀더로 알맞은 크기로 된 더 두꺼운 기판(703)에 부착될 수 있다. 이러한 부착은 템플릿 물질의 굴절율과 유사한 경화제(예를들어 UV광선)의 굴절율을 갖는 접착제(704)를 사용하여 바람직하게 달성된다.
부가적인 임프린트 템플릿 설계가 도8A, 8B, 및 8C에 도시되어 있고, 도면번호 801, 802, 및 803으로 각각 언급되어 있다. 템플릿 설계(801, 802, 및 803)의 각각은 갭 측정 및/또는 과잉 유체의 인트레인먼트를 위해 사용될 수 있는 오목한 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 템플릿은 템플릿의 기하학 뿐만 아니라 물질의 물리적 특성에도 기반을 둔 유체 퍼짐을 제어하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 기판 영역의 손실을 초래하지 않으면서 허용될 수 있는 과잉 유체의 양은 다양한 물질의 표면 에너지, 유체 밀도, 및 템플릿 기하학에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 소정의 몰딩 또는 패터닝 부위를 둘러싸는 영역을 에워싸는 과잉 유체를 인트레인하기 위해 양각(relief) 구조가 사용될 수 있다. 이 영역은 일반적으로 "커프(kerf)"로 언급될 수 있다. 커프에서의 양각 구조는, 상기 설명한 것처럼, 패턴 또는 몰드 양각 구조를 구성하기 위해 사용되는 표준 공정기술을 이용하여, 템플릿 표면으로 오목하게 될 수 있다.
종래의 포토리소그래피에서, 포토마스크 설계에서의 광학적 근접 보정의 사용은 설계된 디멘젼의 정확한 패턴을 만들기 위한 표준이 되고 있다. 유사한 개념이 마이크로 및 나노 몰딩 또는 임프린트 리소그래피에 적용될 수 있다. 임프린트 리소그래피 공정에서의 실질적인 차이는, 에러가 회절이나 광학적 간섭 때문이 아니라 공정중에 일어날 수 있는 물리적 특성의 변화 때문이라는 것이다. 이러한 변화는 템플릿의 기하학에서 양각 보정을 처리할 필요 또는 특성을 결정할 수 있다. 광학 리소그래피에서 사용되는 광학 근접 보정의 개념과 유사하게, 임프린팅 동안 (수축 또는 팽창과 같은) 물질 변화를 수용하기 위해 패턴 양각 구조가 설계되어 있는 템플릿은, 물리적 성질에서의 이러한 변화에 기인한 에러를 제거할 수 있다. 체적 확장 또는 수축과 같은 물리적 성질의 변화를 고려함으로써, 양각 구조가 정확하게 복제된 소정 피처를 생성하기 위해 조절될 수 있다. 예를 들면, 도9는 물질의 성질 변화(901)를 고려하지 않고 형성된 임프린트, 및 물질 성질 변화(902)를 고려하여 형성된 임프린트의 예를 도시한다. 실시예에서는, 실질적으로 사각형의 프로파일(904)을 갖는 피처를 가진 템플릿이 경화 동안 물질의 수축으로 인해 변형되기 쉽다. 이러한 물질의 수축을 보상하기 위해, 템플릿 피처에 각을 이루는 프로파일(905)이 제공될 수 있다.
임프린트 리소그래피 공정에 있어서, 템플릿의 내구성 및 그의 릴리스 특성은 중요할 수 있다. 내구성있는 템플릿은 실리콘 또는 실리콘 디옥사이드 기판으로 형성될 수 있다. 다른 적당한 물질은 실리콘 게르마늄 카본, 갈륨 니트라이드, 실리콘 게르마늄, 사파이어, 갈륨 비소, 에피텍셜 실리콘, 폴리-실리콘, 게이트 산화물, 석영 또는 이들의 조합을 포함하고, 이들에 한정되지는 않는다. 템플릿은 또한 정렬 마킹과 같은 검출가능한 피처를 형성하기 위해 사용되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 검출가능한 피처가 SiOx로 형성될 수 있고, 여기서 x는 2보다 작다. 실시예에서 x는 약 1.5일 수 있다. 이 물질은 가시광선에 불투명일 수 있지만, 활성화 광의 파장에서는 투명이다.
실험을 통해, 템플릿의 표면상에 얇은 층을 형성하도록 템플릿을 처리함으로써 템플릿의 내구성이 향상될 수 있다는 것이 발견되었다. 예를 들면, 알킬실란(alkylsilane), 플루오로알킬실란, 또는 플루오로알킬트리콜로실란 (fluoroalkyltricholosilane) 층이 표면상에 형성될 수 있고, 특히 트리디카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드록틸트리콜로실란(C5F13C2H4SiCl3 )이 사용될 수 있다. 이러 한 처리는 템플릿의 표면상에 자체-조합된 모노층(SAM)을 형성할 수 있다.
표면처리 공정은 낮은 표면에너지 코팅을 산출하는데 최적화될 수 있다. 이러한 코팅은 임프린트 리소그래피를 위한 임프린트 템플릿을 준비하는데 사용될 수 있다. 처리된 템플릿은 처리되지 않은 템플릿과 비교할 때 바람직한 릴리스 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 새롭게 처리된 템플릿은 약 14dynes/㎝의 표면 자유에너지(λtreated)를 가질 수 있다. 처리되지 않은 템플릿 표면은 약 65dynes/㎝의 표면 자유에너지(λuntreated)를 가질 수 있다. 본 명세서에 개시된 처리절차는 고레벨의 내구성을 보여주는 필름을 산출할 수 있다. 내구성은, 제조 세팅에서 수많은 임프린트를 견딜 수 있는 템플릿을 만들기 때문에, 매우 바람직하다.
템플릿 표면을 위한 코팅은 액상 공정 또는 증기-상(相) 공정중 어느 하나를 사용하여 형성될 수 있다. 액상 공정에서, 기판이 프리커서(precursor) 및 솔벤트의 용액에 침전될 수 있다. 증기-상 공정에서는, 프리커서가 불활성 캐리어 기체를 통해 분출될 수 있다. 액상 처리에 사용되는 순수하게 무수(anhydrous)인 솔벤트를 얻는 것은 어렵다. 처리동안 벌크-상(相)의 물은 클럼프 증착을 초래하고, 이것은 최종 품질 또는 코팅의 범위에 불리하게 영향을 미친다. 증기-상 공정의 실시예에서, 템플릿이 진공 챔버내에 위치할 수 있고, 그 후 챔버는 과잉 물을 제거하기 위해 주기적으로 정화될 수 있다. 약간의 흡수된 물은 템플릿의 표면상에 남을 수 있다. 코팅을 형성하는 표면 반응을 완결하기 위해 소량의 물이 필요할 수도 있다. 이 반응은 다음의 공식에 의해 설명될 수 있다고 생각된다.
R-SiCl3 + 3H2O ⇒ R-Si(OH)3 + 3HCl
반응을 촉진하기 위해, 템플릿이 온도-제어된 처크를 통해 소망하는 반응 온도로 될 수 있다. 그 후 프리커서가 규정된 시간동안 반응 챔버내로 들어갈 수 있다. 템플릿 온도, 프리커서 밀도, 흐름 형태 등의 반응 파라미터는 특정 프리커서 및 템플릿 기판 조합에 알맞게 맞추어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 물질(40)은 갭(31)의 공간을 채우기 위해 액체일 수 있다. 예를 들어 물질(40)은 저점성도의 액체 모노머 용액일 수 있다. 적당한 용액은 약 0.01 cps 내지 약 100 cps (25℃에서 측정) 범위의 점성도를 가질 수 있다. 저점성도는 특히 고분해능(예를 들어 서브-100㎚) 구조에 바람직하다. 특히, 50㎚ 이하 영역에서, 용액의 점성도는 대략 25 cps 이거나 그 이하여야 하고, 더 바람직하게는 대략 5 cps (25℃에서 측정) 이하여야 한다. 실시예에서, 적당한 용액이 50중량% n-부틸 아크릴레이트 및 50중량% SIA 0210.0(3-아크리올록시프로필트리스트리메틸실록신(3-aryoloxypropyltristrimethylsiloxane))실란의 혼합물을 포함할 수 있다. 이 용액에 소량 비율의 중합화 이니시에이터(예를들면, 포토이니시에이터)가 첨가될 수 있다. 예를 들어, 1:1 Irg 819 및 Irg 184의 3중량% 용액 및 5중량%의 SIB 1402.0가 적당할 수 있다. 이 혼합물의 점성도는 대략 1 cps 이다.
일 실시예에서, 임프린트 리소그래피 시스템은 유체를 기판(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 표면상에 분배하기 위한 자동 유체 분배 방법 및 시스템을 포함할 수 있다. 분배 방법은 하나 이상의 뻗어있는 디스펜서 팁을 가진 모듈러 자동화 유체 디스펜서를 사용할 수 있다. 분배 방법은 디스펜서 팁과 기판 사이의 상대적인 측면 이동을 발생하기 위해 X-Y 스테이지를 사용할 수 있다. 이 방법은 저점성도 유체를 사용하는 임프린트 리소그래피의 몇가지 문제를 제거할 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 임프린팅 영역의 국부적 변형 및 공기 거품 트랩핑을 제거할 수 있다. 실시예는 또한 과잉 유체의 불필요한 소모없이, 임프린팅 템플릿과 기판 사이의 전체 갭에 걸쳐 유체를 분포시키는 동안 낮은 임프린팅 압력을 달성하는 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 분배된 체적은 1 제곱인치의 임프린트 영역에 대해 전형적으로 약 130 nl (나노-리터) 이하일 수 있다. 분배 후, 후속 공정이 템플릿과 기판 어셈블리를 경화제에 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 템플릿의 기판으로부터의 분리는, 임프린트된 표면의 상부에 전사된 이미지를 남겨둘 수 있다. 전사된 이미지는 남겨진 노출된 물질의 얇은 층상에 놓여질 수 있다. 남겨진 층은 "기저층"으로 언급된다. 기저층은 제조가능한 임프린트에 대해 얇고 균일해야 한다.
임프린트 공정은 템플릿과 기판 접촉면에 고압 및/또는 고온을 포함할 수 있다. 그러나, 고분해능 오버레이 정렬을 포함하는 제조가능 임프린트 리소그래피 공정을 위해, 높은 압력 및 온도는 피해야 한다. 여기에 개시된 실시예는 저점성도 광-경화 유체를 사용함으로써 높은 온도에 대한 필요성을 회피한다. 더욱이, 유체를 전체 임프린팅 영역에 걸쳐 퍼트리는데 필요한 압착력을 감소시킴으로써 임프린팅 압력을 최소화할 수 있다. 따라서, 유체-기반 임프린트 리소그래피를 위해서, 유체 분배 공정은 다음 성질을 만족해야 한다:
1. 템플릿과 기판 사이에 어떠한 공기 거품도 트랩되어서는 안된다;
2. 입자 발생을 최소화하기 위해 디스펜서 팁과 기판 사이의 직접 접촉은 피해야 한다;
3. 템플릿과 기판 사이의 갭을 채우는데 필요한 압력은 최소화되어야 한다;
4. 템플릿-기판 접촉면의 불균일한 국부적 변형을 감소하기 위해 불균일 유체 빌드업 및/또는 압력 변화도가 최소화되어야 한다; 및
5. 분배된 유체의 소비가 최소화되어야 한다.
몇몇 실시예에서, 임프린팅 영역상에 실질적으로 연속적인 라인을 갖는 패턴을 형성하기 위해 디스플레이스먼트-기반 유체 디스펜서 팁과 기판 사이의 상대적 이동이 사용될 수 있다. 라인 단면의 크기와 라인의 모양은 분배 속도와 상대적 이동을 균형잡음으로써 제어될 수 있다. 분배 공정동안, 디스펜서 팁이 기판 가까이에(예컨대 수십 마이크론의 크기로) 고정될 수 있다. 라인 패턴을 형성하는 두가지 방법이 도10A 및 도10B에 도시되어 있다. 도10A 및 도10B에 도시된 패턴은 삼각함수 패턴이다; 그러나 다른 패턴도 가능하다. 도10A 및 도10B에 도시되었듯이 단일 디스펜서 팁(1001) 또는 다중 디스펜서 팁(1002) 중 어느 하나를 사용함으로써 연속된 라인 패턴이 그려질 수 있다.
분배 속도(vd), 및 기판의 상대적 측면 속도(vs)는 다음과 관계가 있다:
vd = Vd/td (분배 체적/분배 주기) (1)
vs = L/td (라인 길이/분배 주기) (2)
Vd = a L (여기서, 'a'는 라인 패턴의 단면적) (3)
따라서,
vd = a vs (4)
최초의 라인 패턴의 폭은 통상 디스펜서의 팁 크기에 의존할 수 있다. 팁 디스펜서는 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 분배 제어기(1111)(도11에 도시된 바와 같이)가, 분배된 유체의 부피(Vd) 및 유체를 분배하기 위해 취해진 시간(td)을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 만약 Vd와 td가 고정된다면, 라인 길이의 증가는 패턴화된 라인의 단면을 더 낮은 높이로 만들 것이다. 패턴 길이를 증가시키는 것은 주기적인 패턴의 공간적 빈도를 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 패턴의 더 낮은 높이는 임프린트 공정 동안 디스플레이스되는 유체의 양의 감소를 가져올 수 있다. 동일한 분배 라인에 연결된 다중 팁을 사용함으로써, 단일 디스펜서 팁의 경우와 비교하여, 긴 길이를 갖는 라인 패턴이 더 빨리 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이스먼트-기반 유체 공급 시스템은 다음을 포함할 수 있다: 유체 컨테이너(1101), 입구 튜브(1102), 입구 밸브(1103), 출구 밸브(1104), 주사기(1105), 주사 액츄에이터(1106), 디스펜서 팁(1107), X 스테이지 액츄에이터(1109), Y 스테이지 액츄에이터(1110), 디스펜서 제어기(1111), XY 스테이지 제어기(1112), 및 주 제어 컴퓨터(1113). 적당한 디스플레이스먼트-기반 디스펜서가 해밀튼 컴퍼니로부터 이용가능할 수 있다.
도12는 저점성도 유체에 바람직하지 않은 몇가지 유체 패턴 또는 분배 방법을 도시한다. 이들 분배 패턴은 하나이상의 문제를 야기할 수 있는데, 다음을 포함한다: 공기 거품의 트랩핑, 국부적 변형, 및 유체의 소비. 예를 들어, 임프린팅 영역(1201)의 중심에 하나의 방울을 분배하는 것, 또는 불규칙적 라인(1205)을 분배하는 것은 템플릿 및/또는 기판의 국부적 변형을 초래한다. 몇 방울(1202) 또는 원주형 패턴의 라인(1206)을 분배하는 것은 공기 거품의 트랩핑을 초래할 수 있다. 거의 폐쇄된 원주형 패턴(1204)을 갖는 다른 분배 패턴도 유사하게 공기 거품 트랩핑을 초래할 수 있다. 마찬가지로, 작은 방울들의 무작위 배열 또는 스프레이는 공기 거품의 트랩핑을 초래할 수 있다. 저점성도 유체를 갖는 기판의 스핀-코팅은 박막의 불안정성으로 인한 "디웨팅(dewetting)" 문제를 초래할 수 있다. 디웨팅은, 유체의 얇고 균일한 층 대신, 기판상의 유체의 수많은 작은 방울의 형성을 초래할 수 있다.
일 실시예에서, 유체 분배 방법은, 이들이 확장되면서 나중에 연속체를 형성할 수 있는 다수의 작은 액체 방울을 분배할 수 있다. 도13은 다섯 개의 액체 방울을 사용한 경우를 도시한다. 여기서, 다섯 개의 방울은 단지 예시적인 목적으로 사용되었다. 이 방법을 사용하여 삼각함수, 'W', 또는 'X'와 같은 다른 "개방된" 패턴도 구현될 수 있다. 템플릿-기판 갭이 감소함에 따라, 원형 방울(1301)이 이웃하는 방울들과 서로 합쳐지면서 더 얇아지고 더 넓게 될 수 있다(1302). 따라서, 비록 최초의 분배는 연속된 형태를 갖지 못하지만, 확장하는 액체는 템플릿과 기판 사이의 갭으로부터 공기를 방출시킬 수 있다. 이 방법에 사용되기에 효과적인 패턴은, 작은 방울들이 확장됨에 따라 이들이 템플릿과 기판 사이의 어떠한 공기도 트랩하지 않는 방법으로 분배되어야 한다.
그 부피가 정확히 특정될 수 있는 작은 액체 방울은 압력-지지 유닛을 갖는 마이크로-솔레노이드 밸브를 사용하여 분배될 수 있다. 또다른 형태의 액체 분배 액츄에이터는 압전-작동 디스펜서를 포함할 수 있다. 디스플레이스먼트-기반 유체 디스펜서와 비교할 때 마이크로-솔레노이드 밸브를 갖는 시스템의 이점은 더 빠른 분배 시간 및 더 정확한 체적 제어를 포함한다. 이러한 이점은 특히 보다 큰 크기의 임프린트(예를들면, 지름 수 인치의)에 바람직할 수 있다. 마이크로-솔레노이드 밸브를 포함하는 시스템의 실시예가 도14에 도시되어 있다. 이 시스템은 다음을 포함한다: 유체 컨테이너(1401), 입구 튜브(1402), 입구 밸브(1403), 펌프(1404), 출구 밸브(1405), 펌프 제어기(1406), 마이크로-솔레노이드 밸브(1407), 마이크로-솔레노이드 밸브 제어기(1408), X-Y 스테이지(1409), X-Y 스테이지 제어기(1410), 및 주 컴퓨터(1412). 기판(1411)은 X-Y 스테이지(1409) 상에 위치할 수 있다. 적당한 마이크로-밸브 디스펜서 시스템은 리(Lee) 컴퍼니로부터 이용가능하다.
(예컨대 수 제곱인치보다 더 큰) 대규모 임프린트 영역에 적당한 분배 패턴이 도15에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 평행선의 유체(1503)가 분배될 수 있다. 팽행선의 유체(1503)는 템플릿(1501)이 기판(1502)에 접근함에 따라 공기가 갭으로부터 방출될 수 있도록 확장될 수 있다. 소정 방법으로 라인(1503)을 확장하는 것을 촉진하기 위해, 템플릿(1501)은 의도적으로 쐐기모양의 구조(도15B에 도시됨)에서의 갭이 메워질 수 있다. 즉, 템플릿/기판 갭이 라인(1503)을 따라 메워질 수 있다(예컨대 쐐기의 각도가 라인(1503)에 평행일 수 있다).
잘 분포된 최초의 유체층을 제공하는 것의 이점은, 템플릿과 기판 사이의 방향설정 에러가 보정될 수 있다는 것이다. 이것은 유체의 얇은 층의 수력동력학 및 방향설정 스테이지의 추종성(compliance) 때문이다. 템플릿의 더 낮은 부분은 템플릿의 다른 부분보다 더 빨리, 분배된 유체와 접촉할 수 있다. 템플릿과 기판 사이의 갭이 더 작아질수록, 템플릿의 더 낮은 부분과 더 높은 부분 사이의 반응력의 불균형이 증가한다. 이 힘의 불균형은 템플릿과 기판에 대한 보정 이동을 야기하고, 이들이 실질적으로 평행 관계가 되도록 한다.
성공적인 임프린트 리소그래피는, 템플릿과 기판 사이의 갭을 제어하기 위해 기판에 대한 템플릿의 정확한 정렬과 방향설정을 필요로 할 수 있다. 여기에 개시된 실시예는 제품제작 공정시 정확한 정렬과 갭 제어를 달성가능하게 하는 시스템을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 이 시스템은 고분해능 X-Y 이동 스테이지를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이 시스템은 미세 이동 방향설정 스테이지의 이동범위 내에서의 상대적 정렬을 가져오기 위해 템플릿과 기판 표면 사이의 예비 및 거친 정렬 동작을 수행하기 위한 선행-교정 스테이지를 제공할 수 있다. 이 선행-교정 스테이지는 새로운 템플릿이 장치(또한 때때로 스테퍼로 알려져 있다)로 인스톨될 때에만 필요할 수 있다. 선행-교정 스테이지는 베이스 플레이트, 휨 구성요소, 및 베이스 플레이트와 휨형 구성요소를 연결하는 복수의 마이크로미터 또는 고분해능 액츄에이터를 포함할 수 있다.
만약 템플릿과 기판 사이의 방향설정 정렬이 X-Y 이동으로부터 독립된다면, 배치 에러는 전체 기판 웨이퍼에 대해 단지 한번만 보정될 필요가 있다(즉, "전체 오버레이"). 만약 템플릿과 기판 사이의 방향설정 정렬이 X-Y 이동과 결합되어 있고 기판상의 초과 국부 방향설정 변동이 존재한다면, 기판에 상대적인 템플릿의 X-Y 위치변화가 보정될 필요가 있다(즉, 필드-투-필드(field-to-field) 오버레이). 오버레이 정렬 이슈는 오버레이 정렬 섹션에서 더 논의된다. 도21 및 도22는 전체 및 필드-투-필드 오버레이 에러보정 알고리즘을 각각 나타낸다.
일 실시예에서, 템플릿과 기판의 방향설정은 선행-교정 스테이지(자동적으로, 액츄에이터를 사용하거나 또는 수동으로, 마이크로미터를 사용하여) 및 미세 방향설정 스테이지에 의해 달성될 수 있고, 이것은 능동 또는 수동이 될 수 있다. 이들 스테이지의 어느 하나 혹은 양쪽 모두는 다른 메커니즘을 포함할 수 있지만, 입자를 피하기 위해 휨-기반 메커니즘이 더 바람직하다. 교정 스테이지는 프레임에 장착될 수 있고, 미세 방향설정 스테이지가 선행-교정 스테이지에 장착될 수 있다. 그것에 의하여 이러한 실시예는 직렬 메커니즘 배열을 형성한다.
미세 방향설정 스테이지는 하나 이상의 수동 추종성(compliant) 부재를 포함할 수 있다. "수동 추종성 부재"는 일반적으로 추종성으로부터 그 움직임을 얻는 부재를 가리킨다. 즉, 움직임이 액체와의 직접 또는 간접 접촉에 의해 활성화된다. 미세 방향설정 스테이지가 수동이라면, 두 개의 방향설정축에 대해 가장 우세한 추종성을 갖도록 설계될 수 있다. 두 개의 방향설정 축이 직교일 수 있고 또한 (도43과 관련하여 설명되는 것처럼) 템플릿의 하부 표면에 놓일 수 있다. 두 개의 직교하는 비틀림 추종성 값은 전형적으로 직사각형 템플릿에 대해 동일할 수 있다. 미세 방향설정 스테이지는, 템플릿이 기판에 대해 비평행일 때 액체와 접촉함에 따 라 결과적인 불균일한 액체 압력이 방향설정 에러를 신속히 보정할 수 있도록 설계된다. 일 실시예에서, 보정이 최소한의 오버슈트로, 또는 전혀 오버슈트 없이, 영향받을 수 있다. 또한, 상기의 미세 방향설정 스테이지는, 액체의 경화를 위한 충분히 오랜 주기동안 템플릿과 기판 사이의 실질적으로 평행인 방향설정을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 미세 방향설정 스테이지는 하나 이상의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압전 액츄에이터(도46에 도시된 것과 같이)가 적당할 수 있다. 이러한 실시예에서, 선행-교정 스테이지에 결합된 미세 방향설정 스테이지의 효과적인 수동 추종성은 두 개의 방향설정 축에 대해 여전히 실질적인 비틀림 힘이 될 것이다. 모든 구조적 및 능동적 요소의 기하학적 및 물질적 파라미터들은 이러한 효과적이고 수동적인 엄격성에 기여를 한다. 예를 들어, 압전 액츄에이터는 압축과 신장에서 추종성일 수 있다. 두 개의 직교하는 방향설정 축에 대한 바람직한 비틀림 추종성을 얻기 위해 기하학적 및 물질적 파라미터들이 합성될 수 있다. 이러한 합성에의 간단한 접근법은, 나머지의 스테이지 시스템에서의 구조적 추종성보다 더 높은 미세 방향설정 스테이지에서의 그들의 액츄에이션 방향을 따르는 액츄에이터의 추종성을 만드는 것이다. 이것은 평행하지 않은 템플릿이 기판상에서 액체와 접촉할 때 수동 자체-정정 능력을 제공할 수 있다. 또한, 이 추종성은 최소한의 오버슈트 또는 전혀 오버슈트 없이 신속한 정정 방향설정 에러를 고려하도록 선택되어야 한다. 미세 방향설정 스테이지는 액체의 경화를 위해 충분히 오랜 주기동안 템플릿과 기판 사이에 실질적으로 평행한 방향설정을 유지할 수 있다.
오버레이 정렬 구성은, 임프린트 템플릿의 정확한 정렬과 기판상에서의 바람직한 임프린트 위치를 달성하기 위해, 에러의 보정이 뒤따르는 정렬 에러의 측정을 포함할 수 있다. 근접 리소그래피, x-레이 리소그래피, 및 포토리소그래피에 사용되는 측정 기술(예를 들면, 레이저 간섭계, 커패시턴스 센싱, 마스크와 기판상의 오버레이 마크의 자동화된 이미지 프로세싱 등)은 적절한 변형을 거쳐 임프린트 리소그래피 공정에 채용될 수 있다.
리소그래피 공정에 대한 오버레이 에러의 유형은 배치 에러, 세타 에러, 확대 에러, 및 마스크 왜곡 에러를 포함할 수 있다. 여기에 개시된 실시예의 이점은, 개시된 공정들이 상대적으로 낮은 온도(예컨대 실온)에서 작동할 수 있기 때문에 마스크 왜곡 에러가 존재하지 않을 수 있다는 점이다. 따라서, 이들 실시예는 심각한 왜곡은 포함하지 않을 수 있다. 또한, 이들 실시예는 상대적으로 두꺼운 기판으로 만들어진 템플릿을 사용할 수 있다. 이것은, 상대적으로 얇은 기판으로 만들어진 마스크가 사용되는 다른 리소그래피 공정과 비교하여 훨씬 더 작은 마스크(또는 템플릿) 왜곡 에러를 일으킨다. 또한, 임프린트 리소그래피 공정에서의 템플릿의 전체 면적이 경화제(예컨대, UV 광선)에 투명할 수 있고, 이것은 경화제로부터의 에너지 흡수 때문에 가열을 최소화할 수 있다. 감소된 가열은, 마스크의 하부 표면의 상당 부분이 금속성 코팅의 존재로 인해 불투명한 포토리소그래피 공정과 비교하여, 열-유도성 왜곡의 발생을 최소화할 수 있다.
배치 에러는 일반적으로 템플릿과 기판 사이의 X-Y 위치 에러를 설명한다(즉, X 및/또는 Y 축을 따르는 이동). 세타 에러는 일반적으로 Z 축에 대한 상대적 인 방향설정 에러를 설명한다(즉, Z 축에 대한 회전). 확대 에러는 일반적으로 템플릿상의 원래의 패턴화된 영역과 비교할 때 임프린트된 영역의 열적으로 또는 물질적으로 유도된 수축 또는 팽창을 설명한다.
임프린트 리소그래피 공정에서, 도23에서 각 α와 β에 대응하는 템플릿과 기판 사이의 갭 제어 목적을 위한 방향설정 정렬은, 초과하는 필드-투-필드 표면 변화가 기판상에 존재한다면, 자주 수행될 필요가 있다. 일반적으로, 임프린팅 영역에 걸친 변화는 임프린트된 피처 높이의 대략 절반보다 더 작게 되는 것이 바람직하다. 방향설정 정렬이 템플릿과 기판 사이의 X-Y 위치와 결합되어 있다면, 필드-투-필드 배치 에러 보정이 필요할 수 있다. 그러나, 배치 에러를 포함하지 않고 방향설정 정렬을 수행할 수 있는 방향설정 스테이지의 실시예가 여기에 제시되어 있다.
포커싱 렌즈 시스템을 사용하는 포토리소그래피 공정은, 두 개의 정렬 마크(하나는 마스크상에, 다른 하나는 기판 상에)의 이미지를 동일한 초점 평면상에 위치시킬 수 있도록 하기 위해 마스크와 기판을 위치시킬 수 있다. 정렬 에러는 이들 정렬 마크의 상대적 위치를 볼 때 발생될 수 있다. 임프린트 리소그래피 공정에서, 템플릿과 기판은 오버레이 에러 측정동안 상대적으로 작은 갭(마이크로 미터 또는 그 이하의 크기를 갖는)을 유지한다. 따라서, 오버레이 에러 측정 기구는 서로 상이한 평면의 두 개의 오버레이 마크를 동일한 초점 평면상으로 초점맞출 필요가 있다. 이러한 필요성은 상대적으로 큰(예컨대, 대략 0.5㎛) 피처를 갖는 디바이스에 대해서는 중요하지 않다. 그러나, 100㎚ 이하 영역에서의 중요한 피처에 대해서는, 고분해능 오버레이 에러 측정을 달성하기 위해, 두 개의 오버레이 마크의 이미지가 동일 초점 평면상에서 포착되어야 한다.
따라서, 임프린트 리소그래피 공정에 대한 오버레이 에러측정 및 에러보정 방법은 다음 조건을 만족해야 한다:
1. 오버레이 에러측정 기구는 동일 평면상에 있지 않은 두 개의 오버레이 마크에 대한 초점을 맞출 수 있어야 한다;
2. 오버레이 에러정정 기구는 템플릿과 기판 사이 유체의 얇은 층의 존재하에 템플릿과 기판을 X 및 Y로 상대적으로 움직일수 있어야 한다;
3. 오버레이 에러정정 기구는 템플릿과 기판 사이 유체의 얇은 층의 존재하에 세타 에러를 보정할 수 있어야 한다;
4. 오버레이 에러정정 기구는 확대 에러를 보정할 수 있어야 한다.
상기 제시된 첫 번째 요건은 ⅰ) (미국특허 제5,204,739호에서처럼) 광학 이미징 기구를 상하로 움직임으로써, 또는 ⅱ) 두 개의 상이한 파장을 갖는 발광 소스를 사용함으로써 만족될 수 있다. 이들 양쪽의 접근법에 대해, 템플릿과 기판 사이의 갭 측정의 지식이, 특히 두 번째 방법에 대해, 유용하다. 템플릿과 기판 사이의 갭은, 광대역 간섭계, 레이저 간섭계, 및 커패시턴스 센서를 포함하는 기존의 비접촉 필름 두께 측정기구 중 하나를 사용하여 측정될 수 있다.
도24는 템플릿(2400), 기판(2401), 유체(2403), 갭(2405), 및 오버레이 에러측정 기구(2402)의 위치를 나타낸다. 측정 기구의 높이(2406)는 동일 이미지 평면상의 두 개의 오버레이 마크를 얻기 위한 갭 정보에 따라 조절될 수 있다. 이 접 근을 완성하기 위해 이미지 저장 디바이스(2403)가 필요할 수 있다. 부가적으로, 템플릿과 웨이퍼의 위치 디바이스가 측정 디바이스(2402)의 상하 이동으로부터 진동하며 격리되어야 한다. 또한, 템플릿과 기판 사이의 X-Y 방향으로의 스캐닝 이동이 고분해능 오버레이 정렬에 필요하다면, 이 접근은 오버레이 마크의 연속적인 이미지를 산출할 수 없다. 따라서, 이 접근은 임프린트 리소그래피 공정에서의 상대적으로 낮은 분해능의 오버레이 정렬 구성에 적용될 수 있다.
도25는 서로 상이한 평면으로부터의 두 개의 정렬 마크를 단일 초점 평면에 초점맞추기 위한 장치를 도시한다. 장치(2500)는 발광 소스로서 사용되는 별개의 파장을 갖는 광으로부터 얻어지는 초점 길이의 변화를 이용할 수 있다. 장치(2500)는 이미지 저장 디바이스(2503), 및 발광 소스(도시생략), 및 초점 디바이스(2505)를 포함할 수 있다. 별개의 파장을 갖는 광은, 개별적인 광원 소스를 사용함으로써, 또는 단일 광대역 광원을 사용하고 이미징 평면과 정렬 마크 사이에 광학적 대역통과필터를 삽입함으로써, 발생될 수 있다. 템플릿(2501)과 기판(2502) 사이의 갭에 의존하여, 초점 길이를 조절하기 위해 두 파장의 서로 상이한 세트가 선택될 수 있다. 각 발광하에서, 각 오버레이 마크는 도26에 도시된 것처럼 이미징 평면상에 두 개의 이미지를 만들어낼 수 있다. 첫번째 이미지(2601)는 명확하게 초점맞추어진 이미지일 수 있다. 두번째 이미지(2602)는 초점이 빗나간 이미지일 수 있다. 각각의 초점이 빗나간 이미지를 제거하기 위해 몇가지 방법이 사용된다.
제1 방법에서, 제1 파장의 광을 갖는 발광하에서, 두 이미지가 이미징 어레 이(예를들어, CCD 어레이)에 의해 수신될 수 있다. 수신된 이미지는 도26에 도시되고 일반적으로 번호 2604로 언급된다. 이미지(2602)는 기판상의 오버레이 정렬 마크에 대응할 수 있다. 이미지(2601)는 템플릿상의 오버레이 정렬 마크에 대응할 수 있다. 이미지(2602)가 초점맞추어 질 때, 이미지(2601)는 초점이 빗나갈 수 있고, 그 반대로 될 수 있다. 일 실시예에서, 이미지(2602)와 관련된 픽셀에 대응하는 기하학상의 데이터를 지우기 위해 이미지 처리기술이 사용될 수 있다. 따라서, 이미지(2603)를 남겨두고, 기판 마크의 초점이 빗나간 이미지가 제거될 수 있다. 동일한 절차 및 제2 파장의 광을 사용하여, 이미지(2605 및 2606)가 이미징 어레이에 형성될 수 있다. 이 절차는 초점이 빗나간 이미지(2606)를 제거할 수 있다. 따라서 이미지(2605)가 남겨진다. 남겨진 두 개의 초점이 맞추어진 이미지(2601 및 2605)는 그 후 오버레이 에러측정을 마크하기 위해 단일 이미징 평면(2603)상에서 결합될 수 있다.
제2 방법은 도27에 도시된 것처럼 두 개의 코플레너(coplanar) 편광 어레이 및 편광된 발광 소스를 사용할 수 있다. 도27은 오버레이 마크(2701) 및 직각으로 편광된 어레이(2702)를 도시한다. 편광 어레이(2702)는 템플릿 표면상에 만들어질 수 있고 또는 그 위에 놓일 수 있다. 두 개의 편광된 발광 소스 하에서, 단지 초점이 맞추어진 이미지(2703)(각각은 별개의 파장과 편광에 대응)만이 이미징 평면상에 나타날 수 있다. 따라서, 초점이 빗나간 이미지는 편광 어레이(2702)에 의해 필터링된다. 이 방법의 이점은 초점이 빗나간 이미지를 제거하기 위한 이미지 처리기술이 필요치 않다는 것이다.
템플릿과 기판 사이의 갭이 오버레이 에러 측정 동안 너무 작다면, 얇은 유체층의 정지 마찰 또는 증가된 전단력으로 인해 에러정정이 어렵게 될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 부가적으로, 갭이 너무 크다면, 템플릿과 기판 사이의 비-이상적인 수직이동에 의해 오버레이 에러가 야기될 수 있다. 따라서, 템플릿과 기판 사이의 최적의 갭이 결정되어야 하고, 여기에서 오버레이 에러측정과 정정이 수행될 수 있다.
광학 리소그래피 공정에 대해 모이레 패턴기반의 오버레이 측정이 사용되어 왔다. 모이레 패턴의 두 층이 동일 평면상에 있지 않지만 이미징 어레이에서 여전히 오버래핑되는 임프린트 리소그래피 공정에 있어서, 두 개의 개별적인 초점맞춰진 이미지를 획득하는 것은 매우 얻기 어렵다. 그러나, 템플릿과 기판 사이의 직접 접촉없이 광학 측정도구의 초점의 깊이내에서 템플릿과 기판 사이의 갭의 조심스러운 제어를 함으로써, 모이레 패턴의 두 층이 최소의 포커싱 문제로 동시에 얻어진다. 모이레 패턴에 기반을 둔 다른 표준 오버레이 구성도 임프린트 리소그래피 공정으로 직접적으로 구현될 수 있다고 생각된다.
배치 에러는 커패시턴스 센싱 또는 레이저 간섭계, 및 고분해능 X-Y 스테이지를 사용하여 보정될 수 있다. 템플릿과 기판 사이의 방향설정 정렬이 X-Y 이동으로부터 독립된 실시예에서, 배치 에러는 전체 기판(즉, 반도체 웨이퍼)에 대해 단 한번만 보정될 필요가 있다. 이러한 방법은 "전체 오버레이"로 언급된다. 만약 템플릿과 기판 사이의 방향설정 정렬이 X-Y 이동과 결합되어 있고 또한 초과하는 국부 방향설정 변화가 기판상에 존재하면, 템플릿의 X-Y 위치 변화는 커패시턴 스 센싱 및/또는 레이저 간섭계를 사용하여 보정될 수 있다. 이러한 방법은 "필드-투-필드 오버레이"로 언급된다. 도28 및 도29는 적절한 센서 구현을 나타낸다. 도28은 커패시턴스 센싱 시스템의 일 실시예를 도시한다. 커패시턴스 센싱 시스템은 커패시턴스 센서(2801), 컨덕티브 코팅(2802), 및 템플릿(2803)을 포함할 수 있다. 따라서, 커패시턴스의 차이를 센싱함으로써, 템플릿(2803)의 위치가 결정될 수 있다. 유사하게, 도29는 반사 코팅(2901), 레이저 신호(2902), 수신기(2903)를 포함하는 레이저 간섭계 시스템의 일 실시예를 도시한다. 템플릿(2904)의 위치를 결정하기 위해 수신기(2903)에 의해 수신된 레이저 신호가 사용될 수 있다.
확대 에러는, 만약 존재한다면, 기판과 템플릿의 온도를 조심스럽게 제어함으로써 보정될 수 있다. 기판과 템플릿의 열팽창 특성의 차이를 이용하여, 기판상에 미리 존재하는 패턴화된 영역의 크기가 새로운 템플릿의 그것으로 조절될 수 있다. 그러나, 임프린트 리소그래피 공정이 실온과 낮은 압력에서 수행된다면 확대 에러는 크기측면에서 배치 에러 또는 세타 에러보다 훨씬 더 작다고 생각된다.
세타 에러는 포토리소그래피 공정에서 널리 사용되어 왔던 세타 스테이지를 사용하여 보정될 수 있다. 고분해능 세타 에러 평가를 제공하기 위해 충분히 큰 거리만큼 분리된 두 개의 분리된 정렬 마크를 사용함으로써 세타 에러가 보정될 수 있다. 템플릿이 기판으로부터 수 마이크론 떨어져 위치할 때 세타 에러가 보정될 수 있다. 따라서, 기존 패턴의 어떠한 전단도 발생하지 않는다.
UV 경화제 물질을 사용하는 임프린트 리소그래피 공정에 대한 오버레이 정렬 에 관한 또 다른 고려는, 정렬 마크의 투명도가 될 수 있다. 오버레이 에러측정에 있어서, 두 오버레이 마크(하나는 템플릿상에 다른 하나는 기판상에)가 사용될 수 있다. 그러나 템플릿이 경화제에 대해 투명한 것이 바람직하기 때문에, 템플릿 오버레이 마크는 통상 불투명 라인을 포함하지 않는다. 그 대신, 템플릿 오버레이 마크는 템플릿 표면의 지형적 특징이 될 수 있다. 일부 실시예에서, 마크는 기판과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 부가적으로, UV 경화 액체가 템플릿 물질(예컨대, 석영)의 그것과 유사한 굴절 지수를 가지는 경향이 있다. 따라서, UV 경화 액체가 템플릿과 기판 사이의 갭을 채울 때, 템플릿 오버레이 마크는 인식하기 매우 어렵게 될 수 있다. 만약 템플릿 오버레이 마크가 불투명 물질(예컨대, 크롬)로 만들어진다면, 오버레이 마크 아래의 UV 경화 액체는 UV 광에 적절히 노출될 수 없고, 이것은 매우 바람직하지 않다.
액체의 존재하에서 템플릿 오버레이 마크를 인식하는 문제를 극복하는 두 방법이 개시되어 있다. 제1 방법은 고분해능 갭 제어 스테이지와 함께 정확한 액체 분배 시스템을 사용한다. 적당한 액체 분배 시스템 및 갭 제어 스테이지가 여기에 개시된다. 설명을 위해, 오버레이 정렬의 세단계가 도30에 도시되어 있다. 오버레이 마크와 유체의 패턴의 위치가 단지 설명을 위해 도30에 도시되어 있지만, 제한하는 의미로 해석되어서는 안된다. 다양한 다른 오버레이 마크, 오버레이 마크 위치, 및/또는 액체 분배 패턴도 또한 가능하다. 먼저, 단계(3001)에서, 액체(3003)가 기판(3002)상에 분배될 수 있다. 그 후 단계(3004)에서, 고분해능 방향설정 스테이지를 사용하여, 템플릿(3005)과 기판(3002) 사이의 갭이 조심스럽게 제어되어, 분배된 유체(3003)가 템플릿과 기판 사이의 갭을 완전히 채우지 않도록 한다. 단계(3004)에서, 갭은 최종 임프린팅 갭보다 단지 조금 더 크다고 생각된다. 대부분의 갭이 유체로 채워지기 때문에, 마치 갭이 유체로 완전히 채워진 것처럼 오버레이 정정이 수행될 수 있다. 오버레이 정정이 완료되면, 갭은 최종 임프린팅 갭으로 메워질 수 있다(단계 3006). 이것은 남아있는 임프린트 영역내로 액체가 퍼지는 것을 가능하게 한다. 단계(3004)와 단계(3006) 사이의 갭 변화가 매우 작기 때문에(예컨대, 약 10㎚), 갭 봉합 동작은 심각한 오버레이 에러를 초래할 가능성은 낮다.
제2 방법은, 오버레이 측정도구에 의해서는 보일 수 있지만 경화제(예컨대, UV 광선)에는 불투명하지 않은 템플릿 상에 특별한 오버레이 마크를 만드는 것이다. 이 접근의 일 실시예가 도31에 도시되어 있다. 도31에서, 완전하게 불투명한 라인 대신, 템플릿상의 오버레이 마크(3102)가 미세 편광 라인(3101)으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 적당한 미세 편광 라인이, 경화제로 사용되는 활성화 광의 파장의 대략 1/2 내지 1/4의 폭을 가질 수 있다. 라인 아래의 모든 액체를 경화시키도록 두 라인 사이를 통과하는 활성화 광이 충분히 회절되기에 충분할 정도로, 편광 라인(3101)의 라인 폭이 작아야 한다. 이 실시예에서, 활성화 광은 오버레이 마크(3102)의 편광에 따라서 편광될 수 있다. 활성화 광을 편광하는 것은, 오버레이 마크(3102)를 갖는 영역을 포함하는 모든 템플릿 영역에 상대적으로 균일한 노출을 제공할 수 있다. 템플릿상에 오버레이 마크(3102)를 위치하는데 사용되는 빛은, 액체 물질을 경화시킬 수 없는 특정 파장 또는 광대역 광일 수 있다. 이 광은 편광될 필요가 없다. 편광 라인(3101)은 측정 광에 대해 실질적으로 불투명이고, 따라서 확립된 오버레이 에러측정도구를 이용하여 오버레이 마크를 눈에 보이도록 한다. 미세 편광된 오버레이 편광은 전자빔 리소그래피와 같은 기존 기술을 이용하여 템플릿상에서 제작될 수 있다.
제3 실시예에서, 오버레이 마크는 템플릿과는 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 템플릿 오버레이 마크를 형성하기 위해 선택된 물질은 사실상 가시광선에는 불투명일 수 있지만, 경화제(예컨대, UV 광선)로 사용되는 활성화 광에는 투명일 수 있다. 예를 들어, x가 2이하인 SiOx는 그러한 물질을 형성할 수 있다. 특히, x가 대략 1.5인 SiOx로 형성된 구조는 가시광선에 실질적으로 불투명이지만 UV 광선에는 투명일 수 있다.
도32는, 기판(20)과 같은 임프린트되어야 할 기판에 대해 템플릿(12)과 같은 템플릿을 교정하고 오리엔테이팅하기 위한, 일반적으로 100으로 표시된 시스템의 어셈블리를 도시한다. 시스템(100)은 여기에서 설명한 것과 같이 임프린트 리소그래피 공정을 사용하는 생산환경에서 디바이스의 대규모 제작을 위한 스테퍼와 같은 장치에서 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 하우징(120)을 지지할 수 있는 상부 프레임(110)에 장착될 수 있다. 하우징(120)은 기판(도32에는 도시생략) 주위에 템플릿(150)의 거친 정렬을 위한 선행-교정 스테이지를 포함할 수 있다.
하우징(120)은 하우징(120)에 대향하는 중간 프레임(114)에 부착된 가이드 샤프트(112a, 112b)와 함께 중간 프레임(114)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 템플릿(150)의 수직이동 동안 상하로 슬라이드할 때 하우징(120)에 지지를 제공하기 위해, 세 개의 가이드 샤프트가 사용될 수 있다(후면 가이드 샤프트는 도32에는 보이지 않는다). 중간 프레임(114) 주위의 대응 가이드 샤프트(112a, 112b)에 부착된 슬라이더(116a,116b)는 하우징(120)의 이러한 상하 이동을 용이하게 할 수 있다.
시스템(100)은 하우징(120)의 하면 부분에 부착된 디스크형상의 베이스 플레이트(122)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(122)는 디스크형상의 휨 링(124)에 결합될 수 있다. 휨 링(124)은, 제1 휨 부재(126) 및 제2 휨 부재(128)이 포함된 더 낮은 위치의 방향설정 스테이지를 지지할 수 있다. 휨 부재(126,128)의 동작 및 구성이 아래에서 상세히 설명된다. 도33에 도시된 것처럼, 제2 휨 부재(128)는 템플릿 지지부(130)를 포함할 수 있고, 이것은 임프린팅 공정동안 템플릿(150)을 제자리에 유지시킬 수 있다. 전형적으로, 템플릿(150)은, 그 위에 임프린트된 소정 피처를 갖는 석영 조각을 포함할 수 있다. 템플릿(150)은 또한 공지된 방법에 따라 다른 물질을 포함할 수도 있다.
도33에 도시된 것처럼, 액츄에이터(134a, 134b, 134c)가 하우징(120) 내에 고정될 수 있고, 베이스 플레이트(122) 및 휨 링(124)에 작동적으로 연결될 수 있다. 작동중에는, 액츄에이터(134a, 134b, 134c)가 휨 링(124)의 이동이 달성되도록 제어될 수 있다. 액츄에이터의 이동은 거친 선행-교정을 허락한다. 일부 실시예에서, 액츄에이터(134a, 134b, 134c)는 고분해능 액츄에이터를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 액츄에이터는 하우징(120) 주위에 동등하게 떨어져 있을 수 있다. 이러한 실시예는 갭을 정확히 제어하기 위해 수직방향으로의 링의 매우 정확한 이동을 허락할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 임프린트되어야 할 기판에 대해 거친 방향설정 정렬 및 템플릿(150)의 정확한 갭 제어를 달성가능할 수 있다.
시스템(100)은 템플릿(150)의 정확한 제어를 가능하게 하는 메커니즘을 포함하고 있어서, 정확한 방향설정 정렬이 달성될 수 있고 기판 표면에 대해 균일한 갭이 템플릿에 의해 유지될 수 있다. 부가적으로, 시스템(100)은, 기판 표면으로부터 피처의 전단없이 임프린팅하는 뒤를 따라, 기판의 표면으로부터 템플릿(150)을 분리하는 방법을 제공할 수 있다. 정확한 정렬 및 갭 제어는 제1 및 제2 휨 부재(각각 126 및 128)의 구성에 의해 용이하게 될 수 있다.
일 실시예에서, 템플릿(5102)은, 도51에 도시된 것과 같은 경화제에 투명한, 분리되고 고정된 지지 플레이트(5101)를 사용하여, 제자리에 유지될 수 있다. 템플릿(5102) 뒤의 지지 플레이트(5101)가 임프린팅 힘을 지지하는 반면, 고정된 지지 플레이트(5101) 및 템플릿(5102) 사이에 진공을 가하는 것은 분리력을 지지할 수 있다. 측면 힘에 대해 템플릿(5102)을 지지하기 위해, 압전 액츄에이터(5103)가 사용될 수 있다. 측면 지지력은 압전 액츄에이터(5103)을 사용하여 조심스럽게 제어될 수 있다. 이러한 설계는 임프린트 리소그래피 공정에서의 층대층(layer-to-layer) 정렬에 대해 확장 및 왜곡 정정능력을 또한 제공할 수 있다. 왜곡 정정은, 전자빔 리소그래피에 의해 만들어진 템플릿 구조에 존재하는 배치 에러 및 스티칭(stitching)을 극복하기 위해, 그리고 기판상에 존재하는 이전의 구조에서 왜 곡을 보정하기 위해, 매우 중요할 수 있다. 확대 정정은 템플릿의 각 측면상에 하나의 압전 액츄에이터만을 필요로 할 수 있다(즉, 네 측면의 템플릿에 대해 전체 4개의 압전 액츄에이터). 액츄에이터는, 균일한 힘이 전체 표면에 인가될 수 있는 방식으로, 템플릿 표면에 연결될 수 있다. 반면, 왜곡 정정은 템플릿의 각 측면상에 독립적으로 제어된 힘을 가할 수 있는 몇 개의 독립된 압전 액츄에이터를 필요로 할 수 있다. 요구되는 왜곡 제어의 레벨에 의존하여, 독립된 압전 액츄에이터의 개수가 특정될 수 있다. 더 많은 압전 액츄에이터는 더 좋은 왜곡 제어를 제공할 수 있다. 확대 및 왜곡 에러 정정은 템플릿의 상부 표면을 속박하기 위하여 진공을 사용하기 이전에 완료되어야만 한다. 이는 확대 및 왜곡 교정은 템플릿의 상면과 바닥면이 속박되지 않을 때에만 적절하게 제어될 수 있기 때문이다. 일부 실시예에서는, 도 51의 템플릿 홀더 시스템은 템플릿(5102) 아래의 일부 영역으로 경화제의 유입에 장애가 될 수 있는 기계적 고안을 가질 수 있다. 이는 템플릿(5102) 아래의 액체 일부가 경화할 수 없기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 액체는 템플릿에 고착되어 템플릿의 추가적인 사용에 문제를 유발할 수 있다. 템플릿 홀더와 관련한 이러한 문제점은 템플릿(5102)의 하나의 에지 아래의 영역으로 향한 경화제가 템플릿(5102)의 다른 에지 아래의 장애부를 경화하기 위하여 굽어질 수 있는 방식으로, 장애된 경화제를 왜곡하기 위하여 일련의 미러를 템플릿 홀더내로 통합시킴으로써 피할 수 있다.
일 실시예에서, 고분해능 갭 센싱은 기판과 템플릿 사이의 최소갭이 센싱 기법의 이용가능한 범위에 있도록 템플릿을 디자인함으로써 이루어질 수 있다. 측정된 갭은 실제의 패턴화된 표면과 독립적으로 조작될 수 있다. 이것은 갭 제어가 센싱 기법의 이용가능한 범위내에서 수행되어지도록 해준다. 예를 들어, 약 150nm 내지 20미크론의 유용한 센싱 범위를 가진 스펙트럼의 반사 분석 기술이 갭을 분석하는데 사용되어 진다면, 템플릿은 약 150nm 또는 그 이상의 깊이를 가지는 템플릿내로 패턴화될 수 있는 피처를 가진다. 이것은 센싱될 수 있는 최소한의 갭이 150nm 보다 큰 것을 보장한다.
템플릿이 기판쪽으로 낮아짐에 따라, 유체가 기판과 템플릿 사이의 갭으로부터 배출될 것이다. 기판과 템플릿 사이의 갭은 점성력이 적용된 압축력과 평형상태에 접근할 때 더 낮은 실제 한계에 도달할 수 있다. 이것은 템플릿의 표면이 기판에 거의 근접한 때에 일어난다. 예를 들어, 반경 1cm의 템플릿에 1초간 14kPa를 적용시켰을 때 1cP 유체에 대하여 약 100nm의 갭 높이에서 이 형태가 있을 수 있다. 따라서, 일정하고 평행한 갭이 유지된다면 갭은 자체 제한일 수 있다. 또한, 예측가능한 양의 유체가 배출(또는 인트레인먼트)될 것이다. 인트레인된 유체의 부피는 면밀한 유체 역학 및 표면 현상 계산을 바탕으로 예측될 수 있다.
생산 규모의 임프린트 패턴닝에 대하여, 기판에 대하여 템플릿의 기울기 및 갭을 제어하는 것이 요구되어진다. 방향설정 및 갭 제어를 이루기 위해, 레티클(reticle) 제조 기법으로 제조된 템플릿이 i) 단일 파장 간섭계, ii) 다중 파장 간섭계, iii) 타원계, iv) 용량 센서, 또는 v) 압력 센서 등과 같은 갭 센싱 기술의 조합에서 사용되어 질 수 있다.
일 실시예에서, 템플릿과 기판사이의 갭을 감지하는 방법이 기판상의 막의 두께를 계산하는데 사용되어 질 수 있다. 광대역 분광계로부터 획득된 반사 데이터의 고속 푸리에 변환(FFT)에 기초한 기법의 상세내용이 여기에 기술된다. 이 기법은 막의 두께를 측정하는 것 뿐만 아니라 템플릿과 기판사이의 갭을 측정하는 데 사용되어 질 수 있다. 다층막에 대해, 이 기법은 각 박막의 평균 두께와 두께의 변동을 제공할 수 있다. 또한, 임프린트 리소그래피 공정의 템플릿-기판과 같은 거의 근접한 상태의 두 면사이의 평균 갭 및 방향설정 정보는 하나의 표면을 통하여 최소한의 3개의 다른 점에서 갭을 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 갭 측정 공정는 광대역 간섭계와 고속 푸리에 변환(FFT)의 조합에 기초할 수 있다. 현재 산업계에서 여러 가지 활용은 단층막 두께를 측정하기 위해 광대역 간섭계에 대한 다양한 곡선 조정 기법을 활용했다. 그러나, 그런 기법은 특히 임프린트 리소그래피 공정에 대한 다층막의 경우에는 실시간 갭 측정을 제공하지 못할 것으로 예측된다. 그런 문제를 극복하기 위해, 우선 반사율이 1/λhigh에서 1/λlow 사이의 파수 영역에서 디지털화될 수 있다. 그리고, 디지털화된 데이터는 FFT 알고리즘을 이용하여 처리될 수 있다. 이 새로운 접근 방법은 측정된 갭에 정확히 대응하는 FFT 신호의 명확한 피크를 산출할 수 있다. 2층의 경우에는, FFT 신호는 각 층의 두께에 선형적으로 관련되는 2개의 명확한 피크를 산출할 수 있다.
광학 박막에 대해, 반사율에서의 진동의 다음식에 의해 단일 광학 박막에서의 반사율에서 보여지는 것과 같이 파장(λ)이 아니라 파수(w)에 주기적이다.
Figure 112003001401935-pct00001
(7)
여기서, ρi, i+1는 i-1 및 i의 접촉면사이의 반사계수, n은 굴절률, d는 측정하기 위한 막(도52의 물질2)의 두께, α는 막(도52의 물질2)의 흡수 계수, w=1/λ.
이런 특성에 기인하여, 푸리에 해석은 w에 의해 표현되는 함수 R의 주기를 결정하는데 유용한 기법이 될 수 있다. 단일 박막에 있어서, 명확히 특정된 단일 피크(p1)는 R(w)의 푸리에 변환이 얻어졌을 때 나올 수 있다. 막 두께(d)는 다음과 같은 이 피크의 위치 함수일 수 있다.
d=p1/(△w×2n) (8)
여기서, △w=wf-ws; wf=1/λmin, ws=1/λmax .
FFT는 이산 신호의 주파수가 연산적으로 효율적인 방법에 의해 계산될 수 있는 기법이다. 따라서, 이 기법은 인시튜(insitu) 해석 및 실시간 응용에 대해 유용할 수 있다. 도34는 반사 신호의 FFT 공정를 통해 박막 또는 갭 측정의 공정 흐름의 일실시예를 도시한다. 다른 반사율을 가지는 다층막에 대해서, FFT 공정의 피크의 위치는 각각의 막 두께의 선형 조합에 대응할 수 있다. 예를 들어, 2층막은 FFT 분석에서 2개의 다른 피크 위치로 될 것이다. 도35는 2개의 피크 위치에 기초하여 2막의 두께를 결정하는 방법을 도시한다.
여기에 기술된 실시예들은 반사율 데이터의 진동이 측정하는 파수 범위내에 하나의 완전한 주기 이하를 포함하는 경우에도 갭 또는 막 두께를 측정할 수 있게 한다. 그런 경우에, FFT는 부정확한 피크 위치를 산출할 수 있다. 이런 문제를 극복하고, 측정가능한 막 두께의 하한치를 확장하기 위해, 새로운 방법이 개시된다. 진동의 주기를 계산하기 위해 FFT알고리즘을 사용하는 대신, ws와 wf사이의 반사율의 국부적인 최소(w1) 또는 최대 포인트(w2)를 알아내는 알고리즘이 주기정보를 계산하는데 사용될 수 있다: w1 및 w2에서 dR/dw=0. 식 7의 반사율(R(w))는 w=0에서 최대치를 가진다. 게다가, 전형적인 분광계의 파수 범위(△w)가 ws보다 클 수 있다. 200nm-800nm 파장 범위를 가지는 분광계에 대해서, △w=3/800 이고, 반면에 ws=1/800이다. 따라서, 0-ws 사이의 반사율 데이터의 진동 길이는 △w보다 작을 수 있다. 도36에 도시한 바와 같이, R(w)의 최대 포인트가 w=0에서 주어진 경우, △w 범위에서 2가지 경우의 최소 및 최대의 위치가 있을 수 있다. 따라서, 막 두께는 다음과 같이 계산된다:
ㆍ케이스 1 WW0: 국부 최소치가 w1에 존재한다. 따라서, w1=주기적인 진동의 2분의 1이고, d=0.5/(w1×2n)이다.
ㆍ케이스 2 WW1: 국부 최소치가 w2에 존재한다. 따라서, w2=주기적인 진동의 1주기이고, d=1/(w2×2n)이다.
측정툴의 실제적인 구성은 광대역 광원, 화이버 옵틱스(fiber optics)를 가진 분광계, 데이터 획득 보드, 및 프로세싱 컴퓨터를 포함할 수 있다. 여러 존재하는 신호 처리 기법은 FFT 데이터의 감도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 이것에 한정되지는 않지만 상기 기법은 다음을 포함한다: 필터링, 확대, 증가된 수의 데이터 포인트, 다른 범위의 파장 등이 여기에 기술된 갭 또는 막 두께 측정 방법에 활용되어질 수 있다.
여기에 기술된 실시예는 두 개의 플랫(예를 들어, 템플릿과 기판)사이의 고정밀 갭 및 방향설정 측정 방법을 포함한다. 여기에 개시된 갭 및 방향설정 측정방법은 광대역 간섭계 및 프린지(fringe) 기반 간섭계의 사용을 포함한다. 일 실시예에서, 광대역 간섭계를 사용하는 방법은 이름하여 광대역 신호의 평균 파장의 약 1/4보다 작은 갭을 정확히 측정할 수 없다는 광대역 간섭계의 단점을 극복할 수 있다. 간섭 프린지 기반 간섭계는 장착된 후 곧바로 템플릿의 방향설정에 있어서 에러를 센싱하는데 사용되어 질 수 있다.
임프린트 리소그래피 공정은 단일 및 다중 층 디바이스를 제조하기 위해 구현될 수 있다. 미크론 크기 광학 미러와 같은 단일 층 디바이스, 고분해 광필터, 광 가이드는 기판상에 어떤 기하학적인 형태로 박막물질을 형성함으로써 제조될 수 있다. 이러한 디바이스의 임프린트된 층의 두께는 광대역 신호의 평균 파장의 1/4이하일 수 있고, 활성 영역에 걸쳐 일정할 수 있다. 광대역 간섭계의 단점은 광대역 신호의 평균 파장의 약 1/4이하(예를 들어, 180nm)의 갭을 정확히 측정할 수 없다는 것이다. 일 실시예에서, 정확히 측정될 수 있는 마이크로미터 크기 계단이 템플릿의 표면내로 에칭될 수 있다. 도37에 도시된 바와 같이, 계단이 측정될 수 있는 연속적인 라인(3701) 또는 다중의 분리된 점(3702)의 형태로 아래로 에칭될 것이다. 분리된 점(3702)은 템플릿상의 유용한 활성영역을 최대화한다는 관점에서 바 람직하다. 패턴화된 템플릿 표면이 기판으로부터 단지 수 나노미터 떨어져 있다면, 광대역 간섭계는 최소 갭 측정 문제로 곤란을 겪지 않고 갭을 정확히 측정할 수 있다.
도38은 여기에 기술된 갭 측정의 개략도를 도시한다. 프로브(3801)는 도39에 도시된 바와 같이 기울어진 구성으로 사용되어 질 수 있다. 3개 이상의 프로브가 사용된다면, 잉여 정보를 이용하여 갭 측정 정확성이 향상된다. 단순화하기 위해, 이하의 기술에서는 3개의 프로브를 사용하는 것으로 한다. 계단 크기(hsAC2)는 예시를 위해 확대된다. 패턴화된 영역에서 평균 갭(hp)는 다음과 같이 주어진다:
hp=[(h1+h2+h3)/3]-hs
프로브의 위치가 알려져 있다면((xi,yi), 여기서 x와 y축은 기판 표면에 있다.), 기판에 대하여 템플릿의 상대적인 방향설정은 그 x-y축이 기판의 상부 표면에 있는 프레임에 대해 템플릿 표면에 법선인 유닛 벡터(n)로 표현될 수 있다.
n= r/ ∥r∥
여기서, r=[(x3,y3,h3)-(x1,y1,h1)]×[(x 2,y2,h2)-(x1,y1,h1)]이다. 두 개의 플랫사이에서 정확한 방향설정 정렬은 n=(0 0 1)T, 또는 h1=h2=h3일 때 이루어진다.
측정된 갭 및 방향설정은 임프린트 액츄에이터에 피드백 정보로 사용된다. 측정하는 광대역 간섭계 빔의 크기는 약 75㎛만큼 작을 수 있다. 실제적인 임프린트 리소그래피 공정에 대해, 패턴이 클리어 영역에 에칭될 수 없기 때문에 갭을 특 정하는 데에만 사용되는 클리어 영역을 최소화하는 것이 바람직하다. 게다가, 측정 툴의 존재에 기인하는 경화인자의 방해도 최소화되어야 한다.
도40은 기판상의 다층 물질의 개략도이다. 예를 들어, 기판(4001)은 층(4002, 4003), 및 기판(4001)과 템플릿(4004)사이의 유체(4005)를 가지고 있다. 이 물질 층은 수직적으로 하나 하나씩 다중 패턴을 기판 표면상에 전사하는데 사용된다. 각각의 두께는 광 빔(4006)을 사용하여 갭 측정이 이루어지는 클리어 영역상에서 일정하다. 광대역 간섭계를 사용하여, 다층막에서 상부 층의 두께가 정확히 측정될 수 있는 것이 알려져 있다. 광학 특성과 하부 층막의 두께가 정확히 알려져 있다면, 템플릿과 기판 표면(또는, 다층 디바이스에 대해 표면에 증착된 금속)사이의 갭 및 방향설정 정보가 상부 층 두께를 측정하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 각 층의 두께는 동일한 센싱 측정 프로브를 이용하여 측정될 수 있다.
새로운 템플릿이 장착되거나 머신 소자가 재구성되었을 때 방향설정 측정 및 대응하는 교정을 수행할 필요가 있다. 템플릿(4102)과 기판(4103)사이의 방향설정 에러는 도41에 도시된 바와 같이 템플릿과 기판 접촉면에서 간섭 프린지 패턴을 통해 측정될 수 있다. 2개의 광학 플랫에 대해, 간섭 프린지 패턴은 평행한 명암의 밴드(4101)로 나타날 수 있다. 방향설정 교정은 여기에 기술되는 선행 교정 스테이지를 사용하여 수행될 수 있다. 차동 마이크로미터는 기판 표면에 대해 템플릿의 상대적인 방향설정을 조정하는데 사용되어 질 수 있다. 이러한 접근 방법을 사용하여, 간섭 프린지 대역이 나타나지 않는다면, 사용된 광원의 파장의 1/4이하로 방향설정 에러가 보정될 것이다.
도42A 및 42B를 참조하면, 제1 및 제2 휨 부재(126, 128)의 실시예가 각각 상세히 도시되어 있다. 상세하게는, 제1 휨 부재(126)는 대응하는 강체(164,166)에 결합된 복수의 휨 조인트(160)를 포함한다. 휨 조인트(160) 및 강체(164, 166)는 프레임(170)으로부터 연장되는 암(172, 174)의 일부를 형성한다. 휨 프레임(170)은 지지부(130)에 유지될 때 템플릿(150)에 이르기 위해 경화인자(예를 들어 자외선광)의 침투를 허용하는 개구(182)를 가지고 있다. 일부 실시예에서, 4개의 휨 조인트(160)는 제1 방향설정 축(180)에 대해 휨 부재(126)의 이동을 제공한다. 제1 휨 부재(126)의 프레임(170)은 도43에 도시한 바와 같이 제2 휨 부재(128)와 결합하기 위해 결합 매카니즘을 제공한다.
이와 비슷하게, 제2 휨 부재(128)는 프레임(206)으로부터 연장되는 한 쌍의 암(202, 204)을 포함한다. 암(202, 204)은 휨 조인트(162) 및 대응하는 강체(208, 210)를 포함한다. 강체(208, 210)는 제2 방향설정 축(200)에 대해 휨 부재(128)의 이동을 야기하도록 적용될 수 있다. 템플릿 지지부(130)는 제2 휨 부재(128)의 프레임(206)에 일체로 형성될 수 있다. 프레임(182)와 같이, 프레임(206)은 지지부(130)에 의해 유지되는 템플릿(150)에 경화인자가 도달하도록 해주는 개구(212)를 가질 수 있다.
작동에서, 제1 휨 부재(126)와 제2 휨 부재(128)은 도43에 도시된 바와 같이 방향설정 스테이지(250)를 형성하기 위해 결합된다. 브래이스(brace)(220, 222)는 제1 방향설정축(180)과 제2 방향설정축(200)이 실질적으로 서로 직교하도록 2개의 피스의 결합을 용이하게 하기 위해 제공된다. 그런 구성에서, 제1 방향설정축(180)과 제2 방향설정축은 대략 템플릿 기판 접합면(254)의 피봇 지점(252)에서 교차한다. 제1 방향설정축(180)과 제2 방향설정축(200)이 직교하고, 접합면(254)에 놓여 있다는 사실은 정교한 정렬 및 갭 제어를 제공한다. 상세하게는 이러한 배열로, 층-대-층 오버레이 정렬로부터의 방향설정 정렬의 감결합(decoupling)이 이루어진다. 게다가, 아래에 설명하는 바와 같이, 제1 방향설정축(180)과 제2 방향설정축(200)의 상대적인 위치는 바람직한 피처를 빼앗음이 없이 기판으로부터 템플릿(150)을 분리하는데 사용되는 방향설정 스테이지(250)를 제공한다. 따라서, 템플릿(150)으로부터 전사된 피처는 기판상에 그대로 유지된다.
도42A, 42B, 및 43을 참조하면, 휨 조인트(160, 162)는 노치의 가장 얇은 단면적을 따라 위치되어 있는 피봇 축에 대하여 강체(164, 166, 208, 210)의 이동을 제공하도록 형성되어 노치될 수 있다. 이런 구성은 감결합된 부속 이동 축(180, 200)을 가지는 정교하게 감결합된 방향설정 스테이지(250)에 대한 2개의 휨-기반 서브 시스템을 제공할 수 있다. 휨 부재(126, 128)는 템플릿(150)의 이동이 기판으로부터 임프린트된 피처를 변형시키는 다른 이동이나 "스윙"을 실질적으로 제거하는 피벗 포인트(252) 근처에서 일어나도록 면의 결합을 통해 조립된다. 따라서, 방향설정 스테이지(250)는 피봇 지점(252) 주위에서 텀플릿(150)을 정확하게 이동시킬 수 있고, 따라서 임프린트 리소그래피 이후에 기판으로부터 요구되는 피처를 빠앗는 것을 제거할 수 있다.
도44를 참조하면, 시스템(100)의 작동동안, Z-변환 스테이지(도시되지 않음)는 방향설정 정렬을 제공함이 없이 기판과 템플릿(150)사이의 거리를 제어할 수 있 다. 선행 교정 스테이지(260)는 방향설정 스테이지(250)의 이동 범위 한계내에서 상대적인 정렬을 하도록 기판 표면과 템플릿(150)사이의 예비 정렬 작동을 수행한다. 일부 실시예에서, 선행 교정은 단지 새로운 템플릿이 머신내로 장착될 때에만 필요할 수 있다.
도45를 참조하면, 일반적으로 300으로 표기된, 방향설정 스테이지(250)와 같은 미세 감결합된 방향설정 스테이지의 작동 원리를 이해하는데 유용한 휨 모델이 도시된다. 휨 모델(300)은 4개의 평행한 조인트를 포함한다: 조인트(1,2,3,4)는 명목상의 회전구성에서 4개의-막대-연결 시스템을 제공한다. 라인(310)은 조인트(1,2)를 통해 지난다. 라인(312)은 조인트(3,4)를 통해 지난다. 각도(α1,α2)는 부속 정렬 축(또는 방향설정 축)이 실질적으로 템플릿-웨이퍼 접촉면(254)상에 놓이도록 선택된다. 미세 방향설정 변화에 대해 조인트(2,3)사이의 강체(314)가 점 C로 도시된 축에 대해 회전한다. 강체(314)는 휨 부재(126, 128)의 강체(170, 206)에 대응된다.
제2 휨 소자를 제1 휨 소자(도43에 도시)에 직교로 장착하는 것은 서로 직교하고, 템플릿-기판 접촉면(254)위에 놓인 2개의 감결합된 방향설정축을 가진 디바이스를 제공할 수 있다. 휨 소자는 경화 인자(예를 들어, 자외선 광)가 템플릿(150)을 통해 지나가도록 하는 개구를 가지도록 적용될 수 있다.
방향설정 스테이지(250)는 기판에 대하여 템플릿(150)의 미세 정렬과 정확한 이동을 할 수 있다. 이상적으로는, 방향설정 조정은 접촉면에서 무시할 수 있는 측 면 이동을 야기할 수 있고, 그리고 선택적으로 억제된 고 구조적 강성 때문에 접촉면의 법선에 대하여 무시할 수 있는 이그러짐 이동을 야기할 수 있다. 휨 조인트(160, 162)를 가진 휨 부재(126, 128)의 다른 이점은 그들이 마찰 조인트로 발생할 수 있는 입자를 발생시키지 않는다는 것이다. 이것은 입자가 임프린트 리소그래피 공정에서 특히 해롭기 때문에 중요한 요소이다.
미세 갭 제어의 필요 때문에, 여기에 기술된 실시예는 템플릿과 기판사이의 500nm 보다 작은 갭을 측정할 수 있는 갭 센싱 방법의 활용을 필요로 할 수 있다. 그런 갭 센싱 방법은 50나노미터 이하의 분해능을 필요로 한다. 이상적으로, 그런 갭 센싱은 실시간으로 제공되어 질 수 있다. 실시간으로 갭 센싱을 제공하는 것은 갭 센싱이 동적으로 액츄에이터를 제어하기 위한 피드백 신호를 발생하는데 사용되어 질 수 있게 한다.
일 실시예에서, 동적 복종을 가지는 휨 부재가 제공된다. 예를 들어, 도46은 압전 액츄에이터를 가지는 일반적으로 400으로 표기된 휨 부재를 도시한다. 휨 부재(400)은 동적 방향설정 스테이지를 형성하기 위해 제2 휨 부재와 결합한다. 휨 부재(400)는 템플릿-기판 접합면에서 측면 이동없이 순수한 기울임 동작을 발생할 수 있다. 그런 휨 부재를 사용하면, 단일 오버레이 정렬 단계는 전체 반도체 웨이퍼 상에 층의 임프린트을 허용한다. 이것은 방향설정 및 측면 이동사이에 결합된 동작을 가지는 오버레이 정렬과 대조된다. 그런 오버레이 정렬 단계는 X-Y 정렬에서 장애를 일으킬 수 있고, 따라서 적당한 정렬을 보장하기 위해 복잡한 필드-대-필드 오버레이 제어 루프를 필요로 한다.
일 실시예에서, 휨 부재(250)는 측면 이동이나 회전이 바람직하지 않은 방향으로는 강한 강성을 가지고, 필요한 방향설정 이동이 바람직한 방향으로는 약한 강성을 가진다. 그런 실시예는 선택적인 부속 디바이스를 제공한다. 즉, 휨 부재(250)는 템플릿과 기판사이에 적당한 방향설정 이동을 이루는 동안에 상대적으로 고부하를 지지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 임프린트된 층으로부터 템플릿(150)의 분리는 임프린트 리소그래피 공정에서 중요하고 최종 단계이다. 템플릿(150)과 기판은 거의 완벽하게 평행하기 때문에, 템플릿, 임프린트된 층, 및 기판의 조합은 가까운 광학 플랫 사이의 실질적으로 일정한 접촉으로 될 것이다. 그런 시스템은 일반적으로 큰 분리력을 필요로 한다. 유연한 템플릿 또는 기판의 경우에는, 분리는 단지 "필링 공정"이다. 그러나, 유연한 템플릿 또는 기판은 고분해능 오버레이 정렬의 관점에서 보면 바람직하지 않다. 수정 템플릿 및 실리콘 기판의 경우에, 필링 공정은 쉽게 구현되지 못한다. 그러나, 임프린트된 층으로부터 템플릿의 분리는 "필링 및 풀링" 공정에 의해 성공적으로 수행될 수 있다. 제1 필링 및 풀링 공정이 도49A, 49B, 49C에 도시된다. 제2 필링 및 풀링 공정이 도 50A, 50B, 50C에 도시된다. 임프린트된 층으로부터 템플릿의 분리하는 공정은 제1 및 제2 필링 및 풀링 공정의 조합을 포함할 수 있다.
간략화를 위해, 참조번호(12,18,20,40)가 도1A 및 1B에 따라서 각각 템플릿, 전사층, 기판, 경화가능한 물질을 참조하도록 사용된다. 물질을 경화한 후, 템플릿(12) 또는 기판(20)은 의도적으로 템플릿(12)과 기판(20)사이의 각도(500)를 이루도록 기울어진다. 방향설정 스테이지(250)는 이 목적에 사용된다. 기판(20)은 진공 처크(478)에 의해 유지된다. 템플릿(12)과 기판(20)의 상대적인 측면 이동은 기울이는 축이 템플릿-기판 접합면에 가까이 위치한다면 기울이는 동작동안 무시할 만 하다. 템플릿(12) 및 기판(20)의 각도(500)가 충분히 크다면, 템플릿(12)은 단지 Z축 이동(즉, 수직 이동)을 이용하여 기판(20)으로부터 분리될 수 있다. 이러한 필링 및 풀링 방법은 바람직하지 않은 변형없이 요구되는 피처(44)가 전사층(18) 및 기판(20)에 그대로 남아 있도록 한다.
제2 필링 및 풀링 방법이 도50A, 50B, 50C에 도시된다. 제2 필링 및 풀링 방법에서, 하나이상의 압전 액츄에이터(502)가 템플릿 근처에 장착된다. 하나이상의 압전 액츄에이터(502)는 템플릿(12)과 기판(20)사이의 상대적인 기울임을 유도한다(도50A). 압전 액츄에이터(502)의 일단이 기판(20)과 접촉한다. 따라서, 액츄에이터(502)가 확대된다면(도50B), 템플릿(12)은 기판(20)으로부터 떨어져 밀어질 것이다: 따라서, 그들사이의 각도가 유도된다. 템플릿(12)와 기판(20)사이의 Z축 이동(도50C)은 템플릿(12)과 기판(20)을 분리하는데 사용된다. 액츄에이터(502)의 일단부는 임프린트된 층이 액츄에이터의 표면에 고정되지 않도록 템플릿(12)의 하부 표면의 처리와 비슷하게 처리된 표면일 수 있다.
요약하면, 여기에 기술된 실시예는 고온 또는 고압의 사용을 필요로 하지 않는 유용한 임프린트 리소그래피를 위한 시스템, 공정 및 관련 디바이스를 개시한다. 어떤 실시예로, 템플릿과 템플릿으로부터 요구되는 피처가 전사되는 기판 사이의 갭의 정확한 제어가 이루어질 수 있다. 게다가, 기판으로부터(그리고, 임프린트된 층) 템플릿의 분리가 바람직한 피처의 파괴나 변형없이 가능하다. 실시예는 또한 적당한 진공 처크의 형태에서, 임프린트 리소그래피동안 기판을 유지하는 방법을 개시한다. 다른 실시예는 임프린트 리소그래피 시스템에서 사용하기 적당한 고정밀도 X-Y변환 스테이지를 포함한다. 부가적으로, 적당한 임프린트 리소그래피 템플릿의 제조 및 취급 방법이 제공된다.
본 발명이 다양한 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었지만, 상기 기재가 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다. 다양한 변형과 본발명의 다른 실시예와 예시적인 실시예의 조합이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 첨부한 청구범위가 어떤 변형이나 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (190)

  1. 기판과 패턴화된 템플릿 사이에 배치되어 있는 액체 물질을 사용하여 상기 기판을 상기 기판으로부터 이격되어 있는 상기 패턴화된 템플릿과 정렬시키는 방법으로서, 상기 기판은 기판 위에 배치된 기판 정렬 마크를 가지며, 상기 패턴화된 템플릿은 패턴화된 템플릿 위에 형성된 템플릿 정렬 마크를 가지며, 상기 방법은:
    상기 액체 물질이 상기 패턴화된 템플릿 및 상기 기판 모두와 접촉하여 접촉 영역을 정의하도록 상기 패턴화된 템플릿과 상기 기판 사이의 거리를 조정하는 단계; 및
    상기 템플릿 정렬 마크와 상기 기판 정렬 마크가 실질적으로 정렬되도록 상기 기판에 대한 상기 패턴화된 템플릿의 오버레이 배치를 변경시키는 단계;를 포함하고,
    상기 거리는 상기 액체 물질의 정지마찰에 기인한 상기 패턴화된 템플릿과 상기 기판 사이의 움직임에 대한 저항을 감소시키도록 상기 액체 물질에 관한 점성도에 근거하여 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 거리를 조정하는 단계는,
    상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크를 상기 접촉 영역의 바깥에서 유지시키면서, 상기 패턴화된 템플릿 및 상기 기판을 상기 액체 물질과 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 오버레이 배치를 변경시키는 단계 후에, 상기 접촉 영역을 확대시켜 상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크 모두와 중첩되도록 하기 위해 상기 거리를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 거리를 조정하는 단계는,
    상기 오버레이 배치를 변경시키는 단계 이전에, 상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크 모두와 중첩되도록 상기 액체 물질을 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 물질의 개별적으로 분배된 영역에 다중 패턴을 기록하는 단계를 더 포함하고,
    상기 다중 패턴의 서브세트는 상기 액체 물질의 상이한 부분들에 위치되고, 상기 거리를 조정하는 단계와 상기 기판에 대한 상기 패턴화된 템플릿의 상기 오버레이 배치를 변경하는 단계를 상기 액체 물질의 상이한 부분들의 각각에서 반복함에 의해 상기 패턴화된 템플릿과 상기 액체 물질의 상이한 부분들의 각각 사이에 소정 정렬을 얻음으로써, 상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크가 실질적으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 물질에 다중 패턴을 기록하는 단계를 더 포함하고,
    상기 다중 패턴의 서브세트는 상기 액체 물질의 상이한 부분들에 위치되고, 상기 거리를 조정하는 단계와 상기 기판에 대한 상기 패턴화된 템플릿의 상기 오버레이 배치를 변경하는 단계를 상기 액체 물질의 상이한 부분들의 서브세트에서 반복함에 의해 상기 패턴화된 템플릿과 상기 액체 물질의 상이한 부분들의 각각 사이에 소정 정렬을 얻어 최초 정렬 부분들을 정의하고,
    상기 상이한 부분들의 나머지 부분들은 추가 서브세트를 형성하며,
    상기 최초 정렬 부분들로부터 측정된 상기 기판과 상기 패턴화된 템플릿 사이의 상대적 움직임의 측정치에 대한 함수로써 상기 추가 서브세트에 관련된 부분들에서 상기 패턴화된 템플릿과 상기 기판 사이의 정렬을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 물질을 실질적으로 경화시키도록 경화 광을 상기 액체 물질에 작용시키고, 경화된 물질을 정의하고, 상기 경화된 물질로부터 상기 패턴화된 템플릿을 분리시킴으로써 상기 액체 물질에 패턴을 기록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는, 제1 파장의 광을 상기 패턴화된 템플릿을 통과하도록 인가함으로써 상기 패턴화된 템플릿과 상기 기판 사이의 상기 정렬을 결정하는 단계; 및
    제2 파장의 광을 상기 패턴화된 템플릿을 통과하도록 인가하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제1 파장의 광은 분석 툴에 대하여 상기 기판 정렬 마크는 초점이 맞추어지고 상기 템플릿 정렬 마크는 초점을 벗어나도록 하고,
    상기 제2 파장의 광은 상기 분석 툴에 대하여 상기 템플릿 정렬 마크는 초점이 맞추어지고 상기 기판 정렬 마크는 초점을 벗어나도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는, 분극 광 정렬 툴 및 분극 필터 시스템을 제공함으로써 상기 패턴화된 템플릿과 상기 기판 사이의 상기 정렬을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 분극 필터 시스템은 상기 분극 광 정렬 툴 및 상기 패턴화된 템플릿 사이에 배치되고,
    상기 분극 필터 시스템은 상기 기판 정렬 마크로 실질적으로 방향설정된 제1 분극 필터 및 상기 템플릿 정렬 마크로 실질적으로 방향설정된 제2 분극 필터를 포함하고, 상기 제1 분극 필터를 통과할 수 있는 상기 광의 분극은 상기 제2 분극 필터를 통과할 수 있는 상기 광의 분극과는 실질적으로 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 템플릿 정렬 마크 및 상기 기판 정렬 마크에 대칭적인 기하학적 형태를 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는, 상기 기판과 템플릿의 정렬 마크의 중심을 판단함으로써 상기 패턴화된 템플릿과 상기 기판 사이의 상기 정렬을 결정하는 단계, 및 상기 템플릿 정렬 마크의 중심 위치를 상기 기판 정렬 마크의 중심 위치와 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는 상기 패턴화된 템플릿의 치수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는 상기 패턴화된 템플릿의 온도를 변경함으로써 상기 패턴화된 템플릿의 치수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는 상기 패턴화된 템플릿의 적어도 일부분에 압축력을 인가함으로써 상기 패턴화된 템플릿의 치수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는 상기 패턴화된 템플릿의 적어도 일부분에 연장력을 인가함으로써 상기 패턴화된 템플릿의 치수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오버레이 배치를 변경하는 단계는 상기 패턴화된 템플릿에 분석 광을 인가함으로써 상기 패턴화된 템플릿 및 상기 기판 사이의 상기 정렬을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 패턴화된 템플릿은 제1 물질로 구성되고, 상기 정렬 마크는 상기 패턴화된 템플릿 상에 상기 제1 물질과는 다른 제2 물질을 증착함으로써 형성되고, 상기 제1 및 제2 물질은 상기 액체 물질을 경화하는데 사용되는 활성광의 파장에 실질적으로 투명하고, 상기 제2 물질은 상기 분석광이 상기 패턴화된 템플릿에 인가될 때 실질적인 대조를 갖는 분석가능 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 물질을 적용하기 전에 상기 기판상에 전사층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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