KR20060096998A - 정렬 마크가 있는 임프린트 리소그래피 템플레이트 - Google Patents

정렬 마크가 있는 임프린트 리소그래피 템플레이트 Download PDF

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스테픈 씨. 존슨
매튜 이. 콜번
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존 지. 에커드트
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Abstract

본 발명의 한 구체예는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료에 포매된 정렬 마크를 포함하는 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플레이트이다.
임프린트 템플레이트, 리소그래피, 미세가공기술, 미세전자제품

Description

정렬 마크가 있는 임프린트 리소그래피 템플레이트{IMPRINT LITHOGRAPHY TEMPLATES HAVING ALIGNMENT MARKS}
본 발명의 한 가지 이상의 구체예는 일반적으로 임프린트 리소그래피에 관련된다. 구체적으로, 본 발명의 한 가지 이상의 구체예는 정렬 마크가 있는 임프린트 리소그래피 템플레이트에 관련된다.
현재는 미세가공기술(micro-fabrication), 즉 소형 구조물의 제작 및 현존하는 구조물의 소형화에 대한 경향이 강하다. 예를 들어서, 미세가공기술은 전형적으로 마이크로미터 또는 그보다 더 작은 크기의 특징을 갖는 구조물을 제작하는 것을 수반한다.
미세가공기술이 꽤 큰 영향을 갖는 한 분야는 미세전자제품 분야이다. 구체적으로, 미세전자구조물의 소형화는 일반적으로 이러한 전자구조물이 저가이고, 고성능이며, 감소된 전력소모를 나타내며, 종래의 전자장치와 비교하여 주어진 치수에 더 많은 부품들을 함유하도록 허용하였다.
미세가공기술은 전자제품산업에서 널리 이용되어왔으나, 또한, 생명공학, 광학, 기계시스템, 감지장치 및 리액터와 같은 다른 이용 분야에서도 이용되어왔다.
리소그래피는 반도체 집적전기회로, 집적광학, 자기, 기계회로 및 마이크로 디바이스를 제작하는데 사용되는 미세가공의 중요한 기술 또는 공정이다. 널리 알려진 바와 같이, 기판 또는 웨이퍼상에 지녀진 박막에서 패턴을 만들기 위해 리소그래피가 사용되고, 그리하여 후속 가공 단계에서 패턴이 기판 또는 기판상에 놓인(deposited) 다른 재료에 복제될 수 있도록 한다. 한 종래기술에서는, 집적회로를 제작하기 위해 사용된 리소그래피 기술을 레지스트라고 부른다. 이러한 한 종래의 리소그래피 기술에 따르면, 레지스트를 마스크를 통해 플러드빔을 통과시키거나 아니면 집중된 빔을 주사함으로써 전자, 광자, 또는 이온의 빔에 노출시킨다. 빔은 레지스트의 노출된 영역의 화학구조를 변화시켜서 현상액에 침지되었을때 레지스트의 노출영역이나 아니면 비노출영역이 제거되어 마스크 또는 주사의 패턴 또는 그것의 뒤집은 것을 재창조하도록 한다. 이런 유형의 리소그래피에 대한 리소그래피 해상도는 전형적으로 빔 구성요소의 파장, 레지스트 또는 기판에의 산란, 및 레지스트의 성질에 의해 제한된다.
미세가공기술에의 상기한 경향에 비추어, 점진적으로 소형의 패턴 크기를 생성하는 리소그래피 분야의 당면하는 요구와 50nm 이하의 구조물을 대량생산하기 위한 저가의 기술을 개발할 필요가 있는데, 이러한 기술은 공학 및 과학의 많은 영역에서 막대한 영향을 주기 때문이다. 반도체 집적회로의 미래에 영향을 줄 뿐만 아니라 현재의 디바이스들보다 우수한 많은 혁신적인 전기, 광학, 자기, 기계 마이크로디바이스의 상용화가 이러한 기술의 잠재력에 의존하게 될 것이다.
이 필요를 충족하기 위해 몇가지 리소그래피 기술이 개발되었으나, 그것들은 모두 단점을 겪고 있고, 그것들 중 아무것도 저가로 50nm 이하의 리소그래피를 대 량생산할 수 있는 것은 없다. 예를 들어서, 전자빔 리소그래피는 10nm 리소그래피 해상도를 나타내었을지라도, 그것을 50nm 이하의 구조물의 대량생산에 사용하는 것은 일련의 전자빔 리소그래피 도구에서의 고유한 낮은 처리량으로 인해 경제적으로 비실용적인 것 같다.
X-선 리소그래피는 높은 처리량을 가질 수 있으며 50nm 리소그래피 해상도를 증명하였다. 그러나, X-선 리소그래피 도구는 오히려 고가이고, 50nm 이하 구조물을 대량생산하는 능력이 여전히 보여져야 한다. 마지막으로, 주사 프로브에 기초한 리소그래피 기술은 매우 박층의 재료에서 10nm 이하의 구조물을 생산했다. 그러나, 이러한 리소그래피 기술의 실용성은 제조 도구가 사용이 어려워 이 시점에서 판단하기 어렵다.
10nm 특징 크기를 갖는 나노구조물을 생산하는 임프린트 리소그래피 기술은 Chou et al., Microelectronic Engineering, 35, (1997), pp.237-240에 의해 제안되었다. 이러한 임프린트 리소그래피 공정을 수행하기 위해, 스핀 주조와 같은 어떤 적당한 기술을 사용하여 기판 또는 웨이퍼에 박막층을 놓는다. 다음에, 본체와 원하는 형상을 갖는 다수의 특징들을 포함하는 성형층을 갖는 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 형성한다. 전형적인 이러한 임프린트 리소그래피 공정에 따르면, 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 전자빔 리소그래피, 반응성 이온 에칭(RIE), 및/또는 다른 적당한 방법을 사용하여 기둥, 홀, 및 골을 포함하는 특징들로 패턴을 형성한다. 일반적으로, 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 기판 또는 웨이퍼상에 놓인 연화된 박막에 비하여 단단하고, 금속, 유전체, 반도체, 세라믹, 또는 이들의 조합물로 만들어질 수 있다. 예로 들지만 이에 제한되지 않고, 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 실리콘 기판상의 이산화규소의 층 및 특징들로 구성될 수 있다.
다음에, 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 기판 또는 웨이퍼 상에 박막층으로 압착되어 압착된 영역을 형성한다. 한 이러한 공정에 따르면, 특징들은 박막에 도처에 압착되지 않고 기판에 접촉하지 않는다. 또 다른 이러한 공정에 따르면, 박막의 상부는 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 낮아진 표면에 접촉할 수도 있다. 박막은 제한은 아니고 예를 들어서 방사선에의 노출에 의해 고정될 수도 있다. 다음에, 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 제거하여 박막에 압축된 영역들에서 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 특징들의 형상에 일반적으로 일치하는 다수의 오목부를 남긴다. 다음에, 박막을 박막의 압축된 부분들이 제거되어 기판을 노출하도록 하는 가공단계를 받게 할 수도 있다. 이 제거 가공단계는 제한은 아닌 예를 들면 반응성 이온 에칭, 습식 화학 에칭 등과 같은 어떤 적합한 공정을 이용하여 수행될 수도 있다. 그 결과, 기판의 표면에 오목부를 갖는 댐들이 형성되는데, 이 오목부들은 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 특징들의 형상에 일반적으로 일치하는 양각들을 형성한다.
전형적인 이러한 임프린트 리소그래피 공정에 따르면, 박막층은 열가소성 수지를 포함할 수도 있다. 이러한 예로서, 압축성형단계의 동안에, 박막을 몰드 또는 임프린트 템플레이트에 비하여 박막의 충분한 연화를 허용하는 온도로 가열할 수도 있다. 예를 들면, 유리전이온도 위에서, 중합체는 저점도를 가질 수도 있고 흐를 수 있으므로 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 특징들에 일치하게 될 수 있 다. 한 이러한 실시예에 따르면, 박막은 실리콘 웨이퍼상에 방사된 PMMA 이다. PMMA 는 몇가지 이유로 유용할 수도 있다. 첫째, PMMA는 그것의 친수성 표면으로 인해 Si02 몰드에 잘 부착하지 않으며, 양호한 몰드 또는 임프린트 템플레이트 릴리스 성질은 나노 스케일의 특징들을 제작하는데 중요하다. 둘째로, PMMA 수축율은 온도 및 압력의 큰 변화에 대해 0.5% 미만이다. 마지막으로, 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 제거후에, 압축된 영역에서의 PMMA는 산소 플라즈마를 사용하여 제거하고, 아래의 실리콘 기판을 노출시키고, PMMA의 전체 두께에 걸쳐 몰드의 패턴을 복제할 수도 있다. 이러한 공정은 여기에 참고로 포함되는 미국 특허 No. 5,772, 905에 개시되었다.
또 다른 임프린트 리소그래피 기술에 따르면, 전사층이 기판 또는 웨이퍼상에 놓이고 전사층은 중합가능한 유체 조성물로 덮혀진다. 중합가능한 유체 조성물은 다음에 양각 구조가 형성되어 있는 몰드 또는 임프린트 템플레이트에 의해 접촉되어 중합가능 유체 조성물이 몰드 또는 임프린트 템플레이트에서의 양각 구조를 채우도록 한다. 다음에 중합가능 유체 조성물을 중합가능 유체 조성물을 중합시키는 조건을 걸어서 그로부터 전사층상에 고화된 중합체 재료를 형성시킨다. 예를 들면, 중합가능 유체 조성물은 화학적으로 가교되거나 경화되어서 열경화성 수지(즉, 고화된 중합체 재료)를 형성하게 될 수도 있다. 다음에, 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 고화된 중합체 재료로부터 분리하여 고화된 중합체 재료에서 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 양각 구조의 복제물을 노출시킨다. 다음에 전사층 및 고화된 중합체 재료를 가공하여 고화된 중합체 재료에 비하여 전사층이 선택적으로 에칭되도록 한다. 그 결과, 양각의 상이 전사층에 형성된다. 전사층이 놓이는 기판 또는 웨이퍼는 예로 드나 제한은 아닌 실리콘, 플라스틱 갈륨 비소화물, 수은 텔루륨화물, 및 그의 복합체와 같은 수많은 다른 재료들을 포함할 수도 있다. 전사층은 예로 드나 제한은 아닌 열경화성 중합체, 열가소성 중합체, 폴리에폭시, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 및 이들의 조합과 같은 본 분야에 공지된 재료로부터 형성될 수도 있다. 게다가, 전사층은 고화된 중합체 재료에 부착하는 연속적이고 매끄럽고 비교적 무흠의 표면을 제공하도록 제작될 수도 있다. 전형적으로, 전사층은 고화된 중합체 재료로부터 아래의 기판 또는 웨이퍼에 상을 전사하도록 에칭될 수도 있다. 중합되고 고화되는 중합가능 유체 조성물은 전형적으로 중합가능 재료, 희석제, 및 중합가능 유체에 사용되는 다른 재료, 제한은 아닌 예를 들면 개시제, 및 기타 재료를 포함한다. 중합가능(또는 가교가능) 재료는 종종 그 자체가 중합체의 형태로 존재하는 여러가지 실리콘 함유 재료를 포함할 수도 있다. 이러한 실리콘 함유 재료는 예로 드나 제한은 아닌 실란, 실릴 에테르, 관능화된 실록산, 실세스퀴옥산, 및 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 게다가, 이러한 실리콘 함유 재료는 오르가노실리콘이 될 수 있다. 중합가능 유체 조성물에 존재할 수도 있는 중합체는 여러가지 반응성 펜단트 기들을 포함할 수도 있다. 펜단트 기들의 예는 예시이나 제한은 아닌 에폭시기, 케텐 아세틸기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 및 상기한 것들의 조합을 포함한다. 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 여러가지 종래의 재료로부터 형성될 수도 있다. 전형적 으로, 재료는 몰드 또는 임프린트 템플레이트가 투명하여 몰드 또는 임프린트 템플레이트에 의해 덮인 중합가능 유체 조성물이 외부 방사선원에 노출되게 할수 있도록 선택된다. 예를 들어서, 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 예로 드나 제한은 아닌 석영, 실리콘, 유기 중합체, 실록산 중합체, 붕규산염 유리, 플루오로카본 중합체, 금속, 및 이들의 조합과 같은 재료를 포함할 수도 있다. 마지막으로, 고체 중합체 재료로부터 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 방출을 용이하게 하기 위해 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 표면 개질제로 처리할 수도 있다. 사용될 수 있는 표면 개질제는 본 분야에 공지된 것들을 포함하고 표면 개질제의 한 예는 플루오로카본 실릴화제이다. 이들 표면 개질제 또는 릴리스 재료는 예로 드나 제한은 아닌 플라즈마원, 파라렌의 유사체와 같은 화학증착법, 또는 용액을 수반하는 처리로부터 가해질 수 있다. 이러한 공정은 여기에 참고로 포함되는 미국특허 No. 6,334,960에 개시되었다.
초우 등에 의해 개시된 또다른 임프린트 리소그래피 기술 [Chou et al., "Ultrafast and Direct Imprint of Nanostructures in Silicon," Nature, Col. 417, pp. 835-837, June 2002 (레이저 조력 직접 임프린팅(LADI)공정이라 함)]에 따르면, 기판의 영역은 예로 드나 제한은 아닌 레이저로 그 영역을 가열함으로써 액화되어, 흐를 수 있게 만들어진다. 그 영역이 원하는 점도에 이른 후에, 패턴이 위에 있는 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 그 영역과 접촉하여 놓는다. 흐를 수 있는 영역을 패턴의 프로파일에 일치시킨 다음 냉각시켜 패턴을 기판상에 고화시킨다.
일반적으로, 모든 상기한 임프린트 리소그래피 기술들은 몰드 또는 임프린트 템플레이트상의 패턴이 기판상의 다수의 영역에서 기록되는 스텝-및-반복 공정을 이용한다. 그 자체로, 스텝-및-반복 공정의 실행은 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 이들 영역의 각각과의 적당한 정렬을 요한다. 따라서, 몰드 또는 임프린트 템플레이트는 전형적으로 기판상의 보충 마크와 정렬되도록 하는 정렬 마크를 포함한다. 정렬을 수행하기 위해, 센서가 몰드 또는 임프린트 템플레이트상의 정렬 마크와 기판상의 마크에 결합하여 기판을 가로지르는 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 스텝하기 위해 사용되는 정렬 신호를 제공한다.
한가지 잘 공지된 정렬 방법에 따르면, 센서는 광학 검출기가 될 수 있고 몰드 또는 임프린트 템플레이트 및 기판상의 정렬 마크는 기판에 대해 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 위치시키기 위해 잘 알려진 물결무늬 정렬 기술이 이용될 수 있도록 물결무늬 정렬 패턴을 발생시키는 광학 정렬 마크일 수도 있다. 이러한 물결무늬 정렬 기술의 예들은 노무라 등(Nomura et al.)의 "A Moire Alignment Technique for Mix and Match Lithographic System, "J. Vac. Sci. Technol., B6 (1), Jan/Feb 1988, pg. 394 및 하라 등(Hara et al.)의 "An Alignment Technique Using Diffracted Moire Signals,"J. Vac. Sci, Technol., B7 (6), Nov/Dec 1989, pg. 1977에 기술되어 있다. 또한, 또 다른 공지의 정렬방법에 따르면, 몰드 또는 임프린트 템플레이트 및 기판상의 정렬 마크는 센서가 마크들 사이의 커패시턴스를 검출하도록 커패시터의 판들을 포함할 수도 있다. 이러한 기술을 사용하여 정렬은 몰드 또는 임프린트 템플레이트 및 기판상의 정렬 마크들 간의 커패시턴스를 최대 로 하기 위해 몰드 또는 임프린트 템플레이트를 평면으로 이동시킴으로써 달성될 수도 있다.
현재, 임프린트 리소그래피에 사용되는 정렬 마크는 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 지형으로 에칭되어 있다. 이것은 이러한 정렬 마크는 전형적으로 몰드 또는 임프린트 템플레이트 자체와 같은 재료로 형성되어 있기 때문에 문제가 있다. 그 자체로 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 굴절지수가 임프린트 패턴을 전사하기 위해 사용된 박막과 실질적으로 같기 때문에(적어도 제조 공차로), 몰드 또는 임프린트 템플레이트에서 정렬마크를 해상하는 능력이 심각하게 방해 받는다.
상기한 점에 비추어, 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 신뢰할만한 정렬 및 이러한 정렬마크를 갖는 몰드 또는 임프린트 템플레이트의 제조방법을 가능하게 하는 임프린트 리소그래피에 유용한 정렬 마크에 대한 필요가 있다.
발명의 개요
본 발명의 한가지 이상의 구체예는 본 분야에서 한가지 이상의 상기한 필요를 만족시킨다. 구체적으로, 본 발명의 한 구체예는 임프린트 템플레이트의 벌크한 재료에 포매된(embedded) 정렬 마크를 포함하는 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플레이트이다.
도 1은 도 2A-2E에 예시된 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 유형을 수행하기 위해 이용되는 임프린트 리소그래피 시스템의 한가지 유형을 도면으로 나타낸 것이다.
도 2A-2E는 임프린트 리소그래피의 한가지 유형을 수행하기 위한 단계별 순서를 예시한다.
도 3A-3F는 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따르는 임프린트 템플레이트에서 정렬 마크를 제작하는 단계별 순서를 예시한다.
도 4는 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따라 제작되는 임프린트 템플레이트가 어떻게 사용되는지를 도면으로 나타낸 것이다.
본 발명의 한가지 이상의 구체예는 임프린트 템플레이트의 벌크한 재료에 포매된 정렬 마크를 포함하는 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플레이트 또는 몰드에 관련된다. 게다가, 광학 정렬 기술에 유용한 본 발명의 한가지 이상의 더이상의 구체예에 따르면 정렬 마크는 굴절지수가 적어도 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료와 다른 재료로부터 제작된다. 여전히 또한, 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따르면 정렬 마크는 굴절지수가 적어도 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료 및 임프린트가 임프린트 리소그래피 공정을 수행하는데 있어서 만들어지는 재료와 다른 재료로부터 제작된다. 유리하게는, 이러한 구체예에 따르면, 굴절지수에 있어서의 차이가 정렬 마크와 둘러싸는 재료간의 광학 콘트라스트를 향상시켜, 이로써 광학 정렬 기술의 용이성 및 신뢰성을 촉진한다
도 1은 도 2A-2E에 예시된 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 유형을 수행하기 위해 이용되는 임프린트 리소그래피 시스템(10)인 임프린트 리소그래피의 한가지 유형을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 임프린트 리소그래피 시스템(10)은 브리지(14)를 갖는 한쌍의 간격져 떨어진 브리지 지지체(12)와 그 사이로 뻗는 스테이지 지지체(16)를 포함한다. 도 1에 또한 나타낸 바와 같이, 브리지(14) 및 스테이지 지지체(16)는 간격져 떨어져 있고 임프린트 헤드(18)는 스테이지 지지체(16)을 향하여 브리지(14)에 결합되고 그로부터 연장된다. 도 1에 또한 나타낸 바와 같이, 모션 스테이지(20)는 스테이지 지지체(16)위에 위치되어 임프린트 헤드(18)에 면하고 모션 스테이지(20)는 X 및 Y축을 따라 스테이지 지지체(16)에 관하여 움직이도록 구성된다. 도 1에 또한 나타낸 바와 같이, 방사선원(22)은 브리지(14)에 결합되고 전력 발생장치(23)가 방사선원(22)에 연결되어 있다. 방사선원(22)는 모션 스테이지(20) 위에서 화학방사선, 예로 드나 제한은 아닌 UV선을 출력하도록 구성된다.
도 1에 또한 나타낸 바와 같이, 구조물(30)은 모션 스테이지 (20)위에 위치되며 임프린트 템플레이트(40)가 임프린트 헤드(18)에 연결되어 있다. 이하에 더 상세히 제시하는 바와 같이, 임프린트 템플레이트(40)는 다수의 간격져 떨어진 오목부 및 돌출부에 의해 규정된 다수의 특징들을 포함한다. 다수의 특징들은 모션 스테이지(20)에 위치된 구조물(30)에 전사되어야 한다. 이를 행하기 위해, 임프린트 헤드(18)는 Z축을 따라 이동하기에 적합하고 임프린트 템플레이트(40) 및 구조물(30) 사이의 거리를 다양화하기에 적합하게 되어 있다. 이런 식으로, 몰드(40)상의 특징들은 구조물(30)의 유동성 영역에 임프린트될 수 있다. 방사선원(22)은 임프린트 템플레이트(40)가 방사선원(22)과 구조물(30)사이에 위치되도록 위치된다. 그 결과, 임프린트 템플레이트(40)는 방사선원(22)으로부터 방사선 출력에 실질적으로 투명하도록 허용하는 재료로부터 제작될 수 있다.
도 2A-2E는 예로 드나 제한은 아닌 도 1에 나타낸 임프린트 리소그래피 시스템(10)을 이용하는 임프린트 리소그래피 공정의 한 유형을 수행하기 위한 단계별 순서를 예시한다. 도 2A에 나타낸 바와 같이, 구조물(30)은 전사층(20)이 놓인 기판 또는 웨이퍼(10)를 포함한다. 이 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 전사층(20)은 기판(10)위에 실질적으로 연속적인 평 표면을 제공하는 중합체 전사층일 수도 있다. 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 더 이상의 구체예에 따르면, 전사층(20)은 예로 드나 제한은 아닌 유기 열경화성 중합체, 열가소성 중합체, 폴리에폭시, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 및 이들의 조합과 같은 재료일 수 있다. 도 2A에 또한 나타낸 바와 같이, 임프린트 템플레이트(40)는 갭(50)이 임프린트 템플레이트(40)와 전사층(20)사이에 형성되도록 전사층(20)위에 정렬되어 있다. 이 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 임프린트 템플레이트(40)는 예로 드나 제한은 아닌 약0.1 내지 약10의 범위의 애스팩트비를 갖는 나노스케일 양각 구조가 형성되어 있을 수도 있다.
구체적으로는, 임프린트 템플레이트(40)의 양각 구조는, 예로 드나 제한은 아닌 10nm 내지 약 5000㎛ 범위의 폭 w1을 가질 수도 있고 양각 구조는, 예로 드나 제한은 아닌 10nm 내지 약 5000㎛ 범위의 거리 d1만큼 서로 떨어져 있을 수도 있다. 또한, 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 임프린트 템플레이트(40)는 예로 드나, 제한은 아닌, 금속, 실리콘, 석영, 유기 중합체, 실록산 중합체, 붕규산 유리, 플루오로카본, 및 이들의 조합과 같은 재료를 포함할 수도 있다. 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 더이상의 구체예에 따르면, 임프린트 템플레이트(40)의 표면은 특징 패턴의 전사후에 임프린트 템플레이트(40)의 릴리스를 촉진하기위한 플루오로카본 실릴화제와 같은 표면개질제로 처리할 수도 있다. 또한 추가로, 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 더 이상의 구체예에 따르면, 임플레이트 템플레이트(40)의 표면을 처리하는 단계는 예로 드나 제한은 아닌 플라즈마 기술, 화학 증착 기술, 용액 처리 기술 및 이들의 조합과 같은 기술을 이용하여 수행할 수도 있다.
도 2B에 나타낸 바와 같이, 중합가능 유체 조성물(60)은 전사층(20) 및 임프린트 템플레이트(40)와 접촉하여 그 사이의 갭(50)을 채운다. 중합가능 유체 조성물(60)은 예로 드나 제한은 아닌 25℃에서 측정한 약 0.01cps 내지 약 100cps 범위의 점도로 효율적인 방식으로 갭(50)을 채울 수 있도록 저점도를 가질 수도 있다. 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면 중합가능 유체 조성물(60)은 예로 드나 제한은 아닌 오르가노실록산과 같은 실리콘 함유 재료를 포함할 수도 있다. 또한, 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면 중합가능 유체 조성물(60)은 예로 드나 제한은 아닌 에폭시기, 케텐 아세틸기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 및 이들의 조합으로부터 선택된 반응성 펜단트기를 포함할 수도 있다. 중합가능 유체 조성물(60)은, 예로 드나 제한은 아닌 미국특허 No. 5,772,905에 개시된 핫 엠보싱 공정, 또는 초우 등(Chou et al., "Ultrafast and Direct Imprint of Nanostructures in Silicon", Nature, Col. 417, pp. 835-837, June 2002)에 의해 기술된 유형의 레이저 조력 직접 임프린팅 (LADI) 공정과 같은 어떤 공지의 기술을 사용하여 형성될 수도 있다. 여전히 또한, 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면 중합가능 유체 조성물(60)은 예로 드나 제한은 아닌 전사층에 놓인 다수의 간격져 떨어진 분리된 비드들일 수도 있다.
다음에 도 2C를 참조하면, 임프린트 템플레이트(40)는 과잉의 중합가능 유체 조성물(60)을 추방하도록 전사층(20)에 더 가깝게 이동하여 임프린트 템플레이트(40)의 에지(41a 내지 41f)가 전사층(20)과 접촉하도록 한다. 중합가능 유체 조성물(60)은 임프린트 템플레이트(40)에서 오목부를 완전히 채우기 위해 필수적인 성질을 갖는다. 중합가능 유체 조성물(60)은 그다음 유체를 중합하기에 충분한 조건에 노출시킨다. 예를 들면, 중합가능 유체 조성물(60)은 유체 조성물을 중합하여 도 2C에 나타낸 고화된 중합체 재료(70)를 형성하기에 충분한 방사선원(22)으로부터의 방사선 출력에 노출된다. 당업자들이 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 구체예는 유체 조성물(60)을 중합하거나 경화하는 이러한 방법에 제한되지 않는다. 사실상, 예로 드나 제한은 아닌, 열 또는 다른 형태의 방사선과 같은 유체 조성물(60)을 중합하는 다른 수단이 사용될 수도 있다는 것은 본 발명의 범위내에 있다.
유체 조성물(60)의 중합을 개시하는 방법의 선택은 당업자에게 잘 알려져 있고, 전형적으로 원하는 구체적인 이용분야에 의존한다.
도 2D에 나타낸 바와 같이, 임프린트 템플레이트(40)는 그 다음에 회수되어 전사층(20)에 고화된 중합체 재료(70)를 남긴다. 임플레이트 템플레이트(40)와 구조물(30)사이의 거리를 다양하게 함으로써 고화된 중합체 재료(70)에서의 특징들은 이용분야에 따라 어떤 원하는 높이를 가질 수도 있다. 전사층(20)은 다음에 임프린트 템플레이트(40)에서의 이미지에 대응하는 양각 이미지가 전사층(20)에 형성되도록 고형 중합체 재료(70)에 대하여 선택적으로 에칭될 수 있다. 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 고체 중합체 재료(70)에 대한 전사층(20)의 에칭 선택성은, 예로 드나 제한은 아닌 약 1.5 : 1 내지 약 100: 1일 수 있다. 또한, 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상 더 이상의 구체예에 따르면, 선택성 에칭은 전사층(20)과 고체 중합체 재료(70)를, 예로 드나 제한은 아닌 아르곤 이온 빔, 산소함유 플라즈마, 반응성 이온 에칭 가스, 할로겐 함유 가스, 이산화황 함유 가스 및 이들의 조합과 같은 환경에 둠으로써 수행할 수 있다.
마지막으로, 도 2E에 나타낸 바와 같이, 잔류 재료(90)는 상기한 단계들 후에 전사층(20)에서의 양각 이미지내의 갭에 존재할 수도 있는데, 이 잔류 재료(90)는 (1) 중합가능 유체 조성물(60)의 일부, (2) 고체 중합체 재료(70)의 일부, 또는 (3) (1)과 (2)의 조합의 형태일 수 있다. 그 자체로, 이 임프린트 리소그래피 공정의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 가공공정은 잔류 재료(90)을 이것이 제거되는 조건(예를 들면, 클린업 에칭)을 받게 하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 클린업 에칭은 예로 드나 제한은 아닌 아르곤 이온 스트림, 플루오르 함유 플라즈마, 반응성 이온 에칭 가스, 및 이들의 조합과 같은 공지의 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 추가로, 이 단계는 임프린트 리소그래피의 여러가지 단계들의 동안에 수행될 수도 있다. 예를 들면, 잔류 재료의 제거는 전사층(20)과 고체 중합체 재료(70)를 전사층(20)이 고체 중합체 재료(70)에 대하여 선택적으로 에칭되는 환경을 받게 하는 단계에 앞서 수행될 수도 있다.
당업자들에 의해 쉽게 인식되는 바와 같이, 구조물(30)은 임프린트 템플레이트(40)의 패턴이 스텝-및-반복 공정으로 기록되는 다수의 영역을 포함한다. 공지된 바와 같이, 이러한 스텝-및-반복 공정의 적당한 실행은 임프린트 템플레이트(40)의 다수의 영역들의 각각과의 적당한 정렬을 포함한다. 이 목적으로, 임프린트 템플레이트(40)는 정렬 마크를 포함하고 구조물(30)의 하나 이상의 영역은 정렬 마크 또는 기준점 마크를 포함한다. 임프린트 템플레이트(40)상의 정렬 마크가 구조물(30)상의 정렬 또는 기준점 마크를 포함한다. 임프린트 템플레이트(40)상의 정렬 마크가 구조물(30)상의 정렬 또는 기준점 마크와 적당히 정렬되는 것을 확실히 함으로써, 임프린트 템플레이트(40)의 다수의 영역의 각각과의 적당한 정렬이 보장될 것이다. 이 목적으로, 이 임프린트 리소그래피 공정의 하나 이상의 구체예에 따르면, 기계 보기 장치(도시 않음)가 임프린트 템플레이트(40)상의 정렬 마크와 구조물(30)상의 정렬 또는 기준점 마크 간의 상대적인 정렬을 감지하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 기계 보기 장치는 정렬 마크를 검출하고 정렬 신호를 제공하는데 사용하기 위한 당업자에게 잘 공지되어 있는 많은 기계 보기 장치의 어떤 것도 될 수 있다. 다음에, 정렬신호를 이용하면, 임프린트 리소그래피 시스템(10)은 정해진 정도의 공차내에서 정렬을 제공하기 위해 당업자에게 잘 알려진 방식으로 구조물(30)에 대해 임프린트 템플레이트(40)를 이동시킬 것이다.
본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 정렬 마크는 임프린트 템플레이트에 포매되어 있다. 게다가, 광학 정렬 기술에 유용한 본 발명의 한가지 이상의 더이상의 구체예에 따르면, 정렬 마크는 굴절지수가 적어도 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트의 굴절지수와 다른 재료로 제작된다. 여전히 또한, 광학 정렬 기술에 유용한 본 발명의 한가지 이상의 더이상의 구체예에 따르면, 정렬 마크는 굴절지수가 적어도 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트 및 임프린트 리소그래피 공정을 수행하는데 임프린트가 만들어지는 재료와 다른 재료로 제작된다. 여전히 또한, 이하에 더욱 상세히 기술하는 바와 같이, 재료를 중합하기 위해 방사선을 이용하여 기판에 정렬 마크를 형성하는데 유용한 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 임프린트 템플레이트의 표면과 정렬 마크간의 거리는 재료를 중합하는데 이용되는 방사선이 정렬 마크를 주위로 회절하고 아래에 배치된 재료를 중합할 수 있기에 충분히 크다(즉, 중합 방사선의 충분한 양이 배치된 재료를 중합하기 위해 표면 아래의 영역에 조사되도록 거리가 충분히 크다). 구체적인 이용분야에 대한 적당한 거리는 당업자에 의해 과도한 실험을 하지 않고도 쉽게 구해질 수 있다. 여전히 또한 본 발명의 한가지 이상의 더이상의 구체예에 따르면, 정렬 마크는 그것들을 임프린트 템플레이트 자체를 제작하는데 사용된 같은 재료로 덮음으로써 임프린트 템플레이트에 포매될 수 있고, 이로써 임프린트 템플레이트에 가해진 표면 개질 릴리스 층과의 적합성을 보장한다.
유리하게는, 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따르면, 임프린트가 만들어지는 재료를 경화시키기 위해 방사선이 사용되는 임프린트 기술 공정에서 사용되는 임프린트 템플레이트에 대해, 정렬 마크를 포매하는 것은 경화 방사선이 재료를 직접 그아래에서 경화할 수 있게 한다. 게다가, 정렬 마크를 포매하는 것은 재료를 경화하는데 방사선이 사용되지 않는 임프린트 기술 공정에 사용된 임프린트 템플레이트에 대해서도 유리하다. 이것은 임프린트 템플레이트 내에 정렬 마크(예로 드나 제한은 아닌 금속 또는 기타 재료로 제작된 정렬 마크 같은 것)를 포매하는 것이 릴리스 층(예로 드나 제한은 아닌 공유 결합된, 플루오로카본 박막과 같은 것)이 임프린트 템플레이트의 표면에 놓여 임프린트 템플레이트를 릴리스층과 임프린트 템플레이트와의 반응성을 감소시키지 않고 기판 및 중합후 경화된 중합체로부터 릴리스시키는데 도움을 줄 수 있다. 그 결과, 반복된 임프린트에서의 결함이 감소되거나 제거된다.
도 3A-3F는 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따르는 임프린트 템플레이트에서 정렬 마크를 제작하기 위한 단계별 순서를 예시한다. 도 3A-3F는 단지 정렬 마크를 함유하는 임프린트 템플레이트의 일부를 제작하는 것을 예시한다는 것을 주의한다. 본 발명의 한가지 이상의 구체예의 이해를 용이하게 하기 위해, 예로 드나 제한은 아닌, 장치를 제작하기 위해 사용된 임프린트 패턴 지형도를 함유하는 임프린트 템플레이트의 부분들은 생략되어 있다.
도 3A는 당업자에게 잘 알려진 많은 방법들의 어떤 한 가지에 따라 패턴 에칭 마스크(310)가 제작된 임프린트 템플레이트 블랭크(300)를 나타낸다. 예로 드나 제한은 아닌, 패턴 에칭 마스크(310) 및 임프린트 템플레이트 블랭크(300)의 벌크 재료는 예로 드나 제한은 아닌 Si02로 이루어질 수도 있다. 다음에, 도 3B는 당업자에게 잘 알려진 많은 에칭 방법 중 어떤 한가지에 따라 정렬 특징을 임프린트 템플레이트 블랭크(300)에 에칭함으로써 제작된 임프린트 템플레이트 블랭크(400 및 401)을 각각 나타낸다. 이하에 기술하는 바와 같이, 임프린트 템플레이트 블랭크(400)는 더욱 가공처리하여 특징있는 표면 정렬 마크를 갖는 임프린트 템플레이트 즉, 임프린트 템플레이트에서의 정렬 마크에 대응하는 기판에서의 정렬 마크를 형성하는 데에 및 정렬에 사용될 임프린트 템플레이트를 제작하게 된다. 이하에 또한 기술하는 바와 같이, 임프린트 템플레이트 블랭크(401)는 더욱 가공처리하여 평활표면 정렬 마크를 갖는 임프린트 템플레이트, 즉 정렬에 사용될 임프린트 템플레이트를 제작하게 된다(이러한 임프린트 템플레이트에 대한 기판에 정렬 마크를 형성하기 위한 임프린트 특징들은 임프린트 템플레이트의 또다른 위치에 배치될 수도 있음 참조).
다음에, 도 3C는 임프린트 템플레이트 (410 및 411)을 각각 형성하기 위해 예로 드나 제한은 아닌 스퍼터링과 같은 당업자에게 잘 알려진 많은 방법 중 어떤 한가지에 따라 지정된 굴절지수를 갖는 재료, 예를 들면, 금속 또는 또다른 재료의 이방성 부착후의 임프린트 템플레이트 블랭크(400 및 401)를 나타낸다. 도 3C에 나타낸 바와 같이, 각각 재료 부분(4051-405n 및 4061-406n)은 각각 임프린트 템플레이트 블랭크(410 및 411)의 정렬 특징의 저부에 배치되어 있다. 다음에, 도 3D는 임프린트 템플레이트 (420 및 421)을 각각 형성하기 위해 당업자에게 잘 알려진 많은 방법 중 어떤 한가지에 따라, 재료, 예로 드나 제한은 아닌, 임프린트 템플레이트의 나머지의 벌크 재료와 같은 재료, 예를 들면 Si02 의 부착 후의 임프린트 템플레이트 블랭크(410 및 411)를 나타낸다. 부착 단계는 구체적인 이용분야의 재료를 중합하는데 이용되는 방사선이 정렬 마크 주위로 회절하고 아래에 배치된 재료를 중합하기 위해 충분히 큰 임프린트 템플레이트(420 및 421)의 표면으로부터의 거리에서 정렬 마크(4051-405n 및 4061-406n)를 포매한다. 구체적인 이용분야에 대해 적당한 거리는 과도한 실험없이 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 당업자가 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 한가지 이상의 더이상의 구체예에 따르면, 당업자가 부당한 실험없이 쉽게 결정하는 방식으로 상기한 단계들을 적당히 수정함으로써 정렬 마크의 여러가지 것들이 임프린트 템플레이트의 표면으로부터 다른 깊이에서 배치되도록 제작될 수도 있다.
도 3E는 각각 임프린트 템플레이트(430 및 431)을 형성하기 위해 당업자에게 잘 알려진 많은 방법 중 어떤 한가지에 따라 패턴 에칭 마스크(310) 및 그위에 배치된 어떤 필름을 제거하기 위한 리프트업 공정 후의 임프린트 템플레이트 블랭크(420 및 421)을 나타낸다. 이 시점에서 임프린트 템플레이트(430 및/또는 431)는, 예로 드나 제한은 아닌, 임프린트 템플레이트(430 및/또는 431)상에 릴리스 필름을 놓음으로써와 같은 당업자에게 잘 알려진 많은 방법 중 어떤 한가지에 따라 표면개질제로 처리될 수도 있다. 마지막으로, 도 3F는 임프린팅 리소그래피 공정에 사용하기에 용이한 반전된 임프린트 템플레이트(430 및 431)를 나타낸다. 도 3F로부터 쉽게 인식되는 바와 같이, 임프린트 템플레이트(430)는 정렬 마크를 기판에 전사하기 위해 사용될 수 있는 임프린팅 특징들을 함유한다. 게다가, 쉽게 인식되는 바와 같이, 정렬 마크는 임프린트 템플레이트에 포매되기 때문에, 예를 들어서 정렬 마크를 형성하기 위해 층을 중합하기 위해 사용되는 방사선은 그 기능을 수행하기 위해 정렬 마크 주위로 회절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한가지 이상의 구체예에 따라 제작되는 임프린트 템플레이트가 어떻게 사용되는지를 도면으로 나타낸 것이다.
도 4는 단지 정렬 마크를 함유하는 임프린트 템플레이트와 기판의 일부만을 나타낸다. 본 발명의 한가지 이상의 구체예의 이해를 용이하게 하기 위해, 예로 드나 제한은 아닌, 장치를 제작하기 위해 사용된 임프린트 패턴 지형도를 함유하는 임프린트 템플레이트 및 기판의 부분들은 생략되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판 (500)은 예로 드나 제한은 아닌 집적 회로를 제작하는데 이전 단계들의 동안에 형성된 정렬 마크(510)를 함유한다. 도 4에 더욱 나타낸 바와 같이, 기판(500)위에 배치된 층(520)은 여기서 앞서 기술된 유형의 전사층이다. 예로 드나 제한은 아닌 전사층은 중합체 층이다. 도 4에 더욱 나타낸 바와 같이, 전사층(520)위에 배치된 층(530)은, 예를 들면, 이 제작 단계의 동안에 임프린트가 만들어지는 중합가능 유체 조성물 층이다. 마지막으로 도 4에 나타낸 바와 같이, 정렬 마크(530)가 포매된 임프린트 템플레이트(540), 예로 드나 제한은 아닌, 금속 정렬 마크는 임프린트 층(530)위에 적소에 배치된다.
본 발명의 가르침을 포함하는 여러가지 구체예들을 여기에 상세히 나타내고 기술하였지만, 당업자는 이들 가르침을 여전히 포함하는 많은 다른 다양한 구체예들을 쉽게 고안할 수 있다. 예를 들면, 당업자는 본 발명의 구체예들이 임프린트 리소그래피 기술의 어떤 구체적인 유형이나 또는 정렬 기술의 어떤 구체적인 유형에 제한되지 않는다는 것을 쉽게 인식할 수 있다.

Claims (20)

  1. 임프린트 템플레이트의 벌크 재료에 포매된 정렬 마크를 포함하는 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플레이트.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 정렬 마크가 임프린트 템플레이트의 표면으로부터 하나 이상의 정해진 거리를 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 정해진 거리가 임프린트 템플레이트의 표면 아래에 배치된 정해진 영역에 정해진 방사선이 조사될 수 있기에 충분한 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  4. 제1항에 있어서, 정렬 마크는, 굴절지수가 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료와는 다른 재료로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  5. 제1항에 있어서, 정렬 마크는, 굴절지수가 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료 및 임프린트가 만들어지는 재료와는 다른 재료로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  6. 제1항에 있어서, 정렬 마크는 금속인 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  7. 제1항에 있어서, 정렬마크와 임프린트 템플레이트의 표면 사이에 배치된 재료는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료의 다른 부분들을 형성하는 데 사용된 것과 같은 재료인 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  8. 제1항에 있어서, 임프린트 템플레이트의 표면은 릴리스 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  9. 제8항에 있어서, 릴리스 층은 플루오로카본 릴리스 층인 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  10. 제8항에 있어서, 릴리스 층은 공유결합된, 플루오로카본 박막인 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  11. 임프린트 템플레이트의 벌크 재료에 포매된 정렬 마크를 포함하며,
    상기 벌크 재료는 정해진 파장을 갖는 방사선에 투명하고, 상기 정렬 마크는 임프린트 템플레이트의 표면으로부터 하나 이상의 정해진 거리를 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플레이트.
  12. 제11항에 있어서, 하나 이상의 정해진 거리가 임프린트 템플레이트와 포개놓여 정해진 영역에 상기 방사선이 조사될 수 있기에 충분한 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  13. 제12항에 있어서, 정렬 마크는, 굴절지수가 정렬 마크를 둘러싸는 임프린트 템플레이트의 벌크 재료와는 다른 재료로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  14. 제13항에 있어서, 재료의 굴절지수는 임프린트가 만들어지는 층의 굴절지수와 다른 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  15. 제14항에 있어서, 정렬 마크는 금속인 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  16. 제15항에 있어서, 임프린트 템플레이트의 표면은 릴리스 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  17. 제16항에 있어서, 릴리스 층은 플루오로카본 릴리스 층인 것을 특징으로 하 는 임프린트 템플레이트.
  18. 제16항에 있어서, 릴리스 층은 공유결합된, 플루오로카본 박막인 것을 특징으로 하는 임프린트 템플레이트.
  19. 임프린트 템플레이트상에 마스크를 놓는 단계;
    마스크를 통해 정렬 특징들을 임프린트 템플레이트에 에칭하는 단계;
    정렬 마크를 정렬 특징들에 놓는 단계;
    정렬 마크상에 재료를 놓는 단계;
    마스크를 제거하는 단계들을 포함하는 임프린트 리소그래피용 임프린트 템플레이트의 제작방법.
  20. 제12항에 있어서, 임프린트 템플레이트의 표면을 처리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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