DE20122196U1

DE20122196U1 - Schablone für Niederdruck-Mikro- und -Nanoprägelithographie bei Raumtemperatur

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Publication number: DE20122196U1
Application number: DE20122196U
Authority: DE
Original assignee: University of Texas System
Current assignee: University of Texas System
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2011-10-13
Also published as: EP1840649B1; EP1840649A3; EP1840649A2

Abstract

Prägelithographieschablone, umfassend:
einen Körper, der eine erste Oberfläche umfasst;
eine Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche, worin wenigstens ein Abschnitt der Ausnehmungen eine Merkmalsgröße von weniger als ungefähr 250 nm hat; und
wenigstens eine Ausrichtungsmarke auf dem Körper; worin die Schablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Prägelithographieschablonen. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf Prägelithographieschablonen zur Verwendung in Mikro- und Nanoprägelithographieprozessen.
Optische Lithographietechniken werden im Moment genutzt, um die meisten mikroelektronischen Bauelemente herzustellen. Jedoch wird davon ausgegangen, dass diese Techniken an ihre Auflösungsgrenzen stoßen. Eine Sub-Mikronskalenlithographie ist ein kritischer Prozess in der Mikroelektronikindustrie. Die Verwendung der Sub-Mikronskalenlithographie ermöglicht es dem Hersteller, der gesteigerten Nachfrage nach kleineren und dichter gepackten elektronischen Komponenten auf Chips zu entsprechen. Es wird erwartet, dass in den kommenden Jahren die Mikroelektronikindustrie Strukturen verwenden wird, die kleiner sind als ungefähr 50 nm. Ferner gibt es eine wachsende Anzahl von Anwendungen von Nanometerskalenlithographie in den Bereichen der Optoelektronik und der magnetischen Speicherung. Zum Beispiel erfordern photonische Kristalle und hochdichte gemusterte magnetische Speicher in der Größenordnung von Tetrabytes pro Quadrat-inch eine Nanometerskalenlithographie.
Um Sub-50 nm-Strukturen herzustellen, können die optischen Lithographietechniken die Verwendung von sehr kurzen Lichtwellenlängen (z.B. ungefähr 13,2 nm) erfordern. Bei diesen kurzen Wellenlängen können viele verbreitete Materialien nicht mehr optisch transparent sein und deshalb müssen bildgebende Systeme typischerweise unter Verwendung von komplizierten Reflexionsoptiken konstruiert werden. Darüber hinaus kann das Erwerben einer Lichtquelle, die eine ausreichende Ausgangsintensität bei diesen Wellenlängen hat, schwierig sein. Solche Systeme können zu einer extrem komplizierten Ausrüstung und Prozessen führen, die unerschwinglich teuer sein können. Es wird davon ausgegangen, dass hochauflösende Elektronenstrahllithographie-Techniken, obwohl sie sehr präzise sind, zu langsam für kommerzielle Anwendungen mit hohen Stückzahlen sind.
Prägelithographieprozesse haben die Fähigkeit, um hochauflösende (sub-50 nm) Bilder auf Substraten unter Verwendung von Schablonen zu reproduzieren, die Bilder als Topographie auf ihren Oberflächen haben. Es wird davon ausgegangen, dass die Prägelithographie eine Alternative zur optischen Lithographie zur Verwendung beim Mustern von Substraten in der Herstellung von Mikroelektronikbauelementen, optischen Bauelementen, MEMS, Optoelektronikbauelementen, gemusterten magnetischen Medien für Speicheran wendungen, etc. sein kann. Prägelithographietechniken können hervorragend geeignet sein für die optische Lithographie, um dreidimensionale Strukturen, wie z.B. Mikrolinsen und T-Torstrukturen herzustellen.
Für die Produktionsskalenprägelithographie kann es wünschenswert sein, die gemusterten Bereiche so nahe wie möglich zueinander zu positionieren, ohne mit den folgenden Prägungen zu interferieren. Dies maximiert effektiv die musterbare Fläche auf dem Substrat. Um dieses Ziel zu erreichen, sollte der Ort, an dem überschüssige Flüssigkeit von der gemusterten Fläche ausgestoßen wird, wohl begrenzt und wiederholbar sein. Folglich sollten die einzelnen Komponenten, einschließlich der Schablone, des Substrats, der Flüssigkeit und aller anderen Materialien, welche die physikalischen Eigenschaften des Systems beeinflussen können, welche die Oberflächenenergie, die Grenzflächenenergien, die Hamacker-Konstanten, die Van der Waals'-Kräfte, Viskosität, Dichte, Lichtundurchlässigkeit, etc. enthalten, aber auf diese nicht beschränkt sind, geeignet konstruiert werden, um einen wiederholbaren Prozess zu erhalten. Entsprechend besteht ein Bedarf nach einer Möglichkeit, das Austreten von überschüssiger Flüssigkeit außerhalb der gewünschten Musterbereiche zu steuern, welche die Produktionsskalenprägelithographie erleichtern kann.
Die her beschriebenen Ausführungsbeispiele enthalten Prägelithographieschablonen, Vorrichtungen zur Herstellung und Verwendung von Prägelithographieschablonen und Schablonenhaltern.
In einem Ausführungsformen kann eine Prägelithographieschablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht (z.B. ultraviolettes Licht) sein. Solch eine Schablone kann einen Körper mit einer ersten Oberfläche enthalten. Die Schablone kann ferner eine Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche enthalten. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Oberfläche im wesentlichen eben, parabelförmig oder kugelförmig sein. Wenigstens ein Teil der Ausnehmungen kann eine Merkmalsgröße kleiner als ungefähr 250 nm haben. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Schablone ferner wenigstens eine Ausrichtungsmarke auf dem Körper enthalten. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Schablone ferner eine Lückenmessfläche enthalten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Körper insgesamt oder teilweise aus Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumgermaniumkohlenstoff, Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsenid, Epitaxialsilizium, Polysilizium, Gateoxid, Quarz, Indiumzinnoxid oder Kombinationen davon hergestellt werden. In manchen Ausführungsbei spielen kann wenigstens ein Teil des Körpers aus SiO_x hergestellt werden, wobei x kleiner als 2 ist. Zum Beispiel kann x ungefähr 1,5 sein.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und zweite Ausnehmungen mit einer zweiten Tiefe enthalten. Die zweite Tiefe kann größer sein als die erste Tiefe. Zum Beispiel kann die erste Tiefe kleiner als ungefähr 250 nm sein. Zusätzlich zu der Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche kann die Schablone wenigstens eine Ausnehmung auf einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche enthalten. In einem Ausführungsbeispiel kann wenigstens ein Teil der Ausnehmungen eine Breite haben, die in einer Richtung normal zu der ersten Oberfläche variiert. Solche Ausnehmungen können so konfiguriert sein, um Veränderungen in den Materialeigenschaften einer durch Licht härtbaren Flüssigkeit aufzunehmen, die mit der Schablone in einem Prägelithographieprozess benutzt werden kann. Zum Beispiel kann sich die durch Licht härtbare Flüssigkeit beim Aushärten zusammenziehen oder sich ausdehnen.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Schablone eine Oberflächenstruktur für überflüssige Flüssigkeit enthalten, die in einem Teil des Körpers ausgebildet ist. Zum Beispiel kann solch eine Struktur in einer Kerffläche einer Schablone ausgebildet werden.
In manchen Ausführungsbeispielen kann wenigstens ein Teil der ersten Oberfläche der Schablone eine freie Oberflächenenergie, die bei 25°C gemessen wird, von weniger als ungefähr 40 Dynes/cm haben. In manchen dieser Ausführungsbeispiel kann der Abschnitt der ersten Oberfläche der Schablone eine freie Oberflächenenergie haben, die bei 25°C gemessen wird, von weniger als ungefähr 20 Dynes/cm haben. Zum Beispiel kann wenigstens der Abschnitt der ersten Oberfläche eine Oberflächenbehandlungsschicht haben. Die Oberflächenbehandlungsschicht kann ein Reaktionsprodukt aus Alkylsilan, Fluoralkylsilan oder Fluoralkyltrichlorsilan mit Wasser enthalten. Zum Beispiel kann die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan mit Wasser enthalten. Die Oberflächenbehandlungsschicht kann die freie Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 40 Dynes/cm, oder in manchen Fällen auf weniger als ungefähr 20 Dynes/cm reduzieren.
In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Ausrichtungsmarke auf der Schablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sein. Die Ausrichtungsmarke kann im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht sein. In solchen Ausführungsbeispielen kann das analysierende Licht sichtbares Licht oder infrarotes Licht enthalten. Die Ausrichtungsmarke kann aus einem Material hergestellt werden, das anders ist als das Material des Körpers. Zum Beispiel kann die Ausrichtungsmarke SiO_x enthalten, wobei x kleiner als 2 ist. Zum Beispiel kann x ungefähr 1,5 sein. Alternativ kann die Ausrichtungsmarke eine Vielzahl von Linien enthalten, die auf einer Oberfläche eines Körpers eingeätzt sind. Die Linien können konfiguriert sein, um das aktivierende Licht wesentlich zu streuen, aber eine analysierbare Marke unter analysierendem Licht bilden.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Schablone eine Ebenheit von weniger als ungefähr 500 nm haben. In manchen dieser Ausführungsbeispiele kann die Schablone eine Ebenheit von weniger als ungefähr 250 nm haben.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Schablone eine leitfähige Ummantelung oder eine reflektierende Ummantelung auf wenigstens einer Kante des Körpers enthalten. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Schablone einen Spiegel enthalten, der wenigstens mit einer Kante des Körpers verbunden ist.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Schablone eine Leerschablone enthalten, die mit dem Körper verbunden ist. Zum Beispiel kann der Körper unter Verwendung eines Bondmittels an die Leerschablone gebondet werden. Die Leerschablone und das Bondmittel können im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sein. In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Lückenmessfläche wenigstens eine Ausnehmung mit einer bekannten Tiefe enthalten. Die Lückenmessfläche kann in der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche sein. In einem Ausführungsbeispiel kann die Lückenmessfläche eine Tiefe haben, die größer ist als ungefähr 100 nm.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Prägelithographieschablone, so wie sie oben beschrieben ist, hergestellt werden, indem ein Material benutzt wird, das im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist und eine Vielzahl von Ausnehmungen auf einer ersten Oberfläche des Materials bildet. Die Vorrichtung zur Herstellung der Schablone kann ferner die Ausbildung wenigstens einer Ausrichtungsmarke auf dem Material enthalten. Die Vielzahl der Ausnehmungen kann durch ein Ätzen des Materials hergestellt werden. Die Vielzahl der Ausnehmungen kann unter Verwendung von Prozessen hergestellt werden, die optische Lithographie, Elektronenstrahllithographie, Ionenstrahllithographie, Röntgenstrahllithographie, extreme Ultraviolettlithographie, Abtastmesskopflithographie, fokussiertes Ionenstrahlmahlen, interferometrische Lithographie, Epitaxialwachstum, Dünnfilmabscheidung, chemisches Ätzen, Plasmaätzen, Ionenmahlen oder reaktives Ionenätzen enthalten, die aber darauf nicht beschränkt sind. Auf ähnliche Art und Weise kann die Ausrichtungsmarke hergestellt werden unter Verwendung von Prozessen, die optische Lithographie, Elektronenstrahllithographie, Ionenstrahllithographie, Röntgenstrahl lithographie, extreme Ultraviolettlithographie, Abtastmesskopflithographie, fokussiertes Ionenstrahlmahlen, Interferometrielithographie, Epitaxialwachstum, Dünnfilmabscheidung, chemisches Ätzen, Plasmaätzen, Ionenmahlen oder reaktives Ionenätzen enthalten, aber darauf nicht beschränkt sind. Zum Beispiel kann in manchen Ausführungsbeispielen so wie oben beschrieben die Ausrichtungsmarke eine Vielzahl von Linien enthalten, die auf der Schablone ausgebildet sind. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ausrichtungsmarke durch Abscheiden eines zweiten Materials auf dem Material hergestellt werden, das benutzt wird, um die Schablone herzustellen.
Eine Vorrichtung, um eine Prägelithographieschablone herzustellen, kann ferner das Formen des Materials in einer gewünschten Form enthalten. Zum Beispiel kann das Material geformt werden, um der Schablone gewünschte Dimensionen zu geben. Die gewünschten Dimensionen können einen vorbestimmten Satz von Schablonendimensionen enthalten. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung das Verbinden des Materials mit einer Leerschablone enthalten. Zum Beispiel kann das Material unter Verwendung eines Bondmittels an eine Leerschablone gebondet werden.
Eine Oberflächenbehandlung, so wie früher beschrieben, kann wenigstens auf einen Teil der ersten Oberfläche der Schablone angewendet werden. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Oberflächenbehandlungsschicht unter Verwendung eines Dampfphasenreaktionsprozesses hergestellt werden. Zum Beispiel kann das Material in einer Reaktionskammer platziert werden. Die Reaktionskammer kann gereinigt werden. Wenigstens ein chemischer Reaktionsstoff kann in die Reaktionskammer eingeleitet werden. Es wird davon ausgegangen, dass wenigstens ein chemischer Reaktionsstoff mit Wasser reagieren kann, um die Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Abschnitt der ersten Oberfläche zu bilden. Es wird jedoch erwartet, dass der chemische Reaktionsstoff direkt mit der Oberfläche der Schablone, mit einem anderen chemischen Stoff, der sich auf der ersten Oberfläche befindet oder mit sich selbst reagieren kann, um die Oberflächenbehandlungsschicht herzustellen.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung auch das Anwenden einer reflektierenden Ummantelung oder einer Leitenden Ummantelung von wenigstens einer Kante des Materials enthalten. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung das Verbinden eines Spiegels mit wenigstens einer Kante des Materials enthalten.
Um ein Muster auf einem Substrat zu bilden, kann eine Schablone in einem Schablonenhalter platzier werden. Der Schablonenhalter kann einen Körper, eine Halteplatte und wenigstens einen Piezoantrieb enthalten. Der Körper kann eine Öffnung haben, die konfiguriert ist, um eine Prägelithographieschablone aufzunehmen. Der Körper kann konfiguriert werden, um an einer Schablonenhalterung eines Prägelithographiesystems befestigt zu werden. Die Halteplatte kann mit dem Körper verbunden werden und kann im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sein. Die Halteplatte kann die Öffnung in dem Körper in wenigstens einer Richtung überbrücken. Die Halteplatte kann aus Materialien hergestellt werden, die Quarz, Saphir und SiO₂ enthalten, die aber darauf nicht beschränkt sind. Die Halteplatte kann konfiguriert werden, um die Deformierung einer Schablone zu verhindern, die in der Schablonenhalterung befestigt ist, infolge von Kräften, die in einem Prägelithographieprozess vorhanden sind. Wenigstens ein Piezoantrieb kann mit dem Körper verbunden werden und kann konfiguriert werden, um eine physikalische Dimension der Prägelithographieschablone während dem Betrieb zu verändern. Zum Beispiel kann ein Piezoantrieb konfiguriert werden, um eine Druck- oder Zugkraft auf eine Schablone auszuüben, die sich in der Öffnung befindet. Die Halteplatte und/oder der Körper können wenigstens eine Vakuumöffnung enthalten, die konfiguriert ist, um ein Vakuum auf eine Schablone anzulegen, das in der Öffnung und /oder der Schnittstelle der Halteplatte und des Körpers angebracht ist. Zusätzlich kann ein Spiegel oder eine reflektierende Beschichtung auf einer Oberfläche des Körpers angebracht werden, die auf der Innenseite der Öffnung liegt.
Eine Prägelithographieschablone, so wie oben beschrieben, kann in einer Vorrichtung zur Herstellung einer Schablone auf einem Substrat unter Verwendung einer gemusterten Schablone benutzt werden. Im allgemeinen kann eine Vorrichtung zur Herstellung eines Musters auf einem Substrat geschaffen werden, indem eine durch Licht härtbare Flüssigkeit (z.B. ein fotoresistives Material) auf ein Substrat angewandt wird. Eine Prägelithographieschablone wird über dem Abschnitt des Substrats positioniert, auf das die durch Licht härtbare Flüssigkeit angewandt worden ist. Die relative Position der Schablone und des Substrats können eingestellt werden, so dass eine Lücke zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat erzeugt wird. Aktivierendes Licht kann durch die Schablone auf die Flüssigkeit angewendet werden. Die Anwendung des aktivierenden Lichts härtet im wesentlichen die Flüssigkeit. Folglich wird ein Muster der Schablone in der gehärteten Flüssigkeit ausgebildet. Die Schablone kann dann von der gehärteten Flüssigkeit getrennt werden.
Die Vorrichtung kann ferner die Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat beinhalten. In solch einem Fall kann das Substrat eine Substratausrichtungsmarke enthalten. Die Schablonenausrichtungsmarke und die Sub stratausrichtungsmarke können symmetrische geometrische Formen haben. Die Bestimmung der Ausrichtung der Ausrichtungsmarken kann die Bestimmung der Mittelpunkte des Substrats und der Schablonenausrichtungsmarken enthalten. Die Orte der Mittelpunkte der Ausrichtungsmarke können verglichen werden, um die Ausrichtung der Ausrichtungsmarken zu bestimmen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel kann die Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat bestimmt werden, indem eine erste Lichtwellenlänge durch die gemusterte Schablone angewandt wird. Die erste Lichtwellenlänge kann bewirken, dass die Substratausrichtungsmarke sich im Fokus befindet und die Schablonenausrichtungsmarke sich außerhalb des Fokus mit Bezug auf ein Analysewerkzeug befindet. Eine zweite Lichtwellenlänge kann dann durch die gemusterte Schablone angewandt werden. Die zweite Lichtwellenlänge kann bewirken, dass die Schablonenausrichtungsmarke im Fokus ist und die Substratausrichtungsmarke außerhalb des Fokus mit Bezug auf das Analysewerkzeug ist. In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat durch Benutzung eines polarisierenden Lichtausrichtungswerkzeugs bestimmt werden. Ein Polarisierungsfiltersystem kann zwischen dem Polarisierungslichtausrichtungswerkzeug und der Schablone platziert werden. Das Polarisierungsfiltersystem kann einen ersten Polarisierungsfilter, der im wesentlichen über der Substratausrichtungsmarke orientiert ist, und einen zweiten Polarisierungsfilter, der im wesentlichen über der Schablonenausrichtungsmarke orientiert ist, enthalten. Die Polarisation des Lichts, das in der Lage ist, durch den ersten Polarisationsfilter hindurchzutreten, unterscheidet sich wesentlich von der Polarisation des Lichts, das in der Lage ist, durch den zweiten Polarisationsfilter zu treten. In einem dritten Ausführungsbeispiel kann die Bestimmung der Ausrichtung unter Verwendung eines Moiremusterdetektors durchgeführt werden. In einem vierten Ausführungsbeispiel kann die Bestimmung der Ausrichtung zwischen der Schablone und dem Substrat die Anwendung eines Analyselichts auf die Schablone enthalten. Die Schablone kann wenigstens zwei Materialien, ein erstes Material und ein zweites Material enthalten. Die Ausrichtungsmarke kann aus dem zweiten Material hergestellt werden. Das erste und zweite Material können im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sein, das benutzt wird, um die Flüssigkeit auszuhärten. Das zweite Material kann jedoch eine analysierbare Marke mit einem wesentlichen Kontrast erzeugen, wenn das analysierende Licht auf die Schablone angewandt wird. In einem fünften Ausführungsbeispiel kann die Schablonenausrichtungsmarke eine Vielzahl von geätzten Linien enthalten, die als ein Brechungsgitter für das analysierende Licht wirken. Die Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat kann die Anwendung von analysierendem Licht auf die gemusterte Schablone enthalten. Die Schablonenausrichtungsmarke kann im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sein, kann aber eine analysierbare Marke erzeugen, wenn das analysierende Licht auf die Schablone angewandt wird.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines Musters auf einem Substrat unter Verwendung einer gemusterten Schablone kann ferner die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats beinhalten. Die Einstellung der Überlagerungsplatzierung enthält die Bewegung des Substrats, so dass die Schablonenausrichtungsmarke im wesentlichen mit der Substratausrichtungsmarke ausgerichtet ist. Zum Beispiel kann die Einstellung der Überlagerungsplatzierung die Veränderung des Winkels der gemusterten Schablone mit Bezug auf das Substrat oder die Veränderung der Dimensionen der gemusterten Schablone enthalten. Die Dimensionen der Schablone können verändert werden, indem die Temperatur der Schablone verändert wird oder eine Druck- oder Zugkraft auf die Schablone angewandt wird. Zum Beispiel kann wenigstens ein piezoelektrischer Antrieb mit der gemusterten Schablone verbunden werden. Wenigstens ein piezoelektrischer Antrieb kann die Dimensionen der gemusterten Schablone verändern, indem eine Kraft auf die Schablone angewandt wird.
Die durch aktivierendes Licht härtbare Flüssigkeit kann auf einem Abschnitt des Substrats durch einen Flüssigkeitsspender aufgebracht werden. Die Flüssigkeit kann abgegeben werden, um ein vorbestimmtes Muster durch Bewegen des Substrats mit Bezug auf den Flüssigkeitsspender zu erzeugen. Das vorgegebene Muster kann konfiguriert werden, um die Bildung von Luftblasen in der Flüssigkeit zu verhindern, wenn die Schablone die Flüssigkeit berührt. Das vorgegebene Muster, das auch ausgewählt werden kann, so dass die Flüssigkeit die Lücke in einer Fläche ausfüllt, die im wesentlichen gleich ist der Oberfläche von der Schablone.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Positionierung der gemusterten Schablone und des Substrats in einem Abstand zueinander die Positionierung der gemusterten Schablone über dem Substrat und die Bewegung der gemusterten Schablone in Richtung des Substrats enthalten, bis ein gewünschter Abstand erreicht wird. Die Flüssigkeit auf dem Substrat füllt im wesentlichen die Lücke aus, wenn die gemusterte Schablone in Richtung des Substrats bewegt wird. Der Abstand kann ein Abstand von weniger als ungefähr 200 nm sein. In machen Ausführungsbeispielen kann die gemusterte Schablone und das Substrat in einer im wesentlichen parallelen Orientierung positioniert werden. In anderen Aus führungsbeispielen kann die Schablone über dem Substrat in einer im wesentlichen nicht parallelen Position positioniert werden. Die Schablone kann in Richtung des Substrats bewegt werden, während es in einer im wesentlichen nicht parallelen Orientierung mit Bezug zu dem Substrat verbleibt. Die Schablone kann dann in einer im wesentlichen parallelen Orientierung zu dem Substrat orientiert werden, wenn die Schablone sich in einem gewünschten Abstand zu dem Substrat befindet.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Trennung der gemusterten Schablone von der gehärteten Flüssigkeit die Bewegung der Schablone in einer im wesentlichen nicht parallelen Orientierung und die Bewegung der gemusterten Schablone weg von dem Substrat beinhalten. Nach der Trennung der gemusterten Schablone von der gehärteten Flüssigkeit kann die gehärtete Flüssigkeit einige Merkmale enthalten, die in der Größe kleiner als ungefähr 250 nm sind.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines Musters auf einem Substrat unter Verwendung einer gemusterten Schablone kann auch die Bestimmung des Abstands zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat beinhalten. Ein lichtbasiertes Messgerät kann für diesen Zweck benutzt werden. Die Vorrichtung kann die Anwendung von Licht auf die Schablone und das Substrat enthalten. Das Licht kann eine Vielzahl von Wellenlängen enthalten. Licht, das von einer Oberfläche der Schablone und des Substrats reflektiert wird, kann überwacht werden. Der Abstand zwischen der Schablone und dem Substrat kann auf der Basis des überwachten Lichts bestimmt werden. Zusätzlich kann ein Fehlersignal erzeugt werden. Das Fehlersignal korrespondiert zu dem Abstand zwischen einem gewünschten Abstand zwischen der Schablone und einem Substrat und dem bestimmten Abstand zwischen der Schablone und dem Substrat. Zusätzlich können Abstandsbestimmungen zwischen der Schablone und dem Substrat bei 3 oder mehr nicht-kolinearen Orten benutzt werden, um zu bestimmen, ob die Schablone und das Substrat im wesentlichen parallel zueinander sind. Diese Bestimmung kann auch benutzt werden, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das einer relativen Bewegung zwischen der Schablone und dem Substrat entspricht, das benötigt wird, um sie in eine im wesentlichen parallele Konfiguration zu bringen.
Das Substrat kann ein dielektrisches Material, Silizium, Gallium, Germanium, Indium, Quarz, Saphir, Siliziumdioxide oder Polysilizium enthalten, ist darauf aber nicht beschränkt. Das Substrat kann eine oder mehrere Schichten auf der Oberfläche des Substrats beinhalten. In solch einem Fall kann die Vorrichtung ferner die Bestimmung einer Dicke von wenigstens einer Schicht auf der Oberfläche des Substrats beinhalten. Das Sub strat kann auch eine Transferschicht enthalten, die auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet wird. In solch einem Fall kann die Vorrichtung ferner das Ätzen der Transferschicht nach dem Trennen der Schablone von der gehärteten Flüssigkeit enthalten. Das Ätzen der Transferschicht kann das Muster auf die Transferschicht übertragen.
Die oben beschriebenen Schablonen und Vorrichtungen können z.B. benutzt werden, um ein Halbleiterbauelement, ein optisches Bauelement, ein photonisches Bauelement, ein Magnetspeicherbauelement oder Dünnfilmkopf, ein Darstellungsbauelement, etc.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und bei Betrachtung der begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1A und 1B eine Querschnittsansicht der Lücke zwischen einer Schablone und einem Substrat darstellen;
2A bis 2E eine Querschnittsansicht eines Prägelithografieprozesse darstellen;
3 ein Prozessflussdiagramm darstellt, das die Sequenz der Schritte des Prägelithografieprozesses zeigt;
4 eine Bodenansicht einer gemusterten Schablone zeigt;
5 eine Querschnittsansicht einer Schablone darstellt, die über einem Substrat positioniert ist;
6 eine Querschnittsansicht eines Prozesses zur Herstellung einer Schablone mit mehreren Tiefen;
7 eine Querschnittsansicht eines Prozesses darstellt zur Bildung einer Prägelithografieschablone;
8 eine Querschnittsansicht von gemusterten Schablonen darstellt;
9 eine Querschnittsansicht von alternativ gemusterten Schablonenentwürfen darstellt;
10 eine Draufsicht eines Prozesses zur Anwendung einer härtbaren Flüssigkeit auf ein Substrat darstellt;
11 ein Schema einer Vorrichtung zur Abgabe einer Flüssigkeit während einem Prägelithografieprozess darstellt;
12 ein unerwünschtes Flüssigkeitsabgabemuster darstellt, das in einem Prägelithografieprozess benutzt wird;
13 ein Flüssigkeitsmuster darstellt, das eine Vielzahl von Tropfen enthält, die keine Luftblasen bilden nachdem die Lücke geschlossen wird;
14 ein Schema einer alternativen Vorrichtung zur Abgabe einer Flüssigkeit während einem Prägelithografieprozess darstellt;
15 ein Flüssigkeitsmuster darstellt, das eine Vielzahl von im wesentlichen Parallellinien enthält;
16 eine Projektionsansicht eines Substrathaltesystems darstellt;
17 eine Projektionsansicht eines alternativen Substrathaltesystems darstellt;
18 ein schematisches Diagramm einer Kette aus drei verbundenen Elementen ist, die durch Biegegelenke verbunden sind und in einem Block verbunden sind, der sich in X Richtung bewegt;
19 ein schematisches Diagramm einer alternativen Kette aus drei verbundenen Elementen ist, die durch Biegegelenke verbunden sind und in einem Block verbunden sind, der sich in X Richtung bewegt;
20 eine Projektionsansicht eines magnetischen Linearservomotors ist;
21 ein Prozessflussdiagramm des Prozesses der globalen Ausrichtung von multiplen Prägungen ist;
22 ein Prozessflussdiagramm des Prozesses der Feld-zu-Feld-Ausrichtung von multiplen Prägungen ist;
23 eine Projektionsansicht der Rotationsachsen einer Schablone mit Bezug zu einem Substrat ist;
24 ein Meßgerät darstellt, das über einer Schablone und einem Substrat positioniert ist;
25 ein Schema eines optischen Ausrichtungsmessgeräts darstellt, das über einer Schablone und einem Substrat positioniert ist;
26 ein Schema zur Bestimmung der Ausrichtung eines Musters mit Bezug zu einem Substrat unter Verwendung von Ausrichtungsmarken darstellt;
27 ein Schema zur Bestimmung der Ausrichtung einer Schablone mit Bezug zu einem Substrat unter Verwendung von Ausrichtungsmarken unter Verwendung von polarisierten Filtern darstellt;
28 eine schematische Ansicht eines kapazitiven Schablonenausrichtungsmessgeräts darstellt;
29 eine schematische Ansicht eines Laserinterferometer basierten Schablonenplatzierungsmessgeräts darstellt;
30 ein Schema zur Bestimmung der Ausrichtung mit einer Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat darstellt, wenn die Lücke teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist;
31 eine Ausrichtungsmarke darstellt, die eine Vielzahl von geätzten Linien enthält;
32 eine Projektionsansicht einer Orientierungsstufe darstellt;
33 eine Explosionsansicht der Orientierungsstufe darstellt;
34 einen Prozessablauf einer Lückenmesstechnik darstellt;
35 eine Querschnittsansicht einer Technik darstellt zur Bestimmung der Lücke zwischen zwei Materialien;
36 eine grafische Darstellung zur Bestimmung des lokalen Minimums und Maximums einer Lücke darstellt;
37 eine Schablone mit Lückenmessausnehmungen darstellt;
38 ein Schema zur Benutzung eines Interferometers darstellt, um eine Lücke zwischen einer Schablone und einem Interferometer zu messen;
39 ein Schema zur Prüfung der Lücke zwischen einer Schablone und einem Substrat unter Verwendung eines Prüfkopfes darstellt;
40 eine Querschnittsansicht eines Prägelithografieprozesses darstellt, der bereits existierende Topographien enthält;
41 ein Prozessschema zur Beleuchtung einer Schablone darstellt, um das Vorliegen eines Keils zwischen der Schablone und dem Substrat zu bestimmen;
42 eine Projektionsansicht von Biegeelementen darstellt;
43 ein erstes und zweite Biegeelement darstellt, die zur Benutzung zusammengebaut sind;
44 eine Projektionsansicht des Bodens einer Orientierungsstufe darstellt;
45 eine schematische Ansicht eines Biegearmes darstellt, der eine Schablone hält;
46 eine Querschnittsansicht eines Paars von Biegearmen und damit verbundenen Präzisionsantrieben darstellt;
47 ein Schema zur Bildung einer Vakuumhalterung darstellt;
48 stellt verschiedene Ansichten einer Vakuumspannvorrichtung zum Halten eines Substrats darstellt;
49 ein Schema zum Entfernen einer Schablone von einem Substrat nach Behärtung darstellt;
50 ein alternatives Schema zum Entfernen einer Schablone von einem Substrat nach dem Aushärten darstellt;
51 eine schematische Ansicht eines Schablonenhaltesystems darstellt; und
52 eine Seitenansicht einer Lücke zwischen einer Schablone und einem Substrat darstellt.
Während an der Erfindung verschiedene Modifikationen und alternative Formen möglich sind, sind besondere Ausführungsbeispiele davon beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und werden hier detailliert beschrieben. Es sollte jedoch so verstanden werden, dass die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung dazu nicht dazu beabsichtigt sind, um die Erfindung auf die besondere dargestellte Form zu beschränken, sondern im Gegenteil die Absicht ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Bereich der Erfindung fallen, so wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert wird, abzudecken.
Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich im allgemeinen auf Systeme, Bauelemente und damit zusammenhängende Herstellungsprozesse für die Herstellung von kleinen Bauelementen. Im besonderen beziehen sich die hier dargestellten Ausführungsbeispiele auf Systeme, Bauelemente und damit zusammenhängende Prozesse der Prägelithografie. Zum Beispiel können diese Ausführungsbeispiele eine Anwendung finden bei der Prägung von sehr kleinen Merkmalen auf einem Substrat, wie z.B. einer Halbleiterscheibe. Es soll so, verstanden werden, dass diese Ausführungsbeispiele auch bei anderen Aufgaben angewendet werden können, z.B. zur kosteneffektiven Herstellung von mikroelektromechanischen Systemen (oder MEMS). Die Ausführungsbeispiele können auch bei der Herstellung von anderen Bauelementarten ihre Anwendung finden, welche gemusterte magnetische Medien für die Datenspeicher, mikrooptische Bauelemente, biologische und chemische Bauelemente, Röntgenstrahlungs-optische Bauelemente, etc. beinhalten, wobei sie darauf aber nicht beschränkt sind.
Mit Bezug auf die Figuren und im besonderen auf die 1A und 1B, sind darin Anordnungen eines Musters 12 dargestellt, das mit Bezug zu einem Substrat 20 vormontiert ist, auf dem unter Verwendung der Prägelithografie gewünschte Merkmale einzuprägen sind. Im besonderen kann die Schablone 12 eine Oberfläche enthalten, die hergestellt ist, um die Form der gewünschten Merkmale anzunehmen, die ihrerseits auf das Substrat 20 übertragen werden können. In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Transferschicht 18 zwischen dem Substrat 20 und der Schablone 12 plaziert werden. Die Transferschicht 18 kann die gewünschten Merkmale von der Schablone 12 über die Prägeschicht 16 erhalten. Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, kann es die Transferschicht 18 einem erlauben, Strukturen (oder Merkmale) mit einem hohen Geometrieverhältnis von eingeprägten Merkmalen mit einem niedrigen Geometrieverhältnis zu erhalten.
Für den Zweck der Prägelithografie ist es wichtig, die Schablone 12 und das Substrat 20 so nahe wie möglich zueinander und annähernd parallel zueinander zu halten. Zum Beispiel für Merkmale, die ungefähr 100 nm breit und ungefähr 100 nm tief sind, kann eine durchschnittliche Lücke von ungefähr 200 nm oder weniger mit einer Variation von weniger als ungefähr 50 nm über die Prägefläche des Substrats 20 für den Prägelithografieprozess gefordert werden, damit dieser erfolgreich ist. Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele stellen eine Möglichkeit der Steuerung des Abstands zwischen der Schablone und dem Substrat 20 für eine erfolgreiche Prägelithografie für solche engen und präzisen Lückenanforderung zur Verfügung.
Die 1A und 1B zeigen zwei Problemtypen, die in der Prägelithografie beachtet werden müssen. In 1A resultiert eine keilförmige Prägeschicht 16, da die Schablone 12 an einem Ende der Prägeschicht 16 näher ist zu dem Substrat 20. 1A zeigt die Wichtigkeit, dass die Schablone 12 und das Substrat 20 im wesentlichen parallel während der Musterübertragung gehalten werden müssen. 1B zeigt die Prägeschicht 16, die zu dick ist. Beide Zustände sind höchst unerwünscht. Hier dargestellte Ausführungsbeispiele stellen Systeme, Prozesse und damit verbundene Bauelemente zur Verfügung, welche die in den 1A und 1B dargestellten Zustände beseitigen, als auch andere Orientierungsprobleme, die mit den Lithografietechniken von dem früheren Stand der Technik verbunden sind.
2A bis 2E stellen ein Ausführungsbeispiel des Prägelithografieprozesses zur Verfügung, der im allgemeinen als 30 bezeichnet wird. In 2A kann die Schablone 12 in einem Abstand zu dem Substrat 20 orientiert werden, so dass eine Lücke 31 in dem Raum gebildet wird, der die Schablone 12 und das Substrat 20 trennt. Die Oberfläche 14 der Schablone 12 kann als eine dünne Schicht 13 betrachtet werden, wenn die Schablonenoberflächenenergie erniedrigt und bei der Trennung der Schablone 12 von dem Substrat 20 assistiert. Die Art und Weise der Orientierung und der Bauelemente zur Steuerung der Lücke 31 zwischen der Schablone 12 und dem Substrat 20 werden unten diskutiert. Als Nächstes kann die Lücke 31 mit einer Substanz 40 gefüllt werden, die sich der Form der behandelten Oberfläche 14 anpaßt. Alternativ kann die Substanz 40 in einem Ausführungsbeispiel auf dem Substrat 20 vor der Bewegung der Schablone 12 in eine gewünschte Position relativ zu dem Substrat 20 abgegeben werden.
Die Substanz 40 kann eine Prägeschicht, wie zB. die Prägeschicht 16, die in den 1A und 1B dargestellt ist, bilden. Vorzugsweise kann die Substanz 40 eine Flüssigkeit sein, so dass sie den Raum der Lücke 31 wesentlich leichter ohne die Benutzung von ho hen Temperaturen ausfüllen kann und die Lücke kann ohne dem Erfordernis von hohen Drücken geschlossen werden. Weitere Details in Bezug auf geeignete Auswahlmöglichkeiten für die Substanz 40 werden unten diskutiert.
Ein Härtemittel 32 kann auf die Schablone 12 angewendet werden, was die Substanz 40 dazu veranlaßt auszuhärten und die Form des Raumes, der durch die Lücke 31 gebildet wird, anzunehmen. Auf diese Art und Weise können gewünschte Merkmale 44 (2D) von der Schablone 12 auf die obere Oberfläche des Substrats 20 übertragen werden. Die Transferschicht 18 kann direkt an der oberen Oberfläche des Substrats 20 angebracht werden. Die Transferschicht 18 kann die Verstärkung der Merkmale, welche von der Schablone 12 übertragen werden, erleichtern, um Merkmale mit einem hohen Geometrieverhältnis zu erzeugen.
Wie in 2D dargestellt, kann die Schablone 12 von dem Substrat 20 entfernt werden, wobei auf dem Substrat 20 die gewünschten Merkmale 44 darauf hinterlassen werden. Die Trennung der Schablone 12 von dem Substrat 20 muss so ausgeführt werden, dass die gewünschten Merkmale 44 intakt bleiben, ohne von der Oberfläche des Substrats 20 abgeschert oder abgerissen zu werden. Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele stellen eine Verrichtung und ein damit verbundenes System zum Ablösen und Abziehen (hier als "Ablös- und Abzieh"-Vorrichtung bezeichnet) der Schablone 12 von dem Substrat 20 nach dem Prägen zur Verfügung, so dass das gewünschte Merkmal 44 intakt bleibt.
Schließlich können in 2E die Merkmale 44, welche von der Schablone 12 auf die Substanz 40 übertragen werden, in vertikaler Größe durch die Transferschicht 18 vergrößert werden, so wie dies bei der Benutzung von Zwei-Schichten-Resist-Prozessen bekannt ist. Die resultierende Struktur kann weiter bearbeitet werden, um den Herstellungsprozess unter Verwendung von wohlbekannten Techniken abzuschließen. 3 faßt ein Ausführungsbeispiel eines Prägelithografieprozesses, das im allgemeinen als 50 bezeichnet wird, in der Form eines Flußdiagramms zusammen. Zu Beginn kann bei Schritt 52 eine Richtungsorientierung einer Schablone und eines Substrats durchgeführt werden, so dass eine grobe Ausrichtung der Schablone und des Substrats erreicht werden kann. Ein Vorteil der Richtungsorientierung bei Schritt 52 kann sein, dass er eine Vorkalibrierung in einer Herstellungsumgebung mit Effizienz und mit hohen Produktionserträgen erlaubt, wo zahlreiche Bauelemente hergestellt werden. Wo z.B. das Substrat ein Halbleiterelement von vielen auf einer Halbleiterscheibe enthält, kann eine Richtungsausrichtung (Schritt 52) einmal beim ersten Halbleiterelement während einem einzelnen Produktionsdurchlauf ausgeführt werden und auf alle anderen Halbleiterelemente angewandt werden. Auf diese Art und Weise können Produktionszykluszeiten reduziert und Produktionserträge erhöht werden.
Bei Schritt 54 kann eine Substanz auf das Substrat abgegeben werden. Die Substanz kann eine härtbare organische silizium-enthaltende Lösung oder eine andere organische Lösung sein, die fest werden kann, wenn sie aktivierendem Licht ausgesetzt wird. Die Tatsache, dass eine Flüssigkeit benutzt wird, kann die Anforderung nach hohen Temperaturen und hohen Drücken eliminieren, die mit Lithografietechniken vom Stand der Technik verbunden sind. Als Nächstes kann bei Schritt 56 der Abstand zwischen der Schablone und dem Substrat gesteuert werden, so dass eine relativ gleichmäßige Lücke zwischen den zwei Schichten erzeugt werden kann, was die genaue Orientierung ermöglicht, die für das erfolgreiche Prägen erforderlich ist. Hier dargestellte Ausführungsbeispiele stellen ein Bauelement und ein System zur Erreichung der Orientierung (sowohl grob als auch fein) zur Verfügung, die bei Schritt 56 gefordert wird.
Bei Schritt 58 kann die Lücke mit der feinen Orientierung der Schablone über dem Substrat und der Substanz geschlossen werden. Die Substanz kann gehärtet werden (Schritt 59), was in einem Aushärten der Substanz in einer Form mit den Merkmalen der Schablone resultiert. Als Nächstes kann die Schablone von dem Substrat getrennt werden, Schritt 60, was in Merkmalen von der Schablone resultiert, die auf das Substrat geprägt oder übertragen werden. Schließlich kann die Struktur geätzt werden, Schritt 62, unter Verwendung eines vorläufigen Ätzens, um restliches Material zu beseitigen, und einer wohlbekannten Sauerstoff-Ätztechnik, um die Transferschicht zu ätzen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Schablone Bereiche ohne Muster i) in einer Ebene mit der Schablonenoberfläche, ii) in Ausnehmungen der Schablone, iii) von der Schablone vorstehend oder iv) einer Kombination des vorherigen enthalten. Eine Schablone kann mit Vorsprüngen hergestellt werden, die fest sein können. Solche Vorsprünge können eine gleichmäßige Abstandsschicht zur Verfügung stellen, die für die Partikeltoleranz und optische Bauelemente, wie z.B. Gitter, Hologramme, etc. nützlich ist. Alternativ kann eine Schablone mit Vorsprüngen hergestellt werden, die zusammendrückbar sind.
Im allgemeinen kann eine Schablone einen festen Körper haben, der sie über den Oberflächenkontakt von: i) den Seiten, ii) der Rückseite, iii) der Vorderseite oder iv) einer Kombination des vorstehenden hält. Die Schablonenhalterung kann den Vorteil der Begrenzung der Schablonendeformierung oder Verformung unter dem Einfluß von angelegten Kräften haben. In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Schablone in manchen Bereichen mit einer reflektiven Ummantelung ummantelt sein. In manchen solchen Ausführungsbeispielen kann die Schablone Löcher in der reflektierenden Ummantelung beinhalten, so dass Licht eindringen oder durch die Schablone hindurchdringen kann. Solche Ummantelungen können nützlich sein bei der Lokalisierung der Schablone für Überlagerungskorrekturen unter Verwendung von Interferometrie. Solche Ummantelungen können auch die Härtung mit einer Härtemittelquelle erlauben, die über die Seiten der Schablone anstatt über die Oberseite anstrahlt. Dies kann eine Flexibilität im Entwurf eines Schablonenhalters, von Lückenabtasttechniken und Überlagerungsmarkierungsdetektionssystemen u.a. erlauben. Die Aussetzung der Schablone kann: i) bei einem normalen Einfall auf die Schablone, ii) bei geneigten Winkeln zu der Schablone oder iii) über eine Seitenoberfläche der Schablone durchgeführt werden. In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Schablone, die fest ist, in Kombination mit einem flexiblen Substrat benutzt werden.
Die Schablone kann unter Verwendung von optischer Lithografie, Elektronenstrahl-Lithografie, Ionenstrahl-Lithografie, Röntgenstrahl-Lithografie, extremer Ultraviolettstrahlungs-Lithografie, Abtastproben-Lithografie, fokussiertem Ionenstrahlmahlen, interferometrischer Lithografie, Epitaxialwachstum, Dünnfilmabscheidung, chemisches Ätzen, Plasmaätzen, Ionenschleifen, reaktivem Ionenätzen oder einer Kombination der obigen hergestellt werden. Die Schablone kann mit einem Substrat benutzt werden, das eine flache, parabelförmige, kugelförmige oder eine andere Oberflächentopografie hat. Das Substrat kann eine vorher gemusterte Topographie und/oder einen Stapel von Schichten von mehreren Materialien enthalten.
In einem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kann eine Schablone einen gemusterten Bereich 401, einen Mitführungskanal 402 und eine Kante 403 enthalten. Die Schablonenkante 403 kann benutzt werden, um die Schablone in einem Schablonenhafter zu halten. Der Mitführungskanal 402 kann konfiguriert werden, um überschüssige Flüssigkeit abzuleiten, und dadurch ihre Verteilung auf benachbarte Musterflächen zu verhindern, so wie es unten im Detail beschrieben wird. In manchen Ausführungsbeispielen kann ein gemusterter Bereich der Schablone flach sein. Solche Ausführungsbeispiele können zum Ebenen eines Substrats nützlich sein.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Schablone mit einem Multitiefenentwurf hergestellt werden. Das heißt, verschiedene Merkmale der Schablone können bei verschiedenen Tiefen mit Bezug zur Oberfläche der Schablone sein. Zum Beispiel kann der Mitführungskanal 402 eine Tiefe haben, die größer ist als die Musterfläche 401. Ein Vorteil von solch einem Ausführungsbeispiel kann sein, dass die Genauigkeit beim Abtasten der Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat verbessert werden kann. Sehr kleine Lücken (z.B. kleiner als ungefähr 100 nm) können schwierig zu messen sein; deshalb kann das Hinzufügen eines Schrittes einer bekannten Tiefe zu der Schablone eine genauere Lückenmessung ermöglichen. Der hier benutzte Ausdruck „Lückenmessfläche" bezieht sich im allgemeinen auf ein Merkmal auf einer Oberfläche einer Schablone, das eine bekannte Tiefe hat, die größer ist als ungefähr 100 nm. Ein Vorteil eines dualen Tiefenentwurfs kann sein, dass solch ein Entwurf die Benutzung eines standardisierten Schablonenhalters ermöglichen kann, um eine Prägeschablone einer gegebenen Größe zu halten, die einzelne Halbleiterelemente von verschiedenen Größen enthalten kann. Ein drittes Ausführungsbeispiel eines dualen Tiefenentwwfs kann die Benutzung des peripheren Bereichs ermöglichen, um die Schablone zu halten. In solch einem System können alle Bereiche der Schablone und der Substratschnittstelle mit funktionalen Struktwen dem Härtemittel ausgesetzt werden. Wie in 5 dargestellt, kann eine Schablone 500 mit der Tiefe des peripheren Bereichs 501, der geeignet entworfen ist, an benachbarten Prägungen 502, 503 anliegen. Zusätzlich kann der periphere Bereich 501 der Prägeschablone 500 einen vertikalen Sicherheitsabstand von den Prägungen 503 sicherstellen.
Eine duale Tiefenprägeschablone, wie oben beschrieben, kann unter Verwendung von verschiedenen Vorrichtungen hergestellt werden. In einem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel kann ein einzelnes, dickes Substrat 601 mit sowohl einem hochauflösenden Halbleitermuster 602 mit flacher Tiefe als auch einem niedrigauflösenden, peripheren Muster 603 mit großer Tiefe hergestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel, wie in 7 dargestellt, kann ein dünnes Substrat 702 (z.B. eine Quarzscheibe) mit einem hochauflösenden einzelnen Halbleiterelementmuster 701 mit geringer Tiefe hergestellt werden. Das einzelnen Halbleiterelementmuster 701 können dann vom Substrat 702 abgeschnitten werden. Die Halbleiterelementmuster 701 können dann auf ein dickeres Substrat 703 gebondet werden. Das dickere Substrat 703 wird hier im allgemeinen als „Leerschablone" bezeichnet. Eine Leerschablone kann in einer Größe hergestellt werden, um in einen Prägeschablonenhalter auf einer Prägemaschine zu passen. Dieses Bonding kann vorzugsweise unter Verwendung eines Klebstoffs 704 mit einem Refraktionsindex des Härtemittels (z.B. UV-Licht) ähnlich zu dem des Schablonenmaterials ausgeführt werden.
Zusätzliche Prägeschablonenentwürfe sind in den 8A, 8B und 8C dargestellt und werden im allgemeinen durch die Nummern 801, 802 bzw. 803 bezeichnet. Jeder der Schablonenentwürfe 801, 802 und 803 kann ausgenommene Bereiche enthalten, die zur Lückenmessung oder zur Mitführung von überschüssiger Flüssigkeit benutzt werden können.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Schablone einen Mechanismus zur Steuerung der Flüssigkeitsverteilung enthalten, die auf den physikalischen Eigenschaften des Materials als auch auf der Geometrie der Schablone basiert. Die Menge an überschüssiger Flüssigkeit, die toleriert werden kann, ohne einen Verlust an Substratfläche zu bewirken, kann durch die Oberflächenenergien der verschiedenen Materialien, die Flüssigkeitsdichte und die Schablonengeometrie begrenzt werden. Entsprechend kann eine Oberflächenstruktur benutzt werden, um die Flüssigkeit innerhalb des gewünschten Form- oder Musterbereichs zu halten. Dieser Bereich kann im allgemeinen als der "kerf" bezeichnet werden. Die Oberflächenstruktur in dem kerf kann in der Schablonenoberfläche unter Verwendung von Standardverarbeitungstechniken, die benutzt werden, um die Struktur oder die Formoberflächenstruktur aufzubauen, so wie es oben beschrieben ist, herausgenommen werden.
Bei der herkömmlichen Fotolithografie wird die Benutzung von optischen Abstandskorrekturen beim Entwurf der Fotomasken zunehmend der Standard, um genaue Muster der entworfenen Dimensionen herzustellen. Ähnliche Konzepte können bei der Mikro- und Nanoformungs- oder Prägelithografie angewandt werden. Ein wesentlicher Unterschied bei Prägelithografieprozessen können die Fehler sein, die nicht auf der Beugung oder der optischen Indifferenz, sondern stattdessen auf den Änderungen der physikalischen Eigenschaften beruhen, die während der Verarbeitung auftreten. Diese Veränderungen können die Natur oder das Bedürfnis nach technischen Oberflächenkorrekturen in der Geometrie der Schablone bestimmen. Eine Schablone, in der eine Musteroberflächenstruktur entworfen ist, um Materialveränderungen (wie z.B. Schrumpfen oder Ausdehnung) während dem Prägen Rechnung zu tragen, was vom Konzept ähnlich ist zu der optischen Abstandskorrektur, die in der optischen Lithografie benutzt wird, kann die Schablone die Fehler eliminieren, welche auf diesen Veränderungen in den physikalischen Eigenschaften beruhen. Durch Beachtung der Veränderungen in den physikalischen Eigenschaften, wie z.B. volumenmäßige Ausdehnung oder Zusammenziehung, können Oberflächenstrukturen eingestellt werden, um das exakt gewünschte nachgebildete Merkmal zu erzeugen. Zum Beispiel stellt 9 ein Beispiel einer Prägung dar, die ohne Beachtung der Veränderungen 901 der Materialeigenschaften hergestellt worden ist, und eine Prägung, die unter Beachtung der Veränderungen der Materialeigenschaften 902 hergestellt worden ist. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann eine Schablone mit Merkmalen mit einem im wesentlichen rechteckigen Profil 904 Deformierungen infolge von Materialschrumpfung während dem Aushärten ausgesetzt sein. Um solch eine Materialschrumpfung zu kompensieren, können Schablonenmuster mit einem Winkelprofil 905 zur Verfügung gestellt werden.
Mit Bezug auf die Prägelithografieprozesse können die Beständigkeit der Schablone und ihre Lösecharakteristika von Bedeutung sein. Eine beständige Schablone kann aus einem Silizium oder Siliziumdioxidsubstrat hergestellt werden. Andere geeignete Materialien können Siliziumgermaniumkohlenstoff, Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsinid, Epitaxialsilizium, Polysilizium, Gate-Oxid, Quarz oder Kombinationen davon enthalten, sind aber darauf nicht beschränkt. Schablonen können auch Materialien enthalten, die benutzt werden, um detektierbare Merkmale, wie z.B. Ausrichtungsmarkierungen, herzustellen. Zum Beispiel können detektierbare Merkmale aus SiO_x hergestellt werden, wo x kleiner als 2 ist. In manchen Ausführungsbeispielen kann x ungefähr 1,5 sein. Es wird angenommen, dass dieses Material für sichtbares Licht lichtundurchlässig, aber transparent für manche aktivierende Lichtwellenlängen sein kann. Das „analysierende Licht" bezieht sich hier im allgemeinen auf Licht, das in den hier beschriebenen Messprozessen benutzt wird (z.B. Lückenmessung, Bestimmung der Ausrichtung, etc.). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das analysierende Licht sichtbares Licht oder infrarotes Licht enthalten.
Es wurde per Experiment herausgefunden, dass die Beständigkeit der Schablone verbessert werden kann, indem die Schablone behandelt wird, um eine dünne Schicht auf der Oberfläche der Schablone zu bilden. Zum Beispiel kann eine Alkalisilan-, eine Fluoralkylsilan- oder eine Fluoralkyltrichlorsilanschicht auf der Oberfläche hergestellt werden, im besonderen kann Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan (C₅F₁₃C₂H₄SiCl₃) benutzt werden. Solch eine Behandlung kann eine selbst hergestellte Monoschicht (SAM) auf der Oberfläche des Substrats bilden.
Ein Oberflächenbehandlungsprozess kann optimiert werden, um Ummantelungen mit einer niedrigen Oberflächenenergie zu erzeugen. Solch eine Ummantelung kann bei der Vorbereitung von Prägeschablonen für die Prägelithografie benutzt werden. Behandelte Schablonen können wünschenswerte Lösungscharakteristika im Verhältnis zu den nichtbehandelten Schablonen haben. Zum Beispiel können die zuletzt behandelten Schablonen freie Oberflächenenergien Oberflächenenergien λ_behandelt von ungefähr 14 Dynes/cm haben. Nicht-behandelte Schablonenoberflächen können freie Oberflächenenergien, λ_{nicht-behandelt} von ungefähr 65 Dynes/cm haben. Eine hier dargestellte Behandlungsprozedur kann Filme erzeugen, die einen hohen Grad an Beständigkeit aufweisen. Eine hohe Beständigkeit ist sehr wünschenswert, da sie zu einer Schablone führen kann, die zahlreichen Prägungen in einer Herstellungseinstellung widerstehen kann.
Eine Ummantelung für die Schablonenoberfläche kann unter Verwendung entweder eines Flüssigkeitsphasenprozesses oder eines Dampfphasenprozesses hergestellt werden. In einem Flüssigkeitsphasenprozess kann das Substrat in eine Lösung aus einem Vormittel und einem Lösungsmittel eingetaucht werden. In einem Dampfphasenprozess kann ein Vormittel über ein inertes Trägergas verteilt werden. Es kann schwierig sein, ein rein entwässertes Lösungsmittel zur Benutzung in einer Flüssigkeitsphasenbehandlung zu erhalten. Wasser in der Hauptphase während der Behandlung kann in der Ablagerung von Klumpen resultieren, die negativ die Endqualität oder Abdeckung der Ummantelung beeinflussen können. In einem Ausführungsbeispiel eines Dampfphasenprozesses kann die Schablone in einer Dampfkammer eingebracht werden, nachdem die Kammer cyclisch gereinigt werden kann, um überschüssiges Wasser zu entfernen. Etwas absorbiertes Wasser kann auf der Oberfläche der Schablone verbleiben. Eine kleine Menge von Wasser kann benötigt werden, um eine Oberflächenreaktion zu beenden, welche die Ummantelung bildet. Es wird davon ausgegangen, dass die Reaktion durch die Formel beschrieben werden kann: R-SiCl₃ + 3H₂O ⇒ R-Si(OH)₃ + 3HCl.
Um die Reaktion zu unterstützen, kann die Schablone über eine temperaturgesteuerte Spannvorrichtung auf eine gewünschte Reaktionstemperatur gebracht werden. Das Vormittel kann dann in die Reaktionskammer für eine vorgegebene Zeit eingeleitet werden. Die Reaktionsparameter, wie z.B. die Schablonentemperatur, die Vormittelkonzentration, die Strömungsgeometrien, etc. können auf die spezifische Vormittel- und Schablonensubstratkombination angepasst werden.
Wie früher erwähnt, kann die Substanz 40 eine Flüssigkeit sein, so dass sie den Raum der Lücke 31 ausfüllt. Zum Beispiel kann die Substanz 40 eine niederviskose flüssige Monomerlösung sein. Eine geeignete Lösung kann eine Viskosität im Bereich von ungefähr 0,01 cps bis ungefähr 100 cps (gemessen bei 25°C) haben. Niedere Viskositäten sind im besonderen wünschenswert für hochauflösende (z.B. sub-100 nm)-Strukturen. Niedrige Viskositäten können auch zu einem schnellerem Schließen einer Lücke führen. Zusätzlich können niedrigere Viskositäten zu einem schnelleren Füllen der Lückenfläche mit Flüssigkeit bei niedrigen Drücken führen. Im besonderen im sub-50-nm-Bereich sollte die Viskosität der Lösung bei ungefähr 25 cps oder darunter sein oder vorzugsweise unter ungefähr 5 cps (gemessen bei 25°C) sein. In einem Ausführungsbeispiel kann eine geeignete Lösung eine Mischung von 50 Gew.% n-Butylacrylat und 50 % SIA 0210,0 (3-Acryloloxypropyltristrimethylsiloxan)silan sein. Dieser Lösung kann ein kleiner Prozentsatz eines Polymerisationsinitiators (z.B. ein Fotoinitiator) hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann eine 3 Gew.-%ige Lösung von einem 1:1 Irg 819 und Irg 184 und 5 % von SIB 1402,0 geeignet sein. Die Viskosität dieser Mischung liegt bei ungefähr 1 cps.
In einem Ausführungsbeispiel kann ein Prägelithografiesystem eine automatische Flüssigkeitsabgabevorrichtung und System zum Abgeben der Flüssigkeit auf die Oberfläche eines Substrats (z.B. einer Halbleiterscheibe) beinhalten. Die Abgabevorrichtung kann einen modularen automatisierien Flüssigkeitsspender mit einer oder mehreren hervorragenden Spenderspitzen benutzen. Die Abgabevorrichtung kann eine X-Y-Stufe benutzen, um relative laterale Bewegungen zwischen der Spenderspitze und dem Substrat zu erzeugen. Die Vorrichtung kann einige Probleme bei der Prägelithografie unter Verwendung von niederviskosen Flüssigkeiten eliminieren. Zum Beispiel kann die Vorrichtung das Einfangen von Luftblasen und die lokalisierte Deformierung einer Prägefläche deliminieren. Ausführungsbeispiele können auch eine Möglichkeit zur Erreichung von niederen Prägedrücken zur Verfügung stellen, während die Flüssigkeit über die gesamte Lücke zwischen der Prägeschablone und dem Substrat sich verteilt, ohne eine nicht notwendige Verschwendung von überflüssiger Flüssigkeit.
In einem Ausführungsbeispiel kann ein abgegebenes Volumen typischerweise weniger als ungefähr 130 nl (Nanoliter) für eine 1 Inch²-Prägefläche sein. Nach der Abgabe beinhalten die folgenden Prozesse die Aussetzung des Schablonen- und Substrataufbaus an ein Härtemittel. Die Trennung der Schablone von dem Substrat kann ein übertragenes Bild auf der Oberseite der eingeprägten Oberfläche hinterlassen. Das übertragene Bild kann sich auf einer dünnen Schicht von verbliebenem ausgesetzten Material befinden. Die verbliebene Schicht kann als eine "Basisschicht" bezeichnet werden. Die Basisschicht sollte für eine herstellbare Prägung dünn und gleichmäßig sein. Eine dünne und gleichmäßige Basisschicht kann beim Durchätzen helfen, was notwendig ist um die Basisschicht zu eliminieren während die eingeprägte Struktur beibehalten wird.
Prägeprozesse können hohe Drücke und/oder hohe Temperaturen beinhalten, die auf die Schablone und die Substratschnittstelle angewandt werden. Jedoch sollten bei herstellbaren Prägelithografieprozessen einschließlich einer hochauflösenden Überlagerungsausrichtung hohe Drücke und Temperaturen vermieden werden. Hier offenbarte Ausführungsbeispiele vermeiden die Notwendigkeit für hohe Temperaturen, indem niederviskose fotohärtbare Flüssigkeiten verwendet werden. Ferner können Prägedrücke minimiert werden, indem die Druckkraft reduziert wird, die benötigt wird, um die Flüssigkeit über die gesamte Prägefläche zu verteilen. Deshalb sollte für die Zwecke der Flüssigkeits-basierten Prägelithografie ein Flüssigkeitsabgabeprozess die folgenden Eigenschaften erfüllen:

1. Es sollten keine Blasen zwischen der Schablone und dem Substrat eingefangen werden;
2. eine direkte Berührung zwischen der Abgabespitze und dem Substrat sollte vermieden werden, um die Partikelerzeugung zu minimieren;
3. der Druck, der benötigt wird, um die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat rechtzeitig auszufüllen, sollte minimiert werden;
4. nicht gleichmäßige Flüssigkeitsaufbau- und/oder Druckgradienten sollten minimiert werden, um eine nicht gleichmäßige lokalisierte Deformierung der Schablonen-Substrat-Schnittstelle zu minimieren; und
5. die Verschwendung von abgegebener Flüssigkeit sollte minimiert werden.

In manchen Ausführungsbeispielen kann eine Relativbewegung zwischen einer verschiebungs-basierten Flüssigkeitsabgabespitze und einem Substrat benutzt werden, um ein Muster mit im wesentlichen kontinuierlichen Linien auf einer Prägefläche zu bilden. Die Größe des Querschnitts der Linie und die Form der Linie kann gesteuert werden, indem die Abgaberaten und die relative Bewegung ausgeglichen werden. Während dem Abgabeprozess können die Abgabespitzen in der Nähe (z.B. in der Größenordnung von Zehnteln von Mikrons) des Substrats fixiert werden. Zwei Vorrichtungen zur Bildung eines Linienmusters sind in den 10A und 10B dargestellt. Das in den 10A und 10B dargestellte Muster ist ein sinusförmiges Muster; jedoch sind auch andere Muster möglich. Wie in den 10A und 10B dargestellt, können kontinuierliche Linienmuster entweder unter Benutzung einer einzelnen Abgabespitze 1001 oder vieler Abgabespitzen 1002 gezeichnet werden.
Die Abgaberate und und die relative laterale Geschwindigkeit eines Substrats v_s können in den folgenden Beziehungen dargestellt werden: vd = Vd/td (abgegebenes Volumen/abgegebene Periode), (1) vs = L/td (Linienlänge/Abgabeperiode), (2) Vd = a L (wo "a" die Querschnittsfläche eines Linienmuster ist), (3)
Deshalb,
vd = a vs. (4)
Die Breite des initialen Linienmusters kann normalerweise von der Spitzengröße eines Spenders abhängen. Die Spenderspitze kann fixiert sein. In einem Ausführungsbeispiel kann ein Flüssigkeitsabgabecontroller 1011 (wie in 11 dargestellt) benutzt werden, um das abgegebene Flüssigkeitsvolumen (Vd) und die zur Abgabe der Flüssigkeit benötigte Zeit (t_d) zu steuern. Wenn Vd und t_d festgelegt sind, dann führt die Erhöhung der Länge der Leitung zu einer niedrigeren Höhe des Querschnitts der gemusterten Linie. Eine ansteigende Musterlänge kann erreicht werden, durch Erhöhung der räumlichen Häufigkeit der periodischen Muster. Eine niedrigere Höhe der Muster kann zu einer Abnahme der Flüssigkeitsmenge führen, die während dem Prägeprozess zu verdrängen ist. Durch Verwendung mehrerer Spitzen, die mit derselben Abgabeleitung verbunden sind, können Linienmuster mit großen Längen schneller hergestellt werden als verglichen zu dem Fall mit einer einzelnen Abgabespitze. In einem Ausführungsbeispiel kann ein verdrängungs-basiertes Flüssigkeitsverteilungssystem enthalten: einen Flüssigkeitsbehälter 1101, ein Einlassrohr 1102, ein Einlassventil 1103, ein Auslassventil 1104, eine Spritze 1105, einen Spritzenantrieb 1106, eine Abgabespitze 1107, einen X-Stufenantrieb 1109, einen Y-Stufenantrieb 1110, einen Abgabecontroller 1111, einen X-Y-Stufencontroller 1112 und einen Hauptsteuercomputer 1113. Ein geeigneter verdrängungs-basierter Abgeber kann von der Hamilton Company erhalten werden.
12 stellt einige nicht erwünschte Flüssigkeitsmuster oder Abgabevorrichtungen für niederviskose Flüssigkeiten dar. Diese Abgabemuster können zu einem oder mehreren Problemen führen, welche einschließen: Einfangen von Luftblasen, lokalisierte Deformierungen und Flüssigkeitsverschwendung. Zum Beispiel kann die Abgabe eines einzelnen Tropfens am Zentrum der Prägefläche 1201 oder die Abgabe von irregulären Linien 1205 zu lokalisierten Deformierungen der Schablone und/oder des Substrats führen. Die Abgabe von einigen Tropfen 1202 oder Linien 1026 in einem Umfangsmuster kann zum Einfangen von Luftblasen führen. Andere Abgabemuster mit annähernd geschlossenen Umfangsmustern 1204 können auf ähnliche Art und Weise zu einem Einfangen von Luftblasen führen. Auf ähnliche Art und Weise kann das Versprühen oder das zufällige Platzieren von Tropfen 1203 zum Einfangen von Luftblasen führen. Die Rotationsbeschichtung eines Substrats mit einer niederviskosen Flüssigkeit kann ein "Entfeuchtungs"-Problem infolge der dünnen Filminstabilität verursachen. Die Entfeuchtung kann zur Bildung von zahlreichen kleinen Flüssigkeitstropfen auf dem Substrat anstatt einer dünnen gleichmäßigen Flüssigkeitslage führen.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung viele kleine Flüssigkeitstropfen abgeben, die später in einem kontinuierlichen Körper gebildet werden können, wenn sie sich ausdehnen. Die 13 stellt den Fall der Benutzung von fünf Flüssigkeitstropfen dar. Hier werden nur fünf Tropfen zum Zweck der Erklärung benutzt. Andere nicht blasenbildende Muster, wie z.B. eine sinusförmige Linie, ein "W" oder ein "X" können unter Verwendung dieser Vorrichtung implementiert werden. Da die Schablonen-Substratlücke kleiner wird, können die kreisförmigen Tropfen 1301 dünner und breiter werden, was bewirkt, dass sich benachbarte Tropfen miteinander vereinigen 1302. Deshalb kann selbst wenn das initiale Abgeben keine kontinuierliche Form enthält, die expandierende Flüssigkeit Luft aus der Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat verdrängen. Ein zur Benutzung in dieser Vorrichtung wirksames Muster sollte in solch einer Art und Weise abgegeben werden, dass dann, wenn die Tropfen sich ausdehnen, sie keine Luft zwischen der Schablone und dem Substrat einfangen.
Kleine Flüssigkeitstropfen, deren Volumen genau spezifiziert werden kann, können unter Verwendung von Mikromagnetspulenventilen mit einer Druckunterstützungseinheit abgegeben werden. Ein anderer Typ des Flüssigkeitsabgabeantriebs kann einen piezobetätigten Spender beinhalten. Vorteile eines Systems mit einem Mikromagnetspulenventilspender, verglichen zu einem verschiebungs-basierten Flüssigkeitsspender, kann eine schnellere Abgabezeit und eine genauere Volumensteuerung beinhalten. Diese Vorteile können besonders für Prägungen von größerer Größe (z.B. einige Inch darüber) wünschenswert sein. Ein Ausführungsbeispiel eines Systems, das Mikromagnetspulenventile enthält, ist in 14 dargestellt. Das System kann enthalten: einen Flüssigkeitsbehälter 1401, ein Einlassrohr 1402, ein Einlassventil 1403, eine Pumpe 1404, ein Auslassventil 1405, eine Pumpensteuerung 1406, ein Mikromagnetspulenventil 1407, einen Mikromagnetspulenventilcontroller 1408, eine X-Y-Stufe 1409, einen X-Y-Stufencontroller 1410 und einen Hauptcomputer 1412. Ein Substrat 1411 kann auf einer X-Y-Stufe 1409 platziert werden. Mikroventilspender und Piezospender, die nach Bedarf eine Flüssigkeit abgeben, sind von verschiedenen Druckkopfherstellern erhältlich.
Ein Abgabemuster, das für große Prägeflächen (z.B. größer als einige Inch²) hilfsreich sein kann, ist in 15A dargestellt. In solch einem Ausführungsbeispiel können parallele Flüssigkeitslinien 1503 abgegeben werden. Parallele Flüssigkeitslinien 1503 können in solch einer Art und Weise ausgedehnt werden, dass Luft aus der Lücke verdrängt werden kann, wenn die Schablone 1501 sich an das Substrat 1502 annähert. Um das Ausdehnen der Linien 1503 in der gewünschten Art und Weise zu erleichtern, kann sich die Schablone 1501 in der Nähe der Lücke in einer absichtlichen Teilkonfiguration (wie in 15B dargestellt) befinden. Das heißt, die Schablonen/Substrat-Lücke kann entlang der Linien 1503 (z.B. der Keilwinkel kann parallel zu den Linien 1503 sein) geschlossen werden.
Ein Vorteil der Zurverfügungstellung einer gut verteilten initialen Flüssigkeitsschicht ist, dass der Orientierungsfehler zwischen der Schablone und dem Substrat kompensiert werden kann. Dies liegt an den hydraulischen Dynamiken der dünnen Flüssigkeitsschicht und der Anpassung der Orientierungsstufe. Der untere Abschnitt der Schablone kann die abgegebene Flüssigkeit früher als andere Abschnitte der Schablone berühren. Wenn die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat kleiner wird, dann steigt das Ungleichgewicht der Reaktionskräfte zwischen dem unteren und dem oberen Abschnitt der Schablone an. Dieses Ungleichgewicht der Kräfte kann zu einer Korrekturbewegung für die Schablone und das Substrat führen, was sie in eine im wesentlichen parallele Beziehung zueinander bringt.
Eine erfolgreiche Prägelithografie kann die präzise Ausrichtung und Orientierung der Schablone mit Bezug zu dem Substrat erfordern, um die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat zu steuern. Ausführungsbeispiele, die hier beschrieben werden, können ein System zur Verfügung stellen, das in der Lage ist eine präzise Ausrichtung und eine Lückensteuerung in einem Produktionsfabrikationsprozess zu erreichen. In einem Ausführungsbeispiel kann das System eine hochauflösende X-Y-Übersetzungsstufe enthalten. In einem Ausführungsbeispiel kann das System eine Vorkalibrierungsstufe zur Durchführung eines vorläufigen und groben Ausrichtungsbetriebs zwischen der Schablonen- und Substratoberfläche zur Verfügung stellen, um die relative Ausrichtung innerhalb dem Bewegungsbereich einer feinen Bewegungsorientierungsstufe zu bringen. Diese Vorkalibrierungsstufe kann nur erfordert werden, wenn eine neue Schablone in der Vorrichtung (manchmal auch als ein Stepper bekannt) eingebaut wird. Die Vorkalibrierungsstufe kann aus einer Basisplatte, einer Biegekomponente und einer Vielzahl von Mikrometern oder hochauflösenden Antrieben bestehen, welche die Basisplatte und die Biegekomponente miteinander verbinden.
16 stellt ein Ausführungsbeispiel einer X-Y-Übersetzungsstufe in einer montierten Konfiguration dar, die im allgemeinen durch die Zahl 1600 bezeichnet wird. Die Gesamtbasisfläche kann kleiner als ungefähr 20 Inch × 20 Inch sein und die Höhe kann ungefähr 6 Inch sein (einschließlich einer Halbleiterscheibenspannvorrichtung). Solch ein Ausführungsbeispiel kann X- und Y-Achsentranslationsbewegungsbereiche von ungefähr 12 Inch zur Verfügung stellen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel einer X-Y-Übersetzungsstufe wird in 17 dargestellt und allgemein durch die Zahl 1700 bezeichnet. Um einen ähnlichen Bewegungsbereich zu dem der X-Y-Stufe 1600 zur Verfügung zu stellen, kann die Stufe 1700 eine Basisfläche von ungefähr 29 Inch × 29 Inch und eine Höhe von ungefähr 9,5 Inch (einschließlich einer Waferspannvorrichtung) haben. Die Stufen 1600 und 1700 unterscheiden sich hauptsächlich dadurch, dass zusätzliche Verbindungen 1701 vertikal orientiert sind.
Sowohl X-Y-Stufe 1600 als auch die X-Y-Stufe 1700 sind biegungsbasierte Systeme. Biegungen sind weit verbreitet in Präzisionsmaschinen, da sie einen reibungslosen, partikelfreien und einen mit niedrigem Aufwand aufrecht zu erhaltenden Betrieb zur Verfügung stellen. Biegungen können auch eine extrem hohe Auflösung zur Verfügung stellen. Beispiele von biegungsbasierten Systemen sind im US Patent 4,694,703 von Routson und 4062,600 von Wyse offenbart, die beide per Referenz hier mit eingebunden werden. Jedoch können die meisten biegungsbasierten Systeme begrenzte Bewegungsbereiche besitzen (z.B. sub mm-Bewegungsbereiche). Die hier offenbarten Ausführungsbeispiele können einen Bewegungsbereich von mehr als 12 Inch haben. Es wird davon ausgegangen, dass solche Stufen kosteneffektiv für Lithografieanwendungen besonders im Vakuum sind. Ferner verleiht für Prägelithografietechniken das Vorhandensein von Prägekräften den hier dargestellten Ausführungsbeispielen deutliche Vorteile.
Im allgemeinen kann eine X-Y-Stufe zwei Typen von Komponenten beinhalten: Antriebskomponenten und lasttragende Komponenten. Der Führungsschraubenaufbaumechanismus ist weit verbreitet, wo die Positionierungsgenauigkeit ein nicht sehr bedeutsamer Faktor ist. Für hochgenaue Anwendungen werden Ballschraubenaufbauten sowohl für die Betätigungs- als auch für die lasttragenden Komponenten benutzt. Beide Entwürfe neigen zu Problemen bezüglich von Gegenreaktion. Ferner kann das Bedürfnis für eine Schmierung diese Entwürfe ungeeignet machen für die Verwendung im Vakuum oder bei teilchenempfindlichen Anwendungen (z.B. Prägelithografie).
Zusätzlich können einige Entwürfe ihre Luftlager benutzen. Luftlager können wesentlich die Probleme der Gegenreaktion und Stiktion eliminieren. Jedoch können Luftlager nur begrenzte Lasttragekapazitäten zur Verfügung stellen. Zusätzlich können Luftlager nicht geeignet sein für die Benutzung in Vakuumumgebungen.
18 zeigt ein Schema eines Abschnitts einer grundsätzlichen Verbindung 1800. Verbindung 1 (1804), und Verbindung 3 (1805), können von derselben Länge sein. Wenn sich ein beweglicher Körper 1801 entlang der X-Achse bewegt, drehen sich alle Gelenke in der Verbindung 1800 um denselben absoluten Winkel. Es sollte beachtet werden, dass der Bewegungsbereich unabhängig von der Länge der Verbindung 2 (1803) ist. Infolge der kinematischen Beschränkungen kann Verbindung 2 (1803) parallel zu einer Linie zwischen Gelenk 1 (1806) und Gelenk 4 (1807) bleiben. In der Verbindung 1800 kann der Bewegungsbereich 1_m wie folgt angegeben werden: 1m = 2 d1 [cos (θ0 – αmax/2) – cos (θ0 + αmax/2] = 4 d1 sin (θ0) sin (αmax/2), (5) wo θ₀ der Winkel von Gelenk 1 (1806), ist wenn alle Biegegelenke in ihrem Gleichgewichtszustand sind, α_max ist der maximale Drehbereich des Biegegelenks und d₁ ist die Länge der Verbindungen 1 und 3, 1804 und 1805. Wie in Gleichung (5) angegeben, wird für ein gegebenes d₁ der Bewegungsbereich maximiert, wenn θ₀ 90° ist. Deshalb kann die Verbindungslänge wie folgt angegeben werden: d1 =1m/[4sin(αmax/2)] (6)Deshalb, u
nter Verwendung eines Wertes von 60° für α_max, ist die minimale Verbindungslänge für einen 12 Inch-Bewegungsbereich 6 Inch.
19 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Basisverbindung ähnlich zur Verbindung 1800 dar, aber mit dem Zusatz von zwei zylinderförmigen Scheiben 1902. Wie eine kinematische Studie zeigt, kann der resultierende Rollkontakt die Verbindung 1 (1908) und die Verbindung 2 (1906) in entgegengesetzten Richtungen drehen. In einem Ausführungsbeispiel werden keine zusätzlichen Gelenke oder Lager erfordert, da die zylindrischen Scheiben 1902 mit den Verbindungen 1908 und 1906 verbunden sein können. Um zu verhindern, dass die Scheiben 1902 abrutschen, wird eine geeignete Vorlast zwischen den zwei Scheiben angelegt. Verglichen zu herkömmlichen Stufen, wo direkte Antriebsmechanismen oder Lager benutzt werden können, kann die Kontaktfläche hier relativ klein sein und relativ leicht aufrecht zu erhalten sein. Zu beachten ist, dass, obwohl die Scheiben 1902 nicht in Bezug zu den X-Y-Stufen 1600 und 1700 dargestellt sind, die Scheiben 1902 in manchen Ausführungsbeispielen vorhanden sein können. Die Verbindungen 1602 und 1601 in 6 können zu den Verbindungen 1908 und 1906 von 19 korrespondieren. Folglich können die Scheiben 1902 am Ort 1603 vorhanden sein (als auch bei anderen Orten, die nicht in 16 sichtbar sind). Bezüglich 17 können die Scheiben 1902 am Ort 1702 vorhanden sein (als auch an anderen Orten, die nicht in 17 sichtbar sind).
Als das Antriebssystem für jede der Stufen 1600 oder 1700 können zwei lineare Servomotoren (wie in 20 dargestellt und durch die Nummer 2000 bezeichnet) geeignet sein. Ein linearer Servomotor kann jede Translationsachse versorgen. Geeignete Linearservomotoren sind von der Trilogy Systems Corporation erhältlich. Ein Vorteil von solchen linearen Servomotoren ist das Fehlen des Reibungskontaktes. Ein anderer Vorteil von solchen linearen Servomotoren kann die Tatsache sein, dass sie leicht Antriebskräfte größer als ungefähr 100 Pfund erzeugen. In der X-Y-Stufe EEO kann die Lastlagerung durch zusätzliche Verbindungen 1701 zur Verfügung gestellt werden. Deshalb können die Antriebskomponenten nur eine translatorische Bewegungssteuerung in den X- und Y-Richtungen zur Verfügung stellen. Es sollte beachtet werden, dass in manchen Ausführungsbeispielen der Antrieb der unteren Stufe kraftvoller sein kann als der Antrieb der oberen Stufe. In manchen Ausführungsbeispielen können die Laserinterferometer ein Rückkopplungssignal zur Verfügung stellen, um die X- und Y-Positionierung der X-Y-Stufe zu steuern. Es wird davon ausgegangen, dass die Laserinterferometrie eine Positionierungssteuerung im nm-Bereich zur Verfügung stellen kann.
Fehler beim Platzieren können kompensiert werden unter Verwendung von Laserinterferometern und hochauflösenden X-Y-Stufen (wie z.B. X–Y Stufe 1700, die in 17 dargestellt ist). Wenn die Orientierungsausrichtungen zwischen der Schablone und dem Substrat unabhängig von den X-Y-Bewegungen sind, dann kann der Platzierungsfehler nur einmal für eine gesamte Substratscheibe (d.h. "globale Überlagerung") kompensiert werden. Wenn die Orientierungsausrichtungen zwischen der Schablone und dem Substrat mit den X-Y-Bewegungen verbunden sind und/oder exzessive lokale Orientierungsvariationen auf dem Substrat vorhanden sind, dann können die X-Y-Positionsveränderungen der Schablone relativ zu dem Substrat kompensiert werden (d.h. Feld-zu-Feld-Überlagerung). Überlagerungsausrichtungsprobleme werden weiter diskutiert mit Bezug zu dem Überlagerungsausrichtungsbereich. 21 und 22 stellen globale bzw. Feld-zu-Feld-Überlagerungsfehler-Kompensationsalgorithmen zur Verfügung.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Orientierung der Schablone und des Substrates durch eine Vorkalibrierungsstufe (automatisch unter Verwendung von Antrieben oder manuell unter Verwendung von Mikrometern) und einer feinen Orientierungsstufe erreicht werden, die aktiv oder passiv sein kann. Eine oder beide dieser Stufen kann einen anderen Mechanismus beinhalten, aber biegungsbasierte Mechanismen können bevorzugt sein, um Partikel zu vermeiden. Die Kalibrierungsstufe kann an einem Rahmen montiert sein und die feine Orientierungsstufe kann an der Vorkalibrierungsstufe montiert sein. Solch ein Ausführungsbeispiel kann deshalb eine serielle mechanische Anordnung bilden.
Eine feine Orientierungsstufe kann einen oder mehrere passive nachgiebige Elemente enthalten. Ein "passives nachgiebiges Element" kann sich im allgemeinen auf ein Element beziehen, das seine Bewegung aus der Nachgiebigkeit erhält. Vorrichtungen mit nachgiebigen Elementen werden in den US Patenten 4,414,750 von De Fazio; 4,337,579 von De Fazio; 4,155,169 von Drake et al.; 4,355,469 von Nevins et al.; 4,202,107 von Watson und 4,098,001 von Watson offenbart; wobei jede per Referenz hier mit eingebunden wird. Das heißt, die Bewegung kann aktiviert werden durch eine direkte oder indirekte Beruhrung mit der Flüssigkeit. Wenn die feine Orientierungsstufe passiv ist, dann kann sie entworfen werden, um die meiste dominante Nachgiebigkeit um zwei Orientierungsachsen zu haben. Die zwei Orientierungsachsen können orthogonal sein und können an der unteren Oberfläche der Schablone liegen (wie mit Bezug zu 43 beschrieben). Die zwei orthogonalen Torsionsnachgiebigkeitswerte können typischerweise dieselben sein für eine quadratische Schablone. Die feine Orientierungsstufe kann so entworfen werden, dass, wenn die Schablone nicht parallel mit Bezug zu dem Substrat ist, wenn es eine Berührung mit der Flüssigkeit herstellt, der resultierende ungleichmäßige Flüssigkeitsdruck schnell den Orientierungsfehler korrigieren kann. In einem Ausführungsbeispiel kann die Korrektur mit einem minimalen oder keinem Überschwingen bewirkt werden. Ferner kann eine feine Orientierungsstufe, wie oben beschrieben, im wesentlichen die parallele Orientierung zwischen der Schablone und dem Substrat für eine ausreichend lange Periode halten, um das Aushärten der Flüssigkeit zu erlauben.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine feine Orientierungsstufe einen oder mehrere Antriebe enthalten. Zum Beispiel können Piezoantriebe (wie mit Bezug zur 46 beschrieben) geeignet sein. In solch einem Ausführungsbeispiel sollte die effektive passive Nachgiebigkeit der feinen Orientierungsstufe; die mit der Vorkalibrierungsstufe verbunden ist, noch wesentlich um die zwei Orientierungsachsen sein. Die geometrischen und materiellen Parameter aller strukturellen und aktiven Elemente zusammen können zu dieser effektiven passiven Steifigkeit beitragen. Zum Beispiel können die Piezoantriebe auch bei Zug und Druck nachgiebig sein. Die geometrischen und materiellen Parameter können so synthetisiert werden, um die gewünschte torsionale Nachgiebigkeit um die zwei orthogonalen Orientierungsachsen zu erhalten. Ein einfacher Ansatz für diese Synthese kann es sein, die Nachgiebigkeit der Antriebe entlang ihrer Antriebsrichtung in der feinen Orientierungsstufe höher zu machen als die strukturellen Nachgiebigkeiten in dem Rest des Stufen systems. Dies kann eine passive Selbstkorrektwfähigkeit zur Verfügung stellen, wenn eine nicht parallele Schablone in Berührung mit der Flüssigkeit auf dem Substrat kommt. Ferner sollte diese Nachgiebigkeit gewählt werden, um schnell die Orientierungsfehler mit minimalem oder keinem Überschwingen zu korrigieren. Die feine Orientierungsstufe kann die im wesentlichen parallele Orientierung zwischen der Schablone und dem Substrat für eine ausreichend lange Zeit halten, um ein Aushärten der Flüssigkeit zu erlauben.
Überlagerungsausrichtungsschemata können eine Messung von Ausrichtungsfehlern beinhalten, denen durch eine Kompensation von diesen Fehlern gefolgt wird, um eine genaue Ausrichtung einer Prägeschablone und eines gewünschten Prägeortes auf einem Substrat zu erreichen. Die Messtechniken, die in der Nahbereichs-Lithografie, Röntgenstrahl-Lithografie und Fotolithografie (z.B. Laserinterferometrie, Kapazitätsmessung, automatisierte Bildverarbeitung von Überlagerungsmarken auf der Maske und dem Substrat, etc.) können für den Prägelithografieprozess mit geeigneten Modifikationen angepasst werden. Eine Vorrichtung und System zur Überlagerungsausrichtung, das ein gespeichertes Bild benutzt, wird im US Patent 5,204,739 offenbart, welches per Referenz hier miteingebunden wird.
Typen von Überlagerungsfehlern für Lithografieprozesse können Platzierungsfehler, Theta-Fehler, Vergrößerungsfehler und Maskenverformungsfehler enthalten. Ein Vorteil der hier offenbarten Ausführungsbeispiele kann sein, dass die Maskenverformungsfehler nicht vorhanden sind, da die offenbarten Prozesse bei relativ niedrigen Temperaturen (z.B. Raumtemperatur) und niedrigen Drücken arbeiten. Deshalb induzieren diese Ausführungsbeispiele keine bedeutenden Verformungen. Ferner können diese Ausführungsbeispiele Schablonen benutzen, die aus einem relativ dicken Substrat hergestellt sind. Dies kann zu viel kleineren Masken (oder Schablonen)-Verformungsfehlern führen, verglichen mit anderen Lithografieprozessen, wo Masken aus relativ dünnen Substraten hergestellt sind. Ferner kann die Gesamtfläche der Schablone für beide Lithografieprozesse transparent sein für aushärtendes Licht (z.B. UV-Licht), welches die Erwärmung infolge der Energieabsorption von dem Härtemittel minimieren kann. Die reduzierte Erwärmung kann das Auftreten von hitzeinduzierten Verformungen verglichen mit fotolithografischen Prozessen minimieren, wo ein deutlicher Abschnitt der Bodenfläche einer Maske lichtundurchlässig aufgrund des Vorliegens einer metallischen Ummantelung sein kann.
Platzierungsfehler beziehen sich im allgemeinen auf X-Y-Positionierungsfehler zwischen einer Schablone und einem Substrat (d.h. der Verschiebung entlang der X- und/oder Y-Achse). Der Theta-Fehler kann sich im allgemeinen auf den relativen Orientie rungsfehler um die Z-Achse beziehen (d.h. die Drehung um die Z-Achse). Der Vergrößerungsfehler kann sich im allgemeinen auf die thermische oder materiell induzierte Schrumpfung oder Ausdehnung der eingeprägten Fläche verglichen zu der original gemusterten Fläche auf der Schablone beziehen.
In Prägelithografieprozessen muss die Orientierungsausrichtung zum Zwecke der Lückenstörung zwischen einer Schablone und einem Substrat entsprechend den Winkeln α und β in 23 häufig ausgeführt werden, wenn exzessive Feld-zu-Feld-Oberflächenvariationen auf dem Substrat vorhanden sind. Im allgemeinen ist es wünschenswert, für die Variation über einer Prägefläche, dass sie kleiner ist als ungefähr eine Hälfte der eingeprägten Merkmalshöhe. Wenn Orientierungsausrichtungen mit der X-Y-Positionierung der Schablone und dem Substrat verbunden sind, dann kann eine Feld-zu-Feld-Platzierungsfehlerkompensation notwendig sein. Jedoch werden Ausführungsbeispiele von Orientierungsstufen, die eine Orientierungsausrichtung ohne Induzierung von Platzierungsfehlern induzieren, hier dargestellt.
Fotolithografieprozesse, die ein Fokussierungslinsensystem benutzen, können die Maske und das Substrat so positionieren, dass es möglich ist, die Bilder der zwei Ausrichtungsmarken (eines auf der Maske und das andere auf dem Substrat) auf derselben fokalen Ebene zu lokalisieren. Ausrichtungsfehler können induziert werden durch das Betrachten der relativen Positionierung dieser Ausrichtungsmarken. In Prägelithografieprozessen halten das Substrat und die Schablone eine relativ kleine Lücke (in der Größenordnung von Mikrometern oder weniger) während der Überlagerungsfehlermessung aufrecht. Deshalb muss das Überlagerungsfehlermessungswerkzeug zwei Überlagerungsmarken von unterschiedlichen Ebenen auf derselben fokalen Ebene fokussieren. Solch ein Erfordernis ist für Bauelemente mit Merkmalen nicht kritisch, die relativ groß sind (z.B. ungefähr 0,5 μm). Jedoch für kritische Merkmale in dem sub-100 nm-Bereich sollten die Bilder der zwei Überlagerungsmarken auf derselben fokalen Ebene erfasst werden, um hochauflösende Überlagerungsfehlermessungen zu erreichen.
Entsprechend sollten Überlagerungsfehlermessungen und Fehlerkompensationsvorrichtungen für Prägelithografieprozesse die folgenden Anforderungen erfüllen:

1. Überlagerungsfehlermesswerkzeuge sollten in der Lage sein, sich auf zwei Überlagerungsmarken zu fokussieren, die nicht in derselben Ebene sind;
2. die Überlagerungsfehlerkorrekturwerkzeuge sollten in der Lage sein, die Schablone und das Substrat relativ in X- und Y-Richtung bei Vorliegen einer dünnen Flüssigkeitsschicht zwischen der Schablone und dem Substrat zu bewegen;
3. die Überlagerungsfehlerkorrekturwerkzeuge sollten in der Lage sein, den Theta-Fehler bei Vorliegen einer dünnen Flüssigkeitsschicht zwischen der Schablone und dem Substrat zu kompensieren; und
4. die Überlagerungsfehlerkorrekturwerkzeuge sollten in der Lage sein, den Vergrößerungsfehler zu kompensieren.

Das oben dargestellte erste Erfordernis kann erfüllt werden, indem i) ein optisches Bildwerkzeug auf und ab bewegt wird (wie im US-Patent 5,204,739) oder ii) unter Verwendung von Strahlungsquellen mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen. Für diese beiden Ansätze ist das Wissen der Lückenmessung zwischen der Schablone und dem Substrat nützlich im besonderen für die zweite Vorrichtung. Die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat kann gemessen werden unter Verwendung eines der bestehenden nichtberührenden Filmdickemesswerkzeuge, welche die Breitbandinterferometrie, die Laserinterferometrie und Kapazitätssensoren einschließen.
24 stellt die Positionen von Schablonen 2400, Substrat 2401, Flüssigkeit 2403, Lücke 2405 und Überlagerungsfehlermesswerkzeug 2402 dar. Die Höhe eines Messwerkzeugs kann angepasst werden 2406 entsprechend zu der Lückeninformation, um zwei Überlagerungsmarken auf derselben Bildebene zu erfassen. Um diesen Ansatz zu erfüllen, kann ein Bildspeicherungs-2407-Gerät erforderlich sein. Zusätzlich sollten die Positionierungsgeräte der Schablone und des Wafers vibrationsmäßig von den Auf- und Abbewegungen des Messgerätes 2402 isoliert sein. Ferner kann dieser Ansatz keine kontinuierlichen Bilder der Überlagerungsmarken erzeugen, wenn die Abtastbewegungen in X-Y-Richtungen zwischen der Schablone und dem Substrat für eine hochauflösende Überlagerungsausrichtung benötigt werden. Deshalb kann dieser Ansatz für ein relativ niederauflösendes Überlagerungsausrichtungsschema für den Prägelithografieprozess angepasst werden.
25 stellt eine Vorrichtung zur Fokussierung von zwei Ausrichtungsmarkierungen von zwei unterschiedlichen Ebenen auf einer einzelnen fokalen Ebene dar. Die Vorrichtung 2500 kann die Veränderung der fokalen Länge benutzen, die von dem Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen resultiert, die als Beleuchtungsquellen benutzt werden. Die Vorrichtung 2500 kann ein Bildspeichergerät 2503 und eine Beleuchtungsquelle (nicht dargestellt) und ein Fokussierungsgerät 2505 enthalten. Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen kann entweder durch Benutzung von einzelnen Lichtquellen oder durch Benutzung einer einzelnen Breitbandlichtquelle und Einsetzen von optischen Bandpassfiltern zwischen der Bildebene und den Ausrichtungsmarken erzeugt werden. In Abhängigkeit von der Lücke zwischen der Schablone 2501 und dem Substrat 2502 kann ein unterschiedlicher Satz von zwei Wellenlängen ausgewählt werden, um die fokalen Längen einzustellen. Unter jeder Beleuchtung kann jede Überlagerungsmarke zwei Bilder auf der Bildebene erzeugen, so wie dies in 26 dargestellt wird. Ein erstes Bild 2601 kann ein klar fokussiertes Bild sein. Ein zweites Bild 2602 kann ein außerhalb des Fokus liegendes Bild sein. Um die außerhalb des Fokus liegenden Bilder zu eliminieren, können unterschiedliche Vorrichtungen benutzt werden.
In einer ersten Vorrichtung können bei Beleuchtung mit einer Lichtwellenlänge zwei Bilder von einem bildgebenden Feld (z.B. einem CCD-Feld) empfangen werden. Bilder, die empfangen werden, sind in 26 dargestellt und werden durch die Nummer 2604 bezeichnet. Das Bild 2602 kann mit einer Überlagerungsausrichtungsmarkierung auf dem Substrat korrespondieren. Das Bild 2601 kann mit einer Überlagerungsausrichtungsmarke auf der Schablone korrespondieren. Wenn das Bild 2602 fokussiert ist, dann ist das Bild 2601 außerhalb des Fokus und umgekehrt. In einem Ausführungsbeispiel kann eine bildverarbeitende Technik benutzt werden, um die geometrischen Daten zu löschen, die Pixels entsprechen, die mit dem Bild 2602 verbunden sind. Folglich kann das außerhalb des Fokus liegende Bild des Substrats eliminiert werden, was das Bild 2603 übrig lässt. Unter Verwendung derselben Prozedur und einer zweiten Lichtwellenlänge kann das Bild 2605 und 2606 auf dem bildgebenden Feld erzeugt werden. Die Prozedur kann außerhalb des Fokus liegende Bilder 2606 eliminieren. Folglich kann das Bild 2605 übrig bleiben. Die zwei verbleibenden fokussierten Bilder 2601 und 2605 können dann auf einer einzelnen Bildelemente 2603 kombiniert werden, um Überlagerungsfehlermessungen durchzuführen.
Eine zweite Vorrichtung kann zwei coplanare Polarisierungsfelder, wie in 27 dargestellt ist, und polarisierte Beleuchtungsquellen benutzen. 27 stellt Überlagerungsmarken 2701 und orthogonal polarisierte Felder 2702 dar. Die Polarisierungsfelder 2702 können auf der Schablonenoberfläche hergestellt werden oder können darüber platziert werden. Bei zwei polarisierten Beleuchtungsquellen können nur fokussierte Bilder 2703 (wobei jedes einer bestimmten Wellenlänge und Polarisation entspricht) auf der bildgebenden Ebene erscheinen. Folglich können Bilder außerhalb des Fokus durch die Polarisationsfelder 2702 herausgefiltert werden. Ein Vorteil dieser Vorrichtung kann sein, dass es keine bildverarbeitende Technik erfordert, um Bilder außerhalb des Fokus zu eliminieren.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat während der Überlagerungsmessung zu klein ist, die Fehlerkorrektur schwierig werden kann infolge der Stiktion oder der angestiegenen Scherkräfte der dünnen Flüssigkeitsschicht. Zusätzlich können Überlagerungsfehler durch die nicht ideale vertikale Bewegung zwischen der Schablone und dem Substrat verursacht werden, wenn die Lücke zu groß ist. Deshalb sollte eine optimale Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat bestimmt werden, wo die Überlagerungsfehlermessungen und Korrekturen durchgeführt werden können.
Ein Moire-Muster, das die Basis für die Überlagerungsmessung bildet, ist für optische Lithografieprozesse benutzt worden. Für Prägelithografieprozesse, wo zwei Schichten von Moire-Muster nicht in derselben Ebene sind, sondern sich in der Bildebene noch überlagern, kann das Erfassen von zwei einzelnen fokussierten Bildern schwierig sein, diese zu erhalten. Jedoch kann das vorsichtige Steuern der Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat innerhalb des Bereichs des Fokus des optischen Messwerkzeuges und ohne direkten Kontakt zwischen der Schablone und dem Substrat erlauben, zwei Schichten von Moire-Mustern gleichzeitig mit minimalen Fokussierungsproblemen zu erhalten. Es wird davon ausgegangen, dass andere Standardüberlagerungsschemata, die auf Moire-Mustern basieren, direkt in Prägelithografieprozesse implementiert werden können.
Platzierungsfehler können kompensiert werden indem Kapazitätssensoren oder Laserinterferometer und hochauflösende X-Y-Stufen verwendet werden um das Substrat auf einer hochauflösenden X-Y-Stufe und eine hochauflösende Bewegung dieser X-Y-Stufen zu lokalisieren. In einem Ausführungsbeispiel, wo Orientierungsausrichtungen zwischen der Schablone und dem Substrat unabhängig sind von den X-Y-Bewegungen, muss der Platzierungsfehler nur einmal für ein gesamtes Substrat (z.B. eine Halbleiterscheibe) kompensiert werden. Solch eine Vorrichtung kann als eine "globale Überlagerung" bezeichnet werden. Wenn Orientierungsausrichtungen zwischen der Schablone und dem Substrat mit den X-Y-Bewegungen verbunden werden und exzessive lokale Orientierungsvariationen auf dem Substrat vorhanden sind, dann kann die Veränderung der X-Y-Position der Schablone zur Benutzung von Kapazitätssensoren und/oder Laserinterferometern kompensiert werden. Solch eine Vorrichtung kann als eine "Feld-zu-Feld-Überlagerung" bezeichnet werden. 28 und 29 stellen geeignete Sensorimplementierungen dar. 28 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Kapazitätsmesssystems dar. Ein Kapazitätsmesssystem kann einen Kapazitätssensor 2801, eine konduktive Ummantelung 2802 auf einer Schablone 2803 enthalten. Folglich kann durch Messung der Kapazitätsunterschiede der Ort der Schablone 2803 bestimmt werden. Auf ähnliche Art und Weise stellt 29 ein Ausführungsbeispiel eines Laserinterferometersystems dar, das eine reflektierende Ummantelung 2901, ein Lasersignal 2902, das bei 2903 empfangen wird, enthält. Lasersignale, die durch einen Empfänger 2903 empfangen werden, können benutzt werden, um den Ort der Schablone 2904 zu bestimmen.
Der Vergrößerungsfehler, wenn überhaupt einer existiert, kann durch vorsichtiges Steuern der Temperatur des Substrats und der Schablone kompensiert werden. Unter Verwendung des Unterschieds der Wärmeausdehnungseigenschaften des Substrats und der Schablone kann die Größe der vorher existierenden gemusterten Flächen auf dem Substrat auf eine neue Schablone eingestellt werden. Jedoch wird davon ausgegangen, dass der Vergrößerungsfehler in der Größe sehr viel kleiner sein kann, als der Platzierungsfehler oder der Theta-Fehler, wenn ein Prägelithografieprozess bei Raumtemperatur und niedrigen Drücken durchgeführt wird. Vergrößerungsfehler können auch kompensiert werden, indem belastungsbasierte Vorrichtungen, wie hier offenbart, benutzt werden.
Der Theta-Fehler kann zur Benutzung einer Theta-Stufe kompensiert werden, deren Benutzung für Fotolithografieprozesse weit verbreitet ist. Der Theta-Fehler kann kompensiert werden, indem zwei getrennte Ausrichtungsmarkierungen benutzt werden, die durch einen ausreichend großen Abstand voneinander getrennt sind, um eine hochauflösende Theta-Fehler-Schätzung zur Verfügung zu stellen. Der Theta-Fehler kann kompensiert werden, wenn die Schablone einige Mikrons oder weniger von dem Substrat entfernt positioniert ist, bevor die Flüssigkeit ausgehärtet ist.
Ein anderer Punkt der Überlagerungsausrichtung für Prägelithografieprozesse, die UV-härtbare flüssige Materialien benutzen, kann die Sichtbarkeit der Ausrichtungsmarkierungen sein. Für die Überlagerungsfehlermessung können zwei Überlagerungsmarken, eine auf der Schablone und die andere auf dem Substrat benutzt werden. Da jedoch es für die Schablone wünschenswert sein kann, transparente für ein Härtemittel zu sein, können die Schablonenüberlagerungsmarken typischerweise keine lichtundurchlässigen Linien enthalten. Stattdessen können die Schablonenüberlagerungsmarken topografische Merkmale der Schablonenoberfläche sein. In manchen Ausführungsbeispielen können die Markierungen aus dem selben Material wie die Schablone hergestellt werden. Zusätzlich können UVhärtbare Flüssigkeiten dazu neigen, refraktive Indizes zu haben, die ähnlich sind zu denen der Schablonenmaterialien (z.B. Quarz). Wenn deshalb die UV-härtbare Flüssigkeit die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat ausfüllt, können Schablonenüberlagerungsmarken sehr schwierig zu erkennen sein. Wenn die Schablonenüberlagerungsmarken mit einem lichtundurchlässigen Material (z.B. Chrom) hergestellt sind, dann kann die UV härtbare Flüssigkeit unter den Überlagerungsmarken nicht richtig dem UV-Licht ausgesetzt werden, was sehr unerwünscht ist.
Es werden zwei Vorrichtungen offenbart, um das Problem der Erkennung der Schablonenüberlagerungsmarke beim Vorliegen der Flüssigkeit zu überwinden. Eine erste Vorrichtung benutzt ein genaues Flüssigkeitsabgabesystem neben den hochauflösenden Lückensteuerungsstufen. Geeignete Flüssigkeitsabgabesysteme und die Lückensteuerungsstufen werden hierin offenbart. Zum Zwecke der Erklärung werden drei Schritte einer Überlagerungsausrichtung in 30 dargestellt. Die Orte der Überlagerungsmarken und der Flüssigkeitsmuster, die in 30 dargestellt sind, sind nur zum Zwecke der Erklärung und sollten nicht in einem beschränkenden Sinn verstanden werden. Verschiedene andere Überlagerungsmarken, Überlagerungsmarkenorte und/oder flüssige Abgabemuster sind auch möglich. Als Erstes kann im Schritt 3001 eine Flüssigkeit 3003 auf dem Substrat 3002 abgegeben werden. Dann kann in Schritt 3004 unter Verwendung der hochauflösenden Orientierungsstufe die Lücke zwischen Schablone 3005 und Substrat 3002 vorsichtig gesteuert werden, so dass die abgegebene Flüssigkeit 3003 nicht die Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat vollständig ausfüllt. Es wird davon ausgegangen, dass bei Schritt 3004 die Lücke nur etwas größer als die letztendliche Prägelücke sein kann. Da das Meiste der Lücke mit der Flüssigkeit ausgefüllt wird, kann die Überlagerungskorrektur ausgeführt werden, wenn die Lücke vollständig mit der Flüssigkeit ausgefüllt worden ist. Die Überlagerungsmarken können so platziert werden, daß die Flüssigkeit sie in dieser ersten Position nicht abdeckt. Bei Abschluss der Überlagerungskorrektur kann die Lücke auf eine letztendliche Prägelücke (Schritt 3006) geschlossen werden. Dies kann das Verteilen der Flüssigkeit in der verbleibenden Prägefläche ermöglichen. Da die Lückenänderung zwischen den Schritten 3004 und 3006 sehr klein (z.B. ungefähr 10 nm) sein kann, ist es unwahrscheinlich, dass die Lückenschließbewegung irgendeinen bedeutsamen Überlagerungsfehler bewirkt.
Eine zweite Vorrichtung kann sein, um spezielle Überlagerungsmarken auf der Schablone herzustellen, welche durch das Überlagerungsmesswerkzeug erkannt werden können, die aber nicht für das aushärtende Licht (z.B. UV-Licht) lichtundurchlässig sind. Ein Ausführungsbeispiel dieses Ansatzes ist in 31 dargestellt. In 31 können anstatt der vollständigen lichtundurchlässigen Linien Überlagerungsmarken 3102 auf der Schablone aus feinen polarisierenden Linien 3101 hergestellt werden. Zum Beispiel können geeignete feine Polarisierungslinien eine Breite von ungefähr 1/2 bis 1/4 der Wellenlänge des aktivierenden Lichtes haben, das als das Härtemittel benutzt wird. Die Linien breite der polarisierenden Linien 3101 sollte klein genug sein, so dass aktivierendes Licht, das zwischen zwei Linien hindurchdringt, ausreichend abgelenkt wird, um das Aushärten der ganzen Flüssigkeit unter den Linien zu bewirken. In solch einem Ausführungsbeispiel kann das Aktivierungslicht entsprechend der Polarisation der Überlagerungsmarken 3102 polarisiert werden. Die Polarisierung des Aktivierungslichts kann eine relativ gleichmäßige Aussetzung aller Schablonenbereiche einschließlich des Bereichs mit Überlagerungsmarken 3102 zur Verfügung stellen. Analysierendes Licht, das benutzt wird, um Überlagerungsmarken 3101 auf der Schablone zu lokalisieren, kann breitbandiges Licht oder eine spezifische Wellenlänge sein, die das flüssige Material nicht aushärten kann. Dieses Licht muss nicht polarisiert sein. Polarisierte Linien 3101 können für das Messlicht im wesentlichen lichtundurchlässig sein, was folglich die Überlagerungsmarken unter Verwendung der eingerichteten Überlagerungsfehler-Messwerkzeuge sichtbar macht. Feine polarisierte Überlagerungsmarken können auf der Schablone unter Verwendung von bestehenden Techniken, wie z.B. einer Elektronenstrahl-Lithografie hergestellt werden.
In einem dritten Ausführungsbeispiel können Überlagerungsmarken aus einem anderen Material hergestellt werden als die Schablone hergestellt ist. Zum Beispiel kann ein Material, das ausgewählt worden ist, um die Schablonenüberlagerungsmarken herzustellen, – – im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht (z.B. sichtbares Licht) sein, aber transparent für aktivierendes Licht sein, das als das Härtemittel (z.B. UV-Licht) verwendet wird. Zum Beispiel SiO_x, worin x kleiner ist als 2, kann solch ein Material bilden. Im besonderen wird davon ausgegangen, dass Strukturen, die aus SiO_x hergestellt sind, wo x ungefähr 1,5 ist, im wesentlichen lichtundurchlässig für sichtbares Licht sein können, aber transparent für UV-Licht sein.
32 stellt einen Aufbau eines Systems dar, das im allgemeinen mit 100 bezeichnet wird, zum Kalibrieren und Orientieren einer Schablone, wie z.B. einer Schablone 12, über ein zu prägendes Substrat, wie z.B. das Substrat 20. Das System 100 kann in einer Maschine, wie z.B. einem Stepper, für die Massenproduktion von Bauteilen in einer Produktionsumgebung verwendet werden, die Prägelithografieprozesse so wie hier beschrieben verwendet. Wie dargestellt, kann das System 100 auf einem oberen Rahmen 110 montiert werden, der eine Halterung für ein Gehäuse 120 zur Verfügung stellen. Das Gehäuse 120 kann die Vorkalibrierungsstufe für die grobe Ausrichtung einer Schablone 150 an einem Substrat (nicht dargestellt in 32) enthalten.
Das Gehäuse 120 kann mit einem mittleren Rahmen 114 mit Führungsschäften 112a, 112b verbunden werden, die mit dem mittleren Rahmen 114 gegenüber dem Gehäu se 120 verbunden sind. In einem Ausführungsbeispiel können drei (3) Führungsschäfte benutzt werden (der hintere Führungsschaft ist in 32 nicht sichtbar), um dem Gehäuse 120 eine Halterung zu bieten, wenn es nach oben und nach unten während der vertikalen Translation der Schablone 150 gleitet. Die Gleiter 116a und 116b, die an den entsprechenden Führungsschäften 112a, 112b um einen mittleren Rahmen 114 befestigt sind, können diese Auf- und Abbewegung des Gehäuses 120 erleichtern.
System 100 kann eine scheibenförmige Basisplatte 122 enthalten, die am Bodenabschnitt des Gehäuses 120 befestigt ist. Die Basisplatte 122 kann mit einem scheibenförmigen Biegering 124 verbunden werden. Der Biegering 124 kann die darunter angebrachte Orientierungsstufe halten, die im ersten Biegeelement 126 und zweiten Biegeelement 128 enthalten ist. Der Betrieb und die Konfiguration der Biegeelemente 126, 128 werden unten detailliert beschrieben. Wie in 33 dargestellt, kann das zweite Biegeelement 128 eine Schablonenhalterung 130 enthalten, welche die Schablone 150 während dem Prägeprozess an ihrem Platz hält. Typischerweise kann die Schablone 150 ein Quarzstück mit den darauf eingeprägten gewünschten Merkmalen enthalten. Substrat 150 kann auch andere Substanzen entsprechend wohlbekannten Vorrichtungen enthalten.
Wie in 33 dargestellt, können die Antriebe 134a, 134b, 134c in dem Gehäuse 120 befestigt sein und bedienbar mit der Basisplatte 122 und dem Biegering 124 verbunden sein. Im Betrieb können die Antriebe 134a, 134b, 134c gesteuert werden, so dass die Bewegung des Biegerings 124 erreicht wird. Die Bewegung der Antriebe kann eine grobe Vorkalibrierung erlauben. In manchen Ausführungsbeispielen können die Antriebe 134a, 134b, 134c hochauflösende Antriebe enthalten. In solchen Ausführungsbeispielen können die Antriebe gleichmäßig um das Gehäuse 120 herum verteilt sein. Solch ein Ausführungsbeispiel kann eine sehr genaue Translation des Rings 124 in der vertikalen Richtung erlauben, um die Lücke genau zu steuern. Folglich kann das System 100 in der Lage sein, eine grobe Orientierungsausrichtung und eine präzise Lückensteuerung der Schablone mit Bezug auf ein zu prägendes Substrat zu erreichen.
System 100 kann einen Mechanismus enthalten, der eine präzise Steuerung der Schablone 150 erlaubt, so dass eine präzise Orientierungsausrichtung erreicht werden kann und eine gleichmäßige Lücke durch die Schablone mit Bezug auf eine Substratoberfläche aufrechterhalten werden kann. Zusätzlich kann das System 100 eine Möglichkeit zur Verfügung stellen, um die Schablone 150 von der Oberfläche des Substrats nach dem Prägen abzulösen, ohne die Merkmale der Substratoberfläche abzuscheren. Präzise Ausrichtung und die Lückensteuerung können durch die Konfiguration des ersten und zweiten Biegeelements 126 bzw. 128 erleichtert werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Schablone 5102 unter Verwendung einer getrennten, fixierten Halteplatte 5101 an ihrem Platz gehalten werden, die für das Härtemittel, so wie in 51 dargestellt, transparent ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Halteplatte aus Quarz, Saphir oder SiO₂ hergestellt sein. Während die Halteplatte 5101 hinter der Schablone 5102 die Prägekraft unterstützen kann, kann die Anwendung von Vakuum zwischen der fixierten Halteplatte 5101 und der Schablone 5102 die Trennungskraft unterstützen. Zusätzlich kann ein Vakuum benutzt werden, um die Halteplatte mit dem Körper der Schablonenhalterung zu verbinden. Um die Schablone 5102 in Bezug auf laterale Kräfte zu halten, können Piezoantriebe 5103 benutzt werden. Die lateralen Haltekräfte können feinfühlig durch die Verwendung von Piezoantrieben 5103 gesteuert werden. Dieser Entwurf kann auch die Vergrößerungs- und Verformungskorrekturfähigkeit für die Schicht-zu-Schicht-Ausrichtung in Prägelithografieprozessen zur Verfügung stellen. Die Verformungskorrektur kann sehr wichtig sein, um die Befestigungs- und Platzierungsfehler zu überwinden, die in den Schablonenstrukturen vorhanden sind, welche durch Elektronenstrahl-Lithografie hergestellt werden, und um die Verformung in vorherigen Strukturen zu kompensieren, die auf dem Substrat vorhanden sind. Die Vergrößerungskorrektur kann nur einen Piezoantrieb auf jeder Seite der Schablone erfordern (d.h. insgesamt vier Piezoantriebe für eine vierseitige Schablone). Die Antriebe können mit der Schablonenoberfläche in solch einer Art und Weise verbunden werden, dass die gleichmäßige Kraft auf die gesamte Oberfläche angewandt werden kann. Die Verformungskorrektur kann andererseits verschiedene unabhängige Piezoantriebe erfordern, die unabhängig gesteuerte Kräfte auf jede Seite der Schablone aufbringen können. In Abhängigkeit von dem Grad der erforderlichen Verformungssteuerung kann die Anzahl der unabhängigen Piezoantriebe spezifiziert werden. Mehrere Piezoantriebe können eine bessere Steuerung der Verformung zur Verfügung stellen. Die Vergrößerungs- und Verformungsfehlerkorrektur sollte abgeschlossen sein, bevor das Vakuum benutzt wird, um die obere Oberfläche der Schablone zu befestigen. Dies liegt daran, da die Vergrößerungs- und Verformungskorrektur nur dann geeignet gesteuert werden kann, wenn sowohl die obere als auch die untere Oberfläche der Schablone nicht befestigt sind. In manchen Ausführungsbeispielen kann das Schablonenhaltesystem von 51 einen mechanischen Entwurf haben, der ein Hindernis des Härtemittels für einen Abschnitt der Fläche unter der Schablone 5102 verursacht. Dies kann unerwünscht sein, da ein Abschnitt der Flüssigkeit unter der Schablone 5102 nicht aushärten kann. Diese Flüssigkeit kann an der Schablone kleben, was Probleme mit der weiteren Benutzung der Schablone bewirkt. Dieses Problem mit dem Schablonenhalter kann vermieden werden, indem ein Satz von Spiegeln in dem Schablonenhalter eingebaut wird, um das gehemmte Härtemittel in solch einer An und Weise abzuleiten, das ein Härtemittel, das auf den Bereich unterhalb einer Kante der Schablone 5102 gerichtet ist, so gebogen werden kann, um einen gehemmten Abschnitt unterhalb der anderen Kante der Schablone 5102 auszuhärten.
In einem Ausführungsbeispiel kann die hochauflösende Lückenmessung erreicht werden, indem die Schablone so entworfen wird, dass die minimale Lücke zwischen dem Substrat und der Schablone innerhalb einen von der Messtechnik nutzbaren Bereich fällt. Die Lücke, die gemessen wird, kann unabhängig von der tatsächlich gemusterten Oberfläche manipuliert werden. Dies kann die Durchführung einer Lückensteuerung innerhalb des nutzbaren Bereichs der Messtechnik erlauben. Wenn z.B. eine spektrale Reflektivitätsanalysetechnik mit einem nützlichen Messbereich von ungefähr 150 nm bis 20 μm benutzt wird, um die Lücke zu analysieren, dann kann die Schablone ein Merkmal haben, das in der Schablone mit einer Tiefe von ungefähr 150 nm oder größer gemustert ist. Dies kann sicherstellen, dass die minimale Lücke, die zu messen ist, größer ist als 150 nm.
Da die Schablone in Richtung des Substrats abgesenkt wird, kann die Flüssigkeit aus der Lücke zwischen dem Substrat und der Schablone verdrängt werden. Die Lücke zwischen dem Substrat und der Schablone kann eine untere praktische Grenze annähern, wenn die viskosen Kräfte sich an Gleichgewichtszustände mit den angelegten Druckkräften annähern. Dies kann auftreten, wenn die Oberfläche der Schablone sich in der Nähe zu dem Substrat befindet. Zum Beispiel können diese Betriebsbedingungen bei einer Lückenhöhe von ungefähr 100 nm für eine 1 cP Flüssigkeit vorliegen, wenn 14 kPa für eine Sekunde auf eine Schablone mit einem Radius von 1 cm angelegt wird. Als Ergebnis kann die Lücke selbstbegrenzend sein, vorausgesetzt eine gleichmäßige und parallele Lücke wird aufrechterhalten. Auch eine ziemlich bestimmbare Menge von Flüssigkeit kann verdrängt (oder abgeleitet) werden. Das abgeleitete Flüssigkeitsvolumen kann bestimmbar sein auf der Basis von vorsichtiger Flüssigkeitsdynamik und Oberflächenphänomen-Berechnungen.
Für das Einprägen des Musters in der Produktion kann es gewünscht werden, die Inklination und die Lücke der Schablone mit Bezug zu einem Substrat zu steuern. Um die Orientierungs- und Lückensteuerung einzurichten, kann eine Schablone, die mit Netzfabrikationstechniken hergestellt worden ist, in Verbindung mit Lückenmesstechnologie be nutzt werden, wie z.B. i) einzelne Wellenlängeninterferometrie, ii) Multiwellenlängeninterferometrie, iii) Ellipsometrie, iv) Kapazitätssensoren oder v) Drucksensoren.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Vorrichtung zum Detektieren der Lücke zwischen Schablone und Substrat bei der Berechnung der Schichtdicke auf dem Substrat verwendet werden. Eine Beschreibung einer Technik, die auf einer Fast Fourier Transform (FFT) der reflektiven Daten basiert, die von einem Breitbandspektrometer erhalten werden, wird hier offenbart. Diese Technik kann zur Messung der Lücke zwischen der Schablone und dem Substrat als auch zur Messung der Schichtdicke verwendet werden. Für Multilagenschichten kann die Technik eine mittlere Dicke von jeder dünnen Schicht und ihrer Dickenvariationen zur Verfügung stellen. Auch die mittlere Lücken- und Orientierungsinformation zwischen zwei Oberflächen , die sich in enger Nachbarschaft befinden, wie z.B. Schablone-Substrat für den Prägelithografieprozess, kann erhalten werden, indem die Lücken bei einem Minimum von drei unterschiedlichen Punkten über eine der Oberflächen gemessen wird.
In einem Ausführungsbeispiel kann ein Lückenmessprozess auf der Kombination der Breitbandinterferometrie und der Fast Fourier Transformation (FFT) basieren. Einige aktuelle Anwendungen in der Industrie benutzen verschiedene Kurvanpasstechniken für die Breitbandinterferometrie, um eine einzelne Schichtdicke zu messen. Es wird jedoch erwartet, dass solche Techniken keine Realzeitlückenmessungen zur Verfügung stellen, insbesondere für den Fall von Mehrlagenschichten für Prägelithografieprozesse. Um diese Probleme zu überwinden, können zuerst die reflektiven Indizes in Wellenzahlenbereichen zwischen 1/λ_hoch und 1/λ_niedrig digitalisiert werden. Dann können die digitalisierten Daten unter Verwendung eines FFT-Algorithmus verarbeitet werden. Dieser neue Ansatz kann eine klare Spitze des FFT-Signals ergeben, das genau mit der gemessenen Lücke korrespondiert. Für den Fall von zwei Schichten kann das FFT-Signal zwei klare Spitzen enthalten, die linear mit der Dicke von jeder Schicht verbunden sind.
Für optisch dünne Filme sind die Oszillationen in der Reflektivität periodisch in der Wellenanzahl (w) und nicht in der Wellenlänge (λ) , so wie dies in der Reflektivität einer einzelnen optischen dünnen Schicht durch die folgende Gleichung dargestellt wird,

wo p_i,i+1 die Reflektivitätskoeffizienten an der Schnittstelle der i–1 und i-Schnittstelle sind, n der Refraktionsindex ist, d die Dicke der zu messenden Schicht ist (Material 2 von 52) und α der Absorptionskoeffizient der Schicht ist (Material 2 von 52). Hier ist w = 1/λ.
Aufgrund dieser Charakteristik kann die Fourier-Analyse eine nützliche Technik sein, um die Periode der Funktion R, die in Bezug auf w dargestellt ist, zu bestimmen. Es wird darauf hingewiesen, dass für eine einzelne dünne Schicht eine deutlich definierte einzelne Spitze (p₁) resultieren kann, wenn eine Fourier-Transformierung von R(w) erhalten wird. Die Schichtdicke (d) kann eine Funktion des Ortes dieser Spitze sein, wie z.B., d = P1/(Δw × 2 n),worin Δw = wf–ws; wf = 1 /λmin und wS = 1 /λmax. (8)
FFT ist eine angewandte Technik, bei der die Frequenz eines diskreten Signals in einer effizienten Weise mit einem Rechner gerechnet wird. Folglich kann diese Technik nützlich sein für in situ-Analysen und Realzeitanwendungen. 34 stellt ein Ausführungsbeispiel eines Prozessablaufs einer Schichtdicken- oder Lückenmessung über einen FFT-Prozess eines Reflektivitätssignals. Für Multilagenschichten mit unterschiedlichen Reflektivitätsindizes können die Orte der Spitze im FFT-Prozess zu Linearkombinationen von jeder Filmdicke korrespondieren. Zum Beispiel kann eine Zweilagenschicht zu zwei unterschiedlichen Spitzenorten in einer FFT-Analyse führen. 35 stellt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke von zwei Schichten dar, die auf zwei Spitzenorten basiert.
Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele können die Messung einer Lücke oder einer Schichtendicke ermöglichen, sogar wenn die Oszillation der reflektierten Daten weniger als einige volle Periode innerhalb des gemessenen Wellenanzahlbereiches enthält. In solch einem Fall kann die FFT in einer ungenauen Spitzenlokalisierung resultieren. Um solch ein Problem zu überwinden und um die untere Grenze der messbaren Schichtendicke zu erweitern, wird hier eine neue Vorrichtung offenbart. Statt der Benutzung eines FFT-Algorithmus zur Berechnung der Periode der Oszillation kann ein Algorithmus benutzt werden, um einen lokalen Minimumspunkt (w₁) oder einen lokalen Maximumpunkt (w₂) der Reflektivität zwischen w_s und w_f zu finden, um die Periodeninformation zu berechnen: dR/dw = 0 bei w₁ und w₂. Die Reflektivität R(w) von Gleichung 7 hat ihr Maximum bei w = 0. Ferner kann der Wellenanzahlbereich (Δw ) von typischen Spektrometern größer als w_s sein. Für ein Spektrometer mit 200 nm – 800 nm Wellenlängenbereich, Δw = 3/800, wobei w_s = 1/800. Deshalb kann die Oszillationslänge der Reflektivitätsdaten zwischen 0 – w_S kleiner sein als der von Δw. Wie in 36 dargestellt, kann es zwei Fälle der Lokalisierung von Minimum und Maximum in dem Δw-Bereich geben, vorausgesetzt, dass w = 0 ein Maximumpunkt von R(w) ist. Deshalb kann die Schichtdicke wie folgt berechnet werden:
– Fall 1 WWO: ein lokales Minimum existiert bei w₁. Deshalb ist w₁ = eine Hälfte der periodischen Oszillation und folglich d = 0,5/(w₁×2n).
– Fall 2 WW1: ein lokales Maximum existiert bei w₂. Deshalb ist w₂ = eine Periode der periodischen Oszillation, und folglich d = 1/(w₂2n).
Eine praktische Konfiguration des Messwerkzeuges kann eine Breitbandlichtquelle, ein Spektrometer mit Glasfaseroptiken, eine Datenerfassungsplatine und einen Verarbeitungscomputer enthalten. Verschiedene bestehende Signalverarbeitungstechniken können die Empfindlichkeit der FFT-Daten verbessern. Zum Beispiel Techniken, die die Filterung, Vergrößerung, erhöhte Anzahl von Datenpunkten, unterschiedlichen Bereich von Wellenlängen, haben können, bei Lücken- oder Schichtdickenmessungsvorrichtungen benutzt werden, die hier offenbart sind, wobei die Techniken aber nicht darauf beschränkt sind.
Die hier offenbarten Ausführungsbeispiele enthalten eine hochpräzise Lücken- und Orientierungsmessvorrichtung zwischen zwei Ebenen (z.B. einer Schablone und einem Substrat). Lücken- und Orientierungsmessvorrichtungen, die hier dargestellt werden, enthalten die Benutzung von Breitbandinterferometrie und streifen-basierter Interferometrie. Vorrichtungen und Systeme zur Lückenmessung, welche Interferometrie benutzen, werden in den US Patenten 5,515,167 von Ledger et al.; 6,204,922 von Chalmers; 6,128,085 von Buermann et al. und 6,091,485 von Li et al. offenbart, wobei alle per Referenz miteingebunden werden. In einem Ausführungsbeispiel kann eine hier offenbarte Vorrichtung, das Breitbandinterferometrie benutzt, einen Nachteil von Breitbandinterferometern überwinden, nämlich ihre Unfähigkeit, Lücken, die kleiner als ungefähr 1/4 der Hauptwellenlänge des Breitsignals sind, genau zu messen. Interferenzstreifen-basierte Interferometrie kann zur Messung von Fehlern in der Orientierung der Schablone bald nach ihrer Installation benutzt werden.
Prägelithografieprozesse können implementiert werden, um Einzel- und Mehrschichtenbauelemente herzustellen. Einschichtenbauelemente, wie z.B. optische Spiegel in der Größenordnung von Mikrons, hochauflösende Lichtfilter, Lichtführungen können hergestellt werden, indem eine dünne Schicht von Material in bestimmten geometrischen Formen auf Substraten hergestellt wird. Die eingeprägte Schichtdicke von einigen dieser Bauelemente kann weniger als 1/4 der mittleren Wellenlänge eines Breitbandsignals sein und kann gleichförmig über eine aktive Fläche sein. Ein Nachteil des Breitbandinterferometers kann sein, dass es nicht in der Lage ist, Lücken genau zu messen, die kleiner sind als ungefähr 1/4 der mittleren Wellenlänge des Breitbandsignals (z.B. ungefähr 180 nm). In einem Ausführungsbeispiel können Stufen in der Größe von Mikrometern, die genau gemessen werden können, in die Oberfläche der Schablone geätzt werden. Wie in 37 dargestellt, können die Stufen nach unten in der Form von kontinuierlichen Linien 3701 oder vielen isolierten Tropfen 3702, wo Messungen durchgeführt werden können, nach unten geätzt werden. Isolierte Tropfen 3702 können vom Standpunkt der Maximierung der nützlichen aktiven Fläche auf der Schablone vorzuziehen sein. Wenn die gemusterte Schablonenoberfläche nur einige wenige Nanometer von dem Substrat entfernt ist, dann kann ein Breitbandinterferometer die Lücke genau messen, ohne unter den minimalen Lückenmessproblemen zu leiden.
38 stellt ein Schema der hier beschriebenen Lückenmessung dar. Der Messkopf 3801 kann auch in einer geneigten Lage benutzt werden, so wie dies in 39 dargestellt wird. Wenn mehr als drei Messköpfe benutzt werden, dann kann die Lückenmessungsgenauigkeit durch Verwendung der redundanten Information verbessert werden. Im Sinne der Einfachheit nimmt die folgende Beschreibung die Benutzung von drei Messköpfen an. Die Schrittgröße h_sAC2 wird zum Zwecke der Darstellung vergrößert. Die mittlere Größe auf der gemusterten Fläche h_p, kann wie folgt angegeben werden als: hp = [(h1 + h2 + h3)/3] – hs, (9)
Wenn die Positionen der Messköpfe bekannt sind ((x_i, y_i), wo x und y Achsen auf der Substratoberfläche sind), dann kann die relative Orientierung der Schablone mit Bezug zu dem Substrat als ein Einheitsvektor (n) ausgedrückt wird, der normal ist zu der Schablonenoberfläche mit Bezug zu einem Rahmen, dessen x-y-Achsen auf der oberen Oberfläche des Substrats liegen. n = r / ∥r∥, (10) wo, r = [(x3, Y3, h3) – (x1, Y1, h1)] x [(x2, Y2, h2) – (x1, y1h, h1)]. Eine perfekte Orientierungsausrichtung zwischen zwei Flächen kann erreicht werden, wenn n = (0 0 1)^T, oder h₁ = h₂ = h₃.
Die gemessenen Lücken und Orientierungen können als Rückkopplungsinformation für die Prägeantriebe benutzt werden. Die Größe des Messbreitbandinterferometriestrahls kann so klein wie ungefähr 75 μm sein. Für einen praktischen Prägelithografieprozess kann es wünschenswert sein, die freie Fläche zu minimieren, die nur zur Messung der Lücke benutzt wird, da kein Muster bei der freien Fläche eingeätzt werden kann. Ferner sollte die Blockierung des Härtemittels infolge des Vorliegens des Messwerkzeuges minimiert werden.
40 stellt ein Schema von Multilagenmaterialien auf Substraten dar. Zum Beispiel hat das Substrat 4001 die Schichten 4002 und 4003 und die Flüssigkeit 4005 zwischen Substrat 4001 und Schablone 4004. Diese Materialschichten können benutzt werden, um viele Muster nur durch eines vertikal auf die Substratoberfläche zu übertragen. Jede Dicke kann an der freien Fläche gleichförmig sein, wo eine Lückenmessung unter Verwendung eines Lichtstrahles 4006 durchgeführt werden kann. Es ist gezeigt worden, dass durch die Benutzung von Breitbandinterferometrie die Dicke der oberen Schicht bei einem Vorliegen von Multilagenschichten genau gemessen werden kann. Wenn die optischen Eigenschaften und die Dicken der unteren Schichten genau bekannt sind, dann kann die Lücken- und Orientierungsinformation zwischen der Schablone und der Substratoberfläche (oder Oberflächen aus abgeschiedenem Metall für Mehrlagenbauelemente) erhalten werden, indem die obere Schichtdicke gemessen wird. Die Dicke von jeder Schicht kann unter Verwendung desselben Messkopfes gemessen werden.
Es kann notwendig sein, eine Orientierungsmessung und eine entsprechende Kalibrierung durchzuführen, wenn eine neue Schablone installiert wird oder eine Maschinenkomponente neu konfiguriert wird. Der Orientierungsfehler zwischen der Schablone 4102 und dem Substrat 4103 kann über ein Interferenzstreifenmuster an der Schablone und der Substratschnittstelle wie in 41 dargestellt gemessen werden. Für zwei optische Flächen kann das Interferenzstreifenmuster als parallele dunkle und helle Streifen 4101 auftreten. Eine Orientierungskalibrierung kann unter Verwendung einer Vorkalibrierungsstufe, so wie sie hier offenbart wird, durchgeführt werden. Differenzialmikrometer können benutzt werden, um die relative Orientierung der Schablone mit Bezug zu der Substratoberfläche einzustellen. Unter Verwendung dieses Ansatzes, wenn kein Interferenzstreifenband vorhanden ist, kann der Orientierungsfehler korrigiert werden, dass er weniger als 1/4 der Wellenlänge der benutzten Lichtquelle ist.
Mit Bezug zu den 42A und 42B sind darin Ausführungsbeispiele des ersten und zweiten Biegeelements 126 bzw. 128 detaillierter dargestellt. Im besonderen kann das erste Biegeelement 126 eine Vielzahl von Biegegelenken 160 enthalten, die mit entsprechenden festen Körpern 164, 166 verbunden sind. Die Biegegelenke 160 und die festen Körper 164 und 166 können einen Teil der Arme 172, 174 bilden, die sich von einem Rahmen 170 erstrecken. Der Biegerahmen 170 kann eine Öffnung 182 haben, was die Durchdringung eines aushärtenden Mittels (z.B. aktivierendes Licht) und eines Meßmittels (z.B. analysierendes Licht) ermöglicht, um die Schablone 150 zu erreichen, wenn diese in der Halterung 130 gehalten wird. In manchen Ausführungsbeispielen können vier (4) Bie gegelenke 160 die Bewegung des Biegeelements 126 um eine erste Orientierungsachse 180 zur Verfügung stellen. Der Rahmen 170 des ersten Biegeelements 126 kann einen Verbindungsmechanismus zur Verbindung mit einem zweiten Biegeelement 128 zur Verfügung stellen, so wie dies in 43 dargestellt wird.
Auf ähnliche Weise kann das zweite Biegeelement 128 ein Paar von Armen 202, 204 enthalten, die sich von einem Rahmen 206 erstrecken. Die Arme 202 und 204 können Biegegelenke 162 und entsprechende feste Körper 208, 210 enthalten. Feste Körper 208 und 210 können angepasst werden, um eine Bewegung des Biegeelements 128 um eine zweite Orientierungsachse 200 zu verursachen. Eine Schablonenhalterung 130 kann mit dem Rahmen 206 des zweiten Biegeelements 128 integriert werden. Wie der Rahmen 182 kann der Rahmen 206 eine Öffnung 212 haben, die es einem aushärtenden Licht ermöglicht, die Schablone 150 zu erreichen, die durch die Halterung 130 gehalten werden kann.
Im Betrieb kann das erste Biegeelement 126 und das zweite Biegeelement 128, wie in 43 dargestellt, verbunden werden, um eine Orientierungsstufe 250 zu bilden. Bänder 220, 222 können zur Verfügung gestellt werden, um die Verbindung der zwei Stücke zu erleichtern, so dass die erste Orientierungsachse 180 und zweite Orientierungsachse 200 im wesentlichen orthogonal zueinander sind. In solch einer Konfiguration kann eine erste Orientierungsachse 180 und eine zweite Orientierung bei einem Drehpunkt 252 bei ungefähr der Schablonensubstratschnittstelle 254 sich schneiden. Die Tatsache, dass die erste Orientierungsachse 180 und die zweite Orientierungsachse 200 orthogonal sind und auf der Schnittstelle 254 liegen, kann eine feine Ausrichtung und eine Lückensteuerung zur Verfügung stellen. Im besonderen kann mit dieser Anordnung keine Entkopplung der Orientierungsausrichtung von der Lage-zu-Lage-Ausrichtung erreicht werden. Ferner, wie unten erklärt wird, kann die relative Position der ersten Orientierungsachse 180 und der zweiten Orientierungsachse 200 eine Orientierungsstufe 250 zur Verfügung stellen, die benutzt werden kann, um die Schablone 150 von einem Substrat zu trennen, ohne die gewünschten Merkmale abzuscheren. Folglich können die Merkmale, welche von der Schablone 150 übertragen werden, auf dem Substrat intakt bleiben.
Bezüglich der 42A, 42B und 43 können die Gelenke 160 und 162 eine eingekerbte Form haben, um eine Bewegung der festen Körper 164, 166, 208, 210 um eine Drehachse zur Verfügung zu stellen, die entlang dem dünnsten Querschnitt der Auskerbungen angeordnet sind. Diese Konfiguration kann zwei (2) Biege-basierte Untersysteme für eine feine entkoppelte Orientierungsstufe 250 mit entkoppelten nachgiebigen Bewegungsachsen 180, 200 zur Verfügung stellen. Die Biegeelemente 126, 128 können zusam mengebaut werden über das Eingreifen der Oberflächen, so dass die Bewegung der Schablone 150 um den Drehpunkt 252 auftreten kann, der im wesentlichen das "Schwingen" und andere Bewegungen im wesentlichen eliminiert, welche die eingeprägten Merkmale von dem Substrat abscheren könnten. Folglich kann die Orientierungsstufe 250 präzise die Schablone 150 um einen Drehpunkt 252 bewegen, und eliminiert dadurch das Abscheren von gewünschten Merkmalen von einem Substrat nach der Prägelithografie.
Bezüglich 44 während dem Betrieb von System 100 kann eine Z-Translationsstufe (nicht dargestellt) den Abstand zwischen der Schablone 150 und dem Substrat ohne Zurverfügungstellung einer Orientierungsausrichtung steuern. Eine Vorkalibrierungsstufe 260 kann einen vorläufigen Ausrichtungsbetrieb zwischen der Schablone 150 und den Substratoberflächen ausführen, um die relative Ausrichtung innerhalb der Grenzen des Bewegungsbereiches der Orientierungsstufe 250 zu bringen. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann eine Vorkalibrierung nur gefordert werden, wenn eine neue Schablone in die Maschine installiert wird.
Mit Bezug auf 45, darin ist ein Biegemodell dargestellt, das im allgemeinen mit 300 bezeichnet wird, das nützlich ist beim Verständnis der Prinzipien des Betriebs einer fein-entkoppelten Orientierungsstufe, wie z.B. einer Orientierungsstufe 250. Das Biegemodell 300 kann vier (4) parallele Gelenke enthalten: Gelenke 1, 2, 3 und 4, die ein Vier-Balken-Verbindungssystem in seinen nominalen und gedrehten Konfigurationen zur Verfügung stellt. Die Linie 310 kann durch die Gelenke 1 und 2 gehen. Die Linie 312 kann durch die Gelenke 3 und 4 gehen. Die Winkel α₁ und α₂ können so ausgewählt werden, dass die nachgiebige Ausrichtungs-(oder Orientierungsachse)achse im wesentlichen auf der Schablonenscheibenschnittstelle 254 liegt. Für feine Orientierungsveränderungen kann sich der feste Körper 340 zwischen den Gelenken 2 und 3 um eine Achse, die durch Punkt C dargestellt wird, drehen. Der feste Körper 314 kann beispielhaft für die festen Körper 170 und 206 der Biegeelemente 126 und 128 sein.
Die Befestigung eines zweiten Biegeelements orthogonal auf dem ersten (so wie es in 43 dargestellt wird) kann ein Bauelement mit zwei entkoppelten Orientierungsachsen zur Verfügung stellen, die orthogonal zueinander sind und auf der Schablonensubstratschnittstelle 254 liegen. Die Biegekomponenten können angepasst werden, um Öffnungen zu haben, um es einem Härtemittel (z.B. aktivierendes Licht) und einem Meßmittel (z.B. analysierendes Licht) zu erlauben durch die Schablone 150 zu gelangen.
Die Orientierungsstufe 250 kann für eine feine Ausrichtung und eine präzise Bewegung der Schablone 150 mit Bezug zu einem Substrat in der Lage sein. Idealerweise kann die Orientierungseinstellung zu einer vernachlässigbaren lateralen Bewegung der Schnittstelle und zu einer vernachlässigbaren Drehbewegung um die normale der Schnittstellenoberfläche infolge der wahlweise erzwungenen hohen strukturellen Festigkeit führen. Ein anderer Vorteil der Biegeelemente 126, 128 mit Biegegelenken 160, 162 kann sein, dass sie keine Teilchen erzeugen, wie dies Reibungsgelenke machen können. Dies kann ein wichtiger Faktor zum Erfolg eines Prägelithografieprozesses sein, da Teilchen im besonderen für solch einen Prozess gefährlich sein können.
Infolge des Bedürfnisses für eine feine Lückensteuerung können die hier dargestellten Ausführungsbeispiele die Verfügbarkeit einer Lückenmessvorrichtung erfordern, das in der Lage ist, kleine Lücken in der Größenordnung von 500 nm oder weniger zwischen der Schablone und dem Substrat zu messen. Solch eine Lückenmessvorrichtung kann eine Auflösung von ungefähr 50 nm oder weniger erfordern. Idealerweise kann solch eine Lückenmessung in Realzeit durchgeführt werden. Die Durchführung der Lückenmessung in Realzeit kann es erlauben, die Lückenmessung zu benutzen, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, um die Antriebe aktiv zu steuern.
In einem Ausführungsbeispiel kann ein Biegeelement mit aktiver Nachgiebigkeit zur Verfügung gestellt werden. Zum Beispiel stellt 46 ein Biegeelement dar, das im allgemeinen mit 400 bezeichnet wird, das Piezoantriebe enthält. Das Biegeelement 400 kann mit einem zweiten Biegeelement kombiniert werden, um eine aktive Orientierungsstufe herzustellen. Das Biegeelement 400 kann reine Drehbewegungen oder laterale Bewegungen an der Schablonensubstratschnittstelle erzeugen. Die Benutzung von solch einem Biegeelement kann einem einzelnen Überlagerungsausrichtungsschnitt das Prägen einer Schicht auf einer gesamten Halbleiterscheibe erlauben. Dies steht im Kontrast zur Überlagerungsausrichtung mit verbundenen Bewegungen zwischen der Orientierungs- und der lateralen Bewegung. Solche Überlagerungsausrichtungsschritte können zu Störungen in der X-Y-Ausrichtung führen und können deshalb eine komplizierte Feld-zu-Feld-Überlagerungssteuerungsschleife erfordern, um eine geeignete Ausrichtung sicherzustellen.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Biegeelement 250 eine hohe Steifigkeit in den Richtungen besitzen, wo Seitenbewegungen oder Rotationen unerwünscht sind und eine geringere Steifigkeit in Richtungen haben, wo notwendige Orientierungsbewegungen wünschenswert sind. Solch ein Ausführungsbeispiel kann ein wahlweise nachgiebiges Bauelement zur Verfügung stellen. Das heißt, das Biegeelement 250 kann relativ hohe La sten tragen, während geeignete Orientierungskinematiken zwischen der Schablone und dem Substrat erreicht werden.
Mit der Prägelithografie kann es wünschenswert sein, eine gleichmäßige Lücke zwischen zwei näherungsweise flachen Oberflächen aufrechtzuerhalten (d.h. die Schablone und das Substrat). Die Schablone 150 kann aus optischem flachen Glas hergestellt werden, um sicherzustellen, dass sie am Boden im wesentlichen flach ist. Die Schablone kann unter Verwendung von Elektronenstrahllithographie gemustert werden. Das Substrat (z.B. eine Halbleiterscheibe) kann jedoch einen "Kartoffelchip"-Effekt zeigen, der in Variationen in der Größenordnung von Mikrons auf seiner Topografie resultiert. Die Vakuumspannvorrichtung 478 (wie in 47 dargestellt) kann Variationen über eine Oberfläche des Substrats eliminieren, die während dem Prägen auftreten.
Die Vakuumspannvorrichtung 478 kann zwei Hauptzwecken dienen. Als Erstes kann die Vakuumspannvorrichtung 478 benutzt werden, um das Substrat während dem Prägen an seinem Platz zu halten, um sicherzustellen, dass das Substrat während dem Prägeprozess flach bleibt. Zusätzlich kann die Vakuumspannvorrichtung 478 sicherstellen, dass keine Teilchen auf der Rückseite des Substrats während der Verarbeitung vorhanden sind. Dies kann insbesondere für die Prägelithografie wichtig sein, da Teilchen Probleme erzeugen können, die das Bauelement ruinieren und den Produktionsertrag senken. 48A und 48B stellen Variationen einer Vakuumspannvorrichtung dar, die für diese Zwecke entsprechend den zwei Ausführungsbeispielen geeignet sind.
In 48A wird eine Kontakttyp-Vakuumspannvorrichtung 450 mit einer großen Anzahl von Kontakten 452 dargestellt. Es wird davon ausgegangen, dass die Vakuumspannvorrichtung 450 die "Kartoffelchip"-Effekte als auch andere Verformungen auf dem Substrat während der Verarbeitung eliminiert. Ein Vakuumkanal 454 kann zur Verfügung gestellt werden als ein Mittel zur Anwendung von Vakuum auf das Substrat, um es an seinem Platz zu halten. Der Abstand zwischen den Kontakten 452 kann aufrechterhalten werden, so dass das Substrat sich nicht wesentlich durch die Kraft verbiegt, welche durch den Vakuumkanal 454 aufgebracht wird. Zum selben Zeitpunkt können die Spitzen der Kontakte 452 klein genug sein, um die Möglichkeit der Teilchen, sich an der Oberseite abzusetzen, zu reduzieren.
48B stellt eine Nuttyp-Vakuumspannvorrichtung 460 mit einer Vielzahl von Nuten über ihrer Oberfläche dar. Die Nuten 462 können eine ähnliche Funktion wie die Kontakte 454 der Kontakttyp-Vakuumspannvorrichtung 450 ausführen. Wie dargestellt, können die Nuten 462 entweder eine Wandform 464 oder einen weich gewölbten Quer schnitt 466 annehmen. Der Querschnitt der Nuten 462 für die Nutentyp-Vakuumspannvorrichtung 462 kann durch einen Ätzprozess eingestellt werden. Auch der Abstand und die Größe von jeder Nut kann so klein wie Hundertstel von Mikrons sein. Eine Vakuumströmung zu jeder der Nuten 462 kann über feine Vakuumkanäle über viele Nuten zur Verfügung gestellt werden, die parallel in Bezug auf die Spannvorrichtungsoberfläche verlaufen. Die feinen Vakuumkanäle können entlang der Nuten durch einen Ätzprozess erzeugt werden.
47 stellt den Herstellungsprozess für sowohl die Pintyp-Vakuumspannvorrichtung 450 als auch die Nutentyp-Vakuumspannvorrichtung 460 dar. Die Benutzung der optischen Fläche 470 erfordert keine zusätzlichen Mahl- und/oder Polierschritte für diesen Prozess. Das Bohren an vorbestimmten Stellen an der optischen Fläche 470 kann Vakuumströmungsfläche 472 erzeugen. Die optische Fläche 470 kann dann maskiert und gemustert 470 vor dem Ätzen 476 werden, um die gewünschten Merkmale (z.B. Kontakte oder Nuten) an der oberen Oberfläche der optischen Fläche zu erzeugen. Die Oberfläche der optischen Fläche 470 kann dann behandelt werden 479 unter Verwendung von wohlbekannten Vorrichtungen.
Wie oben beschrieben, kann die Trennung der Schablone 150 von der eingeprägten Schicht ein kritischer, letzter Schritt im Prägelithografieprozess sein. Da die Schablone 150 und das Substrat meistens perfekt zueinander parallel sind, führt der Aufbau der Schablone, der eingeprägten Schicht und des Substrats zu einem im wesentlichen gleichmäßigen Kontakt zwischen nahe beieinanderliegenden optischen Flächen. Solch ein System kann gewöhnlich eine große Trennungskraft erfordern. Im Falle einer flexiblen Schablone oder eines Substrats kann die Trennung ein bloßer "Ablöseprozess" sein. Jedoch kann eine flexible Schablone oder ein Substrat für den Standpunkt der hochauflösenden Überlagerungsausrichtung unerwünscht sein. Im Falle der Quarzschablone und des Siliziumsubstrats kann der Ablöseprozess nicht einfach implementiert werden. Jedoch kann die Trennung der Schablone von einer Prägeschicht erfolgreich durch einen "Ablöse- und Zieh"-Prozess durchgeführt werden. Ein erster Ablöse- und Ziehprozess ist in den 49A, 49B und 49C dargestellt. Ein zweiter Ablöse- und Ziehprozess ist in den 50A, 50B und 50C dargestellt. Ein Prozess, um die Schablone von der Prägeschicht zu trennen, kann eine Kombination des ersten und zweiten Ablöse- und Ziehprozesses enthalten.
Zum besseren Verständnis werden die Referenzzahlen 12, 18, 20 und 40 benutzt, um die Schablone, die Transferschicht, das Substrat bzw. die härtbare Substanz in Übereinstimmung mit den 1A und 1B zu bezeichnen. Nach der Härtung der Substanz 40 kann entweder die Schablone 12 oder das Substrat 20 gedreht werden, um einen Winkel 500 zwischen die Schablone 12 und das Substrat 20 absichtlich einzufügen. Die Orientierungsstufe 250 kann für diesen Zweck benutzt werden. Das Substrat 20 wird an seinem Platz durch die Vakuumspannvorrichtung 478 gehalten. Die relative laterale Drehung zwischen der Schablone 12 und dem Substrat 20 kann während der Drehbewegung ohne Bedeutung sein, wenn die Drehachse in der Nähe der Schnittstelle Schablone-Substrat angeordnet ist. Wenn einmal der Winkel 500 zwischen der Schablone 12 und dem Substrat 20 groß genug ist, dann kann die Schablone 12 von dem Substrat 20 unter Verwendung nur einer Z-Achsenbewegung (d.h. vertikalen Bewegung) getrennt werden. Diese Ablös- und Ziehvorrichtung kann in gewünschten Merkmalen 44 resultieren, die intakt auf der Transferschicht 18 und dem Substrat 20 ohne unerwünschtes Abscheren hinterlassen werden.
Eine zweite Ablös- und Ziehvorrichtung wird in den 50A, 50B, 50C dargestellt. In der zweiten Ablös- und Ziehvorrichtung können ein oder mehrere Piezoantriebe 502 neben der Schablone installiert werden. Der eine oder die mehreren Piezoantriebe 502 können benutzt werden, um eine relative Drehung zwischen der Schablone 12 und dem Substrat 20 (50A) zu induzieren. Ein Ende des Piezoantriebs 502 kann in Kontakt mit dem Substrat 20 stehen. Wenn folglich der Antrieb 502 vergrößert wird (50B), dann kann die Schablone 12 von dem Substrat 20 weg gedrückt werden; was folglich einen Winkel zwischen ihnen induziert. Eine Z-Achsenbewegung zwischen der Schablone und dem Substrat 20 (50C) kann dann benutzt werden, um die Schablone 12 und das Substrat 20 zu trennen. Ein Ende des Antriebs 502 kann von der Oberfläche her behandelt werden ähnlich zu der Behandlung der unteren Oberfläche der Schablone 12, um zu verhindern, dass die eingeprägte Schicht an der Oberfläche des Antriebs kleben bleibt.
Zusammenfassend offenbaren die hier dargestellten Ausführungsbeispiele Systeme, Prozesse und damit zusammenhängende Bauelemente für eine erfolgreiche Prägelithografie ohne das Erfordernis der Benutzung von hohen Temperaturen oder hohen Drücken. Mit bestimmten Ausführungsbeispielen kann eine präzise Steuerung der Lücke zwischen einer Schablone und einem Substrat, auf das die gewünschten Merkmale der Schablone zu übertragen sind, erreicht werden. Darüber hinaus kann die Trennung der Schablone von dem Substrat (und der eingeprägten Schicht) ohne Beschädigung oder Abscheren von gewünschten Merkmalen möglich sein. Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele offenbaren auch eine Möglichkeit in der Form einer geeigneten Vakuumspannvorrichtung ein Substrat am Platz zu halten während der Prägelithografie. Weitere Ausführungsbeispiele enthalten eine Hochpräzisions-X-Y-Translationsstufe, die zur Benutzung in einem Präge lithografiesystem geeignet ist. Zusätzlich werden Vorrichtungen zur Bildung und Behandlung einer geeigneten Prägelithografieschablone zur Verfügung gestellt.
Während diese Erfindung mit Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist die Beschreibung nicht dazu gedacht, in einem beschränkenden Sinne verstanden zu werden. Zahlreiche Modifikationen und Kombinationen der darstellenden Ausführungsbeispiele als auch andere Ausführungsbeispiele der Erfindung wird der Fachmann beim Lesen der Beschreibung erkennen. Deshalb ist es beabsichtigt, dass die angefügten Ansprüche solche Modifikationen oder Ausführungsbeispiele umfassen.

Claims

Prägelithographieschablone, umfassend: einen Körper, der eine erste Oberfläche umfasst; eine Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche, worin wenigstens ein Abschnitt der Ausnehmungen eine Merkmalsgröße von weniger als ungefähr 250 nm hat; und wenigstens eine Ausrichtungsmarke auf dem Körper; worin die Schablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin wenigstens ein Abschnitt des Körpers Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumgermaniumkohlenstoff, Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsenid, Epitaxialsilizium, Polysilizium, Gateoxid, Oxid, Quarz oder eine Kombination davon umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, worin wenigstens ein Abschnitt des Körpers SiO_x umfasst, wobei x kleiner als 2 ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin wenigstens ein Abschnitt des Körpers Indiumzinnoxid umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und zweite Ausnehmungen mit einer zweiten Tiefe umfassen, worin die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und wenigstens eine zweite Ausnehmung mit einer zweiten Tiefe umfassen, worin die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe und worin die erste Tiefe kleiner als 250 nm ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin der Körper ferner eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche umfasst, worin die zweite Oberfläche wenigstens eine Ausnehmung mit einer bekannten Tiefe umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Flüssigkeitsbeschränkungs-Struktur, die in einem Abschnitt des Körpers ausgebildet ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin wenigstens ein Abschnitt der Vielzahl der Ausnehmungen eine Breite umfasst, die in einer Richtung normal zu der ersten Oberfläche variiert.
Schablone nach Anspruch 1, worin die erste Oberfläche eine freie Oberflächenenergie hat, welche bei 25°C gemessen wird, die kleiner ist ungefähr 40 Dynes/cm.
Schablone nach Anspruch 1, worin die erste Oberfläche eine freie Oberflächenenergie hat, die bei 25°C gemessen wird, die kleiner als ungefähr 20 Dynes/cm.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist; und worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen für analysierendes Licht lichtundurchlässig ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist; worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist und worin das analysierende Licht sichtbares Licht umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist; worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist, und worin das analysierende Licht infrarotes Licht umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke eine Vielzahl von Linien umfasst, die auf einer Oberfläche des Körpers eingeätzt sind.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke eine Vielzahl von Linien umfasst, die auf einer Oberfläche des Körpers eingeätzt sind, worin die Linien so konfi guriert sind, um das aktivierende Licht im wesentlichen zu streuen und worin die Linien konfiguriert sind, um eine analysierbare Marke unter analysierendem Licht zu bilden.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke SiO_x umfasst, wobei x kleiner als 2 ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin die Ausrichtungsmarke SiO_x umfasst, wobei x ungefähr 1,5 ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin die erste Oberfläche eine Prägefläche und eine Kerffläche umfasst und worin wenigstens ein Teil der Vielzahl der Ausnehmungen ein Muster auf der Prägefläche bilden.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Alkylsilan, Fluoralkylsilan oder Fluoralkyltrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctytrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 40 Dynes/cm reduziert.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungs schicht die freie Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 20 Dynes/cm reduziert.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine leitende Ummantelung an wenigstens einer Kante des Körpers.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine reflektierende Ummantelung auf wenigstens einer Kante des Körpers.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Spiegel, der mit wenigstens einer Kante des Körpers verbunden ist.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Lückenmessfläche, die in einem Teil des Körpers ausgebildet ist.
Schablone nach Anspruch 1, worin das aktivierende Licht ultraviolettes Licht umfasst.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Leerschablone, die mit dem Körper verbunden ist, worin die Leerschablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist.
Schablone nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Leerschablone, die mit einem Bondmittel an den Körper gebondet ist, worin die Leerschablone und das Bondmittel im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sind.
Bauelement, das unter Verwendung der Prägelithographieschablone von Anspruch 1 hergestellt wird.
Prägelithographieschablone umfassend: einen Körper, der eine erste Oberfläche umfasst; eine Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche, worin wenigstens ein Teil der Ausnehmungen eine Merkmalsgröße kleiner als ungefähr 250 nm hat; und wenigstens eine Lückenmessfläche eine Ausnehmung mit einer bekannten Tiefe auf der ersten Oberfläche oder auf einer zweiten Oberfläche umfasst; worin die Schablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Lückenmessfläche eine Tiefe hat, die größer als ungefähr 100 nm ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin wenigstens ein Teil des Körpers Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumgermaniumkohlenstoff Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsenid, Epitaxialsilizium, Polysilizium, Gateoxid, Quarz oder eine Kombination davon umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, worin wenigstens ein Teil des Körpers SiO_x umfasst, wobei X kleiner als 2 ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin wenigstens ein Teil des Körpers Indiumzinnoxid umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und zweite Ausnehmungen mit einer zweiten Tiefe umfassen, worin die zweite Tiefe größer als die erste Tiefe ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und wenigstens eine zweite Ausnehmung mit einer zweiten Tiefe umfassen, worin die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe und worin die erste Tiefe kleiner ist als 250 nm.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Flüssigkeitsbeschränkungsstruktur, die in einem Teil des Körpers ausgebildet ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin wenigstens ein Teil der Vielzahl der Ausnehmungen eine Breite umfasst, die in einer Richtung normal zu der ersten Oberfläche variiert.
Schablone nach Anspruch 33, worin die erste Oberfläche eine freie Oberflächenenergie hat, die bei 25°C gemessen wird, die kleiner als ungefähr 40 Dynes/cm ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin die erste Oberfläche eine freie Oberflächenenergie hat, die bei 25°C gemessen wird, die kleiner ist als ungefähr 20 Dynes/cm.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist; und worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist; worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist und worin das analysierende Licht sichtbares Licht umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist und worin das analysierende Licht infrarotes Licht umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke eine Vielzahl von Linien umfasst, die auf einer Oberfläche des Körpers eingeätzt sind.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke eine Vielzahl von Linien umfasst, die auf einer Oberfläche des Körpers eingeätzt sind, worin die Linien konfiguriert sind, um im wesentlichen das aktivierende Licht zu streuen und worin die Linien konfiguriert sind, um eine analysierbare Marke unter analysierendem Licht zu bilden.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke SiO_x umfasst, wobei x kleiner als 2 ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Ausrichtungsmarke SiO_x umfasst, wobei x ungefähr 1,5 ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Schablone eine Ebenheit kleiner als ungefähr 250 nm hat.
Schablone nach Anspruch 33, worin die Schablone eine Ebenheit von weniger als ungefähr 500 nm hat.
Schablone nach Anspruch 33, worin die erste Oberfläche eine Prägefläche und eine Kerffläche umfasst und worin wenigstens ein Teil der Vielzahl der Ausnehmungen ein Muster auf der Prägefläche bilden.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt als Alkylsilan, Fluoralkylsilan oder Fluoralkyltrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie dar ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 40 Dynes/cm reduziert.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 20 Dynes/cm reduziert.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine leitende Ummantelung auf wenigstens einer Kante des Körpers.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine reflektierende Ummantelung auf wenigstens einer Kante des Körpers.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend einen Spiegel, der mit wenigstens einer Kante des Körpers verbunden ist.
Schablone nach Anspruch 33, worin das aktivierende Licht ultraviolettes Licht umfasst.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Leerschablone, die mit dem Körper verbunden ist, worin die Leerschablone für aktivierendes Licht im wesentlichen transparent ist.
Schablone nach Anspruch 33, ferner umfassend eine Leerschablone, die mit einem Bondmittel an den Körper gebondet ist, worin die Leerschablone und das Bondmittel für aktivierendes Licht im wesentlichen transparent sind.
Baustein, der unter Verwendung der Prägelithographieschablone nach Anspruch 33 hergestellt wird.
Vorrichtung zur Herstellung einer Prägelithographieschablone umfassend: ein Material, das im wesentlichen für aktivierendes Licht transparent ist; eine Vielzahl von Ausnehmungen auf einer ersten Oberfläche des Materials, worin wenigstens ein Teil der Vielzahl der Ausnehmungen eine Merkmalsgröße hat, die kleiner ist als ungefähr 250 nm; und wenigstens eine Ausrichtungsmarke auf dem Material.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin eine Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche geätzte Ausnehmungen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Vorrichtung zur Erzeugen einer Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberflächen eine Vorrichtung für optische Lithographie, Elektronenstrahllithographie, Ionenstrahllithographie, Röntgenstrahllithographie, extreme Ultraviolettlithographie, Abtastmesskopflithographie, fokussiertes Ionenstrahlmahlen, Interferometrielithographie, Epitaxialwachstum, Dünnfilmabscheidung, chemisches Ätzen, Plasmaätzen, Ionenmahlen oder einen reaktiven Ionenätzprozess ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die erste Oberfläche im wesentlichen eben, parabelförmig oder kugelförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Vorrichtung zur Bildung wenigstens einer Ausrichtungsmarke auf dem Material eine Vorrichtung für optische Lithographie, Elektronenstrahllithographie, Ionenstrahllithographie, Röntgenstrahllithographie, extreme Ultraviolettlithographie, Abtastmesskopflithographie, fokussiertes Ionenstrahlmahlen, Interferometrielithographie, Epitaxialwachstum, Dünnfilmabscheidung, chemisches Ätzen, Plasmaätzen, Ionenmahlen oder einen reaktiven Ionenätzprozess ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin das Material Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumgermaniumkohlenstoff, Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsenid, Epitaxialsilizium, Polysilizium, Gateoxid, Quarz oder eine Kombination davon ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin das Material Indiumzinnoxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Vorrichtung zur Herstellung wenigstens einer Ausrichtungsmarke eine Einrichtung zum Abscheiden eines Ausrichtungsmarkenmaterials auf dem Material umfasst, wobei das Ausrichtungsmarkenmaterial SiO_x umfasst, wobei x kleiner als 2 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Vorrichtung zur Herstellung wenigstens einer Ausrichtungsmarke eine Einrichtung zum Abscheiden eines Ausrichtungsmarkenmaterials auf dem Material umfasst, wobei das Ausrichtungsmarkenmaterial SiO_x umfasst, wobei x ungefähr 1,5 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin das aktivierende Licht ultraviolettes Licht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist und worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist, worin das aktivierende Licht ultraviolettes Licht umfasst, und worin das analysierende Licht sichtbares Licht umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist, worin die Ausrichtungsmarke im wesentlichen lichtundurchlässig für analysierendes Licht ist, worin das aktivierende Licht ultraviolettes Licht umfasst und worin das analysierende Licht infrarotes Licht umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Vorrichtung zur Herstellung wenigstens einer Ausrichtungsmarke auf dem Material eine Einrichtung für die Herstellung einer Vielzahl von Linien auf der ersten Oberfläche des Materials oder auf einer zweiten Oberfläche des Materials umfasst, worin die zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 66, worin die Vorrichtung zur Herstellung wenigstens einer Ausrichtungsmarke auf dem Material eine Einrichtung für die Abscheidung eines Ausrichtungsmarkenmaterials auf dem Material umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für die Formung des Materials in einer gewünschten Form.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für die Verbindung des Körpers mit einer Leerschablone, die im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Bonden des Körpers an eine Leerschablone, die im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist, unter Verwendung eines Bondmittels, worin das Bondmittel im wesentlichen transparent ist für aktivierendes Licht.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Alkylsilan, Fluoralkylsilan oder Fluoralkyltrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilian mit Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche, worin die Einrichtung für das Auftragen der Oberflächenbehandlungsschicht eine Einrichtung für die Benutzung eines Dampfphasenreaktionsprozesses umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche, worin die Einrichtung für das Auftragen der Oberflächenbehandlungsschicht eine Einrichtung für das Platzieren des Materials in einer Reaktionskammer, eine Einrichtung für das Reinigen der Reaktionskammer und eine Einrichtung für das Einleiten wenigstens eines chemischen Reaktionsstoffes umfasst, worin wenigstens ein chemischer Reaktionsstoff mit Wasser reagiert, um die Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie des Teils der ersten Oberfläche, der bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 40 Dynes/cm reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einen Teil der ersten Oberfläche, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie des Teils der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 20 Dynes/cm reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer reflektiven Ummantelung auf wenigstens eine Kante des Materials.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Einrichtung für das Auftragen einer leitenden Ummantelung auf wenigstens eine Kante des Materials.
Vorrichtung nach Anspruch 66, ferner umfassend eine Verbindung eines Spiegels mit wenigstens einer Kante des Materials.
Prägelithographieschablone, die mit der Vorrichtung nach Anspruch 66 hergestellt worden ist.
Vorrichtung zur Herstellung eines Musters auf einem Substrat unter Verwendung einer gemusterten Schablone, wobei die Schablone umfasst: einen Körper, der eine erste Oberfläche umfasst; eine Vielzahl von Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche, worin wenigstens ein Teil der Vielzahl von Ausnehmungen ein Muster bilden, und worin die Ausnehmungen wenigstens einige Merkmale umfassen, die in der Größe kleiner sind als ungefähr 250 nm; und wenigstens eine Ausrichtungsmarke auf dem Körper; worin die gemusterte Schablone im wesentlichen transparent für ein aktivierendes Licht ist; eine Einrichtung zum Auftragen einer durch aktivierendes Licht härtbaren Flüssigkeit auf einen Teil des Substrates; eine Einrichtung zum Positionieren der gemusterten Schablone und des Substrats in einem Abstand zueinander, so dass eine Lücke zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat gebildet wird; eine Einrichtung zum Anwenden von aktivierendem Licht durch die Schablone auf die Flüssigkeit, worin die eine Einrichtung zum Anwendung von aktivierendem Licht im wesentlichen die Flüssigkeit aushärtet und worin das Muster der gemusterten Schablone in der ausgehärteten Flüssigkeit gebildet wird; und eine Einrichtung zum Trennen der gemusterten Schablone von der ausgehärteten Flüssigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat, worin das Substrat eine Substratausrichtungsmarke umfasst und worin die Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat umfasst: eine Einrichtung zur Anwenden einer ersten Lichtwellenlänge durch die gemusterte Schablone, worin die erste Lichtwellenlänge bewirkt, dass die Substratausrichtungsmarke im Fokus ist und die Schablonenausrichtungsmarke mit Bezug auf ein Analysewerkzeug außerhalb dem Fokus ist; und eine Einrichtung zur Anwendung einer zweiten Lichtwellenlänge durch die gemusterte Schablone, worin die zweite Lichtwellenlänge bewirkt, dass die Schablonenausrichtungsmarke im Fokus ist und die Substratausrichtungsmarke mit Bezug auf das Analysewerkzeug außerhalb dem Fokus ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat, worin das Substrat eine Substratausnrichtungsmarke umfasst, worin die Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung ein Polarisierungslichtausrichtungswerkzeug umfasst und ferner eine Einrichtung zur Platzierung eines Polarisierungsfiltersystems zwischen dem Polarisierungslichtausrichtungswerkzeug und der gemusterten Schablone umfasst, worin das Polarisierungsfiltersystem einen ersten Polarisierungsfilter, der im wesentlichen über die Substratausrichtungsmarke orientiert ist, und einen zweiten Polarisierungsfilter umfasst, der im wesentlichen über die Schablonenausrichtungsmarke orientiert ist, worin die Polarisation des Lichts, das in der Lage ist, den ersten Polarisationsfilter zu passieren, sich wesentlich von der Polarisation des Lichts unterscheidet, das in der Lage ist, den zweiten Polarisationsfilter zu passieren.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat und worin die Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung einen Moirèmusterdetektor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat, worin die Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eine Einrichtung zum Ausbringen eines analysierenden Lichts auf die gemusterte Schablone umfasst und worin die gemusterte Schablone aus einem ersten Material zusammengesetzt ist und worin die Ausrichtungsmarke aus einem zweiten Material hergestellt ist, das sich von dem ersten Material unterscheidet, worin das erste und das zweite Material im wesentlichen transparent für die Wellenlänge des aktivierenden Lichts sind, das benutzt wird, um die Flüssigkeit zu härten, und worin das zweite Material eine analysierbare Marke mit einem wesentlichen Kontrast bildet, wenn das analysierende Licht auf die gemusterte Schablone gegeben wird. –
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat, worin die Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung eine Einrichtung zur Anwendung eines analysierenden Lichts auf die gemusterte Schablone umfasst, und worin die Schablonenausrichtungsmarke eine Vielzahl von geätzten Linien umfasst, die als ein Beugungsgitter in Richtung des analysierenden Lichts wirken und worin die Schablonenausrichtungsmarke im wesentlichen transparent für das aktivierende Licht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat, worin das Substrat eine Substratausrichtungsmarke umfasst, worin die Schablonenausrichtungsmarke und die Substratausrichtungsmarke symmetrisch-geometrische Formen umfassen und worin die Einrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung der Ausrichtungsmarken eine Einrichtung zur Bestimmung des Mittelpunkts der Substrat- und Schablonenausrichtungsmarken und eine Einrichtung zum Vergleich des Orts des Mittelpunkts der Schablonenausrichtungsmarke mit dem Ort des Mittelpunkts der Substratausrichtungsmarke umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin das Substrat eine Substratausrichtungsmarke umfasst, worin die Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung für die Verschiebung des Substrats umfasst, so dass die Schablonenausrichtungsmarke im wesentlichen mit der Substratausrichtungsmarke ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin die Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung für die Veränderung des Winkels der gemusterten Schablone mit Bezug auf das Substrat umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin die Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung für die Veränderung der Dimensionen der gemusterten Schablone umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin die Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung für die Veränderung der Dimensionen der gemusterten Schablone umfasst, die eine Temperatureinrichtung zur Veränderung der Temperatur der gemusterten Schablone umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin die Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung für die Veränderung der Dimensionen der gemusterten Schablone zur Ausübung einer Druckkraft auf wenigstens einen Teil der gemusterten Schablone umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin die Einrichtung zur Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung für die Veränderung der Dimensionen der gemusterten Schablone zur Ausübung einer Streckungskraft auf wenigstens einen Teil der gemusterten Schablone umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Einstellung der Überlagerungsplatzierung der gemusterten Schablone und des Substrats umfasst, worin die Einrichtung zur Einstellung der Überlagerungsplatzierung eine Einrichtung zur Veränderung der Dimensionen der gemusterten Schablone durch Ausübung einer Kraft von wenigstens einem piezoelektrischen Antrieb, der mit der gemusterten Schablone verbunden ist, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für das Auftragen der durch aktivierendes Lichts aushärtbaren Flüssigkeit auf einen Abschnitt des Substrats die Abgabe der Flüssigkeit mit einem Flüssigkeitsspender umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für das Auftragen der durch aktivierendes Lichts aushärtbaren Flüssigkeit auf einen Teil des Substrats einen Flüssigkeitsspender für die Abgabe der Flüssigkeit umfasst und ferner eine Einrichtung für die Bewegung des Substrats mit Bezug auf den Flüssigkeitsspender während der Flüssigkeitsabgabe um ein vorgegebenes Muster zu erzeugen, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für das Auftragen der durch aktivierendes Lichts aushärtbaren Flüssigkeit auf einen Teil des Substrats einen Flüssigkeitsspender zur Abgabe der Flüssigkeit umfasst und ferner eine Einrichtung für die Bewegung des Substrats mit Bezug auf den Flüssigkeitsspender, während die Flüssigkeit abgegeben wird, um ein vorgegebenes Muster zu erzeugen, umfasst und worin das vorgegebene Muster ein Muster ist, das konfiguriert ist, um die Bildung von Luftblasen in der Flüssigkeit zu verhindern, wenn die gemusterte Schablone die Flüssigkeit berührt, wenn die gemusterte Schablone und das Substrat in einem Abstand voneinander positioniert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für das Auftragen der durch aktivierendes Lichts heilbaren Flüssigkeit auf einen Teil des Substrats einen Flüssigkeits spender zur Abgabe der Flüssigkeit umfasst, und ferner eine Einrichtung für die Bewegung des Substrats mit Bezug auf den Flüssigkeitsspender, während die Flüssigkeit abgegeben wird, um ein vorgegebenes Muster zu erzeugen, umfasst und worin das vorgegebene Flüssigkeitsmuster die Lücke in einer Fläche, die im wesentlichen gleich groß ist zu der Oberfläche der gemusterten Schablone, ausfüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Einrichtung zur Positionierung der gemusterten Schablone und des Substrats in einem Abstand zueinander umfasst: eine Einrichtung für das Positionieren der gemusterten Schablone über dem Substrat; und eine Einrichtung für das Bewegen der gemusterten Schablone in Richtung des Substrats bis ein gewünschter Abstand erreicht wird, worin die Flüssigkeit auf dem Substrat im wesentlichen die Lücke ausfüllt, wenn die gemusterte Schablone in Richtung des Substrats bewegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Vorrichtung eine Einrichtung für das Positionieren der gemusterten Schablone und des Substrats in einem Abstand zueinander umfaßt, um die gemusterte Schablone so zu dem Substrat positioniert, daß der Abstand weniger als ungefähr 200 nm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für das Positionieren der gemusterten Schablone und des Substrats in einem Abstand zueinander eine Einrichtung für das Positionieren der gemusterten Schablone in einer im wesentlichen parallelen Orientierung zu dem Substrat umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für das Trennen der gemusterten Schablone von der gehärteten Flüssigkeit umfasst: eine Einrichtung für das Bewegen der Schablone in einer im wesentlichen nicht parallelen Orientierung; und eine Einrichtung für das Bewegen der gemusterten Schablone weg von dem Substrat.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die gehärtete Flüssigkeit wenigstens einige Merkmale umfasst, die in der Größe kleiner als ungefähr 250 nm sind, nachdem die gemusterte Schablone von der gehärteten Flüssigkeit getrennt worden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin eine Einrichtung für die Positionierung der gemusterten Schablone und des Substrats in einem Abstand zueinander umfasst: eine Einrichtung für das Positionieren der gemusterten Schablone über dem Substrat, worin die gemusterte Schablone im wesentlichen nicht parallel zu dem Substrat ist; eine Einrichtung für das Bewegen der gemusterten Schablone zu dem Substrat, worin die gemusterte Schablone in einer im wesentlichen nicht parallelen Orientierung mit Bezug auf das Substrat ist, wenn die Schablone in Richtung dem Substrat bewegt wird, und eine Einrichtung für das Orientieren der gemusterten Schablone in einer im wesentlichen parallelen Orientierung zu dem Substrat, worin die gemusterte Schablone sich in einem gewünschten Abstand zu dem Substrat befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Bestimmung des Abstands zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, die ferner eine Einrichtung für die Bestimmung des Abstands zwischen der gemusterten Schablone und dem Substrat unter Verwendung eines lichtbasierten Messgeräts umfasst, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Lichtquelle zur Anwendung von Licht auf die Schablone und das Substrat, worin das Licht eine Vielzahl von Wellenlängen umfasst; eine Einrichtung zum Überwachen des Lichts, das von einer Oberfläche der Schablone und des Substrats reflektiert wird; und eine Einrichtung zur Bestimmung des Abstands zwischen der Schablone und dem Substrat auf der Basis des überwachten Lichts.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung für die Bestimmung eines Fehlersignals, worin das Fehlersignal dem Unterschied zwischen einem gewünschten Abstand zwischen der ersten Oberfläche der gemusterten Schablone und dem Substrat und einem bestimmten Abstand zwischen der ersten Oberfläche der gemusterten Schablone und dem Substrat entspricht; und eine Einrichtung für das Senden des Fehlersignals an wenigstens einen Antrieb, worin wenigstens ein Antrieb so konfiguriert ist, um die gemusterte Schablone und das Substrat in einem Abstand zueinander zu positionieren.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin das Substrat Silizium, Gallium, Germanium oder Indium umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin das Substrat ein dielektrisches Material umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin das Substrat Quarz, Saphir, Siliziumdioxid oder Polysilizium umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die gemusterte Schablone Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumgermaniumkohlenstoff, Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsenid, Epitaxialsilizium, Polysilizium, Gateoxid, Quarz oder eine Kombination davon umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die gemusterte Schablone Indiumzinnoxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die durch aktivierendes Licht härtbare Flüssigkeit eine durch ultraviolettes Licht härtbare Zusammensetzung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die durch aktivierendes Licht härtbare Flüssigkeitszusammensetzung ein Fotoresist-Material umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend: eine Einrichtung zur Ausbildung einer Transferschicht auf dem Substrat vor dem Auftragen der Flüssigkeit auf dem Substrat; und eine Einrichtung zum Ätzen der Transferschicht nach der Trennung der gemusterten Schablone von dem Substrat, worin das Ätzen der Transferschicht das Muster der Transferschicht einprägt.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin das Substrat wenigstens eine Schicht auf einer Oberfläche des Substrats umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin das Substrat wenigstens eine Schicht auf einer Oberfläche des Substrats umfasst; wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung für die Bestimmung einer Dicke wenigstens einer Schicht auf der Oberfläche des Substrats umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung für die Bestimmung des Abstands zwischen der Oberfläche der gemusterten Schablone und des Substrats bei drei oder mehr nicht-kolinearen Orten und eine Einrichtung für die Bestimmung, ob die erste Oberfläche der gemusterten Schablone und das Substrat im wesentlichen parallel sind, basierend auf den drei oder mehreren Abstandsbestimmungen.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung für die Bestimmung eines Fehlersignals, worin das Fehlersignal einer relativen Bewegung zwischen der ersten Oberfläche der gemusterten Schablone und des Substrats entspricht, das benötigt wird, um die erste Oberfläche der gemusterten Schablone und das Substrat in eine im wesentlichen parallele Konfiguration zu bringen.
Vorrichtung nach Anspruch 95, ferner umfassend eine Einrichtung für die Bestimmung eines Fehlersignals, worin das Fehlersignal einer relativen Bewegung zwischen der ersten Oberfläche der gemusterten Schablone und dem Substrat entspricht, das benötigt wird, um die erste Oberfläche der gemusterten Schablone und das Substrat in eine im wesentlichen parallele Konfiguration zu bringen; und die Einrichtung das Fehlersignal wenigstens an einen Antrieb sendet, worin wenigstens ein Antrieb so konfiguriert ist, um die relative Position der ersten Oberfläche der gemusterten Schablone und des Substrats einzustellen, um eine im wesentlichen parallele Konfiguration zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin wenigstens ein Teil des Körpers der Schablone Silizium, Siliziumdioxid, Siliziumgermaniumkohlenstoff, Galliumnitrid, Siliziumgermanium, Saphir, Galliumarsenid, Epitäxialsilizium, Polysilizium, Gateoxid, Quarz oder eine Kombination davon umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin wenigstens ein Teil des Körpers der Schablone SiO_x umfasst, wobei x kleiner als 2 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin wenigstens ein Teil des Körpers der Schablone Indiumzinnoxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und zweite Ausnehmungen mit einer zweiten Tiefe umfassen, worin die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Vielzahl der Ausnehmungen auf der ersten Oberfläche erste Ausnehmungen mit einer ersten Tiefe und wenigstens eine zweite Ausnehmung mit einer zweiten Tiefe umfassen, worin die zweite Tiefe größer ist als die erste Tiefe und worin die erste Tiefe kleiner ist als 250 nm.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin der Körper der Schablone ferner eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche umfasst, worin die zweite Oberfläche wenigstens eine Ausnehmung von einer bekannten Tiefe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Flüssigkeitsbeschränkungsstruktur in einem Teil des Körpers umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin wenigstens ein Teil der Vielzahl der Ausnehmungen der Schablone eine Breite umfasst, die in einer Richtung normal zu der ersten Oberfläche variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die erste Oberfläche der Schablone eine freie Oberflächenenergie, die bei 25°C gemessen wird, hat, die kleiner ist als ungefähr 50 Dynes/cm.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die erste Oberfläche der Schablone eine freie Oberflächenenergie, die bei 25°C gemessen wird, hat, die kleiner ist als ungefähr 20 Dynes/cm.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Ausrichtungsmarke SiO_x umfasst, wobei x kleiner als 2 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Ausrichtungsmarke SiO_x umfasst, wobei x ungefähr 1,5 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone eine Ebenheit von weniger als ungefähr 250 nm hat.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone eine Ebenheit von weniger als ungefähr 500 nm hat.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche umfasst, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Alkylsilan, Fluoralkylsilan oder Fluoralkyltrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche umfasst, worin die Oberflächenbehandlungsschicht ein Reaktionsprodukt aus Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorsilan mit Wasser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche umfasst, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 40 Dynes/cm reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Oberflächenbehandlungsschicht auf wenigstens einem Teil der ersten Oberfläche umfasst, worin die Oberflächenbehandlungsschicht die freie Oberflächenenergie der ersten Oberfläche, die bei 25°C gemessen wird, auf weniger als ungefähr 20 Dynes/cm reduziert.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Leerschablone umfasst, die mit dem Körper verbunden ist, worin die Leerschablone im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 95, worin die Schablone ferner eine Leerschablone umfasst, die an den Körper mit einem Bondmittel gebondet ist, worin die Leerschablone und das Bondmittel im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht sind.
Baustein, der mit der Vorrichtung nach Anspruch 95 hergestellt worden ist.
Baustein, um eine Prägelithographieschablone zu erhalten, umfassend: einen Körper, der eine Öffnung umfasst, worin die Öffnung so konfiguriert ist, um die Prägelithographieschablone aufzunehmen; eine Halteplatte, die mit dem Körper verbunden ist, worin die Halteplatte im wesentlichen transparent für aktivierendes Licht ist; und wenigstens einen Piezoantrieb, der mit dem Körper verbunden ist, so dass der Piezoantrieb eine physikalische Dimension der Prägelithographieschablone während der Benutzung verändert.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte die Öffnung in dem Körper in wenigstens einer Richtung überbrückt.
Baustein nach Anspruch 159, worin der Körper konfiguriert ist, um an einer Schablonenhalterung eines Prägelithographiesystems befestigt zu werden.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte Quarz umfasst.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte SiO₂ umfasst.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte Saphir umfasst.
Baustein nach Anspruch 159, der ferner eine Vielzahl von Piezoantrieben umfasst, die mit dem Körper verbunden sind, worin die Piezoantriebe konfiguriert sind, um eine Druckkraft auf eine Schablone auszuüben, die in der Öffnung angebracht ist.
Baustein nach Anspruch 159, worin wenigstens ein Piezoantrieb konfiguriert ist, um eine Druckkraft auf eine Schablone auszuüben, die in der Öffnung angebracht ist.
Baustein nach Anspruch 159, worin wenigstens ein Piezoantrieb konfiguriert ist, um eine Zugkraft auf eine Schablone auszuüben, die in der Öffnung angebracht ist.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte wenigstens eine Vakuumöffnung umfasst, die konfiguriert ist, um ein Vakuum auf eine Schablone auszuüben, das in dem Bauelement angebracht ist.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte wenigstens eine Vakuumöffnung umfasst, die konfiguriert ist, um ein Vakuum an eine Schnittstelle zwischen der Halteplatte und dem Körper anzulegen.
Baustein nach Anspruch 159, worin der Körper wenigstens eine Vakuumöffnung umfasst, die konfiguriert ist, um ein Vakuum an eine Schablone anzulegen, die in dem Baustein angebracht ist.
Baustein nach Anspruch 159, worin die Halteplatte konfiguriert ist, um die Deformierung einer Schablone zu verhindern, die in dem Baustein angebracht ist infolge der Kräfte, die in einem Prägelithographieprozess vorhanden sind.
Baustein nach Anspruch 159, ferner umfassend wenigstens einen Spiegel, der mit einer Oberfläche des Körpers auf der Innenseite der Öffnung verbunden ist.
Baustein nach Anspruch 159, ferner umfassend eine reflektierende Ummantelung auf wenigstens einer Oberfläche des Körpers, worin wenigstens eine Oberfläche in Richtung der Innenseite der Öffnung ausgerichtet ist.