JP5745532B2

JP5745532B2 - インプリント・リソグラフィ用テンプレート

Info

Publication number: JP5745532B2
Application number: JP2012543303A
Authority: JP
Inventors: チョイ，ビュン−ジン; チョイ，ヨン−ジュン; セリニディス，コスタ; シャックルトン，スティーヴン・シイ
Original assignee: モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: WO2011072202A1; US20140008841A1; US9227361B2; US20110140304A1; KR101739331B1; JP2013513950A; KR20120123300A

Description

関連出願

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００９年１２月１０日に出願された米国特許出願第６１／２８５，３６７号、および、２０１０年１２月９日に出願された米国特許出願第１２／９６４，０８１号の優先権を主張する。本明細書では、上記の両特許出願の全体が参照され且つ援用される。

ナノ加工には、おおよそ１００ナノメートル以下のフィーチャを有する非常に小さな構造物の加工が含まれる。ナノ加工が大きな影響を与えた応用分野の１つは、集積回路の加工にある。半導体加工産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路数を増加させながら、より大きな生産歩留まりに向けた努力を継続しているため、ナノ加工は益々重要になってきている。ナノ加工は、形成される構造物の最小のフィーチャの大きさを引き続き小さくすることができる一方で、加工管理の増加をもたらす。ナノ加工が採用されている他の開発分野には、バイオテクノロジー、光技術、機械システムなどが含まれる。

今日使用されている例示的なナノ加工技術は、一般的に、インプリント・リソグラフィと呼ばれている。例示的なインプリント・リソグラフィ加工は、米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号、米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号、米国特許第６，９３６，１９４号などの多くの公表文献に詳細に記載されている。本明細書では、それら特許出願および特許のすべてが参照されて援用される。

前述の米国特許出願公開および米国特許の各々で開示されたインプリント・リソグラフィ技術には、重合可能層にレリーフ・パターンを形成することや、そのレリーフ・パターンに一致するパターンを下に置いた基板に転写することが含まれている。基板は、パターン形成加工を容易に行うため、所望の位置に移動するように可動台に連結されてもよい。また、基板は、基板チャックに連結されてもよい。パターン形成加工には、基板から離間されたテンプレート、および、テンプレートと基板との間に供給される成形可能液体が使用される。成形可能液体は、硬化させられて、成形可能液体が接するテンプレートの表面形状と一致するパターンを有する剛体層を形成する。硬化の後、テンプレートが剛体層から分離され、その結果、テンプレートと基板とが離間する。次いで、基板および硬化された層には追加の加工が施され、硬化された層のパターンに一致するレリーフ像を基板に転写する。

本発明の特徴および利点を詳細に理解できるように、本発明の実施形態のより具体的な説明を、添付の図面に図示された実施形態を参照して行うことができる。しかし、添付の図面は、本発明の代表的な実施形態を図示しているだけであり、したがって本発明の範囲を限定すると見なされるべきではなく、本発明は他の同等に効果的な実施形態を認めることができることに留意すべきである。

リソグラフィ・システムの簡略化した側面図である。被パターン化層が表面に設けられた図１に示す基板の簡略化した側面図である。図１のシステムで使用するための例示的なテンプレートの一実施形態の上面図および簡略化した側面図である。図２のシステムで使用するための例示的なテンプレートの別の実施形態の上面図および簡略化した側面図である。流体が内部を流れる図３Ｂのテンプレートの簡略化した側面図である。

図を参照すると、特に図１において、基板１２上にレリーフ・パターンを形成するのに使用されるリソグラフィ・システム１０が図示されている。基板１２は、基板チャック１４に連結されていてもよい。図示されているように、基板チャック１４は真空チャックである。しかし、基板チャック１４は、真空チャック、ピン式チャック、溝式チャック、静電気チャック、電磁チャックなどを含むがそれらに限定されることのない任意のチャックであり得る。例示的なチャックが、米国特許第６，８７３，０８７号に記載されており、本明細書では、その特許を援用する。

基板１２および基板チャック１４は、台１６によってさらに支持されていてもよい。この台１６は、ｘ、ｙ、ｚ軸に沿った平行動作および／または回転動作を与えることができる。台１６、基板１２、および基板チャック１４はまた、基台（図示せず）上に配置されてもよい。

基板１２から離間してテンプレート１８がある。このテンプレート１８は、一方が基板１２に向かって延びるメサ部２０を有する第１の側および第２の側を備える本体を有していてもよい。上記メサ部２０上には、パターン化面２２が設けられている。さらに、上記メサ部２０は、型部２０と呼ぶこともできる。代わりに、テンプレート１８がメサ部２０なしで形成されていてもよい。

テンプレート１８および／または型部２０は、石英ガラス、水晶、シリコン、有機ポリマー、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フッ素樹脂、金属、強化サファイアなどを含むがそれらに限定されることのない素材から形成され得る。図示されるように、パターン化面２２は、離間した複数の凹部２４および／または凸部２６によって画定されるフィーチャを有しているが、本発明の実施形態は、このような構成（例えば、平坦な表面）に限定されるものではない。パターン化面２２は、基板１２上に形成されるパターンの土台を形成する任意の原型パターンを画定してもよい。

テンプレート１８は、チャック２８に連結されてもよい。チャック２８は、真空チャック、ピン式チャック、溝式チャック、静電気チャック、電磁チャック、および／または、他の同様のチャック・タイプを含むがそれらに限定されることのないチャックとして構成されていればよい。例示的なチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号に詳細に記載されており、本明細書では、その特許が参照して援用することができる。さらに、チャック２８および／またはインプリント・ヘッド３０がテンプレート１８の移動を容易にするように構成され得るように、チャック２８がインプリント・ヘッド３０に連結されてもよい。

システム１０は、流体分配システム３２をさらに備えている。流体分配システム３２は、成形可能材料３４（例えば、重合可能材料）を基板１２上に供給するために使用することができる。成形可能材料３４は、滴下分配、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、圧膜堆積などの技法を用いて基板１２上に配置されればよい。成形可能材料３４は、設計上の考慮事項に応じて型部２２と基板１２との間で所望の容積が画定される前および／または後に、基板１２上に配置されればよい。成形可能材料３４は機能性ナノ粒子であってもよく、その機能性ナノ粒子は、バイオ領域、太陽電池産業、電池産業、および／または、機能性ナノ粒子を必要とする他の産業において使用される。例えば、成形可能材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号に記載されるようなモノマー混合物を含んでいてもよい。本明細書では、それら特許および特許出願の両方が参照されて援用される。代わりに、成形可能材料３４は、バイオ材料（例えば、ＰＥＧ）、太陽電池材料（例えば、Ｎ型材料、Ｐ型材料）などをそれらに限定されることなく含んでいてもよい。

図１および図２を参照すると、システム１０は、通路４２に沿ってエネルギー４０を導くように連結されたエネルギーのソース３８をさらに備えている。インプリント・ヘッド３０および台１６は、通路４２と重なる位置にテンプレート１８および基板１２を配置するように構成され得る。システム１０は、台１６、インプリント・ヘッド３０、流体分配システム３２、および／または、ソース３８と接続されたプロセッサ５４によって制御されてもよく、メモリ５６に保存されたコンピュータ可読プログラムで作動することができる。

インプリント・ヘッド３０、台１６、または、それら両方は、型部２０と基板１２との間に成形可能材料３４によって満たされる所望の容積を画定するように、それら型部２０と基板１２との間の距離を変化させる。例えば、インプリント・ヘッド３０は、型部２０が成形可能材料３４に接するようにテンプレート１８に力を加えてもよい。所望の容積が成形可能材料３４で満たされた後、ソース３８は、紫外線などのエネルギー４０を発生させ、基板１２の表面４４の形状およびパターン化面２２に一致するように成形可能材料３４を硬化および／または架橋させ、基板１２上に被パターン化層４６を画定する。被パターン化層４６は、残存層４８と、凸部５０および凹部５２で示される複数のフィーチャとを含んでいてもよく、凸部５０は厚さｔ₁を有し、残存層は厚さｔ₂を有している。

前述したシステムおよび加工は、米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許第７，０７７，９９２号、米国特許第７，１７９，３９６号、米国特許第７，３９６，４７５号に記載されているインプリント・リソグラフィ加工およびシステムにおいてさらに採用されてもよく、本明細書では、それら特許のすべてが参照すれば理解を深めることができる。

前述の加工中、ガス・パージ（例えば、ＣＯ₂パージ、Ｈｅパージなど）を用いてテンプレート１８と基板１２との境界面にある大分子成分を置換してもよい。このような大分子成分は、一般的に、ナノ・インプリント・リソグラフィ加工中に基板１２に形成される被パターン化層４６に空隙の欠陥を生じさせる可能性がある。このようなパージ手法の１つは、チャック本体の設計を利用しており、米国特許第７，０９０，７１６号に詳細が記載されている技術を援用することにより理解を深めることができる。

ガス・パージは、システム１０の近隣の構成要素との相互作用を制限するように、パージ時間、パージ・ガスの総量、および／または、制御された空間内でのパージ・ガスの封じ込めに依存することがある。効率のよいパージ装置として、テンプレート１８は、パージ・ガスをテンプレート１８と基板１２との間の境界面に分配する複数の流路を備えることができる。複数の流路を備えるテンプレートは、米国特許第７，４６２，０２８号にガス排出用のものが記載されている。本明細書でもその特許の全体を参照すれば理解が早い。この特許に記載されるテンプレートを改変することで、パージおよび／またはガス封じ込めの手法も提供できる。

本明細書には、パージおよび／またはガス封じ込めのための要素を有するナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレートが記載されている。テンプレートは、パージ・ガスの分配および排出／封じ込めのための流路を備えることができる。流路に代わって、または、流路に加えて、テンプレートは、ガスの分配、ならびに、排出および／または封じ込めのための１つまたは複数の孔を備えていてもよい。図３および図４には、テンプレートと基板１２との境界面に流体（例えば、パージ・ガス）を分配する例示的なテンプレート１８ａおよび１８ｂが、図１のシステム１０に使用されている場合として図示されている。簡単にするため、テンプレート１８ａは、流路６０および６２の使用について示しており、テンプレート１８ｂは、孔６４の使用について示している。しかし、テンプレート１８ａまたはテンプレート１８ｂのいずれも、ガスの分配、および／または排出／封じ込めのために、流路６０および６２、または孔６４を備えるように改変することができることに留意すべきである。

流路６０および６２、ならびに／または孔６４の設計によって、インプリント中におけるテンプレート１８ａまたは１８ｂと基板１２との間の雰囲気を制御することができる。例えば、流路６０および６２、ならびに／または孔６４は、流体（例えば、ＣＯ₂、Ｈｅなど）の通過および排出を容易にすることができる。一実施形態では、流路６０および６２、ならびに／または孔６４は、テンプレート１８のアクティブ・エリア６６と基板１２との実質的な間に、実質的に一様な部分的真空を作り出すことができる。

テンプレート１８ａは本体６１を有していてもよい。本体６１は、第１の面６３および第２の面６５を有していてもよい。テンプレート１８ａは凹部５９を有していてもよい。凹部５９は、本体６１の第１の面６３上に配置されていてもよい。

本体６１はまた、アクティブ・エリア６６を有していてもよい。アクティブ・エリア６６は、図１および図２に関連して記載されたように、パターン化中に重合可能材料３４と重なるように配置された、型部２０を有する領域、および／または、テンプレート１８ａの他のパターン化領域を含んでいてもよい。例えば、アクティブ・エリア６６は、図３Ｂに示されるように、本体６１の第２の面６５に配置された型部２０を有していてもよい。

流路６０は、アクティブ・エリア６６に隣接して配置された内側流路であってもよい。流路６０は、テンプレート１８ａの第２の面における凹部であってもよい。例えば、流路６０は、テンプレート１８ａのアクティブ・エリア６６を取り囲んでいてもよい。流路６０は、深さｄ₁、長さｌ₁、幅ｗ₁を有していてもよい。例えば、一実施形態においては、深さｄ₁は約１０〜２００μｍ、長さｌ₁は約５〜５０ｎｍ、幅ｗ₁は約５〜５０ｎｍであり得る。

流路６０は、円形、円筒形、または、考え得る任意の形状であり得る。例えば、図３Ａでは、流路６０は長方形である。一実施形態においては、長さｌ₁および幅ｗ₁の寸法が、基板１２上にインプリントされる領域の寸法より大きくなるように構成され得る。領域のインプリントは、図１および図２に関連してさらに説明および図示される。

流路６０は、ポート６８および開口７０を有していてもよい。ポート６８は、流路６０をプロセス・ガス供給源（図示せず）と流体連通状態にすることができる。プロセス・ガス供給源は、業界内では知られているものである。ポート６８は、流路からテンプレート１８ａの本体６１を通って第１の面６３に延びていてもよい。開口７０は、本体６１の第２の面６５に凹部を形成してもよい。開口７０は、流路６０を、テンプレート１８と基板１２との間の大気と流体連通状態にする。

流路６２は、アクティブ・エリア６４から離れて配置された外側流路であってもよい。流路６２は、アクティブ・エリア６４から距離ｒ₁（例えば、約１〜４０ｍｍ）離れて配置されればよい。アクティブ・エリア６４と流路６２との間の距離ｒ₁は、インプリント中に、テンプレート１８のアクティブ・エリア６４内に流体を封じ込めるように決定されてもよい。例えば、流路６２が、パージ・ガスを排出すると同時に封じ込め、パージ・ガスをアクティブ・エリア６６と基板１２との実質的な間に残留させるように、距離ｒ₁は決定されてもよい。一実施形態においては、パージ・ガスの封じ込めは、実質的に流路６２の周縁内であって、テンプレート１８ａと基板１２との間のエリアを含んでいてもよい。

流路６２は、深さｄ₂および直径ｄｉ₂を有していてもよい。深さｄ₂は、流路６０の深さｄ₁と実質的に同じであってもよい。代わりに、深さｄ₂は、流路６０の深さｄ₁とは異なっていてもよい。流路６２の直径ｄｉ₂は、約４０〜１００ｍｍであり得る。流路６２は、円形に図示されているが、三角形、長方形などを含むがそれらに限定されることのない、考え得る任意の形状であり得る。流路６２は、ポート７２および開口７４を有していてもよい。ポート７２は、本体６１の第１の面６３から第２の面６３に延びていてもよく、流路６２を、廃棄物容器および／またはシステム１０外の大気と流体連通状態にすることができる。開口７４は、本体６１の第２の面６５に凹部を提供してもよく、流路６２を、テンプレート１８と基板１２との間の大気と流体連通状態にすることができる。

図５は、図３Ｂにおいて流体を内部に通した場合を示す。流体は、流路６０のポート６８に入り、流路６０の開口７０を通って、テンプレート１８のアクティブ・エリア６６と基板１２との間の大気に導かれ得る。流体は、流路６２によって、テンプレート１８のアクティブ・エリア６６と基板１２との間に封じ込まれ得る。例えば、流体は、流路６２に向かって導かれ、開口７４を通ってポート７６に向かって排出されてもよく、そのとき、流体は廃棄物容器に、かつ／またはシステム１０外の大気に供給され得る。

図４Ａおよび図４Ｂは、テンプレート１８ｂ内の孔６４を示す。流体は、１つまたは複数の孔６４を通じて脈動および／または排出されてもよい。例えば、図３Ｂに示される実施形態は、流体が孔６４を通じて脈動され、次いで流路６２を通じて排出されるように、１つまたは複数の孔６４をさらに含んでいてもよい。

孔６４は、アクティブ・エリア６６に隣接して配置され、テンプレート１８ａの本体６１を通じて第１の面６３から第２の面６５に延びていてもよい。流体は、流路６０を通じて供給され、孔６４を通じて脈動されてもよい。次いで、残りの流体は流路６２を通じて排出されてもよい。流体を脈動させることで、アクティブ・エリア６６全体に流体を引き込むことができる。

他の実施形態においては、複数の孔６４のうちの少なくとも１つ、および／または流路６０と６２は、流体を連続的に分配および排出するのに使用されてもよい。例えば、流路６０、および／または、複数の孔６４の第１の一部は、テンプレート１８のアクティブ・エリア６６と基板１２との間の領域に流体を分配することができ、そのとき、複数の孔６４の第２の一部および／または流路６２は、テンプレート１８のアクティブ・エリア６６と基板１２との間から流体を排出することができる。

Claims

第１の面および第２の面を有する本体と、
前記本体の前記第２の面に配置されたアクティブ・エリアと、
前記アクティブ・エリアに隣接して配置され、開口およびポートを有する内側流路であって、前記開口は前記本体の前記第２の面に凹み領域を形成し、前記ポートは前記開口から前記本体の前記第１の面に延びる、内側流路と、
前記アクティブ・エリアから離れて配置された外側流路と、
前記内側流路の前記ポートは、前記内側流路をプロセス・ガス供給源と流体連通状態にするように構成され、
凹み領域を形成する前記外側流路は、ポートと開口とを有し、
前記外側流路の前記開口は、前記外側流路を前記本体の前記第２の面に接する大気と流通連通状態にするように構成され、
インプリント・リソグラフィ処理中に、前記アクティブ・エリア内に流体を封じ込めるように、前記アクティブ・エリアと前記外側流路との間の距離を設けた、
ナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記アクティブ・エリアは、被パターン化エリアが設けられた型部を有する、請求項１に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記第２の面の前記凹み領域は、前記本体の前記アクティブ・エリアを取り囲む、請求項１または２に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記内側流路は長方形である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記開口は、前記内側流路を前記本体の前記第２の面に接する大気と流体連通状態にするように構成された、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記外側流路の前記ポートは、前記外側流路を廃棄物容器と流体連通状態にするように構成された、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記外側流路が、インプリント・リソグラフィ処理中に、流体を排出すると同時に前記外側流路の周縁内に流体を封じ込めるように、前記アクティブ・エリアと前記外側流路との間の距離を設けた、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
前記本体を貫いて前記第１の面から前記第２の面に延びる少なくとも１つの孔をさらに備えた、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレート。
第１の面および第２の面を有する本体と、
前記本体の前記第２の面に配置されたアクティブ・エリアと、
前記アクティブ・エリアに隣接して配置され、開口およびポートを有する内側流路であって、前記開口は前記本体の前記第２の面に凹み領域を形成し、前記ポートは前記開口から前記本体の前記第１の面に延びる、内側流路と、
前記アクティブ・エリアから離れて配置された外側流路とを備えた、ナノ・インプリント・リソグラフィ用テンプレートを使用する方法であって、
前記インプリント・リソグラフィ用テンプレートの前記内側流路に流体を提供することと、
前記テンプレートの前記アクティブ・エリアと、前記テンプレートと重なるように配置された基板との間に前記流体を封じ込めることと
を含む、方法。
封じ込めることは前記外側流路を通じて流体を排出することを含み、
前記外側流路は、インプリント・リソグラフィ加工中に、流体を排出すると同時に前記外側流路の周縁内に流体を封じ込めるように構成された、請求項９に記載の方法。
流体を前記テンプレートの外側流路を通じて廃棄物容器に導くことをさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
流体を前記テンプレートの外側流路を通じて大気状態に導くことをさらに含む、請求項９ないし１１のいずれか一項に記載の方法。
流体を、前記テンプレートの前記アクティブ・エリアに隣接して配置された少なくとも１つの孔を通じて脈動させることを含むことをさらに含む、請求項９ないし１２のいずれか一項に記載の方法。