JP2019068051A - 遮光材料を用いたナノインプリントテンプレートと製造方法 - Google Patents

遮光材料を用いたナノインプリントテンプレートと製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】押し出された液体の硬化を最小限にし、欠陥の発生を防ぐナノインプリントリソグラフィ用テンプレート、及びその製造方法を提供する。【解決手段】テンプレート３００のメサ３０５のメサ表面３０８の周囲の周りに、該周囲より低い深さで延びる窪んだ棚３１０を含む。遮光材料３１２は、メサ表面３０８によって画定される平面３０９まで延在するが、それを超えない厚みで棚を覆っている。窪んだ棚、及び対応する遮光材料の周囲幅はメサ表面を越えて押し出される成形可能材料の硬化を最小にするのに十分であるように構成される。【選択図】図３Ｃ

Description

本開示は、ナノインプリトシステムにおける押し出し欠陥を制限するためのシステムおよび方法に関する。
ナノ製造は、１００ナノメートル以下のオーダーのフィーチャを有する非常に小さい構造の製造を含む。ナノ製造が大きな影響を有する１つの用途は、集積回路の処理にある。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加させながら、より大きな生産歩留まりのために努力し続けている。したがって、ナノ製造はますます重要になる。ナ製造は、形成される構造の最小フィーチャ寸法の連続的な縮小を可能にしながら、より大きなプロセス制御を提供する。
今日において使用されている典型的なナノ製造技術は、一般にナノインプリントリソグラフィと呼ばれている。ナノインプリントリソグラフィは、例えば、ＣＭＯＳロジック、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、またはＭＲＡＭ、３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭなどのメモリデバイスなどの集積デバイスの製造工程を含む様々な用途において有用である。例示的なナノインプリントリソグラフィプロセスは、米国特許第８，３４９，２４１号、米国特許第８，０６６，９３０号、および米国特許第６，９３６，１９４号のような多くの刊行物に詳細に記載されており、これらは、参照によって本明細書に組み込まれる。
前述の米国特許の各々に開示されているナノインプリントリソグラフィ技術は、成形可能な（重合可能な）層にレリーフパターンを形成し、そのレリーフパターンに対応するパターンをその下の基板に転写することを含む。基板は、パターニングプロセスを容易にするために所望の位置決めを得るために、移動ステージに結合されうる。パターニングプロセスは、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塗布された成形可能な液体を使用する。形成可能な液体は、固化して、成形可能な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固体層を形成する。固化の後、テンプレートは、テンプレートと基板とが離間するように、その剛性層から分離される。次いで、基板および固化層は、エッチング処理などの追加の処理を受けて、固化層のパターンに対応するレリーフイメージを基板に転写する。パターニングされた基板は、例えば、酸化、膜形成、堆積、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト除去、ダイシング、ボンディングおよびパッケージングなどを含むデバイス製造のための既知のステップおよびプロセスをさらに受ける。
このようなインプリントリソグラフィ技術が、特に高スループット条件下で実施される場合、成形可能な液体が意図されたパターン形成領域を越えて押し出される傾向があり得る。このような押し出された液体は、硬化されると、その後のインプリントリソグラフィプロセスにおいて、ある種の欠陥を引き起こす可能性がある。したがって、このような押し出され硬化された材料の形成を最小限にする必要性が引き続き存在する。
１つの側面において、ナノインプリントリソグラフィテンプレートが提供される。前記ナノインプリントリソグラフィテンプレートは、本体を含み、前記本体は、第１の側および第２の側を有し、前記第２の側が前記第２の側から延びたメサを有し、前記メサは、側面および表面を有する。窪んだ棚は、前記メサの表面の周辺の周りに延びていて、前記メサの表面によって画定される平面を越えないように、少なくとも前記窪んだ棚の上に、ある厚さで配置された遮光材料を伴っている。
１つの実施形態において、前記遮光材料は、クロム、ケイ化モリブデン、タングステンまたはタンタルである。
他の１つの実施形態において、前記窪んだ棚は、２０ｎｍ〜１ｍｍの深さを有する。
１つの特別な実施形態において、前記窪んだ棚は、前記メサから２０ｎｍ〜２０ｍｍの距離だけ延びている。
１つのさらなる実施形態において、前記遮光材料は、前記メサの前記側面の少なくとも一部に配置される。
他の１つの実施形態において、前記遮光材料は、前記テンプレートの前記本体の前記第２の側の少なくとも一部に配置される。
更に他の１つの実施形態において、前記窪んだ棚は、第１の窪んだ棚を画定し、前前記テンプレートは、前記第１の窪んだ棚を取り囲む少なくとも第２の窪んだ棚を更に含む。
更なる実施形態において、遮光材料が、前記メサの前記表面を越えない厚さで前記第２の窪んだ棚の上に配置される。
他の特別な実施形態において、前記テンプレートは、前記遮光材料の上に配置された保護被覆層を含む。
他の１つの側面において、ナノインプリントリソグラフィテンプレートを製造するための方法が提供される。前記方法は、（ｉ）第１の側および第２の側を有し、前記第２の側が前記第２の側から延びたメサを有し、前記メサが側面および表面を有し、前記表面が周辺領域によって取り囲まれた内側領域を有する本体を有するナノインプリントテンプレート基板を準備し、（ｉｉ）前記メサの前記表面の前記内側領域の上にマスク層を形成し、（ｉｉｉ）前記マスク層をエッチングマスクとして使用して、前記メサの前記表面の前記周辺領域に窪んだ棚をエッチングし、（ｉｖ）前記窪んだ棚の深さ以下の厚さで、少なくとも前記窪んだ棚の上に遮光材料を堆積し、（ｖ）前記メサの前記表面の残りの前記内側領域の前記表面によって画定される平面を越えて遮光材料が延びないように、前記マスク層を除去する。
１つの実施形態において、堆積される前記遮光材料は、クロム、ケイ化モリブデン、タングステンまたはタンタルである。
１つの特別な実施形態において、前記遮光材料は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、スパッタリングまたはイオンビーム蒸着を用いて堆積される。
他の１つの実施形態において、前記遮光材料は、少なくとも前記メサの前記側面の上に堆積される。
更に他の１つの実施形態において、前記遮光材料は、少なくとも前記テンプレートの前記本体の前記第２の側の上に堆積される。
更なる実施形態において、前記エッチングは、前記窪んだ棚が第１の窪み領域および第２のくぼみ領域を含むように、２つ以上のエッチングを実行する工程をさらに含む。
他の１つの実施形態において、前記２つ以上のエッチングにおける第１のエッチングはウェットエッチングであり、前記２つ以上のエッチングにおける第２のエッチングはドライエッチングである。
他の１つの付加的な実施形態において、前記マスク層は、互いに異なる材料の２以上の膜を含む。
別の更なる実施形態では、保護被覆が前記遮光材料の上に塗布される。
他の１つの側面において、物品を製造する方法が提供される。前記方法は、（ｉ）基板の上に成形可能材料を配置し、（ｉｉ）前記成形可能材料とインプリントテンプレートとを接触させる工程と、（ｉｉｉ）前記成形可能材料を硬化させる活性化エネルギーを与える工程と、を含み、前記インプリントテンプレートは、第１の側および第２の側を有し、前記第２の側が前記第２の側から延びたメサを有し、前記メサが側面および表面を有する本体と、前記メサの表面の周辺の周りに延びた窪んだ棚と、前記メサの表面によって画定される平面を越えないように少なくとも前記窪んだ棚の上にある厚さで配置された遮光材料と、を含む。
１つの実施形態において、前記遮光材料は、前記成形可能材料の硬化を開始させる線量より小さい線量まで、与えられた前記活性化エネルギーを遮断する。
本明細書に記載される主題の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。主題の他の潜在的な特徴、態様、および利点は、説明、図面、および請求項から明らかになるであろう。
本発明の特徴および利点を詳細に理解することができるように、添付の図面に示された実施形態を参照することによって、本発明の実施形態のより詳細な説明を得ることができる。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示しているだけであり、したがって、本発明は他の同等に有効な実施形態を認めることができるので、その範囲を限定するものとみなすべきではない。
基板から離間したテンプレートあるいはモールドを有するナノインプリントリソグラフィシステムの簡略化した側面図を示す。 図１に示された基板の簡略図を示していて、該基板は、その上に固化されたパターン層を有する。 本発明の一実施形態によるテンプレートの斜視図を示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートの上面図を示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートの断面図を示す。 本発明の他の一実施形態によるテンプレートの斜視図を示す。 本発明の他の一実施形態によるテンプレートの上面図を示す。 本発明の他の一実施形態によるテンプレートの断面図を示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明の一実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明のさらに別の実施形態によるテンプレートの斜視図を示す。 本発明のさらに別の実施形態によるテンプレートの上面図を示す。 本発明のさらに別の実施形態によるテンプレートの斜視図断面図を示す。 本発明のさらなる実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明のさらなる実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明のさらなる実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明のさらなる実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明のさらなる実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。 本発明のさらなる実施形態によるテンプレートを製造するプロセスを示す。
添付図面、特に図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テンプレート１８を有するナノインプリント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に結合されうる。図示されているように、基板チャック１４は、真空チャックでありうる。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、電磁気チャック等を含むが、これらに限定されない、あらゆるチャックでありうる。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、参照により本明細書に組み込まれる。
基板１２および基板チャック１４は、ステージ１６によってさらに支持されうる。ステージ１６は、ｘ、ｙおよびｚ軸に沿って並進運動および／または回転運動を提供しうる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４は、ベース（図示せず）上に配置されうる。
基板１２から離隔して配置されているものは、テンプレート１８である。テンプレート１８は、第１の側および第２の側を有する本体を含みうる。該第１の側および該第２の側のうち１つの側は、そこから基板１２に向かって延びるメサ２０を有する。メサ２０は、その上にパターニング面２２を有しうる。さらに、メサ２０はモールド２０と呼ばれうる。あるいは、メサ２０なしでテンプレート１８が形成されてもよい。
テンプレート１８および／またはモールド２０は、これらに限定されないが、溶融シリカ、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、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイア等によって構成されうる。図示のように、パターニング表面２２は、複数の離間した、凹部２４および／または突起２６によって画定されるフィーチャを含むが、本発明の実施形態は、このような構成（例えば、平面）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形成するあらゆるオリジナルパターンを画定しうる。
テンプレート１８は、チャック２８に結合されうる。チャック２８は、真空、ピンタイプ、溝タイプ、静電、電磁気、および／または他の類似のチャックタイプとして構成され得るが、これらに限定されない。さらに、チャック２８は、インプリントヘッド３０に結合され、更には、チャック２８、インプリントヘッド３０およびテンプレート１８が少なくともｚ軸方向に移動可能であるように、ブリッジ３６に移動可能に結合されうる。
ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、流体分配システム３２をさらに含みうる。流体分配システム３２は、基板１２上に成形可能材料３４（例えば、重合性材料）を堆積させるために使用されうる。成形可能材料３４は、ドロップディスペンス、スピンコーティング、ディップコーティング、化学気層蒸着（ＣＶＤ）、物理気層蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積などのような技術を使って堆積されうる。成形可能材料３４は、設計上の考慮に応じた所望の体積がモールド２０と基板１２との間に画定される前および／または後に基板１２上に配置されうる。例えば、成形可能材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許第８，０７６，３８６号に記載されているようなモノマー混合物を含むことができ、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
図１および図２を参照すると、ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、経路４２に沿ってエネルギー４０を導くエネルギー源３８をさらに備えうる。インプリントヘッド３０およびステージ１６は、テンプレート１８および基板１２を経路４２に重ね合わせて配置するように構成される。カメラ５８は、同様に、経路４２に重ね合わされるように配置されうる。ナノインプリントリソグラフィシステム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、光源３８、及び／又はカメラ５８と通信するプロセッサ５４によって調整され、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することができる。
インプリントヘッド３０、ステージ１６、またはそれらの両方は、成形可能材料３４が充填される、モールド２０と基板１２との間に所望の体積を画定するように、モールド２０と基板１２との間の距離を変化させる。例えば、インプリントヘッド３０は、モールド２０が成形可能材料３４と接触するようにテンプレート１８に力を与えうる。所望の体積が成形可能材料３４で充填された後、放射源３８は、エネルギー４０、例えば紫外線を生成し、基板１２の表面４４およびパターニング表面２２の形状に一致するように、成形可能材料３４を凝固および／または架橋させ、基板１２上にパターン化された層４６を画定する。パターン化された層４６は、残留層４８と、突出部５０および凹部５２として示された複数のフィーチャとを含む。突出部５０は、厚さｔ１を有し、残留層は、厚さｔ２を有する。
上述のシステムおよびプロセスは、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、および米国特許第７，３９６，４７５号に記載されているインプリントリソグラフィプロセスおよびシステムでさらに使用することができる。これらは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
図１に示すように、テンプレート１８の重要な特徴は、パターニング面２２を含むメサ２０である。メサ２０は、テンプレート表面の残り部分から５μｍから５００μｍの間の任意の厚さの範囲で、より典型的な値１０μｍ〜５０μｍで、延びることができる。メサ２０は、いくつかの目的を果たす。第１に、メサ２０は、シリコン半導体ウェハなどの基板上にインプリントされるパターンの領域を画定する。第２に、メサの高さ（または厚さ）は、テンプレートの残りの部分が、インプリントプロセス中にインプリントされる基板のいずれかの部分と接触することを防止することができる。テンプレートと基板表面における成形可能材料３４が分配された部分の外側との間の接触は、基板上の欠陥および／またはテンプレートの損傷を引き起こす危険性をもたらす。
しかしながら、このようなテンプレートが、特にハイスループット条件下で使用される場合、メサ表面の境界を越えて伸びる（または押し出される）成形可能材料として定義される押出物を形成する傾向がありうる。そのような押し出された材料は、メサの側壁上に蓄積し、その後、活性化放射線（例えば、紫外線）への暴露により固化しうる。成形可能材料を硬化させた後に基板からテンプレートを分離する間、押し出され硬化された材料は基板上に残ることがあり、その後の基板処理に悪影響を与える欠陥を生じる。押し出され硬化された材料は、メサ側壁に付着して残る可能性があり、インプリントプロセスがフィールド毎に繰り返されると、追加の硬化された押し出された材料がメサ側壁に蓄積することがある。最終的に、蓄積された材料はメサ側壁から剥がれて基板表面に堆積し、それにより基板上に欠陥を引き起こす可能性がある。このような基板上への押し出された材料の望ましくない堆積は、単一のインプリント工程後に、または反復工程後に生じうる。
硬化された押し出された材料がメサ表面によって画定された平面を越えて伸びる程度に、硬化された押し出された材料の蓄積がメサ側壁上に蓄積しうるという別の故障メカニズムが起こる可能性がある。これは、その後のインプリント工程において、基板に対するテンプレートの位置決めと干渉する。そのような場合、成形可能材料の広がり及び充填に悪影響が及ぼされ、非充填欠陥又は望ましくない残留層厚変動のような欠陥が生じる可能性がある。
その結果、基板上の硬化された押し出された材料の堆積および／またはメサの側壁上の硬化された押し出された材料の蓄積を防止し、または、少なくとも最小限に抑えることができるプロセスを開発することが有利である。そのようなアプローチの１つは、押し出された材料が硬化光エネルギーに曝されないように、テンプレートの前面および側壁に遮光コーティングを適用することを含む。これは、例えば、フォトマスクをメサ表面に適用してパターニング領域を保護し、続いてマスクされていないメサ側壁およびテンプレート前面に遮光材料を適用することによって行うことができる。次いで、フォトマスクは、例えば、「リフトオフ」方法を使って除去されうる。あるいは、フォトマスクは、最初のテンプレート形成中に適用することができる。例えば、テンプレート基板の所望のメサ領域にフォトマスクを適用し、続いてウェットエッチングによってメサ自体を形成することができる。次に、マスクを除去する前に、マスクされていないテンプレート表面およびメサ側壁上に遮光材料を塗布し、その後にリフトオフプロセスを行う。
このようなアプローチの欠点は二重にある。第１に、既に形成されたメサ上へのフォトマスクの適用は不正確である。すなわち、従来の技術を使用して、フォトマスクをメサ上に最も良くて１マイクロメートル（±１μｍ）以内の精度で配置することができる。したがって、マスクがメサエッジに対してであっても正確に配置されていないと、メサ面上に遮光材料が堆積し、結果として得られるテンプレートの有用性に影響を及ぼす可能性がある。より具体的には、遮光材料がメサ表面の残りの部分上に堆積され、上方に延びる場合、得られたテンプレートがナノインプリントプロセス中に使用されるときに、残留層の厚さの制御が損なわれる。ナノインプリントプロセスの後に均一なパターン転写を保証するために残留層の厚さは注意深く選択されるので、メサ表面の上にわずか数ナノメートルの材料の延在だけでも問題が生じる。さらに、堆積された遮光材料自体は、使用中にメサ表面から剥がれる可能性があり、基板上に望ましくない欠陥を生じる。最初のメサ形成中にメサ領域をマスキングする手法は、上記の問題を解決することができるが、別の問題を生じる。すなわち、この第２のアプローチは、遮光材料がメサ表面上に堆積されないように、メサ表面が完全にマスクされたままであることを保証するが、ウェットエッチング工程は、フォトマスクの下にアンダーカットを生成する。このアンダーカットは、硬化光を十分に遮断するために、形成されたメサ側壁に十分な量の遮光材料を塗布することを困難にする。ウェットエッチングの代わりにドライエッチングステップを代用することにより、アンダーカット形成を低減することができるが、依然として最終的には同様の問題がある。すなわち、直接エッチングであっても、遮光材料堆積プロセスを正確に制御して、メサ表面に隣接する部分やメサ表面上に望ましくない材料ビルドアップを生成することなく適切な側壁被覆を提供することは困難である。
したがって、メサ側壁上への材料の蓄積またはメサ表面を超えて延在する材料がないように、メサ側壁およびその近傍に十分な厚さの光遮断材料を提供するインプリントテンプレートおよびその形成方法が必要とされている。この目的のために、そのような必要性を満たし、特に、使用時にメサ側壁上に硬化された押し出されたレジストが蓄積することが防止され、または少なくとも最小限に抑えられる、テンプレートおよびそれを形成する方法が提供される。
図３Ａ〜図３Ｃは、第１の実施形態を示す。テンプレート３００は、互いに反対側に位置する、第１の側（または裏側）３０２および第２の側（または表側）３０４を有するテンプレート本体３０１を含む。メサ３０５は、表側３０４から延び、メサ表面３０８と表側３０４との間に側壁３０６を画定しつつメサ表面３０８において終了する。テンプレート３００はさらに、メサ表面３０８の周囲の周りに、該周囲より低い深さで延びる窪んだ棚３１０を含む。遮光材料３１２は、メサ表面３０８によって画定される平面３０９まで延在するが、それを超えない厚みで棚３１０を覆っている。このような構成でなければ、例えば、残留膜厚均一性等のような、インプリントプロセスの他の側面を崩壊させるであろう。窪んだ棚３１０および対応する遮光材料３１２の周囲幅は、メサ表面３０８を越えて押し出される成形可能材料の硬化を最小にするのに十分であるように構成される。例えば、半導体産業では、単一のフィールドインプリント用の標準領域は、典型的には２６ｍｍ×３３ｍｍ（それぞれｘ方向およびｙ方向）のオーダーである。そのような場合、メサ表面３０８のサイズは、例えば、２０ｎｍ〜２０ｍｍ、または１０ｎｍ〜１０ｍｍ、または１マイクロメートル〜１ミリメートルの範囲の窪んだ棚３１０および対応する遮光材料３１２の周囲幅に対応して決定されうる。特定の用途では、幅は１００〜１０００μｍであってもよい。変形例では、さらなる遮光材料をメサ側壁３０６に適用することができ、随意で、前面３０４に適用することもできる。
第２の実施形態が図４Ａ〜図４Ｃに示されている。テンプレート３００と同様に、テンプレート４００は、互いに反対側に位置する、裏側４０２および表側４０４を有するテンプレート本体４０１を含み、メサ４０５は、表側４０４から延び、メサ面４０８と表側４０４との間に側壁４０６を画定しつつメサ表面４０８において終了する。テンプレート４００はさらに、メサ表面４０８の周囲の周りに、該周囲より低い深さで延びる窪んだ棚４１０を含む。ここで、遮光材料４１２は、表側４０４、側壁４０６、および窪んだ棚４１０を被覆する。また、遮光材料４１２は、メサ表面４０９によって画定される平面４０９まで延びるが、それを超えない厚さでありうる。また、窪んだ棚４１０を設けることにより、メサ側壁４０６およびメサ面４０８の周囲の両方で、押し出されたインプリント材料の硬化を最小にするために十分に作用する厚さを遮光材料４１２が有することを可能にするが、遮光材料がメサ表面４０８によって画定される平面４０９を越えて延在することはない。加えて、側壁４０６上に遮光材料４１２を設けることにより、図３Ａ〜図３Ｃのテンプレート３００の窪んだ棚３１０と比較して、比較的狭い幅の棚４１０を可能にすることができ、しかも、所望の全体的遮光効果を依然として達成している。特定の用途では、幅は１〜５μｍでありうる。これは、テンプレートの窪んだ棚部分が、近傍の既にインプリントがなされたフィールドのフィーチャに接触し損傷を与える可能性を回避するために、特定のステップ・アンド・リピート・インプリントプロセスにおいて有利でありうる。
図５Ａ〜図５Ｅを参照すると、テンプレート４００を形成する方法が示されている。第１のステップでは、互いに反対側に位置する、第１の側５０２および第２の側４０４を有するテンプレート基板４０１が提供され、ここで、メサ４０５は、側４０４から延びてメサ表面４０７で終了している。メサ表面４０７は、その表面積が、最終的に得られるテンプレートの所望の表面積より大きいように構成される。例えば、２６ｍｍ×３３ｍｍのフィールドサイズの場合、メサ表面４０７は、最終的に望まれる２６ｍｍ×３３ｍｍのメサ表面サイズに対して、２０ｎｍ〜２０ｍｍ、または１０ｎｍ〜１０ｍｍ、または１μｍ〜１ｍｍだけ大きいサイズで形成されうる。メサ表面４０７は、遮光材料を加える前に既にメサ表面に形成された所望のデバイスパターンフィーチャを備えていてもよく、あるいは、後に、このようなフィーチャがメサ表面内にパターニングされてもよい。
次に、図５Ｂに示されように、メサ表面４０７上にマスク層５００が形成され、これはメサ表面の露出した外側領域によって囲まれた保護された内部領域を露出しないままにする。これは、様々なリソグラフィ方法によって達成することができる。一例として、マスキング材料、例えば、フォトレジストがメサ表面上に堆積され、次にレジストは最終的な所望のメサ表面サイズのおおよその寸法を有するパターンで露光される。このようなフォトレジストは、例えば、スピンオンまたはキャピラリーコーティングプロセスで塗布され、次に溶剤を除去するためにベークがなされる。最終的に所望されるメサの表面積の大きさは、レジストにおいて、例えばレーザー走査露光ツールを使って露光される。露光後、レジストが現像されて、最終的に所望のメササイズが形成される。所望のメサ表面積の大きさを形成するための他の方法は、コンタクトまたはプロキシミティアライナ、電子ビーム露光システム、またはナノインプリントシステムの使用を含みうる。有用なレジスト材料は、ポジティブトーン（レジストの露光された部分がレジスト現像プロセスにおいて除去される）およびネガティブトーン（レジストの露光された部分がレジスト現像プロセスにおいてレジストが残る）の両方でありうる。レジスト層の厚さは、２０ｎｍ〜２０μｍの範囲であり、より典型的な範囲は１００ｎｍ〜５μｍである。
さらに、マスキング層５００は、１以上の材料を含むスタックとして形成することができる。例えば、垂直またはアンダーカットのいずれかのプロファイルを形成するために、複数の材料が使用されうる。このようなプロファイルは、後に適用される遮光材料がマスキング層５００の側縁を覆い隠すること、そして、後のリフトオフ工程を妨害しないようにするために有利である。所望の材料プロファイルを達成するために、２以上の材料がレジストスタックとして使用されうる。例えば、そのようなレジストスタックの１つは、ポリジメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）の底層と、薄い酸化物、窒化物または金属膜の中間層と、イメージングレジストの最上層とで構成されうる。イメージングレジストは、中間層がボトムＰＭＧＩ層をエッチングするためのハードマスクとして作用するように、中間層にパターン転写するためのエッチングマスクとして使用されうる。アンダーカットは、ウェットエッチャント、または高圧でのドライエッチプロセスのいずれかを用いて、ＰＭＧＩ層への最終エッチングにおいて達成されうる。
次に、図５Ｃに示されるように、マスク層５００がエッチングマスクとして使用されて、メサ４０５の露出した周囲領域がエッチングされ、それによって、オリジナルのメサ表面４０７の周囲の周りに延びる窪んだ段または棚４１０が形成され、最終メサ表面領域４０８が形成される。反応性イオンエッチングのようなドライエッチングが、窪んだ棚４１０を形成するために使用される。反応性イオンエッチングプロセスは、典型的には異方性であり、それによって垂直、ほぼ垂直、または逆行側壁を形成する。誘導結合プラズマエッチングおよび電子サイクロトロン共鳴エッチングなどの他のドライ反応性エッチングプロセスも使用することができる。エッチャントとして使用することができるガスには、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６などのフッ素含有ガス、並びにこれらのガスの組み合わせが含まれる。酸素、水素、アルゴンおよびヘリウムのようなエッチングアシストガスも、フッ素ベースの化学物質と組み合わせることができる。あるいは、ウェットエッチングが窪んだ棚４１０を形成するために使用されうる。ウェットエッチングは、典型的には等方性であるが、エッチングされるテンプレート基板材料の量が、必要とされる光遮断材料の最小量の堆積を依然として提供するのに十分に小さい場合には、ドライエッチングは、その非指向性にもかかわらず、適切なアプローチとなりうる。溶融シリカテンプレート材料用の典型的なウェットエッチャントは、緩衝酸化物エッチング（ＢＯＥ）である。
窪んだ棚４１０の深さは、理想的には、所望のインプリント用途に適用される硬化光の全てまたは大部分を実質的に遮断するのに必要な遮光材料の厚さと少なくとも同じ深さである。しかし、インプリントレジスト材料は、硬化する前に必要な露光量閾値を有するので、遮光は１００％である必要はない。すなわち、効果的な光遮蔽は、成形可能材料の硬化を開始する照射線量を下回る量になる可能性がある。一例として、レジストは、硬化を開始するのに必要な露光量の２０％以上を必要としうる。その結果、このようなシナリオにおける遮光材料の有効量は、入射光の少なくとも８０％を遮断する量、すなわち硬化開始を回避するのに十分な量である。一例として、クロムが活性化光遮蔽材料として使用される場合、ほとんどの用途において、ナノインプリントシステムの活性化光を効果的に遮断または反射するために、少なくとも２０ｎｍが使用されうる。したがって、窪んだ棚の深さの範囲は、２０ｎｍから１ｍｍまでの範囲のいずれかであり、より典型的な範囲は２５ｎｍから１０μｍである。
図５Ｄに示されるように、遮光材料４１２は、マスク層５００、窪んだ棚４１０、側壁４０６、および、随意的に表側４０４の上に堆積される。特定の用途では、遮光材料は、窪んだ棚４１０および側壁４０６の両方の上に遮光材料の均一な厚さを達成することができるように、均一な堆積方法を使用して堆積されうる。例示的な遮光材料には、クロム、ケイ化モリブデン、タングステン、タンタルなどが含まれる。選択された材料は、成形可能材料の硬化を回避するために十分な量の光を吸収または反射する適切な厚さで塗布される。遮光材料は、例えば、金属酸化物と二酸化ケイ素の交互の層のような複数の層であってもよい。有用な金属酸化物は、二酸化チタンおよび酸化タンタルを含む。さらに、遮光材料の特性は、形成されたテンプレートをルーチン的にクリーニングするために行われるウェット洗浄から遮光層を保護するために使用される追加の薄膜の堆積によって向上させることができる。そのような保護フィルムの例は二酸化ケイ素である。
最後の工程では、図５Ｅに示されるように、マスク層５００は、例えば、マスク材料を溶解させるリフトオフプロセスを用いて除去され、メサ面４０８によって画定された平面４０９の下にあるか、または面４０９と同一平面にある、窪んだ棚４１０上に遮蔽材料４１２を残す。こうして残っている遮光材料４１２は、側壁４０６および前面４０４の上にある。他の溶媒も可能であるが、リフトオフ工程は、典型的にはアセトンを溶媒として使用して達成することができる。ポジ型レジストを使用する場合には、レジストを活性化光源に曝露し、次いでテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）などの基礎材料に溶解させることもできる。ＰＭＧＩを使用する場合は、１−メチル−２−ピロリジノン（ＮＭＰ）または他の強力な溶媒を使用して溶解することができる。
図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、遮光材料４１２が、メサ４０５からテンプレートの縁部まで伸びていることが分かる。他の変形例では、遮光材料４１２は、もし遮光材料４１２がなければ硬化光が押し出された材料に到達して硬化させると予想される領域にのみ限定することができる。したがって、遮光材料は、テンプレートメサにおける、メサエッジから１０マイクロメートルの範囲内の位置から、テンプレートの縁までの全てのところまで延在することができ、より典型的には、メサエッジから１ｍｍの位置から、テンプレートのエッジの１０ｍｍ以内まで延びる。
本発明によるテンプレートの第３の実施形態は、図６Ａ〜図６Ｃに示されている。ここで、テンプレート６００は、互いに反対側に位置する、裏側６０２および表側６０４を有するテンプレート本体６０１を含む。メサ６０５は、表側６０４から延び、メサ面６０８と表側６０４との間に側壁６０６を画定しつつメサ表面６０８において終了する。テンプレート６００はさらに、メサ表面６０８の周囲の周りに、該周囲より低い深さで延びる第１の窪んだ棚６１０を、更に低い深さで第１の窪んだ棚６１０を取り囲む第２の窪んだ６１８とともに含む。遮光材料６１２、６２０、および６１４は、それぞれ、第１の窪んだ棚６１０、第２の窪んだ棚６１８、および表側６０４に配置される。また、遮光材料６１２は、メサ表面６０８によって画定される平面６０９まで延在することができるが、それを超えないような厚さでありうる。ここで、第２の窪んだ棚６１８の追加は、側壁６０６上に遮光材料を設ける必要性をなくしうる。すなわち、第２の窪んだ棚６１８および対応する遮光材料６２０は、押し出された成形可能材料を硬化する活性化エネルギーを効果的に遮断するために十分な幅を有する。同時に、第２の窪んだ棚がメサ表面６０８に対してより深い深さに配置されているので、使用中に、隣接する既にインプリントされたフィールドのフィーチャに接触し損傷を与える可能性はない。特定の用途では、第１の窪んだ棚６１０の幅は１〜５μｍであり、第２の窪んだ棚６１８の幅は１００〜１０００μｍでありうる。第１および第２の窪んだ棚６１０および６１８の深さは、２０ｎｍ〜１ｍｍの範囲であり、より典型的な範囲は２５ｎｍ〜１０μｍである。さらに後述するように、製造目的のために、第２の窪んだ棚６１８は、第１の窪んだ棚６１０よりも相対的に浅い深さを有することが好ましい。
図７Ａ〜図７Ｆを参照すると、テンプレート６００についてと同様のテンプレートの製造方法が示されている。図７Ａに示されように、第１のステップでは、裏側７０２と、マスク層７３０によって保護された領域７２０を含む反対側７０３とを有するテンプレート基板７０１が提供される。図７Ｂにおいて、マスク層７３０の下にアンダーカットを形成するために、マスク層７３０を保護マスクとして用いてウェットエッチングステップが実行される。このステップにより、表面７０４を、表面７０４から延びるメサ７０５とともに生じさせる。メサ７０５は、第１のメサ表面７２２において終了する。また、メサ表面７２２は、その表面積が、結果として生じるテンプレートの所望の最終メサ表面積よりも大きくなるように構成される。次に、例えば、再度フォトリソグラフィステップを用いて、第２のマスク層７３２が第１のメサ表面７２２の上に形成され、それに第２のウェットエッチングが続く（図７Ｃ）。これにより、結果として生じる第２のメサ表面７２４を取り囲む窪んだ棚７０８が形成され、同様に、それまでの第１のメサ表面７２２と比較して表面積が減少した第２のメサ表面７２４が形成される。側壁７０６は、棚７０８と表側７０４との間に画定される。再び例えばフォトリソグラフィステップを用いて、第３のマスク層７３４が第２のメサ面７２４の上に形成され、これに、例えばドライエッチングが続く（図７Ｄ）。これは、結果として生じる第３のメサ表面７２６を取り囲む棚７１０を形成する。棚７１０は、その前に形成された棚７０８によって取り囲まれる。結果として生じる第３のメサ表面７２６は、同様に、その前に形成された第２のメサ表面７２４と比較して表面積がさらに低減され、そして、テンプレートの所望の最終表面積になっている。次のステップ（図７Ｅ）では、遮光材料がマスク層７３４、そして棚７１０および７０８に指向的に適用され、遮光材料７１２、７１４および７１６がマスク層７３４、窪んだ棚７１０および窪んだ７０８上に堆積される。遮光材料は、指向性堆積技術を使用して堆積することができる。すなわち、堆積された材料は、マスク層７３４の表面に垂直に（および下にあるメサ表面４０８に対しても同様に垂直に）堆積される。例示的な指向性堆積方法には、電子ビーム蒸着、熱蒸着、コリメートスパッタリング、およびイオンビーム蒸着が含まれる。これに続いて、マスク層７３４を溶解するためにリフトオフプロセスが用いられ、最終的なテンプレート７００（図７Ｆ）が得られる。したがって、テンプレート７００は、周囲の棚７０８の上に配置された遮光材料７１６と同様に、最終メサ表面７２６によって画定された平面７０９の下方にあるか、または平面７０９と同一平面にある遮光材料７１４を窪んだ棚７１０の上に有する。遮光材料が指向的に適用されたとき、遮光材料７１６の上部は、窪んだ棚７１０よりも高く、その結果、窪んだ棚７１０と７０８の両方にわたって延びる遮光材料の連続的な延長部が存在するように、窪んだ棚７０８は、窪んだ棚７１０に対して、かつ、後に施される遮光材料の厚さに対してより浅い深さを有することが有利である。遮光材料７１２は、随意的に、表側７０４の上に配置されてもよい。
様々な態様のさらなる改変および代替実施形態は、この説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。したがって、この説明は、例示的なものとして解釈されるべきである。本明細書に示され記述された形態は、実施形態の例として解釈されるべきであることを理解されたい。本明細書に図示および説明したものの代わりに要素および材料を使用してもよく、部品およびプロセスを逆にしてもよく、特定の特徴を独立して利用してもよく、全て本明細書の恩恵を受けて当業者に明らかである。

Claims (20)

  1. ナノインプリントテンプレートであって、
    第１の側および第２の側を有し、前記第２の側が前記第２の側から延びたメサを有し、前記メサが側面および表面を有する本体と、
    前記メサの前記表面の周囲の周りに延びた窪んだ棚と、
    前記メサの前記表面によって画定される平面を越えないように少なくとも前記窪んだ棚の上に、ある厚さで配置された遮光材料と、
    を含むことを特徴とするナノインプリントテンプレート。
  2. 前記遮光材料は、クロム、ケイ化モリブデン、タングステンまたはタンタルである、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  3. 前記窪んだ棚は、２０ｎｍ〜１ｍｍの深さを有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  4. 前記窪んだ棚は、前記メサから２０ｎｍ〜２０ｍｍの距離だけ延びている、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  5. 前記メサの前記側面の少なくとも一部に配置された遮光材料を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  6. 前記本体の前記第２の側の少なくとも一部に配置された遮光材料を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  7. 前記窪んだ棚は、第１の窪んだ棚を画定し、前記第１の窪んだ棚を取り囲む少なくとも第２の窪んだ棚を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  8. 前記メサの前記表面を越えない厚さで前記第２の窪んだ棚の上に配置された遮光材料を更に含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載のナノインプリントテンプレート。
  9. 前記遮光材料の上に配置された保護被覆層を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のナノインプリントテンプレート。
  10. ナノインプリントテンプレートを製造する方法であって、
    第１の側および第２の側を有し、前記第２の側が前記第２の側から延びたメサを有し、前記メサが側面および表面を有し、前記表面が周辺領域によって取り囲まれた内側領域を有する本体を有するナノインプリントテンプレート基板を準備し、
    前記メサの前記表面の前記内側領域の上にマスク層を形成し、
    前記マスク層をエッチングマスクとして使用して、前記メサの前記表面の前記周辺領域に窪んだ棚をエッチングし、
    前記窪んだ棚の深さ以下の厚さで、少なくとも前記窪んだ棚の上に遮光材料を堆積し、
    前記メサの前記表面の残りの前記内側領域の前記表面によって画定される平面を越えて遮光材料が延びないように、前記マスク層を除去する、
    ことを特徴とする方法。
  11. 前記遮光材料は、クロム、ケイ化モリブデン、タングステンまたはタンタルである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 前記遮光材料は、電子ビーム蒸着、熱蒸着、スパッタリングまたはイオンビーム蒸着を用いて堆積される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 少なくとも前記メサの前記側面の上に遮光材料を堆積することを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  14. 少なくとも前記ナノインプリントテンプレートの前記本体の前記第２の側の上に遮光材料を堆積することを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  15. 前記エッチングは、前記窪んだ棚が第１の窪み領域および第２の窪み領域を含むように、２つ以上のエッチングを実行する工程をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  16. 前記２つ以上のエッチングにおける第１のエッチングはウェットエッチングであり、前記２つ以上のエッチングにおける第２のエッチングはドライエッチングである、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. 前記マスク層は、互いに異なる材料の２以上の膜を含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  18. 前記遮光材料の上に保護被覆を塗布する工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  19. 物品を製造する方法であって、
    基板の上に成形可能材料を配置し、
    前記成形可能材料とインプリントテンプレートとを接触させる工程と、
    前記成形可能材料を硬化させる活性化エネルギーを与える工程と、を含み、
    前記インプリントテンプレートは、
    第１の側および第２の側を有し、前記第２の側が前記第２の側から延びたメサを有し、前記メサが側面および表面を有する本体と、
    前記メサの前記表面の周囲の周りに延びた窪んだ棚と、
    前記メサの前記表面によって画定される平面を越えないように少なくとも前記窪んだ棚の上に、ある厚さで配置された遮光材料と、を含む、
    ことを特徴とする物品を製造する方法。
  20. 前記遮光材料は、前記成形可能材料の硬化を開始させる線量より小さい線量まで、与えられた前記活性化エネルギーを遮断する、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の物品を製造する方法。
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