JP5916753B2 - ナノインプリントリソグラフィ方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的にはリソグラフィ方法に関する。本発明は、好ましい一適用例として、半導体デバイス、特に集積回路を製造するためにマイクロエレクトロニクス産業で利用されるリソグラフィ方法を許容する。本発明は、より詳細には、改良されたナノメートルインプリントリソグラフィ方法に関する。

新世代の集積回路の工業生産は、かつて無い、より小さなサイズのパターンのエッチングが可能となっており、このサイズは、今やわずかにナノメートル（ｎｍ＝１０^−９メートル）規模のサイズとなっている。しかし、光マスクを通した感光性レジストの日射（insolation）に基づきエッチングすべきパターンを複写する、初めから利用されるフォトリソグラフィは、所要の集積密度の成長を同時に伴うことを可能にするために、より一層高度な技術を実現する手段を有することが必要となる物理的障壁に直面する。特に、マスクを通過する光の回折を制限するためには、より短い波長（紫外線または更にはＸ線）及び複雑な技術（例えば液浸リソグラフィ）を実現するための手段を有することが必要となり、これらは、開発及び開発の工業的実現に相当の投資を必要とする。

１９９０年代半ばに、特に上述の回折の問題を完全に解消し得る非常に異なる技術が、米国ミネソタ大学のナノメートル構造研究所（the Nanometric Structures Laboratory）のStephen Y. Chou教授によって考案された。「ナノメートルインプリントリソグラフィ」として知られているこの技術の初期原理は、このStephen Y. Chou教授により、特に彼の同僚であるPeter R. Krauss及びPreston J. Renstromとの共著による非特許文献１を含む複数の刊行物において開示された。この技術は、多大な関心を即座に引き付け、多数の研究及び開発事業を誘発した。今や、ナノメートルインプリントリソグラフィは、国際半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳ）の一部を形成しており、特に、開発途中のまたは生産段階の集積回路技術については、その基本的な機能要素であるノードは、そのロードマップにより３２ｎｍ及び２２ｎｍと相次いで規定された。

ナノメートルインプリントリソグラフィは、２つの主な変形例を含む。熱ナノメートルインプリントリソグラフィを表す英語の頭文字でＴ−ＮＩＬと通常呼ばれる、Chou教授により初めに提唱された第１のもの、すなわち熱ナノメートルインプリントリソグラフィは、不透過性の型を用いて、加熱された熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性モノマーのインプリントを行うことからなる。冷却後に、型は、除去することが可能であり、インプリントされたパターンが、定位置に残る。

光硬化性ナノインプリントを表す英語の頭文字でＰ−ＮＩＬと通常呼ばれる第２の技術、すなわち感光性レジストを用いたナノインプリントは、透過性の型を用いて感光性レジストのインプリントを行うことと、この型を通してレジスト膜の光学日射を行うこととからなる。この日射により、レジストが硬化される。次いで、上述のように、型が除去され得る。

しかし、これらのいずれの場合においても、残渣が、ナノインプリントされたパターンの底部に残る。この残渣は、エッチングが施されることになる基板上にこのパターンを転写することが可能となるように、除去されることが必要となる。従って、現行においては、ナノメートルインプリントリソグラフィの利用は、ナノインプリントされたトレンチの底部に残留する残渣を除去するために、酸素の存在下における、ＲＩＥと頭文字で通常呼ばれる反応性イオンエッチングの実施の必要性も要する。もう１つの方法は、制御された材料厚さが化学的に除去されるエッチング後ステップを実施することからなる。このステップは、エッチバックという用語で通常呼ばれる。

ナノインプリントされたパターンの底部に存在する残渣を除去するこれらの公知の技術は、実施が比較的複雑であり、長期にわたるものであり、多大な費用を要する。

Stephen Y. Chou, Peter R. Krauss, Preston J. Renstrom, "Nanoimprint Lithography", the Journal of Vacuum Science and Technology, reference B 14(6), Nov./Dec

本発明の目的は、これらの問題の少なくとも１つを解決する改良されたナノメートルインプリントリソグラフィ方法を提案することである。

従って、本発明の対象は、感光性レジストが基板上に堆積される準備ステップと、レジスト中に少なくとも１つのインプリントパターンを形成するためにレジスト中に型を押し付けるステップとを含む、ナノメートルインプリントリソグラフィ方法である。このインプリントパターンは、押し付けられた領域と前記押し付けられた領域に隣接する領域とを含む２つの領域により少なくとも部分的に範囲規定され、前記隣接領域は、押し付けをより弱く受けるか、または全く受けず、押し付けられた領域の厚さよりも大きな厚さを有する。

また、本方法は、日射線量に対して少なくとも前記２つの領域を露光するステップを含む。換言すれば、これらの２つの領域は、この露光ステップの際に日射線量を受ける。

特徴的には、前記２つの領域の各厚さは、前記２つの領域が日射線量の吸収度において差を有するように規定され、露光ステップにより与えられる日射線量は、前記２つの領域のうちのどちらが最大吸収度を有しようともレジストを活性化するのに十分な大きさとなるように、及び前記２つの領域のうち最小吸収度を有する領域のレジストを活性化するのに十分な大きさとはならないように、決定される。換言すれば、前記２つの領域の厚さは、活性化されるために、前記２つの領域の中の一方のレジストが前記２つの領域の他方のレジストを活性化させるのに必要な日射線量とは異なる日射線量を必要とするように規定され、露光ステップにより与えられる日射線量は、前記２つの領域の一方のみのレジストを活性化するのに十分な大きさとなるように決定される。

従って、レジストの厚さ及び露光ステップにより与えられる日射線量は、与えられる日射線量が、最大吸収度を有する領域を活性化するのに必要な線量と、最小吸収度を有する領域を活性化するのに必要な線量との間となるように決定される。

従って、本発明は、レジスト膜の厚さに応じたこの膜の吸収度の変動を利用する。深刻な欠点と通常は見なされるこの吸収度の変動は、本発明のコンテクストにおいては、パターンまたはこのパターンを囲む領域のレジストを選択的に活性化するために利用される。

ポジレジストを使用することにより、例えば、パターンのみのレジストを活性化して、レジストの現像後に残渣を除去することが可能となる。同様に、ネガレジストを使用することにより、パターンの外部のレジストのみを活性化して、レジストの現像後に残渣を除去することが可能となる。

従って、本発明により、特に正確且つ単純な態様で、パターンの底部のレジストを除去することが可能になる。実際に、一般的に利用される前述のＲＩＥステップまたはエッチング後ステップを省くことが可能となる。

更に、本発明による残渣を除去するための方法により、ナノインプリントにより得られるパターンの非常に良好な分解能を実現することが可能となる。これは、レジストの日射ステップ及び現像ステップにより、ナノインプリントパターンのスロープが保持され、ナノインプリントパターンの辺を変化させ得る残渣の除去のために通常利用されるステップとは異なっているからである。更に、通常利用される技術は、レジストを損なう傾向がある。

また、特に有利な一態様においては、本発明により、レジストの現像後に、レジスト中に型を押し付けることにより得られるパターンの反転である最終パターンを得ることが可能になる。この最終パターンは、型の突出部に相当する。

この理由は、ポジレジストを用いる場合に、隣接領域がパターンの底部を構成する強く押し付けられた領域の吸収度よりも高い吸収度を有するようにレジストの厚さを選択することにより、露光によって隣接領域のみを活性化することが可能となり、それによりこの隣接領域のみが現像中に可溶性になるからである。従って、現像後には、隣接領域は、除去され、一部については十分な線量を吸収していなかったパターンの底部のレジストは、その一部については定位置に残る。そして、インプリントにより得られたパターンの反転である写真が、得られる。同様に、ネガレジストを用いる場合に、隣接領域がパターンの底部を構成する強く押し付けられた領域の吸収度よりも低い吸収度を有するようにレジストの厚さを選択することにより、露光によって、パターンの底部のみのレジストが架橋を生ずる。従って、現像の際には、隣接領域は、除去され、一部については十分な線量を吸収していないパターンの底部のレジストは、定位置に残る。

従って、以降において詳細に説明するように、型の突起突出部に対応する突起最終パターンを容易に得ることが可能となる。有利には、これらの突起パターンは、幅狭であってもよく、例えばラインを形成してもよい。

一般的な表現をすれば、本発明のコンテクストにおいては、レジスト中のパターンは、中空または突起である。好ましくは、これらのパターンは、ナノインプリントにより得られる。また、型の上の突出部は、中空または突起であってもよい。

また、任意には、本発明による方法は、以下の特徴の中の少なくとも任意の１つを含む。

− レジストの厚さは、最小吸収度を有する領域を活性化するのに必要な線量と、最高吸収度を有する領域を活性化するのに必要な線量との間の差が、少なくとも５ｍＪ／ｃｍ^２、例えば１０ｍＪ／ｃｍ^２となるように決定される。従って、所与のレジストに関して、ある領域のレジストの厚さが、１５ｍＪ／ｃｍ^２の線量を必要とする場合には、厚さは、この厚さに関して、レジストの活性化に必要な最小線量が約２０ｍＪ／ｃｍ^２となるように選択される。従って、露光ステップにより与えられる日射線量は、１５ｍＪ／ｃｍ^２以上及び２０ｍＪ／ｃｍ^２未満にならなければならない。好ましくは、コントラスト曲線は、これらの厚さを決定するように規定される。

− 好ましくは、型を押し付けるステップの際に形成される同一のパターンを範囲規定する隣接領域は、同一の日射線量を受ける。

− 有利には、レジストの厚さに応じたレジストの吸収度により、実質的に正弦波状の曲線が規定され、前記押し付けられた区域及び前記隣接区域の中の一方のレジストの厚さが、前記正弦波曲線の最大値に対応し、前記押し付けられた区域または前記隣接区域の中の他方のレジストの厚さが、前記正弦波曲線の最小値に対応する。

− 第１の実施形態によれば、型の突出部に対応する第１のパターンが得られる。従って、この最終パターンは、インプリントステップにより得られるパターンの反転となる。

この第１の実施形態の代替形態によれば、レジストは、ポジ感光性レジストであり、押し付けられた領域及び前記隣接領域のレジストの厚さは、押し付けられた領域のレジストが、前記隣接領域のレジストの吸収度よりも低い吸収度を有するように決定され、露光ステップにより与えられる日射線量は、前記隣接領域のレジストを活性化し、押し付けられた領域のレジストを活性化しないことにより、インプリントパターンの反転である最終パターンを得るように規定される。好ましくは、強く押し付けられたレジストの厚さの調節は、光エネルギー吸収度曲線上の最小値に対応し、押し付けをより弱く受けるかまたは全く受けないレジストの厚さの調節は、光エネルギー吸収曲線上の最大値に対応する。

この第１の実施形態の別の代替形態によれば、レジストは、ネガ感光性レジストであり、押し付けられた領域及び前記隣接領域のレジストの厚さは、押し付けられた領域のレジストが、前記隣接領域のレジストの吸収度よりも高い吸収度を有するように決定され、露光ステップにより与えられる日射は、押し付けられた領域のレジストを活性化し、前記隣接領域のレジストを活性化しないことにより、インプリントパターンの反転である最終パターンを得るように規定される。また、この最終パターンは、型の突出部に対応する。好ましくは、強く押し付けられたレジストの厚さの調節は、光エネルギー吸収曲線上の最大値に対応し、押し付けを若干のみ受けるかまたは全く受けないレジストの調節は、光エネルギー吸収曲線上の最小値に対応する。

従って、この反転により、本発明は、例えば幅狭ライン等の最終突起パターンを容易に得ることが可能となる。更に、この突起最終パターンの寸法は、非常に小さく、正確に制御され得る。しかし、公知のナノインプリント方法によれば、突起パターンを得ることは、特に難しい。これは、突起パターンを得るためには、型の中に中空突出部が存在することが必要となり、型の中の中空突出部の形状にレジストが倣うようにすることが非常に困難であるためである。型の中の中空突出部内に空気が存在することにより、幅狭突起パターンを得ることは更に一層難しくなる。

− 任意には、レジストの現像後に、追加のエッチングステップが、現像ステップ後の隣接領域において基板上に残るレジスト残渣を除去するために、実施される。典型的には、これらのエッチング後ステップは、ＲＩＥタイプまたはエッチバックタイプのステップである。

− 第２の実施形態によれば、インプリントステップにより得られるパターンの底部に存在するレジスト残渣が除去される。

この第２の実施形態の代替形態によれば、レジストはポジ感光性レジストであり、押し付けられた領域及び前記隣接領域のレジストの厚さは、押し付けられた領域のレジストが、前記隣接領域のレジストの吸収度よりも高い吸収度を有するように決定され、露光ステップにより与えられる日射線量は、押し付けられた領域のレジストを活性化し、前記隣接領域のレジストを活性化しないことにより、押し付けられた領域のすなわち典型的にはインプリントパターンの底部のレジスト残渣を除去するように規定される。好ましくは、強く押し付けられたレジストの厚さの調節は光エネルギー吸収曲線上の最大値に対応し、押し付けを若干のみ受けるかまたは全く受けないレジストの厚さの調節は光エネルギー吸収曲線上の最小値に対応する。

この第２の実施形態の代替形態によれば、レジストはネガ感光性レジストであり、押し付けられた領域及び前記隣接領域のレジストの厚さは、押し付けられた領域のレジストが、前記隣接領域のレジストの吸収度よりも低い吸収度を有するように決定され、露光ステップにより与えられる日射線量は、前記隣接領域のレジストを活性化し、押し付けられた領域のレジストを活性化しないことにより、押し付けられた領域のすなわち典型的にはインプリントパターンの底部のレジスト残渣を除去するように規定される。好ましくは、強く押し付けられたレジストの厚さの調節は光エネルギー吸収曲線上の最小値に対応し、押し付けを若干のみ受けるかまたは全く受けないレジストの厚さの調節は光エネルギー吸収曲線上の最大値に対応する。

− 同一ウェーハの２つの領域について対照的なまたは大幅に異なる開口度が得られる。

第１の実施形態においては、押し付けステップの後に、それぞれ異なる厚さを有する複数のインプリントパターンが得られ、これらの厚さの中の少なくとも１つは、最大吸収度に対応し、これらの厚さの中の少なくとも他の１つは最小吸収度に対応する。より一般的な表現をすれば、これらの厚さはそれぞれ異なる吸収度レベルに対応する。従って、レジスト全体を露光することにより、インプリントパターンの底部に位置するレジスト残渣を消滅させることが可能となり、それと同時に、他のインプリントパターンの反転である像を得ることが可能となる。

有利には、全ウェーハ露光が実施される。

押し付けステップ後に可変厚さを有するインプリントパターンを得るために、それぞれ異なる高さの突起突出部を有する型を用意することが可能である。

本発明は、同一基板上にそれぞれ異なる厚さのレジスト領域を得るための単一の押し付けステップに限定されない。

有利には、本方法は、押し付けステップの後に型を除去するステップを更に含む。好ましくは、露光は型の除去後に実施される。本発明の変形実施形態においては、露光は型の除去前に実施することが可能であり、この型は日射線量を少なくとも部分的に通過させ得るように構成される。この変形例においては、型は好ましくは実質的に透過性である。

第１の実施形態の代替のまたはそれと組み合わされる別の実施形態によれば、レジスト部分は、それぞれ異なる日射線量で日射される。従って、露光は、ウェーハ全体にわたって非均等に実行される。露光のこれらの差は、露光を部分的に阻止するマスクにより実現することが可能である。

好ましくは、第１の寸法を有する少なくとも第１のパターンが第１の日射線量で日射される。前記寸法は、レジストの厚さに対して法線方向に測定されるものであり、レジスト中に形成されたトレンチまたはステップの幅に典型的には相当する。前記第１の寸法よりも小さな第２の寸法を有する少なくとも第２のパターンが前記第１の日射線量よりも高い第２の日射線量で日射される。より正確には、露光ステップは、第１の日射線量が押し付けられた領域かまたは押し付けをより弱く受けるか若しくは受けない第１のパターンの領域の一方のみを活性化することにより、第２の日射線量が第２のパターンを活性化するには不十分となるが、第２のパターンを境界画定する領域を活性化するには十分なものとなるように、実施される。第２のパターンはトレンチであってもよく、その場合には、パターンを境界画定する領域は、より大きな厚さのレジストを有する領域である。また、第２のパターンは突起部であってもよく、パターンを境界画定する領域はより小さな厚さのレジストを有する領域である。この実施形態の代替形態によれば、露光ステップの際に、全てのレジストが日射線量に対して露光される。従って、本発明により、全ウェーハ露光が可能となり、これは、コスト及び速度の点において特に有利である。

− 日射線量は、レジスト膜中において干渉現象を発生させるコヒーレント光源により供給される。これにより、本発明が利用する吸収度差が生じる。

− 好ましくは、露光ステップは、吸収度差を拡大させるために、それぞれ異なる波長を有する複数の光源を連続的に使用する。

− 好ましくは、準備ステップの際に、レジストの厚さに応じたレジストの吸収度の変動を増幅させるために、感光性レジストが層または基板の上に堆積されるステップが提供される。典型的には、前記層または前記基板は、以下の材料、すなわちＳｉＣ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｗ、ＡｌＳｉから選択される。代替的には、吸収度の変動の増幅というこの同一の目的を達成するために、シリコン基板を用意することが可能である。

本発明の別の対象は、２つの領域、すなわち押し付けられた領域と前記押し付けられた領域に隣接する領域とにより少なくとも部分的に範囲規定された少なくとも１つのパターンを有する感光性レジストの層によって覆われた基板を備える多層アセンブリである。２つの領域のそれぞれの厚さは、前記レジストの厚さに応じたレジストの吸収度曲線の最大値または最小値にそれぞれ対応する。

より一般的な表現をすれば、２つの領域のそれぞれの厚さは、少なくとも５ｍＪ／ｃｍ^２だけ隔たった活性化閾値に相当する。従って、これらの領域の一方を活性化するための最小線量は、これらの領域の他方を活性化するための最小線量より少なくとも５ｍＪ／ｃｍ^２低く、例えば１０ｍＪ／ｃｍ^２低い。

以下において示唆として提示される、図面に関連する詳細な説明から、本発明の他の特徴、詳細、及び利点がより明確になろう。

本発明によるナノメートルインプリントリソグラフィ方法の一例のステップを示す図である。 堆積されたレジスト層の厚さに対する日射パラメータの従属関係を示す図である。 受けた日射線量及び日射されたパターンのサイズを含むパラメータに応じた感光性レジストの挙動を例により示す図である。 ポジレジスト及びネガレジストを用いて本発明を実施し、インプリント後に得られるレジストの２つの厚さをそれぞれ異なる日射エネルギー吸収レベルに、典型的には最大吸収度レベルまたは最小吸収度レベルのいずれかに対応させるための、４つの変形例を示す図である。 本発明を実施するためのレジスト層の下に位置する基板または材料の影響を示す図である。 幅狭トレンチがレジスト中に開口されていなければならない各リソグラフィ領域と、対照的に幅狭ラインのみが残されなければならない他のリソグラフィ領域とを示す図である。 可変形状を有する型、すなわち高さが可変である突出部を有する型が使用される、本発明の一適用例を示す図である。 線量が日射すべき領域中のパターンのタイプに応じて変更される、本発明の別の適用例を示す図である。 レジストの厚さに応じたレジストの吸収曲線が決定されるようにモデリングされた層の積層の一例を示す図である。 レジスト層の厚さに応じたレジスト層の吸収曲線を示す図である。 パターンの反転を行うための、本発明による一方法の一例を示す図である。 図１２ａはネガレジストのコントラストを決定するための曲線の例を示す図であり、図１２ｂは、ポジレジストのコントラストを決定するための曲線の例を示す図である。

添付の図面は、例として提示されるものであり、本発明を限定するものではない。

図１ａ〜図１ｅ'を含む図１は、本発明の改良されたナノメートルインプリントリソグラフィ方法のステップを示す。

製造中のデバイスの作製に寄与するパターンが表面上に複写及びエッチングされることとなる基板１１０の上に、例えば光リソグラフィ用にマイクロエレクトロニクス産業で標準的に使用されるタイプの、感光性レジスト層１２０が、堆積される。本発明は、本発明の方法を実施するための基板タイプに関して一切の前提を排除する。特に、基板は、例えば、本発明の方法により、または特に従来的な光リソグラフィ若しくは電子リソグラフィを利用する他の手段により、パターンが既に事前に画定されている多数の層（図示せず）を表面上に既に備えたものであってもよい。

従って、図１ａに示すように、第１のステップ１０１は、好ましくは厚さに関して制御されたレジスト層を表面上に堆積することからなる。この堆積は、マイクロエレクトロニクス産業で利用される任意の標準的な手段により実施することが可能であり、この例においては、通常は、スピン塗布としばしば呼ばれる方法である遠心力作用により実施される。堆積される層の厚さは、レジストの粘度に応じて回転速度を調節することにより制御される。塗り広げられた後で、レジストは、一般的には、溶剤残留物を放出するために、及びレジストを機械的に安定化させるために、熱処理を受ける。この処理は、例えばソフトベークと通常呼ばれるタイプのものであってもよい。

図１ｂに示すように、続くステップ１０２は、突出部１３２を有する型１３０をレジスト中に押し付けることからなる。型１３０を押し付けることにより、突出部１３２が、レジスト１２０に貫入し、これによりこれらの突出部１３２が転写されて、レジスト中にナノインプリントパターンが形成される。有利には、型は、基板の全表面に対して適用され得るものであり、従って、例えば半導体材料から作製されたウェーハ上に同時に作製されたあらゆるデバイスの全てのパターンを複製することが可能である。典型的には、ウェーハは、シリコンから作製される。このウェーハは、例えば複製されるナノメートルサイズのパターンに比べて、数十センチメートル等の非常に大きなものであってもよい。簡明化のために、本発明の方法の理解をいかなる点においても妨げることなく、これらの突起突出部１３２の中の１つのみが図示されるが、実際には、非常に多数、典型的には数十万個が、型の底部表面上に作製されていてもよい。型は、不透過性材料、透過性材料、または部分透過性材料から作製されてもよい。

以降に示すように、型の上において突起している突出部１３２の高さ１３１及び／または堆積されるレジスト層の厚さ１２１は、本発明の方法の実施を制御するための重要なパラメータである。

本適用例においては、突出部の高さまたはレジスト１２０の厚さｅ_ｒ、ｅ_ｆ、ｅ_０、ｅ_１、ｅ_２、ｅ_３は、基板の主平面に対して実質的に垂直な方向及び／またはレジスト１２０中における型１３０の貫入方向に対して実質的に平行な方向における寸法を意味する。

好ましくは、型１３０が、レジスト１２０中に押し付けられ、定位置に留まる間に、サポート（図示せず）上に載置された基板１１０は、レジストをより可鍛性にすることによりインプリントを容易化するために加熱される。これを目的として、レジストのガラス転位温度近辺の温度が、利用される。加熱温度は、使用されるレジストの感光性質を決して損なわないような温度でなければならない。特に、いわゆるポジレジストの例においては、加熱温度は、そのポジレジストのいわゆる脱保護温度未満に留まらなければならない。いわゆるネガレジストの例においては、加熱温度は、架橋温度未満に留まらなければならない。実際には、光に露光される部分が日射後にそれぞれ可溶性または不溶性になり、それによりマスクまたはそれらのネガのパターンの複製が可能となるように、状況に応じて、ポジレジスト及びネガレジストが、リソグラフィにおいて一般的に使用される。

続くステップ１０３では、図１ｃに示すように、型１３０の除去を進めることが可能となる。プリントされたパターン１２７が、レジスト層１２０中の定位置に残る。

続くステップ１０４は、図１ｄにより図示される。次いで、インプリントされたレジスト１２０の日射が実施される。好ましくは、この日射は、レジストの表面全体にわたって実施される。この全ウェーハ日射により、パターンを取得する方法が単純化され加速される。一変形例によれば、レジストの一部分のみが日射される。この局所的露光は、レジストの日射を部分的に遮蔽するマスクにより実現され得る。少なくともパターンの一部においてレジストに対して与えられる日射は、図１ｄにおいては１４０で示される。この図においては、隣接領域１２８、１２９が、露光ステップ中に同一の日射線量を受けるパターン１２７を範囲規定することが明らかである。

本発明は、レジストの挙動がその厚さに応じて日射段階の終了時に非常に異なり得るという所見に基づく。日射後の挙動は、吸収された日射線量に左右される。しかし、吸収される線量は、レジストの吸収能力に左右され、この吸収能力自体は、レジストの厚さによって決定される。所与のパターンに関して、２つの厚さが考慮されることとなる。型が著しく押し付けられているレジストの厚さ。この領域１２９は、型１３０の突起突出部１３２に相当し、すなわちｅ_ｒ１２４である。更に、型１３０のレリーフ１３２がごく僅かだけ押し付けられるかまたは全く押し付けられないレジストのより大きな厚さがある。この領域１２８は、型１３０の突出部１３２により生成された中空部に相当する。この領域１２８は、以降においては、パターンに隣接する領域１２８として指定される。この厚さは、図１ｄにおいてはｅ_ｆ１２２として示される。

従って、型が、段状突出部を有する場合には、押し付けられる領域に隣接する第１の領域は、押し付けられないかまたは第１の領域未満の押し付けを受ける第２の隣接する領域により範囲規定される押し付け領域をそれ自体において構成し得る。これは、図５に図示され以降において説明される突出部５２及び５４にも該当する。

本発明においては、レジスト中における型の貫入により生じる厚さの差を特徴づけるために、押し付け、変形、押し固め、または圧縮を受ける領域、及びより弱い押し付け、変形、押し固め、または圧縮を受ける領域若しくは押し付け、変形、押し固め、または圧縮を受けない領域が論じられる。レジスト中におけるこの型の貫入により、ある領域が他の領域よりも厚さにおいて上回る、少なくとも２つの隣接領域が生成される。従って、本発明は、レジストの弾性変形及び非弾性変形の両方を、すなわちレジストの著しい圧縮を伴うまたは伴わない変形の両方を範囲に含む。

隣接する領域が型による押し付けを受けない例においては、この領域の厚さは、第１のステップ１０１の最中に堆積されるレジストの厚さに実質的に一致する。突出部の合計表面が広い場合には、若干のみ押し付けられた領域においてレジストの著しい還流が生じ、従って初めに堆積されたレジストの厚さが大きくなり得る。従って、これらの厚さは、パターンの密度及びサイズに応じて選択されなければならない。有利には、線量の選択に重要なものとなる、押し付け後の有効厚さを決定するために、予備試験が実施される。

以下の説明及び図において詳細に示すように、日射段階の最中に与えられる日射線量は、厚さｅ_ｆ及びｅ_ｒの調節により、より厚い部分が、現像段階の最中に有効な可溶性を有した状態に留まるかまたはその状態になる一方で、圧縮を受けた部分が、使用されるレジストのタイプ、すなわちネガまたはポジに応じて不溶性を有した状態になるかまたはその状態に留まるような、線量であってもよい。

これにより、本発明の方法を用いることによって、例えば図１ｅまたは図１ｅ'に図示される、日射後のレジストの現像ステップ１０５の終了時の結果を得ることが可能となる。図１ｅに図示する例においては、パターン１２７の底部に位置するレジストの残渣が、現像後の収縮を引き起こす日射線量を吸収するが、パターン１２７に隣接するレジスト１２８は、定位置に残る。

図１ｅ'に図示する例においては、型の上の突出部１３２に対応するパターン１２６のレジストへの転写が実現されるが、これは、対照的に先行技術に関する章で述べられたＲＩＥエッチングステップにより、押し付けられたレジスト従ってより薄い部分１２４の位置のレジストが消滅する、標準的な方法によって得られるものの反転結果となる。

従って、反転が実現されることにより、突起最終パターンを得ることが容易に可能となる。更に、突起最終パターンの寸法は、非常に小さくなり、正確に制御され得る。しかし、公知のナノインプリント方法では、突起パターンの実現は、特に難しい。

図２ａ及び図２ｂを含む図２は、堆積されたレジスト層の厚さに対する日射パラメータの上述の従属関係を示す。

堆積されたレジスト層１２０は、下層の基板１１０と共に、ファブリー−ペロー干渉計タイプの半透過性及び半反射性の光学システムを構成する。この場合には、日射の実施に対する層の挙動は、この層の厚さにより左右される。これは、レジスト膜中に出現する干渉現象により、レジスト膜により吸収されるエネルギーの変動が生ずるためである。これにより、後の現像段階のために可溶性または不溶性になるようにレジストの化学構造を変形させる最適な日射線量が、このレジストの厚さに応じて変化する。グラフ２１０は、この従属関係を示す、実験により決定された特徴データの一例である。これは、商業的参照事項が２１２で示されるネガレジストのこの例において該当する。Ｙ軸は、露光されるレジストの化学変換に必要な日射線量である。ネガレジストの例においては、平方センチメートル当たりのミリジュールで本明細書では表されるこのエネルギー線量により、ネガレジストの架橋が引き起こされ、それによりネガレジストが不溶性になる。この結果を得るための最適な線量は、通常は、現像後に公称サイズの露光パターンを得ることを可能にする最適線量である、「線量−サイズ（dose-to-size）」２１４という用語で通常は呼ばれる。曲線２１８は、レジストの厚さ２１６に対する最適線量の従属関係を示す。周期的な、典型的には正弦波であるこの曲線は、一連の最小値及び最大値を有し、これらの反復周期は、使用されるコヒーレント光源の波長、この例においては２４８ｎｍにより決定される。日射されたパターンは、９ｍｍの辺を有する正方形である。

また、レジスト膜の吸収度のこの変動現象は、上記において既述のファブリー−ペロー干渉計のモデルを利用して計算され得る。グラフ２２０は、製造業者により供給されるレジストの光学データからの、レジスト膜の厚さ２２４に対するレジスト膜の範囲０〜１において基準化された吸収度２２２のシミュレーションの結果を示す。このシミュレーションは、グラフ２１０の条件と類似の条件下において実施され、これにより、実験曲線２１８及び計算曲線２２６を比較し、例えば２００ｎｍの厚さ等に関して、曲線２２６の吸収度最小値が曲線２１８上の活性化を得るためにレジストに対して与えられるべき最大架橋線量に実際に対応することを知ることが可能となる。その理由は、吸収度がより低いほど、同一の結果を得るために日射線量をより増加させることが必要となるからである。従って、最小吸収度が、適用すべき「線量−サイズ」の最大値に一致することが予想される。

堆積されたレジストの厚さに対する適用すべき最適線量のこの大きな変動は、当業者により一連の欠点と一様に見なされる。この問題を解消するための措置は、しばしば、レジスト層の前に基板上に堆積することにより基板からの反射を防止または最小限に抑えるための、補助層（ＢＡＲＣ（bottom anti-reflective coating）「底部反射防止コーティング」と呼ばれるもの等）の堆積となる。この層は、入射光を反射せず、正弦波２１８の振幅を減衰させる。「頂部反射防止コーティング」と通常呼ばれる反射防止表面コーティングの堆積等の複数の技術が、吸収度の変動という望ましくない結果を低減させるために開発されてきた。

対照的に、本発明は、図１において説明される方法を提案するために、この現象を利用する。この方法は、以下で図４において説明されるような４つの異なる様式で実施され得る。

この説明の前に、図３ａ及び図３ｂは、堆積されるレジストの厚さ、受けた日射線量、及び日射されたパターンのサイズ等のパラメータに応じた感光性レジストの挙動に関する追加情報を与えるものであり、本発明の方法の理解に有用である。

グラフ２３０は、当該のレジストの厚さに応じた日射後に対照的な結果をもたらす線量窓２３２の実験決定の一例を示す。例えばコントラスト曲線と呼ばれるその曲線においては、当該のネガレジスト（ＮＥＢ２２Ａ２）が、吸収度の高い１７２ｎｍまたは２３５ｎｍの厚さ２３４を有する場合には、窓２３２の中間部に位置する１５ｍＪ／ｃｍ^２の線量が、このネガレジストの選択的活性化に適することが分かる。他方において、この線量は、吸収度の低い厚さである２０８ｎｍまたは２７０ｎｍの厚さ２３６を活性化させない。窓２３２に含まれる全線量範囲が、適切なものとなり得る。この例においては、これらの曲線は、９ｍｍの辺を有する正方形パターンについて確立されたものである。

適用すべき線量の選択を決定するもう１つの非常に重要なパラメータは、パターンのサイズに関する。グラフ２４０は、ミクロンすなわち１０^−６メートルで表される日射パターンの寸法に対する、ミリジュール／ｃｍ^２で表される「線量−サイズ」という用語で通常呼ばれるレジストの活性化に必要な線量の変化を、Ｙ軸において示す。２つの曲線は、レジストの２つの厚さに対応するものであり、一方は、吸収度が高く２４４、他方は、吸収度が低い２４２。当然ながら、適用すべき線量−サイズは、吸収度が低いレジスト厚さについてはより大きい。

図４ａ〜図４ｅを含む図４は、ポジレジスト及びネガレジストを用いて本発明を実施し、インプリント後に得られるレジストの２つの厚さをレジスト層による日射光エネルギー吸収度の正弦曲線の最大値または最小値のいずれかに対応させるための、４つの変形例を示す。

本発明の開示を容易にするために、以下の全ての例において、レジストの厚さは、最大吸収度または最小吸収度のいずれかに対応する。しかし、本発明は、極値に対応するレジストの厚さに限定されない。本発明は、圧縮領域の、または圧縮をより弱く受けるか若しくは受けない隣接領域のレジストを選択的に活性化するのに十分な吸収度差を有するレジストの厚さを伴う全ての方法を包含する。

図４ａは、図１において説明されるような方法のステップ１０３の終了時にインプリントされるレジスト層を示す。この段階では、４つの変形例実施形態が可能であり、これらの実施形態は、図４ｂ〜図４ｅにおいて以下で説明する。

図４ｂは、使用されるレジストがポジであり、ナノインプリントされるパターン１２７の反転が得られる、すなわち図１ｅ'において説明されるような型１３０の突起突出部１３２のレジストへの転写が得られる、第１の変形例を図示する。この結果を実現するためには、すなわちパターン１２６を得るためには、押し付けられたレジストの厚さｅ_ｒが、図２ｂにおいて説明される正弦波曲線上の最小吸収度４２０へと調節されることが必要となる。それと共に、型の上の突出部による押し付けを受けないかまたは僅かにのみ受けるレジストの厚さｅ_ｆが、正弦波曲線の最大吸収度４１０へと調節されることが必要となる。より一般的に表現すれば、パターンの底部におけるレジストの厚さが、パターンに隣接する領域１２８におけるレジストの厚さよりも大幅に低い吸収度に対応することが必要となる。従って、この最大吸収度４１０へと最適日射線量または「線量−サイズ」を調節することにより、化学的に変換するのに十分な線量が、レジストの最も押し付けられた部分には与えられない。ポジレジストの例においては、この線量は、現像に対してこのレジストが可溶性になるには不十分なものであり、パターン１２６は、後の基板のエッチング実施に対して定位置に残る。図１において既に指摘したように、この第１の実施方式は、この例では残渣と一般的に呼ばれる部分であるレジストの圧縮部分が、後のＲＩＥエッチングの実施により除去される標準的なナノメートルインプリントリソグラフィの実施とは異なり、型１３０の上に突起する突出部１３２の転写の実現を可能にする。本発明の第１の実装形態は、対照的に、パターン反転を実現するためにこれらの最も押し付けられた部分または残渣を利用するため、有利である。

図４ｃは、やはりポジレジストを用いながら対照的な結果を実現することが可能な第２の変形実施形態を説明する。この例においては、標準的なナノメートルインプリントリソグラフィの実施と同様に、型中の穴を形成する突出部１３２に相当するレジストの非押し付け部分１２８が、定位置に残る。この結果は、押し付けられたレジストの厚さｅ_ｒを正弦波曲線上の最大吸収度４１０へと調節することによって実現される。それと共に、型の上の突出部による押し付けを受けないレジストの厚さｅ_ｆは、最小吸収度４２０へと調節されることが必要となる。より一般的に表現すれば、パターンの底部におけるレジストの厚さが、パターンに隣接する領域１２８におけるレジストの厚さよりも大幅に高い吸収度に対応することが必要となる。従って、上述のように、この場合に化学的に変換するのに十分な線量が与えられないのは、非押し付けレジスト部分となる。レジストがポジである場合は、このレジストは、初めは不溶性であり、従って、吸収度がより低い隣接領域１２８は、現像の際に定位置に残る。

この第２の実施形態は、標準的なナノメートルインプリントリソグラフィの実施において必要とされるようなＲＩＥエッチングのための手段を用いずに、押し付けられた部分または残渣を除去することが可能であることが理解されよう。特に有利には、本発明により、パターンのスロープを維持することが可能となり、従って、パターン１２７の辺がエッチングの際に著しく損なわれ得る後のエッチングステップを伴う既存の方法に比べて、分解能が向上する。

図４ｄ及び図４ｅは、前の２つの図と双対の図である。これらの図はそれぞれ、この場合はネガレジストを使用する本発明の第３及び第４の変形実施形態を説明する。図４ｂ及び図４ｃに関して述べたことが該当する。達成される結果は、従って初めに可溶性であり、正弦波吸収度曲線２２６の最大値４１０により決定される最適な光線量に露光されることにより一部が不溶性になる、ネガレジストの使用によって反転されるに過ぎない。

従って、図４ｄに関してネガレジストを用いることにより、パターン１２７の底部に位置するレジスト、すなわちこの場合には押し付けられた領域１２９のレジストは、パターン１２７に隣接する領域１２８の吸収度よりも弱い吸収度となるような高さを有する。従って、露光は、以下のように実施される。
− 前記隣接領域１２８上に位置するレジストが、その活性化に十分な線量を吸収する。従って、このレジストは、現像後に定位置に残る。
− パターン１２７の底部に位置するレジストが、その活性化に不十分な線量を吸収する。従って、このレジストは、現像時に除去される。

従って、本発明は、ネガレジストを用いて、既存のＲＩＥエッチングステップまたはエッチング後（エッチバック）ステップのための手段を用いることなく、パターンの底部の残渣を除去することが可能である。

対照的に、図４ｅに関してネガレジストを用いることにより、パターン１２７の底部に位置するレジストは、パターン１２７に隣接する領域１２８の吸収度よりも強い吸収度となるような吸収度を有する。従って、露光は、以下のように実施される。
− パターン１２７の底部に位置するレジストが、その活性化に十分な線量を吸収する。従って、このレジストは、現像後に定位置に残る。
− パターン１２７に隣接する前記領域１２８に位置するレジストが、その活性化に不十分な線量を吸収する。従って、このレジストは、現像時に除去される。

従って、本発明は、ネガレジストを用いて、ナノインプリントにより得られるパターン１２７を容易に反転させることが可能である。更に、本発明は、型１３０の上の突出部１３２と同様のパターンを得ることも可能である。

本発明の一般的な実装形態に関して、以下の見解が該当する。

− 基板の、特にレジスト／基板境界の、レジストの光学特性は、有利には、特定の適用例に対して実施方法を調節するように、及び／または適用例の窓を拡張するように、適合化される。光学日射の条件、特に光源の波長、また低い度合いではあるが、光学開口、照度、被写界深度、及び入射角度もまた、考慮すべきである。

− 基板、またはレジストの下に配置される材料は、その厚さに応じて、レジスト膜の吸収度に対して非常に大きな影響を有する。図５に示すシミュレーション結果を鑑みると、ある材料は、他の材料よりも好ましく、例えばＳｉＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｇ、ＡｌＳｉ、及びＷ等は、２つのレジスト厚さ同士の間において吸収度に大きな差を有することを可能にすることが理解できる。前の図面のグラフにあるように、Ｙ軸に現れているのは、ｎｍで表されるレジストの厚さに対する基準化された吸収度である。

− 特に有利な適用条件を実現するためには、強く押し付けられたレジスト部分及び押し付けをより弱く受けたかまたは全く受けないレジスト部分の厚さを調節することが好ましい。これを目的として、図１ａ及び図１ｂに示すように、第１に、初めに堆積されたレジスト層の厚さ１２１に対して作用することが可能となり、第２に、型の上の突起突出部の高さ１３１に対して作用することが可能となる。このようにすることで、押し付けられたレジスト部分及び押し付けをより弱く受けたかまたは全く受けないレジスト部分の厚さは、正弦波吸収度曲線２２６上において選択された最小値及び最大値に可能な限り厳密に対応する。

− 使用されるレジストは例えばＣＡＰ１１２と通常呼ばれ、日本企業ＴＯＫにより市販されるレジスト等の、例えばマイクロエレクトロニクスにおいて従来的に使用される化学増幅レジスト等の感光性レジストであり、これは、変形を伴わずに、及びこの作業中に受ける加熱によりレジストの感光性特性を損なうことなく、型のインプリントを保持することが可能でなければならない。

− 化学増幅レジストが使用される場合には、押し付けの際に適用される温度及び圧力を考慮することが必要である。押し付け温度は、レジストの熱架橋温度未満に留まらなければならず、この温度は、レジスト膜に対して印加される圧力に応じる。

− レジスト膜中において干渉現象を発生させるために、コヒーレント光源、すなわち適切なフィルタを備えるレーザまたはＵＶランプ等の所与の波長を有する光源を使用することが可能である。

− また、フィルタ付き多色光源または限定された、典型的には２００ｎｍ未満のスペクトル幅を有する光源を使用することも可能である。また、複数の明らかに異なる波長を有する光源を使用すること、または、これらの様々な波長により吸収度差を拡大することが可能である場合には、レジストの日射を実施するために複数の光源を連続的に使用することも可能である。

光リソグラフィ用に通常使用される全ての光源が、適し得る。例えば、ある特定の波長に対して強度ピークを実現するためにフィルタリングされる、水銀アークランプと通常呼ばれる水銀ランプを使用することが可能である。典型的には、４３６ｎｍまたは４０５ｎｍまたは３６５ｎｍの波長にて適した強度ピークを有するように構成された水銀ランプを使用することが可能である。この場合に、Ｇ線リソグラフィは、４３６ｎｍの波長を指し、Ｈ線リソグラフィは、４０５ｎｍの波長を指し、Ｉ線リソグラフィは、３６５ｎｍの波長を指す。また、エキシマレーザまたはエキシプレックスレーザ（ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ_２、等々）を使用することも可能である。光源及びその波長は、使用されるレジストの感度に応じて選択されなければならない。

− 既に理解されたように、公称サイズのパターンを得ることが可能な最適日射線量または「線量−サイズ」が、レジスト膜の厚さに応じて変化する場合に、この最適日射線量は、作製すべきパターンの寸法及び／または構成にも応じて適合化されなければならない。一般的な表現をすれば、最適線量は、パターン、ライン、及びスペースの寸法が小さくなる場合には、増大する。その結果、図４ｂに図示するように、ポジレジストの使用により、標準的なナノメートルインプリントリソグラフィの実施により得られるリソグラフィの反転であるリソグラフィの実施がより容易になる。同様に、図４ｄに図示するように、ネガレジストの使用により、強く押し付けられるレジスト部分、すなわち残渣を除去することがより容易になる。

これは、パターンの底部が非常に小さなサイズを有し、これにより活性化すべきこのパターンに与えられることとなる最適線量が増大することによる。従って、パターンの底部とパターンに隣接する領域との間の最適線量の差は、大きくなる。これにより、パターンの底部を活性化することなく、隣接領域を活性化することが容易になる。

ポジレジストの例においては、パターンの底部、すなわち活性化されないレジストは、定位置に残る。この場合には、図４ｂに図示するように、例えばラインを形成するパターン反転が得られる。

ネガレジストの例においては、パターンの底部は、活性化されず現像の際に消滅する。従って、この残渣は除去され、それにより、図４ｄに図示するようにトレンチが形成される。

− 利用される条件（レジスト、基板、作製すべきパターン、等々）によっては、ナノインプリントリソグラフィの反転像上にレジストの残渣が存在することが可能となる（レジストの厚さが逆になされる場合）。この例においては、ナノインプリントリソグラフィ用に通常利用される、先に示した技術を利用して、残渣を除去することで事足りる。

従って、要約すると、図４ｂ及び図４ｅによりそれぞれ図示されるような第１の変形例及び第４の変形例に対応する本発明による方法を適用することにより、ナノメートルインプリント型によって作製される像を反転させることが可能となり、すなわち、型から突起する突出部はレジスト中に直接的に転写することが可能となる。

更に、他方においては、図４ｃ及び図４ｄによりそれぞれ図示されるような第２の変形例及び第３の変形例に対応する方法を適用することにより、ナノインプリントにより得られるパターン１２７の底部に位置するレジストの一部を、すなわち型から突起するレリーフ１３２により強く押し付けられるレジスト部分を除去することが可能となる。従って、これらの２つの変形例により、残渣と通常指定される押し付けられた部分が後のエッチングの実施の際に除去される、標準的なナノメートルインプリントリソグラフィ実施に対する代替例がもたらされる。従って、本発明の方法により、レジストパターンの寸法が非常に良好に保持されるという利点がもたらされる。

最後に、本発明の方法によると、同一のレジスト層に対して対照的なまたは大幅に異なる開口度でリソグラフィを同時に実施することが可能になる点に留意されたい。ウェーハの所与の領域の開口度は、この領域の定位置に残るレジストの表面と、中空パターンがこの同一領域のインプリントの際に作製されるレジスト表面との間の比率を意味する。図６に示すように、リソグラフィは、幅狭トレンチがレジスト６１０中に開口されなければならない領域と、対照的にレジストの幅狭ライン６２０のみが残る他の領域とを含む。前述のように、線等の幅狭最終突起パターンを得ることは、公知のナノインプリント方法では特に難しい。一般的な表現をすれば、リソグラフィにおいては、穴及び中空トレンチは、ポジレジストを用いて作製される。これは、例えば、異なるメタライゼーション高さ間の垂直相互接続部またはビアの場合に該当する。例えば活性領域及びトランジスタのゲート等を備えるライン及びライン網の場合には、これらは、ネガレジストを用いて作製される。これは、２つの異なるレジストを、従ってレジストの塗り広げ、日射、及び現像からなる２つの連続する一連のステップを伴う。更に、これは、異なるマスクがこの場合に使用されなければならず、それによりコストが大幅に上昇することを意味する。このことは、以下において説明する本発明の適用の２つの例におけるように同時に２つのタイプの領域を処理することが可能な本発明の方法には該当しない。

本発明により同一ウェーハの２つの領域に対して対照的なまたは著しく異なる開口度を実現することがこのように可能となることは、マイクロ電気機械システム若しくはナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）またはマイクロ光学デバイス若しくはナノ光学デバイス等の適用例においては特に有利である。

図７及び図８は、同一ウェーハ上に対照的な開口度を、すなわちいくつかの箇所においては突起幅狭最終パターンを、及び他の箇所においては中空幅狭最終パターンを実現するための、本発明の例及び実施形態を図示する。

図７ａ〜図７ｃを含む図７は、可変形状型５０、すなわちそれぞれ異なる高さの突起突出部５１、５２、５３、５４、５５を備える型が使用される本発明の適用例の一例を説明する。

レジスト１２０中に型５０を押し付けることにより、突出部５１、５２、５３、５４、５５のインプリントが転写されて、パターン６１、６２、６３、６４、６５が形成される。パターン６１、６２、６３、６４、６５は、図７ｂに図示するように厚さｅｒ_１、ｅｒ_２、ｅｒ_３、ｅｒ_２、及びｅｒ_１をそれぞれ有する。

これらのパターンに隣接する領域、すなわちレジストが押し付けをより弱く受けたかまたは受けていない領域は、高さｅｒ_０を有する。

次いで、レジスト１２０が、露光される。この図は、パターンを範囲規定する隣接領域が日射線量を受けるのを示す。

レジストの現像後の結果が、図７ｃに図示される。

最終的な結果は、トレンチ７１、７２の底部のレジストの残渣が、現像中に除去されたことを示す。これらのトレンチは、型５０のレリーフ５１、５５に対応する。

これと同一の最終的な結果は、ナノインプリントにより得られるパターンに対して反転された最終パターン７３を示す。従って、パターン７３は、型５０の上の突出部５３に応じたラインを形成する。

従って、同じ型を用いることにより、同一箇所にインプリントにより得られるパターンの反転と、他の箇所にパターン底部の残渣の消滅との両方が得られる。この結果は、単一の露光ステップによって実現され得る。従って、本発明は、集積回路用の公知の方法を大幅に簡略化する。

この最終結果は、ポジレジストを用いて実現されてもよい。この例においては、厚さｅｒ_０、ｅｒ_１、ｅｒ_２、ｅｒ_３は、ｅｒ_０及びｅｒ_３が最小吸収度に対応し、ｅｒ_１及びｅｒ_２が最大吸収度に対応するように選択される。

より一般的には、厚さｅｒ_０及びｅｒ_３に対応する吸収度が、厚さｅｒ_１及びｅｒ_２に対応する吸収度よりも大幅に低いことが必要となる。吸収度差は、５ｍＪ／ｃｍ^２が十分なものとなる。この差により、十分に幅広い方法の窓が実際に得られる。１０ｍＪ／ｃｍ^２超のより大きな差により、この窓を大幅に拡大することが可能となる。

この最終結果は、ネガレジストを用いて実現することが可能である。この場合に、厚さｅｒ_０、ｅｒ_１、ｅｒ_２、ｅｒ_３は、ｅｒ_１及びｅｒ_２が最小吸収度に対応し、ｅｒ_０及びｅｒ_３が最大吸収度に対応するように選択される。

より一般的には、厚さｅｒ_１及びｅｒ_２に対応する吸収度が、厚さｅｒ_０及びｅｒ_３に対応する吸収度よりも大幅に低いことが必要となる。

図８ａ〜図８ｄを含む図８は、線量が日射すべき領域のパターンのタイプに応じて変更される本発明の適用例の別の一例を説明する。

この例においては、図８ａに図示するように、突起突出部１３２の高さ１３１が、型１３０の全表面にわたって同一であってもよい。レジストのインプリントは、前述のように実施される。非限定的には、レジストは、この例においてはネガタイプのものである。インプリントの結果が、図８ｂに示される。図１におけるように、レジストの２つの厚さは、型から突起する突出部１３２により押し付けられるレジストの領域の厚さｅ_ｒ１２４、及び押し付けをより弱く受けるかまたは受けないレジストの領域の厚さｅ_ｆ１２２と見なされる。本発明のこの適用例の例においては、厚さｅ_ｒは、高い吸収度を有するように、及び例えば正弦波吸収度曲線２２６の最大値４１０に対応するように調節される。非押し付け部分の厚さｅ_ｆは、その一部について、低吸収度を有するように、及び例えばこの曲線の最小値４２０に対応するように調節される。

本発明のこの適用例は、２つの連続的な日射が実施される点を特徴とする。線量Ｄ１に対応する第１の日射１４２は、例えば１２３等の比較的幅広の開パターンを含む領域に限定される。上記からわかるように、日射されたレジストの最大厚さ領域は、低吸収度領域に対応し、圧縮部分の領域は、高吸収度に対応する。従って、線量Ｄ１は、圧縮された絶縁領域の架橋が可能となるように調節されるが、エネルギー吸収度がより低い厚い絶縁領域の架橋を引き起こすには不十分なものである。従って、図８ｄに示すように、レジストの現像後に定位置に残るのは、押し付けられた部分１２６となる。この例においては、ネガレジストは、初めは可溶性であり、不十分な線量を適用される部分は残る。

実際例として、図３ｂのグラフ２４０を再度参照すると、厚さｅ_ｆ１２２は、２０８ｎｍに相当するように、及び低吸収度曲線２４２に対応するように選択され得る。この場合に、押し付けられた部分は、１７２ｎｍに相当する厚さｅ_ｒ１２４となる。これらの部分は、高吸収度曲線２４４に相当する。エッチングすべきパターンが、図８ｂのパターン１２３のように、例えば約５００ミクロンまたは５００ミクロン超等の幅広である部分については、パターン２４８のこのサイズに関して図３ｂのグラフ２４０で分かるように、２０ｍＪ／ｃｍ^２の線量Ｄ１は、強く押し付けられた領域１２３のレジストを活性化させるのに十分であるが、より弱く押し付けられた領域のレジストを活性化するには不十分である。これは、図８ｄに示す結果をこの第１の日射領域において実現するのに適する。

本発明は、かかるパターン及びかかるタイプのパターンを含む領域が選択される様式に関しても、更にはそれらの領域を選択的に日射するために使用される手段に関しても、一切の前提を排除する。例えば、いくつかの箇所における露光を遮蔽するマスク等を使用することが可能である。

既に先に指摘したように、及び図３ｂのグラフ２４０において正確に示されるように、適用することが必要な最適線量は、作製すべきパターン、ライン、またはスペースの寸法が小さくなる場合には、増加する。従って、幅狭パターン領域１２５に対して適用される線量１４４、すなわちＤ２は、Ｄ１よりも高い。この場合には、これにより、厚いレジスト部分１２８の架橋が可能となる。しかし、これは、押し付けられた部分の厚さが最大吸収度へと調節されるにも拘わらず、幅狭トレンチ１２５の底部の架橋を生じさせるには不十分なものに留まる。

上述の実際例を継続するためには、図３ｂのグラフ２４０を更に参照すると、例えば図８ｃにおけるパターン１２５等の５ミクロンのパターンに対して適用することが必要な線量は、２４６で分かるように、かなりより高いものとなる。しかし、この例においては、４０ｍＪ／ｃｍ^２の線量Ｄ２が、この第２の領域の幅広パターンを日射及び活性化するのに十分なものとなるが、１２５等のパターンの底部の押し付け領域を十分には日射しない。後者の押し付け領域は、適用される線量が不十分なものとなることにより、このネガレジストの現像後に残らない。曲線２４４によれば、この寸法２４６に関して、約７０ｍＪ／ｃｍ^２の最小線量を適用することが実際には必要であったであろう。しかし、４０ｍＪ／ｃｍ^２の線量は、この例においては５００ミクロン超の幅を有し、２０８ｎｍの厚さを有し、低吸収度及び最小吸収度に関しては曲線２４２に対応するパターンである、幅広パターンを活性化するのには十分である。

現像後の最終結果は、図８ｄに示すものであり、同一の実施中に、幅広パターン１２６及び幅狭トレンチ１２５の両方をレジスト中に転写することが可能であった。

本発明を実行するために、当業者であれば、使用されるレジストの厚さに応じてこのレジストに対する吸収度曲線を、困難を伴わずに確立するであろう。例として、レジスト層の厚さに対するこの層に関する吸収度曲線を決定するための方法を以下に示す。この方法は、図２ｂ、図４、及び図５に図示する曲線を決定するために適用し得る。

インプリントすべき感光性レジストを含む多層セットまたは層の積層が、図９に図示され、ファブリー−ペロー干渉計に一致し得る。

このモデルにおいては、入射面電磁波の電場の振幅は、Ｅ０と呼ばれ、レジスト／基板積層により反射される波の結果的に得られる振幅は、Ｅｒと呼ばれる。波の複素振幅に対応する反射係数ｒｉｊ及び透過係数ｔｉｊ（フレネル係数）は、以下の通りとなる：

レジスト膜を通過する波の位相ずれをφとすると、φは以下の通りとなる：

我々の例においては、我々は、法線入射にあり、従って、

となる。

図９を参照すると、２つの連続する反射波または透過波の間の位相ずれが、２φに等しいことが分かる。従って、レジスト膜により反射される波の結果的に得られる振幅Ｅｒは、以下の和、すなわち

に等しい。

この場合に、反射振幅「ｒ」は、

に等しいが、

である。

同様に進めることにより、透過振幅「ｔ」が、以下のように求められる：

反射率Ｒ及び透過率Ｔと呼ばれる、波の強度に対応する反射係数及び透過係数は、振幅係数の各係数の２乗に等しい。

この反射率または透過率から、以下の等式、すなわち
Ｒ＋Ｔ＋Ａ＝１
によりレジスト膜の吸収度を決定することが可能となる。
ここで、
Ｒ：反射率
Ｔ：透過率
Ａ：吸収度
である。

次に、非限定的な一例であるパターンの反転の実施形態の一例を、図１０、図１１ａ〜図１１ｅを参照として説明する。

図１０は、厚さに対する使用されるレジストの吸収度を図示する。このレジストは、ＣＡＰ１１２タイプのポジレジストである。

この例においては、レジスト層１２０は、初めに３７５ｎｍの厚さ（ｅ_ｒ）を有する。レジスト１２０は、シリコン基板１１０の上に堆積される。

使用される型５０は、１００ｎｍ厚の突起パターンを有する。従って、これは、実にレジストの初期厚さ（ｅ_ｆ）が吸収度ピーク４１０に近く、ナノインプリント後のレジストの残渣厚さ（ｅ_ｒ）（すなわち約２７５ｎｍ）が最小吸収度４２０に近い構成となる。各パターンを範囲規定する隣接領域に対応するこれらの厚さｅ_ｆ及びｅ_ｒは、図１０に示される。

型の上の突出部は、図１１ｂに図示されるようなインプリントステップにより、レジスト１２０中にパターンをインプリントして、やはり２５０ｎｍのスペースだけ離間された約２５０ｎｍ幅のトレンチを形成することが可能な高密度のラインを有する。このようにすることで、約２５０ｎｍの幅を有する平行ラインが得られ、すなわちそれぞれが厚さｅ_ｆの突起ラインを形成する２つのパターンに隣接する中空ライン（厚さｅ_ｒ）を形成するパターン１２７が得られる。

２つの異なるスケールを有する、得られたこれらのパターンは、図１１ａに図示される。

インプリントステップ後に、露光ステップが、例えば波長λ＝２４８ｎｍにて実施される。このステップの最中に、半分のウェーハのみが露光される。図１１ｃにおいて破線の下方に位置する底部部分１１１は、露光されない。図１１ｃにおいて破線の上方に位置する頂部部分１１２は、露光される。この頂部部分１１２においては、パターンを範囲規定する領域が、同一の日射線量を受ける。従って、レジスト厚さｅ_ｆを有するレジスト領域及びレジスト厚さｅ_ｒを有するレジスト領域が、ウェーハのこの部分１１２において同一の日射線量を受ける。

この日射線量は、高吸収度領域（この例においては厚さｅ_ｆを有する領域）においてレジストを活性化させるのに十分となるように、及び低吸収度領域（厚さｅ_ｒを有する領域）においてはレジストを活性化させるのに十分とはならないように、選択される。レジストがポジである場合には、厚さｅ_ｆを有する領域は、活性化され、現像の際に消滅する。厚さｅ_ｒを有する領域は、活性化されず、現像の際に消滅しない。従って、押し付けられたレジスト部分のみが保持される。この場合には、露光を受けるウェーハの部分１１２に対して、図１１ｄにおいて概略的に図示されるパターンが得られる。

また、図１１ｄは、露光ステップを受けないウェーハ部分１１１に対して観察され得る、概略的に示されるパターンを図示する。

従って、図１１ｃ及び図１１ｄからは、レジスト１２０中に型５０を押し付ける同一ステップの後に、本発明による方法により、日射ステップを用いずに得られるパターンの反転であるパターンを得ることが可能となることが、明らかである。日射されたウェーハの例においては、押し付けステップ後に突起するパターンは、消滅している。露光及び現像のステップの後では、突起パターン１２６は、押し付けステップの結果として得られる中空パターン１２７の底部に位置するレジストの残渣から形成されている。特に有利な一態様においては、得られる突起パターン１２６は、残渣を有さず、従って直接的に使用可能である。

図１１ｅは、レジストの露光部分１１２と非露光部分１１１との間の接合部におけるパターンの違いを示す写真である。この図からは、型５０の押し付けにより凹状形成されるパターン１２７の代わりに、露光されたレジスト１２０が突起パターン１２６を有することが明らかである。

本発明のコンテクストにおいては、いわゆる「閾値」レジストを使用することが特に有利である。閾値レジストは、レジストの化学構造が比較的非常に正確な日射線量下で変化する場合に論じられる。ネガレジストの例においては、レジストの化学構造のこの修飾は、架橋に一致し得る。ポジレジストの例においては、レジストの化学構造のこの修飾は、脱保護に一致し得る。閾値レジストは、高コントラストをしばしば特徴とする。このコントラストは、好ましくは１超である。

レジストが高コントラストであることにより、本発明の実施が容易になることに留意されたい。しかし、本発明は、低コントラストを有するレジストを用いて実行し得る。

レジストのコントラストは、多数のパラメータに基づく点に留意されたい。中でも最も重要なものは、基板のタイプ、使用される方法、及び特にレジストの現像条件である。中でも、レジストの現像条件は、以下のパラメータ、すなわち、日射後のアニーリング温度及びアニーリング時間、現像液の性質及び濃度、並びに温度、現像方法、及び現像時間である。

日射及び現像後のレジストの厚さは、パターン及び日射線量に応じて変化する。コントラスト値を概算するために、日射線量に対するレジストの残渣厚さを表す曲線が、トレースされ得る。図１２ａ及び図１２ｂは、ネガレジスト及びポジレジストのそれぞれについてのかかる曲線を図示する。

この場合に、コントラストγは、以下の等式により決定され得る：

これらの曲線は、例えば、高い日射線量により同一ウェーハ上に同一のパターンを日射することにより実現され得る。この場合には、各日射線量について現像後のレジストの残渣厚さを測定することが必要となる。

図示する例においては、光生成酸の側方拡散現象を無視するために、９ｍｍの辺を有する正方形を日射した。これらの例においては、ＮＥＢ２２及びＣＡＰ１１２のタイプの化学増幅レジストを使用したためである。

その結果、本発明の方法が、２つの現象、すなわちレジストの厚さに対するレジストの吸収度差の現象と、パターンの寸法、及びより小さなパターンを日射するために適用することが必要な高い線量に関する現象とを利用することに気付いた。ポジレジストまたはネガレジストのいずれを使用するかにより、以下の表に応じて、吸収度に関する２つの現象または単一の現象が利用され得る。

図７及び図８の実施形態は、組み合わせることが可能である。特に、同一のウェーハに関して、可変形状型及び異なる露光線量を使用することが可能である。

本発明は、上述の実施形態には限定されず、その趣旨に応じた任意の実施形態に及ぶ。

５０ 可変形状型
５１ 突起突出部
５２ 突起突出部
５３ 突起突出部
５４ 突起突出部
５５ 突起突出部
６１ パターン
６２ パターン
６３ パターン
６４ パターン
６５ パターン
７１ トレンチ
７２ トレンチ
７３ パターン
１０１ 第１のステップ
１０２ ステップ
１０３ ステップ
１０４ ステップ
１０５ 現像ステップ
１１０ 基板
１１１ 底部部分
１１２ 頂部部分
１２０ レジスト層
１２１ 厚さ
１２２ 厚さ
１２３ 領域、パターン
１２４ 厚さ、部分
１２５ 幅狭パターン領域、幅狭トレンチ、パターン
１２６ パターン、部分、幅広パターン
１２７ パターン
１２８ 隣接領域、レジスト、非押し付け部分、厚いレジスト部分、
１２９ 隣接領域
１３０ 型
１３１ 高さ
１３２ 突出部
１４０ 日射
１４２ 第１の日射線量
１４４ 第２の日射線量
２１０ グラフ
２１２ 商業的参照事項
２１４ 線量−サイズ
２１６ 厚さ
２１８ 曲線、実験曲線、正弦波
２２０ グラフ
２２２ 吸収度
２２４ 厚さ
２２６ 曲線、計算曲線、正弦波吸収度曲線
２３０ グラフ
２３２ 線量窓
２３４ 厚さ
２３６ 厚さ
２４０ グラフ
２４２ 曲線
２４４ 曲線、高吸収度曲線
２４６ 寸法
２４８ パターン
４１０ 最大吸収度、最大値、吸収度ピーク
４２０ 最小吸収度、最小値
６１０ レジスト
６２０ 幅狭ライン

Claims (19)

1. 感光性レジスト（１２０）が基板（１１０）上に堆積される準備ステップと、
   前記レジスト中に隣接する２つの領域（１２８、１２９）により少なくとも部分的に範囲規定される少なくとも１つのインプリントパターン（１２７）を形成するために前記レジスト（１２０）中に型（１３０、５０）を押し付ける少なくとも１つのステップであって、前記２つの領域（１２８、１２９）の一方（１２９）が、前記２つの領域（１２８、１２９）の他方（１２８）の厚さ（ｅ_ｆ）未満の厚さ（ｅ_ｒ）を有する少なくとも１つのステップと、
   を含む、ナノメートルインプリントリソグラフィ方法において、
   前記方法は、前記２つの領域（１２８、１２９）が同じ日射線量を受ける、少なくとも前記２つの領域（１２８、１２９）を露光するステップを含むことを特徴とし、且つ、
   前記２つの領域（１２８、１２９）の前記厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）が、活性化されるために、前記２つの領域（１２８、１２９）の中の一方の前記レジストが前記２つの領域（１２８、１２９）の他方の前記レジストを活性化させるのに必要な日射線量とは異なる日射線量を必要とするように規定されること、並びに前記露光ステップにより与えられる日射線量が、前記２つの領域（１２８、１２９）の一方のみの前記レジストを活性化するのに十分な大きさとなるように、及び前記２つの領域（１２８、１２９）の他方を活性化するのには不十分になるように、決定されること、
   を特徴とする方法。
2. 前記レジスト（１２０）の厚さに応じた前記レジスト（１２０）による日射線量の吸収度により、実質的に正弦波状の曲線（２１８、２２６）が規定され、前記２つの領域（１２８、１２９）の一方の前記レジスト（１２０）の前記厚さが、前記正弦波曲線の最大値（４１０）に実質的に対応し、前記２つの領域（１２８、１２９）の他方の前記レジストの前記厚さが、前記正弦波曲線（２１８、２２６）の最小値（４２０）に実質的に対応する、請求項１に記載の方法。
3. 前記２つの領域（１２８、１２９）のレジストの前記厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）は、前記２つの領域（１２８、１２９）の一方を活性化するのに必要な前記線量と、前記２つの領域（１２８、１２９）の他方を活性化するのに必要な前記線量との間の差が、少なくとも５ｍＪ／ｃｍ^２となるように決定される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記レジストはポジ感光性レジストであり、前記厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）は、最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）の前記レジストが最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストの吸収度よりも低い吸収度を有するように決定され、前記露光ステップにより与えられる前記日射線量は、前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストを活性化し、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）の前記レジストを活性化しないことにより、前記インプリントパターン（１２７）の反転である最終パターン（１２６）を得るように規定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記レジストはネガ感光性レジストであり、前記厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）は、前記最小厚さを有する前記領域（１２９）が前記最大厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストの吸収度よりも高い吸収度を有するように決定され、前記露光ステップにより与えられる前記日射線量は、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）の前記レジストを活性化し、前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストを活性化しないことにより、前記インプリントパターン（１２７）の反転である最終パターン（１２６）を得るように規定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記レジストの現像後に、追加のエッチングステップが実施されて、前記現像ステップ後に前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）内において前記基板（１１０）上に残るレジスト部分を除去する、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記レジストは、ポジ感光性レジストであり、前記厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）は、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）の前記レジストが前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストの吸収度よりも高い吸収度を有するように決定され、前記露光ステップにより与えられる前記日射線量は、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）の前記レジストを活性化し、前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストを活性化しないことにより、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）のレジスト残渣を除去するように規定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記レジストは、ネガ感光性レジストであり、前記厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）は、前記最小厚さを有する前記領域（１２９）の前記レジストが前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストの吸収度よりも弱い吸収度を有するように決定され、前記露光ステップにより与えられる前記日射線量は、前記最大厚さ（ｅ_ｆ）を有する前記領域（１２８）の前記レジストを活性化し、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）の前記レジストを活性化しないことにより、前記最小厚さ（ｅ_ｒ）を有する前記領域（１２９）のレジスト残渣を除去するように規定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記押し付けるステップの後に、異なる厚さ（ｅｒ_０、ｅｒ_１、ｅｒ_２、ｅｒ_３）を有する複数のインプリントパターン（６１、６２、６３、６４、６５）が得られ、これらの厚さの中の少なくとも１つが吸収度最大値に相当し、これらの厚さの中の別の少なくとも１つが吸収度最小値に相当する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記型（５０）は、異なる高さの突起突出部（５１、５２、５３、５４、５５）を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記露光ステップの際に、前記レジスト（１２０）の全てが前記日射線量に対して露光される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. レジスト（１２０）の一部が、異なる日射線量（１４２、１４４）により日射される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記露光ステップの際に、第１の寸法を有する少なくとも１つの第１のパターン（１２３）が第１の日射線量（１４２）により日射され、前記寸法が前記レジストの前記厚さに対して実質的に法線方向において測定されており、前記第１の寸法よりも小さい第２の寸法を有する少なくとも１つの第２のパターン（１２５）が前記第１の日射線量（１４２）よりも高い第２の日射線量（１４４）により日射される、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記第１の日射線量（１４２）は、前記第１のパターン（１２３）の前記２つの領域の一方のみを活性化するのに十分なものであり、前記第２の日射線量（１４４）は、前記第２のパターン（１２５）を活性化するには不十分であるが、前記第２のパターン（１２５）を境界画定する前記領域（１２８、１２９）の一方を活性化するのに十分なものである、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記日射線量は、コヒーレント光源により供給される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記露光ステップは、異なる波長を有する複数の光源と連続的に関与する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記準備ステップの際に、前記感光性レジスト（１２０）が以下の材料、すなわちＳｉＣ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｗ、ＡｌＳｉから選択された層または基板（１１０）の上に堆積されるステップを含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記準備ステップの際に、前記感光性レジスト（１２０）がシリコンから作製された層または基板（１１０）の上に堆積されるステップを含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
19. 感光性レジスト（１２０）の層によって覆われた基板（１１０）を備える多層アセンブリであって、
    前記レジストが異なる厚さ（ｅ_ｒ、ｅ_ｆ）を有する２つの領域（１２８、１２９）により少なくとも部分的に範囲規定された少なくとも１つのインプリントパターン（１２７）を有する多層アセンブリにおいて、
    前記２つの領域（１２８、１２９）の前記厚さは、前記レジスト（１２０）の厚さに応じた前記レジスト（１２０）の日射線量の吸収度曲線（２１８、２２６）の最大値及び最小値のそれぞれに対応すること、
    を特徴とする多層アセンブリ。