JP5399374B2 - 接着プライマー層を利用するインプリント・リソグラフィーのための方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリント・リソグラフィー法のための接着プライマー層を塗布する方法を提供する。この方法により、パターニングした磁気媒体を含めた両面インプリント用途のための接着プライマーコーティングが可能となる。

ナノファブリケーションは、例えばナノメートル以下程度のフィーチャを有する非常に小さな構造物の製造を含む。ナノファブリケーションがかなりの影響を及ぼしている１つの分野は集積回路の加工におけるものである。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増やしながら、より高い生産歩留まりを求めて引続き努力しているので、ナノファブリケーションは益々重要になっている。ナノファブリケーションは、より高度なプロセス制御を実現し、一方、形成される構造物の最小フィーチャ寸法のさらなる低減を可能にする。ナノファブリケーションが利用されている他の開発分野としては、バイオ・テクノロジー、光学技術、機械システムなどが挙げられる。

典型的なナノファブリケーション技法は、一般的にインプリント・リソグラフィーと呼ばれる。典型的なインプリント・リソグラフィー法は多数の出版物、例えば「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａ Ｍｏｌｄ ｔｏ Ａｒｒａｎｇｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｒｅｐｌｉｃａｔｅ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｈａｖｉｎｇ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ」という名称のＳｒｅｅｎｉｖａｓａｎらに対する米国特許出願公開第２００４００６５９７６号、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ ａ Ｌａｙｅｒ ｏｎ ａ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｏ Ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ」という名称のＳｒｅｅｎｉｖａｓａｎらに対する米国特許出願公開第２００４００６５２５２号、「Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という名称の米国特許第６９３６１９４号などに詳細に記載されており、これらの全ては、これらの全てが参照により本明細書に組み込まれる。

前述の米国特許出願公開および米国特許のそれぞれに開示されている基本的なインプリント・リソグラフィー技術は、重合可能な層内にレリーフ・パターンを形成するステップ、およびそのレリーフ・パターンに対応するパターンを下にある基板内に転写するステップを含む。基板は、基板のパターニングを容易にする望ましい位置を得るために、可動ステージ上に位置付けることができる。テンプレートが、基板から間隔を空けて、そのテンプレートと基板との間に存在する成形可能な液体と共に使用される。その液体が固化されて、液体と接触しているテンプレートの面の形状に従ってそこに記録されたパターンを有する固化層を形成する。そのテンプレートは、次いで、テンプレートと基板とが間隙を置くようにその固化層から分離される。その基板と固化層は、次に、固化層内のパターンに対応するレリーフ像を基板内に転写するプロセスにかけられる。

図１を参照すると、インプリント・リソグラフィーの背後の基本概念は、とりわけ、レリーフ・パターンに対応するパターンを基板内に形成することができるようにエッチング・マスクとして機能することができるレリーフ・パターンを基板上に形成することである。そのレリーフ・パターンを形成するために使用されるシステム１０は、基板１２を担持しているステージ１１、および上にパターニング表面１８を備えたモールド１６を有するテンプレート１４を含む。パターニング表面１８は、実質的に滑らかおよび／または平面的であるか、あるいは１つまたは複数のリセスがその中に形成されるようにパターニングされていてもよい。テンプレート１４は、インプリント・ヘッド２０と連結してテンプレート１４の動きを援助する。流体ディスペンス・システム２２は、重合性材料２４を基板１２上に付着させるように基板１２と流体連通して選択的に配置されるように連結されている。エネルギー２８の発生源２６は、進路３０に沿ってエネルギー２８を導くように連結されている。インプリント・ヘッド２０およびステージ１１は、モールド１６および基板１２をそれぞれ重ね合わせ、進路３０中に配置されるように設定して準備する。インプリント・ヘッド２０、ステージ１１のいずれか、またはその両方は、モールド１６と基板１２の間の間隔が、重合性材料２４によって満たされるその間の望ましい空間を決めるために変動する。

一般的には、重合性材料２４は、モールド１６と基板１２の間の望ましい空間が決まる前に基板１２上に配置される。しかしながら、重合性材料２４は、その望ましい空間が得られた後にその空間を満たしてもよい。その望ましい空間が重合性材料２４により満たされた後、発生源２６がエネルギー２８を生じさせ、それが重合性材料２４の固化および／または架橋を引き起こし、その基板表面２５とモールド表面１８の形状と一致するポリマー材料を形成する。このプロセスの制御は、メモリー３４に保存されているコンピュータ可読のプログラムに基づいて操作する、ステージ１１、インプリント・ヘッド２０、流体ディスペンス・システム２２、および発生源２６を備えたデータ通信におけるプロセッサ３２によって調節する。

パターンを重合性材料に正確に変換することと関連する１つの判定基準は、基板に対する適切な接着性を確保しながら固化した層のテンプレートへの接着を防止できないまでも減少することである。これを、選択的剥離および接着特性と呼ぶ。選択的剥離および接着によって固化層に記録されたパターンは、テンプレートの分離の間に変形しない。

固化層の基板への接着性を改良する方法は、接着プライマー層（またはプライマー層）を導入することである。その接着プライマー層は、固化層および基板の両方に十分に接着する必要がある。現在、その接着プライマー層は、スピン・コーティング法によって付着させている。片面をコーティングした後、そのウエーハを反転させ、そのコーティングした面がスピン・コーティング装置の一部に物理的に接触して、もう１つの面をコーティングする。そのスピン・コーティング装置とコーティングした表面の間の物理的接触は、接着プライマー層の微粒子汚染をもたらす可能性がある。加えて、接着プライマー層を塗布するためにスピン・コーティング法を利用すると、プロセスの全体の処理能力が制限され得る。

米国特許出願公開第２００４００６５９７６号 米国特許出願公開第２００４００６５２５２号 米国特許第６９３６１９４号 米国特許出願公開第２００６０１１１４５４号

本発明は、接着プライマー層を利用するインプリント・リソグラフィー法のための方法に関する。概して、一態様において、本発明は、（ａ）コーティング工程において、流体を基板の表面と接触させるステップ（ただし、流体の成分は、該成分の第１の末端に第１の官能基および該成分の第２の末端に第２の官能基を有する）と、（ｂ）接着プライマー層を基板の表面に接着させるように、該成分の第１の末端と基板の表面との間で第１の共有結合を形成する第１の化学反応を開始させるステップと、（ｃ）インプリント・リソグラフィー法によって、ポリマー層を基板の表面に接着させるステップとを含む方法を特徴とする。接着させるステップは、（ｉ）基板の表面の接着プライマー層上に重合性材料を付着させるステップと、（ｉｉ）重合性材料の重合を開始させてポリマー層を形成するステップと、（ｉｉｉ）接着プライマー層中の該成分の第２の官能基と重合性材料との間の第２の化学反応を開始して、ポリマー層を基板の表面に接着させるステップとを含む。

本発明の実施には、次の特徴の１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施形態は、コーティング工程において、流体を基板の表面および基板の第２の表面と実質的に同時に接触させるステップと、接着プライマー層を基板の表面に、および第２の接着プライマー層を基板の第２の表面に実質的に同時に接着させるステップとを含む。いくつかの実施形態は、インプリント・リソグラフィー法によって、第２のポリマー層を基板の第２の表面に接着させるステップをさらに含むことができ、接着させるステップは、（ａ）第２の重合性材料を基板の第２の表面上の第２の接着プライマー層上に付着させるステップと、（ｂ）第２の重合性材料の重合を開始して第２のポリマー層を形成させるステップと、（ｃ）第２の接着プライマー層中の該成分の第２の官能基と第２の重合性材料との間の第２の化学反応を開始して第２のポリマー層を基板の第２の表面に接着させるステップとを含む。基板の表面と基板の第２の表面は、実質的に平行であり得る。

該成分は、該成分の第１の末端に第１の官能基を含むことができる。第１の官能基は、脱離基であり得る。いくつかの実施形態において、流体は、蒸気であり、コーティング工程は、化学蒸着法である。蒸気は液体から形成することができる。いくつかの実施形態において、流体は、液体であり、コーティング工程は、浸漬コーティング法である。流体は、さらなる成分を含むことができ、方法は、該成分をさらなる成分と共重合するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１の化学反応を開始するステップは、加熱することを含む。第２の化学反応を開始するステップは、重合性材料を紫外線にさらすことを含むことができる。

いくつかの実施形態において、基板は、シリコンを含む。基板は、シリコン、酸化シリコン・窒化シリコン、タンタル、アルミニウム、石英、および溶融石英からなる群から選択することができる。基板は、磁気媒体を含むことができる。

別の態様において、本発明は、基板を多官能成分と接触させるステップと、多官能成分の第１の末端の四価の原子を基板に共有結合させて接着プライマー層を形成するステップと、多官能成分の第２の末端をインプリント・リソグラフィー工程の間に重合性材料に共有結合させるステップとを含む方法を取り上げる。多官能成分は、第１の末端、第２の末端、および第１の末端と第２の末端の間にリンカー基を含む。第１の末端は、四価の原子を含み、リンカー基は、最大で３個までの炭素原子を有する炭化水素基である。

本発明の実施には、１つまたは複数の次の主要点が挙げられる。多官能成分は、最高で３５０℃である沸点および／または最高で約１００ｃＰである粘度を有することができる。リンカー基は−ＣＨ₂−であり得る。四価の原子は、シリコンであり得る。

多官能成分は、アクリルオキシメチルトリメトキシシラン、アクリルオキシメチルトリエトキシシラン、アクリルオキシプロピルトリクロロシラン、および／またはアクリルオキシプロピル−トリメトキシシランであり得る。いくつかの実施形態において、基板は、１つまたは複数のさらなる成分と接触させることができる。さらなる成分は、１，２−ビス（トリメトキシ−シリル）エタンおよび／または１，６−ビス（トリクロロシリル）ヘキサンであり得る。基板は、シリコンを含むことができる。いくつかの実施形態において、基板は、シリコン、酸化シリコン・窒化シリコン、タンタル、アルミニウム、石英、および溶融石英からなる群から選択される。

さらなる実施形態において、特定の実施形態による主要点は、その他の実施形態による主要点と組み合わせることができる。例えば、１つの実施形態による主要点は、任意のその他の実施形態による主要点と組み合わせることができる。さらなる実施形態において、追加の主要点は本明細書に記載の特定の実施形態に追加することができる。
本願は以下の発明を包含する：
（発明１）（ａ）コーティング工程において、流体を基板の表面と接触させるステップ（ただし、該流体の成分は、該成分の第１の末端に第１の官能基および該成分の第２の末端に第２の官能基を有する）と、
（ｂ）接着プライマー層が該基板の表面に接着するように、該成分の第１の末端と該基板の表面との間で第１の共有結合を形成する第１の化学反応を開始させるステップと、
（ｃ）インプリント・リソグラフィー法によって、ポリマー層を該基板の表面に接着させるステップと
を含む方法であって、前記接着させるステップが
（ｉ）該基板の表面の該接着プライマー層上に重合性材料を付着させるステップと、
（ｉｉ）該重合性材料の重合を開始させてポリマー層を形成するステップと、
（ｉｉｉ）該接着プライマー層中の該成分の該第２の官能基と該重合性材料との間の第２の化学反応を開始して該ポリマー層を該基板の表面に接着させるステップと
を含む方法。
（発明２）該コーティング工程において、該流体を該基板の前記表面および該基板の第２の表面と実質的に同時に接触させるステップと、前記接着プライマー層を該基板の前記表面に、および第２の接着プライマー層を該基板の該第２の表面に実質的に同時に接着させるステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
（発明３）インプリント・リソグラフィー法によって、第２のポリマー層を該基板の第２の表面に接着させるステップをさらに含み、前記接着させるステップが、
（ａ）第２の重合性材料を該基板の第２の 表面上の該第２の接着プライマー層上に付着させるステップと、
（ｂ）該第２の重合性材料の重合を開始して第２のポリマー層を形成させるステップと、
（ｃ）該第２の接着プライマー層中の該成分の該第２の官能基と該第２の重合性材料との間の第２の化学反応を開始して該第２のポリマー層を該基板の第２の表面に接着させるステップと
を含む請求項２に記載の方法。
（発明４）該流体が蒸気であり、該コーティング工程が化学蒸着法である請求項１に記載の方法。
（発明５）該蒸気を液体から形成させるステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
（発明６）該流体が液体であり、該コーティング工程が浸漬コーティング法である請求項１に記載の方法。
（発明７）該流体中にさらなる成分を含み、前記成分を前記第２の成分と共重合させるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
（発明８）該第１の化学反応を開始するステップが、加熱することを含む請求項１に記載の方法。
（発明９）該第２の化学反応を開始するステップが、該重合性材料を紫外線にさらすことを含む請求項１に記載の方法。
（発明１０）該基板の第１の表面と該基板の第２の表面が、実質的に平行である請求項２に記載の方法。
（発明１１）該基板がシリコンを含む請求項１に記載の方法。
（発明１２）該基板を、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、タンタル、アルミニウム、石英、および溶融石英からなる群から選択する請求項１に記載の方法。
（発明１３）該基板が、磁気媒体を含む請求項１に記載の方法。
（発明１４）該成分が、該成分の第１の末端に第１の官能基を含み、該第１の官能基が、脱離基である請求項１に記載の方法。
（発明１５）（ａ）基板を多官能成分と接触させるステップ［ただし、
（ｉ）該多官能成分は、第１の末端、第２の末端、および該第１の末端と該第２の末端の間のリンカー基を有しており、
（ｉｉ）該第１の末端は、四価の原子を含み、
（ｉｉｉ）該リンカー基は、最大で３個の炭素原子を有する炭化水素基である］と、
（ｂ）該多官能成分の第１の末端の四価の原子を該基板に共有結合させて接着プライマー層を形成するステップと、
（ｃ）インプリント・リソグラフィー工程の間に、該多官能成分の第２の末端を重合性材料に共有結合させるステップと
を含む方法。
（発明１６）前記多官能成分が、最高で約３５０℃である沸点を有する請求項１５に記載の方法。
（発明１７）前記多官能成分が、最高で約１００ｃＰである粘度を有する請求項１５に記載の方法。
（発明１８）前記リンカー基が−ＣＨ ₂ −である請求項１５に記載の方法。
（発明１９）該四価の原子が、シリコンである請求項１５に記載の方法。
（発明２０）前記多官能成分が、アクリルオキシメチルトリメトキシシランである請求項１５に記載の方法。
（発明２１）前記多官能成分が、アクリルオキシメチルトリエトキシシランである請求項１５に記載の方法。
（発明２２）前記多官能成分が、アクリルオキシプロピルトリクロロシランである請求項１５に記載の方法。
（発明２３）前記多官能成分が、アクリルオキシプロピルトリメトキシシランである請求項１５に記載の方法。
（発明２４）前記基板を１種または複数のさらなる成分と接触させるステップをさらに含む請求項１５に記載の方法。
（発明２５）前記さらなる成分の１種が、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタンである請求項２４に記載の方法。
（発明２６）前記さらなる成分の１種が、１，６−ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである請求項２４に記載の方法。
（発明２７）該基板が、シリコンを含む請求項１５に記載の方法。
（発明２８）該基板を、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、タンタル、アルミニウム、石英、および溶融石英からなる群から選択する請求項１５に記載の方法。

従来技術によるリソグラフィー・システムの簡略化した平面図である。 本発明によるテンプレートおよび基板上に付着させたインプリンティング材料の簡略化した立面図である。 インプリンティング材料がパターニングされ、層上に固化されたものとして示されている図２に示したテンプレートと基板の簡略化した立面図である。 固化したインプリンティング材料とテンプレートの間の弱い境界ラメラの形成を示しているインプリンティング材料と接しているテンプレートの断面図である。 液滴の界面活性剤に富む領域と界面活性剤の減損した領域への分岐を示している図２に示したインプリント材料の液滴の詳細図である。 界面活性剤に富む領域と界面活性剤の枯渇した領域への層の分岐を示しているスピンオン式技術を用いて付着させたインプリンティング材料の層の詳細図である。 図５または６のいずれかに示したように配置し、プライマー層を含む基板上に形成した固化したインプリンティング材料と接しているテンプレートの断面図である。 接着プライマー層を形成するために使用することができる成分の化学構造を示す平面図である。 接着プライマー層を形成するために使用することができる別の成分の化学構造を示す平面図である。 接着プライマー層を形成するために使用することができる別の成分の化学構造を示す平面図である。 接着プライマー層を形成するために使用することができる別の成分の化学構造を示す平面図である。 接着プライマー層を形成するために使用することができる別の成分の化学構造を示す平面図である。

図１および２を参照すると、本発明によれば、モールド３６は、システム１０において使用することができ、実質的に滑らかまたは平面的である外形（図示せず）を有する表面の輪郭を示すことができる。別法では、モールド３６は、複数の相隔たる凹部３８および凸部４０によって画定される形体を含むことができる。その複数の形体は、基板４２上に形成されるパターンの基礎を形成する元のパターンの輪郭を示す。基板４２は、裸のウエーハまたはその上に配置されている１つまたは複数の層を有しており、その１つがプライマー層４５として示されているウエーハを含むことができる。そのためにはモールド３６と基板４２の間の間隔「ｄ」は、縮小される。このように、モールド３６の形体は、基板４２の整合領域、例えば実質的に平面のプロフィールを与える表面４４の一部に配置されたインプリンティング材料または重合可能な材料など、の中にインプリントすることができる。当然のことながら、そのインプリンティング材料は、任意の既知の技術、例えば、スピン・コーティング、浸漬コーティングなどを用いて配置することができる。しかしながら、本実施例においては、インプリンティング材料は、基板４２上に複数の相隔たる不連続の液滴４６として配置される。インプリンティング材料は、選択的に重合および架橋してその中に元のパターンを記録し、記録パターンの輪郭を示すことができる組成物から構成される。

具体的には、インプリンティング材料中に記録されるパターンは、一部分、モールド３６との相互作用、例えば、電気的相互作用、磁気相互作用、熱相互作用、力学的相互作用などによって作り出される。この例において、モールド３６は、表面４４を覆うインプリンティング材料（ポリマー層）の隣接する成型物５０を生ずるように、インプリンティング材料の拡散している液滴３６と力学的接触状態となる。一実施形態において、間隔「ｄ」は、インプリンティング材料の下位部分５２が凹部３８に入り込んで充填することを可能にするように縮小される。凹部３８の充填を促進するため、モールド３６と液滴４６の間の接触をさせる前に、モールド３６と液滴４６の間の雰囲気を、ヘリウムで飽和させるか、または完全に排気するか、または部分的に排気されたヘリウムの雰囲気にする。

そのインプリンティング材料は、隣接するインプリンティング材料の成型物により表面４４を覆うと同時に凹部３８を完全に充填する必須の特性を備えている。本実施形態において、凸部４０と重ね合わさっている状態のインプリンティング材料の下位部分５４は、望ましい、通常は最小の間隔「ｄ」に到達した後残存する。この処置により、厚さｔ１を有する下位部分５２、および厚さｔ₂を有する下位部分５４を有する成型物５０が提供される。厚さ「ｔ１」および「ｔ₂」は、用途に応じて所望される任意の厚さであり得る。その後、成型物５０は、同一物を、インプリンティング材料に応じた適切な硬化作用因子、例えば、電磁放射線、熱エネルギーなどのエネルギーにさらすことによって固化する。これによりインプリンティング材料の重合および架橋が引き起こされる。その全過程は、周囲温度および圧力で、または所望の温度および圧力を有する環境的に制御されたチャンバー中で起こり得る。このように、成型物５０は、固化されてモールド３６の表面５８の形状と一致する形状を有するその側面５６を提供する。

図１、２および３を参照すると、インプリンティング材料の特性は、採用される独特のパターニング過程に照らして基板４２を効率よく形づくるために重要である。例えば、インプリンティング材料は、厚さｔ１のすべてが実質的に同一であり、厚さｔ₂のすべてが実質的に同一であるようにモールド３６の外形の迅速かつ一様な充填を促進する一定の特性を有することが望ましい。そのためには、インプリント材料の粘度は、前記の特性を得るために、採用されるデポジション法に基づいて確立することが望ましい。上で述べたように、インプリンティング材料は、基板４２上にさまざまな技法を用いて配置することができる。インプリンティング材料が、複数の不連続で相隔たる液滴４６として配置される場合、インプリンティング材料を形成する組成物は、例えば、０．５〜２０センチポイズ（cＰ）の範囲の比較的低粘度を有することが望ましい。インプリンティング材料が一斉に拡散してパターニングされ、そのパターンがその後放射線にさらされて成型物５０に固化されることを伴うことを考慮すると、組成物により基板４２および／またはモールド３６の表面を濡らしてその後の重合後のくぼみまたは穴の形成を避けることが望ましい。インプリンティング材料が、スピン・コーティング技法を用いて配置される場合、粘度測定を無溶媒で測定して、例えば、１０cＰより高く、一般的には数百〜数千cＰの粘度を有するより高粘度の材料を使用することが望ましい。

液相の特性として述べた前述の特性に加えて、組成物は、インプリンティング材料に一定の固化した相の特性を与えることが望ましい。例えば、成型物５０の固化後、選択的な接着および剥離特性がインプリンティング材料によって示されることが望ましい。具体的には、基板４２に対する選択的接着性とモールド３６の選択的剥離性とを成型物５０にもたらすことは、インプリンティング材料がそこから加工される組成物の利点である。このように、とりわけ、成型物５０の、引き裂き、引き伸ばしまたはその他の構造劣化によるそこからのモールド３６の分離によりもたらされる記録パターン中の歪みの可能性が減少する。

前述の特性を与えるインプリンティング材料を形成する組成物の構成成分は、さまざまであり得る。これは、基板４２が、多数の異なる材料から形成されることに由来する。結果として、表面４４の化学組成は、基板４２を形成する材料によって変化する。例えば、基板４２は、シリコン、プラスチックス、ガリウムヒ素、テルル化水銀、およびそれらの複合体から形成することができる。上で述べたように、基板４２は、その上に成型物５０を生じさせる、例えば誘電体層、金属層、半導体層、平坦化層などのプライマー層４５として示されている１つまたは複数の層を含むことができる。そのためには、プライマー層４５を、任意の適当な技法、例えば、化学蒸着、スピン・コーティングなどを用いてウエーハ４７上に配置する。加えて、プライマー層４５は、任意の適当な材料、例えば、シリコン、ゲルマニウムなどから形成することができる。加えて、モールド３６は、例えば、溶融石英、石英、インジウムスズ酸化物、ダイヤモンド状炭素、ＭｏＳｉ、ゾル・ゲル類などのいくつかの材料から形成することができる。

成型物５０を生ずる組成物は、いくつかのバルク材の異なる群から組み立てることができることが見出されている。例えば、組成物は、ビニルエーテル類、メタクリレート類、エポキシ類、チオレン類（ｔｈｉｏｌｅｎｅｓ）およびアクリレート類などから組み立てることができる。

成型物５０を形成するための典型的なバルク材は、次の通りである：
バルク・インプリンティング材料
イソボルニルアクリレート
ｎ−ヘキシルアクリレート
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

アクリレート成分、イソボルニルアクリレート（ＩＢＯＡ）は、次の構造：

を有しており、重量でほぼ４７％のバルク材を含むが、２０％〜８０％（両端を含む）の範囲で存在し得る。結果として成型物５０の力学的性質は、主としてＩＢＯＡに起因する。ＩＢＯＡの典型的な供給源は、Ｅｘｔｏｎ、ＰｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａのＳａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｉｎｃ．であり、製品名ＳＲ ５０６のもとで入手できる。

成分ｎ−ヘキシルアクリレート（ｎ−ＨＡ）は、次の構造：

を有しており、重量でほぼ２５％のバルク材を含むが、０％〜５０％（両端を含む）の範囲で存在し得る。成型物５０に柔軟性も提供しながら、ｎ−ＨＡは、バルク材が、液相において、２〜９センチポイズ（両端を含む）の範囲の粘度を有するように、従来技術のバルク材の粘度を低下するために使用される。ｎ−ＨＡの典型的な供給源は、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎのｔｈｅ Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙである。

架橋成分、エチレングリコールジアクリレートは、次の構造：

を有しており、重量でほぼ２５％のバルク材を含み、１０％〜５０％（両端を含む）の範囲で存在し得る。ＥＧＤＡは、また、弾性率および剛性の増加にも寄与し、その上バルク材の重合の間にｎ−ＨＡおよびＩＢＯＡの架橋を促進する。

開始剤成分、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンは、Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ、Ｎｅｗ ＹｏｒｋのＣｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから商品名ＤＡＲＯＣＵＲ(登録商標) １１７３の商品として入手可能であり、次の構造：

を有しており、重量でほぼ３％のバルク材を含み、１％〜５％（両端を含む）の範囲で存在し得る。開始剤が反応する電磁放射線は、中圧水銀ランプによって発生する広帯域紫外線エネルギーである。このように、開始剤は、バルク材の成分の架橋および重合を促進する。

本明細書に参照により組み込まれている、Ｘｕらの名称が「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ ａ Ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ Ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ ａ Ｍｏｌｄ，」である同時係属の米国特許出願公開第２００６０１１１４５４号には、上で述べた望ましい選択的接着および剥離の特性は、図３および４に示されているモールド３６の表面５８と成型物５０との間に弱い境界層としてラメラ（薄膜）６０、を生成させることによって得られることが開示されている。ラメラ６０は、インプリンティング材料の固化後残留する。結果として、モールド３６と成型物５０の間の接着力は最小限である。そのためには、上で述べたバルク・インプリンティング材料のようないくつかの組成物の１つを、界面活性剤成分と呼ばれ、米国特許出願公開第２００６０１１１４５４号に十分に記載されている低い表面エネルギーの基を含有する成分と共に含む組成物をインプリンティング材料に対して使用することが有利であることが見出された。

図５について言及すると、インプリンティング材料の配置後、界面活性剤成分は、しばらくすると空気液体界面まで上昇し、２つに分かれた材料の濃度を有するインプリンティング材料の液滴１４６を生成する。液滴１４６は、界面活性剤成分に富む（ＳＣＲ）サブ部分１３６と呼ばれる第１の部分の中に、界面活性剤成分の枯渇した（ＳＣＤ）サブ部分１３７と呼ばれる第２の部分よりより高い濃度の界面活性剤成分を含む。ＳＣＤサブ部分１３７は、表面４４とＳＣＲサブ部分１３６の間に位置する。ＳＣＲサブ部分１３６は、インプリンティング材料が固化した時点でモールド３６とインプリンティング材料の間の接着力を弱める。厳密に言うと、界面活性剤成分は対抗する端面を有する。インプリンティング材料が、液相の、すなわち、重合できる状態のとき、その対抗する端面の１つはインプリンティング材料中に含まれているバルク材に対して親和性を有する。その残りの端面はフッ素成分を有する。

図４および５について言及すると、界面活性剤成分は、バルク材に対する親和性の結果として、そのフッ素成分が、インプリンティング材料と周囲の環境とによって定まる空気−液体界面から伸びるように配向する。

インプリンティング材料の固化時点で、インプリンティング材料の第１の部分は、ラメラ６０を生じ、インプリンティング材料の第２の部分、すなわち、成型物５０として示されているポリマー材料は、固化される。ラメラ６０は、成型物５０とモールド３６の間に位置する。ラメラ６０は、ＳＣＲサブ部分１３６中のフッ素成分の存在および位置によってもたらされる。ラメラ６０は、モールド３６と成型物５０の間に強い接着力が発現することを防ぐ。具体的には、成型物５０は、第１と第２の対抗する端面６２および６４を有する。端面６２は、モールド３６に第１の接着力により接着する。端面６４は、基板４２に第２の接着力により接着する。ラメラ６０は、その第１の接着力がその第２の接着力より小さくしている。結果として、モールド３６を、成型物５０から分離するために必要な歪曲および／または力を最小限にしながら、モールド３６をそこから容易に取り外すことができる。成型物５０は端面６２がパターニングされて示されているが、端面６２が、平面ではないにせよ、平滑であり得るのは当然のことである。

その上、必要に応じて、ラメラ６０を発生させて成型物５０と基板４２の間に配置されるようにすることが可能である。これは、例えば、インプリンティング材料をモールド３６に塗布し、その後基板４２をモールド３６上のそのインプリンティング材料と接触させることによって達成することができる。このように、成型物５０は、ラメラ６０と物体、例えば、モールド３６または基板４２の間に配置され、その上に重合性材料が置かれると言ってもよい。当然のことながら、インプリンティング材料をスピン・コーティング技法を用いて付着させた場合、ＳＣＲサブ部分２３６および２番目のＳＣＤサブ部分２３７について図６に示されているように、同様の２つに分かれた材料の濃度が起こる。その分岐に要する時間は、組成物中の分子の大きさおよびその組成物の粘度を含めたいくつかの要因に依存する。２０ｃＰより低い粘度を有する組成物の前述の分岐を達成するためにはほんの数秒のみが必要である。しかしながら、数百ｃＰの粘度を有する材料は、数秒〜数分を要する可能性がある。

しかしながら、ラメラ６０は均一ではない可能性があることが見出されている。ラメラ６０のある領域は他より薄く、いくつかの極端な場合は、テンプレート表面のきわめて小さい割合で、テンプレート３６は成型物５０と接触した状態であるように、ラメラ６０が欠けていることがあり得る。ラメラ６０のより薄い領域およびラメラ６０の欠けた状態の結果として、成型物５０の基板４２からの歪曲および／またはデラミネーションが起こり得る。具体的には、モールド３６の分離と同時に、成型物５０は、離脱力Ｆｓを受ける。離脱力Ｆｓは、モールド３６にかかる牽引力Ｆｐおよび接着力、例えば、ラメラ６０によって低減されたときの成型物５０とモールド３６の間のファン・デル・ワールス力に起因する。ラメラ６０の存在によって、離脱力Ｆｓは、一般的に、成型物５０と基板４２の間の接着力ＦＡの大きさより小さい大きさを有する。しかしながら、ラメラ６０の減少、または不在により、局所的な離脱力Ｆｓは、局所的な接着力ＦＡの大きさに接近し得る。局所力とは、ラメラ層６０の与えられた領域に存在する力を意味し、それはこの例においてはラメラ層６０の薄い領域またはラメラ層が実質的に存在しないところに最も近い局所の力である。これは、成型物５０の基板４２からの歪曲および／またはデラミネーションを引き起こす。

図７について言及すると、プライマー層４５の存在下では、２つの接合部分６６および６８の存在によってより複雑な状況が存在する。第１の接合部分６６には第１の接着力Ｆ１がプライマー層４５と成型物５０の間に存在する。第２の接合部分６８には第２の接着力Ｆ₂がプライマー層４５とウエーハ４７の間に存在する。離脱力Ｆｓは、接着力Ｆ１およびＦ₂のいずれより小さい大きさを有することが望まれる。しかしながら、上で述べたように、ラメラ６０の厚さの変動、または不在によって離脱力Ｆｓは、接着力Ｆ１およびＦ₂の１つまたは両方の大きさと同じか接近する可能性がある。これは、成型物５０のプライマー層４５からの、プライマー層４５のウエーハ４７からのまたはその両方のデラミネーションを引き起こし得る。

本発明は、上で述べたデラミネーションの問題を、それぞれ第１および第２接合部分の第１のＦ１および第２のＦ₂接着力が、ラメラ層のばらつきを考慮して、離脱力Ｆｓより大きい可能性を増す材料からプライマー層４５を形成することによって、回避しないまでも減少する。そのためには、プライマー層４５を、接合部分６６、すなわちプライマー層４５と成型物５０の間、ならびに接合部分６８、すなわちプライマー層４５とウエーハ４７の間、で強い結合を形成する組成物から形成する。その組成物は、１つまたは複数の成分を含むことができる。いくつかの実施形態において、その組成物は、例えば加水分解反応で使用することができる１つの成分と大気からの水分（Ｈ₂Ｏ）とを含む。この例において、第１の接合部６６におけるプライマー層４５と成型物５０の間の接着は、共有結合、すなわち、プライマー層４５を形成する組成物と成型物５０を形成する組成物との間に存在する共有結合、の結果である。プライマー層４５とウエーハ４７の間の接着は、さまざまな機構の任意の１つによって達成することができる。これらの機構としては、プライマー層４５を形成する組成物とウエーハ４７を形成する材料の間に形成される共有結合を挙げることができる。別法では、またはその共有結合に加えて、プライマー層４５を形成する組成物とウエーハ４７を形成する材料の間にイオン結合を形成させることができる。別法では、またはその共有結合および／またはそのイオン結合あるいはその両方に加えて、プライマー層４５を形成する組成物とウエーハ４７を形成する材料の間の接着は、向かい合うファン・デル・ワールス力により達成することができる。

これは、接着プライマー層４５を、一般に次の：

のように表される１種または複数の成分を含む組成物から形成することによって達成される。その接着プライマー層のための組成物は、成分Ｉ、ＩＩ、またはＩＩＩあるいはそれらの組み合わせを含むことができる。成分Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩは、第１の末端、第２の末端、およびリンカー基（Ｒ、Ｒ’、Ｒ”）を含む。例えば、成分ＩおよびＩＩにおいて、その第１の末端は、ＹＸｎＺ３−ｎを含むと考えることができ、一方その成分ＩＩＩの第１の末端は、Ｗを含むと考えることができる。同様に、成分ＩおよびＩＩＩにおいて、その第２の末端は、Ｘ’を含むと考えることができる。

上記の成分ＩおよびＩＩＩにおいて、Ｘ’は、例えば紫外線照射のような活性化中にインプリンティング・モノマー（重合可能な材料）と共有結合することができる官能基である。アクリレート系インプリンティング・モノマーについては、Ｘ’は、例えば、アクリル基またはメタクリル基であり得る。

上記の成分Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩにおいて、Ｙは、Ｓｉを含むがこれに限定されない四価の原子であり、Ｘは、Ｙ−Ｘ結合が加水分解されてＹ−ＯＨになることを可能にする官能基（例えば、脱離基）である。そのヒドロキシル基は、その後インプリンティング基板と反応して基板との共有結合を形成することができる。ＹがＳｉである実施形態において、Ｘは、例えば、−ＯＣＨ３、−ＯＣＨ₂ＣＨ３、−Ｃｌ、−ＯＣ（＝Ｏ）ＣＨ３などであり得る。成分Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩにおいて、ｎおよびｍは、全体を含めて１から３まで変動する。より高い数の脱離基（例えば、ｎ＝３および／またはｍ＝３）は、基板（例えば、基板の表面）および／または接着プライマー層中のその他の分子に対する複数の結合を可能にし、接着プライマー層の基板の表面に対する接着の強度を増すことができる。

上記の成分Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩにおいて、Ｚは、一般に、Ｙの四価の要件を満たす非反応性の基である。いくつかの実施形態において、または、例えばメチル基であり得る。

上記の成分Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩにおいて、Ｗは、インプリンティング基板と反応または相互作用することができる酸の官能基である。いくつかの実施形態において、Ｗは、例えば、カルボン酸またはリン酸などである。

上記の成分Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩにおいて、Ｒ、Ｒ’、およびＲ”は、異なる長さを有するリンカー基である。一般的なリンカー基は炭化水素系である。リンカー基としては、例えば、１〜１０個以上の炭素原子を含むもの（アルキル基、エチレン性不飽和基、芳香族基）を挙げることができる。リンカー基は、リンカー基の長さ、剛性、および／または結合強度（複数可）を含むがこれらに限定されないさまざまな因子に対して選択することができる。

上記の成分ＩおよびＩＩにおいて、Ｘは、成分ＩおよびＩＩの末端（例えば、第１の末端）の基板４２を形成する材料との交差反応を、そことの共有結合、そことのイオン結合、および／または基板の表面とのファン・デル・ワールス力によって達成してそこに接着するために選択される。これは、直接または間接的に達成することができる。すなわち、Ｘが脱離基である場合、Ｘは、基板の表面と直接反応はしない。この実施形態においては、Ｘの離脱を含む化学反応により、Ｙが化学的に反応して基板の表面との共有結合を形成することが可能となる。

いくつかの実施形態において、官能基Ｘは、接着プライマー層４５の架橋および重合反応に参加することができる。Ｘ官能基は、Ｘ’官能基が架橋反応するように感応する活性化エネルギーとは異なる活性化エネルギーに感応して重合および架橋を促進することができる。Ｘ官能基は、熱エネルギーへの暴露に感応してプライマー層４５中の分子の架橋を促進することができる。官能基Ｘは、１）基板４２を形成する材料との直接反応、２）基板４２と反応する架橋剤の結合官能基を有する架橋剤分子との反応、３）十分な長さの分子の鎖が成型物５０（ポリマー層）と基板４２の表面の間に展開して連結することができるようにするためのプライマー層４５の重合および架橋、および４）Ｙが上記の１〜３を達成することを可能にするＸの離脱、を含むがこれらには限定されない機構を通して基板４２との交差反応を促進するように選択し、それによって、ポリマー層が基板の表面に接着することを可能にする。

上記の成分ＩおよびＩＩＩにおいて、Ｘ’は、成型物５０（ポリマー層）を形成する重合可能な材料との交差反応を得るように選択し、それらの間に共有結合を形成する。Ｘ’基の官能性は、成型物５０の重合の間に交差反応が起こるように設定する。結果として、官能基Ｘ’の選択は、成型物５０（ポリマー層）を形成する重合可能な材料の特性に依存する。いくつかの実施形態において、Ｘ’は、成型物５０を形成する組成物の官能基と反応するように選択される。例えば、成型物５０をアクリレートモノマー類から形成する場合、Ｘ’は、アクリル、ビニルエーテル、および／またはメタクリル基、ならびに／あるいは成型物５０中のアクリル基と共重合することができる官能基を含むことができる。結果として、Ｘ’官能基は、例えば紫外線のような活性化に感応して交差反応する。

図７および８について言及すると、バルク材から形成される成型物５０の存在下でプライマー層４５を形成するために使用することができる典型的な多官能反応性化合物Ａとしては、アクリルオキシメチルトリメトキシシラン（Ｇｅｌｅｓｔ， Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ、ＰＡ）が挙げられる。アクリルオキシメチルトリメトキシシランは、次の構造：

を有する。そのＸ’官能基７０は、インプリンティング材料と結合するためのアクリル官能性を提供する。Ｘ官能基７２（ｎ＝３）は、Ｙ（四価のＳｉ）に結合しているメトキシ脱離基である。官能基７０および７２は、主鎖成分またはリンカー基７４の反対側の末端と連結している。

約６０℃の引火点をもつアクリルオキシメチルトリメトキシシランは、約１７０℃の沸点を有しており、すなわち当技術分野では蒸着可能であることが知られているトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）の沸点より約２０℃低い。接着の要件を全て満たし、かくして蒸着法を容易にしながら沸騰温度を低く保つのは望ましいことであり得る。

図８に示すように主鎖成分７４は１個の炭素原子を含む。短い主鎖成分は、Ｘ’およびＸ官能基を共によりしっかりと保持することができ、モールドの分離の間にＸ’およびＸ官能基を分裂するには、より多くのエネルギーを必要とする。それ故、短い主鎖成分ほどより強い接着プライマー層を、それ故、重合した材料と基板との間に長い主鎖成分より強い結合を提供することができる。いくつかの実施形態において、アクリルオキシメチルトリエトキシシランは、多官能反応性化合物Ｉとして使用することができる。

図７および９について言及すると、バルク材から形成される成型物５０の存在下でプライマー層４５を形成するために使用することができる別の多官能反応性化合物Ｉとしては、次の構造：

を有するアクリルオキシプロピルトリクロロシラン（Ｇｅｌｅｓｔ， Ｉｎｃ．）が挙げられる。そのＸ’官能基７６は、インプリンティング材料と結合するためのアクリル官能性を提供する。Ｘ官能基７８（ｎ＝３）は、Ｙ（四価のＳｉ）に結合している３つの−Ｃｌ脱離基を含む。官能基７６および７８は、主鎖成分８０の反対側の末端と連結している。主鎖成分８０は、３個の炭素原子を含む。

図７および１０について言及すると、バルク材から形成される成型物５０の存在下でプライマー層４５を形成するために使用することができる別の多官能反応性化合物Ｉとしては、次の構造：

を有するアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）が挙げられる。そのＸ’官能基８２は、インプリンティング材料と結合するためのアクリル官能性を提供する。そのＸ官能基８４（ｎ＝３）は、Ｙ（四価のＳｉ）に結合している３つのメトキシ脱離基を含む。官能基８２および８４は、主鎖成分８６の反対側の末端と連結している。主鎖成分８６は、３個の炭素原子を含む。

図７および１１について言及すると、バルク材から形成される成型物５０の存在下でプライマー層４５を形成するために使用することができる多官能反応性化合物ＩＩとしては、次の構造：

を有する１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン（Ａｌｄｒｉｃｈ）が挙げられる。そのＸ官能基８８（ｍ＝３）および９０（ｎ＝３）は、Ｙ（四価のＳｉ）に結合している３つのメトキシ脱離基を含む。官能基８８および９０は、主鎖成分９４の反対側の末端と連結している。主鎖成分９４は、２個の炭素原子を含む。

図７および１２について言及すると、バルク材から形成される成型物５０の存在下でプライマー層４５を形成するために使用することができる多官能反応性化合物ＩＩとしては、次の構造：

を有する１，６−ビス（トリクロロシリル）ヘキサン（Ａｌｄｒｉｃｈ）が挙げられる。そのＸ官能基９４（ｍ＝３）および９６（ｎ＝３）は、Ｙ（四価のＳｉ）に結合している３つの−Ｃｌ脱離基を含む。官能基９４および９６は、主鎖成分９８の反対側の末端と連結している。主鎖成分９８は、６個の炭素原子を含む。

いくつかの実施形態において、ＩＩＩは、例えば、次の構造：

を有するアクリル酸（Ａｌｄｒｉｃｈ）であり得る。

一実施形態において、流体状態の成分Ｉ、ＩＩ、および／またはＩＩＩは、基板上に接着プライマー層を接着させるためにコーティング工程中に基板と接触させる。そのコーティング工程としては、当技術分野で既知の浸漬コーティング法または化学蒸着法のいずれかを挙げることができる。接着プライマー層は、例えば、ＩＩはなくＩとＩＩＩ、ＩはなくＩＩＩとＩＩ、ＩとＩＩでＩＩＩはなく、ＩとＩＩＩでＩＩはなく、またはＩ、ＩＩ、およびＩＩＩを含むことができる。ＩＩがＩと共に使用されるとき、ＩＩの中のＸ官能性により、ＩＩがＩとＩＩの共重合のための鎖延長剤としての役目を果たすことが可能となる。

一実施形態において、接着プライマー層の成分を、基板の表面と接触させる。プライマー層組成物と基板の間の化学反応の開始は、成分Ｉおよび／または成分ＩＩの第１の末端および／または成分ＩＩＩのＷ官能基が基板に（例えば、共有結合で、イオン的に、またはファン・デル・ワールス力により）結合することを可能にする。特定の実施形態において、例えば、プライマー層成分がアクリルオキシメチルトリメトキシシランまたはアクリルオキシプロピルトリメトキシシランを含むときは、その組成物は互いに（ならびに基板に）結合して基板の表面に網状化したポリマー・コーティングを形成する。プライマー層成分がＩおよびＩＩを含む実施形態においては、ＩとＩＩとの共重合が、その網状化したポリマー・コーティングを強化することができる。

化学反応の開始は、例えば、プライマー層組成物および／または基板の加熱によって達成することができる。いくつかの実施形態において、プライマー層組成物と基板の間（例えば、脱離基（複数可）Ｘの除去後の成分Ｉおよび／または成分ＩＩの第１の末端および／または成分ＩＩＩの第１の末端（Ｗ）と基板の表面との間）の化学反応を開始する方法が、プライマー層組成物の成分のＸ’官能性に影響を及ぼすことはない。例えば、プライマー層組成物を加熱することにより、成分ＩまたはＩＩＩの第２の末端の反応を引き起こさずに（すなわち、Ｘ’官能性を変化させることなく）、成分Ｉ、ＩＩ、またはＩＩＩの第１の末端の基板の表面に対する官能基を介した直接または間接的な結合を引き起こすことができる。

いくつかの実施形態において、Ｘ’官能性は、インプリント・リソグラフィー法のあるステップの間に反応する。例えば、Ｘ’官能性は、インプリンティング材料の紫外線露光または照射の間に、プライマー層組成物のＸ’官能性の成分が重合中に重合可能なインプリンティング材料中のモノマーと反応し、共有結合を形成して、ポリマー層（重合可能な材料から形成される）と基板の間の強力な接着を促進するように反応することができる。

接着プライマー層の蒸着は、当技術分野で既知の任意の化学蒸着法により達成することができる。例えば、蒸着は、真空オーブン中または半導体製造プロセスに適合するトラック式の道具により達成することができる。いくつかの実施形態において、接着プライマー層組成物は、蒸着工程の間に加熱することによって気化することができる。他の実施形態において、接着プライマー層組成物は、蒸着工程の間に加熱と減圧の組み合わせによって気化することができる。さらに他の実施形態において、接着プライマー層組成物は、キャリヤー・ガス例えば窒素またはアルゴンなどにより組成物を泡立たせることによって気化することができる。周囲圧における接着プライマー層組成物の沸点は、例えば、約３５０℃未満であり得る。いくつかの実施形態において、接着プライマー層組成物の沸点は、約２５０℃未満であり得る。蒸着温度は、減圧環境下またはガス泡立て技法により接着プライマー層組成物の沸点より下であり得る。

いくつかの実施形態において、接着プライマー層は、化学蒸着によって基板の１つの表面に接着させることができる。他の実施形態において、接着プライマー層は、化学蒸着により基板の２つ以上の表面に同時に接着させることができる。基板は、例えば、蒸気が、その基板の第１の表面と第２の表面のコーティングの間にその基板を回転または再配置することなく、実質的に同時に基板の２つ以上の表面と接することを可能にするように、ピンリフト上に配置することができる。かくして、接着プライマー層の蒸着は、基板のバッチ処理を可能にし、それによって接着プライマー層を付着させるために従来使用されているウエーハからウエーハへのスピン・コーティング工程に要する処理時間を減少することができる。

加えて、接着プライマー層の蒸着は、スピン・コーティング工程中に基板とスピン・コーティング装置、例えばスピン・チャック、と物理的に接触する間に生じる微粒子汚染なしで、基板の２つ以上の表面が接着プライマー層で被覆されることを可能にする。接着プライマー層は、実質的に平行な基板の２つの表面に蒸着させることができる。かくして、接着プライマー層の蒸着は、磁気媒体を含む両面媒体の製造を容易にする。両面媒体の例としては、例えば、コンパクト・ディスク、デジタル・ビデオ・ディスク、およびハード・ディスクが挙げられる。

接着プライマー層組成物の成分は、官能性（多官能または単官能）、リンカー基の長さ、リンカーの剛性、リンク結合強度（複数可）、ｐＨ、架橋密度、反応性、貯蔵寿命および／または安定性、ならびに沸騰温度を含むがこれらに限定されない因子に関して選択することができる。接着層の強度は、リンカー基の性質（例えば、そのリンカー基中の最も弱い結合）によって制限され得る。従って、成分は、ＸとＸ’官能性の間に強い結合を有する短いリンカーを有するように選択すればよい。いくつかの実施形態において、強いリンカー結合（例えば、いくつかの芳香族基）は蒸着の困難さを増す高沸点をもたらし得る。

ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯ₂、およびＳｉを含むさまざまな基板上のさまざまな接着プライマー層組成物の接着特性を評価するために実験を行った。下記の接着プライマー層組成物の接着特性を、組成物の基板接着の比較を可能にするさまざまな浸漬コーティング法およびスピン・コーティングに対して評価した。

組成物１は、アクリルオキシメチルトリメトキシシラン（図８に示されている）のイソプロパノール中の０．１％溶液である。この組成物を浸漬コーティングによって塗布した。

組成物２は、アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）（図１０に示されている）のイソプロパノール中の０．１％溶液である。この組成物を浸漬コーティングによって塗布した。

組成物３は、ＤＵＶ３０Ｊ−１６、底面反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）（Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｒｏｌｌａ、ＭＯ）である。ＤＵＶ３０Ｊ−１６は、フェノール樹脂を含有し、その架橋剤は、カルボン酸官能基と反応することができる。ＤＵＶ３０Ｊ−１６は、成型物５０と共有結合を形成しないものと考えられる。

組成物４は、およそ７７グラムのＩｓｏＲａｄ ５０１（Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ、Ｎｅｗ ＹｏｒｋのＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｉｎｃ．から入手可能）、２２グラムのＣｙｍｅｌ ３０３ＵＬＦ（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔ Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ、ＮＪ）および１グラムのＣｙｃａｔ ４０４０（Ｃｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．）を含む。ＩｓｏＲａｄ ５０１、Ｃｙｍｅｌ ３０３ＵＬＦおよびＣｙｃａｔを混合する。そのＩｓｏＲａｄ ５０１、Ｃｙｍｅｌ ３０３ＵＬＦおよびＣｙｃａｔの混合物を次におよそ１９００グラムのＰＭ Ａｃｅｔａｔｅ中に導入する。ＰＭ Ａｃｅｔａｔｅは、２−（１−メトキシ）プロピルアセテート（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ、ＴＮ）からなる溶剤の製品名である。

およそ厚さが１ｍｍ、側面寸法が７５×２５ｍｍのスライド・ガラスに組成物１〜２を浸漬コーティングして接合部分６６および６８の接着力の強さの比較データを生じさせた。プライマー層４５と成型物５０を配置する前に、そのスライド・ガラスを清浄にする。具体的には、各スライド・ガラスは、Ｐｉｒａｎｈａ溶液（Ｈ₂ＳＯ４：Ｈ₂Ｏ₂＝２：１容積比）にさらす。そのスライド・ガラスをその後脱イオン水ですすぎ、イソプロピルアルコールを吹き付け、乾燥用の流体の流れ、例えば窒素ガスの流れにさらす。その後、そのスライド・ガラスを１２０℃で２時間焼いて乾燥させる。

組成物１〜２は、当技術分野で既知の浸漬コーティング技法を用いてスライド・ガラスに付着させる。組成物３〜４は、当技術分野で既知のスピン・コーティング技法を用いてスライド・ガラスに付着させる。組成物１および２については、プライマー層４５をスライド・ガラス上で８０℃のホット・プレートにより１０分間乾燥させる。組成物３については、プライマー層４５をスライド・ガラス上で１８０℃のホット・プレートにより２分間乾燥させる。組成物４については、プライマー層４５をスライド・ガラス上で１５０℃のホット・プレートにより５分間乾燥させる。言い換えれば、浸漬コーティングおよびスピン・コートした組成物１〜４は、固化、すなわち、熱エネルギーにさらすことによって重合および架橋する。プライマー層を乾燥した後、バルク・インプリンティング材料の１滴を、第１のスライド・ガラスのコーティング面の中心に塗布する。

そのバルク・インプリンティング材料は、次に、２つのスライド・ガラス上のプライマー層を互いに向き合った状態にして、バルク・インプリンティング材料を接触させることによって２つのプライマー層４５の間に挟む。一般的に、２つのスライド・ガラスの１つの縦軸は、残りのスライド・ガラスの縦軸に対して直角に伸びて、約２５×２５ｍｍの重なる領域を有する「ｔ」の形を形成する。そのバルク・インプリンティング材料は、固化、すなわち、その２つのスライド・ガラスを化学線エネルギー、例えば中圧水銀紫外線ランプを用いる広帯域紫外線波長などに２０ｍＷ／ｃｍ²の強度で４０秒間さらすことによって重合、および架橋させる。

接着の強度を測定するために、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第４巻（２００２年）、４１９４〜４１９７頁の「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｆｏｒｃｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｍｏｌｄ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｃｕｒａｂｌｅ Ｒｅｓｉｎ ｉｎ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」に記載されているものと同様の接着試験および技法に対して、四点曲げ固定具を採用した。その最大の力／負荷を接着強さとして取り扱った。スライド・ガラスの１つが、デラミネーションが起こる前またはスライド・ガラスが分離する前に壊れた場合、その最大の力／負荷を最低限の接着強さとして取り扱った。トップとボトムの２点のビーム間隔は６０ｍｍである。負荷は１分当たり０．５ｍｍの速度でかけた。

上で述べた四点曲げ接着試験を用いて、組成物２と３は、約４ｌｂｆの同様の接着強さを示した。同じ試験のもとで、組成物１と４は、真の接着を測定する前に、（１つまたは複数の）壊れたスライドをもたらした。その壊れるときの接着力（最低限の接着力）は、約１２ｌｂｆであると測定された。従って、組成物１と４は、同様の条件下で組成物２と３の接着力より少なくとも約３倍強い接着力を示した。

準備の浸漬コーティング試験の後、アクリルオキシメチルトリメトキシシラン（組成物１から）をバブラーおよび加熱方法によって蒸着させた。蒸着したアクリルオキシメチルトリメトキシシランの接着特性をスピン・コートした組成物４の接着特性と比較した。このデモンストレーションは、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｇｌｏｂａｌ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓａｎ Ｊｏｓｅ、ＣＡ）により供給された５ｎｍの表面ＳｉｘＮｙコーティングを有する６５ｍｍのガラス・ディスクを利用した。基板は、前処理していない担体から直接取った。

蒸着法においては、６５ｍｍの基板をアルミニウム・スライド（そのアルミニウム・スライドは、この基板によって一部が覆われている）上にセットし、そのアルミニウム・スライドをホット・プレート上に置いた。そのホット・プレートは、９０℃に維持した。３μＬのアクリルオキシメチルトリメトキシシランをそのアルミニウム・スライドの覆われていない部分に施した。熱によって発生する蒸気を保持するために、その基板とアルミニウム・スライドの両方の上に蓋を置いた。その保持した蒸気を基板に蒸着させた。基板を１分後に除去し、周囲条件に２０分間さらした後、接着試験を行った。５ｍｍの直径を有するガラス棒も同様にしてアクリルオキシメチルトリメトキシシランをコーティングした。

バブラー蒸気法においては、８ｍＬの小瓶の中の１ｍＬのアクリルオキシメチルトリメトキシシランを通して泡立てた。蒸気送達ラインを有する蓋を基板の上に置き、その基板を蒸気に１５〜６０秒間さらした。基板を次に周囲条件に１０分未満さらした後、接着試験を行った。５ｍｍの直径を有するガラス棒も同様にしてアクリルオキシメチルトリメトキシシランをコーティングした。

相対的に、組成物３は、基板にスピン・コートし、周囲条件に２０分未満でさらした後、接着試験を行った。５ｍｍの直径を有するガラス棒に組成物３をブラシコーティングした。

相対的に、組成物４は、基板にスピン・コートし、周囲条件に２０分未満でさらした後、接着試験を行った。５ｍｍの直径を有するガラス棒に組成物４をブラシコーティングした。

接着試験は、１滴のバルク・インプリンティング材料をコーティングした基板上に置き、コーティングしたガラス棒をその基板上にそのガラス棒が基板の水平な面と実質的に垂直であるように配置することにより行った。そのインプリンティング材料は、紫外線により硬化した。基材上に固定されたガラス棒により、そのガラス棒の基板に対する接着を評価するために、そのガラス棒のせん断試験を行った。すなわち、その接着力は、そのガラス棒を基板から剥ぎ取るために要する力として記録した。

せん断試験は、組成物１に対しては約３５ｌｂｆ（蒸着法については約３７ｌｂｆおよびバブラー法については約３３ｌｂｆ）の、そして、スピン・コートした組成物３に対しては１０ｌｂｆのせん断力をもたらした。組成物１のせん断力は、組成物３のせん断力の約３．５倍であるが、一旦そのせん弾力から摩擦推力が除去されれば、組成物１を剥離する形における真の接着は組成物３のそれの３．５倍を超える。

せん断試験は、スピン・コートした組成物４に対しては約３０〜４０ｌｂｆのせん弾力をもたらした。

上記の本発明の実施形態は、典型的なものである。多くの変更および修正を、本発明の範囲内に留まりながら、上に列挙した開示に加えることができる。それ故、本発明の範囲は、上記の説明によって限定されるべきではなく、それよりはむしろ添付の特許請求の範囲ならびにそれらの相当物の全範囲との関連で決定されるべきである。

１０ システム； ２２ 流体ディスペンス・システム； ２６ 発生源；
３２ プロセッサ； ３４ メモリー； ３６ モールド； ３８ 凹部；
４０ 凸部； ４２ 基板； ４４ 表面； ４５ プライマー層； ４６ 液滴；
５０ 成型物５０； ５２ （インプリンティング材料の）下位部分；
５４ （インプリンティング材料の）下位部分； ６０ ラメラ（薄膜）；
６２，６４ 端面； １４６ 液滴；
１３６ 界面活性剤成分に富む（ＳＣＲ）サブ部分１３６；
１３７ 界面活性剤成分の枯渇した（ＳＣＤ）サブ部分１３７。

Claims (27)

1. （ａ）コーティング工程において、流体を基板の表面と接触させるステップ（ただし、該流体は、一般式ＩまたはＩＩ：
   

   

   ［式中、Ｘは脱離基であり；Ｘ’は、アクリル基、メタクリル基、またはビニルエーテル基であり；ＹはＳｉであり；Ｚは非反応性基であり；およびＲおよびＲ’はそれぞれ独立に１〜１０の炭素原子を有するリンカー基であり；およびｎおよびｍはそれぞれ独立に１〜３の整数である］
   により表される成分を含む）と、
   （ｂ）接着プライマー層が該基板の表面に接着するように、該成分の第１の末端と該基板の表面との間で第１の共有結合を形成する第１の化学反応を開始させるステップと、
   （ｃ）インプリント・リソグラフィー法によって、ポリマー層を該基板の表面に接着させるステップと
   を含む方法であって、前記接着させるステップが
   （ｉ）該基板の表面の該接着プライマー層上に重合性材料を付着させるステップと、
   （ｉｉ）該重合性材料の重合を開始させてポリマー層を形成するステップと、
   （ｉｉｉ）該接着プライマー層中の該成分の該第２の官能基と該重合性材料との間の第２の化学反応を開始して該ポリマー層を該基板の表面に接着させるステップと
   を含む方法。
2. 該コーティング工程において、該流体を該基板の前記表面および該基板の第２の表面と実質的に同時に接触させるステップと、前記接着プライマー層を該基板の前記表面に、および第２の接着プライマー層を該基板の該第２の表面に実質的に同時に接着させるステップとをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. インプリント・リソグラフィー法によって、第２のポリマー層を該基板の第２の表面に接着させるステップをさらに含み、前記接着させるステップが、
   （ａ）第２の重合性材料を該基板の第２の表面上の該第２の接着プライマー層上に付着させるステップと、
   （ｂ）該第２の重合性材料の重合を開始して第２のポリマー層を形成させるステップと、
   （ｃ）該第２の接着プライマー層中の該成分の該第２の官能基と該第２の重合性材料との間の第２の化学反応を開始して該第２のポリマー層を該基板の第２の表面に接着させるステップと
   を含む請求項２に記載の方法。
4. 該流体が蒸気であり、該コーティング工程が化学蒸着法である請求項１に記載の方法。
5. 該蒸気を液体から形成させるステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 該流体が液体であり、該コーティング工程が浸漬コーティング法である請求項１に記載の方法。
7. 該流体中にさらなる成分を含み、前記成分を前記第２の成分と共重合させるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
8. 該第１の化学反応を開始するステップが、加熱することを含む請求項１に記載の方法。
9. 該第２の化学反応を開始するステップが、該重合性材料を紫外線にさらすことを含む請求項１に記載の方法。
10. 該基板の第１の表面と該基板の第２の表面が、実質的に平行である請求項２に記載の方法。
11. 該基板がシリコンを含む請求項１に記載の方法。
12. 該基板を、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、タンタル、アルミニウム、石英、および溶融石英からなる群から選択する請求項１に記載の方法。
13. 該基板が、磁気媒体を含む請求項１に記載の方法。
14. 該成分が、該成分の第１の末端に第１の官能基を含み、該第１の官能基が、脱離基である請求項１に記載の方法。
15. （ａ）基板を多官能成分と接触させるステップ［ただし、
    （ｉ）該多官能成分は、第１の末端、第２の末端、および該第１の末端と該第２の末端の間のリンカー基を有しており、
    （ｉｉ）該第１の末端は、シリコン原子を含み、
    （ｉｉｉ）該リンカー基は、最大で３個の炭素原子を有する炭化水素基である］と、
    （ｂ）該多官能成分の第１の末端のシリコン原子を該基板に共有結合させて接着プライマー層を形成するステップと、
    （ｃ）インプリント・リソグラフィー工程の間に、該多官能成分の第２の末端を重合性材料に共有結合させるステップと
    を含む方法。
16. 前記多官能成分が、最高で約３５０℃である沸点を有する請求項１５に記載の方法。
17. 前記多官能成分が、最高で約１００ｃＰである粘度を有する請求項１５に記載の方法。
18. 前記リンカー基が−ＣＨ₂−である請求項１５に記載の方法。
19. 前記多官能成分が、アクリルオキシメチルトリメトキシシランである請求項１５に記載の方法。
20. 前記多官能成分が、アクリルオキシメチルトリエトキシシランである請求項１５に記載の方法。
21. 前記多官能成分が、アクリルオキシプロピルトリクロロシランである請求項１５に記載の方法。
22. 前記多官能成分が、アクリルオキシプロピルトリメトキシシランである請求項１５に記載の方法。
23. 前記基板を１種または複数のさらなる成分と接触させるステップをさらに含む請求項１５に記載の方法。
24. 前記さらなる成分の１種が、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタンである請求項２３に記載の方法。
25. 前記さらなる成分の１種が、１，６−ビス（トリクロロシリル）ヘキサンである請求項２３に記載の方法。
26. 該基板が、シリコンを含む請求項１５に記載の方法。
27. 該基板を、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、タンタル、アルミニウム、石英、および溶融石英からなる群から選択する請求項１５に記載の方法。

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