JP2016539499A - 改善されたオーバレイ補正のための低接触インプリントリソグラフィテンプレート用チャックシステム - Google Patents

改善されたオーバレイ補正のための低接触インプリントリソグラフィテンプレート用チャックシステム Download PDF

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マイスル,マリオ・ジョハンネス
チェララ,アンシュマン
チェ,ビュン−ジン
ベイムスバーガー,セス・ジェイ
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キャノン・ナノテクノロジーズ・インコーポレーテッド
株式会社東芝
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Abstract

構造的支持機能を実質的に維持しながら、インプリント品質保持機能を有意に増強する、インプリントリソグラフィテンプレート用チャック並びに関連するシステム及び方法を提供する。上記チャックは、位置合わせ及び歪補正中にテンプレートの接触を有意に低減しながら、分離時に良好な構造的支持を提供し続けるために、動的真空シールを組み込む。
【選択図】図6

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条(e)(1)の下で、2013年11月8日出願の米国仮特許出願第61/901549号の優先権を主張するものであり、上記仮特許出願は参照によってその全体が本出願に援用される。

ナノ加工(nano‐fabrication)は、100ナノメートル以下のオーダーの特徴部分を有する極めて小さな構造体の製作を含む。ナノ加工が相当な影響を有している1つの用途は、集積回路の加工におけるものである。半導体加工産業は、より高い製造収率を得るための努力を続けており、一方で基板上に形成される単位面積あたりの回路は増大している。従ってナノ加工はますます重要になっている。ナノ加工は、より高いプロセス制御を提供する一方で、形成される構造体の最小特徴部分寸法の継続的な削減を可能としている。ナノ加工が採用される他の開発領域としては、生命工学、光技術、機械系等が挙げられる。

現在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。インプリントリソグラフィはまた、例えばCMOS論理回路、マイクロプロセッサ、NANDフラッシュメモリ、NORフラッシュメモリ、DRAMメモリ、又はMRAM、3Dクロスポイントメモリ、Re‐RAM、Fe‐RAM、STT‐RAM等の他のメモリデバイスといった、集積化デバイスの層の製作を含む、様々な用途において有用である。インプリントリソグラフィはまた、ハードディスク用の薄膜ヘッドデバイスの層の製作にも有用である。インプリントリソグラフィはまた、ハードディスクドライブ用のパターン形成されたメディア、ディスプレイ用偏光子等の光学デバイス、フォトニック結晶構造体、光電池デバイス用の光捕捉構造体及びフィルタ、バッテリ電極用のナノ構造体、改良された光子及び光電池デバイス用の量子ドット構造体、生体医学デバイス、センサを製作するために、並びに制御されたナノ粒子の製作において、使用できる。制御されたナノ粒子は、数ある使用の中でも、結晶質半導体材料を製造するために、又はポリマー系薬剤キャリアとして使用できる。例示的なインプリントリソグラフィプロセスは、特許文献1、特許文献2、特許文献3(これらは参照によってその全体が本出願に援用される)等の数多くの公刊物に詳述されている。

特許文献1〜3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、成形性(重合性)層中でのリリーフパターンの形成と、上記リリーフパターンに対応するパターンの、下層の基板への転写とを含む。基板は、パターン形成プロセスを促進するための所望の位置決めを得るために、移動ステージに連結してよい。パターン形成プロセスは、基板から離間したテンプレートと、テンプレートと基板との間に適用される成形性液体とを使用する。成形性液体は固化して、成形性液体に接触するテンプレートの表面の形状に一致するパターンを有する剛性層を形成する。固化後、テンプレートと基板とが離間するように、テンプレートを剛性層から分離する。次に、基板及び固化した層を追加のプロセスに供して、上記固化した層のパターンに対応するリリーフ像を基板に転写する。

米国特許第8349241号 米国特許公開第2004/0065252号 米国特許第6936194号

上述のようなインプリントリソグラフィテンプレートは典型的には、特にテンプレートを所定の位置に保持するため、並びにインプリント及び分離プロセス中に遭遇する負荷下でのテンプレートの変形を防止するために、テンプレートに構造的支持を提供する、チャック又はチャックシステムによって所定の位置に保持される。このようなチャック及びチャックシステムは典型的には、真空圧を印加することによって、テンプレートをチャック又はチャックシステムに対して保持し、また、上述のような構造的支持を提供するためにテンプレート背面に物理的に接触する多数のランド部及び/又はピンを更に含む。しかしながら、本明細書に更に記載するように、チャックとテンプレートとの間のこのような物理的接触の程度は、テンプレートパターン形成表面の平面性を維持又は誘発すること並びに位置合わせ及び平面内歪補正を達成することの必要等の、インプリントの品質保持機能に悪影響を与え得る。

本発明は、構造的支持機能を維持しながら、インプリント品質保持機能を有意に増強する、インプリントリソグラフィテンプレート用チャック、並びに関連するシステム及び方法を提供することによって、上述の及びその他の需要を満たす。これらのチャック、システム及び関連する方法は、インプリント及び分離中に十分な構造的支持を提供したまま、位置合わせ及び歪補正中にテンプレートとチャック又はチャックシステムとの接触を有意に低減するために、動的真空シールを組み込む。

本発明の一態様では、インプリントリソグラフィテンプレート用チャックシステムが提供され、上記チャックシステムは、テンプレート支持表面を有するチャック本体、並びに上記テンプレート表面から延在する第1及び第2のシールを有し、第1のシールは第2のシールを取り囲み、これらの間に第1の凹部を画定する。これらのシールは環状とすることができ、特定の例では同心の構成とすることもできる。複数の支持ピンも設けられ、これらは上記凹部内に位置し、これらも同様にテンプレート支持表面から延在する。支持ピンは、支持用チャックの中央に対して径方向に配置できる。これらの支持ピンは、保持されるインプリントリソグラフィテンプレートの裏側に接触するよう、また更に保持されるテンプレートを第1及び第2のシールから距離dに維持するよう、適合及び構成される。チャック本体を通って延在する1つ又は複数の流体チャネルも、圧力制御システムと共に設けられ、上記流体チャネルは第1の凹部へと開口しており、上記圧力制御システムは、上記1つ又は複数の流体チャネルに動作可能に連結され、第1の凹部に真空圧を印加するよう構成される。シールと支持ピンとの間の距離d、即ち間隙距離は、圧力制御システムによって凹部に真空圧を印加した場合にテンプレートに対して真空シールを維持できる一方で、同時にテンプレートがシールに物理的に接触しないような距離である。即ち間隙距離dは、テンプレートがシールと接触するのを回避するために十分なものでありながら、保持されるテンプレートに対する真空シールを維持するために十分に小さくなるように制御される。この間隙距離dは、0.05〜5.0ミクロンとすることができる。

本発明の更なる態様では、第3のシールを第2のシールの内側に設ける(即ち第2のシールが第3のシールを取り囲む)ことにより、これらの間に第2の凹部を画定でき、ここで1つ又は複数の追加の流体チャネルが、チャック本体を通って第2の凹部まで延在する。この第3のシールも同様に環状とすることができ、第1及び第2のシールと同心とすることができる。圧力制御システムは、上記と同様に、1つ又は複数の第2の流体チャネルに動作可能に連結され、これにより、真空圧を第1の凹部に印加するのと同時に、又はこれとは独立して、真空圧を第2の凹部にも同様に印加できる。圧力制御システムは更に、この圧力制御システムが第2の凹部に真空圧を印加して、インプリントサイクル(即ちテンプレート充填、固化及び分離)中にテンプレートに印加される背圧(即ちテンプレートの背部に印加される正圧)に釣り合うように適合されるように、構成できる。本明細書で更に詳述するように、このようなアプローチは、支持ピン上の負荷の連続的な平衡化を達成し、これにより、上記負荷をインプリントサイクル全体に亘って一定のままとして、真空シールを一定に維持できる。

本発明のまた更なる態様では、チャック本体の凹部内に引き込み可能なピンも含めることができる。このようなピンは、第1の引き込み位置から、これらのピンがテンプレートに接触できる第2の延在位置へと移動できる。これらの引き込み可能なピンは、支持がそれほど必要でないテンプレート充填及び位置合わせの間は引き込んだままとすることができ、更なる構造的支持が有益となり得る分離中には、テンプレートと接触するよう伸長させることができる。

本明細書において更に詳述するように、本発明のチャック及びチャックシステムを用いたインプリント方法も提供される。

本発明の特徴及び利点を詳細に理解できるように、本発明の実施形態のより詳細な説明を、添付の図面に図示された実施形態を参照して読むことができる。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を単に図示したものであり、従って本発明の範囲を限定するものとして理解されるべきものではない。というのも、本発明は他の同等に効果的な実施形態も許容しているためである。

図1は、テンプレートと基板から離間した鋳型とを有するリソグラフィシステムの概略側面図である。 図2は、パターン形成された層を有する、図1に示す基板の概略図である。 図3Aは、従来技術の実施形態による、チャックシステム及び保持されるテンプレートの概略断面側面図である。 図3Bは、図3Aのチャックシステムの底面図である。 図4A、4Bは、本発明の一実施形態による、チャックシステム及び保持されるテンプレートの概略断面側面図である。 図5Aは、本発明の別の実施形態による、チャックシステム及び保持されるテンプレートの概略断面側面図である。 図5Bは、図5Aのチャックシステムの底面図である。 図6は、本発明の更に別の実施形態による、チャックシステム及び保持されるテンプレートの概略断面側面図である。

図面、特に図1を参照すると、基板12上にリ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が図示されている。基板12は、基板チャック14に連結してよい。図示されているように、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、ピンタイプ、溝タイプ、静電気式、電磁気式及び/又はその他を含むがこれらに限定されないいずれのチャックであってよい。例示的なチャックは米国特許第6873087号に記載されており、上記米国特許は参照によって本出願に援用される。

基板12及び基板チャック14は更に、ステージ16によって支持してよい。ステージ16は、x、y、z軸に沿った並進及び/又は回転運動を提供してよい。ステージ16、基板12、基板チャック14はまた、基部(図示せず)上に位置決めしてもよい。

テンプレート18は基板12から離間している。テンプレート18は、第1の側部及び第2の側部を有する本体を含んでよく、一方の側部は、該側部から基板12に向かって延在するメサ(mesa)20を有する。メサ20はその上にパターン形成表面22を有する。更に、メサ20を鋳型20と呼ぶ場合もある。あるいはテンプレート18はメサ20を有さずに形成される場合もある。

テンプレート18及び/又は鋳型20は、溶融シリカ、石英、ケイ素、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ボロシリケートガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイア及び/又はその他を含むがこれらに限定されない材料から形成してよい。図示されているように、パターン形成表面22は、複数の離間した凹部24及び/又は突出部26によって画定される特徴部分を備えるが、本発明の実施形態はこのような構成に限定されない(例えば平坦な表面)。パターン形成表面22は、基板12上に形成されることになるパターンの基礎を形成するいずれの元パターンを画定してよい。

テンプレート18は、チャック28に連結してよい。チャック28は、真空、ピンタイプ、溝タイプ、静電気式、電磁気式及び/又は他の同様のチャックタイプを含むがこれらに限定されないものとして構成してよい。例示的なチャックは、米国特許第6873087号に更に記載されており、上記米国特許は参照によって本出願に援用される。更に、チャック28はインプリントヘッド30に連結してよく、これによりチャック28及び/又はインプリントヘッド30を、テンプレート18の移動を促進するよう構成できる。

システム10は更に、流体吐出システム32を備えてよい。流体吐出システム32を用いて、成形性材料34(例えば重合性材料)を基板12上に堆積させてよい。成形性材料34は、滴下堆積、スピンコート、浸漬コート、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)、薄膜堆積、厚膜堆積及び/又はその他といった技術を用いて基板12上に位置決めしてよい。成形性材料34は、設計考慮点に応じて、鋳型20と基板12との間に所望の容積が画定される前及び/又は画定された後に、基板12上に配置してよい。成形性材料34は、生物分野、太陽電池産業、バッテリ産業及び/又は機能性ナノ粒子を必要とする他の産業において用途を有する機能性ナノ粒子であってよい。例えば成形性材料34は、米国特許第7157036号、米国特許第8076386号に記載されているようなモノマー混合物を含んでよく、上記米国特許は共に参照によって本出願に援用される。あるいは成形性材料34は、生体材料(例えばPEG)、太陽電池材料(例えばN型、P型材料)及び/又はその他を含んでよいが、これらに限定されない。

図1、2を参照すると、システム10は更に、エネルギ40を経路42に沿って配向するために連結されたエネルギ源38を備えてよい。インプリントヘッド30及びステージ16は、テンプレート18及び基板12を経路42に重なるように位置決めするよう構成してよい。システム10は、ステージ16、インプリントヘッド30、流体吐出システム32及び/又は源38と通信するプロセッサ54によって統御してよく、またメモリ56に記憶されたコンピュータ可読プログラム上で動作してよい。

インプリントヘッド30、ステージ16又はこれら両方は、鋳型20と基板12との間の距離を変化させて、成形性材料34によって充填される鋳型20と基板12との間の所望の容積を画定する。例えばインプリントヘッド30は、鋳型20が成形性材料34と接触するように、テンプレート18に対して力を印加してよい。上記所望の容積を成形性材料34で充填した後、源38はエネルギ40、例えば紫外線照射を生成し、これによって成形性材料34を固化及び/又は架橋させ、基板12の表面44及びパターン形成表面22の形状に適合させ、基板12上のパターン形成された層46を画定する。パターン形成された層46は、残留層48と、突出部50及び凹部52として示される複数の特徴部分とを備えてよく、突出部50は厚さt1を有し、残留層は厚さt2を有する。

上述のシステム及びプロセスは更に、米国特許6932934号、米国特許第7077992号、米国特許第7179396号、米国特許第7396475号において言及されているインプリントリソグラフィプロセス及びシステムに採用してよく、これらの米国特許はそれぞれその全体が参照によって本出願に援用される。

最も効果的なインプリントリソグラフィテンプレート用チャックは、構造的支持機能、パターン品質保持機能の2つのカテゴリの機能的要件を提供する。構造的支持機能は、テンプレートを所定の位置に保持して、インプリント及び分離プロセス中に遭遇する負荷の下でのその変形を防止するために必要である。従って構造的支持用特徴部分は、例えば:(i)充填中にテンプレートの形状を調節するためのテンプレートの背圧を含むインプリント負荷を支持する;(ii)平面内及び液体内位置合わせ負荷を支持する;並びに/又は(iii)分離負荷を支持する特徴部分である。インプリント品質保持機能は、制御された充填、均一な残留層、正確なオーバレイ制御を保証するために必要である。従ってインプリント品質保持用特徴部分は、例えば:(i)テンプレートとチャックとの間に粒子が捕捉されるのを回避するために、テンプレートを接触が最小となるよう保持する;(ii)テンプレートの作用領域表面(即ちパターン形成表面)に関する理想的な平坦性若しくは平面性を維持若しくは誘発する;及び/又は(iii)倍率制御等、オーバレイに関するテンプレートの制御された平面内形状変化を許容する、特徴部分である。

従来のインプリントリソグラフィテンプレート用チャックは、典型的には比較的剛性であり、通常はテンプレート背面と物理的に接触するランド部及び/又はピンの組み合わせを含む。真空圧を用いて、ランド部及び/又はピンに対してテンプレートを保持してよい。テンプレートと連続的なランド部シールとの間の接触は真空領域を生成し、これを用いて静的真空力を維持してよい。印加される真空圧の下でテンプレートが有意に変形するのを回避するため、また更に、インプリント及び分離プロセスに関連する外力を含む外力からの変形に耐えるために、追加のピン又はランド部支持体を追加してよい。このようなテンプレートチャックの一例を図3A〜3Bに示す。テンプレートチャック160は、保持されるテンプレート80と重なった状態で示されている。チャック160は、透明窓70を支持する内側リム72を含み、窓70はテンプレートの作用領域82と重なっており、これによって、作用領域に接触した場合に重合性材料へのエネルギの伝達が可能となる。チャック60は更に、チャック表面61から延在してテンプレート80の背面84に接触する環状ランド部62、64を含む。これらのランド部62、64は、これらランド部の間に延在する、チャックとテンプレートとの間の凹部又は真空領域74を画定する。典型的にはチャック本体内に設けられかつチャック表面61に開口しているチャネル(図示せず)を通した、真空圧の印加により、テンプレート80をチャック60に対して保持する真空領域74内の真空力が生成される。ランド部62、64に加えて、真空領域74内に位置決めされたランド部66も背面84に接触して、印加される真空圧によって及び/又は外的偏向力によって引き起こされ得るテンプレートの有意な変形を防止する。

チャック60及び同様のチャックは、必要な構造的支持機能を提供するにあたって効果的であることが分かっているが、インプリント品質保持機能を提供するにあたって効果的であるとは分かっていない。まず、このようなテンプレート用チャックの連続的な真空密閉用ランド部は、典型的には平面外方向に剛性であり、テンプレートが密閉用ランド部間で凹形方向に屈曲するのを避けるために真空領域内にピン及び/又はランド部の有意な支持を必要とする。これにより、チャックとテンプレートとの間の、このような追加のピン及び/又はランド部の形態の必要な接触領域が増大する。接触領域の増大により、テンプレートとチャック接点との間に粒子が局所的に捕捉される機会が増大する。これは、粒子捕捉領域におけるテンプレートの望ましくない局所的変形につながり得る。第2に、テンプレート製造コストを削減するために、テンプレート背面(又は裏側面)は、テンプレートの前面(又は表側面)の作用領域表面(即ちパターン形成表面)ほど正確に機械加工されないことが多い。その結果、このような裏側面は典型的には前面ほど均一な平面状、又は均一に平坦ではない。更にテンプレート背面の相対的平坦性は、テンプレート毎に変化し得る。即ち製造される複数のテンプレート間で、裏側面の平面性又は平坦性に局所的及び/又は局部的変動が存在し得る。このような変動の結果として、所定のテンプレートの裏側面は、典型的にはテンプレート裏側が均一な平面性又は平坦性を有することを期待して設計されているテンプレートチャック接触表面に、正確に適合しない場合が極めて多い。ある所定のテンプレートが真空の適用によってこのようなテンプレート用チャックに対して拘束されている場合、テンプレート用チャックの広がった大型の真空領域は、真空力がテンプレート裏側をテンプレート用チャックと表面接触させるに従って、真空力によってテンプレートチャックの裏側面を基本的に平坦化する。その結果、テンプレートの裏側面がより平坦かつより平面的な構成となるにつれて、以前に平坦であった作用領域表面はこれに応答して歪み、これはインプリントのエラーにつながり得る。第3に、典型的なテンプレート用チャックのランド部及び/又はピン支持領域は、平面外方向のみならず平面内方向にも剛性であり、これは保持されるテンプレートの効果的な歪補正に効果を有する。歪補正は、米国特許第7768624号(これは参照によってその全体が本出願に援用される)に記載されているような倍率、スキュー/直交性及び台形のエラーといったオーバレイエラーを補正するために、テンプレート周縁部に制御された力を印加するステップを含んでよい。従って、歪補正のためのいずれのテンプレート形状の変化は、テンプレートと、チャックの別個のランド部又はピン支持領域との間の僅かな相対移動を必要とする。これらのランド部及びピンはテンプレートに接触しているため、摩擦力が発生し、これは上記移動に対向するか又は上記移動に抵抗する。これらの摩擦力は、倍率及び/又は他の歪制御の可能な範囲を制限及び/又は低減し、倍率及び/又は他の歪制御の分解能を制限するヒステリシスを引き起こし得る。

本明細書に記載の発明は、従来のテンプレート用チャックの構造的支持機能を実質的に維持しながらインプリント品質保持機能を有意に増強する、テンプレート用チャック並びに関連するシステム及び方法を提供する。本発明によるテンプレート用チャックは、以下の特徴のうちの1つ又は複数を有してよい:(1)位置合わせ及びインプリント中のテンプレート接触領域を有意に削減でき、これによってテンプレートは、平坦な作用領域を有する元の平面外形状をより良好に保持する;(2)テンプレートとの接触は、テンプレートの十分な支持を提供するために十分に、平面外方向に剛性である;(3)テンプレートとチャックとの間の接触領域のコンプライアンスは、液体中での位置合わせ力を支持してテンプレートを実質的にチャックの中央に維持するために十分に剛性でありながら、位置合わせ及び歪補正のためにテンプレートが平面内形状を変化させる間、テンプレートとチャックとの接触領域を静的摩擦接触状態のままとすることができるように十分に柔らかいものである。

本明細書において更に説明するように、上述の特徴を有するテンプレート用チャックは、1つ又は複数の動的真空シールと、1つ又は複数のピンを設けることによって制御される上記1つ又は複数の真空シール間の制御された間隙とを提供することによって達成される。本明細書で使用する場合、用語「シール(seal)」は、ランド部と同様にチャック表面から延在するもののテンプレートと実際に接触するようには設計されない隆起構造体を表す。寧ろ設けられるピンは、1つ又は複数のシールとテンプレートとの間の制御可能な間隙を維持するために、チャック表面から1つ又は複数のシールを超えて延在するよう適合される。この間隙は、例えば精密機械加工と、シールとピンとの間の静的段差又は高さの差を得るための堆積又はエッチングとを組み合わせることによって達成できる。あるいはピン(及び/又はシール)をピエゾスタックによって作動させることができ、これによって間隙を選択的に制御できる。間隙又は距離dは、0.05ミクロン〜5.0ミクロンとすることができる。

図4A、4Bを参照すると、一実施形態では、保持されるテンプレート80に重ねて配置されるテンプレート支持表面16を有するチャック本体160を有する、チャックシステムが提供される。表面161は、上記表面161から延在する第1の動的真空シール162、第2の動的真空シール164を有する。シール162、164は環状かつ同心であり、シール162はシール164を取り囲み、シール162とシール164との間に凹部174を画定する。この凹部174は、テンプレート80の裏側84と併せて、密閉領域又はチャック領域175を形成する。追加の支持ピン166は表面161から凹部174の中に延在する。支持ピン166は保持されるテンプレート80の裏側84に接触し、テンプレート80を、第1のシール162、第2のシール164から所定の間隙又は距離dに維持する。1つ又は複数の流体チャネル(図示せず)は、チャック本体160を通って延在し、凹部174へと開口する。圧力制御システム(図示せず)が更に設けられ、流体チャネルに動作可能に連結される。圧力制御システムは、流体チャネルを介して凹部174に制御された真空圧を印加して維持するよう構成される。典型的な印加される真空圧は、‐30kPa〜‐80kPaとすることができる。

密閉領域又はチャック領域175は十分に幅広く(即ちシール162とシール164との間の距離が十分に幅広く)、シール162、164とテンプレート80の裏側84との間の間隙又は距離dは、シール162、164が、テンプレートチャック力を維持する動的圧力シールを効果的に生成するために、十分に小さい。即ち、間隙を通る所定の空気(又は他のガス)の流量によって間隙内に十分な流れ抵抗を生成することによって、囲まれた密閉領域内の真空圧を維持できるよう、密閉領域は十分に幅広く、かつ間隙又は距離dは十分に小さい。上述のように、間隙又は距離(d)は0.05ミクロン〜5.0ミクロンとすることができる。この様式において、シール162、164をテンプレートに実際に接触させることなくテンプレート80をチャックに対して保持するために、十分なチャック力(例えば‐30kPa〜‐80kPa)がチャック領域175全体に亘って維持される。間隙距離が5.0ミクロン以上であると、真空の漏れが可能となり得、従ってチャックに対するテンプレートの適切な保持が中断される。一方、間隙距離が0.05ミクロン未満であると、テンプレートとシールとの局所的接触につながり得、従って比較的高いオーバレイ補正につながり得る。

支持ピンの数、サイズ、位置は、テンプレート上の接触領域との望ましいコンプライアンスが達成されるように選択される。このようなコンプライアンスにより、テンプレートは必要に応じて平面内形状を変化させて、チャックとの静的摩擦接触も維持しながら必要なオーバレイ位置合わせを達成できる。ピン(即ち円形又は多角形断面を有する突出部)のみを使用する利点は、ピンが全ての横方向において同様又は同一のコンプライアンスを有する点である。この様式において、接触領域のコンプライアンスが、両方の横軸(例えばx軸及びy軸)における歪補正のために同時に最適化される。一方でランド部構造体(即ちある方向において狭く他の方向に伸長している構造体)が存在する場合、コンプライアンスは最大で1つの軸に沿ってしか最適化されない。

ピンの位置は、テンプレート80の作用領域82を変形させない様式でピンが真空チャック負荷を支持するよう、選択される。真空領域におけるテンプレートの凹状歪みを引き起こす傾向がある、チャックに接触する密閉用ランド部が存在しないことにより、このような作用領域の変形を防止するために必要なピンが少なくなることに留意されたい。ピンはまた、インプリントからのテンプレートの過剰な平面外変形、分離、及び歪補正(例えば倍率制御)力も支持する。というのは、このような変形は作用領域の望ましくない平面内変形を引き起こし得るためである。ピンはまた、真空負荷及びテンプレートに作用する他の負荷から発生する動的密閉間隙の変動を減衰させる。というのは、このような密閉間隙の変動は、一定のチャック圧力を維持するために必要な流量に影響を与えるためである。以上を達成する、選択されたピンの位置の例を、図5Bに示し、本明細書において更に説明する。

図5A、5Bを参照すると、ある追加の実施形態では、チャック本体160aは、第3の内側動的真空シール168を更に含み、これは同様に環状かつ同心であり、またシール164と168との間に形成される凹部176によって画定される、追加の圧力平衡化領域177を生成する。圧力平衡化領域177は、チャック160によってテンプレート80に対する背圧を用いる場合に発生し得る、潜在的に望ましくない影響を抑えるために提供される。背圧は一般に、インプリント流体充填中にインプリントリソグラフィテンプレートの形状を調節するために使用される。印加される背圧は、場合によっては、チャック領域において望ましくない屈曲モーメントを発生させる場合があり、またテンプレートに印加されるチャック力を低減させる場合がある。これらの影響は、支持ピン間で伝達される負荷を変位させて、支持ピンに対する全体的な負荷を低減できる。しかしながら、滑動することのない静的摩擦接触を保証するために、各ピンに対してある特定の最小負荷を維持する必要がある。更に、動的シール間隙dは、背圧を起動する(これによってガス又は空気流を増大させる)と増大し得る。背圧及びチャック領域が共通のシール間隙を共有している場合、このシールを横断する流れは、背圧を印加するにつれて更に増大し、これは高くなりすぎた場合に印加されるチャック力を中断し得る。

これを抑えるために、圧力平衡化領域177が設けられ、これは、保持又はチャック用真空領域175と背圧領域181(即ちテンプレートの作用領域に対応する裏側領域)との間に位置する真空領域からなる。即ち圧力平衡化領域177は、動的真空シール164と追加の動的真空シール168との間に形成される凹部176によって画定される。図5A、5Bに示すように、シール168はシール164から離間しており、シール164はシール168を取り囲む。チャック領域175とは異なり、圧力平衡化領域177は支持領域を含まず、真空圧は、動的シール164及び追加の動的シール168によって生成される動的圧力シール間隙に含まれる。この圧力平衡化領域177は、特にピン166のうちの最も内側のものに対するチャック力を増大させ、上記最も内側のピンは、背圧の起動による、保持されるテンプレート80への負荷の、典型的には最高30kPaとなり得る最も大きな低下を経験する。平衡化のための真空圧は、常に背圧を釣り合うように適合させられるように統御される。背圧がゼロである場合、平衡化のための真空圧もゼロとなり、背圧が印加されると、平衡化のための真空圧もこれと釣り合うように同様に印加される。このようにして、全ての支持ピン166への最小負荷を、インプリントサイクル全体に亘って(即ち充填、硬化及び分離中)略一定に保持できる。更に、動的シール間隙dは、平衡化のための真空圧が背圧に従って印加される際にそれほどは変化しない。圧力平衡化領域177は更に、真空保持領域175と背圧領域181との間の障壁領域として作用し、これにより、動的シール間隙dを横断する流れが背圧の起動時に略影響されない。

圧力平衡化領域177は、分離中にも使用できる。これにより、支持ピン166の負荷に対する分離力の影響が減衰する。分離を支援するために、正又は負のゲージ圧力が背圧領域に作用しているため、圧力平衡化領域177に印加される平衡化のための圧力を(分離力のフィードバックに基づいて)リアルタイムで調整して、分離力及び背圧領域の影響を抑える。

ピン166とテンプレート80との間の静的摩擦接触を増強するために、乾燥静的摩擦係数を増強するチャック160又は160a及びテンプレート80、様々な材料の組み合わせ、並びにチャック160若しくは160a又はテンプレート80上のコーティングを使用してよい。テンプレート80のための例示的な材料は、溶融シリカである。チャック160又は160aの例示的な材料としては、シリコンカーバイド、ステンレス鋼、アルマイト、アルミナが挙げられる。ピン166はまた、横方向コンプライアンスを増大させる若しくは摩擦を増大させるポリマーから形成してもよく、又は上記ポリマーでコーティングしてもよい。

図5Bを参照すると、チャック160aは、チャック領域175内のピン166の特定の配置を含み、これもまた、シール162とシール164との間の凹部174によって画定される。32個のピン166が、径方向にペアになった状態で概ね等間隔に離間して設けられ、上記ペアは1つ置きに、圧力供給チャネル178を挟んでいる。同様に、利用するピン又はピンのペアの数はより少なくすることも多くすることもできる。ピンの直径は0.3mm〜0.8mmとすることができ、ピンの高さは0.2mm〜1.5mmとすることができる。ここでもまた、シール164と追加の内側シール168との間の凹部176によって画定された平衡化領域177はピンを有さないが、上記領域の周りに径方向に離間した圧力供給チャネル179を含む。テンプレート80とチャック160aとの間の静的摩擦接触が維持されるため、倍率に関してテンプレートの形状の変化は殆ど完全に弾性である。従って、チャック160aを組み込むチャックシステムは、倍率補正分解能を制限せず、ヒステリシスの悪影響を受けない。

図6に移ると、更なる実施形態では、チャック260は、テンプレート支持表面261から延在する、径方向に配置された動的シール262、264、268を備え、これらは可変チャック領域及び可変支持領域を提供する。最も外側のシール262から最も内側のシール268まで延在するチャック領域275の全体を、分離中に使用し、分離力は典型的にはインプリントリソグラフィプロセスにおける最も強い力となる。分離中にチャック領域275全体を使用することにより、テンプレート80の背面84の大半に分布する極めて剛性の支持領域を提供する。チャック用真空力も、引き込み可能なピン266、及びチャック領域275全体に分布する固定されたピン269によって支持され、これによりテンプレート80がこの力によって歪むのを防止できる。更に詳述するように、引き込み可能なピン266は、分離中にテンプレートの背面84に接触するよう伸長する。あるいは引き込み可能なランド部を同様に使用できる。

インプリント及び位置合わせ中、チャック領域275全体の大半の部分を非作用状態とする。即ち図6に示すように、チャック領域275の非作用部分の引き込み可能なピン266を、テンプレート80の背面84と接触しなくなるように物理的に引き込む。この引き込みの幅は、僅か数ミクロン程度しか必要なく、例えばピエゾアクチュエータを用いて達成できる。中央のシール264から最も内側のシール268まで延在する残りのチャック領域277は作用状態のままであり、チャック用真空力下にあり、更に固定された支持ピン269を含む。これらの支持ピンは例えば、3つの接点(又は3つの隔離された接触領域)のみを備えてよく、これはテンプレートを安定して保持するために必要な最小の個数である。このような3点での接触により、テンプレート80は再びその元の形状(即ちテンプレートに力が作用していない状態の形状)を略得ることができ、これにより作用領域82は、テンプレートの背面84が平坦でない場合でさえ平坦なままとなる。更に、接触したままである全ての指示ピン269の全体的な平面内コンプライアンスは大幅に低減され、これにより、ピン269が静的摩擦接触を維持したままオーバレイの歪補正を実施できる。ここで静的摩擦を維持するために、残りのチャック力(即ち残りのチャック領域277に印加された真空力)は、接触したままのピン269に作用する垂直方向の力が最小となるよう、十分に大きい必要がある。例えば、印加されるチャック力は、引き込まれるピン266に比例して低下してよく、これにより残りのピン269は同一の垂直方向の力を有したままとなる。

本説明から、当業者には様々な態様の更なる修正形態及び代替実施形態が明らかとなるであろう。従って本説明は単なる例示として解釈されたい。本出願中で図示及び説明した形態は、実施形態の例として解釈されるべきものであることを理解されたい。本出願において図示及び説明された要素及び材料は置換してよく、部分及びプロセスは逆転してよく、複数の特定の特徴は独立して利用してよく、これらは全て、本説明の利点を理解した当業者には明らかであろう。

Claims (13)

  1. インプリントリソグラフィテンプレートを保持するためのチャックシステムであって、
    前記チャックシステムは:
    テンプレート支持表面を有するチャック本体であって、前記テンプレート支持表面は:
    前記テンプレート支持表面から延在する第1のシール及び第2のシールであって、前記第1のシールは前記第2のシールを取り囲み、前記第1のシールと前記第2のシールとの間に第1の凹部を画定する、第1のシール及び第2のシール;
    前記凹部内に位置し、前記テンプレート支持表面から延在する、複数の支持ピンであって、前記支持ピンは、前記テンプレートの裏側に接触するよう、並びに前記テンプレートを前記第1のシール及び前記第2のシールから距離dに維持するよう、適合され、前記距離dは、前記凹部に真空圧を印加した場合に前記テンプレートに対して真空シールを維持できるような距離である、複数の支持ピン;並びに
    前記チャック本体を通って延在し、前記第1の凹部へと開口する、1つ又は複数の流体チャネル
    を備える、チャック本体;並びに
    前記第1の凹部に真空圧を印加するよう構成された、前記1つ又は複数の流体チャネルに動作可能に連結される、圧力制御システム
    を備える、チャックシステム。
  2. 前記距離dは、0.05〜5.0ミクロンである、請求項1に記載のチャックシステム。
  3. 前記第1のシール及び前記第2のシールは、環状かつ同心である、請求項1又は2に記載のチャックシステム。
  4. 前記1つ又は複数の支持ピンは、前記支持用チャックの中央に対して径方向に配置される、請求項3に記載のチャックシステム。
  5. 前記1つ又は複数の支持ピンは、等距離に離間した、径方向に配置されたペアとして設けられ、
    前記ペアのうちの少なくとも1つは、前記1つ又は複数の流体チャネルのうちの少なくとも1つを挟んでいる、請求項3に記載のチャックシステム。
  6. 第3のシールであって、前記第2のシールは前記第3のシールを取り囲み、前記第2のシールと前記第3のシールとの間に第2の凹部を画定する、第3のシール;及び
    前記チャック本体を通って延在し、前記第2の凹部へと開口する、1つ又は複数の第2の流体チャネル
    を更に備え、
    前記圧力制御システムは、前記第2の凹部に真空圧を印加するために、前記1つ又は複数の第2の流体チャネルに動作可能に連結される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のチャックシステム。
  7. 前記第3のシールは環状であり、前記第1のシール及び前記第2のシールと同心である、請求項6に記載のチャックシステム。
  8. 前記圧力制御システムは、前記第1の凹部及び前記第2の凹部に独立して真空圧を印加するよう適合される、請求項6に記載のチャックシステム。
  9. 前記圧力制御システムは更に、前記第2の凹部に真空圧を印加して、前記テンプレートに印加される背圧に釣り合うように適合させるよう構成される、請求項8に記載のチャックシステム。
  10. 前記凹部内に位置し、かつ第1の引き込み位置から第2の延在位置へと移動できる、1つ又は複数の引き込み可能なピンを更に備え、
    前記引き込み可能なピンは、前記第2の延在位置にあるときに前記テンプレートに接触するよう適合される、請求項1〜9のいずれか1項に記載のチャックシステム。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のチャックシステムを提供するステップ;
    前記チャックシステムの近傍にインプリントリソグラフィテンプレートを位置決めし、1つ又は複数の第1のチャネル及び第2のチャネルを通して真空圧を印加して、前記テンプレートをテンプレート支持表面に対して保持するステップ;
    前記テンプレートに背圧を印加するステップ;
    1つ又は複数の前記第2のチャネルを通して第2の凹部に印加される真空圧を増大させて、前記テンプレートに印加されている前記背圧に釣り合うように適合させるステップ
    を含む、インプリントリソグラフィ方法。
  12. 前記テンプレートを、基板上に配置された重合性材料に接触させるステップ;
    前記重合性材料を重合して、レリーフパターンを有する前記基板上に、前記テンプレートのパターン形成表面と一致するパターン形成された層を形成するステップ;及び
    前記テンプレートを、前記基板上に形成された前記パターン形成された層から分離するステップ
    を更に含む、請求項11に記載の方法。
  13. 印加される前記背圧は、前記接触させるステップ、前記重合するステップ、前記分離するステップ中に変動し、
    前記第2の凹部に対する増大した前記真空圧も同様に変動することにより、前記真空圧は、前記接触させるステップ、前記重合するステップ、前記分離するステップ中に変動した、印加される前記背圧に釣り合うように適合される、請求項12に記載の方法。
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