KR20100105659A

KR20100105659A - 다중 표면에서의 접촉각 감소

Info

Publication number: KR20100105659A
Application number: KR1020107015113A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 와이. 주; 이안 엠. 맥마킨; 판카이 비. 라드
Original assignee: 몰레큘러 임프린츠 인코퍼레이티드
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-09-29
Also published as: US8142703B2; WO2009082458A2; EP2227575A2; EP2227575A4; CN101903159A; JP5020385B2; WO2009082458A3; JP2011508686A; US20090136654A1

Abstract

계면활성제 부화 영역과 계면활성제 고갈 영역이 제공되도록 템플릿이 처리된다. 계면활성제 부화 영역에서의 접촉각은 계면활성제 고갈 영역에서의 접촉각보다 크거나, 작거나, 또는 실질적으로 유사할 수 있다.

Description

다중 표면에서의 접촉각 감소{CONTACT ANGLE ATTENUATIONS ON MULTIPLE SURFACES}

관련 출원의 참조

본 출원은 2008년 12월 17일 제출된 미국특허출원 제12/336,821호 및 2007년 12월 18일 제출된 미국 가 특허출원 제61/014,574호의 우선권을 주장하며, 이들은 모두 본원에 참고자료로 포함된다.

나노-제작은 100 나노미터 이하 정도의 특징부를 가진 초소형 구조의 제작을 포함한다. 나노-제작에서 크기에 영향을 받는 한 용도는 집적회로 가공 분야이다. 반도체 가공 산업은 기판 상에 형성되는 단위면적 당 회로를 증가시키는 동시에 생산율을 높이고자 계속 노력하고 있고, 따라서 나노-제작이 점차 중요해지고 있다. 나노-제작은 더 정확한 공정 제어를 제공하는 한편, 형성된 구조의 최소 특징부 치수의 계속적인 감소를 가능하게 한다. 나노-제작이 채택되고 있는 다른 개발 분야로는 생물공학, 광학기술, 기계 시스템 등이 있다.

현재 사용되고 있는 전형적인 나노-제작 기술은 통상 임프린트 리소그래피라고 한다. 전형적인 임프린트 리소그래피 공정이 미국특허공보 제2004/0065976호, 미국특허공보 제2004/0065252호 및 미국특허 제6,936,194호 등의 많은 간행물에서 상세히 설명되며, 이들은 모두 본원에 참고자료로 포함된다.

전술된 미국특허공보와 특허에 각각 개시된 임프린트 리소그래피 기술은 성형가능한(중합가능한) 층에 릴리프 패턴을 형성하고, 릴리프 패턴에 상응하는 패턴을 아래 기판에 전사하는 것을 포함한다. 기판은 모션 스테이지와 연결되어 원하는 위치를 획득함으로써 패턴형성 공정이 촉진될 수 있다. 패턴형성 공정은 기판과 이격되어 있는 템플릿을 사용하며, 템플릿과 기판 사이에 성형가능한 액체가 적용된다. 성형가능한 액체가 고화되면 성형가능한 액체와 접촉된 템플릿의 표면 모양에 부합하는 패턴을 가진 경질 층이 형성된다. 고화 후, 템플릿이 경질 층으로부터 분리되어 템플릿과 기판이 이격된다. 다음에, 기판과 고화된 층에 추가의 공정이 행해져 고화된 층의 패턴에 상응하는 릴리프 이미지가 기판에 전사된다.

본 발명이 더 상세히 이해될 수 있도록 본 발명의 구체예에 대한 설명이 첨부된 도면에 예시된 구체예를 참조하여 제공된다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 구체예를 예시하는 것일 뿐이며, 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 유념한다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 리소그래피 시스템의 간략화된 측면도이다.
도 2는 패턴형성된 층이 위에 위치된 도 1에 도시된 기판의 간략화된 측면도이다.
도 3A-3C는 중합가능한 재료와 계면활성제 액체를 함유하는 임프린트 유체로 처리된 템플릿의 간략화된 측면도이다.
도 4A-4C는 계면활성제 용액과 임프린트 유체가 위에 부착된 시험 기판의 간략화된 측면도이다.
도 5A-5C는 용매와 임프린트 유체가 위에 부착된 시험 기판의 간략화된 측면도이다.
도 6은 템플릿과 중합가능한 재료 사이에 적합한 습윤 특성을 제공하기 위한 전형적인 방법의 순서도이다.
도 7a-7b는 제 1 드롭 패턴을 이용하여 임프린팅한 후의 계면활성제 고갈 영역(SDR)과 계면활성제 부화 영역(SRR)의 간략화된 측면도 및 상부도이다.
도 8은 템플릿과 중합가능한 재료 사이에 적합한 습윤 특성을 제공하기 위한 또 다른 전형적인 방법의 순서도이다.

본원 도면, 특히 도 1을 보면, 기판(12) 위에 릴리프 패턴을 형성하는데 사용되는 리소그래피 시스템(10)이 도시된다. 기판(12)은 기판 척(14)에 연결될 수 있다. 도시된 대로, 기판 척(14)은 진공 척이다. 그러나, 기판 척(14)은, 제한되지는 않지만, 진공, 핀-타입, 그루브-타입, 정전기, 전자기 및/또는 기타 여러 가지를 포함하는 어떠한 척이라도 가능하다. 전형적인 척이 본원에 참고자료로 포함되는 미국특허 제6,873,087호에 설명된다.

기판(12)과 기판 척(14)은 스테이지(16)에 의해 더 지지될 수 있다. 스테이지(16)는 x, y 및 z 축을 따른 동작을 제공할 수 있다. 스테이지(16), 기판(12), 및 기판 척(14)은 또한 기부(도시되지 않음) 위에 위치될 수도 있다.

기판(12)으로부터 이격되어 템플릿(18)이 있다. 템플릿(18)은 템플릿에서부터 기판(12) 쪽으로 연장된 메사(20)를 포함할 수 있고, 메사(20)는 위에 패턴형성 표면(22)을 가진다. 또한, 메사(20)는 몰드(20)라고도 할 수 있다. 다르게는, 템플릿(18)은 메사(20) 없이 형성될 수도 있다.

템플릿(18) 및/또는 몰드(20)는, 제한되지는 않지만, 융합 실리카, 석영, 규소, 유기 중합체, 실록산 중합체, 붕규산염 유리, 플루오로카본 중합체, 금속, 경질 사파이어 및/또는 기타 여러 가지를 포함하는 재료로부터 형성될 수 있다. 도시된 대로, 패턴형성 표면(22)은 복수의 이격된 홈(24) 및/또는 돌출부(26)에 의해서 한정된 특징부를 포함하지만, 본 발명의 구체예가 이러한 형상에 제한되는 것은 아니다. 패턴형성 표면(22)은 어떠한 모 패턴이라도 한정할 수 있으며, 이것이 기판(12) 위에 형성될 패턴의 기초를 형성한다.

템플릿(18)은 척(28)에 연결될 수 있다. 척(28)은, 제한되지는 않지만, 진공, 핀-타입, 그루브-타입, 정전기, 전자기 및/또는 다른 유사한 척 타입으로서 구성될 수 있다. 더 나아가, 전형적인 척이 본원에 참고자료로서 포함되는 미국특허 제6,873,087호에 설명된다. 또한, 척(28)이 임프린트 헤드(30)에 연결될 수 있으며, 템플릿(18)의 움직임이 용이하도록 척(28) 및/또는 임프린트 헤드(30)가 구성될 수 있다.

시스템(10)은 유체 디스펜스 시스템(32)을 더 포함할 수 있다. 유체 디스펜스 시스템(32)을 사용하여 기판(12) 위에 중합가능한 재료(34)를 부착할 수 있다. 중합가능한 재료(34)는 드롭 디스펜스, 스핀-코팅, 딥 코팅, 화학증착(CVD), 물리증착(PVD), 박막부착, 후막부착 및/또는 기타 기술을 사용하여 기판(12) 위에 위치될 수 있다. 중합가능한 재료(34)는 설계 고려사항에 따라서 몰드(20)와 기판(12) 사이에 바람직한 부피가 한정되기 전 및/또는 후에 기판(12) 위에 배치될 수 있다. 중합가능한 재료(34)는 미국특허 제7,157,036호 및 미국특허공보 제2005/0187339호에 설명된 단량체 혼합물을 포함할 수 있으며, 이들 문헌은 모두 본원에 참고자료로 포함된다.

도 1 및 2를 보면, 시스템(10)은 경로(42)를 따라서 에너지(40)를 내보내도록 연결된 에너지원(38)을 더 포함할 수 있다. 템플릿(18)과 기판(12)이 경로(42)와 중첩하여 위치되도록 임프린트 헤드(30)와 스테이지(16)가 구성될 수 있다. 시스템(10)은 스테이지(16), 임프린트 헤드(30), 유체 디스펜스 시스템(32) 및/또는 에너지원(38)과 통신하는 프로세서(54)에 의해 조절될 수 있고, 메모리(56)에 저장된 컴퓨터 판독가능한 프로그램 상에서 운용될 수 있다.

임프린트 헤드(30), 스테이지(16), 또는 이들 둘 다가 몰드(20)와 기판(12) 사이의 거리를 변경하여 이들 사이에 바람직한 부피를 한정하고, 이것이 중합가능한 재료(34)로 충전된다. 예를 들어, 몰드(20)와 중합가능한 재료(34)가 접촉하도록 임프린트 헤드(30)가 템플릿(18)에 힘을 가할 수 있다. 바람직한 부피가 중합가능한 재료(34)로 충전된 후, 에너지원(38)이 에너지(40), 예를 들어 자외선을 생성하여, 중합가능한 재료(34)가 기판(12)의 표면(44) 및 패턴형성 표면(22)의 모양과 부합하여 고화 및/또는 가교-결합되어 기판(12) 위에 패턴형성된 층(46)이 한정된다. 패턴형성된 층(46)은 잔류층(48)과 돌출부(50)와 홈(52)으로서 나타낸 복수의 특징부를 포함할 수 있으며, 돌출부(50)는 두께 t₁, 잔류층은 두께 t₂를 가진다.

더 나아가, 상기 언급된 시스템 및 공정은 미국특허 제6,932,934호, 미국특허공보 제2004/0124566호, 미국특허공보 제2004/0188381호 및 미국특허공보 제2004 /0211754호에 언급된 임프린트 리소그래피 공정 및 시스템에서 사용될 수 있으며, 이들 문헌은 모두 본원에 참고자료로 포함된다.

다른 구체예에서, 상기 언급된 시스템 및 공정은, 제한되지는 않지만, 포토리소그래피(예를 들어, G 라인, I 라인, 248nm, 193nm, 157nm 및 13.2-13.4nm를 포함하는 다양한 파장), 접촉 리소그래피, e-빔 리소그래피, x-선 리소그래피, 이온-빔 리소그래피, 원자 리소그래피 등을 포함하는 기술을 이용하여 사용될 수 있다.

현재 기술 분야에서는 계면활성제 분자에 의한 템플릿(18)의 처리가 희석된 스프레이-온 계면활성제/용매 용액으로서 제공된다. 희석된 스프레이-온 계면활성제/용매 용액을 사용해서는 일반적으로 템플릿 위에 계면활성제 분자의 정확한 분포를 획득하기가 어렵다.

도 3A 내지 3C는 템플릿(18) 위에 계면활성제의 정확한 분포를 제공함으로써 계면활성제 부화 영역(SRR)과 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 두 영역을 제공하기 위한 전형적인 구체예의 간략 측면도이다. 일반적으로, 템플릿(18)과 기판(12) 위에 부착된 계면활성제(예를 들어, 계면활성제 액체(60))의 접촉에 의한 템플릿(18)의 처리가 계면활성제 액체(60)의 분포에 대한 제어를 제공하여, 계면활성제 부화 영역(SRR)과 계면활성제 고갈 영역(SDR)을 제공할 수 있다. 분포의 제어는 또한 계면활성제 부화 영역(SRR) 내의 접촉각 θSRR의 크기와 계면활성제 고갈 영역(SDR) 내의 접촉각 θSDR의 크기에 대한 제어를 허용할 수 있다. 이와 같이, 계면활성제 부화 영역(SRR)의 접촉각 θSRR과 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 접촉각 θSDR은 θSRR > θSDR; θSRR < θSDR; 및/또는 θSRR

θSDR을 제공하는 상이한 용도들을 목표로 할 수 있다. 추가하여, 계면활성제 액체(60)의 조성을 변경함으로써 접촉각 θSRR 및/또는 θSDR가 제어될 수 있으며, θSRR > θSDR; θSRR < θSDR; 및/또는 θSRR

θSDR을 제공하는 상이한 용도들을 목표로 할 수 있다.

도 3A를 보면, 초기에는 템플릿(18)의 표면(62)에 계면활성제 액체(60)가 실질적으로 없을 수 있다. 다르게는, 템플릿(18)의 표면(62)이 전-처리될 수 있다. 예를 들어, 템플릿(18)의 표면(62)이 상기 설명된 희석된 스프레이-온 계면활성제/용매 용액으로 전-처리될 수 있다.

템플릿(18)에 계면활성제 액체(60)를 제공하기 위해서 임프린트 유체(58)가 기판(12) 위에 부착될 수 있다. 임프린트 유체(58)는, 제한되지는 않지만, 중합가능한 재료(34)와 계면활성제 액체(60)를 포함할 수 있다. 중합가능한 재료(34)는 몇 가지 상이한 일족의 벌크 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 중합가능한 재료(34)는, 제한되지는 않지만, 비닐에테르류, 메타크릴레이트류, 에폭시류, 티올-엔류 및 아크릴레이트류 및/또는 기타 여러 가지를 포함하는 벌크 재료로부터 제작될 수 있다. 벌크 재료는 본원에 참고자료로 포함되는 미국특허 제7,307,118호에서 더 상세히 설명된다.

일단 임프린트 유체(58)가 기판(12) 위에 부착되면, 일반적으로 계면활성제 액체(60)가 기체/액체 계면을 향해서 이동할 수 있다. 이와 같이, 도 3B에 도시된 대로 임프린트 유체(58)와 접촉하도록 템플릿(18)을 위치시킴으로써 템플릿(18)의 표면(62)의 적어도 일부분이 계면활성제 액체(60)로 처리될 수 있다.

일반적으로, 계면활성제 액체(60)로의 처리 후, 템플릿(18)의 표면(62)은 도 3C에 도시된 대로 계면활성제 부화 영역(SRR) 및/또는 계면활성제 고갈 영역(SDR)으로 한정될 수 있다. 계면활성제 부화 영역(SRR)은 두께 t₃을 가진 계면활성제 액체(60)의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계면활성제 액체(60)의 층은 약 0.2-5nm의 두께 t₃을 가질 수 있다. 계면활성제 고갈 영역(SDR)은 두께 t₄를 가진 계면활성제 액체(60)의 층을 포함할 수 있다. 일반적으로, 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 두께 t₄는 계면활성제 부화 영역(SRR)의 두께 t₃에 비하여 실질적으로 감소될 수 있다. 예를 들어, 계면활성제 고갈 영역의 두께 t₄는 0이거나, 또는 0에 가까울 수 있다.

템플릿(18) 상의 계면활성제 액체(60)의 분포는 θSRR > θSDR; θSRR < θSDR; 및/또는 θSRR

θSDR이 되는 계면활성제 부화 영역(SRR)의 접촉각 θSRR과 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 접촉각 θSDR을 제공할 수 있다. 일반적으로, 계면활성제 부화 영역(SRR)의 접촉각 θSRR과 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 접촉각 θSDR은 약 55°미만일 수 있다.

또, 계면활성제 액체(60)의 조성이 상이한 접촉각을 제공할 수 있으며, 계면활성제 액체(60)는 계면활성제 부화 영역(SRR)에서 대략적인 접촉각 θSRR과 계면활성제 고갈 영역(SDR)에서 대략적인 접촉각 θSDR을 제공하도록 선택될 수 있다. 이와 같이, 계면활성제 액체(60)의 선택이 용도의 설계 고려사항에 따라서 θSRR > θSDR; θSRR < θSDR; 및/또는 θSRR

θSDR을 제공할 수 있다.

전형적인 계면활성제(예를 들어, 계면활성제 액체(60))는 플루오로지방족 중합 에스테르, 폴리옥시에틸렌의 플루오로 계면활성제, 폴리옥시알킬에테르의 플루오로 계면활성제, 플루오로알킬 폴리에테르 및/또는 기타 계면활성제 성분을 포함할 수 있다. 추가하여, 전형적인 계면활성제 성분이 미국특허 제3,403,122호, 미국특허 제3,787,351호, 미국특허 제4,803,145호, 미국특허 제4,835,084호, 미국특허 제4,845,008호, 미국특허 제5,280,644호, 미국특허 제5,747,234호, 미국특허 제6,664,354호 및 미국특허공보 제2006/0175736호에 설명되며, 이들 문헌은 모두 본원에 참고자료로 포함된다.

전형적인 상업상 이용가능한 계면활성제 성분은, 제한되지는 않지만, 델라웨어 윌밍톤 E.I. du Pont de Nemours and Company에서 제조한 ZONYL® FSO, ZONYL® FSO-100, ZONYL® FSN-100 및 ZONYL® FS-300; 미네소타 메이플우드 3M에서 제조한 FC-4432, FC-4430 및 FC-430; 일리노이 알링톤 하이츠 Mason Chemical Company에서 제조한 MASURF® FS425, MASURF® FS1700, MASURF® FS2000, MASURF® FS1239; 스위스 바젤 Ciba-Geigy Corporation에서 제조한 Lodyne S-107B, Lodyne S-220N; 일본 오사카 기타쿠 Daikin에서 제조한 Unidyne NS1602, Unidyne NS1603, Unidyne NS1606a; 일본 쥬오쿠 니혼바스키 Dainippon Ink & Chemical에서 제조한 MegaFace R-08을 포함한다.

계면활성제(예를 들어, 계면활성제 액체(60))의 선택은 접촉각 분석을 통해서 제공될 수 있다. 접촉각 분석은 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM) 및/또는 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)에 대한 접촉각의 시뮬레이션 시험을 포함할 수 있다.

도 4A 내지 4C를 보면, 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM) 상에서의 접촉각 분석은 시험 기판(72) 위에서 각도계(70)로 접촉각을 측정함으로써 제공될 수 있다. 시험 기판(72)은 템플릿(18)과 실질적으로 유사한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 시험 기판(72)은 융합 실리카로 형성될 수 있다. 또한, 시험 기판(72)은 템플릿(18)과 실질적으로 유사하고 및/또는 적어도 하나의 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM)을 수용할 수 있는 크기일 수 있다.

시험 기판(72)은 세정되고 베이킹 방식으로 건조되어 질소 상자에 보관될 수 있다. 도 4A에 도시된 대로, 시험 기판(72)을 계면활성제 용액으로 헹궈서 두께 t₅를 가진 막(74)을 제공할 수 있다. 계면활성제 용액은 희석된 계면활성제 용액일 수 있다. 예를 들어, 계면활성제 용액은 이소프로필 알코올(IPA)에 용해된 계면활성제 분자의 중량%로 형성된 용액일 수 있다. 계면활성제 용액 중 계면활성제 분자는 계면활성제 액체(60) 중 계면활성제 분자와 유사할 수 있다. 시험 기판(72) 위의 계면활성제 용액의 막(74)은 건조될 수 있고 및/또는 막(74)의 실질적인 부분이 증발할 수 있으며, 그 결과 도 4B에 도시된 대로 두께 t₅가 감소할 수 있다. 계면활성제 용액 중의 IPA가 실질적으로 증발될 수 있으므로, 예를 들어 증발 후 두께 t₅는 실질적으로 0일 수 있다.

도 4C를 보면, 임프린트 유체(58)의 드롭이 시험 기판(72) 위에 부착되어 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM)이 형성될 수 있다. 임프린트 유체(58)의 각 드롭은 부피 V_D를 가질 수 있다. 예를 들어, 각 드롭의 부피 V_D는 약 5㎕일 수 있다. 부피 V_D는 중합가능한 재료(34)와 계면활성제 액체(60)를 포함할 수 있다. 계면활성제 액체(60)는 계면활성제 용액(74)과 비교하여 유사한 계면활성제 분자로 이루어질 수 있다. 다르게는, 계면활성제 액체(60)는 계면활성제 용액(74)과 비교하여 상이한 계면활성제 분자로 이루어질 수도 있다.

시험 기판(72) 위에서 임프린트 유체(58)의 접촉각은 시험 기판(72) 위의 다수 위치에서 측정될 수 있다. 예를 들어, 임프린트 유체(58)의 접촉각은 몇몇 위치(예를 들어, 7개 위치)에서 각도계(70)를 사용하여 측정될 수 있다. 다수 위치에서의 접촉각을 평균하여 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM) 상의 접촉각 θR-SIM의 크기를 제공할 수 있다.

도 5A 내지 5C를 보면, 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM) 상에서의 접촉각 분석은 시험 기판(72a) 위에서 각도계(70)로 접촉각을 측정함으로써 제공될 수 있다. 시험 기판(72a)은 시험 기판(72)과 실질적으로 유사한 재료 및/또는 템플릿(18)과 실질적으로 유사한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 융합 실리카로 시험 기판(72a)이 형성될 수 있다. 또한, 시험 기판(72a)은 템플릿(18)과 실질적으로 유사하고 및/또는 적어도 하나의 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)을 수용할 수 있는 크기일 수 있다.

도 4의 시험 기판(72)과 유사하게, 도 5A의 시험 기판(72a)도 세정되고 베이킹 방식으로 건조되어 질소 상자에 보관될 수 있다. 다음에, 시험 기판(72a)을 용매(예를 들어, IPA)로 헹궈서 두께 t₆을 가진 막(78)을 제공할 수 있다. 시험 기판(72a) 위의 용매의 막(78)은 건조될 수 있고 및/또는 용매의 막(78)의 적어도 일부분이 증발할 수 있으며, 그 결과 도 5B에 도시된 대로 두께 t₆이 감소할 수 있다. 예를 들어, IPA의 실질적인 부분의 증발 후, 두께 t₆은 실질적으로 0일 수 있다.

도 5C를 보자면, 임프린트 유체(58)의 드롭이 시험 기판(72a) 위에 부착되어 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)이 형성될 수 있다. 임프린트 유체(58)의 각 드롭은 부피 V_D2를 가질 수 있다. 예를 들어, 각 드롭의 부피 V_D2는 약 5㎕일 수 있다. 부피 V_D2는 도 4의 시험 기판(72) 위의 드롭의 부피 V_D와 실질적으로 유사할 수 있다. 도 5C에서도 시험 기판(72a) 위의 드롭의 부피 V_D2가 중합가능한 재료(34)와 계면활성제 액체(60)를 포함할 수 있다.

시험 기판(72a) 위에서 임프린트 유체(58)의 접촉각은 시험 기판(72a) 위의 다수 위치에서 측정될 수 있다. 예를 들어, 임프린트 유체(58)의 접촉각은 몇몇 위치(예를 들어, 7개 위치)에서 각도계(70)를 사용하여 측정될 수 있다. 다수 위치에서의 접촉각을 평균하여 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM) 상의 접촉각 θD-SIM의 크기를 제공할 수 있다.

시험 기판(72a) 위에 부착된 임프린트 유체(58) 중의 계면활성제 액체(60)의 변화가 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM) 및/또는 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)의 접촉각에 대한 제어를 제공할 수 있고, 이것은 임프린팅 도중의 계면활성제 부화 영역(SSR)과 계면활성제 고갈 영역(SDR)에 대한 제어로 귀결된다. 예를 들어, 약 0.17% FCC4432와 0.33% FC4430를 가진 계면활성제 액체(60)와 중합가능한 재료(34)로 형성된 임프린트 유체(58)는 약 20°의 θR-SIM과 약 22°의 θD-SIM을 제공할 수 있고, 이로써 θR-SIM

θD-SIM이 된다. 또 다른 예에서, 약 0.5% R-08을 가진 계면활성제 액체(60)와 중합가능한 재료(34)로 형성된 임프린트 유체(58)는 약 15°의 θR-SIM과 약 22°의 θD-SIM을 제공할 수 있으며, 이로써 θR-SIM < θD-SIM이 된다. 또 다른 예에서, 약 0.5% FS200을 가진 계면활성제 액체(60)와 중합가능한 재료(34)로 형성된 임프린트 유체(58)는 약 18°의 θR-SIM과 약 10°의 θD-SIM을 제공할 수 있고, 이로써 θR-SIM > θD-SIM이 된다.

적합한 습윤 특성을 제공하기 위한 접촉각 제어

도 6은 템플릿(18)과 중합가능한 재료(34) 사이에 적합한 습윤 특성을 제공하기 위한 전형적인 방법(300)의 순서도를 도시한다. 적합한 습윤 특성은 접촉각, 즉 θSRR과 θSDR을 제어함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM)과 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)의 접촉각 분석으로부터 획득된 결과를 사용하여, θSRR > θSDR이 되는 대략적인 접촉각 θR-SIM 및 θD-SIM을 제공하는 계면활성제 액체(60)가 선택될 수 있다. 다음에, 템플릿(18) 상의 계면활성제 액체(60)의 적용을 제어하여 템플릿(18) 위에 계면활성제 부화 영역(SRR)과 계면활성제 고갈 영역(SDR)을 제공할 수 있다. 계면활성제 부화 영역(SRR)의 접촉각 θSRR과 비교하여 템플릿(18) 위의 계면활성제 고갈 영역(SDR)에서 감소된 접촉각 θSDR은 중합가능한 재료(34)에 추가의 추진력을 제공하여 계면활성제 고갈 영역(SDR)이 습윤화될 수 있다. 이와 같이, 패턴형성된 층(46)(도 2에 도시된)에 형성된 보이드가 임프린팅 도중에 상당히 감소될 수 있다.

단계 302에서 다중 계면활성제 용액(74) 및/또는 다중 계면활성제 액체(60)가 제공될 수 있다. 단계 304에서 계면활성제 용액(74)으로 헹궈진 시험 기판(72) 상의 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM)에서의 접촉각 θR-SIM이 각 계면활성제 액체(60)에 대해 측정될 수 있다. 다르게는, 접촉각 θR-SIM은 계면활성제 액체(60) 및 계면활성제 용액(74)을 사용한 선행 시험의 기준 자료(예를 들어, 데이터베이스)에 의해서 결정될 수 있다. 단계 306에서 용매(78)로 헹궈진 시험 기판(72a) 상의 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)에서의 접촉각 θD-SIM이 각 계면활성제 액체(60)에 대해 측정될 수 있다. 다르게는, 접촉각 θD-SIM은 계면활성제 액체(60) 및 용매(78)를 사용한 선행 시험의 기준 자료(예를 들어, 데이터베이스)에 의해서 결정될 수 있다. 단계 308에서 임프린팅에 적합한 계면활성제 액체(60)가 결정될 수 있다. 예를 들어, θSRR > θSDR을 제공하는 계면활성제 액체(60)가 선택될 수 있다. 단계 310에서는 중합가능한 재료(34)와 계면활성제 액체(60)로 형성된 임프린트 재료(58)가 기판(12) 위에 부착될 수 있다. 계면활성제 액체(60)가 템플릿(18)에 직접 적용될 수 있고, 템플릿(18)과 중합가능한 재료(34)의 접촉 전에 중합가능한 재료(34)에 직접 첨가될 필요가 없다는 점이 주목되어야 한다. 일반적으로, 임프린트 유체(58) 중의 계면활성제 액체(60)는 기체/액체 계면을 향해서 이동할 수 있다. 단계 312에서 템플릿(18)이 임프린트 유체(58)와 접촉되고, 템플릿(18)의 표면(62) 위에 계면활성제 액체(60)의 적어도 일부분이 제공되어 적어도 하나의 계면활성제 부화 영역(SRR)과 적어도 하나의 계면활성제 고갈 영역(SDR)이 형성될 수 있다. 임프린팅 도중에 적어도 하나의 계면활성제 부화 영역(SRR)에 제공되는 대략적인 접촉각 θSRR은 임프린팅 도중에 적어도 하나의 계면활성제 고갈 영역(SDR)에서의 대략적인 접촉각 θSDR보다 작거나, 보다 크거나, 또는 실질적으로 유사할 수 있다. 단계 314에서 중합가능한 재료(34)가 고화되어 패턴형성된 층(46)이 제공될 수 있다.

접촉각 분석을 이용한 드롭 패턴 이동 용도

도 3A 내지 3C에 도시된 대로, 템플릿(18) 상의 계면활성제의 분포는 계면활성제 부화 영역(SRR)과 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 두 영역을 제공할 수 있다. 이 단계에서 템플릿(18) 위의 계면활성제 부화 영역(SRR)은 일반적으로 템플릿(18)과 임프린트 유체(58) 사이의 접촉 지점에 위치된다. 몰드(20)와 기판(12) 사이의 바람직한 부피를 충전하는 동안에, 도 7a 및 7b에 도시된 대로, 임프린트 유체(58) 중의 계면활성제 액체(60)는 템플릿(18)이 임프린트 유체(58)와 접촉하고 임프린트 유체(58)가 기판(12)의 표면(44) 위에 퍼짐에 따라 기체/액체 계면으로 이동할 수 있다. 이와 같이, 계면활성제 액체(60)가 템플릿(18) 위의 국소 영역에 축적되어, 드롭 위치(80)에는 계면활성제 고갈 영역(SDR)이, 그리고 드롭 위치(80) 사이에는 계면활성제 부화 영역(SRR)이 형성될 수 있다. 드롭 위치(80) 사이의 계면활성제 부화 영역(SRR)은 일반적으로 간극 구역을 형성하고, 여기에서 보이드가 발생할 수 있다.

드롭 이동은 템플릿(18) 상의 계면활성제 분포를 고르게 할 수 있다. 예를 들어, 도 7b는 제 1 드롭 패턴 임프린트 후 계면활성제 고갈 영역(SDR)과 계면활성제 부화 영역(SRR)을 도시한다. 후속 임프린트에서는 제 1 드롭 패턴과 비교하여 이동된 위치에 드롭 위치(80)를 제공하는 제 2 드롭 패턴이 사용될 수 있다. 후속 드롭 패턴에서 이동된 드롭 위치(80)는 임프린트 유체(58)의 드롭(80)의 적어도 하나가 계면활성제 부화 영역(SRR)에서 템플릿(18)과 접촉되도록 위치될 수 있다.

다중 기판(12)의 임프린팅에서 드롭 이동 패턴형성이 연속적으로 또는 산발적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 드롭 패턴을 사용하여 임프린트한 다음, 이어서 하나 이상의 드롭 이동된 패턴을 사용할 수 있다. 다르게는, 하나 이상의 드롭 이동된 패턴이 사용되기 전에 제 1 드롭 패턴이 여러 번 사용될 수 있다. 간단한 방식으로, 제 1 드롭 패턴이 한번 사용되고, 그 다음에 하나 이상의 드롭 이동된 패턴이 여러 번 사용될 수 있다.

또한, θSRR > θSDR이 되도록 계면활성제 부화 영역(SRR)의 접촉각 θSRR과 비교하여 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 접촉각 θSDR을 감소시킴으로써, 계면활성제 고갈 영역(SDR)의 더 작은 접촉각 θSDR이 중합가능한 재료(34)에 추가의 추진력을 제공하여 계면활성제 고갈 영역(SDR)이 습윤화되어 충전될 수 있다.

도 8은 드롭 패턴 이동을 이용하여 템플릿과 중합가능한 재료 사이에 적합한 습윤 특성을 제공하기 위한 또 다른 전형적인 방법(400)의 순서도를 도시한다. 단계 402에서 다중 계면활성제 용액(74) 및/또는 다중 계면활성제 액체(60)가 제공될 수 있다. 단계 404에서 계면활성제 용액(74)으로 헹궈진 시험 기판(72) 상의 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역(SRR_SIM)에서의 접촉각 θR-SIM이 각 계면활성제 액체(60)에 대해 측정될 수 있다. 단계 406에서 용매(78)로 헹궈진 시험 기판(72a) 상의 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역(SDR_SIM)에서의 접촉각 θD-SIM이 각 계면활성제 액체(60)에 대해 측정될 수 있다. 단계 408에서 적합한 접촉각을 제공하는 계면활성제 액체(60)가 선택될 수 있다. 예를 들어, 접촉각 θSRR > θSDR을 제공하는 계면활성제 액체(60)가 선택될 수 있다.

단계 410에서 중합가능한 재료(34)와 계면활성제 액체(60)로 형성된 임프린트 재료(58)가 제 1 패턴으로 기판(12) 위에 디스펜스될 수 있다. 일반적으로, 임프린트 유체(58) 중의 계면활성제 액체(60)는 기체/액체 계면으로 이동할 수 있다. 단계 412에서 템플릿(18)이 임프린트 유체(58)와 접촉될 수 있다. 단계 414에서 임프린트 유체(58)가 고화되어 제 1 패턴형성된 층(46)이 제공될 수 있다. 단계 416에서 템플릿(18)이 제 1 패턴형성된 층(46)과 분리될 수 있고, 템플릿(18)은 제거시 계면활성제 부화 영역(SRR)과 계면활성제 고갈 영역(SDR)을 가진다.

단계 418에서 중합가능한 재료(34)와 계면활성제 액체(60)로 형성된 임프린트 재료(58)가 제 2 드롭 패턴으로 제 2 기판(12) 위에 디스펜스될 수 있다. 제 2 드롭 패턴은 제 1 드롭 패턴과 실질적으로 유사할 수 있고, 적어도 하나의 드롭이 템플릿(18)의 적어도 하나의 계면활성제 고갈 영역(SDR)과 접촉되도록 위치 x 및/또는 위치 y가 이동된다. 단계 420에서 템플릿(18)이 임프린트 유체(58)와 접촉될 수 있다. 단계 422에서 임프린트 유체(58)가 고화되어 제 2 패턴형성된 층(46)이 제공될 수 있다. 제 2 패턴형성된 층(46)은 제한된 보이드를 가지거나, 또는 보이드가 전혀 없을 수 있다.

Claims

제 1 중합가능한 재료와 계면활성제를 포함하는 제 1 임프린트 유체를 기판 위에 디스펜스하는 단계;
기판과 중첩되어 있는 템플릿을 제 1 임프린트 유체의 계면활성제의 적어도 일부분이 템플릿과 접촉되도록 제 1 임프린트 유체와 접촉시키는 단계;
템플릿과 제 1 임프린트 유체를 분리하여 템플릿 표면 위에 제 1 두께를 가진 계면활성제 부화 영역과 제 2 두께를 가진 계면활성제 고갈 영역을 형성하는 단계;
템플릿을 제 2 중합가능한 재료의 적어도 일부분이 템플릿과 접촉되도록 제 2 임프린트 유체와 접촉시키는 단계
를 포함하며, 계면활성제 부화 영역에서 템플릿과 제 2 중합가능한 재료 사이의 제 1 접촉각이 계면활성제 고갈 영역에서 템플릿과 제 2 중합가능한 재료 사이의 제 2 접촉각과 동일하지 않은, 템플릿과 중합가능한 재료 사이의 습윤 특성을 결정하는 방법.
제 1 항에 있어서, 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각이 계면활성제 고갈 영역에서의 제 2 접촉각보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각이 계면활성제 고갈 영역에서의 제 2 접촉각보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 두께가 제 2 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 2 두께가 실질적으로 0인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 접촉각의 크기가 50°미만인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 제 2 임프린트 유체가 템플릿과 접촉된 후에 제 2 임프린트 유체를 고화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 템플릿이 임프린트 리소그래피 템플릿인 것을 특징으로 하는 방법.
상이한 물성을 가진 제 1 및 제 2 계면활성제 액체에 대하여, 제 1 기판 위의 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각을 결정하는 단계;
제 1 및 제 2 계면활성제 액체 각각에 대하여, 제 2 기판 위의 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역에서의 제 2 접촉각을 결정하는 단계;
제 1 및 제 2 접촉각의 함수로서 임프린팅 동안 사용하기 위해 제공되는 제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 하나를 선택하는 단계
를 포함하는 방법.
제 9 항에 있어서, 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각을 결정하는 단계가
계면활성제 용액으로 제 1 기판을 헹구는 단계;
중합가능한 재료와 제 3 계면활성제 액체로 형성된 임프린트 유체를 제 1 기판 위에 디스펜스하여 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역을 형성하는 단계; 및
시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각을 측정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 각도계로 제 1 접촉각을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역에서 측정된 접촉각을 결정하는 단계가
용매로 제 2 시험 기판을 헹구는 단계;
중합가능한 재료와 계면활성제 액체로 형성된 임프린트 유체를 제 2 시험 기판 위에 디스펜스하여 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역을 형성하는 단계; 및
시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역의 접촉각을 측정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서, 제 2 접촉각을 각도계로 측정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 선택된 하나에 대하여 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각이 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역에서의 제 2 접촉각보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 선택된 하나에 대하여 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각이 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역에서의 제 2 접촉각보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 선택된 하나에 대하여 시뮬레이션된 계면활성제 부화 영역에서의 제 1 접촉각이 시뮬레이션된 계면활성제 고갈 영역에서의 제 2 접촉각과 실질적으로 유사한 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서,
템플릿을 제 3 기판과 중첩하여 위치시키는 단계; 및
제 1 중합가능한 재료와 제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 선택된 하나로 형성된 제 1 임프린트 유체를 제 3 기판의 표면 위에 디스펜스하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,
제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 선택된 하나의 적어도 일부분이 템플릿과 접촉되도록 템플릿과 제 1 임프린트 유체를 접촉시켜서, 템플릿 표면 위에 적어도 하나의 계면활성제 부화 영역과 적어도 하나의 계면활성제 고갈 영역을 형성하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18 항에 있어서,
제 2 임프린트 유체를 제 4 기판 위에 제 1 드롭 패턴으로 디스펜스하는 단계;
템플릿을 제 4 기판 위의 제 2 임프린트 유체와 접촉시키는 단계;
제 2 임프린트 유체를 고화시켜 패턴형성된 층을 형성하는 단계; 및
패턴형성된 층과 템플릿을 분리하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서,
제 3 임프린트 유체를 제 5 기판 위에 제 2 드롭 패턴으로 디스펜스하는 단계로, 제 2 드롭 패턴은 제 1 드롭 패턴의 드롭 이동된 패턴을 제공하고, 제 5 기판과의 접촉 동안 템플릿 위에 제 1 및 제 2 계면활성제 액체 중 선택된 하나의 실질적으로 고른 분포를 제공하도록 결정된 단계; 및
템플릿을 제 5 기판 위에 부착된 제 3 임프린트 유체와 접촉시키는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
템플릿과 중첩되어 있는 제 1 기판 위에 제 1 임프린트 유체의 제 1 드롭 패턴을 디스펜스하는 단계;
템플릿과 제 1 임프린트 유체의 제 1 드롭 패턴을 접촉시켜 제 1 패턴형성된 층을 임프린트하여 제공하는 단계;
템플릿과 제 1 패턴형성된 층을 분리하는 단계로, 템플릿 표면이 적어도 하나의 계면활성제 부화 영역과 적어도 하나의 계면활성제 고갈 영역을 포함하는 단계;
제 2 기판 위에 제 2 임프린트 유체의 제 2 드롭 패턴을 디스펜스하는 단계로, 제 2 드롭 패턴은 템플릿과 제 2 임프린트 유체의 제 2 드롭 패턴의 접촉 동안 템플릿의 계면활성제 부화 영역에 제 2 임프린트 유체의 적어도 하나의 드롭을 제공하도록 결정된 단계; 및
템플릿을 제 2 임프린트 유체의 제 2 드롭 패턴과 접촉시켜 제 2 패턴형성된 층을 임프린트하여 제공하는 단계
를 포함하는, 템플릿과 중합가능한 재료 사이의 습윤 특성을 결정하는 방법.
제 21 항에 있어서, 계면활성제 부화 영역에서 템플릿과 제 2 임프린트 유체 사이의 제 1 접촉각이 계면활성제 고갈 영역에서 템플릿과 제 2 임프린트 유체 사이의 제 2 접촉각보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 계면활성제 부화 영역에서 템플릿과 제 2 임프린트 유체 사이의 제 1 접촉각이 계면활성제 고갈 영역에서 템플릿과 제 2 임프린트 유체 사이의 제 2 접촉각보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 템플릿이 임프린트 리소그래피 템플릿인 것을 특징으로 하는 방법.