説明

インプリント・リソグラフィ用テンプレート

ナノ・インプリント・リソグラフィ加工中に流体をパージするためのナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレートが記載されている。テンプレートは、内側流路および外側流路を備えることができる。内側流路は、ナノ・インプリント・リソグラフィ加工中に、テンプレートと基板との間の領域をプロセス・ガス供給源と流体連通させるように構成されている。外側流路は、流体を排出、および/または、テンプレートのアクティブ・エリアと基板との間に流体を封じ込めるように構成されている。

【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2009年12月10日に出願された米国特許出願第61/285,367号、および、2010年12月9日に出願された米国特許出願第12/964,081号の優先権を主張する。本明細書では、上記の両特許出願の全体が参照され且つ援用される。
【背景技術】
【0002】
ナノ加工には、おおよそ100ナノメートル以下のフィーチャを有する非常に小さな構造物の加工が含まれる。ナノ加工が大きな影響を与えた応用分野の1つは、集積回路の加工にある。半導体加工産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路数を増加させながら、より大きな生産歩留まりに向けた努力を継続しているため、ナノ加工は益々重要になってきている。ナノ加工は、形成される構造物の最小のフィーチャの大きさを引き続き小さくすることができる一方で、加工管理の増加をもたらす。ナノ加工が採用されている他の開発分野には、バイオテクノロジー、光技術、機械システムなどが含まれる。
【0003】
今日使用されている例示的なナノ加工技術は、一般的に、インプリント・リソグラフィと呼ばれている。例示的なインプリント・リソグラフィ加工は、米国特許出願公開第2004/0065976号、米国特許出願公開第2004/0065252号、米国特許第6,936,194号などの多くの公表文献に詳細に記載されている。本明細書では、それら特許出願および特許のすべてが参照されて援用される。
【0004】
前述の米国特許出願公開および米国特許の各々で開示されたインプリント・リソグラフィ技術には、重合可能層にレリーフ・パターンを形成することや、そのレリーフ・パターンに一致するパターンを下に置いた基板に転写することが含まれている。基板は、パターン形成加工を容易に行うため、所望の位置に移動するように可動台に連結されてもよい。また、基板は、基板チャックに連結されてもよい。パターン形成加工には、基板から離間されたテンプレート、および、テンプレートと基板との間に供給される成形可能液体が使用される。成形可能液体は、硬化させられて、成形可能液体が接するテンプレートの表面形状と一致するパターンを有する剛体層を形成する。硬化の後、テンプレートが剛体層から分離され、その結果、テンプレートと基板とが離間する。次いで、基板および硬化された層には追加の加工が施され、硬化された層のパターンに一致するレリーフ像を基板に転写する。
【発明の概要】
【0005】
本発明の特徴および利点を詳細に理解できるように、本発明の実施形態のより具体的な説明を、添付の図面に図示された実施形態を参照して行うことができる。しかし、添付の図面は、本発明の代表的な実施形態を図示しているだけであり、したがって本発明の範囲を限定すると見なされるべきではなく、本発明は他の同等に効果的な実施形態を認めることができることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】リソグラフィ・システムの簡略化した側面図である。
【図2】被パターン化層が表面に設けられた図1に示す基板の簡略化した側面図である。
【図3A−3B】図1のシステムで使用するための例示的なテンプレートの一実施形態の上面図および簡略化した側面図である。
【図4A−4B】図2のシステムで使用するための例示的なテンプレートの別の実施形態の上面図および簡略化した側面図である。
【図5】流体が内部を流れる図3Bのテンプレートの簡略化した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
図を参照すると、特に図1において、基板12上にレリーフ・パターンを形成するのに使用されるリソグラフィ・システム10が図示されている。基板12は、基板チャック14に連結されていてもよい。図示されているように、基板チャック14は真空チャックである。しかし、基板チャック14は、真空チャック、ピン式チャック、溝式チャック、静電気チャック、電磁チャックなどを含むがそれらに限定されることのない任意のチャックであり得る。例示的なチャックが、米国特許第6,873,087号に記載されており、本明細書では、その特許を援用する。
【0008】
基板12および基板チャック14は、台16によってさらに支持されていてもよい。この台16は、x、y、z軸に沿った平行動作および/または回転動作を与えることができる。台16、基板12、および基板チャック14はまた、基台(図示せず)上に配置されてもよい。
【0009】
基板12から離間してテンプレート18がある。このテンプレート18は、一方が基板12に向かって延びるメサ部20を有する第1の側および第2の側を備える本体を有していてもよい。上記メサ部20上には、パターン化面22が設けられている。さらに、上記メサ部20は、型部20と呼ぶこともできる。代わりに、テンプレート18がメサ部20なしで形成されていてもよい。
【0010】
テンプレート18および/または型部20は、石英ガラス、水晶、シリコン、有機ポリマー、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フッ素樹脂、金属、強化サファイアなどを含むがそれらに限定されることのない素材から形成され得る。図示されるように、パターン化面22は、離間した複数の凹部24および/または凸部26によって画定されるフィーチャを有しているが、本発明の実施形態は、このような構成(例えば、平坦な表面)に限定されるものではない。パターン化面22は、基板12上に形成されるパターンの土台を形成する任意の原型パターンを画定してもよい。
【0011】
テンプレート18は、チャック28に連結されてもよい。チャック28は、真空チャック、ピン式チャック、溝式チャック、静電気チャック、電磁チャック、および/または、他の同様のチャック・タイプを含むがそれらに限定されることのないチャックとして構成されていればよい。例示的なチャックは、米国特許第6,873,087号に詳細に記載されており、本明細書では、その特許が参照して援用することができる。さらに、チャック28および/またはインプリント・ヘッド30がテンプレート18の移動を容易にするように構成され得るように、チャック28がインプリント・ヘッド30に連結されてもよい。
【0012】
システム10は、流体分配システム32をさらに備えている。流体分配システム32は、成形可能材料34(例えば、重合可能材料)を基板12上に供給するために使用することができる。成形可能材料34は、滴下分配、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)、薄膜堆積、圧膜堆積などの技法を用いて基板12上に配置されればよい。成形可能材料34は、設計上の考慮事項に応じて型部22と基板12との間で所望の容積が画定される前および/または後に、基板12上に配置されればよい。成形可能材料34は機能性ナノ粒子であってもよく、その機能性ナノ粒子は、バイオ領域、太陽電池産業、電池産業、および/または、機能性ナノ粒子を必要とする他の産業において使用される。例えば、成形可能材料34は、米国特許第7,157,036号および米国特許出願公開第2005/0187339号に記載されるようなモノマー混合物を含んでいてもよい。本明細書では、それら特許および特許出願の両方が参照されて援用される。代わりに、成形可能材料34は、バイオ材料(例えば、PEG)、太陽電池材料(例えば、N型材料、P型材料)などをそれらに限定されることなく含んでいてもよい。
【0013】
図1および図2を参照すると、システム10は、通路42に沿ってエネルギー40を導くように連結されたエネルギーのソース38をさらに備えている。インプリント・ヘッド30および台16は、通路42と重なる位置にテンプレート18および基板12を配置するように構成され得る。システム10は、台16、インプリント・ヘッド30、流体分配システム32、および/または、ソース38と接続されたプロセッサ54によって制御されてもよく、メモリ56に保存されたコンピュータ可読プログラムで作動することができる。
【0014】
インプリント・ヘッド30、台16、または、それら両方は、型部20と基板12との間に成形可能材料34によって満たされる所望の容積を画定するように、それら型部20と基板12との間の距離を変化させる。例えば、インプリント・ヘッド30は、型部20が成形可能材料34に接するようにテンプレート18に力を加えてもよい。所望の容積が成形可能材料34で満たされた後、ソース38は、紫外線などのエネルギー40を発生させ、基板12の表面44の形状およびパターン化面22に一致するように成形可能材料34を硬化および/または架橋させ、基板12上に被パターン化層46を画定する。被パターン化層46は、残存層48と、凸部50および凹部52で示される複数のフィーチャとを含んでいてもよく、凸部50は厚さt1を有し、残存層は厚さt2を有している。
【0015】
前述したシステムおよび加工は、米国特許第6,932,934号、米国特許第7,077,992号、米国特許第7,179,396号、米国特許第7,396,475号に記載されているインプリント・リソグラフィ加工およびシステムにおいてさらに採用されてもよく、本明細書では、それら特許のすべてが参照すれば理解を深めることができる。
【0016】
前述の加工中、ガス・パージ(例えば、CO2パージ、Heパージなど)を用いてテンプレート18と基板12との境界面にある大分子成分を置換してもよい。このような大分子成分は、一般的に、ナノ・インプリント・リソグラフィ加工中に基板12に形成される被パターン化層46に空隙の欠陥を生じさせる可能性がある。このようなパージ手法の1つは、チャック本体の設計を利用しており、米国特許第7,090,716号に詳細が記載されている技術を援用することにより理解を深めることができる。
【0017】
ガス・パージは、システム10の近隣の構成要素との相互作用を制限するように、パージ時間、パージ・ガスの総量、および/または、制御された空間内でのパージ・ガスの封じ込めに依存することがある。効率のよいパージ装置として、テンプレート18は、パージ・ガスをテンプレート18と基板12との間の境界面に分配する複数の流路を備えることができる。複数の流路を備えるテンプレートは、米国特許第7,462,028号にガス排出用のものが記載されている。本明細書でもその特許の全体を参照すれば理解が早い。この特許に記載されるテンプレートを改変することで、パージおよび/またはガス封じ込めの手法も提供できる。
【0018】
本明細書には、パージおよび/またはガス封じ込めのための要素を有するナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレートが記載されている。テンプレートは、パージ・ガスの分配および排出/封じ込めのための流路を備えることができる。流路に代わって、または、流路に加えて、テンプレートは、ガスの分配、ならびに、排出および/または封じ込めのための1つまたは複数の孔を備えていてもよい。図3および図4には、テンプレートと基板12との境界面に流体(例えば、パージ・ガス)を分配する例示的なテンプレート18aおよび18bが、図1のシステム10に使用されている場合として図示されている。簡単にするため、テンプレート18aは、流路60および62の使用について示しており、テンプレート18bは、孔64の使用について示している。しかし、テンプレート18aまたはテンプレート18bのいずれも、ガスの分配、および/または排出/封じ込めのために、流路60および62、または孔64を備えるように改変することができることに留意すべきである。
【0019】
流路60および62、ならびに/または孔64の設計によって、インプリント中におけるテンプレート18aまたは18bと基板12との間の雰囲気を制御することができる。例えば、流路60および62、ならびに/または孔64は、流体(例えば、CO2、Heなど)の通過および排出を容易にすることができる。一実施形態では、流路60および62、ならびに/または孔64は、テンプレート18のアクティブ・エリア66と基板12との実質的な間に、実質的に一様な部分的真空を作り出すことができる。
【0020】
テンプレート18aは本体61を有していてもよい。本体61は、第1の面63および第2の面65を有していてもよい。テンプレート18aは凹部59を有していてもよい。凹部59は、本体61の第1の面63上に配置されていてもよい。
【0021】
本体61はまた、アクティブ・エリア66を有していてもよい。アクティブ・エリア66は、図1および図2に関連して記載されたように、パターン化中に重合可能材料34と重なるように配置された、型部20を有する領域、および/または、テンプレート18aの他のパターン化領域を含んでいてもよい。例えば、アクティブ・エリア66は、図3Bに示されるように、本体61の第2の面65に配置された型部20を有していてもよい。
【0022】
流路60は、アクティブ・エリア66に隣接して配置された内側流路であってもよい。流路60は、テンプレート18aの第2の面における凹部であってもよい。例えば、流路60は、テンプレート18aのアクティブ・エリア66を取り囲んでいてもよい。流路60は、深さd1、長さl1、幅w1を有していてもよい。例えば、一実施形態においては、深さd1は約10〜200μm、長さl1は約5〜50nm、幅w1は約5〜50nmであり得る。
【0023】
流路60は、円形、円筒形、または、考え得る任意の形状であり得る。例えば、図3Aでは、流路60は長方形である。一実施形態においては、長さl1および幅w1の寸法が、基板12上にインプリントされる領域の寸法より大きくなるように構成され得る。領域のインプリントは、図1および図2に関連してさらに説明および図示される。
【0024】
流路60は、ポート68および開口70を有していてもよい。ポート68は、流路60をプロセス・ガス供給源(図示せず)と流体連通状態にすることができる。プロセス・ガス供給源は、業界内では知られているものである。ポート68は、流路からテンプレート18aの本体61を通って第1の面63に延びていてもよい。開口70は、本体61の第2の面65に凹部を形成してもよい。開口70は、流路60を、テンプレート18と基板12との間の大気と流体連通状態にする。
【0025】
流路62は、アクティブ・エリア64から離れて配置された外側流路であってもよい。流路62は、アクティブ・エリア64から距離r1(例えば、約1〜40mm)離れて配置されればよい。アクティブ・エリア64と流路62との間の距離r1は、インプリント中に、テンプレート18のアクティブ・エリア64内に流体を封じ込めるように決定されてもよい。例えば、流路62が、パージ・ガスを排出すると同時に封じ込め、パージ・ガスをアクティブ・エリア66と基板12との実質的な間に残留させるように、距離r1は決定されてもよい。一実施形態においては、パージ・ガスの封じ込めは、実質的に流路62の周縁内であって、テンプレート18aと基板12との間のエリアを含んでいてもよい。
【0026】
流路62は、深さd2および直径di2を有していてもよい。深さd2は、流路60の深さd1と実質的に同じであってもよい。代わりに、深さd2は、流路60の深さd1とは異なっていてもよい。流路62の直径di2は、約40〜100mmであり得る。流路62は、円形に図示されているが、三角形、長方形などを含むがそれらに限定されることのない、考え得る任意の形状であり得る。流路62は、ポート72および開口74を有していてもよい。ポート72は、本体61の第1の面63から第2の面63に延びていてもよく、流路62を、廃棄物容器および/またはシステム10外の大気と流体連通状態にすることができる。開口74は、本体61の第2の面65に凹部を提供してもよく、流路62を、テンプレート18と基板12との間の大気と流体連通状態にすることができる。
【0027】
図5は、図3Bにおいて流体を内部に通した場合を示す。流体は、流路60のポート68に入り、流路60の開口70を通って、テンプレート18のアクティブ・エリア66と基板12との間の大気に導かれ得る。流体は、流路62によって、テンプレート18のアクティブ・エリア66と基板12との間に封じ込まれ得る。例えば、流体は、流路62に向かって導かれ、開口74を通ってポート76に向かって排出されてもよく、そのとき、流体は廃棄物容器に、かつ/またはシステム10外の大気に供給され得る。
【0028】
図4Aおよび図4Bは、テンプレート18b内の孔64を示す。流体は、1つまたは複数の孔64を通じて脈動および/または排出されてもよい。例えば、図3Bに示される実施形態は、流体が孔64を通じて脈動され、次いで流路62を通じて排出されるように、1つまたは複数の孔64をさらに含んでいてもよい。
【0029】
孔64は、アクティブ・エリア66に隣接して配置され、テンプレート18aの本体61を通じて第1の面63から第2の面65に延びていてもよい。流体は、流路60を通じて供給され、孔64を通じて脈動されてもよい。次いで、残りの流体は流路62を通じて排出されてもよい。流体を脈動させることで、アクティブ・エリア66全体に流体を引き込むことができる。
【0030】
他の実施形態においては、複数の孔64のうちの少なくとも1つ、および/または流路60と62は、流体を連続的に分配および排出するのに使用されてもよい。例えば、流路60、および/または、複数の孔64の第1の一部は、テンプレート18のアクティブ・エリア66と基板12との間の領域に流体を分配することができ、そのとき、複数の孔64の第2の一部および/または流路62は、テンプレート18のアクティブ・エリア66と基板12との間から流体を排出することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の面および第2の面を有する本体と、
前記本体の前記第2の面に配置されたアクティブ・エリアと、
前記アクティブ・エリアに隣接して配置され、開口およびポートを有する内側流路であって、前記開口は前記本体の前記第2の面に凹み領域を形成し、前記ポートは前記開口から前記本体の前記第1の面に延びる、内側流路と、
前記アクティブ・エリアから離れて配置された外側流路と
を備えた、ナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項2】
前記アクティブ・エリアは、被パターン化エリアが設けられた型部を有する、請求項1に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項3】
前記第2の面の前記凹み領域は、前記本体の前記アクティブ・エリアを取り囲む、請求項1または2に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項4】
前記流路は長方形である、請求項1ないし3のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項5】
前記内側流路の前記ポートは、前記内側流路をプロセス・ガス供給源と流体連通状態にするように構成された、請求項1ないし4のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項6】
前記開口は、前記内側流路を前記本体の前記第2の面に接する大気と流体連通状態にするように構成された、請求項1ないし5のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項7】
凹み領域を形成する前記外側流路は、ポートと開口とを有し、前記外側流路の前記ポートは、前記外側流路を廃棄物容器と流体連通状態にするように構成され、前記外側流路の前記開口は、前記外側流路を前記本体の前記第2の面に接する大気と流通連通状態にするように構成された、請求項1ないし6のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項8】
前記アクティブ・エリアと前記外側流路との間の距離は、
前記外側流路が、インプリント・リソグラフィ処理中に、流体を排出すると同時に前記外側流路の周縁内に流体を封じ込めるように構成された、請求項1ないし7のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項9】
前記本体を貫いて前記第1の面から前記第2の面に延びる少なくとも1つの孔をさらに備えた、請求項1ないし8のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項10】
請求項1のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレートを使用する方法であって、
前記インプリント・リソグラフィ用テンプレートの前記内側流路に流体を提供することと、
前記テンプレートの前記アクティブ・エリアと、前記テンプレートと重なるように配置された基板との間に前記流体を封じ込めることと
を含む、方法。
【請求項11】
封じ込めることは前記外側流路を通じて流体を排出することを含み、
前記外側流路は、インプリント・リソグラフィ加工中に、流体を排出すると同時に前記外側流路の周縁内に流体を封じ込めるように構成された、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
流体を前記テンプレートの外側流路を通じて廃棄物容器に導くことをさらに含む、請求項10または11に記載の方法。
【請求項13】
流体を前記テンプレートの外側流路を通じて大気状態に導くことをさらに含む、請求項10ないし12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
流体を、前記テンプレートの前記アクティブ・エリアに隣接して配置された少なくとも1つの孔を通じて脈動させることを含むことをさらに含む、請求項10ないし13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
脈動させることは、前記テンプレートの前記アクティブ・エリアに隣接して配置された複数の孔の第1の一部および複数の孔の第2の一部を通じて流体を順次脈動させることを含む、請求項14に記載の方法。
【請求項16】
流体をインプリント・リソグラフィ用テンプレートの内側流路に提供することは、前記内側流路、および、前記テンプレートの前記アクティブ・エリアに隣接して配置された複数の孔の第1の一部を通じて流体を順次脈動させることを含む、請求項13ないし15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記テンプレートの前記アクティブ・エリアに隣接して配置された複数の孔の第2の一部を通じて流体を排出することをさらに含む、請求項16に記載の方法。
【請求項18】
前記テンプレートの前記アクティブ・エリアに隣接して配置された複数の孔を通じて流体を排出することをさらに含む、請求項10ないし17のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
第1の面および第2の面を有する本体と、
前記本体の前記第2の面に配置されたアクティブ・エリアと、
前記アクティブ・エリアの周りに配置された複数の孔であって、各々は、前記本体の前記第2の面から前記本体の前記第1の面に延びる、複数の孔と
を備えた、インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
【請求項20】
前記複数の孔は、前記テンプレートの前記アクティブ・エリアを取り囲む、請求項19に記載のインプリント・リソグラフィ用テンプレート。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3A】
image rotate

【図3B】
image rotate

【図4A】
image rotate

【図4B】
image rotate

【図5】
image rotate


【公表番号】特表2013−513950(P2013−513950A)
【公表日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−543303(P2012−543303)
【出願日】平成22年12月10日(2010.12.10)
【国際出願番号】PCT/US2010/059840
【国際公開番号】WO2011/072202
【国際公開日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【出願人】(503193362)モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド (94)
【Fターム(参考)】