JP5265728B2 - インプリントリソグラフィ - Google Patents

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Description

[0001] 本発明は、インプリントリソグラフィに関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の標的部分上に転写する機械である。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、および微細構造を伴うその他のデバイスの製造において、従来から使用されている。
[0003] リソグラフィパターン内の特徴（feature）のサイズを縮小することが望ましいが、それは縮小することで所定の基板領域上の特徴の密度を高められるからである。フォトリソグラフィでは、より短い波長の放射線を使用することにより解像度を高められる。しかし、このような縮小にはいくつかの問題が関連している。現在のシステムは、１９３ｎｍ領域内の波長を持つ光源を採用し始めているが、このレベルであっても、回折限界が障壁となる。低い波長では、材料の透明度は非常に悪い。解像度の増強が可能な光リソグラフィ機は、複雑な光学系および希少物質を必要とし、したがって、非常に高価である。
[0004] インプリントリソグラフィと呼ばれる１００ｎｍ以下の特徴を印刷する代替え手段は、物理的鋳型またはテンプレート（型板）を使用して、パターンをインプリント可能な媒体内にインプリントすることによりパターンを基板に転写することを含む。インプリント可能な媒体は、基板、または基板の表面上にコーティングされる材料でよい。インプリント可能な媒体は、機能性であってもよいし、または支持構造の表面にパターンを転写するための「マスク」として使用することもできる。インプリント可能な媒体は、例えば、テンプレートにより定められたパターンが転写される半導体材料などの基板上に蒸着されたレジストとして提供することができる。したがって、インプリントリソグラフィは、本質的に、テンプレートのトポグラフィが基板上に形成されたパターンを定めるマイクロメートルまたはナノメートルスケールの成形プロセスである。パターンは、原理的に、光リソグラフィプロセスと同様に層構造にすることができ、それにより、ＩＣ製造などの用途にインプリントリソグラフィを使用することが可能である。
[0005] インプリントリソグラフィの解像度は、テンプレート加工プロセスの解像度によってのみ制限される。例えば、インプリントリソグラフィは、５０ｎｍ以下の範囲の特徴を生成するために使用でき、従来の光リソグラフィプロセスにより達成可能なものと比べて解像度およびラインエッジ粗さが著しく向上している。さらに、インプリントプロセスは、光リソグラフィプロセスでは典型的に要求される高価な光学系、高度な光源、または専用のレジスト材料を必要としない。
[0006] 現在のインプリントリソグラフィプロセスには、後述のように、特に重ね合わせ精度および／または高生産性の達成に関して１つまたは複数の欠点が見つかることがある。しかし、インプリントリソグラフィから達成可能な解像度およびラインエッジ粗さの著しい改善は、これらの問題および他の問題解決に取り組む大きな推進力となっている。
[0007] 典型的には、インプリントリソグラフィ実行時に、インプリント可能な媒体が、インクジェット法で基板上にプリントされ、続いて、テンプレートがインプリント可能な媒体内に圧入される。発生しうる問題点は、テンプレートによりインプリントされる前に基板からインプリント可能媒体の一部が蒸発するという点である。
[0008] 本発明の第１の態様によれば、実現されるリソグラフィ装置は、複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダと基板を保持するように構成された基板ホルダとを備え、テンプレートホルダは、基板ホルダの下に配置される。
[0009] 本発明の第２の態様によれば、実現されるリソグラフィ装置は、複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダと基板を保持するように構成された基板ホルダとを備え、テンプレートホルダは、インプリント用テンプレートがテンプレートホルダ内に保持されたときに、インプリント用テンプレートの上面が露出されたままとなるように配列される。
[0010] 本発明の第３の態様によれば、実現されるリソグラフィ装置は、複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダと複数のインプリント用テンプレート上に流体を分注するように配列された１つまたは複数の分注器を備える。
[0011] 本発明の第４の態様によれば、実現されるインプリントリソグラフィの方法は、インプリント可能媒体を複数のインプリント用テンプレートのパターン形成面に塗布し、その後基板に対しインプリント用テンプレートを接触させて、インプリント可能媒体が基板に転写されるようにすることを含む。
[0012] 本発明の第５の態様によれば、実現されるリソグラフィ装置は、複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダを備え、テンプレートホルダは、インプリント用テンプレートの一番上の表面が、テンプレートホルダ内に保持されたときに、実質的に同じ平面内に置かれるように配列される。
[0013] 本発明の第６の態様によれば、実現されるリソグラフィ装置は、複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダと、基板を保持するように構成された基板ホルダと、それぞれのインプリント用テンプレートに関連する複数のパンチとを備え、それぞれのパンチは、それが関連付けられているインプリント用テンプレートの領域よりも広い領域の周りに孔を開けるように寸法が決められる。
[0014] 本発明の第７の態様によれば、実現されるインプリントリソグラフィの方法は、インプリント可能媒体を複数のインプリント用テンプレートのパターン形成面および複数のインプリント用テンプレートを保持するインプリント用テンプレートホルダに塗布することと、インプリント可能媒体を実質的固体にすることと、パンチを使用して実質的固体のインプリント可能媒体を切り抜き、パンチはそれぞれのインプリント用テンプレートの周囲の外側にある周囲にそってインプリント可能媒体を切り抜くように配列されることと、インプリント用テンプレートを基板に接触させることとを含む。
[0015] 本発明の第８の態様によれば、実現されるリソグラフィ装置は、複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダと、基板を保持するように構成された基板ホルダと、化学線源と、化学線をインプリント用テンプレートに通すことなく化学線をテンプレートホルダに通すように配列された放射線誘導装置とを備える。
[0016] 本発明の第９の態様によれば、実現されるインプリントリソグラフィの方法は、インプリント可能媒体をインプリント用テンプレートのパターン形成面に塗布することと、シアノアクリレートを基板の表面に塗布することと、インプリント用テンプレートを基板に接触させ、シアノアクリレートがインプリント可能媒体の重合を誘発するようにすることとを含む。
[0017] 本発明の第１０の態様によれば、実現されるインプリントリソグラフィの方法は、重合体（ポリマー）および溶媒をインプリント用テンプレートのパターン形成面に塗布することと、重合体が固体になるように溶媒を蒸発させられることと、単量体（モノマー）の層を基板に塗布することと、インプリント用テンプレートを基板に接触させ、重合体を単量体の層に押し付けることと、接触させた後、単量体の層に化学線を照射することとを含む。
[0018] 本発明の第１１の態様によれば、実現されるインプリントリソグラフィの方法は、単量体および重合体の混合物をインプリント用テンプレートのパターン形成面に塗布することと、インプリント用テンプレートを基板に接触させることと、接触させた後、単量体と重合体の混合物に化学線を照射することとを含む。
[0019] 本発明の第１２の態様によれば、実現されるインプリントリソグラフィの方法は、インプリント可能媒体をインプリント用テンプレートのパターン形成面に塗布することと、インプリント可能媒体と平坦化層が両方とも流体の場合に、平坦化層を基板表面に塗布することと、塗布した後、インプリント用テンプレートを基板に接触させることとを含む。
[0020] 本発明の１つまたは複数の実施形態は、パターン形成テンプレートが流動性を有す状態においてインプリント可能媒体中にインプリントされる任意のインプリントリソグラフィプロセスに適用可能であり、例えば、上述のように高温およびＵＶインプリントリソグラフィに適用することができる。本発明の１つまたは複数の実施形態を理解するために、すでに与えられており、当業で知られている以上に詳細にインプリントプロセスを説明する必要はない。
[0021] 本発明のいくつかの実施形態は、実施例を使ってのみ、対応する参照記号が対応する部分を示す付属の概略図面を参照しつつ説明される。
[0022]それぞれ従来のソフト、熱、およびＵＶリソグラフィプロセスの実施例を示す図である。 [0023]レジスト層にパターン形成するために熱およびＵＶインプリントリソグラフィが使用される場合に採用される２工程エッチングプロセスを例示する図である。 [0024]テンプレートおよび基板上に蒸着された典型的なインプリント可能レジスト層の概略を例示する図である。 [0025]本発明の一実施形態によるインプリントリソグラフィ装置の概略を示す図である。 [0026]本発明の一実施形態の特性の概略を例示する図である。 [0027]本発明のいくつかの実施形態の概略を例示する図である。
[0028] 一般に熱インプリントリソグラフィおよびＵＶインプリントリソグラフィと呼ばれるインプリントリソグラフィに関する２つの主要アプローチがある。また、ソフトリソグラフィと呼ばれる第３の種類の「プリント」リソグラフィもある。これらの実施例は、図１ａから１ｃに例示されている。
[0029] 図１は、柔軟なテンプレート１０（典型的にはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から加工される）から、基板１２ならびに平坦化および転写層１２’上で担持されるレジスト層１３上に分子の層１１（典型的にはチオールなどのインク）を転写することを伴うソフトリソグラフィプロセスの概略を示している。テンプレート１０は、その表面上に特徴のパターンを有し、分子層は、特徴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ると、分子の層１１がレジストに張り付く。レジストからテンプレートを取り外した後、分子の層１１がレジストに張り付き、転写された分子層により覆われていないレジストの領域が基板にエッチダウンされるようにレジストの残留層がエッチングされる。
[0030] ソフトリソグラフィで使用されるテンプレートは、容易に変形可能であり、したがって、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ことがあるため、高解像度用途、例えば、ナノメートルスケールの用途には適しない場合がある。さらに、同じ領域が複数回重ねられる多層構造を加工する場合、ソフトインプリントリソグラフィだと、ナノメートルスケールの重ね合わせ精度を達成できない。
[0031] ナノメートルスケールで使用される場合、熱インプリントリソグラフィ（または熱エンボス加工）は、ナノインプリントリソグラフィ（ＮＩＬ）とも呼ばれる。このプロセスでは、例えば、磨耗および変形に耐久性のある、シリコンまたはニッケルから作られたより硬いテンプレートを使用する。これは、例えば、米国特許第６，４８２，７４２号で説明され、図１ｂに例示されている。典型的な熱インプリントプロセスでは、固体テンプレート１４は、基板１２の表面上に鋳造された熱硬化性または熱可塑性樹脂１５内にインプリントされる。樹脂は、例えば、基板表面上に、より典型的（例示されている実施例のように）平坦化および転写層１２’上にスピンコートされ、焼き付けられるようにできる。インプリントテンプレートを説明するときに「硬い」という用語は、例えば「硬い」ゴムなどの「硬い」および「軟らかい」材料について一般的に考察できる材料を含むことが理解される。インプリントテンプレートとして使用するのに特定の材料が適しているかどうかは、その用途の要求条件によって決まる。
[0032] 熱硬化性樹脂が使用される場合、樹脂は、テンプレートと接触した後、樹脂がテンプレート上で定められたパターン特徴内に流れ込むことができる十分な流動性を有するような温度まで加熱される。次いで、樹脂の温度が樹脂を熱硬化（例えば、架橋）する温度まで高められ、それにより、所望のパターンが凝固し、不可逆的に採用される。次いで、テンプレートを取り外して、パターン形成樹脂を冷ますことができる。
[0033] 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樹脂の実施例は、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスチレン、ポリ（メタクリル酸ベンジル）、またはポリ（メタクリル酸シクロヘキシル）である。熱可塑性樹脂は、テンプレートとともにインプリントする直前に自由な流動性を有する状態になるように加熱される。典型的には、熱可塑性樹脂を樹脂のガラス転移温度よりもかなり高い温度まで加熱する必要がある。テンプレートは流動性を有する樹脂内に押し込まれ、十分な圧力が加えられ、それにより、樹脂は必ずテンプレート上に定められたすべてのパターン特徴内に流れ込む。次いで、テンプレートを適所に置いた状態で樹脂がガラス転移温度以下に冷まされ、その後、樹脂は不可逆的に所望のパターンを取る。パターンは、適切なエッチングプロセスにより取り除かれパターン特徴のみを残しうる樹脂の残留層からの浮き彫りの特徴からなる。
[0034] 凝固した樹脂からテンプレートを取り除いた後、２工程エッチングプロセスは、典型的には、図２ａから２ｃに例示されているように実行される。図２ａに概略が示されているように、基板２０は、そのすぐ上に平坦化および転写層２１を持つ。平坦化および転写層の目的は２つある。テンプレートと樹脂との間の接触面が平行になるように補助するテンプレートと実質的に平行である表面を与え、さらに、本明細書で説明されているように、プリントされた特徴のアスペクト比を改善する働きをする。
[0035] テンプレートが取り除かれた後、凝固した樹脂の残留層２２は、所望のパターンの形状の平坦化および転写層２１に残される。第１のエッチは、等方的であり、残留層２２の一部を取り除き、その結果、Ｌ１が図２ｂに概略が示されているように特徴２３の高さである特徴のアスペクト比が悪くなる。第２のエッチは、異方性（または選択的）であり、アスペクト比を改善する。異方性エッチでは凝固した樹脂により覆われていない平坦化および転写層２１の一部を取り除き、図２ｃに概略が示されているように、特徴２３と（Ｌ２／Ｄ）とのアスペクト比を高める。エッチングの後に残されるその結果得られる重合体の厚さのコントラストを、例えば、リフトオフプロセスにおける一工程として、インプリントされた重合体が十分な耐性を有している場合に、例えば、ドライエッチング用のマスクとして使用することができる。
[0036] 熱インプリントリソグラフィは、パターン転写が高い温度で実行されるだけでなく、テンプレートが取り除かれる前に樹脂が適切に凝固することを確実にするために比較的大きな温度差が必要になる場合があるという点で不利な面がある。３５から１００℃までの温度差が必要になることがある。例えば、基板とテンプレートとの間の熱膨張差により、転写パターンに歪みが生じる可能性がある。これは、基板内に機械的変形を誘発し、さらにパターンを歪ませる可能性のある、インプリント可能材料の粘性のため、インプリント工程に必要な比較的高い圧力により悪化することがある。
[0037] 他方、ＵＶインプリントリソグラフィでは、このような高い温度も温度変化も伴わず、こ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、一部または全部透明なテンプレートおよびＵＶ硬化液体、典型的には、例えばアクリレートまたはマテクリレートなどの単量体を使用することを伴う。ＵＶインプリントリソグラフィは、例えば、Ｊ．Ｈａｉｓｍａ「Ｍｏｌｄ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｎａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ １４（６）、１９９６年１１月／１２月で開示されている。一般に、単量体および開始剤の混合物などの光重合可能材料を使用することが可能である。硬化性液体は、さらに、例えば、ジメチルシロキサン誘導体を含むことができる。このような材料は、熱インプリントリソグラフィで使用される熱硬化性および熱可塑性樹脂よりも粘性が低く、その結果、かなり速く移動してテンプレートパターン特徴を埋める。低温および低圧動作も、高生産性を実現するうえで有利である。「ＵＶインプリントリソグラフィ」という名称は、ＵＶ放射線が常に使用されることを意味するが、当業者であれば、好適な化学線を使用できること（例えば、可視光線を使用できること）を理解するであろう。したがって、本明細書では、ＵＶインプリントリソグラフィ、ＵＶ放射線、ＵＶ硬化性材料などについて述べているが、これらは、好適な化学線を含むものとして解釈すべきであり、ＵＶ放射線のみに限定されているものとして解釈すべきではない。
[0038] ＵＶインプリントプロセスの一実施例が、図１Ｃに例示されている。石英テンプレート１６が、図１ｂのプロセスに類似の方法でＵＶ硬化性樹脂１７に施されている。熱硬化性樹脂を採用する熱エンボス加工の場合のように温度を高めるか、または熱可塑性樹脂を使用する場合に温度循環を行わせる代わりに、石英テンプレートを通して樹脂にＵＶ放射線を当てて、重合させ、それにより硬化させる。テンプレートを取り除いた後、レジストの残留層のエッチングを行う残りの工程は、本明細書で説明されている熱エンボス加工の場合と同じであるか、類似している。典型的に使用されているＵＶ硬化性樹脂は、典型的な熱可塑性樹脂に比べて粘性がかなり低く、使用するインプリント圧力を低くすることができる。圧力が低いことによる物理的変形の低減と、高い温度および温度変化による変形の低減とがあいまって、ＵＶインプリントリソグラフィは高い重ね合わせ精度を要求する用途に適している。それに加えて、ＵＶインプリント用テンプレートが透明性を有することで、インプリントと同時に光学的アライメント技術にも対応できる。
[0039] この種のインプリントリソグラフィは、主に、ＵＶ硬化性材料を使用しており、そのため、一般に、ＵＶインプリントリソグラフィと呼ばれるが、放射線の他の波長を使用して、適切に選択された材料を硬化することができる（例えば、重合または架橋反応を活性化する）。一般に、このような化学反応を開始することができる放射線は、適切なインプリント可能材料が利用可能な場合に使用することができる。例えば、他の「活性化放射線」としては、可視光線、赤外線、Ｘ線、および電子線がある。本明細書の一般的説明では、ＵＶインプリントリソグラフィについて述べており、またＵＶ放射線を使用しているが、これらおよび他の活性化放射線を使用する可能性を除外することを意図していない。
[0040] 基板表面に実質的に平行に保持されている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手段として、ローラー型インプリントが開発された。テンプレートがローラー上に形成されるが、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類似している熱およびＵＶローラー型インプリントシステムが提案されている。文脈上他の意味に解すべき場合を除き、インプリント用テンプレートへの言及は、ローラーテンプレートへの言及を含む。
[0041] 例えば、ＩＣ製造において、従来から使用されている光学的ステッパーと類似の方法により小さなステップで基板にパターン形成するために使用することができるステップアンドフラッシュインプリントリソグラフィ（ＳＦＩＬ）と呼ばれるＵＶインプリント技術の特定の開発がある。これは、テンプレートをＵＶ硬化性樹脂内にインプリントし、テンプレートを通してＵＶ放射線を「フラッシュ」してテンプレートの下の樹脂を硬化させ、テンプレートを取り除き、基板の隣接領域に１ステップずつ進み、この動作を繰り返すことにより一時に基板の小さな領域をプリントすることを伴う。このようなステップアンドリピートプロセスのフィールドサイズが小さいため、パターンの歪みおよびＣＤ変動を低減させやすく、高い重ね合わせ精度を要求するＩＣおよび他のデバイスの製造にＳＦＩＬが特に適するようにできる。米国特許出願第２００４−０１２４５６６号では、ステップアンドフラッシュインプリントリソグラフィ装置の一実施例を詳細に説明している。
[0042] 原理上ＵＶ硬化性樹脂は、例えば、スピンコーティングにより、基板表面全体に塗布することができるが、これは、ＵＶ硬化性樹脂の揮発性のため、問題を生じることがある。
[0043] この問題に対処するアプローチの１つは、テンプレートによるインプリントの直前に樹脂が１滴ずつ基板の標的部分に分注されるいわゆる「ドロップオンデマンド」プロセスである。液体分注は、一定量の液体が基板の特定の標的部分に蒸着するように制御される。液体は、様々なパターンで分注され、液体量の慎重な制御とパターンの配置との組合せを用いて、パターン形成を標的領域に限定することができる。
[0044] 上述のようにオンデマンドで樹脂を分注することは、些細なことではない。液滴のサイズおよび間隔は、十分な樹脂がテンプレート特徴を確実に埋めるようにし、同時に、付近の液滴が流体に触れるとたちまち樹脂はどこへも流れなくなるため過剰な樹脂が転がって望ましくない厚さまたは不均一な残留層を作るのを最小限に抑えるように、慎重に制御される。
[0045] 本明細書では、ＵＶ硬化性液体を基板上に蒸着することについて述べているが、液体は、さらに、テンプレート上に蒸着することも可能であり、一般的に同じ技術および考慮事項が適用される。
[0046] 図３は、テンプレート、インプリント可能材料（硬化性単量体、熱硬化性樹脂、熱可塑性プラスチックなど）、および基板の相対的寸法を例示している。基板の幅Ｄと硬化性樹脂層の厚さｔとの比は、１０６のオーダーである。テンプレートから突き出ている特徴が基板を損傷するのを避けるために、寸法ｔは、テンプレート上の突き出ている特徴の深さよりも大きくなければならないことは理解される。
[0047] 型押しの後残される残留層は、下の基板を保護する際に有用であるが、本明細書で説明されているように、特に高解像度および／または最小ＣＤ（限界寸法）変動が望ましい場合に問題発生源にもなりうる。第１のブレイクスルーエッチ（breakthrough etch）は等方的（非選択的）であり、そのため、ある程度、インプリントされた特徴とともに残留層を腐食させる。これは、残留層が過度に厚く、および／または不均一である場合に悪化する可能性がある。この問題は、例えば、下にある基板内に最終的に形成される線の太さの変動（つまり、限界寸法の変動）を引き起こす可能性がある。第２の異方性エッチにおける転写層内にエッチングされる線の太さの一様性は、樹脂に残される特徴の形状のアスペクト比および完全性に依存する。残留樹脂層が不均一である場合、非選択的な第１のエッチは、頂部が「丸形」であるこれらの特徴の一部を残すので、第２の、およびその後のエッチングプロセスにおける線太さの適切な一様性が確実となるように十分によく定められない原理上、上の問題は、残留層をできる限り薄くするようにすることで小さくすることができるが、これは、ひどく大きな圧力（場合によっては基板変形を大きくする）を加え、比較的長い時間インプリントする必要がある場合がある（場合によっては、生産効率を下げる）。
[0048] テンプレートは、インプリントリソグラフィシステムの重要なコンポーネントである。本明細書で指摘されているように、テンプレート表面上の特徴の解像度は、基板上にプリントされた特徴の達成可能な解像度に対する制限因子である。熱およびＵＶリソグラフィに使用されるテンプレートは、一般に２工程プロセスで形成される。最初に、例えば、電子線書き込み（例えば、電子線パターン発生器とともに）を使用して所望のパターンを書き込み、レジスト内に高解像度のパターンを与える。次いで、レジストパターンは、クロムの薄い層内に転写され、そこで、パターンをテンプレートのベース材料内に転写するための最終的な異方性エッチング工程用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、極端ＵＶリソグラフィ、エピタキシャル成長、薄膜蒸着、化学エッチング、プラズマエッチング、イオンエッチング、またはイオンミリングなどの他の技術を使用することが可能である。一般に、非常に高い解像度が可能な技術が使用されるのは、テンプレートが実際に転写パターンの解像度がテンプレート上のパターンの解像度により制限される１ｘマスクであるためである。
[0049] テンプレートの放出特性も、考慮対象とすることができる。例えば、テンプレートを表面処理材料で処理し、低表面エネルギーを持つテンプレート上に薄い放出層を形成することができる（薄い放出層も、基板上に蒸着することができる）。
[0050] インプリントリソグラフィの開発の際の他の考慮事項は、テンプレートの機械的耐久性である。テンプレートは、レジストの型押し時に大きな力に曝される可能性があり、熱リソグラフィの場合、圧力および温度の上下限に曝されうる。これにより、テンプレートの磨耗が生じ、基板上にインプリントされたパターンの形状に悪影響を及ぼすことがある。
[0051] 熱インプリントリソグラフィでは、２つの間の熱膨張差を小さくするためにパターン形成される基板に対し同じまたは類似の材料のテンプレートを使用すると都合がよい場合がある。ＵＶインプリントリソグラフィでは、テンプレートは、活性化放射線に対し少なくとも部分的に透過的であり、したがって、石英テンプレートが使用される。
[0052] 本文ではＩＣの製造にインプリントリソグラフィを使用することを具体的に言及する場合があるが、説明されているインプリント装置および方法には、集積光学系、磁区（magnetic domain）メモリの誘導および検出パターン、ハードディスク磁気媒体、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッドなどの製造など、他の応用例のあることは理解されるであろう。
[0053] 本明細書の説明では、インプリントリソグラフィを使用し、レジストとして効果的に働くインプリント可能樹脂を介してテンプレートパターンを基板に転写することについて特に言及しているが、状況によっては、インプリント可能材料は、それ自体、機能材料であってよく、例えば、とりわけ、導電性、熱伝導性、光学的線形性、または非線形応答などの機能性を持つ材料であってよい。例えば、機能材料は、導電層、半導電層、誘電体層、または他の望ましい機械的、電気的、または光学的特性を有する層を形成することができる。いくつかの有機物質は、さらに、適切な機能材料であってもよい。このような用途は、本発明の実施形態の範囲内にありうる。
[0054] 図４Ａは、テンプレートホルダ４１内に保持されているインプリント用テンプレート４０、および基板テーブル４３上に保持されている基板４２を備えるインプリントリソグラフィ装置の概略を示している。従来のインプリントリソグラフィ装置とは対照的に、インプリント用テンプレート４０は、基板テーブル４３と基板４３の下に配置される。基板４２は、基板テーブルの表面のところにもたらされる真空状態により基板テーブル４３にしっかり固定される。インクジェットノズル４４は、インプリント用テンプレート４０上にインプリント可能媒体４５の液滴を供給するように配列される（複数のインクジェットノズルを使用することができる）。これは、従来のインプリントリソグラフィ装置とは対照的であり、インプリント可能媒体は基板上に供給され、インプリント用テンプレート上には供給されない。
[0055] インプリント用テンプレート４０の表面全体、または少なくとも基板４２内にインプリントされるパターンを備えるその領域は、インプリント可能媒体４５の液滴で覆われる。図４Ａは、液滴４５が互いに接触していることを示しているが、それらの液滴は、そうではなく、互いに分離されるようにもできる。
[0056] 基板４２の材料特性と比較した場合に、インプリントテンプレート４０の材料特性のため、インプリント可能媒体４５の蒸発量は、インプリント可能媒体４５が基板４２上に供給された場合と比べて小さいと思われる。材料特性は、以下で詳しく説明される。
[0057] 図４Ｂを参照すると、インプリント用テンプレート４０は、インプリント用テンプレートが基板４２と接触し、押し付けられるまで上方に移動される（および／または下方に移動される）。これにより、インプリント可能媒体４５は、インプリント用テンプレート４０上にパターンを形成する凹み内に流れ込む。インプリント用テンプレート４０は、インプリント用テンプレートの実質的にすべての凹みがインプリント可能媒体４５により埋められるまでこの位置に保持される。これに続いて、図４Ｃに概略が示されているように、化学線（例えば、ＵＶ放射線または可視光線）がインプリント可能媒体４５に当てられる。化学線は、インプリント用テンプレート４０を通過するが、このテンプレートは、その波長または使用される波長で透過的であり、インプリント可能媒体４５により吸収される。インプリント可能媒体は、化学線により硬化されるが、これは、インプリント用テンプレート４０が取り外された後、インプリント可能媒体４５はインプリント用テンプレート４０によりインプリントされたパターンを保持する効果を持つ。基板は、その後、従来の方法で化学的に処理することができる。
[0058] 上述のように、インプリント可能媒体４５がインプリント用テンプレート４０から蒸発する量は、インプリント可能媒体が基板４２上に供給された場合に発生しているであろう蒸発量よりも少ないと思われる。これは、インプリント用テンプレート４０の材料特性によるものである。
[0059] 図５Ａは、濡れ面を持つ基板４６上に配置された１滴のインプリント可能媒体４５ａの概略を示している。図４に概略が示されている基板とは異なり、図５Ａに概略が示されている基板４６は従来の向きを持つ。図５Ｂは、非濡れ面５１上に配置された１滴のインプリント可能媒体４５ｂの概略を示している。
[0060] 一般に、液体と固体表面との間の相互作用は、それぞれの極性に依存する。液体および固体表面が同じ極性を持つ場合、固体表面は、濡れ表面である。例えば、水などの極性液体は、極性ガラス基板を濡らす。インプリント可能媒体および表面が同じ極性を持つ（表面が濡れている）場合、例えば、表面が基板４６である場合、インプリント可能媒体は、表面上に容易に拡散し、１滴のインプリント可能媒体４５ａは図５Ａに概略が示されている形態をとる。表面が非濡れ表面の場合、例えば、液体および固体表面が反対極性を持つ場合、インプリント可能媒体と基板との間の接触面積は小さくなる。その場合には、１滴のインプリント可能媒体４５ｂは、図５Ｂに概略が示されている形態をとる。表面と液滴との間で定められた角度（図５Ａおよび５Ｂにおいてθとして示されている）が９０度を超える場合、表面は濡れていると通常は定義される。図５Ｂに概略が示されているように、この角度が９０度よりも小さい場合、表面は、一般に、非濡れ表面であると呼ばれる。
[0061] インプリント用テンプレート４０は、わずかに濡れている。これは、図５Ｃに例示されており、そこでは、１滴のインプリント可能媒体４５ｃは９０度をわずかに超えるインプリント用テンプレート表面４０との角度の範囲を定める。基板４２の表面は、図５Ａおよび５Ｃと比較するとわかるように、インプリント用テンプレート４０に比べて著しく濡れている（つまり、角度θは、９０度よりも著しく大きい）。このような理由から、インプリント用テンプレート４０上に供給されるインプリント可能媒体４５ｃの液滴のインプリント用テンプレートとの接触面積は、液滴が基板４６上に供給された場合と比べて小さい。インプリント可能媒体４５ｃの液滴は、同じ体積を持つので、接触面積が小さいほど、液滴の高さは増大する。液滴４５ｃは、さらに、著しく小さい表面積を持つ、つまり、液滴４５ｃのドーム面積は、基板上に供給される液滴４５ａのドーム面積と比べて小さい。
[0062] 蒸発は、インプリント可能媒体４５の液滴の表面から生じる。インプリント用テンプレート４０上のインプリント可能媒体４５ｃの液滴の表面積は、基板４６上のインプリント可能媒体４５ａの液滴の表面積よりも小さいが、これは、インプリント用テンプレート４０の表面が基板４６よりも濡れが少ないという事実によるものである。これは、インプリント可能媒体４５の蒸発量が少ないことを意味する。
[0063] インプリント可能媒体４５の蒸発量に対する１つの要因は、基板４６の表面からインプリント可能媒体の液滴への熱伝達である場合がある。熱伝達の効果は、インプリント可能媒体４５の液滴がインプリント用テンプレート４０上に供給されるときに低減されるが、それは、液滴の高さが高く、表面との接触面積が小さく、それにより、熱伝達量が減少するからである。これが、インプリント可能媒体の蒸発量を減らすのを助ける。
[0064] インプリント可能媒体４５の液滴のエッジで生じる蒸発の量は、一般に、液滴の残りに対するものよりも大きくなる。インプリント用テンプレート４０上に供給されるインプリント可能媒体４５の液滴の接触面積は、基板４６上に供給される液滴と比べて小さいため、液滴のエッジの長さはそれに応じて短くなり、液滴のエッジからの蒸発量は、減少する。
[0065] 本発明の実施形態の他の利点は、１滴のインプリント可能媒体４５の所定の体積について、液滴間の臨界距離が減少するという点である。この臨界距離は、２滴のインプリント可能媒体４５が互いに接触し、融合して単一の液滴を形成することのないようにするために必要な距離である。臨界距離は狭められるため、これにより、インプリントに先立って供給できるインプリント可能媒体４５の液滴のパターンにさらに柔軟性を持たせることができる。
[0066] すでに述べたように、インプリント用テンプレート４０は、一体となってインプリント可能媒体４５内にインプリントされるパターンを形成する凹みを備えている。パターンは、一般に、ナノメートルまたは数十ナノメートルの解像度を持つ構造を含む。この構造は、インプリント可能媒体４５のそれぞれの液滴とインプリント用テンプレート４０との間に定められる角度を小さくする効果を持つ、つまり、インプリント用テンプレートの濡れを小さくする。この効果は、ときには、蓮の葉効果と呼ばれることもあり、蓮の葉に見られ、それらの葉が持つ小さな毛が葉の濡れるのを妨げ、また水滴が葉の上を転がって汚れを拾い、転がっていく間に葉をきれいにする。
[0067] インプリント用テンプレート４０が基板４２に押し付けられたときに、インプリント用テンプレートの濡れが少ないという特性は、インプリント可能媒体４５が全面的にテンプレート上を流れ、インプリント用テンプレートの凹みを埋めることを妨げる。テンプレートの材料は、十分に濡れており、インプリント可能媒体４５をインプリント用テンプレート内の凹みすべてに流れ込むようにできる。従来の材料（例えば、石英）から作られているインプリント用テンプレートを、従来の材料（例えば、シリコン）から作られている基板とともに使用することができる。インプリント用テンプレート４０は、基板４２の下に配置され、このため、重力が働いて、インプリント用テンプレートの上面に供給されるインプリント可能媒体４５の液滴を保持する。インプリント用テンプレート４０が基板４２の上に配置され、表を下にした場合、重力は、インプリント可能媒体４５の液滴をインプリント用テンプレートから落下させる傾向がある。
[0068] 本明細書でさらに述べているように、基板４２は、平坦化および転写層（図４および５に例示されていない）を備えることができる。平坦化および転写層は、インプリント用テンプレート４０の表面に実質的に平行な表面をもたらす働きをする。平坦化層は、特徴のエッチング時にインプリントされた特徴のアスペクト比を改善する。
[0069] インプリント用テンプレート４０は、図４および５には水平であるとして概略が示されているが、インプリント用テンプレートは、水平に対してわずかな角度をなすことができるが、ただし、この角度は、インプリント可能媒体４５の液滴がインプリント用テンプレートの表面上を移動するほど大きくはないことを条件とする。
[0070] 本発明の一実施形態では、ＵＶ放射線の代わりに、シアノアクリレートを使用してインプリント可能媒体を硬化させることができる。図６ａを参照すると、基板１００は、平坦化および転写層１０１を備える。低粘性のシアノアクリレート１０２は、液滴配列として基板１００上にインクプリントされる。これは、水と接触するとシアノアクリレートが重合するため乾燥雰囲気中で実行される。シアノアクリレート１０２のインクプリントは、高速であり、典型的には、基板全体１００上にシアノアクリレートを供給するために数秒を要する。図６ｂに概略が示されているように、基板全体１００にシアノアクリレート１０２を供給した後、インプリント可能媒体１０４の層をすでに供給されているインプリント用テンプレート１０３は、基板１００と揃えられ、基板上に押し付けられる。これにより、シアノアクリレート１０２の重合が生じる、つまりインプリント可能媒体が硬化する。インプリント可能媒体１０４の重合または硬化が完了した後、インプリント用テンプレート１０３は、図６ｃに概略が示されているように、基板から取り外される。硬化されたインプリント可能媒体１０４は、基板１００上に残り、インプリント用テンプレート１０３の下側のパターンに対応するパターンを含む。
[0071] インプリント可能媒体１０４は、例えば、シリコンリッチ重合体であってよい。この種の重合体は、濡れているため有利であり、したがって、凹み１５０内に容易に入り込み、インプリント用テンプレート１０３上に供給されるパターンを形成する。これにより、インプリント工程自体、つまり、インプリント用テンプレート１０３を基板１００上に押し付ける作業を、すばやく完了させることができる。インプリント工程の圧力は、過度の遅れを生じることなくインプリント工程を実行できるように選択することが可能である。
[0072] 本発明のこの実施形態の利点は、インプリント可能媒体１０４を硬化させるためにＵＶ放射線（または他の化学線）を必要としないという点である。これは、ＵＶ放射線に透過的な材料からインプリント用テンプレート１０３を加工する必要がないことを意味する。好適な安価な材料を使用して、インプリント用テンプレート、例えば、ニッケルまたは他の金属を加工することができる。
[0073] シアノアクリレート１０２は、シリコンを含有せず、したがって、エッチングバリアを形成しないことに留意されたい。その代わりに、シアノアクリレート１０２は、基板１００上に供給される平坦化層１０１の拡張とみなすことができる。つまり、インプリント可能媒体１０４でインプリントされたパターンの特徴が適切に定義されることを確実にするために必要なエッチングの量は、シアノアクリレートに影響されない。
[0074] 本発明のこの実施形態に使用することができるシアノアクリレートの実施例は、シアノアクリル酸メチル、シアノアクリル酸エチル、またはシアノアクリル酸アルコキシエチルを含む。シアノアクリレートは、ときには、強力接着剤とも呼ばれる。シアノアクリル酸エチルの構造式は、以下の実施例について示される。
[0075] シアノアクリレートは、通常、粘性が低く（典型的には、１〜１０ｃｐｓ）、２つの部分を数秒（典型的には、３〜２０秒）以内に接着することができる。
[0076] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図７に概略が示されている。図７ａを参照すると、基板１５０は、単量体１５１の層でスピンコートされている。インプリント用テンプレート１５２は、重合体および溶媒１５３の層を備える。シリコンを含む、重合体は、溶媒中に溶解される。重合体および溶媒１５３は、インプリント用テンプレート１５２上にスピンコートすることができる。以下でさらに詳しく説明される一配置では、インプリント用テンプレート１５２は、例えば、重合体および溶媒１５３をインプリント用テンプレートセットとインプリント用テンプレートセットホルダ上にスピンコートできるように、インプリントセットホルダとともに用意される一組のインプリント用テンプレートのうちの１つとすることができる。
[0077] インプリント用テンプレート１５２は、パターン形成された一番上の表面１５２ａを備える。パターン形成された一番上の表面１５２ａは、例えば、フッ素化アルキルトリクロロシランまたはフッ素化アルキルアルコキシシランの自己組織化層を含む放出層で覆われている。
[0078] 図７ｂを参照すると、スピンコーティング中に溶媒は重合体と溶媒１５３の層からたちまち蒸発し、固体重合体１５３ａの層が形成される。蒸発は、例えば、１０秒程度要する。
[0079] 図７ｃを参照すると、基板１５０は、単量体１５１の層が重合体１５３ａの層と接触するように、反転されインプリント用テンプレート１５２の上に配置される。
[0080] 図７ｄを参照すると、紫外線１５４がインプリント用テンプレート１５２に通され、それにより、重合体層１５３ａおよび単量体１５１の層上に入射する。インプリント用テンプレート１５２は、例えば、紫外線に対し透過的な石英から作ることができる。重合体の層１５３ａも、紫外線に対し透過的である（または、少なくとも部分的には透過的である）。これにより、実質的な量の紫外線が単量体層１５１上に確実に入射する。単量体層１５１は、紫外線により重合され、それにより、基板１５０および重合体層１５３ａに接着する接着剤として働く。重合体層１５３ａは、それにより基板１５０に固定される。
[0081] 基板１５０は、上方に移動され（および／またはインプリント用テンプレート１５２は下げられ）、基板１５０およびインプリント用テンプレート１５２は、分離される（これは、図７に示されていない）。重合体層１５３ａは、基板に固定されているが、インプリント用テンプレート１５２から外される。重合体層１５３ａは、インプリント用テンプレート１５２のパターン形成された一番上の表面１５２ａと対応するパターンを保持する。重合体層１５３ａがインプリント用テンプレート１５２から解放されるが、これは、インプリント用テンプレート１５２上に備えられる放出層により促進される。
[0082] 上の説明では単量体１５１の層のことを述べているが、単量体と重合体のブレンドを代わりに使用することもできることは理解されるであろう。
[0083] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図８に概略が示されている。図８ａを参照すると、インプリント用テンプレート２００は、液体またはゲル状のシリコンリッチ単量体およびシリコンリッチ重合体２０１の混合物を供給される。重合体／単量体混合物２０１は、スピンコーティングを介してインプリント用テンプレート２００に塗布することができる。以下で詳しく説明されるが、インプリント用テンプレート２００は、インプリント用テンプレートセットホルダとともに、配列として配置されている１セットのインプリント用テンプレートのうちの１つとすることができる。その場合、重合体／単量体混合物のスピンコーティングは、インプリント用テンプレートの配列上に施すことができる。
[0084] 重合体／単量体混合物２０１の粘性は、十分に高く、スピンコーティング中にバラバラなることが回避される。重合体／単量体混合物の粘性は、単量体の蒸発によりスピンコーティング中に増加する。
[0085] 重合体／単量体混合物２０１は、インプリント用テンプレート２００の一番上の表面から上に出る混合物の量が薄くなるように配置される。この量の部分は、残留層２０２と呼ばれる。薄い、実質的に均質な残留層２０２が望ましいのは、インプリントプロセスの完了後、実行するエッチングの量を減らせるからである。
[0086] 図８ｂを参照すると、基板２０３は、平坦化層２０４を備える。基板２０３は、反転され、重合体／単量体混合物２０２と接触させられる。基板２０３に関するインプリント用テンプレート２００のアライメントは、インプリント用テンプレート２００が基板に関して所望の配置になるようにするために実行することができる。このアライメントは、例えば、従来のアライメント光学系を使用して実行することができる。アライメントは、平坦化層２０４と重合体／単量体混合物２０１との間に接触が生じた後に実行できるか、またはそれとは別に接触前に実行する。
[0087] 基板２０３およびインプリント用テンプレート２００は、加圧されてくっつき、これにより、確実に、平坦化層２０４と重合体／単量体混合物２０１との間の接触が十分なものとなる。この後、図８ｃに概略が示されているように、紫外線がインプリント用テンプレート２００に通され、重合体／単量体混合物２０１内に入る。これにより、重合体／単量体混合物２０１は硬化し、固形に変わる。次いで、基板２０３は、図８ｄに概略が示されているように、インプリント用テンプレート２００から分離される。こうして硬化された重合体／単量体混合物は、固体２０１ａであり、インプリント用テンプレート２００上に設けられたパターンに対応するパターンを保持し、平坦化層２０４に接着する。
[0088] 従来使用されていた単量体の代わりに、重合体／単量体混合物を硬化させるために必要な紫外線の量は、著しく減らすことができる。これは、インプリントプロセスは、さらに速く完了させることができ、それにより、インプリントプロセスの効率が向上する。
[0089] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図９に概略が示されている。図９ａに概略が示されているように、インプリント用テンプレート２５０は、シリコンリッチ重合体および溶媒混合物２５１の層を備える。蒸発により、重合体層２５２がテンプレート２５０上に形成され、重合体層は実質的に固体になる。図９ｂに概略が示されているように、基板２５３に、ＵＶ硬化性単量体２５４の液滴の配列が与えられる。
[0090] 図９ｄを参照すると、インプリント用テンプレート２５０は、反転され、基板２５３の方へ移動され（および／または基板２５３は、インプリント用テンプレート２５０の方へ移動され）、それにより、重合体層２５２は単量体２５４の液滴と接触する。接触の後の状況は、図９ｅに拡大して概略が示されており、そこでは、単量体２５４と基板２５３との間の接触角度が小さく、また同様に、単量体２５４と重合体層２５２との間の接触角度も小さい（接触角度は単量体とそれが接触する表面との間になす角度である）ことがわかる。この小さな角度であることは、単量体２５４をすばやく流せるため好都合である。
[0091] 従来のインプリントリソグラフィでは、インプリント時の基板とインプリント用テンプレートとの間の隔たりは、通常、１５０ナノメートル未満でなければならない。液体単量体２５４および重合体層２５２を使用することで、基板とインプリント用テンプレートとの間の有効距離を、１５０ナノメートルより大きくすることができる。これは、単量体２５４がシリコンを含有せず、したがって、エッチングバリアを形成しないためである。その代わりに、単量体２５４は、基板２５３上に供給される平坦化層２５５の拡張とみなすことができる。
[0092] インプリント可能媒体がインプリント用テンプレート上に完全に拡散するのに要する時間は、インプリント用テンプレート２５０と基板２５３との間のインプリント可能媒体の層の最終的な厚さの平方に反比例する。したがって、流体の層の厚さ（つまり、この場合、単量体２５４）を１５０ナノメートルの従来の厚さから３００ナノメートルに増やすと、流体が拡散するのに要する時間は４倍短縮される。
[0093] 図９に例示されている本発明の実施形態の追加または他の利点は、インプリント用テンプレートの凹みがすでに重合体２５２により埋められているため、単量体２５４の拡散が、重合体２５２が存在しない場合に比べて速い点である。これは、単量体２５４が、２つの平坦な平面の間に拡散することを意味している（これは、平坦な平面と、凹みのパターンが付けられた平面との間の拡散よりも容易である）。
[0094] 図９ｆを参照すると、単量体２５４が重合体層２５２と基板２５３との間に完全に拡散した後、ＵＶ放射線がインプリント用テンプレート２５０に通される。ＵＶ放射線は、単量体を硬化させ、それにより、重合体２５２の層を基板２５３に接着させる。次いで、インプリント用テンプレート２５０が盛り上がり（および／または基板２５３が下がり）、パターン形成された重合体層２５２を残し、単量体２５４により基板２５３に接着される（平坦化層２５５を介して）。
[0095] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図１０に例示されている。図１０ａに概略が示されているように、インプリント用テンプレート２７０は、低粘度のシリコン含有単量体の層を備える。場合によっては、層は、シリコン含有単量体およびこれもまたシリコン含有でもよい重合体のブレンドを含むことができる。参照しやすくするために、この層は、これ以降、単量体層２７１と呼ぶ。単量体層の粘度は、十分に低く、インプリント用テンプレート２７０上に含まれるすべてのパターン特徴は、単量体により埋められる。
[0096] 基板２７２は、平坦化層２７３を備える。平坦化層２７３は、単量体または単量体と重合体（いずれもシリコンを含まない）のブレンドを含み、低粘性流体である。平坦化層２７３は、十分に厚く、基板２７２の表面全体を覆う、つまり、基板が平坦化層から突き出る箇所はない。
[0097] インプリント用テンプレート２７０は、反転され、基板２７２の上に配置される。次いで、インプリント用テンプレートは、下方に移動され（および／または基板が上方に移動され）、単量体層２７１は、図１０ｂに概略が示されているように、平坦化層２７３と接触する。単量体層２７１と平坦化層２７３は両方とも、接触が生じるときには流体である。図１０ｃに概略が示されているように、ＵＶ放射線２７４を使用して、単量体層および平坦化層を照射し、両方の層を重合し固体にする。次いで、インプリント用テンプレート２７０は上方に移動され（および／または基板２７２は下方に移動され）、それによりインプリント用テンプレート２７０および基板２７２は分離される。インプリント用テンプレート２７０上に供給される放出層は、現在重合されている層２７１からインプリント用テンプレートがきちんと外れるようにするのを補助する（これは、以前には単量体層２７１であった）。
[0098] 平坦化層２７３は、平坦化層と単量体層２７１との間で接触が行われるときに流体であるため、インプリント時に基板２７２またはインプリント用テンプレート２７０を損傷する危険性は低減される。これにより、単量体層２７１の厚さが減り、特にいわゆる残留層の厚さが減る（これは、インプリント用テンプレート２７０のパターン形成面の上に出る単量体層の厚さである）。
[0099] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図１１に例示されている。図１１ａを参照すると、例えば、５２枚のインプリント用テンプレート３００の配列が、従来の３００ｍｍシリコンウェハの有用な領域におおよそ対応する構成で配置されている。インプリント用テンプレートはそれぞれ、チャネル３０１により分離される。
[00100] テンプレートセットホルダ３０２は、図１１ｂに概略が示されている。テンプレートセットホルダ３０２は、円形であり（ただし、他の形状をとることもできる）、従来の３００ｍｍ基板の外周とほぼ対応する外周を持つ。テンプレートセットホルダ３０２は、５２個の開口部３０３を備え、それぞれ、インプリント用テンプレート３００を受け入れられる寸法になっている。
[00101] 図１１ｃは、インプリント用テンプレート３００を備えるテンプレートセットホルダ３０２の概略断面図である。テンプレートセットホルダ３０２内に用意されている開口部３０３は、インプリント用テンプレート３００がその中に保持されたときに、インプリント用テンプレート３００の一番上の表面がテンプレートセットホルダ３０２の一番上の表面と同一平面になるように配列される深さを持つ（「テンプレートセットホルダの一番上の表面」という用語は、使用時に基板の上または下に配置されるテンプレートセットホルダの部分を指すことが意図されており、インプリント用テンプレートホルダの周辺部を含むことは意図されていない。
[00102] インプリント用テンプレート３００およびテンプレートセットホルダ３０２を図４に概略が示されているように備えることにより、インプリント可能媒体（または他の好適な媒体）を複数のテンプレートの上にスピンコーティングする操作は、テンプレートセットホルダ３０２を回転させて容易に行える。インプリント用テンプレート３００の一番上の表面およびテンプレートセットホルダ３０２の表面が同一平面上にあるという事実から、インプリント可能媒体をテンプレートセットホルダおよびインプリント用テンプレート上に容易に移動させることができる。
[00103] 本発明の上記の実施形態は、従来の口径３００ｍｍのウェハに関して説明されているが、本発明の実施形態は、他の好適な基板に施すことができることは理解されるであろう。例えば、テンプレートセットホルダ３０２は、従来の口径２００ｍｍのウェハと対応するように寸法を決めることができる。任意の数のインプリント用テンプレートおよび対応する開口部を使用できることも理解されるであろう。これは、例えば、テンプレートのサイズおよび形状、および基板のサイズおよび形状に応じて変化しうる。
[00104] 本発明の実施形態に対応するテンプレートセットホルダおよびインプリント用テンプレートを使用できる様々な配置について以下で説明する。
[00105] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図１２に概略が示されている。複数のインプリント用テンプレート４００は、テンプレートセットホルダ４０１内に保持される。図１２ａには、３つのみのインプリント用テンプレートの概略が示されているが、これは、例示しやすくするためであり、十分なインプリント用テンプレートを用意し、基板全体（例えば、シリコンウェハ）を覆うようにすることができることは理解されるであろう。インプリント用テンプレート４００およびテンプレートセットホルダ４０１は、シリコンリッチ単量体４０２の液層で覆われる。これは、スピンコーティングを使用して行うことができる。
[00106] 基板４０３は、平坦化層４０４を備える。次いで、基板は、反転され、インプリント用テンプレート４００とテンプレートセットホルダ４０１の上に配置される。次いで、基板４０３は下方に移動され（および／または、インプリント用テンプレート４００は上方に移動され）、そこで、平坦化層４０４がインプリント用テンプレート４００およびテンプレートセットホルダ４０１上に供給されるシリコンリッチ単量体４０２の層上に押し付けられる。平坦化層４０４がシリコンリッチ単量体４０２と接触するときにガスポケットまたは気泡が含まれないよう注意する。
[00107] 基板４０３とインプリント用テンプレート４００とのアライメントは、平坦化層４０４とシリコンリッチ単量体４０２との間で接触が生じた後に行われる。アライメントは、例えば、光学的アライメント装置を使用して基板４０３上に設けられているアライメントマーク（図には示されていない）を確認することで行うことができる。テンプレートセットホルダ４０１は、変形可能材料から形成することができ、それにより、所定のインプリント用テンプレート４００の位置をその隣接要素に関して、テンプレートセットホルダ４０１から取り外すことなく調整することができる。インプリント用テンプレート４００と基板４０３とのアライメントが行われた後、基板４０３は、下方に押されてインプリント用テンプレート４００に載り（および／またはその逆にも行われ）、液体シリコンリッチ単量体４０２が平坦化層４０４に接着する。
[00108] 十分に時間をとってシリコンリッチ単量体４０２を平坦化層４０４に接着させた後、ＵＶ放射線を使用して、シリコンリッチ単量体４０２を硬化させる。インプリント用テンプレート４００が、ＵＶ放射線に透過的な材料から形成されるが、テンプレートセットホルダ４０１は、紫外線に対しては不透明な材料から形成される。これは、ＵＶ放射線がインプリント用テンプレート４００しか通らず、その結果、インプリント用テンプレート４００の上に配置されているシリコンリッチ単量体４０２のみが紫外線の照射を受け、硬化することを意味する。シリコンリッチ単量体４０２は、紫外線により重合され、それにより、エッチング試薬に耐久性のある固体が形成される。
[00109] テンプレートセットホルダ４０１の上に配置されているシリコンリッチ単量体４０２は、単量体の形で残る、つまり、重合されない。
[00110] インプリント用テンプレート４００を形成するために使用することができる好適な材料としては、石英またはプラスチックがある。テンプレートセットホルダ４０１を形成するために使用することができる好適な材料としては、プラスチックコーティング鋼鉄または強ＵＶ吸収剤を含むプラスチックがある。変形可能なテンプレートセットホルダ４０１が望ましい場合には、強ＵＶ吸収剤でコーティングされたプラスチックまたは他の好適な変形可能材料を使用することができる。
[00111] 重合されていないシリコンリッチ単量体４０２の領域は、蒸発により取り除かれ、インプリント用テンプレート４００は、図１２ｄに概略が示されているように、適所に残る。これは、インプリント用テンプレート４００および基板４０３が配置される環境に低圧を加えることにより行われる。この低圧により、重合していない単量体の蒸発が速く進むが、重合されたシリコンリッチ単量体４０２は影響を受けない。蒸発の結果、チャネル４０６がインプリント用テンプレート４００の間にできる。このチャネルは、インプリント用テンプレート４００のそれぞれの間を通るグリッドを形成する。
[00112] 蒸発した単量体のガスは、シリコンリッチ単量体を含む。このガスは、回収して、処分することができる。
[00113] 図１２ｅを参照すると、蒸発が完了した後、インプリント用テンプレート４００は、下方に移動され、基板４０３から離れる（および／またはその逆に移動する）。次いで、基板４０３は、その後の化学処理、例えば、エッチングを行えるように取り除かれる。次いで、インプリント用テンプレート４００およびテンプレートセットホルダ４０１は、シリコンリッチ単量体の新しい層を与えられ、図１２ａから１２ｅに概略が示されているプロセスが繰り返される。
[00114] 基板４０３からのインプリント用テンプレート４００の取り外しは、個々に行うことができる、つまり、それぞれのインプリント用テンプレート４００は、基板から別々に取り外される。これは、インプリント用テンプレート４００の間の単量体が蒸発し、またテンプレートセットホルダ４０１が変形可能であることから、隣接要素に悪影響を及ぼすことなく（例えば、望ましくない移動を引き起こすことなく）所定のインプリント用テンプレート４００が基板から離れるため可能である。他の配置では、インプリント用テンプレート４００はすべて、単一操作により基板４０３から取り外すことができる。さらに他の配置では、インプリント用テンプレート４００の特定のサブセット、例えば行を、別々の操作で基板４０３から取り外すことができる。インプリント用テンプレート４００からシリコンリッチ単量体４０２を取り除く利点は、基板４０３からインプリント用テンプレート４００を取り除く（および／またはその逆を行う）ために必要な力が小さくなるという点である。それに加えて、インプリント用テンプレート４００および／または基板４０３上の特徴を損傷する危険性が低減される。
[00115] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図１３に概略が例示されている。図１３ａは、テンプレートセットホルダ４５１内に保持されている一組のインプリント用テンプレート４５０を示している。シリコンリッチ重合体４５２の層は、インプリント用テンプレート４５０およびテンプレートセットホルダ４５１からスピンコーティングされ、固体層を形成する。
[00116] 図１３ｂは、一組のパンチ４５４の概略を示しており、それぞれのパンチは、インプリント用テンプレート４５０よりもわずかに大きい内周を持つ。この一組のパンチ４５４は、下方に移動され（および／またはインプリント用テンプレート４００は、上方に移動され）、シリコンリッチ重合体４５２の層内に切り込む。パンチ４５４は、テンプレートセットホルダ４５１上に押し付けられるまでシリコンリッチ重合体４５２の層内を通る。これが完了した後、一組のパンチ４５４は、シリコンリッチ重合体４５２から分離される。パンチの作用は、所定のインプリント用テンプレート４５０上のシリコンリッチ重合体４５２の周を切断することであり、それにより、インプリント用テンプレート上にあるシリコンリッチ重合体は、それを囲むシリコンリッチ重合体から外される。
[00117] パンチ４５４の間に隔たりが設けられ、それにより、インプリント用テンプレート４５０ではなく、むしろ、テンプレートセットホルダ４５１上に供給されたシリコンリッチ重合体４５２を残すことができる。
[00118] この一組のパンチ４５４は、例えば、ナノメートルスケールの高い精度を持つ必要はない。必要なのは、インプリント用テンプレート４５０上に供給されるシリコンリッチ重合体４５２が一組のパンチ４５４により切断されず、インプリント用テンプレート４５０のエッジを超えて少量のシリコンリッチ重合体のみが残ることである。
[00119] 図１３ｃを参照すると、テンプレートセットホルダ４５１は、上方に移動され、インプリント用テンプレート４５０から離れる（またはその逆）。テンプレートセットホルダ４５１は、上面に供給されるシリコンリッチ重合体４５２のその部分を伴う。シリコンリッチ重合体４５２を取り除いて、後の基板用に再利用することができる。
[00120] 図１３ｃから、一組のパンチ４５４により得られる切断精度は、実質的な量のシリコンリッジ重合体４５２がインプリント用テンプレート４５０のエッジを超え、テンプレートセットホルダ４５１上に載ることのないように十分によい精度でなければならないことがわかる。これが、インプリント用テンプレート４５０の間の中心線にそって切断する簡略化された一組のパンチが使用されない理由である。このような実質的な量のシリコンリッチ重合体４５２がこのようにしてテンプレートセットホルダを超える場合、テンプレートセットホルダが上方に移動される（および／またはインプリント用テンプレート４５０が下方に移動される）場合に、テンプレート４５０自体の上に折り重なり、折り返され、それにより、その領域内にシリコンリッチ重合体４５２の二重層が形成される。これは、結果として、後述の工程においてシリコンリッチ重合体４５２と平坦化層の間の接触が悪くなるため回避すべきである。このため、シリコンリッチ重合体と平坦化層との間にガスポケットが含まれることになるか、および／または不均一なエッチングアリアが形成されるおそれがある。
[00121] 図１３ｄを参照すると、テンプレートセットホルダ４５１が取り除かれた後、インプリント用テンプレート４５０は反転される。平坦化層４５７を備える基板４５６は、インプリント用テンプレート４５０上に用意されたシリコンリッチ重合体層４５２と接触させられる。平坦化層４５７は、単量体溶液を含むか、または単量体／重合体混合物とすることができる。溶液または混合物が、基板４５６上にスピンコーティングされる。
[00122] インプリント用テンプレート４５０と基板４５６とのアライメントをすることができる。そのためには、アライメント装置を使用して、例えば、基板４５６上に用意されているアライメントマークの位置を調べ、インプリント用テンプレート４５０のうちの１つまたは複数の位置を調整する。（複数の）インプリント用テンプレート４５０の位置は、例えば、ステッパーモーターまたは他の位置制御装置により制御することができる。アライメントは、平坦化層４５７がシリコンリッチ重合体層４５２と接触する前に実行できる。それとは別に、またはそれに加えて、接触が生じた後すぐにアライメントを行うことができる。
[00123] 平坦化層４５７とシリコンリッチ重合体４５２との間の接触の後、基板４５６は、インプリント用テンプレート４５０の方へ上に押され（またはインプリント用テンプレート４５０が基板４５６の方へ下に押され）、これにより確実に、平坦化層とシリコンリッチ重合体との間の接触が適切に形成される。
[00124] 図１３ｅを参照すると、ＵＶ放射線が、インプリント用テンプレート４５０に当てられ、インプリント用テンプレートを通過して、シリコンリッチ重合体４５２および平坦化層４５７上に入射している。ＵＶ放射線により、平坦化層４５７が重合する。これにより、平坦化層４５７が固形化し、シリコンリッチ重合体４５２を平坦化層に結合する。インプリント用テンプレート４５０は、石英、プラスチック、またはＵＶ放射線に対し実質的に透過的な他の好適な材料から構成することができる。
[00125] 図１３ｆを参照すると、インプリント用テンプレート４５０が、上方に移動され、基板４５６から離れ（またはその逆）、インプリントされたパターンを備えるシリコンリッチ重合体４５２の領域を残す。インプリント用テンプレート４５０は、放出層（シリコンリッチ重合体を容易に分離できるようにする材料の層）を備えることができ、これにより、シリコンリッチ重合体４５２からインプリント用テンプレートを取り除きやすくなる。放出層は、シリコン重合体４５２の層内に設けられたパターンが、例えば、インプリント用テンプレート４５０が基板から取り外されるときに望ましくない接着により損傷することのないようにするために役立つ。
[00126] 本発明の他のまたは追加の実施形態は、図１４に概略が示されている。図１４ａを参照すると、一組のインプリント用テンプレート５００が、テンプレートセットホルダ５０１により保持されている。シリコンリッチ重合体５０２の層は、インプリント用テンプレート５００およびテンプレートセットホルダ５０１上にスピンコーティングされる。テンプレートセットホルダ５０１は、ＵＶ放射線に実質的に透過的な材料、例えば、石英または適当なプラスチックから加工される。同様に、インプリント用テンプレート５００は、ＵＶ放射線に実質的に透過的であり、例えば、石英または適当なプラスチックから加工できる。インプリント用テンプレート５００および／またはインプリント用テンプレート５００に隣接するテンプレートセットホルダ５０１の側壁は、ＵＶ放射線に対し不透明な材料の層を備え、ＵＶ放射線バリアとして働く。例えば、材料の層は、強ＵＶ放射線吸収重合体層を含むことができる。
[00127] 図１４ｂを参照すると、ＵＶ放射線（矢印５０４により示されているように）は、テンプレートセットホルダ５０１に通されるが、インプリント用テンプレート５００を通過しない。これは、例えば、ＵＶ放射線をテンプレートセットホルダに誘導する放射線誘導装置を備え、テンプレートセットホルダおよび／またはインプリント用テンプレートの側面がＵＶ放射線に対し不透明であることを確実にすることにより実現できる。放射線誘導装置は、例えば、光ファイバまたは好適な放射線誘導チャネルを備えることができる。
[00128] ＵＶ放射線は、テンプレートセットホルダ５０１上に配置されているシリコンリッチ単量体５０２の領域を重合する。これは、それらの領域内のシリコンリッチ単量体を黒く表示することにより概略が示されている。これは、固体であるシリコンリッチ重合体のグリッドを形成する（シリコンリッチ単量体５０２は流体またはゲル状である）。この重合の後、テンプレートセットホルダ５０１は、下方に移動され、インプリント用テンプレート５００から離され（および／またはインプリント用テンプレート５００は、上方に移動され、テンプレートセットホルダ５０１から離され）、テンプレートセットホルダとともに、そこに配置されているシリコンリッチ重合体の領域を取り除く。後に残されたものは、それぞれがシリコンリッチ単量体５０２の層を供給される一組のインプリント用テンプレート５００である。
[00129] 図１４ｄを参照すると、基板５０６は、平坦化層５０７でスピンコーティングされている。例えば、平坦化層は、重合体混合物を含むことができる。基板５０６は、平坦化層５０７を供給された後反転され、インプリント用テンプレート５００上に供給されたシリコンリッチ重合体層５０２と接触させられる。
[00130] 必要ならば、インプリント用テンプレート５００のそれぞれを基板５０６上の特定の位置と合わせることができる。これは、基板上に用意されているアライメントマークの位置を監視するように配列されたアライメント装置（光学的であってもよい）を使用することにより実現できる。インプリント用テンプレート５００の位置は、例えば、ステッパーモーターまたは他の適当な調整手段を使用して、アライメントマークの決定された配置に基づいて調整することができる。アライメントは、平坦化層５０７とシリコンリッチ単量体の層５０２との間に接触が生じる前実行できる。それとは別に、またはそれに加えて、接触が生じた後すぐにアライメントを行うことができる。
[00131] 平坦化層５０７とシリコンリッチ単量体５０２との間に接触が生じた後、基板５０６は、下方に押され（および／またはインプリント用テンプレート５００が上方に押され）、これにより確実に、平坦化層５０７とシリコンリッチ単量体層５０２との間の接触が適切に形成される。
[00132] 図１４ｅを参照すると、ＵＶ放射線が、インプリント用テンプレート５００に当てられる。紫外線は、インプリント用テンプレート５００内を通り、シリコンリッチ単量体５０２および平坦化層５０７上に入射する。紫外線は、シリコンリッチ単量体５０２を硬化させる働きをし、重合してシリコンリッジ重合体５０２ａを形成する。
[00133] ＵＶ放射線により照射された後、基板５０６は、上方に移動され、インプリント用テンプレート５００から離れる（またはその逆）。シリコンリッチ重合体５０２ａは、平坦化層５０７に接着し、インプリント用テンプレート５００から転写されたパターンを帯びる。インプリント用テンプレート５００は、シリコンリッチ重合体５０２ａからインプリント用テンプレート５００を容易に離せるようにする放出層を備えることができる。
[00134] これまで本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明は説明した以外の方法でも実施することができることは理解されるであろう、この説明は、本発明を制限することを意図していない。
[00135] 基板１００は、基板ホルダ内に保持することができ、同様に、インプリント用テンプレート１０３は、テンプレートホルダ内に保持することができる。
[00136] 放出層を使用することについては、本発明の上記の実施形態のいくつかに関してしか説明されていない。しかし、放出層は、本発明の他の実施形態でも応用できることは理解されるであろう。
[00137] 基板に関するテンプレートのアライメントについては、本発明の上記の実施形態のいくつかに関してしか説明されていない。しかし、そのようなアライメントは、本発明の他の実施形態でも使用できることは理解されるであろう。
[00138] 本発明の実施形態の上記説明の様々な場所において、基板をインプリント用テンプレートの方へ移動可能であり、インプリント用テンプレートから離すことができ、またはインプリント用テンプレートを基板の方へ移動可能であり、基板から離すことができるということが参照されている。これらの代替えのいずれかまたは両方を、適切であれば、本発明のいくつかの実施形態に使用できることは理解されるであろう。さらに、基板とインプリント用テンプレートの両方が移動可能であってもよい。
[00139] 当業者であれば、ＵＶ放射線は、本発明の上記の実施形態における化学線の一実施例として与えられ、また電磁波の他の好適な波長も使用することができることは理解されるであろう。
[00140] 化学線を吸収する開始剤を単量体液体または重合体単量体混合物内に入れることができる。これにより、化学線の吸収がスピードアップし、それにより、重合プロセスの速度も速くなる。
[00141] いくつかの場合に、一定割合の重合体を単量体に加えることができる。これは、例えば、単量体の流体特性を変えるため、および／または単量体の重合に要する時間を短縮するために行うことができる。したがって、単量体という用語は、必ずしも、重合体が存在していないという意味に解釈すべきではなく、その代わりに、何らかの重合体が存在しうるという意味に解釈すべきである。
[00142] 本発明の実施形態のいくつかは、単一のインプリント用テンプレートに関して説明されているが、単一のインプリント用テンプレートは、一組のインプリント用テンプレートのうちの１つであってよいことは理解されるであろう。一般に、当業者であれば、本発明の異なる実施形態、およびその１つまたは複数の特徴を１つに組み合わせることができることは理解するであろう。

Claims (10)

  1. 複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダと、
    基板を保持するように構成された基板ホルダと、
    化学線源と、
    前記化学線を前記インプリント用テンプレートに通すことなく前記化学線を前記テンプレートホルダに通すように配列された放射線誘導装置と、
    を備えるリソグラフィ装置。
  2. 前記テンプレートホルダまたは前記インプリント用テンプレートの側面が前記化学線に対し不透明である、
    請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記放射線誘導装置は、光ファイバまたは放射線誘導チャネルを備える、
    請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
  4. インプリント可能媒体が前記複数のインプリント用テンプレート及び前記テンプレートホルダに塗布され、前記化学線は前記テンプレートホルダ上に配置されている前記インプリント可能媒体の領域を硬化させて、前記硬化したインプリント可能媒体のグリッドを形成する、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記複数のインプリント用テンプレート及び前記テンプレートホルダに塗布される前記インプリント可能媒体は流体またはゲル状である、
    請求項４に記載のリソグラフィ装置。
  6. インプリント可能媒体を複数のインプリント用テンプレート及び前記複数のインプリント用テンプレートを保持するように構成されたテンプレートホルダに塗布することと、
    放射線誘導装置を配列することにより、化学線を前記インプリント用テンプレートに通すことなく前記化学線を前記テンプレートホルダに通すことと、
    を含むリソグラフィの方法。
  7. 前記インプリント可能媒体は、前記複数のインプリント用テンプレート及び前記テンプレートホルダに塗布されるとき、流体またはゲル状である、
    請求項６に記載のリソグラフィの方法。
  8. 前記化学線は前記テンプレートホルダ上に配置されている前記インプリント可能媒体の領域を硬化させて、前記硬化したインプリント可能媒体のグリッドを形成する、
    請求項６または７に記載のリソグラフィの方法。
  9. 前記テンプレートホルダとともに、前記テンプレートホルダ上に配置された前記硬化したインプリント可能媒体の領域を取り除くことを含む、
    請求項８に記載のリソグラフィの方法。
  10. 前記テンプレートホルダとともに前記硬化したインプリント可能媒体の領域を取り除いた後、前記インプリント用テンプレートを基板に接触させ、前記インプリント可能媒体が前記基板に転写されるようにすることを含む、
    請求項９に記載のリソグラフィの方法。
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