JP4514754B2

JP4514754B2 - 毛管作用によるインプリント技術

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Publication number: JP4514754B2
Application number: JP2006523943A
Authority: JP
Inventors: チョイ，ビュン−ジン; スリニーヴァッサン，シトルガタ・ヴイ; ワッツ，マイケル・ピイ・シイ
Original assignee: モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-08-13
Also published as: WO2005021156A3; TWI319746B; US20100140841A1; US7442336B2; KR20070048129A; MY138554A; CN1839023A; US8057725B2; EP1656242A2; WO2005021156A2; US20110140302A1; KR101121015B1; KR101108496B1; EP1656242B1; CN100532055C; ATE529237T1; US7910042B2; US20050061773A1; US20080174046A1; KR20110105880A

Description

本発明の分野は、一般に構造体のマイクロ加工に関する。より詳細には、本発明は構造体の形成の促進のために基板をパターニングすることに関する。

マイクロ加工には、例えば約マイクロ・メートル以下の形状を有する非常に小さな構造体の加工が含まれる。マイクロ加工が相当な影響を及ぼす１つの領域は、集積回路の加工である。半導体加工産業が基板上に形成される単位面積当たりの回路を多くすると同時により大きな製品歩留りを得ようと努力するにつれて、マイクロ加工は益々重要なものとなっている。マイクロ加工は、形成される構造体の最小形状寸法を小さくすることができると同時に、より大きなプロセスの制御を提供する。マイクロ加工が採用されてきた他の開発の領域には、バイオテクノロジー、光技術、機械システム等がある。

例示的なマイクロ加工がＷｉｌｌｓｏｎらに付与された米国特許第６３３４９６０号に示されている。Ｗｉｌｌｓｏｎらは、レリーフ・イメージを基板内に形成する方法を開示している。その方法は、モールドを基板上に配設された重合可能な流体と接触させることを含む。モールドはレリーフ構造を含む。モールドと基板との間に押圧力を発生させると、重合可能な流体はモールド内のレリーフ構造を充填する。この後、重合可能な流体はそれを固化し、重合するための条件に晒されて、モールドのレリーフ構造と相補的なレリーフ構造を含んだインプリント層上で固化されたポリマ材料を形成する。次に、モールド内のレリーフ構造の複製が固化されたポリマ材料内に形成されるように、モールドは固体ポリマ材料から分離される。後処理工程を行ってレリーフ・イメージが基板に転写される。

ポリマ材料にパターンを正確に形成するために、十分な時間と力を用いて、基板上の重合可能な流体の分布を制御しながらレリーフ構造を完全に充填しなければならない。例えば、所与の粘度の重合可能な流体をインプリントするのに必要な時間を短縮するには、モールドと基板との間の押圧力を増大させればよい。しかし、押圧力が大き過ぎると、重合可能な流体は基板の所望しない領域にまで広がってしまう。反対に、基板上の重合可能な流体の分布を正確に制御するために、モールドと基板との間の押圧力を低減させることがある。その結果、重合可能な材料をインプリントするのに必要な時間は長くなる。このため、使用される押圧力と重合可能な流体をインプリントするのに必要な時間との間にはトレードオフが存在する。

したがって、基板の表面上の重合可能な流体の分布の十分な制御を維持しながら重合可能な流体をパターニングするのに必要な時間を短縮する必要性がある。

本発明は、基板とモールドとの間に成形性材料を位置決めし、基板とモールドのいずれか一方と成形性材料との間の毛管作用を利用してモールドと基板との間に定められた容積を成形性材料で充填することを特徴とする、モールドを有するテンプレートで基板をパターニングする方法を提供する。この後、成形性材料が固化される。特に、モールドと基板との間の押圧力が避けられないならば、それを弱めるのに十分な程度にまで、モールドと基板との間の動きを制御する。その結果、モールドが成形性材料と最初に接触すると、モールドと基板との間の容積への自然発生的な毛管作用による充填が生じる。毛管作用による充填は、負のインプリント力と呼ばれる誘引力(pulling force)をモールドと基板との間に発生させる。モールドの形状を急速かつ完全に充填することのほか、基板の成形性材料の分布を正確に制御することを含む多くの利点が、負のインプリント力から得られる。これらの実施形態およびその他の実施形態を以下に十分に記載する。

図１は本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システム１０を示しており、リソグラフィ・システム１０は、ブリッジ１４を有する一対の離間されたブリッジ支持体１２と該ブリッジ支持体の間に延びているステージ支持体１６とを備えている。ブリッジ１４とステージ支持体１６は離れている。ブリッジ１４からステージ支持体１６に向かって延びるインプリント・ヘッド１８がブリッジ１４に結合されている。インプリント・ヘッド１８と向き合うようにモーション・ステージ２０がステージ支持体１６上に配設されている。モーション・ステージ２０は、Ｘ、Ｙ軸に沿ってステージ支持体１６に対して移動するように構成されており、同様に、任意選択でＺ軸に沿って移動できるようにする。モーション・ステージ２０に化学線を入射させるように、照射源２２がリソグラフィ・システム１０に結合されている。図示のように、照射源２２はブリッジ１４に結合されており、照射源２２に接続された電力発生器２３を備える。

図１、図２を共に参照すると、モールド２８を有するテンプレート２６がインプリント・ヘッド１８に接続されている。モールド２８は、複数の離間された凹部２８ａと凸部２８ｂによって定められた複数の形状を含んでいる。この複数の形状は、モーション・ステージ２０上に位置決めされた基板３１に転写される元のパターンである。基板３１は、１つまたは複数の層が設けられたベア・ウエハまたはウエハからなる。この目的のために、インプリント・ヘッド１８はＺ軸に沿って移動するように、かつモールド２８と基板３１との間で距離「ｄ」変動するように構成されている。以下で十分に考察するが、このようにして、モールド２８の形状が基板３１の成形可能な領域にインプリントされる。照射源２２は、モールド２８が照射源２２と基板３１との間に位置決めされるように設置される。その結果、モールド２８は、照射源２２によって発生される放射線を透過させることができる材料で作製される。

図２、図３を共に参照すると、インプリント層３４などの成形可能な領域が、実質的に平坦な形状である表面３２の一部の上に設けられている。この成形可能な領域は、本願明細書にその全体を援用したＣｈｏｕに付与された米国特許第５７７２９０５号に開示されたホット・エンボス加工、またはＣｈｏｕらによってＵｌｔｒａｆａｓｔａｎｄＤｉｒｅｃｔＩｍｐｒｉｎｔｏｆＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎＳｉｌｉｃｏｎ、Ｎａｔｕｒｅ誌、Ｃｏｌ．４１７、８３５〜８３７頁、２００２年６月に記載されたタイプのレーザ支援直接インプリント（ＬＡＤＩ）加工などの、成形性材料を生成するための任意の知られた技術を用いて形成できることを理解されたい。しかし、本実施形態では、成形可能な領域は、以下により十分に記載するインプリント材料３６ａの複数の離間された離散した液滴３６として基板３１上に堆積されたインプリント層３４から成る。インプリント層３４は、ある記録されたパターンを定める元のパターンと相補的なパターンを記録するために、選択的に重合され、架橋されるインプリント材料３６ａから形成される。図４では、箇所３６ｂで架橋されて、架橋ポリマ材料３６ｃを形成している状態でインプリント材料３６ａを示している。

図２、図３、図４を参照すると、所望の距離「ｄ」に達すると、照射源２２はインプリント材料３６ａを重合し、架橋する化学線を発生させて、かなりの部分が架橋されたポリマ材料３６ｃを形成する。その結果、インプリント材料３６ａは、図５に示したインプリント層１３４を形成する、固体であるポリマ材料３６ｃに変形する。具体的には、ポリマ材料３６ｃは、モールド２８の表面２８ｃの形状に成形された形状を有するインプリント層１３４の面３４ｃを形成するように固化され、インプリント層１３４は凹部３０を有することになる。インプリント層１３４が、図４に示したポリマ材料３６ｃから成るように変形された後、図２に示したインプリント・ヘッド１８が移動させられて、モールド２８とインプリント層１３４が離れるように距離「ｄ」が増大される。

図２、図３、図５を参照すると、インプリント層３４に記録されたパターンは、これだけではないが、モールド２８および／または基板３１を有するインプリント材料３６ａの毛管力によって主として生成される。使用される外力、すなわち非毛管圧の量は、インプリント材料３６ａの組成、インプリント層３４の得られる厚さ、インプリント材料３６ａが広がらなければならない面積を含むいくつかの要因に左右される。例えば、インプリント材料３６ａの組成が固定され、インプリント材料３６ａが広げられるエリアが固定されている場合、基板３１と凸部２８ｂとの間には毛管充填が起こる前に達する最小距離ｄ’が存在する。インプリント層３４の厚さｔ₂がｄ’よりも大きいと、インプリント材料３６ａが広げられるのに非常に小さな毛管圧が使われる、すなわち、より大きな量の押圧力がモールド２８に与えられる。この場合、外的な正の力Ｆを用いて望ましい時間量で液滴３６のインプリント材料３６ａが広げられる。このようにして、液滴３６のインプリント材料３６ａは主として、インプリント材料３６ａがモールド２８と基板３１との間に所望のように広げられるまで、モールド２８を介して加えられる外圧によって広げられる。

インプリント材料３６ａの固定されたエリアと固定された組成に対し、ｔ₂がｄ’以下であると仮定すると、毛管圧の量は、主として厚さｔ₂と、インプリント材料３６ａで充填される固定されたエリアの一部、すなわちインプリント材料３６ａが上に存在しない固定されたエリアの一部との関数になる。より具体的には、インプリンティング中に生成される毛管圧の量は、充填される固定されたエリアの一部に比例し、厚さｔ₂に反比例する。厚さｔ₂が距離ｄに依存すると理解すれば、インプリント工程中に距離ｄを入念に制御することが重要となる。距離ｄの制御は、インプリント・ヘッド１８および／またはモーション・ステージ２０のコンプライアンスによって無効となる。この場合、液滴３６がモールド２８と接触すると、急速な毛管充填が起こる。具体的には、モールド２８と基板３１の間の相対移動は、距離ｄが縮小してモールド２８の表面２８ｃを液滴３６と接触させるように制御される。モールド２８の表面２８ｃと接触することによって、液滴３６の半球形状は変形して、基板３１の表面３２上で、モールド２８の表面２８ｃにわたって濡れ／拡散を該液滴に生じさせる。毛管作用によりインプリント材料３６ａで充填される、モールド２８と該モールド２８と重なり合った基板３１の領域との間が容積Ｖになるまで、距離ｄは縮小し続ける。

図２、図３、図６を参照すると、例示的な毛管作用によるインプリント法の最中にモールド２８上にかかる力の測定値が、液滴３６が最初にモールドと接触する箇所８０で示されている。図示のように、モールド２８が受ける押圧力と引張力は実質的にゼロである。箇所８２では、モールド２８が引張力Ｔを受けるように、毛管作用による容積Ｖの充填が開始される。箇所８４では、引張力Ｔは最大の大きさに達している、すなわち、容積Ｖのインプリント材料３６ａの実質的にすべてがモールド２８と基板３１による毛管引力を受ける。

具体的には、モールド２８と基板３１の相対移動は、インプリント材料３６ａとの接触から生じる押圧力にモールド２８を晒すのを、もし避けられないなら、ごく弱くするように行われる。図７に示した最小化しようとする押圧力Ｃ₁とＣ₂は、インプリンティング中に、インプリント材料３６ａがモールド２８を押すときに、インプリント・ヘッド１８がモールド２８を押すことにより生じる。これによって、モールド２８が液滴３６のインプリント材料３６ａと最初に接触するときに生じる、容積Ｖの自然発生的な毛管作用による充填が容易になる。毛管作用による充填は、負のインプリント力と呼ばれる誘引力／引張力Ｔをモールド２８に発生させる。この負のインプリント力、すなわち引張力Ｔは、インプリント・ヘッド１８と基板３１を伸長させて、モールド２８を引張力Ｔに晒す。

しかし、負のインプリント力が大き過ぎると、インプリント層１３４の厚さの均一性の制御が損なわれることがある。最大の厚さの均一性を得ようとするときに存在する負のインプリント力の量を最小にすることが望ましいことがわかっている。この目的のためには、モールド２８と基板３１との間の移動は、インプリント層１３４の厚さの均一性を最大にするように、すなわちｔ₁がインプリント層１３４のエリアで確実に均一になるように、かつ図５に示したｔ₂がインプリント層のエリアで確実に均一になるように行われる。これは、図６に示すように、モールド２８が押圧力Ｃ₁と押圧力Ｃ₂および引張力Ｔに晒される大きさおよび／時間を最小化することによって達成される。この目的のために、押圧力Ｓ₁および／またはＳ₂のほか誘引力Ｌ₁および／またはＬ₂を用いて、押圧力Ｃ₁と押圧力Ｃ₂および引張力Ｔの存在を相殺することができる。

具体的には、インプリント・ヘッド１８は誘引力Ｌ₁を加えて、押圧力Ｃ₁と押圧力Ｃ₂が無効にならない場合には、それらを弱めるであろう。あるいは、モーション・ステージ２０が誘引力Ｌ₂を発生させて、押圧力Ｃ₁と押圧力Ｃ₂が無効にならない場合には、それらを弱め、またはインプリント・ヘッド１８とモーション・ステージ２０が互いに移動して、力Ｃ₁と力Ｃ₂を弱めるか、無効にするであろう。同様に、インプリント・ヘッド１８は押圧力Ｓ₁を加えて、引張力Ｔが無効にならない場合には、それを弱め、かつ／または、モーション・ステージ２０が誘引力Ｌ₂を発生させて、引張力Ｔが無効にならない場合には、それを弱めるであろう。このように、所望の距離ｄを得ながらインプリント層１３４の厚さの均一性を最大にするために、引張力および／または押圧力の大きさが、所望のように制御される。

図２、図３、図８を参照すると、厚さの均一性を最大にするために用いられる例示的な毛管作用によるインプリント法の最中にモールド２８上にかかる力の測定は、液滴３６が最初にモールドと接触する箇所８８で示されている。図示のように、モールド２８が受ける押圧力と引張力は実質的にゼロである。箇所９０では、モールド２８が引張力Ｔを受けるように毛管作用による容積Ｖの充填が開始される。箇所９２では、張力Ｔは最大の大きさに達している。箇所９４では、容積Ｖのインプリント材料３６ａの実質的にすべてがモールド２８による毛管引力を受ける、すなわち、容積Ｖはインプリント材料３６ａで実質的に満たされる。領域９６では、誘引力Ｌ₁または誘引力Ｌ₂のいずれか、あるいはそれらの組み合わせがモールド２８に加えられることにより、その領域が受ける力は箇所９６ａにおいて実質的にゼロまで低減される。押力Ｓ₁が使用される場合、モールド２８は領域９８で示した押圧力Ｃ₂に晒され得る。

図５および図９を参照すると、凹部２８ａなどのモールド２８の形状を急速かつ完全に充填することのほか、基板３１の成形性のあるインプリント材料３６ａの分布を正確に制御することを含む多くの利点が、負のインプリント力から得られる。さらに、負のインプリント力は図３に示した基板３１上のインプリント材料３６ａの分布を制御することを容易にする。

その結果、テンプレート２６は複数の離散したパターンが同時に基板３１上に形成されるように、複数のモールド２８を備えている。インプリント材料３６ａおよび／またはモールド２８と基板３１との間の毛管引力に依存しているので、インプリント材料３６ａは、基板３１上にある隣接するパターニングされたエリア３１ａの間には広がらない。インプリント材料３６ａは、モールド２８の１つと重なり合っている基板３１のある領域内に閉じ込められたままである。図示のように、インプリント材料３６ａは、インプリント材料３６ａの表面張力のために、モールド２８の周縁部でメニスカス３４ｄを形成する。隣接するパターニングされたエリア３１ａの間には隙間３４ｃが存在する。メニスカス３４ｄ内のインプリント材料３６ａに関連する表面張力は、インプリント材料３６ａが隙間３４ｃにわたって広がる可能性を実質的に低減させる。

図２、図３、図１０、図１１を参照すると、メニスカス３４ｄに関連する表面張力の利点を用いると、基板３１上の液滴３６の分布に関してさらに柔軟性が与えられる。例えば、テンプレート２６が基板３１上のａ〜ｙで示した複数の領域に重なり合った複数のモールド２８を含んでいると仮定する。複数の領域ａ〜ｙの各々にパターニングされたエリア３１ａを形成する必要はない。むしろ、領域ａ〜ｙの副部分は、ｄ、ｋ、ｌ、ｑ、ｓ、およびｕ〜ｙで示した、インプリント材料３６ａの液滴３６を含んでもよい。このように、テンプレート２６上のモールド２８と接触し、次にその中に副部分３４ａを形成した後、領域ａ〜ｙの副部分のみがパターニングされたエリア３１ａになる。これは基板３１の有用な実際の面積を大きくするのに有用である。毛管力が、モールド２８の表面と、その表面と重なり合う基板３１の領域のエリアとの間に存在するので、パターニングが基板３１の縁部３１ｃで生じる。基板３１を超えて延びるモールド２８の副部分２８ｄの部分に基板３１が存在しないので、副部分２８ｄにはインプリント材料３６ａが達しない。

凹部２８ａを含む容積Ｖの充填を容易にするために、インプリント材料３６ａは、インプリント材料３６ａの連続的形成で表面３２を被覆しながら凹部２８ａを完全に充填するための必須の特性を有している。この実施形態では、図５に示した凸部２８ｂと重なり合ったインプリント層３４の副部分３４ｂは、所望の距離「ｄ」に達した後も残って、厚さｔ₁の副部分３４ａと厚さｔ₂の副部分３４ｂを残す。厚さ「ｔ₁」および「ｔ₂」は、用途に応じて任意の所望の厚さにすることができる。典型的には、ｔ₁は副部分３４ａの幅ｕの２倍よりも大きくない、すなわち、図５により明確に示したｔ₁≦２ｕになるように選択される。

図５を参照すると、付加的な処理を用いて基板３１のパターニングを完了してもよい。例えば、基板３１とインプリント層１３４をエッチングして、基板３１にインプリント層１３４のパターンを転写し、パターニングした表面（図示せず）を提供する。エッチングを容易にするために、インプリント層１３４を形成する材料を変更して、所望のように、基板３１に対する相対的エッチング速度を定めることができる。

この目的のために、インプリント層１３４は、その上に選択的に配設されるフォトレジスト材料（図示せず）に対するエッチング差を有している。フォトレジスト材料（図示せず）を設けて、知られた技術を用いてインプリント層１３４をさらにパターニングしてもよい。所望のエッチング速度および基板３１およびインプリント層１３４を形成する基礎となる成分応じて、任意のエッチング工程を用いることができる。例示的なエッチング工程は、プラズマ・エッチング、反応性イオン・エッチング、ケミカル・ウェット・エッチング等である。

図１および図２を共に参照すると、例示的照射源２２は紫外線を発生する。しかし、任意の知られた照射源を用いてもよい。インプリント層３４内の材料の重合を開始するのに用いる放射線の選択は当業者には知られており、一般的には望まれる特定の用途に左右される。さらに、モールド２８上の複数の形状を、モールド２８の断面に狭間の形状を与える、凸部２８ｂに平行な方向に延びる凹部２８ａとして示している。しかし、凹部２８ａと凸部２８ｂは、集積回路の作製に必要な実質的に任意の形状に相当してもよく、数十ｎｍほどの小ささであってもよい。

図１、図２、図５を参照すると、本発明のパターニング技術によって生成されるパターンを基板３１に転写して、３０：１もの大きさのアスペクト比を有する形状を提供することができる。この目的のために、モールド２８の一実施形態は、１：１〜１０：１の範囲のアスペクト比を定める凹部２８ａを有する。具体的には、凸部２８ｂは約１０ｎｍ〜約５０００μｍの範囲の幅Ｗ₁を有し、凹部２８ａは約１０ｎｍ〜約５０００μｍの範囲の幅Ｗ₂を有する。その結果、モールド２８および／またはテンプレート２６は、限定するものではないが溶融シリカ、石英、シリコン、有機高分子、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、硬化サファイア等などの従来の種々の材料で形成することができる。

図１、図２、図３、図５を参照すると、インプリント材料３６ａの特性は、使用される固有の堆積工程の観点で、基板３１を効率的にパターニングするのに重要である。上記のように、インプリント材料３６ａは、離散し、離間された複数の液滴３６として基板３１の上に設けられる。液滴３６を合わせた容積は、インプリント層３４が形成される表面３２のあるエリアの上にインプリント材料３６ａが適切に分布されるようなものである。その結果、インプリント層１３４は同時に広げられ、かつパターニングされ、次にこのパターンは紫外線などの放射線に曝露されることによってインプリント層１３４にされる。したがって、インプリント材料３６ａは、すべての厚さｔ₁が実質的に均一になるように、かつすべての厚さｔ₂が実質的に均一になるように、表面３２上で液滴３６のインプリント材料３６ａを急速かつ均一に広がり易いようにするある特性を有していることが望ましい。望ましい特性は、例えば０．５〜５センチポアズ（ｃｓｐ）の範囲の低粘度のほか、基板３１および／またはモールド２８の表面を濡らし、重合後に次の窪みまたは穴の形成を避ける能力を有することを含む。このような特性が満たされると、インプリント層３４を、図５に示した副部分３４ｂなどのより薄い領域において窪みまたは穴が形成されるのを避けながら十分に薄くすることができる。

インプリント材料３６ａを形成して上記の特性を提供する構成成分は様々である。これは基板３１が複数の異なる材料から形成されることによる。その結果、表面３２の化学組成は、基板３１を形成する材料に応じて変わる。例えば、基板３１はシリコン、可塑物、ガリウム砒素、テルル化水銀、これらの複合物から形成されてもよい。さらに、基板３１は、副部分３４ｂ内に１つまたは複数の層、例えば、誘電体層、金属層、半導体層、平坦化層等を含んでもよい。

図１、図２、および図３を参照すると、インプリント材料３６ａ用の例示的組成は次のようなものである。
組成
アクリル酸イソボニル
アクリル酸ｎ−ヘキシル
エチレングリコールジアクリレート
２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン
例示的な組成では、アクリル酸イソボニルは組成の約５５％、アクリル酸ｎ−ヘキシルは約２７％、エチレングリコールジアクリレートは約１５％、および重合開始剤２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンは約３％である。この重合開始剤は、商品名ＤＡＲＯＣＵＲ（登録商標）１１７３でニューヨーク州ＴａｒｒｙｔｏｗｎのＣＩＢＡ（登録商標）によって販売されている。上記組成は、組成の有効寿命を延ばすために化学分野では周知の安定剤も含んでいる。適した放出性を提供するために、上記組成は、典型的には疎水性および／または低表面エネルギのモールド表面を有するように処理されたテンプレート、すなわちアプリオリ剥離層と共に用いられる。

図２および図９を参照すると、上記インプリント技術は、図１２に示した平坦化層３７を含む基板３１上で実施することができる。平坦化層３７の主要機能は、基板３１の表面が確実に滑らかに、そうでなければ確実に平坦になるようにすることである。この目的のために、平坦化層３７は、例えば熱硬化性ポリマ、熱可塑性ポリマ、ポリエポキシ、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル、これらの組み合わせなどの複数の異なった材料から形成される。平坦化層３７は、インプリント層３４への優れた接着性を有し、連続的で滑らかな比較的欠陥のない表面を有するようにして作製される。

さらに、インプリント層３４がモールド２８に確実に接着しないようにするために、モールド２８の表面は変性剤で処理されてもよい。その結果、インプリント層３４は、平坦化層３７と変性剤との間に置かれる。このような変性剤の１つは、図１２に示した剥離層３９である。剥離層３９と他の表面変性剤は、任意の知られた工程を用いて塗布される。例えば、処理技術には化学的蒸着法、物理的蒸着法、原子層堆積法、または様々な他の技術、ブレージング等を含る。例示的な剥離層は、共に本発明の譲受人に譲渡され本願明細書に援用したＭｅｔｈｏｄｔｏＲｅｄｕｃｅＡｄｈｅｓｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎａＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅＬａｙｅｒａｎｄａＳｕｂｓｔｒａｔｅＥｍｐｌｏｙｉｎｇａＦｌｕｏｒｉｎｅ−ＣｏｎｔａｉｎｉｎｇＬａｙｅｒと題する米国特許出願第１０／３７５８１７号のほか、ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＭｅｔｈｏｄｔｏＦｏｒｍａＲｅｌｅａｓｅＬａｙｅｒと題する米国特許出願第１０／３７５８３２号に見られる。

上記の本発明の実施形態は例示である。多数の変更や変形が、本発明の範囲内である限り、上記の開示になされてもよい。したがって、本発明の範囲は、上記に記載に関してではなく、添付の特許請求の範囲に関連してその同等物の全範囲とともに決定されるべきである。

本発明による、パターニングシステムを示す斜視図である。図１に示したパターニングシステムを示す略立面図である。重合および架橋前の図２に示したインプリント層を構成する材料の略図である。放射線に曝露された後に図３に示した材料が変換される、架橋されたポリマ材料を示す略図である。インプリント層をパターニング後の図２に示したインプリント層から離間されたモールドを示す略立面図である。本発明の一実施形態による、図２に示したモールドがインプリント工程中に受ける力を示すグラフである。図１に示したシステムの詳細図である。本発明の別の実施形態による、図２に示したモールドがインプリント工程中に受ける力を示すグラフである。本発明による、複数のパターンを基板上に同時にインプリントするために複数のモールドが上に配設された図１に示したテンプレートを示す拡大図である。本発明による、図１に示した基板の一部分を示すトップダウン図であり、図９に示したテンプレートのモールドと重なり合った複数の領域を示している。本発明の別の実施形態による、基板の縁部から延びる図２に示したモールドの一部分を示す詳細な側面図である。別の実施形態による、本発明と共に使用されるインプリント・デバイス内および基板内の材料を示す略正面図である。

Claims

モールドを有するテンプレートを用いて、モーション・ステージに配置される基板をパターニングする方法であって、
前記基板と前記モールドとの間に成形性材料を位置決めするステップと、
前記成形性材料と、前記モールドまたは前記基板のどちらか一方との間の毛管作用により、前記モールドと前記基板の間を定められた容積分を前記成形性材料で充填するステップと、
前記モーション・ステージとモールドのうち少なくとも１つに誘引力を与えて、前記毛管作用に関連した前記モールド上の引張力を相殺するステップと、
から成ることを特徴とする方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、前記モールド上に前記成形性材料を配設するステップと、前記モールドを前記基板と重なり合わせるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、前記基板上に前記成形性材料を配設するステップと、前記モールドを前記基板と重なり合わせるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記基板の双方との前記成形性材料の毛管作用によって前記容積を充填するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記テンプレートの副部分が前記成形性材料と接触できるように、前記テンプレートと前記成形性材料との間の距離を確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記成形性材料との間に押圧力が生じるのを極力無くすように前記距離の変化を最小にし、前記テンプレートの副部分が前記成形性材料と接触できるように前記テンプレートと前記成形性材料との間の距離を確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含む一方、前記モールドを用いた前記成形性材料の前記毛管作用によって前記領域の外側で前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記テンプレートは第１と第２のモールドをさらに含み、前記第１のモールドは前記基板の第１領域に向き合うように配置され、前記第２のモールドは前記基板の第２領域に向き合うように配置され、前記成形性材料は前記第１領域の副部分と前記第２の副部分に配置され、前記容積を充填するステップは、前記モールドを用いた前記成形性材料の前記毛管作用によって、前記第１領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップおよび前記第２領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記基板は複数の離間されたモールドをさらに有し、その第１のサブセットは前記基板の第１の領域に向き合うように配設され、残りのモールドは前記基板の第２の領域に向き合うように配設され、前記成形性材料は前記第１の領域内に配設され、かつ前記第２の領域には存在しないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記第１のサブセットは１つのモールドを備えることを特徴とする請求項１０記載の方法。
モールドを有するテンプレートを用いて、モーション・ステージに配置される基板をパターニングする方法であって、
前記基板と前記モールドとの間に成形性材料を位置決めするステップと、
前記成形性材料と前記モールドとの間に距離を確立して、前記モールドと前記基板の間の毛管作用によって前記モールドと前記基板間に定められた容積分を前記成形性材料で充填するのを容易にし、第１と第２の副部分を有する前記成形性材料の連続層を形成するステップと、
前記モーション・ステージとモールドのうち少なくとも１つに誘引力を与えて、前記毛管作用に関連した前記モールド上の引張力を相殺するステップと、
から成り、
前記第１の副部分は第１の厚さを有し、前記第２の副部分は前記第１の厚さとは異なる第２の厚さを有し、前記第１および第２の厚さはゼロより大きいことを特徴とする方法。
前記成形性材料と前記モールドとの間に距離を確立するステップは、所定の変化範囲内での距離変化を最小にするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記成形性材料と前記モールドとの間に距離を確立するステップは、前記距離を前記所定の変化範囲内に維持することによって、前記モールドと前記成形性材料との間に押圧力が生じるのを極力無くすようにことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含む一方、、前記モールドによる前記成形性材料の前記毛管作用を用いることによって前記領域の外側での前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記テンプレートは第１と第２のモールドをさらに含み、前記第１のモールドは前記基板の第１領域に向き合うように配置され、前記第２のモールドは前記基板の第２領域に向き合うように配置され、前記成形性材料は前記第１領域の副部分と前記第２の副部分に配置され、前記容積を充填するステップは、前記モールドによる前記成形性材料の前記毛管作用を用いることにより、前記第１領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップと、前記第２領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記テンプレートは複数の離間されたモールドをさらに有し、その第１のサブセットは前記基板の第１の領域に向き合うように配設され、残りのモールドは前記基板の第２の領域に向き合うように配設され、前記成形性材料は前記第１の領域内に配設され、かつ前記第２の領域には存在しないことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
モールドを有するテンプレートを用いて、モーション・ステージに配置される基板をパターニングする方法であって、
前記基板上に成形性材料を形成するステップと、
前記成形性材料に向かい合うモールドを有する前記テンプレートを前記成形性材料に重なり合うように配置するステップと、
前記成形性材料の副部分を、前記成形性材料と前記モールドと前記基板の間の毛管作用によって運前記基板から離れた方向へ移動させ、前記モールドのある領域を濡らしてその形に合わせるようにし、第１と第２の副部分を有する前記成形性材料の連続層を形成するステップと、
前記モーション・ステージとモールドのうち少なくとも１つに誘引力を与えて、前記毛管作用に関連した前記モールド上の引張力を相殺するステップと、
から成り、
前記第１の副部分は第１の厚さを有し、前記第２の副部分は前記第１の厚さとは異なる第２の厚さを有し、前記第１および第２の厚さはゼロより大きいことを特徴とする方法。
前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記基板の双方との前記成形性材料の毛管作用によって、前記モールドと前記基板に定められた前記容積を充填するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記テンプレートの副部分が前記成形性材料と接触できるように、前記テンプレートと前記成形性材料との間の距離を確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記成形性材料との間に押圧力が生じるのを極力無くすように、前記距離の変化を最小にして、前記テンプレートの副部分が前記成形性材料と接触できるように前記テンプレートと前記成形性材料との間の距離を確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
成形性材料を形成するステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含む一方、前記モールドによる前記成形性材料の前記毛管作用を用いることによって前記領域の外側で前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
前記テンプレートは第１と第２のモールドをさらに含み、前記第１のモールドは前記基板の第１領域に向き合うように配置され、前記第２のモールドは前記基板の第２領域に向き合うように配置され、前記成形性材料は前記第１領域の副部分と前記第２の副部分に配置され、前記容積を充填するステップは、前記モールドによる前記成形性材料の前記毛管作用を用いることにより、前記第１領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップおよび前記第２領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
前記テンプレートは複数の離間されたモールドをさらに有し、その第１のサブセットは前記基板の第１の領域に向き合うように配設され、残りのモールドは前記基板の第２の領域に向き合うように配設され、前記成形性材料は前記第１の領域内に配設され、かつ前記第２の領域には存在しないことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
前記第１のサブセットは１つのモールドを備えることを特徴とする請求項２５記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップは、前記成形性材料を化学線に曝露させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
前記化学線は紫外線から成ることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
前記誘引力を与えるステップは、前記成形性材料の厚さ均一性を最大化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記誘引力を与えるステップは、前記成形性材料の厚さ均一性を最大化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップは、前記成形性材料を化学線に曝露させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップは、前記成形性材料を化学線に曝露させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップの前に前記誘引力を与えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
前記位置決めするステップは、前記基板上に前記成形性材料の複数の液滴を位置決めするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記成形性材料の前記複数の液滴を前記モールドに接触させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップの前に前記誘引力を与えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３２記載の方法。
前記位置決めするステップは、前記基板上に前記成形性材料の複数の液滴を位置決めするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
前記成形性材料の前記複数の液滴を前記モールドに接触させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項４０記載の方法。
前記成形性材料を固化するステップの前に、前記誘引力を与えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
前記位置決めするステップは、前記基板上に前記成形性材料の複数の液滴を位置決めするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
前記成形性材料の前記複数の液滴を前記モールドに接触させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項４３記載の方法。
モールドを有するテンプレートを用いて、モーション・ステージに配置される基板をパターニングする方法であって、
前記基板と前記モールドとの間に成形性材料を位置決めするステップと、
前記成形性材料と前記モールドと前記基板との間の毛管作用によって、前記モールドと前記基板の間を定められた容積分を、前記成形性材料で充填するステップと、
前記モーション・ステージとモールドのうち少なくとも１つに誘引力を与えて、前記毛管作用に関連した前記モールド上の引張力を相殺するステップと、
から成ることを特徴とする方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、前記モールド上に前記成形性材料を配設するステップと、前記モールドを前記基板と重なり合わせるステップをさらに含むとを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、前記基板上に前記成形性材料を配設するステップと、前記モールドを前記基板と重なり合わせるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記基板の双方との前記成形性材料の毛管作用によって前記容積を充填するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記テンプレートの副部分が前記成形性材料と接触できるように、前記テンプレートと前記成形性材料との間の距離を確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記成形性材料との間に押圧力が生じるのを極力無くすように前記距離の変化を最小にし、前記テンプレートの副部分が前記成形性材料と接触できるように前記テンプレートと前記成形性材料との間の距離を確立するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
前記成形性材料を位置決めするステップは、ある領域の副部分上に前記成形性材料を堆積させるステップをさらに含み、前記容積を充填するステップは、前記モールドと前記副部分の外側の前記領域のいくつかのエリアの両方を前記成形性材料で濡らすステップをさらに含む一方、前記モールドによる前記成形性材料の前記毛管作用を用いることによって前記領域の外側での前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
前記テンプレートは第１と第２のモールドをさらに含み、前記第１のモールドは前記基板の第１領域に向き合うように配置され、前記第２のモールドは前記基板の第２領域に向き合うように配置され、前記成形性材料は前記第１領域の副部分と前記第２の副部分に配置され、前記容積を充填するステップは、前記モールドによる前記成形性材料の前記毛管作用を用いることにより前記第１領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップ、および前記第２領域の外側の前記副部分における前記成形性材料の動きを制限するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップは、前記成形性材料を化学線に曝露させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
前記化学線は紫外線から成ることを特徴とする請求項５５に記載の方法。
前記テンプレートは複数の離間されたモールドをさらに有し、その第１のサブセットは前記基板の第１の領域に向き合うように配設され、残りのモールドは前記基板の第２の領域に向き合うように配設され、前記成形性材料は前記第１の領域内に配設され、かつ前記第２の領域には存在しないことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
前記第１のサブセットは１つのモールドを備えることを特徴とする請求項４５記載の方法。
前記誘引力を与えるステップは、前記成形性材料の厚さ均一性を最大化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
前記成形性材料を固化させるステップの前に前記誘引力を与えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項５４記載の方法。
前記位置決めするステップは前記基板上に前記成形性材料の複数の液滴を位置決めするステップをさらに含むことを特徴とする請求項４５記載の方法。
前記成形性材料の前記複数の液滴を前記モールドに接触させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項６１記載の方法。