(57)【要約】【課題】  テンプレートを使用して基板上にパターンを形成すること。【解決手段】  パターン形成領域となる複数の凹みを、基板に面する方の表面に有して成るテンプレート(12)を、基板(20)に対して、次のように配設、すなわち、そのパターン形成領域が、基板の対応する領域に向かい合わされるように、且つ、それらのテンプレートおよび基板の間に間隙が定められるように配設をし、そして、光活性光硬化液(40)を、当該間隙内に、テンプレート(12)および基板(20)の双方に接触するようにして満たし、活性化光(32)で光活性光硬化液を固化させる。【選択図】図２３Ｃ
2010123985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターンを形成する方法であって、
パターン形成領域を備えたテンプレートを用意することであって、テンプレートは、基板に面した第１の表面、及びその第１の表面の反対側の第２の表面を有し、その第１の表面から第２の表面に向かって延びるように形成されてパターン形成領域を定める複数の凹みが含まれて成る、テンプレートを用意することと、
パターン形成領域を基板の領域に向き合わせて配置をし、それらの間の間隙を定めることと、
基板とテンプレートとの間に光活性光硬化液を配置することと、
光活性光硬化液が間隙内に封じ込まれるように、光活性光硬化液をテンプレートと基板の両方への接触により光活性光硬化液で間隙を満たすことと、
光活性光硬化液から、固化物質を形成することと
を含む方法。
【請求項２】
さらに、前記パターン形成領域を基板の追加領域に向き合わせて配置し、追加間隙を定め、追加光活性光硬化液を基板とテンプレートとの間に配置し、追加光活性光硬化液を追加間隙内に封じ込めて、追加活性光硬化液をテンプレートと基板の両方に接触させて追加間隙を追加光活性光硬化液で埋め、追加光活性光硬化液で追加固化物質を形成することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記パターン形成領域を基板の追加領域に向き合わせて繰り返し配置してパターン形成領域と追加領域のそれぞれとの間に間隙を形成し、複数の追加間隙を定め、追加光活性光硬化液を配置し、追加光活性光硬化液を複数の追加間隙内に封じ込めて、追加活性光硬化液をテンプレートと基板の両方に接触させて複数の追加間隙のそれぞれを追加光活性光硬化液で埋め、追加光活性光硬化液から追加固化物質を形成することを含む請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
光活性光硬化液を基板とテンプレートとの間に配置することは、さらに、光活性光硬化液をテンプレートの表面に塗布することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
光活性光硬化液を基板とテンプレートとの間に配置することは、さらに、光活性光硬化液を基板の表面に塗布することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
光活性光硬化液を基板とテンプレートとの間に配置することは、さらに、所定のパターンの光活性光硬化液をテンプレートに塗布することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
光活性光硬化液を基板とテンプレートとの間に配置することは、さらに、所定のパターンの光活性光硬化液を基板の表面に塗布することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
さらに、テンプレートと光活性光硬化液との間の抵抗力を求めることによりテンプレートと基板との間の距離を求めることを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
光活性光硬化液を配置することは、さらに、光活性光硬化液がパターン形成領域を超えて広がるのを液体−テンプレート間の界面の表面の力と液体−基板間の界面の表面の力により十分抑制できる最大液膜厚さとなる、凹みを実質的に埋めるのに必要な量未満の所定の量をテンプレートと基板との間に入れることを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、前記テンプレートを前記基板に関して所望の向きで配置し、前記テンプレートに加えられる力に応じて前記向きを維持することを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
光活性光硬化液で間隙を満たすことは、さらに、前記したパターン形成領域を基板の領域に向き合わせて配置をする前に、前記テンプレートと前記基板のうちの１つに前記光活性光硬化液の複数の液滴を配置することを含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に提示されている実施形態は、インプリント・リソグラフィのための方法およびシステムに関する。より具体的には、実施形態は、マイクロ・インプリントおよびナノ・インプリント・リソグラフィ・プロセスのための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィ技術は、現在、ほとんどのマイクロ電子デバイスの製造に使用されている。しかし、これらの方法は、分解能の限界に近づきつつあると思われている。したがって、改良されたリソグラフィ技術を実現する必要がある。
【発明の概要】
【０００３】
テンプレートを使用して基板上にパターンを形成する方法であって、テンプレートと基板との間に間隙ができるように互いに間隔をあけてテンプレートと基板を位置決めし、その間隙を光活性光硬化液でほぼ満たし、光活性光硬化液を固化させることを含む方法。一実施態様では、テンプレートはパターンが形成され、第１の表面を有すると共にその第１の表面からそれと向き合っている第２の表面に向かって延びるようにテンプレートに形成された複数の凹みを含む。これらの凹みは、パターン形成されたテンプレートの第１の表面内に複数の特定形状を形成する。予め決められている量の光活性光硬化液が基板の一部に塗布される。光活性光硬化液は、粘度が約３０センチポアズ未満と低粘度の液体である。パターン形成されたテンプレートと基板は、互いに間隔をあけて配置され、それらの間に間隙が作られる。テンプレートは、テンプレートの凹みのない部分と基板との間の間隙を硬化液が実質的に満たすように配置される。テンプレートの位置は、テンプレートの凹みのほぼ下にある基板の領域から硬化液が実質的になくなる位置である。活性化光が硬化液に照射され基板上にパターン層を形成する。
【０００４】
パターン形成領域を持つテンプレートで基板にパターンを形成する他の方法では、パターン形成領域を基板の領域に向けて配置し、それらの間の間隙を定め、基板とテンプレートとの間に光活性光硬化液を配置し、光活性光硬化液を間隙内に封じ込めて、光活性光硬化液をテンプレートと基板の両方に接触させるように光活性光硬化液で間隙を満たし、その光活性光硬化液で固化物質を形成する。その後、基板の第２の部分でこの方法を繰り返す。このようにして、基板は、単一のステップではなく、複数の「ステップ」でインプリントされる。インプリント・リソグラフィは、低粘度の液体を使用することにより強化される。一実施態様では、光活性光硬化液の粘度は、約３０センチポアズ未満である。テンプレートの周辺内でこの液体を調整する方法は様々なものがある。一実施態様では、テンプレートにより液体に加えられる力がテンプレートの境界を越えさせる無理な力にならないようにテンプレートと基板との間の距離を設定する。テンプレートは、テンプレート上の複数の特定形状を形成する複数の凹みを含む。液体の封じ込めも、テンプレートの周囲にエッチングで１つまたは複数の境界を形成することにより制御される。これらの境界は、テンプレートの凹んでいる部分の深さよりも実質的に大きな深さを持つ。
【０００５】
他の実施態様では、平坦化領域を含むテンプレートの存在下で基板上に配置されている硬化液を硬化させることにより平坦化層が形成される。一実施態様では、予め決められている量の光活性光硬化液が基板の第１の部分に塗布される。平坦化テンプレートが光活性光硬化液に接触すると、活性化光が照射され、光活性光硬化液が固化する。このようにして、平坦な層が基板の第１の領域内に形成される。その後、基板の追加領域に対しこのプロセスを繰り返す。このようにして、基板は、単一のステップではなく、複数の「ステップ」で平坦化される。
【０００６】
基板上にパターンを形成するシステムは、基板を支える本体と、その本体に結合され、パターン形成された領域を持つテンプレートと、本体に結合され、基板とテンプレートとの間で相対的に移動させてテンプレートを基板の一部と重ね合わせるように配置し、パターン形成部分を定める移動システムと、基板とテンプレートとの間の距離を縮めることにより光活性光硬化液をテンプレートに選択的に接触するように結合されている前記移動システムとともに、光活性光硬化液をパターン形成部分の下位部分に分注するように結合されている液体分注器と、光活性光硬化液を固化するため選択されている光をパターン形成部分に当てる光源と、テンプレートと光活性光硬化液との接触によりテンプレートに加えられる力を示す情報を生成するためインプリント・ヘッドに結合されている力検出器であって、移動システムがその情報に応じて距離の変化率を確定し、パターン形成部分の外の基板の領域まで延びる光活性光硬化液の量を最小限に抑える力検出器とを備える。この構成では、システムはテンプレートと基板との間の相対的位置関係を、それらの間の並進移動を最小限に抑えながらテンプレートと基板との間の相対的回転動きを促進させることにより平行になるように設定し、維持する。さらに、システムには、移動ステージ、インプリント・ヘッド、液体分注器、光源が備えられている。移動ステージは、第１、第２の横軸にそって基板とテンプレートとの間の相対的移動を行わせるため本体に結合されている。インプリント・ヘッドは、第１、第２の軸を横切るように延びる第３の軸にそって基板とテンプレートとの間の相対的移動を行わせるため本体に結合されている。液体分注器は、本体に結合され、光活性光硬化液を基板上に分注する。ソースは基板上に光が当たるように接続され、光は光活性光硬化液を固化するように選択されている。一実施態様では、パターン形成されたテンプレートの存在下で基板上に配置される硬化液を硬化させることによりパターン層が形成される。一実施態様では、基板上にパターン層を形成するためのシステムは、インプリント・ヘッドと移動ステージを含む。インプリント・ヘッドは、パターン形成テンプレートを保持するように構成される。インプリント・ヘッドは、さらに、精密配向システムを備える。精密配向システムを使用することで、基板に対するパターン形成されたテンプレートの動きによりパターン形成されたテンプレートの実質的に平行な向きが可能になる。一実施態様では、精密配向システムは、テンプレートが基板上に配置されている液体と接触したときにテンプレートが非平坦性を自己補正できる受動的システムである。インプリント・ヘッドは、さらに、力検出器を備える。力検出器は、テンプレートに結合され、基板上に配置されている硬化液によりテンプレートに加えられる抵抗力を決定するように構成される。基板は、移動ステージに結合されている。移動ステージは、基板を支え、テンプレートに実質的に平行な平面内で基板を移動するように構成されている。インプリント・リソグラフィ・システムは、さらに、液体分注器も備える。液体分注器を、インプリント・ヘッドまたはシステム本体の一部に結合することができる。液体分注器は、光活性光硬化液を基板上に分注するように構成されている。インプリント・リソグラフィ・システムは、さらに、パターン形成テンプレートに光学的に結合された光源も備える。光源は、使用時にパターン形成されたテンプレートを通して活性化光を硬化液に当てるように構成されている。特定形状サイズが１００ｎｍ未満である特定形状を形成するインプリント・リソグラフィ・システムは、通常、温度の変化の影響を受けやすい。システムの温度が上昇すると、支持材（つまり、インプリント・リソグラフィ・システムのテンプレート、基板、その他のコンポーネントを支えるコンポーネント）が膨張することがある。支持材が膨張すると、テンプレートと基板との位置がくるって誤差を生じる可能性がある。一実施態様では、支持材は熱膨張係数の小さい（例えば、約２０ｐｐｍ／℃未満の）材料から形成される。さらに、インプリント・リソグラフィ・システムは筐体の中に配置することができる。筐体は、筐体内で約１℃を超える温度変動を抑制するように構成される。他の実施態様では、インプリント・リソグラフィ・システムは、インプリント・ヘッド、移動ステージ、液体分注器、力検出器、活性化光源を備える。この実施態様では、精密配向システムは、インプリント・ヘッドではなく移動ステージに結合される。そこで、精密配向は、インプリント対象の基板の部分とテンプレートとが実質的に平行になるまで基板の向きを変えてゆくことにより実現される。この実施態様では、インプリント・ヘッドは、固定位置で支持材に結合され、移動ステージはテンプレートの下のＸ−Ｙ平面を中心に基板を移動するように構成される。インプリント・リソグラフィ・システムの他のコンポーネントは、他の実施態様についてすでに説明されているものと実質的に同じである。他の実施態様では、インプリント・リソグラフィ・システムは、インプリント・ヘッド、移動ステージ、基板支持材、液体分注器、力検出器、活性化光源を備える。インプリント・ヘッドは、パターン形成テンプレートを保持するように構成される。インプリント・ヘッドは、さらに、精密配向システムを備える。一実施態様では、精密配向システムは、テンプレートが基板上に配置されている液体と接触したときにテンプレートが非平坦性を自己補正できる受動的システムである。インプリント・ヘッドは、移動ステージに結合されている。移動ステージは、基板に実質的に平行な平面内でインプリント・ヘッドを移動するように構成されている。基板は基板支持材に結合されている。基板支持材は使用時に基板を固定位置に保持するように構成される。インプリント・リソグラフィ・システムの他のコンポーネントは、他の実施態様についてすでに説明されているものと実質的に同じである。他の実施態様では、インプリント・リソグラフィ・システムは、インプリント・ヘッド、移動ステージ、基板支持材、液体分注器、力検出器、活性化光源を備える。インプリント・ヘッドは、パターン形成テンプレートを保持するように構成される。インプリント・ヘッドは移動ステージに結合されている。移動ステージは、基板に実質的に平行な平面内でインプリント・ヘッドを移動するように構成されている。基板は基板支持材に結合されている。基板支持材は、使用時に基板を固定位置に保持するように構成される。基板支持材は、さらに、精密配向システムも含む。精密配向システムは、インプリント対象の基板の部分とテンプレートとが実質的に平行になるまで基板の向きを変えてゆくように構成されている。インプリント・リソグラフィ・システムの他のコンポーネントは、他の実施態様についてすでに説明されているものと実質的に同じである。いくつかの実施態様では、パターン形成テンプレートは、改善された送液制御を行えるように設計できる。テンプレートを基板上に配置された液体に接触させると、液体は広がって、最初に覆っていたときよりも広い基板領域を覆う。いくつかのプロセスでは、液体はテンプレートにより定められた特定の領域内に留まると都合がよい。いくつかの実施態様では、テンプレートの適切な設計により、液体がテンプレートの周囲を実質的に超えて流れ出すのを抑制できる。パターン形成されたテンプレートは、第１の表面と、その第１の表面から第２の表面に向かって延びているテンプレートの１つまたは複数のパターン形成領域に形成された複数の凹みを含む。これらの凹みにより、基板上にインプリントする複数の特定形状が定められる。テンプレートは、さらに、パターン形成領域の周辺あたりに形成された境界も含む。境界は、第１の表面から第２の表面に向かって延びる凹みとして形成される。境界の深さは、テンプレートの特定形状を形成する凹みの深さよりも実質的に大きい。境界を含むパターン形成されたテンプレートは、本明細書で説明されているシステムのいずれでも使用可能である。使用時、テンプレートは基板の表面に配置されている硬化液と接触させる。テンプレートにより基板に加えられた力により、特にテンプレートが基板のエッジ近くに配置されている場合に、基板は傾斜することがある。一実施態様では、基板は、基板傾斜モジュールを含む基板支持材に結合される。
【０００７】
基板傾斜モジュールは、使用時に基板表面の傾斜を較正するように構成されている。さらに、基板傾斜モジュールは、圧力が基板に加えられたときの傾斜モジュールの追従柔軟性（コンプライアンス）によって基板の傾斜を抑制するように構成されている。基板傾斜モジュールは、使用時に基板の動きを許す移動ステージまたは固定された基板支持材のいずれかに組み込むことができる。
【０００８】
他の実施態様は、基板にパターン形成構造を設ける方法を含み、この方法は、光活性光硬化液を基板の表面に塗布し、テンプレートを光活性光硬化液の近くに配置する。テンプレートは、非導電性層と、その非導電性層の近く、実質的に非導電性層と基板との間にあり、基板上に作製されるパターン形成構造に対し相補的な構造の連続パターンを形成する導電性層とを含む。その導電性層に電流を流すことによりテンプレートと基板との間に電界を印加し、印加された電界により静電気を発生し、光活性光硬化液の一部をテンプレートの導電性層へ引き付ける。導電性材料は、使用時に非導電性材料とテンプレートとの間に導電性材料が配置されるように非導電性材料の上に配置される。導電性材料は、テンプレートによりインプリントされる複数の特定形状を形成する複数の凹みを含む。導電性材料と非導電性材料は両方とも、実質的に光に対し透過的なものとすることができる。一実施態様では、テンプレートは、酸化インジウム・スズと溶融石英で作ることができる。構造の少なくとも一部は、特定形状のサイズを約１００ｎｍ未満とすることができる。テンプレートと基板との間に、電界を印加できる。電界を印加することにより、硬化液の少なくとも一部をテンプレートへ引き付ける静電気力を発生できる。テンプレートに引き付けられる硬化液の一部は、テンプレート上にインプリントされた構造のパターンに対し相補的である。一実施態様では、テンプレートに引き付けられる硬化液の部分がテンプレートと接触し、残りの部分はテンプレートと接触しない。それとは別に、硬化液の引き付けられた部分も残りの部分もテンプレートと接触しない。しかし、引き付けられた部分は、テンプレートの方に延びてゆき、引き付けられない部分は、引き付けられた部分がテンプレートの方に延びるほどには延びない。硬化液は、活性化光の照射により硬化する。硬化液が硬化した後、さらに、硬化した液をエッチングすることにより構造を形成することができる。エッチングは構造の縦横比を改善する。リアクティブ・イオン・エッチングをはじめとする、一般に使用されているエッチング手法を使用できる。これらの実施態様や他の実施態様について、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インプリント・リソグラフィ用のシステムの一実施形態の図である。
【図２】インプリント・リソグラフィ・システムの筐体の図である。
【図３】インプリント・リソグラフィ・システムに結合されているインプリント・リソグラフィ・ヘッドの一実施形態の図である。
【図４】インプリント・ヘッドの投影図である。
【図５】インプリント・ヘッドの分解図である。
【図６】第１の屈曲部材の投影図である。
【図７】第２の屈曲部材の投影図である。
【図８】第１、第２の屈曲部材が１つに結合されているところを示す投影図である。
【図９】インプリント・ヘッドの事前較正システムに結合されている精密配向システムの投影図である。
【図１０】事前較正システムの断面図である。
【図１１】屈曲システムの概略図である。
【図１２】移動ステージおよびインプリント・リソグラフィ・システムのインプリント・ヘッドの投影図である。
【図１３】液体分注システムの概略図である。
【図１４】インプリント・ヘッドに光学的に結合されている光源およびカメラとともにインプリント・ヘッドの投影図である。
【図１５】液滴とテンプレートの一部との間の界面の側面図である。
【図１６】液滴とテンプレートの一部との間の界面の側面図である。
【図１７】テンプレートの周囲のところで液体を封じ込めるように構成されているテンプレートの第１の実施形態の断面図である。
【図１８】テンプレートの周囲のところで液体を封じ込めるように構成されているテンプレートの第２の実施形態の断面図である。
【図１９Ａ】基板上に配置されている液体に接触しているテンプレートの段の列の断面図である。
【図１９Ｂ】基板上に配置されている液体に接触しているテンプレートの段の列の断面図である。
【図１９Ｃ】基板上に配置されている液体に接触しているテンプレートの段の列の断面図である。
【図１９Ｄ】基板上に配置されている液体に接触しているテンプレートの段の列の断面図である。
【図２０】複数のパターン形成領域を持つテンプレートのそれぞれ上面図および断面図である。
【図２１】インプリント・ヘッドの事前較正システムに結合されている固定テンプレート支持システムの投影図である。
【図２２】Ｘ−Ｙ動きシステムに結合されているインプリント・ヘッドの図である。
【図２３Ａ】ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２３Ｂ】ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２３Ｃ】ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２３Ｄ】ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２３Ｅ】ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２３Ｆ】ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２４Ａ】転写層を持つネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２４Ｂ】転写層を持つネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２４Ｃ】転写層を持つネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２４Ｄ】転写層を持つネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２５】ポジティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２６】転写層を持つポジティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２７Ａ】ポジティブとネガティブの複合インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２７Ｂ】ポジティブとネガティブの複合インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２７Ｃ】ポジティブとネガティブの複合インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２７Ｄ】ポジティブとネガティブの複合インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２７Ｅ】ポジティブとネガティブの複合インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２７Ｆ】ポジティブとネガティブの複合インプリント・リソグラフィ・プロセスの断面図である。
【図２８】テンプレートおよび基板上に配置されている光配向測定デバイスの概略図である。
【図２９】順次視認と焦点の再設定を行うことによりアライメント・マークを使用し基板に関してテンプレートのアライメントを決定する方法を示す図である。
【図３０】アライメント・マークと偏光フィルタを使用し基板に関してテンプレートのアライメントを決定する方法を示す図である。
【図３１】偏光線から形成されているアライメント・マークの上面図である。
【図３２】基板に塗布された硬化液のパターンの上面図である。
【図３３】硬化後、基板からテンプレートを削除する方法を示す図である。
【図３４】電界ベースのリソグラフィのため基板上に配置されたテンプレートの一実施形態の図である。
【図３５】テンプレートとの接触を利用してナノスケール構造を形成するプロセスの第１の実施形態の図である。
【図３６】テンプレートとの接触を利用せずにナノスケール構造を形成するプロセスの第１の実施形態の図である。
【図３７】非導電性のベースの上に配置されている連続パターン形成導電性層を含むテンプレートの図である。
【図３８】基板傾斜モジュールを備える移動ステージの図である。
【図３９】基板傾斜モジュールを備える移動ステージの図である。
【図４０】基板支持材の概略図である。
【図４１】基板支持材の下に配置されているインプリント・ヘッドを含むインプリント・リソグラフィ・システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書に提示されている実施形態は、一般に、システムと、デバイスと、小型デバイスを製造する関連するプロセスとに関係する。より具体的には、本明細書に提示されている実施形態は、インプリント・リソグラフィのシステム、デバイス、関連するプロセスに関係する。例えば、これらの実施形態は、半導体ウェハなどの基板上のサブ１００ｎｍの特定形状をインプリントするために使用される。これらの実施形態は、さらに、他の種類のデバイスを製造する場合にも使用することもでき、例えば、これらに限定されないが、データ格納用のパターン形成磁気媒体、マイクロ光学デバイス、マイクロ電子機械システム、動物実験用デバイス、化学分析デバイス、化学反応デバイス、Ｘ線光学デバイスなどがある。
【００１１】
インプリント・リソグラフィ・プロセスは、表面に画像をトポグラフィとして含むテンプレートを使用して基板上に高解像度（例えば、サブ５０ｎｍ）画像を複製することができることが実証済みである。インプリント・リソグラフィは、マイクロ電子デバイス、光学デバイス、ＭＥＭＳ、光電子回路、格納アプリケーション用のパターン形成磁気媒体を製造するときに基板にパターンを形成する際に使用することができる。インプリント・リソグラフィ手法は、マイクロ・レンズやＴ−ゲート構造などの三次元構造を作るうえで光リソグラフィよりも優れている場合がある。テンプレート、基板、液体、表面エネルギー、界面エネルギー、Ｈａｍａｃｋｅｒ定数、ファンデルワールス力、粘度、密度、不透明度などのシステムの物理的特性に影響を及ぼす可能性のある他の材料を含む、インプリント・リソグラフィ・システムのコンポーネントは、繰り返し可能なプロセスに適切に対応できるように設計されている。
【００１２】
インプリント・リソグラフィの方法およびシステムについては、参照により本明細書に組み込まれているＷｉｌｌｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．による「Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｆｌａｓｈ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という表題の米国特許第６，３３４，９６０号で説明されている。インプリント・リソグラフィのさらに他の方法およびシステムについては、２００１年７月１７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という表題の米国特許出願第０９／９０８，４５５号、２００１年７月１６日に出願された「Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｏｖｅｒｌａｙ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という表題の米国特許出願第０９／９０７，５１２号、２００１年８月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｇａｐ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ａ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｔｅｍｐｌａｔｅ  ａｎｄ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という表題の米国特許出願第０９／９２０，３４１号、２００１年８月２１日に出願された「Ｆｌｅｘｕｒｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｍａｃｒｏ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ  Ｓｔａｇｅ」という表題の米国特許出願第０９／９３４，２４８号、２０００年１０月２７日に出願された「Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｇａｐ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｔａｇｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という表題の米国特許出願第０９／６９８，３１７号、２００１年１０月１２日に出願された「Ｔｅｍｐｌａｔｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  Ｒｏｏｍ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｉｃｒｏ−ａｎｄ  Ｎａｎｏ−Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という表題の米国特許出願第０９／９７６，６８１号、２００２年５月１日に出願されたＶｏｉｓｏｎによる「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ａ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｔｅｍｐｌａｔｅ」という表題の米国特許出願第１０／１３６，１８８号、および２００１年５月１６日に出願されたＷｉｌｌｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．による「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｉｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｃｕｒａｂｌｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ」という表題の米国特許出願において説明されており、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれている。他の方法およびシステムについては、参照により本明細書に組み込まれている、刊行物「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｔａｇｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｆｌａｓｈ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｂ．Ｊ．Ｃｈｏｉ、Ｓ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｍ．Ｃｏｌｂｕｒｎ、Ｓ．Ｖ．Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ、Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｌｓｏｎ、ｔｏ  ａｐｐｅａｒ  ｉｎ  Ｊ．ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、「Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｑｕａｎｔｉｚｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｄｉｓｋｓ  Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  Ｕｓｉｎｇ  Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｗ．Ｗｕ、Ｂ．Ｃｕｉ、Ｘ．Ｙ．Ｓｕｎ、Ｗ．Ｚｈａｎｇ、Ｌ．Ｚｈｕｎａｇ、およびＳ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、Ｊ．Ｖａｃ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂ  １６  （６）、３８２５−３８２９、Ｎｏｖ−Ｄｅｃ  １９９８、「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｉｃｒｏｐｉｌｌａｒ  Ａｒｒａｙｓ」、Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕ、Ｌ．Ｚｈｕａｎｇ、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ  １７  （６）、３１９７−３２０２、１９９９、および「Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｄｏｍａｉｎ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｂｌｏｃｋ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄｓ」、Ｐ．Ｍａｎｓｋｙ、Ｊ．ＤｅＲｏｕｃｈｅｙ、Ｊ．Ｍａｙｓ、Ｍ．Ｐｉｔｓｉｋａｌｉｓ、Ｔ．Ｍｏｒｋｖｅｄ、Ｈ．Ｊａｅｇｅｒ、およびＴ．Ｒｕｓｓｅｌｌ、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  １３、４３９９（１９９８）において説明されている。
【００１３】
図１は、インプリント・リソグラフィ３９００用のシステムの一実施形態の図である。インプリント・リソグラフィ・システム３９００は、インプリント・ヘッド３１００を備える。インプリント・ヘッド３１００は、インプリント・ヘッド支持材３９０１に取り付けられている。インプリント・ヘッド３１００は、パターン形成テンプレート３７００を保持するように構成される。パターン形成テンプレート３７００は、基板にインプリントする特定形状のパターンを定める複数の凹みを含む。インプリント・ヘッド３１００または移動ステージ３６００は、さらに、使用時にパターン形成テンプレート３７００をインプリント対象の基板へ近づけたり、インプリント対象の基板から遠ざけたりするように構成される。インプリント・リソグラフィ・システム３９００は、さらに、移動ステージ３６００も備える。移動ステージ３６００は、移動ステージ支持材３９２０に取り付けられる。移動ステージ３６００は、基板を保持し、移動ステージ支持材３９２０を中心に一般的に平面内の動きで基板を移動させるように構成される。インプリント・リソグラフィ・システム３９００は、さらに、インプリント・ヘッド３１００に結合された活性化光源３５００を備える。活性化光源３５００は、硬化光を発生し、発生した硬化光をインプリント・ヘッド３１００に結合されているパターン形成テンプレート３７００に通すように構成されている。硬化光は、重合可能な液体を硬化させるのに適している波長の光を含む。硬化光は、紫外線、可視光、赤外線、Ｘ線放射、電子ビーム放射線を含む。
【００１４】
インプリント・ヘッド３９１０は、ブリッジ支持材３９３０により移動ステージ支持材３９２０に結合される。このように、インプリント・ヘッド３１００は、移動ステージ３６００の上に配置される。インプリント・ヘッド３９１０、移動ステージ支持材３９２０、ブリッジ支持材３９３０は、本明細書では、システム「本体」と総称される。システム本体のコンポーネントは、熱安定材料で形成することができる。熱安定材料は、熱膨張係数が室温（例えば、℃）程度で約１０ｐｐｍ／℃未満である。いくつかの実施形態では、構造材料の熱膨張係数は約１０ｐｐｍ／℃未満、または１ｐｐｍ／℃未満とすることができる。このような材料の例として、炭化ケイ素、鋼鉄とニッケルの合金などの鉄合金（例えば、ＩＮＶＡＲ（登録商標）という名称で市販されている合金）、さらには鋼鉄、ニッケル、コバルトの合金（例えば、ＳＵＰＥＲ  ＩＮＶＡＲ（商標）という名称で市販されている合金）などがある。このような材料の例としては、さらに、ＺＥＲＯＤＵＲセラミックなどのいくつかのセラミックスがある。移動ステージ支持材３９２０とブリッジ支持材３９３０は、支持台３９４０に結合されている。支持台３９４０は、インプリント・リソグラフィ・システム３９００のコンポーネント用の実質的に振動のない支えとなる。支持台３９４０は、インプリント・リソグラフィ・システム３９００を周囲振動（例えば、作業、他の機械類などによる）から絶縁する。移動ステージと防振支持台は、カリフォルニア州アービンのＮｅｗｐｏｒｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。
【００１５】
本明細書で使用しているように、「Ｘ軸」とは、ブリッジ支持材３９３０の間の軸のことである。本明細書で使用されているように、「Ｙ軸」とは、Ｘ軸に直交する軸のことである。本明細書で使用されているように、「Ｘ−Ｙ平面」とは、Ｘ軸とＹ軸により定められる平面のことである。本明細書で使用されているように、「Ｚ軸」とは、移動ステージ支持材３９２０からＸ−Ｙ平面に直交するインプリント・ヘッド支持材３９１０への軸のことである。一般に、インプリント・プロセスでは、基板、またはインプリント・ヘッドを、パターン形成テンプレート３７００に関する基板の適切な位置に達するまでＸ−Ｙ平面にそって移動する必要がある。パターン形成テンプレート３７００、または移動ステージ３６００をＺ軸にそって移動させると、パターン形成テンプレート３７００は、パターン形成テンプレート３７００と基板の表面に配置されている液体とが接触できる位置に移動する。
【００１６】
インプリント・リソグラフィ・システム３９００は、図２に示されているように、筐体３９６０内に配置することができる。筐体３９６０は、インプリント・リソグラフィ・システム３９００を収納し、リソグラフィ・コンポーネントに対する熱や空気バリアを形成している。筐体３９６０は、図２に示されているように、「開」位置に移動したときにインプリント・ヘッド３１００と移動ステージ３６００にアクセスできるようにする移動可能アクセス・パネル３９６２を備える。「閉じた」位置では、インプリント・リソグラフィ・システム３９００のコンポーネントは、部屋の大気から少なくとも部分的に絶縁される。アクセス・パネル３９６２は、さらに、筐体３９６０内のコンポーネントの温度に対する室内の温度変化の影響を低減する断熱層としても使用される。筐体３９６０は、温度制御システムを備える。温度制御システムは、筐体３９６０内のコンポーネントの温度を制御するために使用される。一実施形態では、温度制御システムは、筐体３９６０内で約１℃を超える温度変動を抑制するように構成されている。いくつかの実施形態では、温度制御システムは約０．１℃を超える変動を抑制する。一実施形態では、１つまたは複数のファンと組み合わせてサーモスタットまたは他の温度測定デバイスを使用することにより、筐体３９６０内の温度を実質的に一定に保つことができる。
【００１７】
さらに、様々なユーザ・インターフェースが、筐体３９６０に存在していてもよい。コンピュータ制御のユーザ・インターフェース３９６４を筐体３９６０に結合することができる。ユーザ・インターフェース３９６４は、動作パラメータ、診断情報、ジョブ進捗を示し、さらに収納されているインプリント・システム３９００の機能に関係するその他の情報を示すことができる。ユーザ・インターフェース３９６４は、さらに、インプリント・リソグラフィ・システム３９００の動作パラメータを変更するオペレータ・コマンドを受信するように構成することもできる。ステージ支持材３９６６が筐体３９６０に結合されている。ステージ支持材３９６６は、インプリント・リソグラフィ・プロセスの実行時に基板、テンプレート、その他の機器を置くためにオペレータが使用できる。いくつかの実施形態では、ステージ支持材３９６６は、基板を保持するように構成されている１つまたは複数のくぼみ３９６７を含むことができる（例えば、半導体ウェハ用の円形のくぼみ）。ステージ支持材３９６６は、さらに、パターン形成テンプレート３７００を保持するための１つまたは複数のくぼみ３９６８を備えることもできる。
【００１８】
インプリント・リソグラフィ・システム３９００が実装するように設計されている追加コンポーネントが、プロセスによっては存在する場合がある。例えば、自動ウェハ・ローダや自動テンプレート・ローダ、さらにはカセット・ローダとのインターフェース（図にすべて示されているわけではない）を非限定に含む半導体加工装置を、インプリント・リソグラフィ・システム３９００に結合させることができる。
【００１９】
図３は、インプリント・ヘッド３１００の一部の一実施形態の図である。インプリント・ヘッド３１００は、事前較正システム３１０９とその事前較正システム３１０９に結合された精密配向システム３１１１を備える。テンプレート支持材３１３０は、精密配向システム３１１１に結合される。テンプレート支持材３１３０は、パターン形成テンプレート３７００を精密配向システム３１１１へ結合するように設計されている。
【００２０】
図３、４を参照すると、事前較正システム３１０９の一部を構成する円板状の屈曲リング３１２４は、インプリント・ヘッド・ハウジング３１２０に結合されている。インプリント・ヘッド・ハウジング３１２０は、ガイド・シャフト３１１２ａ、３１１２ｂとともに中間フレーム３１１４に結合されている。一実施形態では、３本のガイド・シャフトを使用して（図４では裏側のガイド・シャフトは見えていない）、ハウジング３１２０の支えとすることができる。中間フレーム３１１４を中心に対応するガイド・シャフト３１１２ａ、３１１２ｂに結合されているスライダ３１１６Ａ、３１１６Ｂは、ハウジング３１２０の上下動きを円滑にするために使用される。円板状の底板３１２２は、ハウジング３１２０の底部分に結合されている。底板３１２２を、屈曲リング３１２４に結合することができる。屈曲リング３１２４は、第１の屈曲部材３１２６と第２の屈曲部材３１２８を含む精密配向システム３１１１を支える。屈曲部材３１２６、３１２８の動作と構成について、以下で詳述する。
【００２１】
図５は、インプリント・ヘッド３１００の分解図である。図５に示されているように、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃは、ハウジング３１２０内に固定され、底板３１２２と屈曲リング３１２４に結合されている。動作すると、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃの動きにより、屈曲リング３１２４の動きが制御される。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃの動きは、粗事前較正を考慮に入れることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃは、ハウジング３１２０の周囲に等間隔で並べることができる。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃと屈曲リング３１２４は一体となって、図３に示されている事前較正システム３１０９を形成している。図５に示されているアクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃでは、Ｚ軸にそった屈曲リング３１２４の平行移動により間隙を正確に制御することができる。
【００２２】
インプリント・ヘッド３１００は、向きアライメントを適切に調整できるように、また基板表面に関してテンプレートにより一様な間隙が維持できるように、パターン形成テンプレート３７００の精密配向制御を行うことを可能にするメカニズムも備える。アライメントと間隙の制御は、一実施形態では、それぞれ第１、第２の屈曲部材３１２６、３１２８を使用することにより行える。
【００２３】
図６、７は、それぞれ第１、第２の屈曲部材３１２６、３１２８の実施形態をさらに詳しく示している。図６に示されているように、第１の屈曲部材３１２６は、対応する剛体３１６４、３１６６に結合されている複数の屈曲ジョイント３１６０を備える。屈曲ジョイント３１６０は、ノッチ形状であり、屈曲ジョイントの断面が最も薄い部分にそって配置されているピボット軸を中心に剛体３１６４、３１６６を動きさせることができる。屈曲ジョイント３１６０と剛体３１６４とでアーム３１７２を形成し、追加屈曲ジョイント３１６０と剛体３１６６とでアーム３１７４を形成する。アーム３１７２、３１７４は、第１の屈曲フレーム３１７０に結合され、そこから延びている。第１の屈曲フレーム３１７０は開口部３１８２を備え、これにより、硬化光（例えば、紫外線光）は第１の屈曲部材３１２６を通過できる。示されている実施形態では、４つの屈曲ジョイント３１６０により、第１の屈曲フレーム３１７０は第１の配向軸３１８０を中心として動きすることができる。しかし、望む制御を行うためにジョイントの数を増減できることは理解されるであろう。第１の屈曲部材３１２６は、図８に示されているように、第１の屈曲フレーム３１７０を通して第２の屈曲部材３１２８に結合されている。第１の屈曲部材３１２６は、さらに、図６に示されている２つの連結部材３１８４、３１８６も含む。連結部材３１８４，３１８６は、適当な留め具を使用して、図５に示されている屈曲リング３１２４に取り付けるための開口部を備える。連結部材３１８４，３１８６は、図６に示されているように、アーム３１７２、１７４を介して第１の屈曲フレーム３１７０に結合される。
【００２４】
第２の屈曲部材３１２８は、図７に示されているように、第２の屈曲フレーム３２０６から延びている一対のアーム３２０２、２０４を含む。屈曲ジョイント３１６２と剛体３２０８とでアーム３２０２を形成し、追加屈曲ジョイント３１６２と剛体３２１０とでアーム３２０４を形成する。屈曲ジョイント３１６２はノッチ形状であり、屈曲ジョイント３１６２の断面が最も薄い部分にそって配置されているピボット軸を中心に剛体３２１０とアーム３２０４を動きさせることができる。アーム３２０２、２０４は、図８に示されているテンプレート支持材３１３０に結合され、そこから延びている。テンプレート支持材３１３０は、パターン形成テンプレート３７００の少なくとも一部を保持し留めておくように構成される。テンプレート支持材３１３０は開口部３２１２を備え、これにより、硬化光（例えば、紫外線光）が第２の屈曲部材３１２８を通過できる。示されている実施形態では、４つの屈曲ジョイント３１６２により、テンプレート支持材３１３０は第２の配向軸３２００を中心として動きすることができる。しかし、望む制御を行うためにジョイントの数を増減できることは理解されるであろう。第２の屈曲部材３１２８は、補強材３２２０、３２２２も備える。補強材３２２０、３２２２は、第１の屈曲部材３１２６の一部に補強材を取り付けるための開口部を備える。
【００２５】
図１、６、７、８を参照すると、一実施形態では、第１の屈曲部材３１２６と第２の屈曲部材３１２８は、図８に示されているように連結され、精密配向システム３１１１を形成する。補強材３２２０、３２２２は、第１の屈曲部材３１２６の第１の配向軸３１８０と第２の屈曲部材の第２の配向軸３２００が実質的に互いに直交するように第１の屈曲フレーム３１７０に結合される。このような構成において、第１の配向軸３１８０と第２の配向軸３２００は、テンプレート支持材３１３０内に配置されているパターン形成テンプレート３７００のほぼ中心領域にあるピボット軸で交差する。第１、第２の屈曲部材３１２６、３１２８の結合により、それぞれ、使用時にパターン形成テンプレート３７００の精密なアライメントと間隙制御を行える。第１、第２の屈曲部材３１２６、３１２８は別々の要素として示されているが、第１、第２の屈曲部材３１２６、３１２８は、それぞれ、屈曲部材３１２６と屈曲部材３１２８が一体化された単一の機械加工部品で形成することができることは理解されるであろう。屈曲部材３１２６、３１２８は、パターン形成テンプレート３７００の動きがピボット点３２５２を中心に行われ、インプリント・リソグラフィの後にインプリントされた特定形状を剪断する可能性のある「揺れ」やその他の動きを実質的に減らすように表面の嵌め合いにより結合される。精密配向システム３１１１では、屈曲３１６２の選択的に制約される高い構造剛性のため、テンプレート表面に無視できるくらい小さな横方向動きを与え、テンプレート表面の法線方向を中心に無視できるくらい小さなねじれ動きを与える。本明細書で説明されている屈曲部材を使用する他の利点として、特に摩擦ジョイントと比較した場合に粒子をあまり発生しないという点があげられる。したがって、粒子がそのようなプロセスを阻害する可能性があるときにインプリント・リソグラフィ・プロセスに有利である。
【００２６】
図４、３、９を参照すると、組み立てられた精密配向システム３１１１は、事前較正システム３１０９に結合されている。パターン形成テンプレート３７００は、第２の屈曲部材の一部であるテンプレート支持材３１３０内に配置される。第２の屈曲部材３１２８は、実質的に直交する向きで第１の屈曲部材３１２６に結合される。第１の屈曲部材３１２６は、連結部材３１８６、３１８４を介して屈曲リング３１２４に結合される。屈曲リング３１２４は、上で説明したように、底板３１２２に結合されている。
【００２７】
図１０は、断面３２６０から見た、図３に示されている事前較正システム３１０９の断面を表している。図１０に示されているように、屈曲リング３１２４は、アクチュエータ３１３４とともに底板３１２２に結合されている。アクチュエータ３１３４は、屈曲リング３１２４と接触する力検出器３１３７に結合された端３２７０を備える。使用時に、アクチュエータ３１３４の動作により、端３２７０は屈曲リング３１２４に近づいたり、または屈曲リング３１２４から遠ざかったりする。端３２７０が屈曲リング３１２４に向かって移動すると、屈曲リング３１２４は変形し、精密配向システム３１１１はＺ軸にそって基板へと平行移動する。端３２７０が屈曲リング３１２４から遠ざかると、屈曲リング３１２４は元の形状になろうとし、その過程で、精密配向システム３１１１は基板から遠ざかる。
【００２８】
通常のインプリント・プロセスでは、パターン形成テンプレート３７００は、前の図に示されているように、精密配向システム３１１１に結合されたテンプレート支持材３１３０内に配置されている。パターン形成テンプレート３７００は、基板の表面の液体と接触させられる。パターン形成テンプレート３７００が基板に近づけられると液体が基板に押し付けられ、液体により抵抗力がパターン形成テンプレート３７００に加えられる。図９、１０の両方に示されているように、この抵抗力は、精密配向システム３１１１に伝えられ、さらに屈曲リング３１２４に伝えられる。屈曲リング３１２４に加えられた力は、さらに、抵抗力としてアクチュエータ３１３４に伝えられる。アクチュエータ３１３４に加えられる抵抗力は、力検出器３１３６を使用して測定することができる。力検出器３１３６は、使用時にアクチュエータ３１３４に加えられる抵抗力が測定され、制御されるようにアクチュエータ３１３４に結合させることができる。
【００２９】
通常のインプリント・プロセスでは、テンプレートは、前の図に示されているように、精密配向システムに結合されたテンプレート・ホルダ内に配置される。テンプレートは、基板の表面の液体と接触させられる。テンプレートが基板に近づけられると液体が基板に押し付けられ、液体により抵抗力がテンプレートに加えられる。図９、１０の両方に示されているように、この抵抗力は、精密配向システムに伝えられ、さらに屈曲リング３１２４に伝えられる。屈曲リング３１２４に加えられた力は、さらに、抵抗力としてアクチュエータ３１３４にも伝えられる。アクチュエータ３１３４に加えられる抵抗力は、力センサ３１３５を使用して測定することができる。力センサ３１３５は、使用時にアクチュエータ３１３４に加えられる抵抗力が測定され、制御されるようにアクチュエータ３１３４に結合することができる。
【００３０】
図１１は、本明細書で説明されている精密配向システム３１１１などの精密減結合配向ステージの動作原理を理解するのに役立つ屈曲モデルを示している。屈曲モデル３３００は、４節リンク機構をその公称構成と回転構成で備えるジョイント１、２、３、４の４本の平行ジョイントを含むことができる。線３３１０は、ジョイント１と２のアライメントの軸を表す。線３３１２は、ジョイント３と４のアライメントの軸を表す。角度α1は、パターン形成テンプレート３７００の中心を通る垂直軸と線３３１０とのなす角度を表す。角度α2は、パターン形成テンプレート３７００の中心を通る垂直軸と線３３１２とのなす角度を表す。いくつかの実施形態では、角度α1とα2は、追従柔軟性のあるアラインメント軸（または配向軸）が、実質的にパターン形成テンプレート３７００の表面に置かれるように選択される。細かな配向変化については、ジョイント２と３の間の剛体３３１４が点Ｃで示される軸を中心に回転することができる。剛体３３１４は、第２の屈曲部材３１２８のテンプレート支持材３１３０を表すことができる。
【００３１】
図４に示されている精密配向システム３１１１は、純粋な傾斜動きを発生し、しかも精密配向システム３１１１に結合されているパターン形成テンプレート３７００の表面では実質的な横方向動きはない。図６、７に示されている、屈曲アーム３１７２、３１７４、３２０２、３２０４を使用することにより、横方向動きまたは回転が望ましくない方向では高い剛性を持ち、必要な配向動きが望ましい方向では低い剛性を持つ、図４に示されている精密配向システム３１１１が得られる。したがって、精密配向システム３１１１では、図３に示されているテンプレート支持材３１３０を回転させることができ、したがって、パターン形成テンプレート３７００の表面で図８に示されているピボット点３２５２を中心にパターン形成テンプレート３７００を回転させることができ、その一方で、パターン形成テンプレート３７００に垂直、かつパターン形成テンプレート３７００に平行な方向で十分な抵抗を生じ、基板に関して適切な位置を保持することができる。この方法で、受動的配向システムは、パターン形成テンプレート３７００に関して平行な向きのパターン形成テンプレート３７００の配向に使用される。「受動的」という用語は、ユーザまたはプログラム可能コントローラの介入なしで生じる動きを指す、つまり、システムはパターン形成テンプレート３７００と液体との接触により適切な向きを自己補正するということである。そこで、屈曲システムは、液体物質が配置される基板に関して所望の向きでテンプレートを配置し、力がテンプレートに加えられたことに対して、例えば、テンプレートと基板との間に液体物質を押し付けたことに対して、向きを保持するように適合されている。図６、７に示されている屈曲アーム３１７２、３１７４、３２０２、３２０４の動きがモータにより制御され能動的屈曲を発生する他の実施形態も実装することができる。
【００３２】
図４に示されている精密配向システム３１１１の動きは、液体と直接的にまたは間接的に接触させることにより活性化することができる。精密配向システム３１１１が受動的システムの場合、一実施形態では、２つの配向軸を中心として最も支配的な追従柔軟性を持つように設計されている。２本の配向軸は、互いに直交し、精密配向システム３１１１上に配置されているインプリント部材のインプリント面上にある。２つの直交ねじれコンプライアンス値は、対称的なインプリント部材については同じになるように設定される。受動的精密配向システム３１１１は、パターン形成テンプレート３７００が基板に関して平行でない場合にパターン形成テンプレート３７００の向きを変えるように設計されている。パターン形成テンプレート３７００が基板上の液体と接触すると、屈曲部材３１２６、３１２８は、パターン形成テンプレート３７００に対しその結果生じる不均等な液圧を補正する。このような補正は影響を受けるとしてもオーバーシュートは最小であるか、またはまったくない。さらに、上述のような精密配向システム３１１１は十分長い期間パターン形成テンプレート３７００と基板との間の実質的に平行な向きを保持し、液体を硬化させることができる。
【００３３】
インプリント・ヘッド３１００は、図１に示されているように、インプリント・ヘッド支持材３９１０に取り付けられている。この実施形態では、インプリント・ヘッド支持材３９１０は、インプリント・ヘッド３１００が常に固定位置に留まるように取り付けられる。使用時に、Ｘ−Ｙ平面にそったすべての移動は、移動ステージ３６００により基板に対して実行される。
【００３４】
図１２を参照すると、移動ステージ３６００は、インプリント対象の基板を支え、使用時にＸ−Ｙ平面にそって基板を移動するために使用される。移動ステージ３６００は、いくつかの実施形態では、少なくとも±３０ｎｍの精度で、好ましくは約±１０ｎｍの精度で、最大数百ミリメートルの距離にわたって基板を移動することができる。一実施形態では、移動ステージ３６００は、キャリッジ３６２０に結合された基板のチャック３６１０を備える。キャリッジ３６２０は、摩擦軸受システムまたは非摩擦軸受システム上の底３６３０を中心に移動する。一実施形態では、空気軸受を含む非摩擦軸受システムが使用される。キャリッジ３６２０は、一実施形態では、空気層（つまり、「空気軸」）を使用し移動ステージ３６００の底３６３０の上に吊される。磁気または真空システムを使用して、カウンタ・バランス力を空気軸受レベルに与えることができる。磁気ベースや真空ベースのシステムは、両方とも、様々なメーカーから市販されており、そのようなシステムは、どれも、インプリント・リソグラフィ・プロセスで使用することができる。インプリント・リソグラフィ・プロセスに適用可能な移動ステージの一例として、カリフォルニア州アービンのＮｅｗｐｏｒｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが販売しているＤｙｎａｍ  ＹＸ  ｍｏｔｉｏｎ  ｓｔａｇｅがある。移動ステージ３６００は、さらに、基板がＸ−Ｙ動き平面に対しほぼ水平になるように設計されている較正ステージと類似の先端傾斜ステージを備えることもできる。また、基板上のパターンをＸ−Ｙ動き軸へ向き付ける１つまたは複数のθステージも含むことができる。
【００３５】
図１と図１３を参照すると、インプリント・リソグラフィ・システム３９００は、さらに、硬化液を基板上に分注するために使用される液体分注システム３１２５も備える。液体分注システム３１２５は、システム本体に結合される。一実施形態では、液体分注システム３１２５は、インプリント・ヘッドに結合される。図３は、インプリント・ヘッド３１００のカバー３１２７から突き出ている、図１３に示されている、液体分注システム３１２５の液体分注器ヘッド２５０７を示している。液体分注システム３１２５の様々なコンポーネントをインプリント・ヘッド３１００のカバー３１２７内に配置することができる。
【００３６】
液体分注システム３１２５の概略が図１３に示されている。一実施形態では、液体分注システム３１２５は液体容器２５０１を備える。液体容器２５０１は、光活性光硬化液を保持するように構成されている。液体容器２５０１は、入口導管２５０２を介してポンプ２５０４に結合される。液体容器２５０１とポンプ２５０４の間に入口弁２５０３が配置され、入口導管２５０２を通る流れを制御する。ポンプ２５０４は、出口導管２５０６を介して液体分注器ヘッド２５０７に結合されている。
【００３７】
液体分注システム３１２５は、下にある基板に分注される液体の量を正確に制御できるように構成されている。一実施形態では、液体制御は、圧電素子弁をポンプ２５０４として使用して行う。圧電素子弁は、コネチカット州ウェストブルックのＬｅｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ社が市販するものを使用できる。使用時、硬化液は、入口導管２５０２を通してポンプ２５０４に引き込まれる。基板が適切に下に配置されると、ポンプ２５０４は始動され、所定の液量が出口導管２５０６を通して強制的に送られる。その後、液体分注器ヘッド２５０７を通して基板上に分注される。この実施形態では、液量制御は、ポンプ２５０４を制御することにより行われる。ポンプ２５０４を開状態から閉状態にすばやく切り換えることで、液体分注器ヘッド２５０７に送出される液体の量を制御することができる。ポンプ２５０４は、約１μＬ未満の容積の液体を分注するように構成されている。ポンプ２５０４の動作により、液体を一滴ずつ、または液体のパターンを連続して基板に分注することができる。液体を１滴ずつ送るには、開状態から閉状態へポンプ２５０４をすばやく循環させる。ポンプ２５０４を開状態のままにし、基板を液体分注器ヘッド２５０７の下に移動させることにより、基板上に液体の流れが作られる。
【００３８】
他の実施形態では、液量制御は、液体分出器ヘッド２５０７を使用して行うことができる。このようなシステムでは、ポンプ２５０４を使用して、硬化液を液体分出器２５０７に供給する。液体分注アクチュエータを使用して、容積が正確に指定できる数滴の液体を分注する。液体分注アクチュエータの例として、マイクロ・ソレノイド弁または圧電駆動分注器がある。圧電駆動分注器は、テキサス州プレーノーのＭｉｃｒｏＦａｂ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．社が市販している。液体分注アクチュエータは、液体分注を制御するため液体分注器ヘッド２５０７に組み込まれている。液体分注アクチュエータは、約５０ｐＬから約１０００ｐＬの液体を分注液１滴毎に分注するように構成される。液体分注アクチュエータを備えるシステムの利点としては、分注時間が短縮され、液量制御も正確になるという点が挙げられる。液体分注システムについては、参照により本明細書に組み込まれている、２００１年７月１７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という表題の米国特許出願第０９／９０８，４５５号で詳しく説明されている。
【００３９】
図１２を参照すると、パターン形成テンプレート３７００と基板の位置の粗調整設定は、リニア・エンコーダ（例えば、露出リニア・エンコーダ）により行われる。エンコーダでは、０．０１μｍのオーダーの粗測定を行う。リニア・エンコーダは、移動体に結合されているスケールと本体に結合されている読取装置を備える。スケールは、ガラス、ガラス・セラミックス、鋼鉄を含む様々な材料で作ることができる。スケールには、読取装置により読み取られる多数のマーキングが付いており、これにより、移動体の相対位置または絶対位置を決定する。スケールは、当業で知られている手段により移動ステージ３６００に結合されている。読取装置は、本体に結合され、かつスケールに光学的に結合されている。一実施形態では、露出リニア・エンコーダを使用できる。エンコーダは、単一軸、または２軸平面のいずれかにそって移動ステージ３６００の位置を決定するように構成されている。露出２軸リニア・エンコーダの一例として、イリノイ州ショウンバーグのＨｅｉｄｅｎｈａｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社が市販しているＰＰモデル・エンコーダがある。一般に、エンコーダは、いろいろな市販のＸ−Ｙ移動ステージに組み込まれる。例えば、Ｎｅｗｐｏｒｔ  Ｃｏｒｐ．社が市販するＤｙｎａｍ  ＹＸ  ｍｏｔｉｏｎ  ｓｔａｇｅは、２軸エンコーダをシステムに組み込んでいる。
【００４０】
Ｚ軸にそったパターン形成テンプレートのおおよその位置も、リニア・エンコーダを使用して決定される。一実施形態では、露出リニア・エンコーダを使用して、パターン形成テンプレート３７００の位置を測定することができる。リニア・エンコーダのスケールは、一実施形態では、インプリント・ヘッド３１００の事前較正リングに結合されている。それとは別に、スケールは、テンプレート支持材３１３０に直接結合させることもできる。読取装置は、本体に結合され、かつスケールに光学的に結合されている。パターン形成テンプレート３７００の位置は、エンコーダを使用してＺ軸にそって決定される。
【００４１】
図３と１２を参照すると、一実施形態では、図３に示されているようにエア・ゲージ３１３５をインプリント・ヘッド３１００に結合することができる。エア・ゲージ３１３５は、移動ステージ３６００に配置されている基板が実質的に基準平面と平行かどうかを判別するために使用される。本明細書で使用されているように、「エア・ゲージ」とは、表面に向けられた空気の流れの圧力を測定するデバイスのことである。基板がエア・ゲージ３１３５の出口の下に配置されている場合、エア・ゲージ３１３５の出口から基板までの距離はエア・ゲージ３１３５が感知する圧力に影響を及ぼす。一般に、基板がエア・ゲージ３１３５から遠ざかるほど、圧力は下がる。
【００４２】
このような構成において、エア・ゲージ３１３５を基板表面とエア・ゲージ３１３５との間の距離の変化により生じる圧力差を測定するために使用することができる。エア・ゲージ３１３５を使用し、エア・ゲージ３１３５を基板の表面にそって移動させることにより、エア・ゲージ３１３５と基板表面の様々な測定点との間の距離を測定することができる。エア・ゲージ３１３５に関する基板の平坦性の度合いは、エア・ゲージ３１３５と基板の様々な測定点との間の距離を比較することにより決定される。基板上の少なくとも３点とエア・ゲージ３１３５の間の距離を使用して、基板が平坦かどうかを調べる。距離が実質的に同じであれば、基板は平坦であると考えられる。基板とエア・ゲージ３１３５との間の測定された距離に著しい差がある場合、基板とエア・ゲージ３１３５との関係が平坦でないということである。平坦でない関係は、基板の非平坦性または基板の傾斜により生じると考えられる。使用する前に、基板の傾斜を補正し、基板とパターン形成テンプレート３７００との間の平坦関係を確定する。好適なエア・ゲージとして、Ｓｅｎｅｘ  Ｉｎｃ．社製のものがある。
【００４３】
エア・ゲージを使用するとき、基板またはパターン形成テンプレート３７００をエア・ゲージ３１３５の測定範囲内に入れる。基板をエア・ゲージ３１３５に向けて移動する操作は、インプリント・ヘッド３１００のＺ軸の動きまたは移動ステージ３６００のＺ軸の動きのいずれかにより行うことができる。
【００４４】
インプリント・リソグラフィ・プロセスにおいて、光硬化液が基板の表面に配置される。パターン形成テンプレート３７００を光硬化液と接触させ、活性化光を光硬化液に当てる。本明細書で使用されているように、「活性化光」とは、化学変化に影響を及ぼすことができる光のことである。活性化光は、紫外線光（例えば、約２００ｎｍから約４００ｎｍまでの範囲の波長を持つ光）、光化学作用を持つ光、可視光、または赤外線光を含むことができる。一般に、化学変化に影響を及ぼすことができる光の波長は、活性化作用として分類できる。化学変化は様々な形態で出現しうる。化学変化は、限定はされないが、重合反応または架橋反応を引き起こす化学反応などを含むことができる。一実施形態では、活性化光は、合成に達する前にパターン形成テンプレート３７００に通される。この方法で、光硬化液が硬化させられ、パターン形成テンプレート３７００に形成されている構造に相補的な構造が形成される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、活性化光源３５００は、約２００ｎｍから約４００ｎｍの範囲の波長を持つ光を発生する紫外線光である。活性化光源３５００は、図１に示されているようにパターン形成テンプレート３７００に光学的に結合される。一実施形態では、活性化光源３５００は、インプリント・ヘッド３１００の近くに配置される。インプリント・ヘッド３１００は、図４に示されているように、鏡３１２１を備え、活性化光源３５００から来る光をパターン形成テンプレート３７００に反射させる。光はインプリント・ヘッド３１００の本体内の開口部を通り、鏡３１２１により反射され、パターン形成テンプレート３７００に向かう。この方法により、活性化光源３５００は、インプリント・ヘッド３１００内に配置されなくても、パターン形成テンプレート３７００に光を照射することができる。
【００４６】
ほとんどの活性化光源は、使用時にかなりの量の熱を発生する。活性化光源３５００がインプリント・リソグラフィ・システム３９００に近すぎると、光源から出た熱は、インプリント・リソグラフィ・システム３９００の本体に向かって放射され、本体の一部の温度が上昇する恐れがある。多くの金属は熱せられると膨張するため、インプリント・リソグラフィ・システム３９００の本体の一部の温度が上昇すると本体が膨張する。この膨張は、サブ１００ｎｍの特定形状が作られるときにはインプリント・リソグラフィ・システム３９００の精度に影響する。
【００４７】
一実施形態では、活性化光源３５００は、システム本体が活性化光源３５００とインプリント・ヘッド３１００の間に介在する空気により活性化光源３５００で発生する熱から絶縁されるように、本体から十分離して配置される。図１４は、インプリント・ヘッド３１００に光学的に結合された活性化光源３５００を示している。活性化光源３５００は、光源で発生した光をインプリント・ヘッド３１００に投射する光学システム３５１０を含む。光は、光学システム３５１０から開口部３１２３を介してインプリント・ヘッド３１００に入る。その後、光は、図４に示されているインプリント・ヘッド３１００内に配置された鏡３１２１により反射させられ、インプリント・ヘッド３１００に結合されているテンプレートに当たる。この方法で、光源は本体から断熱される。好適な光源は、カリフォルニア州サンタクララのＯＡＩ  Ｉｎｃ．社から入手できる。
【００４８】
１つまたは複数の光学的測定デバイスをインプリント・ヘッド３１００および／または移動ステージ３６００に光学的に結合することができる。一般に、光学的測定デバイスは、基板に関するパターン形成テンプレート３７００の位置および／または配向を決定するためのデバイスである。
【００４９】
図１４を参照すると、光イメージング・システム３８００は、テンプレートを通してインプリント・ヘッド３１００に光学的に結合されている。光イメージング・システム３８００は、光イメージング・デバイス３８１０と光学系３８２０を備える。一実施形態では、光イメージング・デバイス３８１０はＣＣＤ顕微鏡である。光イメージング・システム３８００は、インプリント・ヘッド３１００を通してパターン形成テンプレート３７００に光学的に結合されている。光イメージング・システム３８００は、さらに、基板がパターン形成テンプレート３７００の下に配置されている場合に、基板に光学的に結合される。光イメージング・システム３８００は、本明細書で説明されているように、パターン形成テンプレート３７００と下にある基板との間の配置誤差を測定するために使用される。一実施形態では、図４に示されている鏡３１２１はインプリント・ヘッド３１００内で移動可能である。アライメントまたは光学的検査プロセス実行時に、鏡３１２１は、光イメージング・システムの光路から外れる。
【００５０】
光配向デバイスを使用する場合、基板またはパターン形成テンプレート３７００は、空気光イメージング・システムの測定範囲（例えば、視野）内に配置される。光イメージング・システム３８００に向けて基板を移動させる操作は、インプリント・ヘッド３１００のＺ軸の動きまたは移動ステージ３６００のＺ軸の動きのいずれかにより行うことができる。
【００５１】
すでに述べたように、インプリント・リソグラフィ・プロセス実行時に、光硬化液を基板に置き、テンプレートを液体に接触させる。硬化液は低粘度液体モノマー溶液である。好適な溶液の粘度は、約０．１ｃｐｓから約１００ｃｐｓ（２５℃で測定して）の範囲とすることができる。低粘度は、高分解能（例えば、サブ１００ｎｍ）構造の場合に特に望ましい。また、低粘度であれば、間隙の閉じるのも速い。さらに、低粘度だと、間隙領域は低い圧力でも液体ですぐに満たされる。特に、サブ５０ｎｍ領域では、溶液の粘度は約３０ｃｐｓ未満、またはより好ましくは、約５ｃｐｓ未満である（２５℃で測定して）。
【００５２】
他のリソグラフィ手法で発生する多くの問題が、インプリント・リソグラフィ・プロセスで低粘度の光硬化液を使用することにより解決できる。低粘度の光硬化液のパターン形成を行うと、低粘度の感光液を利用することにより高温エンボス加工手法に生じる問題がそれぞれ解決される。また、厚く、剛性のある、透明テンプレートを使用する、層間アライメントを容易に行うことができる。剛性のあるテンプレートは、一般に、液体活性化光とアライメント・マーク測定光の両方に対し透過的である。
【００５３】
硬化液は、様々な重合型材料で構成できる。一般に、光重合型材料であればどのようなものでも使用できる。光重合型材料としては、モノマーと光開始剤の混合物がある。いくつかの実施形態では、硬化液は１つまたは複数の市販のネガティブ・フォトレジスト材料を含むことができる。フォトレジスト材料の粘度を下げるには、フォトレジスト液を適当な溶剤で希釈する。
【００５４】
一実施形態では、適当な硬化液は、モノマー、シリル化モノマー、開始剤を含む。架橋剤やジメチルシロキサン誘導体も含めることができる。モノマーは、アクリラート・モノマーやメタクリラート・モノマーなどを含むが、これらに限定されない。モノマーの例としては、ブチル・アクリラート、メチル・アクリラート、メチル・メタクリラート、またはそれらの混合物などがあるが、これらに限定されない。モノマーは、硬化液の約２５から５０重量％を占める。モノマーがあれば、硬化液内の光開始剤の可溶性が適度なものになると考えられる。さらに、モノマーは、基礎の有機転写層が使用された場合、この層に対する接着能力を持つと考えられる。
【００５５】
硬化液は、さらに、シリル化モノマーも含むことができる。シリル化モノマーは、一般に、ケイ素基を含む重合型化合物である。シリル化モノマーのグループには、シラン・アクリリルやシラン・メタクリリル誘導体などが含まれるが、これに限定されない。具体的例としては、メタクリロキシプロピル・トリス（トリ・メチルシロキシ）シランや（３−アクリロキシプロピル）トリス（トリ・メチルシロキシ）シランがある。シリル化モノマーは、２５から５０重量％程度含める。硬化液は、さらに、ジメチルシロキサン誘導体も含むことができる。ジメチルシロキサン誘導体の例としては、（アクリロキシプロピル）メチルシロキサン・ジメチルシロキサン・コポリマー、アクリロキシプロピル・メチルシロキサン・ホモポリマー、アクリロキシ終端ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。ジメチルシロキサン誘導体は０から５０重量％程度含める。シリル化モノマーやジメチルシロキサン誘導体が存在すると硬化液に対し高い酸素エッチング抵抗を与えられるものと考えられる。さらに、シリル化モノマーとジメチルシロキサン誘導体は、硬化液の表面エネルギーを減らし、したがって、テンプレートが表面から剥離する力を高めると考えられる。本明細書で取りあげたシリル化モノマーやジメチルシロキサン誘導体はすべて、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社から市販されている。
【００５６】
フリー・ラジカル反応を開始することができる材料を開始剤として使用できる。硬化可能材料の活性化光硬化のためには、開始剤は光開始剤であるのが好ましい。開始剤の例としては、α−ヒドロキシケトン（例えば、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＤｉｖｉｓｉｏｎがＩｒｇａｃｕｒｅ  １８４として販売している１−ヒドロキシシクロヘキシル・フェニル・ケトン）、アシルホスフィン・オキサイド開始剤（例えば、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＤｉｖｉｓｉｏｎがＩｒｇａｃｕｒｅ  ８１９として販売している１−フェニルビス（２，４，６−トリメチル・ベンゾイル）ホスフィン・オキサイド）が挙げられる。
【００５７】
硬化液は、さらに、架橋剤も含むことができる。架橋剤は、２つまたはそれ以上の重合基を含むモノマーである。一実施形態では、多官能性シロキサン誘導体を架橋剤として使用することができる。多官能性シロキサン誘導体の一例として、１，３−ビス（３−メタクリロキシプロピル）−テトラメチルジシロキサンがある。
【００５８】
一実施例では、硬化液は、５０重量％のｎ−ブチル・アクリラートと５０％の（３−アクリロキシプロピル）トリス−トリメチルシロキサン・シランの混合物を含むことができる。この混合物に、１：１のＩｒｇａｃｕｒｅ  ８１９とＩｒｇａｃｕｒｅ  １８４の混合物３重量％、および架橋剤１，３−ビス（３−メタクリロキシプロピル）−テトラメチル・ジシロキサン５％を添加することができる。この混合物の粘度は、約２５℃で測定して３０ｃｐｓ未満である。
【００５９】
他の実施形態では、硬化液は、モノマー、光酸発生剤、光塩基発生剤で形成することができる。モノマーの例としては、フェノール・モノマーとエポキシ樹脂があるが、これらに限定されない。光酸発生剤は、活性化光で処理したときに酸を放出する化合物である。発生した酸は、モノマーの重合に触媒作用を及ぼす。当業者にはそのような酸発生添加剤は周知のものであり、使用される特定の酸発生添加剤は、モノマーや所望の硬化条件によって決まる。一般に、酸発生添加剤には、いくつかの実装において可視光または近紫外線（近ＵＶ）範囲にある第１の波長λ1の放射線に感光するものが選択される。例えば、いくつかの実装では、第１の波長λ1は約４００ｎｍ以上となるように選択される。光塩基発生剤も、モノマーに添加される。光塩基発生剤は、テンプレートの界面近くでモノマーの硬化を抑制することができる。光塩基発生剤は、第２の波長λ2の放射線に感光できるが、第１の波長λ1の放射線には不活性または実質的に不活性である。さらに、第２の波長λ2は、第２の波長の放射線がテンプレートの界面のところのモノマーの表面近くで主に吸収され、硬化液内にはあまり深くまで浸透しないように選択すべきである。例えば、いくつかの実装では、遠ＵＶ範囲の波長λ2を持つ放射線、つまり約１９０〜２８０ｎｍの範囲の波長を持つ放射線に感光する塩基発生添加剤を使用することができる。
【００６０】
一実施形態では、モノマー、光酸発生剤、光塩基発生剤を含む硬化液を基板に堆積させる。テンプレートを硬化液に接触させる。その後、硬化液を第１の波長λ1の放射線と第２の波長λ2の光にほとんど同時に露光させる。それとは別に、硬化液を第２の波長λ2の放射線に露光させ、その後、第１の波長λ1の放射線に露光させることも可能である。硬化液を第２の波長λ2の放射線に露光させると、テンプレートとの界面近くに過剰な塩基が生じる。過剰な塩基は、硬化液を第１の波長λ1の放射線に露光させることにより生じた酸を中性化し、酸により硬化液の硬化が進むのを抑制するのに役立つ。第２の波長λ2の放射線は硬化液内への浸透が浅いため、その放射線により生じた塩基は、テンプレートとの界面のところ、またはその付近の硬化液の硬化だけを抑制する。硬化液を貫き通すより長い波長の放射線（λ1）に露光させることにより硬化液の残りを硬化させる。参照により本明細書に組み込まれている「Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｐｌａｎａｒ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｉｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ」という表題の米国特許第６，２１８，３１６号において、このプロセスに関する詳細が説明されている。
【００６１】
他の実施形態では、硬化液は、例えば遠ＵＶに曝されると分解し水素（Ｈ2）、窒素（Ｎ2）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、三酸化イオウ（ＳＯ3）、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）、またはメタン（ＣＨ4）などの１つまたは複数のガスを発生する感光剤を含むことができる。可視光または近ＵＶなどの第１の波長λ1の放射線を使用して、硬化液を硬化させ、遠ＵＶ放射線（λ2）を使用して、前記のガスの１つまたは複数を発生させることができる。ガスの発生により、硬化された液体とテンプレートとの界面近くに局所的圧力が生じ、硬化された液からのテンプレートの分離が促進される。参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，２１８，３１６号において、このプロセスに関する詳細が説明されている。
【００６２】
他の実施形態では、硬化液は、硬化すると露光により分解可能なポリマーを形成するモノマーで構成することができる。一実施形態では、二置換炭素をバックボーンとするポリマーを基板に堆積する。テンプレートが硬化液に接触した後、硬化液は、第１の波長λ1（例えば、４００ｎｍ超）の放射線と遠ＵＶ範囲の第２の波長λ2の放射線に曝される。第１の波長λ1の放射線により硬化液を硬化させる。硬化液が第２の波長λ2に曝されると、置換炭素原子のところで切断が生じる。遠ＵＶ放射線は硬化液内深く浸透しないので、ポリマーはテンプレートとの界面近くしか分解しない。硬化された液体の表面が分解されることにより、テンプレートからの分離が促進される。ポリマーの光分解を促進させる他の官能基も使用できる。参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，２１８，３１６号において、このプロセスに関する詳細が説明されている。
【００６３】
様々な実施形態において、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは、光リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、イオン・ビーム・リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極紫外線リソグラフィ、走査型プローブ・リソグラフィ、集束イオン・ビーム・ミリング、干渉リソグラフィ、エピタキシャル成長、薄膜蒸着、化学エッチング、プラズマ・エッチング、イオン・ミリング、反応イオン・エッチング、または上記の組合せなどのプロセスを使用して製造されるが、これらに限定されない。パターン形成テンプレートを製作する方法は、参照により本明細書に組み込まれる、２００２年５月１日に出願されたＶｏｉｓｏｎによる「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ａ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｔｅｍｐｌａｔｅ」という表題の米国特許出願第１０／１３６，１８８号で説明されている。
【００６４】
一実施形態では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは活性光を実質的に透過させる。テンプレートは低い表面を持つ本体を含む。テンプレートは、さらに、本体の上面に向かって延びる下側表面に複数の凹みを持つ。これらの凹みは、適当なサイズのものでよいが、通常は、凹みの少なくとも一部の特定形状サイズは約２５０ｎｍ未満である。
【００６５】
インプリント・リソグラフィ・プロセスに関して、テンプレートの耐久性とその剥離特性が問題になる場合がある。一実施形態では、テンプレートは石英から形成される。他の材料もテンプレートの形成に使用することができ、シリコン・ゲルマニウム炭素、窒化ガリウム、シリコン・ゲルマニウム、サファイア、ガリウム・ヒ素、エピタキシャル・シリコン、多結晶シリコン、ゲート酸化膜、またはそれらの組合せなどの材料あるが、これらに限定されない。テンプレートは、さらに、アライメント・マーキングなどの検出可能な特定形状を形成するために使用される材料も含むことができる。例えば、検出可能な特定形状は、Ｘを２未満としてＳｉＯXで形成することができる。いくつかの実施形態では、Ｘは約１．５である。他の例では、検出可能な特定形状は、ケイ化モリブデンで形成することができる。ＳｉＯｘとケイ化モリブデンは、両方とも、重合可能な液体を硬化させるために使用される光に対しては透過的である。しかし、両材料とも可視光に対しては実質的に不透明である。これらの材料を使用することにより、下にある基板の硬化に干渉しないアライメント・マークをテンプレート上に作成することができる。
【００６６】
すでに述べたように、テンプレートは表面処理材料により処理され、テンプレートの表面に薄い層が形成される。表面処理プロセスは、低表面エネルギー・コーティングとなるように最適化される。このようなコーティングは、インプリント・リソグラフィのインプリント・テンプレートを準備する際に使用される。処理済みテンプレートは、未処理のテンプレートに関して望ましい剥離特性を持つ。未処理テンプレート表面は、約６５ダイン／ｃｍ以上の界面自由エネルギーを持つ。本明細書で開示されている処理手順を使用すると、高レベルの耐久性を示す表面処理層が得られる。表面処理層の耐久性により、テンプレートは、表面処理層を置き換えなくても多数のインプリントに使用することができる。表面処理層は、いくつかの実施形態では、２５℃で測定された下側表面の界面自由エネルギーを約４０ダイン／ｃｍ未満に、または場合によっては、約２０ダイン／ｃｍ未満に下げる。
【００６７】
一実施形態では、表面処理層は、アルキルシラン、フルオロアルキルシラン、またはフルオロアルキルトリクロロシランと水との反応生成物により形成される。この反応は、パターン形成テンプレートの表面にシランコーティング層、例えば、シラン表面処理層はトリデカフルオロ１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシランと水の反応生成物から形成される。表面処理層は、液相プロセスまたは気相プロセスのいずれかを使用して形成することができる。液相プロセスでは、基板を前駆体と溶剤の溶液に液浸する。気相プロセスでは、前駆体は不活性キャリア・ガスを介して送られる。液相処理で使用するため純粋に無水の溶剤を得るのは難しい場合がある。処理時にバルク相に水があると、塊が堆積し、コーティングの最終的品質または被覆に悪影響を及ぼすことになる。気相プロセスの一実施形態では、テンプレートは真空槽内に置かれ、その後、真空槽を循環パージし、余分な水を除去する。しかし、テンプレートの表面には、吸着水が少し残る。ただし、少量の水は、表面反応を開始し、コーティングを形成するのに必要であると考えられる。この反応は以下の式で記述できると思われる。
Ｒ−ＳｉＣｌ3＋３Ｈ2Ｏ  ＝＞  Ｒ−Ｓｉ（ＯＨ）3＋３ＨＣｌ
【００６８】
反応を促進させるために、温度制御チャックを介してテンプレートを所望の反応温度にする。その後、前駆体を所定の時間の間、反応室内に供給する。テンプレート温度、前駆体濃度、流れのジオメトリなどの反応パラメータを、特定の前駆体とテンプレート基板の組合せに合わせて手直しする。これらの条件を制御することにより、表面処理層の厚さが制御される。表面処理層の厚さは、表面処理層への特定形状サイズの干渉を最小にするため最小値に保持される。一実施形態では、表面処理層の単層が形成される。
【００６９】
一実施形態では、テンプレートの下側表面に、凹みと関連した少なくとも２つの別々の深さがある。図２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ２つの深さを持つ凹みのあるパターン形成テンプレートの上面と断面図である。図２０Ａ、２０Ｂを参照すると、テンプレートは１つまたは複数のパターン形成領域４０１を含む。そのような実施形態では、第１の比較的浅い深さは、図２０Ｂに示されているように、テンプレートのパターン形成領域４０１内の凹みと関連する。パターン形成領域４０１は、テンプレートのパターン形成時に複製される領域を含む。パターン形成領域４０１は、テンプレートの境界／外側領域４０９により定められる領域内に配置される。境界４０９は、パターン形成流域４０１の外側エッジからテンプレートのエッジ４０７まで延びる領域として定義される。境界４０９は、パターン形成領域４０１の凹みの深さよりも実質的に大きな深さを持つ。テンプレートの周囲は、本明細書では、パターン形成領域４０１と境界４０９と間の境界線として定義される。図２０Ａに示されているように、４つのパターン形成領域がテンプレートにより定められた領域内に配置される。パターン形成領域４０１は、テンプレートのエッジ４０７から境界４０９により分離される。テンプレートの「周囲」は、パターン形成領域４０１のエッジ４０３ａ、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄ、４０３Ｅ、４０３ｆ、４０３ｇ、４０３ｈである。
【００７０】
パターン形成領域４０１は、チャネル／境界領域４０５により互いに分離することができる。チャネル領域４０５は、パターン形成領域４０１の間に配置され、パターン形成領域４０１の凹みよりも深い凹みである。後述のように、境界４０９とチャネル領域４０５は両方とも、それぞれパターン形成領域４０１の間の、またはパターン形成領域４０１の周囲を超える液体の流れを抑制する。
【００７１】
テンプレートの設計は、使用されるリソグラフィ・プロセスの種類に基づいて選択される。例えば、ポジティブ・インプリント・リソグラフィのテンプレートは、基板上の不連続膜の形成に都合のよい設計である。一実施形態では、テンプレート１２は、１つまたはいくつかの構造の深さが、図１５に示されているように、パターン形成領域を形成するために使用される構造の深さと比較して大きくなるように形成される。使用時に、テンプレート１２は基板２０との関係で所望の間隔で配置される。このような実施形態では、テンプレート１２の下側表面５３６と基板２０との間の間隙（ｈ1）は凹んでいる表面５３４と基板２０との間の間隙（ｈ2）よりもかなり小さい。例えば、ｈ1は、約２００ｎｍよりも小さく、ｈ2は、約１０，０００ｎｍよりも大きい場合がある。テンプレート１２が基板２０上の硬化液４０と接触させられると、硬化液４０は凹んだ表面５３４の下の領域には存在せず、図１６に示されているように、下側表面５３６と基板２０との間の間隙を満たす。表面エネルギーと毛管力が組み合わさって、硬化液４０が大きな凹みからより狭い領域の中に引き込まれると考えられる。ｈ1が減少すると、テンプレート１２により硬化液４０に加えられる力は、下側表面５３６の下の硬化液４０を引く毛管力を克服することができる。これらの力により、硬化液４０は凹んだ表面５３４の下の領域内に拡散することができる。液体が凹み５３２の中に拡散するのを抑制されているｈ1の最小値は、本明細書では、「最小膜厚」と呼ぶ。さらに、ｈ1が増加すると、毛管力が小さくなり、最終的に硬化液４０はより深い凹んでいる領域内に拡散する。硬化液４０がより深い凹んでいる領域に流れ込むのを毛管力が十分抑制できるｈ1の最大値は、本明細書では、「最大膜厚」と呼ぶ。
【００７２】
図１７、１８に示されているように、様々な実施形態において、テンプレート１２は、基板２０に配置されている硬化液がテンプレート１２の周囲４１２を超えて流れ出すことを抑制するように形成される。図１７に示されている実施形態では、高さｈ1は、基板２０から浅い凹みのある表面５５２まで測定される。浅い凹みのある表面５５２は、テンプレート１２の周囲へ延びている。したがって、テンプレートのエッジは高さｈ2を形成し、高さｈ1と比較すると事実上無限大であるといえる。図１８に示されている実施形態では、深い凹みがテンプレート１２の外側エッジのところに形成されている。高さｈ2は、基板２０と深い凹みのある表面５５４との間で測定される。高さｈ1が、再び、基板２０と浅い凹みのある表面５５２との間で測定される。いずれかの実施形態において、高さｈ2は高さｈ1よりもかなり高い。ｈ1が十分に小さければ、光活性光硬化液は、硬化剤が添加されている間、テンプレート１２と基板２０との間の間隙内に留まる。深く凹んでいる部分は、本明細書で説明されているようなステップ・アンド・リピート・プロセスにおいて液体を封じ込めるのに特に役立つ。
【００７３】
一実施形態では、テンプレート１２と基板２０はそれぞれ１つまたは複数のアライメント・マークを持つ。アライメント・マークは、テンプレート１２と基板２０のアライメントを設定する場合に使用される。例えば、１つまたは複数の光イメージング・デバイス（例えば、顕微鏡、カメラ、撮像素子アレイなど）を使用して、アライメント・マークのアライメントを決定する。
【００７４】
いくつかの実施形態では、テンプレート上のアライメント・マークは、活性化光に対して実質的に透過的である。それとは別に、アライメント・マーク検出光に対しては実質的に不透明とすることができる。本明細書で使用されているように、アライメント・マーク検出光と、他の測定や分析目的のために使用される光とは、「分析光」と呼ばれる。一実施形態では、分析光は、可視光および／または赤外線光などを含むが、これらに限定されない。アライメント・マークは、本体の材料と異なる材料で形成することができる。例えば、アライメント・マークは、Ｘを約１．５としてＳｉＯXで形成することができる。他の例では、アライメント・マークは、ケイ化モリブデンで形成することができる。それとは別に、アライメント・マークは、本体の表面上にエッチングされた複数の線を含むことができる。これらの線は、活性化光を実質的に拡散するが、分析光の下で分析可能なマークが得られるように構成される。
【００７５】
様々な実施形態において、上で説明したような１つまたは複数の深い凹みは、テンプレートの本体を完全に貫きテンプレート内に開口部を形成することができる。このような開口部の利点は、高さｈ2が各開口部のｈ1に対して非常に大きくなるように実質的に必ずできるという点である。さらに、いくつかの実施形態では、圧縮ガスまたは真空を開口部に供給することができる。圧縮ガスまたは真空は、さらに、液体の硬化後に１つまたは複数の開口部に供給することもできる。例えば、剥いで引っ張るプロセスの一環として硬化した後圧縮ガスを供給して、テンプレートを硬化した液から分離するのを補助することができる。
【００７６】
上述のインプリント・リソグラフィ・システム３９００は、後述の他の実施形態により修正することができる。説明した他の実施形態はいずれも、本明細書で説明されている他のシステムと、単独または組合せで、組み合わせることができることは理解されるであろう。
【００７７】
上述のように、インプリント・ヘッド３１００は、基板に対してパターン形成テンプレート３７００の「受動的」配向を可能にする精密配向システム３１１１を含む。他の実施形態では、精密配向システム３１１１は、屈曲アーム３１７２、３１７４、３２０２、３２０４に結合されているアクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃを含むことができる。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃにより、精密配向システム３１１１の「能動的」制御を行うことができる。使用時に、オペレータまたはプログラム可能コントローラが、基板に対するパターン形成テンプレート３７００の配向を監視する。その後、オペレータまたはプログラム可能コントロールは、アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃを作動させることにより基板に対するパターン形成テンプレート３７００の配向を変える。アクチュエータ３１３４ａ、３１３４ｂ、３１３４ｃを移動させると、屈曲アーム３１７２、３１７４、３２０２、３２０４の動きによりパターン形成テンプレート３７００の配向が変わる。このようにして、基板に対するテンプレートの精密な位置決めの「能動的」制御を行うことができる。能動的精密配向システムについては、２００１年８月１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｇａｐ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ａ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｔｅｍｐｌａｔｅ  ａｎｄ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という表題の米国特許出願第０９／９２０，３４１号で詳述されている。
【００７８】
他の実施形態では、インプリント・ヘッド３１００は、上述のように、事前較正システム３１０９を含むことができる。事前較正システム３１０９は、図２１に示されているように、屈曲リング３１２４を備える。上述のような精密配向システム３１００の代わりに、テンプレート支持システム４１２５は事前較正リングに結合されている。精密配向システム３１００とは対照的に、テンプレート支持システム４１２５は、かなり剛性のあるたわまない部材３１２９で形成されている。これらの部材は、テンプレート支持材３１３０内に配置されているパターン形成テンプレート３７００のかなり剛性のある支持材となる。この実施形態では、精密配向は、テンプレート支持材３１３０の代わりに移動ステージ３６００を使用して実現できる。
【００７９】
前の実施形態では、インプリント・ヘッド３１００は、本体に固定位置で結合される。他の実施形態では、インプリント・ヘッド３１００は、図２２に示されているように、インプリント・ヘッド３１００がＸ−Ｙ平面にそって移動できるようにする移動システムに取り付けることができる。インプリント・ヘッド３１００は、本明細書の実施形態のいずれかで説明されているように、パターン形成テンプレート３７００を支えるように構成される。インプリント・ヘッド３１００は、インプリント・ヘッド・チャック３１１０とインプリント移動ステージ３１２３を備える移動システムに結合されている。インプリント・ヘッド３１００は、インプリント・ヘッド・チャック３１１０に取り付けられる。インプリント・ヘッド・チャック３１１０は、インプリント移動ステージ３１２３と相互作用し、Ｘ−Ｙ平面にそってインプリント・ヘッド３１００を移動させる。機械式または電磁式の移動システムを使用することができる。電磁システムは、インプリント・ヘッド・チャック３１１０内のＸ−Ｙ平面内動きを発生させるのに磁石を使用することに依存している。一般に、電磁システムは、永久磁石や電磁石をインプリント移動ステージ３１２３とインプリント・ヘッド・チャック３１１０に組み込んでいる。インプリント・ヘッド・チャック３１１０とインプリント移動ステージ３１２３との間の空気のクッションにより、「空気軸受」を発生させるようにして、これらの磁石の引力に対して打ち勝つようにしている。インプリント・ヘッド・チャック３１１０、したがってインプリント・ヘッド３１００は、空気のクッション上でＸ−Ｙ平面にそって移動される。電磁Ｘ−Ｙ移動ステージについては、参照により本明細書に組み込まれている「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という表題の米国特許第６３８９７０２号で詳述されている。機械式移動システムでは、インプリント・ヘッド・チャック３１１０は、インプリント移動ステージ３１２３に取り付けられる。その後、インプリント移動ステージ３１２３が様々な機械的手段を使って移動させられ、Ｘ−Ｙ平面にそってインプリント・ヘッド・チャック３１１０、したがってインプリント・ヘッド３１１０の位置が変更される。この実施形態では、本明細書で説明されているように、インプリント・ヘッド３１１０は、受動的なコンプライアンス精密配向システム、作動精密配向システム、または剛性のあるテンプレート支持システムを含むことができる。
【００８０】
インプリント・ヘッド３１００が移動支持材に結合されている場合に、基板を静止支持材に取り付けることができる。したがって、他の実施形態では、インプリント・ヘッド３１００は、本明細書で説明されているように、Ｘ−Ｙ軸移動ステージに結合される。基板は、実質的に静止している基板支持材３６４０に取り付けられる。静止基板支持材３６４０は図４０に示されている。静止基板支持材３６４０は、基部３６４２と基板のチャック３６４４を備える。基板のチャック３６４４は、インプリント・リソグラフィ・プロセス実行時に基板を支えるように構成されている。基板のチャック３６４４は、基板を基板のチャック３６４４に留めておく適当な手段を採用することができる。一実施形態では、基板のチャック３６４４は、真空を基板に供給し、基板を基板のチャック３６４４に結合する真空システムを含むことができる。基板のチャック３６４４は基部３６４２に結合される。基部３６４２は、図１に示されているように、インプリント・リソグラフィ・システム３９００の移動ステージ支持材３９２０に結合されている。使用時に、静止している基板支持材３６４０は、移動ステージ支持材３９２０上の固定位置に留まり、インプリント・ヘッド３１００の位置は、基板の様々な位置に届くように変えられる。
【００８１】
インプリント・ヘッドを移動ステージに結合する方が、基板が移動ステージ上におくより勝る。移動ステージは、通常、移動ステージの実質的に摩擦のない移動を可能にするため空気軸受に依存する。通常、移動ステージは、Ｚ軸にそって加えられる著しい圧力に耐えられるように設計されていない。圧力がＺ軸にそって移動ステージのチャックに加えられると、移動ステージのチャックの位置は、この圧力への応答としてわずかに変化する。ステップ・アンド・リピート・プロセスの実行時に、基板の面積よりも小さい面積のテンプレートを使用して、インプリントされた領域を複数の形成する。基板移動ステージは、より大きな基板を受け入れるためにテンプレートと比べて大きい。テンプレートが中心からずれた位置で基板移動ステージに接触すると、圧力増大に適合するために移動ステージは傾斜する。この傾斜は、インプリント・ヘッドを傾けて適切なアライメントになるようにすることで補正される。しかし、インプリント・ヘッドが移動ステージに結合されている場合、Ｚ軸にそった力はすべて、インプリントが行われる基板の位置に関係なく、テンプレートの中心に集まる。このため、アライメントの調整がしやすくなり、またシステムのスループットも向上する可能性がある。
【００８２】
一実施形態では、基板傾斜モジュール３６５４を、図３８に示されているように基板支持材３６５０内に設けることができる。基板支持材３６５０は、基板傾斜モジュール３６５４に結合された基板のチャック３６５２を含む。基板傾斜モジュール３６５４は、基部３６５６に結合されている。一実施形態では、基部３６５６は、基板支持材３６５０のＸ動きを可能にする移動ステージに結合されている。それとは別に、基部３６５６は、基板支持材３６５０がインプリント・リソグラフィ・システム３９００に固定位置で取り付けられるように支持材（例えば、３９２０）に結合される。
【００８３】
基板のチャック３６５２は、基板を基板のチャック３６５２に留めておく適当な手段を採用することができる。一実施形態では、基板のチャック３６５２は、真空を基板に供給し基板を基板のチャック３６５２に結合させる真空システムを含むことができる。基板傾斜モジュール３６５４は、屈曲リング支持材３６６０に結合された屈曲リング３６５８を備える。複数のアクチュエータ３６６２が、屈曲リング３６５８と屈曲リング支持材３６６０に結合されている。アクチュエータ３６６２が動作すると、屈曲リング３６５８の傾斜が変わる。一実施形態では、アクチュエータ３６６２は、手動か自動で操作することができるディファレンシャル・ギア・メカニズムを使用する。他の実施形態では、アクチュエータ３６６２は偏心ローラー・メカニズムを使用する。偏心ローラー・メカニズムは、一般に、基板支持材３６５０に対して、ディファレンシャル・ギア・システムよりも垂直な剛性を生み出す。一実施形態では、基板傾斜モジュール３６５４は、基板に配置されている液体にテンプレートが１ｌｂ（約４５３．６ｇ）から１０ｌｂ（約４，５３６ｇ）程度の力を加えたときに基板が傾斜しないようにする剛性を持つ。特に、基板傾斜モジュール３６５４は、最大約１０ｌｂ（約４，５３６ｇ）までの圧力がテンプレート上の液体を通して基板に加えられたときに５マイクロ・ラジアン未満の傾斜となるように構成されている。
【００８４】
使用時に、基板のチャック３６５２に結合されているセンサを使用して、基板の傾斜を判別することができる。基板の傾斜は、アクチュエータ３６６２により調整される。この方法で、基板の傾斜補正を行うことができる。
【００８５】
基板傾斜モジュール３６５４は、さらに、精密配向システムも含むことができる。精密配向システムを含む基板支持材は図３８に示されている。精密配向制御を行うために、屈曲リング３６５８は中心のところに凹みがあり、そこに基板のチャック３６５２が配置される。中央の凹みの深さは、基板のチャック３６５２上に配置されている基板の上側表面が屈曲リング３６５８の上側表面と実質的に同じ高さとなるような深さである。精密配向は、ナノメートル範囲内の制御された動きが可能なアクチュエータ３６６２を使用して行うことができる。それとは別に、精密配向を受動的な方法で実行することもできる。アクチュエータ３６６２は追従柔軟性がある。アクチュエータ３６６２の追従柔軟性により、テンプレートが基板表面上に配置されている液体と接触したときに基板は傾斜の変化に対して自己補正を行うことができる。基板を屈曲リング３６５８と実質的に同じ高さの位置に配置することにより、使用時の基板−液体界面での精密配向を行うことができる。そのため、アクチュエータ３６６２の追従柔軟性が基板の上側表面に伝わり、基板の精密配向を行うことができる。
【００８６】
上述のシステムは、通常、光活性光硬化液が基板上に分注され、基板とテンプレートが互いに近づけられるシステムとして構成される。しかし、上述のシステムは、光活性光硬化液を基板ではなくテンプレートに塗布できるように修正できることは理解されるであろう。このような実施形態では、テンプレートは基板の下に配置される。図４１は、テンプレートが基板の下に配置されるように構成されているシステム４１００の一実施形態の概略図である。システム４１００は、インプリント・ヘッド４１１０とそのインプリント・ヘッド４１１０の上に配置されている基板支持材４１２０を含む。インプリント・ヘッド４１１０は、パターン形成テンプレート３７００を保持するように構成される。インプリント・ヘッド４１１０は、本明細書で説明されているインプリント・ヘッドのどれかと似た設計とすることができる。例えば、インプリント・ヘッド４１１０は、本明細書で説明されているように精密配向システムを備えることができる。インプリント・ヘッド４１１０はインプリント・ヘッド支持材４１３０に結合される。インプリント・ヘッド４１１０は、固定位置に結合され、使用時にほとんど動きがないものとすることができる。それとは別に、インプリント・ヘッド４１１０は、使用時にインプリント・ヘッド４１１０のＸ−Ｙ平面での動きを行えるようにする移動ステージ上に配置することができる。
【００８７】
インプリントされる基板が基板支持材４１２０に取り付けられる。基板支持材４１２０は、本明細書で説明されている基板支持材のどれかと似た設計である。例えば、基板支持材４１２０は、本明細書で説明されているように精密配向システムを備えることができる。基板支持材４１２０は、支持材４１４０に固定位置で結合され、使用時にほとんど動きがないものとすることができる。それとは別に、基板支持材４１２０は、使用時に基板支持材のＸ−Ｙ平面の動きを行えるようにする移動ステージ上に配置することができる。
【００８８】
使用時に、光活性光硬化液４０はインプリント・ヘッド４１１０に配置されているパターン形成テンプレート３７００に配置される。テンプレートは、実行される操作の種類により、パターン形成されるか、または平坦なものとすることができる。パターン形成テンプレートは、本明細書で説明されているように、ポジティブ・インプリント・リソグラフィ・システム、ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・システム、またはポジティブとネガティブを組み合わせたインプリント・リソグラフィ・システムで使用するように構成することができる。
【００８９】
通常のインプリント・リソグラフィ・プロセスが図２３Ａ〜２３Ｆに示されている。図２３Ａに示されているように、テンプレート１２は基板２０に対し間隔をあけて並べた関係となるように配置され、テンプレート１２と基板２０の間に間隙が形成される。テンプレート１２は、パターン形成時に基板に転写できる、１つまたは複数の所望の特定形状を形成した表面を含んでいる。本明細書で使用されているように、「特定形状サイズ」とは、一般的に、所望の特定形状のうちの１つの幅、長さ、および／または深さを意味する。様々な実施形態では、所望の特定形状をテンプレート１２の表面上で凹みとして形成するか、かつ／または導電性パターンをテンプレート１２の表面に形成することができる。テンプレート１２の表面エネルギーを低くし、基板２０からテンプレート１２を分離するのを補助する薄い表面処理層１３でテンプレート１２の表面１４を処理することができる。テンプレートの表面処理層についてここで説明する。
【００９０】
一実施形態では、硬化液４０は、テンプレート１２を基板２０に対して所望の位置に移動させる前に基板２０上に分注する。硬化液４０は、テンプレート１２の所望の特定形状の形状に適合する硬化液でよい。一実施形態では、硬化液４０は、少なくとも一部は図２４Ａに示されている高温を使用せずに間隙の空間を埋める低粘度の液体である。低粘度の液体であれば、高い圧力をかけずにテンプレート１２と基板２０との間の間隙３１を閉じることもできる。本明細書で使用されているように、「低粘度の液体」という用語は、粘度が約２５℃で約３０センチポアズ未満と測定された液体のことである。硬化液４０の適切な選択に関する詳細を未満で説明する。テンプレート１２は硬化液４０と相互作用し、硬化液４０を所望の形状に適合させる。例えば、硬化液４０は、図２３Ｂに示されているように、テンプレート１２の形状に適合するようにできる。テンプレート１２の位置は、テンプレート１２と基板２０との間の間隙が望む距離となるように調整することができる。テンプレート１２の位置をさらに調整し、テンプレート１２と基板２０の位置が正しく揃うようにもできる。
【００９１】
テンプレート１２の位置設定が適切に行われた後、硬化液４０を硬化させて、基板２０上にマスキング層４２を形成する。一実施形態では、硬化液４０の硬化に活性化光３２を使用し、マスキング層４２を形成する。活性化光をテンプレート１２に通し硬化液４０を硬化させることについては、図２３Ｃに示されている。硬化液４０が実質的に硬化された後、図２３Ｄに示されているように、テンプレート１２は、マスキング層４２から取り外され、硬化したマスキング層４２が基板２０の表面に残る。マスキング層４２は、テンプレート１２のパターンに相補的なパターンを持つ。マスキング層４２は、１つまたは複数の所望の特定形状の間に「基層」（「残留層」ともいう）を含むことができる。テンプレート１２をマスキング層４２から分離する作業を行うが、所望の特定形状が基板２０の表面から切れたり剥離したりせず無傷のまま残るようにする。インプリントの後基板２０からテンプレート１２を分離する作業の詳細について未満で説明する。
【００９２】
マスキング層４２は、様々な方法で使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、マスキング層４２は機能層とすることができる。このような実施形態では、硬化液４０を硬化させて導体層、半導体層、誘電体層、および／または所望の機械的または光学的特性を持つ層を形成することが可能である。他の実施形態では、マスキング層４２は、基板２０の処理をさらに行う際に基板２０の一部を覆うために使用することができる。例えば、マスキング層４２は、材料堆積プロセスにおいて、基板の一部に材料が堆積するのを禁止するために使用することができる。同様に、基板２０のエッチングの際に、マスキング層４２をマスクとして使用することもできる。これ以降のマスキング層４２の説明を簡単にするため、エッチング・プロセスでのマスクとしての使用については、後述の実施形態について説明する。しかし、ここで説明されている実施形態のマスキング層は、すでに説明しているような様々なプロセスでも使用できることは理解されるであろう。
【００９３】
エッチング・プロセスで使用するには、図２３Ｅに示されているように、マスキング層４２を通して基板の一部が露出するまでエッチング・プロセスを利用してマスキング層４２をエッチングする。つまり、基層の一部をエッチングで取り除くことができる。マスキング層４２の一部４４は基板２０に残り、基板２０の一部のエッチングを禁止する場合に使用される。マスキング層４２のエッチングが完了した後、知られているエッチング・プロセスを使用して基板２０をエッチングすることができる。マスキング層４２の一部分４４の下に配置されている基板２０の一部は実質的にエッチングされずに、基板２０の露出部分がエッチングされる。この方法で、テンプレート１２のパターンに対応するパターンを基板２０に転写することができる。マスキング層４２の残り部分４４を除去し、図２３Ｆに示されているパターン形成基板２０を残すことができる。
【００９４】
図２４Ａ〜２４Ｄは、転写層を使用したインプリント・リソグラフィ・プロセスの一実施形態を示す図である。転写層１８は、基板２０の上側表面に形成することができる。転写層１８は、下の基板２０および／または硬化液４０から形成されたマスキング層４２と異なるエッチング特性を持つ材料から形成することができる。つまり、各層（例えば、転写層１８、マスキング層４２、および／または基板２０）を、他の層に対して少なくとも選択的にエッチングできる。
【００９５】
図２３Ａ〜２３Ｃに示されているように、転写層１８の表面に硬化液を堆積し、マスキング層４２を硬化させる方法で、マスキング層４２を転写層１８の表面に形成させることができる。マスキング層４２は、転写層１８をエッチングするためのマスクとして使用することができる。マスキング層４２は、図２４Ｂに示されているように、転写層１８の一部がマスキング層４２を通して露出するまでエッチング・プロセスを使用してエッチングされる。マスキング層４２の一部４４が転写層１８に残り、転写層１８の一部のエッチングを禁止するのに使用される。マスキング層４２のエッチングが完了した後、転写層１８を、知られているエッチング・プロセスを使用して、エッチングすることができる。マスキング層４２の一部分４４の下に配置されている転写層１８の一部は実質的にエッチングされず、転写層１８の露出部分がエッチングされる。この方法で、マスキング層４２のパターンは転写層１８内に複製される。
【００９６】
図２４Ｃでは、部分４４と，転写層１８のエッチングされた部分は一体として、マスキング・スタック４６を形成し、これを使用して、下の基板２０の一部４４のエッチングを禁止することができる。基板２０のエッチングは、知られているエッチング・プロセスを使用して実行することができる（例えば、プラズマ・エッチング・プロセス、反応性イオン・エッチング・プロセスなど）。図２４Ｄに示されているように、マスキング・スタック４６は、基板２０の下の部分のエッチングを禁止することができる。基板２０の露出部分のエッチングは、所定の深さに達するまで続けられる。マスキング・スタック４６を基板２０のエッチング用のマスクとして使用する利点は、層の組み合わせたスタックにより高いアスペクト比のマスク（幅よりも高さのあるマスク）ができるという点である。アスペクト比の高いマスキングは、マスク部分４４の切り取りを抑制するためにエッチング・プロセスでは望ましいと考えられる。
【００９７】
図２３Ａ〜２３Ｆおよび図２４Ａ〜２４Ｄに示されているプロセスは、ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの例である。本明細書で使用されているように、「ネガティブ・インプリント・リソグラフィ」プロセスとは、一般的に、硬化液を硬化する前にテンプレートの形状に実質的に適合させるプロセスを意味する。つまり、テンプレートのネガ・イメージが硬化した液内に形成されるということである。これらの図に示されているように、テンプレートの凹んでいない部分がマスク層の凹み部分となる。したがって、テンプレートは、マスク層に与えられるパターンのネガ・イメージを表すパターンを持つように設計される。
【００９８】
本明細書で使用されているように、「ポジティブ・インプリント・リソグラフィ」プロセスは、通常、マスク層に形成されるパターンがテンプレートのパターンの鏡像となるプロセスを意味する。以下で詳しく説明するが、テンプレートの凹んでいない部分はマスク層の凹んでいない部分となる。
【００９９】
通常のポジティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスは、図２５Ａ〜２５Ｄに示されている。図２５Ａに示されているように、テンプレート１２は基板２０に対し間隔をあけて並べた関係となるように配置され、テンプレート１２と基板２０の間に間隙が形成される。テンプレート１２の表面を、テンプレート１２の表面エネルギーを低くし、硬化したマスキング層４２からテンプレート１２を分離するのを補助する薄い表面処理層１３で処理することができる。
【０１００】
硬化液４０が基板２０の表面に配置される。テンプレート１２を硬化液４０に接触させる。図２５Ｂに示されているように、硬化液４０は、テンプレート１２の下側表面と基板２０との間の間隙を埋める。ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスとは対照的に、テンプレート１２の凹みの少なくとも一部のほぼ下にある基板２０の領域には硬化液４０が実質的にない。したがって、硬化液４０は、テンプレート１２の凹みの少なくとも一部の位置により定められた基板２０上に不連続な膜として保持される。テンプレート１２の位置設定が適切に行われた後、硬化液４０を硬化させて、基板２０上にマスキング層４２を形成する。図２５Ｃに示されているように、テンプレート１２は、マスキング層４２から取り外され、硬化したマスキング層４２が基板２０の表面に残る。マスキング層４２は、テンプレート１２のパターンに相補的なパターンを持つ。
【０１０１】
マスキング層４２は、基板２０の一部分のエッチングを禁止するために使用される。マスキング層４２の形成が完了した後、知られているエッチング・プロセスを使用して基板２０をエッチングすることができる。図２５Ｄに示されているように、マスキング層４２の下に配置されている基板２０の一部を実質的にエッチングされないままとし、基板２０の露出部分をエッチングすることができる。この方法で、テンプレート１２のパターンを基板２０内に複製できる。マスキング層４２の残り部分４４を除去し、パターン形成基板２０を作製できる。
【０１０２】
図２６Ａ〜２６Ｃは、転写層１８を使用したポジティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスの一実施形態を示す図である。転写層１８を基板２０の上側表面に形成する。転写層１８は、下にある転写層１８および／または基板２０と異なるエッチング特性を持つ材料で形成される。図２５Ａ〜２５Ｃに示されているように、転写層１８の表面に硬化液を堆積し、マスキング層４２を硬化させる方法で、マスキング層４２が転写層１８の表面に形成される。
【０１０３】
マスキング層４２は、転写層１８をエッチングするためのマスクとして使用する。マスキング層４２は転写層１８の一部をエッチングするのを禁止する。転写層１８を、知られているエッチング・プロセスを使用してエッチングすることができる。マスキング層４２の下に配置されている転写層１８の一部は実質的にエッチングされずに、転写層１８の露出部分がエッチングされる。この方法で、マスキング層４２のパターンを転写層１８に複製することができる。
【０１０４】
図２６Ｂでは、マスキング層４２と転写層１８のエッチング部分が一体として、マスキング・スタック４６とし、これを使用して、下の基板２０の一部分のエッチングを禁止することができる。基板２０のエッチングは、知られているエッチング・プロセスを使用して実行することができる（例えば、プラズマ・エッチング・プロセス、反応性イオン・エッチング・プロセスなど）。図２６Ｃに示されているように、マスキング・スタックは、基板２０の下の部分のエッチングを禁止する。基板２０の露出部分のエッチングは、所定の深さに達するまで続けられる。
【０１０５】
一実施形態では、プロセスによりポジティブ・インプリント・リソグラフィとネガティブ・インプリント・リソグラフィとを組み合わせることができる。ポジティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスとネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスとの組合せに対するテンプレートは、ポジティブ・リソグラフィに適した凹みとネガティブ・リソグラフィに適した凹みを備える。例えば、ポジティブ・インプリント・リソグラフィとネガティブ・インプリント・リソグラフィの組合せに対するテンプレートの一実施形態が図２７Ａに示されている。テンプレート１２は、図２７Ａに示されているように、下側表面５６６に、少なくとも１つの第１の凹み５６２と少なくとも１つの第２の凹み５６４とがある。第１の凹み５６２は、テンプレート１２が硬化液４０に接触したときに硬化液４０の不連続部分が作られるように構成される。第２の凹みの高さ（ｈ2）は、第１の凹みの高さ（ｈ1）よりも実質的に高い。
【０１０６】
通常の組み合わせたインプリント・リソグラフィ・プロセスが図２７Ａ〜２７Ｄに示されている。図２７Ａに示されているように、テンプレート１２は基板２０に対し間隔をあけて並べた関係となるように配置され、テンプレート１２と基板２０の間に間隙が形成される。テンプレート１２の少なくとも下側表面５６６は、テンプレート１２の表面エネルギーを低くし、硬化したマスキング層４２からテンプレート１２を分離するのを補助する薄い表面処理層（図に示されていない）で処理することができる。さらに、第１の凹み５６２および／または第２の凹み５６４の表面は、薄い表面処理層により処理することができる。
【０１０７】
硬化液４０が基板２０の表面に配置される。テンプレート１２を硬化液４０に接触させる。図２７Ｂに示されているように、硬化液４０は、テンプレート１２の下側表面５６６と基板２０との間の間隙を埋める。硬化液４０は、さらに、第１の凹み５６２も埋める。しかし、硬化液４０は、第２の凹み５６４のほぼ下にある基板２０の領域には実質的に存在しない。そのため、硬化液４０は、第１の凹み５６２により形成されるパターンに対応する表面形状を持つ基板２０上の不連続膜として保持される。テンプレート１２の位置設定が適切に行われた後、硬化液４０を硬化させて、基板上にマスキング層４２を形成する。図２７Ｃに示されているように、テンプレート１２は、マスキング層４２から取り外され、硬化したマスキング層４２を基板２０の表面に残す。マスキング層４２は、ネガティブ・インプリント・リソグラフィにより形成されるマスク層に似たパターン形成領域５６８を含む。さらに、マスキング層４２は、マスキング材料を含まないチャネル領域５６９を含むことができる。
【０１０８】
一実施形態では、マスキング層４２は下の基板２０と同じまたは類似のエッチング速度を持つ材料で形成される。エッチング・プロセスをマスキング層４２に適用し、マスキング層４２と基板２０を実質的に同じエッチング速度で除去する。この方法で、図２７Ｄに示されているように、テンプレート１２の多層パターンを基板２０に転写することができる。また、このプロセスは、他の実施形態で説明されているように、転写層１８を使用して実行することもできる。
【０１０９】
凹み５６２は、１つまたは複数の段部を含む任意の形状でよいが、そのうちの１つは図２７Ｅに凹み５６３の段部５６３ａとして示されている。さらに、凹みは、凹み５６５で示されている段部５６５ａが高さｈ1を定め、図２７Ｆに示されている凹み５６５の追加部分５６５ｂの高さはｈ2であって、ｈ1よりも高くなるような形状をとることができる。このようにして、上述の理由から、硬化液４０は、テンプレートの凹みが高さｈ1以下の部分に重ね合わせて配置され、高さがｈ2であるテンプレート１２の部分には存在していない。
【０１１０】
ポジティブとネガティブの組合せリソグラフィも、テンプレート１２の多数の領域をパターニングするのに使用することができる。例えば、基板２０が、パターン形成を必要とする複数の領域を含む。図２７Ｃに示されているように、複数の深さのある凹みを持つテンプレート１２が、チャネル／境界領域５６９を間に持つ２つのパターン形成領域５６８を含む。チャネル領域５６９は、テンプレート１２のパターン形成領域を超えて液体が流れるのを阻止する。
【０１１１】
本明細書で使用されているように、「ステップ・アンド・リピート」プロセスとは、基板よりも小さなテンプレートを使用して基板上に複数のパターン形成領域を形成することである。ステップ・アンド・リピート・インプリント・プロセスは、光硬化液を基板の一部に堆積し、硬化した液体のパターンを基板上の前のパターンに揃え、テンプレートを液体に押し付け、液体を硬化させ、テンプレートを硬化した液体から分離する作業を含む。テンプレートを基板から分離して、テンプレートの形状のイメージを硬化した液体の中に残すことができる。テンプレートが基板の全表面積よりも小さいので、基板の一部のみがパターン形成され硬化した液体を含む。プロセスの「リピート」部分は、光硬化液を基板の異なる部分に堆積させる作業を含む。その後、パターン形成テンプレートを基板に揃え、硬化液に接触させる。活性化光を使用して硬化液を硬化させ、硬化した液体の第２の領域を形成する。このプロセスは、基板の大半のパターン形成が行われるまで連続して繰り返すことができる。ステップ・アンド・リピート・プロセスは、ポジティブ、ネガティブ、またはポジティブ／ネガティブのインプリント・プロセスとともに使用できる。ステップ・アンド・リピート・プロセスは、本明細書で説明されている機器の実施形態で実行することができる。
【０１１２】
ステップ・アンド・リピート・インプリント・リソグラフィ・プロセスは、多くの点で他の手法に勝っている。本明細書で説明されているステップ・アンド・リピート・プロセスは、低粘度の光硬化液と剛性のある透明テンプレートを使用するインプリント・リソグラフィに基づく。テンプレートは、光活性化光と、層と層との間のアライメントを行えるようにするアライメント・マーク検出光に対し透過的である。多層レベル・デバイスの制作スケールのインプリント・リソグラフィでは、非常に高い分解能の層間アライメント（例えば、最小特定形状サイズ（「ＭＦＳ」）の１／３程度と低い）を持つと都合がよい。
【０１１３】
テンプレートの製作における歪み誤差の発生源は様々である。ステップ・アンド・リピート・プロセスは、所定のステップ実行時に基板の一部のみを処理する。各ステップで処理されるフィールドのサイズは、ＭＦＳの１／３以下のパターン歪みを処理できるくらい小さくなければならない。これは、高分解のインプリント・リソグラフィにおけるステップ・アンド・リピート・パターン形成を必要とする。これは、大半の光リソグラフィ・ツールがステップ・アンド・リピート・システムである理由でもある。また、前に述べたように、低いＣＤ変化や欠陥検査／修復の必要性は小さなフィールドの処理に有利である。
【０１１４】
プロセスのコストを低く維持するためには、リソグラフィ機器が十分高いスループットを持つことが重要である。スループットの要件により、フィールド１つ当たりに許容されるパターン形成時間に対する厳しい限度が設定される。光硬化可能である低粘度の液体は、スループットの観点からは魅力的である。これらの液体はかなり高速に移動し、テンプレートと基板との間の間隙を適切に埋める。リソグラフィの能力はパターンとは無関係である。その結果得られる低圧室温処理は、高いスループットに適しているが、層間のアライメントの利点を維持している。
【０１１５】
従来の発明は、低粘度の光硬化液のパターン形成を扱っていたが、ステップ・アンド・リピート・プロセスに対しては取り扱っていない。光リソグラフィは、高温エンボス加工と同様に、膜のスピンコートを行い、基板上にハードベークしてからパターン形成を行う。そのようなアプローチを低粘度の液体とともに使用した場合、３つの大きな問題が生じる。低粘度の液体は、ディウェッティングの傾向があり、連続する膜の形態を維持することができないためスピンコートしにくい。さらに、ステップ・アンド・リピート・プロセスでは、液体が蒸発し、そのためテンプレートに対し基板上でステップ・アンド・リピートを行うと基板上に残される液体の量が変動する。最後に、ブランケット露光は、パターン形成される特定のフィールドを超えて分散する傾向がある。これにより、その後のフィールドの部分的硬化が生じ、インプリント前に液体の流体特性に影響を及ぼす傾向がある。単一フィールドに適した液体を、一度にフィールド１つ分ずつ、基板上に分注するアプローチを採用すれば、上記の３つの問題を解決することができる。しかし、基板上の使用可能な領域の喪失を避けるために液体をその特定のフィールドに正確に封じ込めることが重要である。
【０１１６】
一般に、リソグラフィは、デバイスの生産で使用される多数のユニット・プロセスのうちの１つである。特に多層デバイスにおけるこれらすべてのプロセスのコストを考えると、その後のパターンに干渉せずにパターン形成領域を互いにできるだけ近づけることが非常に望ましいものとなる。実際、これにより使用可能な領域が最大になり、したがって基板の使用領域が増える。また、インプリント・リソグラフィは、「ミックス・アンド・マッチ」モードで、光リソグラフィなどの他の種類のリソグラフィと併用することができ、この場合、同じデバイスの異なるレベルのものが異なるリソグラフィ技術で作られることになる。インプリント・リソグラフィ・プロセスを他のリソグラフィ手法と両立するものにすると都合がよい。切り目／境界領域により、基板上の２つの隣接するフィールドが分けられる。最新の光リソグラフィ・ツールでは、この境界領域は、５０〜１００ミクロンと小さくできる。境界のサイズは、通常、パターン形成領域を分離するために使用される刃のサイズにより制限される。この小さな境界領域は、個々のチップをダイシングする刃が薄いほど小さくなる。この厳しい境界サイズ要求条件を満たすために、パターン形成領域から追い出される過剰な液体の位置を適切に制限すべきであり、また反復可能でなければならない。そのため、テンプレート、基板、液体だけでなく、表面エネルギー、界面エネルギー、Ｈａｍａｃｋｅｒ定数、ファンデルワールス力、粘度、密度、不透明度などのシステムの物理的特性に影響を及ぼす他の材料をも含む個々のコンポーネントは、反復可能プロセスに適切に対応できるように本明細書の説明どおり設計されている。
【０１１７】
すでに述べたように、適切にパターン形成されたテンプレートを使用して不連続膜が形成される。例えば、境界領域を定める高いアスペクト比の凹みを持つテンプレートは、境界領域を超えて液体が流れ込むのを抑止することができる。境界領域内の液体の抑制は、様々な要因の影響を受ける。上述のように、テンプレート設計は液体の封じ込めに一定の役割を果たす。さらに、テンプレートを液体に接触させるプロセスも、液体の封じ込めに影響を与える。
【０１１８】
図１９Ａ〜１９Ｃは、不連続膜が表面に形成されるプロセスの断面図である。一実施形態では、図１９Ａに示されているように、硬化液４０が線のパターンとして、または液滴として、基板２０上に分注される。したがって、硬化液４０は、インプリントされる基板２０の領域全体を覆うことはない。テンプレート１２の下側表面が硬化液４０に接触すると、図１９Ｂに示されているように、テンプレート１２が硬化液４０に加える力により硬化液４０は基板２０の表面に広がる。一般に、テンプレート１２により硬化液４０に加えられる力が大きいほど、硬化液４０は基板上で遠くまで広がる。したがって、十分な力が加えられると、図１９Ｃに示されているように硬化液４０はテンプレート１２の周囲を超える可能性がある。図１９Ｄに示されているように、テンプレート１２で硬化液４０に加えられる力を制御することにより、硬化液４０はテンプレート１２の所定の境界内に封じ込められる。
【０１１９】
硬化液４０に加えられる力の大きさは、基板２０に分注される液体の量と硬化時にテンプレート１２が基板２０から離れている距離に関係する。ネガティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスでは、基板上に分注される液体の量は、パターン形成テンプレートの実質的に埋めるのに必要な液体の量、パターン形成される基板の面積、硬化された層の所望の厚さ、によって定められる量と同じかそれより少なくなければならない。硬化した液体の量がこの溶液を超えると、テンプレートが基板からの適切な距離まで移動されたときに液体はテンプレートの周囲から押し出される。ポジティブ・インプリント・リソグラフィ・プロセスでは、基板に分注される液体の量は、硬化された層の所望の厚さ（つまり、テンプレートの凹みのない部分と基板との間の距離）やパターン形成される基板の一部の表面積により定められる容積より少なくなければならない。
【０１２０】
１つまたは複数の境界を含むテンプレートを使用するインプリント・リソグラフィ・プロセスでは、テンプレートの凹みのない表面と基板との間の距離は、すでに説明されているように、最小の膜厚と最大の膜厚の間の値に設定される。これらの値の範囲内に高さを設定することにより、適切な毛管力でテンプレートの境界により定められた領域内に液体を封じ込めることができる。さらに、層の厚さは、パターン形成された特定形状の高さにほぼ匹敵するものでなければならない。硬化された層が厚すぎる場合、特定形状を下の基板に転写する前に、硬化した層内に形成された特定形状を腐食させる。したがって、上述のように容積を制御して、適切な膜厚を使用するようにするのが望ましい。
【０１２１】
さらに、テンプレート１２により硬化液４０に加えられる力は、テンプレート１２が硬化液４０と接触する速度の影響を受ける。一般に、テンプレート１２が接触する速度が速いほど、硬化液４０に加えられる力は大きい。したがって、テンプレート１２を硬化液４０に接触させる速度を制御することにより、基板２０の表面上の硬化液４０の広がりを制御する何らかの尺度が得られる。
【０１２２】
インプリント・リソグラフィ・プロセスにおいて基板２０に対してテンプレート１２を位置決めするとき、これらの特徴はすべて考慮される。これらの変数を所定の方法で制御することにより、硬化液４０の流れを制御し、所定の領域内に封じ込めたままにすることができる。
【０１２３】
オーバーレイ・アライメント方式では、アライメント誤差を測定してからそれらの誤差の補正を行い、基板上のパターン形成テンプレートと所望のインプリント位置の正確なアライメント調整を行う。基板に対してテンプレートを正しく配置することが、パターン形成層と基板上のすでに形成されている層との適切なアライメント調整を実行するうえで重要である。この目的のために、テンプレートを液体に接触させた後、適切なアライメント調整を行うのが望ましく、これを液中アライメントと呼ぶ。しかし、テンプレートと液体物質との間の抵抗を減らし、記録されたパターンを歪ませる可能性のある液体中の剪断力を避けるようにすることが望ましい。そこで、液体をテンプレートに適切に接触させて液体がパターン形成領域を超えて移動する確率を小さくする他に、液中アライメントを行えるようにテンプレートと基板との間の最小距離を選択しなければならない。つまり、液体物質の所定の粘度に対して、液体物質が配置されるテンプレートと基板との間の最小距離を、テンプレートと液体物質の間の移動に対する抵抗を減衰させるように決める。例えば、液体物質の静止摩擦のためテンプレートと液体物質との間の移動に対する抵抗が減衰するように距離を定めることができる。このようにして、記録されたパターンの歪みを最小現に抑えながら配置誤差を避けることができる。配置誤差とは、本明細書で使用されているように、一般に、テンプレートと基板との間のＸ−Ｙ位置決め誤差のことである（つまり、Ｘおよび／またはＹ軸にそっての並進動き）。配置誤差は、一実施形態では、図１４に示されているように、テンプレート通過光学デバイスを使用することにより決定され、補正される。
【０１２４】
図２８は、図１４に示されているテンプレートを通しての光イメージング・システム３８００の光学系３８２０の概略図である。光学系３８２０は、異なる平面からの２つのアライメント・マークを単一の焦面へ焦点を合わせるように構成されている。光学系３８２０では、異なる波長の光から生じる焦点距離の変化を使用して、テンプレートと下の基板とのアライメントを決定することができる。光学系３８２０は、光イメージング・デバイス３８１０、照明源（図に示されていない）、集光デバイス３８０５を備える。個々の光源を使用するか、または単一広帯域光源を使用し光学的帯域通過フィルタを像平面とアライメント・マークとの間に挿入することにより、異なる波長の光を発生させることができる。パターン形成テンプレート３７００と基板２５００との間の間隙に応じて、異なる波長を選択して焦点距離を調整する。図２９に示されているように、使用するそれぞれの波長の光によって、各オーバーレイ・マークは２つの像を像平面上に作ることができる。特定の波長の光を使用した第１の像２６０１は、焦点があった像である。同じ波長の光を使用した第２の像２６０２は、焦点のはずれた像である。それぞれの焦点のはずれた像を排除するために複数の方法を使用することができる。
【０１２５】
第１の方法では、第１の波長の光を使用する照明の下で、光イメージング・デバイス３８１０によって２つの像が受信される。像は、図２９に示されており、一般に、番号２６０４で参照される。像は正方形で表されているが、十字など他の形状を使用してもかまわないことは理解されるであろう。像２６０２は、基板上のオーバーレイ・アライメント・マークに対応する。像２６０１は、テンプレート上のオーバーレイ・アライメント・マークに対応する。像２６０２に焦点が合うと、像２６０１は焦点はずれになる。一実施形態では、イメージ処理手法を使用して、像２６０２に関連するピクセルに対応する幾何学的データを消去することができる。したがって、基板のマークの焦点はずれの像をなくし、像２６０１のみを残すことができる。同じ手順と第２の波長の光を使用して、像２６０５、２６０６を光イメージング・デバイス３８１０に形成することができる。すると、焦点はずれの像２６０６がなくなり、像２６０５のみが残される。その後、残り２つの焦点の合っている像２６０１、２６０５を組み合わせて、単一の像平面２６０３上に結像し、オーバーレイ誤差測定を行う。
【０１２６】
第２の方法は、図３０に示されているように、２つの同じ面の偏光アレイと偏光照明源を使用することである。図３０は、オーバーレイ・マーク２７０１と直交偏光アレイ２７０２を示している。偏光アレイ２７０２は、テンプレート表面に形成されるか、または表面の上方に配置される。２つの偏光照明源の下で、焦点が合った像２７０３のみ（それぞれ異なる波長と偏光に対応する）が像平面上に現れる。したがって、焦点はずれの像は、偏光アレイ２７０２により除去される。この方法の利点は、焦点はずれの像を排除するためにイメージ処理手法を必要としない点である。
【０１２７】
モアレ・パターン・ベースのオーバーレイ測定を光リソグラフィ・プロセスに使用することができる。モアレ・パターンの２つの層が同じ平面上になく、イメージング・アレイ内でオーバーラップしているインプリント・リソグラフィ・プロセスでは、２つの個々の焦点像を得ることは難しい場合がある。しかし、テンプレートと基板との間の間隙を光測定ツールの焦点深度内に収まるように、またテンプレートと基板とが直接接触しないように慎重に制御することで、集束問題を最小限度に抑えて同時にモアレ・パターンの２つの層を取得することができる。モアレ・パターンに基づく他の標準オーバーレイ方式はインプリント・リソグラフィ・プロセスに対し直接実装できる。
【０１２８】
ＵＶ硬化液材料を使用するインプリント・リソグラフィ・プロセスのオーバーレイ・アライメント調整に関しては、他に、アライメント・マークが見えるかどうかという問題がある。オーバーレイ配置誤差の測定には、２つのオーバーレイ・マーク、つまりテンプレート上の１つと、基板上のもう１つが使用される。しかし、テンプレートは硬化剤に対し透過的であるのが望ましいため、テンプレート・オーバーレイ・マークは、いくつかの実施形態では不透明な線ではない。むしろ、テンプレート・オーバーレイ・マークはテンプレート表面の経常的な特徴である。いくつかの実施形態では、マークは、テンプレートと同じ材料でできている。さらに、ＵＶ硬化液は、テンプレート材料（例えば、石英）の屈折率に似た屈折率を有している。したがって、ＵＶ硬化液がテンプレートと基板との間の間隙を埋めると、テンプレートのオーバーレイ・マークは非常に認識しにくくなる。テンプレートのオーバーレイ・マークが不透明材料（例えば、クロム）で作られている場合、オーバーレイ・マークの下のＵＶ硬化液はＵＶ光に適切に露光されない。
【０１２９】
一実施形態では、光イメージング・システム３８００から見えるが、硬化光（例えば、ＵＶ光）には不透明なオーバーレイ・マークがテンプレート上で使用される。このアプローチの一実施形態が図３１に示されている。図３１では、完全に不透明な線の代わりに、テンプレート上のオーバーレイ・マーク３１０２を細い偏光線３１０１で形成させる。例えば、適当な細い偏光線は、硬化剤として使用される活性化光の波長の約１／２から１／４の幅である。偏光線３１０１の線幅は、２本の線の間を通る活性化光が十分に回折し、線の下の全液体を硬化させる十分な狭さでなければならない。このような実施形態では、活性化光はオーバーレイ・マーク３１０２の偏光状態に応じて偏光することができる。活性化光が偏光すると、オーバーレイ・マーク３１０２のある領域を含むすべてのテンプレート領域に対し比較的一様な露光が生じる。テンプレート上にオーバーレイ・マーク３１０２を配置するために使用される光は、広帯域光または液体材料を硬化させない特定の波長とすることができる。この光は偏光の必要がない。偏光線３１０１は、測定光に対し実質的に不透明であり、したがってオーバーレイ・マーク３１０２は、定められているオーバーレイ誤差測定ツールを使用して見えるようにできる。電子ビーム・リソグラフィなどの既存の手法を使用することで、細い偏光オーバーレイ・マークがテンプレート上に加工される。
【０１３０】
他の実施形態では、オーバーレイ・マーク３１０２は、テンプレートと異なる材料で形成される。例えば、テンプレートのオーバーレイ・マーク３１０２を形成するために選択された材料としては、可視光に対しては実質的に不透明であるが、硬化剤として使用される活性化光（例えば、ＵＶ光）には透過的なものとすることができる。例えば、ｘを２未満とするＳｉＯｘをそのような材料として使用することができる。特に、Ｘを約１．５とするＳｉＯｘで形成される構造は、可視光に対して実質的に不透明であるが、ＵＶ硬化光に対しては透過性である。
【０１３１】
インプリント・リソグラフィ・プロセスのすべての実施形態において、液が基板上に分注される。以上の説明は基板への液体の分注を対象とするが、同じ液体分注手法をテンプレートへの液体分注時にも使用できることは理解されるであろう。液体分注は、慎重に制御されるプロセスである。一般に、液体分注は、所定の液体の量が基板上の適切な位置に分注されるように制御される。さらに、液体の量も制御される。液体の適切な量と液体の適切な位置との組合せは、本明細書で説明されている液体分注システムを使用して制御される。特に、ステップ・アンド・リピート・プロセスでは、液量制御と液配置の組合せを使用してパターン形成を指定されたフィールドに制限する。
【０１３２】
様々な液体分注パターンが使用される。パターンは、連続する線の形態または液滴のパターンとすることができる。いくつかの実施形態では、吐出量ベースの液体分注器先端とインプリント部材との間の相対的動きを使用して、実質的に連続する線を含むパターンをインプリント部材の一部に形成する。分注速度と相対的動きのバランスを取ることで、線の横断面のサイズと線の形状を制御する。分注プロセスでは、分注器先端は基板近くに（例えば、数十ミクロンのオーダーで）固定される。連続するパターンの２つの例が図３２Ａ、３２Ｂに示されている。図３２Ａ、３２Ｂに示されているパターンは、正弦波パターンであるが、他のパターンも可能である。図３２Ａ、３２Ｂに示されているように、連続する線パターンは、単一の分注器先端２４０１または複数の分注器先端２４０２を使用して描くことができる。それとは別に、図３２Ｃに示されているように、液滴のパターンを使用することもできる。一実施形態では、周囲の液滴よりも量が多い中心液滴を持つ液滴パターンが使用される。テンプレートが液滴に接触すると、図３２Ｃに示されているように、液体が広がってテンプレートのパターン形成領域を埋める。
【０１３３】
分注速度Ｖdとインプリント部材の相対的横方向速度Ｖsには、次のような関係がある。
（１）ｖd＝Ｖd／ｔd（分注容積／分注期間）
（２）ｖs＝Ｌ／ｔd（線の長さ／分注期間）
（３）ｖd＝ａＬ（ただし、「ａ」は線パターンの断面積である）、したがって
（４）Ｖd＝ａｖs）
【０１３４】
初期線パターンの幅は、通常、分注器の先端サイズに左右される。分注器先端は固定されている。一実施形態では、分注される液体の量（Ｖｄ）と液体の分注に要する時間（ｔｄ）を制御するために、液体分注コントローラが使用される。Ｖｄとｔｄが固定されている場合、線の長さを伸ばすと、パターン形成の線の断面の高さが低くなる。パターンの長さを伸ばすには、周期的パターンの空間周波数を大きくする。パターンの高さを低くすることで、インプリント・プロセスで吐出される液体の量を減らすことができる。複数の先端を同じ分注線に接続すると、単一の分注器先端の場合と比較して、長い線パターンを高速に形成することができる。それとは別に、複数の密接して並ぶ液滴を使用して、量が正確である線を形成する。
【０１３５】
液体の硬化が完了した後、硬化した液からテンプレートが引き離される。テンプレートと基板はほとんど完全に平行なので、テンプレート、インプリントされた層、基板を組み立てると、テンプレートと硬化した液体との間に実質的に一様な接触が生じる。このようなシステムは、硬化した液体からテンプレートを分離するために、大きな分離力を必要とすることがある。柔軟なテンプレートまたは基板の場合、一実施形態では分離は「剥離プロセス」を使用して実行される。しかし、柔軟なテンプレートまたは基板を使用するのは、高分解能オーバーレイ・アライメント調整には望ましくないことがある。石英テンプレートとシリコン基板の場合、剥離プロセスの実現は困難である。一実施形態では、「剥いで引っ張る」プロセスを実行して、インプリントされた層からテンプレートを引き離す。剥いで引っ張るプロセスの一実施形態が図３３Ａ〜３３Ｃに例示されている。
【０１３６】
図３３Ａは、硬化の後、硬化液４０に埋められているテンプレート１２を示している。硬化液４０の硬化の後、図３３Ｂに示されているように、テンプレート１２または基板２０のいずれかを傾けて、テンプレート１２と基板２０とを一定の角度３６０４とする。テンプレート１２または基板２０のいずれかに結合されている事前較正ステージを使用して、テンプレート１２と硬化液４０との間で傾斜させることができる。テンプレート１２と基板２０との間の相対的横方向動きは、傾斜軸がテンプレート１２−基板２０間の界面近くに配置されていれば傾斜動きのときに無視できるくらい小さい。テンプレート１２と基板２０との間の角度３６０４が十分に大きいと、テンプレート１２は、Ｚ軸の動き（つまり、垂直方向動き）のみを使用して基板２０から分離することができる。この剥いで引っ張る方法により、所望の部分４４を転写層１８と基板２０の上にそのまま残し、望ましくない剪断を生じさせないようにできる。
【０１３７】
上述の実施形態に加えて、本明細書で説明されている実施形態は電界を使用してパターン化された構造を形成することも含む。硬化した層にパターンを設けるために電界を使用することを単一のインプリントまたはステップ・アンド・リピート・プロセスに使用することができる。
【０１３８】
図３４は、テンプレート１２００と基板１２０２の一実施形態を示す図である。一実施形態では、テンプレート１２００は活性化光に対し透過的で、かつ活性化光への露光により重合性組成物／活性光硬化液を硬化させることができる材料から形成される。また透明材料でテンプレート１２００を形成する場合には、確立されている光学的手法使用して、構造の形成時に、テンプレート１２００と基板１２０２との間の間隙を測定し、オーバーレイ・マークを測定して、オーバーレイ・アライメント調整と倍率補正を行うことができる。テンプレート１２００は、さらに、熱的にも機械的にも安定しており、ナノスケールの分解能によるパターン形成を行える。テンプレート１２００は、テンプレートと基板の境界に電界を発生させることができる導電性材料および／または層１２０４を含む。
【０１３９】
一実施形態では、ブランクの溶融シリカ（例えば、石英）をテンプレート１２００の基部１２０６の材料として使用する。酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）を基部１２０６に堆積させる。ＩＴＯは、可視光とＵＶ光に対し透過的であり、導電性材料である。ＩＴＯは、高分解能電子ビーム・リソグラフィを使用してパターン形成できる。すでに説明しているように、低表面エネルギー・コーティングでテンプレート１２００をコーティングすると、テンプレート１２００と光活性光硬化液との間の剥離特性が向上する。基板１２０２の材料としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＰなどの標準的なウェハ材料がある。ＵＶ硬化液および／または熱硬化液を重合性組成物１２０８として使用することができる。一実施形態では、重合性組成物１２０８をウェハ１２１０にスピンコーティングできる。他の実施形態では、本明細書で説明されているように、所定の量の重合性組成物１２０８を所定のパターンで基板１２０２に分注することができる。いくつかの実施形態では、転写層１２１２を、ウェハ１２１０と重合性組成物１２０８との間に配置することができる。転写層１２１２の材料の特性と厚さは、硬化した液体材料内に作られた低アスペクト比構造から高アスペクト比構造を作成できるように選択することができる。ＩＴＯを電圧源１２１４に接続することで、テンプレート１２００と基板１２０２の間に電界を発生させることができる。
【０１４０】
図３５Ａ〜３５Ｄおよび図３６Ａ〜３６Ｃでは、上述のプロセスの２つの実施形態が例示されている。それぞれの実施形態では、テンプレート１２００と基板１２０２との間で所望の一様な間隙を維持することができる。所望の大きさの電界を印加すると、重合性組成物１２０８がテンプレート１２００の隆起した部分１２１６に向かって引き付けられる。図３５Ａ〜３５Ｄでは、この間隙と電界の大きさは、重合性組成物１２０８がテンプレート１２００に直接接触し、接着するように設定されている。硬化剤（例えば、活性化光１２１８および／または熱）を液体を硬化するために使用することができる。所望の構造が形成された後、本明細書で説明されている方法によりテンプレート１２００を基板１２０２から分離することができる。
【０１４１】
図３４、３５Ａ〜Ｄおよび３６Ａ〜Ｃを参照すると、他の実施形態では、テンプレート１２００は「調整可能」なものとすることができる。「調整可能」という用語は、この実施形態の文脈では、一般的に、導電材料および／または層１２０４の様々な導電性部分を独立に制御することを意味する。導電性部分を制御するというのは、導電性部分の電界のオン、オフ、および／または調整のことである。そのために、テンプレート１２００は、互いに異なる導電性部分を絶縁する非導電性材料を含む。非導電性材料１７０４は、例えば、二酸化ケイ素で形成できる。導電性部分は、マスキング層上に作られるパターンと相補的なパターンを形成する。導電性部分のパターンは、当業者に知られている方法を使用して非導電性材料に形成される。導電性部分は、電圧源１２１４に独立してまたは一体として電気的に接続される。導電性部分が電圧源１２１４に独立に接続される実施形態では、導電性部分のうちの１つまたは複数により発生する電界を独立して調整する制御デバイスを用意できる。一実施形態では、電気的コネクタを他の側から非導電性材料に通し、導電性部分に接続することができる。他の実施形態では、導電性部分を非導電性材料まで延ばし、電気的コネクタを不要にすることができる。
【０１４２】
図３６Ａ〜３６Ｃでは、重合性組成物１２０８がテンプレート１２００と本質的に同じ形状をとるように間隙と電界の大きさを選択する。この形状は、テンプレート１２００に直接接触しなくても実現できる。硬化剤（例えば、活性化光１２１８）を液体を硬化させるために使用する。図３５Ａ〜３５Ｄおよび図３６Ａ〜３６Ｃの実施形態では、後のエッチング・プロセスを使用して、硬化した材料１２２０を除去する。図３５Ａから３５Ｄおよび図３６Ａから３６Ｃに示されているように、転写層１２１２が硬化した材料１２２０とウェハ１２１０との間にあれば、さらにエッチングを使用する。
【０１４３】
他の実施形態では、図３７Ａは非導電性基部１５０２に結合されている導電性部分１５０４の連続層を含む導電性テンプレートを示す。図３７Ｂに示されているように、テンプレートの非導電性基部１５０２は、導電性部分１５０４により互いに隔離されている。テンプレートは、上述のように「ポジティブ」インプリント・プロセスで使用することができる。
【０１４４】
これらの実施形態で説明されるように、電界を使用すると、リソグラフィ・プロセスによるパターン形成構造を短時間で形成することができる（１秒程度以内）。これらの構造は、一般に、数十ナノメートルのサイズである。一実施形態では、電界の存在下で光活性光硬化液を硬化させると、基板上にパターン形成層が作られる。パターンは、特定のナノメートル・スケールの形状のテンプレートを基板上の硬化液の薄い層の表面から制御された距離のところに（例えば、数ナノメートルの範囲内に）配置することにより作られる。所望の構造の全部または一部が規則正しい反復パターン（ドットの配列など）であれば、テンプレート上のパターンは、所望の反復構造のサイズよりもかなり大きいであろう。
【０１４５】
テンプレート上にパターンを複製するのに、テンプレートと基板の間に電界を印加する。液体と空気（または真空）は異なる誘電率を持ち、電界はテンプレートの形状の存在により局所的に変化するため、液体の領域をテンプレートへ引き付ける静電気力が発生する可能性がある。表面張力または毛細管圧力により膜が安定する。電界強度が高いと、光活性光硬化液はテンプレートに張り付き、基板から特定の位置でディウェッティングする可能性がある。しかし、液体膜の張り付けは、静電気力の比が、無次元数Λで測定される毛管力に匹敵する場合に発生する。静電気力の大きさは、約εＥ2ｄ2であるが、ただし、εは真空誘電率、Ｅは電界の大きさ、ｄは特定形状のサイズである。毛管力の大きさは、γを液体気体表面張力として、約γｄである。これら２つの力の比がΛ＝εＥ2ｄ／γである。界面を変形し、上側表面に張り付けるために、Ｌがほぼ１であるような電界でなければならない。正確な値は、板の形状の詳細と液体気体誘電率と高さの比によって決まるが、この数値は０（１）となる。したがって、電界はおおよそ、Ｅ≒（γ／εｄ）1/2で与えられる。この光活性光硬化液は、組成物の重合により適切に硬化させることができる。テンプレートは、重合組成物からのテンプレートの剥離を補助するため低エネルギー自己組織化単分子層膜（例えば、フッ素処理界面活性剤）で処理することができる。
【０１４６】
上記近似式の例を未満に示す。ｄ＝１００ｎｍおよびγ＝３０ｍＪ／ｍおよびε＝８．８５×１０−１２Ｃ２／Ｊ−ｍについて、Ｅ＝１．８×１０8Ｖ／ｍであり、これは板間隔が１００ｎｍであれば中程度の１８Ｖ、または板間隔が１０００ｎｍであれば１８０Ｖの板の間の電位差に対応する。特定形状サイズｄ〜γ／εＥ2は、特定形状のサイズが電界の平方とともに減少することを意味していることに注意されたい。したがって、５０ｎｍの特定形状では、１００と１０００ｎｍの板間隔に対し、それぞれ、２５または２５０Ｖのオーダーの電圧を必要とする。
【０１４７】
電界、テンプレートの形状の設計、テンプレートと液体表面との近さを制御し、テンプレートの表面に接触しない光活性光硬化液にパターンを作るようにすることが可能である。この手法により、重合組成物からテンプレートを機械的に分離する必要がなくなるであろう。また、この手法を使用すれば、パターン内の潜在的欠陥発生源をなくすることもできる。しかし、接触していない場合、液体は接触の場合のように適切に定められた鋭い高分解能構造を形成できない。これは、まず最初に所定の電界で部分的に定められている光活性光硬化液内に構造を作ることにより対処できる。その後、テンプレートと基板との間の間隙を大きくし、それと同時に、電界を大きくして液体を「引き出し」、接触しなくてもきれいに定められた構造を形成するようにできる。
【０１４８】
光活性光硬化液は、すでに説明されているように転写層の上に堆積させることができる。このような二層プロセスでは、低アスペクト比高分解能の構造を電界により形成してからエッチング・プロセスを実行し、高アスペクト比高分解能構造を作ることができる。また、このような二層プロセスを使用することで、「金属リフトオフ・プロセス」を実行し、基板上に金属を堆積させ、最初に作られた構造のトレンチ領域内のリフトオフ後も金属が残るようにできる。
【０１４９】
低粘度光活性光硬化液を使用すると、電界を使用するパターン形成が高速化され（例えば、約１秒未満）、構造を迅速に硬化できる。基板と光活性光硬化液の温度変動を避けると、ナノスケール分解能の層間アライメント調整を行えなくする望ましくないパターン歪みを回避することもできる。さらに、上述のように、テンプレートに接触せずにパターンをすばやく形成すれば、直接接触を必要とするインプリント法に伴う欠陥をなくすことが可能である。
【０１５０】
本特許には、いくつかの米国特許および米国特許出願が参照により組み込まれている。ただし、このような米国特許および米国特許出願の本文は、そのような本文と本明細書に掲載されているその他の説明や図面との間に食い違いが存在しない限り、参照によってのみ組み込まれている。そのような食い違いがある場合、米国特許および米国特許出願は、本特許に参照により特に組み込まれない。
【０１５１】
本発明は、例示されている様々実施形態を参照して説明されているが、説明は、制限の意味で解釈することを意図されていない。例示されている実施形態の様々な修正形態および組合せ、さらに本発明の他の実施形態は、説明を参照した後であれば当業者には明白なことであろう。そこで、付属の請求項はそのような修正形態または実施形態を包含することが意図されている。
【符号の説明】
【０１５２】
１２  テンプレート；  ２０  基板；  ３２  活性化光；  ４０  光活性光硬化液；  
４２  マスキング層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010123985.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
2010123985.tif 000022
【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
2010123985.tif 000031
【図２３Ｅ】
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【図２３Ｆ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２４Ｄ】
2010123985.tif 000037
【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２７Ｅ】
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【図２７Ｆ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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