JP2012507141A - インプリント・プロセスの分離段階における歪みと動特性の制御 - Google Patents

Abstract

インプリント・リソグラフィ・プロセスの分離プロセスにおける頑強層分離を改善するためのシステムおよび方法について述べる。この方法は、インプリントする基板とテンプレート間の歪みを一致させる段階、分離中にテンプレートおよび／または基板に印加される力を変更または修正する段階、または分離プロセスの動特性を変更または修正する段階を含む。

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２００８年１０月３０日に出願された米国仮出願第６１／１０９，５５７号、２００８年１０月２４日に出願された米国仮出願第６１／１０８，１３１号、および２００９年１０月２３日に出願された米国特許出願第１２／６０４，５１７号の利益を請求し、これらの出願は、参照により本明細書に組み込まれる。

ナノ加工は、約１００ナノメートル以下のフィーチャを有するきわめて小さな構造の加工を含む。ナノ加工がかなり大きい効果を有する１つの用途は、集積回路の処理である。半導体処理産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増大させると同時に高い生産歩留まりを目指す努力をし続けており、したがって、ナノ加工はますます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フィーチャ寸法を縮小し続けながらより優れたプロセス制御を提供する。ナノ加工が利用されてきた他の開発分野には、バイオテクノロジー、光学技術、機械システムなどがある。

今日使用されている例示的なナノ加工技術は、一般に、インプリント・リソグラフィと呼ばれる。例示的なインプリント・リソグラフィ・プロセスは、米国特許公開第２００４／００６５９７６号、米国特許公開第２００４／００６５２５２号、および、米国特許第６，９３６，１９４号などの多くの公報に詳細に述べられており、これらの文献はすべて、参照により本出願に組み込まれる。

前述の米国特許出願と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、成形可能液体（重合性液）におけるレリーフ・パターンの形成と、そのレリーフ・パターンに対応するパターンを下の基板に転写することを含む。パターニング・プロセスを容易にするのに望ましい位置決めを可能にするために、基板は、移動ステージに結合されてもよい。パターニング・プロセスは、基板から離間されたテンプレートと、テンプレートと基板の間に塗布される成形可能液体とを使用する。成形可能液体は凝固して、成形可能液体と接触するテンプレートの表面の形状に合致するパターンを有する硬質層（凝固層）が形成される。凝固後、テンプレートが硬質層から分離され、その結果、テンプレートと基板が離間される。次に、基板と凝固層は、凝固層のパターンに対応するレリーフ像を基板に転写する更に他のプロセスにかけられる。

インプリント技術では、得られたインプリント・パターンに、フィーチャの剪断、抜け、裂けなどの不良が観察されることがある。不良は、しばしば分離する際にテンプレートと基板の歪みのずれによって生じる。得られたパターン・フィーチャは、傾きおよび／または破損することがあり、多くの場合最も小さなフィーチャが最も大きな影響を受ける。分離の実施は、半径依存性を有する場合がある。高フィーチャ密度の領域から低フィーチャ密度の領域への移行は、多数のインプリント不良をもたらすことがあり、それは、しばしばテンプレートと基板の間の剪断のずれの急な変化の結果である。

現在のインプリント方法は、多くの場合、任意の厚さのウェハとディスク（基板）と共に、任意の厚さと形状のテンプレートを使用する。また、現在のインプリント方法では、インプリント処理の品質を改善することに関して、分離力（separation force）、傾き、テンプレートとウェハの背後の圧力、真空レベルおよび動特性のような分離段階のインプリント・パラメータをすべて考慮しているわけではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ・システムの単純化された側面図である。 パターン層が上に配置された図１に示された基板、および、テンプレートの単純化された側面図である。 分離事象における接触領域の収縮を示す図である。 分離事象における接触領域の収縮を示す図である。 硬質パターン・テンプレート（上）と複製層を上に有する可撓性基板（下）の間の界面を概略的に示す図である。 インプリント・プロセス前に基板の表面に追加された補強層を有する基板の単純化された側面図である。 ウェハとＳＯＧウェハの比較を示す図であり、ウェハは多数の分離不良を有する。 テンプレート・フィーチャ密度によるテンプレート湾曲とその表面の対応する剪断歪みを示す図である。 テンプレート・フィーチャ密度によるテンプレート湾曲とその表面の対応する剪断歪みを示す図である。 時間の経過による分離力を表すグラフである。 剪断応力と引っ張り応力を最小にしながらテンプレートをパターン層から分離する例示的な方法のフローチャートである。 基板およびテンプレートを含み、それら間にパターン層が位置している、図１に示されたリソグラフィ・システムの一部分の単純化された側面図である。 フィードバック、モニタおよびトラッキングを使用することによって剪断応力と引っ張り応力を最小にしながらテンプレートをパターン層から分離する例示的な方法のフローチャートである。 様々なダミー・フィル・パターン選択肢の図である。

本発明がより詳細に理解されるように、本発明の実施形態の説明は、添付図面に示された実施形態に関して提供される。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示し、したがって範囲の限定と考えるべきでないことに注意されたい。

図を参照し、詳細には図１を参照すると、基板１２上にレリーフ・パターンを形成するために使用されるリソグラフィ・システム１０が示されている。基板１２は、基板チャック１４に結合されることがある。図示されたように、基板チャック１４は、真空チャックである。しかしながら、基板チャック１４は、真空式、ピン型、溝型、電磁気式などを含むがこれらに限定されない任意のチャックでよい。例示的なチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号に記載されており、この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。

基板１２と基板チャック１４は、更に、ステージ１６によって支持されることがある。ステージ１６は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のまわりの動きを提供することがある。ステージ１６、基板１２および基板チャック１４は、台（図示せず）上で配置されてもよい。

テンプレート１８は基板１２から離間されている。テンプレート１８は、一般に、基板１２の方に延在するメサ２０を有し、メサ２０はパターニング面２２を有する。さらに、メサ２０は、型２０と呼ばれることがある。テンプレート１８および／または型２０は、溶融石英、石英、シリコン、有機重合体、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボン重合体、金属、硬化サファイアなどを含むがこれらに限定されない材料から形成されてもよい。図示されたように、パターニング面２２は、複数の離間したくぼみ２４および／または突出部２６によって画定されたフィーチャを有するが、本発明の実施形態は、そのような構成に限定されない。パターニング面２２は、基板１２上に形成されるパターンの基礎を構成する任意の原本パターンを画定することができる。

テンプレート１８は、チャック２８に結合されることがある。チャック２８は、真空式、ピン型、溝型、電磁気式および／または他の類似のチャック型として構成されてもよいが、これらに限定されない。例示的なチャックは、更に、米国特許第６，８７３，０８７号に記載されており、この特許は、参照により本明細書に組み込まれる。さらに、チャック２８は、インプリント・ヘッド３０に結合され、その結果、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てもよい。

システム１０は、さらに、流体供給システム３２を有することができる。流体供給システム３２は、基板１２上に重合性材料３４を付着させるために使用されることがある。重合性材料３４は、液滴供給、回転塗布、浸せき塗布、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着などの技術を使用して基板１２上に位置決めされてもよい。重合性材料３４は、設計検討事項に応じて型２０と基板１２の間に所望の体積が画定される前および／または後に、基板１２上に配置されてもよい。重合性材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号と米国特許公開第２００５／０１８７３３９号に記載されたような単量体を含んでもよく、これらの文献は全て、参照により本明細書に組み込まれる。

図１と図２を参照すると、システム１０は、更に、経路４２に沿ってエネルギー４０を導くように結合されたエネルギー源３８を含むことができる。インプリント・ヘッド３０とステージ１６は、テンプレート１８と基板１２を経路４２に重ね合わせて位置決めするように構成されてもよい。システム１０は、ステージ１６、インプリント・ヘッド３０、流体供給システム３２および／またはエネルギー源３８と通信する処理装置(プロセッサ）５４によって調整されてもよく、また記憶装置（メモリ）５６に記憶されたコンピュータ可読プログラムで動作してもよい。

インプリント・ヘッド３０若しくはステージ１６またはこれらの両方は、型２０と基板１２の間の距離を変化させて、これらの間に重合性材料３４で満たされる所望の体積を画定する。例えば、インプリント・ヘッド３０は、型２０が重合性材料３４と接触するようにテンプレート１８に力を加えてもよい。所望の体積が重合性材料３４で満たされた後、エネルギー源３８は、エネルギー４０（例えば、広帯域紫外線放射）を生成して、基板１２の表面４４とおよびパターニング面２２の形状に合致するように重合性材料３４を凝固させおよび／または架橋して、基板１２上にパターンを施された層（パターン層）４６を画定する。パターン層（凝固層）４６は、残余層４８と、突出部５０とくぼみ５２として示された複数のフィーチャを有し、突出部５０は厚さｈ₁を有し、残余層は厚さｈ₂を有してもよい。

前述のシステムと工程は、更に、米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許公開第２００４／０１８８３８１号および米国特許公開第２００４／０２１１７５４号で言及されているインプリント・リソグラフィ法およびシステムで使用されてもよく、これらの各文献は、参照により本明細書に組み込まれる。

頑強（ロバスト）層分離
さらに図１と図２を参照すると、テンプレート１８と基板１２の歪みの違いによって、インプリント・プロセス後のテンプレート１８と基板１２を分離中に、インプリント・フィーチャの変形、抜け、線潰れおよび／または他のインプリント不良が生じる。歪みおよび関連応力は、テンプレート１８と基板１２の幾何学形状、印加された力、およびプロセスの動特性に基づくことがある。一実施形態では、歪みおよび関連応力は、テンプレート１８と基板１２の幾何学形状、印加された力、およびプロセスの動特性のみに基づく。関係する材料の剛性とヤング係数は、考慮されないことがある。インプリント材料３４と基板１２間の接着力、インプリント材料３４とテンプレート１８間の接着力、ならびに分離中のパターニング面２２と基板１２上に生じたフィーチャ間の摩擦は、歪み解析で考慮されなければならない。テンプレート１８のパターニング面２２上のフィーチャ密度の変化は、クラック伝搬動特性において重要な役割をし、また頑強層分離を含むインプリント処理で生じる歪みと品質に大きな影響を及ぼす。

歪みの一致
図３Ａと図３Ｂは、分離プロセスにおける２つの瞬間ｔ₁およびｔ₂の例を示す。単純にするために、可撓性の基板（ウェハ）３０１とそれより可撓性でないテンプレート３０２とを検討し、テンプレート３０２は可撓性基板３０１と比べて厚い。テンプレート３０２と基板３０１を分離するために一定の力Ｆが加えられる。図３Ａと図３Ｂの説明図では、接触領域（Ａ₁とＡ₂として示された）は、分離プロセスにおいて基板３０１がテンプレート３０２と接触している領域である。図示されたように、時間ｔ₁における接触領域はＡ₁であり、時間ｔ₂における接触領域はＡ₂である。テンプレート３０２と基板３０１が互いに引き離されるとき、ｔ₂における接触領域Ａ₂は、ｔ₁における接触領域Ａ₁より小さい（ｔ₂＞ｔ₁）。接触領域が大きい領域Ａ₁から小さい領域Ａ₂に収縮する際に印加される力Ｆが適切に減少されない場合は、接触領域Ａ₂の周囲に沿った基板３０１の歪みが、接触領域Ａ₁による歪みよりかなり大きくなる。これにより、局部応力が増大し、それに応じて局部歪みが大きくなることがある。

基板３０１表面に沿った剪断応力が、その表面に沿った表面歪み、伸張または圧縮をもたらすことがある。テンプレート３０２が、基板３０１上にフィーチャをインプリントした場合、生じた歪みによって、分離中にフィーチャが基板３０１から剪断されることがある。

図４は、硬質のパターンを有するテンプレート１８と、フィーチャ５０を上に含む複製された層を有する可撓性基板１２との間の分離領域を概略的に示す。代表的なフィーチャ高さｈは、１００ｎｍである。

分離中の不均一な応力と歪みの作用を（阻止しないにしても）最小にする方法の１つは、テンプレート１８と基板１２の歪みを実質的に一致（マッチ）させることである。例えば、歪みを一致させることには、テンプレート１８と基板１２の剛性を一致（マッチ）させることがある。剛性の一致は、テンプレート１８と基板１２のそれぞれの厚さを含む幾何学形状を考慮することがある。一実施形態では、基板１２の厚さは、テンプレート１８の厚さに一致され、その結果、これらは実質的に等しい厚さを有する。本出願で使用されるとき、一致（マッチ）は、合致、調節、適応、修正、当て嵌め、調整等を含むことがあり、この結果、歪み特性が適切に同等または等価になるか、または等価な力がそれぞれに印加されたときの基板１２からの反応がテンプレート１８から反応と同じまたはほぼ同じになる。また、ヤング係数、向き（傾き）および他の因子を使用して、分離中の不均一な応力と歪みの影響を（阻止しないにしても）最小にすることができる。

一実施形態（図２に示された）では、テンプレート１８と基板１２の剛性の一致（マッチ）は、残余層４８の厚さｈ₂を大きくすることによって達成されてもよい。残余層４８は、インプリント・プロセスにおいて基板１２上に重合性材料３４を配置することにより生じる。基板１２全体の厚さを増大させるためにインプリント・プロセスにおいて基板１２上に追加の重合性材料３４が配置されてもよく、それにより、基板１２の全体的な幾何学形状および剛性特性が変化し、テンプレート１８と基板１２の分離中の引っ張り応力および／または剪断応力が減少する。例示的な実施形態では、所望の幾何学形状および／または所望の剛性および／または応力特性を生成するように計算された所定量の重合性材料３４が基板１２上に配置される。

図５に示された実施形態では、インプリント・プロセス前に基板１２の表面に補強層１００が追加されることがある。例えば、補強層（stiffening layer）１００は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）層などの有機物層であってよい。補強層１００は、インプリント・プロセス前に基板１２の表面に追加されてもよい。補強層１００を追加することにより、基板１２の全体的な幾何学形状と剛性が変化する。基板１２の特性のこの変化により、テンプレート１８（図示せず）と基板１２の分離中の引っ張り応力および／または剪断応力が減少する。例示的な実施形態では、所望の幾何学形状および／または所望の剛性および／または応力特性を生成するように計算された所定の厚さの補強層１００が、基板１２の表面に追加される。幾何学形状、剛性および／または応力特性の変化によって、層分離がより頑強になり、インプリント分離不良が少なくなりおよび／または小さくなる。

例えば、図６は２つのインプリント基板の説明図であり、第１の基板６０２は、補強層１００のない基板１２のインプリント結果を示し、第２の基板６０４は、インプリント前に補強層１００が追加された基板１２のインプリント結果を示す。図６に示されたように、補強層１００のない通常ウェハ（基板６０２）は、６３０と６３２に分離プロセスによる分離不良がある。しかしながら、インプリント前に基板１２の表面に補強層１００が追加されたウェハ（基板６０４）には分離不良がない。

印加力の大きさの変更
テンプレート１８が様々なフィーチャ密度の領域を有するときの歪みの一致には固有の問題がある。例示的な実施形態では、分離プロセス中に基板１２とテンプレート１８に印加される力を変更または操作して、より頑強な層分離を達成することができる。

図７Ａと図７Ｂは、テンプレート・フィーチャ密度によるテンプレート湾曲とそれに対応する表面の剪断歪みを示す。相対的湾曲（分離角ａによって示された）は、テンプレート１８から分離する際の歪みによる基板１２（図示せず）の撓みを表わす。ここで、歪みと湾曲の変化は、テンプレート１８を基板１２から分離するのに疎フィーチャ領域７２０および７２４より稠密フィーチャ領域７２２の方で大きい摩擦力（接着力に加えて）に打ち勝つために、より大きい力を必要とするために起こる。ここで、分離角ａは、図７Ａでは、疎フィーチャ領域７２０および７２４ではａ₁、稠密フィーチャ領域７２２ではａ₂として示される。

図７Ｂに示されたように、フィーチャ密度に差異がある状態で分離が進むときに基板１２および／またはテンプレート１８に印加される力（Ｆ₁とＦ₂によって示された）を変化させることにより、頑強層分離が改善されることがある。

別の実施形態では、図８にグラフによって示されたように、テンプレート１８と基板１２の間の分離は、一般に、２つの段階を含むことがある。段階８２で、テンプレート１８間の分離力Ｆ_SEPがピークＰまで増大することがある。そのような増大は、インプリント領域内に最初のクラックを発生させることがある。例えば、分離力Ｆ_SEPの増大によって、インプリント領域の１つまたは複数の角部に最初のクラックが生じ、テンプレート１８と基板１２の分離が始まることがある。段階８４で、分離力Ｆ_SEPが、劇的に減少することがある。例えば、分離力Ｆ_SEPは、きわめて短時間に最大値からゼロまたはきわめて低い値に減少することがある。一実施形態では、力減少時間は、約１０ミリ秒である。

図４に戻って参照すると、一実施形態は、分離中に基板１２に対するテンプレート１８の横方向の動きを制御するために印加力を変化させて、剪断応力を最小にしないまでも減少させる。例えば、分離プロセスにおいて、テンプレート１８は、非分離領域４４０内のフィーチャ５０に従うことがある。テンプレート１８とフィーチャ５０間の横方向の動きは、テンプレート１８とフィーチャ５０間の摩擦力によって抑制されることがある。しかしながら、インプリント・ヘッド３０（図１で分かるように）も、テンプレート１８とフィーチャ５０間の摩擦力による影響を受けることがある。例えば、インプリント・プロセス中にインプリント・ヘッド３０が過度に抑制され、その結果、インプリント・ヘッド３０の１つまたは複数の弾性要素にエネルギーが蓄積することがある。テンプレート１８と基板１２が最終分離の直前に、テンプレート１８とフィーチャ５０間の摩擦力が、素早くゼロまで減少することがある。インプリント・ヘッド３０に蓄積されたポテンシャル・エネルギーは、このとき解放されることがあり、その結果、テンプレート１８と基板１２の間に相対的ｘｙ運動が生じることがある。

図９は、横方向変位を制限することによって剪断および引っ張り応力を最小にしながら基板１２からテンプレート１８を分離する例示的方法のプロセス９０を示す（かつ図１０を参照する）。段階９２で、テンプレート１８にチャック２８によって所定の圧力が印加されることがある。段階９４で、テンプレート１８とパターン層（凝固層）４６の分離を開始するために、インプリント・ヘッド３０によって分離力Ｆ_SEPが印加されることがある。段階９６で、インプリント・ヘッド３０によって印加された分離力Ｆ_SEPが、一定引っ張り応力に対してモニタされることがある。例えば、パターン層４６がテンプレート１８の中心Ｃに向けて分離するときにインプリント・ヘッド３０に印加される力がモニタされることがある。段階９８で、チャック２８が、テンプレート１８に印加される所定の圧力を減少させることがある。段階１００で、テンプレート１８が、パターン層４６から分離されることがある。

この手法を使用することにより、接触線６０の湾曲が、重合性材料３４および／またはパターン層４６の特性によって許容されることがあるレベルで制御され、次に圧力の低減により徐々にゼロまで減少することがある。例えば、チャック２８によってテンプレート１８に印加される圧力は、分離中にテンプレート１８の曲げによって引き起こされる応力と釣り合わされてもよい。圧力が減少するとき、そのような応力によって、テンプレート１８がパターン層４６から分離されることがある。

チャック２８によって提供される圧力勾配は、一般に、高い圧力から低い圧力（例えば、チャック２８の内側から外側）に向けられ、テンプレート１８のパターニング面２２に対して垂直となることがある。流体は、一般に、静止状態のままで剪断を支持することができないので、分離力Ｆ_SEPは、パターニング面２２に対して実質的に垂直のままでよい。したがって、テンプレート１８をパターン層４６から分離する最後の瞬間に、インプリント・ヘッド３０からのｚ運動は必要とされないことがある。したがって、インプリント・ヘッド３０によって印加される力とチャック２８によって印加される圧力を制御することによって、テンプレート１８とパターン層４６の分離中の横方向変位に基づく剪断負荷を制御することができる。

代替の実施形態では、テンプレート１８とパターン層４６の分離開始前にチャック２８がテンプレート１８に所定の圧力を印加しなくてもよい場合、段階９２は、任意選択と考えられる。したがって、パターン層４６からテンプレート１８を分離するために、分離の最後の瞬間だけ部分的な真空圧力が使用されることがある。この方法を使用することにより、分離の最後の瞬間における接触線６０の動きは、インプリント・ヘッド３０の動きに依存しないことがある。例えば、垂直方向の分離の動きは、テンプレート１８および／または基板１２の圧力または真空追従制御によって生成されることがある。このように、ｚ分離機構の並進または回転誤差運動によって生じる剪断不良が制限されることがある。長距離の分離運動によって生じる剪断歪みは、インプリント・ヘッド３０の位置を制御しおよび／または基板１２を再配置することにより解放されてもよい。これにより、分離運動中の実質的な精度の要求が低下することがある。さらに、分離の最後の瞬間におけるテンプレート１８のたわみが一般に最小になるので、テンプレート１８の湾曲によって引き起こされることがある横方向運動が最小になることがある。

印加力の加速度と速度の変更
別の実施形態では、テンプレート１８と基板１２の頑強層分離を達成するために、印加力の加速度および／または速度が変更または修正されることがある。図１０を検討すると、インプリント・ヘッド３０は、テンプレート１８を基板１２から高い加速度で引き離すことがある。テンプレート１８と基板１２の慣性（これらの質量と接触領域のまわりの空気の慣性）により、加速中のテンプレート１８と基板１２の動的な歪みは、一定速度のときより大きくなる。慣性作用によって、類似条件下でばねに蓄積されるエネルギーと同様に、加速中にテンプレート１８と基板１２に過剰の歪みエネルギーが蓄積されることになる。この「ばね」エネルギーは、システムが一定の引っ張り速度に達したときに運動エネルギーに変換される。

高い加速度で歪みが大きくなると垂直力が増大することがあり、それにより摩擦が増える。定常状態の動摩擦は、弱い速度依存性を有するが、静摩擦力から動摩擦力への移行は、アバランシェ状プロセスとして説明され、これは移行速度の影響を受けやすい。確立された動摩擦力は、一般に、静摩擦力より小さい。換言すると、得られた摩擦係数が、短時間に増大することがある。また、テンプレート１８を高速で動かす（静止位置から運動位置への移行）試みは、静摩擦係数を増大させることがある（極限値と呼ばれる）。これは、テンプレート１８とパターン層４６が互いに接触している全ての接点が同時に分離するわけではないために起こり、それにより余分な分離エネルギーが必要になる。例えば、これは、組み合わされたまたは噛み合わされたフィーチャをわずかに斜めの方向に分離する際に起こることがある。この余分な分離エネルギーにより、パターンの破損、フィーチャの裂け、抜けおよび線潰れが生じることがある。

操作の加速度が高いほど摩擦力（および大きな歪み）が大きくなるので、分離プロセスが一定速度またはより低い加速度で行われる状態では、テンプレート１８と基板１２の歪みが減少することが予想されることがある。インプリント不良の数を最小限に抑えるために、分離プロセス中の摩擦力を最小にできるように分離速度が調整、修正又は変更されてもよい。一実施形態では、様々なフィーチャ密度のパターン領域内でテンプレート１８と基板１２の分離が伝搬している間に分離速度が変更される。例えば、クラック（分離）の伝搬速度は、稠密フィーチャ・パターンを有する領域からそれより稠密でないフィーチャ・パターンを有する領域に移行するときに突然変化してもよい。この逆も真である。前者のケースでは、余分な弾性エネルギーが解放され、それによりクラック速度（分離速度）の急激な加速が起こる。急加速度の瞬間を有する移行領域は、インプリント不良が生じやすい。

移行領域問題を最小にする方法の１つは、テンプレート１８と基板１２の分離を遅くすることである。例えば、分離が完了するのに通常１０〜１００ミリ秒かかる場合、分離を遅くすることは、分離が完了するのに２倍の長さ（すなわち、２０〜２００ミリ秒）かかるようにプロセス・パラメータを調整することを含むことがある。テンプレート１８に印加される分離力をモニタし、印加力を意図的に低下させることによって、分離速度を制御することができる。したがって、一実施形態では、分離は、ユーザが決めた速度まで遅くされ、それにより、テンプレート１８および／または基板１２の曲げおよび／または弾性エネルギーの蓄積が減少するかまたは防止される。別の実施形態では、分離の速度が制御され、クラックがフィーチャ・パターン境界を通る間に安定した分離速度が維持される。

モニタとフィードバック
図１０を参照すると、テンプレート１８と基板１２の分離は、接触線６０の動きを分析しおよび／またはピークＰの分離力Ｆ_SEPを検出することによってモニタしおよび／またはトラッキング（追跡）されてもよい。例えば、接触線６０の動き（例えば、湾曲と長さ）が、撮像システム６６によって取得されてもよい。撮像システム６６は、パターン層４６の巨視的および／または微視的表示を提供することができる任意のシステムでよい。撮像システム６６のいくつかの例には、ウェブ・カム、ビデオ・カメラ（テープ、ディスクまたはデジタル）、フィルム・カメラ（静止画または動画）、ハイパースペクトル撮像システム（スペクトル干渉計）などがある。撮像システム６６は、パターン層４６に関して想定される問題を分析するための静止画像および／または動画を提供することができる。撮像システム６６は、また、静止画像および／または動画を記憶し再現し、または通信システムを介してそれらを送信ししてもよい。

一実施形態では、パターン層４６の分離接触線６０のトラッキングが、所定の時間に印加する力の大きさまたは速度／加速度に関するフィードバックを提供する。例えば、印加される分離力Ｆ_SEPに関するユーザおよび／または自動システムへのフィードバック制御ループが提供されてもよい。そのようなフィードバックを受け取る自動システムは、真空、圧力、引っ張り力などの大きさ、速度および加速度を含む様々な印加力を自動的に調整することがある。また、そのようなフィードバックを受け取る自動システムは、様々な構成要素の傾き、アライメント、回転、角度などを含む、インプリント・システムの物理構成要素に対する調整を行ってもよい。印加力と物理構成要素のそのような制御により、パターン層４６内の頑強層分離が改善されることがある。

図１１は、一定時間期間にわたって印加された分離力をフィードバックを使用して制御することによって頑強層分離を改善する例示的な方法１１０のフローチャートを示す。段階１１２で、テンプレート１８と基板１２の分離を開始するために分離力が印加されることがある。例えば、インプリント・ヘッド３０が、テンプレート１８をパターン層４６から分離する分離力Ｆ_SEPをテンプレート１８に印加してもよい。そのような分離力の印加により、テンプレート１８とパターン層４６の間に最初のクラックが生じることがある。

段階１１４で、パターン層４６に関して生じると想定される問題を分析するために、接触線６０の動き（例えば、湾曲と長さ）および／または分離力のピークＰがモニタされおよび／またはトラッキングされることがある。モニタとトラッキングは、様々な撮像システム６６によって行うことができる。

段階１１６で、モニタおよび／またはトラッキングにより収集されたデータに基づいて、基板および／またはテンプレートの歪み特性が分析されることがある。次に、モニタおよび／またはトラッキングと、行なわれた分析とに基づいて、フィードバックが提供されてもよい。

段階１１８で、接触線６０および／またはピークＰのトラッキングからのフィードバックを使用して、印加された分離力を調整、修正、または変更してもよい。一例では、接触線６０の湾曲の大きさがモニタされることがある。湾曲が、所定のレベルに達するか、不良の可能性を示唆する所定の特徴を有する場合は、様々な分離力が減少され、増大され、またはその速度、加速度、印加方向などが変更されることがある。例示的な実施形態では、調整、修正または変更が自動的に行なわれることがある。

段階１２０で、テンプレート１８とパターン層４６の分離に関するフィードバック情報の結果は、システム１０で将来使用し適用するためのアルゴリズムを構成するために記憶され使用されることがある。

ダミー・フィル・パターン
前述したように、分離中の密パターン化領域から疎パターン化領域への移行が問題となる。移行領域では剪断および凝集不良によるフィーチャ破損が支配的であることが観察されており、この場合、フィーチャ密度の変化による分離速度の変化によって、細かいフィーチャにかかる応力が変化することがある。

多くの場合、エッチング負荷を等しくし化学機械研磨（ＣＭＰ）を改善するために、集積回路（ＩＣ）製造の設計にいわゆる「ダミー・パターン」が含まれることがある。ダミー・パターンは、テンプレート１８上に含まれる無関係のフィル・パターンであり、テンプレート１８上の不可欠または関係フィーチャ・パターンの領域の周りに配置される。ダミー・パターンの使用は、より低密度のフィーチャ領域を無関係なパターンで埋めることによって、より高密度なフィーチャ・パターン領域とより低密度なフィーチャ・パターン領域の間の移行の発生を低減または除去することによって頑強層分離を大幅に改善することがある。インプリント・プロセスでの不良を減少させるために、ダミー・パターンのレイアウトは、対象となる不可欠な稠密フィーチャまでの近さ、分離中に経験する可能性がある弾性エネルギーのジャンプを最小にするのに必要なサイズと形状、およびクリティカル・パターン領域のフィーチャ・パターンに厳密に一致された充填率を考慮しなければならない。また、ダミー・パターンの向きおよび／または対称性は、不可欠な稠密領域内で受ける機械的応力と一致するように選択されることが望ましい。装置機能の設計の制約の範囲内で、ダミー・パターンは、関連稠密パターンの領域のできるだけ近くに配置されることがある。一実施形態では、離間距離は、数百ナノメートル以下である。

図１２は、様々なダミー・フィル選択肢を示す。図示されるように、様々なダミー・パターンが検討されてもよく、例えば、ブロック、格子、切れた格子、千鳥状の長方形、２方向の長方形などが使用される。ダミー・パターンの充填率またはパターン密度は、一致されるパターンを考慮することがある。例示的な一般規則では、５０％のダミー・パターン・フィルが対象となることがある。

一実施形態では、テンプレート１８のパターン密度を変化させることによって初期分離力が減少することがある。これは、テンプレート１８のメサ２０部分上のダミー・フィルとして鋸歯状または波状パターンを使用することにより達成されてもよい。一般に、メサ２０は、界面６０の周囲の大部分に沿った分離方向に実質的に垂直である。周囲に沿った歪みがどこでもほぼ等しいので、この向きにより、分離を開始するのにより大きな全体的な力が必要になる。

一実施形態では、テンプレート１８と基板１２の分離を開始し易くするために、鋸歯状または波状メサ（郵便切手またはナイフブレードのような多数の小さなぎざぎざを有する）が使用される。テンプレート１８のメサ２０部分上のダミー・フィルとして鋸歯状または波状パターンを使用することにより、小さなぎざぎざに沿って応力を集中させることによって、より少ない分離力を使用して分離を開始することができることがある。より小さい初期分離力を使用することは、前述のような分離プロセスにおいて印加されるピーク力Ｐを小さくし、また分離プロセス全体にわたって印加される力をより適切に制御することによって、頑強層分離の改善に有益なことがある。

チャック・ピンの除去
別の実施形態では、頑強層分離を改善するためにチャック２８装置が改良または変更されてもよい。剛性テンプレート１８は、複数の支持体を有するビームと考えられてもよい。支持体は、テンプレート１８に力が印加されたときに変化せず、したがって、一般に、テンプレート１８の歪みは、分離力が印加された状態で線形である。これと対照的に、基板１２は、分離プロセスにおいて印加力の印加中に様々なピンと接触し、接触を絶つ。さらに、真空が適用された基板１２の下側「自由スパン」領域は、力が印加されたときに変化し、したがって、基板１２の歪みは、一般に、力が印加された状態で非線形になる。

基板１２の歪みは、ピン無しのウェハ・チャックと共に使用された場合により線形になることがある。チャック２８からピンを除去すると、印加された力に対してより線形の反動を有する領域ができる。一実施形態では、重要な応力領域では複数の所定のチャック・ピンがチャック２８から除去される。一実施形態では、所定のチャック・ピンは、基板１２の歪み対応力の最大の非線形依存性を有する基板１２に沿った位置に配置されたものである。その他の実施形態では、所定のチャック・ピンは、分離中に基板１２とテンプレート１８間の最終接触点の領域内のものである。例えば、インプリントの中心領域および／または基板１２とテンプレート１８間の最終接触点の近くのチャック・ピンを除去することにより、非線形の歪み応力依存性が減少することがある。より線形の分離は、頑強層分離を増大させ、分離の不良の可能性を最小にすることがある。

１２…基板、１８…テンプレート、４４０…非分離領域。

Claims (20)

1. 基板をパターニングする方法であって、
   前記基板の歪み特性を、第１のレリーフ・パターンを有するテンプレートに一致させる段階と、
   前記テンプレート上の前記第１のレリーフ・パターンに対応する第２のレリーフ・パターンを前記基板に転写する段階であって、前記基板と前記テンプレート間の、前記基板上に付着された凝固層を形成する成形可能液体に、前記テンプレート上の前記第１のレリーフ・パターンに対応する前記第２のレリーフ・パターンを形成する、転写する段階を含む転写する段階と、
   前記凝固層から前記テンプレートを分離する段階とを含む方法。
2. 前記基板が、インプリント・リソグラフィ基板であり、前記一致させる段階が、前記基板の剛性を前記テンプレートの剛性に一致させる段階を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記一致させる段階が、前記基板の厚さを前記テンプレートの厚さに一致させる段階を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記テンプレートと前記基板の間に余剰の成形可能液体を塗布する段階を更に含み、前記余剰の成形可能液体が残余層を形成し、前記一致させる段階が、前記残余層の厚さを変化させることによって前記歪み特性を一致させる段階を含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
5. 前記一致させる段階が、前記残余層の前記厚さを所定の量だけ増大させることによって前記歪み特性を一致させる段階を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記転写する段階の前に前記基板の前記表面に所定の厚さの補強層を塗布する段階を更に含む、請求項１、２、３、４または５に記載の方法。
7. 前記補強層が、スピン・オン・ガラス（ＳＯＧ）層である、請求項６に記載の方法。
8. 前記分離する段階が、前記テンプレートが前記凝固層から分離されている間に前記テンプレートおよび／または前記基板の少なくとも一方に印加される力を修正する段階を含む、請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の方法。
9. 前記修正する段階が、前記基板に印加される圧力および／またはた真空力を変化させ、その結果、前記テンプレートが前記凝固層から分離されている間に前記基板の前記歪み特性が一定のままになるようにする段階を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記修正する段階が、前記第１のレリーフ・パターンのフィーチャ密度に基づいて前記基板および／または前記テンプレートの前記少なくとも一方に印加される圧力および／または真空力を変化させる段階を含む、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記修正する段階は、
    前記テンプレートおよび／または前記基板の前記少なくとも一方に印加される圧力および／または真空力を所定の最高値まで高める段階と、初期分離が検出されたときに、前記テンプレートおよび／または前記基板の前記少なくとも一方に印加される圧力および／または真空力を所定の最低値まで減少させる段階とを含む、請求項８、９、または１０に記載の方法。
12. 前記修正する段階が、前記テンプレートおよび／または前記基板の前記少なくとも一方に印加される前記力を修正し、その結果、前記凝固層からの前記テンプレートの前記分離が、所定の加速度で行われるようにする段階を含む、請求項８、９、１０または１１に記載の方法。
13. 前記テンプレートおよび／または前記基板の前記少なくとも一方に印加される前記力を修正し、その結果、前記凝固層からの前記テンプレートの前記分離が、所定の一定速度で行われるようにする段階を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記修正する段階が、
    前記テンプレートに所定の圧力を印加する段階と、
    前記凝固層からの前記テンプレートの分離を開始するように設定された、一定のままでかつ前記凝固層に垂直な分離力を印加する段階と、
    前記テンプレートに印加される前記所定の圧力を減少させる段階とを含む、請求項８に記載の方法。
15. 前記修正する段階が、
    前記凝固層から前記テンプレートの分離を開始するように設定された、一定のままでありかつ前記凝固層に垂直な分離力を印加する段階と、
    分離が始まった後で前記テンプレートおよび／または前記基板の少なくとも一方に真空を印加する段階とを含む、請求項８または１４に記載の方法。
16. 前記分離する段階が、
    前記テンプレートが前記凝固層から分離されている間に前記テンプレートおよび／または前記基板の少なくとも一方に印加される力をモニタする段階と、
    前記基板の前記歪み特性を分析する段階と、
    前記分析に基づいてフィードバックを提供する段階と、
    前記受け取った前記フィードバックに基づいて、前記テンプレートおよび／または前記基板の少なくとも一方に印加された力を自動調整する段階とを含む、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５に記載の方法。
17. 前記モニタする段階が、実時間画像を様々な離散的な波長で得るように構成されたハイパースペクトル撮像システムによって実行される、請求項１６に記載の方法。
18. 基板をパターニングする方法であって、
    前記基板の歪み特性を、関連パターンの近くに位置決めされた無関係なフィル・パターンを含む第１のレリーフ・パターンを有するテンプレートに一致させる段階と、
    前記テンプレート上の前記第１のレリーフ・パターンに対応する第２のレリーフ・パターンを前記基板に転写する段階であって、前記基板と前記テンプレートの間の前記基板上に付着された凝固層を形成する成形可能液体に、前記テンプレート上の前記第１のレリーフ・パターンに対応する第２のレリーフ・パターンを形成する、転写する段階と、
    前記凝固層からテンプレートを分離する段階とを含む方法。
19. 前記無関係なフィル・パターンが、前記凝固層から前記テンプレートの分離を開始するように構成されたぎざぎざを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 基板をパターニングする方法であって、
    前記基板の歪み特性を第１のレリーフ・パターンを有するテンプレートに一致させる段階と、
    前記テンプレート上の前記第１のレリーフ・パターンに対応する第２のレリーフ・パターンを前記基板に転写する段階であって、前記基板と前記テンプレート間の前記基板上に付着された凝固層を形成する成形可能液体に、前記テンプレート上の前記第１のレリーフ・パターンに対応する第２のレリーフ・パターンを形成する、転写する段階と、
    前記基板の歪み対応力非線形依存性が最大の位置に配置された複数の所定のチャック・ピンを基板チャックから除去する段階と、
    前記凝固層から前記テンプレートを分離する段階とを含む方法。

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