專利名稱：散射對齊法在平版壓印中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平版壓印的方法和系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及微米和納米尺度平版壓印工藝的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前多數(shù)微電子器件是用光學(xué)平版印刷術(shù)制造的。但是，人們相信這些方法在分辨率上正在接近極限。亞微米尺度的平版印刷已經(jīng)成為微電子工業(yè)的關(guān)鍵工藝。生產(chǎn)商利用亞微米平版印刷技術(shù)可以滿足呼聲日高的對芯片電路小型化和密集化的要求?？梢灶A(yù)期，微電子工業(yè)所追求的結(jié)構(gòu)將小至50nm左右，甚至更小。此外，納米平版印刷在光電子和磁性存儲領(lǐng)域的應(yīng)用也浮出水面。例如，光子晶體和億萬字節(jié)/平方英寸的高密度印花磁性存儲器需要尺度小于100nm的平版印刷技術(shù)。
為制造尺寸小于50nm的結(jié)構(gòu)，光學(xué)平版印刷技術(shù)可能要利用波長非常短的光(例如，約13.2nm)。在這種短波長下，許多普通的材料不再透光，因而成像系統(tǒng)通常要用復(fù)雜的反光器件制造。此外，要在這些波長下獲得具有足夠輸出強度的光源很困難。這種系統(tǒng)的設(shè)備和工藝極其復(fù)雜，在費用上是一大障礙。人們還確信，高分辨率電子束平版印刷技術(shù)雖然非常精確，但速度太慢，無法付諸大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。
人們已經(jīng)對幾種平版壓印技術(shù)進行了探索，以適用于低成本大規(guī)模生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高分辨率成圖的照相平版印刷技術(shù)。各種平版壓印技術(shù)比較相似，它們都用具有一定形貌的模板在基底膜上復(fù)制表面浮雕圖案。一種平版壓印的形式是眾所周知的熱浮雕法。
熱浮雕技術(shù)面臨若干挑戰(zhàn)1)壓印浮雕結(jié)構(gòu)通常需要100MPa以上的壓力；2)溫度必須高于聚合物膜的Tg；3)(基底膜中的)圖案限于隔離溝或類似于重復(fù)的線和間隔的密集結(jié)構(gòu)。熱浮雕不適合印刷分立的突起結(jié)構(gòu)，如線和點，這是因為基底膜溫度升高形成的高粘性液體需要極高的壓力和極長的時間才能大批移動，從而形成分立結(jié)構(gòu)。這種圖案依賴性使熱浮雕技術(shù)失去吸引力。另外，高溫、高壓、熱膨脹和材料變形對逐層對齊到器件生產(chǎn)所需精度構(gòu)成嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)。圖案對不齊會給應(yīng)用帶來問題，如存儲應(yīng)用中帶有圖案的磁性介質(zhì)。讀寫頭對印花介質(zhì)比特的尋址非常困難，除非圖案位置偏差能夠保持最小。
發(fā)明概述在一種實施方式中，印花層這樣形成，即在印花模板的存在下，固化基底上可通過激發(fā)光固化的液體。印花模板位于基底上的預(yù)定部分。一般地，基底的預(yù)定部分包含預(yù)先形成圖案的區(qū)域。模板與基底借助它們上面的對齊標(biāo)記對齊。
在一種實施方式中，印花模板與基底隔開一定距離。印花模板包含一個對齊標(biāo)記。模板對齊標(biāo)記包括一個衍射光柵，它與對應(yīng)的基底對齊標(biāo)記相匹配。本體上裝有散射對齊系統(tǒng)，用該系統(tǒng)可以分析模板衍射光柵與基底衍射光柵的對齊情況。用光以基本上垂直于基底平面的角度照射模板對齊標(biāo)記和基底對齊標(biāo)記，可以完成對齊操作。測定模板和基底對齊標(biāo)記上反射的非零級光，所述光測定包括分析多個波長的光強度。對在不同波長下讀取的光強度值求平均，以此確定平均對齊誤差。平均對齊誤差可用來調(diào)整模板相對于基底的位置，然后再形成印花層。
在另一種實施方式中，印花模板與基底隔開一定距離。印花模板包含一個對齊標(biāo)記。模板對齊標(biāo)記包括一個衍射光柵，它與對應(yīng)的基底對齊標(biāo)記相匹配。用兩個光束以基本上不垂直于基底平面的角度照射模板對齊標(biāo)記和基底對齊標(biāo)記，可以完成對齊操作。測定模板和基底對齊標(biāo)記上反射的零級光，光測定值包括分析多個波長的光強度。對在多個波長下讀取的光強度值求平均，以此確定平均對齊誤差。平均對齊誤差可用來調(diào)整模板相對于基底的位置，然后再形成印花層。
在另一種實施方式中，印花模板與基底隔開一定距離。印花模板包含一個對齊標(biāo)記。模板對齊標(biāo)記包括一個衍射光柵，它與對應(yīng)的基底對齊標(biāo)記相匹配。用兩束入射光以基本上不垂直于基底平面的角度照射模板對齊標(biāo)記和基底對齊標(biāo)記，可以完成對齊操作。測定模板和基底對齊標(biāo)記上反射的非0級的光，光測定值包括分析多個波長的光強度。對在不同波長下讀取的光強度值求平均，以此確定平均對齊誤差。平均對齊誤差可用來調(diào)整模板相對于基底的位置，然后再形成印花層。
附圖簡述結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述后，將能更好地理解本發(fā)明的其他目標(biāo)和優(yōu)點

圖1所示為平版壓印系統(tǒng)的一種實施方式；圖2所示為平版壓印系統(tǒng)的外殼；圖3所示為平版壓印系統(tǒng)上配備的平版壓印頭的一種實施方式；圖4所示為壓印頭的透視圖；圖5所示為壓印頭的分解圖；圖6所示為第一彎曲件的透視圖；圖7所示為第二彎曲件的透視圖；圖8所示為第一和第二彎曲件結(jié)合在一起的透視圖；圖9所示為壓印頭預(yù)校正系統(tǒng)上配備的精細(xì)定向系統(tǒng)的透視圖；圖10所示為預(yù)校正系統(tǒng)的剖面圖；圖11所示為彎曲系統(tǒng)的示意圖；圖12所示為平版壓印系統(tǒng)的運動臺和壓印頭的透視圖；圖13所示為液體給料系統(tǒng)的示意圖；圖14所示為壓印頭的透視圖，壓印頭上連有光源和照相機；圖15和16所示為液滴與一部分模板之間的界面的側(cè)視圖；圖17所示為模板的第一種實施方式的剖面圖，該模板將液體限制在模板周緣；圖18所示為模板的第二種實施方式的剖面圖，該模板將液體限制在模板周緣；圖19A-D所示為模板與基底上的液體接觸的一系列步驟的剖面圖；圖20A-B分別是含有許多圖案區(qū)和邊界的模板的頂視圖和剖面圖；圖21所示為與壓印頭的預(yù)校正系統(tǒng)相連的剛性模板支撐系統(tǒng)的透視圖；圖22所示為與X-Y運動系統(tǒng)相連的壓印頭；圖23A-F所示為陰模平版壓印工藝的剖面圖；圖24A-D所示為帶有轉(zhuǎn)移層的陰模平版壓印工藝的剖面圖；圖25A-D所示為陽模平版壓印工藝的剖面圖；圖26A-C所示為帶有轉(zhuǎn)移層的陰模平版壓印工藝的剖面圖；圖27A-D所示為陽模和陰模組合平版壓印工藝的剖面圖28所示為裝在模板和基底上的光學(xué)對齊測定裝置的示意圖；圖29所示為確定模板與基底對齊情況的示意圖，它利用對齊標(biāo)記依次進行觀察和再聚焦；圖30所示為確定模板與基底對齊情況的示意圖，它利用對齊標(biāo)記和偏振濾光片；圖31所示為由偏振線形成的對齊標(biāo)記的頂視圖；圖32A-C所示為施涂在基底上的可固化液體圖案的頂視圖；圖33A-C所示為固化后從基底上取下模板的示意圖；圖34所示為電場平版印刷基底上的模板的實施方式；圖35A-D所示為利用與模板接觸形成納米結(jié)構(gòu)的工藝的第一種實施方式；圖36A-C所示為不與模板接觸形成納米結(jié)構(gòu)的工藝的第一種實施方式；圖37A-B所示為包含位于非傳導(dǎo)基底上的連續(xù)印花傳導(dǎo)層的模板；圖38所示為含有基底傾斜模塊的運動臺；圖39所示為包含精細(xì)定向系統(tǒng)的運動臺；圖40所示為基底載體的示意圖；圖41所示為平版壓印系統(tǒng)的示意圖，它包含位于基底載體下方的壓印頭；圖42所示為模板和基底的運動角度；圖43所示為基于干涉儀的定位探測器的示意圖；圖44所示為基于干涉儀的定位探測器的透視圖；圖45所示為印花模板的剖面圖，該模板包含由邊界圍起的對齊標(biāo)記；圖46A-D所示為離軸對齊方法的示意圖；圖47A-E所示為θ對齊法的俯視圖；圖48A所示為含有衍射光柵的對齊靶的頂視圖；圖48B所示為衍射光柵的剖面圖；圖48C所示為含有衍射光柵的對齊靶的頂視圖，衍生光柵具有不同的間隔；圖49所示為散射系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于分析多波長N級散射光；圖50所示為散射系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于分析通過光學(xué)元件的多波長N級衍射光；圖51所示為散射系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于分析非垂直角的零級散射光；
圖52所示為散射系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于分析通過光學(xué)元件的非垂直角的零級散射光；圖53所示為散射系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于分析通過光纖系統(tǒng)的非垂直角的零級散射光；圖54所示為散射系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)用于分析通過光纖系統(tǒng)的非垂直角的N級散射光。
盡管本發(fā)明可具有各種改進形式和替代形式，附圖仍通過實例的方式示出了一些具體實施方式
，并在下面進行詳細(xì)敘述。但應(yīng)當(dāng)理解，這里的附圖和詳述無意將本發(fā)明限制在所介紹的特定形式上，相反，本發(fā)明覆蓋所有的改進形式、等價形式和替代形式，只要它們符合本發(fā)明附屬權(quán)利要求所確定的主旨和范圍。
發(fā)明詳述這里所述實施方式總體上涉及生產(chǎn)小型器件的系統(tǒng)、裝置和相關(guān)工藝。更具體地，這里所述實施方式涉及平版壓印的系統(tǒng)、裝置和相關(guān)工藝。例如，這些實施方式可用于在基底，如半導(dǎo)體晶片上壓印小于100nm的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，這些實施方式也可用于生產(chǎn)其他類型的器件，包括但不限于用來存儲數(shù)據(jù)的印花磁介質(zhì)、微型光學(xué)器件、微電機系統(tǒng)、生物測試器件、化學(xué)測試和反應(yīng)器件以及X-射線光學(xué)器件。
平版壓印工藝采用含有圖像作為表面形貌的模板，在基底上復(fù)制高分辨率(小于50nm)圖像。平版壓印可在微電子器件、光學(xué)器件、MEMS、光電子器件、用于存儲的印花磁介質(zhì)等的生產(chǎn)中用來在基底上形成圖案。在制備三維結(jié)構(gòu)如微小透鏡和T-門結(jié)構(gòu)時，平版壓印技術(shù)優(yōu)于光學(xué)平版印刷技術(shù)。平版壓印系統(tǒng)的組件要適當(dāng)加工，以適應(yīng)重復(fù)操作的工藝，其中平版印刷系統(tǒng)包含模板、基底、液體和其他任何能夠影響系統(tǒng)物理性質(zhì)的材料，所述物理性質(zhì)包括但不限于表面能、界面能、Hamacker常數(shù)、范德華力、粘度、密度、不透明度等。
平版壓印的方法和系統(tǒng)在Willson等題為“Step and Flash ImprintLithography”的美國專利6334960中有過討論，該專利在此引為參考。平版壓印的其他方法和系統(tǒng)還見述于登記于2001年7月17日題為“Method and Systemof Automatic Fluid Dispensing for Imprint Lithography Processes”的美國專利申請09/908455；登記于2001年7月16日題為“High Resolution Overlay AlignmentMethods and Systems for Imprint Lithography”的美國專利申請09/907512；登記于2001年8月1日題為“Methods for High Precision Gap Orientation SensingBetween a Transparent Template and Substrate for Imprint Lithograph”的美國專利申請09/920341；登記于2001年8月21日題為“Flexure Based Macro MotionTransaction Stage”的美國專利申請09/934,248；登記于2001年10月27日題為“High Precision Orientation Alignment and Gap Control Stages for ImprintLithography Processes”的美國專利申請09/698317；Voison登記于2001年10月12日題為“Template Design for Room Temperature，Low Pressure Micro-andNano-Imprint Lithography”的美國專利09/976681；登記于2002年5月1日題為“Methods ofManufacturing a Lithography Template”的美國專利10/136188；Willson等登記于2001年5月16日題為“Methods and System for FabricatingNanoscale Patterns in Light Curable Compositions Using an Electric Field”的美國專利申請；以上所有專利在此均引為參考。其他方法和系統(tǒng)見述于以下出版物，它們均參考引用于此“Design of Orientation Stages for Step and Flash ImprintLithography”，B.J.Choi.，S.Johnson，M.Colburn，S.V.Sreenivasan，C.G.Willson，將發(fā)表于J.of Precision Engeering；“Large area high density quantizedmagnetic disks fabricated using nanoimprint lithography”，W.Wu，B.Cui，X.Y.Sun，W.Zhang，L.Zhuang and S.Y.Chou.，J.Vac Sci Technol B 16(6)3825-3829，Nov-Dec 1998；“Lithographically-induced Self-assembly of Periodic PolymerMicropillar Arrays”，S.Y.Chou，L.Zhuang，J Vac Sci Tech B 17(6)，3197-3202，1999和“Large Area Domain Alignment in Block Copolymer Thin Films UsingElectric Fields”，P.Mansky，J.DeRouchey，J.Mays，M.Pitsikalis，T.Morkved，H.Jaeger and T.Russell，Macromolecules 13，4399(1998)。
圖1所示為平版壓印系統(tǒng)3900的一種實施方式。系統(tǒng)3900包含壓印頭3100。壓印頭3100安裝在壓印頭支架3910上。壓印頭3100的結(jié)構(gòu)適合安放印花模板3700。印花模板3700包含許多凹陷部位，它們形成了要壓印到基底上的特征圖案。壓印頭3100或運動臺3600的結(jié)構(gòu)還適合在使用中讓印花模板3700相對于要壓印的基底來回移動。系統(tǒng)3900還包含運動臺3600。運動臺3600安裝在運動臺承載板3920上。運動臺3600的結(jié)構(gòu)適合安放基底，并使基底相對于運動臺承載板3920基本上水平運動。系統(tǒng)3900還包含與壓印頭3100相連的光固化系統(tǒng)3500。激發(fā)光系統(tǒng)3500的結(jié)構(gòu)適合產(chǎn)生固化光，讓所產(chǎn)生的固化光通過與壓印頭3100相連的印花模板3700。固化光包括波長合適、能夠固化可聚合液體的光。固化光包括紫外光、可見光、紅外光、X-射線和電子束。
壓印頭支架3910通過橋連支架3930連接到運動臺承載板3920。以這種方式，壓印頭支架3910、運動臺承載板3920和橋連支架3930在此統(tǒng)稱為系統(tǒng)“體”。該系統(tǒng)體的部件由熱穩(wěn)定材料制成。熱穩(wěn)定材料的熱膨脹系數(shù)在室溫(如25℃)小于約10ppm/℃。在一些實施方式中，結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)小于約10ppm/℃，或小于1ppm/℃。這樣的材料的例子包括碳化硅，一些鐵合金，包括但不限于一些鋼和鎳的合金(如以INVAR商品名購得的合金)，和一些鋼、鎳和鈷的合金(如以SUPER INVAR商品名購得的合金)。這樣材料的另外的例子包括但不限于ZERODUR陶瓷。運動臺承載板3920和橋連支架3930連接到支架臺3940。支架臺3940對系統(tǒng)3900的部件提供無振動支撐。支架臺3940將系統(tǒng)3900與環(huán)境振動(如由于操作，其他機器等)隔開。運動臺和振動隔開支架臺都可從Nw\ewport Corporation of Irvine，California購得。##這里所用“X軸”是指穿過兩橋連支架3930之間的軸，這里所用“Y軸”是指與X軸正交的軸。這里所用“X-Y平面”是指由X軸和Y軸所確定的平面。這里所用“Z軸”是指從運動臺承載板3920到壓印頭支架3910之間的軸，它正交于X-Y平面。一般地，壓印過程涉及基底或壓印頭沿著X-Y平面移動，直到基底相對于印花模板到達合適的位置。模板或運動臺沿著Z軸移動時，印花模板將到達與基底表面上放置的液體相接觸的位置。
系統(tǒng)3900可置于圖2所示外殼3960中。外殼3960包裹平版壓印系統(tǒng)3900，對平版印刷組件提供熱屏障和空氣屏障。外殼3960包含可移動入口面板3962，當(dāng)面板移動到“開”的位置時，可接觸壓印頭和運動臺，如圖2所示。當(dāng)處于“關(guān)”的位置時，系統(tǒng)3900的組件至少部分與環(huán)境隔開。入口面板3962還可用作隔熱屏障，減少房間溫度的變化對外殼3960中組件溫度的影響。外殼3960包含控溫系統(tǒng)?？販叵到y(tǒng)是用來控制外殼3960中組件溫度的。在一種實施方式中，控溫系統(tǒng)可防止外殼3960中的溫度波動超過約1℃。在某些實施方式中，控溫系統(tǒng)可防止溫度波動超過約0.1℃。在一種實施方式中，可用自動調(diào)溫器或其他測溫裝置結(jié)合一個或多個風(fēng)扇來維持外殼3960中的溫度基本恒定。
外殼3960上也可以配置各種用戶界面。計算機控制的用戶界面3964可安裝在外殼3960上。用戶界面3964可顯示操作參數(shù)、診斷信息、工作進度和其他與所包容的壓印系統(tǒng)3900的功能有關(guān)的信息。用戶界面3964還可接收操作指令，改變系統(tǒng)3900的操作參數(shù)。外殼3960上還可配一個臺面3966。操作者可在平版壓印過程中利用臺面3966放基底、模板和其他設(shè)備。在某些實施方式中，臺面3966可包含一個或多個凹槽3967，用來盛放基底(例如用來放半導(dǎo)體晶片的圓形凹槽)。臺面3966還可包含一個或多個盛放模板的凹槽3968。
還可以包含其他組件，具體取決于平版壓印系統(tǒng)要完成的工藝。例如，對于半導(dǎo)體加工，包含但不限于自動晶片裝填器、自動模板裝填器和盒式裝填器界面(均未示出)的設(shè)備可配在平版壓印系統(tǒng)3900上。
圖3所示為壓印頭3100的局部實施方式。壓印頭3100包含預(yù)校正系統(tǒng)3109和與預(yù)校正系統(tǒng)相連的精細(xì)定向系統(tǒng)3111。模板支架3130與精細(xì)定向系統(tǒng)3111相連。模板支架3130可支撐模板3700，并將它連接到精細(xì)定向系統(tǒng)3111上。
參見圖4，圓盤形彎曲環(huán)3124構(gòu)成預(yù)校正系統(tǒng)3109的一部分，它與壓印頭外殼3120相連。壓印頭外殼3120連接到帶有導(dǎo)桿3112a、3112b的中間框架3114上。在一種實施方式中，可使用三個導(dǎo)桿(背部導(dǎo)桿在圖4中看不見)支撐外殼3120。通過中間框架3114連接到相應(yīng)的導(dǎo)桿3112a、3112b上的滑塊3116a、3116b用來幫助外殼3120上下移動。圓盤形基板3122連接到外殼3120的底部?；?122可連接到彎曲環(huán)3124上。彎曲環(huán)3124支撐精細(xì)定向系統(tǒng)組件，所示系統(tǒng)組件包含第一彎曲件3126和第二彎曲件3128。彎曲件3126和3128的操作與結(jié)構(gòu)將在下面詳加討論。
圖5所示為壓印頭3700的分解圖。如圖5所示，促動器3134a、3134b和3134c固定在外殼3120中，并連接到基板3122和彎曲環(huán)3124上。在操作中，促動器3134a、3134b和3134c的運動控制著彎曲環(huán)3124的運動。促動器3134a、3134b和3134c的運動可用于粗預(yù)校正。在某些實施方式中，促動器3134a、3134b和3134c可沿外殼3120等間距分布。促動器3134a、3134b、3134c和彎曲環(huán)3124共同構(gòu)成預(yù)校正系統(tǒng)。促動器3134a、3134b和3134c可讓彎曲環(huán)3124沿Z軸平移，從而精確控制間隙。
壓印頭3100還包含可對模板3700進行精確定向控制的機制，使模板與基底表面之間的方向正確對齊，并且它們之間的間隙保持均勻。在一種實施方式中，分別用第一和第二彎曲件3126和3128實現(xiàn)對齊和控制間隙。
圖6和7分別為第一和第二彎曲件3126和3128的實施方式的更詳細(xì)情況。如圖6所示，第一彎曲件3126包含許多與對應(yīng)的剛性體3164和3166相連的彎曲接頭3160。彎曲接頭3160可帶有凹口，使剛性體3164和3166繞著中樞軸運動，所述中樞軸位于彎曲接頭最薄的剖面上。彎曲接頭3160和剛性體3164一起形成臂3172，而另一個接頭3160和剛性體3166一起形成臂3174。臂3172和3174與第一彎曲框架3170相連，并且延伸出去。第一彎曲框架3170有一個孔3182，它可讓固化光(例如紫外光)通過第一彎曲件3126。在所示實施方式中，四個彎曲接頭3160讓第一彎曲框架3170繞著第一定向軸3180運動。但應(yīng)當(dāng)理解，實現(xiàn)所需控制采用的彎曲接頭可多可少。第一彎曲件3126通過第一彎曲框架3170與第二彎曲件3128連接，如圖8所示。第一彎曲件3126還包含兩個連接件3184和3186。連接件3184和3186有兩個孔，使連接件可用任何合適的緊固件連接到彎曲環(huán)3124上。連接件3184和3186通過圖中所示臂3172和3174連接到第一彎曲框架3170上。
第二彎曲件3128包含一對臂3202和3204，它們從第二彎曲框架3206伸出來，如圖7所示。彎曲接頭3162和剛性體3208一起構(gòu)成臂3202，而另一個彎曲接頭3162和剛性體3210一起構(gòu)成臂3204。彎曲接頭3162帶有凹口，使剛性體3210和3204繞著中樞軸運動，所述中樞軸位于彎曲接頭最薄的剖面上。臂3202和3204與模板載體3130相連，并且延伸出去。模板載體3130可承載至少一部分印花模板。模板載體3130也有一個孔3212，它可讓固化光(例如紫外光)通過第二彎曲件3128。在所示實施方式中，四個彎曲接頭3162可讓模板載體3130繞著第二定向軸3200運動。但應(yīng)當(dāng)理解，實現(xiàn)所需控制采用的彎曲接頭可多可少。第二彎曲件3128還包含托架3220和3222。托架3220和3222包含孔，使得托架可固定到第一彎曲件3126的某些位置上。
在一種實施方式中，第一彎曲件3126和第二彎曲件3128如圖8所示連接起來，形成精細(xì)定向部件3111。托架3220和3222連接到第一彎曲框架3170上，這樣第一彎曲件3126的第一定向軸3180和第二彎曲件3128的第二定向軸3200基本上彼此正交。在這種結(jié)構(gòu)下，第一定向軸3180和第二定向軸3200在中樞點3252上相交，所述中樞點大約位于模板載體3130中印花模板3700的中央?yún)^(qū)域。第一和第二彎曲件連接后，在使用中可對印花模板3700進行精確對位和控制間隙。雖然第一和第二彎曲件在圖中是分離的元件，但應(yīng)當(dāng)理解，第一和第二彎曲件可由一單個機加工成的部件形成，其中彎曲件集成在一起。彎曲件3126和3128通過表面結(jié)合連接在一起，因而印花模板3700只繞著中樞點3252運動，而基本上沒有“擺動”和其他運動，這些運動在平版壓印中會破壞壓印特征。精細(xì)定向部分使模板表面上的橫向運動可忽略不計，使垂直于模板表面的扭曲運動可忽略不計，因為彎曲接頭的高結(jié)構(gòu)剛度有選擇地受到約束。使用上述彎曲件的另一個優(yōu)點是，它們不會產(chǎn)生過多微粒，特別是與摩擦接頭相比。這給平版壓印過程帶來了好處，因為微粒會中斷這種過程。
圖9所示為與預(yù)校正系統(tǒng)相連的組裝精細(xì)定向系統(tǒng)。印花模板3700位于模板載體3130里面，該模板載體是第二彎曲件3128的一部分。第二彎曲件3128與第一彎曲件3126相連，并基本上與之正交。第一彎曲件3124通過連接件3186和3184與彎曲環(huán)3124相連。彎曲環(huán)3124與基板3122相連，如上所述。
圖10所示為預(yù)校正系統(tǒng)從剖面3260看去的剖面圖。如圖10所示，彎曲環(huán)3124通過促動器3134與基板3122相連。促動器3134包含與力探測器3135相連的端部3270，所述探測器與彎曲環(huán)3124接觸。在使用中，促動器3134推動端部3270相對于彎曲環(huán)3124來回運動。端部3270向著彎曲環(huán)3124的運動會引起彎曲環(huán)變形，使精細(xì)定向系統(tǒng)沿著Z軸向基底平移。端部3270遠離彎曲環(huán)移動時，彎曲環(huán)可回復(fù)到其初始形狀，并且在操作過程中使精細(xì)定向臺遠離基底移動。
在典型的壓印工藝中，模板位于與精細(xì)定向系統(tǒng)相連的模板夾上，如前面各圖所示。使模板與基底表面上的液體接觸。在模板愈來愈靠近基底的過程中，壓縮基底上的液體，使液體對模板產(chǎn)生阻力。該阻力通過精細(xì)定向系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到彎曲環(huán)3124上，如圖9和10所示。施加在彎曲環(huán)3124上的阻力又轉(zhuǎn)移到促動器3134上。施加在促動器3134上的阻力可用力傳感器3135測定。力傳感器3135可與促動器3134連接，因而對使用過程中施加在促動器3134上的阻力可進行測定并加以控制。
圖11所示為彎曲模型，總的標(biāo)記為3300，用它可幫助理解精細(xì)去連接定向階段的操作原理，如這里所述精細(xì)定向部分。彎曲模型3300可包含四個平行接頭接頭1、2、3和4，它們在其標(biāo)稱和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中提供四棒連接體系。線3310表示接頭1和2的對位軸。線3312表示接頭3和4的對位軸。角α1代表通過模板3700中央的垂直軸與線3310之間的夾角。角α2代表通過模板3700中央的垂直軸與線3312之間的夾角。在某些實施方式中，角α1和α2這樣選擇，使合適的定位軸(或定向軸)基本上位于模板3700的表面上。對于精細(xì)定向變化，接頭2和3之間的剛性體3314可繞著點C所示軸轉(zhuǎn)動。剛性體3314可代表第二彎曲件3128的模板載體3130。
精細(xì)定向系統(tǒng)在與之相連的模板表面產(chǎn)生純翻轉(zhuǎn)運動，而基本上沒有橫向運動。用彎曲臂可以使精細(xì)定向系統(tǒng)在不需要側(cè)邊運動或轉(zhuǎn)動的方向具有較高剛度，而在需要定向運動的方向具有較低的剛度。因此，精細(xì)定向系統(tǒng)允許模板載體，進而允許模板繞著模板表面上的中樞點轉(zhuǎn)動，同時在垂直于模板和平行于模板的方向提供足夠的阻力，使模板相對于基底保持恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ谶@種方式下，采用被動定向系統(tǒng)使模板處于平行方向。術(shù)語“被動”是指運動在沒有使用者或編程控制器干預(yù)的情況下發(fā)生，即系統(tǒng)通過使模板與液體接觸來自動校正到恰當(dāng)?shù)姆较?。也可以采用替代實施方式，即用馬達控制彎曲臂的運動，產(chǎn)生主動彎曲。
精細(xì)定向臺的運動可通過與液體的直接或間接接觸來驅(qū)動。如果精細(xì)定向臺是被動式的，則在一種實施方式中，它對兩個定向軸具有最強的柔順性。兩個定向軸彼此正交，并位于精細(xì)定向臺上的壓印件的壓印表面上。對于對稱壓印件，兩個正交扭轉(zhuǎn)柔量的設(shè)定值相同。若模板不平行于基底，被動精細(xì)定向系統(tǒng)可調(diào)整模板的方向。當(dāng)模板與基底上的液體接觸時，彎曲件可補償模板上形成的不均勻液壓。這種補償極少或不會過頭。此外，上述精細(xì)定向臺能使模板和基底在足夠長的時間內(nèi)基本保持平行，以便液體發(fā)生固化。
壓印頭3100安裝在圖1所示壓印頭支架3910上。在此實施方式中，壓印頭安裝后就始終保持固定位置。在使用中，沿X-Y平面的所有運動都由運動臺3600進行到基底。
運動臺3600是用來支撐要壓印的基底的，并在使用中使基底沿X-Y平面運動。在某些實施方式中，運動臺能夠使基底移動長達數(shù)百毫米的距離，精度至少為±30nm，較佳地約為±10nm。在一種實施方式中，運動臺包含基底卡盤3610，它與卡盤架3620相連，如圖12所示?？ūP架3620繞著摩擦支承系統(tǒng)或非摩擦支承系統(tǒng)上的基座3630運動。在一種實施方式中，采用包含空氣支承的非摩擦支承系統(tǒng)。在一種實施方式中，卡盤架3620借助空氣層(即“空氣支承”)懸浮在運動臺基座3630上?？捎么呕蛘婵障到y(tǒng)為空氣支承水平提供配重力，使之平衡?；诖呕蛘婵盏南到y(tǒng)可從很多廠家購買，任何一種系統(tǒng)都可用于平版壓印工藝。適用于平版壓印工藝的運動臺的一個例子是NewportCorporation，Irvine(美國加州)生產(chǎn)的Dynam YX運動臺。運動臺還可包含類似于校正臺的翻轉(zhuǎn)臺，使基底大致與X-Y運動平面保持水平。它還可包含一種或多種θ臺，使基底上的圖案向著X-Y運動軸。
系統(tǒng)3900還包含液體給料系統(tǒng)，它可用來將可固化液體施涂到基底上。液體給料系統(tǒng)與系統(tǒng)本體相連。在一種實施方式中，液體給料系統(tǒng)與壓印頭3100相連。圖3所示為液體給料系統(tǒng)的液體給料頭2507，它從壓印頭3100的蓋子3127伸出來。液體給料系統(tǒng)的各種組件可安裝在壓印頭3100的蓋子3127上。
圖13是液體給料系統(tǒng)的示意圖。在一種實施方式中，液體給料系統(tǒng)包含液體容器2501。液體容器2501是用來盛放可光固化液體。液體容器2501通過進液導(dǎo)管2502與泵2504相連。進液閥2503位于液體容器2501和泵2504之間，控制液體在進液導(dǎo)管2502中的流量。泵2504通過出液導(dǎo)管2506與液體給料頭2507相連。
液體給料系統(tǒng)是用來精確控制輸送到下面基底上的液體量的。在一種實施方式中，可用壓電閥作為泵2504來完成對液體的控制。壓電閥可購自LeeCompany，Westbrook，CT。在使用中，通過進液導(dǎo)管2502將可固化液體吸到泵2504中。當(dāng)基底正確安裝在下面后，開動泵2504，將預(yù)定量的液體壓到出液導(dǎo)管2506。然后通過液體給料頭2507將液體噴到基底上。在這種實施方式中，液體流量是由泵2504控制的。泵從開啟態(tài)到關(guān)閉態(tài)的快速切換可控制輸送到給料頭2507中的液體量。泵2504的送料體積約小于1μl。適當(dāng)操縱泵2504，可以液滴或連續(xù)圖案的方式將液體分散到基底上。使泵在開啟態(tài)和關(guān)閉態(tài)之間快速循環(huán)，就能以液滴方式給料。將泵開啟，使基底在液體給料頭下方移動，即可在基底上產(chǎn)生液體流。
在另一種實施方式中，可用液體給料頭2507控制液體量。在這種系統(tǒng)中，泵2504可用來將可固化液體供給液體給料頭2507。體積可精確控制的小液滴用液體給料促動器分發(fā)。液體給料促動器的例子包括微型螺線管閥或壓力促動給料器。壓力促動給料器可購自MicroFab Technologies，Inc.，Plano，TX。液體給料促動器安裝在液體給料頭中，控制液體的給料。液體給料促動器可提供約50-1000pL液體/滴。帶有液體給料促動器的系統(tǒng)的優(yōu)點包括給料速度快，體積控制更精確。液體給料系統(tǒng)還見述于登記于2001年7月17日題為“Methodand System of Automatic Fluid Dispensing for Imprint LithographyProcesses”的美國專利申請09/908455，在此將其引為參考。
模板和基底的位置可用線性編碼器(例如暴露線性編碼器)初步測定。編碼器粗測的精度為0.01μm。線性編碼器包括與移動物體相連的標(biāo)尺和與系統(tǒng)本體相連的讀數(shù)器。標(biāo)尺可由各種材料形成，包括玻璃、玻璃陶瓷和鋼。標(biāo)尺包括標(biāo)記數(shù)碼，讀數(shù)器讀取后即可確定移動物體的相對或絕對位置。標(biāo)尺用本領(lǐng)域常用的方法連接到運動臺上。讀數(shù)器與系統(tǒng)本體相連，并通過光學(xué)系統(tǒng)連接到標(biāo)尺上。在一種實施方式中，可以采用暴露線性編碼器。編碼器可確定運動臺沿單根軸或雙軸平面的位置。暴露雙軸線性編碼器的一個例子是HeidenhainCorporation，Schaumburg，Illinois生產(chǎn)的PP型編碼器。一般地，編碼器內(nèi)置于許多市售X-Y運動臺中。例如，Newport Corp生產(chǎn)的Dynam YX運動臺在系統(tǒng)中內(nèi)置了雙軸編碼器。
模板沿Z軸的大致位置也可用線性編碼器粗測。在一種實施方式中，可用暴露線性編碼器測定模板的位置。在一種實施方式中，編碼器的標(biāo)尺與壓印頭的預(yù)校正環(huán)相連。或者，標(biāo)尺可直接連接到模板載體3130上。讀數(shù)器與系統(tǒng)本體相連，并通過光學(xué)系統(tǒng)連接到標(biāo)尺上。模板沿Z軸的位置用編碼器測定。
在某些實施方式中，在平版壓印工藝中，模板和基底位置的測定精度要求小于100nm。由于高分辨率半導(dǎo)體工藝中的印花模板上的許多特征結(jié)構(gòu)小于100nm，這種控制對于各種結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)定位是非常重要的。在一種實施方式中，精確位置可用干涉儀(例如激光干涉儀)測定。
圖42所示為可在平版壓印過程中測定的轉(zhuǎn)軸和運動。沿Xw軸、Yw軸和Zw軸測定基底位置。基底的轉(zhuǎn)動也可沿X軸(αw)、Y軸(βw)和Z軸(θw)測定。類似地，模板位置可沿X、Y和Z軸測定。模板的轉(zhuǎn)動也可沿X軸(αT)、Y軸(βT)和Z軸(θT)測定。為使模板與基底對齊，X、Y和Z坐標(biāo)以及α、β和θ角要匹配。
可用線性編碼器測定模板和基底的X軸、Y軸和Z軸位置。但是，這些編碼器一般無法提供繞這些軸的旋轉(zhuǎn)信息。在一種實施方式中，可用干涉儀測定模板和基底的X軸、Y軸和Z軸位置以及旋轉(zhuǎn)角α、β和θ。基于干涉儀的位置測定系統(tǒng)見圖43。干涉儀系統(tǒng)4300包含第一個三軸激光干涉儀4310和第二個三軸激光干涉儀4320。鏡片4330和4335與基底和/或模板相連。鏡片4330和4335分別與第一和第二激光干涉儀通過光學(xué)系統(tǒng)相連。鏡片4330位于模板和/或基底的一部分上，垂直于模板和/或基底上放置鏡片4335的那一面。如圖43所示，它可同時測定5個維度。第一激光干涉儀4310可測定基底和/或模板沿X軸的位置和旋轉(zhuǎn)角β和θ。第二激光干涉儀4320可測定基底和/或模板沿Y軸的位置和旋轉(zhuǎn)角α和θ。
平版壓印系統(tǒng)3900中使用的基于干涉儀的位置探測器4400的一種實施方式示于圖44。位置探測器4400安裝在系統(tǒng)3900本體的一部分上。例如，位置探測器可安裝在本體的支架3930上。在一種實施方式中，位置探測器4400包含四個干涉儀。在一種實施方式中，這些干涉儀是激光干涉儀。差分干涉儀和絕對干涉儀都可以采用。兩個干涉儀4410和4415可用來測定模板的位置。另兩個干涉儀4420和4425可用來測定基底的位置。在一種實施方式中，所有的干涉儀都是三軸干涉儀。用這種四干涉儀裝置可測定模板和基底的5維運動(例如X和Y位置，以及α、β和θ旋轉(zhuǎn))。激光器4430為干涉儀提供光。來自激光器的光通過光學(xué)組件4440(注不是所有的光學(xué)元件都編了號)進入干涉儀4410、4415、4420和4425。光學(xué)組件包括分束器和鏡面系統(tǒng)，它們將光從激光器導(dǎo)入干涉儀。干涉儀系統(tǒng)和合適的光學(xué)系統(tǒng)可從多種來源購買。
在一種實施方式中，空氣規(guī)3135可與壓印頭3100連接，如圖3所示?？諝庖?guī)3135用于確定運動臺上的基底是否與參考平面大致平行。這里所謂“空氣規(guī)”是指測定流向表面的空氣流的壓力的裝置。當(dāng)將基底置于空氣規(guī)3135出口處時，基底離空氣規(guī)3135出口的距離將影響空氣規(guī)感受到的壓力。一般地，基底離空氣規(guī)越遠，壓力越小。
在這種結(jié)構(gòu)中，空氣規(guī)3135可用來測定由于基底與空氣規(guī)之間距離的變化而引起的壓力差。沿基底表面移動空氣規(guī)315，空氣規(guī)可測定空氣規(guī)與基底表面在不同測量位點上的距離。通過比較空氣規(guī)和基底各測量點之間的距離可確定基底相對空氣規(guī)的平面度。基底上至少3個位點與空氣規(guī)之間的距離可用來確定基底是否是平面。如果所測距離基本上相同，則可認(rèn)為它是平面。如果基底與空氣規(guī)之間測定的距離存在明顯差異，則表明基底與空氣規(guī)之間的非平面關(guān)系。這種非平面關(guān)系可能因基底不是平面或基底傾斜引起。在使用之前，可將傾斜的基底校正過來，使基底與模板建立平面關(guān)系。合適的空氣規(guī)可從Senex Inc.購買。
在使用空氣規(guī)時，要將基底或模板置于空氣規(guī)的量程之內(nèi)?；卓梢酝ㄟ^壓印頭的Z軸運動或運動臺的Z軸運動向空氣規(guī)移動。
在平版壓印工藝中，可光固化液體涂布在基底表面上。使印花模板與可光固化液體接觸，用激發(fā)光照射可光固化液體。這里所謂“激發(fā)光”是指可引起化學(xué)變化的光。激發(fā)光包括紫外光(例如波長在約200-400nm之間的光)、光化光、可見光或紅外光。一般地，任何波長的、能引起化學(xué)變化的光都可歸為激發(fā)光?；瘜W(xué)變化可表現(xiàn)為各種形式?；瘜W(xué)變化可包括但不限于任何引起聚合物反應(yīng)或交聯(lián)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。在一種實施方式中，激發(fā)光在到達組合物之前通過模板。在這種方式下，可光固化液體固化后，形成與模板上形成的結(jié)構(gòu)互補的結(jié)構(gòu)。
在某些實施方式中，激發(fā)光源3500是紫外光源，它能產(chǎn)生波長在約200-400nm之間的光。激發(fā)光源3500與模板通過光學(xué)系統(tǒng)相連，如圖1所示。在一種實施方式中，激發(fā)光源3500靠近壓印頭3100。壓印頭3100包含鏡面3121(如圖4所示)，它將來自激發(fā)光源的光反射到印花模板上。光通過壓印頭3100本體上的孔，由鏡面3121反射到印花模板3700上。在這種方式下，激發(fā)光源輻照印花模板時，它不在壓印頭3100中。
多數(shù)激發(fā)光源在使用中產(chǎn)生大量的熱。如果激發(fā)光源3500太靠近壓印系統(tǒng)3900，光源發(fā)出的熱將輻射到壓印系統(tǒng)本體上，引起本體局部溫度上升。因為多數(shù)金屬受熱膨脹，壓印系統(tǒng)本體局部溫度升高將引起本體膨脹。這種膨脹會影響壓印系統(tǒng)制備小于100nm的特征結(jié)構(gòu)時的精度。
在一種實施方式中，激發(fā)光源與本體要有足夠的距離，使得激發(fā)光源3500與壓印頭3100之間所夾的空氣對系統(tǒng)本體起隔熱作用，使之與激發(fā)光源3500所產(chǎn)生的熱隔開。圖14所示為與壓印頭3100通過光學(xué)系統(tǒng)相連的激發(fā)光源3500。激發(fā)光源3500包括光學(xué)系統(tǒng)3510，它將光源發(fā)出的光投向壓印頭3100。光從光學(xué)系統(tǒng)3510經(jīng)過孔3123進入壓印頭3100，然后由安裝在壓印頭中的鏡片3121反射到連接在壓印頭3110上的模板上(如圖4所示)。在這種方式下，光源與系統(tǒng)本體隔熱。合適的光源可購自O(shè)AI Inc.，Santa Clara CA。
壓印頭3910和/或運動臺3920上可以連接一個或多個光學(xué)測量裝置。一般地，光學(xué)測量器件是能夠使模板相對于要測定的基底定位和/或定向的模板。
現(xiàn)在看圖14，其中利用模板進行光學(xué)成像的系統(tǒng)3800通過光學(xué)系統(tǒng)連接到壓印頭上。光學(xué)成像系統(tǒng)3800包含光學(xué)成像裝置3810和光學(xué)系統(tǒng)3820。在一種實施方式中，光學(xué)成像裝置3810是CCD顯微鏡。光學(xué)成像系統(tǒng)3800通過壓印頭以光學(xué)方式連接到模板上。當(dāng)基底位于印花模板下面時，光學(xué)成像系統(tǒng)3800還以光學(xué)方式連接到基底上。光學(xué)成像系統(tǒng)3800可用來測定印花模板與這里所述下方基底之間的位置差。在一種實施方式中，鏡片3121(如圖4所示)可在壓印頭中移動。在對位或光學(xué)檢查過程中，鏡片3121移動到光學(xué)成像系統(tǒng)的光路之外。
在使用光學(xué)對位裝置期間，將基底或模板放在光學(xué)成像系統(tǒng)的量程(例如視場)之內(nèi)。基底向光學(xué)成像系統(tǒng)的移動可通過壓印頭的Z軸移動或運動臺的Z軸移動完成。
壓印頭上可以連接其他光學(xué)成像裝置，用于觀察離軸位置上的基底。離軸位置在這里定義為不在激發(fā)光源光路上的位置。離軸光學(xué)成像系統(tǒng)3830連接到圖14所示壓印頭3100上。離軸光學(xué)成像系統(tǒng)3830包含光學(xué)成像裝置3832和光學(xué)系統(tǒng)3834。在一種實施方式中，光學(xué)成像裝置3810是CCD顯微鏡。離軸成像系統(tǒng)3830用于掃描基底，而無需將模板置于光路中。離軸光學(xué)成像系統(tǒng)3830可用于這里所述離軸對齊過程。此外，離軸光學(xué)成像系統(tǒng)3830可用來對模板和基底進行粗對齊，而利用模板的光學(xué)成像系統(tǒng)3800用來對模板和基底進行精細(xì)對齊。壓印頭3100上可連接其他離軸光學(xué)系統(tǒng)。圖12所示為連接到壓印頭3100上的另一種離軸光學(xué)系統(tǒng)3840。
運動臺上可連接另一個光學(xué)成像裝置，用以觀察模板。模板光學(xué)成像系統(tǒng)3850與圖12所示運動臺3600相連。模板光學(xué)成像系統(tǒng)3850包含光學(xué)成像裝置3852和光學(xué)系統(tǒng)3854。在一種實施方式中，光學(xué)成像裝置3852是CCD顯微鏡。模板光學(xué)成像系統(tǒng)3850用來掃描模板表面，而不必透過模板掃描。模板光學(xué)成像系統(tǒng)3830可用于這里所述離軸對齊工藝。
應(yīng)當(dāng)理解，光學(xué)成像系統(tǒng)可安置在這里所述另一種系統(tǒng)實施方式中。例如，在另一種系統(tǒng)實施方式中，光學(xué)成像系統(tǒng)可連接到用于移動壓印頭的運動臺上。在這些實施方式中，基底安裝在基底載體上，所述載體還包含光學(xué)成像裝置。
如前所述，在平版壓印過程中，將可光固化液體放在基底上，使模板與液體接觸?？晒袒后w是低粘性液態(tài)單體溶液。合適的溶液的粘度約為0.01-100cps(25℃下測定)。高分辨率(例如小于100nm)結(jié)構(gòu)尤其需要低粘性。低粘性還能使縫隙封閉起來更快。此外，低粘性可使液體在低壓下填注空隙區(qū)的速度更快。具體說，在小于50nm的范圍內(nèi)，溶液的粘性應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮诩s30cps，最好小于約5cps(在25℃測定)。
其他平版印刷技術(shù)碰到的許多問題在平版壓印工藝中用低粘性可光固化液體能夠得到解決。利用低粘性光敏液體，用低粘性可光固化液體成圖能解決熱浮雕技術(shù)碰到的每個問題。用厚的剛性透明模板還有可能更便于逐層對齊。剛性模板對液體激發(fā)光和對齊標(biāo)記測定光一般均能通過。
可固化液體可由各種可聚合材料組成。一般地，可采用任何可光聚合材料?？晒饩酆喜牧峡砂鞣N單體和光引發(fā)劑的混合物。在某些實施方式中，可固化液體可包含一種或多種市售陰模光致抗蝕劑材料。光致抗蝕劑材料的粘性可通過用合適的溶劑稀釋來降低。
在一種實施方式中，合適的可固化液體包括單體、硅烷基化單體和引發(fā)劑。還可加入交聯(lián)劑和二甲基硅氧烷衍生物。單體包括但不限于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體。單體的例子包括但不限于丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或它們的混合物。單體約構(gòu)成可固化液體的25-50wt％。據(jù)信，單體能確保引發(fā)劑在可固化液體中有足夠的溶解性。人們還相信，單體在使用時為下面的有機轉(zhuǎn)移層提供粘著力。
可固化液體還包含硅烷基化單體。硅烷基化單體一般是含有硅基的可聚合物化合物。硅烷基化單體的類型包括但不限于硅烷丙烯酰基和硅烷甲基丙烯?；苌?。具體的例子包括甲基丙烯氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷和(3-丙烯氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷。硅烷基化單體的含量為25-50wt％。可固化液體還包含二甲基硅氧烷衍生物。二甲基硅氧烷衍生物的例子包括但不限于(丙烯氧基丙基)甲基硅氧烷二甲基硅氧烷共聚物、丙烯氧基丙基甲基硅氧烷均聚物和丙烯氧基封端的聚二甲基硅氧烷。二甲基硅氧烷衍生物的含量約為0-50wt％。據(jù)信，硅烷基化單體和二甲基硅氧烷衍生物可賦予固化液體高抗氧蝕刻性。此外，硅烷基化單體和二甲基硅氧烷衍生物據(jù)信能降低固化液體的表面能，因而能提高模板從表面剝離的能力。這里所述硅烷基化單體和二甲基硅氧烷衍生物均可購自Gelest，Inc。
任何能引發(fā)自由基反應(yīng)的材料均可用作引發(fā)劑。對于可固化材料的光激發(fā)固化，引發(fā)劑宜為光引發(fā)劑。引發(fā)劑的例子包括但不限于α-羥基酮(例如Ciba-Geigy Specialty Chemical Division生產(chǎn)的1-羥基環(huán)己基苯基酮，商品名為Irgacure 184)和氧化?；⒁l(fā)劑(例如Ciba-Geigy Specialty Chemical Division生產(chǎn)的氧化(2，4，6-三甲基苯甲酰)膦，商品名為Irgacure 819)。
可固化液體還可包含交聯(lián)劑。交聯(lián)劑是包含兩個或多個可聚合基團的單體。在一種實施方式中，多官能硅氧烷衍生物可用作交聯(lián)劑。多官能硅氧烷衍生物的例子有1，3-二(3-甲基丙烯氧基丙基)-四甲基二硅氧烷。
在一種實施方式中，可固化液體可包含50wt％丙烯酸正丁酯和50wt％(3-丙烯氧基丙基)三(三甲基硅氧基)硅烷的混合物。在此混合物中可加入3wt％Irgacure 819和Irgacure 184的混合物以及5wt％交聯(lián)劑1，3-二(3-甲基丙烯氧基丙基)-四甲基二硅氧烷。此混合物的粘性在約25℃測定時小于30cps。
在另一種實施方式中，可固化液體可由單體、光致生酸劑和光致生堿劑。單體的例子包括但不限于酚醛聚合物和環(huán)氧樹脂。光致生酸劑是用激發(fā)光處理時可釋放酸的混合物。所產(chǎn)生的酸能催化單體的聚合反應(yīng)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知這種生酸衍生物，具體用什么生酸衍生物取決于單體和所需固化條件。一般地，所選生酸衍生物對第一波長λ1的輻射敏感，該波長的光在某些實施方式中在可見光或近紫外光(近UV)范圍。例如，在某些實施方式中，所選第一波長λ1約為400nm或更長。單體中也可加入生堿劑。光致生堿劑可阻止模板界面附近的單體固化。光致生堿劑對第二波長λ2的輻射敏感，但對第一波長λ1的輻射呈惰性或基本呈惰性。此外，所選第二波長的輻射主要在單體靠近它與模板界面的表面上吸收，不會進入可固化液體很深。例如，在某些實施方式中，可以使用對在深UV范圍內(nèi)的波長為λ2的輻射敏感的生堿添加劑，換句話說，該輻射的波長約在190-280nm范圍內(nèi)。
根據(jù)一種實施方式，將包含單體、光致生酸劑和光致生堿劑的可固化液體沉積到基底上，使模板與可固化液體接觸。然后幾乎同時用具有第一波長λ1的光和具有第二波長λ2的光輻照可固化液體?；蛘?，可先用具有第二波長λ2的光輻照固化液體，然后用具有第一波長λ1的光輻照。用具有第二波長λ2的光輻照可固化液體會在靠近與模板的界面處產(chǎn)生過量的堿。過量的堿可中和用具有第一波長λ1的光輻照可固化液體時產(chǎn)生的酸，從而防止酸固化可固化液體。由于具有第二波長λ2的光進入可固化液體比較淺，輻照產(chǎn)生的堿僅能抑制處于或靠近與模板的界面處的可固化液體的固化。剩余的可固化液體通過用波長較長(λ1)的光輻照來固化，該波長的光穿透可固化液體。題為“Planarization of Non-Planar Surfaces in Device Fabrication”的美國專利6218316描述了涉及此工藝的其他細(xì)節(jié)，該專利在此引為參考。
在另一種實施方式中，可固化液體可包含光敏劑，光敏劑受到例如深UV光輻照時會分解產(chǎn)生一種或多種氣體，如氫(H2)、氮(N2)、一氧化二氮(N2O)、三氧化硫(SO3)、乙炔(C2H2)、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)或甲烷(CH4)?？捎镁哂械谝徊ㄩLλ1的光，如可見光或近UV光固化可固化液體，而深UV光(λ2)可用來產(chǎn)生前述一種或多種氣體。產(chǎn)生的氣體可在靠近固化液體與模板界面處產(chǎn)生局部壓力，從而便于模板與固化液體的分離。關(guān)于此工藝，美國專利6218316有更詳細(xì)的介紹，該專利在此引為參考。
在另一種實施方式中，可固化液體可由單體組成，單體固化后可形成聚合物，而該聚合物受光照射后分解。在一種實施方式中，將含兩條取代碳鏈的聚合物沉積在基底上。模板與可固化液體接觸后，用具有第一波長λ1(例如大于400nm)的光和具有深UV范圍內(nèi)的第二波長λ2的光輻照可固化液體。第一波長的光用來固化可固化液體。當(dāng)用具有第二波長λ2的光輻照可固化液體時，取代碳原子發(fā)生斷裂。由于深UV光沒有深入可固化液體，僅有液體與模板界面附近的聚合物發(fā)生分解。發(fā)生分解的固化液體表面有利于固化液體與模板的分離。還可以采用有利于光分解聚合物的其他官能團。關(guān)于此工藝，美國專利6218316有更詳細(xì)的介紹，該專利在此引為參考。
在各種實施方式中，生產(chǎn)平版壓印模板的工藝包括但不限于光學(xué)平版印刷工藝、電子束平版印刷工藝、離子束平版印刷工藝、X射線平版印刷工藝、遠紫外線平版印刷工藝、掃描探針平版印刷工藝、離子集束銑印工藝、干涉平版印刷工藝、外延生長工藝、薄膜沉積工藝、化學(xué)蝕刻工藝、等離子體蝕刻工藝、離子銑印工藝、活性離子蝕刻工藝或它們的組合。制備印花模板的方法見述于Voisond的美國專利申請10/136188，登記于2002年5月1日，題目為“Methods of Manufacturing a Lithography Template”，該專利申請在此引為參考。
在一種實施方式中，平版壓印模板基本上能透過激發(fā)光。模板包含具有下表面的本體。模板下表面上還包含許多伸向本體上表面的凹陷。凹陷可以具有任何適當(dāng)?shù)某叽?，但通常至少有一部分凹陷的特征尺寸約小于250nm。
關(guān)于平版壓印工藝，需要注意模板的耐用性和它的剝離特性。在一種實施方式中，模板由石英形成。其他材料也可用來形成模板，包括但不限于碳化鍺硅、氮化鎵、鍺化硅、藍寶石、砷化鎵、外延硅、多晶硅、柵極氧化物、二氧化硅或它們的組合。模板還可包含用于形成可探測特征如對齊標(biāo)記的材料。例如，可探測特征可由SiOx形成，其中x小于2。在某些實施方式中，x約為1.5。在另一種實例中，可探測特征可由硅化鉬形成。SiOx和硅化鉬均能透射用來固化可聚合液體的光。但是，這兩種材料均基本上不能透射可見光。用這些材料可在模板上形成對齊標(biāo)記，而不會干擾下面基底的固化。
如前所述，可用表面處理材料處理模板，在模板表面上形成一個薄層。優(yōu)化表面處理過程，產(chǎn)生低表面能涂層。用這種涂層可制備平版壓印用壓印模板。經(jīng)過處理的模板與未經(jīng)處理的模板相比，具有所需的剝離特性。未經(jīng)處理的模板表面具有約65達因/厘米或更高的表面自由能。這里介紹的處理過程能產(chǎn)生耐用性很高的表面處理層。表面處理層的耐用性使得模板可用于許多次壓印，而不必更換表面處理層。在某些實施方式中，表面處理層可將下表面25℃的表面自由能減少到低于約40達因/厘米，在某些情況下小于約20達因/厘米。
在一種實施方式中，表面處理層通過烷基硅烷、氟代烷基硅烷或氟代烷基三氯硅烷與水的反應(yīng)產(chǎn)物形成。此反應(yīng)在印花模板表面上形成硅烷基化涂層。例如，十三氟-1，1，2，2-四氫辛基三氯硅烷與水的反應(yīng)產(chǎn)物可形成硅烷基化表面處理層。表面處理層可用液相過程或氣相過程形成。在液相過程中，基底浸泡在前體與溶劑形成的溶液中。在氣相過程中，前體通過惰性載氣輸送。要獲得液相處理用完全無水的溶劑可能比較困難。處理過程中體相里的水可能導(dǎo)致塊狀沉淀，它會對涂層的最終質(zhì)量或覆蓋率造成不利影響。在汽相過程的一種實施方式中，將模板置于真空室中，然后循環(huán)吹掃真空室，除去過量的水。但一些吸附水保留在模板表面上。但是據(jù)信，還是需要少量水以引發(fā)表面反應(yīng)，形成涂層。據(jù)信，該反應(yīng)可用下式表示R-SiCl3+3H2O＝>R-Si(OH)3+3HCl為促進反應(yīng)，要通過控溫裝置將模板加熱到所需反應(yīng)溫度。然后將前體加入反應(yīng)室歷一預(yù)定時間。對具體的前體和模板基底組合，需要調(diào)整反應(yīng)參數(shù)，如模板溫度、前體濃度、流體形狀等。通過控制這些條件，可以控制表面處理層的厚度。為最大程度減小表面處理層對特征尺寸的影響，需要將表面處理層的厚度保持在最小。在一種實施方式中，形成單層表面處理層。
在一種實施方式中，模板下表面上的凹陷至少有兩種不同的深度。圖20A和20B分別示出了有兩種不同深度的凹陷的印花模板的頂視圖和剖面圖。參見圖20A和20B，模板包含一種或多種印花區(qū)域401。在這種實施方式中，第一種較淺的深度是圖20B所示模板印花區(qū)中凹陷的深度。印花區(qū)包含模板成圖過程中復(fù)制的區(qū)域。印花區(qū)位于模板邊緣407所限定的區(qū)域中。外部區(qū)域409是指從任何印花區(qū)的外邊緣到模板邊緣的區(qū)域。外部區(qū)域的深度顯著大于印花區(qū)凹陷的深度。模板周緣在這里定義為由外部區(qū)域409所限度的印花區(qū)。如圖20A所示，由模板所限定的區(qū)域內(nèi)有四個印花區(qū)。外部區(qū)域409將印花區(qū)與模板邊緣407分開。模板的“周緣”是指印花區(qū)的邊403a、403b、403c、403d、403e、403f、403g和403h。
印花區(qū)可由邊界區(qū)域405彼此分開。邊界區(qū)域是位于印花區(qū)之間的凹陷，這些凹陷比印花區(qū)的凹陷深。如下所述，邊界區(qū)域和外部區(qū)域均能抑制流體在印花區(qū)之間或印花區(qū)周緣以外流動。
模板的結(jié)構(gòu)根據(jù)所用平版印刷工藝的類型選擇。例如，陽模平版壓印用模板有這樣一種結(jié)構(gòu)，它有利于在基底上形成不連續(xù)膜。在一種實施方式中，這樣形成模板12，使得一種或多種結(jié)構(gòu)相對于用來形成印花區(qū)的結(jié)構(gòu)而言比較深，如圖15所示。在使用中，放置模板12時可使它與基底20具有所需的空間位置關(guān)系。在這種實施方式中，模板12的下表面536與基底20之間的間隙(h1)比凹陷表面534與基底20之間的間隙(h2)小得多。例如，h1可小于約200nm，而h2可大于約10000nm。當(dāng)模板與基底20上的液體40接觸時，液體40離開凹陷表面534下面的區(qū)域，填充下表面536與基底20(如圖16所示)之間的間隙。據(jù)信，表面能和毛細(xì)作用力一起將液體從較大的凹陷拉到較窄的區(qū)域。隨著h1減少，模板12施加在液體上的力可克服拉動下表面536上的液體的毛細(xì)作用力。這些力可使液體分散到凹陷表面534下面的區(qū)域。抑制液體分散到凹陷532中的最小h1稱作“最小膜厚”。此外，隨著h1增加，毛細(xì)作用力減小，最終使液體分散到更深的凹陷區(qū)。毛細(xì)作用力足以抑制液體流到更深凹陷區(qū)的最大h1稱作“最大膜厚”。
如圖17和18所示，在各種實施方式中，要這樣形成模板12，它能抑制基底20上的可固化液體流到模板12的周緣412以外。在圖17所示實施方式中，高h1從基底20測到淺凹陷表面552。淺凹陷表面552伸到模板12的周緣。因此，模板邊緣形成高h2，與高h1相比是無窮大。在圖18所示實施方式中，模板12的外部邊緣上形成深凹陷。高h2是基底20與深凹陷表面554之間的距離。高h1同樣是基底20與淺凹陷表面552之間的距離。在任何一種實施方式中，高h2均比高h1大得多。如果h1足夠小，在施涂固化劑的過程中，可光固化液體保留在模板12與基底20之間的間隙中。深凹陷部分特別適用于在這里所述的分步重復(fù)過程中限制液體。
在一種實施方式中，模板12和基底20均有一個或多個對齊標(biāo)記。對齊標(biāo)記可用于對齊模板12和基底20。例如，可用一個或多個光學(xué)成像裝置(例如顯微鏡、照相機、成像陣列等)確定對齊標(biāo)記是否對齊。
在某些實施方式中，模板上的對齊標(biāo)記可基本上透過激發(fā)光?；蛘?，對齊標(biāo)記基本上不透過對齊標(biāo)記檢測光。對齊標(biāo)記檢測光和用于其他測量和分析的光在這里稱作“分析光”。在一種實施方式中，分析光包括但不限于可見光和/或紅外光。對齊標(biāo)記可由不同于本體材料的材料形成。例如，對齊標(biāo)記可由SiOx形成，其中x約為1.5。在另一個實例中，對齊標(biāo)記可由硅化鉬形成?；蛘撸瑢R標(biāo)記可包含許多蝕刻在本體表面上的線。所述線基本上能使激發(fā)光發(fā)生散射，但在分析光下可產(chǎn)生分析標(biāo)記。
在各種實施方式中，上述一種或多種深凹陷可完全透過模板本體，在模板上形成孔。這種孔的優(yōu)點是，它們能確保每個孔的h2遠大于h1。另外，在某些實施方式中，可向孔施加高壓氣體或真空。液體固化后，也可以對一個或多個孔施加高壓氣體或真空。例如，在固化之后的剝離過程中，可利用高壓氣體分離模板和固化液體。
在一種實施方式中，印花模板中可形成一個或多個對齊標(biāo)記。如這里所述，模板中形成的對齊標(biāo)記可用來使模板與基底上的印花區(qū)域?qū)R。含有對齊標(biāo)記的模板的一種實施方式示于圖45。印花模板4500包含印花區(qū)4510、對齊標(biāo)記4520和對齊標(biāo)記印花區(qū)4530。邊界4540和4542分別將對齊標(biāo)記4520與印花區(qū)4510和4512分開。邊界4540和4542的深度顯著大于對齊標(biāo)記的深度。當(dāng)模板4500與可光固化液體4560接觸時，液體分散到印花區(qū)4510和4512中，但因受到邊界的抑制而無法擴散到對齊標(biāo)記4520所在區(qū)域，如圖45所示。
在測定對齊情況時，使可光固化液體保留在對齊區(qū)域外部具有一定的好處。在典型的對齊過程中，要透過模板對下面基底上的對齊標(biāo)記(例如對齊標(biāo)記4550)進行光學(xué)測定，以確定對齊標(biāo)記是否對齊。在對齊測定過程中，模板與基底之間存在的液體可能影響光學(xué)測定。一般地，液體的折射指數(shù)大致類似于模板材料。通過將液體保留在對齊區(qū)域之外，可簡化光學(xué)對齊技術(shù)，并可減少對齊系統(tǒng)的光學(xué)要求。
當(dāng)用模板壓印要在基底上形成的多層中的一層時，模板最好不僅包含對齊標(biāo)記，用于與下面的基底對齊，而且包含對齊印花區(qū)。如圖10所示，對齊標(biāo)記印花區(qū)4530與所施涂的部分可光固化液體接觸。在固化過程中，對齊標(biāo)記印花區(qū)4530所確定的對齊標(biāo)記壓印到固化層上。在后續(xù)處理中，由對齊標(biāo)記印花區(qū)4530形成的對齊標(biāo)記可用來幫助模板與基底對齊。
上述平版壓印系統(tǒng)可根據(jù)下面討論的替代實施方式進行調(diào)整。應(yīng)當(dāng)理解，所述任何替代實施方式可合并使用、單獨使用或與所述任何其他系統(tǒng)組合使用。
如上所述，壓印頭包含一個精細(xì)定向系統(tǒng)，它能使模板相對于基底“被動”定向。在另一種實施方式中，精細(xì)定向系統(tǒng)可包含與彎曲臂相連的促動器。促動器可對精細(xì)定向系統(tǒng)進行“主動”控制。在使用中，操作者或編程控制器監(jiān)控模板相對于基底的方向。接著，操作者或編程控制器通過操縱促動器，可改變模板相對于基底的方向。促動器的運動可引起彎曲臂運動，從而改變模板的方向。在這種方式下，可“主動”精細(xì)控制模板相對于基底的位置。主動精細(xì)定向系統(tǒng)還見述于美國專利申請09/920341登記于2001年8月1日，題為“Methods for High-Precision Gap Orientation Sensing Between a TransparentTemplate and Substrate for Imprint Lithography”，該專利在此引為參考。
在另一種實施方式中，壓印頭可包含上述預(yù)校正系統(tǒng)。預(yù)校正系統(tǒng)包含圖21所示彎曲環(huán)3124。替換上述精細(xì)定向系統(tǒng)，模板支撐系統(tǒng)3125與預(yù)校正環(huán)相連。與精細(xì)定向系統(tǒng)不同，模板支撐系統(tǒng)3125由基本上呈剛性的非柔順件3127構(gòu)成。這些組件為模板載體3130中的模板3700提供較為剛性的支撐。在這種實施方式中，精細(xì)定位可用運動臺而不是模板載體來實現(xiàn)。
在前面的實施方式中，壓印頭3100與本體在固定位置相連。在一種替代實施方式中，壓印頭3100可安裝在運動系統(tǒng)中，該運動系統(tǒng)允許壓印頭沿著X-Y平面移動，如圖22所示。壓印頭3100可支撐印花模板，如前面任何一種實施方式所述。壓印頭3100與運動系統(tǒng)相連，所述運動系統(tǒng)包含壓印頭卡盤3121和壓印運動臺3123。壓印頭3100安裝在壓印頭卡盤3121上。壓印頭卡盤與壓印運動臺3123相互作用，使壓印頭沿著X-Y平面移動。可以采用機械或電磁運動系統(tǒng)。電磁系統(tǒng)依賴于磁鐵的使用，使壓印頭卡盤在X-Y平面運動。一般地，電磁系統(tǒng)將永久磁鐵和電磁鐵嵌入壓印運動臺3123和壓印頭卡盤3121。這些磁鐵的吸引力為壓印頭卡盤3121與壓印頭運動臺3123之間的空氣墊所克服，從而產(chǎn)生“空氣支承”。壓印頭卡盤，進而壓印頭在空氣墊上沿著X-Y平面運動。電磁X-Y運動臺還見述于美國專利6389702，題為“Method andApparatus for Motion Control”，該專利在此引為參考。在一個機械運動系統(tǒng)中，壓印頭卡盤連接在運動臺上。然后用各種機械方法使運動臺移動，沿X-Y平面改變壓印頭卡盤的位置，進而改變壓印頭的位置。在這種實施方式中，壓印頭可包含被動柔順精細(xì)定向系統(tǒng)、促動精細(xì)定向系統(tǒng)或剛性模板支撐系統(tǒng)，如這里所述。
壓印頭3100連接到運動載體上后，基底可安裝在靜態(tài)載體上。因此，在一種替代實施方式中，壓印頭3100連接到X-Y軸運動臺上，如這里所述?；装惭b在基本上靜止的基底載體上。靜態(tài)基底載體示于圖40。靜態(tài)基底載體3640包含基座3642和基底卡盤3644?；卓ūP3644用于在平版壓印過程中支撐基底?；卓ūP可利用任何合適的方法將基底固定在基底卡盤上。在一種實施方式中，基底卡盤3644可包含一個真空系統(tǒng)，它在基底上形成真空，從而將基底與基底卡盤連接起來?；卓ūP3644與基座3642相連?；?642與平版壓印系統(tǒng)的支架3920相連(見圖1)。在使用中，靜態(tài)基底載體3640保持在載體3920的固定位置上，而壓印頭的位置不斷改變，以達到基底的不同位置。
壓印頭與運動臺相連比基底在運動臺上的技術(shù)有不少優(yōu)點。運動臺一般依靠空氣支承使運動臺發(fā)生基本上無摩擦的運動。一般地，運動臺不能接受沿Z軸施加的顯著壓力。當(dāng)沿Z軸對運動臺卡盤施加壓力時，運動臺卡盤的位置將隨著此壓力稍微改變。在分步重復(fù)過程中，面積小于基底的模板用于形成多壓印區(qū)?；椎倪\動臺較模板大，能夠容納較大的基底。當(dāng)模板在偏離中心的位置與基底運動臺接觸時，運動臺將發(fā)生傾斜，以便經(jīng)受上升的壓力。傾斜壓印頭可補償上述傾斜，從而確保正確對齊。但是，如果壓印頭與運動臺相連，沿Z軸施加的所有的力都將集中在模板上，而不管在基底上何處發(fā)生壓印。這使得對齊操作更容易，還能提高系統(tǒng)的產(chǎn)出效率。
在一種實施方式中，在基底載體上可形成基底傾斜模塊，如圖38所示?；纵d體3650包含與基底傾斜模塊3654相連的基底卡盤3652?；變A斜模塊3654與基座3656相連。在一種實施方式中，基座3656與運動臺相連，它使基底載體能沿X-Y平面運動?；蛘撸?656可與載體(例如，3920)相連，使基底載體就安裝在壓印系統(tǒng)的固定位置上。
基底卡盤3652可采用任何合適的方法將基底固定在基底卡盤上。在一種實施方式中，基底卡盤3654可包含真空系統(tǒng)，它對基底抽真空，使基底連接到基底卡盤上?；變A斜模塊3654包含與彎曲環(huán)載體3660相連的彎曲環(huán)3658。許多促動器3662可連接到彎曲環(huán)3658和彎曲環(huán)載體3660上。通過操縱促動器3662，可改變彎曲環(huán)3658的傾斜情況。在一種實施方式中，促動器采用自動或手動差分齒輪機構(gòu)。在另一種實施方式中，促動器采用偏心輥機構(gòu)。偏心輥機構(gòu)通常為基底載體提供比差分齒輪系統(tǒng)更大的垂直剛度。在一種實施方式中，當(dāng)模板在基底上的液體上施加約1-10磅的力時，基底傾斜模塊的剛度能抑制基底的傾斜。具體說來，當(dāng)通過模板上的液體施加在基底上的壓力達到約10磅時，基底傾斜模塊允許傾斜不超過5微弧度。
在使用中，可用連接在基底卡盤上的傳感器測定基底的傾斜度?；椎膬A斜度用促動器3662調(diào)整。用這種方式可校正基底的傾斜度。
基底傾斜模塊還可包含精細(xì)定向系統(tǒng)。包含精細(xì)定向系統(tǒng)的基底載體示于圖39。為實現(xiàn)精細(xì)定向控制，彎曲環(huán)3658包含中央凹陷，其中安裝有基底卡盤3652。中央凹陷的深度是這樣的，基底卡盤3652上的基底上表面基本上與彎曲環(huán)3658的上表面相平。精細(xì)定向可用促動器3662實現(xiàn)。精細(xì)定向可用能夠在納米范圍內(nèi)控制運動的促動器實現(xiàn)。或者，精細(xì)定向可用被動方式實現(xiàn)。促動器基本上是柔順的。當(dāng)模板與基底表面上的液體接觸時，促動器的柔順性可讓基底自動校正傾斜度的各種變化。將基底放在與彎曲環(huán)基板相平的位置上，基底-液體界面在使用中可實現(xiàn)精細(xì)定向。這樣，促動器的柔順性轉(zhuǎn)移到基底的上表面上，使基底可得到精細(xì)定向。
上述系統(tǒng)通常指這種系統(tǒng)，其中可激發(fā)光固化液體分布在基底上，然后將基底與模板彼此拉近。但應(yīng)當(dāng)理解，上述系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)整后，可將激發(fā)光固化液體施涂到模板而不是基底上。在這樣的一種實施方式中，可將模板放在基底下面。圖41所示為系統(tǒng)4100的一種實施方式的示意圖，在該系統(tǒng)中，模板放在基底下面。系統(tǒng)4100包含壓印頭4110和位于其上方的基底載體4120。壓印頭可用來固定模板3700。壓印頭可具有類似于前述任何壓印頭的結(jié)構(gòu)。例如，壓印頭4110可包含這里所述精細(xì)定向系統(tǒng)。壓印頭連接到壓印頭載體4130上。壓印頭可連接到固定位置上，并在使用中基本上保持不動?；蛘撸瑝河☆^可安放在運動臺上，運動臺可使壓印頭4130在使用中在X-Y平面內(nèi)運動。
將要壓印的基底安裝在基底載體4120上。基底載體4120的結(jié)構(gòu)類似于這里所介紹的任何基底載體。例如，基底載體4120可包含前述精細(xì)定向系統(tǒng)?；纵d體4120可連接到載體4140的固定位置上，在使用中基本保持不動?；蛘撸纵d體4120可以放到運動臺上，使基底載體在使用中沿X-Y平面運動。
在使用中，可激發(fā)光固化液體放在壓印頭中的模板3700上。模板可以帶有圖案，也可是平的，具體取決于操作類型。印花模板可用于陽模、陰?；蜿柲Ｅc陰模組合的平版壓印系統(tǒng)，如上所述。
典型的平版壓印工藝示于圖23A-23F。如圖23A所示，模板12與基底20隔開一段距離，從而在模板12與基底20之間形成空隙。模板12包含具有一個或多個所需特征結(jié)構(gòu)的表面，這些特征結(jié)構(gòu)在成圖過程中可轉(zhuǎn)移到基底20上。這里所用“特征尺寸”通常是指所需特征結(jié)構(gòu)的寬、長和/或深。在各種實施方式中，所需特征結(jié)構(gòu)可以是模板12表面上形成的凹陷和/或模板表面上形成的導(dǎo)電圖形。模板12的表面14可用薄層13處理，以此降低模板的表面能，幫助模板12從基底20上分離開。模板的表面處理層如前所述。
在一種實施方式中，在將模板12相對于基底20移動到所需位置之前，可在基底20上分布物質(zhì)40。物質(zhì)40可以是與模板12所需的特征結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的可固化液體。在一種實施方式中，物質(zhì)40是低粘性液體，在不用高溫的情況下至少可部分填充空隙31。低粘性液體還可在不用高壓的情況下使模板與基底之間的空隙封閉。這里所用術(shù)語“低粘性液體”是指25℃的粘性小于約30厘泊的液體。有關(guān)適當(dāng)選擇物質(zhì)40的其他細(xì)節(jié)討論如下。模板12可與可固化液體40相互作用，使液體適應(yīng)所需形狀。例如，可固化液體40可適應(yīng)圖23B所示模板12的形狀。可調(diào)整模板12的位置，使模板與基底20之間產(chǎn)生所需的空隙。模板12的位置經(jīng)過調(diào)整后，還可與基底適當(dāng)對齊。
模板12適當(dāng)定位后，固化物質(zhì)40以在基底上形成掩蔽層42。在一種實施方式中，物質(zhì)40可用激發(fā)光32固化，形成掩蔽層42。用激發(fā)光通過模板12固化液體的情況如圖23C所示。液體基本固化后，將模板12從掩蔽層42上取下，在基底20的表面上留下固化的掩蔽層，如圖23D所示。掩蔽層42上的圖案與模板12上的圖案互補。掩蔽層42可包含位于一個或多個所需特征結(jié)構(gòu)之間的“基層”(也稱“殘余層”)。將模板12從掩蔽層42上分離下來時，要保持所需特征結(jié)構(gòu)的完整，不能將其從基底20的表面上剪切下來或撕下來。關(guān)于壓印后將模板12從基底20上分離下來的其他細(xì)節(jié)將討論如下。
掩蔽層42可通過各種方式加以應(yīng)用。例如，在某些實施方式中，掩蔽層42可以是功能層。在這些實施方式中，可固化液體40可以固化形成導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層、介電層和/或具有所需機械或光學(xué)性質(zhì)的層。在另一種實施方式中，掩蔽層42可在進一步處理基底20的過程中用來覆蓋部分基底20。例如，掩蔽層42可在材料沉積過程中用來防止材料在基底的特定部位沉積。類似地，掩蔽層42可用作蝕刻基底20的掩模。為簡化下面對掩蔽層42的討論，在下面的實施方式中只討論它在蝕刻過程中作為掩模的應(yīng)用。但應(yīng)當(dāng)理解，以下實施方式中所介紹的掩蔽層可用于前述各種過程。
為用在蝕刻過程中，掩蔽層42可用蝕刻工藝蝕刻，直到基底20的某些部分可通過掩蔽層42受到輻照，如圖23E所示。也就是說，基層的某些部位可以蝕刻掉。掩蔽層42的某些部位44保留在基底20上，用來防止基底20上一些部分受到蝕刻。掩蔽層42的蝕刻完成后，基底20可用已知的蝕刻工藝進行蝕刻。置于掩蔽層42的某些部分44下面的基底20的對應(yīng)部分基本上不被蝕刻，而基底20的暴露部分則受到蝕刻。通過這種方式，對應(yīng)于模板12的圖案將轉(zhuǎn)移到基底20上。除去掩蔽層42的剩余部分44，留下印花基底20，如圖23F所示。
圖24A-24D所示為利用轉(zhuǎn)移層進行的平版壓印工藝的一種實施方式。可以在基底20的上表面上形成轉(zhuǎn)移層18。轉(zhuǎn)移層18可由蝕刻性質(zhì)不同于下面的基底20和/或由可固化液體40形成的掩蔽層的材料形成。也就是說，每一層(例如轉(zhuǎn)移層18、掩蔽層和/或基底20)相對于其他層來說都至少是有選擇地進行蝕刻。
掩蔽層42可通過在轉(zhuǎn)移層18的表面上沉積可固化液體形成，并如圖23A-23C所示進行固化。掩蔽層42可用作蝕刻轉(zhuǎn)移層18的掩模。用蝕刻工藝蝕刻掩蔽層42，直到部分轉(zhuǎn)移層18通過掩蔽層42暴露，如圖24B所示。掩蔽層42的某些部分44保留在轉(zhuǎn)移層18上，可用來防止部分轉(zhuǎn)移層受到蝕刻。對掩蔽層42的蝕刻完成后，可用已知蝕刻方法蝕刻轉(zhuǎn)移層18。置于掩蔽層42的某些部分44下面的轉(zhuǎn)移層18的對應(yīng)部分基本上不被蝕刻，而轉(zhuǎn)移層18的暴露部分則受到蝕刻。這樣，轉(zhuǎn)移層18上就復(fù)制了掩蔽層42的圖案。
在圖24C中，部分44和轉(zhuǎn)移層18的蝕刻部分一起形成掩蔽棧46，可用來防止下面的基底20上的特定部分受到蝕刻。基底20的蝕刻可用已知的蝕刻方法完成(例如等離子體蝕刻方法、活性離子蝕刻方法等)。如圖24D所示，掩蔽?？煞乐瓜旅娴幕?0上特定部分受到蝕刻?；?0的暴露部分可繼續(xù)受到蝕刻，直到達到預(yù)定深度。用掩蔽棧作為蝕刻基底20的掩模的好處是，復(fù)合棧層可產(chǎn)生高縱橫比的掩模(即高大于寬的掩模)。在蝕刻過程中要防止掩蔽部分發(fā)生磨損時，宜采用高縱橫比掩蔽層。
圖23A-23F和圖24A-24D所示工藝是陰模平版壓印工藝的實例。這里所謂“陰模平版壓印工藝”一般是指固化之前可固化液體基本上能適應(yīng)模板形狀的工藝。也就是說，模板在固化液體中形成陰圖。如這些圖所示，模板的非凹陷部分變成了掩蔽層上的凹陷部分。因此，模板的圖案是要轉(zhuǎn)移到掩蔽層上圖案的陰圖。
這里所用“陽模平版壓印工藝”一般是指掩蔽層中形成的圖案是模板圖案的鏡像的工藝。如下面將要詳細(xì)討論的，模板的非凹陷部分變成掩蔽層的非凹陷部分。
典型的陽模平版壓印工藝示于25A-25D。如圖25A所示，模板12與基底20隔開一段距離，因而它們之間形成了空隙。模板12的表面用薄表面處理層13處理，降低模板表面能，幫助模板12從固化掩蔽層上分離下來。
可固化液體40位于基底20的表面上。模板12與可固化液體40接觸。如圖25B所示，可固化液體填充模板下表面與基底之間的空隙。與陰模平版壓印工藝不同，基底大約位于至少部分模板凹陷下方的區(qū)域基本上沒有可固化液體40。因此，可固化液體40仍然是基底上的不連續(xù)膜，由模板12上至少部分凹陷的位置所限定。模板12適當(dāng)定位后，固化可固化液體40，在基底上形成掩蔽層42。從掩蔽層42上取下模板12，在基底20的表面上留下固化的掩蔽層，如圖25C所示。掩蔽層42的圖案與模板12的圖案互補。
掩蔽層42可用來防止基底20的某些部分發(fā)生蝕刻。掩蔽層42形成后，基底20可用已知的蝕刻工藝進行蝕刻。置于掩蔽層42下面的基底20的某些部分基本上不被蝕刻，而基底20的暴露部分則受到蝕刻，如圖25D所示。通過這種方式，模板12的圖案復(fù)制到基底20上。除去掩蔽層42的剩余部分44，留下印花基底20。
圖26A-26C所示為利用轉(zhuǎn)移層進行的陽模平版壓印工藝的一種實施方式?？梢栽诨?0的上表面上形成轉(zhuǎn)移層18。轉(zhuǎn)移層18可由蝕刻性質(zhì)不同于下面的轉(zhuǎn)移層18和/或基底20的材料形成。掩蔽層42可通過在轉(zhuǎn)移層18的表面上沉積可固化液體形成，并如圖25A-25C所示進行固化。
掩蔽層42可用作蝕刻轉(zhuǎn)移層18的掩模。掩蔽層42可防止轉(zhuǎn)移層18的某些部分受到蝕刻。轉(zhuǎn)移層18可用已知方式蝕刻。置于掩蔽層42下面的轉(zhuǎn)移層18的某些部分基本上不被蝕刻，而轉(zhuǎn)移層18的暴露部分則受到蝕刻。這樣，轉(zhuǎn)移層18上就復(fù)制了掩蔽層42的圖案。
在圖26B中，掩蔽層42和轉(zhuǎn)移層18的蝕刻部分一起形成掩蔽棧46，可用來防止下面的基底20上的特定部分受到蝕刻。基底20的蝕刻可用已知的蝕刻方法完成(例如等離子體蝕刻方法、活性離子蝕刻方法等)。如圖26C所示，掩蔽?？煞乐瓜旅娴幕?0上特定部分受到蝕刻?；?0的暴露部分可繼續(xù)受到蝕刻，直到達到預(yù)定深度。
在一種實施方式中，可組合使用陽模和陰模平版壓印工藝。組合陽模和陰模平版壓印工藝的模板可包含適用于陽模平版印刷的凹陷和適用于陰模平版印刷的凹陷。例如，組合陽模和陰模平版壓印所用模板的一種實施方式示于圖27A中。如圖27A所示，模板12包含下表面566、至少一個第一凹陷562和至少一個第二凹陷564。當(dāng)模板與可固化液體接觸時，第一凹陷562用來產(chǎn)生可固化液體40的不連續(xù)部分。第一凹陷的高度(h2)遠大于第二凹陷的高度(h1)。
典型的組合平版壓印工藝示于圖27A-27D。如圖27A所示，模板12與基底20隔開一段距離，因而它們之間形成了空隙。至少模板12的下表面566可用薄表面處理層(未示出)處理，降低模板表面能，幫助模板12從固化掩蔽層上分離下來。此外，第一凹陷562和/或第二凹陷564的表面可用薄表面處理層處理。
可固化液體40位于基底20的表面上。模板12與可固化液體40接觸。如圖27B所示，可固化液體填充模板下表面566與基底20之間的空隙。可固化液體40還填充第一凹陷562。但是，基底大約位于第二凹陷564下方的區(qū)域基本上沒有可固化液體40。因此，可固化液體40仍然是基底上的不連續(xù)膜，包含對應(yīng)于由第一凹陷562形成的圖案的表面形貌。模板12適當(dāng)定位后，固化可固化液體40，在基底上形成掩蔽層42。從掩蔽層42上取下模板12，在基底20的表面上留下固化的掩蔽層，如圖27C所示。掩蔽層42可包含類似于由陰模平版壓印形成的掩蔽層的區(qū)域568。此外，掩蔽層42可包含一個不含任何掩蔽材料的區(qū)域569。
在一種實施方式中，掩蔽層42由蝕刻速率等于或類似于下面的基底的材料組成。對掩蔽層42進行蝕刻，以大致相同的速率除去掩蔽層和基底。這樣，模板的多層圖案可轉(zhuǎn)移到基底上，如圖27D所示。該工藝也可用其他實施方式所述轉(zhuǎn)移層來完成。
也可組合使用陽模和陰模平版印刷工藝在模板的多個區(qū)域成圖。例如，基底可包含許多需要成圖的區(qū)域。如圖27C所示，具有不同深度的凹陷區(qū)的模板包含兩個成圖區(qū)568，中間用“邊界”區(qū)域569隔開。邊界區(qū)569防止液體流到模板成圖區(qū)外面去。
這里所用“分步重復(fù)”工藝是指用比基底小的模板在基底上形成許多成圖區(qū)。分步重復(fù)壓印工藝包括在部分基底上沉積可光固化液體，使固化液體中的圖案與基底上原有的圖案對齊，將模板壓到液體中，固化液體，使模板與固化液體分開。從基底上取下模板后，可在固化液體中留下具有模板形貌的圖像。由于模板小于基底的總表面積，只有部分基底包含成圖固化液體。該工藝的“重復(fù)”部分包括在基底的另一個地方沉積可光固化液體，然后使印花模板與基底對齊，并與可固化液體接觸。用激發(fā)光固化可固化液體，形成第二個固化液體區(qū)。該工藝可連續(xù)重復(fù)進行，直到大部分基底成圖。分步重復(fù)工藝可結(jié)合陽模、陰?；蜿柲?陰模壓印工藝進行。分步重復(fù)工藝可用前述任何設(shè)備的實施方式進行。
與其他技術(shù)相比，分步重復(fù)平版壓印工藝具有若干優(yōu)點。這里所述分步重復(fù)工藝基于使用低粘性可光固化液體和剛性透明模板的平版壓印工藝。模板能透過液體激發(fā)光和對齊標(biāo)記檢測光，因而能夠?qū)崿F(xiàn)逐層對齊。對于具有多級裝置的規(guī)模生產(chǎn)平版壓印工藝，能高分辨率逐層對齊(例如低至最小特征尺寸(“MFS”)的1/3)是很有利的。
在制備模板時，有多種因素會引起扭曲誤差。如果用分步重復(fù)工藝，則每一步只處理部分基底。每步處理的區(qū)域大小應(yīng)當(dāng)足夠小，使圖案的變形小于MFS的1/3。因而在高分辨率平版壓印中，需要采用分步重復(fù)成圖法。這也是多數(shù)光學(xué)平版印刷工具是分步重復(fù)系統(tǒng)的原因。同樣，如前所述，CD變化小，缺陷檢查/修復(fù)少，也有利于小區(qū)域的處理。
為保持低工藝成本，平版印刷設(shè)備具有足夠高的生產(chǎn)能力也很重要。生產(chǎn)能力要求對每塊區(qū)域的成圖時間構(gòu)成嚴(yán)格限制。從生產(chǎn)能力的角度看，可光固化的低粘性液體非常有吸引力。這些液體流動快，適當(dāng)填充模板與基底之間的空隙所需時間短，并且平版印刷能力與圖案無關(guān)。這種低壓、室溫處理方法非常適合高產(chǎn)率，同時保持了逐層對齊的長處。
雖然早先的發(fā)明對低粘性可光固化液體成圖有所闡述，但它們沒有提到與分步重復(fù)工藝的結(jié)合。在光平版印刷和熱浮雕工藝中，在成圖之前要將膜旋涂到基底上，并烘硬。若將此方法用于低粘性液體，有三個主要問題。由于低粘性液體容易去濕且無法保持連續(xù)膜的形式，因而難以旋涂。同樣，在分步重復(fù)工藝中，由于液體揮發(fā)，用模板在基底上分布重復(fù)操作時，基底上會殘留不同量的液體。最后，不細(xì)分的光輻射容易擴散到要成圖的具體區(qū)域之外。容易引起后續(xù)區(qū)域的局部固化，從而在壓印之前就對液體的流動性產(chǎn)生影響。用適合在基底上單個區(qū)域分發(fā)液體，每次分發(fā)一個區(qū)域的方法可以解決上面三個問題。但是，重要的是將液體精確限制在特定區(qū)域，防止基底上的可用區(qū)域受到損失。
一般地，平版印刷是生產(chǎn)器件所用的眾多單元工藝中的一種。所有這些工藝的成本，尤其是在多層器件生產(chǎn)中，強烈要求使成圖區(qū)盡可能彼此盡可能靠近，但又不能使圖案相互干擾。這可有效擴大基底的可用區(qū)域，因而提高了基底的利用率。此外，平版壓印可以“混合-匹配”模式與其他類型的平版印刷工藝(如光學(xué)平版印刷)組合使用，不同的平版印刷技術(shù)可在同一個設(shè)備上產(chǎn)生不同級別的圖案。使平版壓印工藝適用于其他平版印刷技術(shù)是非常有利的。邊界區(qū)是將基底上兩個相鄰的區(qū)域分開的區(qū)域。在最新的光學(xué)平版印刷工具中，這種邊界可小至50-100微米。邊界尺寸通常由分隔成圖區(qū)的刀片的尺寸限制。隨著切割單個芯片的切割刀片越來越薄，這種小邊界也有望越來越小。為滿足對邊界尺寸的苛刻要求，要從成圖區(qū)排出的任何過量液體所在位置要嚴(yán)格限制并可重復(fù)。這樣，單個組件可如本發(fā)明所述進行加工使之適應(yīng)重復(fù)工藝，其中所述組件包括模板、基底、液體和任何其他能影響系統(tǒng)物理性質(zhì)的材料，所述物理性質(zhì)包括但不限于表面能、界面能、Hamacker常數(shù)、范德華力、粘度、密度、不透明度等。
如前所述，不連續(xù)膜用合適的成圖模板形成。例如，含有確定邊界的高縱橫比凹陷的模板可防止液體流到邊界之外。將液體限制在邊界之內(nèi)受到若干因素的影響。如上所述，模板在對液體的限制中發(fā)揮作用。此外，模板與液體接觸的過程也影響對液體的限制。
圖19A-C所示為表面上形成不連續(xù)膜的工藝的剖面圖。在一種實施方式中，可固化液體40以線或液滴的形式分發(fā)到基底20上，如圖19A所示。因此，可固化液體40沒有覆蓋要壓印的基底20的全部區(qū)域。隨著模板12的下表面536與液體40接觸，模板對液體的作用力引起液體鋪展在基底20的表面上，如圖19B所示。一般地，模板對液體的作用力越大，液體在基底上鋪展得越開。因此，如果施加了足夠的作用力，則液體將跑到模板周緣之外，如圖19C所示。通過控制模板施加在液體上的作用力，可將液體控制在模板的預(yù)定邊界之內(nèi)，如圖19D所示。
施加在液體上的力的大小與基底上分發(fā)的液體量和固化過程中模板與基底之間的距離有關(guān)。對于陰模平版壓印工藝，分發(fā)到基底上的流體量應(yīng)當(dāng)小于或等于用如下方法確定的體積基本填滿成圖模板上的凹陷所需液體的體積，要成圖的基底面積，以及固化層的所需厚度。如果固化液體超過此體積，則當(dāng)模板靠近基底適當(dāng)距離的時候，液體將從模板邊緣溢出。對于陽模平版壓印工藝，分發(fā)到基底上的液體量應(yīng)當(dāng)小于用如下方法確定的體積固化層所需的厚度(即模板的非凹陷部分與基底之間的距離)和要成圖的基底部分的表面積。
對于采用含有一個或多個邊界的模板的平版壓印工藝，模板非凹陷表面與基底之間的距離應(yīng)當(dāng)設(shè)定在最小膜厚度與最大膜厚度之間，如前所述。將高度設(shè)定在這兩個值之間可讓合適的毛細(xì)作用力將液體限制在模板上邊界所劃定的區(qū)域。此外，層厚還要與成圖結(jié)構(gòu)的高度適當(dāng)可比。如果固化層太厚，固化層中形成的特征結(jié)構(gòu)會在特征結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到下面的基底之前就發(fā)生腐蝕。因此，最好將體積控制在上述范圍內(nèi)，以便有厚度合適的膜可用。
模板施加在液體上的作用力還受模板與液體的接觸速率影響。一般地，模板接觸液體的速率越快，施加在液體上的力越大。因此，通過控制模板與液體接觸的速率，可適當(dāng)控制液體在基底表面上的鋪展情況。
在平版壓印工藝中，使模板相對于基底定位時，所有這些特征都要考慮。以預(yù)定方式控制這些參數(shù)，可控制液體的流動，使之留在預(yù)定區(qū)域內(nèi)。
重疊對齊策略包括測定對齊誤差，然后補償這些誤差，使印花模板與基底上所需壓印位置精確對齊。根據(jù)基底校正模板的位置，對于成圖層與基底上任何已形成的層正確對齊是非常重要的。這里所用定位誤差通常指模板與基底之間的X-Y定位誤差(即沿X軸和/或Y軸的平移)。在一種實施方式中，定位誤差經(jīng)測定后，用透過模板的光學(xué)裝置校正，如圖14所示。
圖28所示為透過模板的光學(xué)成像系統(tǒng)3800的光學(xué)系統(tǒng)3820的示意圖(還可參見圖14)。光學(xué)系統(tǒng)3820將不同平面內(nèi)的兩個對齊標(biāo)記集中到一個焦點平面上。光學(xué)系統(tǒng)3820可利用對應(yīng)于不同波長的光的焦距變化來確定模板與下面的基底的對齊情況。光學(xué)系統(tǒng)3820可包含光學(xué)成像裝置3810、光源(未示出)和聚焦裝置3805。具有不同波長的光可用若干單個光源產(chǎn)生，或用單個寬頻段光源，但在成像平面和對齊標(biāo)記之間插入帶通濾光器產(chǎn)生。根據(jù)模板3700與基底2500之間的空隙，可選擇不同波長的光來調(diào)整焦距。在所用的每個波長的光下，每個重疊標(biāo)記可在成像平面上產(chǎn)生兩個圖像，如圖29所示。當(dāng)用一特定波長的光時，第一個圖像2601是聚焦的清晰像。當(dāng)用相同波長的光時，第二個圖像2602是不在焦距上的像。為消除每個不在焦距上的像，可采用若干方法。
在第一種方法中，用具有第一波長的光照射，光學(xué)成像裝置3810可接收兩個圖像。圖像如圖29所示，總地標(biāo)記為數(shù)字2604。雖然所示圖像是方塊，但應(yīng)當(dāng)理解，任何其他形狀都可采用，包括十字形。圖像2602對應(yīng)于基底上的重疊對齊標(biāo)記。圖像2601對應(yīng)于模板上的重疊對齊標(biāo)記。當(dāng)圖像2602聚焦時，圖像2601就在焦點外。在一種實施方式中，可用圖像處理技術(shù)消除對應(yīng)于圖像2602的像素的幾何數(shù)據(jù)。因此，基底標(biāo)記的焦點外圖像可以得到消除，只留下圖像2601。用相同的程序和第二波長的光，可在光學(xué)成像裝置3810上形成圖像2605和2606。然后消除焦點外圖像2606，只留下圖像2605。接著將剩下的兩個焦點上圖像2601和2605合并到單個成像平面2603上，由此測定重疊誤差。
第二種方法采用圖30所示兩個共平面偏振陣列和偏振光源。圖30所示為重疊標(biāo)記2701和正交偏振陣列2702。偏振陣列2702在模板表面上形成或放在表面上。在兩個偏振光源下，成像平面上只出現(xiàn)聚焦圖像2703(每個圖像對應(yīng)于單個波長和偏振態(tài))。因此，偏振陣列2702將不在焦距上的圖像濾掉了。這種方法的一個優(yōu)點是，它不需要用圖像處理技術(shù)消除焦點外圖像。
基于莫爾圖的重疊測定已經(jīng)用于光學(xué)平版印刷工藝。對于平版壓印工藝，由于兩層莫爾圖不在同一平面上但仍然在成像陣列中重疊，要得到兩個單獨聚焦圖像可能比較困難。但是，將模板與基底之間的空隙仔細(xì)控制在光學(xué)測量工具的焦距深度內(nèi)，但模板與基底不發(fā)生直接接觸，這樣可同時獲得兩層莫爾圖，同時使聚焦問題減少到最少。據(jù)信，基于莫爾圖的其他標(biāo)準(zhǔn)重疊策略可直接應(yīng)用于平版壓印工藝。
對于采用可UV固化的液體材料的平版壓印工藝，另一個有關(guān)重疊對齊的問題是對齊標(biāo)記的可見性。對于重疊放置誤差的測定，采用兩個重疊標(biāo)記，一個在模板上，另一個在基底上。但是，由于模板宜對固化劑透明，模板重疊標(biāo)記在某些實施方式中是不透明的線。而且，模板重疊標(biāo)記是模板表面的形貌特征結(jié)構(gòu)。在某些實施方式中，制備標(biāo)記的材料與制備模板的材料相同。此外，可UV固化的液體的折射率類似于模板材料(例如石英)的折射指數(shù)。因此，當(dāng)可UV固化的液體填充模板與基底之間的空隙時，模板重疊標(biāo)記將變得非常難以識別。如果模板重疊標(biāo)記用不透明材料(例如鉻)制備，則重疊標(biāo)記下面可UV固化的液體可能不會受到UV光的恰當(dāng)輻照。
在一種實施方式中，重疊標(biāo)記用在光學(xué)成像系統(tǒng)3800看得見但不能透過固化光(例如UV光)的模板上。此方法的一種實施方式見圖31。在圖31中，模板上的重疊標(biāo)記3102由精細(xì)偏振線3101而不是完全不透明的線形成。例如，合適的精細(xì)偏振線的寬度約為用作固化劑的激發(fā)光波長的1/2-1/4。偏振線3101的線寬應(yīng)當(dāng)足夠小，使從兩條線間通過的激發(fā)光充分發(fā)生衍射，引起線下所有液體的固化。在這種實施方式中，激發(fā)光可根據(jù)重疊標(biāo)記3102的偏振態(tài)發(fā)生偏振。使激發(fā)光偏振后，它能較均勻地輻照所有的模板區(qū)域，包括含有重疊標(biāo)記3102的區(qū)域。用來給模板上的重疊標(biāo)記3102進行定位的光可以是不能固化液體材料的寬帶光或特定波長的光。這種光無需使之偏振。偏振線3101基本上不能透過測定光，因而用已安裝好的重疊誤差測定工具可觀察到重疊標(biāo)記。精細(xì)偏振重疊標(biāo)記用現(xiàn)有技術(shù)做在模板上，如電子束平版印刷技術(shù)。
在另一種實施方式中，重疊標(biāo)記用不同于模板的材料形成。例如，選來形成模板重疊標(biāo)記的材料可以基本上不透光，但能透過用作固化劑的激發(fā)光(例如UV光)。例如，SiOx可用作這種材料，其中x小于2。特別地，由SiOx形成的結(jié)構(gòu)基本上不透過可見光，但透過UV固化光，其中x約為1.5。
在一種實施方式中，一個或多個模板對齊標(biāo)記可用離軸對齊方法來完成對齊。如上所述，系統(tǒng)可包含與壓印頭和運動臺相連的離軸光學(xué)成像裝置。雖然以下敘述是就基底安裝在運動臺上的系統(tǒng)而言的，但應(yīng)當(dāng)理解，該工藝經(jīng)改進后，很容易為壓印頭安裝在運動臺上的系統(tǒng)所用。此外，應(yīng)當(dāng)理解，以下敘述均假定在進行對齊操作之前，放大誤差均已得到校正。當(dāng)材料由于溫度變化而發(fā)生膨脹或收縮時，就會出現(xiàn)放大誤差。校正放大誤差的技術(shù)見述于美國專利09/907512登記于2001年7月16日，題為“High-Resolution Overlay AlignmentMethods and Systems for Imprint Lithography”，在此將其引為參考。此外，如果在模板成圖區(qū)域的平面內(nèi)兩個正交方向上放大校正不同，也需要在對齊之前進行放大校正。
圖46A-D所示為模板與基底的離軸對齊系統(tǒng)的示意圖。壓印頭3100包含模板3700和離軸成像裝置3840。基底4600安裝在與運動臺3620相連的基底卡盤3610上。運動臺3620用來控制基底在基本上平行于模板的方向上的運動。模板光學(xué)成像系統(tǒng)3850與運動臺3620相連，使光學(xué)成像系統(tǒng)與運動臺一起運動。系統(tǒng)還包含系統(tǒng)對齊靶4630。系統(tǒng)對齊靶4630連接到系統(tǒng)的固定部分，與光學(xué)成像系統(tǒng)光學(xué)對齊。系統(tǒng)對齊靶4630可連接到平版壓印系統(tǒng)或非移動光學(xué)成像系統(tǒng)(例如光學(xué)成像系統(tǒng)3840)的本體上。系統(tǒng)對齊靶用作對齊測定的固定參考點。
模板3700和基底4600包含至少一個，最好為兩個對齊標(biāo)記，如圖46A所示。在壓印工藝中，模板上的對齊標(biāo)記與基底上的相應(yīng)對齊標(biāo)記在基底上的液體固化之前對齊。在一種實施方式中，對齊可用離軸光學(xué)成像裝置完成。圖46A所示為初始態(tài)的系統(tǒng)。在此初始態(tài)，模板對齊標(biāo)記未與基底對齊標(biāo)記對齊。但是，光學(xué)對齊系統(tǒng)3840和3850與系統(tǒng)對齊靶4630對齊。因此，每個運動相對于系統(tǒng)中一固定點的起始位置是已知的。
為使模板和基底對齊標(biāo)記對齊，需要確定對齊標(biāo)記相對于系統(tǒng)對齊靶的位置。為確定模板對齊標(biāo)記相對于系統(tǒng)對齊靶的位置，移動運動臺3610，直到模板對齊靶處于光學(xué)成像裝置3850的視場中，如圖46B所示。運動臺為找到對齊標(biāo)記(在X-Y平面內(nèi))而發(fā)生的移動可用來確定模板對齊標(biāo)記相對于系統(tǒng)對齊靶的位置?；讓R靶的位置可通過移動運動臺3610上的基底，直到基底對齊標(biāo)記出現(xiàn)在離軸光學(xué)成像系統(tǒng)3840的視場中來確定，如圖46C所示。運動臺為找到對齊標(biāo)記(在X-Y平面內(nèi))而發(fā)生的移動可用來確定模板對齊標(biāo)記相對于系統(tǒng)對齊靶的位置。在一種實施方式中，在確定基底對齊標(biāo)記的位置之前，可使運動臺回復(fù)到初始位置(例如圖46A所示)。
一旦基底和模板對齊標(biāo)記的位置確定了，對齊可通過將基底移動到合適的位置來完成。圖46D所示為模板和基底的最終對齊狀態(tài)。
為使模板與基底上的一個區(qū)域正確對齊，在基底上相對于模板所選定的位置要使模板與基底上的對齊標(biāo)記對齊。一般地，在模板上形成兩個或多個對齊標(biāo)記。在基底上同樣形成相應(yīng)的標(biāo)記。當(dāng)模板上的對齊標(biāo)記全部與基底上的對齊標(biāo)記正確對齊時，可以進行壓印工藝。
在一些實施方式中，模板可沿Z軸相對于基底旋轉(zhuǎn)。在這些實施方式中，僅僅通過基底的X-Y運動不可能使模板上的多個對齊標(biāo)記與基底上相應(yīng)的對齊標(biāo)記對齊。為使模板與基底上選定的區(qū)域正確對齊，繞Z軸旋轉(zhuǎn)基底(或模板)。這種旋轉(zhuǎn)校正在此稱作“θ對齊”。
圖47A所示為位于基底4720上面的模板4710的俯視圖。模板4710包含至少兩個對齊標(biāo)記，基底4720包含至少兩個相應(yīng)的對齊標(biāo)記。如果正確對齊，則所有的模板對齊標(biāo)記應(yīng)當(dāng)與所有的相應(yīng)基底對齊標(biāo)記對齊。
在進行初始對齊時，將基底(或模板)移動到適當(dāng)位置，使模板上的至少一個對齊標(biāo)記與基底上的至少一個對齊標(biāo)記對齊，如圖47B所示。如果不存在任何θ對齊誤差(和放大誤差)，則無需進一步移動基底，其他對齊標(biāo)記應(yīng)當(dāng)能夠?qū)R。但如圖47B所示，θ對齊誤差將引起模板與基底上的其他對齊標(biāo)記對不齊。在進一步進行壓印之前，可以先進行θ誤差校正。
θ誤差校正通過繞Z軸(即垂直于紙面上X和Y軸伸出紙外的軸)旋轉(zhuǎn)基底(或模板)完成?；椎男D(zhuǎn)允許所有模板和基底對齊標(biāo)記對齊，如圖47C所示。
θ誤差可用離軸或透過模板的對齊方法檢測(和校正)。如這里所述，離軸對齊技術(shù)可確定各種對齊標(biāo)記相對于固定參考點(例如系統(tǒng)對齊靶)的位置。圖47D所示為基底4720上模板4710的俯視圖。模板4710包含至少兩個對齊標(biāo)記，基底4720包含至少兩個對應(yīng)的對齊標(biāo)記。
開始可用離軸成像裝置確定兩個模板對齊標(biāo)記和兩個基底對齊標(biāo)記相對于系統(tǒng)對齊靶4730的位置。系統(tǒng)對齊靶4730確定了X參考軸和Y參考軸的頂點。X參考軸和Y參考軸相對于系統(tǒng)對齊靶的方向分別由運動臺的X軸運動和Y軸運動確定。模板對齊標(biāo)記的位置可用于確定通過模板對齊標(biāo)記的線4740相對于X和Y參考軸的角度?；讓R標(biāo)記的位置用于確定通過基底對齊標(biāo)記的線4750相對于X和Y參考軸的角度。線4740和4750的角度可用標(biāo)準(zhǔn)幾何函數(shù)確定。線4740和4750相對于X和Y參考軸的角度差代表θ對齊誤差。
確定θ誤差后，運動臺轉(zhuǎn)動適當(dāng)角度以校正此誤差。校正之后，從模板對齊標(biāo)記畫過的線4740和從基底對齊標(biāo)記畫過的線4750相對于X和Y參考軸的角度應(yīng)當(dāng)基本上相同。θ誤差校正完成后，模板和基底對齊標(biāo)記通過運動臺的X-Y運動進行最后對齊。然后，經(jīng)過適當(dāng)對齊的模板和基底可進入壓印過程。
在另一種實施方式中，透過模板的對齊方法可用于校正θ誤差，使模板與基底對齊。通過模板的對齊技術(shù)通過觀察模板對齊標(biāo)記與對應(yīng)的基底對齊標(biāo)記的對齊情況來實施。如這里所述，這可利用光學(xué)系統(tǒng)完成，用此系統(tǒng)可通過模板觀察模板與基底對齊標(biāo)記。
圖47E所示為基底4720上模板4710的俯視圖。模板4710包含至少兩個對齊標(biāo)記，基底4720包含至少相應(yīng)的兩個對齊標(biāo)記。
開始可用透過模板的光學(xué)成像裝置移動運動臺，使第一模板對齊標(biāo)記與第一基底對齊標(biāo)記對齊，如圖47E所述。第二模板對齊標(biāo)記和第二基底對齊標(biāo)記的位置通過移動光學(xué)成像裝置，使之穿過模板直到發(fā)現(xiàn)對齊標(biāo)記來確定。一旦找到模板標(biāo)記，可計算假象線4740(模板對齊標(biāo)記之間)和4750(基底對齊標(biāo)記之間)，用來確定兩條線之間的θ角。此角代表θ誤差。
在一種實施方式中，第二模板和基底對齊標(biāo)記的位置通過運動臺的移動來確定。一開始對齊第一模板和基底對齊標(biāo)記，如圖47E所示。移動光學(xué)成像裝置，尋找第二模板對齊標(biāo)記。找到此標(biāo)記后，移動運動臺，而光學(xué)成像裝置保留在相同位置，直到第一模板對齊標(biāo)記回到光學(xué)成像裝置的視場。監(jiān)控運動臺的運動，用此運動計算第二模板對齊標(biāo)記相對于第一模板對齊標(biāo)記的位置。第二模板對齊標(biāo)記相對于第一模板對齊標(biāo)記的位置根據(jù)X-Y參考平面確定，而X-Y參考平面由運動臺的X運動和Y運動的方向確定。用類似的方式可確定第二基底對齊標(biāo)記相對于第一基底對齊標(biāo)記的位置。
確定θ誤差之后，運動臺轉(zhuǎn)動適當(dāng)角度以校正此誤差。θ誤差校正完成后，模板和基底對齊標(biāo)記通過運動臺的X-Y運動進行最后對齊。然后，經(jīng)過適當(dāng)對齊的模板和基底可進入壓印過程。
在另一種實施方式中，離軸和透過模板的對齊方法可同時用來使模板與基底對齊。在這種實施方式中，離軸方法可用來完成第一對齊，而透過模板的對齊方法可用來細(xì)調(diào)模板與基底的對齊情況。θ校正和X-Y校正均可用這兩種技術(shù)進行。
上述θ校正對齊方法可用于分步重復(fù)工藝。分步重復(fù)工藝可通過整體或逐塊對齊進行。對于整體對齊，一基底的兩塊或多塊區(qū)域包含至少兩個對齊標(biāo)記。離軸或透過模板的對齊在兩個或多個區(qū)域進行，確定每個區(qū)域的θ對齊誤差和X-Y對齊誤差。任選地，每塊區(qū)域的對齊都可伴隨著壓印步驟。然后對每塊區(qū)域的θ對齊誤差和X-Y對齊誤差求平均，確定“平均對齊誤差”。平均對齊誤差可用來確定在基底上的任何一塊區(qū)域需要進行什么樣的校正。
然后，平均對齊誤差可用于分步重復(fù)過程中。在分步重復(fù)過程中，預(yù)先確定每塊區(qū)域的位置，并存儲在平版印刷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。在壓印過程中，驅(qū)動運動臺，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中存儲的坐標(biāo)，使模板指向基底所需的位置。然后根據(jù)平均對齊誤差，對模板與基底進行對齊校正?？晒夤袒后w可在對齊校正之前或之后放置在基底上。利用激發(fā)光固化可光固化液體，然后將模板從固化液體上取下。移動運動臺，使模板指向基底的另一部分，重復(fù)該過程。
或者，可采用逐塊對齊方法。在壓印過程中，移動運動臺，根據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中的坐標(biāo)，使模板指向基底上的所需區(qū)域?；椎拿繅K包含兩個或多個對齊標(biāo)記，它們對應(yīng)于模板上的對齊標(biāo)記。然后用離軸對齊方法、透過模板的對齊方法或這些對齊技術(shù)的組合，在要壓印的具體區(qū)域使模板對齊標(biāo)記與基底對齊標(biāo)記對齊?？晒夤袒后w可在對齊校正之前或之后放置在基底上。利用激發(fā)光固化可光固化液體，然后將模板從固化液體上取下。移動運動臺，使模板指向基底的另一部分上方。對基底上的每塊區(qū)域都進行對齊操作。
在一種實施方式中，可用散射方法進行對齊操作。散射法是用來測定表面對光的散射性的技術(shù)。當(dāng)用來對齊模板與基底時，散射法用采用基底和模板上的衍射光柵。在平版壓印中，模板上的對齊標(biāo)記和基底上的對齊標(biāo)記彼此隔開的距離可小于200nm。因此，對齊系統(tǒng)可同時觀察到兩個對齊標(biāo)記。一般地，對齊標(biāo)記上的入射光可以預(yù)定方式從對齊標(biāo)記上發(fā)生散射，具體取決于對齊標(biāo)記彼此之間的定向關(guān)系。在一種實施方式中，當(dāng)對齊標(biāo)記對齊后，可計算光的散射，繪出散射圖。在使用中，可通過移動基底或模板，直到來自對齊標(biāo)記的光散射圖像基本上與預(yù)定散射圖像基本匹配為止。
在用平版壓印技術(shù)對基底進行成圖的過程中，印花模板位于基底的預(yù)定部分上。一般地，要壓印的基底部分具有預(yù)先形成的結(jié)構(gòu)。在壓印之前，印花模板需要與基底上預(yù)先形成的結(jié)構(gòu)對齊。對于小于100nm的平版壓印，模板與基底上的特征結(jié)構(gòu)對齊的精度應(yīng)當(dāng)有可能小于約25nm在某些情況下小于約10nm。模板與基底的對齊通常用對齊標(biāo)記完成。相匹配的對齊標(biāo)記在基底和模板上形成，并放置在預(yù)定位置。如果對齊標(biāo)記正確對齊了，模板就與基底正確對齊了，然后可進行壓印。
一般地，對齊過程可用大功率顯微鏡進行。這種顯微鏡可收集對齊標(biāo)記的圖像。使用者分析收集到的圖像，改變模板相對于基底的位置，使圖像對齊，由此使模板與下面的基底對齊。能使對齊精度小于10nm的大功率顯微鏡非常昂貴，可能難以應(yīng)用于平版壓印系統(tǒng)。
散射法提供了一種收集圖像數(shù)據(jù)而無需使特征結(jié)構(gòu)成像的技術(shù)。一般地，散射工具包括光學(xué)硬件如橢率計和反射計，還有裝有散射軟件應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)處理單元，該軟件用于處理光學(xué)硬件收集到的數(shù)據(jù)。散射工具通常包括分析光源和探測器，它們在位置上可靠近基底和模板上的對齊標(biāo)記。光源至少可照射對齊標(biāo)記的部分衍射光柵結(jié)構(gòu)。探測器進行光學(xué)測定，如反射光的強度或相位。數(shù)據(jù)處理單元接收探測器測定的光學(xué)數(shù)據(jù)并進行處理，確定衍射光柵散射掉的光的散射圖像。
散射工具可采用單色光、白光、其他波長的光或組合波長的光，它取決于具體的應(yīng)用。光的入射角也可以變化，同樣取決于具體的應(yīng)用。散射工具分析的光通常包含反射組分(即入射角等于反射角)和散射組分(即入射角不等于反射角)。為方便以下討論，術(shù)語“反射”光包含這兩種組分。
當(dāng)模板上的對齊標(biāo)記與基底上的對齊標(biāo)記對齊后，光從表面反射的方式使得它可用反射圖像表征。如果模板對齊標(biāo)記與基底對齊標(biāo)記沒有對齊，用散射工具測得的反射圖像(即強度、相位、偏振態(tài)等)將不同于標(biāo)記對齊后所呈現(xiàn)的光反射圖像。在使用中，散射工具測定對齊標(biāo)記的反射圖像。如果使用中測定的對齊標(biāo)記的反射圖像存在差異，則表明模板與基底沒有對齊。
散射工具的數(shù)據(jù)處理單元比較測定的反射圖像和參考反射圖像庫中的圖像。測定的反射圖像與參考反射圖像之間的差異可用來確定模板對齊標(biāo)記與基底對齊標(biāo)記的對齊情況。或者，當(dāng)兩個光柵對齊后，正常入射光束的散射圖樣應(yīng)當(dāng)是對稱的，即+1和-1級應(yīng)當(dāng)是相同的，或者兩個相反小角度入射光束的任何一級(包括0級)都應(yīng)當(dāng)相同。多個波長的對稱信號應(yīng)當(dāng)相減，將差相加，以此測定對齊情況，去掉晶片或模板，使加和最小。
散射法與光學(xué)成像法相比具有若干優(yōu)點。散射工具的光學(xué)要求比光學(xué)成像系統(tǒng)少得多。另外，散射法可收集到額外的光學(xué)信息(如光的相位和偏振態(tài))，這些信息用光學(xué)成像裝置如顯微鏡無法收集到。
對齊標(biāo)記的一個例子示于圖48A。對齊標(biāo)記4800包含在基底4820(例如在其上形成壓印層的模板或基底)上形成的許多溝槽4810，它們一起構(gòu)成衍射光柵(例如4825和4827)。對齊標(biāo)記4800的剖面示于圖48B中。一般地，衍射光柵可通過在基底上蝕刻許多凹槽形成。這些凹槽具有大致相同的寬度和深度，并且均勻隔開。為沿X和Y軸均對齊，至少要用兩組衍射光柵。如圖48A所示，第一組溝槽4825確定了用于沿第一軸(例如X軸)對齊的衍射光柵。第二組溝槽4827確定了用于沿第二軸(例如Y軸)對齊的衍射光柵。
對齊標(biāo)記的另一種實施方式示于圖48C。為使模板與基底對齊，至少采用了四組衍射光柵。衍射光柵由蝕刻進基底的許多溝槽形成，如上所述。兩組衍射光柵4830和4840用于對模板與基底進行粗對齊。粗對齊光柵由許多具有大致相同的寬度和深度且均勻分開的溝槽形成。粗對齊衍射光柵的溝槽彼此隔開的距離約為1-3μm。間距在此范圍內(nèi)的衍射光柵可用來使模板與基底對齊，且精度達到約100nm。衍射光柵4830用來沿第一軸(例如X軸)進行對齊。衍射光柵4840用來沿第二軸(例如Y軸)進行對齊。
在將特征尺寸小于約100nm的結(jié)構(gòu)壓印到表面上時，這種精度不足以對不同印花層進行正確定向。其他光柵結(jié)構(gòu)4850和4860可用于精細(xì)對齊。精細(xì)衍射光柵可由許多寬度和深度大致相同且均勻分開的溝槽形成。精細(xì)對齊衍射光柵的溝槽相隔的距離可在約100-1000nm之間。間隔在此范圍內(nèi)的衍射光柵可用來使模板與基底對齊，且其精度達到約5nm。衍射光柵4850用來沿第一軸(例如X軸)進行對齊。衍射光柵4860用來沿第二軸(例如Y軸)進行對齊。
圖49所示為用于測定模板對齊標(biāo)記4910與基底對齊標(biāo)記4920之間的對齊情況的散射工具的構(gòu)型圖。散射工具產(chǎn)生入射光束4930，將其導(dǎo)向?qū)R標(biāo)記，如圖所示。入射光束4930的入射方向基本上垂直于模板(或基底)所在平面。入射光束4930可由白光源或任何其他光源產(chǎn)生，只要它能產(chǎn)生多個波長的光。用來產(chǎn)生這種光的光源可安裝在這里所述壓印系統(tǒng)的壓印頭中?；蛘?，光源可連接在壓印頭外面的本體上，光學(xué)系統(tǒng)可用來將光導(dǎo)向模板。
當(dāng)來自光源的光與對齊標(biāo)記接觸時，光將如圖49所示發(fā)生散射。如本領(lǐng)域所熟知的，光發(fā)生散射后，可在不同角度上產(chǎn)生最大光強度。不同的最大強度的光所產(chǎn)生的角度對應(yīng)于不同衍射級數(shù)。一般地，當(dāng)光從衍射光柵上發(fā)生反射時，將產(chǎn)生許多級數(shù)。這里所用0級是指沿著與入射光相同的光路反射到回光源的光。如圖49所示，沿入射光束4930反射回光源的光屬0級。1級光是沿不同于入射角的角度反射的衍射光柵。如圖49所示，光線4942和4944代表沿正1級(即+1級)產(chǎn)生的光，光線4952和4954代表沿負(fù)1級(即-1級)產(chǎn)生的光。雖然介紹的是+1和-1級的光，當(dāng)應(yīng)當(dāng)理解，其他級數(shù)的光(例如N級，其中N大于0)也可以采用。
在使用中，探測器4960收集基底(以及透過模板)反射的光。在一種實施方式中，探測器4960是能夠在許多位置同時測定光的性質(zhì)的陣列探測器。當(dāng)光從衍射光柵發(fā)生散射時，不同波長的光發(fā)生不同散射。一般地，所有波長可沿一個衍射級數(shù)散射，但是不同波長的光將以稍有差異的角度散射。圖49示出了兩個不同波長的光如何沿著+1和-1級反射。應(yīng)當(dāng)指出，為方便這里的討論，散射角的差異經(jīng)過了放大?，F(xiàn)在看+1級，光束4942代表紅光而光束4944代表藍光。對于-1級，光束4952代表紅光而光束4954代表藍光。如圖所示，紅光束和藍光束接觸探測器的不同部位。探測器4960包含光探測元件陣列。光探測元件的尺寸和位置要使它能夠分析不同波長的光。如圖49所示，紅光4942射中的光探測元件不同于藍光4944。因此，散射工具可同時測定多個波長的光的性質(zhì)。
測定多個波長的光的散射有一個好處，即可求出相差的平均值。相差由形成衍射光柵的蝕刻溝槽的不規(guī)則性引起。例如，如果壁是非平行的，或者溝槽底部是傾斜的，則光散射可能不符合預(yù)定模型。這種偏差容易隨著用于分析的光的波長變化。例如，在形成溝槽時的加工誤差引起的紅光偏移多于藍光。通過在多個波長下讀數(shù)，各單個數(shù)據(jù)可求平均，由此產(chǎn)生更精確的對齊導(dǎo)向參數(shù)。
如圖50所示，在另一種實施方式中，來自對齊標(biāo)記的反射光可如圖49所示發(fā)生散射。反射光可利用光學(xué)元件5070進行分束，而不依賴于探測器捕捉不同波長的光的分辨率。如上所述，模板對齊標(biāo)記5010和基底對齊標(biāo)記5020用入射光5030照射。入射光5030的方向垂直于模板平面。自對齊標(biāo)記的衍射光柵反射的光沿+1級(5040)和-1級(5050)分析。在此實施方式中，光學(xué)元件5070放置在基底與探測器5060之間的光路上。光學(xué)元件5070用來衍射因波長不同而出射角度不同的光。例如，光學(xué)元件5070可以是衍射光柵(例如作為分光光度計的一部分)或棱鏡。棱鏡和衍射光柵均能衍射因波長不同而出射角度不同的光。如圖50所示，紅光的衍射角度不同于藍光。雖然圖50只示出了一個元件，但應(yīng)當(dāng)理解，光學(xué)元件5070可以由兩個不同的元件組成。此外，雖然所示光學(xué)元件5070和探測器5060是獨立元件，但應(yīng)當(dāng)理解，這些元件可以并入單個裝置(例如分光光度計)。
或者，光學(xué)元件5070也可以是透鏡。如果光學(xué)元件5070是透鏡，光通過透鏡時將發(fā)生衍射。衍射的程度部分取決于透鏡材料的折射率。衍射程度還取決于光的波長。不同波長的光衍射的角度不同。這就導(dǎo)致了所謂的“色差”?？梢岳蒙畲偈构夥纸獬刹煌牟ㄩL。在某些實施方式中，可以采用兩個透鏡，每級光用一個棱鏡。
上述散射法可用于平版壓印工藝。在一種實施方式中，將預(yù)定量的可光固化液體放置在要壓印的部分基底上。將印花模板放在靠近基底的地方。通常，模板與基底之間間隔的距離約小于200nm。為確保印花模板與基底上預(yù)先形成的結(jié)構(gòu)對齊，讓模板對齊靶與基底對齊靶對齊。模板對齊靶包含衍射光柵，因而可以用散射技術(shù)進行對齊。模板對齊標(biāo)記與基底對齊標(biāo)記的初始對齊可通過標(biāo)記的光學(xué)成像來完成。標(biāo)記用圖像識別軟件對齊。這種對齊可達到的精度在約1微米范圍之內(nèi)。
散射法可反復(fù)用于對齊操作。在一種實施方式中，對齊標(biāo)記可包含粗對齊衍射光柵和精細(xì)對齊衍射光柵，如圖48C所示對齊標(biāo)記。對齊標(biāo)記的粗對齊可用粗對齊衍射光柵完成，對齊標(biāo)記的精細(xì)對齊可用精細(xì)對齊衍射光柵完成。所有的對齊測定可利用模板與基底之間的可光固化液體完成。如這里所示，可用光學(xué)成像裝置進行初始對齊。在進行散射之前，可將光學(xué)成像裝置移到光源與模板之間的光路以外?；蛘撸烧{(diào)整光源發(fā)出的光，使得光學(xué)成像裝置不在光源與模板之間的光路上。
在一種實施方式中，可使光沿垂直于模板平面的方向射向模板與基底對齊標(biāo)記。沿+1和-1級散射的光可在多個波長進行分析。+1級散射光的強度與-1級散射光的強度進行對比，如果模板對齊標(biāo)記與基底對齊標(biāo)記對齊了，這兩個強度在任何給定波長下應(yīng)當(dāng)基本上相同。+1和-1級光強度上的差異表明對齊標(biāo)記可能沒有對齊。通過比較在多個波長下未對齊程度，可以得出對齊標(biāo)記的“平均”不齊程度。
模板與基底對齊標(biāo)記的平均不齊程度可用來確定需要怎樣校正模板相對于基底的位置，以便正確對齊對齊標(biāo)記。在一種實施方式中，基底位于基底運動臺上。根據(jù)散射法計算出來的平均不齊程度，適當(dāng)移動基底，即可完成對齊操作。模板與基底正確對齊后，可以使液體固化，然后從固化的液體上分離模板。
圖51所示為用來確定模板對齊標(biāo)記5110和基底對齊標(biāo)記5120之間的對齊情況的散射工具的另一種構(gòu)型。散射工具5100通過測定兩個0級基底反射來確定對齊標(biāo)記的對齊情況。兩個光源產(chǎn)生兩個入射光束5130和5135，它們射向如圖所示對齊標(biāo)記。入射光束5130和5135的方向基本上不垂直于模板(或基底)平面。入射光束5130和5135可來自白光源或其他任何能產(chǎn)生多波長光的光源。入射光束5130和5135分別通過分束器5192和5194。
當(dāng)來自光源的光與對齊標(biāo)記接觸時，光就發(fā)生上述散射。0級光是沿入射光路反射回光源的光。反射回光源的光進一步為分束器5192和5194反射到探測器5160和5162。在一種實施方式中，探測器5160和5162是能同時在多個位置測定光的性質(zhì)的陣列探測器。當(dāng)光在衍射光柵上發(fā)生散射時，各波長的光發(fā)生不同的散射。一般地，所有波長的光都將沿著某一個衍射級散射，但不同波長的光散射的角度稍有不同，如前所述。應(yīng)當(dāng)指出，為方便討論，這里散射角的差異被放大了。對于入射光束5130，光束5142代表紅光而光束5144代表藍光。對于入射光束5135，光束5152代表紅光而光束5154代表藍光。如圖所示，紅光束和藍光束接觸探測器的不同部位。探測器5160包含光探測元件陣列。光探測元件的尺寸和位置要便于分析不同波長的光。如圖51所示，紅光5142與藍光5144射到不同的光探測器元件上。因此，散射工具可同時測定多個波長的光的性質(zhì)。使用陣列探測器的另一個好處是晶片或模板方向的任何微小變化或引起級峰位置變化的任何其他機械變化都能探測到，而且其強度可正確測定。
圖51所示散射系統(tǒng)的優(yōu)點是用于對齊的反射信號最強(即0級信號)。一般地，如果入射光垂直于光柵，則光柵對齊方面的差異對于0級光不是很明顯。據(jù)信，如果用非垂直角度的入射光，則0級光對于光柵沒有對齊的情況更敏感。此外，散射系統(tǒng)的光路特點允許光成像裝置5180放在系統(tǒng)中央。如這里所述，光成像裝置5180可用來對模板和基底對齊標(biāo)記進行粗對齊。在用散射系統(tǒng)對模板和基底進行對齊時，不需要移動光學(xué)成像裝置。
在另一種實施方式中，如圖52所示，來自對齊標(biāo)記的反射光可如圖5 1所示發(fā)生散射。反射光可利用光學(xué)元件5272和5274進行分束，而不依賴于探測器捕捉不同波長的光的分辨率。如上所述，模板對齊標(biāo)記5210和基底對齊標(biāo)記5220用入射光5230和5235照射。入射光5230和5235的方向不垂直于模板平面。自對齊標(biāo)記的衍射光柵反射的光通過用分束器5292和5294反射來沿0級分析。在此實施方式中，光學(xué)元件5270和5274放置在基底與探測器5260之間的光路上。光學(xué)元件5272和5274用來衍射因波長不同而出射角度不同的光。例如，光學(xué)元件5272和5274可以是衍射光柵(例如作為分光光度計的一部分)或棱鏡?；蛘?，光學(xué)元件5272和5274也可以是有色差效應(yīng)的透鏡。
在另一種實施方式中，如圖53所示，來自對齊標(biāo)記的反射光可如圖51所示發(fā)生散射。反射光可利用光學(xué)元件5372和5374進行分束，而不依賴于探測器捕捉不同波長的光的分辨率。對齊標(biāo)記反射的光通過分束器5392和5394分別射向光纖光纜5376和5378。光纖光纜將光從壓印系統(tǒng)送到光學(xué)元件5372和5374。光學(xué)元件5372和5374用來衍射因波長不同而出射角度不同的光。例如，光學(xué)元件5372和5374可以是衍射光柵(例如作為分光光度計的一部分)或棱鏡?；蛘撸鈱W(xué)元件5372和5374也可以是有色差效應(yīng)的透鏡。這種實施方式的一個優(yōu)點是部分光學(xué)系統(tǒng)可同壓印系統(tǒng)分離，這可最大程度減小壓印系統(tǒng)的尺寸。
圖54所示為用來確定模板對齊標(biāo)記5410和基底對齊標(biāo)記5420之間的對齊情況的散射工具的另一種構(gòu)型。兩個光源產(chǎn)生兩個入射光束5430和5435，它們射向如圖所示對齊標(biāo)記。入射光束5430和5435的方向明顯不垂直于模板(或基底)平面。入射光束5430和5435可來自白光源或其他任何能產(chǎn)生多波長光的光源。入射光束5430和5435分別通過分束器5492和5494。
當(dāng)來自光源的光與對齊標(biāo)記接觸時，光就發(fā)生圖54所示散射。如圖54所示，沿入射光束5430和入射光束5435反射回光源的光是0級光。1級光沿不同于入射角的角度自衍射光柵反射。如圖54所示，光線5440代表沿入射光束5430的+1級方向產(chǎn)生的光，光學(xué)5450代表入射光束5435的+1級光，而-1級光沒有示出。雖然圖中示出的是+1級光，但應(yīng)當(dāng)理解，其他級數(shù)的光(例如N級，其中N大于0)也可以采用。
對齊標(biāo)記反射的光通過分束器5492和5494分別射向光纖光纜5476和5478。光纖光纜將光從壓印系統(tǒng)送到光學(xué)元件5472和5474。光學(xué)元件5472和5474用來衍射因波長不同而出射角度不同的光。例如，光學(xué)元件5472和5474可以是衍射光柵(例如作為分光光度計的一部分)或棱鏡?；蛘?，光學(xué)元件5472和5474也可以是有色差效應(yīng)的透鏡。
分束器5492和5494允許部分反射光通過分束器。通過分束器的這部分光利用探測器5462和5464分析。光探測器可用來測定所有通過分束器5492和5494的光的總強度。有關(guān)光的總強度的數(shù)據(jù)可用來確定如何校正模板和基底的對齊標(biāo)記。在一種實施方式中，校正的程度可由平均誤差測定值和光強度測定值確定，平均誤差測定值通過對N級(例如+1級)反射光進行分光光度分析獲得。
應(yīng)當(dāng)理解，上述任何實施方式都可以組合起來，形成不同的形式。此外，應(yīng)當(dāng)理解，用來確定基底與模板標(biāo)記對齊情況的光的性質(zhì)包括光的強度和光的偏振態(tài)。
在平版壓印工藝的所有實施方式中，都要將液體分發(fā)到基底上。雖然下面的敘述是針對在基底上分發(fā)液體而言的，但應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)在模板上分發(fā)液體時，可以采用相同的液體分發(fā)技術(shù)。液體分發(fā)是需要仔細(xì)控制的過程。一般地，要通過控制液體的分發(fā)，使預(yù)定量的液體分發(fā)到基底上恰當(dāng)?shù)奈恢?。或者，液體的體積也需要控制。恰當(dāng)?shù)囊后w體積和液體的恰當(dāng)位置可同時由這里所述液體分發(fā)系統(tǒng)控制。分步重復(fù)工藝特別采用組合控制液體體積和液體位置的方法，將成圖操作限定在指定區(qū)域。
可以采用各種液體分發(fā)方式。所述方式包括連續(xù)線或液滴形式。在某些實施方式中，基于位移的液體分發(fā)器尖端和壓印件之間的相對運動可用來在壓印件的局部形成基本上連續(xù)的液線圖案。分發(fā)液體和相對運動的平衡速率可用來控制液線的截面尺寸和液線的形狀。在分發(fā)液體的過程中，分發(fā)器尖端固定在基底附近(例如相距數(shù)十微米)。連續(xù)圖案的兩個例子示于圖32A和32B。圖32A和32B所示圖案是正弦曲線。但是，其他圖案也可以采用。如圖32A和32B所示，連續(xù)液線圖案可用單個分發(fā)器尖端2401或多個分發(fā)器尖端2042畫出?；蛘撸部梢圆捎脠D32C所示液滴圖案。在一種實施方式中，所采用的液滴圖案有一個中央液滴，其體積大于周圍的液滴。當(dāng)模板與液滴接觸時，液體就鋪滿模板的成圖區(qū)域，如圖32C所示。
分發(fā)速率vd和壓印件的相對橫向速度vs有如下關(guān)系Vd＝Vd/td(分發(fā)體積/分發(fā)時間)，(1)vs＝L/td(線長/分發(fā)時間)，(2)vd＝aL(其中“a”是線形圖案的截面積)，(3)因此，vd＝avs。(4)初始線形圖案的寬度通常取決于分發(fā)器的尖端尺寸。分發(fā)器尖端可以固定。在一種實施方式中，液體分發(fā)控制器用于控制分發(fā)液體的體積(vd)和分發(fā)液體的時間(td)。如果vd和td固定而增加液線的長度，則所成圖液線的截面高度將降低。增加液線圖案的長度可通過提高周期圖案的空間頻率來實現(xiàn)。圖案高度低，則在壓印過程中放置的液體量就下降。如果同一分發(fā)線連有多個尖端，則形成長線圖案的速度比用單個分發(fā)尖端快?；蛘?，可利用多個靠得很近的液滴形成體積精確的液線。
液體固化后，可將模板從固化液體上取下。由于模板與基底幾乎完全平行，模板、壓印層和基底組裝起來后可使模板與固化液體之間形成基本上均勻的接觸。這種系統(tǒng)可能需要較大的分離力才能將模板從固化液體上分離下來。如果模板或基底是柔性的，在一種實施方式中，可用“剝離方法”進行分離。但是，使用柔性模板或基底對于高分辨率重疊對齊可能不合適。對于石英模板和硅基底，剝離方法可能難以進行。在一種實施方式中，可用“剝-拉”方法將模板從壓印層上分離下來。剝-拉方法的一種實施方式示于圖33A、33B和33C。
圖33A所示為固化后包埋在固化層40中的模板12。物質(zhì)40固化后，可有意使模板12或基底20傾斜，使模板12與基底20之間產(chǎn)生一個角度3604，如圖35B所示?？捎妙A(yù)校正臺在模板與固化層40之間產(chǎn)生一個傾斜角，其中預(yù)校正臺連接到模板或基底上。如果傾斜軸靠近模板-基底界面，模板12與基底20之間的相對橫向運動在傾斜運動中可能不明顯。如果模板12與基底20之間的角度3604足夠大，僅靠Z軸運動(即垂直運動)即可將模板12從基底20上分離下來。這種剝-拉方法可保持轉(zhuǎn)移層18和基底20上的所需特征結(jié)構(gòu)44完好無損，不會發(fā)生撕裂。
除上述實施方式外，這里所述實施方式包括用電場形成圖案結(jié)構(gòu)。用電場形成固化層，在固化層上形成圖案，這種方法可用于單步壓印或分步重復(fù)工藝。
圖34所示為模板1200和基底1202的實施方式。在一種實施方式中，模板1200由能透過激發(fā)光，從而在激發(fā)光的照射下使可光固化液體發(fā)生固化的材料形成。由透明材料形成模板1200還允許用成熟的光學(xué)技術(shù)測定模板1200與基底1202之間的空隙，并測定重疊標(biāo)記，從而在形成結(jié)構(gòu)的過程中進行重疊對齊和放大校正。模板1200還具有熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，從而能夠形成具有納米分辨率的圖案。模板1200包含導(dǎo)電材料和/或?qū)?204，從而在模板-基底界面上能夠產(chǎn)生電場。
在一種實施方式中，可用空白的熔凝氧化硅(例如石英)作為模板1200的基部1206的材料。在基部1206上沉積氧化錫銦(ITO)。ITO可透過可見光和UV光，它是導(dǎo)電材料。ITO可用高分辨率電子束平版印刷工藝成圖。模板上可涂敷一個低表面能涂層，如前所述，用于改進模板與聚合組合物之間的剝離特性。基底1202可包含標(biāo)準(zhǔn)晶片材料，如Si、GaAs、SiGeC和InP?？蒛V固化的液體和/或可熱固化的液體可用作可光固化液體1208。在一種實施方式中，可光固化液體1208可旋涂到晶片1210上。在另一種實施方式中，可將預(yù)定量的可光固化液體1208以預(yù)定圖案分發(fā)到基底上，如這里所示。在某些實施方式中，轉(zhuǎn)移層1212可放在晶片1210和可光激發(fā)液體1208之間。可適當(dāng)選擇轉(zhuǎn)移層1212的材料性質(zhì)和厚度，以便將在固化液體材料中形成的低縱橫比結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為高縱橫比結(jié)構(gòu)。將ITO連接到電壓源1214上，可在模板1200與基底1202之間產(chǎn)生電場。
圖35A-D和圖36A-C示出了上述工藝的兩種實施方式。在每種實施方式中，模板與基底之間所需的均勻間隙可維持不變?？墒┘铀鑿姸鹊碾妶?，使可光固化液體1208吸向模板1200的突起部分1216。在圖35A-D中，所述間隙和場強使可光固化液體1208與模板1200直接接觸并附著到其上面。可用固化劑(例如激發(fā)光1218和/或熱)固化液體。一旦形成所需結(jié)構(gòu)，模板1200可用本發(fā)明所述方法從基底1202上分離下來。
在圖36A-C中，所選擇的間隙和場強使可光固化液體1208獲得與模板1200基本上相同的形貌。獲得這種形貌不需要與模板直接接觸?？捎霉袒瘎?例如激發(fā)光1218)固化液體。在圖35A-D和圖36A-C所示實施方式中，可用后續(xù)蝕刻過程除去固化材料1220。如果固化材料1220和晶片1210之間存在轉(zhuǎn)移層1212，還可進一步進行蝕刻，如圖35A-D和圖36A-C所示。
在另一種實施方式中，圖37A示出了導(dǎo)電模板，它包含與非導(dǎo)電基部1502相連的導(dǎo)電部分1504的連續(xù)層。如圖37B所示，模板的導(dǎo)電部分1504將非導(dǎo)電部分1502彼此隔開。如上所述，模板可用于“陽?！眽河」に?。
在某些情況下，用電場可在小于約1秒鐘的時間內(nèi)形成平版印刷圖案結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)的尺寸通常為數(shù)十納米。在一種實施方式中，在電場存在下固化可光固化液體可在基底上產(chǎn)生圖案層?？刂茙в刑囟ǖ募{米級形貌的模板與基底上可固化液體薄層表面之間的距離(例如在幾納米之內(nèi))，可產(chǎn)生上述圖案。如果所有或部分所需結(jié)構(gòu)是規(guī)則分布的重復(fù)圖案(如點陣)，則模板上的圖案可能比所需重復(fù)結(jié)構(gòu)的尺寸大得多。
在模板與基底之間施加電場，可在模板上復(fù)制圖案。因為液體和空氣(或真空)具有不同的介電常數(shù)，且不同位置的電場因模板形貌的存在而不同，所以產(chǎn)生的靜電作用力會將各區(qū)域的液體向模板吸引。表面張力和毛細(xì)壓力傾向于穩(wěn)定膜。在高電場強度下，可光固化液體可能與模板接觸，在某些點上自基底去濕。但是，如果靜電作用力與毛細(xì)作用力相當(dāng)，則可能附著液體膜，其中毛細(xì)作用力用無量綱數(shù)Λ量度。靜電作用力的大小約為ε E2d2，其中ε是真空介電常數(shù)，E是電場強度，d是特征尺寸。毛細(xì)作用力的大小約為γd，其中γ是液-氣表面張力。這兩個因素的比是Λ＝εE2d/γ。為使界面變形，從而使它附著到上表面上，電場必須使得L約為1。其精確數(shù)值取決于板的形貌的細(xì)節(jié)和液-氣介電常數(shù)與高度之比，但此值為0(1)。因此，電場大致由E～(γ/εd)1/2給出。通過組合物的聚合反應(yīng)，可使此可光固化液體發(fā)生原位硬化?？捎玫湍茏越M裝單層膜(例如氟化表面活性劑)處理模板，以利于模板從聚合組合物上的分離。
以上估算的例子如下所述。如果d＝100nm，γ＝30mJ/m，ε＝8.85×10-12C2/J·m，則E＝1.8×108V/m。如果模板間距為100nm，則它相當(dāng)于板間電勢差為18V；如果模板間距為1000nm，則相當(dāng)于180V。注意特征尺寸d～γ/εE2，這意味著特征尺寸隨著電場強度的平方而下降。因此，對于100和1000nm的板間距，50nm的特征結(jié)構(gòu)將需要25或250V的電壓。
可以通過控制電場、模板形貌的設(shè)計和模板與液體表面的距離在可光固化液體中產(chǎn)生圖案，而不需要與模板表面接觸。此技術(shù)不需要用機械方法將模板從聚合組合物上分離下來。此技術(shù)還消除了在圖案中引起缺陷的潛在因素。但是，在模板與液體不接觸的情況下，液體可能不會像接觸的情況中那樣形成尖銳的高分辨率結(jié)構(gòu)。這可以用以下方法解決先在可光固化的液體中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，其中液體部分限制在給定電場中；接著增加模板與基底之間的空隙，同時增加電場強度，以“拉出”液體，在不接觸的情況下形成清晰的結(jié)構(gòu)。
可光固化的液體可沉積在轉(zhuǎn)移層的頂部，如前所述。這種雙層工藝可利用電場形成低縱橫比、高分辨率結(jié)構(gòu)，接著通過蝕刻工藝得到高縱橫比、高分辨率結(jié)構(gòu)。這種雙層工藝還可用于“金屬剝離工藝”，將金屬沉積在基底上，剝離之后，金屬留在開始形成的結(jié)構(gòu)的溝槽區(qū)域。
采用低粘性可光固化液體，可用電場快速形成圖案(例如小于約1秒)該結(jié)構(gòu)還能快速固化。如果能夠避免基底和可光固化液體的溫度發(fā)生變化，則還能避免圖案發(fā)生變形，這種變形將使得納米分辨率的逐層對齊過程無法實施。此外，如上所述，有可能在不與模板接觸的情況下快速形成圖案，從而消除了需要直接接觸的壓印方法所帶來的缺陷。
本專利將某些美國專利和美國專利申請引作參考。但這些美國專利和美國專利申請文本的引用限度為，這些文本與本發(fā)明的聲明和圖示沒有沖突。如果存在這種沖突，則這些參考美國專利和美國專利申請中與本發(fā)明有沖突的敘述不在本發(fā)明中引用。
雖然已經(jīng)結(jié)合各種示范性實施方式對本發(fā)明進行了敘述，但這些敘述不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員參考以上敘述后，這些示范性實施方式的各種變化形式和組合形式以及本發(fā)明的其他實施方式都是顯而易見的。因此，附屬權(quán)利要求包括上述任何變化形式或?qū)嵤┓绞健?br> 權(quán)利要求
1.確定含有模板對齊標(biāo)記的模板與含有基底對齊標(biāo)記的基底之間對齊情況的方法，所述方法包括將所述模板和所述基底重疊起來；獲得多個對齊測定值；根據(jù)所述多個對齊測定值，鑒別與所述模板對齊標(biāo)記和所述基底對齊標(biāo)記的所需空間方向的偏差，確定對齊偏差；以及根據(jù)所述對齊偏差確定平均偏差。
2.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于它還包括根據(jù)從所述平均偏差得到的信息調(diào)整所述位置，得到所述所需的空間方向。
3.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于獲得多個對齊測定值包括在所述模板對齊標(biāo)記和基底對齊標(biāo)記上照射具有第一和第二波長的光，所述鑒別還包括根據(jù)用所述光探測器在所述第一波長的光下收集的所述對齊測定值，確定所述模板對齊標(biāo)記相對于所述基底對齊標(biāo)記的第一對齊誤差，以及根據(jù)用所述光探測器在所述第二波長的光下收集的所述對齊測定值，確定所述模板對齊標(biāo)記相對于所述基底對齊標(biāo)記的第二對齊誤差。
4.權(quán)利要求3所述方法，其特征在于確定平均偏差還包括對所述第一和第二對齊誤差求平均值，以確定所述平均偏差。
5.權(quán)利要求3所述方法，其特征在于確定所述第一對齊誤差還包括探測所述第一波長的非0級光，確定所述第二對齊誤差還包括探測所述第二波長的非0級光。
6.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于它還包括為所述模板提供具有許多特征結(jié)構(gòu)的第一光柵，每個特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔約1-3μm的第一距離，用以形成所述模板對齊標(biāo)記；為所述基底提供具有許多標(biāo)記的第二光柵，每個標(biāo)記與相鄰標(biāo)記之間相隔約1-3μm的第二距離，用以形成所述基底對齊標(biāo)記。
7.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于它還包括為所述模板提供具有許多特征結(jié)構(gòu)的第一光柵，每個特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔不到1μm，用以形成所述模板對齊標(biāo)記；為所述基底提供具有許多標(biāo)記的第二光柵，每個標(biāo)記與相鄰標(biāo)記之間相隔不到1μm，用以形成所述基底對齊標(biāo)記。
8.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于它還包括為所述模板提供具有許多特征結(jié)構(gòu)的第一光柵，每個特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔約100-1000nm，含100nm和1000nm，用以形成所述模板對齊標(biāo)記；為所述基底提供具有許多標(biāo)記的第二光柵，每個標(biāo)記與相鄰標(biāo)記之間相隔約100-1000nm，含100nm和1000nm，用以形成所述基底對齊標(biāo)記。
9.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于它還包括為所述模板提供第一和第二光柵，用以形成所述模板對齊標(biāo)記，其中所述第一和第二光柵各自包含許多特征結(jié)構(gòu)，所述第一光柵的每個所述特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)相距1-3μm，所述第二光柵的所述特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)相距100-100nm；為所述基底提供第三和第四光柵，用以形成所述基底對齊標(biāo)記，其中所述第三和第四光柵各自包含許多標(biāo)記，所述第三光柵的每個所述標(biāo)記與相鄰標(biāo)記相距1-3μm，所述第四光柵的所述標(biāo)記與相鄰標(biāo)記相距100-100nm。
10.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于確定所述第一對齊誤差還包括探測所述第一波長的+1和-1級光，確定所述第二對齊誤差還包括探測所述第二波長的+1和-1級光。
11.權(quán)利要求3所述方法，其特征在于確定所述第一對齊誤差還包括比較所述第一波長的正n級對齊測定值與所述第一波長的負(fù)n級對齊測定值；確定所述第二對齊誤差還包括比較所述第二波長的正n級對齊測定值與所述第二波長的負(fù)n級對齊測定值。
12.權(quán)利要求2所述方法，其特征在于它還包括在所述基底上施涂可光固化液體，使所述可光固化液體與所述模板接觸；調(diào)整所述位置還包括使所述模板和所述基底處于所需的空間位向，同時保持所述模板與所述可光固化液體之間的接觸。
13.權(quán)利要求12所述方法，其特征在于它還包括固化所述可光固化的液體，形成固化液體，并將所述模板從所述固化液體上分離下來。
14.權(quán)利要求12所述方法，其特征在于調(diào)整所述位置還包括調(diào)整所述位置時，所述可光固化液體基本上不存在于所述基底對齊標(biāo)記和所述模板對齊標(biāo)記重疊的區(qū)域。
15.權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述模板包含第一和第二兩個相反的表面，上面形成了許多凹陷，它們以第一距離從所述第一表面伸向所述第二表面，在所述模板的所述第一表面上形成了許多特征結(jié)構(gòu)。
16.權(quán)利要求15所述方法，其特征在于它還包括為所述模板提供邊界，所述邊界圍著所述許多凹陷形成，其中所述邊界以第二距離從所述第一表面伸向所述第二表面，所述第二距離大于所述第一距離。
17.權(quán)利要求13所述方法，其特征在于從所述固化液體上分離所述模板還包括移動所述模板和所述基底，使它們彼此基本上不平行；移動所述模板和所述基底，使它們彼此分離。
18.權(quán)利要求13所述方法，其特征在于它還包括從所述固化液體上分離所述模板之前，照射分離光，所述分離光改變部分所述固化液體的化學(xué)組成，降低所述模板與所述固化液體的粘著力。
19.一種平版壓印系統(tǒng)，它包含本體；與所述本體相連的臺子；與所述臺子相連的基底，所述基底含有基底對齊標(biāo)記；與所述本體相連的壓印頭；與所述壓印頭相連的模板，所述模板含有模板對齊標(biāo)記；產(chǎn)生具有第一、第二和第三波長的光的光源，所述第一和第二波長的光照射到所述基底和模板對齊標(biāo)記上；以及探測自所述基底和模板對齊標(biāo)記反射的具有第一和第二波長的光并從中得到許多對齊測定值的探測系統(tǒng)，從所述許多對齊測定值鑒別與所需要的所述模板對齊標(biāo)記和所述基底對齊標(biāo)記的空間位向的偏差，確定對齊偏差，并根據(jù)所述對齊偏差確定平均偏差。
20.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于它還包含與所述本體相連的液體分發(fā)器，用來在所述基底上沉積許多滴可光固化液體，所述可光固化液體對所述第三波長的光有響應(yīng)，并在第三波長的光照射到時發(fā)生固化。
21.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述模板具有相反的第一和第二表面，以及包含許多凹陷的成圖區(qū)，其中所述凹陷以第一距離從所述第一表面伸到所述第二表面。
22.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述基底和模板對齊標(biāo)記各包含一個具有許多特征結(jié)構(gòu)的光柵，每個特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔約1-3μm。
23.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述基底和模板對齊標(biāo)記各包含一個具有許多特征結(jié)構(gòu)的光柵，每個特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔小于1μm。
24.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述基底和模板對齊標(biāo)記各包含一個具有許多特征結(jié)構(gòu)的光柵，每個特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔約100-1000nm。
25.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述基底和模板對齊標(biāo)記各包含具有許多特征結(jié)構(gòu)的第一和第二光柵，所述第一光柵的每個所述特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔約1-3μm，所述第二光柵的每個所述特征結(jié)構(gòu)與相鄰特征結(jié)構(gòu)之間相隔約100-100nm
26.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于所述探測系統(tǒng)包含一個探測器，它選自陣列照相機、分光光度計、CCD陣列、雙軸干涉儀和五軸干涉儀。
27.權(quán)利要求20所述系統(tǒng)，其特征在于它還包含與所述壓印頭相連的力探測器，用來測定接觸所述液滴時施加在模板上的力。
28.權(quán)利要求19所述系統(tǒng)，其特征在于它還包含預(yù)校正臺，所述壓印頭連接在所述預(yù)校正臺上。
29.權(quán)利要求21所述系統(tǒng)，其特征在于所述模板還包含圍繞所述許多凹陷形成的邊界，其中所述邊界以第二距離從所述第一表面伸向所述第二表面，所述第二距離大于所述第一距離。
全文摘要
介紹了用平版壓印工藝在基底上形成圖案的方法。在平版壓印工藝中，先將液體分布到基底上，然后使模板與液體接觸，并固化液體，其中固化液體包含在模板上形成的任何圖案的印記。在一種實施方式中，用散射法使模板與預(yù)先在基底上形成的層對齊。
文檔編號G01N21/86GK1997869SQ03822456
公開日2007年7月11日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月1日
發(fā)明者M·P·C·瓦茨, I·姆克麥基, S·V·斯里尼瓦桑, B-J·喬伊, R·D·弗伊欣, N·E·蘇馬克 申請人:分子制模股份有限公司