(57)【要約】      （修正有）【課題】小型、高解像度、安価なインプリント・リソグラフィを提供する。【解決手段】インプリント・テンプレート１を保持するように構成されたテンプレート・ホルダ６と、基板テーブル３とを有するインプリント・リソグラフィ装置において、該テンプレート・ホルダ６は、高圧通路９を通してガスを供給し、かつ、インプリント・テンプレート１と基板テーブル３上に保持されている基板２との間の分離距離を制御するように構成されたガス支承体（テンプレート・ホルダ）６を有する。【選択図】図４
2006303502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプリント・テンプレートを保持するように構成されたテンプレート・ホルダと、基板テーブルとを含み、
前記テンプレート・ホルダが、高圧通路を通してガスを供給し、かつ、前記インプリント・テンプレートと前記基板テーブル上に保持された基板との間の分離距離を制御するように構成されたガス支承体を有するインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項２】
低圧を加えるように構成された通路によって、前記ガス支承体に予荷重が付与されている請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項３】
前記テンプレート・ホルダによって前記インプリント・テンプレートが保持された時に、前記低圧通路が前記インプリント・テンプレートに隣接して該インプリント・テンプレートを取り囲み、もって前記低圧ガスが前記インプリント・テンプレートの最下表面全体に拡がるようになっている請求項２に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項４】
前記テンプレート・ホルダによって前記インプリント・テンプレートが保持された時に、前記高圧通路が前記インプリント・テンプレートに隣接して該インプリント・テンプレートを取り囲み、もって高圧ガスが前記インプリント・テンプレートの最下表面全体に拡がるようになっている請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項５】
前記高圧通路が多孔性である請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項６】
前記テンプレート・ホルダがインプリント・テンプレートを保持するための板ばねを含む請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項７】
前記テンプレート・ホルダがインプリント・テンプレートに接続するように構成された圧電アクチュエータを含む請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項８】
前記テンプレート・ホルダによって保持された時の前記インプリント・テンプレートが前記基板上のインプリント可能な材料にパターンを付与するインプリント位置と、前記インプリント・テンプレートが前記インプリント可能な材料にパターンを付与しない非係合位置との間で、前記インプリント・テンプレートを動かすために、前記ガス支承体が制御可能である請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項９】
前記テンプレート・ホルダによって保持された時の前記インプリント・テンプレートに隣接する、前記テンプレート・ホルダの開口、または、前記テンプレート・ホルダによって保持された時の前記インプリント・テンプレートと前記テンプレート・ホルダとの間の開口を含み、
前記開口は、ガスを除去または供給して、前記インプリント・テンプレートの真下の圧力を調整できるように構成されている請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記テンプレート・ホルダによって保持された時の前記インプリント・テンプレートに隣接する位置に配置されたインプリント可能な材料から成るディスペンサを含む請求項１に記載されたインプリント・リソグラフィ装置。
【請求項１１】
ガス支承体を用いて、基板上のインプリント可能な材料にパターンをインプリント・テンプレートが付与するインプリント位置と、前記インプリント可能な材料に前記インプリント・テンプレートがパターンを付与しない非係合位置との間で、前記インプリント・テンプレートを動かす操作を含むインプリント・リソグラフィ方法。
【請求項１２】
前記ガス支承体の高圧通路を通してガスを供給する操作と、前記インプリント位置と前記非係合位置との間で、前記インプリント・テンプレートを動かすために前記ガスの圧力を調整することを含む請求項１１に記載されたインプリント・リソグラフィ方法。
【請求項１３】
前記高圧通路が前記インプリント・テンプレートに隣接する位置に配置され、かつ、前記高圧通路が前記インプリント・テンプレートを取り囲み、前記インプリント・テンプレートの最下表面全体に高圧ガスを拡げることを更に含む請求項１２に記載されたインプリント・リソグラフィ方法。
【請求項１４】
前記ガス支承体の低圧通路を通して低圧を加えることによって前記ガス支承体に予荷重を与えることを更に含む請求項１１に記載されたインプリント・リソグラフィ方法。
【請求項１５】
前記低圧通路が前記インプリント・テンプレートに隣接する位置に配置され、かつ、前記低圧通路が前記インプリント・テンプレートを取り囲み、前記インプリント・テンプレートの最下表面全体に前記低圧を拡げることを更に含む請求項１４に記載されたインプリント・リソグラフィ方法。
【請求項１６】
前記ガス支承体が、前記低圧通路の外側に位置する高圧通路を通してガスを供給するようになされ、前記ガスの圧力を調整することによって前記インプリント位置と前記非係合位置との間で前記インプリント・テンプレートを動かすことを更に含む請求項１５に記載されたインプリント・リソグラフィ方法。
【請求項１７】
インプリント・リソグラフィ・テンプレートを保持するように構成されたテンプレート・ホルダにおいて、高圧通路を通してガスを供給し、かつ、前記インプリント・テンプレートと基板テーブル上に保持された基板との間の分離距離を制御するようになされたガス支承体を含むテンプレート・ホルダ。
【請求項１８】
前記テンプレート・ホルダによって保持された時の前記インプリント・テンプレートに隣接して配置され、かつ、前記インプリント・テンプレートを取り囲む低圧通路を更に含み、低圧が前記インプリント・テンプレートの最下表面全体に拡がるようになっている請求項１７に記載されたテンプレート・ホルダ。
【請求項１９】
前記高圧通路が多孔性である請求項１７に記載されたテンプレート・ホルダ。
【請求項２０】
前記テンプレート・ホルダが、インプリント・テンプレートに連結されるように構成された圧電アクチュエータを含む請求項１７に記載されたテンプレート・ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインプリント・リソグラフィに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望パターンを適用する機械である。リソグラフィ装置は、従来、例えば、集積回路（ＩＣ）、フラット・パネル・ディスプレイおよび微細構造を必要とするその他のデバイスの製造に使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
リソグラフィ・パターンのフィーチャーは、所定の基板領域におけるフィーチャーの密度を大きくできるという理由で、そのサイズを小さくすることが望ましい。フォトリソグラフィの場合、より短い波長の光を使用することによって優れた解像度が得られる。しかしながら、このようなサイズの縮小には問題がある。現在の装置は、波長１９３ｎｍの光源を採用することから出発しているが、このレベルにおいても回折限界が障壁になっている。さらに短い波長では、材料の透明度が極めて小さい。解像度を改善できる光リソグラフィ機械には、複雑な光学系および貴重な材料が必要であり、したがって極めて高価である。
【０００４】
インプリント・リソグラフィとして知られている、亜１００ｎｍのフィーチャーをインプリントするための代替法には、物理的な型すなわちテンプレートを用いてインプリント可能媒体にパターンをインプリントして、基板にパターンを転写する方法が含まれる。インプリント可能媒体は、基板であっても、基板の表面に被覆された材料であってもよい。また、インプリント可能媒体は機能媒体であってもよく、または下を覆っている表面にパターンを転写するための「マスク」として使用することもできる。インプリント可能媒体は、例えば、テンプレートによって規定されたパターンが転写される、半導体材料等の基板に被着されたレジストとして提供可能である。したがって、インプリント・リソグラフィは、本質的には、テンプレートのトポグラフィが基板に作られるパターンを規定するという、マイクロメートル寸法またはナノメートル寸法のモールド成形法である。光リソグラフィ法の場合と同様、複数のパターンを重ねることができるため、原理的には、ＩＣの製造等の用途にインプリント・リソグラフィを用いることができる。
【０００５】
インプリント・リソグラフィの解像度は、テンプレート製造法の解像度によってのみ制限される。例えば、インプリント・リソグラフィを用いて、従来の光リソグラフィ法によって達成できる解像度およびライン・エッジ粗さと比較した場合、著しく改善された解像度およびライン・エッジ粗さで５０ｎｍ以下の範囲のフィーチャーを製造できる。また、一般に、光リソグラフィ法に必要な高価な光学系、最新の照明源または特殊なレジスト材料は、インプリント法に不要である。
【０００６】
従来のインプリント・リソグラフィ装置の場合、パターンを与えられたテンプレートがアクチュエータに取り付けられる。このアクチュエータによって基板に向かってテンプレートが動き、基板または基板上のインプリント可能媒体にテンプレートが押しつけられる。テンプレートによる基板への押圧力は非常に大きく、基板および／またはテンプレートが変形する原因になる可能性がある。このような変形は、例えば、数百ナノメートルになるかもしれず、そうなると、基板にインプリントされるパターンが損なわれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一特徴によれば、インプリント・テンプレートを保持するようになされたテンプレート・ホルダと、基板テーブルとを含むインプリント・リソグラフィ装置であって、テンプレート・ホルダが、高圧通路を通してガスを供給し、かつ、インプリント・テンプレートと基板テーブル上に保持されている基板との間の分離距離を制御するように構成されたガス支承体を有するインプリント・リソグラフィ装置が提供される。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、ガス支承体を用いて、インプリント・テンプレートが基板上のインプリント可能な材料にパターンを付与するインプリント位置と、インプリント・テンプレートがインプリント可能な材料にパターンを付与しない非係合位置との間でインプリント・テンプレートを動かすことを含むインプリント・リソグラフィ法が提供される。
【０００９】
本発明の別の特徴によれば、インプリント・リソグラフィ・テンプレートを保持するように構成されたテンプレート・ホルダであって、高圧通路を通してガスを供給し、かつ、インプリント・テンプレートと基板テーブル上に保持された基板との間の分離距離を制御するように構成されたガス支承体を含むテンプレート・ホルダが提供される。
【００１０】
本発明の一実施例は、パターン形成されたテンプレートがインプリント可能な流動状態の媒体にインプリントされるあらゆるインプリント・リソグラフィ法に適用することができ、また、例えば、本明細書において説明されている熱インプリント・リソグラフィおよび／またはＵＶインプリント・リソグラフィに適用することができる。
【００１１】
以下、添付の模式図を見ながら、単なる実施例としての本発明例について説明する。図中の対応する符号は対応する部品を示す。
【実施例】
【００１２】
インプリント・リソグラフィには、一般に熱インプリント・リソグラフィおよびＵＶインプリント・リソグラフィと呼ばれる２つの主要な手法がある。また、軟リソグラフィとして知られる第３の種類の「印刷」リソグラフィもある。図１ａ〜図１ｃは、これらの例を示す。
【００１３】
図１ａは、可撓性テンプレート１０（通常、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）から製造される）から、基板１２と平坦化・転写層１２’に支えられているレジスト層１３へ、分子１１（通常、チオールなどのインク）の層を転写する必要のある軟リソグラフィ法を模式図で示したものである。テンプレート１０は、その表面にフィーチャーのパターンを有しており、該フィーチャーの上に分子層が配置されている。テンプレートがレジスト層に押しつけられると、分子１１の層がレジストに付着する。レジストからテンプレートが取り外すと、分子１１の層がレジストに付着し、転写された分子層で覆われていないレジスト領域が基板までエッチングされるように、レジストの残留層にエッチングが施される。
【００１４】
軟リソグラフィで使用されるテンプレートは容易に変形し、インプリントされるパターンがテンプレートの変形によって悪影響を受けることがあるため、軟リソグラフィに使用されるテンプレートは、例えば、ナノメートル寸法の高解像度用途には適していない。また、同じ領域に複数回の積層がなされる多層構造体を作る場合、軟インプリント・リソグラフィでは、ナノメートル寸法の積層精度が得られないだろう。
【００１５】
また、ナノメートル寸法で使用される場合、熱インプリント・リソグラフィ（すなわち、熱エンボス）もナノインプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）として知られている。この方法では、より硬質のテンプレート、例えば、摩耗および変形に対してより抵抗力のあるケイ素製またはニッケル製のテンプレートが使用される。図１ｂはこの工程を示したものであり、また、例えば米国特許第６４８２７４２号に記載されている。典型的な熱インプリント法の場合、基板の表面に鋳造された熱硬化性または熱可塑性のポリマー樹脂にソリッド・テンプレート１４がインプリントされる。ポリマー樹脂は、例えば、基板の表面、より典型的には（図に示す実施例のように）平坦化・転写層１２’の上にスピン塗布するか、焼き付けることができる。インプリント・テンプレートを記述する場合の「硬質」という用語には、一般に「硬質」材料と「軟質」材料の間と見なすことができる材料、例えば「硬質」ゴム等の材料が含まれる。インプリント・テンプレートとして用いるための特定材料の適切性は、その用途の要求事項によって決定される。
【００１６】
熱硬化性ポリマー樹脂を用いる場合、熱硬化性ポリマー樹脂は、テンプレートに接触した場合に、テンプレート上に規定されているパターン・フィーチャーに熱硬化性ポリマー樹脂が流入するだけの十分な流動性を有する温度まで加熱される。次に、熱硬化性ポリマー樹脂を熱硬化（すなわち、架橋）させるべく熱硬化性ポリマー樹脂の温度が高められ、それにより熱硬化性ポリマー樹脂が凝固し、所望のパターンが不可逆的に付与される。次にテンプレートが除去され、パターン付与された樹脂が冷却される。
【００１７】
熱インプリント・リソグラフィ法で使用される熱可塑性ポリマー樹脂の例は、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスチレン、ポリ（メタクリル酸ベンジル）またはポリ（メタクリル酸シクロヘキシル）である。熱可塑性樹脂は、テンプレートを用いたインプリントの直前に自由流動状態になるように加熱される。通常、熱可塑性樹脂は、その熱可塑性樹脂のガラス転移温度よりかなり高い温度に加熱する必要がある。テンプレートが流動樹脂に押しつけられ、テンプレート上に付与されている全てのパターン・フィーチャーに熱可塑性樹脂が確実に流入するよう、十分な圧力が印加される。次に、所定位置にテンプレートを備えた状態でそのガラス転移温度よりも低い温度まで熱可塑性樹脂が冷却され、それにより熱可塑性樹脂に所望パターンが不可逆的に付与される。このパターンは、パターン・フィーチャーのみを残すために次に適切なエッチング工程によって除去される熱可塑性樹脂の残留層からのレリーフ中のフィーチャーから成っていてもよい。
【００１８】
凝固した樹脂からテンプレートが除去されると、通常、図２ａ〜図２ｃに示すように２ステップ・エッチング工程が実行される。基板２０は、図２ａに示すように、基板２０の直ぐ上に平坦化・転写層２１を有する。平坦化・転写層の目的は２つある。平坦化・転写層は、テンプレートと樹脂の間の接触が確実に平行になるように促進するために、テンプレートの表面に対して事実上平行である表面を提供するように働き、かつ、本明細書で説明されているように、印刷フィーチャーのアスペクト比を向上させるように働く。
【００１９】
テンプレートを取り去ると、凝固した樹脂の残留層２２が所望パターンの形状で平坦化・転写層２１の上に残される。第１のエッチングは等方性エッチングであり、残留層２２の一部が除去され、それにより小さいアスペクト比のフィーチャーが得られる。図２ｂに示すようにＬ１はフィーチャー２３の高さである。第２のエッチングは異方性（すなわち、選択的）エッチングであり、アスペクト比が向上する。この異方性エッチングによって、平坦化・転写層２１の、凝固した樹脂で覆われていない部分が除去され、図２ｃに示すように、フィーチャー２３のアスペクト比が「Ｌ２／Ｄ）に増大する。結果として生じる、エッチング後の基板に残されるポリマーの厚さコントラストは、インプリントされたポリマーに十分な抵抗力がある場合（例えば、リフトオフ法における段差として）、例えばドライ・エッチングのためのマスクとして使用できる。
【００２０】
熱インプリント・リソグラフィには、より高い温度でパターンの転写を実施しなければならないだけでなく、テンプレートの除去に先立つ樹脂の適切な凝固を保証するためには比較的大きい温度差が必要になる場合があるという欠点がある。場合によっては３５℃〜１００℃の温度差が必要である。例えば、基板とテンプレートの間の熱膨張差によって転写パターンがひずむことがある。この熱膨張差は、インプリント可能な材料の性質が粘着性であるため、インプリント・ステップに必要な比較的高い圧力によってさらに悪化し、そのために基板が機械的に変形してパターンがさらにひずむことになる。
【００２１】
一方、ＵＶインプリント・リソグラフィには、このような高温および温度変化は不要であり、また、このような粘着性のインプリント可能な材料も不要である。その代わりに、ＵＶインプリント・リソグラフィの場合、部分的または全面的に透明なテンプレートを用いる必要があり、また、典型的にはアクリル酸樹脂またはメタクリル酸エステルなどの単量体であるＵＶ硬化可能液を使用する必要がある。通常、単量体と開始剤の混合物などの光重合が可能な任意の材料を用いることができる。また、ＵＶ硬化可能液は、例えばジメチルシロキサン誘導体を含むこともできる。このような材料は、熱インプリント・リソグラフィで用いられる熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂よりも粘着性が小さく、したがってはるかに高速で移動してテンプレート・パターン・フィーチャーを充填する。また、より高い処理量を得るためには低温低圧動作は有利である。
【００２２】
図１ｃは、ＵＶインプリント法の例を示したものである。図１ｂに示す工程と同様の方法でＵＶ硬化可能樹脂１７に水晶テンプレート１６が適用されている。熱硬化性樹脂を用いた熱エンボス加工の場合のように温度を高くすること、または、熱可塑性樹脂を用いた時に温度を循環変化させることに代えて、樹脂を重合させて硬化させるために、水晶テンプレートを通してＵＶ放射線が樹脂に投与される。テンプレートが除去された後に後続する残留レジスト層のエッチング作業は、本明細書で説明されている熱エンボス加工工程と同じであるか、または同様である。典型的に使用されるＵＶ硬化可能樹脂の粘性は、典型的な熱可塑性樹脂の粘性よりはるかに小さいため、使用するインプリント圧力をより低くすることができる。圧力がより低いことによる物理変形の減少と、高温および温度変化による変形の減少が相俟って、ＵＶインプリント・リソグラフィを高いオーバレイ精度を必要とする用途に適するものにしている。また、ＵＶインプリント・テンプレートの透明性により、光アライメント技法とインプリントを同時に適応させることができる。
【００２３】
この種のインプリント・リソグラフィには主としてＵＶ硬化可能材料が使用されており、したがって一般にＵＶインプリント・リソグラフィと呼ばれているが、他の波長の放射線を用いて、適切に選択された材料を硬化させる（例えば重合すなわち交差結合反応を活性化させる）こともできる。通常、インプリント可能な適切な材料を利用することができる場合、このような化学反応を引き起こすことができる任意の放射線を使用することができる。代替「活性化放射線」には、例えば、可視光、赤外放射線、ｘ線放射および電子ビーム放射が含まれている。本明細書における一般的な説明においては、ＵＶインプリント・リソグラフィの参照およびＵＶ放射線の使用には、これらおよび他の活性化放射線の可能性を排除することは意図されていない。
【００２４】
基板の表面に対して実質的に平行に維持される平坦なテンプレートを使用したインプリント装置の代替として、ローラインプリント装置が開発されている。ローラの上にテンプレートが形成された熱ローラインプリント装置およびＵＶローラインプリント装置の両方が提案されているが、それ以外のインプリント法は、平坦なテンプレートを用いたインプリントと極めて類似している。文脈上、別の条件がなければ、インプリント・テンプレートに言及した場合、ローラ・テンプレートもこれに包含される。
【００２５】
ステップ・アンド・フラッシュインプリント・リソグラフィ（ＳＦＩＬ）として知られているＵＶインプリント法がとりわけ開発されており、このＳＦＩＬを用いて、例えば、ＩＣの製造に従来使用されている光学ステッパと同様の方法で、小ステップで基板にパターン付与できる。これは、ＵＶ硬化可能樹脂にテンプレートをインプリントし、テンプレートを通してＵＶ放射線を「フラッシング」（瞬間的照射）してテンプレートの下のＵＶ硬化可能樹脂を硬化させ、テンプレートを取り除き、基板の隣接領域に段階（ステップ）移動させるという操作を繰り返すことによって基板の小領域に一度ずつプリントすることを含む。このようなステップ・アンド・リピート法はその視野サイズが小さく、パターンのひずみおよびＣＤ変化の低減が促進されるため、ＳＦＩＬは、ＩＣおよび高いオーバレイ精度を必要とするその他のデバイスの製造にとりわけ適する。
【００２６】
ＵＶ硬化可能樹脂は、原理的には、例えば、スピン塗布によって基板の表面全体に塗布することができるが、ＵＶ硬化可能樹脂の性質が揮発性であるため、ＵＶ硬化可能樹脂を基板の表面全体に塗布することは問題である。
【００２７】
この問題に対処するための手法の１つが、テンプレートを用いたインプリントの直前に基板の目標部分にＵＶ硬化可能樹脂の滴が散布される、いわゆる「ドロップ・オン・デマンド」法である。液体の散布は、所定量の液体が基板の特定の目標部分に被着するように制御される。液体は、各種パターンで散布することができ、また、液体量の慎重な制御とパターンの慎重な配置の組合せを用いてパターン投与を目標領域に限定することができる。
【００２８】
上で言及したような要求に応じてＵＶ硬化可能樹脂を散布することは、けっして些細なことではない。テンプレート・フィーチャーへの十分な樹脂の充填を保証するために、また、それと同時に、隣り合う滴が接触すると、ＵＶ硬化可能樹脂にはその時点で流れて行く場所がなくなるため、転がって望ましくない厚さまたは不均一な残留層をもたらすことになる過剰の樹脂を最少化するために、滴の大きさおよび間隔が慎重に制御される。
【００２９】
本明細書では、基板に対するＵＶ硬化可能液の被着について言及されているが、ＵＶ硬化可能液は、テンプレートにも被着可能であり、その場合も、一般的には同じ技術と考察が適用される。
【００３０】
図３は、テンプレート、インプリント可能な材料（硬化可能なモノマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等）および基板の相対寸法を示したものである。硬化可能樹脂層の厚さｔに対する基板の幅Ｄの比率は、１０６程度の比率である。テンプレートから突き出たフィーチャーによる基板の損傷を防止するためには、寸法ｔは、テンプレート上の突出フィーチャーの深さ以下であってはならないことは理解されよう。
【００３１】
スタンピング後に残される残留層は、下を覆っている基板を保護するためには有用であるが、本明細書において言及するように、とりわけ高解像度および／または高いオーバレイ精度を必要とする場合、この残留層は問題の原因でもある。第１の「ブレークスルー」エッチングは、等方性（非選択的）エッチングであり、したがってインプリントされたフィーチャーおよび残留層がある程度侵食されることになる。この侵食は、残留層が過剰に分厚く、かつ／または過剰に不均一である場合、いっそう悪化することになる。この問題は、例えば、下を覆っている基板に最終的に形成される線の厚さが変化する（つまり臨界寸法が変化する）原因になることがある。第２の異方性エッチングでエッチングされる転写層中の線の厚さの一様性は、アスペクト比および樹脂中に残されたフィーチャーの形状の完全性によって決まる。残留樹脂層が不均一である場合、第１の非選択的エッチングによって、頂部が「丸く」なったこれらのフィーチャーの一部が残されることになるため、第２のエッチング工程および後続のあらゆるエッチング工程における線の厚さの良好な一様性を保証するためには十分良好に規定されていない。上記の問題は、原理的には、残留層の厚さが可能な限り薄くなることを保証することによって軽減することができるが、そのためには、あいにくなことには大きな圧力（場合によっては基板の変形が大きくなる）を比較的長いインプリント時間（場合によっては処理量が小さくなる）に亘って印加する必要がある。
【００３２】
テンプレートは、インプリント・リソグラフィ装置の重要な構成部品である。本明細書で言及されているように、テンプレート表面のフィーチャーの解像度は、基板に印刷されるフィーチャーの達成可能な解像度に対する制限要因の１つである。熱リソグラフィおよびＵＶリソグラフィに使用されるテンプレートは、通常、２ステージ工程で形成される。最初に、例えば電子ビーム書込みを用いて必要なパターンが作成され、高解像度パターンがレジストに付与される。次に、テンプレートのベース材料にパターンを転写するための最終異方性エッチング処理のためのマスクを形成している薄いクロム層にレジスト・パターンが転写される。例えば、イオン・ビーム・リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィ、極ＵＶ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・エッチングまたはイオン・ミリングなどの他の技法を使用することもできる。テンプレートは、事実上、転写されるパターンの解像度がテンプレート上のパターンの解像度によって制限される１倍のマスクであるため、通常、解像度を極めて高くすることができる技法が使用される。
【００３３】
また、テンプレートの解放特性を考慮することもできる。例えば、表面処理材料を用いてテンプレートを処理し、表面エネルギーの小さい薄い解放層をテンプレートの上に形成することができる（また、基板の上に薄い解放層を被着させることもできる）。
【００３４】
インプリント・リソグラフィの開発におけるもう１つの考察事項は、テンプレートの機械的耐久性である。テンプレートは、レジストをスタンピングしている間、大きな力を受けることになり、また、熱リソグラフィの場合、極端な圧力および温度に晒されることになる。そのために場合によってはテンプレートが摩耗し、また、基板にインプリントされるパターンの形状に悪影響を与えることがある。
【００３５】
熱インプリント・リソグラフィには、テンプレートと基板との間の熱膨張差を小さくするために、パターン化すべき基板の材料と同じか、または同様の材料のテンプレートを使用する潜在的な利点がある。ＵＶインプリント・リソグラフィの場合、テンプレートは活性化放射線に対して少なくとも部分的に透明であり、したがって水晶テンプレートが使用されている。
【００３６】
本明細書においては、とりわけＩＣの製造でのインプリント・リソグラフィの使用に言及しているが、説明されているインプリント装置および方法は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導および検出パターン、ハード・ディスク磁気媒体、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造等のその他の用途を有することに留意すべきである。
【００３７】
本明細書における説明では、とりわけ、事実上レジストとして作用するインプリント可能樹脂を介して基板にテンプレート・パターンを転写するインプリント・リソグラフィの利用に言及がなされているが、場合によってはインプリント可能な材料自体が、例えば、導電率、光線形応答または光非線形応答などの機能を有する機能材料であってもよい。機能材料は、例えば、導電層、半導電層、誘電体層或いは他の望ましい機械的、電気的または光学的特性を有する層を形成することができる。また、いくつかの有機物質も適切な機能材料である。このような用途は、本発明の範囲内である。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例の断面を示したもので、基板テーブル３の上に保持された基板２から若干の距離を隔てて位置しているインプリント・テンプレート１が示されている。基板２は、インプリント可能な材料４の層で覆われている。インプリント可能な材料４の層は、基板２の上に直接被着した単一層として示されているが、実際にはインプリント可能な材料４と基板２の間に転写層が存在している可能性があることは理解されよう。転写層は、本明細書における説明には直接関係がないため、簡潔にするために以下の説明では省略されている。
【００３９】
インプリント・テンプレート１は、１つまたは複数の板ばね５を介して、一括して６で示されているテンプレート・ホルダに接続されている。テンプレート・ホルダ６は、ガス（例えば、空気）支承体を備えており、以下、ガス支承体６として参照する。ガス支承体６は、低圧通路７、中立通路８および高圧多孔性通路９を有している。低圧通路７は、インプリント・テンプレート１の最も近傍に位置しており、高圧多孔性通路９は、インプリント・テンプレート１から最も遠くに位置している。中立通路８は、低圧通路７と高圧多孔性通路９の間に位置している。ガス支承体は、１つまたは複数の圧電アクチュエータ１０を介してフランジ１１に接続されており、フランジ１１は、１つまたは複数の板ばね５を介してインプリント・テンプレート１に接続されている。
【００４０】
図４をＺ方向から見るとマスクの形状が長方形であること、また、ガス支承体６の低圧通路７、中立通路８および高圧多孔性通路９がそれぞれインプリント・テンプレート１を実質的に包含していることは理解されよう。これらの通路は、円形または長方形の形態にすることができ、或いは適切な他の任意の連続した形状または実質的に連続した形状にすることができる。一実施例では、実質的に包含しているという表現は、また、ガス支承体がインプリント・テンプレート１の周りに連続的に提供されているのではなく、インプリント・テンプレート１の周囲の離散ポイントに提供されていることを意味している。
【００４１】
一実施例では、ガス支承体は、予荷重付与されたガス支承体と呼ばれることもある種類のガス支承体である。これは、インプリント・テンプレート１の最も下側の表面の下方に位置している領域に低圧通路７を用いて低圧が印加されており、インプリント・テンプレート１の上方の雰囲気圧（典型的には大気圧）によってインプリント・テンプレートをＺ方向を下に向かって押し下げる効果があることを意味している（インプリント・テンプレートの上部表面と下部表面の間には圧力差が存在する）。圧力差によるこの下向きの力は、高圧多孔性通路９から流出する高圧ガスによって生成される上向きの力によってバランスが取られる。インプリント・テンプレート１と基板２の間の分離距離は、低圧通路７によって生成される低圧と高圧多孔性通路９によって生成されるガス圧力の結果として印加される相対力によって決まる。インプリント・テンプレート１に作用する上向きの力と下向きの力が等しくなる平衡位置が存在し、インプリント・テンプレートは自動的にその平衡位置へ移動する。
【００４２】
中立通路８の目的は、低圧通路７と高圧多孔性通路９の間の大きな圧力差の達成を容易にすることである。中立通路がない場合、高圧多孔性通路９からの高圧ガスが低圧通路７にリークする傾向があり、そのために低圧通路７と高圧多孔性通路９の間の圧力差が小さくなる。中立通路は、通常、高圧多孔性通路９と低圧通路７の間にバッファを提供するために比較的低い圧力（つまり大気圧に近い圧力）に加圧されており、それにより大きい圧力差を達成することができる。
【００４３】
高圧多孔性通路９から流れるガスの圧力が減少し、かつ、低圧通路７からの低圧が不変である場合、インプリント・テンプレート１が基板２のより近くへ移動することが直感的に分かる（この場合、平衡位置は基板２のより近くに位置している）。それとは逆に、高圧多孔性通路９からのガスの圧力が上昇し、かつ、低圧通路７からの低圧が不変である場合、インプリント・テンプレート１は基板２から離れる方向へ移動する（この場合、平衡位置は基板２から離れた位置に位置する）。このように、インプリント・テンプレート１と基板２の間の分離距離を制御することができる。同様に、低圧通路７によって生成される低圧を変化させ、かつ、高圧多孔性通路９からのガスの圧力を一定に維持することによってインプリント・テンプレート１を移動させることもできる。当然、低圧通路７によって生成される低圧と高圧多孔性通路９からのガスの圧力の両方を適切に変化させることによってインプリント・テンプレート１を移動させることもできる。しかしながら典型的な構造の場合、一定に維持されるのは低圧の方であり、変化するのはガスの圧力である。これは、インプリント・テンプレート１と基板２の間の低圧が一定である場合、インプリント可能な材料の蒸発速度を一定に維持することができ、したがって予期および修正ができることによるものである。
【００４４】
使用に際しては、低圧が一定のレベルに設定され、かつ、高圧多孔性通路９から引き渡される高圧ガスが高い値に設定され、それによりインプリント・テンプレート１が基板２の上方のクリアランス位置（本明細書においては非係合位置と呼んでいる）まで上昇する。基板テーブル３は、基板２の、パターンがインプリントされるべき領域の上にインプリント・テンプレート１が位置づけられるまで、Ｘ方向および／またはＹ方向に動く。基板テーブル３が動くと、高圧多孔性通路９から提供されるガスの圧力が一定の値まで減少してインプリント・テンプレートが基板２に向かって降下し、それにより基板２の上に位置するインプリント可能な材料４にパターンがインプリントされる（本明細書ではインプリント位置と呼ぶ）。高圧多孔性通路９から提供される、インプリント・テンプレート１をインプリント位置へ移動させるためのガスの圧力は、インプリント・テンプレート１の平衡位置がインプリント・テンプレート１と基板２の間の所望の分離に正確に対応するように選択される。所望の分離は、通常、インプリント・テンプレート１のパターンのフィーチャー・サイズによって決まり、典型的にはフィーチャー・サイズに等しいか、またはフィーチャー・サイズの２倍である。一実施態様では、分離距離は、５０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４５】
インプリント・テンプレート１は、インプリント可能な材料４がテンプレート上のパターンを形成している凹所に完全に流入するように計算された一定の時間期間の間、インプリント位置を維持する。また、この時間期間の間、ＵＶ光を用いてインプリント可能な材料を照射することもできる（いわゆるＵＶインプリント・リソグラフィの場合）。この時間期間が経過すると、高圧多孔性通路９から供給されるガスの圧力を高くすることによってインプリント・テンプレート１が基板２から非係合位置まで上昇する。
【００４６】
一実施例では、インプリント・テンプレート１が係合位置に位置している場合、基板２に印加される力の総和は実質的にゼロである。これは、場合によっては変形の問題をもたらすことになる下向きの力がインプリント・テンプレートおよび基板に常に印加される従来のインプリント装置とは異なっている。
【００４７】
ガス支承体によって基板２に印加される正味の力は実質的にゼロであるが、ガス支承体の「剛性」は、インプリント・テンプレート１がインプリント位置を離れて移動することが極めて困難であるようになっている（インプリント・テンプレート１を押し付けてその平衡位置から引き離すために必要な力は、距離に応じてｚ３で増加する）。これは、インプリント・テンプレート１がインプリント位置に堅固に保持されていることを意味している。
【００４８】
基板に印加される正味の力が実質的にゼロであることに加えて、力が相互に作用する位置、つまり低圧通路７と高圧多孔性通路９の間の位置がインプリント・テンプレート１の十分に外側に位置しているため、インプリント・テンプレート１または基板２のインプリント領域が変形する原因になることはない。これは、パターンがインプリントされる基板領域またはテンプレートに力が直接印加され、変形の問題をもたらしている従来のインプリント装置と比較すると有利である。
【００４９】
さらに、ガス支承体は、基板のトポグラフィを自動的に追従することができる。図５はこれを略図で示したもので、ガス支承体６によって支えられているインプリント・テンプレート１は、基板２の上のインプリント位置に位置している（インプリント可能な材料４の層および基板テーブル３は、図解を簡潔にするために省略されている）。基板２は不均一であるが、ガス支承体６は、基板の表面から一定の距離の範囲内までインプリント・テンプレート１を自動的に移動させることができ、基板２の表面の不規則なトポグラフィを自動的に補償している。これは、インプリント・テンプレート１と基板２の間の最適分離を自動的に達成することができることを意味している。
【００５０】
しかしながら、例えば、基板トポグラフィの空間周波数がガス支承体のサイズに等しいか、または若干小さい場合、ガス支承体６は、場合によっては基板トポグラフィの変化を完全に補正することができないことがある。基板トポグラフィの変化を完全に修正することができない場合、インプリントの間、インプリント・テンプレートに若干の可撓性を与える１つまたは複数の板ばね５によって、インプリント・テンプレート１の配向をある程度修正することができる。また、１つまたは複数の圧電アクチュエータ１０を用いてインプリント・テンプレート１の配向を修正することもできる。インプリント・テンプレート１とガス支承体６の間を接続するために、１つまたは複数の板ばね５と１つまたは複数の圧電アクチュエータ１０の両方を備える必要はなく、いずれか一方で十分であることは理解されよう。実際、両方とも不要である場合もある。
【００５１】
一実施例では、低圧通路７は、インプリント・テンプレートの真下の領域が低圧になるよう、インプリント・テンプレート１の最も近くに提供されている。これは、インプリント可能な材料がガスで汚染される可能性が小さくなるため、有利である。ガス支承体の場合、従来と同様、高圧多孔性通路９の位置と低圧通路７の位置を交換することができることは理解されよう。高圧多孔性通路９の位置と低圧通路７の位置を交換する場合、インプリント・テンプレート１と基板２の間に高圧が提供される。インプリント可能な材料の蒸発が問題になる場合、インプリント可能な材料の蒸気を飽和圧力で高圧ガスに含有させることができ、それにより場合によってはインプリント可能な材料の蒸発速度を遅くすることができる。
【００５２】
例えば、インプリント・テンプレート１の縁、または、縁に近い位置に開口（図示せず）を設けることができる。この開口は、インプリント・テンプレート１の真下の圧力を調整するために使用することができるガス源に接続することができる。これが可能であるのは、ガス支承体６からインプリント・テンプレート１までの距離が長く、かつ、Ｚ方向に狭いため、インプリント・テンプレート１の下方の領域と低圧通路７の間に圧力差が存在することによるものである。この開口は、場合によっては、ガス源の代わりに低圧ポンプに接続することもできる。低圧ポンプに接続することによってインプリント・テンプレート１の下方の圧力を低くすることも高くすることもできる。この開口は、低圧通路７がインプリント・テンプレート１の最も近くに位置していること、または高圧多孔性通路９がインプリント・テンプレート１の最も近くに位置していることには無関係にこの方法で使用できる。
【００５３】
高圧多孔性通路９、中立通路８および／または開口には、例えば、窒素またはヘリウム（重合には酸素は有害であるため、これらは空気または酸素より好ましい）を始めとする１つまたは複数の適切な任意のガスを通過させることができる。また、高圧通路は必ずしも多孔性である必要はない。つまり、多孔性材料を介して高圧ガスを分配する必要はない。高圧通路は、多孔性材料の代わりに例えば適切な寸法のスロットを備えることができる。しかしながら、一実施例では、ガスの圧力がより広い面積全体に展開するため、高圧多孔性通路の方がスロットより好ましい。高圧多孔性通路は、高圧ガスがスロットを介して通路に流れた場合に生じ得る基板上のインプリント可能な材料の損傷を、ガスの圧力をより広い面積全体に展開させることによって回避することができる。
【００５４】
インプリント可能材料ディスペンサ（図示せず）をインプリント・テンプレート１に隣接して設置することができる。このインプリント可能材料ディスペンサは、通常、インプリント可能な材料をインプリントの直前に被着させることができるよう、インプリント・テンプレート１の前方にＹ方向（すなわち、走査方向）に設置される。これは、インプリント可能な材料に代わって、一般的にはインプリント可能な材料よりも硬い転写層によってガス支承体の少なくとも一部を支持することができるため、有利である。
【００５５】
本明細書における説明には、「下方」、「上部」、「下部」等の用語が使用されている。これらの用語は、図４に示すＺ方向という文脈で理解すべきである。これらの用語には、特定の配向にのみ本発明を適用するべく限定することは一切意図されていない。また、他の配向を用いて本発明の１つまたは複数の実施例を実施することもできる。
【００５６】
以上の説明で使用されている「高圧」という用語には、雰囲気圧より高い圧力を意味することが意図されている。同様に、以上の説明で使用されている「低圧」という用語には、雰囲気圧より低い圧力を意味することが意図されている。
【００５７】
以上の説明で使用されている「非係合位置」という用語には、インプリント・テンプレート１が、基板２の上方の、インプリント・テンプレート１がインプリント可能な材料４にパターンを適用しない十分に高い位置にあることを意味する。ほとんどの場合、これは、インプリント・テンプレート１とインプリント可能な材料４が接触していないことを意味する。しかしながら、インプリント・テンプレート１が非係合位置に位置する際に、インプリント・テンプレート１とインプリント可能な材料４の間に若干の量の残留接触が残っていてもよい。
【００５８】
以上の説明では、１つまたは複数の圧電アクチュエータ１０を用いてインプリント・テンプレート１の配向を修正できることが言及されている。別法または追加として、１つまたは複数の圧電アクチュエータ１０を用いてインプリント・テンプレート１をＸ方向およびＹ方向に移動させ、それによりインプリント・テンプレートと基板２を整列させることもできる。それぞれが移動の自由度を有するためには、通常、独立した圧電アクチュエータ１０が必要である。
【００５９】
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法でも本発明を実行できる。以上の説明は、本発明を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１ａ】従来の軟リソグラフィ法の例を示す図。
【図１ｂ】従来の熱リソグラフィ法の例を示す図。
【図１ｃ】従来のＵＶリソグラフィ法の例を示す図。
【図２】熱インプリント・リソグラフィおよびＵＶインプリント・リソグラフィを用いてレジスト層をパターン化する場合に使用される２ステップ・エッチング工程を示す図。
【図３】インプリント・テンプレートおよび基板に被着した典型的なインプリント可能レジスト層を示す模式図。
【図４】本発明の一実施例によるインプリント装置のインプリント・テンプレート・アクチュエータを示す模式図。
【図５】不均一なトポグラフィで示されている基板上に使用されている、図４に示すインプリント・テンプレート・アクチュエータを示す模式図。
【符号の説明】
【００６１】
１  インプリント・テンプレート
２、１２、２０  基板
３  基板テーブル
４  インプリント可能な材料
５  板ばね
６  テンプレート・ホルダ（ガス支承体）
７  低圧通路
８  中立通路
９  高圧多孔性通路
１０  可撓性テンプレート
１０  圧電アクチュエータ
１１  分子
１１  フランジ
１２’、２１  平坦化・転写層
１３  レジスト層
１４  ソリッド・テンプレート
１６  水晶テンプレート
１７  ＵＶ硬化可能樹脂
２２  凝固した樹脂の残留層
２３  フィーチャー
Ｄ  基板の幅
Ｌ１  フィーチャーの高さ
ｔ  硬化可能樹脂層の厚さ
【図３】
2006303502.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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