JP2009517882A - 固化したインプリンティング材料からモールドを分離する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、モールド（１３６）を含むテンプレート（２１４）内に変形を形成することを含む、固化したインプリンティング材料からモールドを分離する方法を提供する。変形（Ｐ２）は、固化したインプリンティング材料とモールドの間の接着力よりも大きな戻り力を生み出すのに十分なものである。例えば変形は、ポンプ・システム（５４６）によって、モールドと、モールドとは反対側のテンプレートの側面との間に生み出される圧力差から生じ得る。このようにして、歪みが、上に固化したインプリンティング材料が配設された基板に接触するのに十分な大きさの、テンプレート内の起伏になることができる。

Description

発明の分野は一般に、構造のナノ・ファブリケーションに関する。より詳細には、本発明は、インプリント・リソグラフィ・プロセスで使用されるコンタクト・インプリンティングを改善する方法を対象とする。

ナノ・スケール・ファブリケーションは、例えば１ナノメートル以上の程度のフィーチャを有する、非常に小さな構造を製作するものである。ナノ・スケール・ファブリケーションで使用するのに有望なプロセスは、インプリント・リソグラフィとして知られる。例示的なインプリント・リソグラフィ・プロセスが、本発明の譲受人にその全てが譲渡された、米国特許出願１０／２６４９６０として出願された、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａ Ｍｏｌｄ ｔｏ Ａｒｒａｎｇｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｒｅｐｌｉｃａｔｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｈａｖｉｎｇ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ」という名称の米国公開特許出願２００４／００６５９７６、米国特許出願１０／２６４９２６として出願された、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ ａ Ｌａｙｅｒ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ」という名称の米国公開特許出願２００４−００６５２５２、および「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａ Ｍｏｌｄ ｔｏ Ａｒｒａｎｇｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｒｅｐｌｉｃａｔｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｈａｖｉｎｇ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ」という名称の米国特許第６９３６１９４号など、多数の公報に詳細に記載されている。

図１を参照すると、インプリント・リソグラフィの背景にある基本的な概念は、基板上にとりわけエッチング・マスクとして機能することができるレリーフ・パターンを、レリーフ・パターンに対応するパターンが基板内に形成され得るように形成することである。レリーフ・パターンの形成に使用されるシステム１０が、基板１２を支持するステージ１１とテンプレート１４とを含み、そのテンプレート１４はパターン形成面１８を有する。パターン形成面１８は、実質的に平滑および／または平坦であっても、パターン形成されてその中に１つまたは複数の凹部が形成されるようにされてもよい。テンプレート１４は、それの移動のためにインプリント・ヘッド２０に結合される。流体供給システム２２が、基板１２に選択的に流体を通じさせ得る状態に置かれ、それによって重合可能材料２４を基板１２上に付着させるように結合される。エネルギー２８の供給源２６が、エネルギー２８を経路３０に沿って向けるように結合される。インプリント・ヘッド２０およびステージ１１は、モールド１６および基板１２を重なり合うようにして経路３０内に配設するように構成される。インプリント・ヘッド２０、ステージ１１のいずれか、またはその両方が、モールド１６と基板１２との間の距離を変化させて、重合可能材料２４で充填する所望の容積がそれらの間に画定されるようにする。基板１２とステージ１１との相対位置が、標準的なチャッキング技法を使用して維持される。ステージ１１は、例えば、真空供給源（図示せず）に結合されたピン・チャック（図示せず）などの真空チャックを含む。

一般には、重合可能材料２４は、モールド１６と基板１２の間に所望の容積が画定される前に、基板１２上に配設される。しかし、重合可能材料２４は、所望の容積が得られた後で、その容積を充填することもできる。所望の容積が重合可能材料２４で充填された後、供給源２６がエネルギー２８を発生させ、それにより、基板表面２５およびモールド表面１８の形状がもたらされる。このプロセスの制御はプロセッサ３２によって調節され、そのプロセッサ３２は、ステージ１１、インプリント・ヘッド２０、流体供給システム２２、および、供給源２６とデータ通信する。

重合可能材料２４におけるパターンの正確な形成に伴う重要な特性は、重合可能材料２４に形成されるフィーチャの寸法を、確実に制御することである。そうでないと、基板にエッチングされるフィーチャにおける歪みが生じてしまう恐れがある。

したがって、コンタクト・リソグラフィ・プロセスで使用されるインプリンティング の方法を改善する必要がある。

本発明は、固化したインプリンティング材料からモールドを分離する方法であって、モールドの含まれるテンプレート内に変形を生成させることを含む方法を提供する。この変形は、固化したインプリンティング材料とモールドとの間の接着力よりも大きな戻り力を生み出すのに十分なものである。例えば変形は、モールドと、モールドとは反対側のテンプレート側面との間の圧力差から生じさせ得る。このようにして、歪みは、テンプレートにおける起伏であって、固化したインプリンティング材料の配設される基板に接触するのに十分な大きさの起伏とすることができる。上記および他の実施形態が、本明細書に記載される。

図１および２を参照すると、本発明によるモールド３６をシステム１０で使用することができ、モールド３６は、実質的に平滑または平坦な（図示しない）形状（すなわちプロファイル）を有する表面を画定することができる。あるいは、モールド３６は、複数の離隔された凹部３８および凸部４０によって画定されるフィーチャを含んでもよい。複数のフィーチャが、基板４２内に転写すべき元パターン（すなわちオリジナル・パターン）を画定する。基板４２は、ベア・ウエハ又は、１層ないし複数の層を上層として有するウエハから構成することができる。このために、モールド３６と基板４２の間の距離「ｄ」が低減される。このようにして、モールド３６上のフィーチャを、実質的に平坦な形状を呈する表面４４の一部分上に付着させた、重合可能材料２４などのインプリンティング材料にインプリントすることができる。基板４２は、ベア・シリコン・ウエハ４８のままか又は、下塗層４５として示す、自然酸化物層若しくは１層〜複数の層を含んでいてもよい。本例では、基板４２が、下塗層４５を含むものとして説明される。下塗層４５および重合可能材料２４を形成することのできる例示的組成が、２００５年７月２２日出願の、ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ ＦＯＲ ＡＤＨＥＲＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＴＯＧＥＴＨＥＲという名称の、Ｆｒａｎｋ Ｘｕが発明者として列挙された、本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／１８７４０６号で論じられている。

図２および図３を参照して、インプリンティング材料は、任意の既知の技法、例えばスピン・コーティング（回転塗布）、ディップ・コーティング（浸漬塗布）などを使用して付着させることができる。しかし、本例では、インプリンティング材料は、基板４２上に、複数の離隔された離散液滴４６として付着される。インプリンティング材料は、その中に元パターンが記録されるように選択的に重合および架橋し得る組成から成り、記録されたパターンを画定する。

具体的には、インプリンティング材料中に記録されるパターンは、モールド３６との相互作用によって、例えば電気的相互作用、磁気的相互作用、熱的相互作用、機械的相互作用などによって、部分的に生成される。本例では、モールド３６がインプリンティング材料と機械的接触をして液滴４６を広げ、それによって表面４４を覆うインプリンティング材料の連続層が生成され、この連続層が固化して形成物５０になる。形成物５０は、凸部５２および凹所領域３４を含む。形成物５０の高さ厚さｔ₁が、凸部５２によって画定される。凹所領域５４が、形成物５０の残留厚さｔ₂を画定する。一実施形態では、インプリンティング材料が凹部３８に侵入して、そこを充填するのを可能にするために、距離「ｄ」が低減される。凹部３８の充填を容易にするために、モールド３６と液滴４６の間の接触前に、モールド３６と液滴４６の間の雰囲気が、ヘリウムで飽和されるか、または完全に真空排気されるか、または部分的に真空排気されたヘリウム雰囲気とされる。

図２、図３および図４を参照して、本発明において対処する問題は、所望の距離ｄに達した後に、ｔ₁およびｔ₂の厚さを制御することに関する。具体的には、モールド３６のフィーチャの例示的寸法、例えば凸部４０の幅Ｗ₁、および凹部３８の幅Ｗ₂は、３０〜１００ナノメートルの範囲内であり得る。厚さｔ₁の高さは、４００ナノメートル〜１マイクロメートル±２０〜８０ナノメートルの範囲内であり得る。残留厚さｔ₂は、４００ナノメートル〜１マイクロメートル±２０〜８０ナノメートルの範囲内であり得る。それ故、最下面５５から測定した凸部５２の高さは、４０〜１４０ナノメートルの範囲内となる。その結果、表面４４が平坦でない形状を呈し、例えば丘部５６および谷部５７のような起伏がある。この起伏が、厚さｔ₁およびｔ₂の制御を困難にする。

図３、図４および図５を参照すると、厚さｔ₁を形成物１５０の面積全体にわたって実質的に等しくし、厚さｔ₂を形成物１５０の面積全体にわたって実質的に等しくなるようにすることが、起伏のために困難となっている。例えば、インプリンティング材料を固化させた後、形成物１５０が形成され、形成物１５０全体にわたる形成物１５０の領域内で、厚さｔ₁および厚さｔ₂が変化（不均一化）してしまう。例えば、領域５８内のフィーチャは、全高厚さｔ’₁±δｔ’₁、および残留厚さｔ’₂±δｔ’₂を有する（ここで、δｔ’₁およびδｔ’₂はそれぞれ、領域５８と重なり合った表面４４の湾曲に起因する、厚さｔ’₁およびｔ’₂の変化から生じる）。同様に、領域６０内のフィーチャは、高さ厚さｔ’’₁±δｔ’’₁、および残留厚さｔ’’₂±δｔ’’₂を有する（ここで、δｔ’’₁およびδｔ’’₂はそれぞれ、領域６０と重なり合った表面４４の湾曲に起因する、厚さｔ’’₁およびｔ’’₂の変化に対応する）。

図５、図６および図７を参照すると、残留厚さｔ’₂±δｔ’₂とｔ’’₂±δｔ’’₂との差がｔ’₁±δｔ’₁よりも大きければ、基板４２内に形成されるパターンに歪みが生じる。このことは、形成物１５０が、基板４２の領域６２および６４および６６を露出させるためにブレーク・スルー・エッチングを受けた後に見ることができる。領域６２、６４および６６のエッチングを開始したい場合、結果として、凹部６８、７０および７２と、基板４２がブレーク・スルー・エッチング中に露出されないことから生じる、パターン形成されない広い領域７４があることになる。これは望ましくない。基板４２の領域７４をパターン形成したい場合、形成物１５０のエッチングが、領域６０内のブレーク・スルーが生じるまで行われる。これにより、領域５８の実質的に全てのフィーチャが除去されてしまうことになる。その結果、基板４２の広い領域が、とりわけマスキング材料がないことにより、パターン形成されないままとなる。

図３、図４および図８を参照すると、起伏によってもたらされる問題を、なくすのではないにしても低減するために、モールド１３６を含むテンプレート１１４が、表面４４に合致する形状に形成される。このようにして、モールド１３６を、起伏の存在に応じて合致する形状にし、それによって、厚さｔ₁における変化、および厚さｔ₂における変化を、形成物５０の面積全体にわたって最小限に抑えることができる。この目的のために、テンプレート１１４は、石英ガラス（溶融シリカ）からなる比較的薄いシート（両側面１１５および１１６から測定して、厚み１１３が、最大１．５ミリメートルので、約０．７ミリメートルであるのが好ましい）から形成される。０．７ミリメートルの厚さの場合、テンプレート１１４の面積を約４２２５平方ミリメートルになるように構成することによって、可撓性が与えられる。モールド１３６の面積は、任意の所望の面積、例えば６２５平方ミリメートルから基板４２の面積に対する広がりをもつまでの面積とすることができる。

図８〜１２を参照すると、テンプレート１１４の合致形状性により、起伏があるにもかかわらず厚さｔ₁およびｔ₂の制御を達成することができるような機能性が、モールド１３６に与えられる。具体的には、モールド１３６が、インプリンティング材料に、形成物２５０が形成され得るように接触する。形成物２５０は、基板４２に載置され、また起伏の存在下で基板４２の表面４４の形状に整合する形状を有する、第１の表面２５２を有する。しかし、可撓性モールド１３６によって示される困難は、モールド１３６と液滴４６としての重合可能材料との間における毛管力の発生に由来する。モールド１３６が重合可能材料の第１の一部分（例えば領域１５８内の液滴４６）と接触するとすぐに、モールド１３６と重合可能材料の間の毛管力が発生する。しかし、重合可能材料の残りの部分（例えば領域１６０および１６１内の液滴）には、毛管力は実質的に発生しない。形成物２５０を形成するために、テンプレート１１４、したがってモールド１３６を変形させるように、流体圧力が側面１１５に印加され、その結果、モールド１３６が領域１６０および１６１内の液滴４６に接触する。

モールド１３６が可撓性である結果、厚さｔ₁およびｔ₂の制御が、厚さｔ₁が実質的に均一であると言われる指定の公差±δｔ₁以内にあるように達成される。同様に、厚さｔ₂が指定の公差±δｔ₂以内にある点で、厚さｔ₂は実質的に均一となる。この公差は、表面４４に合致形状のモールド１３６から生じる、フィーチャ内の歪みに起因する。しかし、δｔ₁およびδｔ₂が、２５ミリメートルの区域全体にわたって５ナノメール以下になるように維持することによって、モールド１３６の合致形状性から生じる歪みが許容可能になることが明らかになった。具体的には、形成物２５０のブレーク・スルー・エッチングの後、基板４２の全域にわたる領域１６２が露出される。その後、凹部１６４として示される、基板の表面全体のパターン形成を行うことができる。このようにして、基板４２全体をパターン形成し、それによって、パターン形成すべき基板４２の面積全体にわたってばらつくことのある厚さｔ₁ならびに厚さｔ₂に関連する問題を克服することができる。

図８および図１３を参照して、テンプレート１１４は、図では凸部が表面１１６と共に共通面Ｐ内にあるモールド１３６を有しているが、他のテンプレートを使用することができる。例えば、テンプレート２１４は、モールド２３６を具体化するメサ２３５を含むことができる。一般に、メサ２３５の高さｈは、表面２１６から凸部２４０の上面まで測定して、約１５マイクロメートルである。

図８および図１４を参照して、別の実施形態では、テンプレート３１４は、モールド３３６がエントレインメント溝（チャネル）３３７によって取り囲まれていることを除いて、テンプレート１１４と実質的に同一である。エントレインメント溝３３７は、側面３１６から、凹部３３８よりも深く延びる。別の実施形態では、図１５に示すテンプレート４１４は、モールド４３６の外側にある側面４１６の領域が凹部４３８と同一平面にあることを除いて、図８に示すテンプレート１１４と実質的に同一である。

図４、図１３および図１６を参照して、例示的操作中に、ステップ５００で、テンプレート２１４および基板４２を、互いに隣接して、例えば１ミリメートル以内に配置する。ステップ５０２で、基板４２に面する側面２１６としたがってモールド２３６と（何れも凸形状を有する）が弓形に曲がったテンプレートを画定するように、テンプレート２１４を弓形に曲げる。具体的には、モールド２３６の中立軸Ｎを、中央部分が中立軸Ｎから３５０〜４００マイクロメートル遠ざかり、それによって湾曲した形状を有するように弓形に曲げる。ステップ５０４で、弓形に曲がったテンプレートと基板４２の間の相対距離が狭められ、その結果、弓形に曲がったモールド２３６は、インプリンティング材料の１つまたは複数の液滴４６に接触して置かれ、その後、モールド２３６と基板４２の間におかれて圧縮を受けるインプリンティング材料の形状に、合致する形状になる。一般に、モールド２３６を、インプリンティング材料への接触前に、基板４２に対して中央に配置する。モールド２３６の中央部分２３３を、パターン形成される基板４２の面積に対して中央に配置する。本例では、基板４４の表面４４のほぼ全体がパターン形成される。パターン形成される基板４２の面積の寸法は、形成物２５０の厚さと、液滴４６としての重合可能材料の総量とによって決定される。その結果、モールド２３６の面積は、より広く、基板４２の面積以下とすることができる。一般に、モールド２３６の中央部分２３３が、この面積（図示せず）の中央に接触し、インプリンティング面積の残りの部分が後に、モールド２３６の非中央部分から接触を受ける。

ステップ５０６で、形成物１５０の面積の厚さｔ₁の間の変化、および形成物１５０の面積全体にわたる厚さｔ₂の間の変化、なくすのではないにしても減じるために、側面１１５に流体圧力を印加する。具体的には、側面１１５が、モールド２３６と基板４２の間のインプリンティング材料を圧縮するのに十分な大きさの流体圧力を、インプリンティング材料が圧縮され得ない状態まで受ける。この状態では、インプリンティング材料は、固体として振る舞う粘弾性特性を示す。さらに、粘弾性状態では、インプリンティング材料が表面４４に完全に合致し、その結果、モールド２３６に面するインプリンティング材料の側面が、表面４４と同じ形状を有する。モールド２３６は、粘弾性状態にあるインプリンティング材料よりもコンプライアント（柔軟）に作られ、したがってモールド２３６に面するインプリンティング材料の側面の形状に完全に合致する形状を呈する。ステップ５０８で、インプリンティング材料を光化学放射で露光して、それを固化させ、それによってインプリンティング材料が、モールド２３６、および、基板４２の表面４４の形状に合致する。ステップ５１０で、モールド２３６を、固化したインプリンティング材料から分離する。

図１２、図１７および図１８を参照すると、モールド２３６とは反対側の、テンプレート２１４の側面２１５にかける圧力の制御を容易にするために、チャック本体５２０が、テンプレート２１４を真空技法を使用して保持するようにされる。この目的のために、チャック本体５２０は、相互に対向する第１および第２の側面５２２および５２４を含む。側面または縁面５２６が、第１の側面５２０と第２の側面５２４との間に広がる。第１の側面５２２は、第１の凹部５３２、その凹部５３２から離隔された第２の凹部５３４を含み、第１および第２の離隔された支持領域５３６および５３８を画定する。第１の支持領域５３６が、第２の支持領域５３８、および、第１の凹部５３２と第２の凹部５３４を、取り囲む。第２の支持領域５３８が、第２の凹部５３４を取り囲む。第２の凹部５３４と重なり合ったチャック本体５２０の部分５４０が、上述の重合可能材料を固化させるのに使用される光化学線エネルギーの波長など、所定の波長を有するエネルギーに対して透過である。この目的のために、部分５４０は、広帯域紫外線エネルギーに対して透過な材料の薄い層、例えばガラスから形成される。しかし、部分５４０を形成する材料は、図１に示す供給源２６によって発生されるエネルギーの波長に応じて決められる。

図１７および図１８を再度参照すると、部分５４０が、第２の側面５２４から延びて、第２の凹部５３４に隣接して終端し、その部分５４０は、モールド２３６が部分５４０と重なり合うように、モールド２３６の面積と少なくとも同程度の大きさの面積とすべきである。チャック本体５２０内には、５４２および５４４として示す１つまたは複数の貫通路（スルーウェイ）が形成される。貫通路５４２などの貫通路の１つが、第１の凹部５３２を側面５２６と流体連通する状態に置く。貫通路５４２など、残りの貫通路が、第２の凹部５３２を側面５２６と流体連通する状態に置く。

貫通路５４２は、第２の側面５２４と第１の凹部５３２との間にも延びることができることを理解されたい。同様に、貫通路５４４は、第２の側面５２４と第２の凹部５３４との間に延びることができる。貫通路５４２および５４４により、それぞれ凹部５３２および５３４が、ポンプ・システム５４６などの圧力制御システムと流体連通する状態に置かれることが容易になるのが望ましい。

ポンプ・システム５４６は、凹部５３２および５３４に隣接の圧力を個別に制御するための、１つまたは複数のポンプを含むことができる。具体的には、テンプレート２３６は、チャック本体５２０に取り付けられると、第１の支持領域５３６および第２の支持領域５３８に載り、第１の凹部５３２および第２の凹部５３４を覆う。第１の凹部５３２と、それに重なるテンプレート２３６の一部分５４８とが、第１のチャンバ５５０を画定する。第２の凹部５３４と、それに重なるテンプレート２３６の一部分５５２とが、第２のチャンバ５５４を画定する。ポンプ・システム５４６が、第１のチャンバ５５０および第２のチャンバ５５４内の圧力を制御するように動作する。具体的には、第１のチャンバ５５０内の圧力が、チャック本体５２０に対するテンプレート２１４の位置を維持するように、そしてテンプレート２１４が、重力(→)ｇの下でチャック本体５２０から分離するのを、回避するのではないにしても低減するように確立される。（訳注: (→)ｇは、→が上に付されたｇの意である。）

第２のチャンバ５５４内の圧力は、インプリント中にテンプレート２１４により発生させられるパターン内の歪みを、テンプレート２１４の形状の変更によって低減するために、第１のチャンバ５４８内の圧力とは異ならせ得る。例えば、ポンプ・システム５４６は、上記で論じた理由から、チャンバ５５４内に正の圧力を印加することができる。ポンプ・システム５４６は、図１に示すプロセッサ３２の制御の下で作動される。

図１、図１７および図１９を参照して、テンプレート２１４のインプリント・ヘッド２０への結合は、チャック本体５２０を、方向付けシステム５５８に結合された屈曲部５５６に結合することによって、行われる。方向付けシステム５５８は、テンプレート２１４を運動させる。屈曲部５５６は、本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれる、２００５年６月１日出願の、「Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｎａｎｏ−Ｓｃａｌｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」という名称の米国特許出願第１１／１４２８３８号に開示および記載されている。方向付けシステム５５８は、本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込まれる、２００５年６月１日出願の、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｂｏｄｙ ｆｏｒ Ｎａｎｏ−Ｓｃａｌｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」という名称の米国特許出願１１／１４２８２５に開示されている。

図１９および図２０を参照すると、方向付けシステム５５８は、図では、外枠５６２に隣接して配設された内枠５６０、および以下により詳細に論じる屈曲リング５６４を有している。本体５２０が、屈曲部５５６を通じて方向付けシステム５５８に結合される。具体的には、本体５２０は、屈曲部５５６に結合される。屈曲部５５６への結合は、本体５２０の４つの隅部に位置し、それらの隅部に最も近い屈曲部５５６の４つの隅部に結合できるねじ部品（図示せず）などの任意の適切な手段を使用して、行われる。内枠５６０の表面５６８に最も近い屈曲部５５６の４つの隅部５６６が、表面５６８に、図示していない、ねじ部品など、任意の適切な手段を使用して行われる。

内枠５６０は、中央貫通路５７０を有し、外枠５６２は、中央貫通路５７０と重なる中央開口５７２を有する。屈曲リング５６４は、例えば円形または楕円形の環状形状を有し、内枠５６０および外枠５６２に結合され、中央貫通路５７０と中央開口５７２の両方の外側にある。具体的には、屈曲リング５６４は、内枠５６０に領域５７４、５７６および５７８のところで、また外枠５６２に領域５８０、５８２および５８４のところで、ねじ部品（図示せず）など、任意の適切な手段を使用して結合される。領域５８０は、領域５７４と５７６の間に位置され、それらから等距離のところに位置れる。領域５８２は、領域５７６と５８の間に位置され、それらから等距離のところに位置される。領域５８４は、領域５７４と５８の間に、それらから等距離のところに配置される。このようにして、屈曲リング５６４が、屈曲部５５６、本体５２０およびテンプレート２１４を取り囲み、内枠５６０を外枠５６２に固着する。

方向付けシステム５５８および屈曲部５５６の構成部品は、任意の適切な材料、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼などから形成できることを理解されたい。さらに、屈曲部５５６を方向付けシステム５５８に、任意の適切な手段を使用して結合することもできる。本例では、屈曲部５５６が表面４５に、４つの隅部５８６にあるねじ部品（図示せず）を使用して結合される。

図１７および図１９を参照すると、システム５５８は、テンプレート２１４の運動を制御するように、そしてテンプレート２１４を、ステージ１１上に位置した基板４２などの基準面に対して所望の空間的関係で配置するように構成されている。この目的のために、複数のアクチュエータ５８８、５９０および５９２が、方向付けシステム５５８の周りに離隔されるように、外枠５６２と内枠５６０の間に接続される。アクチュエータ５８８、５９０および５９２はそれぞれ、第１の端部５９４および第２の端部５９６を有する。第１の端部５９４は外枠５６２に面し、第２の端部５９６は、外枠５６２から離れた方に向く。

図１９と図２０を参照すると、アクチュエータ５８８、５９０および５９２が、３つの軸Ｚ₁、Ｚ₂およびＺ₃に沿った内枠５６０の並進運動を助けることによって、内枠５６０を外枠５６２に対して傾斜させる。方向付けシステム５５８は、軸Ｚ₁、Ｚ₂およびＺ₃の周りで約±１．２ｍｍの運動範囲を与えることができる。このようにして、アクチュエータ５８８、５９０および５９２により、内枠５６０が、屈曲部５５６にも、したがってテンプレート２１４および本体５２０にも、角運動を複数の軸Ｔ₁、Ｔ₂およびＴ₃のうち１つまたは複数の周りで付与する。具体的には、内枠５６０と外枠５６２の間の距離を軸Ｚ₂およびＺ₃に沿って低減させ、それらの間の距離を軸Ｚ₁に沿って増大させることによって、傾斜軸Ｔ₂の周りの角運動が第１の方向に発生する。

内枠５６０と外枠５６２の間の距離を、軸Ｚ₂およびＺ₃に沿って増大させ、それらの間の距離を軸Ｚ₁に沿って低減させると、傾斜軸Ｔ₂の周りの角運動が、第１の方向とは反対の第２の方向に発生する。同じようにして、内枠５６０と外枠５６２の間の距離を、内枠５６０を軸Ｚ₁およびＺ₂に沿って同じ方向に同じ大きさで運動させるとともに、内枠５６０を軸Ｚ₃に沿って、軸Ｚ₁およびＺ₂に沿った運動とは反対の方向にその運動に対して２倍運動させることによって変化させることにより、軸Ｔ₁の周りの角運動を発生させることができる。同様に、内枠５６０と外枠５６２の間の距離を、内枠５６０を軸Ｚ₁およびＺ₃に沿って同じ方向に同じ大きさで運動させるとともに、内枠５６０を軸Ｚ₂に沿って、軸Ｚ₁およびＺ₃に沿った運動とは反対の方向にその運動に対して２倍運動させることによって変化させることにより、軸Ｔ₃の周りの角運動を発生させることができる。アクチュエータ５８８、５９０および５９２は、±２００Ｎの最大動作力を有することができる。方向付けシステム５５８は、軸Ｔ₁、Ｔ₂およびＴ₃の周りで、約±０．１５°の運動範囲を与えることができる。

アクチュエータ５８８、５９０および５９２は、機械部品を最小限に抑えるものが、したがって不均一な機械コンプライアンス、ならびに微粒子を生じる恐れがある摩擦を最小限に抑えるものが選択される。アクチュエータ５８８、５９０および５９２の例には、ボイス・コイル・アクチュエータ、圧電アクチュエータ、および直線アクチュエータがある。アクチュエータ５８８、５９０および５９２についての例示的な具体的実例が、カリフォルニア州シルマーのＢＥＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから、ＬＡ２４−２０−０００Ａという商品名で入手可能であり、それらのアクチュエータは内枠５６０に、任意の適切な手段、例えばねじ部品を使用して結合される。さらに、アクチュエータ５８８、５９０および５９２は、内枠５６０および外枠５６２の周りに対称的に配設され、かつ中央貫通路５７０および中央開口５７２の外側にあるように、内枠５６０と外枠５６２の間に結合される。この構成を用いて、外枠５６２と屈曲部５５６の間に、遮られることのない貫通路が構成される。さらに、この対称的な配置により、動的振動および一様でない熱ドリフトが最小限に抑えられ、それによって、内枠５６０の細かな運動補正が可能になる。

内枠５６０、外枠５６２、屈曲リング５６４、ならびにアクチュエータ５８８、５９０および５９２の組合せにより、屈曲部５５６、したがって本体５２０およびテンプレート２１４の角運動が、傾斜軸Ｔ₁、Ｔ₂およびＴ₃の周りで与えられる。しかし、並進運動がテンプレート２１４に、軸Ｚ₁、Ｚ₂およびＺ₃に対して直交してではないにしても交差するように延びる平面にある軸に沿って付与されることが望ましい。これは、傾斜軸Ｔ₁、Ｔ₂およびＴ₃から離隔され、テンプレート、テンプレート・チャック、およびコンプライアント・デバイスが組み立てられたときにテンプレートの表面上にある、Ｃ１およびＣ２として示す複数のコンプライアンス軸のうち１つまたは複数の周りで、テンプレート２１４に対して角運動を付与するための機能性を、屈曲部５５６に備えることによって達成される。

本発明の別の実施形態は、例えば形成物５０を形成する、固化したインプリンティング材料からのモールド２３６の分離を容易にする。これは、モールド２３６と固化したインプリンティング材料との間の境界面の比較的狭い区域へと初期の分離を局所化することによって、方向付けシステム５５８からモールド２３６へと与えられる分離の達成に必要な上向きの力の大きさが、低減される、という発見に基づくものである。望ましい結果は、基板４２とステージ１１の間が分離する確率が低減されることである。

図２１を参照すると、本発明が回避しようとする有害な状況は、形成物５０からモールド２３６を分離すると同時に、ステージ１１から基板４２が分離してしまうことである。インプリント・ヘッド２０が、モールド２３６と形成物５０の間の引力に打ち勝つのに十分な力を印加する。モールド２３６の面積が、基板４２の面積と実質的に同一の広がりをもつ状況、例えばウエハ全体のインプリンティングでは、形成物５０からモールド２３６を分離するのに必要な力がしばしば、基板４２とステージ１１の間の引力、例えば基板４２とステージ１１の間の真空または静電引力よりもずっと大きい。したがって、テンプレート２１４に印加する、形成物５０からのモールド２３６の分離を達成するのに必要な力を、低減することが望ましい。具体的には、形成物５０からテンプレート１１４を分離するのに必要な上向きの力が、基板４２をステージ１１上に維持するためにステージ１１により基板４２に下向きに印加されるもの未満であることを確実にすることが望ましい。

形成物５０からのテンプレート２１４の分離に必要な上向きの力は、モールド２３６と形成物５０の間のモールド２３６の周辺部に隣接した領域に、局所化された分離を形成することによって低減される。この目的のためには、基板４２と実質的に同一の広がりをもつ面積を有するモールド２３６の場合、モールド２３６が、その周辺部２３７が基板４２の縁部２２２から、距離Ｒとして示す約１ミリメートルだけ離隔されることを確実にする最大の面積を有することになる。局所化された分離は、固化したインプリンティング材料からのモールド２３６の分離を、ポンプ・システム５４６を使用し、チャンバ５５４を約２０ｋＰａまで加圧して開始することによって得られる。こうすることにより、モールド２３６を取り囲むテンプレート２１４の領域２１７の形状が歪む。領域２１７内の表面テンプレート２１４の第１の部分２１９が、下向きに中立位置Ｎ_Pから離れて基板４２の方に変位され、部分２１９の最下点が、基板４２の表面４３より約１マイクロメートルだけ下になる。その結果、ポンプ・システム５４６によってテンプレート２１４に与えられた歪みは、最下点部分２１９が中立位置Ｎ_Pから、図３に示す厚さｔ₁、および図１３に示す高さｈを上回る大きさだけ延びるのを可能にするのに十分となるはずである。

図２１および２２を再度参照すると、テンプレート２１４の表面の第２の部分２２０が、上向きに基板４２から離れて移動し、その頂点が、表面４３から約１５マイクロメートル離隔される。第２の部分２２０と最下点部分２１９の間に配置されたテンプレートの一部分が、基板４２の縁部２２２に接触する。テンプレート２１４に関連するヤング率により、領域２１７を中立位置Ｎ_Pに戻すのを促進し、その過程において、最下点部分２１９および第２の部分として示される起伏が減衰して、弓形表面２２４が形成される戻り力Ｆ_Rが生じる。戻り力Ｆ_Rは、応力が低減された、かつ／または歪みが低減された状態に戻るための動きを受けているテンプレート２１４の材料から生じる。

図２１、図２４と図２５を参照すると、戻り力Ｆ_Rが、領域２１７に隣接するモールド２３６の区域２２１を、基板４２から分離させるとともに、部分２２７が、基板４２を下向きにステージ１１に押し付けて、それらを一緒にしっかりと固定するように機能する。このようにして、形成物５０からのモールド２３６の分離が、テンプレート２１４を基板４２に対して片持ち梁のようにすることによって起こる。具体的には、部分２２７が、基板４２の縁部２２２に接触して、それをステージ１１に押し付け、それにより、テンプレート２１４にかかる、基板からモールド２３６を分離するのに必要な上向きの力が低減し、基板４２がステージ１１から分離するのが防止される。したがって、戻り力Ｆ_Rが、方向付けシステム５５８からモールド２３６に与えられる、分離を達成するのに必要な上向きの力の大きさを低減させると言うことができる。その結果、戻り力Ｆ_Rは、区域２２１と形成物５０の間の接着力よりも大きくなければならない。戻り力Ｆ_Rは、例えば凹部３８の最下面１３８がある平面Ｐ₂と、凹所領域５４の最下面１５４がある平面Ｐ₃との間で測定される、形成物５０に対して形成される斜角θをもたらす。後方圧力および戻り力Ｆ_Rに角度θが加わることにより、テンプレート２１４、したがってモールド２３６は、領域２２１が、領域２２１から離れて配設されたモールド２３６の領域、すなわち中央軸Ａに隣接して配置されたモールド２３６の中央部分に比べて形成物５０からさらに遠くなった弓形を有する。一般に、角度θはマイクロラジアン程度となり、したがって、固化した層５０内のフィーチャのせん断は、ピコメートル程度である。形成物５０から分離されるモールド２３６の残りの部分は、図１９に示すアクチュエータ５８８、５９０および５９２の動作によって制御することができる。

図１９と図２５を参照すると、アクチュエータ５８８、５９０および５９２をほぼ同じ速度で運動させることによって、中央軸Ａに隣接する領域より前に、領域２２１に隣接するモールド２３６の末部が形成物５０から分離されるように、モールド２３６が形成物から分離される。このようにして、軸Ａの周りに径方向対称に配設されたモールド２３６の領域が形成物５０から、例えば領域２２１が分離し、次いで領域２２３、次いで領域２２５など、順次分離される。しかし、領域２２１、２２３および２２５は、モールド２３６の形状により、軸Ａの周りに径方向対称に配設されていることを理解されたい。モールド２３６が長方形または正方形を有することが、完全に可能である。その結果、形成物５０から順次取り外される領域の形状は、周辺部２３７の形状と相補的になる。その結果、周辺部２３７に対して同心のモールド２３６の領域が、形成物５０から順次分離される。しかし、アクチュエータ５８８、５９０および５９２を、形成物５０からのモールド２３６の引きはがし分離をもたらすように作動させることができることを理解されたい。これは、モールド２３６を傾斜軸Ｔ₁、Ｔ₂およびＴ₃の周りで運動させることによって達成することができる。

図２１および２２を参照すると、テンプレート２１４の局所化された分離を達成するための別の態様は、モールド２３６に隣接するテンプレートの弓形表面２２４を形成することを含む。具体的には、ポンプ・システム５４６が、加圧チャンバ５５４内に、弓形表面２２４を弓形に曲げて、弓形表面２２４に実質的に一定の曲率半径を備えるのに十分な圧力を生み出す。戻り力Ｆ_Rが、上記で論じたように、局所化された分離を、モールド２３６と形成物５０の間に領域２２１に隣接して誘発させる。その後、形成物５０からモールド２３６を、上記で論じた技法を使用して分離することができる。傾斜のある表面を形成することは、モールド２３６が基板４２の面積よりもずっと狭くなるようにサイズ設定され、例えばモールド２３６が６２５平方ミリメートルの面積を有するようにサイズ設定されて、片持ち梁のようになることが起こらない場合に、特に有利である。

上述の本発明の実施形態は例示的である。本発明の範囲内にありながら、多くの変更および修正を上述の開示に対して行うことができる。したがって、本発明の範囲は、上述したことに限定すべきではなく、添付の請求の範囲、ならびにその均等物の全範囲に関して決定すべきである。

従来技術によるリソグラフィ・システムの簡略平面図である。 本発明によるテンプレート、および基板上に配設されたインプリンティング材料の簡略平面図である。 インプリンティング材料が基板上でパターン形成され、固化したものとして示された、図２に示すテンプレートおよび基板の簡略平面図である。 本発明による、図２および３に示す基板の詳細図である。 図４に示す基板に、インプリンティング材料からなる固化した形成物が上に配設された詳細図である。 図５に示す基板が、基板の領域を露出させるためにエッチング化学作用を受けた後の詳細図である。 図６に示す基板が、エッチングおよび固化したインプリンティング材料の除去を受けた後の詳細図である。 本発明による可撓性テンプレートの断面図である。 本発明による、図８に示すモールド、および図４に示す基板上に配設されたインプリンティング重合可能材料の断面図である。 図９に示すモールドが基板の形状に合致する前の、モールドの詳細図である。 図９に示す基板が、基板の領域を露出させるためにエッチング化学作用を受けた後の詳細図である。 図９に示す基板が、エッチングおよび固化したインプリンティング材料の除去を受けた後の詳細図である。 図８に示す可撓性テンプレートの、本発明の一代替実施形態による断面図である。 図８に示す可撓性テンプレートの、本発明の第２の代替実施形態による断面図である。 図８に示す可撓性テンプレートの、本発明の第３の代替実施形態による断面図である。 本発明による、図１２に示すテンプレートを使用した例示的なインプリンティング操作を示す流れ図である。 図１３に示すテンプレートを、テンプレートが基板に隣接して配設された状態で保持するために使用されるチャッキング・システムの簡略平面図である。 図１７に示すチャック本体を逆さにした図である。 本発明による、図１に示すインプリント・ヘッドに含まれる構成部品の分解斜視図である。 図１９に示す構成部品の斜視底面図である。 基板上にある固化したインプリンティング材料からのテンプレートの分離を容易にするためにテンプレートが変形を受けた状態の、図１７に示すチャッキング・システムの簡略平面図である。 一代替実施形態による、図２１に示す領域２１７の詳細図である。 図２１に示すテンプレート２１４の簡略平面図である。 図２１のテンプレートが形成物５０から分離される様子を示す詳細断面図である。 図２１に示すテンプレートの簡略断面図である。

Claims (18)

1. 基板上に付着した固化したインプリンティング材料から、テンプレート内に含まれるモールドを分離する方法であって、
   前記テンプレート内に、前記固化したインプリンティング材料と前記モールドの間の接着力よりも大きな戻り力を生み出すのに十分な変形を、前記モールドに隣接して形成するステップ
   を含む方法。
2. 前記テンプレートが前記モールドとは反対側の第１の側面を有し、形成するステップが、前記第１の側面と前記モールドの間に圧力差を誘発させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 形成するステップが、前記基板に接触するのに十分な大きさの起伏を前記モールド内に生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記モールドが周辺部を含み、前記モールドにおける前記周辺部に同心に位置する領域を、前記固化したインプリンティング材料から分離するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記モールドが周辺部を含み、前記モールドにおける前記周辺部に同心に位置する複数の領域を順次に、前記固化したインプリンティング材料から分離するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記モールドの中央を通過する軸の周りに径方向対称に配設された前記モールドの領域を、前記固化したインプリンティング材料から分離することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記モールドの中央を通過する軸の周りに径方向対称に配設された前記モールドの複数の領域を順次に、前記固化したインプリンティング材料から分離することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記モールドの領域を前記固化したインプリンティング材料から、前記モールドを前記モールドの表面の法線に対して交差するように延びる軸の周りで回転させることによって分離することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 形成するステップには、モールドを囲む前記テンプレートの表面を、一定の曲率半径となるように形成することが含まれる、請求項１に記載の方法。
10. 基板とモールドを有するテンプレートとの間に形状適合性性材料を広げる方法であって、
    前記モールドを、前記基板と重なるようにして、それら間に容積が画定されるように配置し、
    前記容積の第１の副部分に前記形状適合性性材料を、前記形状適合性性材料と前記モールドおよび前記基板の一方との間の毛管作用によって装入し、
    前記容積の第２の副部分を、前記モールド内に変形を形成することによって充填する
    ことを含む方法。
11. 前記テンプレートが、前記モールドとは反対側の側面を含み、充填するステップが、前記第１の側面と前記モールドの間に圧力差を生み出すことをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記モールドが中央部分を含み、充填するステップが、形状適合性性材料を前記中央部分に接触させ、後に前記モールドの残りの部分を前記形状適合性性材料に接触させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記モールドが中立軸を含み、装入するステップが、前記形状適合性性材料に接触する前に前記中立軸を弓形に曲げることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 配置するステップが、前記モールドを前記基板に対して中央に配置することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記モールドがそれに付随する、前記基板の面積よりも広い面積を有する、請求項１０に記載の方法。
16. 前記テンプレートが前記モールドとは反対側の側面を含み、装入するステップが、実質的に等しい圧力が前記第１の側面と前記モールドにかかるのを維持しながら、前記モールドと前記基板の間の距離を変化させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
17. 装入するステップが、充填するステップよりも前に行われる、請求項１０に記載の方法。
18. 前記第１および第２の副部分がそれらに関連する、前記容積未満の総容積を有する、請求項１０に記載の方法。

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