(57)【要約】  構造化された表面を有するテンプレート（１０）から放射重合可能流動体（１４）の表面層を保有する基板（１２）へパターンを転送する装置および方法。装置は、対向する表面（１０４、１０５）を有する第１の主要部分（１０１）および第２の主要部分（１０２）、上記主要部分の間の間隔（１１５）を調整する手段、上記構造化された表面が上記表面層と対面するように上記間隔の中で上記テンプレートおよび基板を相互に平行した係合関係に支持する支持手段（１０６）、上記間隔の中へ放射を放出するように構成された放射源（１１０）を備える。キャビティ（１１５）は、上記テンプレートまたは基板を係合するように構成された可撓性膜（１１３）を含む第１の壁を有し、上記キャビティの中に存在する媒体へ調整可能超過圧力を加える手段（１１４、１１６）が設けられ、基板とテンプレートとの間の接触面の全体にわたって均一に分布する力が得られる。
2007513509.tif 000002
【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重合可能流動体の表面層を保有する基板へパターンを転送する装置であって、対向する表面を有する第１の主要部分および第２の主要部分、該主要部分の間の間隔を調整する手段、前記構造化された表面が前記表面層と対面するように前記間隔の中で前記テンプレートおよび基板を相互に平行な係合関係に支持する支持手段、前記間隔の中へ放射を放出するように構成された放射源、前記テンプレートまたは基板を係合するように構成された可撓性膜を含む第１の壁を有するキャビティ、および該キャビティの中に存在する媒体へ調整可能超過圧力を加える手段を備える、装置。
【請求項２】
前記媒体が気体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記媒体が空気を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
調整可能超過圧力を加える前記手段が、圧力を１〜５００バールへ調整するように配列される、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記キャビティが、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列されてそこから突出する可撓性シール部材、および該シール部材と係合する前記膜によって画定される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記膜が、前記シール部材から切り離し可能であり、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シール部材と係合するように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記膜が前記放射の或る波長範囲を透過し、前記放射源が前記膜の後ろに配置される、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前記放射の或る波長範囲を透過し、前記放射源が前記第１の主要部分の前記表面の前記一部分の後ろに配置される、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
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、または前記放射を透過する任意の他の圧力安定材料から作られる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記放射源が、少なくとも１００〜５００ｎｍの波長範囲の放射を放出するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記放射源が、０．５〜１０μｓのパルス持続時間および１秒当たり１〜１０パルスのパルス繰返し数を有する脈動放射を放出するように構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記膜が重合体材料から構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記膜が５０〜１０００ｍｍの直径または幅を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記基板が前記膜として作用する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
構造化された表面を有するテンプレートから放射重合可能流動体の表面層を保有する基板へパターンを転送する方法であって、
停止部材と可撓性部材の第１の側との間で、前記構造化された表面が前記表面層と対面するように、前記テンプレートおよび基板を相互に平行に配列し、
前記パターンを前記層の中へインプリントするため、前記第１の側とは反対の、膜の第２の側に存在する媒体へ超過圧力を加え、
前記層を固化するため、前記層を放射へ露出するステップ
を含む方法。
【請求項１６】
前記媒体が気体を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記媒体が空気を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記膜を前記テンプレートまたは前記基板と直接係合させるステップ
を含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記停止部材とシール部材との間に、前記膜をその周辺部分でクランプして、前記媒体のためにキャビティの周辺壁を画定するステップ
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記テンプレートを介して、または／および前記基板を介して、放射を前記層へ放出し、前記テンプレートまたは／および基板が、前記流動体の重合に使用できる放射の波長範囲を透過するステップ
を含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記膜を介して放射を前記層へ放出し、前記膜が、前記流動体の重合に使用できる放射の波長範囲を透過するステップ
を含む、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記膜を介して、および前記膜に対向して前記媒体のためにキャビティの後壁を画定する透明壁を介して、放射を前記層へ放出し、前記後壁および膜が、前記流動体の重合に使用できる放射の波長範囲を透過するステップ
を含む、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記層を露出するステップが、
１００〜５００ｎｍの波長範囲の放射を放射源から放出するステップ
を含む、請求項１５から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
０．５〜１０μｓのパルス持続時間および１秒当たり１〜１０パルスのパルス繰返し数を有する脈動放射を放出するステップ
を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板を前記膜として使用するステップ
を含む、請求項１５から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記停止部材と前記可撓性膜との間に前記テンプレートおよび基板を配列する前に、前記基板およびテンプレートを一緒にクランプするステップ
を含む、請求項１５から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記層を放射へ露出する前に、含まれた空気を前記表面層から抜き出すため、前記テンプレートと前記基板との間に真空を適用するステップ
を含む、請求項１５から２６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロまたはナノメートル規模の構造体のリソグラフィに関連したデバイスに関する。具体的には、本発明は、大領域の基板または物体へのインプリント・リソグラフィに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクスおよびマイクロメカニクスのトレンドは、ますます小さな寸法へと向かっている。マイクロおよびサブマイクロ構造体を製造する最も興味ある手法の幾つかは、様々なタイプのリソグラフィを含む。
【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で基板をコーティングして、基板の表面にレジスト層を形成するステップを含む。次に、レジスト層は、好ましくはマスクを使用して、選択された部分を放射へ露出される。後続の現像ステップはレジスト部分を除去し、マスクに対応するパターンをレジストの中に形成する。レジスト部分の除去は基板表面を露出させる。基板表面は、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よい。微少規模の複製については、フォトリソグラフィは、使用される放射波長に依存する回折によって制限される。５０ｎｍよりも小さな規模の構造体の製造については、そのように短い波長が必要となるので、光学系への材料要件が大きくなる。
【０００４】
代替の手法はインプリント・テクノロジである。インプリント・リソグラフィ・プロセスにおいて、パターン化される基板は、成形可能な層によってカバーされる。基板へ転送されるパターンは、スタンプまたはテンプレートの上で３次元として前もって画定される。スタンプは成形可能な層へ接触され、層は、好ましくは加熱によって軟化される。次に、軟化された層の中へスタンプが押し込まれ、それによってスタンプ・パターンのインプリントが、成形可能な層の中に作られる。層は、満足できる程度へ固くなるまで冷却され、続いてスタンプが分離および取り外される。後続のエッチングは、スタンプ・パターンを基板の中に複製するために使用される。組み合わせられたスタンプおよび基板を加熱および冷却するステップは、熱膨張のために係合面の移動を起こす可能性がある。インプリントされる領域が大きくなると、それだけ実際の膨張および収縮が大きくなる。これは大きな表面領域でのインプリント・プロセスを困難にする。
【０００５】
一般的にステップおよびフラッシュ・インプリント・リソグラフィとして知られる異なった形式のインプリント・テクノロジが、米国特許第６，３３４，９６０号でＷｉｌｌｓｏｎらによって、また米国特許第６，３８７，７８７号でＭａｎｃｉｎｉらによって提案された。簡単に説明したインプリント手法と同じく、この手法は、基板へ転送されるパターンを画定する構造化表面を有するテンプレートを含む。基板は重合可能な流動体の層によってカバーされ、その層の中へテンプレートが押し込まれ、流動体がパターン構造の凹部を充填する。テンプレートは、重合可能な流動体を重合するために使用できる放射波長、典型的にはＵＶ光を透過する材料から作られる。テンプレートを介して放射を流動体へ適用することによって、流動体は固化される。続いて、テンプレートが除去され、その後で、重合された流動体から作られた固体の重合体材料層の中に、テンプレートのパターンが複製される。更なる処理は、固体の重合体材料層の中の構造を基板へ転送する。
【０００６】
テキサス大学システムの理事会（Ｂｏａｒｄ  ｏｆ  Ｒｅｇｅｎｔｓ，  ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｘａｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）への国際公開第０２／０６７０５５号は、ステップおよびフラッシュ・インプリント・リソグラフィを適用するシステムを開示する。特に、この文献は、ステッパとも呼ばれるステップおよびフラッシュ装置の生産規模の実現形態に関する。そのような装置で使用されるテンプレートは、透明材料、典型的には石英の剛体を有する。テンプレートは、たわみ部材によってステッパの中に支持される。それによって、テンプレートは、インプリントされる基板表面と平行な平面で相互に垂直なＸ軸およびＹ軸の双方の周りで回動することができる。このメカニズムは、更に、平行度およびテンプレートと基板との間のギャップを制御する圧電アクチュエータを含む。しかし、そのようなシステムは、単一のインプリント・ステップで大領域の基板表面を処理することはできない。市場で提供されるステップおよびフラッシュ・システムは、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓ，  Ｉｎｃ，  １８０７−Ｃ  Ｗｅｓｔ  Ｂｒａｋｅｒ  Ｌａｎｅ，  Ａｕｓｔｉｎ，  ＴＸ  ７８７５８，  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のテンプレート像領域および０．１ｍｍのストリート幅を有する。このシステムは８インチまでの基板ウェーハを処理することができるが、インプリント・プロセスは、Ｘ−Ｙ平行移動ステージによって、テンプレートを持ち上げ、それを横へ移動し、それを基板へ再び降ろすことの反復が必要である。更に、そのようなステップの各々で、整列の更新および重合可能流動体の新しい堆積が実行されなければならない。したがって、この手法は非常に時間を取り、大規模生産に最適とは言えない。更に、整列誤りの反復および平行移動ステージにおける高正確度の要求という問題のほかに、この手法は、上記テンプレート・サイズよりも大きい連続構造体を生産できないという欠点を有する。結局、微細構造デバイスの大規模生産にこの手法を関与させることは、製造コストが非常に高くなることを意味する。
【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、マイクロまたはナノメートル規模で３次元特徴を含む構造体の製造を改善する方法および手段を提供することである。具体的には、１インチを超える幅、更には８インチ直径、１２直径インチ、およびこれよりも大きい幅を有する基板へ、そのような構造体のパターンを転送する改善された方法および手段を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様によれば、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重合可能流動体の表面層を保有する基板へパターンを転送する装置によって充足される。この装置は、対向する表面を有する第１の主要部分および第２の主要部分、該主要部分の間の間隔を調整する手段、上記構造化された表面が上記表面層と対面するように上記間隔の中で上記テンプレートおよび基板を相互平行係合関係に支持する支持手段、上記間隔の中へ放射を放出するように構成された放射源、上記テンプレートまたは基板と係合するように構成された可撓性部材を含む第１の壁を有するキャビティ、および該キャビティの中に存在する媒体へ調整可能超過圧力を加える手段を備える。可撓性膜のために、基板とテンプレートとの間の接触面の全体にわたって全く均一に分布した力が得られ、大領域基板のパターン化が単一インプリント・ステップで可能となる。
【０００９】
好ましくは、上記媒体は気体または液体を含む。
【００１０】
１つの実施形態において、上記媒体は空気を含む。
【００１１】
１つの実施形態において、調整可能超過圧力を加える上記手段は、圧力を１〜５００バールへ調整するように配列される。
【００１２】
好ましくは、上記キャビティは、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列されてそこから突出する可撓性シール部材、および該シール部材と係合する上記膜によって画定される。
【００１３】
好適な実施形態において、上記膜は上記シール部材から切り離すことができ、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シール部材と係合するように構成される。
【００１４】
好ましくは、上記膜は上記放射の或る波長範囲を透過し、上記放射源は上記膜の後ろに配置される。
【００１５】
１つの実施形態において、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、上記放射の或る波長範囲を透過し、上記放射源は上記第１の主要部分の上記表面の上記一部分の後ろに配置される。
【００１６】
好適な実施形態において、上記第１の主要部分の上記表面の上記一部分は、石英、フッ化カルシウム、または上記放射を透過する任意の他の圧力安定材料から作られる。
【００１７】
好ましくは、上記放射源は、少なくとも１００〜５００ｎｍの波長範囲で放射を放出するように構成される。
【００１８】
好適な実施形態において、上記放射源は空気冷却され、０．５〜１０μｓのパルス持続時間および１秒当たり１〜１０パルスのパルス繰返し数を有する脈動放射を放出するように構成される。
【００１９】
１つの実施形態において、上記膜は重合体材料から構成される。
【００２０】
好適な実施形態において、上記膜は５０〜１０００ｍｍの直径または幅を有する。
【００２１】
１つの実施形態において、上記基板は上記膜として作用する。
【００２２】
第２の態様によれば、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重合可能流動体の表面層を保有する基板へパターンを転送する方法によって充足される。この方法は、
停止部材と可撓性膜の第１の側との間で、上記構造化された表面が上記表面層と対面するように上記テンプレートおよび基板を相互に平行に配列し、
上記パターンを上記層の中へインプリントするため、上記第１の側とは反対の、膜の第２の側に存在する媒体へ超過圧力を加え、
上記層を固化するため上記層を放射へ露出するステップ
を含む。
【００２３】
好ましくは、上記媒体は気体または液体を含む。
【００２４】
１つの実施形態において、上記媒体は空気を含む。
【００２５】
好ましくは、方法は、
上記テンプレートまたは上記基板と上記膜とを直接係合させるステップ
を含む。
【００２６】
好適な実施形態において、方法は、
上記膜の周辺部分で上記膜を上記停止部材とシール部材との間にクランプし、上記媒体のためにキャビティの周辺壁を画定するステップ
を含む。
【００２７】
好ましくは、方法は、
上記テンプレートを介して、または／および上記基板を介して、上記層へ放射を放出し、上記テンプレートまたは／および基板が、上記流動体の重合に使用できる放射の波長範囲を透過するステップ
を含む。
【００２８】
好適な実施形態において、方法は、
上記膜を介して上記層へ放射を放出し、上記膜が上記流動体の重合に使用できる放射の波長範囲を透過するステップ
を含む。
【００２９】
好ましくは、方法は、
上記膜を介して、および上記膜に対向する透明壁であって上記媒体のためにキャビティの後壁を画定する透明壁を介して、上記層へ放射を放出し、上記後壁および膜が上記流動体の重合に使用できる放射の波長範囲を透過するステップ
を含む。
【００３０】
１つの実施形態において、上記層を露出するステップが、
１００〜５００ｎｍの波長範囲の放射を放射源から放出するステップ
を含む。
【００３１】
好適な実施形態において、方法は、
上記放射源を空気冷却し、０．５〜１０μｓのパルス持続時間および１秒当たり１〜１０パルスのパルス繰返し数を有する脈動放射を放出するステップ
を含む。
【００３２】
１つの実施形態において、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。
【００３３】
他の実施形態において、方法は、
上記停止部材と上記可撓性膜との間に上記テンプレートおよび基板を配列する前に、上記基板およびテンプレートを一緒にクランプするステップ
を含む。
【００３４】
更に他の実施形態において、方法は、
上記層を放射へ露出する前に、含有された空気を上記表面層から抜き出すため、上記テンプレートと上記基板との間に真空を適用するステップ
を含む。
【００３５】
本発明は、下記で、添付の図面を参照して詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、一般的に、テンプレート表面の構造体のレリーフ像を基板表面に作り出すことによって、テンプレートから基板へパターンを転送する方法に関する。テンプレート表面および基板表面は、このプロセスにおいて、相互にほぼ平行に配列され、パターンの転送は、構造化されたテンプレート表面を、基板表面に配置された形成可能な層の中へ押し込むことによって得られる。形成可能な層は、固化するように処理され、その形状がテンプレート表面に類似するように強制される。その後で、基板およびその層からテンプレートを取り除くことができ、ここで上記層は、テンプレートの反転されたトポグラフィカル・レプリカとなる。転送されたパターンを基板の中で永続化するため、更なる処理が要求されるかも知れない。典型的には、ウェットまたはドライエッチングが実行されて、固化された層の下の基板表面を選択的にエッチングし、固化された層の中のパターンが基板表面へ転送される。この多くは最新技術であり、従来技術の文献、例えば上記米国特許第６，３３４，９６０号で詳細に説明されている。
【００３７】
図１〜図３は、本発明の実施形態の実際のパターン転送ステップ、またはインプリント・ステップの基本的プロセス・ステップを概略的に示す。
【００３８】
図１では、テンプレート１０が示される。テンプレートは構造化された表面１１を有し、そこには３次元の突出部および凹部が、１ｎｍから数μｍ、および可能性としてこれより小さいか大きい範囲の高さおよび幅の特徴サイズを有するように形成されている。テンプレート１０の厚さは、典型的には１０から１０００μｍの間である。基板１２は表面１７を有し、表面１７はテンプレート表面１１とほぼ平行に配列され、初期段階でこれら表面の間の間隔が図１で示される。基板１２は基板基底１３を含み、テンプレート表面１１のパターンは、そこへ転送されなければならない。図示されていないが、基板は、更に、基板基底１３の下に支持層を含んでよい。テンプレート１０のパターンが、重合可能な流動体のインプリントを介して基板１２へ直接転送されるプロセスでは、上記流動体が基板の基底表面１７へ表面層１４として直接適用されてよい。ダッシュ線によって示される代替の実施形態では、例えば重合体の転送層１５も使用される。そのような例、およびインプリント・パターンを基板基底１３へ転送する後続のプロセスで、例がどのように使用されるかも、米国特許第６，３３４，９６０号で説明されている。転送層１５を含む実施形態において、基板表面１７は転送層１５の上方または外方表面を示し、転送層１５は基板基底表面１８の上に配列される。
【００３９】
層１４のために入手可能および使用可能な重合可能またはキュア可能な流動体の例は、ＺＥＮ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ，  １０４−１１  Ｍｏｏｎｊ  ｉ−Ｄｏｎｇ，  Ｙｕｓｏｎｇ−Ｇｕ，  Ｄａｅｊｅｏｎ  ３０５−３０８，  Ｓｏｕｔｈ  ＫｏｒｅａのＮＩＰ−Ｋ１７およびＮＩＰ−Ｋ２２を含む。ＮＩＰ−Ｋ１７はアクリレートの主成分を有し、２５℃で約９．６３ｃｐｓの粘性を有する。ＮＩＰ−Ｋ２２もアクリレートの主成分を有し、２５℃で約５．８５ｃｐｓの粘性を有する。双方の物質は、１２ｍＷ／ｃｍ２を超える紫外線放射へ２分間露出されるとキュアするように構成されている。
【００４０】
層１４のために入手可能および使用可能な重合可能流動体の他の例は、Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧｍｂＨ，  Ｋｏｅｐｅｎｉｃｋｅｒ  Ｓｔｒａｓｓｅ  ３２５，  Ｈａｕｓ  ２１１，  Ｄ−１２５５５  Ｂｅｒｌｉｎ，  ＧｅｒｍａｎｙのＯｒｍｏｃｏｒｅである。この物質は、１〜３％光重合開始剤で不飽和にされた無機−有機混成重合体の組成を有する。粘性は２５℃で３〜８ｍＰａｓであり、流動体は３６５ｎｍの波長の５００ｍＪ／ｃｍ２の放射へ露出することによってキュアされてよい。重合可能な材料の他の例は、米国特許第６，３３４，９６０号で言及されている。
【００４１】
基板表面に堆積された時の層１４の厚さは、適用領域に依存して、典型的には１０ｎｍ〜１０μｍである。重合可能な流動体は、スピン・コーティング、ローラ・コーティング、ディップ・コーティングなどによって適用されてよい。本発明の典型的利点は、従来技術のステップおよびフラッシュ方法と比較した時、重合体の流動体が基板全体の上にスピン・コーティングされてよいことである。これは有利かつ迅速なプロセスである。他方、ステップおよびフラッシュ方法は、反復される表面部分の上にドリップする反復分配を使用しなければならない。なぜなら、その方法は単一のステップで大きな領域を処理することができないからである。
【００４２】
図１の矢印は、テンプレート表面１１が重合可能流動体層１４の表面１６へ押し込まれることを示す。
【００４３】
図２は、テンプレート表面１１の構造が、どのようにして流動体層１４の中にインプリントを作ったかを示す。流動体層１４において、流動体はテンプレート表面１１の凹部を充填するように強制された。例示された実施形態において、テンプレート表面１１の最高突出部は、基板表面１７まで完全に貫通しない。これは、基板表面１７、および特にテンプレート表面１１を損傷から保護するために有益である。しかし、代替の実施形態、例えば転送層を含む実施形態では、インプリントが転送層の表面１７まで完全に実行されてよい。図１〜図３で示される実施形態において、テンプレートは、選択された重合可能流動体を固化するために使用できる所定の波長または波長範囲の放射１９を透過する材料から作られる。そのような材料は、放射波長に依存して、例えば石英または様々な形態の重合体であってよい。放射１９は、典型的には、テンプレート１０と基板１２とを適切に整列させて、テンプレート１０が流動体層１４の中へ押し込まれた時に適用される。この放射１９へ露出された時、重合可能流動体は重合されて固体１４’へ固化され、テンプレート１０によって決定された形状を取る。
【００４４】
その後で、テンプレート１０は、例えば剥ぎ取りおよび引っ張りプロセスによって取り除かれる。形成および固化された重合体層１４’は基板１２の上に残る。基板およびその層１４’を更に処理する様々な方法は、ここでは詳細に取り扱われない。なぜなら、本発明は、そのような更なる処理に関係せず、そのような処理がどのように達成されるかに依存しないからである。
【００４５】
図４〜図６は、本発明の代替の実施形態の実際のパターン転送ステップまたはインプリント・ステップの基本的プロセス・ステップを表す。図１〜図３の実施形態からの唯一の実際の差異は、この実施形態において、放射１９がテンプレート１０ではなく基板１２を介して適用されることである。もっとも、同じ参照符号が使用されている。したがって、図４〜図６の特徴の更なる説明は行われない。しかし、注意すべきは、これらの２つの実施形態の組み合わせが可能であること、即ちテンプレート１０および基板１２の双方を介して放射を適用できることである。
【００４６】
図７は、本発明に従った装置の好適な実施形態を概略的に示す。この装置は、本発明に従った方法の実施形態を実施するために使用可能である。装置の異なった特徴を明瞭にする目的で、この図面は純粋に概略的なものであることに注意すべきである。特に、異なった特徴の寸法は、共通の尺度に基づいていない。
【００４７】
装置１００は、第１の主要部分１０１および第２の主要部分１０２を含む。例示された好適な実施形態において、これらの主要部分は、第１の主要部分１０１が第２の主要部分の上にあるように配列され、また調整可能な間隔１０３が上記主要部分の間にあるように配列される。図１〜図６で示されたプロセスによって表面インプリントを行う時、テンプレートおよび基板が、横方向、典型的にはＸ−Ｙ平面と呼ばれる方向で適切に整列することが非常に重要であろう。これは、特に、基板中に前もって存在するパターンの上またはそれに隣接してインプリントを行う時に重要である。具体的な整列問題、およびそれらを克服する様々な方法は、ここでは説明されないが、必要であれば、もちろん本発明と組み合わせられてよい。
【００４８】
第１の上方主要部分１０１は下向きの表面１０４を有し、第２の下方主要部分１０２は上向きの表面１０５を有する。上向き表面１０５は、ほぼ平坦であるか、ほぼ平坦な部分を有し、板１０６の上面を構成する。板１０６は、後で図８および図９に関連して詳細に説明されるように、インプリント・プロセスで使用されるテンプレートまたは基板の支持構造体として作用する。間隔１０３を調整する手段は、例示された実施形態において、外端を板１０６へ取り付けられたピストン部材１０７によって提供される。ピストン部材１０７はシリンダ部材１０８へ変位可能に結合され、シリンダ部材１０８は、好ましくは第１の主要部分１０１に対して固定関係に保たれる。図面の矢印で示されるように、間隔１０３を調整する手段は、ほぼ平坦な表面１０５とほぼ垂直、即ちＺ方向の運動によって、第２の主要部分１０２を変位させて第１の主要部分１０１へ近づけるか遠ざけるように構成される。変位は手作業で達成されてよいが、好ましくは、液圧または空気圧の配置を使用することによって支援される。例示された実施形態は、この点に関して多くの方法で変更されてよく、例えば、固定されたピストン部材の周りのシリンダ部材へ板１０６を取り付けてよい。更に注意すべきは、第２の主要部分１０２の変位が、主として、装置１００へテンプレートおよび基板を積載および除荷するため、および装置を初期動作位置へ配列するために使用されることである。しかし、第２の主要部分１０２の運動は、好ましくは、後で説明されるように、例示された実施形態の実際のインプリント・プロセスには含まれない。
【００４９】
第１の主要部分１０１は、表面１０４を囲む周辺シール部材１０８を含む。好ましくは、シール部材１０８は無端シール、例えばＯリングであるが、代替として、幾つかの相互接続されたシール部材から構成されてよい。幾つかの相互接続されたシール部材は、一緒になって連続シール１０８を形成する。シール部材１０８は、表面１０４の外側の凹部１０９の中に配置され、好ましくは、上記凹部から取り外し可能である。装置は、更に、例示された実施形態では第１の主要部分１０１の中で表面１０４の後ろに配置された放射源１１０を含む。放射源１１０は放射源駆動器１１１へ接続可能である。放射源駆動器１１１は、好ましくは、電源（図示されず）を含むか、それに接続される。放射源駆動器１１１は装置１００の中に含まれるか、外部接続可能部材であってよい。放射源１１０に隣接して配置される表面１０４の表面部分１１２は、放射源１１０の或る波長または波長範囲の放射を透過する材料で形成される。このようにして、放射源１１０から放出された放射は、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の方へ伝導される。窓として作用する表面部分１１２は、市販されている溶融シリカ、石英、またはＣＤ／ＤＶＤマスタリングに使用されるガラスで形成されてよい。
【００５０】
動作において、装置１００は、更に、可撓性膜１１３を設けられる。可撓性膜１１３は、ほぼ平坦であり、シール部材１０８と係合する。好適な実施形態において、シール部材１１３はシール部材１０８とは別個の部材であり、後で説明するように、板１０６の表面１０５から逆圧を加えることによって、シール部材１０８だけに係合される。しかし、代替の実施形態において、膜１１３は、例えば、セメントによってシール部材１０８へ取り付けられるか、シール部材１０８の一体的部分である。更に、そのような代替の実施形態において、膜１１３は主要部分１０１へ堅く取り付けられてよく、シール１０８は膜１１３の外側に配置される。図示される実施形態について、更に膜１１３は、放射源１１０の或る波長または波長範囲の放射を透過する材料で形成される。このようにして、放射源１１０から放出された放射は、上記キャビティ１１５およびその境界壁１０４および１１３を介して間隔１０３の中へ伝導される。図７〜図９の実施形態で膜１１３として使用可能な材料の例は、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であってよい。
【００５１】
導管１１４が第１の主要部分１０１の中に形成され、流動体の媒体は表面１０４、シール部材１０８、および膜１１３によって画定された空間へ通ることができる。この空間は、上記流動体媒体のためにキャビティ１１５として作用する。導管１１４は、圧力源１１６、例えばポンプへ接続可能である。圧力源１１６は、装置１００の外部にあるか、装置１００の一部分として組み込まれてよい。圧力源１１６は、上記キャビティ１１５に含まれる流動体媒体へ調整可能圧力、特に超過圧力を加えるように構成される。図示される実施形態は、気体圧力媒体と一緒に使用するのに適している。好ましくは、上記媒体は空気、チッ素、およびアルゴンを含むグループから選択される。もし代わりの液体媒体が使用されるのであれば、膜をシール部材１０８へ取り付けることが好ましい。そのような液体は作動油であってよい。
【００５２】
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積載された時の図７の装置の実施形態を示す。この図面を更に理解するため、図１〜図３を参照する。間隔１０３を広げるため、第２の主要部分１０２は第１の主要部分１０１から下方へ変位されている。図１〜図６で示されるように、テンプレートまたは基板のいずれか、または双方は、放射源１１０の或る波長または波長範囲の放射を透過する。図８に例示される実施形態は、基板１２の上に透明テンプレート１０を積載された装置を示す。基板１２の裏面は第２の主要部分１０２の表面１０５の上に置かれ、重合可能流動体の層１４を有する基板表面１７は上方を向いている。テンプレート１０は基板１２の上、またはそれに隣接して置かれ、その構造化表面１１は基板１２に対面する。テンプレート１０を基板１２に整列させる手段が設けられてよいが、この略図には図示されていない。次に、膜１１３はテンプレート１０の上に置かれる。膜１１３が第１の主要部分へ取り付けられる実施形態については、テンプレートの上に膜１１３を実際に置くステップは、もちろん省略される。図８において、テンプレート１０、基板１２、および膜１１３は、単に明瞭を目的として完全に分離して示されるが、実際の場合には、それらは表面１０５の上に積層されてよい。
【００５３】
図９は装置１００の動作位置を示す。第２の主要部分１０２は、膜１１３がシール部材１０８と第２の主要部分１０２の表面１０５との間でクランプされる位置まで揚げられている。実際には、テンプレート１０および基板１２は、両者共に非常に薄く、典型的には１ミリメートルの何分の一かであり、例示された膜１１３の実際の曲がりは非常に小さい。なお、表面１０５は、任意的に、膜１１３を介してシール部材１０８と接触する点で、揚げられた周辺部分を有するように構成されてよい。それはテンプレート１０および基板１２の組み合わせられた厚さを補償するためである。
【００５４】
一度主要部分１０１および１０２が係合されて、膜１１３がクランプされると、キャビティ１１５は密封される。次に、圧力源１１６は、キャビティ１１５の中の流動体媒体へ超過圧力を加えるように構成される。キャビティ１１５の中の圧力は、膜１１３によってテンプレート１０へ転送され、テンプレート１０は、重合可能流動体層１４の中にテンプレート・パターンをインプリントするため、基板１２の方へ押される。図２と比較されたい。キャビティ１１５の中の媒体の圧力は５〜５００バール、有利には５〜２００バール、好ましくは５〜１００バールへ増加される。それによって、テンプレート１０および基板１２は、対応する圧力で相互に押しつけられる。可撓性膜１１３のおかげで、基板とテンプレートとの間の接触面の全体にわたって力の絶対的均一分布が得られる。こうして、テンプレートおよび基板は、相互に関して絶対的に平行するように配列させられ、基板またはテンプレートの表面不規則性の影響は除かれる。
【００５５】
テンプレート１０および基板１２が、加えられた流動体媒体圧力によって密着された時、放射１９を放出するため放射源がトリガされる。放射は、窓として作用する表面部分１１２、キャビティ１１５、膜１１３、およびテンプレート１０を介して伝導される。放射は、重合可能流動体の層１４の中に部分的または全面的に吸収され、それによって重合可能流動体は、圧力および膜によって支援された圧縮によって提供されるテンプレート１０および基板１２間の完全平行配列の中で固化される。放射露出時間は、層１４における流動体のタイプおよび量、流動体のタイプおよび放射パワーのタイプと組み合わせられた放射波長に依存する。そのような重合可能流動体を固化する特徴は周知されており、上記パラメータの関連した組み合わせも当業者に公知である。一度流動体が固化されて層１４’が形成されると、更なる露出は大きな影響を及ぼさない。しかし、重合可能流動体のタイプに依存して、１５０〜１６０℃の向上温度による事後ベーキングが、０．５〜１時間の間必要となるかも知れない。圧縮下の露出に続いて、材料および放射の選択および重合可能層の寸法に依存して、キャビティ１１５の中の圧力が低減され、２つの主要部分１０１および１０２が相互から分離される。その後で、基板１２およびテンプレート１０が相互から分離される。この後で、基板は、インプリント・リソグラフィについての従来の知見に従って、更なる処置を施される。
【００５６】
図１０は、図９の動作位置に類似した動作位置における本発明の代替の実施形態を示す。同様の要素は同様の参照番号を有する。この代替の実施形態において、放射源１１０は、第２の主要部分１０２の中で表面１０５の後ろに配置される。そのような実施形態において、板１０６は、放射源１１０の或る波長または波長範囲の放射を透過する材料、例えば石英で、上面１０５の一部分１１７を構成され、放射源１１０から放出された放射は第１の主要部分１０１と第２の主要部分１０２との間の間隔１０３の中へ伝導される。更に、他の代替の実施形態（図示されず）は、上記の２つを組み合わせられて、第１の主要部分１０１および第２の主要部分１０２の双方に放射源を含む。図１０で示されるような実施形態において、膜１１３は放射源１１０からの重合可能放射を透過する必要はない。したがって、この特定の実施形態は、例えば、厚さが１０〜５００μｍの金属、例えばアルミニウムの薄いシートから作られた膜１１３を使用してよい。
【００５７】
本発明の特別の実施形態において、テンプレート１０または基板１２の上方部材が膜として作用してよい。そのような実施形態において、別個の膜１１３は省略される。その代わりに、上方部材１０または１２は、シール部材１０８の外側へ延びるサイズを提供される。更に、上記上方部材１０または１２は、キャビティ１１５からの圧力を維持および転送するための可撓性を有しなければならない。そのような実施形態は、典型的には、基板が薄い可撓性重合体フィルムである時使用可能である。その時、重合体基板１２は、表面１０５の上のスタンプ１０の上に置かれる。
【００５８】
本発明に従ったシステムの１つの実施形態は、更に、基板１２およびテンプレート１０を一緒にクランプする機械クランプ手段を含む。これは、特に、パターン転送の前に基板およびテンプレートを整列させる外部整列システムを有する実施形態で好ましい。その場合、テンプレートおよび基板を含む整列積層をインプリント装置へ転送しなければならない。システムは、更に、スタンプと基板との間に真空を適用する手段を含んでよい。それは、ＵＶ放射を介して重合可能流動体を固化する前に、含まれた空気を積層サンドイッチの重合可能層から抜き出すためである。
【００５９】
好適な実施形態において、テンプレート表面１１は、好ましくは接着防止層で処理され、キュアされた重合体層１４’が、インプリント・プロセスの後でテンプレート表面に付着しないようにされる。そのような接着防止層の例は、国際公開第０３／００５１２４号に記載され、本発明の発明者の１人によって発明されたフッ素含有グループを含む。国際公開第０３／００５１２４号の内容も、参照してここに組み込まれる。
【００６０】
透明テンプレートを有し、発明者によって成功裏にテストされた本発明の第１の形態は、１μｍの厚さを有するＮＩＰ−Ｋ１７の層１４によってカバーされたシリコン基板１２を含む。６００μｍの厚さを有するガラスまたは溶融シリカ／石英のテンプレートが使用された。
【００６１】
透明基板を有し、発明者によって成功裏にテストされた本発明の第２の形態は、１μｍの厚さを有するＮＩＰ−Ｋ１７の層１４によってカバーされたガラスまたは溶融シリカ／石英の基板１２を含む。約６００μｍの厚さを有する、例えばニッケルまたはシリコンのテンプレートが使用されたが、他の適切な不透明材料も使用できる。
【００６２】
膜１１３によって５〜１００バールの圧力で約３０秒間圧搾した後、放射源１１０がオンにされる。放射源１１０は、典型的には、少なくとも４００ｎｍより下の紫外線領域の中で放出するように構成される。好適な実施形態において、２００〜１０００ｎｍの放出スペクトルを有する空冷キセノンランプが、放射源１１０として使用される。好ましいキセノンタイプの放射源１１０は、１〜１０Ｗ／ｃｍ２の放射を提供し、１秒間に１〜５パルスのパルス繰返し数で１〜５μｓパルスをフラッシュするように構成される。石英の窓１１２が表面１０４の中に形成されて、放射を通過させる。露出時間は、好ましくは１〜３０秒であって、流動体層１４を固体層１４’へ重合する。成功した露出の後、第２の主要部分１０２が図８の位置と類似した位置へ降下され、それに続いてテンプレート１０および基板１２が装置から取り外されて、基板の分離および更なる処理が行われる。
【００６３】
開示された装置および方法は、単一ステップの大領域インプリントに特に有利であり、公知のステップおよびフラッシュ法よりも大きな利点を有する。膜転送流動体圧力のおかげで、本発明は、８インチ、１２インチ、および更に大きなディスクから成る基板の１ステップ・インプリントに使用可能である。本発明の単一インプリントおよび露出ステップを使用して、約４００×６００ｍｍおよびこれより大きなサイズを有するフルフラットのパネル・ディスプレイでも、パターン化することができる。したがって、本発明は、大規模生産にとって放射支援重合インプリントを最初に魅力的にした手法を提供する。本発明は、基板の中にパターンを形成して、例えばプリント配線板または回路版、電子回路、微少メカニカルまたはエレクトロメカニカル構造体、磁気および光学記憶媒体などを製造するために使用可能である。
【００６４】
本発明は、添付のクレイムによって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】テンプレートから基板へパターンを転送する主要なプロセス・ステップを示す略図であって、基板表面の重合可能流動体を固化するため放射が透明テンプレートを介して適用される図である。
【図２】テンプレートから基板へパターンを転送する主要なプロセス・ステップを示す略図であって、基板表面の重合可能流動体を固化するため放射が透明テンプレートを介して適用される図である。
【図３】テンプレートから基板へパターンを転送する主要なプロセス・ステップを示す略図であって、基板表面の重合可能流動体を固化するため放射が透明テンプレートを介して適用される図である。
【図４】テンプレートから基板へパターンを転送する対応プロセス・ステップの略図であって、基板表面の重合可能流動体を固化するため放射が透明基板を介して適用される図である。
【図５】テンプレートから基板へパターンを転送する対応プロセス・ステップの略図であって、基板表面の重合可能流動体を固化するため放射が透明基板を介して適用される図である。
【図６】テンプレートから基板へパターンを転送する対応プロセス・ステップの略図であって、基板表面の重合可能流動体を固化するため放射が透明基板を介して適用される図である。
【図７】図１〜図３または図４〜図６で示されるプロセスを実行する本発明の装置の実施形態を概略的に示す図である。
【図８】プロセスの初期ステップでテンプレートおよび基板を積載された図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送する活動プロセス・ステップにおける図７および図８の装置を示す図である。
【図１０】テンプレートから基板へパターンを転送する活動プロセス・ステップにおける代替の実施形態を図９に対応させて示す図である。
【図１】
2007513509.tif 000003
【図２】
2007513509.tif 000004
【図３】
2007513509.tif 000005
【図４】
2007513509.tif 000006
【図５】
2007513509.tif 000007
【図６】
2007513509.tif 000008
【図７】
2007513509.tif 000009
【図８】
2007513509.tif 000010
【図９】
2007513509.tif 000011
【図１０】
2007513509.tif 000012
【国際調査報告】
2007513509.tif 000013
2007513509.tif 000014
2007513509.tif 000015