(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリント基板とパターン形成層との間の接着力を強める方法であって、
前記インプリント基板上にシラン反応性の中間層を配設するステップと、
処理チャンバの中に前記インプリント基板を置くステップと、
前記処理チャンバからガスを排出するステップと、
前記インプリント基板の前記中間層上に接着層を形成するための、アクリルオキシメチルトリメトキシシラン、アクリルオキシメチルトリエトキシシラン、アクリルオキシプロピルトリクロロシラン、およびアクリルオキシプロピルトリメトキシシランから選択される材料を前記処理チャンバに注入して、前記材料を前記インプリント基板の前記中間層に付着させるステップと、
水蒸気を前記処理チャンバの中に送給するステップと、
前記処理チャンバから水を排出するステップと、
前記インプリント基板を前記処理チャンバから取り出すステップと、
インプリント工程を使って前記接着層上に前記パターン形成層を形成するステップと、
から構成され、
前記中間層は、接着促進剤または増強剤として前記インプリント基板と前記接着層の間に配設されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記中間層は、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化珪素（ＳｉxＮｙ）、酸化珪素（ＳｉＯx）、クロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮx）、チタン−タングステン（ＴｉＷ）、チタン−クロム（ＴｉＣｒ）、および／またはルテニウム（Ｒｕ）のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、カーボンオーバーコーティング（ＣｏＣ）最上層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法はさらに、前記処理チャンバからガスを排出した後、洗浄剤を前記処理チャンバの中に前記処理チャンバのバルブを介して注入するステップと、
前記処理チャンバから前記洗浄剤を前記バルブを介して排出させるステップと、
を含み、
前記洗浄剤は、オゾンから成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本特許出願は、２００８年１０月３０日に提出の米国仮出願番号第６１／１０９，５２８号、ならびに２００９年１０月２７日に提出の米国特許出願番号第１２／６０６，５８８号の利益を請求するものであり、これらの内容を本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ加工は、１００ナノメートル程度、またはそれ以下の特徴的形状部を有する非常に微細な構造体の加工を含む。ナノ加工が相当大きな効果を発揮する適用方法の一つとして、集積回路の処理が上げられる。半導体処理業界では、基板上に形成される単位領域ごとの回路数を増加させながら、より大きい歩留まりを得るために懸命の努力を続けている。よって、ナノ加工の重要性はより高まっている。ナノ加工は、形成される構造体の最小の特徴的形状部寸法を減少させながら、プロセス管理をより高めることができる。ナノ加工を採用してきた他の開発領域としては、バイオテクノロジー、光学技術、機械システムなどがある。
【０００３】
今日利用されているナノ加工技術の一例として、一般にインプリントリソグラフィと呼ばれるものがある。例示したインプリントリソグラフィ工程は、米国特許公開第２００４／００６５９７６号、米国特許公開第２００４／００６５２５２号、米国特許第６，９３６，１９４号など、多数の公報に詳細に説明されている。
【０００４】
上記の米国特許公報、および特許それぞれに開示されたインプリントリソグラフィ技術は、成形可能な層（重合可能）にレリーフパターンを形成することとレリーフパターンに対応するパターンを下層の基板へ転写することを含む。パターンニング工程をより容易にするため、基板を所望の位置決めを得るための移動ステージと連結してもよい。パターンニング工程は、基板から間隔をあけて位置するテンプレートと、テンプレートと基板の間に塗布される成形可能な液体を使用する。成形可能な液体は、固化されて、成形可能な液体に接触するテンプレートの表面の形状に合わせたパターンを有する堅い層を形成する。固化後、テンプレートと基板が間隔をあけて位置するように、テンプレートを堅い層から離す。次に、基板と固化した層をさらなる工程に付し、レリーフ画像を、固化した層のパターンに対応する基板に転写する。
【０００５】
本発明をより詳しく理解するため、添付の図面に示された実施形態を参照しながら本発明の実施形態を説明する。しかしながら、注目すべきは、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、よって範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィック装置の概略側面図である。
【図２】図１に示す基板の概略側面図であり、パターン形成層をその上に戴置した状態を示す図である。
【図３】接着材料を塗布する基板の、現場でのオゾン処理の方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態による処理チャンバの概略図である。
【図５】現場でのオゾン処理を行った時と、現場でのオゾン処理を行わなかったときの接着性の比較を表すグラフである。
【図６】接着層をその上に有する基板を示す図である。
【図７】図７は、基板におけるパターン形成の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面、特に図１を参照する。基板１２上にレリーフパターンを形成するために使用するリソグラフィック装置１０が図示されている。基板１２は、基板チャック１４と連結することができる。図示のごとく、基板チャック１４は、真空チャックである。しかし、基板チャック１４は、真空、ピン型、溝型、電磁式、および／またはそれに類似するものを限定することなく包含するいかなるチャックでもよい。例示したチャックは、本明細書で援用する米国特許第６，８７３，０８７号に説明されている。
【０００８】
基板１２と基板チャック１４は、さらにステージ１６で支持することができる。ステージ１６は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿った動作を行うことができる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４は、基台（図示せず）上に位置させてもよい。
【０００９】
基板１２から間隔をあけて位置しているのはテンプレート１８である。テンプレート１８は、一般的に、そこから基板１２に向かって延在するメサ型２０を有し、メサ型２０は、その上部にパターン形成面２２を有する。さらに、メサ型２０はモールド２０と称してもよい。テンプレート１８、および／またはモールド２０は、石英ガラス、水晶、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウ珪酸ガラス、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイヤ、および／またはそれに類似するものを限定することなく包含する材料から形成することができる。図示のごとく、パターン形成面２２は、間隔をあけて位置する複数の凹部２４、および／または凸部２６によって形成される特徴的形状部を有するが、本発明の実施形態は、そのような形状に限定するものではない。パターン形成面２２は、基板１２上に形成されるパターンの基礎をなすものであればどの様な元のパターンも形成できる。
【００１０】
テンプレート１８は、チャック２８に連結することができる。チャック２８は、真空、ピン型、溝型、電磁式、および／またはその他の類似したタイプのチャックとして、但しそれらに限定されることなく、構成することができる。例示のチャックについては、さらに、本明細書で援用する米国特許第６，８７３，０８７号に記載されている。さらに、チャック２８は、インプリントヘッド３０に連結して、チャック２８、および／またはインプリントヘッド３０がテンプレート１８を動きやすくするように構成してもよい。
【００１１】
装置１０は、さらに流体分注装置３２を備えていてもよい。流体分注装置３２を使って、基板１２上に重合可能な材料３４を付着させてもよい。重合可能な材料３４を、液滴分注、スピンコート、ディップコート、化学付着（ＣＤＶ）、物理付着（ＰＶＤ）、薄膜付着、厚膜付着および／またはそれに類似するような技術を使って基板１２上に位置させることができる。重合可能な材料３４を、設計上の都合に応じて、所望の空間がモールド２０と基板１２の間に形成される前および／または後に、基板１２に配設すればよい。重合可能な材料３４は、本明細書にすべてを援用する米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許公開第２００５／０１８７３３９号に記載の重合可能な材料を含むものでもよい。
【００１２】
図１、および２を参照する。装置１０は、さらに通路４２に沿ってエネルギー４０を送給するように連結されたエネルギー源３８を備えていてもよい。インプリントヘッド３０とステージ１６を、テンプレート１８と基板１２が通路４２に重なる位置にくるように構成することができる。装置１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体分注装置３２、および／または源３８と通信するプロセッサ５４によって制御することができ、メモリ５６に保存したコンピュータ読み出し可能なプログラム上で操作することができる。
【００１３】
インプリントヘッド３０、あるいはステージ１６、またはその両方は、モールド２０と基板１２の間の距離を変化させて、それらの間に充填する重合可能な材料３４の所望量を決定する。例えば、インプリントヘッド３０は、テンプレート１８に力を加えることによって、モールド２０を重合可能な材料３４に接触させるようにしてもよい。所望の空間を重合可能な材料３４で充填した後、源３８は、エネルギー４０、例えば、広帯域紫外線などを生成して、重合可能な材料３４を基板１２の表面４４、およびパターン形成面２２を形成するように固化、および／または交差結合させ、基板１２上にパターン形成層４６を形成する。パターン形成層４６は、厚みｔ2の残留層４８と、厚みｔ1の凸部５０と凹部５２として示すような複数の特徴的形状部を有していてもよい。
【００１４】
上記の装置および工程は、さらに、それぞれ本明細書で援用する米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許公開第２００４／０１８８３８１号、および米国特許第２００４／０２１１７５４号に記載のインプリントリソグラフィ工程および装置にも採用することができる。
【００１５】
基板１２の表面４４は、テンプレートと１８とパターン形成層４６の剥離中にパターン形成層４６に接着することができる。しかし、基板１２の表面４４とパターン形成層４６との間の接着が弱い場合もあり、基板１２がパターン形成層４６から剥離してしまい、パターン形成層４６と歩留まりの問題における不良につながり、好ましくない。よって、下記にさらに詳しく説明するように、接着層６０（図５参照）を基板１２とパターン形成層４６の間に位置させて、基板１２とパターン形成層４６の間の接着性を高めてもよい。
【００１６】
接着層６０は、アクリルオキシメチルトリメトキシシラン、アクリルオキシメチルトリエトキシシラン、アクリルオキシプロピルトリクロロシラン、および／またはアクリルオキシプロピルトリメトキシシランを、限定することなく包含する一つ以上の接着材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、接着層は、さらに一つ以上の別の成分を含んでいてもよい。別の成分は、１，２−ビス（トリメトキシ−シリル）エタンおよび／または１，６−ビス（トリクロロシリル）ヘキサンを含んでいてもよい。接着材料については、本明細書に援用する米国特許公開第２００７／０２１２４９４号に詳しく説明されている。
【００１７】
現場基板表面洗浄および調整における接着層の付着
図３（図４も参照）は、現場での処理を使って接着層を基板１２に塗布する方法３００のフローチャートである。例示する一実施形態では、基板１２は、上記のようなインプリントリソグラフィ基板である。工程３０２では、基板１２を図４に示す処理チャンバ４００に戴置することができる。図４に示す処理チャンバ４００は方法３００の工程を説明する際に便利なように図示するものであり、図示の構成に限定されるものではない。図４に示す処理チャンバ４００は、当業者が方法３００の工程を行うのに適したあらゆるタイプの密封可能な容器を表すものであり、限定されるものではない。さらに、図４に示すバルブ４０２および４０４は処理チャンバ４００への密閉可能なアクセスを実現するのに適したものの代表であり、バルブ４０２と４０４は、処理チャンバ４００からの排出および／または処理チャンバ４００への材料の注入用に構成されているものである。一実施形態では、バルブ４０２および４０４は、単一バルブから構成されていてもよい。また別の実施形態では、バルブ４０２および４０４を構成する弁の数は限られない。さらに、一実施形態では、バルブ４０２および４０４は使用方法や目的によって代替可能である。
【００１８】
工程３０４では、処理チャンバ４００はバルブ４０２を介してガスを実質的に排出してもよい。すなわち空気、窒素、アルゴン、または他のいかなる気体成分のほぼすべてを、この工程で処理チャンバ４００から排出させることができる。例えば、処理チャンバ４００は１００トール（Ｔｏｒｒ）（１３３３２．２パスカル（Ｐａ））未満の基本圧まで排出可能である。例示する実施形態では、処理チャンバ４００は０．２トール（Ｔｏｒｒ）（２６．６６４パスカル（Ｐａ））未満の基本圧まで排出することができる。
【００１９】
工程３０６では、処理チャンバ４００は、高温まで加熱することができる。例えば、処理チャンバ４００は、室温より高い温度まで、例えば、約２５℃より高い温度まで加熱してもよい。別に例示した実施形態では、処理チャンバ４００は２５℃より高い温度、すなわち、６０℃まで、９０℃まで、あるいは、接着材料が劣化または分解し始める温度を超えない温度まで加熱することができる。処理チャンバ４００を所望の温度まで過熱することにより、防止できないまでも、接着材料の蒸気が処理チャンバ４００の壁上で凝縮するのを最小限にすることができる。（接着材料の蒸気は、別の工程で処理チャンバ４００の中に注入される。）接着材料の蒸気の凝縮により、接着材料が処理チャンバ４００の壁の上に堆積し、汚染の問題を引き起こす。チャンバに取り付けたハードウェア（例えばドア、バルブ、管など）および／またはチャンバ内部に位置するハードウェア（例えば、基板キャリア、マンドレルなど）も加熱してこれらの構成要素への接着材料の凝縮を防ぐかまたは最小限にすることができる。
【００２０】
工程３０８では、バルブ４０４を介して処理チャンバ４００に洗浄剤を注入することができる。洗浄剤は、処理チャンバ４００の排出の前に付着した汚染物質を基板１２の表面から洗浄するように構成されている。例えば、空気中にある有機汚染物質が基板１２の表面に吸着されている場合がある。基板１２の表面上の有機汚染物質の存在により、接着材料が基板に接着して接着層を形成しにくなったり阻止される可能性がある。
【００２１】
有機汚染物質は、一般的に通常の水洗法では洗い流すことができず、溶剤も基板１２の表面に残る可能性があるため、基板１２から有機材を洗浄する他の方法が必要である。オゾン洗浄、紫外線／オゾン洗浄およびプラズマ洗浄など、いくつかの方法を使って基板１２の現場洗浄法を行ってもよい。
【００２２】
特定の現場洗浄法の選択は、基板１２のタイプおよび基板１２の上面に積層される材料によって異なる。例えば、基板の多くは、上面に炭素上塗り（ＣｏＣ）層１０２を有して製造されている（図５および６参照）。ＣｏＣ１０２が基板１２の最上表面層の上にある場合、酸素プラズマ洗浄をすると、ＣｏＣ層１０２に激しい損傷を与える可能性がある。この場合、オゾン洗浄を使ってＣｏＣ層１０２を洗浄し、表面の劣化を最低限にすることができる。一実施形態では、２５０ｇ／ｃｍ3の濃度のオゾンを約１分から３０分、５００トール（Ｔｏｒｒ）（６６６６１パスカル（Ｐａ））で処理チャンバ４００に導入して基板１２表面を洗浄する。
【００２３】
工程３１０では、洗浄剤はバルブ４０２を介して処理チャンバから排出できる。多数のパージ排出サイクルを使って処理チャンバ４００内の残留洗浄剤の濃度を最小限に抑えることができる。処理チャンバ４００に残る残留洗浄剤は、（後工程でチャンバ内に注入する）蒸気状接着材料と望ましくない反応をおこす場合がある。一実施形態では、洗浄剤を二つのパージ排出サイクルを使って処理チャンバ４００から排出することができる。
【００２４】
工程３１２では、バルブ４０４を介して、計量した接着材料を処理チャンバの中に注入することができる。一実施形態では、注入した接着材料を基板１２の表面に吸着させ、基板１２の表面上において反応を開始させてもよい。例示した実施形態では、基板１２の表面上の接着材料との反応により、基板１２の表面上に接着層を形成することができる。このように、接着層６０は、基板１２上に位置させることができる（図５および６参照）。処理チャンバ４００内のディスク（基板１２）数と処理チャンバ４００の容積により、注入する接着材料の量は、１マイクロリットル未満から数千マイクロリットルまでの範囲でよい。例えば、注入された接着材料の量は、０．１マイクロリットルから１００００マイクロリットルの範囲でもよい。注入した接着材料と基板１２の間の反応は１分から３０分継続すればよい。
【００２５】
工程３１４では、バルブ４０４を介して水蒸気を処理チャンバに送給してもよい。基板１２上の表面反応は次の約１分から３０分継続することができる。
【００２６】
工程３１６では、処理チャンバ４００から、バルブ４０２を介して水およびその他の残留接着材料を排出させることができる。
【００２７】
工程３１８では、基板１２を処理チャンバから取り出す。
【００２８】
図５は、現場でのオゾン法３００を使わない場合および使った場合における基板１２のインプリント工程に基づいた重量ポンド（ｌｂｆ）で表した接着力の比較のグラフである。実行１から３は、現場でのオゾン法３００を行わなかった場合の接着力の結果を示す。実行４および５は、現場でのオゾン法３００を行った場合の接着力の結果を示す。図示の如く、基板１２のインプリントに先立って現場でのオゾン法３００を使うことにより基板１２と基板１２上にインプリントしたパターン形成層４６との間の接着力を強めることができる。図示の例では、基板１２のインプリントに先立って現場でのオゾン法３００を使う場合、平均接着力は、３〜１３重量ポンド（ｌｂｆ）（１３．３４４６６４〜５７．８２６８８ニュートン（Ｎ））まで増強させることができる。
【００２９】
中間層形成
図６を参照する。基板１２には、基板１２上にＣｏＣ最上層１０２が設けられている。例えば、ハードディスクドライブ媒体は、基板１２上にＣｏＣ最上層１０２を設けて製造されることが多い。しかし、一般的に使用されている接着材料は、ＣｏＣ１０２への接着が不均一である場合がある。従って、中間層１００を（図６に示すごとく）接着促進剤または増強剤としてＣｏＣ層１０２と接着層６０の間に塗布することができる。
【００３０】
中間層１００は、接着材料６０より基板１２への接着力が強く、基板１２より接着材料６０への接着力が強い材料から構成すればよい。よって、中間層１００は、接着層６０と基板１２のＣｏＣ最上層１０２の両者に対し良好な接着力を有する。例えば、中間層１００は、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化珪素（ＳｉxＮy）、酸化珪素（ＳｉＯx）、クロム（Ｃｒ）、窒化クロム（ＣｒＮｘ）、チタン−タングステン（ＴｉＷ）、チタン−クロム（ＴｉＣｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）等を限定されずに含む、一種類の材料でも、材料の組み合わせから構成してもよい。一実施形態では、中間層１００は、約３〜１５ｎｍの厚みｔ3を有していてもよい。
【００３１】
図７は、パターン形成層４６から基板１２上への例示パターン転写を示す図である。この例では、基板１２は、パターン形成層４６に加え、接着層６０、中間層１００、ＣｏＣ層１０２を含む。基板１２は、ＣｏＣ層１０２を有して製造されることが多い。一実施形態では中間層１００は、上記のような現場洗浄と調整工程の一部としてＣｏＣ層１０２上に位置させることができる。さらに、ある実施形態では、接着層６０を現場洗浄および調整工程の一部として中間層１００上に位置させてもよい。
【００３２】
図７に示すように、フェーズ０の間、パターン形成層４６を、上記のインプリント工程を使って接着層６０上に形成し、凹部７０と凸部７２を形成することができる。パターン転写フェーズ１では、凹部７０と重なるパターン形成層４６と接着層６０の部分をエッチング（除去）することができる。例えば、酸素系プラズマエッチなどのようなディスカム工程を使ってパターン形成層４６と接着層６０を取り除くことができる。
【００３３】
パターン転写フェーズ２では、凹部７０に重なる中間層１００とＣｏＣ層１０２の部分を、エッチング工程を介して除去することができる。一実施形態では、中間層１００と、ＣｏＣ層１０２は、マスキング後のエッチング工程で取り除くことができる。例えば、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）を中間層１００として使用し、Ｆ系プラズマエッチ（フッ素系）を使って中間層１００をエッチングし、酸素系プラズマエッチを使ってＣｏＣ層１０２をエッチングしてもよい。
【００３４】
パターン転写フェーズ３では、パターン形成層４６からのパターンを、例えば、物理的または化学的エッチ工程を使って基板１２に転写することができる。中間層１００、接着層１０６、またはパターン形成層４６を、パターン転写工程でのマスクとして使うことができる。
【００３５】
パターン転写フェーズ３の別の実施形態では、まず、例えば、プラズマエッチ工程を使ってパターン形成層４６と接着層６０を取り除き、続いて基板１２へのパターン転写を行ってもよい。
【００３６】
パターン転写フェーズ４では、中間層１００、接着層６０およびパターン形成層４６が、まだ基板１２に残っている場合には、それらを取り除くことにより（例えば、ポスト・パターン転写）、パターン形成基板１２を得ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１２  基板；  ４６  パターン形成層；  ６０  接着層；  １００  中間層；  
１０２  最上層。
【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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