JP2012504336A - インプリント・リソグラフィ用の粒子削減 - Google Patents

Abstract

ナノリソグラフィックインプリント・時に、粒子が基板および／またはテンプレート上に存在する場合がある。粒子は、上記のような局所的な除去技術および／またはインプリント・技術を使って削減および／または除去が可能である。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年９月３０日に提出の米国特許仮出願第６１／１０１，４９１号; ２００８年１０月２日に提出の米国特許仮出願第６１／１０２，０７２号; ２００８年１０月３０日に提出の米国特許仮出願第６１／１０９，５２９号; および、２００９年９月２９日に提出の米国特許出願第１２／２６８，７３０号について、Ｕ．Ｓ．Ｃの§１１９（ｅ）（１）に基づいて利益を請求するものであり、これらの内容を本明細書に援用する。

ナノ加工には、１００ナノメートル以下程度の特徴を有する極小構造の加工を含む。ナノ加工が相当の大きさの衝撃を与える、ある適用方法としては、集積回路の処理がある。半導体処理業界は、製品歩留まりを上げるために懸命の努力を続けており、一方、基板上に形成されるユニット領域毎の回路の数が増えている。よって、ナノ加工の必要性が次第に高くなってきているのである。ナノ加工によれば、形成した構造体の最小特徴寸法を減少させ続けながら、よりよい加工制御が実現する。ナノ加工を採用した開発の他の分野としては、バイオテクノロジー、光学技術、機械システムなどが挙げられる。

今日利用されているナノ加工技術の一例は、一般的にインプリント・リソグラフィと呼ばれている。例示しているインプリント・リソグラフィの工程については、その内容を本明細書に援用している米国特許公報第２００４／００６５９７６号、米国特許公報第２００４／００６５２５２号、米国特許第６，９３６，１９４号など、数多くの公報に詳細に説明されている。

上記米国特許公報および特許のそれぞれに開示されたインプリント・リソグラフィ技術は、重合可能な層におけるレリーフ・パターンの形成や、レリーフ・パターンに対応するパターンの基礎基板への転写を含む。基板を移動ステージに連結することにより、所望の位置に位置決めをし、パターンニング工程を容易にすることができる。さらに、基板は基板チャックに連結してもよい。パターンニング工程は、基板から間隔をあけて位置するテンプレートと、テンプレートと基板との間に塗布した成形可能な液体を使用して行う。成形可能な液体は、固化して形成可能な液体に接触するテンプレートの表面形状に合ったパターンを有する剛性の層を形成する。固化の後、テンプレートを、テンプレートと基板とが互いに間隔を開けるように剛性層から離れて位置させる。その後、基板と固化層に対しては、固化層のパターンに対応するレリーフ画像を基板に転写するための別の工程が実施される。

リソグラフィック装置の略側面図である。 パターンを形成した層を上部に有する、図１に示す基板の略側面図である。 図１に示すリソグラフィック装置の側面図であり、型と基板の間に粒子が位置している様子を示す図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、粒子を除去するための接着面を有するフィルムを備えている、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、粒子を除去するためのレジスト層を備えている、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、粒子を除去するための真空発生手段を備えている、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、粒子を除去するための、極低温冷却材料を提供するためのノズルを備えている、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、粒子を除去するための静電力を与えるための装置を有する、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、基板上に粒子がある状態で刻印するためのダミーマスクを有する、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 図３に示すリソグラフィック装置の一部であって、本発明の実施形態による、基板上に粒子がある状態で刻印するための軟性マスク層を有する、リソグラフィック装置の一部の側面図である。 内部に粒子が位置したパターンを有する層を形成する様子を示す側面図である。 内部に粒子が位置したパターンを有する層を形成する様子を示す側面図である。 テンプレート複製法を例示するフロー図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使ってテンプレートの複製を形成する方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使ってテンプレートの複製を形成する方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使ってテンプレートの複製を形成する方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使ってテンプレートの複製を形成する方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使ってテンプレートの複製を形成する方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使ってテンプレートの複製を形成する方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成するための別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成する別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成するの別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成するの別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成するの別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成するの別の方法を例示する単純化した側面図である。 粒子による損傷を最低限および／または皆無としつつ、マスターテンプレートを使って複製テンプレートを形成するの別の方法を例示する単純化した側面図である。

本発明の特徴および利点が詳細に理解できるように、添付の図面に示した実施形態を参照しながら本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかしながら、注意すべきは、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示すだけものであり、よってその範囲を限定するものではなく、本発明は他の同様な効果的な実施形態も含むものである。

図面、特に図１を参照する。基板１２上にレリーフ・パターンを形成するために使用するリソグラフィック装置１０が示されている。基板１２は、基板チャック１４と結合することができる。図示のように、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、ピン型、溝型、電磁式などを限定することなく包含する、いかなるチャックであってもよい。例示したチャックは、本明細書に援用する米国特許第６，８７３，０８７号に説明している。

基板１２および基板チャック１４は、さらにステージ１６によって支持することができる。ステージ１６は、ｘ、ｙ、ｚ軸に沿って移動するように構成することができる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４は、基台（図示せず）上に位置させてもよい。

テンプレート１８が図１２から離れて位置する。テンプレート１８は、一般に、そこから基板１２に向かって延在するメサ型２０を有し、メサ型２０はその上にパターニング面２２を有する。さらに、メサ型２０は、型２０と称すことができる。テンプレート１８および／または型２０は、融解石英、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサン・ポリマー、ホウケイ酸ガラス、過フッ化ポリマー、金属、硬化サファイア等を限定することなく包含する材料から形成すればよい。図示のごとく、パターニング面２２は、複数の間隔をあけた凹部２４および／または凸部２６によって形成される形状部を有する。パターニング面２２は、基板１２上に形成するパターンの基礎を形成するいかなるオリジナルパターンをも形成することができる。

テンプレート１８は、チャック２８と結合することができる。チャック２８は、限定するものではないが、真空、ピン型、溝型、電磁式および／または他の同様のチャック型として構成することができる。これらのチャックは、本明細書に援用している米国特許第６，８７３，０８７号にさらに詳しく説明している。さらに、チャック２８をインプリント・ヘッド３０に結合することにより、チャック２８および／またはインプリント・ヘッド３０によってテンプレート１８を動きやすくするように構成することができる。

装置１０は、さらに、流体分配システム３２を備える。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上に置くために使用することができる。成形可能材料３４は、液滴吐出、スピンコート、ディップコート、化学蒸着（ＣＤＶ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着などのような技術を使って基板１２上に位置させることができる。成形可能材料３４は、設計の検討内容により、所望の量が型２２と基板１２の間に形成される前および／または後に、基板１２上に設ければよい。成形可能材料３４は、バイオの分野、太陽電池業界、電池業界、および／または機能的ナノ粒子を必要とする他の業界で使用される機能的ナノ粒子でもよい。例えば、成形可能材料３４は、本明細書に援用している米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許公報第２００５／０１８７３３９号に記載のモノマー混合物からなるものでもよい。あるいは、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、Ｐ型材料）などを限定されることなく含むものでもよい。

図１および２を参照する。装置１０は、さらに、通路４２に沿って直接エネルギー４０と結合されたエネルギー供給源３８を含んでいてもよい。インプリント・ヘッド３０およびステージ１６は、通路４２と重ねてテンプレート１８と基板１２を位置決めするように構成されていてもよい。装置１０は、ステージ１６、インプリント・ヘッド３０、流体分配システム３２、および／または供給源３８と通信するプロセッサー５４によって調整され、メモリ５６に保存されたコンピュータで読み取り可能なプログラム上で操作してもよい。

インプリント・ヘッド３０、ステージ１６のいずれか、または両方は、型２０と基板１２の間の距離を変更して、それらの間の容積を、成形可能材料３４で充填する所望の容積とすることができる。例えば、インプリント・ヘッド３０は、テンプレート１８に力を加えて、型２０を成形可能材料３４に接触させてもよい。所望の容積が成形可能材料３４で充填された後、供給源３８は、例えば、紫外線などのようなエネルギー４０を生成し、成形可能材料３４を固化させ、そして／または基板１２の表面４４とパターンニング面２２の形状に沿いながら相互結合させ、基板１２上にパターン形成層４６を形成する。パターン形成層４６は残留層４８と、凸部５０および凹部５２のような複数の形状部を備え、凸部５０の厚みはｔ₁であり、残留層の厚みはｔ₂である。

上記の装置および工程は、さらに、本明細書にその全体を援用する米国特許第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号に記載のインプリント・リソグラフィ工程と装置に採用することができる。

図１〜図３を参照する。上記のパターンニング工程の間、粒子６０は、基板１２と型２０の間に位置する場合がある。例えば、粒子６０は、基板１２の表面４４上に位置する場合があり、さらに別の例では、パターン形成層４６内に位置する場合もある。さらに別の実施形態では、複数の粒子６０が、表面１２と型２０の間に位置する場合もある。粒子６０は厚みがｔ₃である。以後、粒子６０とは、複数の粒子６０も含むものとする。

粒子６０は、基板１２のパターンニングの間、有害および／又は他の悪影響を及ぼす場合があるため、粒子６０の削減および／または除去のための装置および方法を説明する。ここで、粒子６０とは、汚染物質６０と置き換えてもよい。

図４〜８を参照する。局所的なエネルギーおよび／または作動力により、基板１２および／またはパターン形成層４６から粒子６０を削減するおよび／または除去することができる。注目すべきは、上記した局所的な粒子６０の除去方法のいずれも、粒子６０の削減および／または除去をさらに高めるために互いに、あるいは、ここでさらに論じる他の技術（例えば、インプリント・パターンニング除去、複製形成）と組み合わせることができることである。

図２、３、および４を参照する。局所的な粒子６０の除去には、フィルム６２による粒子６０および／または粒子の一部の除去が含まれていてもよい。フィルムは、第１の面６４と第２の面６５とを有していてもよい。第１の面６４および／または第２の面６５は、一種類以上の接着剤を含んでいてもよい。例えば、フィルム６２の第１の面６４は、一種類の接着剤を含んでいてもよい。フィルム６２の第１の面６４の接着剤は、例えば、テープ、粘着フィルム、および／または粒子６０の少なくとも一部に接着することが可能なその他の材料でよい。

接着剤を有するフィルム６２の第１の面６４は、基板１２の面４４に面して位置させればよい。フィルム６２の寸法は、基板１２の長さおよび／または粒子６０の寸法に比例した長さでよい。例えば、フィルム６２の寸法は、粒子６０より数ナノメートルだけ大きい寸法でありさえすればよい。フィルム６２の第１の面６４は、粒子６０と接触して配置すればよい。フィルムの第１の面６４上の接着剤は、フィルム６０に付着すればよい。フィルム６２の除去時、粒子６０も、基板１２および／またはパターン形成層４６から取り除くことができる。粒子６０とフィルム６２の間のファンデルワールス力は、基板１２および／またはパターン形成層４６からの粒子６０の除去および／または削減に対するフィルム６２の接着面６４の代わりまたはそれに加えて使用することもできる。

図２、３、および５を参照する。粒子６０の局所的な除去は、基板１２上に位置するレジスト層６６の除去と、粒子６０の実質的な封じ込めを含んでいてもよい。レジスト層６６は、液滴吐出、スピンコート、ディップコート、化学蒸着（ＣＤＶ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着などを限定することなく包含する工程によって基板１２上に塗布することができる。一例では、レジスト層６６は、図１および２において説明したように、基板１２上に置いて固化した液滴でよい。

レジスト層６６は、粒子６０の実質的な部分に付着および／または実質的に浸せばよい。そしてレジスト層６６を除去すればよく、レジスト６６の除去時に、粒子６０または粒子の実質的な部分を基板１２および／またはパターン形成層４６から除去することができる。

別の例では、液滴吐出、スピンコート、ディップコート、化学蒸着（ＣＤＶ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着などを限定することなく包含する工程によって、レジスト層６６は基板１２上の粒子６０に隣接して位置させることができる。レジスト層６６は、図１および２において説明した装置と方法で、非パターン形成テンプレート１８を使ってパターンを形成してもよい。レジスト層６６は、粒子６０の一部に付着および／または実質的に浸せばよい。そしてレジスト層６６を除去すればよく、レジスト６６の除去時に、粒子６０は、基板１２および／またはパターン形成層４６から除去することができる。

図１〜３、および６を参照する。粒子６０の局所的な除去は、真空発生手段６８によって加えられた吸引力７０を粒子６０にかけることを含んでいてもよい。真空発生手段６８は、パターンニング工程の各種段階で真空を生じさせることができる。吸引力７０は、基板１２に実質的な損傷を与えることなく、粒子６０を除去させるだけの所定の大きさの力を与えることができる。真空の制御および／または力は、メモリ５６に保存したプログラムの中のアルゴリズムの制御下におき、プロセッサ５４内で実行することができる。

図６は、粒子６０に隣接した真空発生手段６８の一つ以上のノズル６７の位置決めを示す。ノズル６７は、粒子６０に隣接して位置させてもよく、さらに／またはチャック１４の周囲に位置させてもよい。単純化させるために、図６は、ノズル６７を１つだけ図示しているが、本発明の実施形態においては、ノズル６７はいくつあってもよい。さらに、同様の機能を得るために、力７０を粒子６０に送る他の手段を利用してもよい。

図１〜３、および７を参照する。粒子６０の局所的な除去には、ノズル７４を介して極低温に冷却された材料７２を粒子６０に塗布することによって、粒子６０を基板１２から取り除き、さらに／または断片化することが含まれていてもよい。さらに、粒子６０は、（図６で説明したような）真空力によって、および／または、吹きつけ力を加えることによって（例えば、その上、中または通り抜けて気流を吹き付ける）基板１２から除去してもよい。１つの例では、極低温に冷却された材料７２は、粒子６０に塗布している間は液状でも、および／または固体状でもよい。超低温に冷却された材料７２は、それが温まるにつれ、位相が実質的に気体の状態に遷移し、基板１２から拡散して粒子６０を工程内で運び去ることができる。

図１〜３、および８を参照する。粒子６０の局所的な除去には、静電力（吸着または反発）および／または粒子６０に向けて電子アークを装置７６で付与することが含まれていてもよい。静電力および／または電子アークを付与することによって、基板１２から粒子６０を取り除き、そして／または断片化することができる。その後粒子６０は、基板１２および／またはパターン形成層４６から（図６に説明したような）真空力により、そして／または吹きつけ力を加えることによって（例えば、その上、中または通り抜けて気流を吹き付ける）取り除くことができる。

一例では、粒子６０と装置７６との間の吸着静電力を使って粒子６０を除去してもよい。粒子６０は、吸着静電力を引き起こす反対電荷を有する、および／または生成する装置７６によって帯電させてもよい。すると、粒子６０は、装置７６に付着して、基板１２から取り除くことができる。また、別の例では、反発静電力を利用して、粒子６０を基板１２から取り除く、および／または叩き落してもよい。粒子６０は、粒子６０と装置７６の間に反発静電力を引き起こす反対電荷を有する、および／または生成する装置７６によって帯電させてもよい。反発静電力を加えることによって、粒子６０を基板１２から叩き落す、および／または取り除くことができる。

インプリント工程（例えば、ナノインプリント・リソグラフィ）を使っても、基板１２および／またはパターン形成層４６から粒子６０を削減および／または取り除くことが可能である。注目すべきは、粒子６０を削減および／または取り除く上記のインプリント法は、いずれも、他の方法やここで説明した技術と組み合わせて、粒子６０の削減および／または除去の効果をさらに高めることができることである。

図９を参照する。粒子６０のインプリント法は、テンプレート１８をダミー・テンプレート７８に置き換えて（図１に示す）、粒子６０を有する基板１２（例えば分野）の領域にインプリントすることができる。図１および９を参照すると、ダミー・テンプレート７８は解像度が低く、テンプレート１８と実質的に同様のパターン密度を有する低コストのテンプレートである。例えば、ダミー・テンプレート７８は、そこから基板１２に向かって延在するメサ型８０を有していてもよい。メサ型２０と同様に、メサ型８０は、その上にパターンニング面８２を有する。ダミー・テンプレート７８のパターンニング面８２は、テンプレート１８のパターンニング面２２に実質的に類似しているが、ダミー・テンプレート７８のパターンニング面２２は、低解像度であり、弾力に欠けていてもよい。メサ型８０は、結果を生み出すことを目的としているものではないため、粒子６０によるダミー・テンプレート７８への損傷は、結果として概ね取るに足らないことである。このように、粒子６０が図１および２において説明したようにパターンニング中に基板１２上で確認された場合、テンプレート１８を装置１０から取り除き、ダミー・テンプレート７８と交換して、基板１２の粒子を有する領域にインプリントすることにより、テンプレート１８を損傷から守ることができる。

図１０を参照する。テンプレート１８は、軟性マスク層８４を組み込むように変更することができる。軟性マスク層８４は、粒子６０の周りに適合可能な材料から形成することができ、よって、除外領域の寸法を減らすことができる。マスク２０は、軟性マスク層８４から形成してもよく、さらに／または別のマスク層８４は、軟性マスク層８４に隣接して位置させることができる。例えば、軟性マスク層８４は、マスク２０と、基板１２に対向するテンプレート１８の表面の間に位置させることができる。図１および２に関連して説明したように、インプリント用パターンは、軟性マスク層８４および／またはメサ型２０のパターン形成層２２上のいずれかに形成することができる。あるいは、ソフトマスク層８４は、マスク２０上に位置させて、業界内で周知の所定の最適な結果を生みだすインプリント基板１２用のパターンを提供することができる。軟性マスク層８４は、ポリマー、スピンオンガラス等を限定することなく包含する材料から形成することができる。例えば、軟性マスク層８４は、シリコン系ポリマーで形成することができる。

図１１および１２は、粒子の損傷を最小限におさえ、さらに／または除去するインプリント技術の別の例を示す。一般的に、残留層４８は、凸部５０および／または凹部５２を含まなくてもよく、さらに／または凸部６０および／または凹部５２は実行不可能であってもよく、また、このように、粒子を有する基板１２の領域は硬質なものでもよい。粒子６０を有する基板１２の領域は硬質なものでもよいが、隣接する領域は、最低限の衝撃を受けるものであってもよい。

図１１を参照する。成形可能材料３４を、粒子６０がその上に位置する基板１２の領域に塗布することができる。成形可能材料３４は、粒子６０および／または基板の表面４４の形状に沿って固化して、基板１２および／またはパターン形成層４６から粒子６０を削減することができる。粒子６０を有する基板１２の領域は硬質なものでもよいが、隣接する領域は、最低限の衝撃を受けるものであってもよい。

成形可能材料３４は、図１および２に関連して説明した技術を使って、その上に粒子６０を有する基板１２上の領域に位置させればよい。例えば、成形可能材料３４は、液滴吐出、スピンコート、ディップコート、化学蒸着（ＣＤＶ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着などのような技術を使って位置させことができる。テンプレート１８を使って、基板１２の表面４４に亘って成形可能材料３４を薄く塗ることができる。例えば、テンプレート１８は、実質的に平坦であり、毛細管作用を使うことにより、テンプレート１８と基板１２の間に位置する成形可能材料３４を基板１２の表面４４に亘って流すことができる。あるいは、成形可能材料３４は、テンプレート１８を使用せずに基板１２の表面４４上に位置させることができる。

図１、１１、および１２を参照する。供給源３８は、例えば、紫外線などのようなエネルギー４０を供給し、成形可能材料３４を硬化させる、そして／または基板１２の表面４４の形状に沿いながら相互結合させ、さらに粒子６０を含む残留層４８を形成する。残留層４８は凸部５０および／または凹部５２を含まなくてもよく、あるいは、凸部６０および／または凹部５２は実行不可能であってもよいので、粒子を有する基板１２の領域は、硬質でもよい。粒子６０を有する基板１２の領域は硬質でもよいが、隣接する領域は、最低限の衝撃を受けるものであってもよい。

パターンニングの間、図１および２に関連して説明するように、テンプレート１８への粒子６０の接触は、テンプレート１８への損傷および／またはパターン形成層４６の形状部５０および／または５２への損傷を引き起こす可能性がある。例えば、テンプレート１８の粒子６０との接触により、パターン形成層４６の形状部５０および／または５２、および／またはテンプレート１８の形状部２４および２６のクリティカルな寸法を損なう可能性がある。

テンプレート１８の製造はコストが高いため、テンプレート１８の複製（すなわち、複製テンプレート１８ａ）は製造コストの低減に貢献する。図１３は、複数のパターン形成基板１９を製造するために、このような複製テンプレート１８ａを供給するためのフロー図を示すものである。一般的に、複数の複製テンプレート１８ａを形成するためには、テンプレート１８（すなわちマスターテンプレート）を複製すればよい。複製テンプレート１８ａは、任意で作業テンプレート１８ｂを形成することができる。作業テンプレート１８ｂを使ってパターン形成基板１９を形成してもよい。パターン形成基板１９は、ハードディスクドライブ業界（図１３に示す）、半導体業界、太陽電池業界、生物医学的業界、光電子業界、または機能材料（例えば、成形可能材料３４）を使用するあらゆる業界内で使用することができる。例えば、図１３に示した作業テンプレート１８ｂを使って、図１および２に関連して説明した工程と方法で、さらに、その全体を本明細書に援用する米国特許出願番号１１／５６５，３５０および米国特許出願番号１１／５６５，０８２に説明するものを限定することなく包含する工程と方法を使って、基板１９の両面パターンニング用の２００，０００，０００工程ものリソグラフィ工程を採用することによって、約１００，０００，０００枚のパターン形成基板１９を形成することができる。

図１４から２０は、粒子６０による損傷を最低限および／または皆無としながら、マスターテンプレート１８を使って複製テンプレート１８ａを形成する方法を例示する略側面図である。この方法を使って、クリティカルな寸法の均一性の問題と、追加のエッチング工程によって引き起こされる不良を減らす処理からパターン転写工程を除去することができる。

図１および２に関連して説明した装置と方法を使ってテンプレート１８を複製してテンプレート１８ａを形成する際、パターン形成層４６の厚みｔ₂は、粒子６０を実質的に覆うように予め決定し、テンプレート１８が粒子６０によって損傷を受けないように保護する安全係数厚ｄ₁を規定することができる。パターン形成層４６の厚みｔ₂および／または成形可能材料３４の付着は、メモリ５６に保存したプログラムの中のアルゴリズムの制御下におき、プロセッサ５４内で実行することができる。

図１４および１５を参照する。成形可能材料３４を固化し、テンプレート１８は、形状部５０および５２を有するパターン形成層４６から分離することができる。パターン形成層４６の厚みｔ₂は、パターンニング工程における粒子６０とテンプレート１８の接触を最小限とすることができ、そして／または制限することができる。パターン形成層４６は、粒子６０を実質的に覆うように決定した厚みｔ₂を有する残留層４８を有し、テンプレート１８を粒子６０による損傷から守る安全係数厚ｄ₁を規定することができる。安全係数厚ｄ₁は、約２〜２０００ｎｍである。例えば、安全係数厚ｄ₁は、１０〜２００ｎｍの範囲内であればよい。

図１６から１９を参照する。任意で材料層９０をパターン形成層４６の上に位置させて、パターン形成層の形状部５０および５２を充填することができる。材料層９０の形状部５０ａおよび５２ａは、パターン形成層４６の形状部５０および５２の充填により形成することができる。複製基板９４を材料層９０に接着させて、形状部５０ａおよび５２ａを有する複製テンプレート１８ａを形成するパターン形成層４６から材料層９０を分離させればよい。

図１６を参照する。材料層９０は、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどを限定することなく包含する材料から形成することができる。材料層９０は、液滴吐出、スピンコート、ディップコート、化学蒸着（ＣＤＶ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着などを限定することなく包含する工程を使って位置させる。例えば、材料層９０はＣＶＤを使ってパターン形成層４６上に蒸着させることができる。ＣＶＤ工程は、一般的に、材料層９０の材料部分を、パターン形成層４６の外側の領域９２まで延在させることができる。

図１７を参照する。パターン形成層４６の外側の領域９２の材料は、除去することができる。パターン形成層４６の外側の領域９２の材料を除去することにより、基板１２のパターン形成形状部５０および５２に対応する凸部５０ａおよび凹部５２ａを有する材料層９０が形成される。例えば、材料層９０の凸部５０ａは、基板１２のパターン形成凹部５０に対応し、材料層９０の凹部５２ａは、基板１２のパターン形成凸部５２に対応する。さらに、研磨工程（例えば、ＣＭＰ研磨）を任意で採用して材料層９０を略平坦にしてもよい。

図１８および１９を参照する。複製基板９４を材料層９０に接着して、業界内では周知の技術および工程を使って複製テンプレート１８ａを形成する。例えば、接着層９５を材料層９０と複製基板９４の間に蒸着して複製テンプレート１８ａを形成する。接着層９５は、その全体を本明細書に援用している米国特許出願番号１１／１８７，４０７にさらに記載した材料を限定することなく包含する材料で形成してもよい。あるいは、接着層９５を、酸化物で形成してもよく、および／または複製基板９４に接着して複製テンプレート１８ａを形成することができる。接着技術は、伝熱接着、陽極接着などを限定することなく包含するものでよい。

複製テンプレート１８ａは、パターン形成層４６から剥離することができる。例えば、パターン形成層４６を形成する成形可能材料３４は、本明細書に全体的に援用される、米国特許出願番号０９／９０５，７１８; 米国特許出願番号１０／７８４，９１１; 米国特許出願番号１１／５６０，２６６; 米国特許出願番号１１／７３４，５４２; 米国特許出願番号１２／１０５，７０４; 米国特許出願番号１２／３６４，９７９に、さらに記載の選択的接着特性を有するものでもよい。一般的に、形状部５０ａおよび５２ａ、および／または形状部５０および５２へかかる応力を最低限に抑えながら、複製テンプレート１８ａをパターン形成層４６から分離することができる。そして、複製テンプレート１８ａを使って図１３に関連して説明したように、作業テンプレート１８ｂを作成することができる。

図２０を参照する。複製テンプレート１８ａは、パターン形成層４６と基板１２との間に位置する可溶性材料９６を使用することによってもパターン形成層４６から分離させることができる。上記の方法同様、クリティカルな寸法の均一性の問題と、追加のエッチング工程によって引き起こされる不良を減らす処理からパターン転写工程を除去することができる。さらに、パターン形成層４６と基板１２の間に位置する可溶性材料９６に対して選択的にエッチングを施してもよい。例えば、酸化洗浄工程を使って、無機材料を残して可溶性材料９６の有機材料に対してのみ選択的にエッチングすることによって複製テンプレート１８ａを形成してもよい。

可溶性材料９６は、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を限定することなく包含するものでもよい。ＰＭＧＩは、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を使って剥離可能である。さらに、接着層９８を可溶性材料９６とパターン形成層４６の間に位置させることも可能である。接着層９８は、その全体を本明細書に援用する米国特許公報第２００７／００２１５２０号に記載のＢＴ２０を限定することなく包含するものでもよい。

複製テンプレート１８ａをパターン形成層４６から分離するには、可溶性材料９６を洗い流して基板１２からの接続を破断する。パターン形成層４６は有機材料から形成することもできる。酸化洗浄工程（例えば酸素プラズマ）を使って、限定的にシリコン系を有し、結果的に複製テンプレート１８ａを形成するパターン形成層４６を取り除くこともできる。注目すべきは、紫外線オゾン、ＶＵＶ，オゾン処理水、硫酸／過酸化水素（ＳＰＭ）などを限定することなく包含する他の洗浄工程も利用することができるということである。

図２１〜２４は、粒子６０による損傷を最低限および／または皆無としながら、マスター・テンプレート１８を使って複製テンプレート１８ａを形成する別の方法を例示する略側面図である。

図２１を参照する。マスター・テンプレート１８には、図１および２に関連して説明した装置および工程を使って基板１２上にパターン形成層４６をインプリントすることができる。基板１２は、融解石英、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、過フッ化ポリマー、金属、硬化サファイア等を限定することなく包含する材料から形成すればよい。

パターン形成層４６は、残留層４８と、凸部５０および凹部５２として示す複数の形状部とを有していてもよい。凸部５０の厚みはｔ₁であり、残留層４８の厚みはｔ₂である。残留層４８の厚みｔ₂は、粒子６０を捕らえられるように増加させることができる。例えば、残留層４８の厚みｔ₂は、残留層４８が粒子６０を完全に覆ってしまうよう、約１５０ｎｍより大きくすることができる。

図２２を参照する。表面処理１００をパターン形成層４６に対して行なってもよい。表面処理１００は、成形可能材料３４の固化、および／または成形可能材料３４の相互結合に先立って、成形可能材料３４を薄く塗りやすくし、さらに／または材料を剥離しやすい（すなわち、パターン形成層４６の剥離性を高める）特徴を有するものであればよい。例えば、表面処理１００は、パターン形成層４６の表面上に蒸気処理（例えばヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ））によって作成した酸化層を含んでいてもよい。別の例では、表面処理１００は、パターン形成層４６の少なくとも一部を酸化物に変換するためのプラズマ処理を含んでいてもよい。また、別の例では、表面処理１００は、パターン形成層４６の表面上に蒸着された（例えばＣＶＤ）酸化物を含むものでもよい。さらに、パターン形成層４６は、本明細書に全体的に援用される、米国特許出願番号０９／９０５，７１８; 米国特許出願番号１０／７８４，９１１; 米国特許出願番号１１／５６０，２６６; 米国特許出願番号１１／７３４，５４２; 米国特許出願番号１２／１０５，７０４; 米国特許出願番号１２／３６４，９７９に、さらに詳しく説明するように選択的接着特性を持たせるように処理することができる。

図２３から２４を参照する。基板１２上に位置するパターン形成層４６を使用して、図１および２に関連して説明した装置および方法で、第２のパターン形成層４６ｂを第２の基板１２ｂ上にインプリントして複製テンプレート１８ａを形成することができる。複製テンプレート１８ａの第２のパターン形成層４６ｂは、第２の残留層４８ｂと、凸部５０ｂと凹部５２ｂとして示す複数の形状部を含むものでもよい。凸部５０ｂの厚みはｔ_1Bであり、第２の残留層４８ｂの厚みはｔ_2Bである。第２の残留層の厚みｔ_2Bは、パターン形成層４６の残留層の厚みｔ₂より少ない。さらに、第２のパターン形成層４６ｂは、実質的に粒子６０および／または不良を有さないものでもよい。注目すべきは、複製テンプレート１８ａの形成には、その全体がここに援用されている米国特許出願番号１０／９４６，５７０に記載のような処理を含んでいてもよい。

図２５〜２９は、粒子６０による損傷を最低限および／または皆無としながら、マスター・テンプレート１８を使って複製テンプレート１８ａを形成するための別の方法を例示する略側面図である。

図２５を参照する。テンプレート１８は、軟質層１０２でコーティングした、パターン形成基板１２を含んでいてもよい。軟質層１０２は、インプリント中に粒子６０の周りに沿い、テンプレート１８への損傷を最低限に抑えるものであればよい。軟質層１０２の厚みは約１５０ｎｍから２００μｍの間のｔ₃であればよく、実質的に紫外線の光を透過させるものであればよい。さらに、軟性層８２は、ヤング係数が実質的に融解石英より小さいものでよい。例えば、ガラスの係数は約７０ＧＰａである。軟性層８２の係数は、およそ０．５０ＧＰａから１０ＧＰａであればよい。

図２６を参照する。酸化層１０４を任意で軟質層１０２上に蒸着してもよい。酸化層１０４は、二酸化シリコンを限定することなく包含する材料で形成することができる。酸化層１０４は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ，スパッタ蒸着、スピンオン技術などで蒸着してもよい。

図２７を参照する。成形可能材料３４は、酸化層１０４および／または軟質層１０２上に蒸着させ、パターン形成してパターン形成層４６ａを形成してもよい。成形可能材料３４は、図１および２に関連して説明した装置および工程を使ってテンプレート１８によってインプリントして、パターン形成層４６ａを形成することができる。

図２８を参照する。テンプレート１８は、複製テンプレート１８ａを形成するパターン形成層４６ａから分離させてもよい。粒子６０は、複製テンプレート１８ａの軟質層１０２および／または酸化層１０４内に残留していてもよい。このように、粒子６０によるテンプレート１８および／または複製テンプレート１８ａへの損傷を制約することができる。例えば、軟質層１０２の係数が低いので、軟質層１０２が粒子６０の周りに沿い、インプリント中のテンプレート１８および／または複製テンプレート１８ａへの損傷を和らげ、および／または制約することができる。

図３０〜３４は、粒子６０による損傷を最低限および／または皆無としながら、マスター・テンプレート１８を使って複製テンプレート１８ａを生成するための別の方法を例示する略側面図である。

図３０を参照する。テンプレート１８は、図１および２に関連して説明した置および工程を使ってパターン形成層４６をインプリントしてもよい。パターン形成層４６は、残留層４８と、凸部５０ａと凹部５２として示す複数の形状部を備えていてもよく、凸部５０の厚みはｔ₁であり、残留層４８の厚みはｔ₂である。残留層４８の厚みｔ₂は、粒子６０を捕らえられるように増加させることができる。例えば、残留層の厚みｔ_2Aは、粒子６０が覆われてしまうよう、約１５０ｎｍより大きくすることができる。

図３１を参照する。選択層１０６をパターン形成層４６上に蒸着させてもよい。選択層１０６は、シリコンの重量％が８〜４０％のシリコン系レジスト、シロキサンポリマーなどを限定することなく包含する材料から形成することができる。

選択層１０６は、スピンオン工程、インプリント工程、ＣＶＤ工程などのような工程を使って蒸着させてもよい。図３２を参照する。選択層９０の少なくとも一部は、エッチングしてパターン形成層４６を露出することができる。例えば、選択層１０６の少なくとも一部に対してエッチングして、パターン形成層４６の凸部５０を露出させる。

図３３を参照する。パターン形成層４６に対し、マスクとしての選択層１０６を使って選択的にエッチング（例えばレジストエッチング）して複製テンプレート１８ａを形成することができる。マスクとしての選択層１０６を使って選択的にエッチングして複製テンプレート１８ａを形成することにより、さらなるパターン転写ステップの必要がなくなる。

図３３および３４を参照する。別の実施形態では、パターン形成層４６を選択的にエッチングし、別の処理工程を経て複製テンプレート１８ａを形成することができる。例えば、図３４に示すように、形状部５０ａおよび５２ａを基板１２にエッチングして、複製テンプレート１８ａを形成することができる。凸部５０ａは、パターン形成層４６の凸部５０とは異なる寸法を有していてもよい。

注目すべきは、図１４から３４に関連して説明した工程で、他のインプリント・リソグラフィ技術を使って複製テンプレート１８ａを形成することができる点である。例えば、その全体を本明細書に援用した米国特許出願番号１０／７８９，３１９、米国特許出願番号１１／５０８，７６５、米国特許出願番号１１／５６０，９２８、米国特許出願番号１１／６１１，２８７に説明したような他のインプリント・リソグラフィ技術である。

３８ 供給源； ３０ インプリント・ヘッド； ３２ 流体分配装置；
５４ プロセッサ； ５６ メモリ。

Claims (20)

1. 第１の基板上に位置する複数の粒子からマスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートおよび複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートへと与えられる損傷を最低限に抑えて前記複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法であって、
   前記マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートを用いて、前記第１の基板上に、第１の厚みを有するとともに第１の寸法と第１の外形を有する形状部を備えた第１の残留層を有する第１のパターン形成層を形成する工程と、
   前記第１のパターン形成層を用いて、第２の基板上に、第２の厚みと第２の寸法と第２の外形を有する形状部を備えた第２の残留層を有する第２のパターン形成層を形成する工程とを含み、
   前記第２の厚みは第１の厚みより小さく、第２のパターン形成層は、実質的に粒子がない、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記残留層の前記第１の厚みは、前記第１の残留層が前記第１の基板上に位置する前記粒子を覆うように、前記粒子の寸法より大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の寸法と前記第２の外形は、前記第１の寸法と前記第１の外形に実質的に類似している、ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記マスター・テンプレートは前記軟質マスク層を含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第１のパターン形成層を形成する工程はさらに、
   前記第１の基板上に第１の成形可能材料を薄く塗る工程と、
   前記第１の成形可能材料を固化する工程と、
   前記第１のパターン形成層からマスター・テンプレートを分離する工程と
   を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. さらに、前記第１のパターン形成層に表面処理を施す工程を含む請求項５に記載の方法。
7. 前記表面処理は、第１の形成可能材料を薄く広げやすくすることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記表面処理は、前記第１のパターン形成層から前記マスター・テンプレートを分離する際に、前記第１のパターン形成層の剥離特性を容易にすることを特徴とする請求項６に記載の方法。
9. さらに、少なくとも１つの局所的な除去工程を使って、少なくとも１つの粒子を除去する工程を含む請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記局所的な除去工程には、前記第１の基板に、前記粒子を実質的に覆うレジスト層を塗布する工程と、前記レジスト層を除去する際に、前記粒子が前記第１の基板から除去されるように、前記第１の基板から前記レジスト層を除去する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記局所的な除去工程は、前記第１の基板に損傷を与えることなく、前記粒子を除去できる大きさの吸引力を前記粒子に加えることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記局所的な除去工程は、前記粒子に対して超低温に冷却された材料を塗布する工程を含むことを特徴とする前記請求項９、１０、または１１に記載の方法。
13. 超低温に冷却された材料を塗布された前記粒子は、真空力を加えることによって除去されることを特徴とする前記請求項１２に記載の方法。
14. 前記超低温に冷却された材料は、前記第１の基板から前記粒子を拡散させることを特徴とする前記請求項１２に記載の方法。
15. 前記局所的な除去工程は、前記粒子に対して静電力を加える工程を含むことを特徴とする前記請求項９、１０、１１、１２、１３、または１４に記載の方法。
16. 第１の基板上に位置する複数の粒子から、マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートおよび複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートへと与えられる損傷を最低限に抑えて前記複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法であって、
    前記第１の基板上に、前記粒子のうちの少なくとも一つの周りに沿って軟質層を位置させる工程と、
    前記軟質層上に成形可能材料を蒸着させて薄く塗布する工程と、
    前記マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートを用いて、前記第１の基板上に、第１の厚みを有するとともに第１の寸法と第１の外形を有する形状部を備えた第１の残留層を有する第１のパターン形成層を形成する工程と、
    前記マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートを前記第１のパターン形成層から分離させて、前記複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する工程と
    を含む方法。
17. 前記軟質層が実質的に紫外線を透過可能であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記軟質層のヤング率が、前記マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する材料のヤング率より小さいことを特徴とする前記請求項１６または１７に記載の方法。
19. さらに、前記軟質層の上に酸化層を位置させる工程を含む前記請求項１６、１７、または１８に記載の方法。
20. 第１の基板上に位置する複数の粒子から、マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートおよび複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートとへ与えられる損傷を最低限に抑えて前記複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法であって、
    前記マスター・インプリント・リソグラフィ・テンプレートを用いて、前記第１の基板上に、少なくとも一つの粒子の寸法より大きい第１の厚みを有するとともに第１の寸法と第１の外形を有する凸部を含む形状部を有し、前記粒子を覆うとともに略均一な第１の残留層を有する第１のパターン形成層を形成する工程と、
    前記第１のパターン形成層上に選択層を蒸着する工程と、
    前記選択層の部分を除去して凸部の一部を露出する工程と、
    前記形状部の反転を前記第１のパターン形成層に転写する工程と、
    前記形状部の反転を前記第１の基板に転写して、前記複製インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する工程と
    を含む方法。

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