KR100975785B1 - Laser assisted direct imprint lithography - Google Patents

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츄스테펀와이.
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

본 발명에 따라, 특징부들은 고형 기판의 표면으로 직접적으로 임프린트될 수 있다. 특히, 기판은 패턴을 임프린트할 몰딩 표면(21)을 갖는 몰드(20)를 제공하는 단계, 몰딩 표면을 임프린트될 기판(24) 표면(25)에 인접하게 또는 그에 반하여 배치하는 단계, 및 표면을 유연화 또는 액화하기 위해 기판 표면을 방사선으로 조사하는 단계들에 의해 원하는 패턴으로 직접적으로 임프린트된다. 몰딩 표면은 기판을 직접적으로 임프린트하기 위해 유연화되거나 또는 액화된 표면으로 압착된다. 기판은 반도체들, 금속들 또는 폴리머들 등의 광범위하게 다양한 고형 재료들 중의 임의의 것일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기판은 실리콘이고, 레이저는 UV 레이저이고, 몰드는 투명한 몰드를 통해 실리콘 가공품의 조사를 허용하도록 UV 방사선에 대해 투명하다. 이러한 방법을 사용함으로써, 도포물들은 서브-250 나노초의 가공 시간 내에 서브-10 나노미터 분해능으로 실리콘 대규모 패턴들로 직접적으로 임프린트되었다. 이 방법은 기판을 평탄화시키기 위해 편평한 몰딩 표면과 사용될 수도 있다.According to the invention, the features can be imprinted directly onto the surface of the solid substrate. In particular, the substrate provides a mold 20 having a molding surface 21 to imprint a pattern, placing the molding surface adjacent to or against the substrate 24 surface 25 to be imprinted, and the surface Imprinting directly into the desired pattern by steps of irradiating the substrate surface with radiation to soften or liquefy. The molding surface is pressed into a softened or liquefied surface to directly imprint the substrate. The substrate can be any of a wide variety of solid materials, such as semiconductors, metals or polymers. In a preferred embodiment, the substrate is silicon, the laser is a UV laser and the mold is transparent to UV radiation to allow irradiation of the silicon workpiece through the transparent mold. By using this method, the coatings were directly imprinted into silicon large-scale patterns with sub-10 nanometer resolution within a processing time of sub-250 nanoseconds. This method may be used with a flat molding surface to planarize the substrate.

임프린트 리소그래피, 몰딩 패턴, 레이저 방사선, 램프 방사선Imprint Lithography, Molding Patterns, Laser Radiation, Lamp Radiation

Description

레이저 보조 직접 임프린트 리소그래피{Laser assisted direct imprint lithography}Laser assisted direct imprint lithography

정부의 관심 표명Government's expressed interest

본 발명은 DARPA(N66001-98-1-8900) 및 ONR(N00014-01-1-0741) 하에 정부 지원에 의해 이루어졌다. 정부가 본 발명에 대한 특정 권리들을 갖는다.The present invention was made with government support under DARPA (N66001-98-1-8900) and ONR (N00014-01-1-0741). The government has certain rights in the invention.

관련 출원들에 대한 상호 참조Cross Reference to Related Applications

본원은 "A Method for Direct Imprint of Microstructures in Materials"라는 표제로 2002년 3월 15일자로 Stephen Chou에 의해 출원된 미합중국 특허 가출원 제60/364,653호의 우선권을 주장한다.This application claims the priority of US Provisional Application No. 60 / 364,653, filed by Stephen Chou on March 15, 2002, entitled "A Method for Direct Imprint of Microstructures in Materials."

본원은 "Lithographic Method For Molding Pattern With Nanoscale Features"라는 표제로 2002년 9월 16일자로 Stephen Chou에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제 1 0/244,276호의 일부 계속 출원이고, 이는 2001년 10월 29일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제 1 0/046,594호의 일부 계속 출원으로, 1998년 6월 30일자로 Stephen Chou에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제09/107,006호 (현재 2001년 10월 30일자로 발행된 미합중국 특허 제6,309,580호)에 대한 우선권을 주장하고, 이는 1995년 11월 15일자로 Stephen Chou에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제08/558,809호(현재 1998년 6월 30일자로 발행된 미합중국 특허 제5,772,905호)에 대한 우선권을 주장한다. 상기 관련 출원들 모두를 참조 문헌으로서 본원에 인용한다.This application is a partial continuing application of US Patent Application No. 1 0 / 244,276, filed September 16, 2002 by Stephen Chou, entitled "Lithographic Method For Molding Pattern With Nanoscale Features," which was issued October 29, 2001. US patent application Ser. No. 09 / 107,006, filed on June 30, 1998, filed by Stephen Chou on June 30, 1998, now part of US Patent Application No. 10 / 046,594, filed on October 30, 2001. US Patent Application No. 08 / 558,809 (current US Patent No. 5,772,905, issued June 30, 1998) filed by Stephen Chou on November 15, 1995 Insist on priority. All of the above related applications are incorporated herein by reference.

본원은 "Fluid Pressure Imprint Lithography"라는 표제로 2002년 5월 7일자로 Stephen Chou에 의해 출원된 미합중국 특허 출원 제 1 0/140,140호의 일부 계속 출원이고, 이는 "Fluid Pressure Imprint Lithography"라는 표제로 2000년 7월 18일자로 Stephen Chou에 의해 출원된 미합중국 특허 분할출원 제09/618,174호(현재 2002년 11월 19일자로 발행된 미합중국 특허 제6,482,742호)이다.This application is a partial continuing application of US Patent Application No. 1 0 / 140,140, filed by Stephen Chou on May 7, 2002 entitled "Fluid Pressure Imprint Lithography," entitled "Fluid Pressure Imprint Lithography." United States Patent Application No. 09 / 618,174, filed by Stephen Chou on July 18 (currently US Patent No. 6,482,742, issued November 19, 2002).

본 발명의 분야FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 임프린트 리소그래피에 관한 것이며, 보다 상세하게는 레이저 방사선이 기판 표면 상에 몰드의 직접적인 임프린트를 허용하는 레이저 보조 직접 임프린트 리소그래피(laser assisted direct imprint lithography: LADI)에 관한 것이다. 이 공정은 고형 기판들 상에 나노스케일 특징부들(nanoscale features)을 직접적으로 임프린트하는데 특히 유용하다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to imprint lithography, and more particularly to laser assisted direct imprint lithography (LADI), in which laser radiation allows direct imprinting of a mold on a substrate surface. This process is particularly useful for imprinting nanoscale features directly on solid substrates.

기판들 상으로 작은 특징부들을 패터닝하는 방법들은 생물학적 분석 및 화학적 분석을 위한 디바이스들 뿐만 아니라 많은 전자, 자기, 기계 및 광학 디바이스들을 제조하는데 매우 중요하다. 그러한 방법들은 예를 들면 마이크로회로들의 특징부들 및 구성들 및 평면 광학 도파관들 및 연관된 광학 디바이스들의 구조 및 오퍼레이팅 특징부들을 정의하기 위해 사용된다.Methods of patterning small features onto substrates are very important for manufacturing many electronic, magnetic, mechanical and optical devices as well as devices for biological and chemical analysis. Such methods are used, for example, to define the features and configurations of microcircuits and the structure and operating features of planar optical waveguides and associated optical devices.

광학 리소그래피는 그러한 특징부들을 패터닝하는 종래 방법이다. 박층의 포토레지스트가 기판 표면에 도포되고, 레지스트의 선택된 부분들이 빛의 패턴에 노출된다. 이어서, 레지스트는 현상되어 에칭 등의 추가의 가공을 위해 노출된 기판의 원하는 패턴을 드러낸다. 이러한 공정이 갖는 곤란한 점은 레지스트 및 기판에서 산란되는 빛의 파장 및 레지스트의 두께 및 특성들에 의해 그 해상도가 제한된다는 것이다. 결과적으로, 광학 리소그래피는 원하는 특징부 크기가 보다 작아짐에 따라 점점 더 곤란해지고 있다. 더욱이, 레지스트들을 도포하고, 현상하고 제거하는 것은 비교적 느린 단계들로, 처리 속도를 제한한다.Optical lithography is a conventional method of patterning such features. A thin layer of photoresist is applied to the substrate surface and selected portions of the resist are exposed to the pattern of light. The resist is then developed to reveal the desired pattern of exposed substrate for further processing such as etching. The difficulty with this process is that its resolution is limited by the wavelength of the light scattered in the resist and the substrate and the thickness and properties of the resist. As a result, optical lithography is becoming increasingly difficult as the desired feature size becomes smaller. Moreover, applying, developing and removing resists is a relatively slow step, which limits the processing speed.

작은 특징부들을 패터닝하는 보다 최근의 시도는 나노특징부의(nanofeatured) 몰딩 표면이 레지스트 또는 레지스트-유사 재료(폴리머)로 임프린트되고, 임프린트된 패턴이 기판 표면을 선택적으로 노출시키도록 제거되는 나노임프린트 리소그래피이다. 이 공정은 빛의 파장에 의해 유발된 해상도에 대한 제한을 제거하지만, 그럼에도 불구하고, 레지스트들 또는 폴리머들의 사용 및 가공에 의해 부과되는 제한들을 갖는다. 나노임프린트 리소그래피에 관한 추가의 세부 사항들은 "Nanoimprint Lithography"라는 표제로 1998년 6월 30일자로 발행된 본 출원인의 미합중국 특허 제5,772,905호 및 "Fluid Pressure Imprint Lithography"라는 표제로 2002년 11월 19일자로 발행된 미합중국 특허 제6,482,742호에 나타낸다. 이들 특허 '905호 및 '742호 모두를 참조 문헌으로서 본원에 인용한다.More recent attempts to pattern small features include nanoimprint lithography in which the nanoofeatured molding surface is imprinted with a resist or resist-like material (polymer) and the imprinted pattern is removed to selectively expose the substrate surface. to be. This process removes the limitation on the resolution caused by the wavelength of light, but nevertheless has limitations imposed by the use and processing of resists or polymers. Further details regarding nanoimprint lithography are described in the Applicant's US Patent No. 5,772,905, issued June 30, 1998 and entitled "Fluid Pressure Imprint Lithography," dated November 19, 2002. US Pat. No. 6,482,742 issued by US Pat. Both of these patents '905 and' 742 are incorporated herein by reference.

새로운 나노기술 분야들을 도입한 기업들뿐만 아니라 전자 및 광학 통신 업계들은 마이크로회로들, 광학 디바이스들 및 신규 나노스케일 구조물들의 생산을 위한 새로운 방법들을 찾기를 계속하고 있다. 특히, 이들은 보다 큰 분해능 패턴들로 기판들을 패터닝하는 보다 고속의 공정들을 찾고 있다.The electronics and optical communications industries, as well as companies introducing new nanotechnology fields, continue to find new ways to produce microcircuits, optical devices and new nanoscale structures. In particular, they are looking for faster processes for patterning substrates with larger resolution patterns.

본 발명에 따라, 특징부들은 고형 기판의 표면으로 직접적으로 임프린트될 수 있다. 특히, 기판은 패턴을 임프린트할 몰딩 표면을 갖는 몰드를 제공하는 단계, 몰딩 표면을 임프린트될 기판 표면에 인접하게 또는 그에 반하여 배치하는 단계, 및 표면을 유연화 또는 액화하기 위해 기판 표면을 방사선으로 조사하는 단계들에 의해 원하는 패턴으로 직접적으로 임프린트된다. 몰딩 표면은 기판을 직접적으로 임프린트하기 위해 유연화 또는 액화된 표면 압착된다(press). 기판은 반도체들, 금속들 또는 폴리머들 등의 광범위하게 다양한 고형 재료들 중의 임의의 것일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기판은 실리콘이고, 레이저는 UV 레이저이고, 몰드는 투명한 몰드를 통해 실리콘 가공품의 조사를 허용하도록 UV 방사선에 대해 투명하다. 이러한 방법을 사용함으로써, 도포물들은 서브-250 나노초의 가공 시간 내에 서브-10 나노미터 분해능을 갖는 실리콘 대규모 패턴들로 직접적으로 임프린트되었다. 이 방법은 기판을 평탄화시키기 위해 편평한 몰딩 표면이 사용될 수도 있다.According to the invention, the features can be imprinted directly onto the surface of the solid substrate. In particular, the substrate provides a mold having a molding surface to imprint a pattern, disposing the molding surface adjacent to or opposite the substrate surface to be imprinted, and irradiating the substrate surface with radiation to soften or liquefy the surface. The steps are imprinted directly into the desired pattern. The molding surface is pressed on the softened or liquefied surface to directly imprint the substrate. The substrate can be any of a wide variety of solid materials, such as semiconductors, metals or polymers. In a preferred embodiment, the substrate is silicon, the laser is a UV laser and the mold is transparent to UV radiation to allow irradiation of the silicon workpiece through the transparent mold. By using this method, the coatings were directly imprinted into silicon large-scale patterns with sub-10 nanometer resolution within a processing time of sub-250 nanoseconds. This method may use a flat molding surface to planarize the substrate.

도 1은 레이저 보조 직접 임프린트 리소그래피에 연관된 단계들을 보여주는 개략적 흐름도.1 is a schematic flowchart showing steps involved in laser assisted direct imprint lithography.

도 2a 내지 도 2e는 도 1의 여러 공정 단계들에서의 몰드 및 기판을 도시한 도면.2A-2E illustrate a mold and a substrate at various process steps of FIG. 1.

도 3은 실리콘 표면이 조사될 때의 시간의 함수로서 실리콘 표면으로부터 HeNe 레이저 빔의 반사율을 플로팅한 그래프.3 is a graph plotting the reflectance of a HeNe laser beam from a silicon surface as a function of time when the silicon surface is irradiated.

도 4는 임프린트된 실리콘 그레이팅(grating)의 주사 전자 현미경 사진을 도시한 도면.4 shows a scanning electron micrograph of an imprinted silicon grating.

도 5a는 석영 몰드의 단면도의 주사 전자 현미경 사진을 도시한 도면.5A shows a scanning electron micrograph of a sectional view of a quartz mold.

도 5b는 도 1의 방법에 의해 임프린트된 실리콘 기판의 단면도의 주사 전자 현미경 사진을 도시한 도면.5B shows a scanning electron micrograph of a cross-sectional view of a silicon substrate imprinted by the method of FIG. 1.

도 6은 도 1의 방법에 의해 생산된 분리된 실리콘 스퀘어 패턴의 원자력 현미경 사진을 도시한 도면.6 shows an atomic force micrograph of an isolated silicon square pattern produced by the method of FIG. 1.

도 7은 도 1의 방법의 2가지 용도들에 따른 석영 몰드의 주사 전자 현미경 사진을 도시한 도면.7 shows a scanning electron micrograph of a quartz mold according to two uses of the method of FIG. 1.

본 발명의 장점들, 특성 및 여러 가지 추가의 특징들은 아래 상세히 기재된 수반되는 도면들에 나타낸 예시적인 실시예들을 고려함에 따라 보다 완전히 나타날 것이다.The advantages, features and various further features of the invention will appear more fully upon consideration of the exemplary embodiments shown in the accompanying drawings which are described in detail below.

이들 도면들은 본 발명의 개념들을 예시할 목적들로 제공된 것으로 그래프도를 제외하고는 치수대로 그려지지 않은 것임을 이해해야 한다.It is to be understood that these drawings are provided for the purpose of illustrating the concepts of the invention and are not drawn to scale except to the graph.

도면들을 참조하면, 도 1은 레지스트 또는 폴리머 재료의 개재 없이 기판의 표면으로 원하는 패턴을 레이저 보조로 직접 임프린트하는데 연관된 단계들을 보여주는 개략적 블록도이다. 블록 A에 나타낸 제 1 단계는 원하는 패턴을 임프린트할 몰딩 표면을 갖는 몰드를 제공하는 것이다.Referring to the drawings, FIG. 1 is a schematic block diagram showing the steps involved in directly laser-imprinting a desired pattern onto a surface of a substrate without intervening resist or polymeric material. The first step shown in block A is to provide a mold having a molding surface to imprint the desired pattern.

다음 단계(블록 B)는 몰딩 표면이 임프린트될 기판 표면에 인접하게 되도록 몰드를 배치하는 것이다. 몰딩 표면은 기판 표면에 반하여 압착될 수 있다.The next step (block B) is to place the mold such that the molding surface is adjacent to the substrate surface to be imprinted. The molding surface may be pressed against the substrate surface.

도 2a는 1개 이상의 돌출한 특징부들(22) 및 1개 이상의 오목한 영역들(23)을 포함하는 몰딩 표면(21)을 갖는 몰드(20)를 보여준다. 몰드(20)는 임프린트되어야 할 표면(25)을 갖는 기판(24) 근처에 배치된다. 몰딩 표면(21)은 표면(25)에 인접한다.2A shows a mold 20 having a molding surface 21 comprising one or more protruding features 22 and one or more concave regions 23. The mold 20 is placed near the substrate 24 having the surface 25 to be imprinted. The molding surface 21 is adjacent to the surface 25.

기판(24)은 레이저 방사선에 응답하여 유연화 또는 액화되고 레이저 노출이 종료될 때 그의 원래 상태로 복귀할 임의의 재료일 수 있다. 몰드(20)는 기판 표면(25)이 몰드를 통해 조사될 수 있도록 레이저 방사선에 투명한 재료로 구성되는 것이 유리하다.Substrate 24 may be any material that softens or liquefies in response to laser radiation and returns to its original state when laser exposure ends. The mold 20 is advantageously constructed of a material transparent to laser radiation such that the substrate surface 25 can be irradiated through the mold.

몰딩 표면(21)은 마이크로스케일 또는 나노스케일 특징부들을 가질 수 있다. 유리하게는, 이 표면은 200 나노미터 미만의 최소 치수를 갖는 적어도 하나의 특징부를 갖는 나노특징부의 패턴을 포함하고, 예를 들면 돌출한 특징부(22)의 측면 치수는 200 나노미터 미만일 수 있다. 또한, 유리하게는, 몰딩 표면은 250 나노미터 미만의 몰드 깊이를 제공하고, 즉 돌출한 특징부(22)의 외부와 인접한 오목한 영역(23)의 내부 간의 거리는 250 나노미터 미만, 바람직하게는 5 - 250 나노미터 범위일 수 있다. 그러나, 기판 표면을 평탄화시키기 위해, 몰딩 표면은 편평한 것이 유리하다.Molding surface 21 may have microscale or nanoscale features. Advantageously, this surface comprises a pattern of nanofeatures having at least one feature having a minimum dimension of less than 200 nanometers, for example the lateral dimension of the overhanging feature 22 can be less than 200 nanometers. . Advantageously, the molding surface also provides a mold depth of less than 250 nanometers, ie the distance between the outside of the protruding features 22 and the inside of the adjacent concave region 23 is less than 250 nanometers, preferably 5 And may range from 250 nanometers. However, to planarize the substrate surface, it is advantageous for the molding surface to be flat.

바람직한 실시예에서, 기판은 실리콘이고, 레이저는 UV 레이저이고, 몰드는 융합된 석영이다. 전형적인 몰드는 10 나노미터 이하에서 수십 미크론 까지의 크기 범위의 부분들을 갖는 패턴들을 갖는 1 밀리미터 두께의 융합된 석영으로 구성될 수 있다. 다른 유리한 기판들로는 기타 반도체들, 금속들, 반금속들, 폴리머들 및 세라믹들을 들 수 있다.In a preferred embodiment, the substrate is silicon, the laser is a UV laser and the mold is fused quartz. A typical mold may be composed of 1 millimeter thick fused quartz with patterns having portions in the size range from less than 10 nanometers up to tens of microns. Other advantageous substrates include other semiconductors, metals, semimetals, polymers and ceramics.

몰딩되어야 할 기판 표면층은 반도체들, 금속들, 반금속들, 폴리머들 및 절연체들 중에서 선택된 재료의 박막들의 다중층 구조물일 수 있다. 이 표면층은 또한 상이한 재료들로 형성된 상이한 표면 영역들인 복수의 표면 영역들로 구성될 수도 있다.The substrate surface layer to be molded may be a multilayer structure of thin films of material selected from semiconductors, metals, semimetals, polymers and insulators. This surface layer may also consist of a plurality of surface regions, which are different surface regions formed of different materials.

제 3 단계(블록 C)는 표면을 유연화 또는 액화하기 위해 몰딩되어야 할 기판 표면을 방사선으로 조사하는 것이다.The third step (block C) is to irradiate the substrate surface to be molded with radiation to soften or liquefy the surface.

도 2b는 소스(도시하지 않음)로부터 방사선(26)이 기판의 표면(25)을 조사하기 위해 몰드(20)를 통해 통과하는 조사를 위한 바람직한 배치를 예시한다. 레이저 방사선일 수 있는 레이저 방사선은 기판(24) 상에 유연화 또는 액화된 표면 영역(27)을 형성한다.2B illustrates a preferred arrangement for irradiation where radiation 26 from a source (not shown) passes through the mold 20 to irradiate the surface 25 of the substrate. Laser radiation, which may be laser radiation, forms a softened or liquefied surface area 27 on the substrate 24.

유용한 방사선 소스들로는 레이저들(자외선, 적외선 및 가시 광선) 및 램프들(협 대역 및 광 대역 스펙트럼)을 들 수 있다. 레이저 방사선은 1 나노미터 내지 100 마이크로미터 범위인 것이 유리하다. 램프 방사선은 1 나노미터 내지 50 마이크로미터 범위인 것이 유리하다. 조사는 유리하게는 1 나노초 내지 10초 범위의 지속 기간을 갖는 펄스(pulse)로 될 수 있다.Useful radiation sources include lasers (ultraviolet, infrared and visible light) and lamps (narrow band and wide band spectrum). The laser radiation is advantageously in the range from 1 nanometer to 100 micrometers. The lamp radiation is advantageously in the range from 1 nanometer to 50 micrometers. The irradiation can advantageously be a pulse with a duration in the range of 1 nanosecond to 10 seconds.

도 1의 블록 D에 나타낸 다음 단계는 몰딩 표면을 유연화 또는 액화된 표면 영역으로 압착함으로써 기판을 임프린트하는 것이다.The next step, shown in block D of FIG. 1, is to imprint the substrate by pressing the molding surface into a softened or liquefied surface area.

이러한 압착은 언급된 미합중국 특허 제5,772,905호에 개시된 바와 같이 기계적 압착에 의해서, 미합중국 특허 제6,482,742호에 개시된 바와 같이 유압에 의해서 또는 힘을 가하는 임의의 다른 방법에 의해 수행될 수 있다. 압력은 조사하기 전에 시작 시에 인가될 수 있다. 하나의 유리한 시도는 기판에 반하여 몰드를 압착하고, 압착 과정 동안 복수의 펄스들로 기판 표면을 조사하는 것이다.Such compaction may be performed by mechanical compaction, as disclosed in the referenced US Pat. No. 5,772,905, by hydraulic pressure as described in US Pat. No. 6,482,742, or by any other method of applying a force. Pressure may be applied at the start before irradiation. One advantageous attempt is to squeeze the mold against the substrate and to irradiate the substrate surface with a plurality of pulses during the squeeze process.

도 2c는 표면 영역(27)을 임프린트하는 몰딩 표면(21)을 갖는 기판을 보여준다.2C shows a substrate having a molding surface 21 that imprints the surface area 27.

임프린트 공정을 완성하기 위해, 조사는 소스를 스위치 오프함으로써 종료되고, 표면 영역은 약간 냉각되고, 몰딩 표면은 기판으로부터 제거된다.To complete the imprint process, irradiation is terminated by switching off the source, the surface area is slightly cooled, and the molding surface is removed from the substrate.

도 2d는 기판(24)으로부터 몰드(20)가 제거되어, 기판 표면(25) 상에 임프린트된 몰드 표면(28)을 남기는 것을 예시한다.2D illustrates that the mold 20 is removed from the substrate 24, leaving the imprinted mold surface 28 on the substrate surface 25.

이하, 본 발명은 다음 특정 실시예들을 고려함으로써 더욱 분명히 이해될 수 있다.Hereinafter, the present invention can be more clearly understood by considering the following specific embodiments.

다음 3개의 패턴들: (1) 140 라인폭, 110nm 깊이 및 300nm 간격의 그레이팅; (2) 10nm 폭 및 15nm 깊이 라인들(몰드 제조 과정에서 반응성 이온 에칭에서 트렌칭 효과로 인해 생성됨), (3) 수십 미크론의 길이 및 폭 및 110nm 깊이의 직사각형들을 갖는 몰드들을 사용하여 일련의 실험들이 수행되었다. 3개의 패턴들 모두는 동일한 LADI 공정에서 실리콘 내에 직접적으로 임프린트되었다.Three patterns: (1) grating at 140 linewidth, 110 nm deep and 300 nm spacing; (2) 10 nm wide and 15 nm deep lines (generated due to the trenching effect in reactive ion etching during the molding process), (3) a series of experiments using molds with rectangles of length and width tens of microns and 110 nm deep Were performed. All three patterns were imprinted directly into silicon in the same LADI process.

먼저, 상기한 바와 같이 석영 몰드가 실리콘 기판과 접촉하게 되었다. 2개의 큰 압착 플레이트들이 기판에 반하여 몰드를 압착되는 힘을 공급하기 위해 사용되었다. 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 상단의 몰드에 의해 하위 플레이트 상에 위치되었다. 또한 융합된 석영으로 제조되고 따라서 레이저 빔에 투명한 상단 플레이트가 몰드의 상단에 위치되었다. 2개의 플레이트들은 2개의 큰 플레이트들 간의 스크류들에 의해 제공된 압력을 증가시킴으로써 함께 압착되었다. 몰드 및 기판이 접촉하도록 인가되는 압력의 바람직한 레벨은 대략 1.7x106 Pa 또는 약 17 대기압이었다. 이러한 압력 레벨은 ~ 250ns의 임프린트 시간에 ~ 110nm의 임프린트 깊이를 생성한다. 레이저 펄스의 도입 전에 압력이 인가되는 것이 바람직하다.First, as described above, the quartz mold was brought into contact with the silicon substrate. Two large crimp plates were used to provide the force to compress the mold against the substrate. The silicon wafer was placed on the lower plate by a mold on top of the wafer. Also on the top of the mold was a top plate made of fused quartz and thus transparent to the laser beam. The two plates were pressed together by increasing the pressure provided by the screws between the two large plates. The preferred level of pressure applied to contact the mold and the substrate was approximately 1.7x10 6 Pa or about 17 atmospheres. These pressure levels produce imprint depths of ~ 110nm at imprint times of ~ 250ns. Preferably, pressure is applied before the introduction of the laser pulse.

다음으로, 레이저 펄스는 몰드-기판 조립체에 인가되었다. 일 실험에서, 308nm의 파장, FWHM에서 20ns의 펄스 지속 기간 및 1.6 J/cm2의 플루언스(fluence)를 갖는 단일 XeCl 엑시머 레이저 펄스가 조립체에 인가되었다. 석영 몰드를 통해 통과한 레이저는 매우 적은 에너지로 몰드에 의해 흡수된다. 레이저 방사선에 대한 몰드의 투과율이 측정되었으며 ~ 93%인 것으로 밝혀졌다. 몰드 자체를 지시하는 -7%의 전체 방사선 반사를 유발한 2개의 몰드-공기 인터페이스들에서 회절 지수의 차이는 레이저 방사선을 흡수하지 않는다.Next, a laser pulse was applied to the mold-substrate assembly. In one experiment, a single XeCl excimer laser pulse with a wavelength of 308 nm, pulse duration of 20 ns at FWHM, and fluence of 1.6 J / cm 2 was applied to the assembly. The laser passing through the quartz mold is absorbed by the mold with very little energy. The transmittance of the mold to laser radiation was measured and found to be ˜93%. The difference in diffraction index at the two mold-air interfaces that caused a total radiation reflection of -7% indicating the mold itself does not absorb laser radiation.

단일 레이저 펄스는 실리콘 표면을 조사하고, 실리콘을 약 250ns 동안 용융시키고 액화시키는 것을 유도한다. 유리하게는, 기판 표면의 용융은 기판 표면으로부터 레이저 빔의 시간-변화된 반사율을 측정함으로써 LADI 공정 동안에 자체 모니터링될 수 있다. 반사율은 표면을 강타하는 파형이 소유한 에너지에 대한 표면으로부터 반사된 파형의 에너지의 비율이다. 실리콘이 용융될 때, 그것은 반도체로부터 금속으로 변화하고, 가시 광선에 대한 실리콘의 표면 반사율은 2의 인자에 의해 증가한다.A single laser pulse irradiates the silicon surface and induces melting and liquefaction of the silicon for about 250 ns. Advantageously, melting of the substrate surface can be self-monitored during the LADI process by measuring the time-varying reflectivity of the laser beam from the substrate surface. Reflectance is the ratio of the energy of the waveform reflected from the surface to the energy possessed by the waveform striking the surface. When silicon melts, it changes from semiconductor to metal, and the surface reflectivity of silicon to visible light increases by a factor of two.

일 실험에서, 633nm의 파장을 갖는 HeNe 레이저 빔이 반사율을 측정하기 위해 사용되었다. 도 3은 1.6J/cm2의 플루언스에서 단일 20ns XeCl 엑시머 레이저 펄스에 노출된 실리콘 표면의 측정된 반사율을 보여준다. 그래프로 나타낸 바와 같이, 고형 실리콘의 반사율은 약 25였다. 방사선 하에, 실리콘 표면의 반사율은 먼저 25ns로 신속히 증가되고, 약 50의 반사율에서 200ns 동안 포화되고 50ns에 원시 고형 실리콘 반사율로 복귀된다.In one experiment, a HeNe laser beam with a wavelength of 633 nm was used to measure reflectance. 3 shows the measured reflectance of the silicon surface exposed to a single 20 ns XeCl excimer laser pulse at a fluence of 1.6 J / cm 2 . As shown in the graph, the reflectance of the solid silicon was about 25. Under radiation, the reflectivity of the silicon surface first rapidly increases to 25 ns, saturates for 200 ns at a reflectance of about 50 and returns to raw solid silicon reflectivity at 50 ns.

기판이 액체 상태일 때, 몰드는 액체 기판층으로 엠보싱되었다. 용융 실리콘의 낮은 점도는 용융 실리콘이 모든 크레바스들 내로 고속으로 흐르게 하고, 이들을 완전히 충전시키고 몰드에 들어맞게 한다. 실리콘의 용융 기간은 레이저 펄스의 지속 기간인 20ns와 거의 등가이다. 도 3에서, 펄스 지속 기간보다 약간 더 긴 것으로 반사율의 에지를 증가시키는 25ns는 10ns인 오실로스코프의 RC 시간 상수(100MHz)에 관련될지도 모른다.When the substrate was in the liquid state, the mold was embossed with the liquid substrate layer. The low viscosity of the molten silicon causes the molten silicon to flow into all the crevasses at high speed, filling them completely and making them fit into the mold. The melting period of silicon is nearly equivalent to 20ns, the duration of the laser pulse. In Figure 3, 25 ns, which increases the edge of the reflectance to slightly longer than the pulse duration, may be related to the RC time constant (100 MHz) of the oscilloscope, which is 10 ns.

이어서, 몰드 및 기판이 분리되어 기판 표면 상에 임프린트된 몰드 패턴의 네거티프 프로파일을 남긴다. 전형적으로, 액체로부터 고체로의 변형은 서브-10nm 분해능을 달성하기 위해 기판의 몰드 특징부들로의 확인을 보조할 수 있는 각각의 방향으로 기판 체적을 약 3% 확장시킨다. 기판의 임프린트된 특징부들이나 몰드의 특징부들을 손상시키지 않도록 기판 및 몰드를 용이하게 분리하는 것이 바람직하다. 실험들은 석영 몰드가 실리콘(2.5 x 10-6 K-1)보다 적은 열팽창 계수(5 x 10-7 K-1)를 갖는다는 사실에 의해 이러한 분리가 보조된다.The mold and substrate are then separated to leave a negative profile of the imprinted mold pattern on the substrate surface. Typically, the transformation from liquid to solid expands the substrate volume by about 3% in each direction that can assist in identifying the mold features of the substrate to achieve sub-10 nm resolution. It is desirable to easily separate the substrate and the mold so as not to damage the imprinted features of the substrate or the features of the mold. Experiments are aided by this separation by the fact that the quartz mold has a coefficient of thermal expansion (5 × 10 −7 K −1 ) less than silicon (2.5 × 10 −6 K −1 ).

도 5(A)는 석영 몰드의 단면도를 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다. 도 4 및 도 5(B)는 LADI의 결과로서 실리콘 기판의 임프린트된 특징부들의 정면도 및 단면도 각각을 보여주는 주사 전자 현미경 사진들이다. LADI로부터 초래된 임프린트된 그레이팅은 140nm 길이, 110nm 깊이 및 300nm 기간을 갖고, 이는 몰드의 특징부들과 일치한다. 도 5(B)에서 가장 흥미있는 특징부들 중의 하나는 임프린트된 그레이팅 라인들 상의 상부 코너들을 따라 형성된 리지이다. 이들 리지들은 대략 10nm 폭 및 15 nm 높이이다. 도 5(A)에서 몰드의 주사 전자 현미경 사진에 대한 비교는 이들 리지들이 몰드의 반응성 이온 에칭의 트렌칭 효과에 의해 유발된 몰드 내에 형성된 노치들로부터 나오는 것을 지시한다. LADI 공정에서 이들 10nm 리지들의 완벽한 전이는 LADI의 분해능이 10nm보다 양호한 것을 제안한다.5A is a scanning electron micrograph showing a cross-sectional view of a quartz mold. 4 and 5B are scanning electron micrographs each showing a front view and a cross sectional view of the imprinted features of the silicon substrate as a result of the LADI. The imprinted grating resulting from the LADI has a 140 nm length, 110 nm depth and 300 nm period, which is consistent with the features of the mold. One of the most interesting features in FIG. 5B is a ridge formed along the upper corners on the imprinted grating lines. These ridges are approximately 10 nm wide and 15 nm high. A comparison to the scanning electron micrograph of the mold in FIG. 5A indicates that these ridges emerge from the notches formed in the mold caused by the trenching effect of the reactive ion etching of the mold. The perfect transition of these 10nm ridges in the LADI process suggests that the resolution of the LADI is better than 10nm.

LADI는 또한 대규모의 분리된 패턴들의 임프린트를 초래한다. 전형적으로, LADI는 수십 미크론 이상의 크기의 메사들 및 트렌치들을 패터닝할 수 있다. 도 6은 8㎛의 폭 및 110nm의 높이를 갖는 분리된 스퀘어 메사를 갖는 LADI에 의해 임프린트된 실리콘 기판을 보여준다. 그와 같이 큰 패턴들의 성공적인 임프린트는 용융 실리콘이 나노초 내에 수십 미크론 이상으로 용이하게 유동할 수 있음을 지시한다.LADI also results in imprints of large discrete patterns. Typically, LADI can pattern mesas and trenches that are several tens of microns or larger in size. 6 shows a silicon substrate imprinted by LADI with separate square mesas having a width of 8 μm and a height of 110 nm. Successful imprints of such large patterns indicate that molten silicon can easily flow over tens of microns within nanoseconds.

도 7은 LADI의 2회의 인가에 이어 석영 몰드의 주사 전자 현미경 사진을 보 여준다. 현저하게는, 몰드는 다중 LADI 적용들로 인한 어떠한 가시적인 손상도 보여주지 않는다.7 shows a scanning electron micrograph of a quartz mold following two applications of LADI. Remarkably, the mold does not show any visible damage due to multiple LADI applications.

UV 레이저 방사선 소스들이 유리하지만, 기판에 좌우되어, 다른 소스들이 사용될 수 있다. 적외선 레이저들은 많은 금속들을 유연화 또는 액화하기 위해 사용될 수 있고, 심지어 열 램프들이 많은 폴리머들을 용융 또는 유연화하기 위해 사용될 수 있다.UV laser radiation sources are advantageous, but depending on the substrate, other sources may be used. Infrared lasers can be used to soften or liquefy many metals, and even heat lamps can be used to melt or soften many polymers.

임프린트될 표면이 복수의 층들을 포함하는 경우, 층들의 조합물이 동시에 임프린트될 수 있다. 방사선은 열 전달을 통해 인접한 층들을 용융시킬 수 있는 재료의 층을 용융시키도록 선택될 수 있다.If the surface to be imprinted comprises a plurality of layers, the combination of layers may be imprinted simultaneously. The radiation can be selected to melt a layer of material that can melt adjacent layers through heat transfer.

방사선의 펄스 구간은 임프린트 공정에 따라 선택될 수 있고, 그 펄스는 가열되고 있는 기판의 표면 및 몰드뿐만 아니라 기판의 나머지가 현저히 가열되지 않기에 충분히 짧을 수 있다.The pulse duration of the radiation can be selected according to the imprint process, and the pulse can be short enough so that the remainder of the substrate as well as the surface and mold of the substrate being heated are not significantly heated.

또한, 기판 상에 미리 제조된 패턴들이 존재하고, 기판 상의 패턴과 몰드 상의 패턴 사이에 정렬이 존재할 수 있다.In addition, there are prefabricated patterns on the substrate, and there may be an alignment between the pattern on the substrate and the pattern on the mold.

레이저 보조 직접 임프린트를 위한 장비는 기판들 및 몰드 각각에 대한 스테이지들 및 x, y, z, 제타, 경사 및 잡아채기(모두 가능한 자유로운 정도)로 기판들과 몰드 사이의 상대적 움직임을 생성하는 기계적 스테이지를 포함하는 정렬 가능성을 가질 수 있다. 센서들은 임프린트 가열 압력을 모니터링할 뿐만 아니라 기판들과 몰드 사이의 상대적 움직임을 모니터링할 수 있고, 임프린트 제어기의 정보는 피드백 및 제어 시스템을 모니터링할 수 있었다. The equipment for laser assisted direct imprint is a stage for each of the substrates and molds and a mechanical stage that produces relative movement between the substrates and the mold in x, y, z, zeta, tilt and grab (all freely possible). It may have a sortability including. The sensors could not only monitor the imprint heating pressure but also monitor the relative movement between the substrates and the mold, and the information of the imprint controller could monitor the feedback and control system.                 

상기 방법은 일련의 단계들에 사용되어 복잡한 구조물들을 형성할 수 있을 것으로 예상된다. 기판은 기존 패턴을 가질 수 있고, 몰드 상의 패턴은 임프린트 전에 현존하는 기판 패턴에 관련하여 정렬될 수 있다. 기판은 개시된 바와 같이 패터닝될 수 있고, 층은 필요할 경우 부가될 수 있고 평면화될 수 있으며, 부가된 층은 동일한 방식이지만 상이한 구성으로 패터닝될 수 있다. 다수의 연속 층들은 정렬된 패턴들에 따라 임프린트되어 집적 회로들이 형성되는 것과 동일한 방식으로 복잡한 디바이스들을 형성할 수 있다. 기판은 방사선에 투명한 기판 상에 방사선 흡수 재료의 박층을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 미합중국 특허 제5,772,905호에 개시된 바와 같이, 패턴을 레지스트들로 임프린트하고, 이어서 기판들을 패터닝하기 위해 패터닝된 레지스트를 사용하기 위해 폴리머 코팅된 기판과 사용될 수 있다.The method is expected to be used in a series of steps to form complex structures. The substrate may have an existing pattern, and the pattern on the mold may be aligned with respect to the existing substrate pattern prior to imprint. The substrate can be patterned as disclosed, the layers can be added and planarized if necessary, and the added layers can be patterned in the same manner but in different configurations. Multiple successive layers can be imprinted according to the aligned patterns to form complex devices in the same manner as integrated circuits are formed. The substrate may comprise a thin layer of radiation absorbing material on a substrate that is transparent to radiation. This method can be used with a polymer coated substrate to imprint the pattern into resists and then use the patterned resist to pattern the substrates, as disclosed in US Pat. No. 5,772,905.

더욱이, 이 공정은 당업계에 잘 공지된 단계 및 반복 임프린트 및 자동 정렬 기술들을 사용하여 동일한 기판 상에 많은 디바이스들을 제조하기 위해 사용될 수 있다. Moreover, this process can be used to fabricate many devices on the same substrate using step and repeated imprint and automatic alignment techniques well known in the art.

임프린트된 기판들은 임프린트 후에 부가되는 재료의 패턴들을 유지할 오목한 영역들을 가질 수 있다. 부가된 재료는 작은 전자기 부품들을 형성하기 위해 자성이거나 또는 도전성일 수 있다. 오목한 영역들은 심지어 작은 부품들의 제조를 위해 마이크로스케일 또는 나노스케일 몰드들로서 작용할 수 있다.Imprinted substrates may have concave regions that will retain patterns of material added after imprint. The added material may be magnetic or conductive to form small electromagnetic components. The concave regions can even act as microscale or nanoscale molds for the production of small parts.

마이크로스케일 또는 나노스케일 홈들은 기판으로 임프린트되어 매크로분자들을 선택하고, 배향시키고, 지향시킬 수 있고, 임프린트된 피크들 및 오목부들은 타겟 분자들에 선택적으로 부착될 표시자들의 부착을 위해 제공될 수 있다.Microscale or nanoscale grooves can be imprinted into the substrate to select, orient, and direct macromolecules, and the imprinted peaks and recesses can be provided for attachment of indicators to be selectively attached to target molecules. have.

상기 실시예들은 본 발명의 적용들을 나타낼 수 있는 많은 실시예들 중의 소수만을 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 수많은 다양한 다른 배치들이 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 당업계의 숙련자들에 의해 이루어질 수 있다.It is to be understood that the above embodiments illustrate only a few of the many embodiments that may represent applications of the present invention. Numerous various other arrangements can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (45)

몰드 패턴을 기판 표면 상에 직접 임프린트(imprint)하는 방법에 있어서:In a method of imprinting a mold pattern directly onto a substrate surface: 임프린트될 표면을 갖는 고형 기판을 제공하는 단계로서, 상기 임프린트될 표면은, 반도체들, 금속들, 반금속들, 합금들, 세라믹들 및 절연체들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는, 상기 고형 기판 제공 단계;Providing a solid substrate having a surface to be imprinted, wherein the surface to be imprinted comprises a material selected from the group consisting of semiconductors, metals, semimetals, alloys, ceramics and insulators Providing a substrate; 상기 패턴을 임프린트할 몰딩 표면을 갖는 몰드를 제공하는 단계;Providing a mold having a molding surface to imprint the pattern; 상기 몰딩 표면이 임프린트될 상기 기판 표면에 인접하게 되도록 상기 몰드를 상기 기판 근처에 배치하는 단계; Placing the mold near the substrate such that the molding surface is adjacent to the substrate surface to be imprinted; 상기 기판 표면을 유연화(soften)하거나 또는 액화(liquefy)하기 위해 상기 기판 표면을 방사선(radiation)으로 조사하는 단계;Irradiating the substrate surface with radiation to soften or liquefy the substrate surface; 상기 몰딩 표면을 상기 유연화 또는 액화된 기판 표면으로 압착(press)하는 단계; 및Pressing the molding surface onto the softened or liquefied substrate surface; And 상기 기판에 상기 몰딩 표면의 임프린트된 패턴을 남기기 위해 상기 몰딩 표면을 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.Removing the molding surface from the substrate to leave an imprinted pattern of the molding surface on the substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선은 레이저 방사선인, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the radiation is laser radiation. 제 2 항에 있어서, 레이저 방사선은 1 나노미터 내지 100 마이크로미터 범위의 파장인, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 2, wherein the laser radiation is in a wavelength ranging from 1 nanometer to 100 micrometers. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선은 램프 방사선인, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the radiation is lamp radiation. 제 4 항에 있어서, 상기 램프 방사선은 1 나노미터 내지 50 마이크로미터 범위인, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 4, wherein the lamp radiation ranges from 1 nanometer to 50 micrometers. 제 1 항에 있어서, 상기 조사는 펄스(pulse)로 되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the irradiation is pulsed. 제 6 항에 있어서, 상기 조사는 1 나노초 내지 10초 범위의 지속 기간을 갖는 펄스로 되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 6, wherein the irradiation is a pulse having a duration in the range of 1 nanosecond to 10 seconds. 제 6 항에 있어서, 상기 조사는 상기 몰드가 상기 기판에 대해 압착되는 동안 반복적으로 펄스로 되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.7. The method of claim 6, wherein the irradiation is repeatedly pulsed while the mold is pressed against the substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선은 상기 몰드 또는 전체 기판을 가열하지 않고 상기 기판의 표면층을 가열하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the radiation heats the surface layer of the substrate without heating the mold or the entire substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 상기 방사선에 투명한 재료를 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the mold comprises a material transparent to the radiation. 제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 융합된 석영(fused quartz)을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the mold comprises fused quartz. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩 표면은, 200 나노미터보다 작은 최소 치수를 갖는 적어도 하나의 특징부를 갖는 돌출한 및 오목한 특징부들(projecting and recessed features)의 패턴을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the molding surface comprises a pattern of projecting and recessed features having at least one feature having a minimum dimension of less than 200 nanometers. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩 표면은 돌출한 특징부의 외부로부터 인접한 오목한 영역의 내부로 250 나노미터보다 작은 몰드 깊이를 갖는 돌출한 및 오목한 특징부들의 패턴을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the molding surface comprises a pattern of raised and concave features having a mold depth of less than 250 nanometers from the outside of the raised feature to the inside of the concave region. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 표면은 자외선 레이저 방사선으로 조사되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate surface is irradiated with ultraviolet laser radiation. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩 표면은 기계적 압착 또는 유압에 의해 상기 기판 표면으로 압착되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the molding surface is pressed onto the substrate surface by mechanical compression or hydraulic pressure. 제 1 항에 있어서, 상기 몰딩 표면은 상기 기판의 표면을 평탄화시키기 위해 편평한, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the molding surface is flat to planarize the surface of the substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 자외선 방사선에 투명한 재료로 형성되고, 상기 기판은 실리콘이고, 상기 기판은 상기 몰드를 통해 자외선 레이저 방사선으로 조사되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the mold is formed of a material transparent to ultraviolet radiation, the substrate is silicon, and the substrate is irradiated with ultraviolet laser radiation through the mold. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 표면은 반도체 재료를 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate surface comprises a semiconductor material. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 표면은 금속 또는 합금을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate surface comprises a metal or an alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 표면은 세라믹을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate surface comprises a ceramic. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 표면은 몰딩될 복수의 재료층들을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate surface comprises a plurality of material layers to be molded. 제 1 항에 있어서, 상기 방사선은 적외선 방사선인, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the radiation is infrared radiation. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 이전에 임프린트된 층을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate comprises a previously imprinted layer. 제 1 항에 있어서, 상기 임프린트된 패턴의 오목한 영역들을 재료로 충전하는 단계를 더 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, further comprising filling the concave regions of the imprinted pattern with material. 제 1 항에 있어서, 동일 기판 상의 다른 위치에 상기 임프린트 공정을 반복하는 단계를 더 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.10. The method of claim 1, further comprising repeating the imprint process at different locations on the same substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 기존 패턴을 포함하고, 상기 몰드 상의 상기 패턴을 상기 기판 상의 상기 기존 패턴으로 정렬하는 단계를 더 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate comprises an existing pattern, and further comprising aligning the pattern on the mold with the existing pattern on the substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 기판을 임프린트하기에 앞서 상기 기판을 평탄화시키는 단계를 더 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.10. The method of claim 1, further comprising planarizing the substrate prior to imprinting the substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 실리콘을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate comprises silicon. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 절연체를 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate comprises an insulator. 제 1 항에 있어서, 상기 고형 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 반도체의 박막을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the solid substrate comprises a plurality of layers and the surface to be imprinted comprises a thin film of semiconductor. 제 1 항에 있어서, 상기 고형 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 금속의 박막을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the solid substrate comprises a plurality of layers and the surface to be imprinted comprises a thin film of metal. 제 1 항에 있어서, 상기 고형 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 반금속의 박막을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the solid substrate comprises a plurality of layers and the surface to be imprinted comprises a thin film of semimetal. 제 1 항에 있어서, 상기 고형 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 합금의 박막을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the solid substrate comprises a plurality of layers and the surface to be imprinted comprises a thin film of an alloy. 제 1 항에 있어서, 상기 고형 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 세라믹의 박막을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the solid substrate comprises a plurality of layers and the surface to be imprinted comprises a thin film of ceramic. 제 1 항에 있어서, 상기 고형 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 절연체의 박막을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the solid substrate comprises a plurality of layers and the surface to be imprinted comprises a thin film of insulator. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 복수의 층들을 포함하고, 상기 임프린트될 표면은 상이한 재료들로 형성된 복수의 표면 영역들로 구성되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.The method of claim 1, wherein the substrate comprises a plurality of layers, and the surface to be imprinted consists of a plurality of surface regions formed of different materials. 제 36 항에 있어서, 임프린트된 부가된 층에 하나 이상의 부가적인 층들을 부가하는 단계 및 임프린트하는 단계를 더 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.37. The method of claim 36, further comprising adding and imprinting one or more additional layers to the imprinted added layer. 제 36 항에 있어서, 부가된 층을 임프린트하기 전에 상기 부가된 층을 평탄화시키는 단계를 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.37. The method of claim 36, comprising planarizing the added layer prior to imprinting the added layer. 복합 디바이스를 형성하는 방법에 있어서:In a method of forming a composite device: 임프린트될 제 1 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate having a first surface to be imprinted; 제 1 항의 방법에 따라 상기 제 1 표면을 제 1 패턴으로 임프린트하는 단계;Imprinting the first surface in a first pattern according to the method of claim 1; 임프린트된 표면에 층을 부가하는 단계; 및Adding a layer to the imprinted surface; And 상기 부가된 층을 제 2 패턴으로 임프린트하는 단계를 포함하는, 복합 디바이스 형성 방법.Imprinting the added layer in a second pattern. 복합 디바이스를 형성하는 방법에 있어서:In a method of forming a composite device: 제 1 패턴으로 임프린트된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate having a surface imprinted with a first pattern; 상기 임프린트된 표면에 층을 부가하는 단계; 및Adding a layer to the imprinted surface; And 제 1 항의 방법에 따라 상기 부가된 층을 제 2 패턴으로 임프린트하는 단계를 포함하는, 복합 디바이스 형성 방법.Imprinting the added layer in a second pattern according to the method of claim 1. 몰드 패턴을 고형 기판 표면 상에 직접 임프린트하는 방법에 있어서:In a method of imprinting a mold pattern directly on a solid substrate surface: 상기 고형 기판을 제공하는 단계;Providing the solid substrate; 상기 패턴을 임프린트할 몰딩 표면을 갖는 몰드를 제공하는 단계;Providing a mold having a molding surface to imprint the pattern; 상기 몰딩 표면이 임프린트될 상기 기판 표면에 인접하게 되도록 상기 몰드를 상기 기판 근처에 배치하는 단계; Placing the mold near the substrate such that the molding surface is adjacent to the substrate surface to be imprinted; 상기 기판 표면을 유연화하거나 또는 액화하기 위해 상기 기판 표면을 방사선으로 조사하는 단계;Irradiating the substrate surface with radiation to soften or liquefy the substrate surface; 상기 몰딩 표면을 상기 유연화 또는 액화된 기판 표면으로 압착하는 단계; 및Pressing the molding surface onto the softened or liquefied substrate surface; And 상기 기판에 상기 몰딩 표면의 임프린트된 패턴을 남기기 위해 상기 몰딩 표면을 상기 기판 표면으로부터 제거하는 단계를 포함하고,Removing the molding surface from the substrate surface to leave an imprinted pattern of the molding surface on the substrate, 상기 몰드는 상기 방사선에 투명하고, 상기 기판 표면은 상기 방사선을 흡수하고, 상기 기판 표면은 상기 투명 몰드를 통해 조사되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.Wherein the mold is transparent to the radiation, the substrate surface absorbs the radiation, and the substrate surface is irradiated through the transparent mold. 제 41 항에 있어서, 임프린트될 상기 기판 표면은 상기 고형 기판의 나머지를 유연화하거나 액화하지 않고 유연화되거나 액화되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.42. The method of claim 41 wherein the substrate surface to be imprinted is softened or liquefied without softening or liquefying the remainder of the solid substrate. 제 41 항에 있어서, 상기 기판 표면은 펄스로 된 레이저에 의해 조사되고, 상기 레이저의 펄스는 상기 고형 기판의 나머지를 유연화하거나 액화하지 않고 상기 기판 표면을 선택적으로 유연화하거나 액화하도록 선택되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.42. The mold pattern of claim 41 wherein the substrate surface is irradiated with a pulsed laser and the pulses of the laser are selected to selectively soften or liquefy the substrate surface without softening or liquefying the rest of the solid substrate. Direct imprint method. 제 41 항에 있어서, 상기 고형 기판은 실리콘을 포함하는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.42. The method of claim 41 wherein the solid substrate comprises silicon. 폴리머 또는 레지스트 층의 개재 없이, 몰드 패턴을 실리콘 기판 표면 상에 직접 임프린트하는 방법에 있어서:In a method of directly imprinting a mold pattern onto a silicon substrate surface without intervening polymer or resist layers: 상기 실리콘 기판을 제공하는 단계;Providing the silicon substrate; 상기 패턴을 임프린트할 몰딩 표면을 갖는 몰드를 제공하는 단계;Providing a mold having a molding surface to imprint the pattern; 상기 몰딩 표면이 임프린트될 상기 표면에 인접하게 되도록 상기 몰드를 상기 기판 근처에 배치하는 단계; Placing the mold near the substrate such that the molding surface is adjacent to the surface to be imprinted; 상기 기판 표면을 액화하기 위해 상기 기판 표면을 자외선 방사선으로 조사하는 단계;Irradiating the substrate surface with ultraviolet radiation to liquefy the substrate surface; 상기 몰딩 표면을 상기 액화된 기판 표면으로 압착하는 단계; 및Pressing the molding surface onto the liquefied substrate surface; And 상기 기판에 상기 몰딩 표면의 임프린트된 패턴을 남기기 위해 상기 몰딩 표면을 상기 기판 표면으로부터 제거하는 단계를 포함하고,Removing the molding surface from the substrate surface to leave an imprinted pattern of the molding surface on the substrate, 상기 몰드는 상기 자외선 방사선에 투명하고, 상기 방사선은 상기 기판의 나머지를 액화하지 않고 몰딩될 표면에 흡수되는, 몰드 패턴 직접 임프린트 방법.Wherein the mold is transparent to the ultraviolet radiation and the radiation is absorbed on the surface to be molded without liquefying the remainder of the substrate.
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