JP4536148B2 - リソグラフィ・インプリント・システム - Google Patents

Description

本発明は、ナノリソグラフィ・インプリント・システムに関する。

ナノファブリケーションは、例えばほぼナノメートル以下のフィーチャを有する非常に小さな構造の製造を含む。ナノファブリケーションがかなり大きな影響を及ぼした１つの分野は、集積回路の処理である。半導体処理産業は、基板に形成される単位面積当たりの回路を増加させながら、より高い製造歩留りを求めて懸命に努力し続けているので、ナノファブリケーションはますます重要になっている。ナノファブリケーションは、形成される構造の最小フィーチャ寸法のいっそうの減少を可能にしながら、より優れたプロセス制御を可能にする。ナノファブリケーションが使用されている他の開発分野は、生物工学、光技術、機械システムなどを含む。

典型的なナノファブリケーション技術は、一般に、インプリント・リソグラフィと呼ばれる。典型的なインプリント・リソグラフィ・プロセスは、「Method and a Mold to Arrange Features on a Substrate to Replicate Features having Minimal Dimensional Variability」という名称の米国特許出願第１０／２６４，９６０号として出願された米国特許出願公開第２００４／００６５９５７号、「Method of Forming a Layer on a Substrate to Facilitate Fabrication of Metrology Standards」という名称の米国特許出願第１０／２６４，９２６号として出願された米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号、「Functional Patterning Material for Imprint Lithography Processes」という名称の米国特許第６，９３６，１９４号などの多数の出版物に詳細に説明されおり、これらの特許及び出願公開の全ては本発明の譲受人に譲渡されており、さらにこれらの全ては参照によって本明細書に組み込まれる。

前述の米国特許出願公開及び米国特許の各々に開示された基本的なインプリント・リソグラフィ技術は、重合可能層にレリーフ・パターンを形成すること、及びこのレリーフ・パターンに対応するパターンを下の基板に転写することを含む。基板は、基板のパターニングを容易にする所望の位置を得るために、移動ステージに位置付けられる。テンプレートが基板から間隔を空けて配置されて使用され、成形可能な液体がテンプレートと基板の間に存在している。この液体が固化されて、液体と接触したテンプレートの表面の形に一致するパターンが記録された固化層を形成する。次に、テンプレートと基板が間隔を空けて配置されるように、テンプレートは固化層から分離される。次に、基板と固化層が、固化層のパターンに対応するレリーフ像を基板に転写するためのプロセスにかけられる。

インプリント・リソグラフィをさらに効率的で魅力のあるものにするシステムが必要とされている。

これは、請求項のシステムによって達成される。インプリント・リソグラフィは、ナノリソグラフィ・インプリント・プロセス中にテンプレートと基板の間に特定の環境を生成することによって、特に部分真空環境インプリントによっていっそう効率的になる。

本発明の好ましい実施態様が従属請求項に特徴付けされている。

本発明の好ましい実施形態が、これから図面を参照して開示される。

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システム８が、基板１２を支持するステージ１０と、パターニング面１８を有するテンプレート１４とを含んでいる。さらに他の実施形態では、基板１２は基板チャック（図示せず）に結合され、基板チャック（図示せず）は、真空や電磁気式を含んだ、これらに限定されない任意のチャックである。

テンプレート１４及び／又はモールド１６は、石英ガラス、石英、シリコン、有機重合体、シロキサン重合体、硼珪酸ガラス、フルオロカーボン重合体、金属及び硬化サファイアを含んだ、これらに限定されない材料から形成される。図示されるように、パターニング面１８は、間隔を空けて配置された複数の凹部１７と突出部１９によって形成されたフィーチャを備える。しかし、さらに他の実施形態では、パターニング面１８は、実質的に滑らかで、かつ／又は平面であることもある。パターニング面１８は、基板１２上に形成されるべきパターンの基礎を形成する原パターンを設けている。

テンプレート１４は、テンプレート１４の、したがってモールド１６の動きを容易にするためにインプリント・ヘッド２０に結合される。さらに他の実施形態では、テンプレート１４は、テンプレート・チャック（図示せず）に結合され、このテンプレート・チャック（図示せず）は、真空及び電磁気式を含んだ、これらに限定されない任意のチャックである。流体分配システム２２は、重合体材料２４を基板上に堆積させるために、基板１２と選択的に流体連通にされるように結合される。理解されるべきことであるが、重合体材料２４は、例えば滴下供給、回転塗布、浸漬塗布、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）などのどんな知られた技術を使用して堆積されてもよい。さらに、重合体材料２４は、以下でさらに説明される、モールド１６と基板１２の間の環境を確立する前に、基板１２上に分配されてもよく、又は、さらに他の実施形態では、流体分配システム２２は、基板１２とテンプレート１４の間に配置されてもよい。

エネルギー２８の供給源２６は、経路３０に沿ってエネルギー２８を導くように結合される。インプリント・ヘッド２０とステージ１０は、モールド１６と基板１２をそれぞれ重ねて経路３０に配置させるように、構成されている。インプリント・ヘッド２０、ステージ１０、又は両方のうちのいずれかが、重合体材料２４で満たされる所望の容積をモールド１６と基板１２の間に形成するように、モールド１６と基板１２の間の距離を変えられる。

図１を参照すると、所望の容積がモールド１６と基板１２の間に形成される前に、重合体材料２４が基板１２上に分配される。しかし、所望の容積が得られた後で、重合体材料２４が容積を満たしてもよい。所望の容積が重合体材料２４で満たされた後で、基板１２の表面２５及びパターニング面１８の形に従って重合体材料２４を固化及び／又は架橋させるエネルギー２８、例えば広帯域エネルギーを、供給源２６が生成して、パターニングされた層５０を基板１２上に形成させる。

広帯域エネルギーは、紫外波長、熱エネルギー、電磁エネルギー、可視光などを含んだ、これらに限定されない光化学作用成分を含むことができる。使用される光化学作用成分は、当業者には知られており、一般に、インプリント層１２が形成された材料に依存する。このプロセスの制御は、メモリ３４に格納されたコンピュータ読取可能プログラムに基づいて動作するとともに、ステージ１０、インプリント・ヘッド２０、流体分配システム２２、供給源２６とデータ通信するプロセッサ３２によって調節される。

次の３つの能力は、インプリント・リソグラフィをいっそう効率的で魅力のあるものにするのに役立つと思われる。
１．純粋なヘリウム、又はＣＯ₂などの他のプロセス・ガスの雰囲気の生成及び維持、
２．部分又は完全真空インプリント（充填時間、欠陥、酸素中毒を減少させる）、
３．剥離力の減少又は除去。

テンプレートの近傍に圧力を生成し維持するというチャンバの概念は、次にガスで加圧されるか、又は排気される密封容積をテンプレートの作用範囲のまわりに作る。テンプレートがウェーハと接触したとき、テンプレートの形状のために、この作用範囲のまわりのエッチバック領域が、都合よくそのような容積を生成する。エッチバック領域はまた、作用範囲よりも約５〜１５μｍ高いので、どんなガス／流体に対しても非常に高い流れ抵抗を生成する。

図２ａ）〜ｄ）は、空気流用のチャネル２１３又は孔２０４を有するテンプレート２０３〜２１１を使用する部分真空環境を示す。テンプレート２０５、２１４の作用範囲２０２〜２１２の下に一様な部分真空を誘起するために、流れの多供給源（例えば、孔２０４）又は周囲のチャネル２１３を備えることが望ましい。開口２０４、２１６を通り抜ける真空の流れは、存在する空気又はガスを引き寄せて除去し、これによって、小さいが長い隙間のためにかなり大きな圧力降下が存在して、作用範囲２０２、２１２と基板２０１、２１０の間の圧力が下がる。「Single Phase Fluid Imprint Lithography Method」という名称の米国特許出願第１０／６７７，６３９号として出願された米国特許出願公開第２００５／００７２７５５号は、テンプレート２０３、２１１と基板２０１、２１０の間に流れを生じさせる方法を説明しており、この出願公開は参照によって本明細書に組み込まれる。

図３を参照すると、テンプレート３０２に穴をあけることができないか、チャネルのための加工をすることができないとき、テンプレート３０２の外側にさらなるプレート３０４を追加する。その結果、この追加されたプレート３０４とテンプレート３０２の間の小さな隙間３０５が、作用範囲３０６と基板３０１の間に必要な空気圧降下を生成することができる。小さな隙間を５〜５０ミクロンの範囲に維持するために、この追加延長部分はエア・ベアリングを有してもよく、このエア・ベアリングが合わせ面と連係する。

図４は、基板４０２とテンプレート４０３の間に部分圧力を生成する部分圧力インプリント・ツールの断面図を示す。予め真空を負荷されたエア・ベアリング４１０は、空気に取って代わる適切なプロセス・ガス（例えば、Ｈｅ）で満たされるミニ環境４０５を実質的に密封することができる。このエア・ベアリング境界４１０は、プレート４０６に隣接して位置付けされる。エア・ベアリング基準面４０６と、対応するテンプレート・ステージ４０４との釣り合いのとれた状態で、加圧ガス４０７がエア・ベアリング環４１０を通して流されている間に、チャネル（図示せず）が、環境４０５から排気４０８する。いったんウェーハに対してインプリントが完了すると、上向きエア・ベアリングは、ウェーハＩ／Ｏエンドエフェクタのアクセスを可能にするように下げられてもよい。

図５は、テンプレート５０２と基板５０１の間に部分Ｈｅ環境を生成するためにノズルのシステムが使用される実施形態を示す。

上で説明された本発明の実施形態は例示である。本発明の範囲内にあって、上で説明された開示に多くの変更及び修正が加えられる可能性がある。したがって、本発明の範囲は、上述の説明によって限定されるべきでなく、むしろ同等の全範囲を加えて添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。

基板から間隔を空けて配置されたテンプレートを有するリソグラフィ・システムを示す簡略化された側面図である。 テンプレートを介した部分真空環境を示し、ａ）は孔のあるテンプレートの側面図であり、ｂ）は多数の孔のあるａ）のテンプレート上面図であり、ｃ）はチャネルの付いたテンプレートの側面図であり、ｄ）はｃ）の上面図である。 追加のアドオン・プレートを示す図である。 テンプレートのまわりの半密封として作用する上向きエア・ベアリングを使用する部分真空環境を示す図である。 テンプレートのまわりの半密封として作用する上向きエア・ベアリングを使用する部分真空環境を示す図である。 本発明の代替実施形態を示す図である。

Claims (5)

1. ナノリソグラフィ・インプリント・プロセス中に特定の環境を生成するためのシステムであって、
   チャック表面に配置された基板と、
   エア・ベアリング基準面を有するテンプレート・ステージと、
   前記基板の周囲に配置され、インターフェース隙間を生成する前記エア・ベアリング基準面と連携しているエア・ベアリング面と、
   前記テンプレート・ステージに結合され、かつ前記基板に隣接して配置されたテンプレートであって、前記基板は前記テンプレートと前記基板上のナノインプリント・モールドを囲んだ所望の容積を生成する、テンプレートと、
   前記ナノインプリント・モールドを囲んだ前記所望の容積内に、部分真空環境を生成する手段であって、それにより前記基板は前記インターフェース隙間を介してガスを流すことが可能になるとともに、前記所望の容積はその容積内に前記特定の真空環境を生成することが可能になる、手段と、
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記テンプレートは、前記ナノインプリント・モールドの周囲に配置された前記テンプレートを貫通する複数の孔をさらに備え、前記部分真空環境を作成する手段は、前記ナノインプリント・モールドと前記基板を囲む前記所望の容積内にガスの前記部分真空環境を生成するために前記複数の孔を利用することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記テンプレートは、前記ナノインプリント・モールドのまわりの前記テンプレートに形成されたチャネルをさらに備え、前記チャネルは前記排気させる手段に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記部分真空環境を作成する手段は、前記テンプレートの側面と物体の側面との間に前記インターフェース隙間を生成するように前記テンプレートのまわりに配置された、前記エア・ベアリング面を有する前記物体をさらに備え、それによって、前記インターフェース隙間を上向きに通過する空気流が前記テンプレートと前記基板との間からガスを排気することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記ナノインプリント・モールドと前記基板との間に供給された重合可能流体をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

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