成形される領域と成形型のパターンとの間の接着を低減させる方法
本発明は、基板上の成形される領域と、この成形される領域と選択的に接触させられる成形型のパターンとの間の接着を低減させる方法を提供する。本方法は、成形される材料を基板上に形成する工程と、この成形される材料を表面と接触させる工程を特徴とする。この成形される材料から調整された層が形成される。この調整された層は第１と第２の部分を有し、第１の部分が固化させられ、第２の部分が表面に関する第１の親和性と第１の部分に関する第２の親和性を有する。第１の親和性は第２の親和性よりも大きい。この様式で、調整された層から成形型を分離すると、第２の部分のサブセットが成形型との接触を維持し、それにより、調整された層に形成されたパターンが不良品になる確率を下げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に構造の微細加工に関する。より詳細には、本発明は構造の形成を促進させる基板のパターン化を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
微細加工は、例えば数マイクロメートルまたはそれよりも小さい外観を有する極めて小さい構造の加工を含む。微細加工が相当大きな影響を与えた１つの分野が集積回路の処理工程である。基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やしながら、より大きな製造歩留まりを得るために半導体処理業界が努力し続けており、微細加工はますます重要になっている。微細加工は、形成される構造の最小の外観寸法を可能にしながら、より優れた処理制御を必要とする。微細加工が使用されてきた他の領域の展開はバイオ技術、光技術、機械システムなどである。
【０００３】
一例の微細加工技術がＷｉｌｌｓｏｎらの米国特許第６，３３４，９６０号に示されている。Ｗｉｌｌｓｏｎらは構造の中に凹凸の像を形成する方法を開示している。その方法は転写層を有する基板を準備する工程を含む。この転写層は重合可能な流体組成で覆われる。成形型がこの重合可能な流体と機械的に接触する。この成形型は凹凸の構造を含み、重合可能な流体組成がこの凹凸の構造を満たす。その後、重合可能な流体組成はそれを固化させて重合させる条件に晒されることで転写層の上に固化したポリマー材料を形成する。その材料は成形型に相補的な凹凸構造を有する。その後、成形型が固化ポリマー材料から分離され、それにより、成形型内の凹凸構造のレプリカが固化ポリマー材料に形成される。転写層と固化ポリマー材料は、固化ポリマー材料に相対して転写層を選択的にエッチングする環境に晒され、それにより、凹凸の像が転写層に形成される。
【０００４】
ポリマー材料にパターンを正確に形成する工程で重要な特性は、妨害がなければ、成形型へのポリマー材料および／または転写層の接着を低減させることである。これらはリリース特性と称される。この様式では、ポリマー材料および／または転写層に記録されたパターンが成形型から分離される間に歪められることはない。リリース特性を向上させるために、Ｗｉｌｌｓｏｎらは成形型の表面にリリース層を形成している。リリース層は通常では疎水性であり、かつ／または低い表面エネルギーを有する。リリース層は成形型に接着され、さらに転写層またはポリマー材料のどちらかに接着される。転写層に向上したリリース特性を与える処理は、ポリマー材料および／または転写層に記録されるパターンの歪み、成形型の分離に起因する歪みを最小にする。このタイプのリリース層は、ここでの検討の目的のためにプライオリ(priori)リリース層、成形型へ設けられたリリース層と称される。
【０００５】
リリース特性を向上させることを試みる別の先行技術がＢｅｎｄｅｒらによって「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ ＵＶ−ｂａｓｅｄ Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｓｓｕｅｓ」，Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ６１〜６２（２００２），ｐｐ．４０７〜４１３で述べられている。特に、Ｂｅｎｄｅｒらはフッ素処理したＵＶ硬化可能な材料と併せてプライオリ・リリース層を有する成形型を使用している。そのために、ＵＶ硬化可能な流体を２００ＣＰＳでスピン・コーティングしてＵＶ硬化可能な層を形成することによってＵＶ硬化可能な層が基板に塗布される。リリース特性を向上させるためにこのＵＶ硬化可能な層はフッ素基濃縮されている。
【０００６】
しかしながらプライオリ・リリース層は通常では限られた稼動寿命を有する。結果として、１つの成形型が何回もプライオリ・リリース層をコーティングされる。これは結果的に、所定の成形型に関して数時間の不稼動時間につながり、処理能力を下げる。付け加えると、プリントされる最小外観寸法の最小化をプライオリ・リリース層の分子構造が制限する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、インプリント・リソグラフィ処理に使用される成形型のリリース特性を向上させるニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は基板と成形型のパターンとの間の接着を低減させる方法を提供する。本方法は基板の上に成形される材料を形成する工程、およびこの成形される材料を表面と接触させる工程を特徴とする。調整された層がこの成形される材料から形成される。この調整された層は第１と第２の部分を有し、第１の部分は固化させられ、第２の部分は表面に関する第１の親和性と第１の部分に関する第２の親和性を有する。第１の親和性は第２の親和性よりも大きい。この様式で、調整された層から成形型を分離すると、第２の部分のサブセットは成形型との接触を維持し、それにより、調整された層に形成されるパターンが欠陥品になる確率を低下させる。これらやその他の実施形態が本願明細書に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システム１０を描いており、ブリッジ１４を有する間隔を設けられた一対のブリッジ支持体１２とそれらの間に延びるステージ支持体１６を含む。ブリッジ１４とステージ支持体１６は間隔を開けられている。インプリント・ヘッド１８がブリッジ１４に連結されており、ブリッジ１４からステージ支持体１６に向かって延びている。移動ステージ２０がインプリント・ヘッド１８に面してステージ支持体１６上に配置されている。移動ステージ２０はＸ、Ｙ軸に沿ってステージ支持体１６に対して移動するように構成されている。移動ステージ２０上に化学線を供給するための放射源２２がシステム１０に連結される。図示されるように、放射源２２はブリッジ１４に連結され、放射源２２に接続されたパワー・ジェネレータ２３を有する。
【００１０】
図１と２の両方を参照すると、インプリント・ヘッド１８に接続されているのが上に成形型２８を有する型板２６である。成形型２８は間隔を置かれた複数の凹部２８ａと凸部２８ｂによって規定される複数の特徴形状を有する。これら複数の特徴形状は移動ステージ２０上に位置決めされた基板３１へと転写されることになる原型のパターンである。基板３１はベア・ウェハ、あるいは上に１層もしくは複数の層を配置されたウェハである。そのために、インプリント・ヘッド１８はＺ軸に沿って移動し、かつ成形型２８と基板３１との間の距離「ｄ」を変えるように構成されている。この様式で、成形型２８上の特徴形状は、以下でさらに充分に検討されるが、基板３１の成形される領域にインプリントされる。放射源２２は成形型２８が放射源２２と基板３１との間に位置付けられるように配置されている。結果として、成形型２８は放射源２２にからの放射に対して実質的に透明な材料から作製される。
【００１１】
図２と３の両方を参照すると、インプリンティング層３４のような成形される領域は実質的に平面の輪郭である基板３２の一部の上に置かれる。本願明細書にその全文が参照で組み入れられるＣｈｏｕの米国特許第５，７７２，９０５号に開示されている熱エンボス加工法、あるいはＣｈｏｕらによって「Ｕｌｔｒａｆａｓｔ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｍｐｒｉｎｔ ｏｆ Ｎｏｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ」，Ｎａｔｕｒｅ，Ｃｏｌ．４１７，ｐｐ．８３５〜８３７，Ｊｕｎｅ ２００２に述べられたタイプのレーザ補助式直接インプリンティング（ＬＡＤＩ）法といった成形される材料を作るためのいずれかの知られている技法を使用して成形される領域が形成されることは理解されるはずである。しかしながら本発明の実施形態では、成形される領域は、下記でさらに充分に検討されるが、基板３１上に材料３６ａの間隔を置かれた複数の個別の液滴３６として堆積させられるインプリンティング層３４で構成される。インプリンティング層３４は、原型のパターンを記録するために選択的に重合させられ、かつ架橋させられることで記録されたパターンを形成することが可能な材料３６ａから構成される。材料３６ａは、点３６ｂで架橋させられ、架橋ポリマー材料を形成するように図４に示されている。
【００１２】
図２、３、５を参照すると、インプリンティング層３４に記録されるパターンは、ある程度、成形型２８との機械的接触によって作り出される。そのために、インプリンティング層３４を成形型２８に機械的に接触させるためにインプリント・ヘッド１８が距離「ｄ」を小さくし、液滴３６を広げ、表面３２全体にわたる材料３６ａの切れ目のない構成でインプリンティング層３４を形成させる。一実施形態では、インプリンティング層３４の部分３４ａが凹部２８ａの中に進入して満たすように距離「ｄ」が小さくされる。
【００１３】
凹部２８ａの充填を容易にするために材料３６ａは、材料３６ａの切れ目のない構成で表面３２を覆い、凹部２８ａを完全に満たすために必要不可欠な特性を与えられる。本実施形態では、凸部２８ｂに重なるインプリンティング層３４の部分３４ｂは、望ましく、普通は最小の距離である「ｄ」が達成された後に、残り厚さｔ1を備えた部分３４ａと厚さｔ2を備えた部分３４ｂを残す。厚さ「ｔ1」と「ｔ2」は用途に応じて決まるどのような所望の厚さであることも可能である。通常、図５にさらに明確に示されるが、ｔ1は部分３４ａの幅ｕの２倍よりも大きくならないように、すなわちｔ1≦２ｕとなるように選択される。
【００１４】
図２、３、４を参照すると、望ましい距離「ｄ」が達成された後に放射源２２が化学線を放射し、材料３６ａを重合させ、架橋させてポリマー材料３６ｃを形成し、その大部分が架橋させられる。結果として、材料３６ａは固体である材料３６ｃへと変化し、図５に示されるインプリンティング層１３４を形成する。特に、材料３６ｃは成形型２８の表面２８ｃの形状に適合する形状でインプリンティング層１３４の側３４ｃを形成するように固化させられ、インプリンティング層１３４が凹部３０を有する。図４に示された材料３６ｃで構成されるようにインプリンティング層１３４が変換させられるとその後、図２に示されたインプリント・ヘッド１８は距離「ｄ」を増すように移動させられ、それにより、成形型２８とインプリンティング層１３４が間隔を開けられる。
【００１５】
図５を参照すると、基板３１のパターン化を完了させるために追加の処理を使用する。例えば、インプリンティング層１３４のパターンを基板３１へ転写するために基板３１とインプリンティング層１３４がエッチングされ、それにより、パターン化された表面（図示せず）を与える。エッチングを容易にするために、インプリンティング層１３４が形成される材料を、基板３１に関する相対的なエッチング速度を所望通りにするように変えることができる。
【００１６】
そのために、インプリンティング層１３４に、その上に選択的に配置されるフォトレジスト材料（図示せず）に対してエッチング格差を与えることが可能である。インプリンティング層１３４をさらにパターン化するためにフォトレジスト材料（図示せず）が、知られている技術を使用して設けられてもよい。望ましいエッチング速度と、基板３１やインプリンティング層１３４を形成する下地の構成物質に応じて、いずれのエッチング方法を使用してもよい。一例となるエッチング方法はプラズマ・エッチング、反応性イオン・エッチング、化学的湿式エッチングなどである。
【００１７】
図１と２の両方を参照すると、一例の放射源２２は紫外放射を放射させるが、どのような知られている放射源を使用することも可能である。インプリンティング層３４の材料の重合を開始するために使用される放射の選択は当業者に知られており、通常では所望の特定の用途に応じて決まる。さらに、成形型２８の複数の特徴形状は凸部２８ｂに平行の方向に沿って延びる凹部２８ａとして示され、狭間胸壁の形状を備えた成形型２８の断面を与えている。しかしながら、凹部２８ａと凸部２８ｂは集積回路を作るために必要とされる事実上どのような外観に対応することも可能であり、１０分の数ナノメートルの小ささであることが可能である。
【００１８】
図１、２、５を参照すると、本パターニング技術によって作られるパターンは３０：１の大きさのアスペクト比を有する特徴形状を与えるように基板３１へ転写せることが可能である。そのために、成形型２８の一実施形態は１：１から１０：１の範囲でアスペクト比を決める凹部２８ａを有する。特に、凸部２８ｂが約１０ｎｍから約５０００μｍの範囲の幅Ｗ1を有し、凹部２８ａが約１０ｎｍから約５０００μｍの範囲の幅Ｗ2を有する。結果として、成形型２８および／または型板２６は、限定はされないが溶融石英、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウ珪酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、強化サファイヤなどのような様々な従来式の材料から形成されることが可能である。
【００１９】
図１、２、３を参照すると、材料３６ａの特性は使用される独特の堆積方法の観点で見ると基板３１を効率的にパターン化するために重要である。上述のように、材料３６ａは複数の個別で間隔を置かれた液滴３６として基板３１上に堆積させられる。液滴３６の合わせた体積は、インプリンティング層３４が形成されることになる表面３２の領域にわたって材料３６ａが適切に配分されるようにされる。結果として、インプリンティング層３４は広げられて一斉にパターン化され、引き続いてそのパターンが紫外放射のような放射への曝露によってインプリンティング層３４へと整えられる。堆積過程の結果として、厚さｔ1すべてが実質的に一様となり、かつ厚さｔ2すべてが実質的に一様となるように材料３６ａの迅速かつ均等な広がりを容易にする或る一定の特性を材料３６ａが有することが望ましい。望ましい特性は、例えば０．５から５センチポイズ（ｃｐｓ）の範囲の低い粘度や、基板３１および／または成形型２８の表面を濡らし、かつ重合の後に続いて起こる凹みまたは穴の形成を回避する能力を有することを含む。これらの特性が満たされると、図５に示される部分３４ｂのような薄い領域で凹みまたは穴の形成を回避しながら、インプリンティング層３４を充分に薄くすることが可能である。
【００２０】
前述の特性を与えるための材料３６ａを形成する構成成分は異なっていてもよい。これは、いくつかの異なる材料から基板３１が形成されることから結果として生じる。結果として、表面３２の化学組成は基板３１が形成される材料に応じて変わる。例えば、基板３１はシリコン、プラスティック、砒化ガリウム、テルル化水銀、さらにそれらの複合材料で形成させることが可能である。付け加えると、基板３１は部分３４ｂに１層または複数の層、例えば誘電体層、金属層、半導体層、平坦化層などを含むことが可能である。
【００２１】
図１、２、３を参照すると、材料３６ａに関して一例の組成は以下の通りである。
組成１：アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン
一例の組成では、アクリル酸イソボルニルは組成のうちの約５５％を有し、アクリル酸−ｎ−ヘキシルは約２７％を有し、エチレングリコール二アクリル酸エステルは約１５％を有し、開始剤２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンは約３％を有する。開始剤はＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標）１１７３という商標名の下にＴａｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ ＹｏｒｋのＣＩＢＡ（登録商標）によって販売されている。上記で特定された組成は組成の稼動寿命を増すための化学技術でよく知られている安定剤もやはり含む。適切なリリース特性を与えるために、組成１は通常では、疎水性かつ／または低い表面エネルギーの成形型表面、すなわちプライオリ・リリース層を有するように処理された型板と共に使用される。
【００２２】
成形型２８とインプリンティング層３４のリリース特性を向上させるため、およびインプリンティング層３４が成形型２８に接着しないことを確実化するために、材料３６ａが形成される組成は、組成１の表面張力を下げる添加剤を含むことが可能である。そのために、材料３６ａは添加剤として界面活性剤を含むことが可能である。本発明の目的に関すると、界面活性剤はその１つの尾部が疎水性であるいずれかの分子として定義される。界面活性剤はフッ素含有物である、すなわちフッ素鎖を含むか、または界面活性剤の分子構造内にどのようなフッ素も含まないかのどちらでもよい。一例の界面活性剤はＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００という商標名の下でＤＵＰＯＮＴ（商標）から入手可能であり、それはＲ1Ｒ2の一般構造を有し、ここでＲ1＝Ｆ（ＣＦ2ＣＦ2）yであり、ｙは１から７を含めた範囲にあり、Ｒ2＝ＣＨ2ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）xＨでありｘは０から１５を含めた範囲にある。これは材料３６ａに以下の組成を与える。
組成２：アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、ＲｆＣＨ2ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）xＨ
ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００添加剤は上記で組成１に関して検討されたような残りの成分の相対量を伴なって組成の１％未満を有する。しかしながら、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００のパーセンテージが１％よりも大きいくてもよい。
【００２３】
組成２によって与えられる利点は成形型２８上に配置されるプライオリ・リリース層、すなわち別個の疎水性および／または低表面エネルギーのリリース層の必要性をなくすことである。特に、図４に示される材料３６ｃがそこに記録されるパターンを歪めるのに充分な力を伴なって成形型２８に接着することがないように組成２は望ましいリリース特性を成形型２８とインプリンティング層３４に与える。ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００は図３に示される材料３６ａの第１の領域に濃縮されると考えられる。重合可能な化合物は材料３６ａの第２の領域に濃縮される。
【００２４】
図６を参照すると、液滴３６は重合可能な化合物が濃縮される領域１３７と比較して、領域１３６ではＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００添加剤のより高い濃度を有する。スピン・オン技術が使用され、この添加剤は図７に示される領域２３６で濃縮され、重合可能な化合物が領域２３７で濃縮される。
【００２５】
図３、４、８を参照すると、関係する堆積方法とは無関係に、材料３６ａとの接触と化学線への曝露で、材料３６ａは材料３６ｃへと変換され、第１の界面１３６ａが領域１３６と成形型２８との間に形成される。第２の界面１３７ａは領域１３６と１３７との間に形成される。領域１３６に付随する材料３６ｃの全部でなくとも、いくらかの部分で成形型２８に関して親和性を有し、それはその部分と領域１３７に付随する材料３６ｃとの間の引力よりも大きい。結果として、材料３６ｃからの成形型２８の分離で図５に示される部分３４ａ、３４ｂのうちの小区分または全部が領域１３７から分離し、それにより、成形型２８と材料３６ｃとの間の接着力に起因する材料３６ｃに記録されるパターンへの損傷を最小限にする。
【００２６】
特に、界面１３６ａはそれに付随する第１の界面エネルギー・ステップを決め、第２の界面１３７ａは第２の界面エネルギー・ステップを決める。第１の界面エネルギー・ステップは第２の界面エネルギー・ステップよりも大きい。第１の界面エネルギー・ステップは成形型２８の表面エネルギーと領域１３６の材料３６ｃの表面張力の差異によって決まる。第２の界面の表面エネルギーは領域１３７に付随する材料３６ｃに関して領域１３６に付随する材料３６ｃの接着によって決められる。この一例では、組成２は２０〜３５ミリニュートン／メートルの範囲の表面張力を領域１３６に与え、１ミリジュール／ｃｍ2＝１ミリニュートン／メートルである。結果として、界面１３６ａでの界面の表面エネルギー・ステップは界面１３７での界面エネルギー・ステップに打ち勝つために充分に大きい。
【００２７】
図２を参照すると、成形型２８を濡らし、それにより、液滴３６を広げるために必要とされる時間が削減されるという付加的な利点が組成２によって提供される。特に、成形型２８上にプライオリ・リリース層を有する必要性を無効化することによって成形型２８の表面に、高い表面エネルギー、例えば６０から２５０ミリニュートン／メートルを与えてもよい。接触角法によって決まる組成２に関する成形型２８の表面の濡れ性は１０度以下の範囲にある。これは成形型２８上のパターンの特徴形状を充填するために必要とされる時間を最小にする。さらに、接触角法によって決められるＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００添加剤は組成２に７５から９０度の範囲の濡れ性を与え、それにより、成形型２８の濡れ性を増大させ、それにより、液滴３６を広げるために必要とされる時間をさらに削減する。もちろん、リリース特性をさらに向上させるために組成２が先行技術で知られているそれらのようなプライオリ・リリース層と共に使用されることは可能である。
【００２８】
成形型２８のリリース特性を向上させる他の方式は、成形型２８上に残るであろう成形型の表面エネルギーを下げるための添加剤を含む調整用混合物に成形型２８のパターンを晒すことによってこれを調節する工程を含む。一例の添加剤は界面活性剤である。
【００２９】
特定の一例では、約０．１％またはそれよりも多いＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００を含み、残りはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を含む混合液に成形型２８が曝露された。パターンの曝露は、パターンを調整用混合液の容積中に浸す方法、調整用混合液を染み込ませた布でパターンを拭く方法、および調整用混合液の噴流を表面に吹き付ける方法を含めた知られている事実上いずれの方式でも達成させることができる。その後、調整用混合液中のＩＰＡは成形型２８を使用する前に蒸発する。この方式で、ＩＰＡは添加剤を残し、パターンから望ましくない不純物を取り除き、それにより、パターンの表面を調整することを容易にする。組成２によって与えられるリリース特性を向上させるために調整用混合液が組成２と共に使用されてもよい。調整用混合液中の添加剤は組成２の中の添加剤と同じでも異なってもよい。場合によっては、調整用混合液は組成１、あるいはインプリント・リソグラフィや、熱エンボス加工とレーザ補助によるインプリント処理のような他のインプリント処理に適したいずれかの他の重合可能な材料と共に使用されることが可能である。
【００３０】
成形型２８のパターンを調整するための他の技術はパターンの下塗りを使用する。パターンの下塗りは、成形される領域で初期のパターンに対して相補的なパターンを正確に複製するために充分な回数で成形される領域をパターンと選択的に接触させることによって達成される。特に、図３に示されるインプリント材料３６ａに繰り返し可能に接触させることによって、形成される相補的なパターンは各々の連続したインプリント共に向上することが見出された。充分な回数のインプリントの後、成形型２８のパターンの正確に相補的な複製が形成される。パターン下塗り技術は前述の調整用混合物と組成１または組成２のどちらかとの組み合わせるか、または組成２単独、すなわち調整用混合物を使用しない組成２との組み合わせで使用されることが可能である。パターンの正確な相補的複製が生じる前に作り出されることを必要とされるインプリントの回数は組成２の中の添加剤の量に反比例する。特に、組成２の中の添加剤の量を増加させることによって、パターンの正確な相補的複製が生じる前に多数回のインプリントが必要とされると考えられる。
【００３１】
図２、９を参照すると、動作中に、インプリントの下塗り工程は、工程３００で下塗り基板を形成し、第１の基板上に成形される材料を設ける工程を含む。工程３０２で、成形型２８が下塗り基板上の成形される材料内に成形型２８のパターンを正確に複製するために充分な回数で成形される領域に接触する。１つの一例では、成形型２８は成形される材料の第１の部分と接触して配置される。その後、第１の部分が重合させられ、成形型２８がそこから間隔を開けられる。その後、成形型２８は成形される材料の第２の部分と接触して配置される。第２の部分は第１の部分から間隔を開けられる。第２の部分に関連する成形される材料が重合され、成形型２８上のパターンに相補的である正確なパターンが成形される材料に記録されるまで処理が繰り返される。このようにして、下塗りされた成形型が生成される。工程３０４では、下塗りされた成形型は処理基板と称される第２の基板上の成形される材料と接触して配置される。その後その中にパターンが、よく知られているインプリント・リソグラフィ技術を使用して成形される材料を重合させることによって記録される。この方式で、処理基板のパターニングを完了させるために下塗りされた成形型を使用することが可能である。
【００３２】
上述された本発明の実施形態は一例である。上記で引用された開示に対して多くの変形例および改造例が為されることが可能であるが、本発明の範囲内に留まる。したがって、本発明の範囲は上記の説明に関連して決定されるわけではなく、添付の特許請求項ならびに同等事項の全範囲に関連して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるリソグラフィ・システムを示す透視図である。
【図２】図１に示されたリソグラフィ・システムの単純化された立面図である。
【図３】図２に示されたインプリンティング層が重合および架橋させられる前に含まれる材料の単純化した描写を示す図である。
【図４】図３に示された材料が放射に晒された後に変換される架橋させられたポリマー材料の単純化した描写を示す図である。
【図５】図１に示されたインプリンティング層から、インプリンティング層のパターニングの後に間隔を開けられた成形型の単純化した立面図である。
【図６】本発明による、基板上に配置されたインプリント材料の単純化した立面図である。
【図７】代替選択肢の実施形態による、基板上に配置されたインプリント材料の単純化した立面図である。
【図８】図６に示されたインプリント材料の、成形型と接触した後の単純化した立面図である。
【図９】本発明の代替選択肢の実施形態によるパターンの下塗り工程を示すフロー図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に構造の微細加工に関する。より詳細には、本発明は構造の形成を促進させる基板のパターン化を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
微細加工は、例えば数マイクロメートルまたはそれよりも小さい外観を有する極めて小さい構造の加工を含む。微細加工が相当大きな影響を与えた１つの分野が集積回路の処理工程である。基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やしながら、より大きな製造歩留まりを得るために半導体処理業界が努力し続けており、微細加工はますます重要になっている。微細加工は、形成される構造の最小の外観寸法を可能にしながら、より優れた処理制御を必要とする。微細加工が使用されてきた他の領域の展開はバイオ技術、光技術、機械システムなどである。
【０００３】
一例の微細加工技術がＷｉｌｌｓｏｎらの米国特許第６，３３４，９６０号に示されている。Ｗｉｌｌｓｏｎらは構造の中に凹凸の像を形成する方法を開示している。その方法は転写層を有する基板を準備する工程を含む。この転写層は重合可能な流体組成で覆われる。成形型がこの重合可能な流体と機械的に接触する。この成形型は凹凸の構造を含み、重合可能な流体組成がこの凹凸の構造を満たす。その後、重合可能な流体組成はそれを固化させて重合させる条件に晒されることで転写層の上に固化したポリマー材料を形成する。その材料は成形型に相補的な凹凸構造を有する。その後、成形型が固化ポリマー材料から分離され、それにより、成形型内の凹凸構造のレプリカが固化ポリマー材料に形成される。転写層と固化ポリマー材料は、固化ポリマー材料に相対して転写層を選択的にエッチングする環境に晒され、それにより、凹凸の像が転写層に形成される。
【０００４】
ポリマー材料にパターンを正確に形成する工程で重要な特性は、妨害がなければ、成形型へのポリマー材料および／または転写層の接着を低減させることである。これらはリリース特性と称される。この様式では、ポリマー材料および／または転写層に記録されたパターンが成形型から分離される間に歪められることはない。リリース特性を向上させるために、Ｗｉｌｌｓｏｎらは成形型の表面にリリース層を形成している。リリース層は通常では疎水性であり、かつ／または低い表面エネルギーを有する。リリース層は成形型に接着され、さらに転写層またはポリマー材料のどちらかに接着される。転写層に向上したリリース特性を与える処理は、ポリマー材料および／または転写層に記録されるパターンの歪み、成形型の分離に起因する歪みを最小にする。このタイプのリリース層は、ここでの検討の目的のためにプライオリ(priori)リリース層、成形型へ設けられたリリース層と称される。
【０００５】
リリース特性を向上させることを試みる別の先行技術がＢｅｎｄｅｒらによって「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ ｉｎ ＵＶ−ｂａｓｅｄ Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｓｓｕｅｓ」，Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ６１〜６２（２００２），ｐｐ．４０７〜４１３で述べられている。特に、Ｂｅｎｄｅｒらはフッ素処理したＵＶ硬化可能な材料と併せてプライオリ・リリース層を有する成形型を使用している。そのために、ＵＶ硬化可能な流体を２００ＣＰＳでスピン・コーティングしてＵＶ硬化可能な層を形成することによってＵＶ硬化可能な層が基板に塗布される。リリース特性を向上させるためにこのＵＶ硬化可能な層はフッ素基濃縮されている。
【０００６】
しかしながらプライオリ・リリース層は通常では限られた稼動寿命を有する。結果として、１つの成形型が何回もプライオリ・リリース層をコーティングされる。これは結果的に、所定の成形型に関して数時間の不稼動時間につながり、処理能力を下げる。付け加えると、プリントされる最小外観寸法の最小化をプライオリ・リリース層の分子構造が制限する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、インプリント・リソグラフィ処理に使用される成形型のリリース特性を向上させるニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は基板と成形型のパターンとの間の接着を低減させる方法を提供する。本方法は基板の上に成形される材料を形成する工程、およびこの成形される材料を表面と接触させる工程を特徴とする。調整された層がこの成形される材料から形成される。この調整された層は第１と第２の部分を有し、第１の部分は固化させられ、第２の部分は表面に関する第１の親和性と第１の部分に関する第２の親和性を有する。第１の親和性は第２の親和性よりも大きい。この様式で、調整された層から成形型を分離すると、第２の部分のサブセットは成形型との接触を維持し、それにより、調整された層に形成されるパターンが欠陥品になる確率を低下させる。これらやその他の実施形態が本願明細書に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システム１０を描いており、ブリッジ１４を有する間隔を設けられた一対のブリッジ支持体１２とそれらの間に延びるステージ支持体１６を含む。ブリッジ１４とステージ支持体１６は間隔を開けられている。インプリント・ヘッド１８がブリッジ１４に連結されており、ブリッジ１４からステージ支持体１６に向かって延びている。移動ステージ２０がインプリント・ヘッド１８に面してステージ支持体１６上に配置されている。移動ステージ２０はＸ、Ｙ軸に沿ってステージ支持体１６に対して移動するように構成されている。移動ステージ２０上に化学線を供給するための放射源２２がシステム１０に連結される。図示されるように、放射源２２はブリッジ１４に連結され、放射源２２に接続されたパワー・ジェネレータ２３を有する。
【００１０】
図１と２の両方を参照すると、インプリント・ヘッド１８に接続されているのが上に成形型２８を有する型板２６である。成形型２８は間隔を置かれた複数の凹部２８ａと凸部２８ｂによって規定される複数の特徴形状を有する。これら複数の特徴形状は移動ステージ２０上に位置決めされた基板３１へと転写されることになる原型のパターンである。基板３１はベア・ウェハ、あるいは上に１層もしくは複数の層を配置されたウェハである。そのために、インプリント・ヘッド１８はＺ軸に沿って移動し、かつ成形型２８と基板３１との間の距離「ｄ」を変えるように構成されている。この様式で、成形型２８上の特徴形状は、以下でさらに充分に検討されるが、基板３１の成形される領域にインプリントされる。放射源２２は成形型２８が放射源２２と基板３１との間に位置付けられるように配置されている。結果として、成形型２８は放射源２２にからの放射に対して実質的に透明な材料から作製される。
【００１１】
図２と３の両方を参照すると、インプリンティング層３４のような成形される領域は実質的に平面の輪郭である基板３２の一部の上に置かれる。本願明細書にその全文が参照で組み入れられるＣｈｏｕの米国特許第５，７７２，９０５号に開示されている熱エンボス加工法、あるいはＣｈｏｕらによって「Ｕｌｔｒａｆａｓｔ ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｍｐｒｉｎｔ ｏｆ Ｎｏｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ」，Ｎａｔｕｒｅ，Ｃｏｌ．４１７，ｐｐ．８３５〜８３７，Ｊｕｎｅ ２００２に述べられたタイプのレーザ補助式直接インプリンティング（ＬＡＤＩ）法といった成形される材料を作るためのいずれかの知られている技法を使用して成形される領域が形成されることは理解されるはずである。しかしながら本発明の実施形態では、成形される領域は、下記でさらに充分に検討されるが、基板３１上に材料３６ａの間隔を置かれた複数の個別の液滴３６として堆積させられるインプリンティング層３４で構成される。インプリンティング層３４は、原型のパターンを記録するために選択的に重合させられ、かつ架橋させられることで記録されたパターンを形成することが可能な材料３６ａから構成される。材料３６ａは、点３６ｂで架橋させられ、架橋ポリマー材料を形成するように図４に示されている。
【００１２】
図２、３、５を参照すると、インプリンティング層３４に記録されるパターンは、ある程度、成形型２８との機械的接触によって作り出される。そのために、インプリンティング層３４を成形型２８に機械的に接触させるためにインプリント・ヘッド１８が距離「ｄ」を小さくし、液滴３６を広げ、表面３２全体にわたる材料３６ａの切れ目のない構成でインプリンティング層３４を形成させる。一実施形態では、インプリンティング層３４の部分３４ａが凹部２８ａの中に進入して満たすように距離「ｄ」が小さくされる。
【００１３】
凹部２８ａの充填を容易にするために材料３６ａは、材料３６ａの切れ目のない構成で表面３２を覆い、凹部２８ａを完全に満たすために必要不可欠な特性を与えられる。本実施形態では、凸部２８ｂに重なるインプリンティング層３４の部分３４ｂは、望ましく、普通は最小の距離である「ｄ」が達成された後に、残り厚さｔ1を備えた部分３４ａと厚さｔ2を備えた部分３４ｂを残す。厚さ「ｔ1」と「ｔ2」は用途に応じて決まるどのような所望の厚さであることも可能である。通常、図５にさらに明確に示されるが、ｔ1は部分３４ａの幅ｕの２倍よりも大きくならないように、すなわちｔ1≦２ｕとなるように選択される。
【００１４】
図２、３、４を参照すると、望ましい距離「ｄ」が達成された後に放射源２２が化学線を放射し、材料３６ａを重合させ、架橋させてポリマー材料３６ｃを形成し、その大部分が架橋させられる。結果として、材料３６ａは固体である材料３６ｃへと変化し、図５に示されるインプリンティング層１３４を形成する。特に、材料３６ｃは成形型２８の表面２８ｃの形状に適合する形状でインプリンティング層１３４の側３４ｃを形成するように固化させられ、インプリンティング層１３４が凹部３０を有する。図４に示された材料３６ｃで構成されるようにインプリンティング層１３４が変換させられるとその後、図２に示されたインプリント・ヘッド１８は距離「ｄ」を増すように移動させられ、それにより、成形型２８とインプリンティング層１３４が間隔を開けられる。
【００１５】
図５を参照すると、基板３１のパターン化を完了させるために追加の処理を使用する。例えば、インプリンティング層１３４のパターンを基板３１へ転写するために基板３１とインプリンティング層１３４がエッチングされ、それにより、パターン化された表面（図示せず）を与える。エッチングを容易にするために、インプリンティング層１３４が形成される材料を、基板３１に関する相対的なエッチング速度を所望通りにするように変えることができる。
【００１６】
そのために、インプリンティング層１３４に、その上に選択的に配置されるフォトレジスト材料（図示せず）に対してエッチング格差を与えることが可能である。インプリンティング層１３４をさらにパターン化するためにフォトレジスト材料（図示せず）が、知られている技術を使用して設けられてもよい。望ましいエッチング速度と、基板３１やインプリンティング層１３４を形成する下地の構成物質に応じて、いずれのエッチング方法を使用してもよい。一例となるエッチング方法はプラズマ・エッチング、反応性イオン・エッチング、化学的湿式エッチングなどである。
【００１７】
図１と２の両方を参照すると、一例の放射源２２は紫外放射を放射させるが、どのような知られている放射源を使用することも可能である。インプリンティング層３４の材料の重合を開始するために使用される放射の選択は当業者に知られており、通常では所望の特定の用途に応じて決まる。さらに、成形型２８の複数の特徴形状は凸部２８ｂに平行の方向に沿って延びる凹部２８ａとして示され、狭間胸壁の形状を備えた成形型２８の断面を与えている。しかしながら、凹部２８ａと凸部２８ｂは集積回路を作るために必要とされる事実上どのような外観に対応することも可能であり、１０分の数ナノメートルの小ささであることが可能である。
【００１８】
図１、２、５を参照すると、本パターニング技術によって作られるパターンは３０：１の大きさのアスペクト比を有する特徴形状を与えるように基板３１へ転写せることが可能である。そのために、成形型２８の一実施形態は１：１から１０：１の範囲でアスペクト比を決める凹部２８ａを有する。特に、凸部２８ｂが約１０ｎｍから約５０００μｍの範囲の幅Ｗ1を有し、凹部２８ａが約１０ｎｍから約５０００μｍの範囲の幅Ｗ2を有する。結果として、成形型２８および／または型板２６は、限定はされないが溶融石英、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウ珪酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、強化サファイヤなどのような様々な従来式の材料から形成されることが可能である。
【００１９】
図１、２、３を参照すると、材料３６ａの特性は使用される独特の堆積方法の観点で見ると基板３１を効率的にパターン化するために重要である。上述のように、材料３６ａは複数の個別で間隔を置かれた液滴３６として基板３１上に堆積させられる。液滴３６の合わせた体積は、インプリンティング層３４が形成されることになる表面３２の領域にわたって材料３６ａが適切に配分されるようにされる。結果として、インプリンティング層３４は広げられて一斉にパターン化され、引き続いてそのパターンが紫外放射のような放射への曝露によってインプリンティング層３４へと整えられる。堆積過程の結果として、厚さｔ1すべてが実質的に一様となり、かつ厚さｔ2すべてが実質的に一様となるように材料３６ａの迅速かつ均等な広がりを容易にする或る一定の特性を材料３６ａが有することが望ましい。望ましい特性は、例えば０．５から５センチポイズ（ｃｐｓ）の範囲の低い粘度や、基板３１および／または成形型２８の表面を濡らし、かつ重合の後に続いて起こる凹みまたは穴の形成を回避する能力を有することを含む。これらの特性が満たされると、図５に示される部分３４ｂのような薄い領域で凹みまたは穴の形成を回避しながら、インプリンティング層３４を充分に薄くすることが可能である。
【００２０】
前述の特性を与えるための材料３６ａを形成する構成成分は異なっていてもよい。これは、いくつかの異なる材料から基板３１が形成されることから結果として生じる。結果として、表面３２の化学組成は基板３１が形成される材料に応じて変わる。例えば、基板３１はシリコン、プラスティック、砒化ガリウム、テルル化水銀、さらにそれらの複合材料で形成させることが可能である。付け加えると、基板３１は部分３４ｂに１層または複数の層、例えば誘電体層、金属層、半導体層、平坦化層などを含むことが可能である。
【００２１】
図１、２、３を参照すると、材料３６ａに関して一例の組成は以下の通りである。
組成１：アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン
一例の組成では、アクリル酸イソボルニルは組成のうちの約５５％を有し、アクリル酸−ｎ−ヘキシルは約２７％を有し、エチレングリコール二アクリル酸エステルは約１５％を有し、開始剤２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンは約３％を有する。開始剤はＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標）１１７３という商標名の下にＴａｒｒｙｔｏｗｎ，Ｎｅｗ ＹｏｒｋのＣＩＢＡ（登録商標）によって販売されている。上記で特定された組成は組成の稼動寿命を増すための化学技術でよく知られている安定剤もやはり含む。適切なリリース特性を与えるために、組成１は通常では、疎水性かつ／または低い表面エネルギーの成形型表面、すなわちプライオリ・リリース層を有するように処理された型板と共に使用される。
【００２２】
成形型２８とインプリンティング層３４のリリース特性を向上させるため、およびインプリンティング層３４が成形型２８に接着しないことを確実化するために、材料３６ａが形成される組成は、組成１の表面張力を下げる添加剤を含むことが可能である。そのために、材料３６ａは添加剤として界面活性剤を含むことが可能である。本発明の目的に関すると、界面活性剤はその１つの尾部が疎水性であるいずれかの分子として定義される。界面活性剤はフッ素含有物である、すなわちフッ素鎖を含むか、または界面活性剤の分子構造内にどのようなフッ素も含まないかのどちらでもよい。一例の界面活性剤はＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００という商標名の下でＤＵＰＯＮＴ（商標）から入手可能であり、それはＲ1Ｒ2の一般構造を有し、ここでＲ1＝Ｆ（ＣＦ2ＣＦ2）yであり、ｙは１から７を含めた範囲にあり、Ｒ2＝ＣＨ2ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）xＨでありｘは０から１５を含めた範囲にある。これは材料３６ａに以下の組成を与える。
組成２：アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、ＲｆＣＨ2ＣＨ2Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）xＨ
ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００添加剤は上記で組成１に関して検討されたような残りの成分の相対量を伴なって組成の１％未満を有する。しかしながら、ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００のパーセンテージが１％よりも大きいくてもよい。
【００２３】
組成２によって与えられる利点は成形型２８上に配置されるプライオリ・リリース層、すなわち別個の疎水性および／または低表面エネルギーのリリース層の必要性をなくすことである。特に、図４に示される材料３６ｃがそこに記録されるパターンを歪めるのに充分な力を伴なって成形型２８に接着することがないように組成２は望ましいリリース特性を成形型２８とインプリンティング層３４に与える。ＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００は図３に示される材料３６ａの第１の領域に濃縮されると考えられる。重合可能な化合物は材料３６ａの第２の領域に濃縮される。
【００２４】
図６を参照すると、液滴３６は重合可能な化合物が濃縮される領域１３７と比較して、領域１３６ではＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００添加剤のより高い濃度を有する。スピン・オン技術が使用され、この添加剤は図７に示される領域２３６で濃縮され、重合可能な化合物が領域２３７で濃縮される。
【００２５】
図３、４、８を参照すると、関係する堆積方法とは無関係に、材料３６ａとの接触と化学線への曝露で、材料３６ａは材料３６ｃへと変換され、第１の界面１３６ａが領域１３６と成形型２８との間に形成される。第２の界面１３７ａは領域１３６と１３７との間に形成される。領域１３６に付随する材料３６ｃの全部でなくとも、いくらかの部分で成形型２８に関して親和性を有し、それはその部分と領域１３７に付随する材料３６ｃとの間の引力よりも大きい。結果として、材料３６ｃからの成形型２８の分離で図５に示される部分３４ａ、３４ｂのうちの小区分または全部が領域１３７から分離し、それにより、成形型２８と材料３６ｃとの間の接着力に起因する材料３６ｃに記録されるパターンへの損傷を最小限にする。
【００２６】
特に、界面１３６ａはそれに付随する第１の界面エネルギー・ステップを決め、第２の界面１３７ａは第２の界面エネルギー・ステップを決める。第１の界面エネルギー・ステップは第２の界面エネルギー・ステップよりも大きい。第１の界面エネルギー・ステップは成形型２８の表面エネルギーと領域１３６の材料３６ｃの表面張力の差異によって決まる。第２の界面の表面エネルギーは領域１３７に付随する材料３６ｃに関して領域１３６に付随する材料３６ｃの接着によって決められる。この一例では、組成２は２０〜３５ミリニュートン／メートルの範囲の表面張力を領域１３６に与え、１ミリジュール／ｃｍ2＝１ミリニュートン／メートルである。結果として、界面１３６ａでの界面の表面エネルギー・ステップは界面１３７での界面エネルギー・ステップに打ち勝つために充分に大きい。
【００２７】
図２を参照すると、成形型２８を濡らし、それにより、液滴３６を広げるために必要とされる時間が削減されるという付加的な利点が組成２によって提供される。特に、成形型２８上にプライオリ・リリース層を有する必要性を無効化することによって成形型２８の表面に、高い表面エネルギー、例えば６０から２５０ミリニュートン／メートルを与えてもよい。接触角法によって決まる組成２に関する成形型２８の表面の濡れ性は１０度以下の範囲にある。これは成形型２８上のパターンの特徴形状を充填するために必要とされる時間を最小にする。さらに、接触角法によって決められるＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００添加剤は組成２に７５から９０度の範囲の濡れ性を与え、それにより、成形型２８の濡れ性を増大させ、それにより、液滴３６を広げるために必要とされる時間をさらに削減する。もちろん、リリース特性をさらに向上させるために組成２が先行技術で知られているそれらのようなプライオリ・リリース層と共に使用されることは可能である。
【００２８】
成形型２８のリリース特性を向上させる他の方式は、成形型２８上に残るであろう成形型の表面エネルギーを下げるための添加剤を含む調整用混合物に成形型２８のパターンを晒すことによってこれを調節する工程を含む。一例の添加剤は界面活性剤である。
【００２９】
特定の一例では、約０．１％またはそれよりも多いＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００を含み、残りはイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を含む混合液に成形型２８が曝露された。パターンの曝露は、パターンを調整用混合液の容積中に浸す方法、調整用混合液を染み込ませた布でパターンを拭く方法、および調整用混合液の噴流を表面に吹き付ける方法を含めた知られている事実上いずれの方式でも達成させることができる。その後、調整用混合液中のＩＰＡは成形型２８を使用する前に蒸発する。この方式で、ＩＰＡは添加剤を残し、パターンから望ましくない不純物を取り除き、それにより、パターンの表面を調整することを容易にする。組成２によって与えられるリリース特性を向上させるために調整用混合液が組成２と共に使用されてもよい。調整用混合液中の添加剤は組成２の中の添加剤と同じでも異なってもよい。場合によっては、調整用混合液は組成１、あるいはインプリント・リソグラフィや、熱エンボス加工とレーザ補助によるインプリント処理のような他のインプリント処理に適したいずれかの他の重合可能な材料と共に使用されることが可能である。
【００３０】
成形型２８のパターンを調整するための他の技術はパターンの下塗りを使用する。パターンの下塗りは、成形される領域で初期のパターンに対して相補的なパターンを正確に複製するために充分な回数で成形される領域をパターンと選択的に接触させることによって達成される。特に、図３に示されるインプリント材料３６ａに繰り返し可能に接触させることによって、形成される相補的なパターンは各々の連続したインプリント共に向上することが見出された。充分な回数のインプリントの後、成形型２８のパターンの正確に相補的な複製が形成される。パターン下塗り技術は前述の調整用混合物と組成１または組成２のどちらかとの組み合わせるか、または組成２単独、すなわち調整用混合物を使用しない組成２との組み合わせで使用されることが可能である。パターンの正確な相補的複製が生じる前に作り出されることを必要とされるインプリントの回数は組成２の中の添加剤の量に反比例する。特に、組成２の中の添加剤の量を増加させることによって、パターンの正確な相補的複製が生じる前に多数回のインプリントが必要とされると考えられる。
【００３１】
図２、９を参照すると、動作中に、インプリントの下塗り工程は、工程３００で下塗り基板を形成し、第１の基板上に成形される材料を設ける工程を含む。工程３０２で、成形型２８が下塗り基板上の成形される材料内に成形型２８のパターンを正確に複製するために充分な回数で成形される領域に接触する。１つの一例では、成形型２８は成形される材料の第１の部分と接触して配置される。その後、第１の部分が重合させられ、成形型２８がそこから間隔を開けられる。その後、成形型２８は成形される材料の第２の部分と接触して配置される。第２の部分は第１の部分から間隔を開けられる。第２の部分に関連する成形される材料が重合され、成形型２８上のパターンに相補的である正確なパターンが成形される材料に記録されるまで処理が繰り返される。このようにして、下塗りされた成形型が生成される。工程３０４では、下塗りされた成形型は処理基板と称される第２の基板上の成形される材料と接触して配置される。その後その中にパターンが、よく知られているインプリント・リソグラフィ技術を使用して成形される材料を重合させることによって記録される。この方式で、処理基板のパターニングを完了させるために下塗りされた成形型を使用することが可能である。
【００３２】
上述された本発明の実施形態は一例である。上記で引用された開示に対して多くの変形例および改造例が為されることが可能であるが、本発明の範囲内に留まる。したがって、本発明の範囲は上記の説明に関連して決定されるわけではなく、添付の特許請求項ならびに同等事項の全範囲に関連して決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によるリソグラフィ・システムを示す透視図である。
【図２】図１に示されたリソグラフィ・システムの単純化された立面図である。
【図３】図２に示されたインプリンティング層が重合および架橋させられる前に含まれる材料の単純化した描写を示す図である。
【図４】図３に示された材料が放射に晒された後に変換される架橋させられたポリマー材料の単純化した描写を示す図である。
【図５】図１に示されたインプリンティング層から、インプリンティング層のパターニングの後に間隔を開けられた成形型の単純化した立面図である。
【図６】本発明による、基板上に配置されたインプリント材料の単純化した立面図である。
【図７】代替選択肢の実施形態による、基板上に配置されたインプリント材料の単純化した立面図である。
【図８】図６に示されたインプリント材料の、成形型と接触した後の単純化した立面図である。
【図９】本発明の代替選択肢の実施形態によるパターンの下塗り工程を示すフロー図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とパターン化領域を表面に有する成形型との間の接着力を下げる方法であって、
成形される材料を前記基板上に形成する工程と、
前記成形される材料を前記表面と接触させる工程と、
第１と第２の部分を有する前記成形される層から、調整された層を形成する工程とを含み、前記第１の部分が固化させられ、前記第２の部分が前記表面に関する第１の親和性と前記第１の部分に関する第２の親和性を有し、その際、前記第１の親和性が前記第２の親和性よりも大きい方法。
【請求項２】
前記成形される材料を形成する工程が、前記表面が前記成形される材料と接触している間に前記調整された層を形成する工程をさらに含み、さらに、前記第２の部分のサブセットを前記成形される材料と接触させ続けながら前記調整された層から前記表面を分離させ、それにより、前記サブセットが前記第１の部分から間隔を置くことになる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成形される材料に接触する前に前記表面を疎水性に調整する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記成形される材料に接触する前に、界面活性剤を有する調整用薬剤に前記表面を曝露する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記表面を曝露する工程が、前記調整用薬剤をイソプロピルアルコールとＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００で定式化する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記成形される材料を形成する工程が、重合可能な化合物と界面活性剤を含む化合物を堆積させる工程をさらに含み、前記成形される材料を接触させる工程が、前記表面と前記組成との間に界面を形成する工程をさらに含み、前記界面の大部分が前記界面活性剤を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記成形される材料を形成する工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2を含む組成を堆積させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記成形される材料を形成する工程が、成形される組成の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記成形される材料を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記成形される材料の中に前記パターン化領域の形状に相補的なパターンを正確に複製するために充分な回数で前記成形される組成を連続して接触させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板上の成形される材料と初期パターンを有する成形型との間の接着力を下げる方法であって、
前記基板上に重合可能な化合物と添加剤を有する成形される組成を堆積させることによって前記基板上に成形される材料を形成する工程であって、前記添加剤が前記成形される組成の第１の領域に濃縮され、前記重合可能な化合物が前記成形される組成の第２の領域に濃縮される工程と、
前記第１の領域を、前記第２の領域と、成形型と前記第１の領域との間の第１の界面エネルギー・ステップを決める前記成形型との間に位置決めして、前記成形される材料を前記成形型と接触させる工程と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間の第２の界面エネルギー・ステップを決め、前記第１の界面エネルギー・ステップが前記第２の界面エネルギー・ステップよりも大きい状態で前記重合可能な化合物を固化させる工程とを含む方法。
【請求項１２】
前記成形型を疎水性に調整する工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記成形型をイソプロピルアルコールと界面活性剤の混合液に晒すことによって前記成形型を調整する工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記成形される材料を形成する工程が、成形される組成の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記成形される材料を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記成形される組成の中に前記初期パターンに相補的な記録されたパターンを正確に複製するために充分な回数で前記成形される組成を連続して接触させる工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記成形される材料を形成する工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2から前記成形される材料を形成する工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
基板上の成形される領域と、中に形成された初期パターンを有する成形型との間の接着力を下げる方法であって、
前記基板上に前記成形される領域を形成する工程と、
前記初期パターンに相補的な記録されたパターンを正確に複製するために、前記成形される領域の追加の部分に、前記成形される領域の異なった部分の充分な数を連続して接触させ、固化させる工程とを含む方法。
【請求項１９】
前記初期パターンをイソプロピルアルコールと界面活性剤の混合液に晒すことによって前記成形型を調整する工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記成形される領域を形成する工程が、重合可能な化合物と界面活性剤を有する組成を堆積させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記組成を堆積させる工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2を含む前記界面活性剤を含む前記重合可能な化合物で前記組成を形成する工程をさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記成形される領域を形成する工程が前記重合可能な化合物と前記界面活性剤を有する前記組成を堆積させる工程をさらに含み、前記界面活性剤が前記組成の第１の領域に濃縮され、前記重合可能な化合物が前記組成の第２の領域に濃縮され、前記第１の領域が前記第２の領域と前記成形型との間に配置される請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記成形される領域を形成する工程が、成形される組成の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記成形される領域を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
初期パターンを含む表面を有する成形型を使用して処理基板上に記録されたパターンを形成するための方法であって、
下塗り基板上に成形される材料を形成する工程と、
前記下塗り基板上の前記成形される材料に前記記録されたパターンを正確に複製するために、前記成形される材料の異なった部分の充分な数を前記成形型と連続して接触させ、かつ固化させることによって下塗りされた成形型を作る工程と、
前記初期パターンに相補的な転写されたパターンを形成するために前記処理基板上の成形される材料を前記下塗りされた成形型と接触させる工程とを含む方法。
【請求項２６】
前記成形される材料を形成する工程が、重合可能な化合物と界面活性剤を有する組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記成形される材料を形成する工程が、重合可能な化合物と添加剤を有する組成を堆積させる工程をさらに含み、前記添加剤が前記組成の第１の領域に濃縮され、前記重合可能な化合物が前記組成の第２の領域に濃縮される請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記成形される材料を形成する工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2を含む組成を堆積させる工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記成形される材料を形成する工程が、成形される材料の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記成形される材料を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される材料を堆積させる工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項１】
基板とパターン化領域を表面に有する成形型との間の接着力を下げる方法であって、
成形される材料を前記基板上に形成する工程と、
前記成形される材料を前記表面と接触させる工程と、
第１と第２の部分を有する前記成形される層から、調整された層を形成する工程とを含み、前記第１の部分が固化させられ、前記第２の部分が前記表面に関する第１の親和性と前記第１の部分に関する第２の親和性を有し、その際、前記第１の親和性が前記第２の親和性よりも大きい方法。
【請求項２】
前記成形される材料を形成する工程が、前記表面が前記成形される材料と接触している間に前記調整された層を形成する工程をさらに含み、さらに、前記第２の部分のサブセットを前記成形される材料と接触させ続けながら前記調整された層から前記表面を分離させ、それにより、前記サブセットが前記第１の部分から間隔を置くことになる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成形される材料に接触する前に前記表面を疎水性に調整する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記成形される材料に接触する前に、界面活性剤を有する調整用薬剤に前記表面を曝露する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記表面を曝露する工程が、前記調整用薬剤をイソプロピルアルコールとＺＯＮＹＬ（登録商標）ＦＳＯ−１００で定式化する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記成形される材料を形成する工程が、重合可能な化合物と界面活性剤を含む化合物を堆積させる工程をさらに含み、前記成形される材料を接触させる工程が、前記表面と前記組成との間に界面を形成する工程をさらに含み、前記界面の大部分が前記界面活性剤を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記成形される材料を形成する工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2を含む組成を堆積させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記成形される材料を形成する工程が、成形される組成の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記成形される材料を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記成形される材料の中に前記パターン化領域の形状に相補的なパターンを正確に複製するために充分な回数で前記成形される組成を連続して接触させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基板上の成形される材料と初期パターンを有する成形型との間の接着力を下げる方法であって、
前記基板上に重合可能な化合物と添加剤を有する成形される組成を堆積させることによって前記基板上に成形される材料を形成する工程であって、前記添加剤が前記成形される組成の第１の領域に濃縮され、前記重合可能な化合物が前記成形される組成の第２の領域に濃縮される工程と、
前記第１の領域を、前記第２の領域と、成形型と前記第１の領域との間の第１の界面エネルギー・ステップを決める前記成形型との間に位置決めして、前記成形される材料を前記成形型と接触させる工程と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間の第２の界面エネルギー・ステップを決め、前記第１の界面エネルギー・ステップが前記第２の界面エネルギー・ステップよりも大きい状態で前記重合可能な化合物を固化させる工程とを含む方法。
【請求項１２】
前記成形型を疎水性に調整する工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記成形型をイソプロピルアルコールと界面活性剤の混合液に晒すことによって前記成形型を調整する工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記成形される材料を形成する工程が、成形される組成の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記成形される材料を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記成形される組成の中に前記初期パターンに相補的な記録されたパターンを正確に複製するために充分な回数で前記成形される組成を連続して接触させる工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記成形される材料を形成する工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2から前記成形される材料を形成する工程をさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
基板上の成形される領域と、中に形成された初期パターンを有する成形型との間の接着力を下げる方法であって、
前記基板上に前記成形される領域を形成する工程と、
前記初期パターンに相補的な記録されたパターンを正確に複製するために、前記成形される領域の追加の部分に、前記成形される領域の異なった部分の充分な数を連続して接触させ、固化させる工程とを含む方法。
【請求項１９】
前記初期パターンをイソプロピルアルコールと界面活性剤の混合液に晒すことによって前記成形型を調整する工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記成形される領域を形成する工程が、重合可能な化合物と界面活性剤を有する組成を堆積させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記組成を堆積させる工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2を含む前記界面活性剤を含む前記重合可能な化合物で前記組成を形成する工程をさらに含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記成形される領域を形成する工程が前記重合可能な化合物と前記界面活性剤を有する前記組成を堆積させる工程をさらに含み、前記界面活性剤が前記組成の第１の領域に濃縮され、前記重合可能な化合物が前記組成の第２の領域に濃縮され、前記第１の領域が前記第２の領域と前記成形型との間に配置される請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記成形される領域を形成する工程が、成形される組成の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記成形される領域を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
初期パターンを含む表面を有する成形型を使用して処理基板上に記録されたパターンを形成するための方法であって、
下塗り基板上に成形される材料を形成する工程と、
前記下塗り基板上の前記成形される材料に前記記録されたパターンを正確に複製するために、前記成形される材料の異なった部分の充分な数を前記成形型と連続して接触させ、かつ固化させることによって下塗りされた成形型を作る工程と、
前記初期パターンに相補的な転写されたパターンを形成するために前記処理基板上の成形される材料を前記下塗りされた成形型と接触させる工程とを含む方法。
【請求項２６】
前記成形される材料を形成する工程が、重合可能な化合物と界面活性剤を有する組成を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記成形される材料を形成する工程が、重合可能な化合物と添加剤を有する組成を堆積させる工程をさらに含み、前記添加剤が前記組成の第１の領域に濃縮され、前記重合可能な化合物が前記組成の第２の領域に濃縮される請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記成形される材料を形成する工程が、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸−ｎ−ヘキシル、エチレングリコール二アクリル酸エステル、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、およびＲ1Ｒ2を含む組成を堆積させる工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記成形される材料を形成する工程が、成形される材料の複数の液滴を前記基板上に堆積させる工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記成形される材料を形成する工程が、スピン・コーティング技術を使用して前記成形される材料を堆積させる工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００６−５２８０８８（Ｐ２００６−５２８０８８Ａ）
【公表日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７２５４（Ｐ２００６−５１７２５４）
【出願日】平成１６年６月１０日（２００４．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１８８５７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０００５５２
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【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)
【出願人】（５０００３９４６３）ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム (115)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１０日（２００４．６．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１８８５７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０００５５２
【国際公開日】平成１７年１月６日（２００５．１．６）
【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)
【出願人】（５０００３９４６３）ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム (115)
【Ｆターム（参考）】
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