JP2010087533A - インプリントリソグラフィ - Google Patents

Abstract

【課題】 解像度を大幅に改善したインプリントリソグラフィを提供する。
【解決手段】 インプリント方法は、媒体にインプリントを形成するために、テンプレートにインプリント力を加えて、テンプレートをして、基板の第一表面の目標領域にインプリント可能媒体を接触させることと、インプリント力を加える間に、インプリント力を加えることによって引き起こされる基板の変形を軽減するように、第一表面に対して反対にある基板の第二表面に補償力を加えることと、インプリントした媒体からテンプレートを分離することとを含む。
【選択図】 図５

Description

本発明はインプリント（ｉｍｐｒｉｎｔ）リソグラフィに関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の目標部分に与える機械である。リソグラフィ装置は従来、例えば集積回路（ＩＣ）、フラットパネルディスプレイ、および微細構造を含む他のデバイスの製造において使用されている。

リソグラフィパターンのフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅｓ）のサイズを縮小することが望ましい。これによって、任意の基板面積にあるフィーチャーの密度を上げられるからである。フォトリソグラフィでは、より短い波長の光を使用することによって、解像度を向上させることができる。しかし、このような縮小に伴う問題がある。現在のシステムは、１９３ｎｍ領域の波長の光学ソースを採用し始めているが、このレベルでも回折の限界が障害になる。波長が小さくなると、材料の透明度が非常に低くなる。解像度の強化が可能な光学リソグラフィ機械は、複雑な光学機器および希少材料を必要とし、その結果、非常に高価になる。

１００ｎｍ未満のフィーチャーを印刷する代替方法は、インプリントリソグラフィとして知られ、物理的な型またはテンプレートを使用してパターンをインプリント可能な媒体にインプリントすることによって、パターンを基板に転写することを含む。インプリント可能媒体は、基板または基板の表面に塗布する材料でよい。インプリント可能媒体は機能的であるか、パターンを下にある表面に転写する「マスク」として使用することができる。インプリント可能媒体は、例えば半導体材料などの基板に付着させるレジストとして提供され、これにテンプレートによって画定されたパターンを転写する。したがって、インプリントリソグラフィは基本的に、マイクロメートルまたはナノメートル規模の成形プロセスであり、テンプレートの微細構成が、基板上に生成されるパターンを画定する。パターンは、光学リソグラフィプロセスと同様に層状にしてよく、したがって原則的に、インプリントリソグラフィは集積回路の製造のような用途に使用することができる。

インプリントリソグラフィの解像度は、テンプレート作成プロセスの解像度によってのみ制限される。例えば、インプリントリソグラフィは、従来の光学リソグラフィプロセスで達成可能なものと比較して、大幅に改善された解像度および線縁粗さで５０ｎｍ未満の範囲のフィーチャーを生成するために使用されている。また、インプリントプロセスは、光学リソグラフィプロセスで通常必要とされている高価な光学機器、先進の照明ソースまたは特殊なレジスト材料を必要としないことも可能である。

本発明の第一の態様によると、インプリント方法で、媒体にインプリントを形成するために、テンプレートをして、基板の第一表面の目標領域にインプリント可能媒体を接触させることと、インプリント可能媒体と接触するテンプレートによって引き起こされる基板の変形を緩和するように、第一表面に対して反対にある基板の第二表面に補償力を加えることと、インプリントした媒体からテンプレートを分離することとを含む方法が提供される。

この方法で、基板の変形（例えば屈曲または圧縮）は、例えば適切に配置構成した補償部材などによって提供される適切な補償力を加えることにより、緩和、最小化、またはほぼ解消される。ある実施形態では、基板の第二表面に補償力を加えるために使用する補償部材の接触面積は、基板の第二表面の面積より大きいか、同様であるか、それより小さくてよい。

補償力は、基板の第二表面の任意の望ましい部分に任意の都合良い角度で加えてよいが、ある実施形態では、補償力を、基板の第一（例えば上部）表面の目標領域に対してちょうど反対にある基板の第二（例えば底部）表面の部分に加える。このようにする際に、補償力の大きさを小さくするか、最小にしてよい。補償力の軌跡はインプリント力のそれと整列するからである。基板の第一表面の目標領域は、基板の第一表面の総表面積の分数であると都合がよい。つまり、目標領域は、基板の第一表面の総面積より小さい表面積を有する。この場合、補償部材によって補償力を加える基板の第二表面の部分は、ある実施形態では、基板の第二表面の総面積の分数である。

ある実施形態では、補償力は、媒体にインプリントを形成するためにテンプレートを媒体に接触させるように加えるインプリント力とほぼ等しい。あるいは、補償力は、基板の第一表面の目標領域の部分の圧縮を補償するように、インプリント力より大きくてよい。ある実施形態では、刻印力を加えることによって基板の第二表面に生じる補償圧力は、インプリント力を加えることによってインプリント可能媒体に生じるインプリント圧力とほぼ等しいか、それより大きくてよい。

ある実施形態では、基板をキャリアの第一表面上で支持し、キャリアの第一表面に対して反対にあるキャリアの第二表面と直接接触する補償部材によって、補償力を加える。

ある実施形態では、弾性部材を使用して、補償力を加える。ある実施形態では、ばね、圧電起動部材、および電流を流せるコイル（例えばローレンツモータ）内に変位自在に装着されたロッドで構成されたグループから選択した補償部材を使用して、補償力を加える。

ある実施形態では、インプリント方法はさらに、基板の第一表面の目標領域にある量のインプリント可能媒体を提供することを含む。

基板の第二表面の特定部分に局所化した適切な補償力を（例えば機械的力、流体圧力などの適切な任意の手段によって）加えると、補償力の大きさを小さくすることができる。ある実施形態では、基板の第二表面の部分は、基板の第一表面の目標領域に対してちょうど反対にある。したがって、補償力の軌跡は、インプリント力のそれと整列し、補償力の大きさをさらに小さくすることができる。基板の第一表面の目標領域は、基板の第一表面の総表面積の分数であるので、補償部材によって局所化した補償力が加えられる基板の第二表面の部分は、ある実施形態では基板の第二表面の総面積の分数である。

さらなる態様によると、インプリント装置で、基板を保持するように構成された基板ホルダ、テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダを有し、テンプレートホルダは、媒体にインプリントを形成するために、テンプレートをして基板の第一表面の目標領域にインプリント可能媒体を接触させ、インプリントした媒体からテンプレートを分離させるように動作可能であり、さらに、基板と接触するテンプレートによって引き起こされる基板の変形を軽減するように、インプリント可能媒体にテンプレートが接触している間に、第一表面に対して反対にある基板の第二表面に補償力を加えるように動作可能である補償部材を有する装置が提供される。

補償力は、基板の第二表面の望ましい任意の部分に都合の良い任意の角度で加えることができるが、ある実施形態では、補償部材は、基板の第一表面の第一目標領域とはちょうど反対にある基板の第二表面の部分に補償力を加えるように動作可能である。

ある実施形態では、補償部材は、媒体にインプリントを形成するために、テンプレートに加えて媒体と接触させるインプリント力とほぼ等しいか、それより大きい補償力を提供するように動作可能である。さらに、補償部材は、テンプレートホルダの動作によってインプリント力を加えることによりインプリント可能媒体に加えられるインプリント圧力とほぼ等しいか、それより大きく、基板の第二表面に補償圧力を発生させる補償力を提供するように動作可能でよい。

ある実施形態では、基板はキャリアの第一表面上に支持され、補償部材は、キャリアの第一表面の反対にあるキャリアの第二表面に直接接触する。

ある実施形態では、補償部材を基板ホルダに接続する。

ある実施形態では、補償部材は弾性部材でよい。ある実施形態では、ばね、圧電起動部材、および電流を流せるコイル（例えばローレンツモータ）内に変位自在に装着されたロッドで構成されたグループから、補償部材を選択する。

ある実施形態では、インプリント装置はさらに、基板ホルダ上に保持された基板の第一表面の目標領域に、ある量のインプリント可能媒体を提供するように構成された供給装置を有する。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示す。

ソフト、高温およびＵＶリソグラフィプロセスの例を示す。 ソフト、高温およびＵＶリソグラフィプロセスの例を示す。 ソフト、高温およびＵＶリソグラフィプロセスの例を示す。 レジスト層にパターンを形成するために高温およびＵＶインプリントリソグラフィを使用する場合に使用する２段階のエッチングプロセスを示す。 基板上に付着させた典型的なインプリント可能レジスト層の厚さと比較したテンプレートのフィーチャーの相対的寸法を示す。 圧印力を受けた場合の基板の撓みを示す。 本発明の実施形態により反力を提供することを示す。 テンプレートを解放する機構を示す。 テンプレートを解放する機構を示す。 テンプレートを解放する機構を示す。

インプリントリソグラフィには２つの基本的アプローチがあり、これは一般的に高温インプリントリソグラフィおよびＵＶインプリントリソグラフィと呼ばれる。ソフトリソグラフィとして知られる第三のタイプの「印刷」リソグラフィもある。これらのインプリントリソグラフィの例を図１ａから図１ｃで示す。

図１ａは、分子１１（通常はチオールのようなインク）の層を可撓性テンプレート１０（通常はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から作成する）から基板１２及び平坦化および転写層１２’上に支持されたレジスト層１３に転写することとを含むソフトリソグラフィプロセスを概略的に示す。テンプレート１０は、その表面上にフィーチャーのパターンを有し、フィーチャー上に分子層を付着させる。テンプレートをレジスト層に押しつけると、分子１１の層がレジストに付着する。レジストからテンプレートを外すと、分子１１の層はレジストに付着し、転写した分子層によって覆われていないレジストの区域が基板までエッチングされるように、レジストの残留層をエッチングする。

ソフトリソグラフィに使用するテンプレートは、容易に変形し、したがって例えばナノメートル規模のような高解像度の用途に適していない。テンプレートの変形がインプリントしたパターンに悪影響を及ぼすからである。さらに、同じ領域を複数回重ねる多層構造を作成する場合、ソフトリソグラフィは、ナノメートル規模のオーバレイ精度を提供しない。

高温インプリントリソグラフィ（または高温エンボス加工）は、ナノメートル規模で使用する場合、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）としても知られる。このプロセスは、例えばシリコンまたはニッケルなどから作成した比較的硬質のテンプレートを使用し、これは摩耗および変形に対する耐性が高くなる。これについては、例えば米国特許第６，４８２，６４２号に記載され、図１ｂで図示されている。典型的な高温インプリントプロセスでは、基板の表面に形成された熱硬化性または熱可塑性ポリマ樹脂１５に中実のテンプレート１４をインプリントする。樹脂は、例えば基板表面に、またはさらに一般的には（図示の例のように）平坦化および転写層１２’へとスピンコーティングし、焼き付けることができる。インプリントテンプレートを説明する場合、「硬質」という用語は、通常は「硬質」材料と「軟質」材料の間と見なされている材料、例えば「硬質」ゴムなどを含むことを理解されたい。インプリントテンプレートとして使用するための特定の材料適切性は、その用途の要件によって決定される。

熱硬化性ポリマ樹脂を使用する場合は、テンプレートと接触すると、樹脂がテンプレート上に画定されたパターンフィーチャーへと流れるために十分に流動可能であるような温度まで加熱する。次に、固化して、所望のパターンへと不可逆的に適応するように、樹脂の温度を上昇させて、樹脂を熱硬化（例えば架橋反応）する。その後、テンプレートを外し、パターン形成した樹脂を冷却することができる。

高温インプリントリソグラフィプロセスに使用する熱可塑性ポリマ樹脂の例は、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリ（ベンジルメタクリレート）またはポリ（シクリヘキシルメタクリレート）である。熱可塑性樹脂は、テンプレートによりインプリントされる直前に、自由に流動可能な状態になるように加熱する。通常、熱可塑性樹脂は、樹脂のガラス転移温度より非常に高い温度まで加熱する必要がある。テンプレートを流動可能な樹脂に押し込み、テンプレート上に画定されたパターンフィーチャーの全部に樹脂が流れ込むことを保証するために、十分な圧力を加える。次に、テンプレートが所定の位置にある状態で、樹脂をガラス転移温度の下まで冷却し、その後に樹脂は所望のパターンに不可逆的に適応する。パターンは、樹脂の残留層から浮き彫りのフィーチャーとして構成され、これは次に、適切なエッチングプロセスで除去され、パターン形のみを残す。

固化した樹脂からテンプレートを除去した後、通常は図２ａから図２ｃで示すように２段階のエッチングプロセスを実行する。基板２０は、図２ａで示すように自身のすぐ上に平坦化および転写層２１を有する。平坦化および転写層の目的は２つある。テンプレートの表面とほぼ平行な表面を提供するように作用し、これはテンプレートと樹脂との接触部が平行であることを保証し、さらに本明細書で説明するように、印刷されたフィーチャーの縦横比を改善するように作用する。

テンプレートを除去した後、固化した樹脂の残留層２２が平坦化および転写層２１上に残り、所望のパターンに成形される。第一エッチングは等方性であり、残留層２２の一部を除去し、その結果、図２ｂで示すようにＬ１がフィーチャー２３の高さであるフィーチャーの縦横比が不良になる。第二エッチングは異方性（または選択的）であり、縦横比を改善する。異方性エッチングは、固化した樹脂で覆われていない平坦化および転写層２１の部分を除去し、図２ｃで示すようにフィーチャー２３の縦横比を（Ｌ２／Ｄ）へと上げる。その結果としてエッチング後に基板上に残ったポリマの厚さのコントラストは、例えばインプリントしたポリマが例えばリフトオフプロセスのステップとして十分に抵抗力がある場合に、ドライエッチングのマスクとして使用することができる。

高温インプリントリソグラフィには、パターンの転写を比較的高温で実行する必要があるだけでなく、テンプレートを除去する前に樹脂が十分に固化していることを保証するために、比較的大きい温度差が必要なことがあるという欠点もある。３５℃から１００℃の温度差が必要なことがある。例えば基板とテンプレートの熱膨張差は、転写したパターンの歪みにつながる。これは、インプリント可能材料の粘性の性質により、インプリントステップに必要な比較的高い圧力によって悪化することがあり、基板の機械的変形を誘発し、これもパターンを歪ませる。

他方で、ＵＶインプリントリソグラフィは、このような高い温度および温度差を含まず、このような粘性のインプリント可能材料も必要としない。ＵＶインプリントリソグラフィは、部分的または全体的に透明なテンプレート、およびアクリレートまたはメタクリレートのようなＵＶ硬化性液、通常はモノマを使用することを含む。一般的に、モノマと重合開始剤の混合物のような光重合可能な材料を使用することができる。硬化性液は、例えばジメチルシロキサン誘導体も含んでよい。このような材料は、高温インプリントリソグラフィで使用する熱硬化性および熱可塑性樹脂より粘性が低く、その結果、テンプレートのパターンフィーチャーを充填するためにはるかに速く移動する。低温および低圧の動作も、スループット能力の向上に有利である。

ＵＶインプリントプロセスの例を図１ｃに示す。水晶テンプレート１６を、図１ｂのプロセスと同様の方法でＵＶ硬化性樹脂１７に適用する。高温エンボス加工においては、熱硬化性樹脂を使用する場合に温度を上昇させ、または熱可塑性樹脂を使用する場合に温度を循環させるが、ＵＶインプリントプロセスにおいては重合させ、したがって硬化するために、水晶テンプレートを通して樹脂にＵＶ放射線を加える。テンプレートを除去した後、レジストの残留層をエッチングする残りのステップは、本明細書で説明する高温エンボスプロセスと同じであるか、同様である。通常使用するＵＶ硬化性樹脂は、典型的な熱可塑性樹脂より粘性がはるかに低く、したがってこれより低いインプリント圧力を使用することができる。圧力を低くしたことによる物理的変形の減少は、高温および温度変化による変形の減少とともに、ＵＶインプリントリソグラフィを、高いオーバレイ精度を必要とする用途に適したものにする。また、ＵＶインプリントテンプレートの透明の性質は、同時に光学的位置合わせ技術をインプリントに適応させることができる。

このタイプのインプリントリソグラフィは、主にＵＶ硬化性材料を使用し、したがって一般的にＵＶインプリントリソグラフィと呼ばれるが、他の波長の放射線を使用して、適切に選択した材料を硬化することができる（例えば重合または架橋反応を活性化する）。概して、適切なインプリント可能材料が使用可能であれば、このような化学反応を開始できる任意の放射線を使用してよい。代替的な「活性化放射線」は、例えば可視光線、赤外線放射線、Ｘ線放射線および電子ビーム放射線を含む。本明細書の説明全体で、ＵＶインプリントリソグラフィおよびＵＶ放射線の使用について言及している場合、それには以上および他の活性化放射線の可能性を排除する意図がない。

基板表面にほぼ平行に維持される平面テンプレートを使用するインプリントシステムの代替物として、ローラインプリントシステムが開発されている。高温およびＵＶローラインプリントシステムが提案されており、これはテンプレートをローラ上に形成するが、それ以外はインプリントプロセスが平面テンプレートを使用するインプリントと非常に類似している。状況により他のものを必要としていない限り、インプリントテンプレートへの言及は、ローラテンプレートへの言及を含む。

ステップアンドフラッシュインプリントリソグラフィ（ＳＦＩＬ）として知られるＵＶインプリント技術が特に開発されており、これは例えばＩＣの製造で従来使用されている光学ステッパと同様の方法で、小さいステップにて基板にパターンを形成するために使用される。これは、テンプレートをＵＶ硬化性樹脂にインプリントし、テンプレートの下にある樹脂を硬化するために、テンプレートを通してＵＶ放射線を「点滅（フラッシュ）」させ、テンプレートを除去し、基板の隣接領域へとステップして、動作を反復することによって、基板の小さい区域を１度に印刷することを含む。このようなステップアンドリピートプロセスの小さいフィールドサイズは、パターンの歪みとＣＤの変動を減少させるのに役立ち、したがってＳＦＩＬは、ＩＣおよび高いオーバレイ精度を必要とする他のデバイスの製造に特に適している。

原則的に、ＵＶ硬化性樹脂は、例えばスピンコーティングなどによって基板表面全体に塗布することができるが、これは、ＵＶ硬化性樹脂の揮発性の性質のために問題を生じることがある。

この問題に対応する一つの方法は、いわゆる「ドロップオンデマンド」プロセスで、テンプレートでインプリントする直前に、基板の目標部分に樹脂を小滴状にて配量する。液体の配量は、基板の特定の目標部分に所定のボリュームの液体が付着するように制御される。液体は、多様なパターンで、慎重に制御された液体ボリュームの組み合わせで配量され、パターンの配置を使用して、パターンの形成を目標区域に制限することができる。

前述したようにオンデマンドで樹脂を配量することは、些細なことではない。テンプレートのフィーチャーを充填するのに十分な樹脂があることを保証し、それと同時に余分な樹脂を最小限に抑えるために、小滴のサイズおよび間隔を慎重に制御する。余分な樹脂は、隣接する小滴同志が接触すると、流れる場所がなくなるので、望ましくないほど厚いか、不均一な残留層になることがある。

本明細書では、基板上にＵＶ硬化性液体を付着させることに言及しているが、液体をテンプレートに付着させることもでき、一般的に同じ技術および考慮事項が当てはまる。

図３は、テンプレート、インプリント可能材料（硬化性モノマ、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂など）および基板の相対的寸法を示す。基板の幅Ｄと硬化性樹脂層の厚さｔとの比率は、１０6のオーダである。テンプレートから突出したフィーチャーが基板を損傷するのを回避するために、寸法ｔはテンプレートに面する突出部の深さより大きくなければならないことが理解される。

圧印後に残る残留層は、下にある基板を保護するのに有用であるが、本明細書で言及するように、これは特に高い解像度および／またはオーバレイ精度を必要とする場合に、問題の発生源にもなり得る。最初の「ブレークスルー」エッチングは等方性（非選択的）であり、したがってある程度、残留層ばかりでなくインプリントされたフィーチャーも腐食する。これは、残留層が過度に厚いか、不均一あるいはその両方である場合に悪化することがある。この問題は、例えば下にある基板に最終的に形成される線の厚さの変動を引き起こす（つまり最小加工寸法の変動）。第二エッチングである異方性エッチングで転写層にエッチングされる線の太さの均一性は、樹脂に残されたフィーチャーの縦横比および形状の完全性に依存する。残留樹脂層が不均一である場合は、非選択的な第一エッチングが「丸くなった」頂部を有するフィーチャーを幾つか残し、したがって第二およびその後の任意のエッチングプロセスにおいて、フィーチャーは線太さの良好な均一性を保証するほど十分によく画定されない。原則的に、上記の問題は、残留層を可能な限り確実に薄くすることによって緩和されるが、これには望ましくないほど大きい圧力（場合によっては基板の変形を増加させる）および比較的長いインプリント時間（場合によってはスループットを減少させる）を必要とすることがある。

テンプレートは、インプリントリソグラフィシステムの重大な構成要素である。本明細書で述べるように、テンプレート表面上のフィーチャーの解像度は、基板上に印刷するフィーチャーで達成可能な解像度の制限要素である。高温およびＵＶリソグラフィに使用するテンプレートは一般的に、２段階のプロセスで形成する。最初に、例えば電子ビームの書き込みなどを使用して必要なパターンを書き込み、レジスト内に高い解像度のパターンを与える。次に、レジストパターンを薄いクロム層に転写し、これは、パターンをテンプレートの母材に転写する最終的な異方性エッチングステップのために、マスクを形成する。例えばイオンビームリソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極ＵＶリソグラフィ、エピタキシャル成長、薄膜付着、化学エッチング、プラズマエッチング、イオンエッチングまたはイオンミリングなど、他の技術を使用してもよい。一般的に、非常に高い解像度が可能な技術を使用する。というのは、転写したパターンの解像度がテンプレート上のパターンの解像度によって制限された状態で、テンプレートは事実上、１Ｘのマスクだからである。

テンプレートの解放（分離）特性も考慮事項である。テンプレートは、例えば表面処理材料で処理して、低い表面エネルギを有する薄い解放層をテンプレート上に形成することができる（薄い解放層を基板に付着させることもできる）。

インプリントリソグラフィの開発における別の考慮事項は、テンプレートの機械的耐久性である。テンプレートは、レジストの圧印中に大きい力を受けることがあり、高温リソグラフィの場合は、極端な圧力および温度も受ける。これは、テンプレートの摩耗を引き起こし、基板にインプリントされるパターンの形状に悪影響を及ぼす。

高温インプリントリソグラフィでは、パターン形成すべき基板と同じまたは同様の材料のテンプレートを使用することには、その２つの熱膨張率の差を減少させるために潜在的な利点がある。ＵＶインプリントリソグラフィでは、テンプレートは活性化放射線に対して少なくとも部分的に透明であり、したがって水晶テンプレートを使用する。

本文ではＩＣの製造におけるインプリントリソグラフィの使用に特に言及しているが、本明細書で説明するインプリント装置および方法には他の用途もあることを理解されたい。例えばこれは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、ハードディスク磁気媒体、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。

本明細書の説明では、レジストとして効果的に作用するインプリント可能樹脂を介した基板へのテンプレートパターンの転写にインプリントリソグラフィを使用することに特に言及しているが、状況によっては、インプリント可能材料自体が、例えば導電性、光学的直線または非直線的応答のような機能を有する機能材料でよい。例えば、機能材料は、導電層、半導体層、誘電層、または別の望ましい機械的、電気的または光学的特性を有する層を形成することができる。適切な機能材料になる有機物質もある。このような用途は、本発明の範囲に入る。

現在のインプリントリソグラフィシステムは、フィーチャーサイズの減少に関して光学リソグラフィに対して大きい利点を有する。圧印および硬化プロセス中に、テンプレートは、パターンをインプリント可能媒体に与えるのに十分な力で下降させねばならない。残念ながら、こうすると、テンプレートが光学リソグラフィで経験するよりはるかに大きい力を基板に加えることになる。この影響は、インプリント時間を削減するために必要な力より大きい力を通常は使用するという事実によって増幅される。したがって、インプリントリソグラフィの大きいインプリント力は変形を引き起こし、場合によっては基板を損傷して、インプリント可能媒体におけるパターンの反復精度を低下させる。特に、基板にインプリント力を加えると、基板の屈曲および変形を引き起こすことがある。力を基板の中心、またはその付近に加えると、基板の中心部分が最大数ミクロンの垂直変位を生ずることがある。

図４は、周囲を支持部材４２で支持された厚いガラスキャリア４１上に支持された薄いシリコン基板４０を示す。基板４０の中心部分の上面に加えられた力Ｆによって、基板４０およびキャリア４１が下方向へと大幅に撓み、基板４０の上面に設けたインプリント可能媒体（例えば硬化性樹脂−図示せず）のボリュームの変形を招く。このようなインプリント可能媒体の変形は、媒体の、したがって基板４０のパターン複製の精度にとって有害である。

図５は、補償力Ｆ’を基板４０およびキャリア４１の下部に加え、その反対側にはテンプレート（図示せず）によって圧印力Ｆを加える実施形態を示す。Ｆ’の値は、Ｆとほぼ等しく、反対になるように選択する。補償力Ｆ’を与えると、基板４０およびキャリア４１の屈曲がほぼ解消される。しかし、基板４０およびキャリア４１の圧縮のせいで、小さい局所的変形があることがあり、これはΔＬ＝ＦＬ／ＥＡで与えられ、Ｌは基板４０とキャリア４１を組み合わせた厚さであり、Ｅは基板４０およびキャリア４１のヤング率であり、Ａはインプリント力と基板４０との接触面積であり、Ｆはインプリント力である。直径１０ｍｍの平坦なテンプレートで、厚さ２０ｍｍのガラスキャリア上に支持された薄いシリコン基板に１００Ｎの力を加えると、基板とキャリアの合計圧縮は、４００ｎｍのオーダになる。Ｆ’の値は、基板４０の区域Ａの圧縮を補償するために、基板４０のこの区域を上昇させるように、Ｆよりわずかに大きいことが望ましい。

ある実施形態では、基板の下に位置決めされたばねまたは他の補償部材を介して補償力Ｆ’を加える。基板の複数の領域にパターンを形成すべきさらなる実施形態では、ばねまたは他の補償部材は、ばねによって提供される「クッション作用」の有効性を維持するように、基板の上にあるテンプレートの動作に従って基板の下で動作可能である。あるいは、基板の下に複数のばねまたは他の補償部材を設けてよい。ある実施形態では、他の補償部材は、電流を流すことができるコイル（例えばローレンツモータ）内に変位自在に装着された圧電活性化部材および／またはロッドでよい。

基板は、特定の閾値より大きい力を受けると、損傷を受けることが以上から分かる。テンプレートによって基板に与えられる力は、力が閾値を超えるとテンプレートを解放するキャディ（ｃａｄｄｙ）内にテンプレートを配置することによって、この閾値より低く保持することができる。

一例として、図６は接触する表面の間の摩擦力によって２本のアーム６１と６２の間に保持されたテンプレート６０を示す。垂直力Ｆnをアームに加えて、テンプレート６０を所定の位置に保持する。テンプレートと基板区域の間の反力ＦsがＦn×μ（μ＝摩擦係数）を超えると、テンプレートが２本のアームから解放され、望ましくない損傷を引き起こす前に、上昇することができる。

さらなる例として、図７ではテンプレート７０を板７１に取り付ける。板７１は、支持ブロック７２に抗してバイアスがかかり、支持ポイントとテンプレート７０への取り付け領域との間に形成された切り欠き７３を有する。切り欠き７３は板の弱点であり、テンプレートと基板の間の反力Ｆsが、切り欠きにて板を破壊するのに必要な力を超えると、板７１が破壊され、テンプレートは、望ましくない損傷を引き起こす前に、上昇することができる。このシステムは通常、閾値の力を超える度に交換用の板を使用する。

図６および図７に示すシステムの開発において、テンプレートの上端をばねに取り付け、ばねは閾値の力を超えた場合にテンプレートを所定の位置に保持するように作用する。これは、テンプレートのパターン形成された面が他の要素との接触によって損傷することを防止する。

図８は、転写層８２上に支持されたインプリント済み媒体８１からテンプレート８０を分離するさらなる方法を示し、これはインプリントした媒体８１からテンプレート８０を引き離すか引き剥がすことに関連する問題を軽減する。加圧した流体（例えば空気または液体）を、図８の２つの矢印で示した方法でテンプレート８０の縁部に導入する。この方法で、インプリントした媒体８１は、引張力ではなく圧縮力を受け、これはインプリントした媒体８１の強度に対する要件を軽減する。インプリントした媒体８１を一時的に圧縮することにより、テンプレート８０に固着する可能性が低下する。インプリントした媒体８１は通常、硬化または重合後にわずかに収縮するので、インプリント後にインプリントした媒体８１とテンプレート８０の領域の間に小さいギャップ８３が存在することが多く、これはテンプレート８０とインプリントした媒体８１を離すために加圧した流体を導入することによって利用することができる。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。この説明は本発明を制限するものではない。

Claims (17)

1. インプリント方法であって、
   媒体にインプリントを形成するために、テンプレートをして、基板の第一表面の目標領域にインプリント可能媒体を接触させることと、
   インプリント可能媒体と接触するテンプレートによって引き起こされる基板の変形を緩和するように、第一表面に対して反対にある基板の第二表面に補償力を加えることと、
   インプリントした媒体からテンプレートを分離することとを含む方法。
2. 補償力を、基板の第一表面の目標領域に対してちょうど反対にある基板の第二表面の部分に加える、請求項１に記載のインプリント方法。
3. 基板をキャリアの第一表面上で支持し、キャリアの第一表面に対して反対にあるキャリアの第二表面と直接接触する補償部材によって、補償力を加える、請求項１に記載のインプリント方法。
4. 補償力が、媒体にインプリントを形成するためにテンプレートに加えて媒体と接触させるインプリント力とほぼ等しい、請求項１に記載のインプリント方法。
5. 補償力が、媒体にインプリントを形成するためにテンプレートに加えて媒体と接触させるインプリント力より大きい、請求項１に記載のインプリント方法。
6. 弾性部材を使用して、補償力を加える、請求項１に記載のインプリント方法。
7. ばね、圧電起動部材、および電流を流せるコイル内に変位自在に装着されたロッドで構成されたグループから選択した補償部材を使用して、補償力を加える、請求項１に記載のインプリント方法。
8. さらに、基板の第一表面の目標領域にある量のインプリント可能媒体を提供することを含む、請求項１に記載のインプリント方法。
9. インプリント装置であって、基板を保持するように構成された基板ホルダと、
   テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダとを有し、テンプレートホルダは、媒体にインプリントを形成するために、テンプレートをして基板の第一表面の目標領域にインプリント可能媒体を接触させ、インプリントした媒体からテンプレートを分離させるように動作可能であり、さらに、
   基板と接触するテンプレートによって引き起こされる基板の変形を軽減するように、インプリント可能媒体にテンプレートが接触している間に、第一表面に対して反対にある基板の第二表面に補償力を加えるように動作可能である補償部材を有する装置。
10. 補償部材は、基板の第一表面の第一目標領域とはちょうど反対にある基板の第二表面の部分に補償力を加えるように動作可能である、請求項９に記載のインプリント装置。
11. キャリアの第一表面が、基板を保持するように構成され、補償部材が、キャリアの第一表面の反対にあるキャリアの第二表面と直接接触する、請求項９に記載のインプリント装置。
12. 補償部材が、媒体にインプリントを形成するためにテンプレートに加えて媒体に接触させるインプリント力とほぼ等しいか、それより大きい補償力を提供するように動作可能である、請求項９に記載のインプリント装置。
13. 補償部材が、媒体にインプリントを形成するためにテンプレートに加えて媒体に接触させるインプリント力より大きい補償力を提供するように動作可能である、請求項９に記載のインプリント装置。
14. 補償部材を基板ホルダに接続する、請求項９に記載のインプリント装置。
15. 補償部材が弾性部材である、請求項９に記載のインプリント装置。
16. ばね、圧電起動部材、および電流を流せるコイル内に変位自在に装着されたロッドで構成されたグループから、補償部材を選択する、請求項９に記載のインプリント装置。
17. さらに、基板ホルダ上に保持された基板の第一表面の目標領域に、ある量のインプリント可能媒体を提供するように構成された供給装置を有する、請求項９に記載のインプリント装置。