(57)【要約】  第１の面１３、１４を有し、第１の面のパターンを、感光性被膜２２で覆われた第２の面２３を有する被転写体２０に、パターニングされた第１の面を被膜に接触させることによって、転写することに使用可能であるテンプレート１０であって、このテンプレートは、例えばニッケルのキャリヤベース１１を備え、第１の面においてキャリアベース上に導波路１４が配置される。導波路は、放射線入力において導入される光を中に導き、被膜のうちの部分２４にエバネッセント波を漏らすようになっている。テンプレートはまた、第１の面において上記導波路のうちの選択された部分の上に配置された非透過性シールド１５とともに、エバネッセント波が被膜に漏れることが可能な場所を定義するように働く。本発明はさらに、このテンプレートを使用する方法および装置、およびこのテンプレートの製造方法に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面を有し、前記第１の面のパターンを、感光性被膜で覆われた第２の面を有する被転写体に、前記パターニングされた第１の面を前記被膜に接触させることによって、転写することに使用可能であるテンプレートにおいて、
キャリヤベースと、前記第１の面において前記キャリヤベース上に配置された導波路とを備え、前記導波路が、光を中に導き、前記被膜のうちの前記パターンに対応する部分にエバネッセント波を漏らすようになっていることを特徴とする、テンプレート。
【請求項２】
前記導波路が、前記第１の面に配置された層であることを特徴とする、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項３】
前記第１の面が、凸部および凹部を有する構造物を備え、前記構造物の上に前記導波路層が配置されることを特徴とする、請求項２に記載のテンプレート。
【請求項４】
前記第１の面の、前記導波路のうちの選択された部分の上に、非透過性シールドが配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のテンプレート。
【請求項５】
前記凹部の、前記導波路の上に非透過性シールドが配置されることを特徴とする、請求項２に記載のテンプレート。
【請求項６】
前記非透過性シールドが前記第１の面の前記パターンを形成することを特徴とする、請求項４に記載のテンプレート。
【請求項７】
前記感光性被膜がネガ型レジスト材料から作られることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のテンプレート。
【請求項８】
前記感光性被膜がポジ型レジスト材料から作られることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のテンプレート。
【請求項９】
前記キャリヤベースが金属材料から作られることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のテンプレート。
【請求項１０】
前記キャリヤベースがニッケルから作られることを特徴とする、請求項９に記載のテンプレート。
【請求項１１】
前記導波路が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンド、サファイア、またはＩＴＯから選択される材料から作られることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のテンプレート。
【請求項１２】
前記導波路の厚さが５ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のテンプレート。
【請求項１３】
パターニングされた第１の面を有するテンプレートから、感光性被膜で覆われた第２の面を有する被転写体に、パターンを転写する装置であって、前記パターニングされた第１の面を前記被膜に接触配置する接触手段と、前記被膜を放射線で露光するための光源とを備える装置において、
前記テンプレートが、キャリヤベースと、前記第１の面において前記キャリヤベース上に配置された導波路とを備え、
前記光源が、前記導波路に導入するために結合され、前記導波路が、前記被膜をエバネッセント波で露光するために、光を中に導き、前記被膜のうちの前記パターンに対応する部分にエバネッセント波を漏らすようになっていることを特徴とする、装置。
【請求項１４】
前記光源が、前記テンプレートの周辺部分において光を前記導波路に導入するようになっていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記光源が環状であることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記光源がＵＶ放射線を発するようになっていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記光源がＵＶダイオードのアレイを備えることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
レンズ装置が、前記光源からの放射線を前記導波路の放射線入力に結合するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
光ファイバ装置が、前記光源からの放射線を前記導波路光源の放射線入力に結合するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記テンプレートが、請求項１〜１２のいずれか一項に従って創案されていることを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
パターニングされた第１の面を有するテンプレートから、感光性被膜で覆われた第２の面を有する被転写体に、パターンを転写する方法であって、
前記パターニングされた第１の面を前記被膜に接触配置するステップと、
前記第１の面に配置された導波路に光を導入するステップと、
前記導波路からのエバネッセント波で前記被膜を露光して、前記被膜の、選択された部分の特性に影響を与えるステップと、
を備える方法。
【請求項２２】
前記テンプレートを前記被転写体から分離するステップと、
前記特性に依存する現像プロセスにおいて前記被膜から材料を除去して、前記被膜の前記選択された部分に対応する三次元構造物を作成するステップと、
を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記感光性被膜がネガ型レジスト材料から作られ、
前記選択された部分を、前記エバネッセント波で露光することによって硬化させるステップと、
現像プロセスにおいて非硬化部分を除去するステップと、
を備える、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記感光性被膜がポジ型レジスト材料から作られ、
前記選択された部分を、現像プロセスにおいて前記エバネッセント波で露光することによって可溶にするステップと、
現像プロセスにおいて前記可溶部分を除去するステップと、
を備える、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記現像プロセスにおいて前記第２の面の選択された範囲を露光するステップを備える、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の面が、凸部および凹部を有する構造物を備え、前記構造物の上に、前記導波路層が配置され、
前記被膜が前記凹部を埋めるように、前記凸部を前記被膜に押し付けるステップを備える、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の面の前記導波路の上に非透過性シールドが配置され、
前記導波路から、前記非透過性シールド内のアパーチャを通って、前記被膜の前記選択された部分まで、前記エバネッセント波を導くステップを備える、請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記テンプレートの周辺部分において前記導波路に光を導入するステップを備える、請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
ＵＶ放射線が前記導波路に導入される、請求項２１〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
第１のパターニングされた面を有し、前記第１の面のパターンを、感光性被膜で覆われた第２の面を有する被転写体に、前記パターニングされた第１の面を前記被膜に接触させることによって、転写することに使用可能であるテンプレートを製造する方法であって、
キャリヤベースを設けるステップと、
前記第１の面において前記キャリヤベース上に導波路を配置するステップと、
を備える方法。
【請求項３１】
前記第１の面において前記導波路を層として配置するステップを備える、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の面に、凸部および凹部を有する構造物を形成するステップと、
前記構造物上に前記導波路を層として配置するステップと、
を備える、請求項３０または３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の面において、前記導波路の選択された部分の上に、非透過性シールドを配置するステップを備える、請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の面において、前記導波路の前記凹部の上に非透過性シールドを配置するステップを備える、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記キャリヤベースが金属材料から作られる、請求項３０〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記キャリヤベースがニッケルから作られる、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記導波路が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンド、サファイア、またはＩＴＯから選択される材料から作られる、請求項３０〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
熱蒸発法、化学気相堆積法、エピタキシ、またはスパッタリングを用いて、前記キャリヤベース上の前記導波路を成長させるステップを備える、請求項３０〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記キャリヤベース上の前記導波路を、５ｎｍ以下の厚さまで成長させるステップを備える、請求項３０〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、主として、パターン転写の分野に関し、この分野では、パターニングされた面を有するテンプレートを、感光性被膜が配置された被転写面に接触配置する。次に、被膜のうちの選択された部分を、放射線で露光して、その部分の特性に影響を及ぼし、それによって、その後の現像プロセスで被膜内にパターンを形成することが可能である。具体的には、本発明は、このようなプロセスで使用されるテンプレートおよび装置、ならびに、パターンを転写するプロセス方法、およびそのプロセスに適するテンプレートの製造方法に関する。
【背景】
【０００２】
例えば、ハードドライブや電子回路を製造する分野では、ナノ構造物を製造するための様々な技術が提案されている。近年多くの注目を集めている、具体的な技術の１つが、ナノ構造物、すなわち、１００ｎｍ以下のオーダーの構造物を製造するための、いわゆるナノインプリントリソグラフィである。このようなリソグラフィの主要ステップでは、ナノ構造物のパターンをスタンプから被転写体に転写する。被転写体は、基板と、それに貼り付けられる、例えば、重合体材料のフィルム（レジストと呼ばれることが多い）とを備える。このフィルムを適切な温度まで加熱した後、スタンプをフィルムに押し付ける。その後、所望の深さの凹部が層状に形成されたら、スタンプを被転写体から取り外す。その後、例えば、エッチングにより基板を露出させて、凹部内に残っているフィルムをすべて除去する。その後のプロセスステップで、フィルム内のパターンを、基板または基板に貼り付けられた他の何らかの材料に複写する。
【０００３】
関連するリソグラフィ技術として、フォトリソグラフィがある。フォトリソグラフィプロセスは、典型的には、基板にフォトレジスト材料を塗布して、基板の表面にレジスト層を形成するステップを伴う。その後、好ましくはマスクを使用することにより、レジスト層の選択された部分を放射線で露光する。その後の現像ステップで、レジストの部分を除去して、レジスト内に、マスクに対応するパターンを形成する。レジスト部分を除去すると、基板表面が露出し、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ることが可能である。精細な複製を行うには、フォトリソグラフィは、回折による制約があり、これは、使用される放射線の波長に依存する。５０ｎｍ未満のスケールで構造物を製造する場合は、このような短波長が必要になるため、光学系の材料要件が重要になる。
【０００４】
別の形式のリソグラフィとして、放射線支援インプリント（radiation-assisted imprint）があり、これは、米国特許第６３３４９６０号明細書において、Ｗｉｌｌｓｏｎらによって、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提示されている。この技術は、前で少し述べたインプリント技術と同様に、基板に転写されるべきパターンを定義する構造化された面を有するテンプレートまたはスタンプを必要とする。基板は、重合可能な流体の層で覆われ、この層にテンプレートが押し付けられて、パターン構造内の凹部がこの流体で満たされる。テンプレートは、重合可能流体、典型的には、ＵＶ光を重合させることに使用可能な放射線の波長域に対して透過的である材料で作られる。テンプレートを通してこの流体に放射線を当て、場合によってポストベーキングを行うことにより、流体は硬化し、固体化する。その後、テンプレートを取り外すと、テンプレートのパターンが、重合された流体から作られた固体重合体材料層に複製される。その後のプロセスにより、固体重合体材料層内の構造が基板に転写される。
【０００５】
放射線支援インプリントに関連する問題として、テンプレートまたは基板のいずれかが、重合体層の硬化に使用可能な波長の放射線に対して透過的でなければならない。このため、選択できる材料は限られる。プロセスの目的が、例えば、電気回路の構造を与えることであれば、基板は、シリコン、または他の何らかの形態の半導体材料から作られることが多いが、これらの材料は、典型的には、ＵＶ放射線に対して非透過的である。すなわち、テンプレートは、石英やＳｉＯ２などの透過性材料で形成される必要がある。しかしながら、このようなテンプレートは、製造コストが高く、さらに摩耗に非常に弱い。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術の前述の問題を全面的または部分的に克服する、パターンを被転写体に転写する方法、このようなプロセスに使用されるテンプレート、上記方法を実施するための装置、およびこのようなテンプレートを製造する方法を提供することである。具体的には、特定のテンプレート材料または基板材料に制限されずに、感光性被膜を有する被転写体にテンプレートのパターンを転写する解決法を提供することが目的である。
【０００７】
第１の態様によれば、本目的は、請求項１に記載の発明によって実現される。
【０００８】
以下では、本発明とその利点について、現時点での本発明の好ましい実施形態を例示的に示す添付概略図面を参照しながら詳細に説明する。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【０００９】
本発明の詳細な実施形態を説明する前に、本発明の原理について説明する。ナノインプリント技術の主な利点は、制御されたプロセスで超微細パターンを形成できることである。ナノインプリントリソグラフィを用いて基板上に、例えば、集積回路を印刷する場合は、基板の導電性部分または絶縁性部分を定義する中間プロセスを含め、連続するステップで、様々なスタンプを使用して、様々なパターンを基板に転写する。感光性レジスト層を用い、放射線露光を行うことにより、リソグラフィを一定温度で行うことができるという、さらなる利点が得られる。これは、テンプレートおよび基板の間の熱膨張の問題が最小化されるか、なくなり、それによって、複製精度が向上し、特に大きな面積のリソグラフィの場合の複製精度が向上することを意味する。
【００１０】
本発明は、感光性被膜層が設けられた被転写体に放射線支援リソグラフィを用いることを、より広い範囲のテンプレート材料および基板材料に適用できるようにすることによって、新たなレベルまで高めるものである。具体的には、本発明は、放射線に対して非透過的である金属テンプレートベースを製造して使用することを可能にする。本発明によれば、この有利な効果は、表面に層または層のセットの形で導波路が設けられた、ベース構造を備えるテンプレートを与えることによって得られる。テンプレートが、被転写体の感光性被膜に接触配置される導波路を有するように構成された場合は、放射線が導波路に入り、そこから放射線がエバネッセント波として近視野域に漏れる。
【００１１】
古典的な光学顕微鏡では、空間分解能は、光波長λの約半分に対する回折によって制限される（アッベの分解能）。この制限が生じるのは、イメージングされる被転写体と相互作用する電磁波が常に以下の２つの成分に回折（屈折分解）されるためである。
１）低空間周波数（＜２／λ）を有する伝搬波
２）高空間周波数（＞２／λ）を有するエバネッセント波
【００１２】
古典光学は、遠視野域に関し、遠視野域では、イメージングされる被転写体のサブ波長構造を抽出することができない。しかしながら、近視野域、典型的には、λ未満の距離で作業をすることにより、アッベの分解能を越えることが可能である。これらの現象は、よく知られており、ナノメートル分解能を与える走査型近視野光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）で用いられている。しかしながら、この技術の重要な特徴は、エバネッセント波が急速に抑えられるために、監視対象被転写体との近距離を維持することである。場の強度Ｉは、Ｉ〜ｓ−４に従って強く低下する。
【００１３】
フォトン走査型トンネル顕微鏡（Ｐｈｏｔｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＰＳＴＭ）と呼ばれる、ＳＮＯＭの特定分野では、全反射（ＴＩＲ）が起こされる被転写体の上方のエバネッセント場をプローブするために、鋭利な光ファイバチップが使用される。すべてのフォトンが位置確率分布を有するため、被転写体表面の各反射点には、特定の確率で、被転写体の表面の外側にフォトンが位置する。このようなフォトンは、エバネッセント場を形成し、これが光ファイバチップによって捉えられる。このファイバは、何らかの形のフォトン検出器に接続され、例えばステップモータにより、表面を走査することが可能である。近視野顕微鏡の詳細については、「Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｐｒｏｂｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ａｎｄ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（Ｒｏｌａｎｄ  Ｗｉｅｓｅｎｄａｎｇｅｒ、１９９４年、ＩＳＢＮ  ０  ５２１  ４１８１０  ０）を参照されたい。
【００１４】
本発明は、被転写体の感光性被膜層を露光するために、表面からの近視野トンネリング（near-field tunnelling）という物理的過程を利用する。このプロセスの背後にある目的は、感光性被膜の材料が架橋および固体化するか、現像および除去の対象になるように、放射線によって感光性被膜の材料に影響を及ぼすことである。
【００１５】
図１〜３は、本発明の第１の実施形態を示す。テンプレート１０が、図面の下方を向いている第１の面を有するキャリヤベース１１を備え、第１の面には、凸部１２および凹部１３含む、パターニングされた構造物が形成されている。キャリヤベース１１は、任意の好適な材料から作られることが可能であるが、ニッケルやアルミニウムのような金属材料、またはシリコンのような半導体材料から作られることが好ましい。キャリヤベースは、材料が単一でなくてもよく、例えば、シリコン層とシリコン酸化物層、あるいは、金属層と金属酸化物層のように、層構造を備えてもよい。特に、ニッケルは、当該技術分野においてよく知られているように、テンプレートの製造に非常に好適な金属である。
【００１６】
キャリヤベース１１の第１の面の上に、導波路１４が配置される。導波路１４は、少なくとも、後述のように使用可能な、特定の波長域に対して透過的である材料から作られる。この導波路は、少なくとも、２００〜４００ｎｍの範囲の紫外（ＵＶ）光に対して透過的であることが好ましい。導波路１４に使用可能な材料として、例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンド、サファイア、およびＩＴＯがある。導波路１４は、いくつかある周知かつ好適な方法、例えば、熱蒸発法、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、エピタキシ、スパッタリングなどのいずれかでテンプレート表面に設けられることが可能である。
【００１７】
図１〜３による実施形態の場合、テンプレート１０のパターニングされた第１の面の構造物の実際の寸法は、凸部１２および凹部１３の寸法によって、ならびに導波路１４の厚さによって、決定される。導波路は、せいぜい１０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ以下の厚さでテンプレート１０のパターニングされた第１の面に配置されることが好ましい。このような薄い導波路であれば、導波路１４によって追加される厚さを考慮することを必要とせずに、１００ｎｍ以上のサイズの構造物を、電気めっきなどによって、キャリヤベースに作ることが可能である。しかしながら、キャリヤベースの表面構造の寸法は、もちろん、その後に設けられる導波路を基準にして、凸部１２、凹部１３、および導波路１４の追加寸法が所望のサイズおよび形状になるように、構成されることが可能である。
【００１８】
図１〜３の実施形態では、テンプレート１０に、さらに、非透過性シールド１５が設けられる。非透過性シールド１５は、凹部１３と、凸部１２の垂直壁部分とにおいて導波路１４を覆い、導波路１４の最も外側の部分はシールドされない。非透過性シールド１５は、１つまたはいくつかの原子層であってもよく、典型的には、例えば、アルミニウムまたは金の金属層から形成される。代替実施形態（図示せず）では、導波路１４は、凸部１２の上記最も外側の部分だけを覆う網状構造であってもよい。このような実施形態であれば、非透過性シールド１５は省略可能である。網状構造の実施形態の場合、導波路１４は、光が導波路のどの部分から別のどの部分にでも伝搬できるように、連続的であることが好ましい。導波路１４と同様に、非透過性シールドも、既述の方法を含め、いくつかの周知の方法で設けられることが可能である。
【００１９】
テンプレート１０は、被転写体２０と対向して配置され、被転写体２０は、第２の面２３を有する基板２１を備え、第２の面２３の上に感光性被膜層２２が配置される。基板２１は、例えば、シリコン、ＧａＡｓ、Ｇｅ、ＩｎＰ、または他の任意のタイプの半導体材料、または、例えば、重合体または金属で作られることが可能である。感光性被膜２２は、選択された波長の放射線、典型的には、２００〜４００ｎｍの範囲のＵＶ放射線で露光されると特性が変化するように適応された、好適なレジスト材料から作られる。
【００２０】
図２に示されたプロセスステップでは、テンプレート１０が、そのパターニングされた第１の面を被膜２２に接触配置させるように配置され、それによって、被膜２２が、構造化された第１の面の形状に、好ましくは、凹部１３が完全に満たされることにより、適応する。これは、典型的には、図面に太い矢印で示されている一般的な方法に従って、テンプレート１０と被転写体２０とを互いに押し付け合うことによって実施される。テンプレート１０は、凸部１２の最も外側の部分が第２の面２３から一定の距離に位置する、図示された位置に配置される。この状態では、放射線は、図面に波矢印で示されているように、導波路１４に入る。導波路１４に入った光は、全反射（ＴＩＲ）によって導波路１４の始めから終わりまで伝搬する。しかしながら、凸部１２の未シールド部分では、エバネッセント波が漏れ出て、選択された下層部分２４で、下層被膜２２を露光する。下層被膜２２は、被膜２２に使用されているレジスト材料のタイプに応じた影響を受ける。図１〜３は、ネガ型レジスト材料の使用を示しており、ネガ型レジスト材料は、そのように、ＵＶ光で露光されて硬化および固体化するように考案（ｄｅｖｉｓｅｄ）されている。層２２向けに入手および使用が可能な、重合可能または硬化可能な流体の例として、ＺＥＮ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社（１０４−１１  Ｍｏｏｎｊ  ｉ−Ｄｏｎｇ，Ｙｕｓｏｎｇ−Ｇｕ，Ｄａｅｊｅｏｎ  ３０５−３０８，Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａ）のＮＩＰ−Ｋ１７およびＮＩＰ−Ｋ２２がある。ＮＥＰ−Ｋ１７は、アクリレートの主成分を有し、２５℃での粘性率が約９．６３ｃｐｓである。ＭＰ−Ｋ２２も、アクリレートの主成分を有し、２５℃での粘性率が約５．８５ｃｐｓである。いずれの物質も、１２ｍＷ／ｃｍ２を超える紫外線で２分間露光されると硬化するようになっている。層２２向けに入手および使用が可能な、重合可能流体の例として、Ｍｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧｍｂＨ社（Ｋｏｅｐｅｎｉｃｋｅｒ  Ｓｔｒａｓｓｅ  ３２５，Ｈａｕｓ  ２１１，Ｄ−１２５５５  Ｂｅｒｌｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のＯｒｍｏｃｏｒｅがある。この物質は、１〜３％の光重合開始剤を含む、非飽和の無機−有機ハイブリッド重合体の組成を有する。粘性率は、２５℃で３〜８ｍＰａｓであり、この流体は、波長が３６５ｎｍの、５００ｍＪ／ｃｍ２の放射線で露光されて硬化することが可能である。
【００２１】
図１〜３のプロセスおよびテンプレートは、典型的には、ナノインプリントに使用されるため、凸部１２および凹部１３の幅は、１００ｎｍ未満であってもよく、１０ｎｍ未満であってもよい。これらの範囲では、凸部１２の非シールド部分は、導波路１４に対するシールド１５のアパーチャを定義する。このアパーチャは、導波路１４から入る光の波長より小さい。このため、遠視野伝搬波（far-field propagating wave）の導波路１４からの漏れは回折によって阻止されるが、エバネッセント波は凸部１２から漏れる可能性がある。
【００２２】
温度や、特に、被膜層２２に使用されたレジスト材料などの現在のプロセスパラメータに応じて選択された時間だけ放射線で露光された後、テンプレート１０は、基板２０から取り外される。被膜層２２の露出部分２４を固体化するために、テンプレート１０から分離する前、または分離した後に、高温でポストベーキングを行う場合がある。テンプレート１０を取り外した後、湿式現像プロセスなどの現像プロセスを用いて、エバネッセント波で露光されていない被膜層２２を除去して、基板表面２３を露出させることが可能である。被膜層２２に使用される材料に適した、任意の在来の湿式現像プロセスを用いることが可能である。現像後、図３に示されるように、基板２１の表面には、放射線で露光された部分２４だけが残る。
【００２３】
前述のプロセスの目的に応じて、凸部１２の最も外側の部分と基板表面２３との間の距離は、異なってもよい。目的が、被膜１４の材料で形成された凸部２４を基板２１に設けることであって、凸部２４を製品の一部として残す場合、その距離を、典型的には、それらの凸部の高さをどれだけにすべきかに応じて、設定する。このような実施形態は、被転写体２０が、エピタキシャル成長用にプリパターニングされた面として使用される。しかしながら、前述のように、エバネッセント波の強度は、距離とともに急速に減衰することに注意されたい。入力放射線強度を高めることによってエバネッセント波の強度を高めることが可能であっても、２０ナノメートルより高い構造物を製造するのは困難であろう。しかしながら、凸部２４を残す目的が、基板表面２３のエッチングまたはめっきのためのマスクとして使用することだけであれば、凸部１２の最も外側の部分と基板表面２３との間の実際の距離は、おそらくは１〜１０ｎｍより長くなくてもよい。ただし、基板２１のその後のプロセスについては、その態様が本発明の範囲外であることから、これ以上説明しない。
【００２４】
図４〜６は、本発明の第２の実施形態を示し、ここでは、テンプレート４０がベースキャリヤ４１を備える。ベースキャリヤ４１は、平坦面４２を有し、この上に導波路４２が配置される。導波路４３の上に、非透過性シールド４４がさらに配置される。図４は、テンプレート４０の３つの構成要素４１、４３、４４を、別々の物体として示している。しかしながら、導波路４３は、代替として、例えば、ベースキャリヤ４１上で成長することによって、ベースキャリヤ４１と一体であってもよく、同様に、シールド４４も、導波路４３上で成長することによって、導波路４３と一体であってもよい。キャリヤベース４１、導波路４３、およびシールド４４の材料および寸法は、図１〜３に関して説明されたとおりであってもよい。非透過性シールド４４にはさらに、アパーチャ４５が設けられ、アパーチャ４５の幅は、５ｎｍから数百ｎｍの範囲であってもよく、あるいはさらに小さくてもよい。したがって、テンプレート４１のパターンは、アパーチャの分布およびサイズのみによって定義され、したがって、基本的に二次元である。テンプレート４０に対向する被転写体２０は、図１〜３に関して説明されたものと同様に構成されてもよい。
【００２５】
図５は、感光性被膜２２が非透過性シールド４４に接触配置されるように、テンプレート４０と被転写体２０とを互いに押し合わせる様子を示している。光、好ましくはＵＶ放射線は、導波路４３に入り、導波路４３内を伝搬して、アパーチャ４５から感光性被膜２２にエバネッセント波を漏らす。したがって、感光性被膜２２のうちの、アパーチャ４５の下にある部分だけが、図示されるように、放射線で露光され、その影響を受ける。
【００２６】
図６は、図３と同様に、テンプレートを取り外し、感光性被膜２２の非露光部分を現像して除去した後の、固体化した感光性被膜材料の残存部分２４を有する、被転写体２０を示している。図３の実施形態の場合は、感光性被膜２２に使用されるレジスト材料に応じて、場合により、ポストベーキングおよび湿式現像を用いることが可能である。
【００２７】
この第２の実施形態は、テンプレートがあまり複雑でない分、第１の実施形態よりシンプルである。さらに、感光性被膜２２に押し付けられる構造物がないため、図５のステップでテンプレート４０と被転写体２０とを一体にしておくための圧力が、場合によっては、より小さくてもよい。
【００２８】
図７〜９は、ナノチューブのような、小さなサイズのチューブやコンジットの製造に使用可能な、本発明の第３の実施形態を示す。テンプレート７０は、図１のテンプレート１０とよく似ているが、非透過性シールドを有しない。したがって、類似する機能には、同じ参照符号を用いている。バリヤベース１１のテンプレート表面の凸部１２および凹部１３の上に、導波路１４が配置される。被転写体２０も、図１と同じであってもよい。
【００２９】
図８では、テンプレート７０が、基板２１の表面２３に配置された感光性被膜２２に押し付けられる。放射線、好ましくは、ＵＶ光が導波路１４に入れられ、導波路１４内を伝搬する。しかしながら、導波路１４の上にシールドがないため、図８に示されるように、エバネッセント波が、導波路の全面にわたって漏れ出て、隣接する、感光性被膜２２の材料に影響を与える。
【００３０】
図９は、図３および６の場合と同様に、テンプレート７０から分離し、場合によりポストベーキングを行い、現像して感光性被膜２２の非露光部分を除去した後の被転写体２０を示している。テンプレート表面内のチャネルのような形状であることが好ましい、凸部１２および凹部１３の形状により、感光性被膜２２の固体化した残存部分７４は、凹部１３によって定義されたコンジットを内部に封入して、基板の表面２３にチューブ７５を形成する。これを可能にするには、感光性被膜２２の全体が硬化してしまわないように、テンプレートと基板表面との間の放射線強度距離（radiation intensity distance）と、凸部１２および凹部１３の寸法とを慎重に一致させることが重要であることはもちろんである。さらに、非露光材料を除去して中空のコンジットまたはチューブ７５を形成するためには、基板表面２３に近い非露光部分に現像液が行き渡ることが必要である。キャリヤベースおよび導波路の材料および寸法は、図１〜３に関して説明されたとおりであってもよい。
【００３１】
図１０〜１２は、図１〜３とよく似た別の実施形態を示し、したがって、ここでも、類似する機能には、同じ参照符号を用いている。キャリヤベース４１、導波路４３、およびシールド４４の材料および寸法も、図１〜３に関して説明されたとおりであってもよい。主な違いは、感光性被膜層２２に、例えば、Ｓｈｉｐｌｅｙ  １８００などのポジ型レジスト材料を使用していることである。したがって、図１１の放射線プロセスは、感光性被膜２２の露光部分を、後の現像プロセスで可溶であるようにするよう働く。図１２は、図３と同様の、現像後の被転写体を示しているが、この場合、残存しているのは、凹部に対応する部分１２４であり、被膜の露光部分は、湿式現像プロセスで除去されることが好ましい。さらに、図１０〜１２に示されたプロセスは、テンプレートより高いアスペクト比を有するパターニングされた面２３を形成する。
【００３２】
図１３は、本発明による、導波路１４に放射線を入れる方法の一実施形態を示し、この実施形態は、光源１３０およびレンズ装置１３１を利用し、光源１３０からの光を導波路１４の周辺部分にフォーカスさせるようなっており、導波路１４の横向き仕上げ面部分が放射線入力を構成する。光源１３０は、典型的には、少なくとも、４００ｎｍ未満の紫外領域で発光するようになっている。好ましい実施形態では、２００〜１０００ｎｍの範囲の発光スペクトルを有する空冷式キセノンランプが、放射線源１３０として用いられる。好ましいキセノン型放射線源１３０は、１〜１０Ｗ／ｃｍ２の放射線を提供し、毎秒１〜５パルスのパルスレートで、１〜５マイクロ秒のパルス閃光を発するようになっている。代替として、ＵＶダイオードの集合を、光源として使用することが可能である。
【００３３】
図１４は、光源１３０から導波路１４までが光ファイバ接続１４１によって光で結合される、別の実施形態を示す。このような、光を導波路に結合する手段は、ＵＶダイオードのアレイのような、ダイオード形式の光源の場合に好ましい。光ファイバは、導波路、好ましくは、導波路１４の側面部分に接続され、この、光ファイバの接続点が、導波路への放射線入力を構成する。
【００３４】
図１５は、光源１５０を円形テンプレート１０の周囲に環状に配置し、放射線を半径方向に導波路１４に入れるように考案する方法を概略的に示す。光源１５０は、１つのキセノンランプ、または複数のＵＶダイオードを含むことが可能である。光源１５０も、図１３のレンズ装置、あるいは、図１４の１つまたは複数の光ファイバのような、光を導波路１４の周辺部分に結合する手段を含むことが好ましい。
【００３５】
図１６は、本発明の実施形態による装置１６００の概略図である。この装置は、本発明の実施形態による導波路（図示せず）を有するようになっているテンプレート１６０１から、感光性被膜を有するようになっている被転写体１６０２に、パターンを転写することを意図したものであり、プレス機１６１０と、プレス機１６１０と連係して動作する受面１６２０とを備える。プレス機１６１０は、油圧式プレス機のような、先行技術型のプレス機であり得、プレス機１６１０の、固定配置された本体１６１２を基準として明確に定義された方向を往復運動することが可能なピストン部品１６１１を有する。ピストン部品１６１１は、本体１６１２から遠い側の仕上げ面に、テンプレート１６０１を受ける面１６１３を有する。受面１６２０は、基部１６２１および保持器１６２２を備え、保持器１６２２は、基部１６２１から遠い側の仕上げ面に、被転写体１６０２を受ける面１６２３を有する。被転写体１６０２を固定するロック手段（図示せず）が、面１６２３に配置される。このロック手段は、任意の種類のロック手段であり得るが、自動生産の場合は、この、被転写体の固定に準大気圧を使用することが好ましい。テンプレート１６０１を面１６１３に保持する場合にも、同様のロック機構を用いることが好ましい。プレス機１６１０の本体１６１２、および受面１６２０の基部１６２１は、シャーシ１６２４によって支持されている。
【００３６】
本発明によれば、光源１６２６が、好ましくは、環状キセノンランプ、またはＵＶ発光ダイオードの環状アレイの形で、テンプレート１６０１の周辺部分に近接するようになっている。光源１６２６はさらに、ランプから導波路の周辺部分に向かう光をフォーカスさせるレンズ装置、あるいは、ＵＶ発光ダイオードから導波路の周辺部分までを光で接続する光ファイバのような、光結合手段を備える。装置１６００は、図１〜１２と併せて説明された実施形態のいずれかに従って操作されるようになっており、その操作は、テンプレート１６０１および被転写体１６０２を互いに接触させて配置し、好ましくは、それらを押し付け合わせ、光源１６２６を駆動して放射線をテンプレート１６０１の導波路に入力し、エバネッセント波が導波路から、被転写体１６０２上の感光性被膜のうちの、テンプレート１６０１の表面パターンに対応する選択された部分に漏れることによって、その部分の特性が影響を受けるようにすることによってなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態による、導波路および非透過性シールドを有する、構造物があるテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による、導波路および非透過性シールドを有する、構造物があるテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による、導波路および非透過性シールドを有する、構造物があるテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による、導波路および非透過性シールドを有する、構造物がないテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による、導波路および非透過性シールドを有する、構造物がないテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による、導波路および非透過性シールドを有する、構造物がないテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による、被転写体内に空洞を形成するために、導波路を有する、構造物があるテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による、被転写体内に空洞を形成するために、導波路を有する、構造物があるテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による、被転写体内に空洞を形成するために、導波路を有する、構造物があるテンプレート面のパターンを、感光性ネガ型レジスト被膜を有する被転写体に転写するリソグラフィプロセスを、概略的に示す図である。
【図１０】図１〜３の実施形態とよく似ているが、被転写体が感光性ポジ型レジスト被膜を有する、リソグラフィプロセスを概略的に示す図である。
【図１１】図１〜３の実施形態とよく似ているが、被転写体が感光性ポジ型レジスト被膜を有する、リソグラフィプロセスを概略的に示す図である。
【図１２】図１〜３の実施形態とよく似ているが、被転写体が感光性ポジ型レジスト被膜を有する、リソグラフィプロセスを概略的に示す図である。
【図１３】本発明の実施形態による、光源およびレンズ装置を使用する、テンプレートへの横向きの光入力を概略的に示す図である。
【図１４】光源および光ファイバ装置を使用する、テンプレートへの横向きの光入力の代替実施形態を概略的に示す図である。
【図１５】本発明の実施形態による、テンプレートおよびパターニングされる被転写体を有するリソグラフィのセットアップを概略的に示す図であり、テンプレート上に設けられた導波路に光を入力するために、導波路の周辺部分の周囲に光源が配置されている。
【図１６】本発明の実施形態による装置の概略図である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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