(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にパターンを構成する方法であって、
ａ．基板、及び、パターン形成され、変形可能な隆起形状を一方の側部に有するスタンプを提供するステップであって、前記スタンプは０．１ＧＰａ未満の弾性係数を有する、ステップと、
ｂ．前記スタンプと前記基板との間の空間の少なくとも１つの領域内に、流動温度に加熱した時に流動可能になる材料を提供するステップと、
ｃ．前記流動性材料に接触するようにパターン形成された前記スタンプを配置するステップと、
ｄ．前記パターン形成された隆起形状の反対側に位置する前記スタンプの他方の側部に、相対圧力を適用するステップであって、前記相対圧力は、前記基板との接触時に前記隆起形状が変形して、前記スタンプの前記隆起形状の所定幅が前記基板と密接するまで弾性変形する程度に、前記スタンプと前記基板との間の領域での圧力と比較して高い、ステップと、
ｅ．前記材料の流動温度に前記流動性材料を加熱するステップと、
ｆ．前記流動性材料が流動不可能になるように前記流動性材料を冷却するステップと、
ｇ．前記基板の領域を覆うパターン形成された材料を露出するように前記スタンプを引込めるステップであって、そのパターンは、流動性材料によって予め被覆されていたが、流動性材料で被覆されていない前記基板の少なくとも１つの開領域を含み、前記開領域が前記スタンプの隆起形状に対応する、ステップと、
ｈ．流動性材料の残渣を除去するステップを伴わずに、パターン形成された前記基板に次のエッチング処理ステップを施すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
流動可能になる前記材料は、ワックスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
流動可能になる前記材料は、ポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
流動可能になる前記材料は、流動温度で１００，０００センチポイズの粘度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記隆起形状は、２から２０ミクロンの間の高さを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記変形可能なスタンプはシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記変形可能なスタンプは、少なくとも２つの部分を備え、第１隆起部分は第２の支持部分の弾性係数よりも実質的に大きい弾性係数を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
別の基板にパターンを構成することに前記スタンプを再利用することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基板は多結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板は単結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板は、山部から谷部へ０．５から２０ミクロンの間の特徴的な表面粗度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板は、パターン形成された隆起形状の高さの０．０５から１．０倍の間の特徴的な表面粗度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記押圧するステップは、基板領域に基づいて計算された１００から５００ｋＰａの間の圧力を適用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記相対圧力を適用するステップは、前記スタンプと前記基板との間の領域に真空を適用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記相対圧力を適用するステップは、前記パターン形成された隆起形状の反対側に位置する前記スタンプの前記他方の側部に圧力を適用するとともに、前記スタンプと前記基板との間の領域に真空を適用することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記相対圧力を適用するステップは、異なる圧力を適用することにより、可撓膜を作動させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板は実質的に平面状であり、前記パターン形成されたスタンプを配置するステップは、
ａ．前記基板の平面に平行な軸のまわりを回転するようにパターン形成されたスタンプを提供することと、
ｂ．前記スタンプと前記基板との間の接合面を形成するように、実質的に前記回転軸に垂直である経路に沿って、前記パターン形成されたスタンプに隣接するように基板を通過させつつ、前記パターン形成されたスタンプを前記軸のまわりに回転させることと、
ｃ．前記接合面の一部が前記流動性材料の前記流動温度を超えるが、他の一部が前記流動温度を下回るように、前記回転するスタンプの前記接合面付近で基板に熱を提供することと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記回転するパターン形成されたスタンプに隣接する前記基板を通過させるステップは、一対のローラーを提供することを含み、第１のローラーは、周囲に前記パターン形成されたスタンプを保持し、他のローラーは、前記第１のローラーとともにニップを形成し、前記２つのローラー間の前記ニップを通して少なくとも１つの基板を通過させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板は連続的な基板であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記流動性材料を提供するステップは、前記スタンプを加熱するステップに先行し、前記加熱ステップは、前記スタンプを配置するステップに先行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記スタンプを加熱するステップは、前記流動性材料を提供するステップに先行し、前記流動性材料を提供するステップは、前記スタンプを配置するステップに先行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記流動性材料を提供するステップは、前記スタンプを加熱するステップの後に続くことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記パターン形成された隆起形状は、長尺方向に沿った縦断面を有し、且つ、基部及び先端部を有する長尺構造を備え、前記先端部は、前記基部の前記長尺方向と直交する横寸法よりも小さい横寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記縦断面と直交する横断面において、前記先端部は鋭いポイント状であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記縦断面と直交する横断面において、前記パターン形成された隆起形状は、三角断面を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記縦断面と直交する横断面において、前記パターン形成された隆起形状は、台形断面を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記縦断面と直交する横断面において、前記先端部は曲線部を有し、前記先端部の前記曲線部の半径は、前記基部の横寸法よりも小さいことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記隆起形状は実質的に一様な横寸法の基部を備えており、前記先端部は前記基部の近接領域及び前記基部の末端領域を有し、前記末端領域は対応する前記近接領域の横寸法よりも小さい横寸法を有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記パターン形成された隆起形状は、平面視で３：１未満の長さ対幅のアスペクト比を有する基部と、対応する前記基部の横寸法よりも小さい横寸法を有する先端部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
少なくとも１つの形態において、前記隆起形状の幅方向の横断面で、前記先端部は鋭いポイント状であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１つの形態において、前記隆起形状の幅方向の横断面で、前記隆起形状は三角断面を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
少なくとも１つの形態において、前記隆起形状の幅方向の横断面で、前記隆起形状は台形断面を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記隆起形状の幅方向の横断面で、前記先端部は曲線部を有し、前記先端部の曲線部の半径は、前記基部の横寸法よりも小さいことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記隆起形状は、実質的に一様な横寸法の基部と、前記基部の近接領域及び前記基部の末端領域を有する先端部とを備えており、前記末端領域は前記近接領域の横寸法よりも小さい横寸法を有することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
前記スタンプは、四角錐状に尖った隆起形状を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記スタンプは、先端に平坦領域を有する四角錐台状の突出要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
前記隆起形状は曲線状の先端部を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
前記隆起形状は、平面視で少なくとも３：１の長さ対幅のアスペクト比によって特徴付けられる少なくとも１つの長尺形状部と、平面視で３：１未満の長さ対幅のアスペクト比を有することを特徴とする少なくとも１つの簡易形状部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３９】
前記長尺形状部は実質的に直線である形状を有し、且つ、前記簡易形状部は四角錐体形状を有することを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記スタンプはモールドを使用して作成され、前記モールドの形状は等方性エッチングによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記隆起形状の少なくとも一部は、六方アレイ状態に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４２】
前記隆起形状は四角錐体形状を有することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項４３】
次に続く処理ステップは、パターン形成された材料の下の部分から基板材料をアンダーカットすることを含んでおり、前記基板のアンダーカット部は、対応する前記パターン形成された材料の少なくとも１つの開領域よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４４】
エッチングのステップは、ウェットエッチング、異方性エッチング、等方性エッチング、ドライエッチング、反応性イオンエッチング及び深い反応性イオンエッチングからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
前記基板は、ほぼ同時にパターニングされる、互いに外を向く少なくとも２つの基板を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
パターニングされる第２表面を有する第２基板をさらに備え、両方の基板がほぼ同時にパターニング可能であるように、第２可撓膜の手段によって第２基板に対して配置可能な、第２のパターン形成された表面を有する第２スタンプをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項４７】
前記材料を提供するステップは、１ミクロンから５ミクロンの間の厚みで、前記基板の表面に材料のコーティングを構成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４８】
前記コーティングを構成するステップは、スピンコーティングを含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記コーティングを構成するステップは、カーテンコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、オフセットコーティング、ロッドコーティング、ロールコーティング、ブレードコーティング、及び、押し出しコーティングからなるグループから選択されることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記材料を提供するステップは、前記スタンプに材料のコーティングを構成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記材料を提供するステップは、スプレーを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
前記材料は、後に蒸発する揮発性キャリアとの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５３】
前記材料を提供するステップは、前記スタンプと前記基板との間の空間に材料のフィルムを導入することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５４】
前記材料を提供するステップは、提供されていない少なくとも１つの領域で、分離した領域に材料を選択的に提供することを含んでおり、前記加熱するステップは、最初に材料で提供されていない少なくとも１つの領域への流動性材料の流動を可能にすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５５】
前記選択的に提供するステップは、材料を印刷することを含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記選択的に提供するステップは、複数の開口から材料を散布することを含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
前記少なくとも１つの開領域は、０．１から２ミクロンの間の特徴的な最小横寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１つの開領域は、２から１０ミクロンの間の特徴的な最小横寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５９】
パターニングされる前記基板の表面は、０．５から１０ミクロンの特徴的な粗度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６０】
光起電セルを形成するように前記基板を処理することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６１】
光トラップテクスチャを含む表面トポグラフィを生成することをさらに含むことを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
光電流を伝えるための表面導体を定めるような形状を備える表面トポグラフィを生成することをさらに含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
不規則表面のウェッジインプリントパターニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの処理スキーム及びアーキテクチャ（構造）が、Ｅｍａｎｕｅｌ  Ｍ．Ｓａｃｈｓ（発明者）とＪａｍｅｓ  Ｆ．Ｂｒｅｄｔ（発明者）及びマサチューセッツ工科大学（出願人）による、出願日２００８年２月１５日の国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２００８／００２０５８のＰＣＴ出願「テクスチャ処理された表面を有するソーラーセル（ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬ  ＷＩＴＨ  ＴＥＸＴＵＲＥＤ  ＳＵＲＦＡＣＥＳ）」に開示されている。このＰＣＴ出願は、アメリカ合衆国を指定国としており、並びに、２つの米国仮出願（出願日２００７年２月１５日のＵＳ６０／９０１，５１１号及び出願日２００７年１月２３日のＵＳ６１／０１１，９３３号）の優先権を主張する。これらＰＣＴ出願及び２つの米国仮出願の全ての内容を本文に援用する。これらの出願で開示された技術を、ここでは纏めて自己整合セル（Ｓｅｌｆ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｅｌｌ，ＳＡＣ）技術と称する。
【０００３】
２００８年１２月１２日に出願された米国仮出願番号６１／２０１，５９５の「不規則表面のウェッジインプリントパターニング（ＷＥＤＧＥ  ＩＭＰＲＩＮＴ  ＰＡＴＴＥＲＮＩＮＧ  ＯＦ  ＩＲＲＥＧＵＬＡＲ  ＳＵＲＦＡＣＥ）」は、ここに開示される事象に関連する。また、これによって優先権が主張され、且つ、仮出願６１／２０１，５９５の利益が請求される。その内容を本文に援用する。
【０００４】
２００８年４月１８日に出願された米国仮出願番号６１／１２４，６０８の「自己整合セルアーキテクチャの形態の印刷（ＰＲＩＮＴＩＮＧ  ＡＳＰＥＣＴＳ  ＯＦ  ＳＥＬＦ  ＡＬＩＧＮＥＤ  ＣＥＬＬ  ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ）」が、ここに開示された事象に関連する。また、これによって優先権が主張され、且つ、仮出願６１／１２４，６０８の利益が請求される。その内容を本文に援用する。
【０００５】
エッチングされる領域を定めるように、光トラップテクスチャ及び光誘電（ＰＶ）セル（太陽電池）に使用するために他の形状を形成することを可能にする、ポイント形状及びライン形状を有するシリコンウエハをパターニングするための効率的な方法を有することが望まれている。現行のシリコンソーラーセル（太陽電池）は、約２００μｍ厚であるので、エッチングされて失われる、且つ、ウエハの機械的な脆弱性に関連付けられる、高価なシリコンの量を制限するように、エッチングされる部分の大きさは約２０μｍ又はそれよりも小さいことが望ましい。経済的なソー（鋸）で切り取られたシリコンウエハのストックは、非常に大きい表面粗度を有するので、パターニング法は、粗い表面でも共用可能であることがさらに望まれている。
【０００６】
最高効率の実験用のＰＶセルは、正確にテクスチャ及びメタライゼーション領域を定めるように、フォトリソグラフィによるパターニングを習慣的に使用する。しかし、一般的には、これらの方法は、コスト及びレート（速度）の問題によって、セルの工業的製造においては使用されない。製造でのフォトリソグラフィの限定された使用は、場合によっては、実現可能であるが、最適な場合においてさえ、主に、必要な光化学物質の特別な特性、複雑な多くの処理ステップ、及び、関連の収率損失によって、想定コストは高い。付随する課題は、スピンコーティングによるフィルム形成につきもののレジスト材料の極端な無駄の削減、様々な厚さを有する多結晶基板上に露光焦点を合わせること、及び、投射リトグラフィ装置の高い資本コストを含む。
【０００７】
非フォトリソグラフィパターニング法は、ソフトリソグラフィ技術及びナノインプリントリソグラフィを含むことが知られている。ソフトリソグラフィは、ミクロ又はナノスケールでパターンを定めるように、（上部が平たい）隆起平面部を有する弾性スタンプを使用することを含む。最古のソフトリソグラフィ技術は、強力なエッチング化学物質への耐性に限界がある不安定な自己組織化単分子層の堆積を含む。続くリソグラフィ技術は、スタンプのチャンネル（溝）内の特定のポリマーの熱又はフォト硬化を含み、技術の一般適用性を制限し、フォトリソグラフィと同様の材料コストの問題を有する。ソフトリソグラフィ技術は、現在、製造規模で工業的に使用されていない。
【０００８】
ナノインプリントリソグラフィは、ポリマーフィルムに対して比較的硬い隆起した平面を有するツールによって、ポリマーフィルムを変形させることを含む別の非リソグラフィパターニング技術である。ＶＬＳＩに応用するために、２０ｎｍまでの大きさの超微細部がターゲットとされ、そこでは、光回折効果がフォトリソグラフィを問題のあるものにしている。硬いツールの使用は、従来の研磨された基板への技術を制限し、且つ、一般的に、次のステップで真空下にてドライエッチングで除去されなければならない薄い残渣層が、インプリントに追従するインプリントされた領域内の基板表面上に存在する。ある電子機器製造会社は、高性能のナノメータースケールのマイクロチップを作成するようにナノインプリントリソグラフィに特化している。しかし、コスト及びレートの制限により、ソーラーセルのような、より安価な基板に広く使用することは不可能である。また、関連する力（約１９００ｐｓｉ）が、脆い不規則な多結晶シリコンウエハを割る。ナノインプリントリソグラフィは、広範囲の工業的利用において出現していなく、且つ、他産業における重要な発達において目にされていない。
【０００９】
様々な印刷技術が、ポリマーインクのパターンを形成することに知られており、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、及びフレキソ印刷を含む。これらの技術は、ソーラーセル処理には十分に速い。しかし、これらの技術は、テクスチャをパターニングするには大きすぎる約７５〜１００μｍ又はそれよりも大きいサイズの形状に一般的に制限される。「ドットゲイン（ｄｏｔ  ｇａｉｎ）」としても知られる、印刷の間のインクの動的な締め出しは、サイズの下限でこれらの処理の質を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の公知技術は、通常のシリコンソーラーセル上に表面テクスチャの工業的なパターニングをすることが不適切であるという欠点を有している。従って、典型的なＰＶ製造において、多結晶のウエハストックの不規則な表面にミクロスケールのパターニングをすることが可能な低コストな処理が必要とされている。この方法は、安価なレジスト材料を効率的に使用することを必要とし、比較的少ない処理ステップを必要とし、且つ、１ウエハにつき約２秒のレートでの高速の連続処理に適していることを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここに開示される新規技術は方法を含んでいる。光起電及び他の使用のためにいくつかのテクスチャでパターン形成された基板が作成される。基板ウエハを被覆するレジスト材料の薄層の上に可撓性スタンプを押し付けることによって、基板が作成される。レジストは、加熱時に流動可能になり、加熱及び加圧条件下で押し付け位置から流れ出て、スタンプに基板ウエハの領域を露出する。それから、ウエハは、所定位置でスタンプとともに冷却され、スタンプが除去される。そして、スタンプが除去されている動作によって露出された基板部分、及び、レジストによって保護されている基板部分の残りで、ウエハはいくつかの成形処理（典型的にはエッチング処理）をさらに受ける。典型的な基板はシリコンであり、且つ、典型的なレジストはワックスである。スタンプは、繰り返し使用可能である。スタンプは、典型的には、マスターモールド（原型）内に可撓性材料を成形することによって作成される。マスターモールドも再利用可能である。マスターモールドは、典型的にはシリコンでもある基板の提供、従来のフォトリソグラフィでのパターニング、及び、異方性エッチングによって作成されうる。
【００１２】
従って、使用の順序において、マスターモールドは、マスキング、パターニング及び成形によって準備される。モールド（型）は、可撓性スタンプを作成することに使用される。スタンプは、ワークピース上にレジスト層をパターニングすることに使用され、それから、ワークピースを成形するよう異なる成形ステップを受ける。そして、ワークピースは光起電（太陽光発電）又は他の用途に使用されうる。ワークピースに提供可能なテクスチャは、延在する溝、個別に離隔したピット、及び、これらの中間形状と同様に、これらの組み合わせを含む。プラテン（圧盤）又はロータリー（回転体）を基にした技術は、ワークピースをパターニングするのに使用されうる。スタンプの成形部がワークピースの表面に接触することを確実にするように、粗く不規則なワークピース基板は、延在スタンプ要素を使用することによって適合される。スタンプは、プラテンを移動させることのような任意の適切な手段によって、あるいは、好ましくは、適用される圧力の差の影響を受けて移動する可撓膜上にスタンプを取り付けることによって、ワークピース（加工物）を押し付けるように運ばれる。ここに説明された方法は、「ウェッジインプリンティング（ｗｅｄｇｅ  ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）」と呼ばれる。複数の別の方法もまた説明される。流動性材料は、スタンプと基板との間のニップ（挟み部）、又は、スタンプの特定の領域内のみで、スタンプ上にもまた提供されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レジスト層に被覆された、マスターモールドを形成することに使用されるシリコン本体部の斜視図。
【図２】レジスト層の一部が一般的に矩形状の直線的な開口を有するマスクを形成するように除去された、図１のシリコン本体部の図。
【図３】シリコン本体部の一部がエッチングで除去された、図１のシリコン本体部の図。
【図４】マスターモールドを形成するように全レジスト層が除去された、図３のシリコン本体部の図。
【図５】成形材料で充填された図４のマスターモールドの図。
【図６】成型された成形材料がスタンプを形成するように剥離された、図４のマスターモールドの図。
【図７】ワックスのようなレジストでコーティングされた基板の近くに運ばれた、図６のスタンプの図。
【図８】レジスト層に接触する図６のスタンプの図。
【図９】レジスト層が軟化し流れ出て、スタンプの突出部が基板に届く又はほとんど届くように、レジスト層に接触し、且つ、熱及び圧力を受けた、図６のスタンプの図。
【図１０】レジスト層に接触した後、レジスト層が流れ出て固化し、特定のパターンを形成する位置で基板を露出するように熱及び圧力を受けた、図６のスタンプの図。
【図１１】図１０のレジスト層のパターンを通して、エッチャントが提供され、基板に接触した後、ほぼ半円形の断面を有する直線的な溝を形成するように、エッチングで基板の一部が除去されている、図１０の基板の図。
【図１２】溝を露出するようにレジスト層が除去された後の図１１のエッチングされた基板の図。
【図１３】スタンプ及び加熱時に流動するマスク材料を使用して、基板状にテクスチャパターンを形成するための複数の典型的な処理ステップからなるフローチャート。
【図１４】図１３のような処理に仕様されるスタンプを形成することに使用されるマスターモールドを形成するための複数の典型的な処理ステップからなるフローチャート。
【図１５】図１３のような処理に使用されるスタンプを形成するための複数の典型的な処理ステップからなるフローチャート。
【図１６】ここに説明された、スタンプを使用してテクスチャされている、テクスチャ光起電装置の図。
【図１７】レジスト層の一部が正方形に近い個別の離間した開口を有するマスクを形成するように除去された、図１に示されたようなシリコン本体部の図。
【図１８】シリコン本体部の一部がピラミッド状の窪みを形成するようにエッチングで除去された、図１７のシリコン本体部の図。
【図１９】ピラミッド状の窪みを有するマスターモールドを形成するように全レジスト層が除去された、図１８のエッチングされたシリコン本体部の図。
【図２０】成形材料で充填された図１９のマスターモールドの図。
【図２１】ピラミッド状の突出部を有するスタンプを形成するように、成型された成形材料が剥離されている、図１９のマスターモールドの図。
【図２２】ワックスのような熱流動性レジスト材料でコーティングされた基板の近くに運ばれた、図２１のスタンプの図。
【図２３】レジスト層に接触する、図２２のスタンプの図。
【図２４】レジスト層が軟化し流れ出て、スタンプの突出部が基板に届く又はほとんど届くように、レジスト層に接触し、且つ、熱及び圧力を受けた、図２２のスタンプの図。
【図２５】レジスト層に接触した後、レジスト層が流れ出て固化し、離隔した個別の正方体の特定のパターンを形成する位置で基板を露出するように、熱及び圧力を受けた、図２２のスタンプの図。
【図２６】図２５のレジスト層のパターンを通して、エッチャントが提供され、基板に接触した後、重なり合う又は重なり合わないほぼ円形の外周を有するピットを形成するように、基板の一部がエッチングで除去され、それによって先端部を形成する、図１０の基板の図。
【図２７】エッチングされたピットを露出するようにレジスト層が除去された後の図１１のエッチングされた基板の図。
【図２８Ａ】弛緩状態にて上昇する圧力によって作動される可撓膜を使用して基板をパターニングするための装置の一実施形態を示す図。
【図２８Ｂ】圧力がかけられた状態で、スタンプがワークピースを押しかかるように移動された、図２８Ａの実施形態の図。
【図２９Ａ】ピラミッド状の尖った突出要素を有する、ここに使用するためのスタンプの一実施形態の図。
【図２９Ｂ】ピラミッド状の鋭角な先端部を有する角柱突出要素を有する、ここに使用するためのスタンプの一実施形態の図。
【図２９Ｃ】平坦な先端部を有するピラミッド状の突出要素を有する、ここに使用するためのスタンプの一実施形態の図。
【図２９Ｄ】基部と異なる硬さを有する先端部を有する角柱突出要素を有する、ここに使用するためのスタンプの一実施形態の図。
【図２９Ｅ】曲線状の先端部を有する角柱突出要素を有する、ここに使用するためのスタンプの一実施形態の図。
【図３０】回転要素に取り付けられたスタンプを使用する、この方法の一実施形態の図。
【図３１Ａ】弛緩状態にて、上昇した圧力によって作動される可撓膜を使用して、基板の両側部をパターニングするための装置の一実施形態の図。
【図３１Ｂ】圧力がかけられた状態で、ワークピースを押すように２つのスタンプが運ばれた、図３１Ａの実施形態の図。
【図３２Ａ】弛緩状態にて、上昇した圧力によって作動される可撓膜を使用して、２つの基板をパターニングするための装置の一実施形態の図。
【図３２Ｂ】圧力がかけられた状態で、２つのワークピースを押すように２つのスタンプが運ばれた、図３２Ａの実施形態の図。
【図３３】加熱されたローラーに取り付けられた可撓性スタンプを使用して、加熱時に基板に流れる材料を移動させる、この方法の一実施形態の図。
【図３４】粗いパターンに提供された熱流動性材料で提供されるウエハの図。
【図３５Ａ】端部から見た図３４のウエハの図
【図３５Ｂ】可撓性スタンプが近くに運ばれた、図３５Ａのウエハの図。
【図３５Ｃ】可撓性スタンプが、ウエハ及びレジストを押すように運ばれ、いくつかの位置でウエハに直接に接触し、その他の位置でレジストに直接に接触している状態で、スタンプは屈曲した形状である、図３５Ｂのウエハの図。
【図３５Ｄ】可撓性スタンプがウエハ及びレジストに対して圧力で押され、図３５Ｃに対して追加の位置にてウエハに直接接触し、レジストが初期の粗いパターンから追加の位置へ外に流れ、スタンプは実質的に平坦な形態である、図３５Ｂのウエハの図。
【図３５Ｅ】スタンプが除去され、レジストが異なるパターンに流され、初期の粗い堆積物よりも細かいパターンを有する、図３５Ｄのウエハの図。
【図３６】図３５Ｂ〜３５Ｄのスタンプの平面図。
【図３７】連続キャリアを使用して、転写状に熱流動性材料を基板に移動させる、この方法の発明の一実施形態の図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜１２は、使用されたツール及び典型的な処理の異なるステージで形成されているワークピースを示す。有用な処理シーケンス（手順）は、図１３、１４及び１５のフローチャートに示されている。図１３は、シリコンマスターモールドを作成することに関する。図１４は、マスターモールドを使用して可撓性のスタンプを作成することに関する。図１５は、基板をパターニングするためのスタンプの使用を図示する。
【００１５】
スタンプを成形するための原盤になるワークピースは、図１〜６の典型的なプロセスの異なる段階で示されている。図１に示すとおり、熱酸化物層１０２が１−０−０シリコンウエハ１０４の上に成長する。エッチングマスク１０５を作成するように、矩形開口部１０３（図２）のパターンが、市販で準備される緩衝酸化物エッチング（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈ、ＢＯＥ）での処理に続く任意の適切な手段（例えば通常のフォトリソグラフィー）によって、熱酸化物層１０２内に提供される（１４０２、図１４）。マスキングパターンは、典型的には、１０〜２５μｍ隔てられた約５〜１２μｍ幅の開口からなる。エッチング１４０４は、テーパー形状１０８（図３）をシリコンブロック内に異方的に作成し、例えば、それは三角断面を有する溝１０８である。ＫＯＨの高温水溶液が典型的にエッチャントとして使用され、続いて、一般に元の平面に対して５４．７度をなす傾斜側壁を生じさせるように、異なるレートで異なる粒子配向にエッチングする。この技術は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）製造に使用される。それから、パターン形成された熱酸化物マスク１０５は、例えばＢＯＥを使用して、シリコンウエハ１０４（図４）から剥離され（１４０５）、そのとき、以下に説明する、スタンプ１１０を作成するようパターン形成されたマスター１０６になる。
【００１６】
図１５に形成されたフローチャートにおいて示されたステップ、及び、図５を参照すると、シラン遊離剤（典型的には、トリクロロ（１Ｈ、１Ｈ、２Ｈ、２Ｈ−ペルフルオロオクチル）シラン）は、室温で低い真空度の下でマスター１０６に蒸着（気相堆積）１５０２される。次に、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン、シリコンゴムとしてもまた知られる）及び好ましくは“Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４”のようなキャスタブルエラストマー（不定形弾性）材料１０９が、側壁に傾斜している突出物を作成するように、マスター１０６に成形され（１５０４）、そして、シリコンウエハ１０４内に形成される形状１０８の逆のコピー（複製）を形成する。シルガード（Ｓｙｌｇａｒｄ）社の製品は、およそ２ＭＰａの弾性係数とともに、ショア硬度計デュロメータータイプＡ（Ｓｈｏｒｅ  Ａ  ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ  ｓｃａｌｅ）で約５０の硬度を有する。パターン形成される表面の平滑度に応じて、例えば、１０ＭＰａを超える弾性係数を有するポリウレタンエラストマーなどの非常に硬いエラストマー材料が使用されうる。従来の研磨されたシリコン基板のような非常に平滑な表面には、１０Ｇｐａの（弾性）係数を有するスタンプ材料が効果的であることが予想される。例えば、延在する三角断面リッジ（隆起部）のような突出形状１１２を有するスタンプ１１０（図６）を形成するように、成形材料は剥離される（１５０６）。スタンプ１１０は、ソーラーセルに使用するために基板をパターニングするように、以下に説明するステップに使用される。マスター１０６は、別のスタンプ１１０を作成することに再利用可能である。ここに説明されるスタンプ形成処理は、発明に係る方法に不可欠ではなく、例えば、成形処理のために調合された市販のエラストマーでの射出成形又は反応性射出成形のような、他のスタンプ形成技術を利用することができる。同様に、本発明の技術範囲から外れることなく、マスターをマスキングするための他の材料及び技術を利用可能である。
【００１７】
直線形状１０８は、シリコンマスター１０６内に異方性エッチングされ、延び出た三角断面ウェッジ（くさび）１１２をスタンプ１１０に生成する。図１７〜２７に示すとおり、マスター１１０６の正方形エッチング形状１１０８は、スタンプ１１１０内のピラミッド（錐体）状隆起ウェッジ形状１１１２を生成する。異方性エッチングシステムを使用するとき、内角部は切り落とされる傾向がある。しかし、典型的には、そこで起こる加速されたエッチングレートを初期パターンジオメトリ（形状）であらかじめ対処しておくことによって、内角部を加工することを可能にする技術が知られている。典型的な起伏部（基礎平面と比べて高い部分）を広範囲に変化させることが可能であるが、好ましくは、３〜１０μｍの範囲である。単一（一体）のピラミッド状隆起部を作成するための及び使用するための処理ステップを以下に簡潔に説明する。
【００１８】
典型的なスタンプ１１０を使用するシーケンスは、合成もしくは自然のワックスのような熱流動性有機レジスト材料（ｈｅａｔ−ｆｌｏｗａｂｌｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｒｅｓｉｓｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）又はポリオレフィンのような熱流動性ポリマーの薄層７０２（約１〜５ミクロン）を基板７０４（図７）に適用すること（１３０２）から始まる。例えば、基板７０４は、約２００μｍ厚のワイヤソー（線鋸）で切り出された多結晶シリコンウエハ原料であり、これは、ウエハの切り出しプロセスにおいて起こる結晶構造への微細な損傷を除去するように、等方性ＨＮＯ３／ＨＦエッチャントに曝される。このプロセスはシリコン太陽電池製造技術ではよく知られている。ソーで切り出された材料のようなギザギザな不規則な表面とは対照的に、一般に利用可能な用意されるウエハのストックは、山（凸部）から谷（凹部）へと約２ミクロンから約８ミクロンの典型的な起伏した表面トポグラフィを有する。他の基板もここで説明される技術に関係し、以下に限定されないが、ワイヤソーで切り出された単結晶ウエハのストック、従来の研磨されたシリコンウエハ、及び、薄フィルムソーラーセルを含む連続する可撓性フィルムを含む。ギザギザの無加工の表面が存在しないところでは、損傷エッチングは省かれる。また、無加工のワイヤソーで切り出されたウエハのストック上に、処理がパターンに対して高い忠実度で実行される。
【００１９】
様々なワックス及びポリマーが、レジスト層１０２のために使用可能であり、カルナバ、ＰＥＧカルナバ、シリコニルカルナバ、キャンデリラ、及び、微細結晶ワックス、並びに、分岐鎖ポリオレフィンポリマーを含む。しかし、良好な接着特性及び比較的高い破壊靱性を有するレジスト材料が好ましい。好ましい製剤は、オランダ国のブラーデル及びコネチカット州ウォータータウンの“Ｋｏｓｔｅｒ  Ｋｅｕｎｅｎ  Ｈｏｌｌａｎｄ  Ｂ．Ｖ．”社から購入可能な、合成蜜蝋、マイクロワックス、ロジン、炭化水素樹脂及び添加物の混合物の“Ｋｏｓｔｅｒ  Ｋｅｕｎｅｎ  Ｓｔｉｃｋ  Ｗａｘ  ７７”である。この物質は、１００℃で約１２００センチポイズの粘度、及び、約０．９５７の比重を有する。レジスト材料は、好ましくは、高温で良好な流動特性を表し、好ましくは１００，０００センチポイズ未満の比較的低い粘度、より好ましくは１０，０００センチポイズ未満の粘度、さらに好ましくは約１０００センチポイズ未満の粘度を有する。好ましくは、レジスト材料のレオロジー（流動学）は、制限された空間内の圧力下で流れを限定する、せん断降伏応力を表していない。流動可能な状態では高粘度を有する材料が使用可能であるが、より長い処理時間が必要となるであろう。より脆くて、粘着性が貧弱であるが、（パラフィンのような）低粘度の材料も使用可能である。基板及びスタンプと併せて、好ましいレジスト材料の表面エネルギー特性を以下にさらに説明する。
【００２０】
ワックスは、上昇した温度でスピンコーティングによって適用され、例えば、従来スピンコーティング装置のウエハチャックに、ヒートガンからの熱気流を誘導する。ここに開示された方法の展開について、目的のために構築された加熱スピンコート装置が製造され、好ましい動作条件の設定は、２２５℃の外気温、１００℃のワックス搬送温度、及び、６０００ＲＰＭで３０秒のスピンで、Ｋｏｓｔｅｒ−Ｋｅｕｎｅｎ材料で約３から約４ミクロンの範囲のフィルム厚を与える。スピンコーティングは均一な薄フィルム（膜）を形成するための従来の実験的手法であるが、工業的な実施では、好ましくは、ワックスは、スプレー、カーテンコーティング、グラビア印刷、オフセットグラビア印刷、ロッドコーティング、ロールコーティング、ブレードコーティング、押出コーティング、または、この分野で公知の他のコーティング技術のような、より速い材料効率が高い手段によって適用されることが予想される。スプレーが採用される場合には、より薄い且つより均一なフィルムを形成するために、粘性を減少させるように、適切な溶媒でレジスト材料を希釈することが有利であり、溶媒は次に蒸発によって除去される。堆積プロセスに応じて、堆積の次に続く簡潔な加熱ステップは、レジスト材料をリフロー又は強化し、且つ、コーティングの均一性を増加させることが望まれる。スタンプ基板システムへのワックスの提供形式は、ウェッジインプリント技術に不可欠でないことも留意すべきである。以下に説明するとおり、レジスト材料は、連続するフィルムではなく、基板上の非連続領域内に提供されることが好ましい。上述した全ての技術は、ウエハに事前に適用される薄フィルムの形でワックスを提供する。しかし、それは、スタンプ上にスプレーもしくはコーティング可能であり、自由（非固定）フィルムとして提供され、ウェブからスタンプ又は基板に積層（ラミネート処理）され、又は、基板とスタンプとの間の空間内に溶かしたバルクで提供されることが可能であり、この場合、余った材料は、インプリント処理中に横方向に排出される。本明細書の他所で説明するように、このアプローチは、回転ドラムの形で提供されるウェッジツールを有するウェッジインプリントシステムの場合に特に有益である。
【００２１】
弾性スタンプ１１０は、レジストコーティングされた基板７０２、７０４と接触させられる。スタンプは上述の様々な弾性材料として作成されうる。シリコン（例えば“Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４”）は、その適度な弾性係数、低い表面エネルギー及び高温安定性から妥当な候補である。ソフトリソグラフィースタンプの典型的な上部平面形状とは対照的に、本処理で使用されるスタンプは、断面視で三角形の隆起形状１１２を有する。
【００２２】
スタンプ１１０の直線的なウェッジ形状１１２は、基板７０４上のワックスコーティング７０２に対して均一な圧力で押圧される（１３０４）。最適な圧力は、温度及び熱サイクル時間に依存するが、（基板の大きさに基づいて計算された領域で）約１００から約５００ｋＰａの範囲の総差圧でうまく働くことが観察されている。重要な課題ではないが、空気がトラップされる可能性を減少させるように、基板及びスタンプ間を真空にすることによって、全体的に又は部分的に異なる圧力を提供することは有益である。市販の真空ポンプで真空を使用して、所望の値の約１００〜５００ｋＰａの範囲の下限である約１００ｋＰａを接合面に効果的に適用する。追加の圧力が、空気圧又は他の手段で、隆起形状の反対側のスタンプの側部に適用される。スタンプの隆起形状が閉領域を形成する場合に、最初にスタンプの両側部に真空を適用し、次に隆起形状の反対側の側部をベント（真空破壊）して、再度トラップされた空気を逃がすことが好ましい。弾性スタンプ１１０の可撓性によって、粒界、切断跡、損傷などによる欠陥を含む基板７０４の表面の凹凸（不規則性）にウェッジ形状１１２が適合することは可能である。特に開口寸法のいくつかのバリエーションが受容される場合には、スタンプの隆起形状だけが弾性ではなく、そのバルクもまた同様に弾性であるので、開示された方法は、ほぼスタンプの隆起形状の高さまでの粗度を有する表面に対して共形的且つ効果的である。
【００２３】
スタンプ１１０及び基板７０４のアセンブリ（組立体）８１６（図８）は、そのとき、加圧下でワックス７０２が流動可能になる温度を超えて（例えばＩＲ（赤外線）ランプ又は抵抗加熱によって）簡単に加熱される（１３０６）。そして、（例えば強制対流によって）急速に冷却される（１３０８）。ワックスが溶解すると又は流動可能になると、それはスタンプウェッジ形状１１２の先端１１３の下の領域で局所的に除去される。そして、冷却時に所望のパターンに凝固される。スタンプ１１０材料の整合性及び再現性がある幅が基板７０４のベース材料に密接して弾性変形するように、適用圧力、及び、ウェッジ形状１１２の先端１１３での弾性スタンプの弾性特性の間に、機械的なバランスが局所的に構築される。好ましい実施において、熱電（ペルチェ）装置が、アセンブリを急速に加熱及び冷却するように双方向で使用されうる。対象のレジスト材料にとって、典型的には、１０秒間の９０℃の温度が基板をパターニングするのに十分であることが知られているが、より速いサイクルでさえも同様に働く徴候がある。
【００２４】
材料によっては、技術的意味における固体−液体相転移を表さない。それでも、室温で効果的に不動であるが、約１００，０００センチポイズ未満の粘度で表されるように、上昇した温度で効果的に流動可能になる。有益なレジスト材料は、通常の室温で流動可能であるが、低温で効果的に不動であることが分かっており、処理の環境温度を低下させることにより、このような材料にここに説明された処理がすぐに適応される。
【００２５】
低下した圧力は反対の効果を与えるが、スタンプに適用される追加の圧力が、開領域を広げ、さらに幅広な隙間領域を与える。実際には、スタンプが長尺な直線的ウェッジ隆起形状を有する場合に、２０μｍ幅で両方向矢印Ｐによって示される方向に沿った１μｍ又はそれ未満の開口が、処理変数を制御する通常の注意だけでこれら技術によって、容易且つ確実に形成される。図２２〜２５に示すとおり、ピラミッド状隆起形状を有するスタンプの場合、側部上の約１から約６ミクロンの範囲の正方形の開口が直ちに形成される。分離したピラミッド形状部の場合では、より大きい開口寸法は、推定上、減少した接触領域のおかげであり、より効果的な局所的圧力を生じる。多くの場合、ワックスフィルム７０２は、ウェッジ形状の先端１１３とスタンプ平面１１５との間の空間によって定義される圧縮された体積（図９）を満たすのに十分に厚い。しかし、非常に薄いフィルムの場合では、ワックスフィルムとスタンプの凹面との間に（空の）空間１１８が残っている。この場合、レジスト材料によって基板表面を自発的に脱湿潤（ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ）し、所望のレジストパターンを崩壊させる可能性がある。
【００２６】
ナノインプリントパターニング処理と対照的に、基板７０４、スタンプ１１０及びワックス７０２の表面特性が適切に選択され、且つ、ワックスの粘度が十分に低いと、ワックス７０２が基板７０４を隆起形状１１２の先端の下で局所的に脱湿潤することが観察されている。これは、ナノインプリント処理で一般的な、コストがかかる残渣物除去ステップを除外する。この脱湿潤態様は、特に、ワックススタンプとワックス基板との接合面の結合した界面エネルギーがスタンプ−基板接合面のエネルギーを超える場所で起こることが予想されうる。そして、ワックスレジスト材料の完全な排出を熱力学的に好ましい状態にする。特に粗い基板の場合に、レジスト材料が基板表面上のピットにトラップされる傾向を部分的に減少させることによって、スタンプのウェッジ形状部はこの処理を容易にすることが観察されている。流動性レジスト材料の比較的に低い粘度及び好ましい流体特性は、残渣フィルムを除去することにもまた重要である。
【００２７】
冷却されると（１３０８）、ウェッジインプリントスタンプ１１０は、基板７０４から撤去され（１３０８）（図１０）、マスキングしたアセンブリ７２４を形成するよう基板７０２上に完全に形成された溝７２２の完成パターン７２０を残す。マスキングしたアセンブリ７２４は、エッチング槽、堆積チャンバ、又は、特定の微細加工処理フローによって要求される他の処理設備にすぐに誘導される。
【００２８】
一般的に、特定の処理に適切な、ウェットエッチング、等方性エッチング、異方性エッチング、ドライエッチング、反応性イオンエッチング、及び、深い反応性イオンエッチングのエッチング処理のどれか使用可能である。
【００２９】
図１１に示した特定の例を与えると、インプリンティング（刷り込み）パターン７２０に対応する等方的な溝８２６又はピット１８２６（図２６）を形成するように、マスキングしたウエハアセンブリ７２４は、約１〜２分間、６：１：１のＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＯＯＨ：ＨＦの槽内でエッチングされる（１３１０）。その後、ワックス７０２は除去されて（１３１２）、直線的なウェッジ形状を有するスタンプの場合には、（図１２に示される）連続する直線的な溝１２３０を有するテクスチャされた基板、あるいは、図２７に示されるとおり、ピラミッド形状部１１１２を有する図２１のスタンプ１１１０の場合には、連続する僅かに重なり合うほぼ半球のピット１８２６のアレイ（配列）を露出する。このような構造は、光起電の応用に使用され、シリコンソーラーセルの光のキャプチャ（捕捉）及び電流の生成に大きな利点を提供することがよく知られている。これら利点は、既存のパターニング技術のコスト及び複雑さによって、多結晶ＰＶセルの処理機構には利用不可能である。先に与えられた例は、直線的な溝テクスチャ及び半球ピットの六方アレイ（配列）の特定の例を含むが、広く様々な構造がこのようにして実施されうる。例えば、長尺の例と正方形ピラミッド形状の例との間の中間長さの構造は容易に製造され、説明した六方アレイに加えて他のアレイも同様である。同様に、延出するリッジ及び分離したピラミッド部のアレイを組み合わせて使用することが可能である。
【００３０】
上で説明した処理はウェット等方性エッチングによる基板材料のバルク除去を含むが、処理は微細加工及びミクロン規模でのパターンが必要とされる他の分野において一般的な適用（応用）可能性を有する。例えば、基板表面上に前堆積された薄フィルム（例えば金属又は誘電体）は、基板材料自体に材料的に影響することなく、様々なウェット又はドライエッチング技術によって選択的に除去可能である。減法処理だけでなく、加法処理もまた可能である。例えば、反応性材料が、パターン形成された基板の表面に適用され、開領域において選択的に基板内に拡散することを可能にする。あるいは、パターン化されたメタライゼーションが、指向性堆積にてパターン形成されたウエハ上に薄い均一なフィルムを蒸着することによって実行され、続いて、溶媒にマスクを溶解させて、マスク上の堆積金属を除去するが、パターン形成された開口を通して堆積金属を保持する。好ましいリフトオフの実施は、金属フィルム内に断絶を生成する張り出し形状を有するレジスト層を含み、溶剤による作用を促進するので、ウェッジインプリントパターニングの場合には、このリフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）技術は、比較的低い又は不連続なフィルムに限定されることが予想される。
【００３１】
図１３に示されるものと同様のステップによって、スタンプを使用して作成された、パターン形成された表面１６８２を有するソーラーセル１６４０が図１６に示されている。溝１６２６は、図示のとおり、セル表面を左から右に横断している。バスワイヤ１６４４は溝１６２６に平行に配設されている。メタライゼーションフィンガー１６４６は、バスワイヤ１６４４と交差し、且つ、テクスチャ溝１６２６に直交して配設されている。
【００３２】
全体で約２５ｍｍの小さい基板にとっては、図１〜１２及び１７〜２７に示されるとおり、垂直方向に移動される硬いプラテン（圧盤）に取り付けられたＰＤＭＳスタンプでウェッジインプリント処理を実行することは便利である。例えば、７８ｍｍ又は１５６ｍｍの正方形基板などの処理の規模をさらに大きくすると、プラテンとワックスコーティングされたワークピースとの間の平面性及び圧力均一性を維持することはますます困難になる。図２８Ａ及び２８Ｂに示すとおり、ワックス２８０２を有する基板２８０４に空気圧的に比較的に広い領域に亘って均一な圧力Ｐを適用可能であるように、装置２８１７は、可撓性ゴム膜２８１１に取り付けられたＰＤＭＳスタンプ２８１２を有する。上述したとおり、トラップされた空気による欠陥の形成を防止するために、処理の間、スタンプとコートされた基板との間の領域に真空を適用することが有益である。
【００３３】
膜２８１１は、キャビティ（窪み）２８１３内部の圧力Ｐの影響を受けて、基板２８０４に対して歪められる。上述したとおり、光起電に使用するためのテクスチャされたウエハを形成するために、膜２８１１によって媒介されるスタンプ２８１０の突起部２８１２は、レジストが流れ去り且つ基板がエッチング可能に露出されるように、加熱及び加圧条件下で、基板２８０２上のワックス又は他のコーティング内に押し込まれる。
【００３４】
処理時間は、スタンプ及び基板８１６を加熱及び冷却するのに必要な時間とほとんど同じであるため、上述の技術は、ロールに基づく処理にも適用可能であり、さらに、上述のプラテン及びブラダー（空圧袋）に基づく技術にも適用可能である。図３０に示すとおり、ローラー式（回転形態）の実施形態では、ワックス３００２がローラーとバックアップ（補助）ローラー３０１７との間のニップ（挟み部）内に導入される直前に溶解し、流れて、上述のように一般に再凝固するように、ワックス３００２とコーティングされた基板３００４とが、弾性ウェッジインプリントスタンプ３０１０を運ぶローラー３０１５と直線前加熱要素３０５３との間を通過する。例えば延在突起部３０１２及び分離突起部３０１３などの突起部は、上述の延在突起部及び以下に説明する分離突起部のような類似した型３０２２、３０２３をそれぞれ作成する。ウエハ３０２４は、最新のソーラーセル処理設備に互換性があるレート（６インチ（１５．２４ｃｍ）の平方ウエハで１〜２秒のサイクル時間）で処理されうる。さらに、ローラーに基づいた技術は、剛性の基板にも非連続的な基板にも限定されない。スプレー又はカーテンコーティングが使用されるように適切な連続的なレジストコーティング技術が提供されて、連続的なウェブに基づく基板もまたパターン形成されうる。
【００３５】
上述した動作順序は、処理に欠かせないものではないことに留意すべきである。例えば、第一の例では、基板上へのワックスコーティングが最初に提供され、それから、ワックスコーティングされた基板に対してスタンプが配置され、最後に、アセンブリが加熱及び冷却される。説明したローラー式処理における順序は、最初にレジスト材料を提供し、それから加熱し、次にスタンプを基板に対して配置し、最後に冷却する。処理の本質的な特徴及び最終結果は変わらないが、融解するワックスが高温の基板にスプレーされた場合、順序は、加熱、ワックスの提供、基板に対するスタンプの配置、続いて、冷却になることをさらに留意すべきである。さらに、基板の少なくともいくつかの領域では、順序（任意の順序で、スタンプの配置、加熱）は、後にレジスト材料の提供が続くように、処理を構成することが可能である。以下の図３５Ｂ及び図３６に関して説明するが、所望のパターンの異なる領域が異なる忠実度を必要とする場合に、この最後のアプローチは特に有益である。
【００３６】
図３０に示すようにローラーの周りを覆ったスタンプを提供することも可能であり、ニップを通して基板をフィード（前進）させることも可能である。これと同時的に、レジスト材料が実質的に基板に提供され且つスタンプによってパターン形成されるように、加熱された流動可能なレジスト材料がニップで提供される。これは図３０に示されていないが、図３４に示すように、直線前加熱要素３０５３とローラー３０１０との間のニップの上流（左側）に、レジストをノズルによって注入可能である。
【００３７】
場合によっては、ウエハの両側に同時にパターニングすることも有益である。例えば、ウエハの反対側に９０度に配向された直溝は、ソーラーセル内に光をトラップすることに効果的なテクスチャとして知られている。本新規技術の方法は、ウエハの両側の同時パターニングに特によく適合する。例えば、図３１Ａ及び３１Ｂに示すとおり、ウェッジ３１１２ａ、３１１２ｂのインプリント処理をウエハの両側部３１０２ａ、３１０２ｂ上に実行する２つの膜３１１０ａが同時動作する状態で、第２膜３１１０ｂはウエハ３１０４の下に位置可能である。あるいは、図３２Ａ及び３２Ｂに示すとおり、例えば提案した製造設備ユニットの出力を増加させるように、同じ装置で２つのウエハ３２０４ａ、３２０４ｂを同時にパターニングするよう構成することが有効である。図３２Ａ及び３２Ｂが示すには、２つの膜３２１０ａ、３２１０ｂが、同じ装置内の２つのウエハ３２０４ａ、３２０４ｂのそれぞれに片側パターニングを同時に実行する。全体で２つのウエハの４つの側部のために、３つのブラダーを使用して、これらで２つのウエハの２つの側部を処理することもまた可能である（図示せず）。構成は任意の数のウエハ及び所望される側部に拡張可能である。
【００３８】
スタンプ及び最後のテクスチャの他の形状も可能である。ほぼ半球形状であり、分離したピットを有するテクスチャ表面を形成するのに使用される、六方最密アレイ状態に配列可能な、単一のピラミッド状ウェッジ形状を有するスタンプを作成するために、マスターモールドになる要素の処理段階を図１７〜２７に示す。半球ピットの六方アレイは、非常に効果的な光トラップ構造を形成する。処理は延在型直線構造について説明したものと比較的同様であるので、ここでは詳細には説明しない。しかしながら、大きな数字、小さい数字が同様に与えられているが、拡張方法を解説するのに用いられた図にそれぞれ直接的に類似する図が提供される。
【００３９】
一般に、類似する図間の相関は以下のとおりである。
【表１】
0005693445.tif 000002
【００４０】
図１７、１８及び１９に示すとおり、マスターモールド１１０６は、最初に矩形をパターニングすることによって作成される。レジスト層１１０２内の正方孔１１０３が、１−０−０シリコンのウエハ１１０４を覆い、ピラミッド形状の窪み１１０８を形成するように異方性エッチングされるであろう。マスク１１０２は、マスターモールド１１０６（図１９）を現すように除去される。モールドには、成形材料１１０９（図２０）が提供され、上述のように、ピラミッド状に突出するウェッジ要素１１１２（図２１）を有するスタンプ１１１０を形成する。マスターモールド１１０６は、追加の成形されたスタンプを形成するのに再利用可能である。
【００４１】
上述したとおり、ワックス１７０２のフィルムでコーティングされたウエハ１７０４（図２２）が提供される。スタンプ１１１０は、ワックス（図２３）を押圧するように運ばれ、ピラミッド状ウェッジ１１１２（図２４）のポイント１１１３の下の場所からワックスが流れ去るように圧力及び熱が付与される。それによって、（表面領域においてマスターモールドを作成するのに使用されるマスク内の矩形開口１１０３よりも小さい）矩形開口１７２２（図２５）のパターン内にシリコン底部を露出する。シリコンのワックスがマスキングされたウエハは、エッチングを受け（図２６）、その結果、エッチングされたほぼ半球のピット１８２６を生じる。ピットは重なり合っていてもよく、又は、示したとおり、それらが重なり合わないように十分に離隔されていてもよい。一般的な効果は、蜂の巣形状と同様である。そして、ＳＡＣ特許に説明されたとおり、有利な光トラップ容量を有するシリコン表面を現すように、ワックスマスク１７０２が除去される（図２７）。アレイは対称又は非対称に形成されうる。
【００４２】
上述した技術は、レジストフィルムにおいて、延在形状７２２及びポイント形状１７２２の製品（図２５）に主に焦点を当てている。しかし、少なくとも“Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４”スタンプ、多結晶シリコンウエハ、及び、“Ｓｔｉｃｋ  Ｗａｘ  ７７”レジストからなる材料系では、適切な幅（約５〜約２０μｍ）の形状を圧力と接触時間とを注意深い制御することによって残渣物なしに形成可能である。つまり、図２９Ｃに示された、平坦化されたピラミッド状先端部２９１２Ｃのような、小さい面積の平坦領域を有するツールを好適に使用可能である。ウェッジ形状部（先端部寸法よりも大きい基部寸法を有し、典型的に、通常、基部から先端部に向けてテーパー状である隆起形状によって示される）は、少なくとも２つの点で有益である。まず、ウェッジ状構造は負荷時において円柱構造よりも強く且つ安定している。次に、平坦状の先端構造に自然に起因する全領域で同時に接触せずに、テーパー形状は、スタンプが基板に係合する際に、体系的に進出する前面に自然に導かれる。これにより、開かれる領域において、トラップされたレジスト材料の残渣領域にウェッジインプリント処理が影響を受けにくくなる。このウェッジ状のインプリント構造でのパターニング法のロバスト性能は、薄い残渣層が典型的に存在し且つ次のステップで除去する必要があるナノインプリントリソグラフィの技術とは対照的である。ナノインプリントリソグラフィに対するいくつかの重要な差別化要因は、ウェッジ形状部、スタンプの変形性、及び、基板の脱湿潤を可能にする（単に変形可能であるのとは異なり）真に流動可能なレジスト材料である。様々なテーパー状のインプリント構造を製造するための他の技術を以下に説明する。
【００４３】
図３５Ｂ及び３６に示すとおり、先鋭ウェッジ形状３４１２及び断面視台形状の延在形状３４１３との組み合わせ体が、異方性エッチング処理１４０４の時間を調整（計時）することにより、１つのスタンプ３４１０上に形成されて、幅広形状３４１３の平坦面３４１５と幅狭形状３４１２の先端とが同一平面内にある。シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハの使用によっても同じ結果物を得ることができ、このウエハは、より厚いシリコン基板に接着される酸化物層に接着したシリコン薄層からなる半導体処理で使用する通常の構造を有する。薄いシリコン層表面がパターニング且つ異方性エッチングされて、組み込まれた酸化物層は、形状高さを定め、且つ、幅広形状が幅狭形状よりも深くエッチングされることを防ぐ強固なストップを提供する。ポイント形状と適度な幅のラインとの組み合わせは、細い電流通過金属フィンガーを定義及び制限する断続的にエッチングされた溝によって遮断された、光トラップのためにエッチングされたピットを有するソーラーセルを作成するのに理想的であり、ＳＡＣのような自己整合太陽電池製造技術によって製造される。このような構造は、Ａｎｄｒｅｗ  Ｍ．Ｇａｂｏｒ（発明者）、Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｌ．Ｗａｌｌａｃｅ（発明者）及び１３６６テクノロジーズ，インク．（出願人）による、同一出願人のアメリカ合衆国を指定するＰＣＴ出願（国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２００９／（未定）、代理人番号１３６６−００１４、出願日同日に提出されたエクスプレスメールラベルＮｏ．ＥＭ３５５２６６２６１ＵＳで提出）の「ソーラーセルの拡散層をパターニングする方法及び当該方法によって作成されたソーラーセル（ＭＥＴＨＯＤ  ＴＯ  ＰＡＴＴＥＲＮ  ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ  ＬＡＹＥＲＳ  ＩＮ  ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬＳ  ＡＮＤ  ＳＯＬＡＲ  ＣＥＬＬＳ  ＭＡＤＥ  ＢＹ  ＳＵＣＨ ＭＥＴＨＯＤＳ）」に示され、全内容をここに援用する。細いメタライゼーションフィンガーの製造は、高効率のソーラーセルを製造することにおいて、別の重要な課題である。
【００４４】
場合によっては（電流通過直線フィンガーで散布されるパターン形成された光トラップテクスチャの領域での自己整合セルの場合のような）、いくつかの領域での（この場合ではフィンガーの）パターン忠実性は、他（例えば、光トラップテクスチャ）においてよりも装置性能に重要である。この場合、図３４、３５Ａ〜３５Ｅ及び図３６に示すとおり、より重要でない領域で粗く整合された粗いパターン３４０３にて、レジスト材料３４０２をウエハ３４０４に運ぶことは有利である。そのとき、レジスト３４０２は、所望のパターンを形成するように、堆積領域から流れ出るが、スタンプ３４１０は、選択した重要な領域を先制的に保護し、これらの領域の基板表面を脱湿潤する必要がない。粗いパターンは、示されている散布ノズルによって提供されうる。あるいは、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、パッド印刷又はステンシル印刷のような印刷技術によって提供されうる。さらに、粗いパターンは、基板以外のスタンプに提供されうる。これらの選択的な提供技術のどれかが、ここに説明したプラテン、ブラダー、ローラーに基づく技術を含む処理方法のどれかと組み合わせて適用されうる。
【００４５】
例示した実施形態では、導電フィンガーのためのパターンを提供するスタンプ３４１３の部分間に粗く整合された、３つの通常のライン内にレジストが提供される。スタンプ３４０４の離隔した分離要素３４１２は、光トラップピットに対応する。スタンプ３４１０は、レジスト３４０２の粗いパターン３４０３の粗く堆積された隆起ラインに対して配置される。その可撓性によって、図３５Ｃに誇張して図示されているが、スタンプ３４１０は、レジスト隆起部及び基板３４０４の平坦な表面との組み合わせによって表された不規則な非平坦な表面に対し屈曲して適合する。伸長する長尺スタンプ部３４１３の平坦面３４１５は、加熱時に長尺部３４１３付近の部分にレジスト３４０２が流入することを防止する。つまり、図３５Ｅに示すとおり、これらの場所付近の基板３４０４の部分３５１３は、レジストが存在しないままであり、且つ、処理において後にレジストを脱湿潤する必要がない。図３５Ｄに示すとおり、ポイント部３４１２が基板３４０４表面に接触すると、ポイント部３４１２のスタンプ３４１０の位置に対応する基板の位置３５１２のような他の場所で、レジスト材料は押しのけられる。つまり、これらの領域は、典型的に起こることであるが、レジストの脱湿潤が必要である。レジスト３４０２がその流動温度に加熱されたときに、ポイント要素３４１２間の空間を通って外に流れることに注目することは有用である。
【００４６】
非常に粗い基板がパターニングされる状況では、図２９Ａに示すとおり、５４．７度の側壁角を有するウェッジインプリント形状２９１２Ａは、形状の先端部での領域の着実な置換及び脱湿潤を確実にするのに十分に適合していない。この場合、より適合するインプリント形状が作成されうる。図２９Ｂに示される１つの可能なアプローチは、その先端部でウェッジ形状を有する角柱（プリズム）式台座を形成することである。大きさ、形状、及び位置においてマスターの窪みに対応するポリマーレジスト層内にパターン形成された開口で、ポリマー層（Ｍｉｃｒｏｃｈｅｍ  ＳＵ−８  ネガティブフォトレジストなど）を、完成したマスターウエハ１１０６（図２１）の表面上に適用及びパターニングし、そして、結果として生じる複合形状にスタンプを成形することによってこれは達成される。あるいは、方向性エッチング技術（深い反応性イオンエッチングなど）が、マスター内に深い直線壁形状を形成することに使用可能であり、次に、所望のピラミッド状先端部を形成するように側壁のパッシベーション（不動態化、安定化処理）及び異方性ウェットエッチングが続く。
【００４７】
スタンプの性能を改善するために図２９Ｄに示される別の技術は、スタンプ本体２９１５とは異なるエラストマー２９１３の外に隆起形状２９１２Ｄを形成することである。窪み形状を満たし、このように位置したエラストマーを硬化させ、続いて、異なる機械的特性を有する異なる成形可能なエラストマーのバルク層を最初の層の上の初期層上に成形するように、マスターの表面上に１つの成形可能なエラストマー材料の層をスクリーディング（ｓｃｒｅｅｄｉｎｇ）することによってこれが達成される。この方法によって、例えば、起伏した一様ではない基板上の非常に小さい開口をパターニングするために、比較的硬い隆起形状２９１３及び比較的柔らかい支持部２９１５を有するスタンプを製造可能である。
【００４８】
レジスト材料がウェッジインプリント中に基板を脱湿潤する傾向は、スタンプ、レジスト及び基板材料の化学特性に高く依存する。上に説明したとおり、好ましい材料では、より基礎的（原始的）なウェッジ形状ツールで十分であり、ウェッジインプリントツールを作成するための技術がより簡易であることが望ましい。曲線的な先端部２９１２Ｅ（図２９Ｅ）を有するツールは、ポイント部２９１２Ａと平面先端部（図示せず）との間の中間の性能を表すことが予想されうる。また、当該ツールは、厚いポジティブフォトレジスト層の露出抑制（ｕｎｄｅｒｅｘｐｏｓｕｒｅ）及びその後の現像によって製造される。結果として生じる開口は、フォトレジストの厚みを完全に貫通せずに、且つ、これらの開口の最深部は曲線的なエッジ（縁部）を有する。続いて、フォトレジストが離型剤で処理されて弾性スタンプを成形することに使用されると、形状はプロファイル２９１２Ｅ（図２９Ｅ）を有するであろう。
【００４９】
本技術のいくつかのさらなる利点は、ワックスレジスト層７０２内に形成された形状（例えば溝７２２（図１０））が、異方性エッチングによってスタンプマスター１１０に形成された親形状（ウェッジ１１２）よりも実質的に小さく、これにより、マスター１１０を形成するために比較的安価な低分解能技術を使用することを可能であることである。
【００５０】
ここに説明した技術は、ソーラーセル処理に限定されるものではない。むしろ、それらは、ミクロスケールでの迅速で安価なパターニングが必要とされ、且つ、比較的細い形状を許容可能であるならば、任意の基板への広範囲な応用性を有する。
【００５１】
熱相変化又は流動性を表すレジスト材料の使用は、フレキソ印刷の忠実性を改善するのに有益である。
【００５２】
約５から約２０μｍの必要規模でパターニングするためにフレキソ印刷を使用する重大な欠点は、弾性スタンプ（又は、フレキソ印刷業界で呼ばれるようなプレート）上の隆起形状間の限定空間からインクを追い出すことである。本新規技術の別の形態では、熱流動性レジスト材料は、隆起形状で弾性スタンプによって基板に移動される。そして、熱流動性材料の固形化は、追い出しを制限し、スタンプ形状を保存する。この処理は図３３に示されている。微小ピット３３１９を有する、加熱されたアニロックス（ａｎｉｌｏｘ）計測ローラー３３１７は、容器からワックス（例えば、“Ｋｏｓｔｅｒ  Ｋｅｕｎｅｎ”社による“Ｓｔｉｃｋ  Ｗａｘ  ７７”など）のような融解したレジスト材料３３０１を対象とし、領域ごとのレジストの量（体積）を正確に計測する。上昇した温度では動作しないが、アニロックスシステムの同様な種類が印刷技術において知られている。提供（搬送）されたフィルム３３２１の厚さは、約１から約５ミクロンの範囲内であり、又は、最小ピッチのローラーの場合は僅かに１ミクロンを下回る。加熱されたアニロックスローラーは、加熱された円柱状のローラー３３１５の周りに形成された弾性スタンプ３３１９の隆起部３３１１に、レジスト材料３３０２を提供する。該技術において知られるスタンプは、ＰＤＭＳのスタンプも可能であるが、典型的にはアクリル系フォトエラストマー（ｐｈｏｔｏｅｌａｓｔｏｍｅｒ）から形成される。
【００５３】
加熱された弾性ローラー３３１５は、スタンプの隆起部から基板３３０４の表面３３２０へと融解したレジスト材料３３０２を提供する。スタンプ３３１１は可撓性であるので、基板表面３３２０内のトポグラフィ（形状的な）バリエーションに適合する。レジスト材料３３２１が冷えた基板３３０４に接触すると、固形化が基板表面３３２０で始まり、スタンプ３３１１の表面に向けて進行するよう、レジスト材料３３２１は固形化を始める。冷凍前線（固化領域）の進行速度は、基板３３０４及びフレキソローラー３３１９の初期温度を適切に選択することによって容易に制御されうる。
【００５４】
冷凍前線の移動は、過渡熱伝達解析の技術分野の当業者にとって知られている技術であるフーリエの方程式を解くことによってモデル化される。典型的な解析では、１５ｃｍ／秒の表面速度、及び、レジスト材料の融解点より６℃低い初期ウエハ温度では、１μｍのフィルム厚及び７５マイクロ秒の冷却時間の結果になる。他のパラメータを変化させずに温度差を１５℃に増加させると、１．５μｍのフィルム厚の結果になる。アニロックスにより提供されるレジスト材料の量にとって適切に速度及び温度を選択することにより、スタンプの隆起領域と基板との間のギャップ（隙間）からワックス材料の追い出すことなしに、ギャップを所望のワックス厚で満たすように、レジストを作成可能である。そして、ウエハ３３０４は、スタンプの隆起構造３３１１の高い忠実性を有するレプリカでパターニングされて、ローラー３３１５から抜け出る。
【００５５】
本実施形態で注目すべき重要なことは、スタンプ３３１９の隆起部３３１１に近接して運ばれる位置で、基板３３０４がレジスト（例えばワックス３３２１）を受け取ることである。対照的に、図３０に示されたような上述の実施形態では、スタンプ３０１０及び基板３００４との相互作用の後に、基板３００４が、スタンプ３０１５の隆起部３０１２、３０１３に近接して運ばれている位置３０２３、３０２２でレジスト３００２がない状態で残される。つまり、図３３に示した実施形態では、隆起部３３１１は、図３０に示した隆起部３０１２、３０１３及び他の上述の実施形態とは異なって機能する。
【００５６】
上述した、ナノインプリントリソグラフィのような早期置換に基づくパターニング技術の主な欠点の一つは、基板上に残留フィルム又はスカム（浮きかす）が存在することである。レジスト材料を除去し、且つ、さらにドライエッチングによって取り除かれる必要があるフィルム残渣物を除去するために、ＰＭＭＡのような固いレジスト材料を使用することは、高温と組み合わせて非常に高い圧力（およそ１９００ｐｓｉ）を必要とする。上述の本新規技術の実施形態は、低粘性の熱流動性レジスト材料とウェッジ形状の柔らかいツールとの組み合わせによって、この困難性を避け、レジスト材料による基板の自発的な脱湿潤を導く。別の実施形態は、異なる手段でスカム層を避け、材料選択及び処理モニタリングの点でさらなる利点を提供する。
【００５７】
このアプローチでは、図３７に示すとおり、一時的なキャリア３７１９上にデカル（転写物）としてパターンが形成されて、次に、対象の基板３７０４に転送される。デカル技術は、より大きい形状規模で知られており、典型的には、スクリーン印刷又は他の比較的粗い印刷技術によって形成される。本実施形態では、例えば、ナノインプリントリソグラフィ、マイクロトランスファー成形、相変化フレキソ印刷又はウェッジインプリンティングなどの微細加工技術によって、一時的なキャリアの上にパターンが形成される。一時的なキャリア上への形成は、対象の多結晶シリコンウエハ基板とは互換性がない処理パラメータ（例えば非常に高い圧力）の使用を可能にする。可撓性キャリアを使用することで、パターン形成ツールからデカルが離型することが容易になる。デカルは、高価なシリコンウエハを壊す前に、機械視覚システムにより光学的に欠陥検査される。そして、デカルは、加熱及び／又は加圧を組み合わせて、好ましくはローラー３７１５によって対象の基板３７０４に適用される。それから、キャリア３７１９は引っ込められ、基板３７０４上に対象のレジストパターン３７２１を残す。
【００５８】
デカルの実施形態の重要な利点は、レジストとキャリアフィルムとの間の接着力が十分であるならば、初期パターン形成の間に隆起領域間のキャリア上に堆積されたレジスト材料の任意の薄い残渣物は、キャリアが引っ込められるときにキャリアに接着し、キャリアに取り残されたバルクレジストパターンから引き離され、ナノインプリントリソグラフィの１つの主要な問題を避ける。基板に対するレジストの接着力は、キャリアに対するレジストの接着力よりも大きくなければならない。幅広い種類の表面接着特性を有するキャリアフィルムが市販されている。レジスト材料は、上述したようなワックスであってもよいが、好ましくは、体積変化を避けつつ基板への結合を促進するように、固体形態と液体形態との間の緩やかな相転移を有するＥＶＡのようなポリマーである。
【００５９】
上述した他の技術と同様に、デカル（転写）技術は、特に光トラップに有利であるウエハの両側部の同時パターニングに容易に適合される。
【００６０】
新規技術は、従来の多結晶シリコンソーラーセル処理内に組み込まれる直接的な可能性を有し、既存の処理ステップの最小限の変化で、光捕捉及びエネルギー生成の１０％までの増加を可能にする。これらはまた“ＳＡＣ”技術で好適に働く。ＳＡＣ処理は、非テクスチャ材料によって分離されたテクスチャ領域を利用し、自発的な又は補助されたキャピラリ（毛細管）流によって、金属化領域及び非金属化領域の範囲を定めるのに使用される。さらに一般には、該技術は、従来のＶＬＳＩ製造、ＲＦＩＤタグ及び他の印刷エレクトロニクス、ディスプレイ製造、マイクロ波及びＲＦクロッキング装置、並びに他分野のパターニングの応用を含む、低コスト高速パターニング技術がコストを削減し且つ速度を増加させる他の応用分野への可能性をも有する。
【００６１】
特定の実施形態が開示及び説明されたが、当業者は様々な変更及び改変を本発明の範囲から外れることなく実施可能であることが理解される。添付の図による説明及び開示に含まれる全ての事項は、実例としてであって、限定するためでないと解釈されることを意図している。
【００６２】
（まとめ）
即ち、ここに開示された新規技術は、方法及びこのような方法によって作成された物体を含む。光起電及び他の使用のために特定のテクスチャでパターン形成された基板が作成される。基板は、基板ウエハを被覆するレジスト材料の薄層上に、可撓性スタンプを押し付けることで作成される。レジストは、相を変化させ又は軟化させ、加熱及び加圧条件下で押し付け位置から流れ去り、基板ウエハを露出する。そして、ウエハは、移動されるスタンプの動作によって露出された基板の部分及びレジストによって保護された基板の残りの部分で、いくつかの成形処理（典型的にはエッチング処理）を受ける。典型的な基板はシリコンであり、典型的なレジストはワックスである。スタンプは何度も繰り返して使用されうる。スタンプは、可撓性材料をマスターモールド内に成形することによって作成される。典型的にはこれもシリコンで成り、且つレジスト層でコーティングされている基板を提供することによってマスターモールドは作成される。レジスト層は、基板の部分を露出するようにフォトリソグラフィのような従来の手段でパターニングされる。そして、基板は、基板のいくつかの部分を除去する成形ステップ（例えば異方性エッチング）を受けて、その結果、キャビティを生成する。これによって、マスターモールドを形成する。
【００６３】
つまり、使用の順番に、マスターモールドは、マスキング、パターニング及び成形によって用意される。モールドは可撓性スタンプを作成するのに使用される。スタンプはワークピース上にレジスト層をパターニングするのに使用され、それから異なる成形ステップを通してワークピースを成形する。そして、ワークピースは、光起電又は他の用途のために使用されうる。ワークピースに提供可能なテクスチャは、延在した溝、別個に離隔したピット、及び、これらの中間形状と同様にこれらの組み合わせを含む。プラテン又はローラーに基づく技術が、ワークピースをパターニングするために使用されうる。粗く且つ不規則なワークピース基板は、スタンプの鋭部がワークピース表面に接触することを確実するように、延在スタンプ要素を使用することによって適応される。適用される圧力の差の影響を受けて変形する可撓性部材上に、プラテンを取り付けることによって達成されるプラテンの移動などの適切な手段によって、ワークピースを押し付けるようにスタンプが移動する。
【００６４】
本発明の好ましい一実施形態は、基板にパターンを設ける方法であって、この方法は、基板、及び、パターン化形成された隆起形状を有する変形可能なスタンプを提供するステップであって、スタンプは約１０ＧＰａ未満の弾性係数を有するステップと、スタンプと基板との間の空間の少なくとも１つの領域内に、流動温度に加熱時に流動可能になる材料を提供するステップと、基板又は流動性材料の少なくとも一方に接触するようにパターン形成されたスタンプを配置するステップと、材料の流動温度を超えてスタンプ及び基板を加熱するステップと、流動性材料が流動不可能になるようにスタンプ及び基板を冷却するステップと、基板の領域を覆うパターン形成された材料を露出するようにスタンプを引っ込めるステップであって、パターンは流動性材料によって覆われていない基板の少なくとも１つの開領域を含むステップと、パターン形成された基板に少なくとも１つの次の処理ステップを施すステップと、を含む。
【００６５】
重要な実施形態で、流動可能になる材料は、ワックス又はポリマーを含む。それは、有利には、流動温度で流動可能な状態のときに約１００，０００センチポイズ未満の粘度を有し、また、このような状態のときに約１０，０００センチポイズ未満、さらには約２，０００センチポイズ未満の粘度を有してもよい。
【００６６】
関係する有用な実施形態では、変形可能なスタンプの弾性係数は、約０．１ＧＰａ未満であり、また、さらに約１０ＭＰａ未満でもよい。
【００６７】
隆起形状は、約２から約２０ミクロンの間の高さを有しうる。
【００６８】
変形可能なスタンプはシリコンを含みうる。
【００６９】
変形可能なスタンプは少なくとも２つの部分を備え、第１部分は第２部分の弾性係数よりも実質的に大きい弾性係数を有することは有利である。
【００７０】
スタンプは、別の基板にパターンを設けることに再使用可能である。
【００７１】
基板は単結晶又は多結晶シリコンを含みうる。
【００７２】
基板は、山部から谷部にかけて約０．５ミクロンから約２０ミクロンの間の特徴的な表面粗度を有する。
【００７３】
スタンプを配置するステップは、パターン形成された隆起形状の反対側のスタンプの側部を押圧することを含む。それは、基板領域に基づいて計算された、約１００から約５００ｋＰａの間の圧力を適用することをさらに含む。あるいは、それは、スタンプと基板との間の領域に真空を適用するか、または、スタンプと基板に対して反対圧力を適用して両者の間に真空を適用することを含む。
【００７４】
可撓膜は、異なる圧力を適用することによってスタンプを配置することにも使用されうる。パターニングされるべき第２表面を有する第２基板が提供され、さらに、両方の基板を実質的に同時にパターニング可能であるように、第２可撓膜の手段によって第２基板に対して提供（配置）利用可能な第２パターン化表面を有する第２スタンプを提供する。
【００７５】
基板は平面である。この場合、パターン形成されたスタンプを配置するステップは、基板の平面に実質的に平行な軸に対して回転するようにパターン形成されたスタンプを提供するステップと、スタンプと基板との間の接合面を形成するように、回転軸に実質的に垂直であるパス（経路）に沿ってパターン形成されたスタンプに近接する基板を通過させる間、軸に対してパターン形成されたスタンプを回転させるステップと、接合面の部分が流動性材料の流動温度を超え、且つ、（他の）部分が流動温度以下であるように、回転するスタンプと基板との接合面の近位に熱を提供するステップとを含む。回転するスタンプは、スタンプの２つの側部間での異なる圧力によって少なくとも部分的に支持及び配置されうる。基板は、一対のローラーのニップを通過するが、その第１（のローラー）はパターン化スタンプを周囲に有しており、他（のローラ）は第１（のローラー）とともにニップを形成する。構造は連続的である。
【００７６】
さらに別の重要な実施形態は、スタンプを加熱するステップに先行して流動性材料を提供するステップを有し、このステップは、スタンプを配置するステップに先行する。あるいは、スタンプを加熱するステップは、流動性材料を提供するステップに先行し、このスタップは、スタンプを配置するステップに先行する。別の実施形態では、流動性材料を提供するステップは、スタンプを加熱するステップ及びスタンプを配置するステップの後に続く。
【００７７】
実施形態の関連するグループでは、パターン形成された隆起形状は、基部及び先端部を有する横断面で長尺構造を備え、ここでは、先端部は基部の横寸法よりも小さい横寸法を有する。先端部は、鋭いポイントによって特徴づけられる。パターン形成された隆起形状は、三角断面又は台形断面を有しうる。先端部は、基部の横寸法よりも小さい半径を有する湾曲部を有する。隆起部は実質的に均一な横寸法の基部と先端部とを有しうる。この先端部は基部の近接領域と基部の末端領域とを有し、この末端領域は、近接領域の横寸法よりも小さい横寸法を有する。
【００７８】
さらに別の有用な実施形態では、パターン形成された隆起形状は、基部を有する形状を備える。該基部は、平面視において約３：１未満である長さと幅とのアスペクト比を有し、ここで、先端部は、対応する基部の横寸法よりも小さい横寸法を有する。少なくとも一形態では、先端部は鋭いポイントの特徴を有する。先端部は、基部の横寸法よりも小さい半径を有する湾曲部を有しうる。
【００７９】
スタンプは、尖鋭的な、平坦な又は曲線的な先端部を有する、ピラミッド状の尖った突出要素を備える。
【００８０】
隆起形状は、平面視で約３：１以上の長さと幅とのアスペクト比を特徴とする少なくとも１つの長尺形状部と、平面視で約３：１未満の長さと幅とのアスペクト比を特徴とする少なくとも１つの簡易形状部とを備える。長尺形状部は実質的に直線形状を含み、且つ、簡易形状部はピラミッド（四角錐体）部を含む。
【００８１】
スタンプは、モールドを使用して製造されており、モールド形状は、異方性エッチングによって構成されている。
【００８２】
隆起形状の少なくとも一部が、対称又は非対称である六方アレイに配列されうる。
【００８３】
隆起形状はピラミッド部を備える。
【００８４】
次に続く処理ステップは、エッチングを含む。
【００８５】
さらに別の実施形態で、次に続く処理ステップは、対応する少なくとも１つのパターン化材料の開領域よりも基板のアンダーカット（切り出し）形状が大きいように、パターン化材料の下の部分から基板材料をアンダーカット（切り出し）することを含む。エッチングのステップは、ウェットエッチング、等方性エッチング、異方性エッチング、ドライエッチング、反応性イオンエッチング又は深い反応性イオンエッチングである。
【００８６】
特に効率的な実施形態の方法では、同時にパターニングされる、互いに外側に向いている少なくとも２つの表面を基板が備える。
【００８７】
実施形態の一グループでは、材料を提供するステップは、基板表面にコーティング材料を構成することを含む。コーティングは、約１から約１０ミクロンの間の厚さであり、スピンコーティングによって適用される。あるいは、コーティングは、カーテンコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、オフセットグラビアコーティング、ロッドコーティング、ロールコーティング、ブレードコーティング、又は、押し出しコーティングによって供給される。
【００８８】
さらに別の実施形態でも、材料を提供するステップは、スタンプ表面に材料コーティングを構成することを含む。
【００８９】
基本の実施形態では、材料を提供するステップは、スプレーすることを含む。
【００９０】
材料は、次に蒸発する揮発性キャリアに混合することによって提供されうる。
【００９１】
さらに別の実施形態のグループは、スタンプ及び基板の間の空間に材料フィルムを導入することを含む。
【００９２】
少なくとも１つの領域が流動性材料で当初に提供されていない分離した領域内に選択的に材料が提供されうる。加熱ステップは、材料に当初から提供されていない少なくとも１つの領域に材料が流れることを可能にする。流動性材料は、複数の装置から材料を印刷又は散布することによって選択的に提供される。
【００９３】
上述の実施形態のいずれかは、材料で予め湿潤した基板の少なくとも１つの領域に、材料を脱湿潤させることをさらに含む。
【００９４】
基本の実施形態に関して、少なくとも１つの開領域は、約０．１から約０．２ミクロンの間の特徴的な最小横寸法を有する。それは、約２から約１０ミクロンの間の特徴的な最大横寸法を有しうる。
【００９５】
基板のトポグラフィは、光トラップテクスチャ、光電流を伝えるための表面導体を定めるための形状、又は、これらの両方を備える。
【００９６】
発明の多くの技術及び形態は、ここに説明されている。当該技術分野の当業者は、特定して説明されていなくとも、これら技術の多くが他の開示された技術で使用可能であることを理解しよう。例えば、レジスト被覆基板にスタンプを使用する任意の適切な方法が使用されうる。そこでは、レジストは、軟化し、相が変化して、基板を露出するように流れ落ちる。スタンプを、プラテン式、ローラー式、又は、別の種類のものとすることが可能である。成形は、等方性エッチング、又は、適切であれば別のエッチング形態によってなされうる。エッチング以外には、説明したとおり、マスク材料を変化させる相を利用して別の種類の材料除去が使用されうる。追加のステップ（パターン化金属堆積の「剥離（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）」）もまた使用されうる。または、他の最適な手段によって、説明したとおり、スタンプが使用されうる。それは、再利用可能以外にも使い捨て可能である。
【００９７】
レジストは、スピンコートされた、スタンプされた、スプレーされた、又は、印刷されたコーティングとしてワークピース基板に適用されうる。レジスト層を提供するための任意の他の適切な手段が使用可能である。説明した、スタンプ上へ事前コーティングされるように、又は、スタンプと基板との間の空間内に直接的に供給されるように、レジストは基板上に予めコーティングされうる。
【００９８】
マスターモールドを作成する他の方法に関して、スタンプが成形されるならば、レジスト層のパターニングは、任意の適切な手段によって可能である。マスク材料によって保護されていない材料の除去は、任意の適切な手段によってされうる。
【００９９】
本開示は２つ以上の発明を説明し開示している。本発明は、本開示に基づくすべての特許出願の手続き中に提出および展開された、本明細書の請求項および関連文書に記載されている。発明者らは、後に判定されるように、先行技術によって許可された限定に対して、各種発明のすべてを請求することが意図される。本明細書に記載される特徴は、本明細書に開示される各発明にとって必須ではない。よって、発明者らは、本明細書に開示されているが、本開示に基づく特許の具体的な請求項では請求されていない特徴を、上記請求には組み込まないことが意図される。
【０１００】
ハードウェアのアセンブリまたはステップ群は、本明細書では発明と称する。しかしながら、これは、上記アセンブリや群が必然的に、一件の特許出願で審査される発明の数、すなわち、発明の単一性に関する法律や規則により具体的に企図されるような、特許可能な個々の発明であることを認めるものではない。発明の実施形態の略称であると意図される。
【０１０１】
要約書を本明細書と共に提出する。本要約は、審査官やその他の調査を行う者が技術的開示の主題を急速に確認できるように要約を要求する規則に従い提出されていることを強調しておく。本要約は、特許庁規則で約束されるように、請求項の範囲または意味を解釈または限定するために使用されないという認識の下に提出されている。
【０１０２】
以上の説明は例示的なものと理解すべきであって、いかなる意味においても限定的であるとみなすべきではない。本発明は好適な実施形態を参照して具体的に図示および説明したが、当業者であれば、請求項によって定義される本発明の精神と範囲から逸脱せずに、形式および詳細に様々な変更を加えることができると了解するであろう。
【０１０３】
下記請求項内のすべての手段またはステッププラス機能要素の対応する構造、材料、動作および等価物は、具体的に請求されるその他の請求項要素と組み合わせて機能を実行する構造、材料または動作を含む。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３５Ｄ】
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【図３５Ｅ】
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【図３６】
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【図３７】
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