(57)【要約】  基板上の重合性材料は、制御組成のガス雰囲気中でエネルギー供給源からの真空紫外（ＶＵＶ）放射線に曝露することにより除去することができる。このような除去の後、ナノプリント用の追加のエッチング技術もまた記載される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の固化重合性材料を除去するシステムであって、
（ａ）真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と、
（ｂ）基板を保持するように構成され、前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源に対して相対して位置付けられ且つ相対的に移動可能な基板ハンドラーと、
（ｃ）各々がガスを貯留し且つ前記ガスを前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と前記基板との間に局所的に提供するよう構成された２つ又はそれ以上のリザーバと、
（ｄ）前記２つ又はそれ以上のリザーバに接続され、前記各リザーバから送給されるガスの量を制御して前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と前記基板との間に指定のガス混合物を提供するようにプログラムされた制御ユニットと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源を密閉するチャンバを更に備え、該チャンバが、前記基板ハンドラーに対して相対して位置付けられる露出アパーチャを有し、前記リザーバが前記チャンバと流体連通している、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記露出アパーチャが、前記チャンバと前記基板ハンドラーとの間の流体連通を可能にする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記放射線源が、１４０〜１９０ｎｍの波長の放射線を提供する、請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記放射線源が、ピーク強度が約１７２ｎｍで且つスペクトルバンド幅が約１５ｎｍＦＷＨＭを有する放射線を提供する、請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
基板上の固化重合性材料を除去する方法であって、
（ａ）基板の少なくとも一部の上に残留層を有するパターン化層を形成するステップと、
（ｂ）真空紫外（ＶＵＶ）放射線源を提供するステップと、
（ｃ）前記残留層を有する前記基板の少なくとも一部が前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と位置合わせされるように前記基板を位置決めするステップと、
（ｄ）前記基板の少なくとも一部と前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源との間に酸素が２１％未満のガス組成物を提供するステップと、
前記基板を前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線で照射し、前記基板の一部から前記残留層を除去するステップと、
を含む方法。
【請求項７】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源が、露出アパーチャを有するチャンバ内に密閉され、前記基板の位置決めステップが、前記基板部分を前記露出アパーチャと位置合わせして位置決めするステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガス組成物を前記チャンバに提供するステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線が１４０〜１９０ｎｍの波長で提供される、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線が、ピーク強度が約１７２ｎｍでスペクトルバンド幅が約１５ｎｍＦＷＨＭで提供される、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記提供されるガス組成物が１０％未満の酸素を含有する、請求項６〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記提供されるガス組成物が５％未満の酸素を含有する、請求項６〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
ハードマスク層又は基板上にパターンを転写する方法であって、
（ａ）基板上にハードマスクを形成するステップと、
（ｂ）前記ハードマスクの少なくとも一部分上に残留層を有するパターン化層を形成するステップと、
（ｃ）真空紫外（ＶＵＶ）放射線源を提供するステップと、
（ｄ）前記残留層を有する前記ハードマスクの一部分が前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と位置合わせされるように前記基板を位置決めするステップと、
（ｅ）前記ハードマスクの一部分と前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源との間に酸素が２１％未満のガス組成物を提供するステップと、
（ｆ）前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線を前記基板に照射し、前記ハードマスクの一部分から前記残留層を除去するステップと、
（ｇ）バッチ処理ステップを用いて前記パターンを前記ハードマスクに転写し、前記ハードマスクの一部分を除去するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線源が、露出アパーチャを有するチャンバ内に密閉され、前記基板の位置決めステップが、前記ハードマスク部分を前記露出アパーチャと位置合わせして位置決めするステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガス組成物を前記チャンバに提供するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線が１４０〜１９０ｎｍの波長で提供される、請求項１３〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記真空紫外（ＶＵＶ）放射線が、ピーク強度が約１７２ｎｍでスペクトルバンド幅が約１５ｎｍＦＷＨＭで提供される、請求項１３〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記提供されるガス組成物が１０％未満の酸素を含有する、請求項１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記提供されるガス組成物が５％未満の酸素を含有する、請求項１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記バッチ処理ステップがフッ化水素酸を用いる、請求項１３〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記パターン化層を除去するステップを更に含む、請求項１３〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
バッチ処理ステップを用いて前記パターンを前記基板に転写し、前記基板の一部を除去するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記バッチ処理ステップが、前記基板を選択的にエッチングする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板がケイ素であり、前記ハードマスクが酸化ケイ素であり、前記バッチ処理ステップにおいて水酸化カリウムが使用される、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１０年１月２７日に出願された米国特許出願第６１／２９８，７３４号、２０１０年１月２８日に出願された米国特許出願第６１／２９９，０９７号、及び２０１１年１月２６日に出願された米国特許出願第１３／０１４，５０８号の優先権を主張するものであり、これらの特許出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
ナノ加工は、約１００ナノメートル又はそれ以下の特徴部を有する極小構造の加工を含む。ナノ加工が大きな影響を与えてきた１つの用途に集積回路の処理がある。半導体処理産業は、より高い生産収率を追求し続ける一方で、基板上に形成される単位面積当たりの回路が増加しているため、ナノ加工はますます重要になっている。ナノ加工では、より優れたプロセス制御を行う一方で、形成される構造物の最小特徴部寸法を継続的に縮小することができる。ナノ加工が利用されてきた他の開発分野として、バイオテクノロジー、光学技術、機械系などが挙げられる。
【０００３】
現在使用されている例示的なナノ加工技術は、一般にインプリントリソグラフィと呼ばれる。例示的なインプリントリソグラフィプロセスが、米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号、米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号、及び米国特許第６，９３６，１９４号などの数多くの公報において詳細に記載されており、これらは全て引用により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
上述の米国特許出願公開及び特許の各々で開示されているインプリントリソグラフィ技術は、成形可能な（重合可能な）層内にレリーフパターンを形成すること、及びこのレリーフパターンに対応するパターンを下部の基板に転写することを含む。基板をモーション（可動）ステージに結合して、パターニング処理を容易にするのに望ましい位置調整を行うことができる。パターニング処理では、基板から間隔を空けたテンプレート、及びテンプレートと基板との間に適用される成形可能な液体を使用する。この成形可能な液体を固化して、成形可能な液体と接するテンプレートの表面形状に従うパターンを有する剛体層を形成する。固化後、テンプレートを剛体層から分離して、テンプレートと基板が間隔を置いて配置されるようにする。その後、基板及び固化層に固化層内のパターンと一致するレリーフ像を基板内に転写する追加処理を施す。
【０００５】
多くの場合、固化層は、基板の一部分の上に残留層を形成し、これは、レリーフ像を基板に転写することを含むことができる後続の処理の前に除去しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，８７３，０８７号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１５７，０３６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，９３２，９３４号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０７７，９９２号明細書
【特許文献６】米国特許第７，１７９，３９６号明細書
【特許文献７】米国特許第７，３９６，４７５号明細書
【特許文献８】米国特許出願シリアル番号１１／１８７，４０７明細書
【特許文献９】米国特許出願シリアル番号１１／１８７，４０６明細書
【特許文献１０】米国特許出願シリアル番号１１／７３４，５４２明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
基板上の固化重合性材料を除去し、ハードマスク層又は基板上にパターンを転写するための方法及びシステムが提供される。
【０００８】
１つの態様において、本方法は、基板の少なくとも一部分上残留層を有するパターン化層を形成するステップと、残留層を有する基板の一部分が提供された真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と位置合わせされるように基板を位置決めするステップと、を含む。ハードマスクの一部分と真空紫外（ＶＵＶ）放射線源との間に２１％未満の酸素のガス組成物を提供される。基板に真空紫外（ＶＵＶ）放射線を照射して残留層を除去する。１つの態様において、提供される組成物は、酸素が２１％未満である。他の態様において、提供されるガス組成物は、酸素が１０％未満、又は５％未満である。更に別の態様において、真空紫外（ＶＵＶ）放射線源が、露出アパーチャを有するチャンバ内に密閉され、提供されるガス組成物が該チャンバに提供される。
【０００９】
他の態様では、本システムは、真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と、基板を保持するように構成され、真空紫外（ＶＵＶ）放射線源に対して相対して位置付けられ且つ相対的に移動可能な基板ハンドラーと、各々がガスを貯留し且つガスを真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と基板との間に局所的に提供するよう構成された２つ又はそれ以上のリザーバと、を含む。制御ユニットがリザーバに接続され、各リザーバから送給されるガスの量を制御して真空紫外（ＶＵＶ）放射線源と基板との間に指定のガス混合物を提供するようにプログラムされる。別の態様において、真空紫外（ＶＵＶ）放射線源は、露出アパーチャを有するチャンバ内に密閉され、提供されるガス組成物がチャンバに提供される。更に別の態様において、露出アパーチャは、チャンバと基板ハンドラーとの間の流体連通を可能にする。
【００１０】
種々の態様において、真空紫外（ＶＵＶ）放射線は、１４０〜１９０ｎｍの波長で提供することができる。他の態様において、真空紫外（ＶＵＶ）放射線は、約１７２ｎｍのピーク強度で且つ約１５ｎｍＦＷＨＭのスペクトルバンド幅を有することができる。
【００１１】
更なる態様は、材料除去の後にパターン転写を含む。１つの態様において、パターンは、バッチ処理ステップを用いてハードマスクに転写され、ハードマスクの一部を除去する。更なる態様において、バッチ処理は、フッ化水素酸を用いる。他の態様において、パターン化層を除去することができ、パターンは、バッチ処理ステップを用いて基板に転写され、基板の一部を除去する。別の態様において、基板はケイ素であり、ハードマスクは酸化ケイ素であり、このようなバッチ処理において水酸化カリウムを用いることができる。
【００１２】
本明細書で説明する態様及び実施構成は、上述した以外の方法で組み合わせることもできる。他の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【００１３】
本発明の特徴及び利点を詳細に理解できるように、添付図面に示す実施形態を参照することにより本発明の実施形態のより詳細な説明を行うことができる。しかしながら、添付図面は、本発明の代表的な実施形態のみを示すものであり、従って、本発明は他の同等に有効な実施形態を認めることもできるので、この添付図面が本発明の範囲を限定するとみなすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】リソグラフィシステムの簡略化した側面図である。
【図２】上にパターン化層を有する図１に示す基板の簡略化した側面図である。
【図３】本発明による固化重合性材料を除去するための例示的なシステムのブロック図である。
【図４】固化重合性材料を除去するための例示的な方法のフローチャートである。
【図５】放射線曝露の前の４０ｎｍハーフピッチレジスト特徴部の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）プロファイルを示す図である。
【図６】空気中での放射線曝露（ＶＵＶ）による残留層の除去速度のグラフ図である。
【図７】空気中での３０秒の放射線曝露（ＶＵＶ）後の４０ｎｍハーフピッチレジスト特徴部のＡＦＭプロファイルを示す図である。
【図８】空気中での６０秒の放射線曝露（ＶＵＶ）後の４０ｎｍハーフピッチレジスト特徴部のＡＦＭプロファイルを示す図である。
【図９】酸素低減環境における放射線曝露（ＶＵＶ）による残留層の除去速度のグラフ図である。
【図１０】酸素低減環境における３０秒の放射線曝露（ＶＵＶ）後の４０ｎｍハーフピッチレジスト特徴部のＡＦＭプロファイルを示す図である。
【図１１】酸素低減環境における６０秒の放射線曝露（ＶＵＶ）後の４０ｎｍハーフピッチレジスト特徴部のＡＦＭプロファイルを示す図である。
【図１２】本発明による、例示的なナノパターン化プロセスの簡易側面図である。
【図１３】本発明による、例示的なナノパターン化プロセスの簡易側面図である。
【図１４】本発明による、例示的なナノパターン化プロセスの簡易側面図である。
【図１５】本発明による、例示的なナノパターン化プロセスの簡易側面図である。
【図１６】本発明による、例示的なナノパターン化プロセスの簡易側面図である。
【図１７】本発明による、例示的なナノパターン化プロセスの簡易側面図である。
【図１８】図１２のナノパターン化プロセスにより形成された結果として得られる構造体の白黒顕微鏡写真である。
【図１９】図１３のナノパターン化プロセスにより形成された結果として得られる構造体の白黒顕微鏡写真である。
【図２０】図１４のナノパターン化プロセスにより形成された結果として得られる構造体の白黒顕微鏡写真である。
【図２１】図１５のナノパターン化プロセスにより形成された結果として得られる構造体の白黒顕微鏡写真である。
【図２２】図１６のナノパターン化プロセスにより形成された結果として得られる構造体の白黒顕微鏡写真である。
【図２３】図１７のナノパターン化プロセスにより形成された結果として得られる構造体の白黒顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各図面、特に図１を参照すると、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システム１０が示されている。基板１２は、基板チャック１４に結合することができる。図示のように、基板チャック１４は真空チャックである。しかしながら、基板チャック１４は、限定ではないが、真空型、ピン型、溝型、静電型、電磁型、及び／又は同様のものを含む、あらゆるチャックであってもよい。例示的なチャックが、米国特許第６，８７３，０８７号に記載されており、該特許は引用により本明細書に組み入れられる。
【００１６】
基板１２及び基板チャック１４は更に、ステージ１６によって支持することができる。ステージ１６は、ｘ、ｙ、及びｚ軸に沿った並進移動及び／又は回転移動を行うことができる。ステージ１６、基板１２、及び基板チャック１４はまた、基台（図示せず）上に位置付けることができる。
【００１７】
基板１２から間隔を置いてテンプレート１８が配置される。テンプレート１８は、第１の面及び第２の面を有するボディを含むことができ、一方の面は、ここから基板１２に向かって延びるメサ２０を有する。メサ２０は、その上にパターニング表面２２を有する。更に、メサ２０は、モールド２０と呼ぶこともできる。或いは、メサ２０を使用せずにテンプレート１８を形成することもできる。
【００１８】
テンプレート１８及び／又はモールド２０は、限定ではないが、石英ガラス、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボン重合体、金属、硬化サファイア、及び／又は同様のものを含む材料で形成することができる。図示のように、パターン面２２は、複数の間隔を置いて配置された凹部２４及び／又は凸部２６により定められる特徴部を備えるが、本発明の実施形態はこのような構成（例えば平面）に限定されるものではない。パターン面２２は、基板１２上に形成されることになるパターンの基礎を成すあらゆる原パターンを定めることができる。
【００１９】
テンプレート１８は、チャック２８に結合することができる。チャック２８は、限定ではないが、真空型、ピン型、溝型、静電型、電磁型、及び／又はその他の同様のチャック型として構成することができる。例示的なチャックが米国特許第６，８７３，０８７号に更に記載されており、該特許は引用により本明細書に組み入れられる。更に、チャック２８をインプリントヘッド３０に結合し、チャック２８及び／又はインプリントヘッド３０をテンプレート１８の移動を容易にするように構成することができる。
【００２０】
システム１０は、流体分注システム３２を更に備えることができる。流体分注システム３２を使用して、基板１２上に（例えば、重合性材料）成形可能材料３４を堆積させることができる。成形可能材料３４は、液滴分注、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積、及び／又は同様のものなどの技術を使用して基板１２上に位置付けることができる。成形可能材料３４は、設計考慮事項に応じて、モールド２２と基板１２との間に所望の体積が定められる前及び／又は後に、基板１２上に配置することができる。成形可能材料３４は、バイオ分野、太陽電池産業、バッテリ産業、及び／又は機能性ナノ粒子を必要とするその他の産業で使用される機能性ナノ粒子とすることができる。例えば、成形可能材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号及び米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号に記載されるように、単量体混合物を含むことができ、これら両特許は引用により本明細書に組み入れられる。或いは、成形可能材料３４は、限定ではないが、（例えば、ＰＥＧ）生体材料、（Ｎ型、Ｐ型材料などの）太陽電池材料、及び／又は同様のものを含むことができる。
【００２１】
図１及び図２を参照すると、システム１０は更に、経路４２に沿ってエネルギー４０を導くように結合されたエネルギー源３８を備えることができる。インプリントヘッド３０及びステージ１６は、テンプレート１８及び基板１２を経路４２に重ねて位置付けるように構成することができる。システム１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体分注システム３２、及び／又はエネルギー源３８と通信するプロセッサ５４によって調整することができ、またメモリ５６内に記憶されたコンピュータ可読プログラムに基づいて動作することができる。
【００２２】
インプリントヘッド３０又はステージ１６のいずれか、或いは両方は、モールド２０と基板１２との間の距離を変化させて、これらの間に成形可能材料３４によって充填される所望の体積を定める。例えば、インプリントヘッド３０はテンプレート１８に力を加えて、モールド２０が成形可能材料３４と接触するようにすることができる。所望の体積が成形可能材料３４で充填された後、エネルギー源３８が、紫外放射線などのエネルギー４０を生成し、これにより成形可能材料３４が固化及び／又は架橋して基板１２の表面４４及びパターン面２２の形状に共形となり、基板１２上にパターン化層４６を定める。パターン化層４６は、残留層４８、並びに凸部５０及び凹部５２として示す複数の特徴部を含むことができ、凸部５０が厚みｔ1を有し、残留層が厚みｔ2を有する。
【００２３】
上述のシステム及びプロセスは、米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許第７，０７７，９９２号、米国特許第７，１７９，３９６号、及び米国特許第７，３９６，４７５号に記載された、インプリントリソグラフィプロセス及びシステムで更に使用することができ、これらの特許は全て引用によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００２４】
インプリントプロセスの間、上述のように、テンプレート１８と基板１２との間の距離が短くなり、重合性材料３４が流動して、テンプレート１８及び基板１２のトポグラフィ（微細構造）に共形になる。テンプレート１８及び基板が互いに最小距離内にあるときには、これら間の流れチャンネルは極めて狭く、重合性材料３４の流れを低減することができる。流量を増大させる技術を実装してもよい。例えば、重合性材料３４は、低粘性材料（例えば、約１０センチポイズ未満の粘性を有する材料）の使用を含むことができる。低粘性材料を用いることにより、テンプレート１８と基板１２との間の流れチャンネルは、２５ｎｍ又はそれよりも小さくすることができる。
【００２５】
流れチャンネルの厚みが直接的に残留層４８を形成する。このため、残留層４８は、一般的に非ゼロの厚み１２を含む。しかしながら、多くの用途では、パターン化層４６から残留層４８を除去し、特徴部５０及び５２間で基板１２にアクセスできるようにしている。
【００２６】
パターン化層４６から残留層４８を除去する最も一般的な方法には、プラズマベースのエッチングプロセスが挙げられる。このようなプロセスは、固化した重合性材料３４の方向性（すなわち、主として垂直方向の）エッチングを行うことができ、その結果、特徴部５０及び５２の横方向寸法に対して最小の変更で残留層４８を除去することができる。しかしながら、プラズマベースのエッチングプロセスは、高コスト、低スループット、及び低圧力環境を必要とすることに起因して全ての用途に好適である訳ではない。
【００２７】
同様に、ナノパターン化用途では、特に太陽電池及び／又はフォトニック結晶アレイ及び同様のものを含む光起電装置の形成などでは、維持費が生産の推進要因となる。通常ナノパターンでは、ドライエッチング機器及びプロセスを用いてパターンが転写される。しかしながら、これらのプロセスは、高コストでスループットが低い。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、イオンミリング、その他などのプロセスは、一般に、ガス相を利用し、そのため、ポンプによって真空圧力にまで降圧させ、次いで圧力を大気圧まで戻すための時間を確保しなければならない。
【００２８】
特殊なプロセスガスを必要とし且つ専用の電源を利用する大型の真空ポンプを用いた機器の大きな機能要素は、コスト及び規模を増大させる。工具は、一般に、あるサイズの基板だけをエッチングできるように基板サイズにより制限される。例えば、多くのＲＩＥ工具は、８インチ未満の円形基板を処理することができるが、それよりも大きなサイズ又は方形基板を扱うことはできない。工具はまた、基板の順次的処理（すなわち、１つずつ）に限定される場合がある。特定の乾燥プロセス（例えば、下流側アッシャ／バルクレジスト剥離アッシャにおけるレジスト剥離）においてバッチ処理が実施されてきたが、パターン転写プロセスは、特定の電極構成で特別に設計されたエッチングチャンバにおいて実施される。これらのチャンバは、表面汚染に対して敏感であり、定期的な保守整備を必要とし、加工コストを増大ささせることになる。
【００２９】
本明細書では、固化重合性材料３４を除去するための代替の除去システム及び技術が記載される。例えば、本明細書で記載されるシステム及び技術は、パターン化層４６から残留層４８を除去するのに用いることができる。プラズマエッチング技術と比べて、本明細書で記載される除去技術は、より高いスループット及びコスト低減をもたらし、減圧処理環境を必要としない。加えて、本明細書で記載される除去技術は、非インプリント法により形成されたその下にある有機層の除去にも適用可能である。また、本明細書で記載されるエッチング技術は、上述のプロセスに比べてコスト低減、スループット増大、及び倍率調整パターン転写プロセス段階の簡素化を目的とするナノパターン化用途に特に有用である。このようなエッチング技術は、単独で用いるか、又は上記の材料除去技術と組み合わせて用いることができる。
【００３０】
図３は、固化重合性材料３４を除去するための例示的なシステム６０を示す。システム６０は、放射線源６２を含むことができる。放射線源６２は、太陽スペクトラムの真空紫外（ＶＵＶ）領域を含むことができる。例えば、放射線源６２は、約１４０ｎｍ〜１９０ｎｍ波長範囲を含むことができる。１つの実施形態において、放射線は、Ｘｅエキシマー誘電体バリア放電ランプにより提供することができる。ランプは、約１７２ｎｍの波長でピーク強度を有することができ、スペクトルバンド幅は約１５ｎｍＦＷＨＭである。残留層４８の表面での放射線強度は、約５〜１５０ｍＷ／ｃｍ2である。
【００３１】
放射線源６２は、チャンバ６４内に密閉することができる。ガス組成物はチャンバ６４内に存在することができる。特定のガス組成又は混合物組成は、特定の基板によって決まることができる。例えば、本明細書で詳細に説明されるように、酸素低減環境により材料除去全体が改善されるが、基板のフッ化炭素除去の場合など、特定の用途ではある割合の酸素を維持することが望ましい場合もある。例えば、１つの実施形態において、ガスの組成は、少なくとも９０％の窒素と１０％未満の酸素とからなることができる。別の実施形態では、ガスの組成は、９５％の窒素と５％未満の酸素とからなることができる。
【００３２】
ガスの組成又は混合は、図３に示すように、リザーバ６８ａ及び６８ｂに接続された第１のサブシステムコントローラ又は制御ユニット６６により制御することができる。第１のサブシステムコントローラ６６は、リザーバ６８ａ及び６８ｂからチャンバ６４へのガスの流れを提供することができ、また、各リザーバから送給されるガスの量を制御してチャンバ６４に指定のガス組成又は混合物を提供するようにプログラムすることができる。
【００３３】
放射線源６２の放射線出力は、第２のサブシステムコントローラ又は制御ユニット７０により制御することができる。例えば、残留層４８の除去速度は、第２のサブシステムコントローラ７０が放射線源６２の強度を修正することにより調整することができる。
【００３４】
システム６０は、基板ハンドラー７２を含むことができる。基板ハンドラー７２は、チャンバ６４の露出アパーチャ７４による基板１２のスキャンを提供することができる。基板ハンドラー７２の移動は、第３のサブシステムコントローラ７６により制御することができる。例えば、基板１２上の固化重合性材料３４の除去速度は、第３のサブシステムコントローラ７６が基板ハンドラー７２の線形速度を修正することにより調整することができる。
【００３５】
１つの実施形態において、基板ハンドラー７２は、基板チャック及び線形アクチュエータを含むことができる。基板チャック及び線形アクチュエータは、チャンバ６４の露出アパーチャ７４の真下で基板をスキャンするよう構築される。別の実施形態では、基板ハンドラー７２は、チャンバ６４の露出アパーチャ７４の真下で基板１２を作動させることができる複数の回転ローラを含むことができる。
【００３６】
第１のサブシステムコントローラ６６、第２のサブシステムコントローラ７０、及び／又は第３のコントローラ７６は互いに一体化してもよい点に留意されたい。或いは、第１のサブシステムコントローラ６６、第２のサブシステムコントローラ７０、及び／又は第３のサブシステムコントローラ７６は別個のシステムであってもよい。
【００３７】
図４は、基板１２上に位置付けられたパターン化層４６から残留層４８を除去するための例示的な方法を示す。ステップ１０２において、残留層４８並びに特徴部５０及び５２を有するパターン化層４６は、図１及び２に関連して説明したシステム及び方法を用いて基板１２上に形成することができる。ステップ１０４において、サブシステムコントローラ７６は、基板１２をチャンバ６４のアパーチャ７４と位置合わせして位置付けることができる。ステップ１０６において、サブシステムコントローラ６６は、チャンバ６４内にガス環境を提供することができる。ステップ１０８において、サブシステム７０は、チャンバ６４のアパーチャ７４を通じて放射線（例えば、ＶＵＶ放射線）を基板１２に提供することができる。例えば、サブシステム７０は、放射線源６２を制御し、約１７２ｎｍのピーク強度でスペクトルバンド幅が約１５ｎｍＦＷＨＭを有する真空紫外放射線を提供することができる。
【００３８】
チャンバ６４内のガス環境形態は、残留層４８の除去後に残存する特徴部５０及び５２の品質を実質的に高めることができる。例えば、図５は、放射線に曝露する前の原子間力顕微鏡により測定した例示的なレジスト特徴部５０及び５２のプロファイルを示している。空気環境（約７９％窒素及び２１％酸素）でパターン化層４６を放射線（例えば、ＶＵＶ放射線）に曝露すると、図６に示すように約１９ｎｍ／分の速度で残留層４８を除去することができる。しかしながら、ターン化層４６の特徴部５０及び５２は著しく劣化し、図７及び８に示す（図７は空気中で３０秒曝露、図８は空気中で６０秒曝露を示している）ように、空気中での６０秒の曝露後にパターンがほぼ完全に劣化するようになる可能性がある。
【００３９】
空気に対して利用可能な酸素量が低減されている窒素濃縮環境において曝露プロセスを行う際に、残留層４８の除去は、空気環境において判明した結果と実質的に同様とすることができるが、特徴部５０及び５２の品質は、図９〜１１に示すプロセスの間実質的に保持することができる。例えば、約９８％窒素及び２％未満の酸素をもたらすような空気環境を向上させることによってパターン品質を実質的に向上させ、所望の構造を実質的に維持しながら残留層４８の除去を可能にすることができる。詳細には、図１１に示すように、窒素濃縮環境内での６０秒曝露の後でも、パターン品質を実質的に保持することができる。
【００４０】
システム６０は、チャンバ６４にガス組成を提供するリザーバ６８ａ及び６８ｂを備えて図示されているが、放射線源と基板との間にガス組成を提供する代替の方法が存在することは理解されるであろう。例えば、リザーバは、放射線源と基板との間にガス組成を提供するように、放射線源と位置合わせした基板の当該部分にガス組成を局所的に送給するよう構成することができる。
【００４１】
図１２〜１７は、例示的なナノパターン化プロセスを示している。一般に、重合性材料３４は、上述のようにパターン化され、最小厚みｔ２の残留層４８を有するパターン化層４６を提供することができる。残留層４８は、制御組成のガス環境におけるＶＵＶ処理により除去され、これにより設計考慮事項（例えば、ハードマスク層６０が設計で使用されるかどうか）に応じて基板１２又はハードマスク層６０の表面を露出させることができる。基板１２又はハードマスク層６０の表面は、パターン化層４６の特徴部５０及び５２を用いてパターン化することができる。次いで、パターンは基板１２に転写することができる。
【００４２】
図１２を参照すると、任意選択のハードマスク層６０を基板１２上に位置付けることができる。１つの実施形態において、ハードマスク層６０は、基板１２に固有のものとすることができる（例えば、シリコン上の自然酸化物）。別の実施形態において、ハードマスク層６０は、限定ではないが、スパッタリング、化学蒸着、気化、及び同様のものを含む堆積技術により施工することができる。一般に、ハードマスク層６０は薄膜である。例えば、ハードマスク層６０は、約２０ｎｍ未満とすることができる。ハードマスク層６０は、後続のエッチングステップ中に選択性を示す材料から形成することができる。例えば、ハードマスク層６０は、限定ではないが、熱酸化物（例えば、酸化ケイ素）、金属、及び同様のものを含む材料から形成することができる。ハードマスク層６０に接着層を施工してもよい点に留意されたい。例示的な接着層は、米国特許出願シリアル番号１１／１８７，４０７、１１／１８７，４０６、及び１１／７３４，５４２において詳細に記載されており、これら全ては引用により全体が本明細書に組み込まれる。接着層は、ハードマスク層６０とパターン化層４６との間の接着を高めることができる。
【００４３】
図１２及び１３を参照すると、重合性材料３４をハードマスク層６０上に堆積させ、図１及び２に関して説明したシステム及びプロセスを利用して、テンプレート１８を用いてパターン化しパターン化層４６を形成することができる。テンプレート１８は、大面積インプリント（例えば、約６インチ幅を上回る）に適合させることができる。１つの実施形態において、テンプレート１８の特徴部２４及び２６は、ピラー型特徴部とすることができる。パターン転写中、ピラー型特徴部を有するテンプレート１８を用いることにより、ピラー型特徴部以外の特徴部を有する基板１２内でパターンが転写される可能性がある点に留意されたい。しかしながら、このような異常は、本明細書で更に説明されるように、光回折を増大させ、捕捉効率を高める結果をもたらすことができる。テンプレート１８のパターン、基板１２及び／又はハードマスク層６０の材料、及びエッチングの化学的特性を選択することによって、基板１２内に様々な構造を転写及び／又は作製することができる。
【００４４】
図１３及び１４を参照すると、本明細書において前述した真空紫外（ＶＵＶ）システム及び方法を用いて、残留層４８を除去し、ハードマスク層６０又は基板１２表面を露出させることができる。このようなシステム及び方法は、異方性又は方向性エッチングを可能にし、大面積基板及び／又は複数の基板１２を処理し、処理コストを更に低減することができる。このようなシステム及び方法は、上述のようにコストに極めて敏感であり且つパターン欠陥及び／又は劣化に対して他のナノパターン化施工よりもより耐性を有することができる光起電装置に特に好適とすることができる。また、あまり好ましくはないが、残留層４８は、酸素アッシャ、レジスト剥離装置、ＵＶオゾン源、及び同様のものなどのバッチ処理を含む技術を用いて除去することができる。例えば、残留層４８は、酸素アッシャ（１２０Ｗ、２５ｓｃｃｍ  Ｏ2、６０秒）を用いて除去することができる。
【００４５】
図１４及び１５を参照すると、基板１２又はハードマスク層６０の表面をパターン化することができる。例えば、ハードマスク層６０は、限定ではないが、酸化ケイ素を除去するためのフッ化水素酸、クロムをパターン化するための硝酸セリウムアンモニウム、及び同様のものを含む、バッチ処理ステップ（例えば、湿式化学品曝露）を用いてパターン化することができる。１つの実施形態において、ハードマスク層６０は、ハードマスク層６０の厚み（約１０ｎｍターゲット）に応じて１５〜２０インチにおいて６：１：２（ＮＨ4Ｆ／ＨＦ／ＤＩＷ）の濃度及び２０℃の緩衝酸化物エッチング液を用いて処理される。
【００４６】
図１５及び１６を参照すると、パターン化層４６は、限定ではないが、高周波音処理、メガソニックリンス、及び同様のものを含む技術によって除去することができる。１つの実施形態において、パターン化層４６は、クイックダンプＤＩ水リンス及び約１０分間の超音波ＤＩ水リンスによって除去される。
【００４７】
パターン化層４６の除去に続いて、残存するハードマスク層６０により提供されるパターンを図１７に示すように基板１２に転写することができる。このパターンは、基板１２のバルク材料に向けて化学物質が選択性である湿式化学品曝露を用いて基板１２に転写することができる。例えば、シリコンのエッチングにおいて水酸化カリウムを用いることができ、ここではハードマスク層６０が酸化ケイ素から形成されている（例えば、約４５インチにおいて５０℃で４５％ＫＯＨ溶液）。
【００４８】
上述の方法の変更形態は、特徴部形成を変えることができる。例えば、図１８は、ピラー間の区域において不規則で不揃いのエッチングを含む転写ピラーパターンを示している。この不規則性は、図１６及び１７に示す湿式化学品曝露の前に酸化物除去が不完全であったことに起因する。しかしながら、結果として得られる構造体は、光回折が増大し、捕捉効率を高め、太陽光効率を向上させることができる。
【００４９】
図１９は、ピラミッド構造を含む転写ピラーパターンを示す。ピラミッド構造の形成は、超軽量の残留層４８除去プロセスを用いて、図２０に示すハードマスク層６０の除去の前にピラー間の薄い残留層４８をそのまま残しながら、ピラーに隣接する薄い残留層４８を除去することができるようにすることによって生じる。ピラミッド構造は更に、基板１２２を湿式エッチング化学品（例えば、ＫＯＨ）に曝すことができる時間を増やすことにより修正することができる。ピラー間の残存する残留層４８の中央部分を除去する時間を増やすことにより、図２１に示す構造体を形成することができる。例えば、１００結晶面から１１１結晶面への選択エッチングを示す、＜１００＞ケイ素の基板１２を用いることにより、これらの構造体を形成することができる。
【００５０】
図１２〜２１に関して説明したプロセスの代替として、別の技術（例えば、ＲＩＥ）によりハードマスク層６０を定めることができる。例えば、酸素アッシュディスカムプロセスの後にＣＦ４／Ｏ2  ＲＩＥが続き、ハードマスク層６０を定めることができる。図２２は、このようなプロセスを用いて基板１２上に形成された例示的な乾式エッチ酸化物バンプを示す。次いで、基板１２を追加の湿式エッチング溶液に通し、基板１２の表面をパターン化することができる。例えば、湿式エッチング（例えば、ＫＯＨ）に続いて、図２３に示すようなナノピラミッド構造体を形成することができる。
【符号の説明】
【００５１】
６８ａ  リザーバ
６８ｂ  リザーバ
６６  サブシステムコントローラ
７０  サブシステムコントローラ
１２  基板
７２  基板ハンドラー
７６  サブシステムコントローラ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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