JP5613658B2 - 大面積ロールツーロール・インプリント・リソグラフィ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）（１）に基づいて、２００８年４月１日に出願した米国仮出願第６１／０４１２６４号および２００９年３月３１日に出願した米国出願第１２／４１５５６３号の利益を主張するものであり、これらはいずれもここに参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。

ナノ製造には、１００ナノメートル以下の程度のフィーチャを有する非常に小さい構造の製造が含まれている。ナノ製造が相当な影響力を有している用途の１つは、集積回路の処理における用途である。半導体処理産業は、製造歩留りをより大きくし、かつ、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やすためにたゆまぬ努力を続けており、したがってナノ製造はますます重要になっている。ナノ製造は、より高度のプロセス制御を提供し、その一方で、形成される構造の最小フィーチャ寸法の継続的な縮小を可能にしている。ナノ製造が使用されている他の開発分野には、バイオテクノロジ、光学技術、機械システム、等々が含まれている。

今日使用されている一例示的ナノ製造技法は、一般にインプリント・リソグラフィと呼ばれている。米国特許公開第２００４／００６５９７６号、米国特許公開第２００４／００６５２５２号および米国特許第６９３６１９４号などの多数の公告に、例示的インプリント・リソグラフィ・プロセスが詳細に記載されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれている。

上で言及した米国特許公開および特許の各々に開示されているインプリント・リソグラフィ技法には、成形可能（重合可能）層中へのレリーフ・パターンの形成、および下方に位置している基板中へのレリーフ・パターンに対応するパターンの転写が含まれている。基板は、運動ステージに結合されることができ、それによりパターニング・プロセスを容易にするための所望の位置決めを得ることができる。パターニング・プロセスには、基板から間隔を隔てたテンプレート、およびテンプレートと基板の間に加えられる成形可能液が使用されている。成形可能液は、凝固して、成形可能液と接触するテンプレートの表面の形状と一致するパターンを有する剛直層を形成する。成形可能液が凝固すると、テンプレートおよび基板が間隔を隔てるよう、剛直層からテンプレートが分離される。次に、基板および凝固層に追加プロセスが施され、凝固層中のパターンに対応するレリーフ・イメージが基板中に転写される。

米国特許公開第２００４／００６５９７６号、 米国特許公開第２００４／００６５２５２号 米国特許第６９３６１９４号

本発明のより詳細な理解は、添付図を参照した、本発明の実施形態の説明から提供されよう。しかしながら、添付の図面に示されているのは本発明の典型的な実施形態にすぎず、したがって本発明の範囲を限定するものと見なしてはならないことに留意されたい。

従来技術によるリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 図２に示されている膜シートであって、その上にパターン化された層が配置された膜シートの簡易側面図である。 図２に示されているローラ・アセンブリを上から見た上面図である。 膜シートの上に材料の小滴の局部トラッピングを有する膜シートの簡易側面図である。 本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 インプリント・リソグラフィ・テンプレートと膜シート上の材料との間の接触を提供する力が印加された、図６Ａのリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートと膜シート上の材料との間の接触を提供する力が印加されたリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 第２のインプリント・リソグラフィ・テンプレートと膜シート上の材料との間の接触を提供する力が印加された、図７Ｂのリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 膜シートの上にパターンをインプリントするための方法のフローチャートである。 複数の型を有するテンプレートを上から見た上面図である。 本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 一実施形態による、膜シートの上にパターンをインプリントする型を有する、図１０Ａのリソグラフィ・システムの簡易側面図である。 第１のパターンの型を有する第１のテンプレートを上から見た上面図である。 図１１の第１のテンプレートの第１のパターンの型と相補をなす第２のパターンの型を有する第２のテンプレートを上から見た上面図である。 複数のテンプレートを使用して膜シートの上にパターンをインプリントする方法のフローチャートである。

これらの図のうちのとりわけ図１を参照すると、示されているようなリソグラフィに使用される従来技術によるローラ・アセンブリ・システムには、意図するパターンの忠実度を保持した状態での製造が困難であるテンプレートが使用されている。例えば、このような設計をシステムのために使用する場合、テンプレートが１００ｎｍ未満のフィーチャを有している場合、パターンの忠実度が犠牲になる。さらに、一様な圧力を達成することが困難であり、したがってこのようなローラ・アセンブリ・システムによって形成されるパターンのフィーチャは、その結果生じる非一様な圧力によってひずみが生じることになる。

図２〜４を参照すると、本発明による、膜シート１２の上にレリーフ・パターンを形成するために使用されるリソグラフィ・システム１０が示されている。膜シート１２の材料は、それらに限定されないが、重合膜、ガラス、ケイ素、窒化ケイ素、Ｋｅｖｌａｒ（商標）補強重合体膜、アルミニウムおよび／または類似の材料を含むことができる。膜シート１２の厚さは、設計要件に基づくことができる。例えば、膜シート１２は、厚さ約１０μｍ〜５００μｍの薄膜シート１２であってもよい。膜シート１２は、高度に可撓性にすることができる。

膜シート１２は、１つまたは複数のローラ１３に結合されることができる。例えば、図２に示されているように、膜シート１２は、ローラ１３ａおよび１３ｂに結合されることができる。図７Ａおよび７Ｂに示されているように、膜シート１２は、ローラ１３ｃ、１３ｄおよび１３ｅに結合されることができる。設計要件に応じて任意の数のローラ１３を使用することができることに留意されたい。例えば、図７Ａおよび７Ｂでは、ローラ１３ｄは、膜シート１２の全体的および／または局部的な変形を最小化する追加サポートを提供することができる。追加ローラ１３は、このような変形を最小化するサポートをさらに提供することができる。

ローラ１３は、膜シート１２の少なくとも一部の移動を容易にすることができる。例えば、図２のローラ１３ａおよび１３ｂは、矢印１７の方向における膜シート１２の移動を容易にするために回転させることができる。このような移動により、テンプレート１８と重畳する膜シート１２の異なる部分を選択的に提供することができる。例えば、膜シート１２の第１の部分１５は、テンプレート１８と重畳する固定領域を有することができる。ローラ１３は、膜シートの第１の部分１５がパターニングのためにテンプレート１８と重畳する１メートル×１メートルの固定領域を有することができるよう、膜シート１２の移動を選択的に容易にすることができる。固定領域のパターニングが終了すると、ローラ１３は、膜シート１２の第１の部分１５をテンプレート１８からオフセットさせるために、膜シート１２の移動を容易にすることができる。リソグラフィ・プロセス内で使用するためのローラは当分野でよく知られているため、説明を簡潔にするためにローラ１３は詳細には記述されていない（例えば直径、物質性）。

個々のローラ１３は軸Ａ_Xを有することができる。例えば、図２のローラ１３ａおよび１３ｂは、それぞれ軸Ａ₁およびＡ₂を有している。ローラ１３の軸Ａ_Xは、システム１０内で互いに実質的に平行に配置することができる。例えば、ローラ１３ａおよび１３ｂは、膜シート１２の第１の部分１５が平面Ｐ₂内のテンプレート１８に対して実質的に平行になるよう、互いに実質的に平行に、かつ、同じ平面Ｐ₁内に配置することができる。別法としては、ローラ１３の軸Ａ_Xは、膜シート１２の第１の部分１５が平面Ｐ₂内のテンプレート１８に対して一定の角度で配置されるよう、互いに実質的に平行で、かつ、異なる平面に配置することも可能である。角度の大きさは、設計要件に基づいて決定することができる。

膜シート１２はチャック１６に結合されることができる。チャック２８は、それらに限定されないが、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャックおよび／または他の類似したタイプのチャックとして構成することができる。参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６８７３０８７号に、例示的チャックが詳細に記載されている。一実施形態では、チャック１６は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許公開第２００７０１９０２００号に詳細に記載されているような多孔性チャックであってもよい。他の実施形態では、チャック１６の代わりに、あるいはチャック１６に追加して、中空ブロックまたは固体ブロックによって膜シート１２をサポートすることができる。ブロックは、チャック１６のサイズおよび／または形状と同様のサイズおよび／または形状にすることができ、通常、膜シート１２の全体的および／または局部的な湾曲を防止するために、膜シートにサポートを提供することができる。

テンプレート１８は、テンプレート１８から膜シート１２に向かって延在しているメサ２０を含むことができ、メサ２０は、その上にパターニング表面２２を有している。メサ２０は、型２０またはインプリント型２０と呼ぶことができる。別法としては、メサ２０のないテンプレート１８を形成することも可能である。

テンプレート１８および／または型２０は、それらに限定されないが、石英ガラス、水晶、ケイ素、有機重合体、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フッ化炭化水素重合体、金属、硬化サファイヤおよび／または類似などを始めとする材料から形成することができる。テンプレート１８の厚さは設計要件に基づくことができる。一実施形態では、テンプレート１８は、約０．５ｍｍの厚さを有することができる。

図２〜４に示されているように、パターニング表面２２は、間隔を隔てた複数の凹所２４および／または突起２６によって画定されたフィーチャを備えているが、本発明の実施形態は、このような構成に限定されない。パターニング表面２２は、膜シート１２上に形成すべきパターンの基礎を形成する任意のオリジナル・パターンを画定することができる。別法としては、パターニング表面２２は、実質的に滑らかな表面および／または平らな表面であってもよい。

テンプレート１８はチャック２８に結合されることができる。チャック２８は、それらに限定されないが、真空チャック、ピン型チャック、溝型チャック、静電チャック、電磁チャックおよび／または他の類似したタイプのチャックとして構成することができる。参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６８７３０８７号に、例示的チャックが詳細に記載されている。さらに、チャック２８は、テンプレート１８の移動を容易にするようにチャック２８および／またはインプリント・ヘッド３０を構成することができるよう、インプリント・ヘッド３０に結合されることができる。

システム１０は、さらに、流体分与システム３２を備えることができる。流体分与システム３２を使用して、膜シート１２の上に重合可能材料３４を堆積させることができる。重合可能材料３４は、滴下分与(drop dispense) 、スピン塗布(spin-coating)、浸漬被覆(dip coating)、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、薄膜堆積(thin film deposition)、厚膜堆積(thick film deposition) および／または類似などの技法を使用して膜シート１２の上に配置することができる。例えば、重合可能材料３４は、いずれも参照により本明細書に組み込まれている米国特許公開第２００５／０２７０３１２号および米国特許公開第２００５／０１０６３２１号に記載されている技法などの技法を使用して膜シート１２の上に配置することができる。重合可能材料３４は、設計要件に応じて、型２０と膜シート１２の間に所望の体積が画定される前および／または画定された後に膜シート１２の上に配置することができる。

重合可能材料３４は、膜シート１２の第１の部分１５の上に、間隔を隔てた複数の小滴として堆積させることができる。例えば、重合可能材料３４は、個々の小滴が約１ピコリットル〜２００ピコリットルの単位体積を有する堆積小滴であってもよい。重合可能材料３４の小滴は、滴下パターンに従って膜シート１２の第１の部分の上に配置することができる。滴下パターンは、設計要件に基づくことができ、および／または参照により本明細書に組み込まれている米国特許公開第２００５／０２７０３１２号に記載されている特性などの特定の特性が提供されるように決定することができる。

重合可能材料３４は、いずれも参照により本明細書に組み込まれている米国特許第７１５７０３６号および米国特許公開第２００５／０１８７３３９号に記載されている単量体混合物を含むことができる。また、インプリント後の濡れおよび／または粘着を容易にするために、参照により本明細書に組み込まれている米国特許公開第２００７／０１１４６８６号に記載されている組成を使用して膜シート１２を処理することができる。

図２〜４を参照すると、システム１０は、さらに、エネルギー４０を経路４２に沿って向けるように結合されたエネルギー源３８を備えることができる。インプリント・ヘッド３０および／またはローラ１３は、テンプレート１８および膜シート１２の第１の部分１５が経路４２に重畳して配置されるように構成することができる。システム１０は、ローラ１３、インプリント・ヘッド３０、流体分与システム３２、ポンプ・システム６０および／またはエネルギー源３８と通信しているプロセッサ５４によって調整することができ、また、メモリ５６に記憶されているコンピュータ可読プログラム上で動作させることができる。

インプリント・ヘッド３０は、型２０と膜シート１２の第１の部分１５の間の距離を変更することができ、それにより重合可能材料３４が充填される所望の体積をそれらの間に画定することができる。例えば、インプリント・ヘッド３０は、型２０が重合可能材料３４と接触するよう、テンプレート１８に力を印加することができる。所望の体積に重合可能材料３４が充填されると、エネルギー源３８は、エネルギー４０、例えば紫外放射を生成して重合可能材料３４を凝固および／または交差結合させ、膜シート１２の第１の部分１５の表面４４の形状とパターニング表面２２の形状を一致させ、膜シート１２の第１の部分１５の上にパターン化された層４６を画定する。パターン化された層４６は、残留層４８を備えることができ、また、突起５０および凹所５２として示されている複数のフィーチャを備えることができる。突起５０は厚さｔ₁を有しており、また、残留層は厚さｔ₂を有している。

図７Ａおよび７Ｂを参照すると、複数のテンプレート１８を使用して、膜シート１２の上にパターン化された層４６を形成することができる。例えば、第１の位置に存在している第１のテンプレート１８ｂは、パターン化された層４６の第１の部分１５をパターン化することができ、また、第２の位置に存在している第２のテンプレート１８ｃは、パターン化された層４６の第１の部分１５をパターン化することができる。パターン化された層４６の第１の部分１５は、膜シート１２の上に第１の層を形成している第１のテンプレート１８ｂによってパターン化することができ、また、第２のテンプレート１８ｃは、第１の層の上に第２の層を直接パターニングすることができる。別法としては、パターン化された層４６の第１の部分を、パターン化された複数の領域を形成している第１のテンプレート１８ｂによってパターン化し、第２のテンプレート１８ｃを使用して隣接する領域をパターニングすることも可能である。

膜シート１２の第１の部分１５がパターニングされると、ローラ１３は、膜シート１２の第１の部分１５がテンプレート１８から離れた位置に配置され（例えばオフセットされ）、かつ、膜シート１２の第２の部分１７がテンプレート１８と重畳して配置されるよう、膜シート１２の移動を容易にすることができる。例えば、図２に示されているように、ローラ１３ａおよび１３ｂは、膜シートの第１の部分１５がテンプレート１８から離れた位置に配置され、かつ、膜シート１２の第２の部分１７ａがテンプレート１８と重畳して配置されるよう、矢印１７の方向における膜シート１２の移動を容易にすることができる。次に、膜シート１２の第２の部分１７ａをパターン化することができ、また、ローラ１３は、膜シート１２の他の部分がテンプレート１８と重畳して配置されるよう、膜シート１２の移動を容易にすることができる。このプロセスは、必要に応じて多数回にわたって繰り返すことができる。

ローラ１３は、図２に示されている膜シートの移動を容易にするためのガイドとしての役割を果たすことができ、および／またはローラ１３は、パターン化されていない膜シート１２および／またはパターン化された膜シート１２を保管することができる。例えば、パターン化されていない膜シート１２をローラ１３ａの周囲に同心状に巻き付けて第１のロールを形成することができ、また、パターン化された膜シート１２をローラ１３ｂの周囲に同心状に巻き付けて第２のロールを形成することができる。

パターン化された層４６は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許公開第２００８／０３０８９７１号に記載されている保護膜によって保護することができる。このような保護膜により、パターン化された層４６および／または引き続いて製造される膜シート１２上のパターンを損傷することなく、膜シート１２をロールに巻き戻すことができる。例えば、パターン化された層４６および／または引き続いて製造される膜シート１２上のパターンの上に材料を堆積させ、凝固させ、かつ、膜シート１２を保管するためにローラ１３ｂに巻き戻すことができる。

上で言及したシステムおよびプロセスは、さらに、米国特許第６９３２９３４号、米国特許公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許公開第２００４／０１８８３８１号および米国特許公開第２００４／０２１１７５４号に参照されているインプリント・リソグラフィ・プロセスおよびシステムに使用することができ、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれている。

重合可能材料の小滴の合体
図２および５を参照すると、膜シート１２の第１の部分１５の上に配置された小滴の形態で重合可能材料３４が分与されると、重合可能材料３４の小滴は、膜シート１２および／または型２０の間にトラップされることがある。例えば、最小厚さを有する膜シート１２（例えば約１０μｍ〜５００μｍの薄膜シート）は、重合可能材料３４の小滴の重量を支えることができないことがある。したがって膜シート１２は、小滴をトラッピングしている小滴の重量の下で起伏を形成することがある。重合可能材料３４の小滴のこのようなトラッピングは、図５に示されているように膜シート１２が変形する原因になることがある。変形を防止するために、比較的平らな構成（例えば膜シートの表面に実質的に突起および／または凹みがない構成）で膜シート１２を維持することができる。さらに、小滴の合体による連続層の形成を最小化することができ、および／または重合可能材料３４の小滴のトラッピングおよび膜シート１２の変形を防止することができる。

図２および５〜７を参照すると、上で既に説明したように、インプリント・ヘッド３０は、型２０と重合可能材料３４が接触するよう、テンプレート１８に力を印加することができる。この力および／または他の外力（本明細書においては集合的に、印加力Ｆまたは力Ｆと呼ばれている）を制御することにより、膜シート１２上の重合可能材料３４の小滴の局部トラッピングを最小化することができる。例えば、印加力Ｆの大きさを制御する（例えば最小化する）ことにより、参照により本明細書に組み込まれている米国特許公開第２００５／００６１７７３号に詳細に記載されているように、型２０および／または膜シート１２との重合可能材料３４の毛管力を使用することができる。

印加力Ｆの制御は、
Ｆ∝ｈ³ｖμ （式１）
によって決定することができる。上式で、ｈは小滴の高さ（例えば２００ｎｍ〜１０００ｎｍであって、４００ｎｍより高いことが好ましい）であり、ｖは型２０と小滴が接触する速度（例えば２０〜１００μｍ／秒）であり、また、μは小滴中の重合可能材料３４の粘性（例えば０．５ｃｐｓ〜２００ｃｐｓ）である。

さらに、重合可能材料３４の滴の合体は、膜シート１２と結合した張力を変化させることによって提供し、および／または制御することができる。繊維（例えば金属繊維、ガラス繊維および／または類似）を使用して膜シート１２を補強することによって強力な引張り強さを提供することができる。繊維は、ローラ１３によって提供される引張り力の方向に沿って整列させることができる。一実施形態では、厚さ１００μｍ、幅１ｍ、引張り強さ１〜２００ＭＰａの膜シート１２の場合、膜シート１２と結合した張力の大きさは、約１Ｎないし２００Ｎにすることができる。

また、重合可能材料３４の小滴の合体は、膜シート１２上の重合可能材料３４の表面接触角（例えば１°〜３０°）を変化させることによって提供し、および／または制御することができる。いずれも参照により本明細書に組み込まれている米国特許第１２／３３６８２１号および米国特許公開第２００６／０１７５７３６号に、表面接触角を変化させるための例示的方法が詳細に記載されている。

さらに、重合可能材料３４の小滴の合体は、重合可能材料３４の粘性、重合可能材料３４の小滴のサイズおよび／または膜シート１２上の重合可能材料３４の小滴の配置を調整することによって提供し、および／または制御することができる。例えば、重合可能材料３４の粘性は、１ｃｐｓ〜２００ｃｐｓの間で変化させることができる。小滴は、直径が約１０μｍと１００μｍの間、高さが約２０ｎｍと１０００ｎｍの間、および／または小滴と小滴の間の中心間の距離が約１０μｍ〜２５０μｍになるようにサイズ化することができる。これらのエレメントの各々を調整することにより、重合可能材料３４の小滴を合体させることができる。

図８は、インプリント・リソグラフィ・プロセスの間、膜シート１２上の重合可能材料３４の小滴のトラッピングを最小化し、および／または膜シート１２の変形を最小化するための一例示的方法８０のフローチャートを示したものである。ステップ８２で、膜シート１２の上に重合可能材料３４の小滴を配置するための滴下パターンを決定することができる。この滴下パターンは、インプリント・リソグラフィ・プロセスの間、型２０によって所望の厚さの残留層および所望のフィーチャ・フォーメーションが提供されるように決定することができる。さらに、小滴の予測高さおよび重合可能材料３４の予測粘性を使用して滴下パターンを決定することができる。ステップ８４で、型２０が重合可能材料３４に接触する予測速度を決定することができる。ステップ８６で、予測高さ、予測粘性および予測速度を使用して力Ｆの大きさの予測値を決定することができる。ステップ８８で、滴下パターンに基づいて膜シート１２の上に重合可能材料３４を分与することができる。ステップ９０で、予測速度に基づいて型２０を重合可能材料３４に接触させることができる。合体する機会を小滴に提供することができる。別法としては、テンプレート１８と重合可能材料３４の小滴が接触する前に重合可能材料３４の小滴が合体するよう、条件（例えば予測高さ、予測粘性、等々）を決定することも可能である。ステップ９２で、膜シート１２の変形および／またはパターニング層４６の連続性を評価することができる。ステップ９４で、分与された小滴の予測高さおよび重合可能材料３４の予測粘性を調整することができ、および／または膜シート１２の変形および／またはパターニング層４６の連続性の評価に基づいて力Ｆの大きさの予測値を調整するために、型２０と重合可能材料３４が接触する予測速度を変更することができる。ステップ９６で、膜シート１２の変形および／またはパターニング層４６の連続性の評価に基づいて、膜シート１２の張力、重合可能材料３４の表面接触角および／または滴下パターン中の小滴の滴配置を調整することができる。ステップ９８で、膜シート１２の変形が最小化されるまで、および／またはパターニング層４６の所望の連続性が得られるまでステップ８６〜９６を繰り返すことができる。

大面積のパターニング
膜シート１２をパターニングする場合、スループットを大きくするために、複数の型２０実施形態および／または複数のテンプレート１８実施形態を使用することができる。例えば、図２、９および１０を参照すると、テンプレート１８は、複数の型２０を備えることができ、個々の型２０を使用して実質的に同じ時間期間で、および／または比較的異なる時間期間で膜シート１２をパターニングすることができる。例えば、図９のテンプレート１８ａは、複数の型２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈおよび２０ｉを含むことができる。型２０ａ〜２０ｉは、図２に示されている型２０と実質的に同じ型であってもよい。個々の型２０ａ〜２０ｉは、その上に形成された実質的に同じパターンを有することができ、および／またはその上に形成された異なるパターンを有することも可能である。例えば、型２０ｂ、２０ｄ、２０ｆおよび２０ｈは、その上に形成された、ＭＯＬＤ₁で参照されている実質的に同じパターンを有することができ、また、型２０ａ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｇおよび２０ｉは、その上に形成された、ＭＯＬＤ₂で参照されている実質的に同じパターンを有することができる。ＭＯＬＤ₂は、さらには、ＭＯＬＤ₁の相補をなすことも可能である。テンプレート１８ａは、その上に配置された任意の数の型２０を有することができ、これらの型２０は、設計要件に応じて任意の組合せのパターンを有することができることに留意されたい。

テンプレート・チャック２８および／またはポンプ・システム６０は、図９に示されているテンプレート１８ａの形状を制御することができる。テンプレート・チャック２８の少なくとも一部および個々の型２０と重畳しているテンプレート１８ａの領域は、チャンバ６２を画定することができる。例えば、テンプレート・チャック２８の少なくとも一部および型２０ａ、２０ｂおよび２０ｃの各々と重畳しているテンプレート１８ａの領域は、それぞれチャンバ６２ａ、６２ｂおよび６２ｃを画定している。図解を簡潔にするために、図１０Ａおよび１０Ｂにはチャンバ６２ａ〜６２ｃしか示されていないが、チャンバ６２ｄ〜６２ｉは、チャンバ６２ａ〜６２ｃと実質的に類似していてもよいことを理解されたい。

個々のチャンバ６２は、ポンプ・システム６０と流体連絡することができる。ポンプ・システム６０は、個々のチャンバ６２内の圧力を集合的に制御することができる。別法としては、個々のチャンバ６２は、個別のポンプ・システム６０と連絡することも可能である。

ポンプ・システム６０は、実質的に同じ時間期間での、および／または比較的異なる時間期間での膜シート１２のパターニングを提供するために、個々のチャンバ６２内の圧力を制御している。例えば、重合可能材料３４を膜シート１２の上に分与することができ、また、ポンプ・システム６０は、図１０Ｂに示されているように、型２０ｂおよび／または２０ｃとは異なる時間に、膜シート１２上の重合可能材料３４をパターン化するために型２０ａを提供する。米国特許公開第２００７０１９０２００号に、例示的パターニング技法が詳細に記載されている。

図７、１１および１２を参照すると、他の実施形態では、システム１０は、少なくとも２つのテンプレート１８ｂおよび１８ｃを備えることができる。テンプレート１８ｂおよび１８ｃは、本明細書において説明されているテンプレート１８および１８ａに実質的に類似していてもよい。

テンプレート１８ｂは、テンプレート１８ｃと相補をなしていてもよく、また、その逆であってもよい。例えば、実質的に型２０が存在していなくてもよいテンプレート１８ｂの部分２１は、テンプレート１８ｃの中に、型２０を有している部分６４に対応する領域を有することができる。図７、１１および１２に示されているように、テンプレート１８ｂは、テンプレート１８ｃの部分２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇおよび２１ｉに対応する型２０ａ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｇおよび２０ｉを備えている。同様に、テンプレート１８ｃは、テンプレート１８ｂの部分２１ｂ、２１ｄ、２１ｆおよび２１ｈに対応する型２０ｂ、２０ｄ、２０ｆおよび２０ｈを備えている。

テンプレート１８ｂおよび１８ｃは、図１０に関連して上で説明したシステムと同様、チャンバ６２ａ〜６２ｉを画定しているポンプ・システム６０と流体連絡することができる。例えば、テンプレート１８ｂに関しては、テンプレート・チャック２８の少なくとも一部および型２０ａ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｇおよび２０ｉの各々と重畳しているテンプレート１８ｂの領域は、チャンバ６２ａ、６２ｃ、６２ｅ、６２ｇおよび６２ｉを画定している。さらに、チャンバ６２ａ、６２ｃ、６２ｅ、６２ｇおよび６２ｉは、テンプレート１８ｃの部分２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇおよび２１ｉと重畳することができる。テンプレート１８ｃに関しては、テンプレート・チャック２８の少なくとも一部および型２０ｂ、２０ｄ、２０ｆおよび２０ｈの各々と重畳しているテンプレート１８ｃの領域は、チャンバ６２ｂ、６２ｄ、６２ｆおよび６２ｈを画定している。さらに、チャンバ６２ｂ、６２ｄ、６２ｆおよび６２ｈは、テンプレート１８ｃの部分２１ｂ、２１ｄ、２１ｆおよび２１ｈと重畳することができる。

図１３は、テンプレート１８ｂおよび１８ｃを使用して膜シート１２をパターン化するための方法１００のフローチャートを示したものである。ステップ１０２で、膜シート１２の上に重合可能材料３４を分与することができる。ステップ１０４で、ポンプ・システム６０は、テンプレート１８ｂの部分２１ｂ、２１ｄ、２１ｆおよび２１ｈが膜シート１２から離れる方向に湾曲し、その結果、型２０ａ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｇおよび２０ｉが膜シート１２に向かって湾曲するよう、チャンバ６２ｂ、６２ｄ、６２ｆおよび６２ｈを真空状態にすることができる。したがって、テンプレート１８ｂの型２０ａ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｇおよび２０ｉを重合可能材料３４に接触させ、一方、テンプレート１８ｂの部分２１ｂ、２１ｄ、２１ｆおよび２１ｈは、重合可能材料３４に接触しないようにすることができる。ステップ１０６で、重合可能材料を凝固させてチェッカー盤パターンを形成することができる。設計要件に基づいて任意のパターンを形成することができることに留意されたい。例えば、チェッカー盤パターンの第１の部分は、チェッカー盤パターンの第２の部分を提供する次のテンプレートを使用して形成することができる。任意選択ステップ１０８で、ポンプ・システム６０は、テンプレート１８ｂとパターン化された層４６の分離を容易にするために、チャンバ６２ｂ、６２ｄ、６２ｆおよび６２ｈを圧力状態にすることができる。ステップ１１０でテンプレート１８ｂを除去することができる。ステップ１１２で、膜シート１２の上に重合可能材料３４を分与することができる。ステップ１１４で、ポンプ・システム６０は、部分２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇおよび２１ｉが膜シート１２から離れる方向に湾曲し、その結果、型２０ｂ、２０ｄ、２０ｆおよび２０ｈが膜シート１２に向かって湾曲するよう、チャンバ６２ａ、６２ｃ、６２ｅ、６２ｇおよび６２ｉを真空状態にすることができる。例えば、型２０ｂ、２０ｄ、２０ｆおよび２０ｈを重合可能材料３４に接触させ、一方、部分２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇおよび２１ｉは、重合可能材料３４に接触しないようにすることができる。任意選択ステップ１１６で、ポンプ・システム６０は、テンプレート１８ｃとパターン化された層４６の分離を容易にするために、チャンバ６２ａ、６２ｃ、６２ｅ、６２ｇおよび６２ｉを圧力状態にすることができる。テンプレート１８ｃは、テンプレート１８ｂによる重合可能材料３４のパターニングに先立って重合可能材料３４をパターニングすることができることに留意されたい。

膜シート１２のパターニングは、必要な任意の用途に使用することができる。例えば、膜シート１２のパターニングは、参照により本明細書に組み込まれている米国第１２／３２４１２０号に詳細に記載されているように、１０ｎｍ〜１００ｎｍのフィーチャ・サイズを有する太陽電池の微小構造化に使用することができる。さらに、膜シート１２のパターニングは、約５０ｎｍ〜５００ｎｍのサイズを有する偏光子、５０ｎｍ〜５００ｎｍのフィーチャ・サイズを有するフォトニック結晶、約１μｍ〜５００μｍのサイズを有する微小レンズ構造、三次元構造、等々などのサブ波長フォトニック・デバイスのための微小パターニングに使用することも可能である。

１０ リソグラフィ・システム； １２ 膜シート；
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ ローラ；
１５ 第１の部分； １６，２８ チャック； １８ テンプレート；
２０ 型； ２２ パターニング表面； ２４ 凹所； ２６ 突起；
３０ インプリント・ヘッド； ５４ プロセッサ５４； ５６ メモリ；
６０ ポンプ・システム。

Claims (19)

1. 膜シートの上に重合可能材料をパターニングするための方法であって、
   前記膜シートの上に重合可能材料の複数の小滴を分与するステップと、
   可撓性を有する前記膜シートを比較的平らな構成に維持するステップであって、それにより、第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートと接触する前に、前記膜シートの変形、および前記膜シートの起伏の間における前記小滴の局部トラッピングを防止する、ステップと、
   前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートと前記膜シート上の重合可能材料の前記小滴が接触するよう、前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートに力を印加するステップと、
   残留層および少なくとも１つのフィーチャを有するパターン化された層を形成するために前記重合可能材料を凝固させるステップと
   から構成され、
   前記力は、前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートと接触している間に小滴が合体して連続層が形成されるよう、前記膜シートの起伏間の前記重合可能材料の前記小滴の局部トラッピングを最小化するように予め決定されている、ことを特徴とする方法。
2. 前記小滴を分与するステップに先立って前記膜シートの張力を調整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。
3. 前記膜シートの張力を調整するステップは、前記膜シートの引張り強さを強くするステップを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記膜シート上に分与されると前記小滴が合体して連続層が形成されるよう、前記小滴を分与するステップに先立って前記重合可能材料の表面接触角を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記膜シート上に分与されると前記小滴が合体して連続層が形成されるよう、前記小滴を分与するステップに先立って前記重合可能材料の粘性を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記膜シート上に分与されると前記小滴が合体して連続層が形成されるよう、前記小滴を分与するステップに先立って前記重合可能材料の前記小滴のサイズを調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記膜シート上に分与されると前記小滴が合体して連続層が形成されるよう、前記小滴を分与するステップに先立って前記重合可能材料の配置を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記膜シートは、第１のローラおよび第２のローラに結合され、前記第１のローラおよび前記第２のローラが、前記膜シートの第１の部分が前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートに対して実質的に平行になるよう、互いに実質的に平行に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートは複数の型を含むことを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートの前記複数の型は、実質的に類似していることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートの前記複数の型は、第２のサブセットの型と相補をなす第１のサブセットの型を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートに隣接するチャッキング・システムをさらに備え、前記チャッキング・システムは個々の型と重畳して複数のチャンバを画定することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 個々のチャンバと流体連絡しているポンプ・システムをさらに備え、前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートの一部は前記膜シートから離れる方向に湾曲し、かつ、前記テンプレートの一部が前記膜シートに向かって湾曲するよう、前記ポンプ・システムは個々のチャンバを真空状態にすることが可能であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 個々のチャンバと流体連絡しているポンプ・システムをさらに備え、前記ポンプ・システムは個々のチャンバを圧力状態にすることが可能であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
15. 第２のインプリント・リソグラフィ・テンプレートを使用して前記パターン化された層の上に第２のパターン化された層をパターニングするステップをさらに備え、そのステップにおいて、前記第２のインプリント・リソグラフィ・テンプレートは、前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートを使用して前記パターン化された層を形成している間、前記重合可能材料からオフセットして配置され、また、前記第２のインプリント・リソグラフィ・テンプレートを使用してパターニングしている間、前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートが前記パターン化された層からオフセットして配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートは、前記膜シートに向かって延在している複数の型、および型が実質的に存在しない複数の部分を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記第２のインプリント・リソグラフィ・テンプレートは前記第１のインプリント・リソグラフィ・テンプレートと相補をなすことを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。
18. 膜シートが実質的に平らになるよう、前記膜シート中の起伏が最小化されるように、前記パターン化された層をパターン化するために前記第２のインプリント・リソグラフィ・テンプレートに印加される力を決定することができることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記膜シートは第１のローラおよび第２のローラに結合され、
    前記パターン化された層および前記第２のパターン化された層を有する前記膜シートを前記第２のローラによって巻き戻すステップと、
    巻き戻すステップに先立って前記第２のパターン化された層の上に膜をパターニングするステップであって、前記膜シートを巻き戻している間、前記膜が前記第２のパターン化された層を損傷から保護するステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の方法。

Images