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特許7589231フィードバック制御およびフィードフォワード制御を用いた、ナノインプリントリソグラフィにおける位置合わせ制御
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-15
(45)【発行日】2024-11-25
(54)【発明の名称】フィードバック制御およびフィードフォワード制御を用いた、ナノインプリントリソグラフィにおける位置合わせ制御
(51)【国際特許分類】
H01L 21/027 20060101AFI20241118BHJP
G03F 7/20 20060101ALI20241118BHJP
B29C 59/02 20060101ALI20241118BHJP
H01L 21/68 20060101ALI20241118BHJP
【ＦＩ】
H01L21/30 502D
G03F7/20 501
B29C59/02 Z
H01L21/68 F
H01L21/68 K
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2022510203
(86)(22)【出願日】2020-10-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-16
(86)【国際出願番号】 US2020057520
(87)【国際公開番号】W WO2021118698
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2023-10-25
(31)【優先権主張番号】16/712,739
(32)【優先日】2019-12-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロウ， ミンジ
(72)【発明者】
【氏名】チョイ， ビュン－ジン
(72)【発明者】
【氏名】クライン， ジェフリー ディー．
(72)【発明者】
【氏名】吉田 貴裕
(72)【発明者】
【氏名】ジェンキンス， スティーブン ティー．
【審査官】中尾 太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０９３２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－００４４４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５４２０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１１０２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４０２８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２７
Ｇ０３Ｆ ７／２０
Ｂ２９Ｃ ５９／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を支持して移動可能なステージの位置を制御する方法であって、センサから、物体に設けられたマークに対する前記基板の位置を表す第１位置情報を取得する工程と、
前記第１位置情報に基づいて、少なくとも１つのパラメータ値を含む位置合わせ予測情報を生成する工程と、
前記第１位置情報および前記位置合わせ予測情報に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータ値を含む第１軌跡情報を生成する工程と、
前記位置合わせ予測情報と、前記第１軌跡情報と、前記ステージの位置を表す第２位置情報とに基づいて、第２軌跡情報を生成する工程と、
前記第２軌跡情報に基づいて、出力制御信号を生成する工程と、
前記出力制御信号に基づいて、目標位置に近づくよう前記ステージを制御する工程と、
前記出力制御信号に従って前記ステージが移動した後、前記センサによって取得された物体のマークに対する前記基板の位置を表す第３位置情報に基づいて、前記位置合わせ予測情報と、該位置合わせ予測情報に含まれる前記少なくとも１つのパラメータ値とを更新する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項2】
前記第２軌跡情報に従って移動した前記物体に設けられた前記マークに対する前記基板の位置を表す前記センサに基づいて誤差値を求める工程と、前記誤差値が所定範囲内にあることに基づいて、更新された出力制御信号を生成する工程と、
前記更新された出力制御信号に基づいて、前記目標位置に近づくよう前記ステージを制御する工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記位置合わせ予測情報の終了位置における前記物体に設けられた前記マークに対する前記基板の位置を表す前記センサに基づく誤差値が所定範囲外であると判定されたことに応じて、更新された第１位置情報に基づいて決定された更新された少なくとも１つのパラメータ値を含む新たな位置合わせ予測情報を生成する工程と、前記位置合わせ予測情報、前記第１軌跡情報、および前記第２軌跡情報、を生成する際に使用される１つ以上の制御項を調整する工程と、
前記新たな位置合わせ予測情報と前記第２軌跡情報とを組み合わせて、更新された出力制御信号を生成する工程と、
前記更新された出力制御信号に基づいて前記ステージを制御する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記出力制御信号は、第３フィードフォワード制御信号と前記第２軌跡情報との組み合わせに更に基づく、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記少なくとも１つのパラメータ値は、（ａ）所望の位置値、（ｂ）所望の速度値、（ｃ）所望の加速度値、（ｄ）所望の回転値、および（ｅ）決定された軌跡に沿う前記ステージの移動を開始する所望の開始時刻、のうちの１つ以上を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記位置合わせ予測情報は、第１フィードフォワード制御信号と、第２フィードフォワード制御信号と、第３フィードフォワード制御信号とを含み、前記第１軌跡情報の前記生成は、前記第１フィードフォワード制御信号にも基づいており、
前記第２軌跡情報の前記生成は、前記第２フィードフォワード制御信号にも基づいており、
前記出力制御信号の前記生成は、前記第３フィードフォワード制御信号にも基づいている、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項7】
フィードフォワード制御グループが、前記第１フィードフォワード制御信号と、前記第２フィードフォワード制御信号と、前記第３フィードフォワード制御信号とからなり、前記フィードフォワード制御グループ内の１つの制御信号が、前記フィードフォワード制御グループ内の他の１つまたは２つの制御信号に基づいている、
ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項8】
インプリントレジストが塗布された基板にテンプレートを接触させるインプリントリソグラフィシステムであって、前記基板を保持するステージであって、該ステージの位置を変更できるように移動可能なステージと、
前記テンプレートに対する前記基板の位置を検出するセンサと、
前記ステージおよび前記センサと通信する制御部であり、前記テンプレートに接触する、インプリントレジストが塗布された前記基板に基づいて、
前記センサから、前記テンプレートに設けられたマークに対する前記基板の位置を表す第１位置情報を取得し、
前記第１位置情報に基づいて、少なくとも１つのパラメータ値を含む位置合わせ予測情報を生成し、
前記第１位置情報および前記位置合わせ予測情報に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータ値を含む第１軌跡情報を生成し、
前記位置合わせ予測情報、前記第１軌跡情報、および前記ステージの位置を表す第２位置情報に基づいて、第２軌跡情報を生成し、
前記第２軌跡情報に基づいて出力制御信号を生成し、
前記出力制御信号に基づいて目標位置に近づくよう前記ステージを制御する、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記出力制御信号に従って前記ステージが移動した後、前記センサによって取得された物体のマークに対する前記基板の位置を表す第３位置情報に基づいて、前記位置合わせ予測情報と、該位置合わせ予測情報に含まれる前記少なくとも１つのパラメータ値とを更新する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項9】
前記制御部は、
前記第２軌跡情報に従って移動した前記テンプレートに設けられた前記マークに対する前記基板の位置を表す前記センサに基づいて誤差値を求め、
前記誤差値が所定範囲内にあることに基づいて、更新された出力制御信号を生成し、
前記更新された出力制御信号に基づいて、前記目標位置に近づくよう前記ステージを制御する、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記制御部は、
前記位置合わせ予測情報の終了位置における前記テンプレートに設けられた前記マークに対する前記基板の位置を表す前記センサに基づく誤差値が所定範囲外であると判定されたことに応じて、更新された第１位置情報に基づいて決定された更新された少なくとも１つのパラメータ値を含む新たな位置合わせ予測情報を生成し、
前記新たな位置合わせ予測情報と前記第２軌跡情報とを組み合わせて、更新された出力制御信号を生成し、
前記更新された出力制御信号に基づいて前記ステージを制御する、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項11】
前記出力制御信号は、第３フィードフォワード制御信号と前記第２軌跡情報との組み合わせに更に基づく、ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記少なくとも１つのパラメータ値は、（ａ）所望の位置値、（ｂ）所望の速度値、（ｃ）所望の加速度値、（ｄ）所望の回転値、および（ｅ）決定された軌跡に沿う前記ステージの移動を開始するための所望の開始時刻、のうちの１つ以上を含む、ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項13】
物品の製造方法であって、移動可能なステージに支持された基板上にインプリントレジストを塗布する工程と、
前記インプリントレジストと、物体に設けられたパターンと、を接触させる工程と、
請求項１に記載の方法を用いて前記ステージを制御する工程と、
前記基板を処理して前記物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項14】
前記基板を処理する工程は、前記基板にエネルギーを印加して前記インプリントレジストを硬化させ、前記物体の前記パターンに対応するパターンを前記基板の上に形成する工程を更に有し、
印加されたエネルギーによって前記インプリントレジストが硬化される前に前記物体と前記基板とが位置合わせされるように、前記物体が前記インプリントレジストと接触している間に前記ステージを制御する方法が繰り返し実行される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の製造方法。
【請求項15】
物体を支持して移動可能なステージの位置を制御する方法であって、センサから、前記物体の位置を表す第１位置情報を取得する工程と、
取得された前記第１位置情報に基づいて、第１フィードフォワード情報と第２フィードフォワード情報を生成する工程と、
取得された前記第１位置情報および生成された前記第１フィードフォワード情報に基づいた情報を第１フィードバック制御器へ入力する工程と、
生成された前記第２フィードフォワード情報と、前記第１フィードバック制御器からの出力と、前記ステージの位置を表す第２位置情報と、に基づいた情報を、第２フィードバック制御器へ入力する工程と、
前記第２フィードバック制御器からの出力に基づいて前記ステージを制御する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項16】
物体を支持して移動可能なステージの位置を制御するシステムであって、前記ステージの位置を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記物体の位置を計測するセンサからの、物体の位置を表す第１位置情報に基づいて、第１フィードフォワード情報と第２フィードフォワード情報を生成するフィードフォワード制御器と、
取得された前記第１位置情報および生成された前記第１フィードフォワード情報に基づいた情報を取得する第１フィードバック制御器と、
生成された前記第２フィードフォワード情報と、前記第１フィードバック制御器からの出力と、前記ステージの位置を表す第２位置情報と、に基づいた情報を取得する第２フィードバック制御器と、を含み、
前記コントローラは、前記第２フィードバック制御器からの出力に基づいて前記ステージを制御する、ことを特徴とするシステム。
【請求項17】
物品の製造方法であって、移動可能なステージに支持された基板上にインプリントレジストをディスペンスする工程と、
前記インプリントレジストと、該インプリントレジストに接触するパターンを有する物体と、を接触させる工程と、
請求項１５に記載の方法を用いて前記ステージを制御する工程と、
前記パターンにより前記インプリントレジストが成形された前記基板を処理して前記物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ナノインプリントリソグラフィにおける位置合わせ制御に関し、より具体的には、リアルタイムのフィードバック制御およびフィードフォワード制御に関する。
【背景技術】
【0002】
ナノインプリントリソグラフィでは、ナノメートルレベルのオーバーレイ精度を達成するために、フィールド間位置合わせのための技術が使用されている。いくつかの例では、基板（例えば、ウエハ）に対してインプリントテンプレートを移動させることによって、該テンプレートと基板上の対応するフィールドとの間の初期位置合わせ誤差が補正されうる。しかし、ナノインプリントリソグラフィのための高速で一貫した位置合わせは課題である。より具体的には、薄い液体摩擦と初期状態の変動が２つの大きな困難である。現在の位置合わせ方式は、典型的にはチューニングノブを介して手動でチューニングされ得る単一の制御アルゴリズムを利用する。制御アルゴリズムへの修正を実施するための時間遅延のような制御アルゴリズムを手動で調整することに関連する従来の欠点に加えて、現在の手法の変動および非線形性は、異なるＲＬＴ（テンプレートと基板との間の硬化可能液体の残留層厚さ）、位置、および遷移プロセスを処理するためには十分ではなかった。これにより、遅い位置合わせ収束、位置合わせオーバーシュート、位置合わせアンダーシュート、ストール、発振、および繰り返し性の問題を含む様々な問題が生じた。これらの問題は大量生産の歩留まりおよび効率に一貫して影響を及ぼし、したがって、それらを修正することが望まれている。
【発明の概要】
【0003】
本開示によれば、基板を支持して移動可能なステージの位置を制御する方法が提供される。センサから、物体に設けられたマークに対する前記基板の位置を表す第１位置情報が取得される。前記第１位置情報に基づいて、少なくとも１つのパラメータ値を含む位置合わせ予測情報が生成される。前記第１位置情報および前記位置合わせ予測情報に基づいて、前記少なくとも１つのパラメータ値を含む第１軌跡情報が生成される。前記位置合わせ予測情報と、前記第１軌跡情報と、前記ステージの位置を表す第２位置情報とに基づいて、第２軌跡情報が生成される。前記第２軌跡情報に基づいて、出力制御信号が生成される。前記出力制御信号に基づいて、目標位置に近づくよう前記ステージが制御される。前記出力制御信号に従って前記ステージが移動した後、前記センサによって取得された物体のマークに対する前記基板の位置を表す第３位置情報に基づいて、前記位置合わせ予測情報と、該位置合わせ予測情報に含まれる前記少なくとも１つのパラメータ値とが更新される。
【0004】
本開示によるさらなる実施形態では、前記第２軌跡情報に従って移動した前記物体上の前記マークに対する前記基板の位置を表す前記センサに基づいて誤差値が求められ、前記誤差値が所定範囲内にあることに基づいて、更新された出力制御信号が生成され、前記更新された出力制御信号に基づいて、前記目標位置に近づくよう前記移動可能なステージを制御する際に使用される。
【0005】
本開示による他の実施形態では、前記出力制御信号に従って前記移動可能なステージが移動した後、撮像装置によって取得された更新された第１位置情報に基づいて、前記位置合わせ予測情報と、該位置合わせ予測情報に含まれる前記少なくとも１つのパラメータ値とが更新される。
【0006】
本開示によれば、前記位置合わせ予測情報は、第１フィードフォワード信号であり、前記生成された第１軌跡情報は、前記取得された第１位置情報と前記フィードフォワード位置合わせ予測情報との間の差を得ることにより生成された第１フィードバック信号である。
【0007】
本開示は、前記位置合わせ予測情報の終了位置における前記物体上の前記マークに対する前記基板の位置を表す前記センサに基づく誤差値が所定範囲外であると判定されたことに応じて、更新された第１位置情報に基づいて決定された更新された少なくとも１つのパラメータ値を含む新たな位置合わせ予測情報を生成する、さらなる実施形態を提供する。このように、前記出力制御信号は、第３フィードフォワード制御信号と前記第２軌跡情報との組み合わせに更に基づいている。
【0008】
本明細書で説明する一般的な態様および実装の利点には、リアルタイムシステム識別情報に基づく位置合わせ誤差のフィードフォワード制御およびフィードバック制御が含まれ、その結果、インプリントリソグラフィにおける位置合わせ誤差が迅速かつ正確に補正される。位置合わせ条件への基板移動の滑らかな遷移を伴う迅速で正確な補正によって、位置合わせのスループットおよびオーバレイ精度が向上する。
【0009】
本明細書で説明される主題の１つまたは複数の実装形態の詳細は、添付の図面および以下の説明において記載される。主題の他の潜在的な特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
図１は、基板１０２上にレリーフパターンを形成するインプリントリソグラフィシステム１００を示す。基板１０２は、基板チャック１０４に結合されうる。いくつかの例において、基板チャック１０４は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、電磁チャック、またはその他の適切なチャックを含む。例示的なチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号に記載されている。この引用により、その内容は本明細書に組み込まれる。基板１０２および基板チャック１０４はさらに、ステージ１０６によって支持されうる。ステージ１０６は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿う運動、ならびにｚ軸まわりの回転（例えばθ）を提供する。この点に関して、ステージ１０６は、ＸＹθステージとよばれてもよい。また、ステージ１０６、基板１０２、および基板チャック１０４は、ベース（図示せず）上に位置決めされてもよい。
【0019】
インプリントリソグラフィシステム１００は、基板１０２から離間して配置されたインプリントリソグラフィテンプレート１０８を含む。いくつかの例では、テンプレート１０８は、テンプレート１０８から基板１０２に向かって延びるメサ１１０（モールド１１０）を含む。いくつかの例では、モールド１１０はパターン面１１２を含む。テンプレート１０８および／またはモールド１１０は、溶融シリカ、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイア、または他の適切な材料から構成されるが、それらに限定されない。図示の例では、パターン面１１２は、離間した凹部１２４および凸部１２６によって画定される複数のフィーチャを含む。上述のように形成されるパターンは単に例示の目的のためであり、任意のタイプのパターンがパターン面１１２上に表されていてもよい。したがって、パターン面１１２は、インプリント処理によって基板１０２上に形成されるパターンの基礎を形成する任意のパターンを画定することができる。
【0020】
テンプレート１０８は、テンプレートチャック１２８に結合されうる。いくつかの例では、テンプレートチャック１２８は、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、電磁チャック、または任意の適切なチャックを含む。例示的なチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号に記載されている。いくつかの実施形態では、テンプレートチャック１２８は、基板チャック１０４と同じタイプであってもよい。他の実施形態では、テンプレートチャック１２８および基板チャックが異なる種類のチャックであってもよい。さらに、テンプレートチャック１２８は、テンプレートチャック１２８、インプリントヘッド１３０、またはその両方がテンプレート１０８の移動を容易にするように構成されるよう、インプリントヘッド１３０に結合されてもよい。テンプレート１０８の移動は、テンプレートの平面内での移動（面内移動）と、テンプレートに対するテンプレートの平面外での移動（面外移動）とを含む。面内移動は、テンプレートの平面内（例えば、図１に描かれるように、Ｘ－Ｙ平面内）におけるテンプレート１０８の平行移動、およびテンプレートの平面内（例えば、Ｘ－Ｙ平面内およびＺ軸を中心とする）におけるテンプレートの回転を含む。基板１０２に対するテンプレート１０８の平行移動または回転はまた、基板の平行移動または回転によって達成されてもよい。テンプレート１０８の面内移動は、テンプレートのＸ－Ｙ平面内のテンプレートの寸法を増減するために、テンプレートの反対側（例えば、拡大アクチュエータを用いて）の圧縮力を増減することも含む。テンプレート１０８の面外移動は、Ｚ軸に沿ったテンプレートの並進（例えば、テンプレートと基板との間の距離を増減することによってテンプレートを介して基板に加えられる力を増減するため）と、テンプレートのＸ－Ｙ平面内の軸の周りのテンプレートの回転とを含む。テンプレートのＸ－Ｙ平面内の軸の周りのテンプレート１０８の回転は、テンプレート１０８のＸ－Ｙ平面と基板１０２のＸ－Ｙ平面との間の角度を変更させ、本明細書では基板に対してテンプレートを「傾斜させる」、または基板に対してテンプレートの「傾斜」または「傾斜角度」を変更させるともいう。米国特許第８，３８７，４８２号は、インプリントリソグラフィシステムにおけるインプリントヘッドを介したテンプレートの移動を開示している。この引用により、その開示内容は本明細書に組み込まれる。
【0021】
インプリントリソグラフィシステム１００は、流体ディスペンスシステム１３２をさらに含みうる。流体ディスペンスシステム１３２は、基板１０２上に重合性材料１３４を堆積させるために使用されうる。重合性材料１３４は、滴下ディスペンス、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着、または他の適切な方法などの技法を使用して、基板１０２上に配置されうる。いくつかの例では、重合性材料１３４は、モールド１１０と基板１０２との間に所望の体積が画定される前または後に、基板１０２上に配置される。重合性材料１３４は、米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号に記載されているようなモノマーを含みうる。これらの文献の開示内容は両方とも、この引用により本明細書に組み込まれる。いくつかの例では、重合性材料１３４は、複数の液滴１３６として基板１０２上に配置される。
【0022】
図１および図２を参照すると、インプリントリソグラフィシステム１００は、経路１４２に沿って直接、エネルギー１４０に結合されたエネルギー源１３８をさらに含みうる。いくつかの例では、インプリントヘッド１３０およびステージ１０６は、テンプレート１０８および基板１０２を経路１４２と重ね合わせて位置決めするように構成される。インプリントリソグラフィシステム１００は、ステージ１０６、インプリントヘッド１３０、流体ディスペンスシステム１３２、エネルギー源１３８、またはそれらの任意の組み合わせと通信する制御部１４４によって調整され、メモリ１４６に記憶されたコンピュータ読み取り可能なプログラム上で動作しうる。
【0023】
いくつかの例では、インプリントヘッド１３０、ステージ１０６、またはその両方は、モールド１１０と基板１０２との間の距離を変化させて、重合性材料１３４によって満たされる所望の体積をそれらの間に画定する。例えば、インプリントヘッド１３０は、モールド１１０が重合性材料１３４に接触するようにテンプレート１０８に力を加えることができる。所望の体積が重合性材料１３４によって充填された後、エネルギー源１３８は広帯域紫外線などのエネルギー１４０を生成して重合性材料１３４を重合させ、基板１０２の表面１４８およびパターン面１１２の形状に一致させ、基板１０２上にポリマーパターン層１５０を画定する。いくつかの例ではパターン層１５０は、残留層１５２と、凸部１５４および凹部１５６として示される複数のフィーチャ部とを含み、凸部１５４は厚さｔ１を有し、残留層１５２は厚さｔ２を有する。
【0024】
上述のシステムおよび方法は、米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許出願公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許出願公開第２００４／０１８８３８１号、および米国特許出願公開第２００４／０２１１７５４号に参照されるインプリントリソグラフィプロセスおよびシステムにおいてさらに実施されてもよい。これらの文献の開示内容はすべて、この引用により本明細書に組み込まれる。
【0025】
インプリントリソグラフィ基板およびテンプレートは、テンプレートおよび基板のリアルタイム位置合わせを可能にする位置合わせマークの対応する対を含みうる。パターニングされたテンプレートが基板の上に配置された後（例えば、基板の上に重ね合わされ）、基板位置合わせマークに対するテンプレート位置合わせマークの位置合わせが決定される。位置合わせ方式は、対応するアライメントマークの対に関連する位置合わせ誤差の「スルーザメサ」（ＴＴＭ）計測と、それに続く、米国特許第６，９１６，５８５、７，１７０，５８９、７，１７０，５８９、７，２９８，４５６、および７，４２０，６５４号に開示されているような、テンプレートと基板上の所望のインプリント位置との正確な位置合わせを達成するためのこれらの誤差の補償とを含みうる（これらの文献の開示内容の全ては、この引用により本明細書中に組み込まれる）。位置合わせ誤差は、基板とテンプレートとの相対的な位置決め、基板またはテンプレートの変形、またはそれらの組み合わせによって生じうる。
【0026】
図３は、基板１０２上の液体インプリントレジスト１３４と接触するインプリントリソグラフィテンプレート１０８の側面図を示しており、一例におけるテンプレート１０８の位置合わせマーク３０２と基板１０２の位置合わせマーク３０４との対における両者の間の第１のまたは初期位置合わせ誤差Ｘ０を示している。位置合わせ誤差Ｘ０は、センサ１５８のような撮像装置によって計測されうる。いくつかの例では、センサ１５８は、液体インプリントレジスト１３４を通過することができる位置合わせマーク３０２及び３０４からの回折光を検出するように構成されたＴＴＭ位置合わせ装置を含む。初期位置合わせ誤差Ｘ０は、許容可能な位置合わせ誤差、例えば、１ｎｍ以下の再現性で１０ｎｍ未満でありうる、を超える場合がある。センサ１５８は、撮像装置として説明されうるが、これは単に例示的なものであり、撮像装置は、回折光をリアルタイムで検出、捕捉、及び送信することができる任意のデバイスを含みうる。
【0027】
位置合わせ誤差Ｘ０は主に、ステージ１０６の配置誤差、回転誤差、および／またはコンプライアンスおよびヒステリシス（例えば、ＸＹθステージ）によって生じ、ｘ軸およびｙ軸における誤差、およびｚ軸（θ）を中心とする回転を含み得る。例えば、配置誤差は一般に、テンプレートと基板との間のＸ－Ｙ位置決め誤差（すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸、またはその両方に沿った並進、ここで、Ｘ軸およびＹ軸は図１に示されるように、テンプレートまたは基板のインプリント表面の平面内にあるか、またはそれに平行である）を指す。回転（θ）誤差は一般に、Ｚ軸を中心とした相対的な配向誤差（すなわち、Ｚ軸を中心とした回転であって、ここで、Ｚ軸は、図１に描かれているようにＸ－Ｙ平面に対して直交している）を指す。
【0028】
テンプレート位置合わせマーク３０２および対応する基板位置合わせマーク３０４がＸ－Ｙ平面内でオフセットされた配置誤差は、テンプレートと基板との相対移動によって（例えば、基板、テンプレート、またはその両方のＸ－Ｙ平面内での制御された移動によって）補償されうる。回転誤差は、Ｘ－Ｙ平面におけるテンプレートと基板の相対角度を変更することによって（例えば、基板、テンプレート、またはその両方の回転によって）補償されうる。
【0029】
本開示は、メサ１１０上に画定されたパターンが基板１０２上にうまくインプリントされることを確実にするために位置合わせマーク３０２および３０４が適切な位置合わせのために収束するのに要する時間を短縮するための、図１～図３に関して上述したインプリントシステムの動作を制御するための制御メカニズムを記載する。すなわち以下では、Ｘ０によって一般的に示される低減された誤差値を所定の時間内に所定の誤差閾値未満にするための制御アルゴリズムを説明する。好ましくは、テンプレート上のマークと基板上のマークとの間の相対距離が所定の距離値未満になるという結果が得られることである。しかし、基板とその上にパターンをインプリントするために使用されるポリマーの両方の様々な物理的特性のために、この誤差値を許容可能な時間内に許容可能なレベルにすることにはある程度の困難があった。より具体的には、ポリマー（例えば、インプリントレジスト）が基板上に堆積され、硬化中にそれにエネルギーが印加された時から、基板とテンプレートを、それぞれの上の位置合わせマーク間の相対距離が互いに対して所定の相対距離内にあるように位置合わせさせることは困難である。
【0030】
テンプレートのマークと基板のマークとを位置合わせするために、ＸＹθ方向へのステージの移動を制御するための制御信号が生成される。制御信号は、ステージを所望の目標位置に移動させるためにステージモータ（図示せず）に印加される電気信号に変換される１つ以上のパラメータ値を含む。制御信号を構成するパラメータ値は、移動が行われる時間を示す加速度値、速度値、回転値および時間値のうちの任意の１つ以上でありうる。
【0031】
位置合わせ処理中に決定されるパラメータ値によって、２つの共通の問題のうちの１つが生じる。１つの生じうる問題は、目標位置をオーバーシュートすることに関するものである。これは、１つ以上のパラメータ値によって、基板上のマークがテンプレート上のマークを通過してしまい、それによって位置合わせのためのさらなる補正が必要になるようにステージを移動させる軌跡をもたらすために起こる。別の生じうる問題は、ストールに関するものである。ストールは、ステージがゆっくり動きすぎる制御信号のパラメータ値を示している。その場合、テンプレートを通して基板上に印加されるエネルギーによって、液体レジストが硬化し重合する結果、マークが位置合わせされる前に位置合わせ処理が失速してしまう。これらの問題は、以下に記載される制御アルゴリズムを使用することによって解決される。これは、ステージを目標位置に向かって移動させるために使用される制御信号を継続的に修正および更新するために、フィードバック信号と統合される、サンプル当たりに少なくとも２つのフィードフォワード信号を使用するものである。テンプレートの位置に対するステージおよび基板の位置情報を連続的に監視し、これらの計測値を使用することによって、以下で説明するシステムは基板１０２の特性に悪影響を及ぼすことなく、重合可能材料１３４が重合される前の所定の時間内に、位置合わせマーク間の誤差値をより迅速に低減することに成功する。
【0032】
図４は、フィードフォワード制御及びフィードバック制御のための一例の制御ブロック図を示す。本明細書に記載される制御システムは、図１に示されるシステム１００における制御部１４４の一部として具現化されて示される。制御部１４４は、少なくとも１つの中央処理装置およびメモリを含み、メモリに記憶された命令を実行して、記載された演算および／またはファンクションのうちの１つ以上を実行することができる。制御部１４４は１つ以上のメモリ（例えば、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭ）と通信しており、いくつかのインスタンスでは、記憶された命令を実行して、１つまたは制御動作を実行する。他の例では、制御部１４４が後述する様々な信号の演算および生成に使用される１つまたは複数のメモリにデータを一時的に格納することができる。このように、制御部１４４は、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭに記憶されたコンピュータプログラム（ＣＰＵによって実行可能な１つ以上の一連の記憶された命令）およびデータを使用することによって、図１のシステム１００を制御する。ここで、制御部１４４は、ＣＰＵとは異なる１つ以上の専用ハードウェアまたはグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を含んでもよく（またはそれらと通信していてもよい）、ＧＰＵまたは専用ハードウェアはＣＰＵによって処理の一部を実行してもよい。専用ハードウェアの一例としては、ASIC (application specific integrated circuit)、FPGA (field programmable gate array)、DSP (digital signal processor)等がある。一実施形態では、制御システム１００は、図１に示すような制御部１４４の一部として実施することができる。いくつかの実施形態では、制御部１４４が専用制御部であってもよい。他の実施形態では、制御システム１００は、互いに通信する複数の制御部と、本明細書で説明する動作を実施するための制御システム１００の他の構成要素とを含むことができる。
【0033】
以下、本開示による制御機能を実行する図４のブロック図を説明する。以下では様々な制御部を参照するが、特定の実施形態では、各制御部が、記載された機能を実行するために制御部１４４のＣＰＵによって実行される一連の記憶された命令を含むことができる。他の実施形態では、本明細書で説明される各制御部が、それぞれがそれ自体のＣＰＵおよびメモリを備え、それに関連する処理を実行するために専用である個々の集積回路として具現化されてもよい。他の実施形態では、本明細書に記載される制御部のうちの１つ以上が、単一の集積回路として具現化されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、説明される制御部のいくつかは専用の処理ユニットであってもよく、本明細書で説明される機能動作を完了するために格納された命令を実行している制御部のＣＰＵと通信していてもよい。
【0034】
図４は、センサ１５８、フィードフォワード制御部４１０、位置合わせフィードバック制御部４３０、ステージフィードバック制御部４５０、およびステージ増幅器４７０（以下、「増幅器４７０」という。）を含む。上記の構成要素の間には、互いに加算、減算、または畳み込みを行うことによってそれらに供給するそれぞれの制御部によって出力された信号をマージする複数の結合部が配置されている。上記構成要素の各々は、基板を支持するステージを所定の位置合わせ誤差範囲内で位置合わせ誤差値を表す目標位置に移動させるために、以下に説明するように動作する。一実施形態では、目標位置は、基板上のマークがテンプレート上のマークと直接位置合わせされていることを示す、実質的にゼロの位置合わせ誤差値を表す。
【0035】
位置合わせフィードバック制御部４３０およびステージフィードバック制御部４５０の各々は、比例積分微分（ＰＩＤ）制御部または任意の他のフィードバック制御部として実行することができる。そうすることにより、出力信号を生成するためにそれぞれの入力信号を処理するための例示的な制御関数は、以下のような制御関数とすることができる。
ただし、Kp、Ki、Kdはそれぞれ、具現化される制御部の特定の動作を制御するための、比例、積分、微分制御項を表す。フィードバック制御部によって実行されるこの制御関数は公知であり、これ以上説明する必要はなく、そこで受け取った入力に基づいて誤差値を継続的に計算する。第１結合部４２０は、フィードフォワード制御部４１０とセンサ１５８との間に配置され、第１フィードフォワード制御信号４１２と、基板のマークに対するテンプレートのマークの位置を表す計測信号４０２との差を得ることにより、位置合わせフィードバック制御部４３０への第１入力信号４２２を生成する。第１フィードフォワード信号４１２は、位置合わせ基準軌跡情報を表しており、これは、計測信号４０２およびメモリに記憶された基準軌跡情報に基づいて生成される。第１フィードフォワード信号４１２は、ステージの移動動作を制御するために使用される１つ以上の態様を規定する少なくとも１つのパラメータを含む。例えば、該少なくとも１つのパラメータは、（ａ）所望の位置値、（ｂ）所望の速度値、（ｃ）所望の加速度値、（ｄ）所望の回転値、（ｅ）決定された軌跡に沿ってステージの移動を開始するための所望の開始時刻、のうちの１つ以上を含みうる。第１フィードフォワード信号は、サンプルごとにフィードフォワード信号を生成するために時間領域（ｘ軸：時間、ｙ軸：位置）にマッピングされる位相平面（ｘ軸：位置、ｙ軸：速度）内のフィードフォワード軌跡であってもよい。この位相平面における軌跡は、フィードフォワード信号およびフィードバック信号から観測される摩擦変動に基づく反復学習およびモデル予測を通してオフラインまたはオンラインで最適化される。この最適化は、テンプレートのマークと基板のマークとを互いに位置合わせする際の最小の振動および収束時間で最小のオーバーシュートおよびアンダーシュートを達成するためのものである。
【数1】
【0036】
基準軌跡情報と共にテンプレートに対する基板のリアルタイムの計測位置を利用することによって、第１フィードフォワード信号４１２は、時間領域に変換される位置－速度位相平面における多項式または指数関数的減衰線を表すことができる。このようにして、第１フィードフォワード信号４１２の位置合わせ基準軌跡情報と、センサ１５８からリアルタイムで得られた計測信号４０２に符号化された計測位置値とを組み合わせることによって、位置合わせ制御部４３０は、基板のマークとテンプレートのマークとをより迅速に位置合わせする位置合わせ軌跡（制御指令または制御エフォートとも呼ばれうる）を生成することができる。位置合わせ制御部４３０は、第１入力信号４２２に基づいて位置合わせ軌跡情報４３２を生成し、位置合わせ軌跡情報４３２を第２結合部４４０に出力する。すなわち、位置合わせフィードバック制御部は、次式に従って位置合わせ誤差値を連続的に計算する。
ただし、eTTMは、所与の時刻における誤差値を表し、FF1は、フィードフォワード制御部４１０によって生成された第１フィードフォワード信号４１２の値であり、POSTTMは、センサ１５８によって得られるステージ１０６によって支持される基板に対するテンプレートの現在位置である。誤差値を計算した後、位置合わせフィードバック制御部４３０は、位置合わせ軌跡情報をUAL(t)として出力する。位置合わせ軌跡情報４３２は、以下に説明するように、基板とテンプレートとを位置合わせするためにステージを移動させる軌跡（または制御エフォート）を生成するために使用される。
【数2】
【0037】
フィードフォワード制御部４１０は、更に、第２結合部４４０に第２フィードフォワード制御信号４１４を出力する。一実施形態において、第１フィードフォワード信号４１２および第２フィードフォワード信号４１４は同じである。別の実施形態においては、第２フィードフォワード信号が第１フィードフォワード信号４１２に基づいて生成される。例えば、一実施形態において、第２フィードフォワード信号４１４は、第１フィードフォワード信号４１２が初期開始時刻から開始するようにシフトされる、第１フィードフォワード信号４１２の振幅または時間シフトバージョンでありうる。例えば、一実施形態において、第２フィードフォワード信号４１４ FF2は、第１フィードフォワード信号４１２が次式で表されるような振幅がシフトされた、第１フィードフォワード信号４１２ FF1の振幅シフトバージョンであってもよい。
したがって、ステージが移動される目標位置が実質的にゼロの位置合わせ誤差を表す場合、第２フィードフォワード信号４１４は、第１フィードフォワード信号４１２と同じ値を有するが、計測位置４０２で開始する第１フィードフォワード信号４１２と比較して、ゼロの目標位置で開始する。第２フィードフォワード信号４１４を生成する他の例は、次式で表されるように、伝達関数f( )を第１フィードフォワード信号４１２に適用することを含む。ここで、f( )は、時間シフトを含む非線形伝達関数である。
伝達関数f( )は、ステージ位置センサ４７６およびマークセンサ１５８によって検出される動作の非同期化を引き起こす非線形摩擦を表すことができる。別の実施形態では、第２フィードフォワード信号４１４は、第１フィードフォワード信号４１２とは独立して生成される。
【数3】
【数4】
【0038】
第２結合部４４０は、位置合わせ軌跡情報４３２及び第２フィードフォワード信号４１４に加えて、増幅器４７０のステージ位置センサ４７６から得られるステージ位置情報４７４を入力として受信する。ステージ位置情報４７４は、増幅器４７０によって要求されたステージ移動動作の結果におけるステージ１０６の現在の計測位置を表す。第２結合部４４０は、位置合わせ情報４３２を第２フィードフォワード信号４１４と組み合わせ、次いで、組み合わせられた信号とステージ位置情報４７４との間の差を取得して、第２入力信号４４２を生成する。第２入力信号４４２は、ステージフィードバック制御部に入力され、そこからの出力としてステージ軌跡情報４５２を生成する。ステージ位置センサ４７６はステージ１０６から分離して示されているが、これは単なる例示であり、システム動作の理解を容易にするために示されているものである。ステージ位置センサ４７６は、ステージ１０６に含まれてもよいことを理解されたい。
【0039】
ステージ位置センサ４７６およびマークセンサフィードバック４０２によって検出されるステージセンサフィードバック４７４は、両フィードバック信号が各サンプルにおけるステージ１０６の動作から導出されるにもかかわらず、同じ信号ではないことに留意されたい。これは、マークセンサフィードバック４０２とステージセンサフィードバック４７４が同一の座標空間内になく、したがって同期されないためである。これらが存在する座標空間に関して、ステージセンサフィードバック４７４は典型的にはゼロとして設定されるホームポジションを有し、グローバル座標系においては、装置全体（例えば、機械）と同じように設定される。しかしながら、マークセンサフィードバック４０２はテンプレートと基板との間のマーク誤差がゼロである場合に、ゼロに設定される。これは、図３においてＸ０として見ることができる。マークセンサ１５８の座標空間は、テンプレートと基板との間に関連する空間である。換言すれば、マークセンサフィードバック４０２を生成するマークセンサ１５８の座標空間は、ローカル座標系である。フィードフォワード信号４１２および４１４として具現化される予測情報は、両方の座標空間のシフトを考慮することによって生成される。
【0040】
異なる座標空間によるシフトに加えて、テンプレートと基板との間の非線形摩擦もまた、非線形スケーリングを引き起こし、第１フィードフォワード信号４１２と第２フォワード信号４１４との間で時間および振幅のシフトを引き起こし得る。例えば、極端な場合には、基板とテンプレートとの間の非常に大きな摩擦によって、ステージセンサフィードバック４７４がステージ１０６が移動していることを示しているにもかかわらず、ストール（例えば、基板とテンプレートとが互いに固着している）が発生したことをマークセンサ１５８が検出する結果となり得る。これなどの実施形態では、第１フィードフォワード信号４１２および第２フィードフォワード信号４１４の生成には、フィードフォワード制御部４１０の動作の一部として非線形伝達関数の実行が必要となりうる。
【0041】
ステージフィードバック制御部４５０は、増幅器４７０によって制御されるようにステージの位置に関連する誤差値を継続的に計算する。誤差値は、以下の式を使用してステージフィードバック制御部４５０によって計算されうる。
ただし、estageはステージの位置の誤差値を表し、UAL(t)は位置合わせ軌跡情報４３２を表し、FF2(t)は第２フィードフォワード信号４１４（例えば、FF1(t)の一定のオフセット（FFshift）加算バージョン）を表し、POSstageは増幅器４７０によって演算され、ステージ位置センサ４７６によって検知されたステージ１０６の現在位置である。このプロセスでは、第２フィードフォワード信号４１４（FF2(t)）はまた、第１フィードフォワード信号４１２からの少なくとも１つのパラメータ値に関連する値を含む。一実施形態では、第２フィードフォワード信号４１４内のパラメータ値は、上記の一定のオフセットが追加されるため、オフセットを除いて、第１フィードフォワード信号４１２内のパラメータ値と同じである。別の実施形態では、位置合わせ軌跡情報処理の一部として決定された誤差値に鑑み、移動制御（例えば、位置、速度、回転、加速度）を表す少なくとも１つのパラメータ値のうちの１つ以上を、決定された誤差値に基づいて更新することによって、ステージフィードバック制御部４５０によって出力されるステージ軌跡情報４５２を改善することができる。
【数5】
【0042】
一実施形態において、ステージ軌跡情報４５２は、ステージ軌跡情報４５２を電気信号に変換する増幅器４７０に直接出力され、次いで、（図１に示すように）ステージ１０６に印加されて、ステージ１０６を目標位置に向けて駆動する。信号４５２で定義されたステージ軌跡の終わりにおけるステージ動作の結果において、内部のステージ増幅器４７０はステージフィードバック制御部４５０から指令を取得し、この指令をステージ動作を生成するために使用されるステージ電気信号として出力する。新たなステージ位置は、ステージ位置センサによって得られ、第２結合部４４０にフィードバックされ、上述したように誤差値を決定するために使用される。ステージ制御指令情報４５２は、Ustage(t)（出力制御信号４７２）として出力される。
【0043】
別の実施形態において、図４に示されるように、制御システムは、ステージフィードバック制御部４５０とステージ増幅器４７０との間に配置された第３結合部４６０を含む。第３結合部４６０は、ステージ軌跡情報４５２と、フィードフォワード制御部４１０によって生成され出力される第３フィードフォワード信号４１６とを組み合わせる。第３フィードフォワード信号４１６は、動作制御指令予測信号である。一実施形態では、位置合わせ誤差が実質的にゼロであるステージの目標位置と第２フィードフォワード信号４１４との間の差を取得し、その差にステージフィードバック制御部４５０がステージ１０６（図１）の移動を制御するために使用する比例ゲインを掛けることによって生成される。第３フィードフォワード信号４１６は、次式に従って計算されうる。
ただし、FF3は第３フィードフォワード信号４１６であり、POStarget(t)は位置合わせ誤差が実質的に０であるときの目標ステージ位置を表し、Ｐgainはステージの動きを制御するためにステージフィードバック制御部４５０によって適用されるゲインを表す。第３結合部４６０は、FF3とUstage(t)とを組み合わせて、ステージ増幅器４７０への入力として使用されるステージ動作制御信号４６２を生成する。ステージ増幅器４７０は、第３フィードフォワード信号４１６（FF3）とステージ指令情報４５２（Ustage(t)）とを組み合わせることによって生成された動作制御信号に従って、ステージ１０６を駆動するために使用される電圧または電流（出力制御信号４７２）に変換する。
【数6】
【0044】
ステージ軌跡情報４５２とともに第３フィードフォワード信号４１６を生成して使用することによって、より高速な位置合わせをもたらすステージフィードバック制御部の処理に起因する位相遅延がより少なくなる。第３フィードフォワード信号４１６を使用することによって得られるさらなる利点は、剪断力を低減するためのより大きな設計自由度が生まれ、位置合わせおよび硬化処理の間の静的摩擦および非線形動作摩擦を解消することが可能になる。さらに、第３フィードフォワード信号４１６は、第２フィードフォワード信号４１４と目標位置との間の残留誤差に焦点を当てる。これは、基板のマークとテンプレートのマークとをより迅速に位置合わせさせる軌跡に沿ってステージを移動させるために、第３フィードフォワード信号４１６に基づいてステージ軌跡情報を更新することによって、ステージ軌跡情報を調整する能力を有利に向上させる。また、テンプレートと基板との間の非線形摩擦によって生じる第１フィードフォワードと第２フィードフォワードとの間の非同期化を最小化するために使用することができ、より小さなフィードバック誤差を扱う際のフィードバック制御部４３０および４５０のデザインの複雑さを低減する。
【0045】
以上のことに基づいて、図４の制御システムは、有利には、第１および第２フィードフォワード信号がそれぞれのフィードバックループに焦点を合わせることを可能にし、それによって、フィードフォワード制御部４１０によって生成される現在位置と第１および第２フィードフォワード軌跡情報のそれぞれとの間の残留誤差にそれらの処理が焦点を合わせるにつれて、位置合わせフィードバック制御部４３０およびステージフィードバック制御部４５０をより容易にチューニングすることを可能にする。これにより、第３フィードフォワード信号は、ステージを目標位置により近づけるために、前のステージ軌跡によって定義されたステージの最も最近の終了位置に基づくことが可能になる。フィードフォワード信号を示す例示的な時間トレースを図７に示す。ｘ軸に沿って秒単位の時間が示され、ｙ軸にナノメートル単位の位置が示される。これは、目標位置からの基板とテンプレートとの間の相対距離を示しており、特定の時刻において位置が異なることを示している。図７では、目標マーク位置合わせが７０２でラベル付けされた目標マーク距離０によって表されている。第１フィードフォワード信号４１２は、マークセンサ１５８によって検出された位置情報に基づいており、わずか初期時間０秒後に開始する。ここに示されるように、第１フィードフォワード信号４１２は、位置合わせ軌跡情報を生成するために使用される。第１フィードフォワード信号４１２と実質的に同じ特性を有する第２フィードフォワード信号４１４は、オフセット加算され、センサ１５８によって検出された位置で始まるのではなく、再初期化前の第１初期化位置または最後のステージ位置に対してゼロであり得る現在のステージ位置から始まるように再初期化される。ここに示されるように、第２フィードフォワード信号４１４は、ステージ軌跡情報を生成するために使用される。それに基づいて、実質的に同時に、動作制御指令予測情報を表す第３フィードフォワード信号４１６は、第２フィードフォワード信号４１４に基づいて生成される。このため、経時的に、位置合わせ軌跡および動作予測情報に示されるような検出されたマーク位置は、基板とテンプレートとの位置合わせを示す位置に収束する。
【0046】
マークセンサからの初期誤差が所定の範囲内であれば、フィードフォワード制御部は、目標マーク位置を用いて第１フィードフォワードを置き換え、第２および第３フィードフォワードはゼロに設定される。マークセンサからの初期誤差が所定の範囲外の場合、このマーク誤差をゼロにするために第１フィードフォワードを発生し、上記の説明に従って第２および第３フィードフォワードを発生する。生成されたフィードフォワードが使用されており、マークセンサからのトレース終了時のマークエラーがまだ所定の範囲より大きい場合、新たな初期誤差としてフィードフォワード終了時のマーク誤差に基づいてフィードフォワードが再生成される。第２フィードフォワードも、前のフィードフォワードトレースの終了を開始点として使用することによって再生される。所定の範囲は、マークセンサ誤差に基づく位置、速度または加速度とすることができる。マークセンサからの誤差がフィードフォワードが最後のサンプルを終了する前に目標に到達した場合、フィードフォワード信号は、最後のサンプルにジャンプするか、または最後のサンプルまで進み続けることができる。
【0047】
本制御システムによって得られる第３フィードフォワードのさらなる利点は、基板とテンプレートとを位置合わせするのに要する時間の長さのグラフ表示である図８Ａおよび図８Ｂを見れば明らかであり、２つのフィードフォワード制御信号（図８Ａ）および３つのフィードフォワード制御信号（図８Ｂ）を使用して、ステージが目標位置に到達する。図８Ｂから分かるように、すべてのトレースがゼロの目標位置に収束する時間は、図８Ａと比較して減少する。これは、時間遅れと静摩擦を克服した第３フィードフォワードの直接的な結果である。もう１つの利点は、ステージ動作制御信号の終わりにあり、これは第３フィードフォワードでより小さく、２つのフィードフォワードのみの方式よりも速くストールを克服する。位置合わせの終わり近くのより小さいステージ制御指令力は、重合のためにエネルギーが供給されている間に重合性材料１３４が受ける力の量を減少させることができる。
【0048】
図４は、種々の制御部およびセンサによって具現化された全体の制御システムを示すが、図５Ａ～５Ｃはそれぞれの構成要素がどのように具現化され得るかについての付加的な構成を示している。図５Ａは、２つのフィードフォワード制御信号が生成され、上述の様々なフィードバック制御信号と統合される実施形態における、フィードフォワード制御部４１０のより詳細な図を示す。本明細書に示すように、各ブロックは、上述の計算を実行するそれぞれのＣＰＵを表すことができる。図５Ａにおいて、フィードフォワード制御部４１０は、センサ１５８からの入力を受けて、位置合わせ基準軌跡情報を表す第１フィードフォワード制御信号４１２を生成する処理ユニット（ＣＰＵ）である第１フィードフォワード発生部５０２を含みうる。さらに、第１フィードフォワード発生部５０２は、処理ユニットである第２フィードフォワード発生部５０４（第１フィードフォワード発生部または別個のＣＰＵのいずれかと同じ）に第１フィードフォワード信号を出力しうる。次に、第２フィードフォワード発生部５０４は、ステージ制御部４５０に出力するための第２フィードフォワード信号４１４を生成する。ここでは制御部４３０および４５０に直接出力される信号として示されているが、これは図４で説明したそれぞれの結合部への出力を示すことができることに留意されたい。あるいは、結合部によって実行される機能が位置合わせフィードバック制御部４３０およびステージフィードバック制御部４５０のそれぞれに含められてもよい。図５Ｂは、動作予測情報を含む第３フィードフォワード信号が生成され得る実施形態を示す図である。この実施形態では、フィードフォワード制御部４１０はそれ自体が自身の処理ユニットＣＰＵであるか、または第１および第２フィードフォワード発生部の一方または両方を備えた処理ユニットの一部でありうる第３フィードフォワード発生部５０６を含む。さらに、図５Ｂにおいて点線のボックスによって示されるように、例示的な構成によれば、ステージフィードバック制御部４５０とは別個の単一の処理ユニット上にフィードフォワード制御部４１０および位置合わせフィードバック制御部４３０が設けられている。図５Ｃは、点線のボックスが、フィードフォワード制御部４１０、位置合わせフィードバック制御部４３０、およびステージフィードバック制御部４５０が単一の処理ユニット上に設けられていることを示す点を除いて、図５Ｂに示されているものと同様の構成要素を含む。
【0049】
フィードフォワード制御部４１０の上述の説明は、ステージ１０６の移動を制御するために生成され使用される少なくとも２つが時には３つのフィードフォワード信号を図示することを理解されたい。上述のように、この制御は、第１フィードフォワード信号４１２および第２フィードフォワード信号４１４を使用することによって実行することができる。さらに、上記の説明は、第３フィードフォワード信号４１６が第１フィードフォワード信号４１２および第２フィードフォワード信号４１４と組み合わせて使用され得ることに留意されたい。また、アルゴリズムは、第３フィードフォワード信号４１６のみを有する第１フィードフォワード信号をさらに使用してもよいことも理解されるべきである。あるいは、第２フィードフォワード信号４１４および第３フィードフォワード信号４１６のみを使用してもよい。これらの３つのフィードフォワード信号の方法および時期に関する判定は、実行される誤差計算、ならびにテンプレート上のマークが基板上のマークと位置合わせするようにステージを移動するように制御するために、より多くの（またはより少ない）積極的な予測情報が生成される必要があるような、計算された誤差が所定の範囲外であるか否かに依存する。フィードフォワード信号（４１２、４１４、４１６）の様々な組み合わせの目標は、制御エフォートの前に、高速で安定した位置および制御軌跡のセットを予測することであり得る。更なる目標は、フィードバック誤差（４２２および４４２）を可能な限り小さくすることである。一実施形態では、同期された３つのフィードフォワードの間に理想的な関係があり、これは以下のように書くことができる。
ただし、Sysxxxは、フィードフォワード信号４１２、４１４、４１６への入力による開ループシステム応答を表す。別の実施形態では、３つのフィードフォワード信号の波形がモデル基準設計、反復学習、及び／又は反復制御によって決定されうる。一実施形態では、２つ以上のフィードフォワード信号がステージ位置合わせとマーク位置合わせとの間の協調システム差、基板とテンプレートとの間の非線形摩擦の１つ以上の観点から最適化されてもよい。
【数7】
【0050】
次に、本開示による位置合わせ制御を実施するための例示的な制御アルゴリズムを示す図６を参照する。以下の説明では、アルゴリズム制御を実行する処理ユニットを示すために、図１～４に関連する参照符号が使用される。本明細書に示すように、アルゴリズムは、その上に支持された基板を有する移動可能なステージの位置を制御する方法を表す。工程Ｓ６０２では、テンプレート上のマークに対する基板の計測位置を表す第１位置情報がセンサ１５８によって得られる。第１位置情報は、ステージ１０６の現在の計測位置と、基板上のマークとテンプレートとの相対距離とを表す。第１位置情報は、フィードフォワード制御部４１０および位置合わせフィードバック制御部４３０のそれぞれに提供される。
【0051】
工程Ｓ６０４において、フィードフォワード制御部４１０は、得られた第１位置に基づいて、位置合わせ基準軌跡情報を生成する。生成された位置合わせ基準軌跡情報は、フィードフォワード制御部４１０からの第１、第２、および第３フィードフォワード信号４１２、４１４、および４１６出力を表し、基板のマークとテンプレートのマークとの間の位置合わせ誤差が実質的にゼロになるように、目標位置への移動可能なステージの移動を制御するために使用される少なくとも１つのパラメータ値を含む。少なくとも１つのパラメータは、（ａ）所望の位置値、（ｂ）所望の速度値、（ｃ）所望の加速度値、および（ｄ）決定された軌跡に沿うステージの移動を開始するための所望の開始時刻のうちの１つ以上を含む。
【0052】
工程Ｓ６０６では、位置合わせフィードバック制御部によって第１軌跡情報が生成される。第１軌跡情報は位置合わせフィードバック制御部４２０によって出力された位置合わせ軌跡情報を表し、取得された第１位置情報および生成された位置合わせ予測情報に基づく少なくとも１つのパラメータ値を含む。第１軌跡情報は、得られた第１位置情報とフィードフォワード位置合わせ基準軌跡情報との間の差を得ることによって生成される第１フィードバック信号４２２である。
【0053】
工程Ｓ６０８では、第２軌跡情報４５２を生成する。第２軌跡情報４５２は、ステージフィードバック制御部４５０によって生成され、位置合わせ予測情報および４１４に基づいて、第２基準軌跡情報４３２から決定された誤差値、および移動可能なステージの現在位置を表すステージ位置情報４７４に基づいて生成される。その際、生成された第２軌跡情報４５２は、算出された誤差値に基づいて更新された、更新された少なくとも１つのパラメータ値を含む。第２軌跡情報は、第２フィードフォワード信号４１４と、位置合わせ軌跡情報４３２と、ステージ１０６の現在位置を表す位置信号とを組み合わせることによって生成される第２フィードバック信号を表す。いくつかの実施形態では、Ｓ６０８が第２軌跡情報および目標位置に従って移動された移動可能なステージの現在位置に基づいて第２誤差値を決定する第２誤差決定処理も含むことができる。
【0054】
工程Ｓ６１０において、ステージフィードバック制御部４５０は、更新された少なくとも１つのパラメータ値を含む出力制御信号４７２を生成し、工程Ｓ６１２において、生成された出力信号に基づいて目標位置に近づくように移動可能なステージを制御するステージ増幅器４７０に制御信号を出力する。工程Ｓ６１０で生成された出力制御信号４７２はまた、ステージが更新されたパラメータ値に従って移動するように工程Ｓ６１２で制御され得るように、上述した第２誤差処理によって決定されるような第３フィードフォワード信号を含んでもよい。
【0055】
工程Ｓ６１４では、基板のマークとテンプレートのマークの相対位置に関連付けられた誤差値をマークが所定の誤差範囲内にあるか否かについての判定が、センサ１５８によって行われる。Ｓ６１４における判定の結果が肯定的であり、誤差値が許容範囲内にあることを示す場合、判定はテンプレートのマークと基板のマークとが互いに位置合わせされたことを示し、制御アルゴリズムはＳ６１５で終了する。
【0056】
判定結果が否定的であれば、基板のマークとテンプレートのマークとが揃っていないことを示す。この場合、アルゴリズムは工程Ｓ６０２～Ｓ６１２を繰り返す。その際、本明細書で上述した情報および軌跡値のそれぞれは、そこに含まれ、ステージの動きを制御するために使用されるパラメータのうちの１つまたは複数がフィードバック制御およびフィードフォワード制御の両方に基づいて修正されるように更新される。これらの更新は出力制御信号４７２に従って移動可能なステージが移動し、目標位置ではない終了位置に達した後に、センサによって取得された更新された第１位置情報に基づいている。
【0057】
工程Ｓ６０２～Ｓ６１２の繰り返しに加えて、否定判定に応答して、アルゴリズムは工程Ｓ６１６において、動作予測情報を第３フィードフォワード信号４１６として生成する。このようにして、出力制御信号４７２に基づく移動可能なステージの終了位置が目標位置からの所定距離（例えば、所定の誤差閾値よりも大きい誤差値）外であると判断することに応答して、動作制御部予測情報が生成され、移動可能なステージの終了位置に基づいて決定された少なくとも１つのパラメータ値を更新する工程を含む。更新された少なくとも１つのパラメータ値は、終了位置と第２軌跡情報との間の差に基づいて更新される。動作制御部予測情報は、更新された出力制御信号４７２を生成するために第２軌跡情報と組み合わされ、その後、更新された出力制御信号４７２に基づいて移動可能なステージを制御するために使用される。
【0058】
上述のアルゴリズムによれば、基板に対するテンプレートの相対位置は、基板の位置合わせマークに対するテンプレートのマークの相対位置を表す位置合わせ情報を受け取ることによってうまく制御することができる。次いで、位置合わせ情報に基づくフィードフォワード位置合わせ軌跡が生成され、所望の位置、所望の速度、所望の加速度、およびフィードフォワード位置合わせ軌跡の所望の開始時刻のうちの１つ以上のものなどのパラメータを含み得る。これに基づいて、フィードフォワード位置合わせ軌跡から計測された位置合わせ軌跡を引いた位置合わせ誤差時系列を生成することができ、この場合、これらの軌跡の両方が位置、速度、および加速度のような１つ以上のパラメータを含む。位置合わせ誤差時系列は位置合わせ閉ループフィードバック制御出力時系列に変換することができ、それは次に、位置合わせ閉ループフィードバック制御出力時系列にステージフィードフォワード軌跡を加えた和として、増幅器が入力情報として使用するステージ軌跡情報を生成するために使用される。ステージフィードバック制御部はステージの位置を計測し、ステージ軌跡情報を継続的に更新および修正するステージ位置センサからステージ制御部入力情報およびフィードバック情報を受け取り、その後、ステージの位置を目標に向かって駆動するために、ステージフィードバック制御部によって使用されるステージ軌跡情報を継続的に更新および修正する。
【0059】
本開示は、ステージの終了位置が目標位置の所定の閾値内にない場合に、新たなフィードフォワード軌跡情報を生成するための動的フィードフォワード再初期化メカニズムを提供する。このようにして、フィードフォワード制御部は、ステージの直近の位置に基づいて、かつ基板とテンプレートとの間の相対位置を検出するセンサ１５８によって決定されるように、更新されたフィードフォワード信号を生成するように再初期化される。フィードフォワード再初期化のために、位置誤差は、フィードバックゲインおよびシステム全体の複雑さと共に低減され得る。動作において、基板とテンプレートとの間の相対距離のセンサ１５８計測値は、ステージ移動の絶対距離を計測するために使用される。第１サンプルを取得すると、生成されたフィードフォワードはセンサデータに基づいて初期位置で開始し、その後、フィードフォワードは、前のサンプルの間のステージの終了位置をもたらす全制御エフォートから開始するように再初期化される。したがって、二重フィードバックループは、各フィードフォワード再初期化の開始時に再初期化することができる。この動作は有利なことに、本明細書で説明する制御システムがインプリントリソグラフィのための迅速で一貫した位置合わせを提供することを可能にし、インプリントの開始時における液体レジストの液中フラクション（in-liquid fraction）および基板の物理的変動を補償する。上記のアルゴリズムは、インプリントリソグラフィ中のオーバーシュート、アンダーシュートおよびストールを低減するためのフィードバック制御システムに関連する変動および非線形性に関連する欠点を克服する。したがって、本明細書で提供される制御アルゴリズムは、基板からの１つまたは複数の物品の大量生産における歩留まりおよび効率を改善する。
【0060】
したがって、上で詳述した制御アルゴリズムは、１つまたは複数の物品またはデバイスを製造するための半導体製造プロセスで使用することができる。本明細書で上述した制御アルゴリズムに従って成功裏に位置合わせされた基板を処理するためのこれらのプロセスにはインプリントリソグラフィ、フォトリソグラフィ、ベーキング、酸化、層形成、堆積、ドーピング、エッチング、デスカム処理、ダイシング、ボンディング、パッケージングなどが含まれるが、これらに限定されない。基板は例えば、検査、硬化、酸化、層形成、堆積、ドーピング、平坦化、エッチング、成形可能な材料除去、ダイシング、ボンディング、パッケージングなどを含む、物品製造のための他の公知の工程およびプロセスを使用してさらに処理することができる。上記に基づいて、基板は、複数の物品（デバイス）を製造するために処理されうる。
【0061】
一例において、処理は、基板上にインプリントレジスト（例えば、液体）をディスペンスする工程と、パターンを有する物体がインプリントレジストに接触するように、インプリントレジストを物体と接触させる工程とを含みうる。この処理は、基板と物体（例えば、テンプレート）とを所定のアライメント位置に位置合わせするための位置合わせ処理と、次に、物品を製造するためにインプリントレジストがディスペンスされた基板を処理することとを含む。その際、基板にエネルギーを印加してレジストを硬化させ、テンプレート上のパターンに対応するパターンを基板上に形成する。このプロセスは印加されたエネルギーによってレジストが硬化される前に、物体と基板とが位置合わせされるように、繰り返し実行される。
【0062】
いくつかの実施形態を説明してきた。ただし、本開示の技術思想および範囲から逸脱することなく種々の改変がなされうることを理解されたい。したがって、他の実施形態は添付の特許請求の範囲の内にある。
【0063】
また、本開示の一実施形態は、上述した実施形態の１つ以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介して、システム或いは装置に提供し、システム或いは装置のコンピュータにおいて、１つ以上のプロセッサが、そのプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。また、本開示の一実施形態は１つ以上の機能を実現する回路（例えば、ASIC(application specific integrated circuit))によって実行されうる。
【0064】
また、本開示の実施形態は、上述の実施形態のうちの１つ以上の機能を実行するために記憶媒体（「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」とも呼ばれる）に記録されたコンピュータ実行可能命令（例えば、１つ以上のプログラム）を読み出して実行し、上述の実施形態のうちの１つ以上の機能を実行し、かつ／または上述の実施形態のうちの１つ以上の機能を実行するために１つ以上の回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含むシステムまたは装置のコンピュータによって、および、例えば、上述の実施形態のうちの１つ以上の機能を実行するために記憶媒体からコンピュータ実行可能命令を読み出して実行し、かつ／または上述の実施形態のうちの１つ以上の機能を実行するために１つ以上の回路を制御することによって、システムまたは装置のコンピュータによって実行される方法によって実現されてもよい。コンピュータは、１つ以上のプロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロ処理装置（ＭＰＵ））を含み、コンピュータ実行可能命令を読み出して実行するための別個のコンピュータまたは別個のプロセッサのネットワークを含み得る。コンピュータ実行可能命令は例えば、ネットワークまたは記憶媒体からコンピュータに提供されてもよい。記憶媒体は例えば、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、分散コンピューティングシステムの記憶装置、光ディスク（コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、またはBlu-ray（登録商標） Disc (BD)など）、フラッシュメモリデバイス、メモリカードなどの１つ以上を含みうる。
【0065】
説明を参照する際に、開示された実施例の完全な理解を提供するために、特定の詳細が記載された。他の例では、本開示を不必要に長くしないために、周知の方法、手順、構成要素、および回路は詳細に説明されていない。
【0066】
要素または部分が本明細書において、別の要素または部分の「上に」、「対抗して」、「接続されて」、または「結合されて」いると言及される場合、要素または部分は、他の要素または部分の上に直接、対抗して、接続されて、または結合されてもよく、あるいは介在する要素または部分が存在してもよいことを理解されたい。対照的に、要素が、別の要素または部品の「直接上に」、「直接接続されて」、または「直接結合されて」いると言及される場合、介在する要素または部品は存在しない。使用される場合、用語「および／または」は、そのように提供される場合、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数の任意のおよびすべての組み合わせを含む。
【0067】
「下に」、「上に」、「上に」、「近位に」、「遠位に」などの空間的に相対的な用語は本明細書では説明を容易にするために、様々な図に示されるように、１つの要素または特徴と別の要素または特徴との関係を説明するために使用することができる。しかしながら、空間的に相対的な用語は、図に示される向きに加えて、使用または動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されることが理解されるべきである。例えば、図中のデバイスが裏返される場合、他の要素または特徴の「下」または「下」として記載される要素は、次いで、他の要素または特徴の「上」に配向される。したがって、「下」などの相対空間用語は、上および下の両方の向きを包含することができる。デバイスは別の方法で配向されてもよく（９０°回転されるか、または他の配向で）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈されるべきである。同様に、「近位」および「遠位」という相対的な空間的用語も、適用可能であれば、交換可能であってもよい。
【0068】
本明細書で使用される用語「約」は例えば、１０％以内、５％以内、またはそれ未満を意味する。いくつかの実施形態では、用語「約」が計測誤差内を意味し得る。
【0069】
第１、第２、第３などの用語は、本明細書では様々な要素、構成要素、領域、部品、および／またはセクションを説明するために使用され得る。これらの要素、構成要素、領域、部品、および／またはセクションは、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、部分、またはセクションを別の領域、部分、またはセクションから区別するためにのみ使用されている。したがって、以下で説明する第１要素、構成要素、領域、部分、またはセクションは、本明細書の教示から逸脱することなく、第２要素、構成要素、領域、部分、またはセクションと呼ぶことができる。
【0070】
本明細書で使用される用語は特定の実施形態を説明するためだけのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は文脈がそわないことを明確に示さない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「含む(includes)」および／または「含んでいる(including)」という用語は本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、明示的に述べられていない１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことを理解されたい。
【0071】
上記は、単に本開示の原理を例示するものである。本明細書の教示を考慮すれば、記載された例示的な実施形態に対する様々な修正および変更が当業者には明らかであろう。
【0072】
図面に示される例示的な実施形態を説明する際に、明確にするために、特定の用語が使用される。しかしながら、この特許明細書の開示はそのように選択された特定の用語に限定されることは意図されておらず、各特定の要素は同様に動作する全ての技術的均等物を含むことが理解されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】