KR101538359B1 - 에칭된 다층 스택에서의 잔류물의 감소 - Google Patents

Abstract

제 1 중합가능한 조성물을 기판에 도포하고, 제 1 중합가능한 조성물을 중합화하여 제 1 중합화된 층을 형성하고, 제 2 중합가능한 조성물을 상기 제 1 중합화된 층에 도포하고, 제 2 중합가능한 조성물을 중합화하여 상기 제 1 중합화된 층 위에 제 2 중합화된 층을 형성함으로써, 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성한다. 상기 제 1 중합가능한 조성물은 약 25℃ 미만의 유리 전이 온도를 가진 중합가능한 성분을 함유하고, 상기 제 1 중합화된 층은 상기 제 2 중합가능한 조성물로 거의 투과하지 못한다.

Description

에칭된 다층 스택에서의 잔류물의 감소{REDUCED RESIDUAL FORMATION IN ETCHED MULTI­LAYER STACKS}

본 발명의 분야는 일반적으로 구조물의 나노-제조에 관한 것이고, 특히, 다층 스택에서의 잔류물 형성의 감소에 관한 것이다.

나노-제조는 예를 들면, 나노미터 이하의 치수의 피처를 가지는 매우 작은 구조물의 제조를 포함한다. 나노 제조가 상당한 정도의 영향을 끼치는 영역은 집적회로의 프로세싱이 있다. 기판 상에 형성되는 단위 면적당 회로를 증가시키면서 더 큰 산출 수율을 위해 반도체 프로세싱 산업이 계속해서 노력하면서, 나노-제조는 점점 더 중요해지고 있다. 나노-제조는 형성되는 구조물의 최소 피처 크기를 더 감소시킬 수 있으면서 더 큰 프로세스 제어를 제공한다. 나노-제조가 채용되는 다른 개발 영역은 바이오테크놀로지, 광학테크놀로지, 메카니컬 시스템, 등을 포함한다.

예시적인 나노-제조 기술로 임프린트 리소그래피를 참조해보자. 예시적인 임프린트 리소그래피 프로세스는, 본문에 참조에 의해 통합되고 본 발명의 양수인에게 양도된, 미국 특허번호 제6,980,259, "최소한의 크기의 가변성을 가지는 피처를 복제하기 위해 기판상에 피처를 배치하는 방법 및 몰드"; 미국 특허 출원번호 제10/264,926으로 출원된 미국 특허출원 공개번호 제2004/0065252, "계측 표준 제조를 용이하게 하기위해 기판 상에 층을 형성하는 방법"; 및 미국 특허번호 제6,936,194, "임프린트 리소그래피 프로세스를 위한 기능적 패터닝 재료";와 같은 다수의 공개물에 상세히 기술되어 있다.

상술한 각각의 미국 특허출원 공개 및 미국 특허에 개시된 임프린트 리소 그래피 기술은 중합가능한 레이어에서의 릴리프 패턴형성과 상기 릴리프 패턴에 상당하는 패턴을 밑에 있는 기판으로 전달하는 것을 포함한다. 기판은 그의 패터닝을 용이하게 하기 위해 원하는 포지션을 획득하도록 모션 스테이지 상에 배치된다. 그를 위해, 템플릿이 기판으로부터 공간을 두고 채용되고, 성형가능한 액체가 템플릿과 기판 사이에 놓인다. 상기 액체는 경화되어 상기 액체와 접촉하는 템플릿의 표면의 형상에 따르는 그 안에 기록된 패턴을 구비하는 경화된 층을 형성한다. 상기 템플릿은 그런다음 경화된 층으로부터 분리되어 템플릿과 기판이 공간을 두고 이격되도록 한다. 기판과 경화된 층은 그런다음 상기 경화된 층에서의 패턴에 상당하는 릴리프 이미지를 상기 기판으로 전달하도록 처리된다.

다층 임프린트 리소그래피 프로세스에서, 제 1 중합층이 기판의 위에 형성될 수 있고, 하나 이상의 중간층(예를 들면, 접착층 등)이 상기 기판과 중합층 사이에 개재된다. 그런다음, 제 2 중합 층이 제 1 중합층 위에(예를 들면, 제 1 중합층을 커버 또는 평탄화 하기 위해) 형성될 수 있다. 제 2 중합층은 예를 들면, 저-점도 중합가능한 조성물(composition)을 임프린팅하거나 또는 보다 점도가 높은 중합가능한 조성물로 스핀온 함으로써 형성될 수 있다. 임프린팅 평탄화의 경우에, 저-점도 제 2 중합가능한 조성물(예를 들면 실온에서 약 2-20cP의 점도)은 용제처럼 작용한다. 스핀-온 평탄화의 경우에, 제 2 중합가능한 조성물은 열 베이킹 스텝 동안 가교(crosslinking) 전에 리플로우한다. 양측 경우 모두에, 제 1 중합층이 반응하지 않은 제 1 중합가능한 조성물의 영역 또는 포켓(예를 들면, 작은 구멍(pore))을 포함한다면, 제 2 중합가능한 조성물은 상기 영역을 투과하여 아래의 제 1 중합층에 있는 반응하지 않은 제 1 중합가능한 조성물과 섞일 수 있다. 일부 경우에, 제 2 중합가능한 조성물의 제 1 중합층으로의 이러한 투과 또는 침투는 불리하게도 제 1 중합층의 성질을 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 후속 처리 스텝에서, 제 2 중합가능한 조성물은 반응성 이온 에칭(RIE) 프로세스 동안 마이크로-마스킹을 일으킬 수 있다.

마이크로-마스킹은 하기와 같이 이해될 수 있다. 자신의 유리전이 온도(Tg) 이하의 온도에서, 중합물은 유리 재료와 같이 작용하고, 분자 이동성은 적어도 다소 제한된다. 주위 온도, 예를 들면 약 15℃ 내지 약 25℃에서 임프린팅하기 위해, 실온 이상의 Tg를 가진 중합가능한 액체 성분의 중합체 체인(chain) 이동성은 한정된다. 이러한 한정된 중합체 이동성은 임프린팅 동안 유리 중합체 성분 중에서 반응하지 않은(액체) 중합가능한 조성물의 트랩핑을 야기한다. 유리 중합체 성분은 케이지와 같이 작용하고, 그의 부동성(immobility)은 제 1 중합층에서의 반응되지 않은 중합가능한 성분을 트랩핑한다.

도 1은 기판(102)과 템플릿(104) 사이에서의 제 1 중합가능한 조성물(100)의 단면도를 도시한다. 중합화(예를 들면, UV 노광)에 후속하여, 제 1 중합가능한 조성물(100)은 경화되고 템플릿(104)이 중합된 층(106)으로부터 분리된다. 예를 들면 중합화 동안 유리화에 기인하여 중합화가 완전하지 못하다면(즉, 중합가능한 조성물의 일부가, 조성물에서 적어도 하나의 다른 성분과 결합하지 않고서, 반응되지 않고 액체 형태로 잔류한다면), 반응되지 않은 제 1 중합가능한 조성물(100)의 영역(108)은 중합화된 층(106)에 잔류한다. 도 1에서, 영역(108)은 중합화된 층(106)에서, 그리고 중합화된 층(106)에서의 돌출부 주변에 나타난다. 그러나, 영역(108)은 중합화된 층(106) 전체에 위치되며 지시된 영역에 한정되지 않음을 이해할 것이다.

예를 들면, 이소보닐 아크릴레이트(IBOA, Sartomer Company(펜실베니아 엑스톤)의 SR 506으로 구입가능한)는 임프린트 리소그래피에서 중합가능한 조성물에 사용되는 단일작용기(mono-functional) 중합가능한 조성물이다.

폴리이소보닐 아크릴레이트는 약 88℃의 Tg를 가진다. 약 88℃ 이하에서, 폴리이소비닐 아크릴레이트는 유리질 재료처럼 작용하고, 제한된 분자 이동성을 가진다. 약 15℃ 내지 25℃의 임프린팅 온도에서, 폴리이소보닐 아크릴레이트의 중합체 체인 이동성은 제한된다. IBOA와 같은 고 Tg를 가진 단일작용기 중합가능한 성분이 지배적인 중합가능한 조성물은 벌크 중합화동안 중합체 이동성의 제한에 기인하여 실온에서 유리화를 수행한다. 나머지 반응되지 않은 고 Tg 성분은, 발생하는 화확 반응에 필요할 때, 반응성 중합 라디칼에 접촉하기에 충분히 이송/회전할 수 없다. 따라서 반응되지 않은 중합가능한 조성물의 영역은 중합화동안에 유리화를 수행하는 조성물에 의해 형성된 중합된 층에 잔류한다. 상기 영역은 후속하여 경로를 제공하거나, 또는 또다른 액체가 중합화된 층으로 보다 용이하게 침투하거나 통과하도록 허용하는 캐비티, 개구, 기공 등으로 간주될 수 있다.

도 2는 반응되지 않은 중합체 조성물(100)의 영역(108)을 가진 제 1 중합화된 층(106)을 도시한다. 제 2 중합가능한 조성물(200)이 제 1 중합화된 층(106)에 도포된 후, 제 2 중합가능한 조성물이 제 1 중합화된 층의 영역(108)을 침투 또는 투과하고, 상기 영역에서 제 1 중합가능한 조성물(100)과 섞인다. 제 2 중합가능한 조성물(200)의 중합화는 영역(108)에서 제 2 중합가능한 조성물을 경화시켜 상기 영역에서 제 2 중합화된 재료(202)를 형성하고 제 1 중합화된 층(106) 상에서 제 2 중합화된 층을 형성한다.

도 3은 다층 스택(300)의 형성 후의 에칭(반응성 이온 에칭 또는 RIE) 프로세스를 도시한다. 제 1 스텝에서, 제 2 중합화된 층(204)의 일부가 할로겐-기반 RIE에 의해 제거된다. 이러한 에칭백 스텝은 제 1 중합화된 층(106)의 돌출부(110)를 노광하기 위해 충분히 제 2 중합화된 층을 제거하도록 할로겐 함유 가스 화학작용(예를 들면, 플루오르 함유 가스)을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 중합화된 층(106)의 영역(108)에서의 제 2 중합화된 재료(202)는 또한 가스 제품을 형성하고 잔류물을 거의 남기지 않기 위해 이러한 에칭 스텝에 의해 제거될 수 있다.

다음 스텝에서, 산소-기반 가스 혼합물이 제 1 중합화된 재료(106)의 일부를 제거하기 위해(예를 들면 돌출부(110)를 제거하기 위해) 전이 에칭(transfer etch) 스텝에서 사용될 수 있다. 상기 제 2 중합화된 재료(202)와 제 2 중합화된 층(204)은 전이 에칭 스텝에 의해 제거되지 않는다. 일부 경우, 산소가 경화된 영역(108)에서 제 2 중합화된 재료(202)의 성분과 반응하여 잔류물(302)을 형성한다. 잔류물(302)의 생성은 후속한 도포 또는 처리 스텝에 바람직하지 않을 수 있다.

제 1 중합가능한 조성물이 필수적으로 실리콘을 함유하지 않고 제 2 중합가능한 조성물이 실리콘-함유물일 때, 잔류물(302)은 예를 들면 실리콘 산화물을 포함할 수 있고, 이는 추가적인 산소 에칭에 내성을 가진다. 이 경우, 제 2 중합화된(실리콘-함유) 재료(202)는 하드 마스크처럼 작용하고, 잔류물(302)은 전이 에칭 스텝에서 형성된 오목부(304)에 잔류한다.

하나의 측면에서, 임프린트 리소그래피용 중합가능한 조성물은 약 25℃ 미만의 유리 전이 온도를 가진 단일작용기(mono-functional) 중합가능한 성분, 다작용기(multi-functional) 중합가능한 성분, 및 광개시제(photoinitiator)를 포함한다. 상기 조성물은 제 2 중합가능한 조성물에 거의 투과될 수 없는 경화된 층을 형성하기 위해 중합가능하다.

다른 측면에서, 임프린트 리소그래피용 다층 스택은, 제 1 중합가능한 조성물을 기판상에 도포하고, 상기 제 1 중합가능한 조성물을 중합화하여 제 1 중합화된 층을 형성하고, 제 2 중합가능한 조성물을 제 1 중합화된 층에 도포하고, 상기 제 2 중합가능한 조성물을 중합화하여 제1 중합화된 층 상에 제 2 중합화된 층을 형성함으로써 산출된다. 제 1 중합가능한 조성물은 약 25℃ 미만의 유리 전이 온도를 가진 중합가능한 성분을 포함하고, 제 1 중합화된 층은 제 2 중합가능한 조성물로 거의 투과되지 않는다.

일부 실시예에서, 제 1 중합가능한 조성물은 약 1wt% 미만의 실리콘을 포함하고, 제 2 중합가능한 조성물은 실리콘을 함유한다. 다른 실시예에서, 제 1 중합가능한 조성물은 거의 실리콘을 함유하지 않으며, 제 2 중합가능한 조성물은 실리콘을 함유한다. 제 2, 실리콘을 함유한 중합가능한 조성물은 예를 들면 적어도 약 5wt% 실리콘, 또는 적어도 약 10wt% 실리콘을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다층 스택의 에칭시 잔류물을 감소시키거나 또는 거의 형성하지 않을 수 있다.

도 1은 임프린트 리소그래피 프로세스에서의 제 1 중합화된 층의 형성을 도시한다.
도 2는 임프린트 리소그래피 프로세스에서의 제 2 중합화된 층의 형성을 도시한다.
도 3은 다층 스택의 반응성 이온 에칭을 도시한다.
도 4는 임프린트 리소그래피 시스템을 도시한다.
도 5는 임프린트 리소그래피 프로세스에서 형성된 임프린트를 도시한다.
도 6은 다층 스택의 단면도를 도시한다.
도 7A-C는 전이 에칭 후의, 제 2 중합가능한 조성물에 투과가능한 제 1 중합화된 층을 가진, 다층 스택의 이미지(평면도)이다.
도 8A-C는 전이 에칭 후의, 제 2 중합가능한 조성물에 거의 투과할 수 없는 제 1 중합화된 층을 가진, 다층 스택의 이미지(평면도)이다.
도 9A-B는 전이 에칭 후의, 에칭하는 동안 형성된 잔류물이 있는 경우와 없는 경우를 도시하는 다층 스택의 이미지(단면도)이다.

도 4를 참조하면, 기판(12) 상에 릴리프 패턴을 형성하는 시스템(10)이 도시된다. 기판(12)이 기판 척(14)에 결합될 수 있다. 도시된 바와 같이, 기판 척(14)은 진공 척이지만, 기판 척(14)은 진공, 핀 타입, 그루브 타입, 또는 본문에 참조에 의해 통합된 미국 특허번호 제6,873,087, "임프린트 리소그래피 프로세스용 고 정밀도 방향 정렬 및 갭 제어 스테이지"에 개시된 바와 같이, 전자기를 포함하는(그러나 그에 한정되는 것은 아님) 임의의 척이 될 수 있다. 기판(12)과 기판 척(14)은 스테이지(16) 상에 지지될 수 있다. 또한, 스테이지(16), 기판(12) 및 기판 척(14)은 베이스(도시되지 않음) 상에 배치될 수 있다. 스테이지(16)는 x 및 y 축에 대한 이동을 제공한다.

패터닝 디바이스(17)는 기판(12)으로부터 공간을 두고 이격된다. 패터닝 디바이스(17)는 그위에 패터닝 표면(22)을 가진 기판을 향해 뻗어있는 메사(20)를 구비하는 템플릿(18)을 포함한다. 추가로, 메사(20)는 몰드(20)라고 한다. 메사(20)는 또한 나노임프린트 몰드(20)라고도 한다. 추가적인 실시예에서, 템플릿(18)은 거의 몰드(20)가 없다, 템플릿(18) 및/또는 몰드(20)는 융해 실리카, 석영, 실리콘, 유기 폴리머, 실록사인 폴리머, 붕규산염 유리, 탄화플루오르 폴리머, 금속 및 경화 사파이어를 포함하는(그러나 그에 한정되는 것은 아닌) 재료로 형성된다. 도시된 바와 같이, 패터닝 표면(22)은 공간을 두고 이격된 복수의 오목부(24)와 돌출부(26)에 의해 형성된 피처를 포함한다. 그러나, 추가적인 실시예에서, 패터닝 표면(22)은 거의 평탄하고 및/또는 평면이다. 패터닝 표면(22)은 기판(12) 상에 형성될 패턴의 베이시스를 형성하는 원 패턴을 정의한다. 템플릿(18)은 템플릿 척(28)에 결합되며, 템플릿 척(28)은 진공, 핀 타입, 그루브 타입, 또는 전자기를 포함하는데, 이는 본문에 참조에 의해 통합된 미국 특허번호 제6,873,087, "임프린트 리소그래피 프로세스용 고 정밀도 방향 정렬 및 갭 제어 스테이지"에 개시된 바와 같이, (그러나 그에 한정되는 것은 아님) 임의의 척이 될 수 있다. 또한, 템플릿 척(28)은 임프린트 헤드(30)에 결합되어, 템플릿(18)의 이동을 용이하게 하고, 따라서 몰드(20)의 이동을 용이하게 한다.

시스템(10)은 또한 유체 분사 시스템(32)을 포함한다. 유체 분사 시스템(32)은 그 위에 중합가능한 재료(34)를 침착(deposit)시키기 위해 기판(12)과 유체가 통하도록 되어있다. 시스템(10)은 임의의 수의 유체 분사기를 포함하고, 유체 분사 시스템(32)은 그 안에 복수의 분사 유닛을 포함한다. 중합가능한 재료(34)는 예를 들면, 드롭 분사, 스핀-코팅, 딥 코팅, 화학 증착법(CVD), 물리적 증착법(PVD), 박막 증착, 후막 증착 등과 같은 임의의 종래 기술을 이용하여 기판(12) 상에 배치될 수 있다. 중합가능한 재료(34)는, 원하는 체적이 몰드(20)와 기판(12) 사이에 형성되기 전에 기판(12) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 중합가능한 재료(34)는 원하는 체적이 획득된 후에 상기 체적을 채울 수 있다.

도 4 및 5를 참조하면, 시스템(10)은 에너지(40)를 경로(42)를 따라 지향시키기 위해 결합된 에너지(40)의 소스(38)를 더 포함한다. 임프린트 헤드(30)와 스테이지(16)는 몰드(20)와 기판(12)을 각각 중첩시켜 경로(42)에 배치시키기 위해 배열하도록 구성된다. 임프린트 헤드(30), 스테이지(16) 또는 그 둘 모두는 중합가능한 재료(34)에 의해 채워지는 체적을 형성하기 위해 몰드(20)와 기판(12) 사이의 거리를 변경시킬 수 있다. 원하는 체적이 중합가능한 재료(34)로 채워진 후에, 소스(38)는 예를 들면, 중합가능한 재료(34)가 경화되고 및/또는 교차결합하도록 하는 광대역 자외선과 같은 에너지(40)를 산출하여 기판(12)의 표면(44) 형상에 따라 형성되고 표면(22)을 패터닝하여, 기판(12) 상에 패터닝된 층(46)을 형성한다. 패터닝된 층(46)은 잔류물 층(48), 및 돌출부(50)와 오목부(52)로 표시되는 복수의 피처를 포함한다. 시스템(10)은 스테이지(16), 임프린트 헤드(30), 유체 분사 시스템(32), 및 소스(38)와 데이터 통신하고, 메모리(56)에 저장된 컴퓨터판독가능한 프로그램에 대해 동작하는 프로세서(54)에 의해 조정된다.

상술한 내용은, 본문에 참조에 의해 통합된, 미국 특허번호 제6,932,934, "임프린트 리소그래피 프로세스 동안의 불연속적인 필름의 형성"; 미국 특허번호 제7,077,992, "스텝 및 반복 임프린트 리소그래피 프로세스"; 미국 특허번호 제7,179,396, "포지티브 톤의 이중-층 임프린트 리소그래피 방법"; 및 미국 특허번호 제7,396,475, "임프린트 리소그래피를 채용한 스텝핑된 구조물을 형성하는 방법";에서 참조된 임프린트 리소그래피 프로세스 및 시스템에 더 채용된다. 추가적인 실시예에서, 상술한 내용은, 예를 들면 포토리소그래피(G 라인, I 라인, 248nm, 193nm, 157nm, 및 13.2-13.4nm을 포함하는 다양한 파장), 접촉 리소그래피, 전자빔(e-beam) 리소그래피, x-선 리소그래피, 이온-빔 리소그래피, 및 원자빔 리소그래피와 같은 종래 공지된 기술에서 채용될 수 있다.

다층 임프린트 리소그래피에 대해, 에칭 프로세스 동안 형성된 잔류물의 양은 제 1 층의 중합화동안 유리화를 감소시킴으로써 감소되거나 또는 거의 제거될 수 있다. 제 1 층의 중합화 동안의 유리화의 감소는 중합화된 층에서의 반응되지 않은 중합가능한 조성물의 영역들을 감소시키거나 또는 거의 제거하여, 다층 스택의 제조동안 재료의 후속하는 혼합을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 실리콘 함유 중합가능한 재료가 비실리콘 함유 중합화된 층을 침투하는 것이 방지될 때, 마이크로-마스킹에 기인한 실리콘 산화물 에칭 잔류물의 형성은 감소되거나 또는 거의 제거된다. 실리콘 함유 중합가능한 재료는 예를 들면 적어도 약 5wt% 실리콘, 또는 적어도 약 10wt% 실리콘을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제 1 중합가능한 재료는 예를 들면 접착제 또는 이형제의 형태로 소량의 실리콘(예를 들면, 약 5wt% 미만, 약 1wt% 미만, 또는 약 0.1wt% 미만의 실리콘)을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 잔류물의 형성은 고 Tg 성분을 가진 유사한 실리콘-함유 중합가능한 조성물에 비해 상대적으로 감소된다.

중합화 동안의 유리화의 감소 또는 제거는 거의 완전한 중합화를 수행하여(예를 들면, 거의 완전히 반응하여) 제 2 중합가능한 조성물로 거의 투과되지 않는 제 1 중합화된 층을 형성하도록하는 제 1 중합가능한 조성물을 선택함으로써 달성될 수 있다. 이러한 경우, 제 1 중합화된 층에 도포된 제 2 중합가능한 조성물은 제 1 중합화된 층에서 개구 또는 개방된 영역을 투과(또는 상기의 개구 또는 개방된 영역에서 추후에 경화하는 것)하는 것이 방지된다.

제 1 중합가능한 조성물은, 유리화의 효과를 방지하도록 중합화동안 중합가능한 성분들이 충분한 이동성을 가지도록 하기위해, 예를 들면 하나 이상의 접착제(예를 들면, 이형제)와 함께, 선택된 하나 이상의 단일작용기 중합가능한 성분, 다작용기 중합가능한 성분(예를 들면, 가교제), 및 개시제를 포함할 수 있다. 또한 이롭게도 과도한 반응되지 않은 성분을 잔류시키지 않으면서 상기 성분의 상대적 반응성이 각각의 성분의 적어도 하나의 작용기(functional group)가 다른 성분으로 결합하는 것을 촉진하도록, 중합가능한 성분이 선택된다. 제 2 중합가능한 조성물은 종래기술에 공지된 임의의 중합가능한 조성물(예를 들면 오버코팅 또는 평탄화 조성물)을 포함할 수 있다.

중합화 동안 유리화를 감소시키거나 또는 거의 제거하기 위해, 단일작용기 중합가능한 성분이 선택되어 상기 성분의 단일중합체의 Tg가 임프린팅이 발생하는 온도 이하(예를 들면, 약 실온 이하, 또는 약 25℃이하, 약 15℃이하, 약 10℃이하, 약 5℃이하, 또는 약 0℃이하)가 되도록한다. 2개 이상의 단일작용기 성분이 제시될 때, 단일작용기 성분은 우세하게 저 Tg가 되도록 선택된다. 즉, 고 Tg(실온보다 더 고온인)의 중합가능한 성분이, 필요한 경우, 중합가능한 조성물이 제조 프로세스 동안 실질적인 유리화, 또는 불완전한 중합화를 나타내지 않을 정도로 중합가능한 조성물에 포함될 수 있다.

대략 실온 이하의 중합체 Tg를 가진 단일작용기 중합가능한 성분은 예를 들면, 하기에 도시된 바와 같은 Osaka Organic Chemical(일본)에서 구입가능한 MEDOL 10으로서 가용한, -7℃의 Tg를 가지는, (2-에틸-2-메틸-1, 3-디옥솔란-4-일)메틸 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 실온에서 MEDOL 10 단일중합체는 고무 재료처럼 작용하고, MEDOL 10 중합체 체인은 중합화동안 유리화 효과를 방지하기 위해 충분한 이동성을 가진다.

임프린팅 동안 거의 완전한 중합화(예를 들면, 분자당 적어도 하나의 작용기의 결합)를 촉진하고 임프린팅된 층에 기계적 강도를 증가시키기 위해 다작용기 중합가능한 성분 또는 가교제가 선택될 수 있다. 다작용기 중합가능한 성분(예를 들면, 하나 이상의 아클레이트 기를 가진 가교제)은 단일작용기 중합가능한 성분보다 임프린팅 프로세스 동안 더 잘 중합화하는 경향이 있다. 예시적인 가교제로는 하기에 도시된 바와 같은, Sartomer Company의 SR247로서 가용한 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트가 있다.

또다른 예시적인 가교제로는 하기에 도시된 바와 같은, Cytec Industries, Inc.(뉴저지 웨스트패터슨)의 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트(HDODA)가 있다.

중합가능한 성분은 조성물에서의 단일작용기 중합가능한 성분이 조성물에서의 다작용기 성분의 반응성에 대해 원하는 반응성을 가질 때 임프린트 리소그래피 프로세스 동안 거의 완전히 반응할 것이다. 단일작용기 중합가능한 성분이 다작용기 중합가능한 성분에 대해 너무 느리게 반응한다면, 단일작용기 중합가능한 성분의 양은 다작용기 중합가능한 성분이 거의 소모된 때에도 여전히 남아있을 수 있다. 이는 반응되지 않은 단일작용기 중합가능한 성분의 트랩핑을 가져올 수 있다. 예를 들면, MEDOL 10에서의 디옥솔란 링은 충분한 극성을 제공하여 아크릴 기가 SR247과 같은 가교제가 있을때 상대적으로 빠르게 반응하도록 한다. 이에 반해, 실온 이하의 Tg를 가지지만 MEDOL 10보다 훨씬 더 무극성인 n-데실 아크릴레이트는 SR247과 같은 가교제에 비해 느리게 반응한다. 가교제가 거의 소모되고 반응되지 않은 단일작용기 중합가능한 성분이 잔류할 때, 반응되지 않은 단위체가 트랩핑되어, 경화된 층에서 반응되지 않은 중합가능한 조성물의 영역을 남긴다.

중합가능한 조성물은 하나 이상의 파장 영역에서 전자기 복사를 흡수하도록 선택된 하나 이상의 광개시제를 포함할 수 있다. 광개시제의 하나의 예로는 하기에 도시된 바와 같은 Ciba(스위스)의 IRGACURE 907로서 가용한 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르포리노프로판-1-온이 있다.

광개시제의 또다른 예로는 하기에 도시된 바와 같이 BASF(독일)의 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 산화물(TPO)이 있다.

Ciba의 광개시제 혼합물인, DAROCUR 4265는 하기에 도시된 바와 같이, TPO와 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원의 1: 1 혼합물이다.

본 발명의 일부 실시예들을 보다 완전히 설명하기 위해 하기의 예가 제공된다. 하기의 예에 개시된 기술들은 본 발명의 실무에서 잘 기능하기 위해 본 발명자들에 의해 개발된 기술들을 나타내고, 따라서 그의 실무에 대해 예시적인 모드를 구축하기 위해 간주될 수 있음을 당업자는 이해해야한다. 그러나, 본 개시물에 따라, 당업자들은 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않고서도 다수의 변경이 개시된 특정한 실시예에서 이루어질 수 있고, 유사한 또는 동일한 결과를 획득할 수 있음을 이해해야한다.

비교예시.

도 6은 기판(602), 접착층(604), 제 1 중합화된(비-실리콘-함유) 층(606), 및 제 2 중합화된(실리콘-함유) 층(608)을 가진 다층 스택(600)을 도시한다. 다층스택은 제 1 중합화된 층(606)으로서 중합가능한 조성물 1(고 Tg 단일작용기 중합가능한 성분)로 준비된다. 다층 스택은 또한 제 1 중합화된 층으로서 중합가능한 조성물 2(저 Tg 단일작용기 성분)로 준비된다.

실리콘 함유 층(608)은 플루오르 및 캐리어 가스로 에칭백되고, 산화가 하드 마스크를 보존하기 위해 수행되고, 전이 층 에칭은 산소와 캐리어 가스로 수행되어 에칭된 다층 스택에서 오목부를 형성한다. 하기의 표 2에 표시된 프로세스 파라미터는 조성물 1 및 2로 형성된 다층 스택을 에칭하기 위해 사용된다.

도 7A-7C는 제 1 중합화된(비-실리콘 함유) 층(606)으로서 조성물 1로 상술한 바와 같이 형성된 에칭된 다층 스택(700)의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지(x100,000)(평면도)이다. 오목부(610)는 공간을 두고 이격되며, 제 2 중합화된(실리콘-함유) 층(608)을 오목부 사이에서 볼 수 있다. 잔류물(612)이 오목부(610)의 바닥에서 기판(602) 상에 명확히 나타난다.

도 8A-8C는 제 1 중합화된(비-실리콘 함유) 층(606)으로서 조성물 2로 상술한 바와 같이 형성된 에칭된 다층 스택(800)의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지(x100,000)(평면도)이다. 오목부(610)는 공간을 두고 이격되며, 제 2 중합화된(실리콘-함유) 층(608)을 오목부 사이에서 볼 수 있다. 잔류물은 오목부(610)로부터 거의 없어진다.

도 9A는 제 1 중합가능한 조성물로서 조성물 1로 형성된 에칭된 다층 스택(700)의 단면의 SEM 이미지(x100,000)이고, 잔류물(612)(약 40nm 직경의 원통형상)을 오목부(610)에서 볼 수 있다. 도 9B는 제 1 중합가능한 조성물로서 조성물 2로 형성된 에칭된 다층 스택(800)의 단면의 SEM 이미지(x100,000)이다. 도 9B는 잔류물(610)이 거의 없고, 중합가능한 조성물 2로 형성된 중합화된 층이 제 2(실리콘-함유) 중합가능한 조성물을 거의 투과할 수 없다는 것을 나타낸다.

본 발명의 다수의 실시예가 기술된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않고서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시예들도 하기의 청구범위 내에 있다.

10: 시스템 12, 602: 기판
14: 기판 척 16: 스테이지
17: 패터닝 디바이스 18: 템플릿
20: 메사(몰드) 22: 패터닝 표면
24: 오목부 26: 돌출부
28: 템플릿 척 30: 임프린트 헤드
32: 유체 분사 시스템 34: 중합가능한 재료
38: 소스 40: 에너지
42: 경로 44: 표면
46: 패터닝된 층 48: 잔류물 층
50: 돌출부 52: 오목부
56: 메모리 54: 프로세서
600, 700, 800: 다층 스택 604: 접착층
606: 제 1 중합화된 층 608: 제 2 중합화된 층
610: 오목부 612: 잔류물

Claims (30)

1. 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법에 있어서,
   (ⅰ) 제 1 중합가능한 조성물을 기판에 도포하는 단계;
   (ⅱ) 상기 제 1 중합가능한 조성물을 중합화하여 제 1 중합화된 층을 형성하는 단계;
   (ⅲ) 제 2 중합가능한 조성물을 상기 제 1 중합화된 층에 도포하는 단계; 및
   (ⅳ) 상기 제 2 중합가능한 조성물을 중합화하여 상기 제 1 중합화된 층위에 제 2 중합화된 층을 형성하고, 그에 의해 다층 스택을 제공하는 단계;를 포함하고,
   상기 제 1 중합가능한 조성물은 제 1 중합가능한 성분을 함유하고, 상기 제 1 중합가능한 성분의 단독중합체는 25℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지며,
   상기 제 1 중합가능한 조성물은 단일작용기(mono-functional) 성분이고, 상기 제 1 중합가능한 조성물은 제 2 중합가능한 성분과 광개시제를 더 포함하고, 상기 제 2 중합가능한 성분은 다작용기(multi-functional) 성분이고,
   상기 제 1 중합화된 층은 상기 제 2 중합가능한 조성물이 투과하지 못하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다층 스택을 에칭하여 오목부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 오목부는 잔류물이 없는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 중합가능한 조성물은 실리콘을 함유하지 않거나, 1wt% 미만의 실리콘을 함유하거나 또는 0.1wt% 미만의 실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 중합가능한 조성물은 실리콘을 함유하고, 적어도 5wt%의 실리콘 또는 적어도 10wt%의 실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 중합가능한 성분의 단독중합체는 0℃ 미만의 유리 전이 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 단일작용기 성분은 (2-에틸-2-메틸-1, 3-디옥솔란-4-일)메틸 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다작용기 성분은 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 다층 스택을 형성하는 방법.
8. 임프린트 리소그래피용 중합가능한 조성물에 있어서,
   25℃ 미만의 유리 전이 온도를 가진 단일작용기(mono-functional) 중합가능한 성분;
   다작용기(multi-functional) 중합가능한 성분; 및
   광개시제(photoinitiator);를 포함하고,
   상기 조성물은 실리콘 함유 중합가능한 조성물이 투과할 수 없는 경화된 층을 형성하도록 중합가능한 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 중합가능한 조성물.
9. 제 1 항의 방법에 의해 형성된 다층 스택.
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