(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．４ｎｍ〜１ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含むインプリント・リソグラフィ・テンプレートであって、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも１０％であるインプリント・リソグラフィ・テンプレート。
【請求項２】
前記平均細孔サイズが少なくとも０．５ｎｍである、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項３】
前記多孔質材料の前記多孔率が少なくとも２０％である、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項４】
前記多孔質材料が有機ケイ酸塩低誘電率材料である、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項５】
溶融石英を基準とした前記多孔質材料の相対多孔率が少なくとも２０％である、請求項４に記載のテンプレート。
【請求項６】
前記多孔質材料が少なくとも２ＧＰａのヤング率を有する、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項７】
前記多孔質材料が少なくとも５ＧＰａのヤング率を有する、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項８】
前記多孔質材料が少なくとも１０ＧＰａのヤング率を有する、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項９】
前記多孔質材料がベース層とキャップ層との間に位置決めされる、請求項１に記載のテンプレート。
【請求項１０】
前記ベース層が溶融石英を含む、請求項９に記載のテンプレート。
【請求項１１】
前記ベース層が凹部を含み、前記多孔質材料が前記凹部に位置決めされる、請求項９に記載のテンプレート。
【請求項１２】
前記キャップ層がＳｉＯxを含み、１≦ｘ≦２である、請求項９に記載のテンプレート。
【請求項１３】
前記キャップ層の厚さが１００ｎｍ未満である、請求項９に記載のテンプレート。
【請求項１４】
前記キャップ層の厚さが５０ｎｍ未満である、請求項１３に記載のテンプレート。
【請求項１５】
前記キャップ層の厚さが２０ｎｍ未満である、請求項１４に記載のテンプレート。
【請求項１６】
前記キャップ層から延びる突起をさらに含む、請求項９に記載のテンプレート。
【請求項１７】
インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法において、
ベース層上に多孔質層を形成するステップであって、前記多孔質層が０．４ｎｍ〜１ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、前記多孔質層の多孔率が少なくとも１０％である、ステップと、
前記多孔質層上にキャップ層を形成するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法において、
ベース層に多数の凹部を形成するステップと、
前記凹部に多孔質材料を堆積させるステップであって、前記多孔質材料が０．４ｎｍ〜１ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも１０％である、ステップと、
前記ベース層上にキャップ層を形成するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
重合可能材料をインプリント用スタックに塗布するステップと、
前記重合可能材料をテンプレートに接触させるステップであって、前記テンプレートが０．４ｎｍ〜１ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含み、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも１０％である、ステップと、
前記重合可能材料を固化させるステップと、
前記テンプレートを前記固化された材料から分離するステップと
を含むインプリント・リソグラフィ法。
【請求項２０】
重合可能材料の小滴をインプリント用スタックの表面に供給するステップと、
前記重合可能材料をテンプレートに接触させるステップであって、前記テンプレートが０．４ｎｍ〜１ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含み、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも１０％である、ステップと、
前記インプリント用スタックの表面に実質的に連続的な層を形成するように前記重合可能材料が広がることを可能にするステップであって、前記実質的に連続的な層を形成するように前記重合可能材料が広がることが、第２のテンプレートと第２のインプリント用スタックとの間に実質的に連続的な層を形成するように同様の重合可能材料を同様に分配するのに必要とされる時間の８０％以下で行われ、前記第２のテンプレートおよび前記第２のインプリント用スタックが０．４ｎｍ未満の平均細孔サイズを有する、ステップと
を含むインプリント・リソグラフィ法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ナノインプリント・リソグラフィに関する。
【０００２】
（関連出願の相互引用）
本出願は、２００７年１１月２１日に出願された米国仮特許出願第６０／９８９，６８１号および２００７年１２月３日に出願された米国仮特許出願第６０／９９１，９５４号の米国特許法第１１９条（ｅ）項（１）の下での利益を主張するものであり、これらは共に参照により本明細書に組み込まれる。
（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
米国政府は、ＮＩＳＴ  ＡＴＰ  ＡＷＡＲＤ  ７０ＮＡＮＢ４Ｈ３０１２の条件によって規定されるように、本発明における払込み済みライセンス、および妥当な条件で他者にライセンスすることを特許所有者に要求する権利を限定的な状況で有する。
【背景技術】
【０００３】
ナノ加工は、１００ナノメートル程度またはそれ以下のフィーチャを有する非常に小さい構造体の製作を含む。ナノ加工がかなり大きい影響を及ぼしてきた一応用分野には集積回路の処理がある。半導体処理産業は、基板に形成される単位面積当たりの回路を増加させつつ製造歩留りを高めるために努力し続けており、したがって、ナノ加工はますます重要になっている。ナノ加工は、形成される構造体の最小フィーチャ寸法を継続して低減させながら、より優れた工程制御を実現する。ナノ加工が利用されている他の開発領域には、生物工学、光学技術、機械システムなどが含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号
【特許文献３】米国特許第６，９３６，１９４号
【特許文献４】米国特許第６，８７３，０８７号
【特許文献５】米国特許第７，１５７，０３６号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号
【特許文献７】米国特許第６，９３２，９３４号
【特許文献８】米国特許出願公開第２００４／０１２４５６６号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００４／０１８８３８１号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００４／０２１１７５４号
【特許文献１１】米国特許第７，３０７，１１８号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】D. W. Breck、Zeolite Molecular Sieves - Structure, Chemistry, and Use、John Wiley & Sons、New York、１９７４年、６３６頁
【非特許文献２】J. F. Shackelford、J. Non-Cryst. Solids 253, 1999, 23
【非特許文献３】G. G. Boiko その他、Glass Physics and Chemistry、Vol. 29, No. 1, 2003, pages 42-48
【非特許文献４】Zhang その他、「Highly Porous Polyhedral Silsesquioxane Polymers、Synthesis and Characterization」 J. Am. Chem. Soc.、1998、120、8380-8391
【非特許文献５】F. Peng その他、J.  Membrane Sci. 222 (2003) 225-234
【非特許文献６】A. Ranjit Prakash その他、Sensors and Actuators  B 113(2006) 398-409
【発明の概要】
【０００６】
本明細書は以下の発明の開示を包含する：
［１］少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含むインプリント・リソグラフィ・テンプレートであって、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％であるインプリント・リソグラフィ・テンプレート。
［２］前記平均細孔サイズが少なくとも約０．５ｎｍである、［１］に記載のテンプレート。
［３］前記平均細孔サイズが少なくとも約１．０ｎｍである、［１］に記載のテンプレート。
［４］前記多孔質材料の前記多孔率が少なくとも約２０％である、［１］に記載のテンプレート。
［５］前記多孔質材料が有機ケイ酸塩低誘電率材料である、［１］に記載のテンプレート。
［６］溶融石英を基準とした前記多孔質材料の相対多孔率が少なくとも約２０％である、［５］に記載のテンプレート。
［７］前記多孔質材料が少なくとも約２ＧＰａのヤング率を有する、［１］に記載のテンプレート。
［８］前記多孔質材料が少なくとも約５ＧＰａのヤング率を有する、［１］に記載のテンプレート。
［９］前記多孔質材料が少なくとも約１０ＧＰａのヤング率を有する、［１］に記載のテンプレート。
［１０］前記多孔質材料がベース層とキャップ層との間に位置決めされる、［１］に記載のテンプレート。
［１１］前記ベース層が溶融石英を含む、［１０］に記載のテンプレート。
［１２］前記ベース層が凹部を含み、前記多孔質材料が前記凹部に位置決めされる、［１０］に記載のテンプレート。
［１３］前記キャップ層がＳｉＯxを含み、１≦ｘ≦２である、［１０］に記載のテンプレート。
［１４］前記キャップ層の厚さが約１００ｎｍ未満である、［１０］に記載のテンプレート。
［１５］前記キャップ層の厚さが約５０ｎｍ未満である、［１４］に記載のテンプレート。
［１６］前記キャップ層の厚さが約２０ｎｍ未満である、［１５］に記載のテンプレート。
［１７］前記キャップ層から延びる突起をさらに含む、［１０］に記載のテンプレート。
［１８］少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含むインプリント・リソグラフィ・インプリント用スタックであって、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％であるインプリント・リソグラフィ・インプリント用スタック。
［１９］前記平均細孔サイズが少なくとも約０．５ｎｍである、［１８］に記載のインプリント用スタック。
［２０］前記平均細孔サイズが少なくとも約１．０ｎｍである、［１８］に記載のインプリント用スタック。
［２１］前記多孔質材料の前記多孔率が少なくとも約２０％である、［１８］に記載のインプリント用スタック。
［２２］前記多孔質材料が有機ケイ酸塩低誘電率材料である、［１８］に記載のテンプレート。
［２３］溶融石英を基準とした前記多孔質材料の相対多孔率が少なくとも約２０％である、［２２］に記載のテンプレート。
［２４］前記多孔質材料が少なくとも約２ＧＰａのヤング率を有する、［１８］に記載のインプリント用スタック。
［２５］前記多孔質材料が少なくとも約５ＧＰａのヤング率を有する、［１８］に記載のテンプレート。
［２６］前記多孔質材料が少なくとも約１０ＧＰａのヤング率を有する、［１８］に記載のテンプレート。
［２７］前記多孔質材料が基板とキャップ層との間に位置決めされる、［１８］に記載のテンプレート。
［２８］インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法において、
ベース層上に多孔質層を形成するステップであって、前記多孔質層が少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、前記多孔質層の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記多孔質層上にキャップ層を形成するステップと
を含む方法。
［２９］インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成する方法において、
ベース層に多数の凹部を形成するステップと、
前記凹部に多孔質材料を堆積させるステップであって、前記多孔質材料が少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記ベース層上にキャップ層を形成するステップと
を含む方法。
［３０］インプリント・リソグラフィ・スタックを形成する方法において、
基板上に多孔質層を形成するステップであって、前記多孔質層が少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記多孔質層上にキャップ層を形成するステップと
を含む方法。
［３１］重合可能材料をインプリント用スタックに塗布するステップと、
前記重合可能材料をテンプレートに接触させるステップであって、前記テンプレートが少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含み、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記重合可能材料を固化させるステップと、
前記テンプレートを前記固化された材料から分離するステップと
を含むインプリント・リソグラフィ法。
［３２］重合可能材料の小滴をインプリント用スタックに塗布するステップであって、前記インプリント用スタックが少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含み、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記重合可能材料をテンプレートに接触させるステップと、
前記重合可能材料を固化させるステップと、
前記テンプレートを前記固化された材料から分離するステップと
を含むインプリント・リソグラフィ法。
［３３］重合可能材料の小滴を多孔質インプリント用スタックの表面に供給するステップであって、前記多孔質インプリント用スタックが少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含み、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記重合可能材料をテンプレートに接触させるステップと、
前記多孔質インプリント用スタックの表面に実質的に連続的な層を形成するように前記重合可能材料が広がることを可能にするステップであって、前記実質的に連続的な層を形成するように前記重合可能材料が広がることが、第２のテンプレートと第２のインプリント用スタックとの間に実質的に連続的な層を形成するように同様の重合可能材料を同様に分配するのに必要とされる時間の約８０％以下で行われ、前記第２のテンプレートおよび前記第２のインプリント用スタックが約０．４ｎｍ未満の平均細孔サイズを有する、ステップと
を含むインプリント・リソグラフィ法。
［３４］重合可能材料の小滴をインプリント用スタックの表面に供給するステップと、
前記重合可能材料をテンプレートに接触させるステップであって、前記テンプレートが少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含み、前記多孔質材料の多孔率が少なくとも約１０％である、ステップと、
前記インプリント用スタックの表面に実質的に連続的な層を形成するように前記重合可能材料が広がることを可能にするステップであって、前記実質的に連続的な層を形成するように前記重合可能材料が広がることが、第２のテンプレートと第２のインプリント用スタックとの間に実質的に連続的な層を形成するように同様の重合可能材料を同様に分配するのに必要とされる時間の約８０％以下で行われ、前記第２のテンプレートおよび前記第２のインプリント用スタックが約０．４ｎｍ未満の平均細孔サイズを有する、ステップと
を含むインプリント・リソグラフィ法。
一態様では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートまたはインプリント用スタックは、少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含む。多孔質材料の多孔率は少なくとも約１０％である。
【０００７】
実施形態によっては、平均細孔サイズは、少なくとも約０．５ｎｍまたは少なくとも約１．０ｎｍである。多孔質材料の多孔率は少なくとも約２０％とすることができる。場合によっては、多孔質材料は有機ケイ酸塩低誘電率材料である。溶融石英を基準とした多孔質材料の相対多孔率は少なくとも約２０％とすることができる。場合によっては、多孔質材料は、少なくとも約２ＧＰａ、少なくとも約５ＧＰａ、または少なくとも約１０ＧＰａのヤング率を有する。
【０００８】
いくつかのテンプレート実施形態では、多孔質材料はベース層とキャップ層との間に位置決めされる。ベース層は溶融石英を含むことができる。場合によっては、ベース層は凹部を含み、多孔質材料が凹部に位置決めされる。場合によっては、キャップ層はＳｉＯxを含み、ここで１≦ｘ≦２である。キャップ層の厚さは、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満とすることができる。突起がキャップ層から延びることができる。
【０００９】
いくつかのインプリント用スタック実施形態では、多孔質材料は基板とキャップ層との間に位置決めされる。基板はシリコンを含むことができる。
【００１０】
別の態様では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成するステップは、ベース層上に多孔質層を形成するステップと、多孔質層上にキャップ層を形成するステップとを含む。別の態様では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成するステップは、ベースに多数の凹部を形成するステップと、凹部に多孔質材料を堆積させるステップと、ベース層上にキャップ層を形成するステップとを含む。別の態様では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートを形成するステップは、基板上に多孔質層を形成するステップと、多孔質層上にキャップ層を形成するステップとを含む。多孔質層は少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、多孔質層の多孔率は少なくとも約１０％である。
【００１１】
別の態様では、インプリント・リソグラフィ法は、重合可能材料の小滴をインプリント用スタックに塗布するステップと、重合可能材料をテンプレートに接触させるステップと、重合可能材料を固化させるステップと、テンプレートを固化された材料から分離するステップとを含む。場合によっては、テンプレートは多孔質材料を含む。場合によっては、インプリント用スタックは多孔質材料を含む。場合によっては、テンプレートおよびインプリント用スタックは共に多孔質材料を含む。多孔質材料は少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定し、多孔質材料の多孔率は少なくとも約１０％である。
【００１２】
別の態様では、インプリント・リソグラフィ法は、重合可能材料の小滴をインプリント用スタックの表面に供給するステップと、重合可能材料をテンプレートに接触させるステップと、インプリント用スタックの表面に実質的に連続的な層を形成するように重合可能材料が広がることを可能にするステップとを含む。テンプレート、インプリント用スタック、または両方は、少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズをもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含むことができ、多孔質材料の多孔率は少なくとも約１０％である。実質的に連続的な層を形成するように重合可能材料が広がることは、第２のテンプレートと第２のインプリント用スタックとの間に実質的に連続的な層を形成するように同様の重合可能材料を同様に分配するのに必要とされる時間の約８０％以下、約５０％以下、または約２０％以下で行われ、ここで、第２のテンプレートおよび第２のインプリント用スタックは約０．４ｎｍ未満の平均細孔サイズを有する。
【００１３】
本発明をより詳細に理解できるようにするために、添付の図面に示された実施形態を参照しながら本発明の実施形態を説明する。しかし、添付の図面は本発明の単なる典型的実施形態を示しており、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】リソグラフィ・システムの略示側面図である。
【図２】基板の上に位置決めされたパターン化層を有する、図１に示された基板の略示側面図である。
【００１５】
【図３】多孔質テンプレートを示す図である。
【００１６】
【図４】多孔質インプリント用スタックを示す図である。
【００１７】
【図５】多数の凹部に多孔質材料をもつ層の一部を示す図である。
【００１８】
【図６】多孔質テンプレートおよび多孔質インプリント用スタックを使用するインプリント・リソグラフィ工程を示す図である。
【図７】単一体多孔質テンプレートおよび多孔質インプリント用スタックを使用するインプリント・リソグラフィ工程を示す図である。
【００１９】
【図８】基板上に供給されたインプリント・レジストの小滴の写真である。
【００２０】
【図９Ａ−Ｄ】インプリント用スタック上に広がるインプリント・レジストの小滴の写真である。
【００２１】
【図１０Ａ−Ｄ】多孔質インプリント用スタック上に広がるインプリント・レジストの小滴の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
現在使用されている例示的なナノ加工技法は、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・リソグラフィ工程は、米国特許出願公開第２００４／００６５９７６号、米国特許出願公開第２００４／００６５２５２号、および米国特許第６，９３６，１９４号などの多数の公報に詳細に説明されており、それらのすべてが参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
前述の米国特許出願公開および米国特許の各々で開示されたインプリント・リソグラフィ技法は、形成可能な（重合可能な）層にレリーフ・パターンを形成するステップと、レリーフ・パターンに対応するパターンを下にある基板に転写するステップとを含む。基板を、パターニング工程での位置決めを容易にするために運動ステージに結合することができる。パターニング工程では、基板から離間しているテンプレートと、テンプレートと基板との間に塗布された形成可能な液体とが使用される。形成可能な液体は固化されて、形成可能な液体に接触するテンプレートの表面の形状と一致するパターンを有する硬い層を形成する。固化の後、テンプレートは硬い層から分離され、その結果、テンプレートおよび基板は離間される。次に、基板および固化された層は追加の工程にかけられ、固化された層のパターンに対応するレリーフ像が基板に転写される。
【００２４】
図１を参照すると、その中に、基板１２上にレリーフ・パターンを形成するために使用されるリソグラフィ・システム１０が示される。インプリント・リソグラフィ・スタックは、基板１２と、基板に付着された１つまたは複数の層（例えば接着層）とを含むことができる。基板１２を基板チャック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、基板チャック１４は、限定はしないが、真空式、ピン・タイプ、溝タイプ、電磁気式など、またはそれらの任意の組合せを含む任意のチャックとすることができる。例示的なチャックが米国特許第６，８７３，０８７号に説明されており、それは参照により本明細書に組み込まれる。
【００２５】
基板１２および基板チャック１４はステージ１６によってさらに支持することができる。ステージ１６はｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸のまわりに運動することができる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４は、さらに、基部（図示せず）上に位置決めすることができる。
【００２６】
テンプレート１８は基板１２から離間される。テンプレート１８は、そこから基板１２の方に延びるメサ２０を含むことができ、メサ２０はその上にパターニング表面２２を有する。さらに、メサ２０はモールド２０と呼ばれることがある。テンプレート１８および／またはモールド２０は、限定はしないが、溶融石英、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウケイ酸ガラス、過フッ化炭化水素ポリマー、金属、硬化されたサファイアなど、またはそれらの任意の組合せを含むそのような材料から形成することができる。図示のように、パターニング表面２２は、複数の離間した凹部２４および／または突起２６によって画定されたフィーチャを含むが、本発明の実施形態はそのような構成に限定されない。パターニング表面２２は、基板１２上に形成されるべきパターンの基礎を形成する任意の原型パターンを画定することができる。
【００２７】
テンプレート１８をチャック２８に結合することができる。チャック２８は、限定はしないが、真空式、ピン・タイプ、溝タイプ、電磁気式、および／または他の同様のチャックタイプ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号にさらに説明されており、それは参照により本明細書に組み込まれる。さらに、チャック２８をインプリント・ヘッド３０に結合し、その結果、チャック２８および／またはインプリント・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。
【００２８】
システム１０は流体供給システム３２をさらに含むことができる。流体供給システム３２を使用して基板１２上に重合可能材料３４を堆積させることができる。重合可能材料３４は、小滴供給、スピン・コーティング、浸漬コーティング、化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積など、またはそれらの任意の組合せのような技法を使用して基板１２上に位置決めすることができる。重合可能材料３４（例えばインプリント・レジスト）は、設計要件に応じて所望の容積がモールド２０と基板１２との間に定められる前および／または定められた後に基板１２上に配置することができる。重合可能材料３４は、両方とも参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号に記載されているような成分を含むことができる。
【００２９】
図１および２を参照すると、システム１０は、経路４２に沿ってエネルギー４０を誘導するように結合されたエネルギー源３８をさらに含むことができる。インプリント・ヘッド３０およびステージ１６は、テンプレート１８および基板１２を経路４２に重ね合わせて位置決めす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、流体供給システム３２、供給源３８、またはそれらの任意の組合せと連通するプロセッサ５４によって調整することができ、メモリ５６に記憶されたコンピュータ読み取り可能プログラム上で動作することができる。
【００３０】
インプリント・ヘッド３０、ステージ１６の一方または両方は、モールド２０と基板１２との間の距離を変更してそれらの間に所望の容積を画定することができ、所望の容積は重合可能材料３４によって実質的に充填される。例えば、インプリント・ヘッド３０は、モールド２０が重合可能材料３４に接触するようにテンプレート１８に力を加えることができる。所望の容積が重合可能材料３４で実質的に充填された後、供給源３８はエネルギー４０、例えば広帯域紫外線放射を生成し、それが重合可能材料３４に固化および／または架橋を生じさせ、基板１２の表面４４とパターニング表面２２との形状を一致させ、基板１２上にパターン化層４６が画定される。パターン化層４６は、残留層４８と、突起５０および凹所５２として示される複数のフィーチャとを含むことができ、突起５０は厚さｔ1を有し、残留層４８は厚さｔ2を有する。
【００３１】
上述のシステムおよび工程は、各々が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許出願公開第２００４／０１２４５６６号、米国特許出願公開第２００４／０１８８３８１号、および米国特許出願公開第２００４／０２１１７５４号に言及されているインプリント・リソグラフィ工程およびシステムでさらに実施することができる。
【００３２】
重合可能材料が小滴供給法またはスピン・コーティング法によって基板に塗布されるナノインプリント工程において、テンプレートが重合可能材料に接触した後、ガスはテンプレートの凹部の内部にトラップされることがある。重合可能材料が小滴供給法によって基板に塗布されるナノインプリント工程において、ガスは、基板上またはインプリント用スタック上に供給された重合可能材料またはインプリント・レジストの小滴の間にトラップされることもある。すなわち、ガスは、小滴が広がるとき小滴の間の隙間領域にトラップされることがある。
【００３３】
ガス脱出速度および溶解速度は、重合可能材料が基板（またはインプリント用スタック）上に連続的な層を形成することができる速度、またはテンプレートが重合可能材料に接触した後、重合可能材料がテンプレート・フィーチャを充填することができる速度を制限し、それによってナノインプリント工程のスループットを制限することがある。例えば、基板またはテンプレートは、基板とテンプレートとの間にトラップされたガスにとって実質的に不透過性であり得る。場合によっては、基板またはテンプレートに付着したポリマー層はガスで飽和した状態になることがあり、その結果、インプリント用スタックとテンプレートとの間のガスは飽和したポリマー層に実質的に入ることができず、基板と基板またはインプリント用スタックとの間にトラップされたままになる。基板またはインプリント用スタックとテンプレートとの間にトラップされたままのガスは、パターン化層に充填欠損を引き起こすことがある。
【００３４】
インプリント・リソグラフィ工程において、基板／インプリント用スタックとテンプレートとの間にトラップされたガスは、重合可能材料、基板／インプリント用スタック、テンプレート、またはそれらの任意の組合せを通って逃げることができる。任意の媒体を通って逃げるガスの量は、トラップされたガスと媒体との間の接触面積によって影響されることがある。トラップされたガスと重合可能材料との間の接触面積は、トラップされたガスと基板／インプリント用スタックとの間の接触面積よりも少なく、およびトラップされたガスとテンプレートとの間の接触面積よりも少ないことがある。例えば、基板／インプリント用スタック上の重合可能材料の厚さは、約１μｍ未満、または約１００ｎｍ未満となることがある。場合によっては、重合可能材料は、インプリンティングの前に十分なガスを吸収してガスで飽和した状態になることがあり、その結果、トラップされたガスが重合可能材料に実質的に入ることができない。対照的に、トラップされたガスと基板またはインプリント用スタックとの間の接触面積、あるいはトラップされたガスとテンプレートとの間の接触面積は比較的大きくすることができる。
【００３５】
場合によっては、基板／インプリント用スタックまたはテンプレートは、それぞれ、基板／インプリント用スタックまたはテンプレートにガスが拡散しやすくなるように選択された平均細孔サイズおよび細孔密度または相対多孔率をもつ多数の細孔を画定する多孔質材料を含むことができる。場合によっては、基板／インプリント用スタックまたはテンプレートは、基板／インプリント用スタックとテンプレートとの間にトラップされたガスが、基板／インプリント用スタックと基板との間の重合可能材料から遠ざかり、それぞれ基板／インプリント用スタックまたはテンプレートに向かう方向に移送しやすくなるように設計された多孔質材料の１つまたは複数の層または領域を含むことができる。
【００３６】
媒体のガス透過率は、Ｐ＝Ｄ×Ｓで表すことができ、Ｐは透過率であり、Ｄは拡散係数であり、Ｓは溶解度である。ガス移送過程において、ガスは媒体の表面上に吸着し、濃度勾配が媒体内に確立される。濃度勾配は、ガスが媒体を通って拡散する駆動力として働くことができる。気体溶解度および拡散係数は、例えば媒体の充填密度に基づいて変化することがある。媒体の充填密度を調整すると、拡散係数を、したがって媒体の透過率を変更することができる。
【００３７】
ガスは関連する分子径（ｋｉｎｅｔｉｃ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を有すると考えることができる。分子径は、ガス移送特性にガス原子または分子のサイズの概念を与える。参照により本明細書に組み込まれる、Ｄ．Ｗ．Ｂｒｅｃｋ、Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｉｅｖｅｓ  −  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ａｎｄ  Ｕｓｅ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９７４年、６３６頁には、ヘリウム（０．２５６ｎｍ）、アルゴン（０．３４１ｎｍ）、酸素（０．３４６ｎｍ）、窒素（０．３６４ｎｍ）、および他の通常のガスの分子径が列記されている。
【００３８】
インプリント・リソグラフィ工程によっては、ヘリウム・パージを使用して、テンプレートと基板またはインプリント用スタックとの間の空気をヘリウム・ガスと実質的に交換する。インプリント・リソグラフィ工程におけるヘリウム環境と空気環境との間の比較を単純化するために、空気中の酸素とシリカとの間の極性相互作用は、空気を純アルゴンとしてモデル化することにより無視することができる。ヘリウムおよびアルゴンは共に不活性ガスであり、アルゴンは酸素と同様の分子径を有する。しかし、酸素と異なり、ヘリウムおよびアルゴンは溶融石英または石英（例えばテンプレートまたは基板の）と化学的に相互作用しない。
【００３９】
内部空胴（溶解性部位（ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  ｓｉｔｅ））と、溶解性部位を接続する構造チャネルとにより、ガスは媒体を通って透過することができる。ガスは溶解性部位に保持され得る。ガスのサイズ（または分子径）を基準とした内部空胴のサイズおよびチャネル直径は、ガスが媒体を透過する速度に影響を及ぼす。
【００４０】
溶融石英の個々の隙間溶解性部位のサイズは、参照により本明細書に組み込まれるＪ．Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ  ２５３、１９９９、２３においてＪ．Ｆ．Ｓｈａｃｋｅｌｆｏｒｄによって対数正規分布に従うことが示された。隙間直径の分布（モード＝０．１８１ｎｍ、平均＝０．１９６ｎｍ）、ならびにヘリウムおよびアルゴンの分子径によって示されるように、ヘリウムに有効な溶融石英溶解性部位の数はアルゴンに有効な溶解性部位の数を超える。隙間部位の総数はｍ3当たり２．２×１０28であると推定され、ｍ3当たり２．３×１０27ヘリウム溶解性部位およびｍ3当たり１．１×１０26アルゴン溶解性部位である。ヘリウムの溶解性部位間の平均距離は０．９４ｎｍであると見なされるが、アルゴンの溶解性部位間の平均距離は２．６ｎｍであると見なされる。これらの溶解性部位を接続する構造チャネルは、約０．３ｎｍの直径をもつ、６員Ｓｉ−Ｏ環の螺旋構成と同様であると考えられる。表１は、溶融石英においてヘリウムおよびアルゴン透過率に影響を与えるいくつかのパラメータを要約している。
【００４１】
【表１】
0005727788.tif 000002
【００４２】
Ｂｏｉｋｏ（参照により本明細書に組み込まれるＧ．Ｇ．Ｂｏｉｋｏら、Ｇｌａｓｓ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２９巻、１号、２００３年、４２〜４８頁）は、アモルファスまたはガラス状シリカ中のヘリウムの挙動を説明している。溶解性部位内では、ヘリウム原子は間隙容積によって許容される振幅で振動する。原子は、隙間から隙間まで、隙間よりも直径が小さい可能性があるチャネルを通過する。
表１に列記されたパラメータの示すところによれば、溶融石英中のアルゴン透過率は室温で非常に低いかまたは無視することができる（すなわち、アルゴンの分子径は溶融石英のチャネル・サイズを超えている）。酸素および窒素の分子径はアルゴンの分子径よりも大きいので、空気は溶融石英を実質的に透過することができない可能性がある。一方、ヘリウムは溶融石英中に拡散し、透過することができる。したがって、ヘリウム環境がナノインプリント工程のために周囲空気の代わりに使用される場合、テンプレートと基板またはインプリント用スタックとの間にトラップされたヘリウムは溶融石英テンプレートを透過できる可能性がある。
【００４３】
図３は、基板１２と多孔質テンプレート３００との間の重合可能材料３４の側面図、およびナノインプリント・リソグラフィで使用される様々な多孔質テンプレートの実施形態の拡大断面図である。矢印は、テンプレート３００へのガス移送の方向を示す。
【００４４】
テンプレート３００Ａは、ベース層３０４とキャップ層３０６との間に多孔質層３０２を含む。多孔質層３０２は、ベース層３０４上に、化学気相成長（ＣＶＤ）法、スピン・コーティング法、熱成長法などによって形成することができる。多孔質層３０２の厚さは少なくとも約１０ｎｍとすることができる。例えば、多孔質層３０２の厚さは、約１０ｎｍから約１００μｍの範囲、または約１００ｎｍから約１０μｍの範囲とすることができる。場合によっては、より厚い多孔質層３０２は、例えばＵＶ透過性、熱膨張などに関連する性能を著しく低減させることなく、より高い有効透過率を提供することができる。
【００４５】
多孔質層３０２は、限定はしないが、陽極酸化α−アルミナ、有機シラン、有機シリカ、または有機ケイ酸塩材料、有機ポリマー、無機ポリマー、およびそれらの任意の組合せを含む材料から製作することができる。実施形態によっては、多孔質材料は、電子用途および半導体用途で使用されるスピン・オン・ガラス（ＳＯＧ）などの低誘電率、多孔質低誘電率、または超低誘電率の誘電体薄膜とすることができる。多孔質材料は、ピラニア酸(Piranha)再生工程を含むナノインプリント・リソグラフィ工程における反復使用に耐えるように選択することができる。多孔質層３０２のベース層３０４およびキャップ層３０６への付着は、例えば、インプリント・リソグラフィ工程中に形成されたパターン化層からテンプレートを分離するのに必要とされる力の少なくとも約３倍とすることができる。実施形態によっては、多孔質材料はＵＶ放射線に対して実質的に透明とすることができる。多孔質材料の引張り係数は、例えば、少なくとも２ＧＰａ、少なくとも約５ＧＰａ、または少なくとも約１０ＧＰａとすることができる。
【００４６】
工程条件および材料を変更することによって、様々な細孔サイズおよび細孔密度（例えば多孔率または相対多孔率）をもつ多孔質層を生成することができる。場合によっては、例えば、イオン衝撃を使用して材料中に細孔を形成することができる。多孔質層３０２は、溶融石英よりも大きい細孔サイズおよび大きい多孔率をもつ細孔３０８を有することができる。本明細書で使用される「多孔率」は、固体中のチャネルおよび開放空間によって占有された部分を全容積の百分率として参照する。多孔質層３０２の多孔率は、約０．１％から約６０％、または約５％から約４５％に及ぶことができる。場合によっては、多孔質層３０２の多孔率は少なくとも約１０％または少なくとも約２０％とすることができる。同様の材料の相対多孔率は、材料の密度の相対差として規定することができる。例えば、溶融石英（密度ρfused silica＝２．２ｇ／ｃｍ3）を基準としたＳＯＧ（密度ρSOG＝１．４ｇ／ｃｍ3）の相対多孔率は、１００％×（ρfused silica−ρSOG）／ρfused silicaとして、すなわち３６％と計算することができる。溶融石英は酸素−ケイ素結合を含む他の材料に対する標準材料として使用することができる。実施形態によっては、溶融石英を基準とした酸素−ケイ素結合を含む多孔質材料の相対多孔率は、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、または少なくとも約３０％である。
【００４７】
多孔質材料中の細孔のサイズは十分に制御することができる（例えば、実質的に均一に、または所望の分布で）。場合によっては、細孔サイズまたは平均細孔サイズは、約１０ｎｍ未満、約３ｎｍ未満、または約１ｎｍ未満である。場合によっては、細孔サイズまたは平均細孔サイズは、少なくとも約０．４ｎｍ、少なくとも約０．５ｎｍ、またはそれよりも大きい。すなわち、細孔サイズまたは平均細孔サイズは、十分な数の溶解性部位をガスに与えるために十分大きくすることができ、その結果、ガスは、基板／インプリント用スタックとテンプレート３００Ａとの間にトラップされると、テンプレートの多孔質層３０２に拡散することができる。
【００４８】
シルセスキオキサンポリマーは典型的な多孔質材料である。参照により本明細書に組み込まれる「Ｈｉｇｈｌｙ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｐｏｌｙｈｅｄｒａｌ  Ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、１９９８、１２０、８３８０−８３９１において、Ｚｈａｎｇらはシルセスキオキサンポリマーに小さいイントラキューブ細孔およびより大きいインターキューブ細孔について説明している。イントラキューブ細孔は０．３〜０．４ｎｍ球によって近似される。インターキューブ細孔は、０．５〜０．６ｎｍ径および１．０〜１．２ｎｍ長の長方形である。本明細書で説明されるように、シルセスキオキサンポリマーなどの少なくとも約０．４ｎｍの直径をもつ細孔は、溶解性部位の寸法よりも小さい分子径をもつガスを吸収するのに好適なサイズおよび形状を提供すると考えられる。場合によっては、多孔質材料の溶解性部位の構造のため、吸収されたガスは材料から拡散するのではなく、溶解性部位の中に実質的に保持されるようになることがある。
【００４９】
多孔質層３０２を形成するのに使用される材料にポロジェン（Ｐｏｒｏｇｅｎ）を加えて、多孔質層の多孔率および細孔サイズを増大させることができる。ポロジェンは、例えば、ノルボルネン、α−テルピネン、ポリエチレンオキシド、およびポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドコポリマーなど、およびそれらの任意の組合せなどの蒸発することができる有機化合物を含む。ポロジェンは、例えば直線形状または星形形状とすることができる。ポロジェンおよび工程条件は、例えば、約２ｎｍ未満の平均細孔径をもつ微孔質低誘電率多孔質層を形成するように選択し、それによって一連のガス用に溶解性部位の数を増大させることができる。さらに、ポロジェンの導入および多孔率の増加により、ガス溶解性部位を接続する構造チャネルを拡大することができる。約０．４ｎｍ以上の細孔サイズの場合、低誘電率薄膜のヘリウム透過率はガラス状溶融石英のヘリウム透過率を上回ることができる。
【００５０】
ベース層３０４およびキャップ層３０６は同じ材料または異なる材料で製作することができる。実施形態によっては、ベース層３０４は溶融石英とすることができ、キャップ層３０６は蒸着法によって成長された１≦ｘ≦２のＳｉＯxを含むことができる。キャップ層３０６の厚さおよび構成は、機械的強度および選択された表面性状ならびにインプリント・リソグラフィ工程中に基板／インプリント用スタックとテンプレートとの間にトラップされることがあるガスへの透過性を与えるように選ぶことができる。実施形態によっては、キャップ層３０６の厚さは、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、または約２０ｎｍ未満である。一例では、キャップ層３０６は約１０ｎｍ厚である。キャップ層３０６は、インプリント・リソグラフィ工程中望ましい濡れ性能および解放性能を達成するように選択された材料で形成することができる。キャップ層３０６は、さらに、重合可能材料３４が多孔質層中に侵入するのを阻止することができ、一方、ガスがキャップ層を通って多孔質層３０２に拡散できるようにする。
【００５１】
多層薄膜では、有効透過率は、両方とも参照により本明細書に組み込まれる、Ｊ．Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉ．２２２（２００３）２２５〜２３４でＦ．Ｐｅｎｇらにより、およびＳｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ  １１３（２００６）３９８〜４０９でＡ．Ｒａｎｊｉｔ  Ｐｒａｋａｓｈらにより説明されたアナログの電気回路などの抵抗モデルから計算することができる。気体の透過に対する材料の抵抗は透過抵抗Ｒpとして定義される。層厚ｌ1およびｌ2、ならびに対応する透過率Ｐ1およびＰ2をもつ２層複合薄膜では、透過抵抗は、以下のように定義することができ、
【００５２】
【数１】
0005727788.tif 000003
ここで、□ｐは薄膜の両面間の圧力差であり、Ｊは流束であり、Ａは面積である。抵抗モデルでは、以下のように予測する。
Ｒp＝Ｒ1＋Ｒ2  （２）
断面面積が両方の材料１および２について同じである場合、式（２）は次のように書き直すことができる。
【数２】
0005727788.tif 000004
【００５３】
約１０ｎｍの厚さおよび透過率Ｐ1をもつＳｉＯxのキャップ層３０６を有するテンプレート３００Ａでは、テンプレート透過率は多孔質層３０２の多孔率および細孔サイズを選択することによって調整することができる。３１０ｎｍの厚さをもつ多層複合インプリント用スタックの有効透過率への多孔質層３０２の透過率および厚さの効果が表２に示される。
表２の示唆するところによれば、多孔質層の厚さだけを増加させると、多孔質層の透過率だけを増大させるよりも高い有効透過率をもたらすことができる。すなわち、３００ｎｍの多孔質層厚および１０ｎｍのキャップ層厚では、多孔質層の透過率が１００Ｐ1から１０００Ｐ1まで１０倍増加すると、有効透過率が２３．８Ｐ1から３０．１Ｐ1に増大する。１００ｎｍ、２００ｎｍ、および３００ｎｍの多孔質層厚および１０ｎｍのキャップ層厚をもつ複合インプリント用スタックでは、有効透過率は、多孔質層厚の２００ｎｍの増加に対して、それぞれ１．５Ｐ1から２．８Ｐ1、さらに３０．１Ｐ1まで２０倍増加する。
【００５４】
【表２】
0005727788.tif 000005
【００５５】
別の実施形態では、突起３１０がキャップ層３０６から延びることができる。一例では、テンプレート３００Ｂは、ベース層（例えば石英）上に５００ｎｍ厚の多孔質層（例えば有機ケイ酸塩低誘電率薄膜）を堆積させ、多孔質層の上に１００ｎｍ厚のキャップ層（例えばＳｉＯx）を成長させることによって形成することができる。キャップ層はエッチ・バックされて、高さが９０ｎｍの突起が形成される。本明細書で使用されるキャップ層３０６の厚さは突起３１０の高さを切り離して考慮される。したがって、この例のキャップ層は厚さ１０ｎｍであり、高さ９０ｎｍの突起がキャップ層から延びていると見なされる。テンプレート表面の少なくとも約５０％は、１０ｎｍ厚のＳｉＯxで覆われ（すなわち、テンプレート表面積の約５０％は突起で覆われている）、下に５００ｎｍ厚の多孔質層がある。ヘリウムは、突起がないキャップ層の部分を通してより迅速に拡散することができ、それにより、多孔質層の厚さ、キャップ層の厚さ、および突起がないテンプレートの表面区域の部分によって少なくとも部分的に決まるヘリウム透過率の全体的な増加が達成される。
【００５６】
テンプレートは、ガスの拡散を可能にするように選択された多孔率および平均細孔サイズを有する単一体構造として形成することができる。例えば、有機ポリマー、無機材料（例えば、炭化ケイ素、ドープ・シリカ、ＶＹＣＯＲ（登録商標））など、またはそれらの任意の組合せから製作されたテンプレートは、ガラス状溶融石英よりも低い充填密度、したがって高いガス（例えばヘリウム）透過率を有することができる。図３はテンプレート３００Ｃを示す。テンプレート３００Ｃは、本質的に単一の多孔質層３０２からなる。多孔質層３０２はベース層に付着されていない。多孔質層は、少なくとも約０．４ｎｍの平均細孔サイズおよび少なくとも約１０％の多孔率を有することができる。
テンプレート３００Ｄは、キャップ層３０６をもつ多孔質層３０２を含む。キャップ層３０６は、例えばＳｉＯxとすることができる。テンプレート３００Ｃと同様に、多孔質層はベース層に付着されていない。キャップ層３０６は、重合可能材料が多孔質材料に侵入するのを阻止することができる。キャップ層３０６は、テンプレートに望ましい表面性状、機械的性質などを付与することもできる。
【００５７】
インプリント用スタックは、基板と、基板に付着された層とを含むことができる。多層インプリント用スタックは、多層複合物を形成するために一緒に付着された１つまたは複数の追加の層を含むことができる。基板は、例えばシリコン・ウェハとすることができる。基板に付着される層は、例えば、有機ポリマー材料、無機ポリマー材料、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。基板、層、またはそれらの任意の組合せの細孔サイズおよび多孔率は、インプリント用スタックを通してガスが拡散できるように選択することができ、それにより、トラップされたガスの低減とテンプレートのフィーチャの充填とがインプリント・リソグラフィ工程中に促進される。
【００５８】
図４は、テンプレート１８とインプリント用スタック４００との間の重合可能材料３４を示す。矢印はインプリント用スタックへのガス移送の方向を示す。場合によっては、インプリント用スタック４００のガス透過率はインプリント用スタックの厚さを増加させることによって増加させることができる。実施形態によっては、インプリント用スタックの厚さを増加させると、スタックのガス吸収容量が改善され、パージ中のガス飽和の可能性を低減することができる。
【００５９】
いくつか実施形態では、インプリント用スタック４００の拡大断面図に示されるように、インプリント用スタックは基板１２上に形成された多孔質層４０２を含むことができる。多孔質層４０２は細孔４０８を有することができ、例えば有機ケイ酸塩低誘電率薄膜とすることができる。キャップ層４０６は多孔質層４０２上に形成することができる。多孔質層４０２の厚さは、使用目的に応じて約５０ｎｍから数μｍの範囲とすることができる。多孔質層中の細孔サイズは十分に制御することができる（例えば、実質的に均一に、または既知の分布で）。
【００６０】
実施形態によっては、多孔質層４０２の細孔サイズまたは平均細孔サイズは、約１０ｎｍ未満、約３ｎｍ未満、または約１ｎｍ未満である。場合によっては、細孔サイズまたは平均細孔サイズは、少なくとも約０．４ｎｍ、少なくとも約０．５ｎｍ、またはそれよりも大きい。すなわち、細孔サイズまたは平均細孔サイズは、十分な数の溶解性部位をガス（例えばヘリウム）に与えるために十分大きくすることができ、その結果、基板１２とテンプレート１８との間にトラップされたガスはインプリント用スタック４００の多孔質層４０２に拡散することができる。実施形態によっては、多孔質層４０２の多孔率は少なくとも１０％または少なくとも２０％である。
【００６１】
場合によっては、多孔質テンプレートのベース層または多孔質インプリント用スタックの基板からの歪みが多孔質層を通ってキャップ層に移送されることがある。多孔質層はベース層または基板よりも低いヤング率を有することができる。いくつか実施形態では、歪みの移送は基板中に多孔質材料を埋め込むことによって低減することができる。例えば、多数の凹部または溝を基板またはベース層にエッチングすることができ、多孔質材料をその凹部または溝に堆積させることができる。場合によっては、多孔質材料は凹部または溝を実質的に充填することができる。次に、ベース層または基板および多孔質材料を実質的に覆うために、キャップ層をベース層または基板に堆積することができ、その結果、キャップ層はベース層または基板に接しており、歪み移送が低減される。凹部または溝の面積および間隔ならびに多孔質材料の容積は、インプリント・リソグラフィ工程中にガスが多孔質材料に逃れることができるのに十分とすることができる。
【００６２】
図５は、凹部５０２をもつ層５００の分解斜視図を示す。層５００は例えば基板とすることができる。凹部５０２は、例えば、任意の規則的または不規則な、均一または不均一な形状またはサイズの溝またはくぼみを含むことができる。実施形態によっては、凹部５０２は、均一または不均一な間隔をもつ格子パターンを形成することができる。格子間隔ａは、例えば約０．２５μｍとすることができる。凹部５０２は、多孔質材料５０４で実質的に充填することができる。キャップ層５０６は、層５００と、凹部５０２中の多孔質材料５０４との上に形成することができ、その結果、歪みを層５００からキャップ層５０６に直接移送することができ、一方、依然としてテンプレート５００を通るガスの拡散を増大することができる。キャップ層５０６は、例えば化学気相成長などを含む方法によって形成することができる。
【００６３】
多孔質テンプレートによるインプリント・リソグラフィ工程では、重合可能材料の小滴がインプリント用スタック／基板とテンプレートとの間に実質的に連続的な層を形成するのに必要とされる時間は、第２のテンプレートが多孔質テンプレートよりも多孔質でないかまたは低い多孔率を有する場合（例えば、第２のテンプレートが溶融石英、石英、または通常のテンプレート材料で製作されている場合）、同じ構成の同じ重合可能材料の小滴が同様のインプリント用スタック／基板と第２のテンプレートとの間に実質的に連続的な層を形成するのに必要とされる時間の約８０％以下、約５０％以下、または約２０％以下とすることができる。多孔質インプリント用スタック／基板によるインプリント・リソグラフィ工程では、重合可能材料の小滴がインプリント用スタック／基板とテンプレートとの間に実質的に連続的な層を形成するのに必要とされる時間は、第２のインプリント用スタック／基板が多孔質インプリント用スタック／基板よりも多孔質でないかまたは低い多孔率を有する場合（例えば、第２のインプリント用スタックが本質的にシリコン・ウェハ上の接着層からなる場合）、同じ構成の同じ重合可能材料の小滴が第２のインプリント用スタック／基板と同様のテンプレートとの間に実質的に連続的な層を形成するのに必要とされる時間の約８０％以下、約５０％以下、または約２０％以下とすることができる。
【００６４】
実施形態によっては、図６に示されるように、多孔質テンプレートおよび多孔質インプリント用スタックを一緒に使用することができる。例えば、多孔質層３０２をテンプレート３００に含めることができ、多孔質層４０２をインプリント用スタック４００に含めることができる。テンプレートおよびインプリント用スタックの両方に多孔質層を導入すると、例えば、キャップ層が十分に薄い場合、多孔質層を通って逃げるガス（例えばヘリウム、窒素、酸素など）の量を増大させることができる。実施形態によっては、図７に示されるように、単一体多孔質テンプレート３００と、多孔質層をもつインプリント用スタックとを一緒に使用することができる。
【実施例】
【００６５】
多孔質インプリント用スタックの準備。ＳＯＧ（スピン・オン・ガラス、ＡＣＣＵＧＬＡＳＳ（登録商標）５１２Ｂ、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓから入手可能）が予め洗浄された８インチ両面研磨シリコン・ウェハ基板上に回転塗布された。次に、ウェハは、それぞれ８０℃、１５０℃、および２５０℃で、各温度で６０〜１２０秒間ベーキングされた。次に、ＳＯＧ被覆されたウェハは、４２５℃〜４５０℃で、窒素環境で、１時間硬化処理された。ＳＯＧ層は約１．７μｍ厚であった。得られた疎水性ＳＯＧ表面は５〜２０秒間酸素プラズマで処理され、親水性表面が生成された。
【００６６】
接着層は、ＳＯＧ表面上に、約７７グラムのＩｓｏＲａｄ  ５０１（ニューヨーク州、スケネクタディの、ニューヨーク州のＳｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．から入手可能な多機能反応性化合物）、２２グラムのＣｙｍｅｌ  ３０３ＵＬＦ（ニュージャージー州、ウェスト・パターソンのＣｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なヘキサメトキシメチル−メラミン（ＨＭＭＭ）を含む架橋剤）、および１グラムのＣｙｃａｔ  ４０４０（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な触媒）、ならびに約３９．９キログラムのＰＭアセテート（テネシー州、キングスポート、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な２−（１−メトキシ）プロピルアセテートを含む溶媒）を含む組成物から形成された。組成物はＳＯＧ層上に回転塗布され、１６０℃で６０秒間硬化処理され、約７ｎｍの厚さをもつ接着層が形成された。
【００６７】
多孔質テンプレートの準備。ＳＯＧ（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓによるスピン・オン・ガラス、ＡＣＣＵＧＬＡＳＳ（登録商標）５１２Ｂ）が予め洗浄された溶融石英テンプレート上に回転塗布された。次に、テンプレートは、それぞれ８０℃、１５０℃、および２５０℃で、各温度で６０〜１２０秒間ベーキングされた。次に、ＳＯＧ被覆されたテンプレートは、４２５℃〜４５０℃で、窒素環境で、１時間硬化処理された。ＳＯＧ層は約６５０μｍ厚であった。テンプレートは標準湿式洗浄工程で洗浄された。次に、酸化ケイ素キャップ層がプラズマ化学気相成長（ＰＥＶＣＤ）を使用して堆積された。キャップ層は約８ｎｍ厚であった。
【００６８】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，３０７，１１８号のバルク材料Ａ８（例えば約１０ｃＰの粘度）と同様のインプリント・レジストを使用して、上述のように製作された多孔質インプリント用スタックの充填速度を試験した。インプリント・レジストは、図８に示されたようなインプリント用スタック上に格子パターンで供給され、インプリント・レジストの小滴８００は中心間で３４０μｍ離間し、小滴容積は約１２ｐＬであった。隙間領域８０２が小滴８００の間に見える。ヘリウム・パージが、インプリント用スタックとテンプレートとの間の空気をヘリウムと実質的に交換するために行われた。固化されたレジストの残留層厚はどの場合にも約９０ｎｍであった。
【００６９】
比較実施例：多孔質インプリント用スタックがなく、白地溶融石英テンプレート（ｂｌａｎｋ  ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ  ｔｅｍｐｌａｔｅ）がある場合のインプリント・レジストの広がり。図９Ａは、テンプレートがインプリント・レジストに接触するときのインプリント用スタックと白地溶融石英テンプレートとの間のインプリント・レジストの小滴９００の写真である。隙間領域９０２は小滴９００よりも大きい表面面積を覆っている。図９Ｂは、インプリント・レジストがテンプレートに接触して１秒後に得られた写真である。カメラの視野は、４つの隙間領域９０２が見えるように調整された。図９Ｃは、インプリント・レジストがテンプレートに接触して７秒後に得られた写真である。２つの隙間領域９０２が見える。図９Ｄは、テンプレートがインプリント・レジストに接触した８秒後に、インプリント・レジストが完全に広がってテンプレートとインプリント用スタックとの間に実質的に連続的な層９０４を形成していることを示している。
【００７０】
実施例：多孔質インプリント用スタックがあり、白地溶融石英テンプレートがある場合のインプリント・レジストの広がり。図１０Ａは、テンプレートがインプリント・レジストに接触するときの多孔質インプリント用スタックと白地溶融石英テンプレートとの間のインプリント・レジストの小滴１０００の写真である。多孔質インプリント用スタックは、上述のように、約１．７μｍの厚さをもつＳＯＧ層で被覆されたシリコン・ウェハと、ＳＯＧ層の上の８ｎｍの接着層とを含む。図１０Ｂは、インプリント・レジストがテンプレートに接触して０．５秒後に得られた写真である。カメラの視野は、４つの隙間領域１００２が見えるように調整された。図１０Ｃは、インプリント・レジストがテンプレートに接触して０．７５秒後に得られた写真である。３つの隙間領域１００２が見える。図１０Ｄは、テンプレートがインプリント・レジストに接触した１．１秒後に、インプリント・レジストが完全に広がってテンプレートと多孔質インプリント用スタックとの間に実質的に連続的な層１００４を形成していることを示している。
【００７１】
このように、白地溶融石英テンプレートとインプリント用スタックとの間に完全な充填を達成し、またはそれらの間に実質的に連続的な層（すなわち、はっきり分かるトラップされたガスまたは隙間領域がない）を形成するようにインプリント・レジストが広がるのに必要とされる時間の比較によれば、多孔質インプリント用スタックの充填時間は従来のインプリント用スタックと比べて劇的に低減することが示された。この場合、完全な充填を達成するための時間は７５％を超えて低減されている。したがって、インプリント・レジストが広がって、多孔質材料をもつインプリント用スタック上に実質的に連続的な層を形成するのは、多孔質材料なしのインプリント用スタック上にインプリント・レジストが実質的に連続的な層を形成するのに必要とされる時間の約２０％未満で行われる。充填速度の同様の増加は、多孔質材料のないテンプレートと比較して多孔質テンプレートで達成することができる。充填時間のこの低減により、スループットをより速くすることが可能になり、インプリント・リソグラフィ工程の欠陥の可能性が低減される。
【００７２】
上述の本発明の実施形態は例示的である。本発明の範囲内にとどまりながら、変更および変形を上述で記載された開示に行うことができる。
【符号の説明】
【００７３】
１２  基板；  １４  基板チャック；  １６  ステージ；  １８  テンプレート；  
２０  モールド；  パターニング表面；  ２４  凹部；  ２６  突起；  
２８  チャック；  ３０  インプリント・ヘッド；  ３２  流体供給システム；  
３８  エネルギー源；  ４０  エネルギー；  ４２  経路；  ４４  表面；  
５４  プロセッサ；  ５６  メモリ。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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