(57)【要約】慎重に制御された電界と、それに続く重合可能な組成物の硬化を使用して、重合可能な組成物内で高解像度パターンを作成するための高スループット・リソグラフィ工程について述べる。この工程は、所望のパターンを含むテンプレートの使用を必要とする。このテンプレートは、基板上の重合可能な組成物に近付けられる。テンプレートと基板の間で慎重に制御された均一な間隙を維持している間に、テンプレートと基板の界面に外部電界が加えられる。これにより、重合可能な組成物は、テンプレートの隆起部分に引き付けられる。重合可能な組成物の粘度、電界の大きさ、テンプレートと基板の間の距離など、様々な工程パラメータを適切に選択することにより、液体内で形成される構造の解像度を、テンプレートの解像度に一致するように制御することができる。
2005520220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上でパターン形成された構造を用意する方法であって、
前記基板の表面に重合可能な組成物を付着させ、
前記重合可能な組成物に近接して、少なくとも一部分が導電性であるテンプレートを位置決めし、
前記テンプレートに向かって前記重合可能な組成物の一部分を引き付ける静電気力を生み出す電界を前記テンプレートと前記基板の間に加えることを含む装置。
【請求項２】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記重合可能な組成物が液体である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記重合可能な組成物が低粘度の液体である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記重合可能な組成物が低粘度の液体であり、前記重合可能な組成物の粘度は、前記電界が約１秒未満で加えられたとき、前記重合可能な組成物内にパターンを形成する程度である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含み、前記重合可能な組成物を重合している間に、前記導電性テンプレートおよび前記基板に前記電界が加えられる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記テンプレートが、可視光および紫外光に対して実質的に透過性である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板が、可視光および紫外光に対して実質的に透過性である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記テンプレートがさらに低表面エネルギー被覆を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記テンプレートがさらに低表面エネルギー被覆を含み、前記低表面エネルギー被覆がフッ素含有被覆である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記重合可能な組成物が熱硬化可能な組成物である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記重合可能な組成物が活性化光硬化可能な組成物である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記重合可能な組成物が光重合開始剤を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記導電性テンプレートが酸化インジウム・スズを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記テンプレートおよび前記基板に前記電界を加えることが、前記重合可能な組成物の一部分を前記テンプレートの一部分に接触させる請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記電界が前記テンプレートおよび前記基板に加えられたとき、前記重合可能な組成物が前記テンプレートに引き付けられるが、前記テンプレートに接触しない請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記重合可能な組成物を重合すること、および前記重合済みの重合可能な組成物をエッチングすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板がシリコン・ウェハを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板がＧａＡｓウェハを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板がＳｉＧｅＣウェハを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記基板がＩｎＰウェハを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１の方法によって作製されるパターン形成された構造を含む基板。
【請求項２３】
基板上でパターン形成された構造を用意する方法であって、
前記基板の表面に重合可能な組成物を付着させ、
前記重合可能な組成物に近接して導電性テンプレートを配置し、
前記テンプレートに向かって前記重合可能な組成物の一部分を引き付ける静電気力を生み出す電界を前記導電性テンプレートと前記基板の間に加えることを含む方法。
【請求項２４】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含み、前記重合可能な組成物を重合している間に、前記導電性テンプレートおよび前記基板に前記電界が加えられる請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記重合可能な組成物が活性化光硬化可能な組成物である請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記テンプレートが、活性化光に対して実質的に透過性である請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記基板が、活性化光に対して実質的に透過性である請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記テンプレートがさらに低表面エネルギー被覆を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記テンプレートがさらに低表面エネルギー被覆を含み、前記低表面エネルギー被覆がフッ素含有被覆である請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記重合可能な組成物が熱硬化可能な組成物である請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記導電性テンプレートが酸化インジウム・スズを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記テンプレートおよび前記基板に前記電界を加えることが、前記重合可能な組成物の一部分を前記テンプレートの一部分に接触させる請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記電界が前記テンプレートおよび前記基板に加えられたとき、前記重合可能な組成物が前記テンプレートに引き付けられるが、前記テンプレートに接触しない請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記重合可能な組成物を重合すること、および前記重合済みの重合可能な組成物をエッチングすることをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板がシリコン・ウェハを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
前記基板がＧａＡｓウェハを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板がＳｉＧｅＣウェハを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
前記基板がＩｎＰウェハを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項４０】
請求項２３の方法によって作製されるパターン形成された構造を含む基板。
【請求項４１】
基板上でパターン形成された構造を用意する方法であって、
前記基板の表面に液体の重合可能な組成物を付着させ、
前記重合可能な組成物に近接して、少なくとも一部分が導電性であるテンプレートを位置決めし、
前記テンプレートに向かって前記重合可能な組成物の一部分を引き付ける静電気力を生み出す電界を前記テンプレートと前記基板の間に加えることを含む方法。
【請求項４２】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記液体の重合可能な組成物が活性化光硬化可能な組成物である請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記液体の重合可能な組成物が低粘度の液体である請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記液体の重合可能な組成物が低粘度の液体であり、前記液体の重合可能な組成物の粘度は、前記電界が約１秒未満で加えられたとき、前記重合可能な組成物内にパターンを形成する程度である請求項４１に記載の方法。
【請求項４６】
基板上でパターン形成された構造を用意する方法であって、
前記基板の表面に重合可能な組成物を付着させ、
前記基板の形状が変わるように、前記基板に複数の力を加え、
前記重合可能な組成物に近接して、少なくとも一部分が導電性であるテンプレートを位置決めし、
前記テンプレートに向かって前記重合可能な組成物の一部分を引き付ける静電気力を生み出す電界を前記テンプレートと前記基板の間に加えることを含む方法。
【請求項４７】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記重合可能な組成物が活性化光硬化可能な組成物である請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記重合可能な組成物が低粘度の液体である請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記重合可能な組成物が液体である請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
前記液体の重合可能な組成物が低粘度の液体であり、前記液体の重合可能な組成物の粘度は、前記電界が約１秒未満で加えられたとき、前記重合可能な組成物内にパターンを形成する程度である請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
基板上でパターン形成された構造を用意する方法であって、
前記基板の表面に重合可能な組成物を付着させ、
前記基板の形状が変わるように、前記基板に複数の力を加え、
前記重合可能な組成物に近接して導電性テンプレートを配置し、
前記テンプレートに向かって前記重合可能な組成物の一部分を引き付ける静電気力を生み出す電界を前記導電性テンプレートと前記基板の間に加えることを含む方法。
【請求項５３】
前記重合可能な組成物を重合することをさらに含む請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記重合可能な組成物が活性化光硬化可能な組成物である請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記重合可能な組成物が低粘度の液体である請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記重合可能な組成物が液体である請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
前記液体の重合可能な組成物が低粘度の液体であり、前記液体の重合可能な組成物の粘度は、前記電界が約１秒未満で加えられたとき、前記重合可能な組成物内にパターンを形成する程度である請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記基板に結合し支持するように構成されたホルダと、
前記ホルダに結合され、使用中に前記ホルダの形状が変わるような変形力を前記ホルダに加えるように構成された複数の加圧デバイスと
を備える、基板の形状を変えるための装置であって、
使用中に、前記基板の形状が前記ホルダの形状に実質的に共形となるように、前記基板が前記ホルダに結合される装置。
【請求項５９】
前記ホルダが真空チャックを含む請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記加圧デバイスが圧電アクチュエータを含む請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
使用中に前記基板の平坦度を測定するように構成された検出器をさらに備える請求項５８に記載の装置。
【請求項６２】
前記基板がシリコン・ウェハを含む請求項５８に記載の装置。
【請求項６３】
前記基板がＧａＡｓウェハを含む請求項５８に記載の装置。
【請求項６４】
前記基板がＳｉＧｅＣウェハを含む請求項５８に記載の装置。
【請求項６５】
前記基板がＩｎＰウェハを含む請求項５８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、サイズが１００ｎｍ未満である構造を作製する可能性を有する低コスト、高解像度、高スループットのリソグラフィの領域に関する。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィ技法は、現在、マイクロエレクトロニック・デバイスを作製するために使用されている。しかし、これらの方法は、解像力においてその限界に達しつつある。サブミクロン・スケールのリソグラフィは、マイクロエレクトロニクス産業でクリティカルな工程になっている。サブミクロン・スケールのリソグラフィを使用することにより、製造者は、チップの上へより小さく、より高密度にパックした電子部品に対する需要の高まりを満たすことができる。マイクロエレクトロニクス産業で生産可能な最も微細な構造は、現在約０．１３μｍ程度である。今後数年で、マイクロエレクトロニクス産業は、０．０５μｍ（５０ｎｍ）より小さい構造を追求することになると予想されている。さらに、光エレクトロニクスおよび磁気記憶装置の領域で、ナノメートル・スケールのリソグラフィの応用例が出現しつつある。たとえば、フォトニック結晶、および１平方インチ当たり数テラバイト程度の高密度パターンが形成された磁気メモリは、ナノメートル・スケールのリソグラフィを必要とする。
【０００３】
サブ５０ｎｍの構造を作製するための光リソグラフィ技法は、非常に短い波長の光（たとえば、１３．２ｎｍ）の使用を必要とする。これらの短波長では、たとえあったとしても、ほとんどの材料が光透過性でなく、したがって、一般に複雑な反射光学系を使用して結像システムを構築しなければならない［文献１］。さらに、これらの光の波長で十分な出力強度を有する光源を得ることは困難である。そのようなシステムは、法外にコストがかかると思われるきわめて複雑な機器および工程に通じる。高解像度電子ビーム・リソグラフィ技法は、非常に精密であるが、一般に量の多い商業応用例にとって遅すぎる。
【０００４】
現行のインプリント・リソグラフィ技術に伴う主な課題の１つは、テンプレート（マスタ）を基板に直接接触させる必要があるということである。これは、欠陥、工程歩留まりの低下、テンプレート寿命の低下に通じる。さらに、インプリント・リソグラフィでのテンプレートは、一般に、光リソグラフィで一般に使用される４倍マスクに比べて、基板上の結果的に得られる構造と同じサイズである（等倍）。テンプレートを用意するコスト、およびテンプレートの寿命は、インプリント・リソグラフィを非現実的にする可能性のある問題である。
以下の参考文献を参照により本明細書に特に組み込む。
【特許文献１】文献４：Ｇｒａｎｔ  ＷｉｌｌｓｏｎおよびＭａｔｔ  Ｃｏｌｂｕｒｎの「Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｆｌａｓｈ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という名称の米国特許出願第０９／２６６，６６３号
【特許文献２】文献５：Ｂ．  Ｊ．  Ｃｈｏｉ、Ｓ．  Ｖ．  Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ、およびＳｔｅｖｅ  Ｊｏｈｎｓｏｎの「Ｈｉｇｈ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｇａｐ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｔａｇｅｓ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」という名称の米国特許出願第０９／６９８，３１７号
【非特許文献１】文献１：「Ｇｅｔｔｉｎｇ  Ｍｏｒｅ  ｆｒｏｍ  Ｍｏｏｒｅ’ｓ」Ｇａｒｙ  Ｓｔｉｘ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａ、２００１年４月
【非特許文献２】文献２：「Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｆｌａｓｈ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：  Ａｎ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ」Ｍ．  Ｃｏｌｂｕｒｎ、Ｓ．  Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｍ．  Ｓｔｅｗａｒｔ、Ｓ．  Ｄａｍｌｅ、Ｂ．  Ｊ．  Ｃｈｏｉ、Ｔ．  Ｂａｉｌｅｙ、Ｍ．  Ｗｅｄｌａｋｅ、Ｔ．  Ｍｉｃｈａｅｌｓｏｎ、Ｓ．  Ｖ．  Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ、Ｊ．  Ｅｋｅｒｄｔ、ＣＧ．  Ｗｉｌｌｓｏｎ、Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．  ３６７６、３７９〜３８９、１９９９年
【非特許文献３】文献３：「Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｔａｇｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｔｅｐ  ａｎｄ  Ｆｌａｓｈ  Ｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」Ｂ．  Ｊ．  Ｃｈｏｉ、Ｓ．  Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｍ．  Ｃｏｌｂｕｒｎ、Ｓ．  Ｖ．  Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ、Ｃ．  Ｇ．  Ｗｉｌｌｓｏｎ、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇのＪに記載
【非特許文献４】文献６：「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、１９９８年１１月〜１２月
【非特許文献５】文献７：「Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｉｃｒｏｐｉｌｌａｒ  Ａｒｒａｙｓ」Ｚｈｕａｎｇ、Ｊ  Ｖａｃ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈ  Ｂ  １７  （６）、３１９７〜３２０２、１９９９年
【非特許文献６】文献８：「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  Ｓ．  Ｙ．  Ｃｈｏｕ、Ｌ．（１９９８年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、非常に高解像度のフィーチャを作成するために、光リソグラフィ、電子ビーム・リソグラフィ、インプリント・リソグラフィに伴う課題に対処する改良されたリソグラフィ技法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施態様では、インプリント・リソグラフィを使用して、パターン形成された構造を基板上に作成する。この工程は、基板の上部表面に重合可能な組成物を付着させることを含む。基板は、半導体デバイスを設けるために使用される基板とすることができる。基板の例には、それだけには限らないが、Ｓｉウェハ、ＧａＡｓウェハ、ＳｉＧｅＣウェハ、またはＩｎＰウェハが含まれる。重合可能な組成物は紫外光硬化可能な組成物でよい。紫外光硬化可能な組成物は重合可能なモノマーおよび光重合開始剤を含むことができる。この組成物は、基板上にスピン・コートさせられる。
【０００７】
基板を重合可能な組成物で覆った後で、重合可能な組成物の上にテンプレートを配置する。テンプレートは、導電性材料で形成される。また、テンプレートは可視光および／または紫外光に対して実質的に透過性とすることができる。テンプレートは、非導電性材料に結合された導電性材料の組合せで形成することができる。導電性材料も非導電性材料も光に対して実質的に透過性とすることができる。一実施態様では、酸化インジウム・スズおよび溶融シリカでテンプレートを形成することができる。テンプレートは、構造のパターンを含む。この構造のパターンは、基板上で生成される構造のパターンに対して相補的である。基板の少なくとも一部分は、約１００ｎｍ未満のフィーチャ・サイズを有することができる。
【０００８】
テンプレートと基板の間に電界を加える。電界を加えることにより、テンプレートに向かって重合可能な組成物の少なくとも一部分を引き付ける静電気力が生み出される。テンプレートに引き付けられた重合可能な組成物の部分は、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て相補的である。一実施態様では、テンプレートに引き付けられた重合可能な組成物の部分がテンプレートと接触し、一方、残りの部分はテンプレートに接触しない。別法として、重合可能な組成物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に向かって延び、一方、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に向かって延びるのと同じほどは延びない。
【０００９】
重合可能な組成物は、適切な硬化技法を使用して重合させることができる。たとえば、重合可能な組成物は光重合開始剤を含み、テンプレートと基板に電界を加えながら活性化光で露光することによって硬化可能とすることができる。本明細書では、「活性化光」は、化学変化に影響を及ぼすことができる光を意味する。活性化光には、紫外光（たとえば、約３００ｎｍから約４００ｎｍの間の波長を有する光）、化学線、可視光、または赤外光などを含む。一般に、化学変化に影響を及ぼすどのような波長の光をも、活性化するものと分類することができる。化学変化はいくつかの態様で現れる。化学変化は、それだけには限らないが、重合または架橋反応を引き起こさせるどのような化学反応をも含む。活性化光は、組成物に達する前に、テンプレートを通過する。このようにして、重合可能な組成物は硬化され、テンプレート上に形成された構造に相補的な構造を形成することができる。別法として、重合可能な組成物は、テンプレートと基板に電界を加えながら、組成物に熱を加えることによって硬化させることができる。
【００１０】
重合可能な組成物が硬化された後で、硬化済みの重合可能な組成物をエッチングすることによってさらに構造を確実なものにすることができる。エッチングは、構造のアスペクト比を改善することができる。反応性イオン・エッチングを含む、一般に使用されるエッチング技法のどれを使用してもよい。
【００１１】
一実施態様では、テンプレートは、重合可能な組成物から約１μｍ未満で位置決めされる。したがって、基板は、約１μｍ未満、好ましくは約０．２５μｍ未満の平坦度を有するべきである。本明細書では、平坦度を、基板の表面全体にわたる曲率の変動と定義する。たとえば、１μｍの平坦度は、表面の曲率が、平坦な表面を決める中心点より上に、かつ／または下に１μｍだけ変化することを示す。
【００１２】
約１μｍ未満の平坦度を有する表面を達成するために、基板の形状を変えるように構成された装置上に基板を配置する。この装置は、基板に結合し支持するように構成されたホルダを含む。また、この装置はホルダに結合された複数の加圧デバイスを含んでいてもよい。加圧デバイスは、ホルダの形状が変わるような変形力をホルダに加えるように構成されている。基板は、ホルダの形状の変化を基板に与えることができるように、ホルダに結合させられる。このようにして、所望の平坦度になるように基板の平坦度を変えることができる。この装置はプログラム可能な制御装置を含む。プログラム可能な制御装置は、基板の平坦度を決定するように構成された検出デバイスを含む。さらにこの制御装置は、加圧デバイスを動作させ、決定された平坦度に基づいて基板の平坦度を変えるように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読めば、また、添付の図面を参照すれば、明らかになるであろう。
【００１４】
本発明は様々な修正および代替形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態が例として図面に示されており、本明細書で詳しく述べることになる。しかし、図面および図面に対する詳細な説明は、開示されている特定の形態に本発明を限定するものではなく、対照的に、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に入る修正形態、均等物、代替形態すべてを包含すべきである。
【００１５】
最近、ナノスケール構造を用意するためにＵＶ硬化可能な液体［文献２、３、４、５］およびポリマー［文献６］を用いたインプリント・リソグラフィ技法について述べられている。これらの技法は、サブ５０ｎｍ解像度のための光リソグラフィ技法より潜在的に著しくコストが下がる可能性がある。また、最近の研究［文献７、８］は起伏を有するテンプレートと、ポリマー材料を含む基板との間に、電界およびファン・デル・ワールス吸引力を加え、ナノスケール構造を形成する可能性について調査している。この研究は、そのガラス転移温度よりわずかに高い温度に加熱することができるポリマー材料のシステムのためのものである。これらの粘性ポリマー材料は、電界に対する反応が非常に遅い傾向があり（数分程度）、商業応用例にとってあまり望ましくない。
【００１６】
本明細書に述べられている実施形態は、リソグラフィでパターン形成された構造を（約１秒未満の時間で）素早く生み出すことができる。この構造は、数１０ナノメートルのサイズである。この構造は、重合可能な組成物（たとえば、スピン・コートされたＵＶ硬化可能な液体）を電界を加えて硬化させることによって作成することができる。重合可能な組成物を硬化させることにより、基板上の構造パターンが硬化する。パターンは、基板上の液体の薄い層の表面から慎重に制御されたナノスケールの距離に、特定のナノメートル・スケールの起伏を有するテンプレートを配置することによって作成することができる。所望の構造の全部または一部分が（斑点のアレイなど）規則正しく繰り返すパターンである場合には、テンプレート上のパターンを所望の繰返し構造のサイズよりかなり大きくすることができる。テンプレートは、直接描画電子ビーム・リソグラフィを使用して形成することができる。このテンプレートを高スループット工程で繰り返し使用し、基板上にナノ構造を複製することができる。一実施形態では、やはりＵＶ光に対して透過性である酸化インジウム・スズなど導電材料でテンプレートを作製することができる。テンプレート作製工程は、光リソグラフィ用の位相シフト・フォトマスクの工程と同様であり、位相シフト・マスクは、テンプレート上の起伏を生み出すエッチング・ステップを必要とする。
【００１７】
テンプレート上へのパターンの複製は、テンプレートと基板の間に電界を加えることによって行うことができる。液体と空気（または真空）は誘電率が異なり、また、電界はテンプレートの起伏の存在により局所的に変化するため、静電気力は、液体のある領域をテンプレートに向かって引き付ける力を生じさせる。電界強度が高い場合、重合可能な組成物は、いくつかの点でテンプレートに付着させられ、それらの点で基板からディウェト(dewet)する可能性がある。この重合可能な組成物は、組成物の重合によって定位置で硬化する。テンプレートを低エネルギー自己組織化単分子膜（たとえば、フッ素系界面活性剤）で処理することで、テンプレートを重合済み組成物から引き離す際に助けとすることができる。
【００１８】
電界、テンプレートの起伏の設計、および液体表面に対するテンプレートの近接度を、テンプレートの表面と接触しない重合可能な組成物内のパターンを生み出すように制御することが可能である。この技法により、重合済み組成物からテンプレートを機械的に分離する必要をなくすことができる。この技法はまた、パターン内の潜在的な欠陥源をもなくすことができる。しかし、接触なしでは、接触の場合と同程度に明確な、シャープで高解像度の構造を液体に形成することができない。これは、最初に、重合可能な組成物内に所与の電界で部分的に区画された構造を作成することによって対処することができる。その後で、同時に電界の大きさを増大させて液体を「引張って」いる間に、テンプレートと基板の間で間隙を増大させ、接触を必要とすることなしに明確に区画された構造を形成することができる。
【００１９】
重合可能な組成物がハード・ベークされたレジスト材料の上部に堆積させられ、２分子層工程に導くことができる。そのような２分子層工程は、電界を使用して低アスペクト比／高解像度構造を形成し、それに続く、高アスペクト比／高解像度構造が得られる異方性エッチングを可能にする。そのような２分子層工程は、元々作成された構造のトレンチ領域内に、リフトオフ後、金属が残る「金属リフトオフ工程」を実行して基板上に金属を堆積させるために使用することができる。
【００２０】
低粘度の重合可能な組成物を使用することにより、電界によるパターン形成を高速にすることができ（たとえば、約１秒未満）、構造を急速に硬化させることができる。基板および重合可能な組成物内の温度変動を回避することにより、ナノ解像度の層間位置合わせを非現実的に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、テンプレートと接触することなく、したがって、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して、パターンを素早く形成することが可能である。
【００２１】
図１は、テンプレート、および基板設計の一実施形態を示す。テンプレートは、活性化光に対して透過性である材料で形成し、活性化光で露光することによって重合可能な組成物を硬化させることができる。テンプレートを透過性材料で形成することにより、テンプレートと基板の間の間隙を測定するために、また、オーバーレイ・マークを測定し、構造の形成中にオーバーレイ位置合わせおよび倍率補正を行うために、確立されている光学技法を使用することができる。ナノ解像度のパターン形成能力を得るため、テンプレートを熱的および機械的に安定させる。また、テンプレートは、そのテンプレートと基板の界面部に電界を発生させるために、導電性材料を含む。
【００２２】
図１に示されている一実施形態では、テンプレート用ベース材料として溶融シリカの厚いブランクが選択されている。酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）を溶融シリカ上に堆積させる。ＩＴＯは、可視光およびＵＶ光に対して透過性であり、導電性材料である。ＩＴＯは、高解像度電子ビーム・リソグラフィを使用してパターン形成することができる。低表面エネルギー被覆（たとえば、含フッ素自己組織化単分子膜）をテンプレート上に被覆して、テンプレートと重合済み組成物の間の解放特性を改善することができる。基板は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅＣ、ＩｎＰなど標準的なウェハ材料からなる。ＵＶ硬化可能な液体を重合可能な組成物として使用する。重合可能な組成物は、ウェハ上にスピン・コートさせることができる。ウェハと液体層の間に光学伝達層を配置することができる。この伝達層は、２分子層工程に使用することができる。伝達層材料の特性および厚さは、硬化された液体材料内に作成さ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することができるように選択する。ＩＴＯを電圧源に接続することにより、テンプレートと基板の間に電界を発生させることができる。
【００２３】
図２および３では、上述の工程の２つの変形形態が示されている。各変形形態において、テンプレートと基板の間で所望の均一な間隙を維持することができるものと仮定されている。所望の大きさの電界を加えることで、テンプレートの隆起部分に向かって重合可能な組成物を引き付けることができる。図２では、間隙および電界の大きさは、重合可能な組成物がテンプレートに直接接触し、固定されるほどである。ＵＶ硬化工程を使用して、その構成で液体を硬化させる。構造が形成されると、分離が達成されるまで均一な間隙で間隔を増大させることにより、または、テンプレートの１つの縁部から開始して、テンプレートが基板から剥がされる引き剥がし（peel and pull）動作を開始することにより、テンプレートを基板から分離させる。テンプレートは、使用前に、分離ステップで助けとなる低表面エネルギー単分子膜で処理されるものと仮定されている。
【００２４】
図３では、液体がテンプレートの起伏と本質的に同じ起伏を達成するように、間隙および電界の大きさが選択される。この起伏は、テンプレートと直接接触させることなく達成することができる。ＵＶ硬化工程を使用して、その構成で液体を硬化させる。図２と３のどちらの工程でも、後続のエッチング工程を使用して、ＵＶ硬化済み材料の残層をなくすことができる。図２および３に示すように、ＵＶ硬化済み材料とウェハの間に伝達層が存在する場合は、さらなるエッチングを使用する。上述のように、そのような伝達層を使用して、ＵＶ硬化済み材料内に作成された低アスペクト比構造から高アスペクト比構造を得ることができる。
【００２５】
図４は、基板の平坦度を高めることができる機械デバイスを示す。テンプレートは、上に酸化インジウム・スズが堆積された溶融シリカの高品質光学的平坦材で形成する。したがって、一般に、テンプレートはきわめて高い平坦度を有する。基板は、一般に平坦度が低い。基板の平坦度が変動するのは、ウェハの裏側の不十分な仕上げ、ウェハとウェハ・チャックの間に捕らえられた特定の汚染物質の存在、および、ウェハの熱加工によって引き起こされたウェハ歪みなどが原因である。一実施形態では、圧電アクチュエータの大規模なアレイによって上面形状を変えることができるチャックの上に基板を載置する。チャックの厚さは、最大数ミクロンの正確な表面起伏の補正を達成できるほどのものである。基板は、チャックの形状に実質的に共形となるように、チャックに載置せられる。基板がチャック上に載せられたならば、検知システム（たとえば、光学表面起伏測定システム）を使用して、基板の上面を正確にマッピングする。表面起伏が既知となったならば、圧電アクチュエータのアレイを始動させ、基板の上部表面が約１μｍ未満の平坦度を示すように、起伏変動を調整する。テンプレートは光学的平坦材製であるものと仮定されているため、高品質な平坦表面となるテンプレートおよび基板に通じる。
【００２６】
図５の機械デバイスを使用して、テンプレートと基板の界面部で分解能の高い間隙制御を実行することができる。このデバイスは、テンプレートの（テンプレートの表面上にある直交軸の周りで）２つの傾斜自由度、および垂直並進自由度を制御することができる。テンプレートと基板の間の間隙の大きさは、リアルタイムで測定することができる。これらのリアルタイム測定を使用して、傾斜自由度および垂直移動自由度について必要とされる補正テンプレートの動作を識別することができる。３つの間隙測定値は、薄膜や薄膜の積重ねたものの厚さを測定するために使用されるものと同様な広帯域光干渉手法を使用することによって得ることができる。この容量性検知手法も、これら３つの間隙を測定するために使用することができる。
【００２７】
この説明に鑑みて、本発明の様々な形態のさらなる修正形態および代替実施形態が当業者には明らかになるであろう。したがって、この説明は例示にすぎないと解釈すべきであり、本発明を実施する一般的な方法を当業者に教示するためのものである。本明細書に示され、述べられている本発明の形態は、現在好ましい実施形態として考えるべきであることを理解されたい。要素および材料を、本明細書に示され、述べられているものに代えて使用することができ、部品および工程を逆にすることができ、本発明のある特徴を独立に使用することができ、すべて当業者には、本発明のこの説明の利益を得た後で明らかになるであろう。以下の特許請求の範囲に述べられている本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、本明細書に述べられている要素に変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＵＶ硬化可能な組成物を使用する電界ベースのリソグラフィのために、基板の上に位置決めされたテンプレートを示す図である。
【図２】テンプレートとの直接接触を使用してナノスケール構造を形成するための工程の概略図である。
【図３】テンプレートとの非直接接触を使用してナノスケール構造を形成するための工程の概略図である。
【図４】基板の平坦度を変えるように構成された基板ホルダを示す図である。
【図５】基板の上にテンプレートを位置決めするための装置を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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