JP2019140394A - スーパーストレート - Google Patents

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Abstract

【課題】不均一なトポグラフィーを有する基板の上に適用平坦化層を形成するスーパーストレートを提供する。【解決手段】スーパーストレート１８の本体は、コンフォーマル挙動および平坦化挙動の双方を達成するために非常に適した曲げ特性を有しうる。前記本体は、表面とｔ１〜ｔ２の範囲内の厚さとを有する。ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、Ｐは、前記本体と成形可能な前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、前記スーパーストレートに印加されるガス圧力、の合計に対応する圧力、ｄは、曲げ距離、Ｅは、前記本体のヤング率、ｈは、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差である。厚さは、コンフォーマル挙動の最大面外変位ｗｍａｘが十分であり、平坦化挙動のｗｍａｘが所定の閾値を下回るように選択される。【選択図】図３

Description

本開示は、基板の上の平坦化層に使用されるスーパーストレートに関する。
適応型インプリント平坦化プロセスは、米国特許第８３９４２８２号に開示されている。適応型インプリント平坦化は、所望の形状特性を有する表面を提供する。一般に、第１表面のトポグラフィーは、密度マップを提供するためにマッピングされる。密度マップは、第１表面の上に重合性材料を分配するための液滴パターンを提供するために評価される。重合性材料は固化され、テンプレートの第２表面を提供するようにエッチングされる。この第２表面は所望の形状特性を有する。さらに、適応型インプリント平坦化は、インプリントプロセスの寄生効果を補償する。
平面性摂動を有する表面の上には、リバーストーンパターニングが使用されうる。米国特許第７２４１３９５号は、基板をパターニングする方法が開示され、その方法は、複数の突起を含むオリジナルパターンを有する第１膜を基板の上に形成することを含む。該複数の突起のサブセットは、それらの間の高さを画定する頂面で終わる底面から延びている。第２膜は、該第１膜の上に配置され、該複数の突起の該頂面から離隔した表面を画定する。該複数の突起のうちのいずれかの頂面と該表面との距離のばらつきは、所定の範囲内である。記録パターンは、該記録パターンのパターン歪みを最小にするように選択された所定の範囲内で該基板の上に転写され、これは該オリジナルパターンに対応する。
１つの側面において、スーパーストレートは、表面とｔ１〜ｔ２の範囲内の厚さとを有する本体を含みうる。ここで、ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、Ｐは、前記本体と成形可能な前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、前記スーパーストレートに印加されるガス圧力、の合計に対応する圧力、ｄは、曲げ距離、Ｅは、前記本体のヤング率、ｈは、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差である。
一実施形態において、前記スーパーストレートは、少なくとも５ｎｍの面外変位を有するコンフォーマル挙動領域を有する。
特別な実施形態において、前記コンフォーマル挙動領域は、少なくとも０．２０ｍｍの長さを有する。
他の実施形態において、前記スーパーストレートは、最大で１ｎｍの面外変位を有する平坦化挙動領域を有する。
特別な実施形態において、前記平坦化挙動領域は、最大で０．１ｍｍの曲げ距離を有する。
更に他の実施形態において、前記本体は、ガラスを含む。
更に別の実施形態において、前記本体は、ポリマーを含む。
他の実施形態において、前記本体は、平坦化層を形成するために使用される平坦化前駆体材料を重合させるために使用される放射線に関して７０％より大きい透過率を有する。
他の側面において、スーパーストレートを作製する方法は、前記スーパーストレートの本体を画定するために材料の部分を除去することを含みうる。ここで、前記本体は、前記本体のヤング率、段差間の距離、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差の関数である厚さを有する。
一実施形態において、前記本体は、ガラスを含み、０．２０ｍｍから０．９５ｍｍの範囲の厚さを有し、または、前記本体は、ポリエチレンを含み、０．２５ｍｍから１．１ｍｍの範囲の厚さを有する。
更なる側面において、方法は、物品を製造するために使用されうる。該方法は、不均一な表面トポグラフィーを含む基板の上に平坦化前駆体材料を分配する工程と、前記平坦化前駆体材料をスーパーストレートの本体と接触させる工程と、前記基板の上に平坦化層が形成されるように、前記平坦化前駆体材料を重合させる工程と、を含み、前記スーパーストレートを前記平坦化前駆体材料に接触させながら硬化が実行され、前記本体は、表面とｔ１〜ｔ２の範囲内の厚さとを有し、ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、Ｐは、前記本体と成形可能な前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、前記スーパーストレートに印加されるガス圧力、の合計に対応する圧力、ｄは、曲げ距離、Ｅは、前記本体のヤング率、ｈは、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差である。
他の実施形態において、前記方法は、凸部および残留層を含むパターン化されたレジスト層を形成する工程を更に含み、前記パターン化されたレジスト層を形成する工程は、前記平坦化前駆体材料を分配する工程の前に実施される。
特別な実施形態において、前記パターン化されたレジスト層を形成する工程は、レジスト前駆体材料を分配する工程と、前記レジスト前駆体材料にテンプレートを接触させる工程と、前記パターン化されたレジスト層が形成されるように前記レジスト前駆体材料を重合させる工程とを含む。
更に特別な実施形態において、前記テンプレートは、最大で５０ｃｍ２の面積を有する。
更に特別な実施形態において、前記平坦化前駆体材料および前記レジスト前駆体材料は、互いに異なる材料である。
更に他の実施形態において、前記方法は、前記平坦化前駆体材料を分配する工程の前に、前記パターン化されたレジスト層の上にハードマスク層を形成する工程を更に含む。
特別な実施形態において、前記方法は、前記ハードマスク層の部分が露出するように、前記平坦化層をエッチングする工程を更に含む。
更に特別な実施形態において、前記方法は、前記パターン化されたレジスト層の露出部分まで、前記ハードマスク層の露出した上部をエッチングする工程を更に含む。
更に他の実施形態において、前記方法は、前記パターン化されたレジスト層の前記露出部分をエッチングする工程を更に含む。
前記平坦化前駆体材料は、スピンオンカーボンである。
短いスケールのトポグラフィー（パターン）および長いスケールのトポグラフィーを有する基板の包括的な例を示す図。 図１の基板の上に分配された平坦化前駆体材料を示す図。 平坦化前駆体材料と接触しているスーパーストレートを示す図。 短い長さのスケールで平坦化され、長い長さスケールで均一な平均厚さの層を有するコンフォーマルな態様で形成された結果物である適応平坦化層を示す図。 コンフォーマル挙動を特徴付けるために使用されるモデルの説明を含む図。 平坦化挙動を特徴付けるために使用されるモデルの説明を含む図。 固定された端部と端部との間で曲がる細い梁としてモデル化されたときのスーパーストレートの本体の側面図。 ２つの支持点上で曲がる細い梁としてモデル化されたときのスーパーストレートの本体の側面図。 スーパーストレートと共に使用されうる装置の側面図。 様々な高さに位置する露出面を有する基板の一部の断面図を含む図。 不均一な厚さを有するパターン化されたレジスト層を形成した後の基板の断面図を含む図。 ハードマスク層を形成した後の図１１の基板の断面図を含む図。 適応平坦化層を形成した後の図１２の基板の断面図を含む図。 ハードマスク層の露出部分まで平坦化層の部分を除去した後の図１３の基板の断面図を含む図。 パターン化されたレジスト層の露出部分までハードマスク層の露出部分を除去した後の図１４の基板の断面図を含む図。 パターン化されたレジスト層の凸部を除去した後の図１５の基板の断面図を含む図。
実施形態は例として示されており、添付の図面に限定されない。
当業者であれば、図中の要素は簡単化と明確化のために示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解するであろう。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を向上させるのを助けるために他の要素に対して誇張されている場合がある。
図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示を理解するのを助けるために提供される。以下の説明は、本教示の具体的な実装形態および実施形態に焦点を合わせる。この焦点は、教示を説明することを助けるために提供されており、教示の範囲または適用性に対する限定として解釈されるべきではない。
他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。材料、方法、および実施例は例示に過ぎず、限定することを意図しない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料および処理行為に関する多くの詳細は従来通りであり、インプリントおよびリソグラフィの分野における教科書および他の出典に見出すことができる。
スーパーストレートの本体は、不均一なトポグラフィーを有する基板の上に適応平坦化層を形成するのに有用であるように設計することができる。本明細書で使用されるように、適応平坦化は、比較的長いスケールにわたってコンフォーマルであり、比較的短いスケールにわたって平坦である平坦化を指す。限定を意図してない実施形態では、比較的長いスケールは、比較的短いスケールよりも少なくとも一桁大きい。別の実施形態では、比較的長いスケールは、少なくとも５ミクロンであってよく、比較的短いスケールは最大で０．５ミクロンであってよい。スーパーストレートの本体は、コンフォーマル挙動および平坦化挙動の双方を達成するために非常に適した曲げ特性を有することができる。本体は、ｔ１〜ｔ２の範囲の厚さを有することができ、ここで、ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、Ｐは、本体と成形可能な前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、スーパーストレートに印加されるガス圧力、の合計に対応する圧力、ｄは、曲げ距離、Ｅは、本体のヤング率、ｈは、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差である。
本明細書で提供される式は、本体の特定の材料について、コンフォーマル挙動のための最大面外変位が基板に沿った高さの差またはパターン化された層の残留層の厚さ以上であることを保証するために、そして、厚さの範囲を提供するために使用されうる。一実施形態では、コンフォーマル挙動に対する最大面外変位ｗｍａｘが十分であり、平坦化挙動に対するｗｍａｘが所定の閾値を下回ることを決定することができるように、厚さが選択され使用されうる。厚さは、ｗｍａｘの値が許容可能になるまで調整されうる。長さＬは、使用可能な厚さの範囲を決定するための式において使用可能な曲げ距離ｄを決定するように使用されうる。本体の厚さの範囲を決定するために他の技術が使用されてもよい。
スーパーストレートに関する詳細およびスーパーストレートの使用方法は、本明細書を図面と併せて読めばよりよく理解される。以下の説明は、実施形態を説明することを意図しており、添付の特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲を限定することを意図していない。
図１〜図４は、スーパーストレートの本体の設計上の考慮事項に関して説明する前に、適応平坦化層がどのように形成されるかに関する内容を提供するために提供されている。平らな平坦化層表面が長い長さのスケールにわたって広がる場合、加工物の平坦でない露出表面は、リバーストーンエッチマスクを適切に形成することを困難にする。スーパーストレートは、基板１２の比較的高い高さおよび比較的低い高さにわたって平坦化層がより均一な厚さで形成されるように設計されている。
図１は、凸部４３４、比較的狭い凹部４３６、および、比較的広い凹部４３８を有する露出面を有する基板４０２の一例を概略的に示している。したがって、基板４０２は、凸部４３４および凹部４３６および４３８を有するパターンに対応する短いスケールのトポグラフィーと、波打ったように示されている比較的長いスケールのトポグラフィーとを有する。図２は、基板４０２の上に分配された平坦化前駆体材料３４を示している。スーパーストレート１８は、平坦化前駆体材料３４および基板４０２に近接して配置されている。図３は、平坦化前駆体材料３４および基板４０２と接触した後のスーパーストレート１８を概略的に示している。スーパーストレート１８は、長いスケール長７０２ではコンフォーマル（共形）であり、短いスケール長７０１では平坦化している。図４は、インプリントプロセスが行われた後の基板４０２および加工物を示している。基板４０２は、短い長さのスケール７０１上で平坦化され、長い長さのスケール７０２上にコンフォーマルな態様でコーティングされている。後述するように、スーパーストレート１８の本体は、短い長さのスケール７０１と長い長さのスケール７０２の両方について適切な性能を達成するように、本体の特定の材料について適切な厚さを有する。
適応平坦化層を形成するとき、スーパーストレート１８の本体６００は、図５に示されるようなコンフォーマル挙動と、図６に示されるような平坦化挙動とを示す。基板１２のトポグラフィーの変化は、段差１３としてモデル化されている。コンフォーマル挙動は、本体６００が、比較的狭いスペース７２２内にそれほど広がり過ぎることなく、段差に対応する、基板１２の部分間の比較的大きなスペース６２２に適合することを可能にする。図３を参照して説明すると、コンフォーマル挙動は、比較的長い長さのスケール７０２に関して、より顕著であり、平坦化挙動は、比較的狭い凹部４３６および比較的広い凹部４３８に関してより顕著である。
図５を参照して説明すると、比較的大きいスペース６２２は長さＬを有し、対応する曲げ距離ｄはＬ／２である。本体６００は、厚さｔを有する。スーパーストレート１８が平坦化前駆体材料と接触した後、スーパーストレート１８は、本体６００に沿って均一に加えられる、曲げ方向に沿った、単位長さ当りの力ｑを受ける。力ｑは、毛細管力と、空気又はガスによってスーパーストレート１８に作用する力との組み合わせである。毛細管力は、スーパーストレート１８の材料および平坦化前駆体材料の関数でありうる。以下の式において、圧力Ｐは毛細管力に対応し、１．３２×１０６Ｎ／ｍ２、すなわち１３気圧であると見積もられる。図５に示されるように、本体６００は、面外変位ｗ（ｘ）を有する。
図６を参照して説明すると、平坦化挙動は、本体６００が、段差に対応する基板１２の部分と部分との間の比較的小さい間隔７２２にわたって比較的平坦に保たれる。図５におけるコンフォーマル挙動の長さＬは、平坦化挙動に対応する、比較的小さいスペース７２２の長さＬの各々よりも、はるかに大きい。例えば、コンフォーマル挙動の長さＬは、平坦化挙動に対応する比較的小さいスペース７２２のＬより、少なくとも一桁大きい。
スーパーストレート１８の本体６００の材料および厚さは、コンフォーマル挙動および平坦化挙動の両方に対して所望の性能を与えるように選択される。本体６００の特定の材料に対して、比較的大きいスペース６２２および代表的な比較的小さいスペース７２２についての曲げ距離ｄおよび最大面外変位ｗｍａｘを決定するために、異なる厚さが使用されうる。式を含む以下の説明は、本体６００の多くの異なる材料に適用可能である。
本体６００の特性を決定するために２つの異なるモデルが使用されうる。図７は、スーパーストレート１８の本体６００が、固定された２つの端部を有し、、曲がった細い梁としてモデル化されている図を含む。図８は、スーパーストレート１８の本体６００が２つの支持点上で曲がた細い梁としてモデル化されている図を含む。
最大面外変位ｗｍａｘは、段差と段差との間の中間点にあり、式１によって決定される。
ｗｍａｘ＝ｑＬ４／ＡＥＩ＝１２ｑＬ４／ＡＥｂｔ３＝１２ＰＬ４／ＡＥｔ３
・・・（式１）
ここで、細い梁の慣性モーメントＩは、ｂｔ３／１２である。
ｔは、スーパーストレート１８の本体６００の厚さである。
ｂは、垂直方向の梁の幅である。
Ｌは、支持点と支持点との間の長さである。
固定された端部のモデル（図７）の場合、Ａは３８４であり、２つの支持点のモデル（図８）の場合、３８４／５、すなわち７６．８である。
ｑは、固定された端部と端部との間（図７）の梁または支持点と支持点の間（図８）の梁に均一に加えられる荷重（ｘ方向の単位長さ当たりの力）である。
Ｐ＝ｑ／ｂは、梁に一様に加えられる圧力である。圧力は、測定がより簡単で、パラメータｂの必要性を排除する便利なパラメータである。
Ｅは、スーパーストレート１８の本体６００のヤング率である。
式（１）と、段差高さｈと等しい予め決定された面外偏差ｗ（ｘ）とを用いて、段差と段差との間（支持点と支持点との間）の長さＬは、式（２）で表される。
Ｌ＝２ｄ＝（ＡＥｂｈｔ３／１２ｑ）１／４＝（ＡＥｈｔ３／１２Ｐ）１／４
・・・（式２）
ここで、曲げ距離ｄは、Ｌ／２である。
したがって、厚さｔを選択することができ、式１および式２を使用して、最大面外偏差ｗｍａｘを見積もることができる。コンフォーマル挙動の場合、ｗｍａｘは、少なくとも段差高さｈと同じ大きさにすることができる。ｗｍａｘは、少なくとも基板の高低差、パターン化された層の残留層厚の厚さ差、または高低差と厚さ差の組み合わせに対応する高さの差の値でありうる。平坦化挙動のためには、ｗｍａｘは小さくあるべきである。コンフォーマル挙動のＬの値は、平坦化挙動のＬの値よりはるかに大きいことに注意する必要がある。特定の実施形態では、コンフォーマル挙動のｗｍａｘは少なくとも５ｎｍとすることができ、比較的小さいスペース７２２の場合、平坦化挙動のｗｍａｘは１ｎｍ未満、さらには０．１ｎｍ未満とすることができる。特定の値は、段差の高さｈに依存し、したがって、当業者は、前述の値が例示的であり、そして本明細書に記載されるような概念の範囲を限定しないことを理解する。
一実施形態では、本体６００の材料が選択された後に、２つのモデルを使用して、スーパーストレート１８の本体６００の最小および最大厚さを決定することができる。
図７に図示されたモデルについては、ｔ１は式３によって決定される。
ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３
・・・（式３）
ここで、
ｔ１は、スーパーストレート１８の本体６００の厚さである。
Ｐは、本体６００と平坦化前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、スーパーストレート１８に加えられる空気または他のガスの圧力から生じる力、の合計に対応する圧力である。
図８に示されるようなモデルでは、ｔ２は式４によって決定される。
ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３
・・・（式４）
ここで、ｔ２は、スーパーストレートの本体６００の厚さである。
曲げ距離ｄはＬ／２であり、Ｌは式２を用いて決定されうる。あるいは、図１１に示されるように、曲げ距離は、パターン化されたレジスト層４２２に関する情報、例えば凹部４２６および４２８の幅を用いて入力されうる。特定の実施形態では、ｄは、コンフォーマル挙動に対して０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲、平坦化挙動については０．０３ｍｍでありうる。
別の実施形態では、反復プロセスが使用されうる。厚さｔの値を使用して（式２を使用して）Ｌを決定することができ、Ｌを２で割って曲げ距離ｄを得ることができる。厚さｔはまた、コンフォーマル挙動に対するｗｍａｘが少なくとも段差の高さと同じ大きさであり、平坦化挙動に対するｗｍａｘが所定の値を超えないことを確認するために使用することができる（ｗｍａｘについて式１を使用）。式３および４は、本体６００の厚さの上限および下限を決定するために使用されうる。
ガラス材料に関して、本体６００の厚さ、曲げ距離ｄ、最大面外変位ｗｍａｘ、およびスーパーストレート曲げ挙動に関するデータを以下に示す。このガラス材料のヤング率は７０×１０９Ｎ／ｍ２である。特定の実施形態では、高さ差は５ｎｍである。
Figure 2019140394
表１の特定の例では、コンフォーマル挙動に関するｗｍａｘの値のすべてが５ｎｍを超えるので、すべての厚さが許容可能な面外変位を提供する。特定の実施形態では、コンフォーマル挙動に対するｗｍａｘは、平坦化挙動に対するｗｍａｘが１ｎｍまたは０．１ｎｍなどの閾値以下である限り、高くあるべきである。したがって、スーパーストレート１８の本体６００は、０．２０ｍｍ〜０．９５ｍｍの範囲の厚さを有することができ、それに対応して、０．２５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲の曲げ距離でコンフォーマル挙動および平坦化挙動の両方に対して良好な曲げ特性を提供することができる。特定の実施形態では、本体６００は０．２５ｍｍの厚さを有することができる。別の実施形態では、スーパーストレート１８の本体６００は、２×１０９Ｎ／ｍ２の弾性ヤング率を有するポリエチレンを含みうる。ポリエチレン製の本体６００は、０．２５ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲の厚さを有することができ、それに対応して、０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲の曲げ距離を有することができる。特定の実施形態では、本体は０．８ｍｍの厚さを有することができる。ポリエチレンスーパーストレートについてのデータを以下の表２に列挙する。
Figure 2019140394
本明細書を読んだ後、当業者は、上に提供された特定の値が、良好なコンフォーマル挙動および平坦化挙動を提供するために本体６００の厚さをどのように決定できるかのより良い理解を提供するための単なる例示であることを認識するだろう。本明細書に記載の概念から逸脱することなく、他の段差高さ、基板１８の本体６００の他の材料、およびパラメータの他の値を使用することができる。
スーパーストレートの製造方法は、所望の厚さを有する本体を達成するために実施することができる。上記の式からわかるように、本体の厚さは、本体のヤング率、段差と段差との間の距離、および、基板の隣接する２つの領域間の段差高さの差、の関数でありうる。本体の材質が選択されたら、ヤング率は基準から取得されうる。段差と段差との間の距離および段差高さは、コンピュータシミュレーションによって決定されてもよいし、前に処理された基板（例えば、ウェハ）の断面画像から取得されてもよい。限定を意図しない実施形態において、断面画像は、最後のパターン化された層の形成の後、スーパーストレートを使用する前における、プロセスのある時点での１または複数の劈開ウェハの走査型電子顕微鏡写真でありうる。本体がガラスを含む実施形態では、本体は少なくとも０．２０ｍｍ、少なくとも０．２２ｍｍ、または少なくとも０．２５ｍｍの厚さを有することができ、別の実施形態では、最大で０．９５ｍｍ、最大で０．５０ｍｍの厚さ、または最大で０．３５ｍｍの厚さを有することができる。本体がポリエチレンを含む実施形態では、本体は、少なくとも０．２５ｍｍ、少なくとも０．４０ｍｍ、または少なくとも０．５０ｍｍの厚さを有することができ、別の実施形態では、最大で０．９５ｍｍ、最大で０．９０ｍｍ、または最大で０．８５ｍｍの厚さを有することができる。
本体の厚さが決定された後、所望の厚さを有する本体を画定するように、一片の透明または半透明の材料の十分な量の材料を除去するように、該一片の透明または半透明の材料が処理されうる。除去は、機械加工、エッチング、他の適切な除去技術などを使用して実行することができる。除去後、該材料の該一片は、本体を損傷することなく基板の取り扱いを可能にするのに十分な厚さを該本体の周囲に有することができる。
図９に示されるように、スーパーストレート１８と共に使用することができる装置１０に注目を向ける。スーパーストレート１８を使用する装置１０を使用して、基板１２の上に適応平坦化層を形成することができる。基板１２は、基板チャック１４に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。しかしながら、他の実施形態では、基板チャック１４は、真空、ピン型、溝型、静電式、電磁式などを含む任意のチャックとすることができる。基板１２および基板チャック１４は、更にステージ１６によって支持されてもよい。ステージ１６は、Ｘ、Ｙ、またはＺ方向に沿って並進運動または回転運動を提供してもよい。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４もベース（図示せず）上に位置決めされうる。
基板１２から離間しているものは、適応平坦化層を形成する際に使用することができる本体６００を有するスーパーストレート１８である。スーパーストレート１８および本体６００に関するさらなる詳細は上述されている。スーパーストレート１８は、チャック２８に結合されうる。チャック２８は、真空、ピン型、溝型、静電型、電磁気型、または他の類似のチャック型として構成することができる。一実施形態では、チャック２８またはヘッド３０がスーパーストレート１８の移動を可能にすることができるように、チャック２８がヘッド３０に結合されうる。
装置１０は、平坦化前駆体材料３４を基板１２の上に堆積させるために使用される流体分配システム３２を更に含むことができる。例えば、平坦化前駆体材料３４は、樹脂などの重合性材料を含むことができる。平坦化前駆体材料３４は、液滴分配、スピンコーティング、ディップコーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜、これらの組み合わせなどの技術を用いて１つまたは複数の層で基板１２の上に配置されうる。設計上の考慮事項に応じて、平坦化前駆体材料３４は、スーパーストレート１８と基板１２との間に所望の体積が画定される前または後に基板１２の上に分配されうる。例えば、平坦化前駆体材料３４は、紫外線、熱などを用いて硬化することができるモノマー混合物を含むことができる。
装置１０は、経路４２に沿ってエネルギー４０を向けるように結合されたエネルギー源３８を更に含むことができる。ヘッド３０およびステージ１６は、経路４２と重ね合わせてスーパーストレート１８および基板１２を位置決めするように構成されうる。図１０の装置は、ステージ１６、ヘッド３０、流体分配システム３２、または供給源３８と通信する論理要素５４によって調整されてよく、任意選択でメモリ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。論理要素５４は、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラの中央処理装置）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などでありうる。プロセッサ、ＦＰＧＡ、またはＡＳＩＣは、装置内に搭載されうる。別の実施形態（図示せず）では、論理要素は、装置１０の外部のコンピュータとすることができ、装置１０と双方向に結合されている。
前述の加工物の高さの変化およびスーパーストレート１８を使用して適応平坦化層を形成する方法に注目する。高さの変動は、平坦でない基板、基板の上にある変化する厚さを有する層、またはその両方に起因しうる。特に、図１０は、平坦でない基板の一例を示し、図１１は、平坦な基板の上に形成された不均一な残留層の厚さの一例を示している。図１０を参照して説明すると、基板３２は、完全には平坦ではない露出面を有しうる。基板３２は、典型的には、高さ差の平均が５ｎｍで、１ｎｍから９ｎｍの範囲内の高さ差３００を有しうる。高さ差は小さいように見えるが、そのような高さ差は、特にリバーストーンプロセスでは顕著になりうる。以下に記載されるように、スーパーストレートは、リバーストーンプロセスのためのパターン化された層の適切な形成を支援するために、適応型平坦化プロセスにおいて使用されうる。
図１１に示されるように、パターン化されたレジスト層が基板１２の上に形成されうる。基板１２の上にレジスト前駆体材料が分配される。パターン化されたレジスト層の相補イメージを有するテンプレートがレジスト前駆体材料に接触する。一実施形態では、テンプレートはインプリントフィールドに対応し、最大で５０ｃｍ２の面積を有する。紫外線、可視光などの放射線がテンプレートを透過してレジスト前駆体材料を重合させ、パターン化されたレジスト層４２２を形成する。パターン化されたレジスト層４２２は、凸部４２４、および、残留層厚さ（ＲＬＴ）を有する残留層に対応する凹部４２６および４２８として示されるフィーチャを含むことができる。凸部４２４は、１０ｎｍから１１０ｎｍの範囲内で、平均値が６０ｎｍの高さを有することができる。図１１に示されるような実施形態では、ＲＬＴは、基板１２に沿ったＲＬＴの厚さの差が、図１０に関して前述したように高さの差３００に対応するように、変化する厚さを有する。簡単にするために、以下の説明は不均一な残留層の厚さのみの場合に対処する。これは、説明を平坦な基板１２だけに限定しない。以下の考察のすべては、図１０に示されるように平坦でない、および平坦な基板１２と、図１１に示されるような不均一な、および均一なＲＬＴとの両方の組み合わせに対して一般化されうる。
図１２に示されるように、ハードマスク層５２２が、パターン化されたレジスト層４２２上に形成される。ハードマスク層５２２は、パターン化されたレジスト層４２２および後に形成される平坦化層と比較して選択的に除去することができる材料を含むことができる。一実施形態では、ハードマスク層５２２は、酸化シリコン、窒化シリコンなどを含むことができる。ハードマスク層５２２の厚さは、５ｎｍから１００ｎｍの範囲内とすることができ、均一であるべきである。図１２に示されるように、ハードマスク層５２２は、比較的狭い凹部４２６を埋め、比較的広い凹部４２８を完全には埋めない。
図１３、図１４を参照しながら、装置１０を使用して平坦化層１１２２を形成する方法を説明する。この方法は、ハードマスク層５２２の上に平坦化前駆体材料３４を分配することを含むことができる。後続の処理において、平坦化層１１２２は、ハードマスク層５２２と比較して選択的に除去される。したがって、平坦化層１１２２は、ハードマスク層５２２と比較して異なる組成を有する。ハードマスク層５２２が無機材料を含むとき、平坦化層１１２２は有機層を含むことができる。平坦化前駆体材料３４は、レジスト前駆体材料に使用される任意の化合物を含みうる。平坦化前駆体材料３４は、パターン化されたレジスト層４２２を形成する際に使用されるレジスト前駆体材料のパターニング要件を満たす必要はないので、平坦化前駆体材料３４は、レジスト前駆体材料に許容できない材料を含みうる。したがって、平坦化前駆体材料３４およびレジスト前駆体材料は、同じ材料または異なる材料で作ることができる。特定の実施形態では、平坦化前駆体材料３４はスピンオンカーボンを含むことができる。
スーパーストレート１８の本体６００は、基板１２のインプリントフィールド、または、基板１２の実質的に全部またはそれより大きい領域に対応しうる面積を有する。一実施形態では、その面積は少なくとも５００ｍｍ２であり、他の実施形態では、基板１２の少なくとも９０％である。更に他の実施形態では、本体６００の面積は、基板１２と同じかそれより大きい面積を有する。少なくとも一実施形態では、本体は、少なくとも７００ｃｍ２、少なくとも１１００ｃｍ２、少なくとも１６００ｃｍ２、またはそれ以上の表面積を有し、別の実施形態では、表面積は最大３１，５００ｃｍ２でありうる。
スーパーストレート１８は、レジスト前駆体材料を重合させるために使用される放射線に対して少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％の透過率を有する。スーパーストレート１８は、ガラス系材料、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、フルオロカーボンポリマー、金属、サファイア、スピネル、他の類似の材料、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。ガラス系材料は、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、石英、合成溶融シリカなどを含むことができる。本体６００は、前述のような厚さを有することができ、そのような厚さは、本体６００の材料、および高さの差に依存しうる。紫外線、可視光などのような放射線は、スーパーストレート１８を透過して、平坦化前駆体材料３４を重合させて平坦化層１１２２を形成する。図１３に示されるように、比較的高い標高領域にわたる平坦化層１１２２の厚さ１１４４と、比較的低い標高領域にわたる平坦化層１１２２の厚さ１１４６とは、実質的に同じ値であり、図１および図２と比較して、より均一である。
この方法は、図１４に示されるように、ハードマスク層５２２の上部を露出させるように平坦化層１１２２をエッチングすることを更に含むことができる。平坦化層１１２２は、比較的広い凹部４２８内にあるハードマスク層５２２の部分を保護することを助ける。平坦化層１１２２をエッチングするために使用されるエッチャントは、平坦化層１１２２がハードマスク層５２２に対して選択的に除去されることを可能にする。平坦化層１１２２は有機材料を含み、ハードマスク層５２２は無機材料を含み、酸素含有エッチャント（例えば、Ｏ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ２など）が使用されうる。エッチングは、等方性または異方性エッチングとして実施されうる。
この方法は、図１５に示されるように、パターン化されたレジスト層４２２の部分を露出させるようにハードマスク層５２２の露出した上部を選択的に除去することを含むことができる。パターン化されたレジスト層４２２の残留層の上に重なるハードマスク層５２２の部分は、比較的広い凹部４２８内の平坦化層１１２２の残りの部分によって保護される。ハードマスク層５２２をエッチングするために使用されるエッチャントは、ハードマスク層５２２が平坦化層５２２およびパターン化されたレジスト層４２２に対して選択的にエッチングされることを可能にする。ハードマスク層５２２が酸化シリコン、窒化シリコン、または酸窒化シリコンを含み、層４２２および１１２２が有機材料を含む場合、フッ素含有エッチャント。（例えば、ＣＨＦ３、ＳＦ６など）が使用されうる。パターンの完全性をよりよく維持するために、エッチングは異方性エッチングとして行われてもよい。プロセスのこの時点で、比較的高い高さと比較的低い高さの両方において、パターン化されたレジスト層４２２の凸部４２４の頂部が露出する。
比較点として、図１が参照される。平坦化層１１２２が平坦な表面を有する平坦化層で置き換えられた場合、より高い高さでパターン化されたレジスト層４２２内の比較的広い凹部内のそのような平坦化層の全てが除去されたことになり、ハードマスク層のエッチング中に、下にある保護されたハードマスク層が露出し、早々にエッチング除去されるであろう。後者は、基準となるトーン処理のためにこのエッチング段階で露出されるべきではない、下になるレジスト残留層に開口を形成する。したがって、平坦な表面を有する平坦化層を使用する場合、許容可能なリバーストーンイメージは不可能であろう。
この方法は、図１６に示されように、パターン化されたレジスト層４２２の露出部分をエッチングすることを更に含みうる。パターン化されたレジスト層４２２の凸部４２４は露出され、ハードマスク層５２２の下の残留層は露出されない。したがって、凸部４２４および凸部４２４の下の残留層を除去して開口部１４２４を画定し、ハードマスク層５２２の部分の下のパターン化されたレジスト層４２２の残留層の部分を残す。パターン化されたレジスト層４２２が有機材料を含み、ハードマスク層５２２が無機材料を含む場合、酸素含有エッチャント（例えば、Ｏ２、Ｏ３など）を使用することができる。エッチングは、パターンの完全性を維持するために異方性エッチングとして実行することができる。比較的広い凹部４２８内の平坦化層１１２２の残りの部分は、突出部４２４が除去されるときに除去されうる。ハードマスク層５２２は、パターン化されたレジスト層４２２の残留層を異なる高さで保護するのに十分である。
本明細書に記載の実施形態は、不均一なトポグラフィーを有する基板上に適応平坦化層を形成するのに有用である。スーパーストレートの本体は、コンフォーマル挙動と平坦化挙動の両方を達成するのに非常に適した曲げ特性を提供するように設計することができる。上記の式は、コンフォーマ挙動のための最大面外変位が基板に沿った高さの差と同じかそれ以上であることを確実にし、本体の特定の材料の厚さの範囲を提供するために使用できる。一実施形態では、厚さを選択して使用して、コンフォーマル挙動に対するｗｍａｘが十分であり、平坦化挙動に対するｗｍａｘが所定の閾値を下回ることを決定することができる。厚さは、ｗｍａｘの値が許容可能になるまで調整することができる。長さＬを使用して、使用可能な厚さの範囲を決定するための方程式で使用可能な曲げ距離ｄを決定することができる。コンピュータモデリングを含む他の技術を使用して身体の厚さの範囲を決定することができる。
一般的な説明または実施例における前述のすべての動作が必要とされるわけではなく、特定の動作の一部が必要とされないことがあり、前述の動作に加えて１又は複数の他の動作が実施される場合もありうる。さらにまた、動作が列挙される順序は必ずしもそれらが実行される順序ではない。
利益、他の利点、および問題に対する解決策は、特定の実施形態に関して述べられた。しかし、利益、利点、問題に対する解決策、および利益、利点、解決策、あるいは、よりはっきりさせうる特徴は、いずれかの重要な、必須の、または本質的な特徴として解釈されるべきではない。
本明細書に記載の実施形態の仕様および説明は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。明細書および図解は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置およびシステムのすべての要素および特徴の網羅的かつ包括的な説明として役立つことを意図するものではない。別々の実施形態はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよく、逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴もまた別々にまたは任意のサブコンビネーションとして提供されうる。さらに、範囲で述べられた値への言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。本明細書を読んだだけで、他の多くの実施形態が当業者には明らかであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、または他の変更を行うことができるように、他の実施形態を使用して本開示から導き出すことができる。したがって、本開示は限定的ではなく例示的とみなされるべきである。

Claims (20)

  1. スーパーストレートであって、
    表面とｔ１〜ｔ２の範囲内の厚さとを有する本体を備え、
    ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、
    ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、
    Ｐは、前記本体と成形可能な前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、前記スーパーストレートに印加されるガス圧力、の合計に対応する圧力、
    ｄは、曲げ距離、
    Ｅは、前記本体のヤング率、
    ｈは、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差、
    であることを特徴とするスーパーストレート。
  2. 前記スーパーストレートは、少なくとも５ｎｍの面外変位を有するコンフォーマル挙動領域を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスーパーストレート。
  3. 前記コンフォーマル挙動領域は、少なくとも０．２０ｍｍの長さを有する、
    ことを特徴とする請求項２に記載のスーパーストレート。
  4. 前記スーパーストレートは、最大で１ｎｍの面外変位を有する平坦化挙動領域を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスーパーストレート。
  5. 前記平坦化挙動領域は、最大で０．１ｍｍの曲げ距離を有する、
    ことを特徴とする請求項４に記載のスーパーストレート。
  6. 前記本体は、ガラスを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスーパーストレート。
  7. 前記本体は、ポリマーを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスーパーストレート。
  8. 前記本体は、平坦化層を形成するために使用される平坦化前駆体材料を重合させるために使用される放射線に関して７０％より大きい透過率を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスーパーストレート。
  9. スーパーストレートを作製する方法であって、
    前記スーパーストレートの本体を画定するために材料の部分を除去することを含み、前記本体は、前記本体のヤング率、段差間の距離、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差の関数である厚さを有する、
    ことを特徴とするスーパーストレートの製造方法。
  10. 前記本体は、ガラスを含み、０．２０ｍｍから０．９５ｍｍの範囲の厚さを有し、または、
    前記本体は、ポリエチレンを含み、０．２５ｍｍから１．１ｍｍの範囲の厚さを有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のスーパーストレートの製造方法。
  11. 物品を製造する方法であって、
    不均一な表面トポグラフィーを含む基板の上に平坦化前駆体材料を分配する工程と、
    前記平坦化前駆体材料をスーパーストレートの本体と接触させる工程と、
    前記基板の上に平坦化層が形成されるように、前記平坦化前駆体材料を重合させる工程と、を含み、前記スーパーストレートを前記平坦化前駆体材料に接触させながら硬化が実行され、
    前記本体は、表面とｔ１〜ｔ２の範囲内の厚さとを有し、
    ｔ１＝（Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、
    ｔ２＝（５Ｐｄ４／２Ｅｈ）１／３、
    Ｐは、前記本体と成形可能な前駆体材料との間の毛細管力からの寄与、および、前記スーパーストレートに印加されるガス圧力、の合計に対応する圧力、
    ｄは、曲げ距離、
    Ｅは、前記本体のヤング率、
    ｈは、基板の隣接する２つの領域間の段差高さ差、
    であることを特徴とする方法。
  12. 凸部および残留層を含むパターン化されたレジスト層を形成する工程を更に含み、前記パターン化されたレジスト層を形成する工程は、前記平坦化前駆体材料を分配する工程の前に実施される、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 前記パターン化されたレジスト層を形成する工程は、
    レジスト前駆体材料を分配する工程と、
    前記レジスト前駆体材料にテンプレートを接触させる工程と、
    前記パターン化されたレジスト層が形成されるように前記レジスト前駆体材料を重合させる工程と、
    を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. 前記テンプレートは、最大で５０ｃｍ２の面積を有する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 前記平坦化前駆体材料および前記レジスト前駆体材料は、互いに異なる材料である、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  16. 前記平坦化前駆体材料を分配する工程の前に、前記パターン化されたレジスト層の上にハードマスク層を形成する工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  17. 前記ハードマスク層の部分が露出するように、前記平坦化層をエッチングする工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. 前記パターン化されたレジスト層の露出部分まで、前記ハードマスク層の露出した上部をエッチングする工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 前記パターン化されたレジスト層の前記露出部分をエッチングする工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 前記平坦化前駆体材料は、スピンオンカーボンである、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
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