TWI426018B - 壓印微影 - Google Patents

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TWI426018B
TWI426018B TW099130365A TW99130365A TWI426018B TW I426018 B TWI426018 B TW I426018B TW 099130365 A TW099130365 A TW 099130365A TW 99130365 A TW99130365 A TW 99130365A TW I426018 B TWI426018 B TW I426018B
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Asml Netherlands Bv
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Description

壓印微影
本發明係關於一種壓印微影。
在微影中，一直需要減小在微影圖案中特徵之大小，以便增加在給定基板區域上特徵之密度。在光微影中，針對更小特徵之推進已導致諸如浸潤微影及極紫外線(EUV)微影之技術的發展，然而，該等技術係成本相當高的。
已得到日益增加之關注的針對更小特徵(例如，奈米大小之特徵或亞微米大小之特徵)之成本潛在較低之途徑為所謂的壓印微影，其通常涉及使用「印模」(通常被稱為壓印模板或壓印微影模板)以將圖案轉印至基板上。壓印微影之優點在於：特徵之解析度不受(例如)輻射源之發射波長或投影系統之數值孔徑限制。取而代之，解析度主要係限於壓印模板上之圖案密度。
壓印微影涉及將可壓印介質圖案化於待圖案化之基板之表面上。圖案化可涉及將壓印模板之經圖案化表面與可壓印介質層聚集在一起(例如，將壓印模板移動朝向可壓印介質，或將可壓印介質移動朝向壓印模板，或將壓印模板移動朝向可壓印介質及將可壓印介質移動朝向壓印模板)，使得可壓印介質流動至經圖案化表面之凹座中且係藉由經圖案化表面上之突起物推開。凹座界定壓印模板之經圖案化表面之圖案特徵。通常，當將經圖案化表面與可壓印介質聚集在一起時，可壓印介質係可流動的。在圖案化可壓印介質之後，(例如)藉由使用光化輻射來照明可壓印介質而使可壓印介質適當地達到不可流動或冷凍狀態(亦即，固定狀態)。接著分離壓印模板之經圖案化表面與經圖案化可壓印介質。通常，接著進一步處理基板及經圖案化可壓印介質，以便圖案化或進一步圖案化基板。通常，以小滴之形式將可壓印介質提供於待圖案化之基板之表面上，但或者，可使用旋塗或其類似者來提供可壓印介質。
微影通常涉及將若干圖案施加至一基板上，該等圖案彼此堆疊，使得其共同形成諸如一積體電路之一器件。每一圖案與一先前提供之圖案之對準為一重要考慮事項。若圖案彼此未足夠準確地對準，則此情形可導致(例如)未進行層之間的一或多個電連接。此情形又可引起該器件不起作用。因此，一種微影裝置通常包括一對準裝置，該對準裝置意欲使每一新圖案與一先前提供之圖案對準。
需要(例如)提供一種優於先前技術的新穎且具創造性之壓印微影對準裝置及方法。
根據一態樣，提供一種使用一壓印模板上之一第一對準光柵及一基板上之一第一對準光柵來判定該壓印模板與該基板之間的一偏移的方法，該方法包含：將該第一壓印模板對準光柵與該第一基板對準光柵足夠靠近地聚集在一起，使得其形成一複合光柵；將一對準輻射光束引導於該複合光柵處，同時調變該壓印模板與該基板之一相對位置；偵測自該複合光柵所反射之對準輻射之一屬性；及藉由分析由該壓印模板與該基板之該相對位置之該調變引起的該經偵測屬性之調變來判定該偏移。
根據一態樣，提供一種壓印微影裝置，其包含：一基板台，其經組態以固持一基板；一壓印模板固持器，其經組態以固持一壓印模板；一偵測器，其經組態以偵測自該壓印模板及該基板所反射之對準輻射之一屬性；及一致動器，其經組態以調變該基板台與該壓印模板固持器之一相對位置。
將參看附圖來描述本發明之特定實施例。
圖1a及圖1b中示意性地描繪針對壓印微影之兩種已知方法之實例。
圖1a展示所謂的熱壓印微影(或熱壓)之實例。在一典型熱壓印程序中，將模板14壓印至已澆鑄於基板12之表面上的熱固性或熱塑性可壓印介質15中。可壓印介質可為(例如)樹脂。可(例如)將可壓印介質旋塗及烘烤至基板表面上，或如在所說明之實例中，將可壓印介質旋塗及烘烤至平坦化與轉印層12'上。當使用熱固性聚合物樹脂時，將樹脂加熱至一溫度，使得在樹脂與模板接觸後，樹脂隨即可充分地流動以流動至界定於模板上之圖案特徵中。接著增加樹脂之溫度以熱固化(交聯)樹脂，使得其凝固且不可逆地採用所要圖案。接著可移除模板且冷卻經圖案化樹脂。在使用熱塑性聚合物樹脂層之熱壓印微影中，加熱熱塑性樹脂，使得其緊接地在與模板進行壓印之前處於可自由流動狀態。可能有必要將熱塑性樹脂加熱至顯著地高於樹脂之玻璃轉移溫度的溫度。將模板按壓至可流動樹脂中，且接著將樹脂冷卻至低於其玻璃轉移溫度，其中模板處於適當位置以硬化圖案。此後，移除模板。該圖案將由自可壓印介質之殘餘層起伏的特徵組成，接著可藉由適當蝕刻程序來移除該殘餘層以僅留下該等圖案特徵。用於熱壓印微影程序中之熱塑性聚合物樹脂之實例為聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸苄酯)或聚(甲基丙烯酸環己酯)。對於關於熱壓印之更多資訊，見(例如)美國專利第4,731,155號及美國專利第5,772,905號。
圖1b展示UV壓印微影之實例，其涉及使用透明模板及作為可壓印介質之UV可固化液體(此處為了便利起見而使用術語「UV」，但應將其解釋為包括用於固化該可壓印介質之任何適當光化輻射)。UV可固化液體之黏性通常低於用於熱壓印微影中之熱固性樹脂及熱塑性樹脂之黏性，且因此，UV可固化液體可更快速地移動以填充模板圖案特徵。以類似於圖1b之程序的方式將石英模板16施加至UV可固化樹脂17。然而，代替使用如在熱壓印中之熱或溫度循環，藉由以UV輻射來固化可壓印介質而冷凍圖案，UV輻射係通過石英模板而施加至可壓印介質上。此後，移除模板。該圖案將由自可壓印介質之殘餘層起伏的特徵組成，接著可藉由適當蝕刻程序來移除該殘餘層以僅留下該等圖案特徵。經由UV壓印微影而圖案化基板之特定方式為所謂的步進快閃式壓印微影(step and flash imprint lithography,SFIL)，其可用來以類似於通常在IC製造中所使用之光學步進器的方式按小步進來圖案化基板。對於關於UV壓印之更多資訊，見(例如)美國專利申請公開案第2004-0124566號、美國專利第6,334,960號、PCT專利申請公開案第WO 02/067055號，及J. Haisma之名為「Mold-assisted nanolithography: A process for reliable pattern replication」(J. Vac. Sci. Technol. B14(6)，1996年11月/12月)之文章。
以上壓印技術之組合係可能的。見(例如)美國專利申請公開案第2005-0274693號，其提及加熱可壓印介質與UV固化可壓印介質之組合。
圖2示意性地展示根據本發明之一實施例的壓印微影裝置。該裝置包含經組態以固持基板20之基板台WT，及經組態以固持壓印模板21之壓印模板固持器1。自上方觀察，基板20與壓印模板21被分離地展示。基板20及壓印模板21在此視圖中被放大，壓印模板21已比基板20更多地被放大。將基板20劃分成複數個目標部分C。該壓印模板包括一經圖案化區域25及複數個對準標記24。
基板台WT連接至***件PW，***件PW經組態以移動基板台WT，使得基板20之目標部分C與壓印模板21對準。使用諸如干涉計之量測器件IF來監控基板台WT之位置。
光化輻射源之輸出端2位於壓印模板上方。輸出端2經組態以引導光化輻射(例如，UV輻射)通過壓印模板固持器1及壓印模板21，使得光化輻射入射於提供於基板20上之可壓印介質上。光束***器3提供於輸出端2與壓印模板固持器1之間。光束***器3對於藉由輸出端2發射之光化輻射係實質上透明的。光束***器3可被固持於(例如)框架4中，框架4具有敞開面且藉此允許輻射傳遞通過框架4。
對準輻射源之輸出端5位於光束***器3之一側，且在第二光束***器9下方。對準輻射輸出端5經組態以提供非光化輻射(例如，可見光輻射)光束，其係藉由第二光束***器9及光束***器3引導朝向壓印模板21及基板20。偵測器6經定位成鄰近於第二光束***器9之一側。偵測器6經組態以接收自基板20及壓印模板21所反射之對準輻射(經反射輻射係經由光束***器3而反射且傳遞通過第二光束***器9)。第一鎖定偵測器7及第二鎖定偵測器8連接至偵測器6之輸出端。
圖3a以橫截面示意性地展示基板20之部分及壓印模板21之部分。壓印模板21位於基板20上方，且可壓印介質22提供於壓印模板21與基板20之間。壓印模板具備將壓印至可壓印介質22中之圖案(圖中未繪示)。可壓印介質22將接著藉由曝光至光化輻射而固化，藉此在基板20上提供圖案。
需要對準壓印模板21與基板20。此情形將有助於確保壓印至基板20上之圖案與先前壓印至該基板上之一或多個圖案對準。
基板20具備對準標記23，對準標記23包含在x方向上延伸之繞射光柵。此對準標記在下文中被稱作基板對準光柵23。壓印模板21具備對準標記24，對準標記24亦包含在x方向上延伸之繞射光柵。此對準標記在下文中被稱作壓印模板對準光柵24。基板對準光柵23及壓印模板對準光柵24均具有恆定光柵週期。基板對準光柵23及壓印模板對準光柵24均具有相同光柵週期P。壓印模板對準光柵24相對於基板對準光柵23偏移一量x s (亦即，在此實例中，壓印模板相對於基板未對準x s )。
在圖3a中展示笛卡爾(Cartesian)座標，以便促進該圖之解釋。笛卡爾座標遵循微影慣例，其中x方向及y方向係在基板之平面中，且z方向垂直於基板之平面。笛卡爾座標不意欲暗示基板或壓印模板必須具有任何特定定向。
為了達成基板20與壓印模板21之對準，將對準輻射光束A引導朝向對準光柵23、24。對準輻射光束A係由非光化輻射形成，且因此不會引起可壓印介質22之固化。如圖2所示，對準輻射光束A係藉由對準輻射輸出端5產生。
基板20之位置在x方向上被調變一量ΔX，如圖3a所指示。在將對準輻射光束A引導朝向對準光柵23、24時，發生藉由調變基板台WT之位置達成的基板位置之調變。
使用圖2所示之偵測器6來偵測自對準光柵23、24所反射之輻射(0階反射輻射)之強度。藉由壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23反射之輻射之強度取決於壓印模板對準光柵24與基板對準光柵23相對於彼此之位置。壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23可被視為共同形成複合光柵。術語「複合光柵」可被解釋為意謂如下兩個光柵：該兩個光柵經組態成使得藉由該等光柵中之一者繞射之輻射的相當大的部分入射於另一光柵上。藉由複合光柵反射之輻射之量取決於壓印模板對準光柵24與基板對準光柵23對準之程度。
對準光柵23、24之間距可與對準輻射光束之波長大致相同，且結果，控管藉由複合光柵之輻射反射的物理學係複雜的。為了輔助對本發明之一實施例的直觀理解，下文為基於幾何光學之簡化解釋：除了壓印模板對準光柵24之反射線以外，基板對準光柵23之反射線亦將使對準輻射A反射朝向偵測器6。藉由基板對準光柵23及壓印模板對準光柵24反射之輻射之量將取決於基板對準光柵23與壓印模板對準光柵24對準之程度。若壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23經定位成使得該基板對準光柵之線位於該壓印模板對準光柵之線的正下方，則幾乎無對準輻射光束A將自該基板對準光柵被反射。此係因為在壓印模板對準光柵24之反射線之間傳遞的對準輻射A將不入射於基板對準光柵23之反射線上，而是將在該等線之間傳遞，而無顯著比例之輻射被反射。在相反的極端情況下，若基板對準光柵23經定位成使得其與壓印模板對準光柵24異相(亦即，使得該基板對準光柵之線位於該壓印模板對準光柵之間隙下方)，則在壓印模板對準光柵24之線之間傳遞的對準輻射A將入射於基板對準光柵23之線上。因此，相當大的量之對準輻射A將藉由基板對準光柵23反射。
控管藉由壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23形成之複合光柵之對準輻射反射的物理學比上文所描述的物理學更複雜。然而，效應係相同的，即，自複合光柵所反射之輻射之量取決於基板對準光柵23與壓印模板對準光柵24對準之程度。
偵測器6(見圖2)經定位成使得其接收自藉由壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23形成之複合光柵向後反射之0階輻射。偵測器6偵測0階反射輻射之強度。0階反射輻射之強度將在x方向上以週期P週期性地變化(週期P對應於壓印模板對準光柵24與基板對準光柵23之間距)。
向後反射之0階輻射之強度可表達為：
其中I 0 為0階向後反射強度之強度，x s 為壓印模板對準光柵24與基板對準光柵23之間的偏移(亦即，對準誤差)，且P 為該壓印模板對準光柵與該基板對準光柵之間距。A 1 、A 2 、A 3 ......A n 為取決於對準光柵之屬性、可壓印介質22及基板之屬性、模板與基板之間在z方向上之距離以及對準輻射之波長及偏光的常數。
可假定對準光柵為具有小間距之弱繞射光柵，且因此，可忽略方程式(1)之較高階項。方程式(1)則近似為：
由於如上文所解釋，A 0 及A 1 之值取決於各種屬性，故不能假定其具有特定值。舉例而言，可在基板20之處理期間修改基板對準光柵23之深度，且此情形可改變A 0 及A 1 之值。因此，A 0 及A 1 之值係未知的。因此，0階向後反射強度之強度之單次量測不足以判定壓印模板對準光柵24與基板對準光柵23之間的偏移x s 。
在x方向上基板20之位置之調變允許判定偏移x s 。該調變可為使用頻率Ω 及振幅ΔX 之正弦調變。由於正弦調變，將0階向後反射強度之強度修改成：
此方程式可表達為傅立葉級數(Fourier series)。傅立葉級數之前三項為：
其中J 1,2 為第一類貝塞爾函數(Bessel function of the first kind)。可使用自偵測器6接收輸出之第一鎖定偵測器7來量測第一諧波項之振幅。類似地，可使用第二鎖定偵測器8來量測第二諧波項之振幅。第一諧波之振幅B 1 及第二諧波之振幅B 2 分別被給定為：
一旦已使用鎖定偵測器來量測振幅B 1 及B 2 ，隨即存在兩個未知數：A 1 及x s 。由於存在兩個方程式(5a、5b)，故可判定偏移x s 。
若2πΔX /P =2.63，則解法變得尤其簡單。藉由相對於對準光柵23、24之間距P 選擇用於正弦調變之適當振幅ΔX ，可滿足此條件。當2πΔX /P =2.63時，則J 1 =J 2 =0.46(此為貝塞爾函數之屬性)。此情形得到以下表達式：
偏移x s 則被給定為：
藉由調變在x方向上基板之位置、量測所得向後反射對準輻射之第一諧波及第二諧波之振幅，且執行方程式(7)之計算，可判定壓印模板21相對於基板20之偏移x s 。
一旦已判定偏移x s ，隨即可在x方向上移動壓印模板21，以便將偏移x s 減小至零。圖3b中展示此情形，其中偏移x s 為零，且壓印模板21與基板20在x方向上相對於彼此對準。
在以上數學處理中，假定對準光柵為具有小間距之弱繞射光柵，使得可忽略方程式(1)之較高階項。然而，沒有必要進行此假定。若未進行該假定，則在方程式(4)中存在更多貝塞爾函數項，且偏移x s 之計算更複雜。然而，可使用已知技術來執行此更複雜之計算。
儘管上文所提及之特定解法利用使得2πΔX /P =2.63之調變振幅ΔX ，但可使用其他調變振幅。偏移x s 之所得計算更複雜，但可使用已知技術加以執行。
如上文所提及，使用鎖定偵測器7、8來量測第一諧波之振幅B 1 及第二諧波之振幅B 2 。鎖定偵測技術本身為低雜訊的。因此，可使用極佳信雜比來判定振幅B 1 及B 2 。
可使用不同於鎖定偵測器之偵測裝置來量測第一諧波之B 1 及第二諧波之B 2 (包括使用其他偵測技術)。
對準光柵23、24可(例如)具有光柵間距P =500奈米。正弦調變之振幅ΔX 可為210奈米(此情形滿足上文所提及之條件2πΔX /P =2.63)。對準輻射光束A可(例如)具有633奈米之波長。
對準光柵23、24可(例如)具有選自300奈米至2000奈米之範圍的光柵間距。對準輻射光束A可(例如)具有選自400奈米至1100奈米之範圍的波長。光柵之間距應足夠長，使得非零繞射階在壓印模板對準光柵24與基板對準光柵23之間傳播(考量對準輻射光束之波長及可壓印介質之折射率)。舉例而言，若可壓印介質之折射率為n=1.5，且對準輻射光束之波長為400奈米，則間距應為267奈米或更大(400/1.5=267奈米)。
正弦運動之振幅可(例如)選自50奈米至1000奈米之範圍。
可使用對準輻射之一個以上波長。對準輻射之不同波長可在偵測器6處提供強度調變之不同強度(例如，由基板對準光柵23之深度在基板之間的變化引起，該變化係歸因於基板處理)。在使用一個以上波長的情況下，可(例如)選擇提供最強偵測強度之波長作為用以判定偏移x s 之波長。
可依序產生不同波長(例如，藉由將可調諧輻射源調諧成不同所要波長)，或並行地產生不同波長。若並行地產生不同波長，則可在偵測器處使用波長解多工器(例如，光譜儀)來區分波長。
該對準方法相對於在應用該方法時引起之不準確性係相對能容忍的。舉例而言，調變之振幅中之小誤差將導致經量測偏移x s 中之小的按比例調整誤差。可使按比例調整誤差小於或等於10%，或甚至小於或等於1%。因此，有可能(例如)以1奈米之誤差或0.1奈米之誤差來判定10奈米之經量測偏移。
如上文進一步所提及，基板之位置之調變ΔX可為正弦的。若調變(例如)不為完全正弦波，或若經偵測輻射強度之變化不為完全餘弦，則此情形將引起經量測偏移x s 中之按比例調整誤差。可藉由使用反覆對準方案來處理按比例調整誤差。舉例而言，可發生10%之按比例調整誤差。此情形將引起10奈米之偏移x s 被量測為11奈米之偏移。可藉由將基板移動10奈米來校正經量測的10奈米之偏移。將存在1奈米之殘餘誤差，亦即，1奈米之偏移。此殘餘誤差亦將以10%之按比例調整誤差加以量測，亦即，被量測為0.9奈米之偏移。殘餘誤差則將為0.1奈米。
在所描述之實施例中，已假定為零之偏移x s 對應於基板20相對於壓印模板21之所要位置。然而，在一些情況下，基板20相對於壓印模板21之所要位置可對應於非零偏移x s 。
圖4用圖解法展示壓印模板之位置之調變如何影響向後反射之0階強度之強度。圖4之頂部處的長曲線展示在未施加調變時將看見之強度I0 。可看出，當壓印模板與基板之間的偏移x s 為零時，則向後反射強度I0 處於最大值。隨著偏移x s 移動遠離零(在正x方向或負x方向上)，向後反射輻射之強度I0 作為該偏移之餘弦函數而減小。在一些情況下，當偏移x s 為零時，向後反射強度I0 可處於最小值而非最大值(此情形為上文進一步所給出的基於幾何光學之簡化解釋中的情形)。對於零偏移x s ，向後反射強度I0 是處於最小值或是處於最大值將取決於A1 之正負號(見方程式1)。此情形可取決於諸如對準輻射之波長及壓印模板與基板之間的分離度的參數。
圖4之底部示意性地展示施加至基板20之正弦調變ΔX 。針對三個不同偏移xs 展示正弦調變ΔX ，該等調變被展示為ΔX 1 、ΔX 2 及ΔX 3 。調變ΔX 1 、ΔX 2 及ΔX 3 始於圖4之底部且向上移動。
在第一實例中，壓印模板與基板之間的偏移x s 為零。正弦調變ΔX 1 引起圖4之右上隅角中所展示的經調變強度I 01 (在圖4中，此調變自左至右移動)。自圖4可看出，由於在強度曲線I 0 之最大值處施加調變，故所得經調變強度I 01 具有為正弦調變ΔX 1 之頻率之兩倍的頻率。
在第二實例中，偏移為負x值。正弦調變ΔX 2 引起圖4之右上隅角中所展示的經調變強度I 02 。經調變強度I 02 具有與正弦調變ΔX 2 之頻率相同的頻率。
在第三實例中，偏移為正x值。正弦調變ΔX 3 引起圖4之右上隅角中所展示的經調變強度I 03 。自圖4可看出，經調變強度I 03 具有與正弦調變ΔX 3 之頻率相同的頻率。然而，該經調變強度具有與第二實例之經調變強度I 0 之相位相反的相位。
圖4示範使用如下曲線：可使用藉由偵測器6偵測之經調變強度之第一諧波之振幅與第二諧波之振幅的比較來判定偏移x s 。此情形亦係藉由方程式(7)示範。
以上實例已描述如何判定在x方向上之偏移。為了判定在y方向上之偏移，可使用在y方向上延伸之對準光柵，連同在y方向上施加之調變。
圖5a示意性地展示自上方觀察之壓印模板21，其具備在x方向上延伸之四個對準光柵24a至24d及在y方向上延伸之四個對準光柵24e至24h。該等對準光柵經提供成鄰近於壓印模板之經圖案化區域25之隅角。對應配置之對準光柵可提供於基板(圖中未繪示)上。壓印模板可以上文所描述之方式在x方向及y方向兩者上對準於基板。
對準光柵可提供於與圖5a所示之位置不同的位置處。可提供四個以上或四個以下對準光柵。一或多個對準光柵可提供於經圖案化區域內。
可以上文所描述之方式使用對準輻射光束來判定給定壓印模板對準光柵(例如，24a)相對於基板對準光柵之偏移。一旦已進行此判定，隨即可將對準輻射光束引導朝向不同壓印模板對準光柵(例如，24b)，且可判定該壓印模板對準光柵相對於關聯基板對準光柵之偏移。可重複此過程，直至已判定壓印模板對準光柵24a至24h中之每一者相對於關聯基板對準光柵之偏移為止。可接著基於該等偏移來計算壓印模板21相對於基板之對準位置。
在一實施例中，可並行地判定複數個壓印模板對準光柵相對於關聯基板對準光柵之偏移。可(例如)藉由提供複數個對準輻射源5及關聯偵測器6來達成此判定。在一實施例中，可判定兩個壓印模板對準光柵之偏移，在該判定之後，判定兩個不同壓印模板對準光柵之偏移，等等。在一實施例中，可並行地判定所有壓印模板對準光柵之偏移。
原則上，有可能使用在x方向上延伸之單一壓印模板對準光柵24a及在y方向上延伸之單一壓印模板對準光柵24e來判定壓印模板21相對於基板之對準位置。然而，此配置將不允許判定基板之定向(例如，基板之旋轉)、不允許判定基板之按比例調整(例如，歸因於熱膨脹)，等等。在壓印模板之每一隅角處提供用於每一量測方向之壓印模板對準光柵24a至24h允許判定基板定向、按比例調整，等等。
可提供任何數目個壓印模板對準標記。
儘管將該等對準光柵描述為在x方向及y方向上延伸，但該等對準光柵可在任何方向上延伸。
在以上實例中，調變已平行於對準光柵之方向。然而，調變可相對於對準光柵成一角度。調變可(例如)在實質上平行於基板之表面的任何方向上。調變可(例如)在實質上平行於基板台之表面的任何方向上。調變可(例如)在實質上平行於壓印模板之最下表面的任何方向上。相對於調變方向，對準光柵之定向可使得對準光柵引起向後反射對準輻射之可量測調變。
圖5b示意性地展示自上方觀察之壓印模板21，其具備對準光柵之一替代配置。四個對準光柵28a至28d在方向x=y上延伸，且四個對準光柵28e至28h在方向x=-y上延伸。對應配置之對準光柵可提供於基板(圖中未繪示)上。
可在x方向上調變基板之位置，如藉由雙頭箭頭ΔX所展示。由於光柵相對於調變方向成45°之角度，故可將調變之振幅增加倍，以便滿足上文進一步所提及之條件2πΔX /P =2.63。該調變可(例如)具有300奈米之振幅。
第一壓印模板對準光柵28a及關聯基板對準光柵之位置之量測將判定在方向x=y上壓印模板相對於基板之偏移。鄰近壓印模板對準光柵28a及關聯基板對準光柵之位置之量測將判定在方向x=-y上壓印模板相對於基板之偏移。因此，在兩個橫向方向上判定壓印模板相對於基板之偏移。在僅於一個方向(在此實例中為x方向)上調變基板時達成此判定。
可使用在單一方向上之調變來判定基板相對於壓印模板之對準位置。或者，可使用在兩個方向上之調變來判定基板相對於壓印模板之對準位置。
若光柵相對於調變方向成不同角度而延伸，則可選擇調變之振幅，使得滿足條件2πΔX /P =2.63，其中ΔL 為調變之振幅，且P 為在調變方向上所量測的壓印模板對準光柵之間距。
對準光柵可平行於調變方向而延伸，或相對於調變方向成一角度而延伸。當使用一對準光柵來判定偏移時，藉由該對準光柵相對於調變方向對向之角度不為90°(但當使用一不同對準光柵來判定偏移時，該角度可為90°)。
對準光柵可在橫向方向上延伸。對準光柵可在不為橫向之方向上延伸。
如上文所提及，可藉由將對準輻射光束引導朝向給定壓印模板對準光柵來量測該壓印模板對準光柵相對於關聯基板對準光柵之偏移。參看圖2，可(例如)藉由第二光束***器9引導對準輻射光束，第二光束***器9可具有可調整定向。可藉由控制器(圖中未說明)控制第二光束***器9之定向。可使用任何其他適當裝置以將對準輻射光束引導朝向不同壓印模板對準光柵。
在一配置中，藉由不同輻射源產生之分離對準輻射光束可用於每一壓印模板對準光柵。
為了避免藉由對準光柵之邊緣產生非想要諧波，對準輻射光束之橫截面大小可足夠小，使得其完全落在每一壓印模板對準光柵內。
每一對準光柵可(例如)量測80微米×80微米，或40微米×40微米，或可具有某一其他適當大小。對準輻射光束可(例如)具有20微米至30微米之橫截面大小，或某一其他適當橫截面大小。
藉由對準光柵佔據的壓印模板(及基板)上之區域可小於藉由用於其他對準方法之對準光柵佔據之區域。舉例而言，藉由對準光柵佔據之區域可小於在針對每一偏移量測需要多個對準光柵之情況下的區域。藉由對準光柵佔據之區域可小於在針對每一偏移量測需要習知光學微影裝置中所見之類型之線性掃描移動之情況下的區域。在此內容背景中，線性掃描移動意欲意謂使一對準輻射光點遍及一繞射光柵之許多線進行掃描。本發明之實施例不需要線性掃描移動，且因此，對準光柵可佔據壓印模板(及基板)上之較少區域。因此，更多區域可用於圖案特徵。
如上文所提及，可藉由調變基板台WT之位置來達成基板之位置之調變。可(例如)使用壓電致動器來調變基板台WT之位置。壓電致動器可(例如)連接於***件PW與基板台WT之間。或者，可調變***件PW自身之位置。
基板台WT可(例如)安裝於一諧振撓曲載物台上，該諧振撓曲載物台可用以調變該基板台之位置。諧振撓曲載物台為懸吊於撓曲彈簧上之移動質量。由於諧振撓曲載物台為質量彈簧系統，故其具有良好界定之諧振頻率，在該諧振頻率下，可使用相對較低之機械驅動能量來驅動諧振撓曲載物台。諧振撓曲載物台可(例如)經組態成使得其具有對應於所要調變頻率之諧振頻率。
在一配置中，代替調變基板之位置，或除了調變基板之位置以外，亦可調變壓印模板21之位置。可藉由(例如)使用壓電致動器來調變壓印模板固持器1之位置而達成此調變。
調變之頻率可(例如)選自10赫茲至1千赫茲之範圍。調變之頻率可(例如)取決於所調變之裝置質量(例如，與較小質量相比較，可在較低頻率下調變較大質量)。
儘管在以上實例中將調變描述為正弦的，但可使用其他調變。舉例而言，可使用鋸齒形調變、方形波調變，或任何其他調變。可修改偏移xs 之計算，以便考量所使用之調變形式。舉例而言，第三諧波及可能額外諧波可包括於該計算中。
壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23應具有一間距，該間距足夠大以允許非零繞射階在該等光柵之間傳播(在此內容背景中，術語「非零繞射階」指代不同於零階之繞射階)。若間距過小，則藉由壓印模板對準光柵24形成之非零繞射階將落在基板對準光柵23外部。
壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23可包括某種再分段(sub-segmentation)。不包括再分段之光柵由交替線及空間組成(例如，如圖3所示)。包括再分段之光柵可包括提供於每一線內及/或每一空間內之週期性圖案。
在上述實施例中，壓印模板對準光柵24及基板對準光柵23具有相同間距。然而，壓印模板對準光柵及基板對準光柵可具有不同間距。舉例而言，壓印模板對準光柵之間距可為基板對準光柵之間距的兩倍、三倍或n倍(其中n為整數)。在一替代實例中，基板對準光柵之間距可為壓印模板對準光柵之間距的兩倍、三倍或n倍(其中n為整數)。
間隙「Z」在圖3中被標記於壓印模板21之最下表面與基板20之最上表面之間。儘管間隙Z填充有可壓印介質22，但取而代之，其可僅含有氣體(例如，若該可壓印介質未提供於對準光柵之間，而是僅提供於經圖案化區域25下方(見圖5))間隙Z之大小可使得藉由壓印模板對準光柵24透射之對準輻射開始發散，但發散對準輻射完全(或大部分)落在基板對準光柵23上。間隙之大小可藉由壓印微影之態樣(諸如所存在的可壓印介質22之量)規定。間隙Z可在1微米至2微米之範圍內。間隙可為若干微米。間隙可小於1微米，且可小於100奈米。舉例而言，間隙可在10奈米與20奈米之間。
基板(或壓印模板)相對於壓印模板(或基板)之初始對準(粗略對準)應在藉由對準光柵23、24提供之俘獲範圍內。術語「俘獲範圍」意欲意謂自對準位置之未對準的範圍，遍及該範圍，可使用對準光柵來達成對準。本發明之一實施例的俘獲範圍小於對準光柵之間距。俘獲範圍為對準光柵23、24之間距的大約四分之一。俘獲範圍與光柵間距之間的此連結可影響所使用之光柵間距。較小光柵間距可能需要粗略對準之較高準確性，以便確保粗略對準在該俘獲範圍內對準該等對準光柵。
可提供具有不同間距之對準光柵。可使用具有粗略間距之對準光柵來提供粗略對準，且可使用具有精細間距之對準光柵來提供精細對準。
由於壓印模板21與可壓印介質22接觸，故基板之調變將引起摩擦力出現於該壓印模板與該可壓印介質之間。此情形將引起能量傳送至可壓印介質中。可選擇施加調變之時間週期及調變之頻率，使得傳送至可壓印介質中之能量之量充分小，使得其不會引起可壓印介質之非想要修改發生。
在一實例中，可假定摩擦力為20毫牛頓。調變之頻率可為100赫茲，且施加調變之時間週期可為1秒。調變之振幅可為300奈米。此情形提供100次調變，藉此給出大約4×300奈米×100=0.12毫米之行進路徑長度。此情形給出歸因於摩擦的為0.12毫米×20毫牛頓=2.4微焦耳之能量。此能量可足夠小，使得其不會引起可壓印介質之非想要修改發生。該能量可足夠小，使得其不會引起基板或壓印模板之形狀歸因於由摩擦引起之加熱而改變。
該對準方法不需要解析對準光柵之個別線。因此，可使光學儀器之數值孔徑保持相對較小，例如，在0.1至0.2之範圍內。此情形允許設計佔據小體積之光學儀器。此外，對準裝置可使用相對較低成本之光學儀器，且因此可比一些其他對準裝置便宜。
本發明之上述實施例係基於0階向後反射輻射之強度調變之偵測。然而，可量測不同於強度之屬性。舉例而言，可量測0階向後反射輻射之偏光狀態之調變(光柵之間的未對準可改變向後反射輻射之偏光狀態)。可(例如)使用橢圓對稱或旋光測定(polarimetry)方法或任何其他適當方法來量測輻射之偏光狀態。
強度及偏光為可藉由本發明之實施例偵測的向後反射輻射之屬性之實例。
本發明之實施例可偵測向後反射輻射之非零階。在針對給定繞射階「n」進行此偵測的情況下，偵測一對繞射階「n」及「-n」(而非僅偵測單一繞射階「n」)。進行此偵測係因為偽相移可存在於經偵測之向後反射輻射中，該相移係由基板之處理引起，其可能已引起基板對準光柵變得不對稱。偽相移針對「n」階及「-n」階將具有相反正負號，且因此，可藉由比較經偵測之「n」階及「-n」階而自經偵測信號加以移除。為了偵測「n」階及「-n」階，可使用一對偵測器替換偵測器6(見圖2)。
壓印模板可壓印基板之目標部分(如圖2所示)。在此情況下，一旦已壓印基板之經壓印部分，隨即自基板之經壓印部分移除壓印模板，且使用壓印模板來壓印基板之不同部分。重複此過程，直至已壓印基板之所有所要部分為止。對準光柵可提供於基板之每一目標部分處，以便允許壓印模板根據需要對準於每一目標部分。
一個以上壓印模板可提供於微影裝置中。舉例而言，可在第二壓印模板下方可壓印介質之固化發生的同時判定第一壓印模板相對於基板之對準位置。在此情況下，可調變第一壓印模板而非調變基板，以避免損壞正藉由第二壓印模板壓印之圖案。
在提供一個以上壓印模板的情況下，可分離地(例如，依序)判定每一壓印模板之對準位置。或者，可共同判定每一壓印模板之對準位置。
在以上實施例中，單一壓印模板、單一壓印模板固持器、單一基板固持器及單一基板提供於單一腔室中。在其他實施例中，一個以上壓印模板、一個以上壓印模板固持器、一個以上基板固持器及/或一個以上基板可提供於一或多個腔室中，以便更有效或更快速地(例如，並行地)進行壓印。舉例而言，在一實施例中，提供一種包括複數個(例如，2個、3個或4個)基板固持器之裝置。在一實施例中，提供一種包括複數個(例如，2個、3個或4個)壓印模板配置之裝置。在一實施例中，提供一種經組態以使用每個基板固持器一個壓印模板固持器配置之裝置。在一實施例中，提供一種經組態以使用每個基板固持器一個以上模板固持器配置之裝置。在一實施例中，提供一種包括複數個(例如，2個、3個或4個)可壓印介質施配器之裝置。在一實施例中，提供一種經組態以使用每個基板固持器一個可壓印介質施配器之裝置。在一實施例中，提供一種經組態以使用每個壓印模板配置一個可壓印介質施配器之裝置。在一實施例中，在提供一種包括複數個基板固持器之裝置的情況下，該等基板固持器可共用該裝置中之功能性。舉例而言，該等基板固持器可共用一基板處置器、一基板卡匣、一氣體供應系統(例如，以在壓印期間產生氦氣環境)、一可壓印介質施配器，及/或一輻射源(用於固化可壓印介質)。在一實施例中，兩個或兩個以上基板固持器(例如，3個或4個基板固持器)共用該裝置之一或多個功能性(例如，1個、2個、3個、4個或5個功能性)。在一實施例中，在所有基板固持器之間共用該裝置之一或多個功能性(例如，1個、2個、3個、4個或5個功能性)。
儘管本發明之所描述實施例使用UV壓印微影，但本發明可使用其他形式之壓印微影，諸如熱壓印微影。
儘管壓印模板已被描述為在基板上方，但壓印模板及基板可具有任何定向(例如，基板可在壓印模板上方)。
本發明之實施例提供於以下有編號之條款中：
1.一種使用一壓印模板上之一第一對準光柵及一基板上之一第一對準光柵來判定該壓印模板與該基板之間的一偏移的方法，該方法包含：將該第一壓印模板對準光柵與該第一基板對準光柵足夠靠近地聚集在一起，使得其形成一複合光柵；將一對準輻射光束引導於該複合光柵處，同時調變該壓印模板與該基板之一相對位置；偵測自該複合光柵所反射之對準輻射之一屬性；及藉由分析由該壓印模板與該基板之該相對位置之該調變引起的該經偵測屬性之調變來判定該偏移。
2.如條款1之方法，其中該對準輻射之該經偵測屬性為該對準輻射之強度。
3.如條款1之方法，其中該對準輻射之該經偵測屬性為該對準輻射之一偏光狀態。
4.如前述條款中任一項之方法，其中所偵測之該經反射對準輻射為0階向後反射對準輻射。
5.如前述條款中任一項之方法，其中分析該經偵測屬性之調變包含分析該經調變之經偵測屬性的第一諧波及第二諧波。
6.如前述條款中任一項之方法，其中該第一壓印模板對準光柵在平行於該壓印模板與該基板之該相對位置之調變方向的一方向上延伸。
7.如條款1至5中任一項之方法，其中該第一壓印模板對準光柵在相對於該壓印模板與該基板之該相對位置之該調變方向成一角度的一方向上延伸。
8.如前述條款中任一項之方法，其中該相對位置調變之振幅位於50奈米至1000奈米之一範圍內。
9.如前述條款中任一項之方法，其中該相對位置調變具有位於10赫茲至1千赫茲之一範圍內的一頻率。
10.如前述條款中任一項之方法，其中該第一壓印模板對準光柵之間距及該第一基板對準光柵之間距位於300奈米至2000奈米之範圍內。
11.如前述條款中任一項之方法，其中該相對位置調變係由該基板之位置之調變引起。
12.如前述條款中任一項之方法，其中該相對位置調變為正弦的。
13.如條款12之方法，其中該相對位置調變滿足條件2πΔL /P =2.63，其中ΔL 為該相對位置調變之該振幅，且P 為在該相對位置調變之該方向上所量測的該第一壓印模板對準光柵之該間距。
14.如前述條款中任一項之方法，針對一第二壓印模板對準光柵及一第二基板對準光柵重複該方法，以便判定一第二偏移，該方法進一步包含：使用該第一偏移及該第二偏移來達成該基板與該壓印模板之一對準。
15.如條款14之方法，其中同時執行用於該第一壓印模板對準光柵及該第一基板對準光柵之該方法與用於該第二壓印模板對準光柵及該第二基板對準光柵之該方法。
16.如條款14或15之方法，其中該第一壓印模板對準光柵及該第二壓印模板對準光柵在橫向方向上延伸。
17.如條款14至16中任一項之方法，其中在判定該第一偏移及該第二偏移期間在單一方向上調變該壓印模板與該基板之該相對位置。
18.一種壓印微影裝置，其包含：一基板台，其經組態以固持一基板；一壓印模板固持器，其經組態以固持一壓印模板；一偵測器，其經組態以偵測自該壓印模板及該基板所反射之對準輻射之一屬性；及一致動器，其經組態以調變該基板台與該壓印模板固持器之一相對位置。
19.如條款18之裝置，其中該偵測器經組態以量測該對準輻射之強度。
20.如條款18之裝置，其中該偵測器經組態以量測該對準輻射之一偏光狀態。
21.如條款18至20中任一項之裝置，其進一步包含一鎖定偵測器，該鎖定偵測器經組態以監控該經偵測之對準輻射屬性之一調變諧波。
22.如條款18至21中任一項之裝置，其中該致動器經組態以將該基板台與該壓印模板之該相對位置調變位於50奈米至1000奈米之範圍內的一距離。
1．．．壓印模板固持器
2．．．光化輻射源之輸出端
3．．．光束***器
4．．．框架
5．．．對準輻射源之輸出端
6．．．偵測器
7．．．第一鎖定偵測器
8．．．第二鎖定偵測器
9．．．第二光束***器
12．．．基板
12'．．．平坦化與轉印層
14．．．模板
15．．．熱固性或熱塑性可壓印介質
16．．．石英模板
17．．．UV可固化樹脂
20．．．基板
21．．．壓印模板
22．．．可壓印介質
23．．．對準標記/基板對準光柵
24．．．對準標記/壓印模板對準光柵
24a．．．壓印模板對準光柵
24b．．．壓印模板對準光柵
24c．．．壓印模板對準光柵
24d．．．壓印模板對準光柵
24e．．．壓印模板對準光柵
24f．．．壓印模板對準光柵
24g．．．壓印模板對準光柵
24h．．．壓印模板對準光柵
25．．．經圖案化區域
28a．．．壓印模板對準光柵
28b．．．壓印模板對準光柵
28c．．．壓印模板對準光柵
28d．．．壓印模板對準光柵
28e．．．壓印模板對準光柵
28f．．．壓印模板對準光柵
28g．．．壓印模板對準光柵
28h．．．壓印模板對準光柵
A．．．對準輻射光束
C．．．目標部分
IF．．．量測器件
PW．．．***件
WT．．．基板台
圖1a及圖1b分別示意性地展示熱壓印及UV壓印之實例；
圖2示意性地展示根據本發明之一實施例的壓印微影裝置；
圖3(包含圖3a及圖3b)示意性地展示根據本發明之一實施例的壓印模板與基板之間的偏移的判定；
圖4為說明本發明之一實施例之操作的圖解；及
圖5(包含圖5a及圖5b)示意性地展示根據本發明之一實施例的兩個壓印模板。
20．．．基板
21．．．壓印模板
22．．．可壓印介質
23．．．對準標記/基板對準光柵
24．．．對準標記/壓印模板對準光柵
A．．．對準輻射光束

Claims (15)

  1. 一種使用一壓印模板(imprint template)上之一第一對準光柵(grating)及一基板上之一第一對準光柵來判定該壓印模板與該基板之間的一偏移的方法，該方法包含：將該第一壓印模板對準光柵與該第一基板對準光柵足夠靠近地聚集在一起，使得其形成一複合光柵；將一對準輻射光束引導於該複合光柵處，並振盪(oscillate)該壓印模板與該基板之一相對位置；偵測自該複合光柵所反射之對準輻射之一屬性；及藉由分析由該壓印模板與該基板之該相對位置之該振盪引起的該經偵測屬性之振盪來判定該偏移。
  2. 如請求項1之方法，其中該對準輻射之該經偵測屬性為該對準輻射之強度。
  3. 如請求項1之方法，其中該對準輻射之該經偵測屬性為該對準輻射之一偏光狀態。
  4. 如前述請求項中任一項之方法，其中所偵測之該經反射對準輻射為0階向後反射對準輻射。
  5. 2或3之方法，其中分析該經偵測屬性之振盪包含分析該經振盪之經偵測屬性的第一諧波及第二諧波。
  6. 2或3之方法，其中該第一壓印模板對準光柵在平行於該壓印模板與該基板之該相對位置之振盪方向的一方向上延伸。
  7. 2或3之方法，其中該第一壓印模板對準光 柵在相對於該壓印模板與該基板之該相對位置之該振盪方向成一角度的一方向上延伸。
  8. 2或3之方法，其中該相對位置振盪之振幅位於50奈米至1000奈米之一範圍內。
  9. 2或3之方法，其中該相對位置振盪為正弦的。
  10. 如請求項9之方法，其中該相對位置振盪滿足條件2π△L /P =2.63，其中△L 為該相對位置振盪之該振幅，且P 為在該相對位置振盪之該方向上所量測的該第一壓印模板對準光柵之間距。
  11. 2或3之方法，針對一第二壓印模板對準光柵及一第二基板對準光柵重複該方法，以便判定一第二偏移，該方法進一步包含：使用該第一偏移及該第二偏移來達成該基板與該壓印模板之一對準。
  12. 如請求項11之方法，其中同時執行用於該第一壓印模板對準光柵及該第一基板對準光柵之該方法與用於該第二壓印模板對準光柵及該第二基板對準光柵之該方法。
  13. 如請求項11之方法，其中該第一壓印模板對準光柵及該第二壓印模板對準光柵在橫向方向上延伸。
  14. 如請求項11之方法，其中在判定該第一偏移及該第二偏移期間在單一方向上振盪該壓印模板與該基板之該相對位置。
  15. 一種壓印微影裝置，其包含：一基板台，其經組態以固持一基板； 一壓印模板固持器，其經組態以固持一壓印模板；一偵測器，其經組態以偵測自該壓印模板及該基板所反射之對準輻射之一屬性；及一致動器，其經組態以振盪該基板台與該壓印模板固持器之一相對位置。
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