JP4671860B2 - インプリント・リソグラフィ - Google Patents

Description

本発明はインプリント・リソグラフィに関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の目標部分に付ける機械である。従来、リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイ及び微細構造を含む他のデバイスの製造に使用されている。

リソグラフィ・パターンのフィーチャサイズを縮小することが望ましい。というのは、これによって、特定の基板面積に、より大きな密度のフィーチャが可能になるからである。フォトリソグラフィでは、分解能の向上は、短い波長の放射を使用して達成される。しかし、そのような縮小に関連した問題がある。波長１９３ｎｍの放射を使用するリソグラフィ装置が採用され始めているが、このレベルでも、回折限界が障壁になる可能性がある。もっと短い波長では、投影システムの材料の透明性が良くない。したがって、高い分解能の可能な光リソグラフィは、複雑な光学系及び希少な材料を必要とするであろうから、高価になるだろう。

インプリント・リソグラフィとして知られている１００ｎｍ以下のフィーチャをプリントする代替え方法は、物理的な型すなわちテンプレートを使用してパターンをインプリント可能媒体にインプリントすることによって、パターンを基板に転写することから成る。インプリント可能な媒体は、基板又は基板の表面に塗布された材料である。インプリント可能媒体は、パターンを下に在る表面に転写するための「マスク」として機能できるか、又は使用できる。インプリント可能媒体は、例えば、半導体材料のような基板に堆積されたレジストとして与えられ、このレジストにテンプレートで画定されたパターンが転写されることになる。このように、インプリント・リソグラフィは、基本的に、マイクロメートル又はナノメートル規模の成形プロセスであり、テンプレートのトポグラフィが基板に生じるパターンを画定する。パターンは、光リソグラフィ・プロセスのように層に積み重ねることができるので、基本的に、インプリント・リソグラフィは、集積回路製造のような用途に使用されるであろう。

インプリント・リソグラフィの分解能は、テンプレート製造プロセスの分解能だけによって制限される。例えば、インプリント・リソグラフィを使用して、５０ｎｍ以下の範囲で優れた分解能及び良好なライン・エッジ粗さを有するフィーチャが作られた。その上、インプリント・プロセスは、一般に光リソグラフィ・プロセスに必要とされる高価な光学系、高度な照明源又は専用のレジスト材料を必要としない。

本発明の一つの特徴によると、インプリント・リソグラフィ用の製造テンプレートを製造する方法が提供され、該方法は、
製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、インプリントが製造テンプレートパターンの一部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた媒体から分離する工程と、
媒体の第２の目標領域を親テンプレートと接触させて、媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、第２のインプリントが製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた媒体から分離する工程を有している。

本発明の一特徴によると、インプリント・リソグラフィ用の製造テンプレートを製造する方法が提供され、該方法は、
製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、第１のインプリントが第１のパターンのフィーチャ及び第１の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの一部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた媒体から分離する工程と、
媒体の第２の目標領域を親テンプレートと接触させて、媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、第２のインプリントが第２のパターンのフィーチャ及び第２の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた媒体から分離する工程と、
第１及び第２の厚さの減少した箇所をエッチングして、製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
製造テンプレート基板に製造テンプレートパターンを形成するように製造テンプレート基板の露出領域をエッチングして、製造テンプレートを画定する工程と、を有している。

したがって、実施例では、より小さな親テンプレートを繰り返してインプリント可能媒体にインプリントすることができ、それから、そのインプリント可能媒体を処理して製造テンプレート基板により大きな「モジュール」・パターンを形成する。このようにして、電子ビーム・エッチングを使用する最初の親テンプレートの製造と関係する費用を減少させることができる。その上、親テンプレートは、所望の回数だけインプリント可能媒体にインプリントすることができるので、比較的大きな製造テンプレートを安価に容易に作ることができる。

本発明の一特徴によると、インプリント・リソグラフィ用の光透明製造テンプレートを製造する方法が提供され、該方法は、
光透明製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体の目標領域を親テンプレートと接触させて、媒体に製造テンプレートパターンを画定するインプリントを形成する工程と、
親テンプレートをインプリントされた媒体から分離して光透明製造テンプレートを実現する工程と、を有している。

本発明の一特徴によると、インプリント・リソグラフィ用の光透明製造テンプレートを製造する方法が提供され、該方法は、
光透明製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体の目標領域を親テンプレートと接触させて、媒体に製造テンプレートパターンを形成する工程であって、インプリントがパターンのフィーチャ及び厚さの減少した箇所を備えるものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた媒体から分離する工程と、
厚さの減少した箇所をエッチングして、光透明製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
光透明製造テンプレート基板に製造テンプレートパターンを形成するように光透明製造テンプレート基板の露出領域をエッチングして、光透明製造テンプレートを画定する工程と、を有している。

本発明の一特徴によると、インプリントの方法が提供され、該方法は、
製造テンプレート基板上の第１のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体にインプリントを形成する工程であって、インプリントが製造テンプレートパターンの部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
第１の媒体の第２の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、第２のインプリントが製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離して、製造テンプレートを実現する工程と、
デバイス基板上の第２のインプリント可能媒体を製造テンプレートと接触させて、製造テンプレートパターンに対応するインプリントを前記第２の媒体に形成する工程と、
製造テンプレートをインプリントされた第２の媒体から分離する工程と、を有している。

本発明の一特徴によると、インプリント方法が提供され、該方法は、
製造テンプレート基板上の第１のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、第１のインプリントが第１のパターンのフィーチャ及び第１の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
第１の媒体の第２の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、第２のインプリントが第２のパターンのフィーチャ及び第２の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
第１及び第２の厚さの減少した箇所をエッチングして製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
製造テンプレート基板に製造テンプレートパターンを形成するように製造テンプレート基板の露出領域をエッチングして、製造テンプレートを画定する工程と、
デバイス基板上の第２のインプリント可能媒体を製造テンプレートと接触させて、製造テンプレートパターンに対応するインプリントを第２の媒体に形成する工程と、
製造テンプレートをインプリントされた第２の媒体から分離する工程と、を有している。

本発明の一特徴によると、デバイス基板をパターン形成する方法が提供され、該方法は、
製造テンプレート基板上の第１のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、第１のインプリントが製造テンプレートパターンの部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
第１の媒体の第２の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、第２のインプリントが製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離して製造テンプレートを実現する工程と、
デバイス基板上の第２のインプリント可能媒体を製造テンプレートと接触させて、製造テンプレートパターンに対応するインプリントを第２の媒体に形成する工程であって、第２の媒体のインプリントがパターンのフィーチャ及び厚さの減少した箇所を備えるものである工程と、
製造テンプレートをインプリントされた第２の媒体から分離する工程と、
第２の媒体のインプリントの厚さの減少した箇所をエッチングしてデバイス基板の領域を露出させる工程と、
デバイス基板の露出領域をエッチングしてデバイス基板に製造テンプレートパターンを形成する工程と、を有している。

本発明の一特徴によると、デバイス基板をパターン形成する方法が提供され、該方法は、
製造テンプレート基板上の第１のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、第１のインプリントが第１のパターンのフィーチャ及び第１の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの一部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
第１の媒体の第２の目標領域を親テンプレートと接触させて、第１の媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、第２のインプリントが第２のパターンのフィーチャ及び第２の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
親テンプレートをインプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
第１及び第２の厚さの減少した箇所をエッチングして製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
製造テンプレート基板に製造テンプレートパターンを形成するように製造テンプレート基板の露出領域をエッチングして、製造テンプレートを画定する工程と、
デバイス基板上の第２のインプリント可能媒体を製造テンプレートと接触させて、製造テンプレートパターンに対応するインプリントを第２の媒体に形成する工程であって、第２の媒体のインプリントがパターンのフィーチャ及び厚さの減少した箇所を備えるものである工程と、
製造テンプレートをインプリントされた第２の媒体から分離する工程と、
第２の媒体のインプリントの厚さの減少した箇所をエッチングしてデバイス基板の領域を露出させる工程と、
デバイス基板の露出領域をエッチングしてデバイス基板に製造テンプレートパターンを形成する工程と、を有している。

本発明の一特徴によると、製造テンプレートの製造装置が提供され、該製造装置は、
インプリント可能媒体をその上に有する基板を保持するように構成された基板保持器と、
テンプレート保持器で支持された親テンプレートをインプリント可能媒体と接触させて製造テンプレートパターンの一部分を画定する第１のインプリントをその媒体に形成し、親テンプレートをインプリント可能媒体と接触させて製造テンプレートパターンの他の部分を画定する第２のインプリントをその媒体に形成し、さらに、親テンプレートをインプリントされた媒体から分離するように構成されたテンプレート保持器と、
エッチング装置と、を有している。

本発明の一特徴によると、製造テンプレートの製造装置が提供され、該製造装置は、
インプリント可能媒体をその上に有する基板を保持するように構成された基板保持器と、
テンプレート保持器で支持された親テンプレートをインプリント可能媒体と接触させて媒体に第１のインプリントを形成し、第１のインプリントは第１のパターンのフィーチャ及び第１の厚さの減少した箇所を備えかつ製造テンプレートパターンの一部分を画定するものであり、親テンプレートをインプリント可能媒体に接触させて媒体に第２のインプリントを形成し、第２のインプリントは第２のパターンのフィーチャ及び第２の厚さの減少した箇所を備えかつ製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものであり、さらに、親テンプレートをインプリントされた媒体から分離するように構成されたテンプレート保持器と、第１及び第２の厚さの減少した箇所をエッチングして製造テンプレート基板の領域を露出させ、かつ最終パターンを製造テンプレート基板に形成するように製造テンプレート基板の露出領域をエッチングして製造テンプレートを画定するように構成されたエッチング装置と、を有している。

本発明の前述の特徴に関して、実施例では、目標領域は互いに横方向に間隔を開けて配置されている。実施例では、目標領域は製造テンプレート基板に別々に設けられている。

実施例では、製造テンプレート基板は光透明である。実施例では、製造テンプレート基板はシリコン及び／又は石英からなる。

従来、製造テンプレート基板の露出領域は、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｏ_２、ＣＬ_２、ＨＢｒ及びＳＦ_６から成るグループから選ばれたエッチング剤を使用してエッチングされうる。

実施例では、インプリント可能媒体は、光（例えば、ＵＶ）硬化可能材料、熱硬化可能材料、蝋状材料、結晶材料、及び熱可塑性重合体材料から成るグループから選ばれる。実施例では、インプリント可能媒体は、親又は製造テンプレートと接触したとき流動可能状態であり、親又は製造テンプレートから分離される前に固化される。インプリント可能媒体としてどの材料が選ばれるかに依って、本発明の上述の特徴の１つを形成する方法は、さらに、光放射、熱（例えば、熱硬化樹脂のような熱架橋結合可能重合体を架橋結合するために）、又は冷却（例えば、熱可塑性重合体のガラス遷移温度より下に）の手段によってインプリント可能媒体を固化することを含むことができる。

実施例では、製造テンプレート基板とインプリント可能媒体の間に中間層（クロム、酸化物又は窒化物から成るグループから選ばれた材料を含むことがある）が設けられる。実施例では、インプリント可能媒体に画定された厚さの減少した箇所をエッチングして、中間層の領域を露出させ、さらに、この方法は、中間層の露出領域をエッチングして製造テンプレート基板の領域を露出させることを含むことができる。この場合、この方法は、製造テンプレート基板に製造テンプレートパターンを形成するように製造テンプレート基板の露出領域をエッチングして（例えば、フッ化水素、Ｏ_２及びＣｌ_２から成るグループから選ばれたエッチング剤を使用して）、製造テンプレートを画定する。

実施例では、製造テンプレートパターンは、製造テンプレート基板の表面の全てを実質的に覆っている。親テンプレートを接触させてインプリント可能媒体に形成されたインプリントの面積は、製造テンプレートパターンの面積の最大で５０％になる。実施例では、インプリントの面積は、製造テンプレートパターンの面積の最大で２５％又は最大で１０％になる。

実施例では、電子ビームを使用する方法を使用して親テンプレートが製作されている。

ここで添付の概略図面を参照して、ただ実施例として本発明を説明する。図面では、対応する参照符号は、対応する部分を示す。

インプリント・リソグラフィには、熱インプリント・リソグラフィ及びＵＶインプリント・リソグラフィと一般に呼ばれる２つの基本的な方法がある。また、ソフト・リソグラフィとして知られている第３の型の「プリント」・リソグラフィがある。これらの例を図１ａから図１ｃに示す。

図１ａは、分子層１１（一般にチオールのようなインク）を可撓性テンプレート１０（一般に、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で作られる）からレジスト層１３に転写することを含むソフト・リソグラフィ・プロセスを模式的に示す。ここで、レジスト層１３は、基板１２及び平坦化転写層１２’に支持されている。テンプレート１０は、その表面にフィーチャのパターンを有し、分子層がフィーチャ上に配置されている。テンプレートがレジスト層に押し付けられたとき、分子層１１はレジストに貼り付く。レジストからテンプレートを取り去ったとき、分子層１１はレジストに貼り付いており、転写された分子層で覆われていないレジストの範囲が基板までエッチングされるように、レジスト層がエッチングされる。

ソフト・リソグラフィに使用されるテンプレートは容易に変形する、したがって、例えばナノメートル規模の高分解能用途に適していない。というのは、テンプレートの変形は、インプリントされたパターンに悪影響を及ぼすからである。さらに、同じ領域が複数回重ね合わされる多層構造を製造するとき、ソフト・インプリント・リソグラフィは、ナノメートル規模の重ね合せ精度を実現することができない。

熱インプリンント・リソグラフィ（又は、熱エンボス）は、ナノメートル規模で使用されるときナノインプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）として知られている。このプロセスでは、磨耗及び変形に対する耐性がより大きい、例えば、シリコン又はニッケルで作られた、よりハードなテンプレートが使用される。これは、例えば米国特許第６４８２７４２号に記載されており、図１ｂに示す。一般的な熱インプリント・プロセスでは、ハード・テンプレート１４が、基板の表面に流し込まれた熱硬化重合体樹脂又は熱可塑性重合体樹脂１５にインプリントされる。樹脂は、例えば、基板表面又はより一般的に（図示の例のように）平坦化転写層１２’にスピン・コーティングされ、さらにベーキングされる。理解すべきことであるが、インプリント・テンプレートを説明するとき「ハード」という用語は、例えば「ハード」ゴムのような「硬い」材料と「柔らかい」材料の間と考えることができる材料を含んでいる。特定の材料のインプリント・テンプレートとしての使用に対する適正は、用途の要求条件によって決定される。

熱硬化重合体樹脂が使用される場合、テンプレートと接触したとき、テンプレートに画定されたパターンのフィーチャに樹脂が流れ込むほど十分に流動可能になるような温度まで、樹脂は加熱される。それから、樹脂の温度は樹脂を熱的に硬化（例えば、架橋結合）させるように高められ、その結果、樹脂は固化し不可逆的に所望のパターンをとるようになる。それから、テンプレートを取り除き、パターン形成された樹脂を冷却する。

熱インプリント・リソグラフィ・プロセスで使用される熱可塑性重合体樹脂の例は、ポリ（メチル・メタクリレート）、ポリスチレン、ポリ（ベンジル・メタクリレート）又はポリ（シクロヘキシル・メタクリレート）である。熱可塑性樹脂は、テンプレートのインプリント直前に、自由に流動可能な状態であるように加熱される。一般に、熱可塑性樹脂のガラス遷移温度より相当高い温度まで熱可塑性樹脂を加熱することが必要である。テンプレートが流動可能樹脂に押し込まれ、そして、テンプレートに画定されたパターンのフィーチャ全てに樹脂が流れ込むことを保証するために、十分な圧力が加えられる。それから、樹脂は、テンプレートが所定の位置にある状態でガラス遷移温度より下まで冷却され、そのとき、樹脂は不可逆的に所望のパターンをとる。パターンは、樹脂の残りの層から浮き出したフィーチャで構成され、この樹脂の残りは、パターンのフィーチャだけを残すように適切なエッチングで除去される。

固化した樹脂からテンプレートを取り去るとき、一般に、図２ａから図２ｃに示すように２工程エッチングが行なわれる。基板２０は、図２ａに示すように、その直ぐ上に平坦化転写層２１を有している。平坦化転写層の目的は、２通りに分けられる。平坦化転写層は、テンプレートの表面に対して実質的に平行な表面を与えるように作用し、このことは、テンプレートと樹脂の間の接触が平行であることを保証するのに役立つ。また、平坦化転写層は、以下で説明するように、プリントされたフィーチャのアスペクト比を改善するように作用する。

テンプレートが取り除かれた後で、固化した樹脂の残りの層２２は、平坦化転写層２１の上に所望のパターンに整形されて残っている。第１のエッチングは等方性であり、残りの層２２の一部分が除去され、結果として、図２ｂに示すように、不十分なアスペクト比のフィーチャが生じる。ここで、Ｌ１はフィーチャ２３の高さである。第２のエッチングは、非等方性（又は、選択的）であり、アスペクト比を改善する。非等方性エッチングで、固化した樹脂で覆われていない平坦化転写層２１の部分が除去され、図２ｃに示すように、フィーチャ２３のアスペクト比は（Ｌ２／Ｄ）に増える。エッチング後に基板上に残された重合体は、例えばインプリントされた重合体が十分に耐性のある場合にはドライ・エッチング用のマスクとして、例えばリフトオフ・プロセスの工程として使用されうる。

熱インプリント・リソグラフィには、欠点として、パターン転写をより高い温度で行なわなければならないだけでなく、テンプレートが除去される前に樹脂が適切に固化することを保証するために比較的大きな温度差が必要とされるという不利点がある。３５℃から１００℃の温度差が必要とされることがある。そして、例えば基板とテンプレートの間の異なる熱膨張は、転写されたパターンの歪みにつながる。これは、インプリント可能材料の粘性のためにインプリント工程で必要とされる比較的高い圧力によって、悪化する。これによって、基板に機械的な変形が生じ、さらにまたパターンを歪ませる。

他方で、ＵＶインプリント・リソグラフィは、そのような高温及び温度変化を含まないし、さらにそのような粘性のあるインプリント可能材料も必要としない。むしろ、ＵＶインプリント・リソグラフィは、部分的又は完全に透明なテンプレート及びＵＶ硬化可能液体、一般にアクリレート又はメタクリレートのようなモノマー、を使用することを必要とする。一般に、モノマーとイニシエータの混合物のような任意の光重合化可能材料が使用される。また、硬化可能液体には、例えば、ジメチル・シロキサン誘導体がある。そのような材料は、熱インプリント・リソグラフィで使用される熱硬化及び熱可塑性樹脂より粘性が低く、その結果、テンプレートのパターンのフィーチャを埋めるようにずっと速く動く。また、低温低圧作業は、より高い処理能力に好都合である。

ＵＶインプリント・プロセスの実施例を図１ｃに示す。図１ｂのプロセスと同様にして、石英テンプレート１６をＵＶ硬化樹脂１７に当てる。熱硬化樹脂を使用する熱エンボスにおけるような温度上昇又は熱可塑性樹脂を使用するときの温度サイクルの代わりに、樹脂を重合化したがって硬化するためにＵＶ放射が石英テンプレートを通して樹脂に当てられる。テンプレートを取り去るとき、レジストの残りの層をエッチングするという残りの工程は、上で説明した熱エンボス・プロセスと同じ又は同様である。一般に使用されるＵＶ硬化可能樹脂は、一般的な熱可塑性樹脂よりも遥かに粘性が低いので、より低いインプリント圧力を使用することができる。高温及び温度変化による変形の減少と共に、より低い圧力による物理的な変形の減少のために、ＵＶインプリント・リソグラフィは、高い重ね合せ精度を要求する用途に適している。さらに、ＵＶインプリントのテンプレートの透明性は、光学的な位置合わせ技術をインプリントと同時に受け入れることができる。

この種のインプリント・リソグラフィは、主にＵＶ硬化材料が使用されるので、ＵＶインプリント・リソグラフィと呼ばれるが、他の波長の放射を使用して選ばれた材料を適切に硬化させることができる（例えば、重合化反応又は架橋結合反応を活性化する）。一般に、適切なインプリント可能材料が使用可能であれば、そのような化学反応を引き起こすことができるどんな放射でも使用することができる。他の「活性化放射」には、例えば、可視光、赤外放射、Ｘ線放射及び電子ビーム放射がある。以上及び以下の一般的な説明において、ＵＶインプリント・リソグラフィについての言及およびＵＶ放射の使用は、これら及び他の活性化放射の可能性を排除する意図でない。

基板表面に実質的に平行に保たれた平面テンプレートを使用するインプリント・システムの代替えとして、ローラ・インプリント・システムが開発されている。熱インプリント・システムとＵＶローラ・インプリント・システムの両方が提案され、テンプレートはローラに形成されるが、他の点では、インプリント・プロセスは平面テンプレートを使用するインプリントに非常によく似ている。文脈が必要としないならば、インプリント・テンプレートについての言及はローラ・インプレートの言及を含む。

ステップ・アンド・フラッシュ式インプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）として知られているＵＶインプリント技術が特に開発されている。この技術は、例えばＩＣの製造で従来使用されている光学ステッパと同様なやり方で、少ない工程で基板をパターン形成するために使用されうる。これは、ＵＶ硬化可能樹脂にテンプレートをインプリントし、テンプレートの下の樹脂を硬化させるようにテンプレートを通してＵＶ放射を「フラッシング」し、テンプレートを取り除き、基板の隣の領域にステップし、そしてこの動作を繰り返すことによって、一度に基板の小さな面積にプリントすることを含む。そのようなステップ・アンド・リピート式プロセスの小さなフィールド・サイズは、パターン歪み及びＣＤばらつきを減少するのに役立つので、ＳＦＩＬは、高い重ね合せ精度を要求するＩＣ及び他のデバイスの製造に特に適している。

基本的には、ＵＶ硬化可能樹脂は、例えばスピン・コーティングで基板表面全体に塗布されるが、ＵＶ硬化可能樹脂の揮発性のために、これは問題がある。

この問題に対処する１つの方法は、いわゆる「ドロップ・オン・デマンド」・プロセスであり、このプロセスでは、テンプレートをインプリントする直前に樹脂の小滴が基板の目標部分に一定量供給される。液体供給は、予め決められた量の液体が基板の特定の目標部分に堆積されるように制御される。液体は様々なパターンに供給され、注意深い液体量の制御とパターンの配置の組合せが採用されてパターン形成が目標部分に限定される。

言及したようにオン・デマンドで樹脂を供給することは、些細なことではない。望ましくない厚さの残りの層又は不均一な残りの層に圧延される過剰な樹脂を同時に最小限にしながら、テンプレートのフィーチャを埋めるのに十分な樹脂があることを保証するように、小滴のサイズ及び間隔が注意深く制御される。というのは、隣接する滴が触れるや否や、樹脂は流れる所をもたないからである。

上ではＵＶ硬化液体を基板に堆積することに言及したが、液体は、また、テンプレートに堆積されてもよく、そして一般に同じ技術及び考慮すべき事項が当てはまる。

図３は、テンプレート、インプリント可能材料（硬化可能モノマー、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂、その他）、及び基板の相対的な寸法を示す。基板の幅Ｄと硬化可能樹脂層の厚さｔの比は、１０^６程度である。理解されることであろうが、基板を損傷するテンプレートから突出したフィーチャを無くすために、寸法ｔはテンプレートから突出したフィーチャの高さよりも大きくなければならない。

スタンピング後に残っているインプリント可能材料の残りの層は、下の基板を保護する点で有用であるが、高分解能及び／又は重ね合せ精度を得ることに影響を及ぼす。第１の「ブレークスルー」エッチングは、等方性（非選択性）であるので、残りの層だけでなくインプリントされたフィーチャもある程度侵食する。残りの層が過度に厚くかつ／又は不均一である場合、このことは悪化する。

このエッチングは、例えば、下の基板に最終的に形成されたフィーチャの厚さのばらつき（すなわち、クリティカルな寸法のばらつき）につながることがある。第２の非等方性エッチングで転写層にエッチングされたフィーチャの厚さの均一性は、樹脂に残されたフィーチャの形のアスペクト比及び完全性に依存している。残りの樹脂層が不均一である場合、非選択性の第１のエッチングで、これらのフィーチャのいくつかが「丸く」なった頂上を有するようになることがあり、その結果、それらのフィーチャは、第２のエッチング・プロセス及びその後のどのエッチング・プロセスにおいてもフィーチャの厚さの優れた一様性を保証できるだけ適切に画定されないことになる。

基本的に、残りの層ができるだけ薄いことを保証することによって、上述の問題は軽減することができるが、このためには、望ましくないほど大きな圧力（ことによると基板の変形を増す）及び比較的長いインプリント時間（おそらく処理量を減少させる）の使用が必要である。

上で指摘したように、テンプレート表面のフィーチャの分解能は、基板にインプリントされたフィーチャの達成可能な分解能の制限要素である。熱及びＵＶインプリント・リソグラフィに使用されるテンプレートは、一般に、２段階プロセスで形成される。最初に、レジストに高分解能パターンを描くように例えば電子ビーム描画を使用して、必要なパターンが描画される。それから、レジスト・パターンはクロムの薄い層に転写され、このクロム層が、パターンをテンプレートのベース材料に転写する最後の非等方性エッチング工程のためのマスクを形成する。例えばイオン・ビーム・リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極ＵＶリソグラフィ、エピタキシャル成長、薄膜堆積、化学エッチング、プラズマ・エッチング、イオン・エッチング又はイオン・ミリングのような他の技術が使用される。一般に、テンプレートは実質上等倍のマスクであり、転写されるパターンの分解能がテンプレートのパターンの分解能で限定されているので、超高分解能が可能な技術が望ましい。

また、テンプレートの剥離特性もまた考慮すべき事項である。例えば、テンプレートが表面処理材料で処理されて、低い表面エネルギーを有する薄い剥離層をテンプレート上に形成してもよい（薄い剥離層は、また、基板上に堆積されてもよい）。

インプリント・リソグラフィの開発において他の考慮すべき事項は、テンプレートの機械的な耐久性である。テンプレートは、インプリント可能媒体のスタンピング中に大きな力を受ける、そして、熱インプリント・リソグラフィの場合には、高い圧力及び温度も受ける。力、圧力及び／又は温度は、テンプレートの磨耗を引き起こし、さらに、基板にインプリントされたパターンの形に悪影響を及ぼすかもしれない。

熱インプリント・リソグラフィでは、基板とテンプレートの間の熱膨張の差異を減少させるのに役立つために、パターン形成すべき基板と同じ又は同様な材料のテンプレートを使用することで、可能な有利点を実現することができる。ＵＶインプリント・リソグラフィでは、テンプレートは、活性化放射に対して少なくとも部分的に透明であり、したがって、石英テンプレートが使用される。

本明細書ではＩＣの製造でのインプリント・リソグラフィの使用に特に言及するが、説明するインプリント装置及び方法には、集積光システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導及び検出パターン、ハード・ディスク磁気媒体、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、その他の製造のような他の用途がある。

上の説明では、実質的にレジストとして作用するインプリント可能樹脂を介して基板にテンプレートパターンを転写するためのインプリント・リソグラフィの使用に言及したが、いくつかの環境では、インプリント可能材料自体が、例えば導電性、光学的線形又は非線形応答などのような機能性を有する機能材料であってもよい。例えば、機能材料は、導電層、半導体層、誘電体層又は、他の望ましい機械的、電気的又は光学的特性を有する層を形成する。いくつかの有機物質も適切な機能材料である。そのような適用は、本発明の１つ又は複数の実施例の範囲内にある。

インプリント・リソグラフィは理論的に従来の光リソグラフィに優った多くの利点を与えるが、インプリント・リソグラフィが産業界に広く採り入れられるためには、経済的に存立可能でなければならない。含まれるコストは、主に、工作機械器具設備及びテンプレート製造コスト及び製造効率すなわち処理能力で決定されている。工作機械器具設備のコストは比較的安いだろうという予想にもかかわらず、工作機械器具設備コストが、テンプレートは基板にインプリントすべきパターンと必ず同じサイズなので（インプリント・リソグラフィは等倍プロセスである）、テンプレート製造コストは比較的高いであろうということによる相殺以上である。単一量のインプリント可能媒体が基板表面に供給されるとき、インプリント時間はテンプレート面積に大きく依存する。本質的に、テンプレートの面積が増すにつれて、インプリント時間は減少する。したがって、より大きな等倍テンプレートの製造で必要とされる高いコストと、より大きなテンプレートを使用してインプリント時間を短縮したいという要求とのバランスを見出す必要があるので、経済的に存立可能なインプリント・プロセスを設計することが問題である。

図４は、電子ビーム・エッチングを含む従来技術を使用して前に製造された石英親テンプレート４０を示し、このテンプレート４０は、図４の左に示すある分量の熱可塑性インプリント可能媒体４１の第１の目標部分にインプリントされる。インプリント可能媒体４１は中間層（例えば、クロムの）４２に支持され、この中間層自体は石英製造テンプレート基板層４３に支持されている。親テンプレート４０は、テンプレート基板４３にインプリントされる予定でありかつ次にデバイス基板にインプリントすることができる最終パターンの一部を画定する。インプリント可能媒体４１を親テンプレートと接触させて、複数の直立したパターンのフィーチャ４４及び厚さの減少した箇所４５を形成する。それから、親テンプレート４０は、インプリント可能媒体４１の第１の目標領域から分離され、図４の右に示すように媒体４１の第２の領域にインプリントして、第１の目標領域に形成されたのと全く同じパターンのフィーチャと厚さの減少した箇所の配列を形成する。あるいは、シリコンテンプレート及びＵＶ硬化インプリント可能媒体又は結晶インプリント可能媒体が使用されてもよい。

いったん完全な最終パターンがインプリント可能媒体４１の層に形成されると、第１のエッチングで中間層４２の露出領域が除去され、第２のエッチングでテンプレート基板層４３の露出領域４６が除去されて、テンプレート基板層４３に最終パターンを画定するパターンのフィーチャ４７及び厚さの減少した箇所４８が形成される。プロセスを完成するために、テンプレート基板層４３のパターンのフィーチャ４７の直ぐ上にあるインプリント可能媒体４１及び中間層４２の層が、従来技術で除去される。

パターン形成された製造テンプレートの製造の後で、そのテンプレートをその後の処理工程で使用して、デバイス基板に完全な最終パターンをパターン形成することができる。

パターンのサイズ及び配列は、もちろん、どんな特定の用途にも適するように選ぶことができる。さらに、親テンプレートは、所望の最終パターンを実現するように任意の適切な回数だけインプリントされてもよい。インプリント可能媒体の異なる目標部分は、基板表面に任意の適切な方法で位置付けすることができ、例えば、それらの目標部分は、図４に示すように互いに隣接していたり、又は間隔を開けて配置されていてもよい。

インプリント・プロセスのコスト及び複雑さは、また、インプリント媒体の中に捕獲されるガス（例えば、空気）に関係した問題が起こらないようにするために、真空及び／又は高インプリント圧力の下でプロセスを行ないたいという要求のために増す。この点でのコストを下げる比較的安価で簡単なやり方は、インプリント部分のまわりに局部低圧チャネル（又は、真空チャネル）を設けることであると予想される。適切な配列を模式的に図５に示す。

図５は、基板５１をパターン形成するために使用されるテンプレート５０を示す。テンプレート５０は、一対の板ばね５２で支持され、この板ばね５２は、圧電アクチュエータ５４に取り付けられたアーム５３に接続されている。アーム５３の横方向外側に低圧チャネル５５があり、低圧チャネル５５の横方向外側に中間圧力チャネル５６があり、そして、中間圧力チャネル５６の横方向外側に高圧力チャネル５７がある。３個のチャネル５５、５６、５７の間に生じた圧力差によって、テンプレート５０は、基板５１の表面に設けられたある分量のインプリント可能媒体（図示しない）の表面から所定の距離だけ上に浮いている。圧力差を制御することによって、インプリント・プロセス及び分離プロセスを制御することができる。例えば、高圧チャネル５７の圧力を下げることによって、テンプレート５０を媒体に接触させることができ、さらに高圧チャネル５７の圧力を上げることによって、テンプレート５０を媒体から分離することができる。随意に、テンプレート５０の下のスペース５８は低圧又は真空状態でも働かすことができる。このようにして生じる大きな低圧部分は、インプリント・プロセスで使用されるガス・ベアリングの事前装入（の部分）として使用することができる。当業者には明らかなことであろうが、そのようなシステムは、インプリント可能媒体中に閉じ込められる気泡の問題に対して比較的簡単な解決策を提供する。

インプリント部分のまわりにそのような低圧チャネルを設けることも、気泡を含むことで歩留り問題を生じさせる光学構造物の製造において利点を有する。

インプリント部分のまわりに低圧チャネルを使用するという概念は、さらなる利点を与える。インプリント中に、所望のテンプレートと基板とのギャップが得られるまで（例えば、５０ｎｍ）、ある量のインプリント可能媒体がテンプレートの下から押し出される。多くのインプリント・プロセスは大気圧で行なわれるので、所望のパターンをインプリントするためにテンプレートに加えられる力の一部分は、十分な過剰インプリント可能媒体が押し出されることを保証するように供給される。インプリント部分のまわりに低圧チャネルを設けることで、過剰なインプリント可能媒体がテンプレートの下からもっと容易に押し出されるようにし、結果として、過剰な媒体を押し出すために必要なインプリント力の部分を減らすことができる。この方法の他の有利点は、テンプレートとインプリント可能媒体の間のどんな圧力不均衡も均一にすることができることである。この方法で、インプリント時間が増し、インプリント・プロセス中の機械的歪みが減少するはずである。

本発明の特定の実施例を上で説明したが、本発明は説明したものと違ったやり方で実施することができる。説明は、本発明を限定する意図ではない。

ソフト・リソグラフィ・プロセスの例を示す図である。 熱リソグラフィ・プロセスの例を示す図である。 ＵＶリソグラフィ・プロセスの例を示す図である。 熱及びＵＶインプリント・リソグラフィがレジスト層をパターン形成するために使用されるとき使用される２工程エッチング・プロセスを示す図である。 基板に堆積された一般的なインプリント可能レジスト層の厚さと比較してテンプレートのフィーチャの相対的寸法を示す図である。 本発明の実施例に従った製造テンプレートの製造を示す図である。 ガス・ベアリングを使用するインプリント・システムを示す模式的な説明図である。

Claims (12)

1. インプリント・リソグラフィ用の製造テンプレートを製造する方法であって、
   製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、前記媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、前記第１のインプリントが第１のパターンのフィーチャ及び第１の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの一部分を画定するものである工程と、
   前記親テンプレートを前記インプリントされた媒体から分離する工程と、
   前記媒体の第２の目標領域を前記親テンプレートと接触させて、前記媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、前記第２のインプリントが第２のパターンのフィーチャ及び第２の厚さの減少した箇所を備え、かつ前記製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
   前記親テンプレートを前記インプリントされた媒体から分離する工程と、
   前記第１及び第２の厚さの減少した箇所をエッチングして、前記製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
   前記製造テンプレート基板に前記製造テンプレートパターンを形成するように前記製造テンプレート基板の前記露出領域をエッチングして、製造テンプレートを画定する工程と、を有し、
   前記製造テンプレート基板及び前記親テンプレートが同じ又は同様な材料からなることを特徴とする、方法。
2. 前記第１の目標領域及び前記第２の目標領域が互いに横方向に間隔を開けて配置される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の目標領域及び前記第２の目標領域が前記製造テンプレート基板に別々に設けられる、請求項２に記載の方法。
4. 前記製造テンプレートパターンが前記製造テンプレート基板の表面の全てを実質的に覆っている、請求項１乃至３の何れかに記載の方法。
5. 前記製造テンプレート基板の前記露出領域が、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｏ_２、ＣＬ_２、ＨＢｒ及びＳＦ_６から成るグループから選ばれたエッチング剤を使用してエッチングされる、請求項１乃至４の何れかに記載の方法。
6. 前記インプリント可能媒体が、光硬化可能材料、熱硬化可能材料、及び熱可塑性重合体材料から成るグループから選ばれる、請求項１乃至５の何れかに記載の方法。
7. インプリント・リソグラフィ用の光透明製造テンプレートを製造する方法であって、
   光透明製造テンプレート基板上のインプリント可能媒体の目標領域を親テンプレートと接触させて、前記媒体に製造テンプレートパターンを画定するインプリントを形成する工程であって、前記インプリントがパターンのフィーチャ及び厚さの減少した箇所を備えている工程と、
   前記親テンプレートを前記インプリントされた媒体から分離する工程と、
   前記厚さの減少した箇所をエッチングして、前記光透明製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
   前記光透明製造テンプレート基板に前記製造テンプレートパターンを形成するように前記光透明製造テンプレート基板の前記露出領域をエッチングして、光透明製造テンプレートを画定する工程と、を有し、
   前記製造テンプレート基板及び前記親テンプレートが同じ又は同様な材料からなることを特徴とする、方法。
8. 前記光透明製造テンプレートがＵＶ放射に対して透明である、請求項７に記載の方法。
9. 前記光透明製造テンプレート基板が石英で形成されている、請求項７または８に記載の方法。
10. デバイス基板をパターン形成する方法であって、
    製造テンプレート基板上の第１のインプリント可能媒体の第１の目標領域を親テンプレートと接触させて、前記第１の媒体に第１のインプリントを形成する工程であって、前記第１のインプリントが第１のパターンのフィーチャ及び第１の厚さの減少した箇所を備え、かつ製造テンプレートパターンの一部分を画定するものである工程と、
    前記親テンプレートを前記インプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
    前記第１の媒体の第２の目標領域を前記親テンプレートと接触させて、前記第１の媒体に第２のインプリントを形成する工程であって、前記第２のインプリントが第２のパターンのフィーチャ及び第２の厚さの減少した箇所を備え、かつ前記製造テンプレートパターンの他の部分を画定するものである工程と、
    前記親テンプレートを前記インプリントされた第１の媒体から分離する工程と、
    前記第１及び第２の厚さの減少した箇所をエッチングして前記製造テンプレート基板の領域を露出させる工程と、
    前記製造テンプレート基板に前記製造テンプレートパターンを形成するように前記製造テンプレート基板の前記露出領域をエッチングして、製造テンプレートを画定する工程と、
    デバイス基板上の第２のインプリント可能媒体を前記製造テンプレートと接触させて、前記製造テンプレートパターンに対応するインプリントを前記第２の媒体に形成する工程であって、前記第２の媒体の前記インプリントがパターンのフィーチャ及び厚さの減少した箇所を備えるものである工程と、
    前記製造テンプレートを前記インプリントされた第２の媒体から分離する工程と、
    前記第２の媒体の前記インプリントの前記厚さの減少した箇所をエッチングして前記デバイス基板の領域を露出させる工程と、
    前記デバイス基板の前記露出領域をエッチングして前記デバイス基板に前記製造テンプレートパターンを形成する工程と、を有し、
    前記製造テンプレート基板及び前記親テンプレートが同じ又は同様な材料からなることを特徴とする、方法。
11. 前記第２の媒体が光硬化可能材料である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記製造テンプレート基板が石英で形成されている、請求項１０または１１に記載の方法。

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