用對激活光透明的模板在襯底上形成圖案的方法及半導體器件的製作方法

2023-08-08 01:36:26

專利名稱：用對激活光透明的模板在襯底上形成圖案的方法及半導體器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓印製版中達到高精度間隙和取向測量的方法和系統。
背景技術：
壓印製版是一種能在襯底上印製尺寸小於50nm的特徵的技術。在亞100nm領域中，壓印製版有可能取代光刻製版成為半導體製造的選擇技術。1990年代期間已引入若干壓印製版工藝。然而，其中多數有局限性，使這些工藝不能用作實際取代光刻製版。這些已有技術的局限性包括例如溫度變化大、需要高壓和利用通用性模板。
可用壓印製版工藝在室溫下用低壓從石英模板將高解析度圖案轉移到襯底表面。分步快顯壓印製版(SFIL)工藝中，使硬的石英模板在存在光固化液體材料的情況下與襯底表面間接接觸。施加光，使該液體材料固化，從而將模板的圖案壓印到固化液體。
可用壓印製版工藝製造單層和多層器件。可通過在襯底上使金屬薄層形成期望的特徵來製造單層器件。為了生產具有尺寸小於100nm的特徵的器件，壓印層的厚度可小於寬帶光平均波長的1/4。壓印層還應為大致平坦。因此，期望具有在壓印製版工序期間測量模板與襯底之間的間隙和取向的準確且快速的方法。
具體而言，為了壓印製版，間隙與取向測量工序需要便於在小於10nm至30μm的範圍中測量間隙。因此，應通過不接觸模板和襯底且以10nm以下的解析度來達到間隙測量。

發明內容
這裡說明的實施例包含可用於壓印製版工序中進行間隙探測的方法和系統。
某些實施例中，判定模板與襯底之間的間隔的方法包含將模板和襯底安裝成相互具有間隔關係，使模板與襯底之間形成間隙。對模板和襯底施加含多個波長的光。監視從模板表面和襯底反射的光。例如，在含一些波長的範圍對光強度變化監視從模板表面和襯底反射的光。可根據監視的光判定模板表面與襯底之間的距離。有些實施例還包含判定誤差信號，該信號對應於模板表面與襯底之間的期望距離和模塊表面與襯底之間的判定距離之差。該誤差信號可用於控制一個或多個調節器。所述一個或多個調節器配置成調整模板與襯底之間的距離。
一些實施例中，該一個或多個調節器可配置成調整模板表面與襯底的相對位置，以達到大致平行的配置。這些實施例中，所述方法可包含在3個或3個以上非共線位置判定模板表面與襯底之間的距離。可根據判定的3個或3個以上的距離來判斷誤差信號。
一實施例中，這裡所揭示的方法和系統中適合使用的模板可以是圖案模板或大致平面的模板。可用圖案模板將圖案轉移到襯底。可用大致平面的模板使圖案襯底平面化。模板可包含一個或多個間隙探測部分。例如，間隙探測部分可在模板表面上包含多個凹口。這些凹口可具有已知深度。例如，各凹口的深度可以是對模板和襯底施加的光的平均波長的至少1/4。對模板和襯底施加的光可通過模板的間隙探測部分。可用以下材料形成模板，但不受此限制石英、氧化銦錫和SiOx，其中x小於2，例如可為約1.5。
一實施例中，適合用於這裡所揭示的方法和系統的襯底可以是半導體晶片。可用以下材料形成襯底，但不受此限制矽、鎵、鍺、銦、石英、藍寶石、二氧化矽、多晶矽或其他介電材料。此外，襯底可在其表面上包含一個或多個層。襯底表面上各層的折射率可為已知。這時，所述方法可包含判定襯底表面上各層的厚度。
為了判定模板與襯底之間的距離，所述方法可包含取得表示反射光的至少一些波長的強度的數據。計算波數，該波數是模板與襯底間所配置材料的折射率和折射光波長的函數。計算模板與襯底之間的距離，該模板與襯底之間的距離是波數和對應於該波數的反射光強度的函數。模板與襯底之間距離的計算可包含判定波數和強度數據的傅立葉變換。有些實例中，所述方法還可包含在完成傅立葉變換後判定數據的至少一個局部最大值或局部最小值。
這裡所揭示的實施例還包含用對激活光透明的模板在襯底上形成圖案的方法。這些實施例可用於例如形成半導體器件。有些實施例中，可在襯底形成圖案。這些實施例中，可用大致平面的模板在襯底上形成大致平面的區域。其他實施例中，可在模板形成圖案。這些實施例中，可用圖案模板在襯底上形成圖案。
一實施例中，用對激活光透明的模板在襯底上形成圖案的方法可包含對部分襯底施加激活光可固化液體。可將模板和襯底安放成相互具有間隔關係，使模板和襯底之間形成間隙。有些實施例中，可用光測量裝置判定模板與襯底間的距離。有些實施例中，可用光測量裝置監視該距離。這些實施例中，監視模板與襯底間的距離時，可相對於襯底調整模板的位置，使模板和襯底處於相互隔開預定距離的位置。可通過模板對液體施加激活光。激活光的施加可使液體大致固化。一實施例中，可在固化了的液體中形成一圖案模板的圖案。例如，模板可包含至少具有一些尺寸上小於250nm的特徵的圖案。模板脫離固化液體後，該固化液體可至少具有一些尺寸上小於約250nm的特徵。另一實施例中，固化液體可在襯底上形成大致平面的區域。所述方法還可包含使模板脫離固化液化。
可用一個或多個流體灑放器對襯底施加激活光可固化液體。灑放激活光可固化液體時，可相對於流體灑放器移動襯底，以形成預定圖案。預定配置成在按照以間隔關係安放模板和襯底，使模板接觸液體時，抑制在液體中形成氣泡。此外，如果模板包含圖案，可選擇預定圖案，使液體在大致等於模板表面面積的區域中填充間隙。或者，如果襯底有圖案，可選擇預定圖案，使液體在大致等於模板表面面積的區域中填充間隙。
將圖案模板安放在襯底上。使圖案模板朝襯底移動，直至達到期望的間隔關係。在圖案模板朝襯底移動時，襯底上的液體大致填充模板和襯底之間的間隙。一實施例中，期望的間隔關係可以是模板距離襯底小於約200nm。有些實施例中，將模板和襯底安放成間隔關係還包含判定誤差信號，該信號對應於模板表面與襯底之間的期望距離和模塊表面與襯底之間的判定距離之差。可把該誤差信號發送給至少一個調節器。該至少一個調節器配置成按相互具有間隔關係安放模板和襯底。一實施例中，按相互具有間隔關係安放模板和襯底還可包含將模板和襯底安放成取向大致平行。
有些實施例中，按間隔關係安放模板和襯底可包含在襯底上安放模板，使模板大致不平行於襯底。可使模板朝襯底移動，同時保持對襯底不平行的取向。達到模板與襯底之間的期望間隔關係時，可使模板的方向成為對襯底大致平行的取向。
用光測量裝置判定模板與襯底之間的距離可包含對模板和襯底施加光。該光可包含多個波長。可監視從模板表面和襯底反射的光。根據監視的光，判定模板與襯底間的距離。為了判定模板與襯底間的距離，所述方法可包含取得表示反射光的至少一些波長的強度的數據。計算波數，該波數是模板與襯底間所配置材料的折射率和折射光波長的函數。計算模板與襯底之間的距離，該模板與襯底之間的距離是波數和對應於該波數的反射光強度的函數。模板與襯底之間距離的計算可包含判定波數和強度數據的傅立葉變換。有些實例中，所述方法還可包含在完成傅立葉變換後判定數據的至少一個局部最大值或局部最小值。
有些實施例中，模板與襯底間距離的判定可包含在3個或3個以上非共線位置判定模板與襯底間的距離，並且還包含根據該3個或3個以上距離判定，判斷模板表面與襯底是否大致平行。可配置一個或多個調節器，以調整模板表面與襯底的相對位置，來達到大致平行的配置。這些實施例中，該方法可包含根據3個或3個以上判定距離判斷誤差信號。向一個或多個調節器傳送該誤差信號。調節器可調整模板和襯底的相對位置，以達到大致平行的配置。
適合用於這裡所揭示的實施例的激活光可固化液體可以是紫外光可固化成分。激活光可固化液體可以是光致抗蝕材料。
使模板脫離固化液體的過程可包含將模板移動到大致非平行的取向，並將模板移動得脫離襯底。
有些實施例中，用模板在襯底上形成圖案的方法可包含在對襯底施加液體前，在該襯底上形成轉移層。使圖案模板脫離襯底後，蝕刻該轉移層，該轉移層的蝕刻給轉移層刻圖案。
用模板在襯底上形成圖案的系統包含但不限於上框架；連接該上框架的取向臺；在該取向臺下方且配置成支持襯底的襯底臺；連接取向臺的光測量裝置。
取向臺可包含模板支架。可在該模板支架上放置模板。可將光測量裝置配置成判定模板與襯底間的距離。此外，還可使一個或多個流體灑放器連接至上框架。
取向臺還可包含配置成使用時圍繞第1取向軸轉動的第1彎曲構件和配置成使用時圍繞第2取向軸轉動且連接第1彎曲構件的第2彎曲構件。第1取向軸可與第2取向軸大致正交。模板支架可連接第2彎曲構件。模板支架可配置成使用時固定模板。第2彎曲構件可連接第1彎曲構件，使工作期間模板放置到支架中時，可圍繞第1和第2取向軸相交的支點移動。
某些實施例中，第1彎曲構件包含第1臂和第2臂。第1臂包含配置成使第1彎曲構件圍繞第1取向軸轉動的第1組彎曲接頭。第2臂包含配置成使第1彎曲構件圍繞第1取向軸轉動的第2組彎曲接頭。同樣，第2彎曲構件包含第3臂和第4臂。第3臂包含配置成使第2彎曲構件圍繞第2取向軸轉動的第3組彎曲接頭。第4臂包含配置成使第2彎曲構件圍繞第2取向軸轉動的第4組彎曲接頭。可使一些調節器連接第1和第2彎曲構件。可將這些調節器配置成在使用時使第1和第2彎曲構件分別圍繞第1和第2取向軸轉動。例如，調節器可以是壓電調節器。第1彎曲構件包含第1開口。第2彎曲構件包含第2開口。支架包含第3開口。第1、第2和第3開口各自配置成使用時可將激活光引導到模板上。第1彎曲構件連接第2彎曲構件時，第1、第2和第3開口大致對齊。
光測量裝置可包含至少一個配置成引導光通過模板的光探頭。光測量裝置可包含至少一個配置成檢測從襯底反射的光的光探頭。兩種光探頭任一種都可配置成可從模扳上方的第1位置移動到離開模板的第2位置。或者，任一種光探頭可實質上對選擇的光波長的光透明。例如，所述系統可包含一個激活光源，所選光波長可對應於該激活光源產生的光波長。光測量裝置還可包含電子成像裝置。光測量裝置可包含寬帶頻譜儀或雷射幹涉儀。
光測量裝置可包含配置成使用時引導檢測通過模板的光的照明系統。該照明系統可位於模板與激活光源之間。該照明系統可對激活光源產生的激活光大致透明。或者，該照明系統可移動，使該照明系統可處於不與激活光源和模板產生光幹涉的位置。光測量裝置還可包含光耦合至照明系統的檢測系統。該檢測系統可配置成檢測從位於襯底臺上的襯底反射的光。
有些實施例中，襯底可在其表面上包含至少一個已知折射率的層。這些實施例中，光測量裝置還可配置成測定襯底表面上該至少一個層的厚度。
有些實施例中，模板可包含對準標記。這些實施例中，該模板對準標記可與襯底上的對準標記互補。
所述系統還可包含連接取向臺和上框架的預校準臺。該預校準臺可配置成工作時使取向臺移向襯底和移離襯底。預校準可包含至少一個連接取向臺的調節器。該調節器可配置成使取向臺移向襯底和移離襯底。預校準還可包含第1和第2支持構件。這些實施例中，可使該至少一個調節器連接上框架和第2支持構件。該調節器可延伸通過第1支持構件。第1支持構件可連接上框架。第2支持構件可連接第1支持構件和取向臺。
襯底臺包含一真空夾盤，該真空夾盤可包含夾盤體和連接該夾盤體的真空流系統。該真空流系統配置成使用時在夾盤體表面施加吸力。襯底臺還可配置成使襯底臺沿大致平行於模板的平面移動。


閱讀以下詳細說明和參考附圖，會明白本發明的其他目的和優點。附圖中，圖1A和圖1B畫出模板與襯底之間的間隙的截面圖；圖2A～2E畫出壓印製版工序的截面圖；圖3畫出表示壓印製版工序的步序的流程圖；圖4畫出圖案模板的底視圖；
圖5畫出襯底上所安放模板的截面圖；圖6畫出採用轉移層的壓印製版工序的截面圖；圖7畫出壓印製版模板形成工序的截面圖；圖8畫出圖案模板的截面圖；圖9畫出另一些圖案模板設計的截面圖；圖10畫出對襯底施加可固化流體的工序的俯視圖；圖11畫出壓印製版工序期間灑放流體的設備的示意圖；圖12畫出用於壓印製版工序的流體灑放圖案；圖13畫出襯底上含多個點滴的流體圖案；圖14畫出壓印製版工序期間灑放流體的另一設備的示意圖；圖15畫出含多根大致平行線條的流體圖案；圖16畫出襯底支持系統的投影圖；圖17畫出另一襯底支持系統的投影圖；圖18是說明彎曲接頭動作的4連杆機構的示意圖；圖19是說明彎曲接頭另一動作的4連杆機構的示意圖；圖20是磁線性伺服電機的投影圖；圖21是多壓印的全局處理過程的處理流程圖；圖22是多壓印的局部處理過程的處理流程圖；圖23是模板對襯底的旋轉軸的投影圖；圖24畫出圖案模板上所安放的測量裝置；圖25畫出光對準測量裝置的示意圖；圖26畫出用對準標記判定模板對襯底對齊的示意圖；圖27畫出用偏振濾光片判定模板對襯底對齊的示意圖；圖28畫出電容性模板對準測量裝置的示意圖；圖29畫出雷射幹涉儀對準測量裝置的示意圖；圖30畫出模板與襯底之間的間隙用流體部分填充時判定與該間隙對準的示意圖；圖31畫出含多根蝕刻線條的對準標記；圖32畫出取向臺的投影圖；
圖33畫出取向臺的分解圖；圖34畫出間隙測量法的處理流程；圖35畫出判定2種材料之間的間隙的方法的截面圖；圖36畫出判定局部最小和最大間隙的圖形表示；圖37畫出具有間隙測量凹口的模板；圖38畫出用幹涉儀測量模板與該幹涉儀之間的間隙的示意圖；圖39畫出用探頭-稜鏡組臺探測模板與襯底之間的間隙的示意圖；圖40畫出壓印製版工序的截面圖；圖41畫出模板照明工序的示意圖；圖42畫出彎曲構件的投影圖；圖43畫出組裝使用的第1和第2彎曲構件；圖44畫出取向臺底部的投影圖；圖45畫出彎曲臂的示意圖；圖46畫出一對彎曲臂的截面圖；圖47畫出襯底平面化的方案；圖48畫出用於保持襯底的真空夾盤的各種圖；圖49畫出固化後從襯底去除模板的方案；圖50畫出固化後模板脫離襯底的方法的截面圖；圖51畫出模板支持系統的示意圖；圖52畫出模板與襯底之間的間隙的側視圖。
儘管本發明可有各種修改和替換形式，圖中作為例子示出其特定實施例，並將在這裡加以詳細說明。然而，應理解，原意不是用這些附圖及其詳細說明將本發明限制為所揭示的特定形式。與此相反，原意是要覆蓋落入所述權利要求書所規定的本發明精神和範圍內的全部修改、替換和等效形式。
具體實施例方式
這裡提供的實施例一般涉及小型器件製造用的系統、裝置和有關製造過程。具體而言，這裡提供的實施例涉及壓印製版的系統、裝置和有關過程。例如，這些實施例可用於在諸如半導晶片的襯底上壓印很小的特徵。應理解，這些實施例還可用於其他任務，例如製造節省成本的微機電系統(MEMS)。這些實施例還可用於製造其他類型的器件，包括但不限於帶圖案的數據存儲器磁媒體、微光器件、生化器件、X射線光器件等。
現參考附圖，尤其是圖1A和圖1B，其中示出相對在上面要用壓印製版壓印期望特徵的襯底20預先放置的模板12的布局。具體而言，模板12可包含製作成期望特徵的形狀的表面14，這些特徵可轉移到襯底20。一些實施例中，可在襯底20與模板12之間設置轉移層18。轉移層18可經壓印層16從模板12接收期望的特徵。如本領域所公知，轉移層18可使我們從低縱橫比的壓印特徵獲得高縱橫比的結構(或特徵)。
為了壓印製版，重要的是保持模板12與襯底20儘可能相互靠近且接近平行。例如，對寬約100nm且深約100nm的特徵而言，為了壓印製版成功，會要求在襯底20的壓印區上約等於或小於200nm的平均間隙具有小於50nm的變化。這裡所述的實施例為給出該嚴格準確間隙要求的壓印製版提供控制模板12與襯底20間的間隔的方法。
圖1A和圖1B說明壓印製版中會遇到的兩種問題。圖1A中，由於模板12在壓印層16的一端較靠近襯底20而造成楔形的壓印層16。圖1A說明圖案轉移期間保持模板12與襯底20大致平行的重要性。圖1B示出壓印層16太厚。這兩種狀況都很不令人滿意。這裡提供的實施例給出可消除圖1A和圖1B所說明的狀況與現有技術製版法相關聯的其他取向問題的系統、過程和相關裝置。
圖2A至圖2E說明總標號為30的壓印製版處理實施例。圖2A中，模板12可取向成對襯底20具有間隔關係，使分開模板12與襯底20的間隔中形成間隙。模板12的表面14可處理成具有薄層13，以降低模板表面能量，有助於模板12脫離襯底20。下文討論控制模板12與襯底20之間的間隙31用的取向方式和裝置。接著，用符合處理後表面14的形狀的物質40填充間隙31。或者，在一實施例中，在模板12移動到所期望的與襯底20的相對位置前，可在襯底20上灑放物質40。
物質40可形成壓印層，諸如圖1A和圖1B所示的壓印層16。物質40最好是液體，以便可較方便地填充間隙31的空間，不必用高溫，而且不需要高壓就能使間隙閉合。下文討論適當選擇物質40的進一步細節。
可對模板12施加固化劑32，使物質40固化，並呈現間隙31所規定空間的形狀。這樣，可將模板12的期望特徵44(圖2D)轉移到襯底20的上表面。可直接在襯底20的上表面提供轉移層18。轉移層18可促使放大從模板12轉移的特徵，以產生高縱橫比的特徵。
如圖2D所示，可從襯底20移開模板12，使襯底上留下期望的特徵44。模板12從襯底20的脫離必須進行，使得期望特徵44保持完整無損，不從襯底20的表面剪掉或撕開。這裡所述的實施例提供一種壓印後從襯底20剝拉模板12用的方法(這裡稱為「剝拉」法)和相關系統，使得期望特徵44保持完整無損。
最後，在圖2E中，如雙層抗蝕劑處理中所公知，轉移層18的動作可在垂直尺寸上放大從模板12轉移到襯底40的特徵44。可用公知的技術進一步處理所得的結構以完成製造過程。圖3以流程圖的形式歸納壓印製版處理的實施例，其總標號為50。首先，在步驟52，進行模板和襯底的粗取向過程，以達到模板和襯底的對齊。步驟52中粗取向過程的優點在於可在製造環境中得到預較準，該環境以高效且高產量製造許多器件。例如，當襯底包含半導體晶片上許多小片中的一個時，一次生產期間可在第1小片上進行一次粗對準(步驟52)，並對其他小片也施加該過程。這樣，可縮短生產周期，提高產量。
在步驟54，可在襯底上灑放一種物質。該物質可以是可固化的有機矽溶液或對激發光暴露時可變成固體的其他有機液體。使用液體可不需要與已有技術製版法相關聯的高溫高壓。接著，可在步驟56控制模板與襯底間的間隔，以便在該兩層之間建立較均勻的間隙，使得可具有成功壓印所要求的準確取向。這裡給出的實施例在步驟56提供了達到所要求的取向(粗略和細緻)用的裝置和系統。
在步驟58，可用模板對襯底和該物質的細取向使間隙閉合。可使該物質固化(步驟59)，導致該物質固化成具有模板中特徵的形狀。接著，可在步驟60使模板脫離襯底，從而模板的特徵壓印或轉移到襯底上。最後，可在步驟62蝕刻該結構，用初蝕刻去除殘留物質，並用公知的氧蝕刻法蝕刻轉移層。
各實施例中，模板可結合在(1)結合模板表面的平面、(2)模板中的凹部、(3)模板的凸部或(4)上述各部位的組合中的無圖案區。可用剛體凸部製作模板。這些凸部可提供均勻間隔層，有利於粒子容限和諸如光柵、全息圖等的光器件。或者，可用可壓縮的凸部製造模板。
模板一般具有剛體支架，從(1)側面、(2)背面、(3)前面或(4)其組合，經表面接觸來支持模板。模板支架可具有施加壓力時限制模板變形或畸變的優點。有些實施例中，可在一些區域用反射被覆膜被覆模板。這些實施例中，模板可在反射被覆膜中引入一些孔，使光可傳入或通過模板。這些被覆層有利於模板定位，以便用幹涉測量法校正重疊。這些被覆層還可用通過模板側面而不是上部照射的固化劑源加以固化。這使各種設計可靈活，其中包括設計模板支持件、間隙探測法和重疊標記檢測系統等。可在(1)對模板法向入射、(2)對模板成傾斜角或(3)通過模板側表面進行模板曝光。有些實施例中，可與柔性襯底組合使用剛性模板。
可用光製版、電子束製版、離子束製版、X射線製版、超紫外線製版、掃描探頭製版、聚焦離子束研磨、幹涉製版、外延生長、薄膜沉積、化學蝕刻、等離子蝕刻、離子研磨、反應性離子蝕刻或上述的組合來製作模板。可在平面、拋物面、球面或其他表面構形的襯底上形成模板。可配合平面、拋物面或其他表面構形的襯底使用模板。襯底可含有預先製作圖案的構形和/或多種材料的膜疊。
圖4所示的實施例中，模板可包含圖案形成區401、引流溝道402和邊緣403。可利用模板邊緣403將模板保持在模板保持件內。引流溝道402可配置成引出過剩的液體，從而防止該液體擴散到相鄰的圖案形成區，後文將詳細討論。有些實施例中，模板的圖案區平坦。這些實施例有助於使襯底平面化。
有些實施例中，可用多深度設計法製作模板。即，模板的各特徵可在關於模板表面的不同深度處。例如，引流構道402可具有大於圖案形成區401的深度。該實施例的優點在於可提高模板與襯底之間的間隙的探測精度。不容易探測很小的間隙(例如小於100nm)；因而對模板增添已知深度的步驟，能使間隙探測更準確。雙深度設計法的優點在於這樣的設計可使標準化的模板保持件能用來保持尺寸給定的壓印模板，其中可包含各種尺寸的小片。雙深度設計法的第3優點可使外圍區能用於保持模板。該系統中，可將具有功能結構的全部模板和襯底接口暴露於固化劑。如圖5所示，適當設計的具有外圍區501的深度的模板500可貼近相鄰的壓印件502、503。此外，印製模板500的外圍區501可保留隔開壓印件503一段安全的垂直距離。
可用各種方法製作上述雙深度壓印模板。圖6所示的實施例中，可用高解析度且深度淺的小片圖案602和低解析度且深度大的外圍圖案603形成一個厚襯底601。一實施例中，如圖7所示，薄襯底702(如石英圓片)可形成具有高解析度且深度淺的小片圖案701。然後，從襯底702切出小片圖案701。再將小片圖案701結合到尺寸適合在壓印機上裝於壓印模板保持件的厚襯底703。最好用固化劑(如UV光)折射率類似於模板材料折射率的粘接劑704達到此結合。
圖8A.8B和8C中示出另外的幾種壓印模板設計，其中參考號分別為801、802和803。各模板設計801、802和803可包含用於間隙測量和/引走過剩液體的凹口區。
一實施例中，模板可包含根據材料的物理特性和模板的幾何形狀控制流體擴散的機構。由各種材料的表面能量、流體濃度和模板幾何形狀可限制使襯底無損的可容許的過剩流體量。因此，可用凹凸結構引走包含圍繞所期望圖案模塑壓制區域的過剩流體。此區域一般稱為「截口」。可用以上所討論的用於構造圖案或模塑凹凸結構的標準處理方法使截口中的凹凸結構凹入模板表面。
常規光刻製版中，光掩模設計中用的光近似校正成為生產所設計尺寸的準確圖案的標準。類似的概念可用於微模塑和毫微模塑或壓印製版。壓印製版工藝中顯著的差別在於誤差可不是由衍射或光幹涉造成，而是由處理期間會出現的物理特性變化造成的。這些變化可決定模板幾何形狀中設計的凹凸校正的性質或需求。圖案凹凸結構設計成壓印時適應材料變化(諸如收縮或膨脹)的模板，概念上與光刻製版中用的光近似校正類似，可消除這些物理特性變化造成的誤差。通過考慮如體積膨脹或收縮之類的物理特性變化，可調整凹凸結構，以產生準確的期望複製特徵。例如，圖9示出一例不考慮材料特性變化而形成的壓印件901和考慮材料特性變化而形成的壓印件902。某些實施例中，具有大致成直角的輪廓特徵的模板904會由於固化時材料收縮而遭受變形。為了補償該材料收縮，可使模板的特徵具有成角度的輪廓905。
對壓印製版工藝而言，會關注模板的耐用性及其脫離特性。可用矽或二氧化矽襯底形成耐用的模板。其他合適的材料可包含但不限於碳化鍺矽、氮化鉀、鍺矽、藍寶石、砷化鉀、外延矽、多晶矽、氧化柵、石英或以上各項的組合。模板還可包含形成可檢測的特徵(諸如對準標記)用的材料。例如，可用SiOx(x小於2)形成可檢測的特徵。有些實施例中，x可為約1.5。認為此材料對可見光不透明，但對一些激活光波長透明。
通過實驗已發現處理模板，使其表面形成薄層，可改善模板的耐用性。例如，可在表面形成烷基矽烷、氟烷基矽烷或氟烷基三氯矽烷層，尤其可用十三烷氟-1，1，2，2-四氫辛基三氯矽烷(C5F13C2H4SiCl3)。該處理可在模表面形成自組合單層(SAM)。
可優化表面處理工序，以給出低表面能量被覆。該被覆可用於準備壓印製版用的壓印模板。經處理的模板相對於未處理的模板可具有令人滿意的脫離特性。例如，新處理的模板可具有約14dyne/cm(達因/釐米)的表面自由能λ經處理。未處理的模板表面可具有約65dyne/cm的表面自由能λ未處理。這裡揭示的處理過程可產生呈現高度耐用性的膜。由於耐用性會使模板可在製造設定中經受住大量壓印，因此很需要該性能。
可用液相工藝或汽相工藝形成模板表面的被覆。液相工藝中，可將襯底浸入母體溶液和溶劑。汽相工藝中，可經惰性承載氣體傳送母體。不容易得到液相處理中用的純無水溶劑。處理中呈凝集相的水會導致團塊澱積，這可負面影響被覆的最終質量或覆蓋。汽相工藝的一實施例中，可將模片放入真空室後，循環淨化該室，以去除過剩的水。有些吸收的水可能留在模板表面。需要少量的水，以完成形成被覆的表面反應。相信可用下式說明該反應
為了促進該反應，可經溫度控制的夾盤使模板達到期望的反應溫度。然後，將母體饋入反應室一段規定時間。可使諸如模板溫度、母體濃度、流體幾何形狀等反應參數適合於具體的母體與模板襯底的組合。
如上文所述，物質40可以是液體，以便可填充間隙31的空間。例如，物質40可以是低粘度液態單體溶液。合適的溶液可具有從約0.01cps到約100cps(在25℃下測量)的粘度。高解析度(如亞100nm)結構尤其需要低粘度。具體而言，在亞50nm領域中，溶液的粘度應等於或低於約25cps，低於約5cps(在25℃下測量)更佳。一實施例中，合適的溶液可包含50％重量n-丙烯酸丁酯與50％SIA 0210.0(3-acryaloxypropyltristrimethylsiloxane)矽烷的混合物。對此溶液可添加百分比較小的聚合引發劑(例如光引發劑)。例如，3％重量的1∶1的Irg819與Irg184溶液和5％的SIB 1402.0可適用。此混合物的濃度為約1cps。
一實施例中，壓印製版系統可包含在襯底(如半導體晶片)的表面上灑放流體用的自動流體灑放方法和系統。該灑放方法可用具有一個或多個延伸的灑放嘴的模塊化自動流體灑放器。該灑放方法可用X-Y臺來產生灑放嘴與襯底之間的相對橫向運動。此方法可消除用低粘度流體的壓印製版具有的若干問題。例如，此方法可消除壓印區的氣泡截留和局部變形。一些實施例還可提供達到低壓印壓力，同時在壓印模板與襯底之間的整個間隙上散布流體的方法，避免不必要的過剩流體浪費。
一實施例中，灑放的容積對於1平方英寸壓印面積可通常小於約130nl(納升)。灑放後，後續的處理過程可包含對固化劑暴露模板與襯底的組合。模板脫離襯底可在壓印表面的上部留下轉移的圖像。轉移的圖像可在剩餘的曝光的材料的薄層上。該剩餘層可稱為「基層」。該基層應該薄且均勻，以便可製造壓印件。
壓印工序可包含在模板和襯底接口上施加高壓和/或高溫。然而，為了可製作含高解析度重疊對齊的壓印製版工序，應避免高壓和高溫。這裡所揭示的一些實施例通過採用低粘度光可固化的流體，就不需要高溫。而且，通過減小在整個壓印區上散布流體所要求的擠壓力，可使壓印壓力減到最小。因此，為了基於流體的壓印製版，流體灑放工序應滿足以下特性1.模板與襯底之間應不截留氣泡；2.應避免灑放器嘴與襯底之間直接接觸，使顆粒產生最小化；3.應使填充模板與襯底之間的間隙所要求的壓力最小；4.應使非均勻流體的產生最少的且/或壓力梯度最小，以減小模板與襯底接口的非均勻局部變形；5.應使噴哂的流體的浪費最小。
有些實施例中，可用基於位移的流體灑放器嘴與襯底之間的相對運動在壓印區形成具有大致連續線條的圖案。可通過灑放均衡率和相對運動來控制線條的截面尺寸和線條的形狀。在灑放工序期間，灑放器嘴可固定在靠近(例如約幾十微米)襯底處。圖10A和圖10B中畫出形成線條圖案的兩種方法。圖10A和10B所示的圖案是正弦圖案，然而其他圖案也是可能的。如圖10A和10B所示，可用一個噴灑器嘴1001或多個噴灑器嘴1002畫出連續線條圖案。
灑放速率vd與襯底相對橫向速度vs可建立關係如下vd＝Vd/td(灑放體積/灑放周期)， (1)vs＝L/td(線長/灑放周期)， (2)Vd＝aL(「a」是線條圖案的截面積)，(3)因此，vd＝avs。
(4)初始的線條圖案的寬度一般取決於灑放器嘴的尺寸。灑放器嘴可固定。一實施例中，可用流體灑放控制器1111(如圖11所示)控制流體灑放體積(Vd)和流體灑放所用的時間(td)。如果Vd和td固定，線條長度的增加導致圖案線條截面高度降低。通過增加周期性圖案的空間頻率，可達到圖案長度加大。圖案高度降低會導致壓印工序期間要排出的流體量減少。通過採用連接相同灑放線條的多個灑放器嘴，與一個灑放器嘴時相比，可較快形成長線條圖案。一實施例中，基於位移的流體輸送系統可包含流體容器1101、輸入管1102、輸入閥1103、輸出閥1104、注液器1105、注液調節器1106、灑放器嘴1107、X臺調節器1109、Y臺調節器1110、灑放器控制器1111、XY臺控制器1112和主控制計算機1113。可從Hamilton公司購得適當的位移灑放器。
圖12畫出若干不令人滿意的流體圖案或低粘度流體灑放方法。這些灑放圖案會導致一個或多個問題，其中包括截留空氣泡、局部孌形和浪費流體。例如，在壓印區的中心灑放一個點滴1201或灑放不規則線條1205會導致模板和/或襯底局部變形。在周邊圖案中灑放若干點1202或線條1206會導致氣泡截流。其他灑放具有接近周邊圖案的圖案1204也同樣會導致氣泡截留。同樣，噴灑或隨機排列小點1203會導致氣泡截留。用低粘度流體旋塗襯底會因薄膜不穩定而導致「去溼」問題。去溼會造成襯底上有許多小流體點，而不是均勻的薄流體層。
一實施例中，一種流體灑放法可灑放多個小液體點，這些點可在以後膨脹時會形成連續體。圖13示出用5個液體點的情況。為了說明，這裡僅用5個點。可用此方法實現其他「開放」圖案，諸如正弦線條、「W」或「X」。隨著模板與襯底間的間隙減小，圓點1301會變細長且加寬，使相鄰的點融合在一起1302。因此，即使初始灑放不包含連續形狀，液體的膨脹也會從模板與襯底之間的間隙排出空氣。有效用於此方法的圖案應灑放成使得小點膨脹時，這些小點不在模板與襯底之間截留空氣。
可用微螺線管閥和壓力支持裝置灑放可準確規定體積的小液點。另一類型的液體灑放調節器可包含壓電調節灑放器。具有微螺線管閥灑放器的系統與基於位移的流體灑放器相比，其優點包括灑放時間更短且體積控制更準確。這些優點尤其令大規模壓印(例如跨越若干英寸)滿意。圖14示出含微螺線管閥的系統的實施例。該系統可包含流體容器1401、輸入管1402、輸入閥1403、泵1404、輸出閥1405、泵控制器1406、微螺線管閥1407、微螺線管閥控制器1408、X-Y臺1409、X-Y臺控制器1410和主計算機1412。襯底1411可放在X-Y臺1409上。可從Lee公司購得合適的微閥灑放器系統。
圖15A示出對大壓印面積(例如大於若干平方英寸)有用的灑放圖案。在這樣的一個實施例中，可灑放平行流體線條1503。平行流體線條1503可膨脹成使得模板1501逼近襯底1502時可從間隙排出空氣。為了促使線條1503按期望的方式膨脹，模板1501可按意圖的楔形配置關閉間隙(如圖15B所示)。即，沿線條1503使模板/襯底間隙閉合(例如楔角可平行於線條1503)。
利用提拱分布良好的初始流體層，可補償模板與襯底之間的取向誤差。其原因在於流體薄層的液壓動態和取向臺的配合性。模板的低部比模板的其他部分先接觸灑放流體。隨著模板與襯底之間的間隙變小，模板高低部分之間的反作用力的不均衡加大。這種力的不均衡會導致校正模板和襯底的移動。使兩者成為大致平行的關係。
成功的壓印製版要求模板對襯底準確對齊和取向，以控制模板與襯底之間的間隙。這裡給出的實施例可提供一種在生產製作過程中達到準確對齊和間隙控制的系統。一實施例中，該系統可包含高解析度的X-Y平移臺。一實施例中，該系統可提供預校準臺，用於進行模板與襯底表面之間的初始粗對準操作，使在細動取向臺移動範圍內得到相對對準。僅在設備(有時稱分檔器)中安裝新模板時需要該預校準臺。校準臺可包含基板、彎曲部件和連接基板與彎曲部件的多個微米級或高解析度的調節器。
圖16示出組合配置中的X-Y平移臺的實施例，該臺總參考號為1600。其總佔地面積小於約20英寸乘20英寸，高度約6英寸(包含晶片夾盤)。該實施例可提供約12英寸的X軸和Y軸移動的平移範圍。
圖17示出X-Y平移臺的第2實施例，該臺總參考號為1700。為了提供與X-Y臺1600類似的移動範圍，臺1700可具有約29英寸乘29英寸的佔地面積和約9.5英寸的高度(包括晶片夾盤)。臺1600與臺1700的主要區別在於附加連杆機構1701垂直取向，從而對平移臺提供額外的負荷承載支撐。
X-Y臺1600和X-Y臺1700都是基於彎曲的系統。由於彎曲結構可提供無磨擦、無顆粒且維護少的操作，該結構廣泛用於精密設備。彎曲結構還可提供極高的解析度。美國專利4694703(屬於Routson)和4062600(屬於Wyse)中揭示了彎曲結構系統的例子，該兩個專利均經參考而完全結合於此。然而，多數彎曲結構系統處理移動範圍有限(例如亞mm的移動範圍)。這裡揭示的實施例具有大於12英寸的移動範圍。相信這種臺對製版應用可節省成本，尤其在真空狀態下。此外，對壓印製版技術而言，壓印力的存在會給這裡提供的實施例帶來顯著好處。
X-Y臺一般包含兩種構件傳動部件和負荷載送部件。導引螺杆組合機構廣泛用於定位精度不是重要因數的場合。為了高精度應用，傳動部件和負荷載送部件都已用滾珠絲槓組件。這兩種設計都容易發生反衝和靜摩擦的問題。而且，需要潤滑，從而使這些設計不適合用於真空或對顆粒敏感的應用中(例如壓印製版)。
此外，有些設計可用空氣軸承。空氣軸承可大致消除靜摩擦和反衝的問題。然而，空氣軸承提供有限的負荷承載容量。此外，空氣軸承不適合用於真空環境。
圖18示出部分基本連杆機構1800的示意圖。連杆1 1804和連杆3 1805長度相同。移動體1801沿X軸移動時，連杆機構1800中的全部接頭旋轉相同的絕對角度。應注意，移動範圍與連杆2 1803的長度無關。由於運動學方面的約束，連杆2 1803會保持與接頭1 1806和接頭4 1807之間的線平行。連杆機構1800中，移動範圍lm可表為lm＝2d1[cos(θ0-αmax/2)-cos(θ0+αmax/2)](5)＝4d1sin(θ0)sin(αmax/2)其中，θ0是全部彎曲接頭處於平衡條件時接頭1 1806的角度，αmax是彎曲樞軸的最大旋轉範圍，d1是連杆1與連杆3(連杆1804與連杆1805)的長度。如式(5)所示，對給定的d1，移動範圍在θ0＝90°時最大。因此連杆長度可表為d1＝lm/[4sin(αmax/2)](6)因此，採用60°的αmax，則12英寸移動範圍的最小連杆長度等於6英寸。
圖19說明與連杆機構1800類似的基本連杆機構實施例，其中增添2個圓柱狀圓盤1902。動力學的研究表明如果圖19的接頭2 1904和接頭3 1905反向旋轉相同角度，該臺會產生沿X軸的純平移移動。通過在彎曲接頭2 1904和3 1905增添圓柱狀圓盤1902，所得滾動接觸使連杆1 1908和連杆2 1902反向旋轉。一實施例中，由於圓柱狀圓盤1902連接連杆1908和1906，不需要額外的接頭或軸承。為了避免圓盤1902滑移，在2個圓盤之間施加適當的預負荷。與採用直接驅動機構或軸承的常規臺相比，這裡的接觸面較小，較容易保持。注意，儘管未對X-Y臺1600和1700畫出圓盤1902，有些實施例中可存在圓盤1902。圖16中的連杆1602和1601相當於圖19中的連杆1908和1906。這樣，圓盤1902可在位置1603上(和其他圖16中看不到的位置上)。參考圖17，圓盤1902可在位置1702上(和其他圖17中看不到的位置上)。
作為臺1600和1700的傳動系統，適合採用2個線性伺服電機(如圖20所示，參考號為2000)。一個線性伺服電機伺服各平移軸。可從Trilogy Systems公司購得合適的線性伺服電機。這類線性伺服電機的一個優點是無磨擦接觸。另一優點是可方便地產生大於約100磅的傳動力。X-Y臺EE0中，可由附加連杆機構1701提供負荷承載。因此，傳動部件可僅提供X和Y方向平移運動控制。應注意，有些實施例中，下方臺的傳動器需要比上方臺的傳動器效力大。有些實施例中，雷射幹涉儀可提供反饋信號，控制X-Y臺的X和Y定位。相信雷射幹涉儀可提供nm級的定位控制。
可用雷射幹涉儀和高解析度X-Y臺(諸如圖17所示X-Y臺1700)補償放置誤差。如果模板與襯底間的取向對準與X-Y運動無關，作為整個襯底晶片僅需補償一次放置誤差(即「全局重疊」)。如果模板和襯底間的取向對準與X-Y運動相關聯，和/或襯底上存在過量局部取向變化，則要補償模板相對襯底的X-Y位置變化(即區段間重疊)。對重疊對準部分進一步討論重疊對準的問題。圖21和圖22分別提供全局重疊和區段間重疊的誤差補償算法。
一實施例中，用預校準臺(採用調節器自動地或採用微米儀人工地)和有源或無源細取向臺來達到模板和襯底的取向。這些臺各自或全部可包含其他機構，但最好是彎曲機構，以便避免顆粒。校準臺可裝到框架上，細取向臺可裝到預校準臺。因而，該實施例可形成一套機械裝置。
細取和向臺可包含一個或多個無源柔性構件。「無源柔性構件」一般是指從柔度取得其運動的構件。美國專利4414750(屬於De Fazio)、4337579(屬於De Fazio)、4155169(屬於Drake等人)、4355469(屬於Nevins等人)、4202107(屬於Watson)和4098001(屬於Watson)中揭示採用柔性構件的設備，這些專利經參考而充分結合於此。也就是說，可通過直接或間接接觸液體來激活運動。如果細取向臺無源，則可將其設計成對2個取向軸具有最居優的柔度。該2個取向軸可正交，並可在模板的下表面上(如參照關於圖43所述)。2個正交扭力柔度值對方形模板通常相同。細取向臺可設計得當模板對襯底不平行時，該模板與液體接觸時，所造成的不均勻液體壓力會迅速糾正取向誤差。一實施例中，可按最小過衝或無過衝進行糾正。此外，上述細取向臺可在一段足夠長的時間保持模板與襯底間的大致平行取向，使液體可固化。
一實施例中，細取向臺可包含一個或多個調節器。例如，適合採用壓電調節器(如參照圖46所述)。這樣的一個實施例中，連接預校準臺的細校準臺的有效無源柔度應仍圍繞2個取向軸大致扭轉。全部結構件和有源件的幾何參數與材料參數都會影響此有效無源剛度。例如，壓電調節器也可順應於伸縮。可綜合幾何參數和材料參數，以獲得對2個正交取向軸的期望扭力柔度。此綜合的簡單方法可以是使細取向臺中調節器沿其傳動方向的柔度大於該臺系統其他部分的結構柔度。這樣可在非平行模板接觸襯底上的液體時，提供無源自糾正能力。此外，應選擇此柔度，以顧及用最小過衝或無過衝快速糾正取向誤差。細取向臺可在一段足夠長的時間保持模板與襯底間取向大致平行，以使液體固化。
重疊對準方案可包含測量對準誤差，接著補償這些誤差，以達到壓印模板準確對準和襯底上期望的壓印位置。近程製版、X射線製版和光刻製版用的測量技術(例如雷射幹涉測量、電容傳感、掩模和襯底上重疊標記的自動圖像處理等)經適當修改可用於壓印製版工藝。美國專利5204739中揭示了一種採用存儲圖像的重疊對準方法和系統，該專利經參考而充分結合於此。
製版工序的各種重疊誤差可包含放置誤差、θ誤差、放大誤差和掩模畸變誤差。這裡所揭示的實施例的優點在於所揭示工序可用較低溫度(例如室溫)和低壓操作，因而不存在掩模畸變誤差。因此，這些實施例不引入顯著畸變。此外，這些實施例可用由較厚襯底做成的模板。與掩模用較薄襯底做成的其他製版工藝相比，這樣可帶來小得多的掩模(或模板)畸變誤差。而且，壓印製版工藝的整個模板區對固化劑(例如UV光)透明，由於吸收來自固化劑的能量，可使加熱減到最少。光刻製版工序中，掩模底面的大部分因存在金屬被覆而不透明，與該工藝相比，減少的加熱可使熱致畸變的出現最少。
放置誤差一般是指模板與襯底之間X-Y定位(即沿X和/或Y軸平移)的誤差。θ誤差一般是指圍繞Z軸的相對取向(即圍繞Z軸旋轉)的誤差。放大誤差一般是指熱或材料導致的模板上與原圖案面積相比的壓印面積的收縮或膨脹。
壓印製版工序中，在襯底上存在過多區段間表面變化時，與圖23中角α和β對應的控制模板與襯底之間的間隙用的取向對準需要頻繁進行。一般希望整個壓印區上的變化小於壓印特徵高度的約一半。如果取向對準與模板和襯底的X-Y定位相關聯，則需要補償區段間放置誤差。然而，這裡提供的取向臺實施例可進行不引起放置誤差的取向對準。
採用聚焦透鏡系統的光刻製版工序可將掩模和襯底安放成使得2個對準標記的圖像(標記一個在掩模上，另一個在襯底上)可位於相同的焦平面。觀看這些對準標記的相對定位會引入對準誤差。壓印製版工序中，測量重疊誤差時，模板與襯底保持較小的間隙(約為幾微米或更小)。因此，重疊誤差測量工具需要將2個重疊標記從不同的平面聚焦到相同的焦平面。該要求對具有較大(例如約0.5μm)特徵的器件不重要。然而，對亞100nm域的關鍵特徵而言，應在相同焦平面捕獲該2個重疊標記的圖像，以實現高解析度重疊誤差測量。
因此，壓印製版工序的重疊誤差測量和誤差補償方法要滿足下列要求1.重疊誤差測量工具應能聚焦在不處於相同平面的2個重疊標記上；2.重疊誤差糾正工具在模板與襯底之間存在流體薄層時，應能在X和Y方向相對移動模板和襯底；3.重疊誤差糾正工具在模板與襯底之間存在流體薄層時，應能補償θ誤差；4.重疊誤差糾正工具應能補償放大誤差。
通過(i)上下移動光成像工具(如美國專利5204739所述)或(ii)採用具有2個不同波長的照明源，能滿足上述第1要求。對這兩種方法而言，對模板與襯底之間的間隙測量的認識是有用的，尤其是對第2種方法。可用包含寬帶幹涉測量、雷射幹涉測量和電容傳感器的現有非接觸膜厚測量工具中的一種來測量模板與襯底之間的間隙。
圖24說明模板2400、襯底2401、流體2403、間隙2405和重疊誤差測量工具2402的位置。可根據間隙的信息來調整測量工具的高度2406，以便在相同成像面上捕獲2個重疊標記。為了完成此過程，需要圖像存儲2403裝置。此外，模板和晶片的定位裝置應該在振動方面與測量裝置2402的上下運動隔離。此外，為了高解析度重疊對準，需要模板與襯底之間在X-Y方向的掃描運動時，此方法不產生重疊標記的連續圖像。因此，此方法可適用於壓印製版工藝的較低解析度重疊對準方案。
圖25說明一種將2個對準標記從不同的平面聚焦到一個焦平面的設備。設備2500可用由用作照明源的含不同波長的光產生的焦距變化。設備2500可包含圖像存儲裝置2503、照明源(未示出)和聚焦裝置2505。可通過採用一些個體光源或採用一個寬帶光源並且在成像平面與時準標記之間插入光帶通濾波器，來產生具有不同波長的光。依據模板2501與襯底2502之間的間隙，可選擇不同的2個波長的組，以調整焦距。每次照明時，每一重疊標記可在成像平面上產生2個圖像，如圖26所示，第1圖像2601可以是清楚的聚焦圖像。第2圖像2602可以是散焦圖像。為了消除各散焦圖像，可用若干方法。
第1方法中，在光的第1波長照明下，成像陣(例如CCD陣)可收到2個圖像。圖26中畫出可收到的圖像，其總參考號為2604。圖像2602可對應於襯底上的重疊對準標記。圖像2601可對應於模板上的重疊對準標記。圖像2602得到聚焦時，圖像2601會散焦，反之亦然。一實施例中，可用一種圖像處理技術擦除與和圖像2602相關聯的像素對應的幾何數據。因此，可消除襯底標記的散焦圖像，留下圖像2603。採用相同的過程和光的第2波長，可在成像陣形成圖像2605和2606。此過程可消除散焦圖像2606。從而可留下圖像2605。然後，將2個留下的聚焦圖像2601和2605組合到一個成像平面2603，用於進行重疊誤差測量。
第2方法可利用2個共面偏振陣(如圖27所示)和偏振照明源。圖27說明重疊標記2701和正交偏振陣2702。可在模板表面製作偏振陣2702，或將該陣安放在該表面上。在2個偏振照明源下，會在成像平面上僅出現聚焦圖像2703(各自對應於不同的波長和偏振)。因此，可用偏振陣2702濾除散焦圖像。此方法的優點是不需要圖像處理技術來消除散焦圖像。
應注意，重疊測量時，如果模板與襯底之間的間隙太小，則薄流體層的靜摩擦或加大的剪切力會使誤差糾正變得困難。此外，如果間隙太大，則模板與襯底之間的非理想垂直運動會造成重疊誤差。因此，應判定模板與襯底之間的最佳間隙，以便可進行重疊誤差測量和糾正。
光刻製版工序已經採用基於莫爾圖(moire pattern)的重疊測量。對壓印製版工序而言，其中2層莫爾圖不在同一平面，但仍在成像陣中重疊，因而難以達到捕獲2個單個的聚焦圖像。然而，將模板與襯底的間隙謹慎控制在光測量工具的聚焦深度內，並且模板與襯底不直接接觸，則可同時獲得使2層莫爾圖，而聚焦問題最少。相信壓印製版工藝可直接實現基於莫爾圖的其他標準重疊方法。
用電容傳感器或雷射幹涉儀和高解析度X-Y臺可補償放置誤差。在模板與襯底間的取向對準與X-Y運動無關的實施例中，對整個襯底(例如半導體晶片)需要僅補償一次放置誤差。該方法稱為「全局重疊」。如果模板與襯底之間的取向對準與X-Y運動相關聯且襯底上存在過變局部取向變化，則可用電容傳感器和/或雷射幹涉儀補償模板的X-Y位置變化。該方法稱為「區段間重疊」。圖28和圖29示出合適的傳感器實現例。圖28示出電容傳感系統的實施例。該系統可包含電容傳感器2801、模板2803上的傳導被覆2802。因此，通過探測電容的差別，可判定模板2803的位置。同樣，圖29示出雷射幹涉儀系統的實施例，其中包含反射被覆2901、雷射信號2902、接收機2903。可用接收機2903接收的雷射信號判定模板2904的位置。
如果存在放大誤差，可通過謹慎控制襯底和模板的溫度加以補償。利用襯底與模板熱膨脹特性的不同，可將襯底上預先存在的圖案區尺寸調整到新模板的該尺寸。然而，在室溫和低壓下進行印製版工序時，相信放大誤差會在幅值上遠小於放置誤差或θ誤差。
可用廣泛用於光刻製版工序的θ臺補償θ誤差。可用隔開足夠大距離的2個獨立的對準標記提供高解析度θ誤差估計，補償θ誤差。模板位於離開襯底幾微米時，可補償θ誤差。因此，不發生對已有圖案的剪切。
對採用UV可固化液體材料的壓印製版工序，重疊對準的另一關注點是對準標記的可視性。對於重疊誤差測量，可用2個重疊標記，一個在模板上，另一個在襯底上。然而，由於希望模板對固化劑透明，模板重疊標記通常不包含不透明線條。相反，模板重疊標記可以是模板表面的形貌特徵。有些實施例中，這些標記可用與模板相同的材料製成。此外，UV可固化液體往往具有與模板材料(例如石英)相似的折射率。因此，當UV可固化液體填充模板與襯底間的間隙時，模板重疊標記變得很難識別。如果模板的重疊標記用不透明材料(例如鉻製成)，重疊標記下面的UV可固化液體不能對UV光正確暴露，這是令人很不希望的。
揭示兩種方法，用於克服存在液體時識別模板重疊標記的困難。第1方法採用帶高解析度間隙控制臺的準確液體灑放系統。這裡揭示合適的液體灑放系統和間隙控制臺。為了說明，圖30中示出重疊對準的3個步驟。圖30中示出的重疊標記位置和流體圖案僅為了說明，不應解釋為限制。還可能存在各種其他重疊標記、重疊標記位置和/或液體灑放圖案。首先，可在步驟3001將液體3003灑放到襯底3002上。然後，步驟3004中，用高解析度取向臺謹慎控制模板3005與襯底3002之間的間隙，使灑放流體3003不完全填充模板與襯底間的間隙。相信步驟3004中該間隙可僅略為大於最後的壓印間隙。由於大部分間隙填充有流體，能如同間隙完全填充有流體那樣進行重疊糾正。完成重疊糾正時，可使間隙閉合成最後的壓印間隙(步驟3006)。這樣會使液體擴散到其餘壓印區。由於步驟3004與3006之間的間隙變化很小(例如約10nm)，間隙閉合動作不可能造成任何顯著的重疊誤差。
第2方法可在重疊測量工具可觀察但對固化劑(例如UV光)非不透明的模板上製作特殊的重疊標記。圖31中說明此方法的一實施例。圖31中，可用細偏振線條3101形成模板上的重疊標記3102，而不是用完全不透明的線條。例如，合適的細偏振線條具有的寬度可以是用作固化劑的激活光波長的約1/2至1/4。偏振線條3101的線寬應足夠小，以便充分衍射2根線條間通過的激活光，使線條下面的全部液體固化。該實施例中，可根據重疊標記3102的偏振，使激活光偏振。偏振激活光可對包含具有重疊標記3102的區域的全部模板區提供較均勻的曝光。對模板上的重疊標記3102定位用的光可以是寬帶光或不會固化液體材料的特定波長的光。此光不需要偏振。偏振線條3101對測量光大致不透明，從而用所建立的重疊差錯測量工具能看到重疊標記。可用諸如電子束製版等已有技術在模板上製作細偏振重疊標記。
第3實施例中，可用模板不同的材料形成重疊標記。例如，選擇用來形成模板重疊標記的材料可對可見光大致不透明，但對用作固化劑(例如UV光)的激活光透明。例如SiOx(x小於2)可形成該材料。具體而言，認為用SiOx(x為約1.5)形成的結構可對可見光大致不透明，但對UV光透明。
圖32示出一種系統裝置，總標號為100，用於對壓印的襯底(諸如襯底20)進行模板(諸如模板12)的校準和取向。可在諸如分檔器的設備中利用系統100，用這裡所述的壓印製版工序在生產環境中大量製作器件。如所示，可在對殼體120提供支持的上框架110安裝系統裝置100。殼體120可包含預校準臺，用於對襯底(圖32中未示出)進行模板150的粗對準。
殼體120可連接帶有導軸112a、112b的中框架114，導軸貼附到中框架114，與殼體120對置。一實施例中，可用3個導軸(圖32中看不到背後的導軸)在模板150垂直平移期間殼體120上下滑動時對該殼體提供支持。在中框架114周圍貼附相應導軸112a和112b的滑塊116a、116b可便於殼體120進行這種上下移動。
系統100可包含貼在殼體120底部的圓盤形基板122。基板122可連接盤形彎曲環124。彎曲環124可支持處於下方的取向臺，其中包含第1彎曲構件126和第2彎曲構件128。下文詳細討論彎曲部件126、128的動作和結構。如圖33所示，第2彎曲構件128可包含模板支架130，用於在壓印處理期間使模板150保持原位。模板150通常可包含上面壓印所期望特徵的一片石英。模板150還可根據公知方法包含其他物質。
如圖33所示，調節器134a、134b、134c可固定在殼體120內，並且工作上可連接基板122和彎曲環124。工作時，可將調節器134a、134b、134c控制得實現彎曲環124的移動。調節器的運動可顧及粗預校準。有些實施例中，調節器134a、134b、134c可包含高解析度調節器。這些實施例中，調節器可圍繞殼體120等間隔布置。該實施例可在垂直方向很準確地進行環124的平移，以精確控制間隙。因此，系統100能對要壓印的襯底實現模板150的粗取向對準和精細間隙控制。
系統100可包含能精確控制模板150的機構，以便實現精確的取向對準，並使模板對襯底表面可保持均勻間隙。此外，系統100可提供一種壓印後模板150脫離襯底表面的方法，而不剪切掉襯底表面的特徵。第1和第2彎曲構件126和128的配置可分別促進精確對準和間隙控制。
一實施例中，如圖51所示，可用對固化劑透明的獨立固定支板5101使模板5102保持原位。在模板5102後面的支板5101可支持壓印力的同時，固定支板5101與模板5102之間施加的真空可支持脫離力。為了對模板5102提供橫向的力，可用壓敏調節器5103。可用壓敏調節器5103謹慎控制該橫向支持力。此設計還可在壓印製版工序中給層間對準提供放大和畸變糾正能力。為了克服電子束製版所製作模塊結構中存在的壓合誤差和放置誤差，並且補償襯底上存在的先前結構中的畸變，畸變糾正很重要。放大糾正僅要求模板每一邊有一壓敏調節器(即4個邊的模板共有4個壓敏調節器)。調節器可連接模板表面，使得可在整個表面施加均勻的力。另一方面，畸變糾正要求若干獨立的壓敏調節器，在模板的每一邊施加獨立控制的力。根據要求的畸變控制水平，可規定獨立的壓敏調節器的個數。壓敏調節器越多，則可提供越好的畸變控制。在用真空來約束模板上表面之前，應完成放大糾正和畸變誤差糾正。這是因為只有模板的上下表面都不受約束，才可正確控制放大糾正和畸變糾正。有些實施例中，圖51的模板保持器系統具有的機械設計會對模板5102下方的部分區域造成固化劑障礙。這種設計不可取，因為模板5102下方的部分液體不會固化。該液體會粘附到模板，對模板的進一步使用造成問題。可避免模板保持器出現此問題的方法是通過模板保持器中加入一組鏡，將受阻的固化劑轉向，使指向模板5102一端下方的區域的固化劑可彎到對模板5102另一端下方的受阻部分進行固化。
一實施例中，通過設計模板，使襯底與模板間的最小間隙落入探測法的可用範圍內，可實現高解析度的間隙探測。可獨立於實際圖案表面，來操作測量的間隙。這樣可使間隙控制在探測法的有用範圍內進行。例如，如果用有用範圍約150nm至20μm的頻譜反射率分析法分析間隙，則模板可具有以深度約150nm或更深在模板上製作圖案的特徵。這樣可確保要探測的最小間隙大於150nm。
由於模板朝襯底下降，可從襯底與模板間的間隙排出流體。當粘力逼近與所施加的壓縮力的平衡條件時，襯底與模板間的間隙會趨向於實際下限。模板表面貼近襯底時，會出現此狀態。例如，當對半徑1cm的模板施加壓力14kpa達1秒時，對於1cp流體，此狀態可在間隙高度約100nm處。結果，在保持間隙均勻且平均的條件下，該間隙可自限。同時，還會排出(或引出)總量可精確預測的流體。可根據流體動力學和表面現象的謹慎計算，來預測引流量。
對大規模的壓印圖案製作而言，期望控制模板對襯底的傾斜和間隙。為了完成取向和間隙控制，可結合間隙探測技術使用以分劃板劑作法製造的模板，該探測技術的例子有(i)單波長幹涉測量法、(ii)多波長幹涉測量法、(iii)橢圓偏光法、(iv)電容傳感器或(v)壓力傳感器。
一實施例中，模板與襯底間的間隙的檢測法可用於計算襯底上的膜厚。這裡揭示基於從寬帶頻譜儀所得反射數據的快速傅立葉變換(FFT)的技術說明。此技術可用於測量模板和襯底間的間隙以及用於測量膜厚。對多層膜，此技術可提供各薄膜的平均厚度及其厚度偏差。藉助在通過一個表面的最少3個不同點測量間隙，可獲得累鄰兩表面間的平均間隙和取向信息，諸如壓印製版工序的模板與襯底間的這些信息。
一實施例中，間隙測量處理可基於組合寬帶幹涉測量法和快速傅立葉變換(FFT)。當前業界的若干應用利用寬帶幹涉測量的各種曲線擬合法測量單層模厚度。然而，預計這些方法不可提供實時間隙測量，尤其在壓印製版工序所用多層膜的情況下。為了克服這些問題，首先在1/λ高和1/λ低之間的波數域將反射率數位化。然後，用FFT算法處理該數位化數據。此新穎方法可給出與所測量間隙準確對應的FFT信號的清晰峰值。對兩層的情況而言，FFT信號可給出與各層厚度線性相關的兩個清晰峰值。
對光學薄膜而言，反射率的振蕩按波數(w)而不是按波長(λ)周期性變化，，如下式按單光學薄膜反射率所示R=1,22+2,32e-2d-21,22,3e-dcos(4nd/)1-(1,22,3)2e-2d+21,22,3e-dcos(4nd/)]]>(7)其中ρi，i+1是i-1和i接口處的反射係數，n是折射率，d是膜(圖52中的材料2)的測量厚度，α是膜(圖52的材料2)的吸收係數。這裡，w＝1/λ。
由於此特性，傅立葉分析是判定用w表示的函數R的周期的有用方法。注意，單層薄膜在取得R(w)的傅立葉變換時可得明確規定的單一峰值(p1)。膜厚(d)可為該峰值位置的函數，諸如d＝p1/(Δw×2n)，(8)其中Δw＝wf-ws，wf＝1/λmin，ws＝1/λmax。
FFT是一種確定的方法，其中可用高效計算方法計算離散信號的頻率。因此，此方法有助於現場分析和實時應用。圖34示出通過反射信號的FFT處理，測量膜厚或間隙的處理流程實施例。對具有不同反射率的多層膜而言，FFT處理中的峰值位置可對應於各膜厚的線性組合。例如，兩層膜在FFT分析中會給出兩個不同的峰值位置。圖35示出根據兩個峰值位置判定兩層膜的厚度的方法。
這裡給出的實施例使間隙或膜厚即使在反射數據的振蕩在測量波數範圍內包含不到一個振蕩周期時，也能得到測量。該情況下，FFT會得出不準確的峰值位置。為了克服該問題並延伸可測量膜厚的下限，這裡揭示一種新穎的方法。不是用FFT算法計算振蕩周期，而是用求ws與wf間的反射率的局部最小點(w1)或最大點(w2)的算法來計算周期信息在w1和w2處，dR/dw＝0。式(7)的反射率R(w)在w＝0，時具有最大值。而且，標準頻譜儀的波數範圍(Δw)可大於ws。對波長範圍200nm～800nm的頻譜儀而言，Δw＝3/800，而ws＝1/800。因此，0～ws間的反射數據振蕩長度會小於ΔW的該長度。如圖36所示，設w＝0是R(w)的最大點，則在Δw範圍中存在兩種最大和最小位置的情況。因此，膜厚可計算如下·情況1WW0局部最小值在w1處。因此，w1＝振蕩周期的一半，故d＝0.5/(w1×2n)。
·情況2WW1局部最大值在w2處。因此，w2＝1個振蕩周期，故d＝1/(w2×2n)。
測量工具的實際結構可包含寬帶光源、帶光纖的頻譜儀、數據採集板和處理計算機。若干已有信號處理技術可提高對FFT數據的靈敏度。例如，可配合這裡所揭示的間隙或膜厚測量法用的方法包含但不限於濾波、放大、增加數據點數、不同的波長範圍等。
這裡所揭示的實施例包含兩塊平板(例如模板和襯底)間的高精度間隙和取向測量法。這裡給出的間隙和取向測量法包含採用寬帶幹涉測量和基於條紋的幹涉測量。美國專利5515167(屬於Ledger等人)、6204922(屬於Chalmers)、6128085(屬於Buermann等人)和6091485(屬於Li等人)中揭示用幹涉測量的間隙探測方法和系統，這些專利都經參考而充分結合於此。一實施例中，採用寬帶幹涉測量的在此所揭示的方法可克服寬帶幹涉測量工具的缺點，即不能準確測量小於寬帶信號平均波長的1/4的間隙。可用基於幹涉條紋的幹涉測量法在緊接模板安裝後探測其取向中的誤差。
可實現壓印製版工序，用於製造單層和多層器件。可通過在襯底上以某些幾何形狀成材料薄層來製造單層器件，諸如微米規模的光鏡、高解析度的光濾波器、光波導。有些這種器件的壓印層厚度可小於寬帶信號平均波長的1/4，並且在有效區上均勻。寬帶幹涉儀的缺點是不能準確測量小於寬帶信號平均波長的約1/4(例如約180nm)的間隙。一實施例中，可將能準確測量的微米規模階蝕刻到模板表面中。如圖37所示，可用連續線條3701或多個孤立點3702的形式往下蝕刻階，以在該處進行測量。從使模板上有用有效面積最大角度看，孤立點3702較佳。圖案模板表面僅離開襯底幾納米時，寬帶幹涉儀可準確測量該間隙，而不會遇到最小間隙測量的問題。
圖38示出這裡所述間隙測量的示意圖。也可按傾斜配置使用探頭3801，如圖39所示。如果用3個以上的探頭，通過利用冗餘信息可提高間隙測量的準確性。為了簡便，接著的說明假設採用3個探頭。將階尺寸hs AC2放大，以便說明。圖案區的平均間隙hp可表為hp＝[(h1+h2+h3)/3]-hs(9)如果已知探頭位置((xi，yi)，其中x軸和y軸在襯底表面上)，則模板對襯底的相對取向可表為單位矢量(n)，該矢量對x-y軸在襯底上表面的框架垂直於模板表面。
n＝n/‖r‖(10)其中，r＝[(x3，y3，h3)-(x1，y1，h1)]×[(x2，y2，h2)-(x1，y1，h1)]。n＝(0 0 1)T或h1＝h2＝h3時，可實現兩個平板間理想的取向對準。
測得的間隙和取向可用作對壓印調節器的反饋信息。測量的寬帶幹涉波束可小到約75μm。對實際壓印製版工序，因為無圖案蝕刻到清白區，希望僅用於測量間隙的該清白區減到最小。此外，應使由於存在測量工具而造成的固化劑障礙減到最小。
圖40示出襯底上多層材料的示意圖。例如，襯底4001具有層4002、層4003和襯底4001與模板4004之間的流體4005。這些材料層可用於將多個圖案逐一垂直轉移到襯底表面。在用光束測量間隙的清白區上，各層厚度均勻。已示出，採用寬帶幹涉測量法，存在多層模時可準確測量頂層的厚度。當準確知道下層膜的光特性和厚度時，通過測量頂層厚度可獲得模板與襯底表面或多層器件的金屬澱積表面之間的間隙和取向信息。可用相同的傳感測量探頭測量各層的厚度。
安裝新模板或重新配置設備部件時，需要進行取向測量和相應的校準。可通過模板和襯底接口上的幹涉條紋圖案測量模板4102與襯底4103之間的取向誤差，如圖41所示，對兩塊光學平面而言，幹涉條紋圖案可呈現為明暗的平行帶4101。可用這裡揭示的預校準臺進行取向校準。可用差分微米計調整模板對襯底表面的相對取向。採用此方法時，如果不存在幹涉條紋帶，可將取向誤差糾正到小於所用光源波長的1/4。
參考圖42A和圖42B，其中分別較詳細地示出第1和第2彎曲構件126和128的實施例。具體而言，第1彎曲構件126可包含連接相應剛體164、166的多個彎曲接頭160。諸接頭160和剛體164、166可形成從框架170伸出的臂172、174的一部分。彎曲框架170可具有開口182，在模板150保持在支架130中時，該開口可讓固化劑(例如UV光)滲透到該模板。有些實施例中，4個彎曲接頭160可提供彎曲構件126圍繞第1取向軸180運動。第1彎曲構件126的框架170可提供連接第2彎曲構件128的結合機構，如圖43所示。
同樣，第2彎曲構件128可包含從框架206伸出的一對臂202、204。這對臂可包含彎曲接頭160和相應的剛體208、210。剛體208和210可適配成促使彎曲構件128圍繞第2取向軸200運動。模板支架130可與第2彎曲構件128的框架206綜合為一體。類似於框架182，框架206可具有開口212，讓固化劑到達由支架130保持的模板150。
工作時，可連接第1彎曲構件126和第2彎曲構件128(如圖43所示)，以形成取向臺250。可提供支承220、222，以促使該2塊構件連接，使得第1取向軸180與第2取向軸200大致相互正交。該結構中，第1取向軸180與第2取向軸200可在接近模板與襯底接口254處的支點252相交。第1取向軸180與第2取向軸200正交且在接口254上，這樣可提供細緻對準和間隙控制。具體而言，藉助此布局，可使取向對準不受層間重疊對準影響。此外，如下文將解釋，第1取向軸180與第2取向軸200的相對位置可提供取向臺250，用於使模板150可脫離襯底，而不剪切期望的特徵。因此，從模板150轉移的特徵可完整無損地留在襯底上。
參考圖42A、42B和43，彎曲接頭160和162可以是有凹槽的形狀，使剛體164、166、208、210圍繞沿凹槽最薄截面定位的樞軸運動。以結構可提供兩個基於彎曲的子系統，用於使具有解脫柔順移動軸180、200的取向臺250良好解脫。可通過表面的緊密配合來組裝彎曲構件126、128，使模板150產生圍繞支點252的運動，大致消除會剪切襯底的壓印特徵的「擺動」和其他運動。因此，取向臺250可使模板150準確圍繞支點252移動；從而不隨著壓印製版剪切襯底的期望特徵。
參考圖44，在系統100工作期間，Z平移臺(未示出)可控制模板150與襯底間的距離，而不提供取向對準。預校準臺260可進行模板150與襯底表面之間的初始對準操作，使相對對準在取向臺250的移動範圍界限內。有些實施例中，僅在新模板裝入設備時，才要求預校準。
參考圖45，其中示出總標號為300的彎曲模型，有助於了解良好解脫取向臺(諸始取向臺250)的工作原理。彎曲模型300可包含4個平行接頭接頭1、2、3和4，這些接頭以標定配置和旋轉配置提供4連杆系統。線條310通過接頭1和2。線條312通過接頭3和4。可選擇角度α1和α2，使柔順對準軸(或取向軸)大致在模板與晶片的接口254上。對於細微的取向變化，接頭2與3之間的剛體314可圍繞標為點C的軸旋轉。剛體314可代表彎曲構件126和128的剛體170和206。
在第1彎曲構件上垂直安裝第2彎曲構件(如圖43所示)可提供一種2個能脫取向軸相互垂直且在模板與襯底接口254上的器件。這些彎曲部件可適配成具有讓固化劑(例如UV光)通過模板150的開口。
取向臺250能使模板150對襯底精密對準且精確運動。理想的是取向調整由於選擇性約束的高結構剛度，可導致忽略接口上的橫向運動和接口表面法向的的扭轉運動。具有彎曲接頭160、162的彎曲構件126、128的另一優點是不會像磨擦接頭那樣產生顆粒。由於顆粒對壓印製版工序特別有害，這點是該工序成功的重要因素。
因為需要精密的間隙控制，這裡給出的實施例要求可用能測量模板與襯底間的約500nm或更小間隙的間隙探測方法。該間隙探測法要求約50nm或更小的解析度。理想上，可實時提供該間隙探測。實時提供間隙探測會使該探測可用於產生主動控制調節器的反饋信號。
一實施例中，可提供具有有源柔順性的彎曲構件。例如，圖46示出含壓敏調節器的彎曲構件，其總標號為400。彎曲構件400可與第2彎曲構件組成有源取向臺。彎曲構件400可在模板與襯底接口產生無橫向運動的純傾斜運動。採用該彎曲構件，一個重疊校準步驟就可在整個半導體晶片上壓印一個層。這與採用取向運動與橫向運動的結合運動的重疊校準相反，這種重疊校準步驟會幹涉X-Y對準，因而要求複雜的區段間重疊控制循環，以保證適當對準。
一實施例中，彎曲構件250可在不希望側向運動或旋轉的方向具有高剛度，而在希望必要的取向運動的方向具有較低剛度。該實施例可提供選擇性柔順器件。即，彎曲構件250在達到模板與襯底間適當取向運動的同時，可支持高負荷。
用壓印製版，希望兩個接近平坦的表面之間(即模板與襯底間)保持均勻的間隙。可用電子束製版以光學平面玻璃製作模板150，確保底面大致平坦。然而，襯底(如半導體晶片)會呈現「薯片」效應，導致其外貌產生微米級變化。真空夾盤(如圖47所示)可消除壓印時在襯底表面上的變化。
真空夾盤478有2個主要用途。首先，可用真空夾盤478在壓印時使襯底保持原位，確保壓印工序期間襯底平坦。此外，真空夾盤478還可確保處理期間襯底背面不存在顆粒。這對壓印製版特別重要，因為顆粒會造成器件被破壞的問題，使產量降低。圖48A和圖48B根據兩個實施例說明適合這些用途的不同真空夾盤。
圖48A中，示出針形真空夾盤450，其中具有大量的針452。認為真空夾盤450可消除處理期間在襯底上的「薯片」效應和其他偏斜。可提供真空溝道454，作為一種手段對襯底施加真空，使其保持原位。可保持針452之間的間隔，使襯底不會由於通過真空溝道454施加的力而彎曲。同時，針454的尖部可小到足以減少顆粒停留於其上的機會。
圖48B示出整個表面具有多個槽462的槽形真空夾盤460。槽462的作用類似於針型真空夾盤450的針454。如所示，槽462可為壁狀464或平滑彎曲截面狀466。可通過蝕刻處理調整槽型真空夾盤460的的槽462的截面。各槽的間隔和大小也可小到幾百微米。可通過對夾盤表面平行的多個槽上的細真空溝道給各槽462提供真空流。通過蝕刻工序與各槽一起形成細真空溝道。
圖47說明針型真空夾盤450和槽型真空夾盤460的製作過程。採用光學平板470，該過程不需要另外的研磨和/或拋光步驟。在光學平板470的確定位置鑽孔，可產生真空流孔472。然後，對光學平板470掩模並製作圖案474後，進行蝕刻476，以在該平板的上表面產生期望的圖案(例如針或槽)。然後，用公知的方法處理光學平板470的表面479。
如上所述，模板150脫離壓印層是壓印製版工藝中關鍵的最後步驟。由於模板150與襯底幾乎完全平行，模板、壓印層和襯底的組裝使相鄰光學平面間的接觸大致均勻。該系統常需要大的分離力。在柔性模板或襯底的情況下，該分離僅為「剝離處理」。然而，從高解析度重疊對準的角度看，柔性模板和襯底不令人滿意。在石英模板和矽襯底的情況下，不容易實現剝離處理。然而，用「剝拉處理」可成功進行模板脫離壓印層。圖49A、圖49B和圖49C說明第1剝拉處理。圖50A、圖50B和圖50C說明第2剝拉處理。模板脫離壓印層的處理可包含第1和第2剝拉處理的組合。
為了清楚起見，根據圖1A和圖1B，用參考號12、18、20和40分別指模板、轉移層、襯底和可固化物質。在物質40固化後，可使模板12或襯底20傾斜，在模板12與襯底20之間有意引入角度500。可用取向臺250達到此目的。襯底20由真空夾盤478保持原位。如果傾斜軸位於靠近模板與襯底的接口，傾斜運動期間，模板12與襯底20的相對橫向運動不會顯著。一旦模板12與襯底20之間的角度500足夠大，僅用Z軸運動(即垂直運動)就可使模板12脫離襯底20。此剝拉法最後可得到期望的特徵，完整無損地留在轉移層18和襯底20上，而不受剪切。
圖50A、圖50B和圖50C說明第2剝拉法。第2剝拉法中可靠近模板安裝一個或多個壓電調節器502，用於引起模板12與襯底20之間的相對傾斜(如50A)。該壓電調節器502的一端接觸襯底20。因此，如果調節器502擴大(圖50B)，就將模板12推離襯底20；從而兩者之間引入一個角度。然後，可用模板12與襯底20之間的Z軸運動(圖50C)，使模板12脫離襯底20。可類似於處理模板12下表面那樣，對調節器502的一端進行表面處理，以防止壓印層粘貼到調節器表面。
綜上所述，這裡給出的實施例揭示了成功的壓印製版的系統、處理過程和有關裝置，不需要採用高溫或高壓。根據某些實施例，可實現模板與上面要從該模板轉移所期望特徵的襯底之間的準確間隙控制。而且還可使模板脫離襯底(和壓印層)，而不損壞或剪切所期望的特徵。這裡的實施例還揭示以合適的真空夾盤的方式在壓印製版期間使襯底保持原位的方法。進一步的實施例又包含適合用於壓印製版系統的高精度X-Y平移臺。此外，還提供形成並處理合適的壓印製版模板的方法。
儘管參照各種說明性實施例闡述了本發明，也不要按限制的意義解釋該說明。本領域的技術人員參照此說明會明白說明性實施例的各種修改和組合以及本發明的其他實施例。因此，所附權利要求書要包含任何該修改和實施例。
權利要求
1.一種用對激活光透明的圖案模板在襯底上形成圖案的方法，其特徵在於包含對部分襯底施加激活光可固化的液體；將圖案模板和襯底安放成相互具有間隔關係，使圖案模板與襯底之間形成間隙；用基於光的測量裝置判定圖案模板與襯底之間的距離；通過模板對液體施加激活光，該激活光的施加使液體大致固化，並且在固化的液體中形成圖案模板的圖案；以及使圖案模板脫離固化液體。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，對部分襯底施加激活光可固化液體的過程包含用流體灑放器灑放液體。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將圖案模板和襯底安排成間隔關係的過程包含將圖案模板安放在襯底上；使圖案模板朝襯底移動，直至達到期望的間隔關係；其中在圖案模板朝襯底移動時，襯底上的液體大致填充間隙。
4.一種半導體器件，其特徵在於，用權利要求1所述的方法製作。
5.一種用對激活光透明的大致平面模板使襯底平面化的方法，其特徵在於包含對部分襯底施加激活光可固化的液體；將模板和襯底安放成相互具有間隔關係，使模板與襯底之間形成間隙；用基於光的測量裝置判定模板與襯底之間的距離；通過模板對液體施加激活光，該激活光的施加使液體大致固化，並且固化的液體為大致平面狀；以及使模板脫離固化液體。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，對部分襯底施加激活光可固化液體的過程包含用流體灑放器灑放液體。
7.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，將模板和襯底安排成間隔關係的過程包含將模板安放在襯底上；使模板朝襯底移動，直至達到期望的間隔關係；其中在模板朝襯底移動時，襯底上的液體大致填充間隙。
8.一種半導體器件，其特徵在於，用權利要求5所述的方法製作。
9.一種用對激活光透明的圖案模板在襯底上形成圖案的方法，其特徵在於包含對部分襯底施加激活光可固化液體；將圖案模板和襯底安放成相互間具有間隔關係，使圖案模板與襯底之間形成間隙；用基於光的測量裝置監視圖案模板與襯底之間的距離；監視模板與襯底之間的距離時，對襯底調整模板的位置，使模板與襯底相互處於預定距離；通過模板對液體施加激活光，該激活光的施加使液體大致固化，並且在固化的液體中形成圖案模板的圖案；以及使圖案模板脫離固化液體。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，對部分襯底施加激活光可固化液體的過程包含用流體灑放器灑放液體，並且還包含在灑放液體時，對流體灑放器移動襯底，以形成預定的圖案；選擇預定圖案，使液體在大致等於圖案模板表面面積的區域中填充間隙。
全文摘要
說明壓印製版工藝中用的模板與襯底之間間隙和取向的高精度測量方法。這裡提供的間隙和取向測量方法包括採用基於寬帶光的測量技術。
文檔編號G01B11/14GK1696826SQ200510062999
公開日2005年11月16日 申請日期2001年8月1日 優先權日2000年8月1日
發明者T·百利, B·J·周, M·科爾博恩, S·V·斯瑞尼瓦薩恩, C·G·威爾森, J·埃克德特 申請人:德克薩斯州大學系統董事會