JP2014090208A - インプリントリソグラフィ装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】インプリントリソグラフィにおいて、貯留されたガスの放出又は溶解／拡散の速度を上げる方法等を提供する。
【解決手段】インプリントテンプレート１６を、固体石英の実質的に非多孔質固体層２０と、ナノ多孔質シリカ層の形態の多孔質固体媒体層２１とで形成することで、固体の多孔質媒体層によって空いた空間が提供され、多孔質層の空いた空間に、貯留されたガスがその中に流入又は拡散する。
【選択図】図３

Description

[0002] 本発明は、電子デバイス及び集積回路などのデバイスの製造、又は集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造を含むその他の用途のためのインプリントリソグラフィ装置及び方法に関する。
（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、全体を参照により本明細書に組み込むものとする２００８年１２月４日出願の米国仮特許出願第６１／１９３，５０９号の利益を主張する。
[0003] リソグラフィ分野では、所与の基板領域上のフィーチャの密度を増大するために、リソグラフィパターン内のフィーチャのサイズを低減するという従来からの要望がある。フォトリソグラフィ分野では、小さいフィーチャへの努力によってコスト高ではあるが液浸リソグラフィ及び極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィなどの技術が開発されてきた。
[0004] ますます関心が寄せられている潜在的にコスト高でない小さいフィーチャを得る方法が、一般に「スタンプ」（多くの場合、インプリントテンプレートと呼ばれる）を用いて基板上にパターンを転写するいわゆるインプリントリソグラフィである。インプリントリソグラフィの利点は、フィーチャの解像度が、例えば、放射源の放射波長又は投影システムの開口数によって制限されないということである。逆に、解像度は、主としてインプリントテンプレート上のパターンの密度によって制限される。
[0005] リソグラフィでは、通常、基板上に幾つかのパターンを塗布する。パターンは上に積み重ねられ、集積回路などのデバイスを形成する。すでに提供されたパターンとの各パターンのアライメントは考慮すべき重要事項である。パターンが十分に正確に互いに整列していない場合、結果として層間の電気接続の一部が失敗することがある。これによってデバイスが機能しなくなる。従って、リソグラフィ装置は、各パターンをすでに提供されたパターンに整列させるためのアライメント装置を含んでいてもよい。したがって、リソグラフィ装置は、各パターンを以前に提供されたパターン及び／又は基板上に提供されたアライメントマークに整列させるためのアライメント装置を含むのが普通である。
[0006] 通常、基板は基板ホルダによってクランプされ、基板ホルダ及び／又は１つのインプリントテンプレート（又は複数のインプリントテンプレート）はインプリントの間に他方に対して移動可能である。一般に、コンピュータプログラムを実行するコンピュータなどの制御システムは、アライメント装置からの情報を用いて各パターンのインプリント時の他方に対する基板及び／又はインプリントテンプレートの位置を制御する。本明細書では、「基板」という用語は、平坦化層又は反射防止コーティング層などの基板の一部を形成する任意の表面層を含む。
[0007] インプリントリソグラフィは、パターン形成する基板の表面上のインプリント可能な媒体のパターン形成工程を含む。パターン形成工程は、インプリントテンプレートのパターン形成された表面とインプリント可能な媒体の層とを一緒に押しつけてインプリント可能な媒体がパターン形成された表面の凹部に流入してパターン形成された表面上の突起によって脇へ押し退けられる工程を含む。凹部は、インプリントテンプレートのパターン形成された表面のパターンフィーチャを形成する。通常、インプリント可能な媒体は、パターン形成された表面とインプリント可能な媒体とが一緒に押しつけられる際に流動することができる。インプリント可能な媒体のパターン形成に続けて、インプリント可能な媒体は流動不能な状態（又は凍結状態）に適切に達し、インプリントテンプレートのパターン形成された表面とパターン形成されたインプリント可能な媒体は分離される。次に、通常、基板とパターン形成されたインプリント可能な媒体は、さらに処理されて基板のパターン形成が実行される。インプリント可能な媒体は、通常、パターン形成する基板表面上のインプリント可能な媒体の液滴から形成される。
[0008] インプリントテンプレートのパターニング表面及び／又は基板及び／又は流動可能なインプリント可能媒体の間に貯留されたガスポケットのために、パターニングされたインプリント可能媒体内のパターニング変形が発生することがある。例えば、インプリント可能媒体が硬化すると、インプリントテンプレートと基板上のレジストなどのインプリント可能な流動可能媒体との間に貯留されたガスポケットが不均一性を引き起こすことがある。したがって、従来、インプリント可能な液体媒体が硬化する前にガスがインプリント可能媒体、基板又はインプリントテンプレート内に拡散／溶解するか又はそこから放出されるのに十分な時間を確保しなければならなかった。その結果、ガスの溶解／拡散又は放出にかかる時間は、インプリント周期において速度決定ステップになる可能性がある。
本発明のある実施形態は、ガスの放出又は溶解／拡散の速度を上げる方法及び装置に関する。
[0009] ヘリウムなどの高拡散性ガスをインプリント実行の雰囲気として使用できる。任意の貯留されたガスポケットは、インプリント可能媒体、基板又はインプリントテンプレート内により迅速に溶解又は拡散できる。しかし、この方法の抱える問題は、ヘリウムなどのガスを使用する時でもガスの拡散及び／又は溶解が比較的遅い工程であるという点である。その結果、パターニングへのガスポケットの変形を低減するためにインプリントテンプレートとインプリント可能媒体とを数秒間、数十秒間、又は数分間も一緒に押し付けた状態に保持する必要が生まれる。拡散時間はインプリントテンプレートとパターニングされたインプリント可能な媒体の早期分離を防止する速度決定ステップであるため、この結果、インプリントリソグラフィ工程のスループットが低減することがある。これは、レジスト液滴などのインプリント可能媒体の圧縮成形にかかる時間がインプリント周期における速度決定ステップになるということを意味する。したがって、例えば、そのような問題又は当技術分野のその他の問題を克服する方法及び装置が必要である。
[0010] したがって、ある実施形態では、とりわけ、１つの目的は、貯留されたガスポケットのないインプリントテンプレートとパターニングされたインプリント可能媒体とのより迅速な分離を可能にする方法及び装置を提供することである。
[0011] 一態様では、パターニングされた表面を有するインプリントテンプレートによって基板上のインプリント可能媒体をパターニングする方法であって、ガスのある状態でパターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させるステップと、インプリント可能媒体を硬化させるステップと、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを分離させるステップとを含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体との分離の前に、パターニングされた表面と基板及び／又はインプリント可能媒体との間の貯留ガスの放出を可能にするように構成された空いた空間へ上記貯留ガスが放出される方法が提供される。
[0012] 以下の特徴は適宜、この方法及び装置の様々な態様に適用可能である。以下の特徴の好適な組合せをこの方法及び装置の一部として使用できる。
[0013] 雰囲気として使用されるガスは、優れた拡散率を提供するために通常はヘリウムであるが、別の好適なガスを使用してもよい。ガスは、複数種類のガスの混合物であってもよく、ガスに加えて蒸気を含んでいてもよい。例えば、インプリント可能媒体から発生する蒸気はガスの一部又は全部であってもよい。
[0014] 好適には、インプリント可能媒体とパターニングされた表面との間に貯留されたガスが容易に空いた空間内に移動できるように、空いた空間はパターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通する。流体連通とは、空いた空間への高粘度のフローが発生するような直接の流体連通を指す。好適には、空いた空間は、例えば、小さいサイズの細孔を用いて、インプリント可能媒体が空いた空間内に流入しないように構成されている。拡散連通とは、ガスが空いた空間とパターニング凹部との間の物理バリアを通して拡散することでそのバリアを通過しなければならないということを意味する。本明細書では、拡散連通は、そのようなバリアを通過するガスの流れが貯留ガスの質量の少なくとも５０％がバリアを通して空いた空間内に１０秒以内に移動できるということを意味する。好適には、物理バリアは、厚さが例えば１〜１０μｍのナノ多孔質材料などの多孔質層であってもよい。厚さが１μｍ未満の固体の層も好適な物理バリアであり、多孔質バリアと組み合わせることができる。
[0015] 貯留ガスは、空いた空間内に放出された後で、例えば、空いた空間内に保持されていてもよく、又は空いた空間がインプリントが実行される雰囲気と拡散又は流体連通している場合、その雰囲気内に放出されてもよい。空いた空間は、例えば、ガスを逃す流体又はマイクロ流体の流路と連通していてもよい。
[0016] インプリント可能媒体は、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを分離した後で硬化のためにその形状を維持できる程度に粘度があってもよいが、通常、インプリント可能媒体は、パターニングされた表面とインプリント可能媒体との分離前に硬化される。例えば、これは、交差結合を得るためにインプリント可能媒体を加熱することで達成でき、又は熱可塑性インプリント可能媒体の場合には、インプリント可能媒体とインプリントテンプレートのパターニングされた表面との分離の前に媒体を冷却して固体状態に（例えば、そのガラス温度より低い温度に）することができる
[0017] インプリントテンプレートは、空いた空間を含んでいてもよい。特に、空いた空間は、多孔質固体媒体の空いた空間であってもよい。多孔質固体媒体は開いた細孔構造を有していてもよく、これは、細孔が媒体の連続相として相互結合していることを意味する。又は、多孔質固体媒体は、閉じた細孔構造を有していてもよく、これは、細孔媒体内で連続相としての固体と共に不連続相を形成していることを意味する。
[0018] 好適には、インプリントテンプレートは、その細孔空間が空いた空間か又は空いた空間とパターニングされた表面への拡散連通の両方の役割を果たす多孔質固体媒体層を含んでいてもよい。多孔質固体媒体層を用いてインプリントテンプレートのパターニングされた表面のパターニングフィーチャを形成することができる。例えば、この層は、パターニングされた表面の凹部の端部（普通は最上部）を形成できる。多孔質固体媒体層は、凹部と突起の両方が多孔質固体媒体から形成されたインプリントテンプレートのパターニングされた表面全体を形成することができる。
[0019] 好適には、多孔質固体媒体は、貯留ガスと拡散及び／又は流体連通するように構成された空いた空間を有するインプリントテンプレート内の領域であってもよい。
[0020] 通常、固体の多孔質媒体層は、１〜１０μｍ、望ましくは３〜８μｍ、例えば５μｍの厚さを有していてもよい。固体の多孔質媒体の多孔率は、０．１〜５０体積％であってもよいが、好適には０．３〜２０体積％、例えば約０．５〜１０体積％、例えば、約１体積％である。
[0021] 固体の多孔質媒体は、好適にはナノ多孔質媒体であってもよく、これは、細孔の直径が通常１００ｎｍ未満、例えば約０．１〜２０ｎｍ、約０．２ｎｍ〜１０ｎｍ、又は約０．５ｎｍ〜５ｎｍであることを意味する。これは、好適には、例えば、電子顕微鏡検査法によって測定される。
[0022] 好適には、多孔質固体媒体は、シリカ、窒化シリコン、チタニア、酸化スズ、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、及びそれらの任意の混合物からなるグループから選択される。特に、多孔質固体媒体は、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカを含むか又は基本的にそれらから構成されていてもよい。
[0023] パターニング後のインプリント可能媒体からのパターニングされた表面の剥離を助けるために、パターニングされた表面は、チタニア、アルミナ、酸化タンタル、又はそれらの任意の混合物を含むか又は基本的にそれらから構成された剥離層を含んでいてもよい。
[0024] インプリント可能媒体は、インプリントテンプレートを通して印加される紫外（ＵＶ）放射などの化学線放射によって硬化させることができる。これを容易にするために、多孔質固体媒体は、ＵＶ放射などの化学線放射に対して透過性を有していてもよい（すなわち、透明又は半透明であってもよい）。この目的にはシリカが有用である。
[0025] 代替的に又はインプリントテンプレートに追加して、パターニングを実行する基板は空いた空間を含んでいてもよい。例えば、空いた空間は、基板の一部を形成する多孔質固体媒体層の空いた空間であってもよい。好適には、多孔質固体媒体層は、パターニングする基板の表面のインプリント可能媒体に接触する基板表面を形成する。
[0026] 一態様では、基板のインプリントリソグラフィのための装置であって、該装置が空いた空間を含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させることで基板上のインプリント可能媒体をパターニングするように構成されたパターニングされた表面を有するインプリントテンプレートを含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とが接触している間にパターニングされた表面と基板及び／又はインプリント可能媒体との間に貯留されたガスを空いた空間内に放出できるように空いた空間がパターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通する装置が提供される。
[0027] 上記方法の特徴も、適宜、上記装置に適用可能である。装置の一部として例えば特許請求の範囲に記載する特徴の好適な組合せを使用できる。
[0028] 一態様では、基板のインプリントリソグラフィのためのインプリントテンプレートであって、該インプリントテンプレートが空いた空間を含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させることで基板上のインプリント可能媒体をパターニングするように構成されたパターニングされた表面を有し、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とが接触している間にパターニングされた表面と基板及び／又はインプリント可能媒体との間に貯留されたガスを空いた空間内に放出できるように空いた空間がパターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通するインプリントテンプレートが提供される。
[0029] 上記方法及び装置の特徴も、適宜、上記インプリントテンプレートに適用可能である。インプリントテンプレートの一部として上記特徴の好適な組合せを使用できる。
[0030] 好適には、インプリントテンプレートは、その細孔空間が空いた空間か又は空いた空間とパターニングされた表面への拡散連通の両方の役割を果たす多孔質固体媒体層を含んでいてもよい。多孔質固体媒体層を用いてインプリントテンプレートのパターニングされた表面のパターニングフィーチャを形成することができる。例えば、この層は、パターニングされた表面の凹部の端部（普通は最上部）を形成できる。多孔質固体媒体層は、凹部と突起の両方が多孔質固体媒体から形成されたインプリントテンプレートのパターニングされた表面全体を形成することができる。
[0031] 好適には、多孔質固体媒体は、貯留ガスと拡散及び／又は流体連通するように構成された空いた空間を有するインプリントテンプレート内の領域であってもよい。
[0032] 通常、固体の多孔質媒体層は、１〜１０μｍ、望ましくは３〜８μｍ、例えば５μｍの厚さを有していてもよい。固体の多孔質媒体の多孔率は、０．１〜５０体積％であってもよいが、好適には、０．３〜２０体積％、例えば約０．５〜１０体積％、例えば、約１体積％である。
[0033] 固体の多孔質媒体は、好適にはナノ多孔質媒体であってもよく、これは、細孔の直径が通常１００ｎｍ未満、例えば約０．１〜２０ｎｍ、約０．２ｎｍ〜１０ｎｍ、又は約０．５ｎｍ〜５ｎｍであることを意味する。これは、好適には、例えば、電子顕微鏡検査法によって測定される。
[0034] 好適には、多孔質固体媒体は、シリカ、窒化シリコン、チタニア、酸化スズ、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、及びそれらの任意の混合物からなるグループから選択される。特に、多孔質固体媒体は、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカを含んでいてもよい。
[0035] パターニング後のインプリント可能媒体からのパターニングされた表面の剥離を助けるために、パターニングされた表面は、チタニア、アルミナ、酸化タンタル、又はそれらの任意の混合物を含むか又は基本的にそれらから構成された剥離層を含んでいてもよい。
[0036] 別の態様は、インプリントテンプレートを製造する方法であって、インプリントテンプレートがその細孔空間が空いた空間か又は空いた空間とパターニングされた表面への拡散連通の両方の役割を果たす多孔質固体媒体層を含む方法を提供する。そのような一態様では、多孔質固体媒体層は、プラズマ蒸着工程によって形成される。そのようなプラズマ蒸着工程、例えば、プラズマＣＶＤ工程は、欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−１０３７２７６号に開示されている。
[0037] 別の態様では、多孔質固体媒体は、例えば、ＰＣＴ特許出願公開ＷＯ２００４／１０１８４０号に開示されたスピンオングラス工程によって形成できる。別の態様では、多孔質固体媒体は、ゾル−ゲル蒸着工程によって形成できる。そのような工程は、例えば、仏国特許出願ＦＲ２７６２０９７号に開示されている。
[0038] この態様では、多孔質固体媒体は、ゲルの固化の前にゲル状態でマスタテンプレートとゲルとを一緒に押し付けることでゲルとしてパターニングできる。そのような工程によって、単一のペアレント又はマスタテンプレートからパターニングされた表面のファミリー（ドータ）を製造することができ、生産効率を上げることができる。
[0039] これらの態様では、多孔質固体媒体は、上述の通りであってもよい。特に、多孔質固体媒体は、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカを含むか又は基本的にそれらから構成されている。
[0040] 別の態様では、インプリントリソグラフィによってパターニングされるように構成された基板であって、パターニングされるように構成された基板の表面と拡散及び／又は流体連通する空いた空間を含む基板が提供される。
[0041] 空いた空間は、パターニングされるように構成された基板の表面の多孔質固体媒体層の空いた空間であってもよい。多孔質の固体媒体は、上記と同じでよく、特に、シリカ、例えば、ナノ多孔質シリカを含むか又はそれから構成されていてもよい。多孔質層は、上記の工程を用いて形成できる。
[0042] 多孔質固体媒体のそのような層は、パターニングされるように構成された基板の表面の底部の反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）として機能し、硬化時に基板からのＵＶ反射を防止できてもよい（例えば、インプリント可能媒体内でのパターン形成の干渉を回避するために）。
[0043] 上記の装置及び／又は方法は、電子デバイス及び集積回路などのデバイスの製造、又は集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造を含むその他の用途に特に有用である。特に、上記の装置及び／又は方法は、基板上にパターニングされたフィーチャが約１μｍ以下、通常１００ｎｍ以下又は１０ｎｍ以下のフィーチャ幅又はクリティカルディメンションを有する高解像度リソグラフィに好適である。
[0044] 以下、添付の図面を参照しながら、本発明の特定の実施形態について説明する。
[0045]ホットインプリントリソグラフィの例の略図である。 [0045]ＵＶインプリントリソグラフィの例の略図である。 [0046]ＵＶインプリントリソグラフィ分野でのガスポケットの貯留の略図である。 [0047]本発明のある実施形態によるインプリントテンプレートの略図である。 [0048]本発明のある実施形態によるインプリントテンプレートの略図である。 [0049]本発明のある実施形態によるインプリントテンプレートの略図である。 [0050]本発明のある実施形態によるインプリントテンプレートの略図である。 [0051]本発明のある実施形態による基板の略図である。
[0052] インプリントリソグラフィの２つの方法の例を図１ａ〜図１ｂに示す。
[0053] 図１ａは、いわゆるホットインプリントリソグラフィ（又はホットエンボス法）の一例を示す。通常のホットインプリント工程では、テンプレート１４が基板１２の表面上に鋳造された熱硬化性又は熱可塑性インプリント可能な媒体１５内にインプリントされる。インプリント可能な媒体１５は、例えば、樹脂であってもよい。樹脂は、例えば、スピンコートして、基板表面上又は、図示の例のように、基板１２’の平坦化及び転写層上に焼き付けることができる。熱硬化性ポリマー樹脂を使用する時には、テンプレートと接触すると、樹脂はテンプレート上に画定されたパターンフィーチャ内に流れ込むのに十分な流動性を有するように、樹脂はある温度まで加熱される。次に、樹脂の温度は上昇し、樹脂を熱硬化（架橋）させる。樹脂は硬化し、不可逆的に所望のパターンを取る。次に、テンプレート１４を除去し、パターニングされた樹脂を冷却することができる。熱可塑性ポリマー樹脂の層を使用するホットインプリントリソグラフィでは、熱可塑性樹脂がテンプレート１４によるインプリントの直前に自由な流動状態になるように加熱される。場合によっては、熱可塑性樹脂を樹脂のガラス遷移温度より大幅に高い温度まで加熱する必要がある。テンプレートは、流動性樹脂に接触し、そのガラス遷移温度より下まで冷却され、テンプレート１４は所定位置にあってパターンを硬化させる。その後、テンプレート１４は除去される。パターンは、インプリント可能な材料の残りの層の浮き彫りになったフィーチャからなり、インプリント可能な材料の残りの層は適当なエッチング工程によって除去されてパターンフィーチャだけが残される。ホットインプリントリソグラフィ工程で使用される熱可塑性ポリマー樹脂の例としては、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）又はポリ（シクロヘキシルメタクリレート）が挙げられる。ホットインプリントの詳細情報については、例えば、米国特許第４，７３１，１５５号及び米国特許第５，７７２，９０５号を参照されたい。
[0054] 図１ｂは、透明なテンプレート又は半透明なテンプレーと、インプリント可能な媒体としてのＵＶ硬化性液体（ここでは「ＵＶ」という用語が便宜上使用されているが、インプリント可能な媒体を硬化させる任意の適切な化学線放射を含むものと解釈すべきである）の使用を含むＵＶインプリントリソグラフィの一例を示す。ＵＶ硬化性液体は、多くの場合、ホットインプリントリソグラフィで使用される熱硬化性又は熱可塑性樹脂よりも粘性が低く、従って、はるかに速く移動してテンプレートのパターンフィーチャを充填することがある。図１ａの工程と類似の方法で、ＵＶ硬化性樹脂１７に石英テンプレート１６が当てられる。しかし、ホットインプリントのように熱又は温度サイクリングを使用する代わりに、石英テンプレートを通してインプリント可能な媒体に照射されるＵＶ放射でインプリント可能な媒体を硬化させることでパターンは「固まる」。テンプレートを除去した後、パターンはインプリント可能な媒体の残りの層の浮き彫りになったフィーチャからなり、インプリント可能な媒体の残りの層は適当なエッチング工程によって除去されてパターンフィーチャだけが残される。ＵＶインプリントリソグラフィによって基板をパターニングする特定の方法は、いわゆるステップ及びフラッシュインプリントリソグラフィ（ＳＦＩＬ）である。ＳＦＩＬは、従来、ＩＣ製造で使用されている光ステッパと同様の方法で基板を細かいステップでパターニングするために使用することができる。ＵＶインプリントの詳細情報については、例えば、米国特許出願公開第２００４−０１２４５６６号、米国特許第６，３３４，９６０号、ＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ０２／０６７０５５号、及び「Ｍｏｌｄ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｎａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｎｏｌ．Ｂ１４（６），１９９６年１１月／１２月と題されたＪ．Ｈａｉｓｍａ氏の論文を参照されたい。
[0055] また、上記インプリント技術の組合せも可能である。例えば、インプリント可能な媒体の加熱及びＵＶ硬化の組合せを記述する米国特許出願公開第２００５−０２７４６９３号を参照されたい。
[0056] 図２には、図１ｂについて以上に詳述したＵＶインプリントリソグラフィのある実施形態が示されている。インプリントテンプレート１６は、ヘリウム雰囲気内でインプリント可能媒体１７に接触している。ヘリウムのガスポケット２９がパターニングされた表面１８とインプリント可能媒体１７／基板転写層１２’／基板１２との間に形成されている。テンプレート１６を通してＵＶ放射を照射することでインプリント可能媒体が硬化すると、上記ガスポケットによってパターニングされたインプリント可能媒体内に欠陥が発生し、その結果として、その後パターニングされた基板１２及び／又は基板転写層１２’内に欠陥が発生する場合がある。
[0057] 図３は、本発明のある実施形態によるインプリントテンプレートを概略的に示す。インプリントテンプレート１６は、例えば、固体石英の実質的に非多孔質固体層２０と、例えば、ナノ多孔質シリカ層の形態の多孔質固体媒体層２１とを有する。インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８の突起３１と凹部３０は、その全体が多孔質固体媒体層２１内で形成される。
[0058] 使用時に、図２に示すように、パターニングされた表面１８は、ヘリウム雰囲気内で基板１２上のインプリント可能媒体１７に接触する。ヘリウムのガスポケット２９が凹部３０内に形成される。ガスポケット２９内の圧力は、多孔質固体媒体２１の空いた空間内の圧力より高いため、ヘリウムは、圧力差、フロー及び／又は拡散によって空いた空間内に急速に送り込まれる。その結果、ガスポケット２９は、テンプレート１６を通したＵＶ放射の照射によるインプリント可能媒体１７の硬化の前に実質的に消滅する。これは、パターニングされたインプリント可能媒体１７とその後パターニングされた基板１２内の欠陥が低減されているはずであるということを意味する。固体石英層２０と多孔質固体媒体２１の両方は、ＵＶを実質的に透過させる。この実施形態では、多孔質固体媒体層２１は、パターニングされた表面１８を形成する。
[0059] 図４は、本発明の別の実施形態によるインプリントテンプレートを概略的に示す。インプリントテンプレート１６は、多孔質固体媒体層２１（例えば、ナノ多孔質シリカ層）を挟む２つの実質的に非多孔質の固体層２０及び２２（例えば、各々が石英の）を有する。インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８の突起３１及び凹部３０は、固体層２２から固体媒体２１まで又はその内部へ延在する。
[0060] 使用時に、図２に示すように、パターニングされた表面１８は、ヘリウム雰囲気内で基板１２上のインプリント可能媒体１７に接触する。ヘリウムのガスポケット２９が凹部３０内に形成される。ガスポケット２９内の圧力は、多孔質固体媒体２１の空いた空間内の圧力より高いため、ヘリウムは、圧力差、フロー及び／又は拡散によって空いた空間内に急速に送り込まれる。次に、ヘリウムは、多孔質固体媒体層２１の空いた空間を通して流れ／拡散して層の縁部の周囲雰囲気に放出される。その結果、ガスポケット２９は、テンプレート１６を通したＵＶ放射の照射によるインプリント可能媒体１７の硬化の前に、従来技術と比較してより迅速に実質的に消滅する。これは、パターニングされたインプリント可能媒体１７とその後パターニングされた基板１２内の欠陥を回避するのに必要な時間が低減されているということを意味する。この実施形態では、多孔質固体媒体層２１は、インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８を形成する。特に、多孔質固体媒体層２１は、少なくとも凹部３０の端部を形成する。固体層２２は、多孔質固体媒体２１の空いた空間とガスポケット２９が形成される凹部３０の端部との間の優れた流体及び／又は拡散連通を維持しながら、図３の実施形態と比較してより大きい機械的な力をパターニングされた表面１８に与えるはずである。
[0061] 図５は、本発明の別の実施形態によるインプリントテンプレートを概略的に示す。インプリントテンプレート１６は、多孔質固体媒体層２１（例えば、ナノ多孔質シリカ層）を挟む２つの実質的に非多孔質の固体層２０及び２３（例えば、各々が石英の）を有する。インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８の突起３１及び凹部３０は、固体層２３内にのみ延在し、固体媒体２１内には延在しない。その結果、凹部の端部３０と多孔質固体媒体層２１の空いた空間との間に薄い固体層２３が位置する。
[0062] 使用時に、図２に示すように、パターニングされた表面１８は、ヘリウム雰囲気内で基板１２上のインプリント可能媒体１７に接触する。ヘリウムのガスポケット２９が凹部３０内に形成される。ガスポケット２９内の圧力は、多孔質固体媒体２１の空いた空間内の圧力より高いため、ヘリウムは、圧力差、凹部３０の端部の薄い固体層２３を通した拡散によって空いた空間内に急速に送り込まれる。次に、ヘリウムは、多孔質固体媒体層２１の空いた空間を通して流れ／拡散して層の縁部の周囲雰囲気に放出される。その結果、ガスポケット２９は、テンプレート１６を通したＵＶ放射の照射によるインプリント可能媒体１７の硬化の前に、従来技術と比較してより迅速に実質的に消滅する。これは、パターニングされたインプリント可能媒体１７とその後パターニングされた基板１２内の欠陥を回避するのに必要な時間が低減されているということを意味する。この実施形態では、多孔質固体媒体層２１は、インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８のパターニングフィーチャを形成しない。その結果、機械的な力は改善されるが、ヘリウムが多孔質固体媒体２１の空いた空間内へ移動するのにかかる時間は長くなる。
[0063] 図６は、本発明の別の実施形態によるインプリントテンプレートを概略的に示す。インプリントテンプレート１６は、多孔質固体媒体層２１（例えば、ナノ多孔質シリカ層）を挟む２つの実質的に非多孔質の固体層２０及び２４（例えば、各々が石英の）を有する。インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８の突起３１及び凹部３０は固体媒体２１内に少なくとも部分的に形成されるが、薄い固体層（例えば、石英の）２４でコーティングされている。その結果、パターニング表面１８と多孔質固体媒体層２１の空いた空間との間に薄い固体層２４が位置する。
[0064] 使用時に、図２に示すように、パターニングされた表面１８は、ヘリウム雰囲気内で基板１２上のインプリント可能媒体１７に接触する。ヘリウムのガスポケット２９が凹部３０内に形成される。ガスポケット２９内の圧力は、多孔質固体媒体２１の空いた空間内の圧力より高いため、ヘリウムは、圧力差、薄い固体層２４を通した拡散によって空いた空間内に急速に送り込まれる。次に、ヘリウムは、多孔質固体媒体層２１の空いた空間を通して流れ／拡散して層の縁部の周囲雰囲気に放出される。その結果、ガスポケット２９は、テンプレート１６を通したＵＶ放射の照射によるインプリント可能媒体１７の硬化の前に、従来技術と比較してより迅速に実質的に消滅する。これは、パターニングされたインプリント可能媒体１７とその後パターニングされた基板１２内の欠陥を回避するのに必要な時間が低減されているということを意味する。この実施形態では、多孔質固体媒体層２１は、インプリント可能媒体に接触しないが、インプリントテンプレート１６のパターニングされた表面１８のパターニングフィーチャを形成する。この場合も同じように図４の実施形態と比較して機械的な力は改善されるが、ヘリウムが多孔質固体媒体２１の空いた空間内へ移動するのにかかる時間は長くなる。
[0065] 図７は、本発明のある実施形態による基板を概略的に示す。図７は、平坦化／転写層１２’を有し、その上に多孔質固体媒体層２１（例えば、ナノ多孔質シリカの）がある。図７に、インプリントテンプレート１６のパターニング表面１８との接触前に多孔質固体媒体２１上にあるインプリント可能でＵＶ硬化が可能な材料１７が示されている。
[0066] 使用時に、図７の基板を、図２〜図６のいずれかのテンプレートを含む任意のテンプレートと併用することができるが、これに限定されない。図２のインプリントテンプレートとの併用が一例として示されている。図２に示すように、インプリントテンプレートのパターニングされた表面１８は、ヘリウム雰囲気内で基板１２上のインプリント可能媒体１７の液滴と接触する。ヘリウムのガスポケット２９が凹部３０内に形成される。ガスポケット２９内の圧力は、基板内の多孔質固体媒体２１の空いた空間内の圧力より高いため、ヘリウムは、圧力差、インプリント可能媒体１７への溶解及びインプリント可能媒体を通した基板の多孔質層２１へのその後の拡散によって、空いた空間内に急速に送り込まれるはずである。多孔質固体媒体層２１の空いた空間内のガスは、多孔質層１２の空いた空間を通してを通して流れる／拡散することで基板１２の縁部の周囲雰囲気に放出される。その結果、ガスポケット２９は、インプリントテンプレート１６を通したＵＶ照射によるインプリント可能媒体１７の硬化の前に実質的に消滅する。これは、パターニングされたインプリント可能媒体１７とその後パターニングされた基板１２内の欠陥を回避するのに必要な時間が低減されているということを意味する。
[0067] 添付の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲を逸脱することなく、上記実施形態を様々に変更することができることは理解されるであろう。例えば、使用されるインプリント方法は、上記の様々な実施形態について詳述したＵＶインプリント方法でなく図１ａに示すホットエンボス工程であってもよい。
[0068] 本明細書で使用する多孔質固体媒体という用語は、ガスを保持又は移送するのに好適な空いた空間を有する任意の好適な多孔質の固体を含む。通常、多孔質固体媒体は、細孔の容積と平均細孔径によって特徴付けられる。媒体内の細孔径の分布があってもよい。
[0069] 本明細書の目的のために、インプリントテンプレートとインプリント可能媒体との接触から発生する圧力下でインプリント可能媒体が実質的に細孔内に流入しないような細孔径が望ましい。このために、いわゆるナノ多孔質セラミックなどのナノ多孔質材料を使用できる。この理由から多孔質固体媒体のための閉鎖細孔構造を使用することが望ましい。
[0070] 多孔質固体媒体の一例は、シリカ、特にナノ多孔質シリカである。ナノ多孔質シリカの層を生成する好適な方法は、例えば、欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−１ ８１８ ５８３号、ＥＰ−Ａ−０ ７７５ ６６９号、ＥＰ−Ａ−０ ７７５ ６６９号、ＥＰ−Ａ−１ ０３７ ２７６号及びＥＰ−Ａ−１ １６９ ４９１号に記載されている。
[0071] 通常、ナノ多孔質シリカなどの多孔質固体媒体は、多孔質の固体を形成するためにシリカゲルなどのゲルから溶液を蒸発させる従来技術で周知のゾル−ゲル工程によって形成される。その他の好適な方法は多孔質層の化学蒸着、又はスピンオングラス工程であるが、これらについては上述した。好適には、多孔質層は、例えば、６００〜７００℃で加熱することで疎水性酸化シリコン包含層に親水性シラノール又はシラノールとシロキサンとの混合物をコーティングする熱処理によって形成することができる。そのような多孔質層は、特に無極又は疎水性のインプリント可能媒体に使用される。
[0072] シリカなどの多孔質又はナノ多孔質固体媒体は、石英などの非多孔質固体媒体よりも機械的強度が小さいため、上記のように、シリカなどの多孔質又はナノ多孔質固体媒体を石英などの薄い非多孔質固体層で被覆することが有利である。さらに、そのような非多孔質固体層を用いてレジストが多孔質固体媒体の細孔内に流入することを防止してもよい。ゾル−ゲル工程で形成される層の場合、蒸着による機械的応力のために層の厚さに制限がある。強度を改善するために、多孔質固体媒体と非多孔質固体媒体層を交互に重ねてもよい。厚さが１μｍ未満の層は、多孔質固体層への拡散を可能にするためにヘリウムなどのガスを十分に透過する。
[0073] ナノ多孔質シリカがインプリントテンプレートのパターニングされた表面の一部又は全部を形成する時、硬化したインプリント可能媒体からのパターニングされた表面の剥離は、多孔質シリカ内のシリコンの一部又は全部をチタン、アルミニウム又はタンタルと置き換えることで容易になる。
[0074] 通常、本発明で使用するナノ多孔質シリカなどのナノ多孔質固体層の厚さは、１〜１０μｍ、好ましくは３〜８μｍ、例えば、約５μｍである。ナノ多孔質固体層の多孔率は、通常、０．１〜５体積％、好適には０．５〜２体積％、例えば、約１体積％である。
[0075] ＵＶなどの化学線を「透過する」とは、本明細書では、ＵＶを透過する材料が、それに入射するＵＶの大部分が強度をほとんど低下させずに通過できるということを意味する。好適には、透過性材料の１ｍｍの層の場合、入射する指定波長のＵＶ出力の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％がこの層を通過する。
[0076] 上述し図示した実施形態は、その性質が例示的なものであって制限するものではない。実施形態だけが図示され説明されており、特許請求の範囲に記載する本発明の範囲を逸脱することなく、すべての変更及び修正は保護されることを理解されたい。説明内の「好適な」、「好適には」、「好ましい」又は「より好ましい」などの用語の使用は、そのように記載された特徴が望ましいことを示すが、必ずしも必要ではなく、そのような特徴を有さない実施形態も添付の特許請求の範囲に定義する本発明の範囲内に含まれることを理解されたい。特許請求の範囲に関して、「ある」、「少なくとも１つの」、又は「少なくとも一部」などの用語は、添付の特許請求の範囲で、特に断りのない限り、特許請求の範囲をそのような特徴に限定する意図がない特徴に先行するものである。「少なくとも一部」及び／又は「一部」といった言語が使用される場合には、その要素は、特に断りのない限り、一部及び／又は要素全体を含むことができる。
[0077] 以下の番号を振った条項において本発明のその他の態様を提供する。
１．パターニングされた表面を有するインプリントテンプレートによって基板上のインプリント可能媒体をパターニングする方法であって、
ガスのある状態で前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とを接触させるステップと、
前記インプリント可能媒体を硬化させるステップと、
前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とを分離させるステップと、を含み、
前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体との分離の前に、前記パターニングされた表面と前記基板及び／又はインプリント可能媒体との間の貯留ガスの放出を可能にするように構成された空いた空間へ前記貯留ガスが放出される方法。
２．前記インプリント可能媒体が、前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体との分離の前に硬化される、条項１に記載の方法。
３．前記インプリントテンプレートが、前記空いた空間を含む、条項１又は２に記載の方法。
４．前記空いた空間が、多孔質固体媒体層の空いた空間である、前記条項のいずれかに記載の方法。
５．前記インプリントテンプレートが、多孔質固体媒体を含む、条項４に記載の方法。
６．前記多孔質固体媒体層が、前記インプリントテンプレートのパターニングされた表面のパターニングフィーチャを形成する、条項５に記載の方法。
７．前記多孔質固体媒体層が、前記インプリントテンプレートの前記パターニングされた表面を形成する、条項６に記載の方法。
８．前記多孔質固体媒体が、前記貯留ガスと拡散及び／又は流体連通するように構成された空いた空間を有する前記インプリントテンプレート内の領域である、条項４から７のいずれか１項に記載の方法。
９．前記多孔質固体媒体が、ＵＶ放射を透過する、条項４から８のいずれか１項に記載の方法。
１０．前記多孔質固体媒体が、シリカ、窒化シリコン、チタニア、酸化スズ、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、及びそれらの任意の混合物からなるグループから選択される、条項４から９のいずれか１項に記載の方法。
１１．前記多孔質固体媒体が、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカであるか又はそれを含む、条項１０に記載の方法。
１２．前記パターニングされた表面が、チタニア、アルミナ、酸化タンタル、又はそれらの任意の混合物を含むか又は基本的にそれらから構成された剥離層を含む、前記条項のいずれかに記載の方法。
１３．前記基板が、前記空いた空間を含む、条項１又は２に記載の方法。
１４．前記空いた空間が、多孔質固体媒体層の空いた空間である、条項１３に記載の方法。
１５．前記多孔質固体媒体層が、前記インプリント可能媒体と接触する基板の表面を形成する、条項１４に記載の方法。
１６．前記インプリント可能媒体が、前記インプリントテンプレートを通して印加されるＵＶ放射によって硬化する、前記条項のいずれかに記載の方法。
１７．基板のインプリントリソグラフィのための装置であって、前記装置が、
空いた空間を含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させることで、基板上のインプリント可能媒体をパターニングするように配置されたパターニングされた表面を有するインプリントテンプレートを含み、前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とが接触している間に、前記パターニングされた表面と前記基板及び／又は前記インプリント可能媒体との間に貯留されたガスを空いた空間内に放出できるように、前記空いた空間が前記パターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通する装置。
１８．前記空いた空間が、多孔質固体媒体層の空いた空間である、条項１７に記載の装置。
１９．前記多孔質固体媒体が、前記パターニングされた表面の少なくとも一部を形成する、条項１８に記載の装置。
２０．前記多孔質固体媒体層が、前記パターニングされた表面を形成する、条項１８に記載の装置。
２１．前記空いた空間へのガスの放出が拡散によって起こるように、前記パターンフィーチャが前記空いた空間と直接流体連通していない、条項１８に記載の装置。
２２．前記多孔質固体媒体層に隣接する実質的に非多孔質固体層が、前記パターニングされた表面を形成する、条項２１に記載の装置。
２３．前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とが接触している間にＵＶ放射が前記インプリントテンプレートを通過して前記インプリント可能媒体に達するように前記インプリントテンプレートが構成される、条項１７から２２のいずれか１項に記載の装置。
２４．前記多孔質固体媒体が、シリカ、窒化シリコン、チタニア、酸化スズ、ジルコニア、アルミナ、酸化タンタル、及びそれらの任意の混合物からなるグループから選択される、条項１７から２３のいずれか１項に記載の方法。
２５．前記多孔質固体媒体が、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカであるか又はそれを含む、条項２４に記載の装置。
２６．前記パターニングされた表面が、チタニア、アルミナ、酸化タンタル、又はそれらの任意の混合物を含むか又は基本的にそれらから構成された剥離層を含む、条項１７から２５のいずれか１項に記載の装置。
２７．基板のインプリントリソグラフィのためのインプリントテンプレートであって、該インプリントテンプレートが空いた空間を含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させることで基板上のインプリント可能媒体をパターニングするように構成されたパターニングされた表面を有し、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とが接触している間にパターニングされた表面と基板及び／又はインプリント可能媒体との間に貯留されたガスを空いた空間内に放出できるように空いた空間がパターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通するインプリントテンプレート。
２８．前記空いた空間が、多孔質固体媒体層の空いた空間である、条項２７に記載のインプリントテンプレート。
２９．前記多孔質固体媒体層が、プラズマ蒸着工程によって形成される、条項２８に記載のインプリントテンプレート製造方法。
３０．前記多孔質固体媒体層が、スピンオングラス工程によって形成される、条項２８に記載のインプリントテンプレート製造方法。
３１．前記多孔質固体媒体層が、ゾル−ゲル蒸着工程によって形成される、条項２８に記載のインプリントテンプレート製造方法。
３２．前記多孔質固体媒体が、ゲルの固化の前にゲル状態でマスタテンプレートと前記ゲルとを一緒に押し付けることでゲルとしてパターニングされる、条項３１に記載の方法。
３３．前記多孔質固体媒体が、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカを含むか又は基本的にそれらから構成される、条項２９から３２のいずれか１項に記載の方法。
３４．インプリントリソグラフィによってパターニングされるように構成された基板であって、パターニングされるように構成された前記基板の表面と拡散及び／又は流体連通する空いた空間を含む基板。
３５．前記空いた空間が、パターニングされるように構成された表面の多孔質固体媒体層の空いた空間である、条項３４に記載の基板。
３６．前記多孔質固体媒体が、シリカ、任意選択としてナノ多孔質シリカを含むか又は基本的にそれらから構成される、条項３４又は３５に記載の基板。

Claims (15)

  1. パターニングされた表面を有するインプリントテンプレートによって基板上のインプリント可能媒体をパターニングする方法であって、
    ガスのある状態で前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とを接触させるステップと、
    前記インプリント可能媒体を硬化させるステップと、
    前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とを分離させるステップと、を含み、
    前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体との分離の前に、前記パターニングされた表面と前記基板及び／又はインプリント可能媒体との間の貯留ガスの放出を可能にするように構成された空いた空間へ前記貯留ガスが放出される方法。
  2. 前記インプリント可能媒体が、前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体との分離の前に硬化される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記インプリントテンプレートが、前記空いた空間を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記空いた空間が、多孔質固体媒体層の空いた空間である、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の方法。
  5. 前記インプリントテンプレートが、多孔質固体媒体を含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記多孔質固体媒体層が、前記インプリントテンプレートのパターニングされた表面のパターニングフィーチャを形成する、請求項５に記載の方法。
  7. 前記多孔質固体媒体層が、前記インプリントテンプレートの前記パターニングされた表面を形成する、請求項６に記載の方法。
  8. 前記多孔質固体媒体が、前記貯留ガスと拡散及び／又は流体連通するように構成された空いた空間を有する前記インプリントテンプレート内の領域である、請求項４から７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記多孔質固体媒体が、ＵＶ放射を透過する、請求項４から８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記基板が、前記空いた空間を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  11. 前記空いた空間が、多孔質固体媒体層の空いた空間である、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記多孔質固体媒体層が、前記インプリント可能媒体と接触する基板の表面を形成する、請求項１１に記載の方法。
  13. 基板のインプリントリソグラフィのための装置であって、前記装置が、
    空いた空間を含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させることで、基板上のインプリント可能媒体をパターニングするように配置されたパターニングされた表面を有するインプリントテンプレートを含み、前記パターニングされた表面と前記インプリント可能媒体とが接触している間に、前記パターニングされた表面と前記基板及び／又は前記インプリント可能媒体との間に貯留されたガスを空いた空間内に放出できるように、前記空いた空間が前記パターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通する装置。
  14. 基板のインプリントリソグラフィのためのインプリントテンプレートであって、該インプリントテンプレートが空いた空間を含み、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とを接触させることで基板上のインプリント可能媒体をパターニングするように構成されたパターニングされた表面を有し、パターニングされた表面とインプリント可能媒体とが接触している間にパターニングされた表面と基板及び／又はインプリント可能媒体との間に貯留されたガスを空いた空間内に放出できるように空いた空間がパターニングされた表面と拡散及び／又は流体連通するインプリントテンプレート。
  15. インプリントリソグラフィによってパターニングされるように構成された基板であって、パターニングされるように構成された前記基板の表面と拡散及び／又は流体連通する空いた空間を含む基板。
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