(57)【要約】      （修正有）【課題】構造化された表面を有するテンプレートから放射線重合可能な表面層にパターンを転写するための装置および方法。【解決手段】第１主要部（１０１）および第２主要部（１０２）と、主要部の間隔（１１５）を調節する手段と、上記テンプレートおよび上記基板を互いに平行に係合した状態で上記間隔内に支持するための支持手段、上記構造化された表面が、上記表面層に面する支持手段と、上記間隔内に放射線を放射するように工夫された放射線源（１１０）とを備える。空洞（１１５）は、可撓性膜（１１３）からなる第１の壁を有し、調節可能な超過圧力を上記空洞内に存在する媒体に加えるための手段（１１４；１１６）が、提供され、それによって、基板とテンプレートとの接触面全体にわたって、力の均一な分布が、得られる。さらに、装置は、流体層を加熱するために、上記間隔に面した表面を有するヒータ装置（２１）を含む。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造化された表面を有するテンプレートから放射線重合可能流体からなる表面層を備えた基板にパターンを転写するための装置であって、
向かい合った表面を有する第１の主要部分および第２の主要部分と、
前記主要部分間の間隔を調節するための手段と、
前記テンプレートおよび前記基板を互いに平行に係合した状態で前記間隔内に支持するための支持手段であり、前記構造化された表面が、前記表面層に面する、前記支持手段と、
前記間隔内に放射線を放射するように工夫された放射線源と、
前記テンプレートまたは前記基板と係合するように工夫された可撓性膜からなる第１の壁を有する空洞と、
調節可能な超過圧力を前記空洞内に存在する媒体に加えるための手段と、
前記間隔に面した表面を有するヒータ装置と、
を備えた装置。
【請求項２】
前記放射線源が、前記第１の主要部分内に配置され、第１の方向から前記間隔内に放射線を放射するように工夫され、前記ヒータ装置が、前記第２の主要部分内に配置され、前記第１の方向と反対の第２の方向から前記間隔へ向けられたヒータ装置の前記表面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ヒータ装置が、エネルギー源に接続された加熱エレメントを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記ヒータ装置が、冷却源に接続された冷却エレメントを備えたことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記媒体が、気体からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記媒体が、空気からなることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
調節可能な超過圧力を加えるための前記手段が、圧力を１〜５００バールに調節するように構成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記空洞が、前記第１の主要部分の表面の一部分、前記第１の主要部分の表面に配置されかつ前記第１の主要部分の表面から突き出た可撓性密封部材、および、前記密封部材に係合する前記膜によって規定されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記膜が、前記密封部材から分離可能であり、かつ、前記第２の主要部分から圧力を加えることによって前記密封部材に係合するように工夫されたことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記膜が、所定の波長範囲にある前記放射線を透過し、前記放射線源が、前記膜の背後に配置されたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記膜、および、前記第１の主要部分の前記表面の少なくとも一部分が、所定の波長範囲にある前記放射線を透過し、前記放射線源が、前記第１の主要部分の前記表面の前記一部分の背後に配置されたことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１の主要部分の前記表面の前記一部分が、石英、フッ化カルシウム、または、前記放射線を透過するその他の何らかの圧力安定材料から製造されたことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記放射線源が、１００〜５００ｎｍの波長範囲内に少なくとも存在する放射線を放射するように工夫されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記放射線源が、０．５〜１０μｓのパルス幅および１〜１０パルス／秒のパルスレートを備えたパルス放射線を放射するように工夫されたことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記膜が、ポリマー材料から製造されたことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記膜が、５０〜１０００ｍｍの直径または幅を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記基板が、前記膜の役割をなすことを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
構造化された表面を有するテンプレートから放射線重合可能流体からなる表面層を備えた基板にパターンを転写するための方法であって、
インプリント装置内に前記テンプレートおよび前記基板を互いに平行に配置するステップであり、停止部材と可撓性膜の第１の面との間において、前記構造化された表面が、前記表面層に面する、前記配置するステップと、
前記インプリント装置内のヒータ装置によって前記表面層を加熱するステップと、
前記パターンを前記層にインプリントするために、超過圧力を前記第１の面の反対側にある膜の第２の面に存在する媒体に加えるステップと、
前記層を凝固させるために、前記層を放射線に暴露するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記層を放射線に暴露する前記ステップの後に、前記ヒータ装置から熱を提供することによって前記層をベーキングするステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記媒体が、気体からなることを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記媒体が、空気からなることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記テンプレートまたは前記基板と直接に係合した状態で前記膜を配置するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記膜の周辺部分において前記膜を前記停止部材と密封部材との間にクランプし、それによって、前記媒体のための空洞の周壁を規定するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記テンプレートを介して前記層に放射線を放射するステップであり、前記テンプレートが、前記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、前記放射するステップと、
前記ヒータ装置と直接に接触することによって前記基板を加熱するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板を介して前記層に放射線を放射するステップであり、前記基板が、前記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、前記放射するステップと、
前記ヒータ装置と直接に接触することによって前記テンプレートを加熱するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記膜を介して前記層に放射線を放射するステップであり、前記膜が、前記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、前記放射するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記膜と、前記媒体のための空洞の後壁を規定する前記膜と向かい合った透明な壁とを介して、前記層に放射線を放射するステップであり、前記後壁および前記膜が、前記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、前記放射するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記層を放射線に暴露するステップが、
１００〜５００ｎｍの波長範囲内にある放射線を放射線源から放射するステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
０．５〜１０μｓの範囲にあるパルス幅および１〜１０パルス／秒の範囲にあるパルスレートを備えたパルス放射線を放射するステップ、
を含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記テンプレートおよび前記基板を前記停止部材と前記可撓性膜との間に配置する前に、前記基板と前記テンプレートとを互いにクランプするステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記層を放射線に暴露する前に前記表面層から気泡を抜き取るために、前記テンプレートと前記基板との間に負圧をかけるステップ、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項３２】
テンプレートが、パターンを規定する凸部を含み、前記凸部が、その外端に、不透明層を有する、構造化された表面を有する前記テンプレートから放射線重合可能流体からなる表面層を備えた基板にパターンを転写するための方法であって、
インプリント装置内に前記テンプレートおよび前記基板を互いに平行に配置するステップであり、停止部材と可撓性膜の第１の面との間において、前記構造化された表面が、前記表面層に面する、前記配置するステップと、
前記インプリント装置内のヒータ装置によって前記表面層を加熱するステップと、
前記パターンを前記層にインプリントするために、超過圧力を前記第１の面の反対側にある膜の第２の面に存在する媒体に加えるステップと、
前記層の前記凸部間にある部分を凝固させるために、前記層を放射線に暴露するステップと、
を含む方法。
【請求項３３】
前記層を放射線に暴露する前記ステップの後に、前記ヒータ装置から熱を提供することによって前記層をベーキングするステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロメータまたはナノメータ程度の大きさの構造を有するリソグラフィに関連する装置に関する。より詳細には、本発明は、基板または対象物上におけるインプリントリソグラフィに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロメカニクスとともにマイクロエレクトロニクスにおける傾向は、常に、より小さい寸法へと向かっている。マイクロ構造およびサブマイクロ構造を有する加工のための最も興味のある技術には、様々な種類のリソグラフィが含まれる。
【０００３】
フォトリソグラフィは、典型的には、フォトレジスト材料によって基板を被覆し、基板の表面上にレジスト層を形成するステップを含む。そして、レジスト層は、好ましくは、マスクを使用することによって、選択された部分が放射線に暴露される。それに続く現像ステップは、そのレジストの部分を除去し、それによって、マスクに対応するパターンをレジストに形成する。レジスト部分の除去は、基板表面を露出させ、それは、例えば、エッチング、ドーピング、または、メタライゼーションによって処理されてもよい。微細な大きさの複製の場合、フォトリソグラフィは、回折によって制限され、その回折は、使用される放射線の波長に依存する。５０ｎｍ以下の大きさの構造を加工する場合、きわめて短い波長が、必要とされるので、光学システムに対する材料要件が、より重要なものとなる。
【０００４】
代替的な技術は、インプリント技術である。インプリント・リソグラフィ・プロセスにおいては、パターン化されるべき基板は、成形可能な層によって覆われる。基板に転写されるべきパターンは、３次元でスタンプまたはテンプレート上に予め規定される。スタンプは、成形可能な層に接触した状態にされ、そして、その層は、好ましくは、加熱することによって、軟化させられる。そして、スタンプは、軟化した層に押しつけられ、それによって、スタンプパターンのインプリントが、成形可能な層に形成される。その層は、満足できる程度に硬化するまで、冷却され、それに続いて、スタンプが、引き離され、除去される。それに続いて、スタンプパターンを基板に複製するために、エッチングが、用いられてもよい。組み合わせられたスタンプと基板とを加熱および冷却するステップは、熱膨張のために、噛み合った表面のずれを発生させることがある。インプリントされるべき面積が、大きくなればなるほど、実際の膨張および収縮も大きくなり、それは、より大きな表面積の場合に、インプリントプロセスをより難しいものにすることがある。
【０００５】
ステップアンドフラッシュ・インプリント・リソグラフィとして一般的に知られている異なる形態のインプリント技術は、米国特許第６，３３４，９６０号において、Ｗｉｌｌｓｏｎらによって、また、米国特許第６，３８７，７８７号において、Ｍａｎｃｉｎｉらによって、提案された。簡単に上述したインプリント技術に類似して、この技術は、基板に転写されるべきパターンを規定する構造化された表面を有するテンプレートを含む。基板は、重合可能な流体の層によって覆われ、テンプレートが、その層に押しつけられ、それによって、流体が、パターン構造の凹部に満たされる。テンプレートは、重合可能な流体を重合させるのに使用することのできる波長範囲の放射線、典型的には、紫外線を透過する材料から製造される。テンプレートを介して放射線を流体に照射することによって、流体は、凝固する。それに続いて、テンプレートが、除去され、その後に、テンプレートのパターンが、重合された流体からなる固体ポリマー材料層に複製される。さらなる処理が、固体ポリマー材料層の構造を基板に転写する。
【０００６】
テキサス大学システム（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｘａｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）の理事会に与えられた国際特許出願第０２／０６７０５５号は、ステップアンドフラッシュ・インプリント・リソグラフィを使用するためのシステムを開示している。とりわけ、この文献は、ステッパとも呼ばれるステップアンドフラッシュ装置を生産規模で実現することに関するものである。そのような装置において使用されるテンプレートは、典型的には石英である透明な材料からなる硬い本体を有する。テンプレートは、撓み部材によって、ステッパ内に支持され、その撓み部材は、Ｘ軸およびＹ軸を中心にしてテンプレートが回転するのを可能にし、それらのＸ軸およびＹ軸は、インプリントされるべき基板表面に平行な平面において互いに直角をなす。また、この機構は、テンプレートと基板との間の平行度および間隙を制御するための圧電アクチュエータを含む。しかしながら、そのようなシステムは、単一インプリントステップにおいて、大面積の基板表面をうまく処理することはできない。市販されているステップアンドフラッシュシステムは、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓ，Ｉｎｃ，１８０７−Ｃ  Ｗｅｓｔ  Ｂｒａｋｅｒ  Ｌａｎｅ，Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ７８７５８，Ｕ．Ｓ．Ａによって提供されるＩＭＰＲＩＯ  １００である。このシステムは、２５×２５ｍｍのテンプレートイメージ領域および０．１ｍｍのストリート幅を有する。このシステムは、最大８インチまでの基板ウェーハを良好に処理することができるが、ＸＹ並進運動ステージを用いて、テンプレートを持ち上げ、そのテンプレートを横に移動させ、そして、再度、そのテンプレートを基板上に降ろすことによって、インプリントプロセスを反復しなければならない。さらに、そのようなステップごとに、重合可能な流体を、新たに成膜しなければならないだけでなく、新たに整列させなければならない。したがって、この技術は、きわめて時間のかかるものであり、かつ、大規模生産に最適なものでは決してない。さらに、反復整列誤差の問題および並進運動ステージに要求される高い精度に加えて、この技術は、上記テンプレート寸法よりも大きな連続的構造を生産できないという欠点を有する。全般的に見れば、これは、製造コストが、高すぎるかもしれず、この技術を微細構造デバイスの大規模生産にとっては興味のないものにすることを意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、マイクロメータまたはナノメータ程度の大きさの３次元特徴を備えた構造の加工を改善するための方法および手段を提供することである。とりわけ、本発明の目的は、そのような構造のパターンを、１インチよりも大きな幅を有する基板に、それどころか、８インチの直径、１２インチの直径、および、それよりも大きな直径を有する基板に転写するための改善された方法および手段を提供することである。この目的の側面は、より費用効果がありかつより用途の広い装置およびそれに関連するプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の側面によれば、この目的は、構造化された表面を有するテンプレートから放射線重合可能流体からなる表面層を備えた基板にパターンを転写するための装置によって達成され、上記装置は、向かい合った表面を有する第１の主要部分および第２の主要部分と、上記主要部分間の間隔を調節するための手段と、上記テンプレートおよび上記基板を互いに平行に係合した状態で上記間隔内に支持するための支持手段であり、上記構造化された表面が、上記表面層に面する、上記支持手段と、上記間隔内に放射線を放射するように工夫された放射線源と、上記テンプレートまたは上記基板と係合するように工夫された可撓性膜からなる第１の壁を有する空洞と、調節可能な超過圧力を上記空洞内に存在する媒体に加えるための手段と、上記間隔に面した表面を有するヒータ装置とを備える。可撓性膜のために、基板とテンプレートとの接触面全体にわたって、力のきわめて均一な分布が得られ、それによって、単一のインプリントステップにおいて、大面積基板のパターン化が、可能となる。
【０００９】
好ましくは、上記放射線源は、上記第１の主要部分内に配置され、第１の方向から上記間隔内に放射線を放射するように工夫され、上記ヒータ装置は、上記第２の主要部分内に配置され、上記第１の方向と反対の第２の方向から上記間隔へ向けられたヒータ装置の上記表面を有する。
【００１０】
一実施例においては、上記ヒータ装置は、エネルギー源に接続された加熱エレメントを備える。
【００１１】
一実施例においては、上記ヒータ装置は、冷却源に接続された冷却エレメントを備える。
【００１２】
好ましくは、上記媒体は、気体または液体からなる。
【００１３】
一実施例においては、上記媒体は、空気からなる。
【００１４】
一実施例においては、調節可能な超過圧力を加えるための上記手段は、圧力を１〜５００バールに調節するように構成される。
【００１５】
好ましくは、上記空洞は、上記第１の主要部分の表面の一部分、上記第１の主要部分の表面に配置されかつ上記第１の主要部分の表面から突き出た可撓性密封部材、および、上記密封部材に係合する上記膜によって規定される。
【００１６】
好ましい実施例においては、上記膜は、上記密封部材から分離可能であり、かつ、上記第２の主要部分から圧力を加えることによって上記密封部材に係合するように工夫される。
【００１７】
好ましくは、上記膜は、所定の波長範囲にある上記放射線を透過し、上記放射線源は、上記膜の背後に配置される。
【００１８】
一実施例においては、上記膜、および、上記第１の主要部分の上記表面の少なくとも一部分は、所定の波長範囲にある上記放射線を透過し、上記放射線源は、上記第１の主要部分の上記表面の上記一部分の背後に配置される。
【００１９】
好ましい実施例においては、上記第１の主要部分の上記表面の上記一部分が、石英、フッ化カルシウム、または、上記放射線を透過するその他の何らかの圧力安定材料から製造される。
【００２０】
好ましくは、上記放射線源は、１００〜５００ｎｍの波長範囲内に少なくとも存在する放射線を放射するように工夫される。
【００２１】
好ましい実施例においては、上記放射線源は、空気冷却され、かつ、０．５〜１０μｓのパルス幅および１〜１０パルス／秒のパルスレートを備えたパルス放射線を放射するように工夫される。
【００２２】
一実施例においては、上記膜は、ポリマー材料からなる。
【００２３】
好ましい実施例においては、上記膜は、５０〜１０００ｍｍの直径または幅を有する。
【００２４】
一実施例においては、上記基板は、上記膜の役割をなす。
【００２５】
第２の側面によれば、本発明の目的は、構造化された表面を有するテンプレートから放射線重合可能流体からなる表面層を備えた基板にパターンを転写するための方法によって達成され、上記方法は、
インプリント装置内に上記テンプレートおよび上記基板を互いに平行に配置するステップであり、停止部材と可撓性膜の第１の面との間において、上記構造化された表面が、上記表面層に面する、上記配置するステップと、
上記インプリント装置内のヒータ装置によって上記表面層を加熱するステップと、
上記パターンを上記層にインプリントするために、超過圧力を上記第１の面の反対側にある膜の第２の面に存在する媒体に加えるステップと、
上記層を凝固させるために、上記層を放射線に暴露するステップと、
を含む。
【００２６】
好ましい実施例においては、上記方法は、
上記層を放射線に暴露する上記ステップの後に、上記ヒータ装置から熱を提供することによって上記層をベーキングするステップ、
をさらに含む。
【００２７】
好ましくは、上記媒体は、気体または液体からなる。
【００２８】
一実施例においては、上記媒体は、空気からなる。
【００２９】
好ましくは、上記方法は、
上記テンプレートまたは上記基板と直接に係合した状態で上記膜を配置するステップ、
を含む。
【００３０】
好ましい実施例においては、上記方法は、
上記膜の周辺部分において上記膜を上記停止部材と密封部材との間にクランプし、それによって、上記媒体のための空洞の周壁を規定するステップ、
を含む。
【００３１】
好ましくは、上記方法は、
上記テンプレートを介して上記層に放射線を放射するステップであり、上記テンプレートは、上記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、上記放射するステップと、
上記ヒータ装置と直接に接触することによって上記基板を加熱するステップと、
を含む。
【００３２】
あるいは、上記方法は、
上記基板を介して上記層に放射線を放射するステップであり、上記基板は、上記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、上記放射するステップと、
上記ヒータ装置と直接に接触することによって上記テンプレートを加熱するステップと、
を含んでもよい。
【００３３】
好ましい実施例においては、上記方法は、
上記膜を介して上記層に放射線を放射するステップであり、上記膜は、上記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、上記放射するステップ、
を含む。
【００３４】
好ましくは、上記方法は、
上記膜と、上記媒体のための空洞の後壁を規定する上記膜と向かい合った透明な壁とを介して、上記層に放射線を放射するステップであり、上記後壁および上記膜が、上記流体を重合させるのに使用できる所定の波長範囲にある放射線を透過する、上記放射するステップ、
を含む。
【００３５】
一実施例においては、上記層を放射線に暴露するステップが、
１００〜５００ｎｍの波長範囲内にある放射線を放射線源から放射するステップ、
を含む。
【００３６】
好ましい実施例においては、上記方法は、
上記放射線源を空気冷却し、かつ、０．５〜１０μｓの範囲にあるパルス幅および１〜１０パルス／秒の範囲にあるパルスレートを備えたパルス放射線を放射するステップ、
を含む。
【００３７】
一実施例においては、上記方法は、
上記基板を上記膜として使用するステップ、
を含む。
【００３８】
別の実施例においては、上記方法は、
上記テンプレートおよび上記基板を上記停止部材と上記可撓性膜との間に配置する前に、上記基板と上記テンプレートとを互いにクランプするステップ、
を含む。
【００３９】
さらに別の実施例においては、上記方法は、
上記層を放射線に暴露する前に上記表面層から気泡を抜き取るために、上記テンプレートと上記基板との間に負圧をかけるステップ、
を含む。
【００４０】
第３の側面によれば、本発明の目的は、構造化された表面を有するテンプレートから放射線重合可能流体からなる表面層を備えた基板にパターンを転写するための方法によって達成され、上記テンプレートは、パターンを規定する凸部を含み、上記凸部は、その外端に、不透明層を有し、上記方法は、
インプリント装置内に上記テンプレートおよび上記基板を互いに平行に配置するステップであり、停止部材と可撓性膜の第１の面との間において、上記構造化された表面が、上記表面層に面する、上記配置するステップと、
上記インプリント装置内のヒータ装置によって上記表面層を加熱するステップと、
上記パターンを上記層にインプリントするために、超過圧力を上記第１の面の反対側にある膜の第２の面に存在する媒体に加えるステップと、
上記層の上記凸部間にある部分を凝固させるために、上記層を放射線に暴露するステップと、
を含む。
【００４１】
好ましい実施例においては、上記方法は、
上記層を放射線に暴露する上記ステップの後に、上記ヒータ装置から熱を提供することによって上記層をベーキングするステップ、
をさらに含む。
【００４２】
以下、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明は、一般的には、テンプレート表面上の構造のレリーフイメージを基板表面上に生成することによって、テンプレートから基板にパターンを転写する方法に関する。このプロセスにおいては、テンプレートの表面および基板の表面は、一般的には、互いに平行に配置され、パターンの転写は、構造化されたテンプレート表面を、基板表面上に配置された成形可能な層に押しつけることによって、達成される。成形可能な層は、処理されて凝固し、それによって、それの形状は、テンプレート表面に類似するものとなる。その後、テンプレートは、基板およびそれの層から除去されてもよく、この時点において、上記層は、テンプレートの反転した表面形状的なレプリカである。基板に転写されたパターンを永久的なものにするために、さらなるプロセスが、必要とされてもよい。典型的には、凝固層の下に存在する基板の表面を選択的にエッチングするために、ウェットエッチングまたはドライエッチングが、実行されてもよく、それによって、凝固層のパターンが、基板表面に転写される。これは、きわめて最先端の技術であり、上述した米国特許第６，３３４，９６０号のような先行技術に関する文献に詳細に説明されている。
【００４４】
図１〜図３は、本発明の実施例による実際のパターン転写ステップまたはインプリントステップの基本的なプロセスステップを概略的に示す。
【００４５】
図１において、テンプレート１０が、示され、そのテンプレート１０は、構造化された表面１１を有し、その表面１１においては、３次元の凸部および凹部が、高さおよび幅が１ｎｍから数μｍまでの範囲にある特徴寸法を備えて形成されており、その高さおよび幅は、それよりも小さくてもあるいは大きくてもよい。テンプレート１０の厚さは、典型的には、１０〜１０００μｍの範囲にある。基板１２は、テンプレート表面１１に実質的に平行に配置された表面１７を有し、図１に示される初期段階においては、それらの表面間に中間の間隔を備える。基板１２は、基板ベース１３を備え、その基板に、テンプレート表面１１のパターンが、転写される。図示しないが、基板は、基板ベース１３の下に、支持層を含んでもよい。テンプレート１０のパターンが重合可能な流体へのインプリントを介して基板１２に直接に転写されるプロセスにおいては、上記流体は、表面層１４として基板ベース表面１７上に直接に塗布されてもよい。別の実施例においては、点線で示されるように、例えば、ポリマーからなる転写層１５が、使用されてもよい。また、そのような転写層１５の例、および、インプリントされたパターンを基板ベース１３に転写するそれに続くプロセスにおいてそれらの転写層１５の例がどのように使用されるかについては、米国特許第６，３３４，９６０号に説明されている。転写層１５を含む実施例においては、基板表面１７は、転写層１５の上面または外面を意味し、そして、その転写層１５は、基板ベース表面１８上に配置される。
【００４６】
基板１２は、ヒータ装置２０上に配置される。ヒータ装置２０は、好ましくは、例えば、アルミニウムのような金属からなるヒータ本体２１を備える。ヒータエレメント２２が、ヒータ本体２１に接続され、あるいは、ヒータ本体２１に含まれ、熱エネルギーをヒータ本体２１に伝達する。一実施例においては、ヒータエレメント２２は、ヒータ本体２１のソケットに挿入された電気的な浸漬ヒータである。別の実施例においては、電気的な加熱コイルが、ヒータ本体２１の内部に提供され、あるいは、ヒータ本体２１の下面に取り付けられる。さらに別の実施例においては、ヒータエレメント２２は、ヒータ本体２１内に形成された通路であり、加熱流体が、上記通路を通過する。ヒータエレメント２２は、さらに、外部エネルギー源（図示しない）に接続するためのコネクタ２３を備える。電気的な加熱の場合、コネクタ２３は、好ましくは、電流源に接続するためのガルバニック接点である。加熱流体を通過させるための通路が形成された実施例の場合、上記コネクタ２３は、好ましくは、加熱流体の供給源に取り付けるための導管である。加熱流体は、例えば、水または油であってもよい。
【００４７】
ヒータ本体２１は、好ましくは、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、または、その他の金属などからなる一体鋳造物である。さらに、所定の質量および厚さを備えた本体２１は、好ましくは、ヒータ装置２０の上側において均一な熱分布が達成されるように使用され、その上側は、本体２１からの熱を基板１２を介して加熱層１４に伝達するために、基板１２に接続される。２．５”の基板をインプリントするのに使用されるインプリントプロセスの場合、少なくとも２．５”の直径、好ましくは、３”かまたはそれ以上の直径を備え、少なくとも１ｃｍの厚さ、好ましくは、少なくとも２または３ｃｍの厚さを備えたヒータ本体２１が、使用される。６”の基板をインプリントするのに使用されるインプリントプロセスの場合、少なくとも６”の直径、好ましくは、７”かまたはそれ以上の直径を備え、少なくとも２ｃｍの厚さ、好ましくは、少なくとも３または４ｃｍの厚さを備えたヒータ本体２１が、使用される。ヒータ装置２０は、好ましくは、ヒータ本体２１を２００〜３００℃の温度にまで加熱することができるが、ほとんどのプロセスにとっては、それよりも低い温度で十分である。
【００４８】
層１４の制御された冷却を提供するために、ヒータ装置２０は、さらに、ヒータ本体２１に接続されあるいはヒータ本体２１内に含まれる冷却エレメント２４を備え、ヒータ本体２１からの熱エネルギーを伝達する。好ましい実施例においては、冷却エレメント２４は、ヒータ本体２１内に形成された１つかまたは複数の通路を備え、冷却流体が、上記１つかまたは複数の通路を通過する。冷却エレメント２４は、さらに、外部冷却源（図示しない）に接続するためのコネクタ２５を備える。好ましくは、上記コネクタ２５は、冷却流体の供給源に取り付けるための導管である。上記冷却流体は、好ましくは、水であるが、それの代わりに、例えば、絶縁油のような油であってもよく、あるいは、その他の何らかの適切な冷却剤であってもよい。
【００４９】
層１４のための市販されかつ使用することのできる重合可能なまたは硬化性の流体には、ＺＥＮ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，１０４−１１  Ｍｏｏｎｊ  ｉ−Ｄｏｎｇ，Ｙｕｓｏｎｇ−Ｇｕ，Ｄａｅｊｅｏｎ  ３０５−３０８，Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａから得られるＮＩＰ−Ｋ１７およびＮＩＰ−Ｋ２２が含まれる。ＮＩＰ−Ｋ１７は、主成分であるアクリレートを有し、２５℃において約９．６３ｃｐｓの粘度を有する。また、ＮＩＰ−Ｋ２２は、主成分であるアクリレートを有し、２５℃において約５．８５ｃｐｓの粘度を有する。両方の物質は、約１２ｍＷ／ｃｍ２の紫外線に２分間だけ暴露することによって、硬化するように工夫されている。
【００５０】
層１４のための市販されかつ使用することのできる重合可能な流体のもう１つの例は、Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧｍｂＨ，Ｋｏｅｐｅｎｉｃｋｅｒ  Ｓｔｒａｓｓｅ  ３２５，Ｈａｕｓ  ２１１，Ｄ−１２５５５  Ｂｅｒｌｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから得られるＯｒｍｏｃｏｒｅである。この物質は、不飽和無機有機ハイブリッドポリマーからなる成分を有し、１〜３％の光重合開始剤を含む。粘度は、２５℃において３〜８ｍＰａｓであり、この流体は、３６５ｎｍの波長において５００ｍＪ／ｃｍ２を備えた放射線に暴露することによって硬化することができる。重合可能な材料のその他の例が、米国特許第６，３３４，９６０号に記載されている。
【００５１】
基板表面に成膜されたときの層１４の厚さは、典型的には、１０ｎｍ〜１０μｍであり、利用分野に依存する。重合可能な流体は、スピンコーティング、ローラーコーティング、浸漬コーティング、または、それらに類似するものによって塗布されてもよい。従来技術のステップアンドフラッシュ法と比較すれば、本発明による典型的な利点は、基板全体にポリマー流体をスピンコーティングできることであり、それは、好都合かつ迅速なプロセスである。他方において、ステップアンドフラッシュ法は、大きな表面を単一ステップでうまく処理することができないので、表面の一部分に反復して滴下することによる反復分配を使用しなければならない。
【００５２】
図１の矢印は、テンプレート表面１１が、重合可能な流体層１４の表面１６に押しつけられることを示す。このステップにおいて、ヒータ装置２０は、好ましくは、層１４の材料の適切な粘度を得るために、層１４の温度を制御するのに使用される。
【００５３】
図２は、テンプレート表面１１の構造がどのようにしてインプリントを流体層１４に形成したかを示し、このとき、流体は、テンプレート表面１１の凹部に満ちることを強いられている。図示された実施例においては、テンプレート表面１１の最も高い凸部は、基板表面１７の下にまでは貫通していない。これは、基板表面１７、および、とりわけ、テンプレート表面１１が損傷するのを防止するのに有益であるかもしれない。しかしながら、転写層を含む実施例のような別の実施例においては、インプリントは、転写層表面１７の下まで実行されてもよい。図１〜図３に示される実施例においては、テンプレートは、選択された重合可能な流体を凝固させるのに使用できる予め定められた波長または波長範囲の放射線１９を透過する材料から製造される。そのような材料は、放射線の波長に応じて、例えば、石英または様々な形態のポリマーであってもよい。放射線１９は、典型的には、テンプレート１０と基板１２とが適切に整列した状態でテンプレート１０が流体層１４に押しつけられているときに照射される。この放射線１９に暴露されると、重合可能な流体の凝固が、開始し、凝固して、テンプレート１０によって決定された形状を有する固体１４’となる。しかしながら、ヒータ装置２０は、好ましくは、テンプレート１０と基板１２とを分離する前に層１４’をベーキングして固体にするために、熱を層１４’に提供するのに使用される。
【００５４】
その後、テンプレート１０は、例えば、剥離および引き上げプロセスによって、除去される。形成されかつ凝固したポリマー層１４’が、基板１２上に残る。様々に異なるやり方による基板およびそれの層１４’のさらなる処理については、ここでは、詳細には説明しない。なぜなら、本発明は、それ自体、そのようなさらなる処理には関係しないし、かつ、そのようなさらなる処理がどのようにして実現されるかにも依存しないからである。
【００５５】
図４〜図６は、本発明の代替的な実施例による実際のパターン転写ステップまたはインプリントステップの基本的なプロセスステップを概略的に示す。図１〜図３の実施例と実際にわずかに異なる点は、この実施例においては、放射線１９がテンプレート１０を介してではなく基板１２を介して照射されることであり、そして、同じ符号が使用されている。さらに、ヒータ装置２０は、その代わりに、テンプレート１０に接続され、テンプレート１０を介して、層１４を加熱する。その他の点においては、図４〜図６のヒータ装置２０は、図１〜図３のヒータ装置と同じ特徴を備え、そのために、同じ符号が使用される。したがって、図４〜図６の特徴については、さらに詳細には説明しない。
【００５６】
図７は、本発明による装置の好ましい実施例を概略的に示し、また、この装置は、本発明による方法の実施例を実施するのに使用することができる。この図面は、装置の様々な特徴を分かりやすくするために、きわめて概略的なものであることに注意されたい。とりわけ、様々な特徴の寸法は、同じ縮尺率では示されていない。
【００５７】
装置１００は、第１の主要部分１０１および第２の主要部分１０２を備える。図示される好ましい実施例においては、これらの主要部分は、第１の主要部分１０１が第２の主要部分の上に存在するように、かつ、調節可能な間隔１０３が上記主要部分間に存在するように配置される。図１〜図６に示されるようなプロセスによって表面インプリントをなす場合、典型的にはＸＹ平面と呼ばれる横方向においてテンプレートと基板とを適切に整列させることがきわめて重要である。これは、基板にすでに存在するパターンの上にインプリントが形成される場合あるいは基板にすでに存在するパターンに隣接してインプリントが形成される場合に、とりわけ、重要である。しかしながら、整列に関する特有の問題およびそれらを解決する様々な方法は、ここでは、取り扱われないが、当然ながら、必要であれば、本発明と組み合わせられてもよい。
【００５８】
第１の上部主要部分１０１は、下を向いた表面１０４を有し、第２の下部主要部分１０２は、上を向いた表面１０５を有する。上を向いた表面１０５は、ほぼ平坦であり、あるいは、ほぼ平坦な部分を有し、その表面１０５は、プレート１０６上に配置され、あるいは、プレート１０６の一部を構成し、そのプレート１０６は、図８および図９を参照してより詳細に説明されるように、インプリントプロセスに使用されるテンプレートまたは基板のための支持構造体の役割をなす。ヒータ本体２１が、プレート１０６上に配置され、あるいは、プレート１０６の一部を構成する。ヒータ本体２１は、図１〜図６に示されるように、ヒータ装置２０の一部を構成し、加熱エレメント２２を含み、さらに、好ましくは、冷却エレメント２４を含む。加熱エレメント２２は、コネクタ２３を介して、例えば電流制御手段を備えた電源のようなエネルギー源２６に接続される。さらに、冷却エレメント２４は、コネクタ２５を介して、例えば冷却液の流量および温度を制御するための手段を備えた冷却液容器およびポンプのような冷却源２７に接続される。
【００５９】
間隔１０３を調節するための手段は、図示される実施例においては、ピストン部材１０７によって提供され、そのピストン部材１０７の外端は、プレート１０６に取り付けられる。ピストン部材１０７は、シリンダ部材１０８に移動可能に結合され、そのシリンダ部材１０８は、好ましくは、動かないように固定された関係でもって第１の主要部分１０１に保持される。図面において矢印で示されるように、間隔１０３を調節するための手段は、ほぼ平坦な表面１０５に垂直な運動すなわちＺ方向の運動によって、第２の主要部分１０２を第１の主要部分１０１に近づけあるいは第１の主要部分１０１から遠ざけるように移動させるように工夫されたものである。移動は、人手によって達成されてもよいが、好ましくは、液圧式かまたは空気圧式の装置を使用することによって支援される。図示された実施例は、この点に関して、例えば、その代わりに、プレート１０６を固定されたピストン部材を中心にしてシリンダ部材に取り付けることによって、様々な形に変更されてもよい。第２の主要部分１０２の移動は、主として、装置１００にテンプレートおよび基板を装填し、装置１００からテンプレートおよび基板を取り出し、そして、装置を初期動作位置に配置するのに使用されることにさらに注意されたい。しかしながら、以下で説明するように、第２の主要部分１０２の移動は、それ自体、好ましくは、図示される実施例において、実際のインプリントプロセスには含まれない。
【００６０】
第１の主要部分１０１は、表面１０４を取り囲む周囲密封部材１０８を備える。好ましくは、密封部材１０８は、Ｏ−リングのようなエンドレスシールであるが、その代わりに、連続的なシール１０８を形成する互いに接続されたいくつかの密封部材から構成されてもよい。密封部材１０８は、表面１０４の外側にある凹部１０９内に配置され、そして、好ましくは、上記凹部から取り外すことができる。装置は、さらに、放射線源１１０を備え、図示された実施例においては、その放射線源１１０は、第１の主要部分１０１内において表面１０４の背後に配置される。放射線源１１０は、放射線源駆動装置１１１に接続することができ、その放射線源駆動装置１１１は、好ましくは、電源（図示しない）を備え、あるいは、その電源に接続される。放射線源駆動装置１１１は、装置１００内に含まれてもよく、あるいは、外部の接続可能な部材であってもよい。放射線源１１０の近くに配置された表面１０４の表面部分１１２は、放射線源１１０の所定の波長または波長範囲を有する放射線を透過する材料によって構成される。このように、放射線源１１０から放射される放射線は、上記表面部分１１２を介して、第１の主要部分１０１と第２の主要部分１０２との間の間隔１０３に向けて照射される。窓の役割をなす表面部分１１２は、ＣＤ／ＤＶＤマスタリングに使用される市販されている溶融シリカ、石英、または、ガラスから構成されてもよい。
【００６１】
動作中、装置１００は、さらに、可撓性膜１１３を備え、その膜１１３は、実質的に平坦であり、かつ、密封部材１０８に係合する。好ましい実施例においては、密封部材１１３は、密封部材１０８から分離した部材であり、以下で説明するように、プレート１０６の表面１０５から逆圧を加えることによってのみ密封部材１０８と係合する。しかしながら、別の実施例においては、膜１１３は、例えば、接着剤によって、あるいは、密封部材１０８の一体部分であることによって、密封部材１０８に取り付けられる。さらに、そのような別の実施例においては、膜１１３は、主要部分１０１にしっかりと取り付けられてもよいが、シール１０８は、膜１１３の外側に配置される。また、図示されるような実施例の場合、膜１１３は、放射線源１１０の所定の波長または波長範囲を有する放射線を透過する材料から構成される。このように、放射線源１１０から放射される放射線は、上記空洞１１５およびそれの境界壁１０４および１１３を介して、間隔１０３の中へ照射される。膜１１３に使用することのできる材料の例は、図７〜図９の実施例の場合、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンを含む。膜１１３の厚さは、典型的には、１０〜５００μｍであってもよい。
【００６２】
導管１１４が、第１の主要部分１０１内に形成され、液状媒体が、表面１０４、密封部材１０８、および、膜１１３によって規定される空間を通過するのを可能にし、その空間は、上記液状媒体のための空洞１１５の役割をなす。導管１１４は、ポンプのような圧力源１１６に接続することができ、その圧力源１１６は、外部にあるものであってもよく、あるいは、装置１００に組み込まれたものであってもよい。圧力源１１６は、調節可能な圧力とりわけ超過圧力を上記空洞１１５内に含まれる液状媒体に加えるように工夫されたものである。図示されるような実施例は、気体圧力媒体とともに使用するのに適している。好ましくは、上記媒体は、空気、窒素、および、アルゴンを含むグループから選択される。その代わりに、液体媒体が、使用される場合、密封部材１０８に取り付けられた膜を有することが望ましい。そのような液体は、作動油であってもよい。
【００６３】
図８は、リソグラフィプロセスのために基板およびテンプレートを装填されるときの図７に示される装置の実施例を示す。この図面をよりよく理解するために、同様に、図１〜図３が、参照される。第２の主要部分１０２は、間隔１０３を広げるために、第１の主要部分１０１から下方へ移動している。図１〜図６に示されるように、テンプレートまたは基板のどちらか一方は、放射線源１１０の所定の波長または波長範囲を有する放射線を透過する。図８に示される実施例は、透明なテンプレート１０を基板１２の上面に装填された装置を示す。基板１２は、それの背面が、第２の主要部分１０２の上または中に配置されたヒータ本体２１の表面１０５上に配置される。それによって、基板１２は、上を向いた重合可能な流体からなる層１４を備えたそれの基板表面１７を有する。分かりやすいように、図１〜図６に示されるようなヒータ装置２０のすべての特徴は、図８には示されない。テンプレート１０が、基板１２の上にまたは近くに配置され、そのテンプレート１０の構造化された表面１１は、基板１２に面している。テンプレート１０を基板１２と整列させるための手段が、提供されてもよいが、この概略的な図面には示されない。そして、膜１１３が、テンプレート１０の上面に配置される。膜１１３が第１の主要部分に取り付けられた実施例の場合、膜１１３をテンプレート上に実際に配置するステップは、当然ながら、省略される。図８においては、テンプレート１０、基板１２，および、膜１１３は、ただ単に分かりやすいように、完全に離れて示されるが、実際の状態においては、それらは、表面１０５上に積み重ねられる。
【００６４】
図９は、装置１００の動作中の位置を示す。第２の主要部分１０２は、膜１１３が密封部材１０８と表面１０５との間にクランプされる位置まで持ち上げられている。実際には、テンプレート１０および基板１２の両方は、典型的には１ミリメーターの数分の一ほどのきわめて薄いものであり、図示される膜１１３の実際の曲がりは、きわめて小さい。さらに、オプションとして、表面１０５は、テンプレート１０と基板１２とを組み合わせた厚さを補償するために、表面１０５が膜１１３を介して密封部材１０８と接触する位置において、高くなった周辺部分を備えるように工夫されてもよい。
【００６５】
主要部分１０１と主要部分１０２とが係合して膜１１３をクランプすると、空洞１１５は、密封される。そして、圧力源１１６は、空洞１１５内の液状媒体に超過圧力を加えるように工夫されている。空洞１１５内の圧力は、膜１１３によってテンプレート１０に伝達され、そのテンプレート１０は、基板１２に向けて押しつけられ、テンプレートパターンを重合可能な流体層１４にインプリントする（図２参照）。層１４のポリマー材料が、動作温度、典型的には、２０〜２５℃の室温において、十分な粘度を有する場合、インプリントは、直接になされてもよい。しかしながら、ある種類のポリマーは、約６０℃であるかもしれないそれのガラス転移温度ＴＧを克服するために、予熱することを必要とする。そのようなポリマーの例は、Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙによるＭＲＬ  ６０００である。そのようなポリマーを使用する場合、組み合わせられた放射線および加熱の能力を有する装置１００は、とりわけ、有益である。ヒータ装置２０は、ヒータ本体２１によって作動させられ、ＴＧを克服するまで、基板１２を介してポリマー層１４を加熱する。そして、空洞１１５内の媒体の圧力が、５〜５００バールまで、有利には、５〜２００バールまで、好ましくは、５〜１００バールまで増加される。それによって、テンプレート１０および基板１２は、対応する圧力によって互いに押しつけられる。可撓性膜１１３のおかげで、きわめて均一な力の分布が、基板とテンプレートとの間の接触面全体にわたって得られる。それによって、テンプレートおよび基板は、互いに完全に平行に配置され、基板またはテンプレートの表面におけるどのようなむらの影響をも除去することができる。
【００６６】
テンプレート１０および基板１２が、加えられた液状媒体圧力によって、重ね合わせられると、放射線源が、作動させられ、放射線１９を放射する。放射線は、窓の役割をなす表面部分１１２、空洞１１５、膜１１３、および、テンプレート１０を介して、照射される。放射線は、重合可能な流体の層１４において、部分的にまたは完全に吸収され、それによって、層１４は、圧力および膜支援圧縮によってテンプレート１０と基板１２とが完全に平行に配置された状態において、凝固する。放射線暴露時間は、層１４における流体の種類および量、流体の種類と組み合わせた放射線波長、および、放射線電力に依存する。そのような重合可能な流体を凝固させるという特徴は、それ自体、よく知られており、同様に、上述したパラメータの関連する組み合わせは、この分野に精通する者にはよく知られている。流体が凝固して層１４’を形成すれば、さらなる暴露は、大きな影響を及ぼさない。しかしながら、重合可能な流体の種類に応じて、１５０〜１６０℃にまで上昇させた温度におけるポストベーキングが、０．５〜１時間の期間だけ必要とされるかもしれない。本発明による装置１００によれば、ポストベーキングは、インプリント機械１００において実行されてもよく、これは、装置から基板を取り出して別の炉へ入れなくてもよいことを意味する。これは、１つのプロセスステップを省き、インプリントプロセスにおいて、時間およびコストの両方を節減するのを可能にする。ＭＲＬ  ６０００の例の場合、ポストベーキングは、典型的には、１００〜１２０℃において約１０分間だけ実行される。テンプレート１０が選択された圧力で基板１０に押しつけてまだ保持されているときに、ポストベーキングステップを実行することによって、層１４において得られる構造パターンにおけるより高い精度を達成することもでき、それは、より微細な構造を形成するのを可能にする。暴露時間、および、場合によっては、圧縮された状態でのポストベーキングに続いて、選択された材料および放射線、および、重合可能な層の寸法に応じて、空洞１１５内の圧力が、減少させられ、２つの主要部分１０１および１０２が、互いに分離される。一実施例においては、まず最初に、ヒータ装置２０の冷却エレメント２４が、分離する前に基板１２およびテンプレート１０を冷却するのに使用されてもよい。その後に、基板１２およびテンプレート１０が、互いに分離される。この後に、基板は、インプリントリソグラフィにおいては公知の技術に基づいてさらなる処理を施される。
【００６７】
図８および図９は、図１〜図３のプロセスに類似するプロセスを示す。この場合もやはり、透明な基板１２によって、その代わりとして、テンプレート１０は、図４〜図６に示されるように、ヒータ本体２１の表面１０５上に配置され、そして、基板が、テンプレート１０の上面に配置されてもよいことに注意されたい。
【００６８】
図１０〜図１２は、本発明の実施例による、装置１００を使用する別の方法を示す。図１〜図３に示される特徴と類似するものには、同じ符号が使用される。しかしながら、図１０〜図１２のプロセスにおいては、好ましくはガラスまたは石英から製造された透明なテンプレート２００が、使用される。テンプレート２００は、基板１２に面する構造化された表面を有し、凸部２０１の外端表面を覆う不透明層２０２を有する突き出たパターン規定凸部２０１を備える。好ましくは、層２０２は、金属層である。好ましい実施例においては、テンプレート２００は、まず最初に、テンプレート表面の選択された領域上に金属マスク２０２を施し、その後に、マスクされた部分間に溝を規定するためにエッチングプロセスを使用することによって、製造される。エッチングステップの後にマスクを除去する代わりに、マスク２０２は、テンプレート上に維持され、テンプレート凸部２０１の不透明な外端表面を規定する。このプロセスによってテンプレート２００を製造することによって、また、凸部２０１の外端表面のためのほぼ完全に均一な共通平面が達成されることが保証される。なぜなら、テンプレート製造プロセスは、平面を備えた平坦なテンプレート本体から開始するからである。図１〜図１２に示される寸法は、分かりやすいように、誇張されていることに注意されたい。例えば、層２０２は、厚さがほんの数個の原子からなるモノレイヤであってもよい。
【００６９】
図１０において、テンプレート２００は、好ましくは、図７〜図９を参照して説明された装置を用いて、基板１２上の層２１４に押しつけられる。この場合、層２１４は、紫外線硬化性のネガ型レジストポリマーであり、それは、知られているどのような種類のものであってもよい。上述したような膜および気体圧力を使用するインプリント技術のおかげで、均一な圧力が、テンプレート２００と基板１２とが噛み合った表面全体にわたって、達成される。好ましくは、テンプレート２００は、凸部２０１の外端が、基板層１７にきわめて近づくように、好ましくは、数ナノメーターまで近づくように、層２１４に押しつけられる。一実施例においては、層２１４のポリマーが、ガラス転移温度を克服するために、ヒータ装置２０が、基板１２を介して層２１４を予熱するのに使用される。
【００７０】
図１１において、放射線１９が、テンプレート２００を介して基板１２に照射される。層２０２に衝突した放射線は、阻止され、反射され、層部分２１４’には到達しない。しかしながら、凸部２０１間を照射する放射線は、層２１４に衝突し、層部分２１４”において、硬化プロセスまたは凝固プロセスを開始させる。そして、好ましくは、ベーキングプロセスが、ヒータ装置２０を用いて、実行され、硬化プロセスを完了させる。
【００７１】
図１２に示されるステップにおいて、テンプレート２００は、テンプレート１２から分離され、除去され、インプリントされた層２１４が、残される。この形状において、基板１２は、ネガ型レジスト現像液に暴露される。現像液の種類は、知られているどのようなものであってもよいが、この分野に精通する者には、現像液の種類は使用されたレジストポリマーに応じて選択されなければならないことが分かるはずである。現像液は、放射線に暴露されなかった部分２１４’を除去するだけであり、その部分２１４’は、凸部２０１によって形成されたポリマー層における凹部の底部にきわめて薄い層として残るだけである。凹部に残ったポリマー部分２１４’を除去するために灰化プロセスまたはエッチングプロセスを施さなければならず、また、その後に、そのポリマー部分２１４’を硬化させる従来のプロセスと比較すれば、このプロセスは、きわめてより簡単かつ迅速なものである。さらに、パターン化されたポリマー層１４の灰化またはエッチングは、層２１４のすべての部分、すなわち、部分２１４’および部分２１４”の両方から材料を除去するが、提案された方法は、放射線に暴露されなかった部分２１４’だけしか除去しない。
【００７２】
本発明によるシステムの一実施例は、さらに、基板１２とテンプレート１０とを互いにクランプするための機械的クランプ手段を備える。これは、とりわけ、テンプレートおよび基板からなる整列したスタックをインプリント装置へ移さなければならないパターン転写の前に基板とテンプレートとを整列させるための外部の整列システムを備えた実施例において、好ましいものである。また、システムは、紫外線照射によって重合可能な流体を硬化させる前に、積み重ねられたサンドイッチの重合可能な層から気泡を抜き取るために、テンプレートと基板との間に負圧をかけるための手段を含んでもよい。
【００７３】
好ましい実施例においては、インプリントプロセスの後に硬化したポリマー層１４’がテンプレート表面１１に付着するのを防止するために、テンプレート表面１１は、好ましくは、粘着防止層によって処理される。そのような粘着防止層の例は、国際特許出願第０３／００５１２４号に記載され、かつ、本発明の発明者の一人によって発明されたようなフッ素含有基を備える。また、国際特許出願第０３／００５１２４号の内容は、本明細書に組み込まれる。
【００７４】
本発明者によって成功裡に検査された透明なテンプレートを備えた本発明の第１の態様は、１μｍの厚さを備えたＮＩＰ−Ｋ１７からなる層１４によって覆われたシリコンからなる基板１２を含む。６００μｍの厚さを備えたガラスまたは溶融シリカ／石英からなるテンプレートが、使用された。
【００７５】
本発明者によって成功裡に検査された透明な基板を備えた本発明の第２の態様は、１μｍの厚さを備えたＮＩＰ−Ｋ１７からなる層１４によって覆われたガラスまたは溶融シリカ／石英からなる基板１２を含む。例えば、約６００μｍの厚さを備えたニッケルまたはシリコンからなるテンプレートが使用されたが、その他の適切などのような不透明な材料が使用されてもよい。
【００７６】
５〜１００バールの圧力で約３０秒だけ膜１１３によって圧縮された後、放射線源１１０が、オンにされる。放射線源１１０は、典型的には、４００ｎｍ以下の少なくとも紫外線領域において放射するように工夫される。好ましい実施例においては、２００〜１０００ｎｍの範囲にある放射スペクトルを備えた空冷式キセノンランプが、放射線源１１０として使用された。好ましいキセノン型放射線源１１０は、１〜１０Ｗ／ｃｍ２の放射線を提供し、また、１〜５パルス／秒のパルスレートで１〜５μｓのパルスを点滅するように工夫される。別の実施例においては、連続モードの紫外線源が、使用される。放射線を通過させるために、石英の窓１１２が、表面１０４に形成される。流体層１４を固体層１４’に重合させるための暴露時間は、好ましくは、１〜３０秒の範囲にある。うまく暴露した後、第２の主要部分１０２が、図８の位置に類似する位置まで下げられ、それに続いて、基板を分離し、そして、その基板をさらに処理するために、テンプレート１０および基板１２が、装置から取り出される。
【００７７】
開示された装置および方法は、単一ステップによる大面積インプリントにとりわけ有益であり、公知のステップアンドフラッシュ法よりもはるかに大きな利点を有する。膜透過流体圧力のおかげで、本発明は、８インチ、１２インチ、および、それよりもはるかに大きなディスクの基板に１ステップでインプリントするのに使用することができる。約４００×６００ｍｍおよびそれよりも大きな寸法を備えたフルフラットパネル・ディスプレイでさえも、本発明による単一のインプリントおよび暴露ステップによってパターン化することができる。したがって、本発明は、放射線支援重合インプリントを大規模生産のために初めて魅力的なものにする技術を提供する。本発明は、例えば、プリント配線基板またはプリント回路基板、電子回路、機械的または電気機械的な微細構造、磁気および光学的な記録媒体、などを生産するために、基板にパターンを形成するのに使用することができる。また、本発明による装置は、当然ながら、放射線源だけを備えて、あるいは、その代わりに、ヒータ装置だけを備えて使用されてもよい。
【００７８】
本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】テンプレートから基板へパターンを転写するための主要なプロセスステップを概略的に示す図であり、基板表面上の重合可能な流体を凝固させるために、放射線が、透明なテンプレートを介して照射される。
【図２】テンプレートから基板へパターンを転写するための主要なプロセスステップを概略的に示す図であり、基板表面上の重合可能な流体を凝固させるために、放射線が、透明なテンプレートを介して照射される。
【図３】テンプレートから基板へパターンを転写するための主要なプロセスステップを概略的に示す図であり、基板表面上の重合可能な流体を凝固させるために、放射線が、透明なテンプレートを介して照射される。
【図４】テンプレートから基板へパターンを転写するための対応するプロセスステップを概略的に示す図であり、基板表面上の重合可能な流体を凝固させるために、放射線が、透明な基板を介して照射される。
【図５】テンプレートから基板へパターンを転写するための対応するプロセスステップを概略的に示す図であり、基板表面上の重合可能な流体を凝固させるために、放射線が、透明な基板を介して照射される。
【図６】テンプレートから基板へパターンを転写するための対応するプロセスステップを概略的に示す図であり、基板表面上の重合可能な流体を凝固させるために、放射線が、透明な基板を介して照射される。
【図７】図１〜図３または図４〜図６に概略的に示されるプロセスを実施するための本発明による装置の実施例を概略的に示す図である。
【図８】プロセスの初期ステップにおいてテンプレートおよび基板が装填されたときの図７の装置を概略的に示す図である。
【図９】テンプレートから基板へパターンを転写する能動的プロセスステップにおいて図７および図８の装置を概略的に示す図である。
【図１０】本発明によるインプリントプロセスの別の実施例を示す図である。
【図１１】本発明によるインプリントプロセスの別の実施例を示す図である。
【図１２】本発明によるインプリントプロセスの別の実施例を示す図である。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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