(57)【要約】  少なくとも１つのポートを持つ支持層、およびその支持層に結合されるパターン化表面層を有するナノ−インプリント・リソグラフィ・テンプレート・システム。支持層へのパターン化表面層の結合は、空洞を形成する。空洞内の圧力は、支持層のポートを通じて制御される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポートを有する支持層と、
空洞が前記支持層とパターン化表面層との間に形成されるように前記支持層に結合される前記パターン化表面層とを含み、
前記空洞内の圧力は、前記支持層の前記第１のポートを通じて制御される、ナノ−インプリント・リソグラフィ・テンプレート・システム。
【請求項２】
前記支持層は、複数ポートを有し、各ポートが、前記空洞内の前記圧力を制御する、請求項１に記載のテンプレート・システム。
【請求項３】
前記複数ポートは、前記空洞内の圧力を分配する、請求項２に記載のテンプレート・システム。
【請求項４】
少なくとも１つのポートは、真空圧力を供給し、少なくとも１つのポートは、正の圧力を供給する、請求項２および３のいずれか一項に記載のテンプレート・システム。
【請求項５】
前記真空圧力および前記正の圧力は、前記パターン化表面層の少なくとも一部分の弓形に曲がるのを制御する、請求項４に記載のテンプレート・システム。
【請求項６】
前記空洞は、長方形である、請求項１から５のいずれかに記載のテンプレート・システム。
【請求項７】
前記支持層の前記第１のポートは、パターン化表面層が屈曲されるように前記空洞に圧力を供給する、請求項１から６のいずれかに記載のテンプレート・システム。
【請求項８】
前記支持層の厚さの大きさおよび前記支持層の物質性は、位置合わせ誤差を最小限にするように前記テンプレート・システムに剛性を与える、請求項７に記載のテンプレート・システム。
【請求項９】
前記パターン化表面層は、柔軟なベース、メサ領域およびレリーフ像を含み、前記柔軟なベースは、前記支持層に結合される、請求項１から８のいずれかに記載のテンプレート・システム。
【請求項１０】
前記レリーフ像は、前記メサ領域の表面から延びる、請求項９に記載のテンプレート・システム。
【請求項１１】
空洞の長さは、メサ領域の長さよりも大きい、請求項９および１０のいずれか一項に記載のテンプレート・システム。
【請求項１２】
前記パターン化表面層は、前記支持層に接合される、請求項１から１１のいずれかに記載のテンプレート・システム。
【請求項１３】
前記パターン化表面層は、前記空洞を形成する凹部を含む、請求項１２に記載のテンプレート・システム。
【請求項１４】
前記空洞および前記第１のポートは、前記支持層および前記パターン化表面層をくり抜くことを通じて形成される、請求項１から１３のいずれかに記載のテンプレート・システム。
【請求項１５】
少なくとも１つのポートおよび少なくとも１つの凹部を有する第１の部分と、
前記第１の部分の前記凹部が前記第１の部分と第２の部分との間に空洞を形成するように前記第１の部分に結合される前記第２の部分とを含み、
前記空洞内の圧力は、前記第１の部分の前記ポートによって制御される、ナノ−インプリント・リソグラフィ・テンプレート・システム。
【請求項１６】
前記テンプレートの前記第１の部分は、前記テンプレートの前記第２の部分に接合される、請求項１５に記載のテンプレート・システム。
【請求項１７】
前記ポートは、リソグラフィのパターン形成によって前記テンプレートの前記第１の部分内に形成される、請求項１５および１６のいずれか一項に記載のテンプレート・システム。
【請求項１８】
前記空洞内の圧力は、前記テンプレートの前記第２の部分を屈曲した位置にもたらす、請求項１５から１７のいずれか一項に記載のテンプレート・システム。
【請求項１９】
前記テンプレートの前記第１の部分は、前記テンプレートの前記第２の部分の屈曲に起因する位置合わせ誤差を最小限にする厚さの大きさおよび物質性を有する、請求項１８に記載のテンプレート・システム。
【請求項２０】
パターン化表面層および凹部を有するテンプレートの第１の部分と、
前記第１の部分の前記凹部が前記テンプレートの前記第１の部分と前記テンプレートの第２の部分との間に空洞を形成するように前記パターン化表面層に結合される支持層を有する前記テンプレートの第２の部分であって、前記支持層は、ポートを形成する、第２の部分と、
前記空洞内の圧力を制御するために前記ポートに結合される圧力システムとを含む、ナノインプリント・リソグラフィ・テンプレート・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２００８年７月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／０８０，８９０号および２００９年７月７日に出願された米国特許出願第１２／４９８，７４８号の米国特許法第１１９条（ｅ）項（１）による便益を主張するものであり、それらは共に、これによって参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（連邦支援の研究または開発に関する声明）
米国政府は、この発明における実施権（paid-up licence）、ならびに限られた状況において、ＳＰＡＷＡＲ  Ｎ６６００１−０６−Ｃ−２００３  Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｓｃａｌｅ（ＮＩＭＳ）ＡｗａｒｄおよびＮＩＳＴ  ＡＴＰ  ＡＷＡＲＤ  ７０ＮＡＮＢ４Ｈ３０１２の条件によって規定される妥当な条件に基づいて他者にライセンスを供与するように特許権者に要求する権利を有する。
【０００３】
（技術分野）
ナノ製作は、１００ナノメートル以下程度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。ナノ製作がかなり大きな影響を及ぼしている１つの応用分野は、集積回路の加工においてである。半導体加工産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やしながらより大きな生産歩留まりを得ようと努力し続けており、したがってナノ製作が、ますます重要になる。ナノ製作は、形成される構造体の最小フィーチャ寸法の継続的な縮小を可能にしながらより優れたプロセス制御をもたらす。ナノ製作が用いられてきた他の開発領域は、バイオテクノロジ、光技術、機械システム、および同様のものを含む。
【背景技術】
【０００４】
現在使用されている例となるナノ製作技術は、普通、インプリント・リソグラフィと呼ばれる。例となるインプリント・リソグラフィ・プロセスは、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号などの多数の刊行物で詳細に述べられており、それらのすべては、これによって参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
前述の米国特許出願公開および特許の各々で開示されるインプリント・リソグラフィ技術は、形成可能な（重合可能な）層でのレリーフ・パターンの形成およびレリーフ・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ことを含む。基板は、パターン形成プロセスを容易にするために所望の位置決めを達成するように移動ステージに結合されてもよい。パターン形成プロセスは、基板から間隔をあけて離れたテンプレートおよびテンプレートと基板との間に塗布される形成可能な液体を使用する。形成可能な液体は、形成可能な液体と接触するテンプレートの表面の形状に一致するパターンを有する剛体層を形成するために凝固される。凝固の後、テンプレートは、テンプレートおよび基板が間隔をあけて離れるように剛体層から分離される。基板および凝固層は次いで、凝固層でのパターンに対応するレリーフ像を基板に転写するために追加のプロセスを受ける。
【０００６】
本発明が、より詳細に理解できるように、本発明の実施形態の説明が、添付の図面で例示される実施形態を参照して行われる。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態だけを例示し、したがってその範囲を限定すると考えるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態によるリソグラフィ・システムの簡略化した側面図を例示する図である。
【図２】その上に位置決めされるパターン化層を有する図１で示される基板の簡略化した側面図を例示する図である。
【図３Ａ】テンプレート・システムの一実施形態の簡略化した側面図を例示する図である。
【図３Ｂ】テンプレート・システムの別の実施形態の簡略化した側面図を例示する図である。
【図４Ａ】例としてのテンプレート・システムの上部を下にして例示する図である。
【図４Ｂ】例としてのテンプレート・システムの上部を下にして例示する図である。
【図５Ａ】テンプレート・システムを形成する部分Ａおよび部分Ｂの簡略化した側面を例示する図である。
【図５Ｂ】別のテンプレート・システムを形成する部分Ｃおよび部分Ｄの簡略化した側面を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図、特に図１を参照すると、そこで例示されるのは、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である。基板１２は、基板チャック１４に結合されてもよい。例示されるように、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、真空、ピン型、溝型、静電的、電磁的、および／または同様のものを含むが、限定はされない、任意のチャックであってもよい。例となるチャックは、米国特許第６，８７３，０８７号で述べられており、それは、これによって参照により本明細書に組み込まれる。
【０００９】
基板１２および基板チャック１４はさらに、ステージ１６によって支持されてもよい。ステージ１６は、ｘ、ｙ、およびｚ軸に関して並進運動および／または回転運動を可能にしてもよい。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４はまた、ベース（図示せず）上に位置決めされてもよい。
【００１０】
基板１２から間隔をあけて離れているのは、テンプレート１８である。テンプレート１８は、そこから基板１２の方へ延びるメサ２０を含んでもよく、メサ２０は、その上にパターン形成面２２を有する。なお、メサ２０は、モールド２０と呼ばれてもよい。別法として、テンプレート１８は、メサ２０なしで形成されてもよい。
【００１１】
テンプレート１８および／またはモールド２０は、溶融シリカ、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、フッ化炭素ポリマー、金属、硬化サファイア、および／または同様のものを含むが、限定はされない、そのような材料から形成されてもよい。本発明の実施形態は、そのような構成に限定されないが、例示されるように、パターン形成面２２は、複数の間隔をあけて離れた凹部２４および／または突出部２６によって規定されるフィーチャを含む。パターン形成面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最初のパターンを規定してもよい。
【００１２】
テンプレート１８は、チャック２８に結合されてもよい。チャック２８は、真空、ピン型、溝型、静電的、電磁的、および／または他の類似のチャック形式として構成されてもよいが、限定はされない。例となるチャックはさらに、米国特許第６，８７３，０８７号で述べられており、それは、これによって参照により本明細書に組み込まれる。さらに、チャック２８は、テンプレート１８の動きを容易にするようにチャック２８および／またはインプリント・ヘッド３０を構成することができるように、インプリント・ヘッド３０に結合されてもよい。
【００１３】
システム１０はさらに、流体分注システム３２を含んでもよい。流体分注システム３２を使用し、基板１２上に重合可能な材料３４を堆積させることができる。重合可能な材料３４は、液滴分注、回転塗布、浸漬塗布、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積、および／または同様のものなどの技術を使用して基板１２上に位置決めされてもよい。例えば、重合可能な材料３４は、米国特許出願公開第２００５／０２７０３１２号および米国特許出願公開第２００５／０１０６３２１号で述べられているものなどの技術を使用して基板１２上に位置決めされてもよく、それらは共に、これによって参照により本明細書に組み込まれる。重合可能な材料３４は、所望の容積が設計検討事項に応じてモールド２０と基板１２との間で規定される前におよび／または後に基板１２上に配置されてもよい。重合可能な材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許出願公開第２００５／０１８７３３９号で述べられるようなモノマー混合物を含んでもよく、それらは共に、これによって参照により本明細書に組み込まれる。
【００１４】
図１および２を参照すると、システム１０はさらに、経路４２に沿ってエネルギー４０を向けるように結合されるエネルギー源３８を含んでもよい。インプリント・ヘッド３０およびステージ１６は、経路４２と重ね合わせてテンプレート１８および基板１２を位置決めするように構成されてもよい。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、および／またはエネルギー源３８と通信するプロセッサ５４によって調整されてもよく、メモリ５６に保存されるコンピュータ可読プログラムで動作してもよい。
【００１５】
インプリント・ヘッド３０か、ステージ１６、または両方が、モールド２０と基板１２との間の距離を変化させて、重合可能な材料３４によって満たされる所望の容積をそれらの間に規定する。例えば、インプリント・ヘッド３０は、モールド２０が重合可能な材料３４と接触するように、力をテンプレート１８に印加してもよい。所望の容積が、重合可能な材料３４で満たされた後、エネルギー源３８は、エネルギー４０、例えば紫外線放射を生成して、重合可能な材料３４が、基板１２の表面４４およびパターン形成面２２の形状に一致して凝固するおよび／または架橋するようにし、基板１２上にパターン化層４６を規定する。パターン化層４６は、残留層４８ならびに突出部５０および凹部５２として示される複数のフィーチャを含んでもよく、突出部５０は、厚さｔ1を有し、残留層は、厚さｔ2を有する。
【００１６】
上述のシステムおよびプロセスはさらに、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号で言及されるインプリント・リソグラフィ・プロセスおよびシステムで用いられてもよく、それらのすべては、これによって参照により本明細書に組み込まれる。
【００１７】
図１で例示されるような標準テンプレート１８は、名目上０．２５インチの厚さであってもよい。この大きさの厚さは、テンプレート１８の表面（例えば、モールド２０の表面）に最小の曲げをもたらすことができる。剛体面が重合可能な材料３４と接触すると、ガスのポケットが、取り込まれるようになることもある。これらのポケットは一般に、重合可能な材料３４の凝固より前に移動させなければならず、それ故にインプリンティング・プロセスを遅くする。
【００１８】
そのような欠陥を修正するためのテンプレート設計は、関連する米国特許出願公開第２００８／０１６０１２９号で提案されており、それは、これによって参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。このテンプレート設計は、薄いパターン化層の屈曲によって充填速度を改善することができる。例えば、その設計は、柔軟性表面を可能にすることもある中空の中心を含む。中空の中心は、設計の剛性を低減することもあり、その上、面外曲げおよび／またはアクチュエータ圧縮誤差に起因する位置合わせおよびオーバーレイの問題の影響を受けやすいこともある。これらの問題は、残留層４８（図２で示される）の不均一な厚さｔ2をもたらすこともあり、そのような厚さｔ2の変化は、修正できない歪みを増やすおよび／またはオーバーレイ能力を低下させる。
【００１９】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、内部空洞３０２および柔軟性を有するテンプレート・システム３００は、図１および２に関して上で述べられたようなインプリンティングの間にオーバーレイおよび／または位置合わせのための剛性をなお与えながら重合可能な材料３４の充填速度を増加させることができる。テンプレート・システム３００の設計に関して剛性と組み合わされるそのような柔軟性は、ナノ−インプリント応用でスループットを増加させるおよび／または位置合わせ／オーバーレイを改善することができる。加えて、そのような設計は、標準的な６５ｍｍ正方形テンプレート・フォーム・ファクタ、６０２５フォトマスクのフォーム・ファクタ、および／または同様のものを含むが、限定はされない、フォーム・ファクタで実施されてもよい。
【００２０】
図３Ａを参照すると、テンプレート・システム３００は一般に、内部空洞３０２、支持層３０４、およびパターン化表面層３０６を含んでもよい。テンプレート・システム３００はまた、１つまたは複数の空洞ポート３０３を含んでもよい。例えば、図３Ａのテンプレート・システム３００は、空洞ポート３０３を含む。図３Ｂのテンプレート・システム３００は、空洞ポート３０３ａ〜ｄを含む。
【００２１】
パターン化表面層３０６は、薄い柔軟なベース３０８、メサ領域３１０（図１のメサ２０に対応する）、およびレリーフ像３１２を含んでもよい。柔軟なベース３０８は、厚さｔ3を有してもよく、溶融シリカ、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、フッ化炭素ポリマー、金属、硬化サファイア、および／または同様のものを含むが、限定はされない、そのような材料から形成されてもよい。例えば、柔軟なベース３０８は、溶融シリカから形成されてもよく、約０．２ｍｍから３ｍｍの大きさの厚さｔ3を有してもよい。
【００２２】
メサ領域３１０は、厚さｔ4を有してもよく、柔軟なベース３０８に類似の材料で形成されてもよい。例えば、メサ領域３１０は、約５から２００μｍの大きさの厚さを有する溶融シリカで形成されてもよい。レリーフ像３１２は、メサ領域３１０の表面から延びてもよくおよび／またはレリーフ像３１２、もしくはレリーフ像３１２の一部は、メサ領域３１０の表面に埋め込まれてもよい。レリーフ像３１２、またはレリーフ像３１２の一部は、図２に関して例示され、述べられたように、パターン化層４６での対応するパターンを形成するために使用されてもよい。
【００２３】
内部空洞３０２は、支持層３０４とパターン化表面層３０６との間に容積を含んでもよい。その容積は、支持層３０４とパターン化表面層３０６との間に距離ｄ1を含んでもよい。例えば、距離ｄ1は、設計検討事項に応じて約０．０１０ｍｍから５ｍｍであってもよい。加えて、空洞３０２を形成する空間の容積は、長さＬ1を含んでもよい。例えば、長さＬ1は、パターン化メサ領域３１０の長さ、支持層３０４の長さ、および／または設計検討事項に応じた他の範囲と実質的に同じかまたはそれより大きくてもよい。
【００２４】
図４Ａおよび４Ｂを参照すると、内部空洞３０２は、円形、長円形、長方形、正方形、または任意の他の架空の形状を含むが、限定はされない、さまざまな形状を有してもよい。例えば、図４Ａは、円形の形状を有する内部空洞３０２ａを例示し、図４Ｂは、正方形の形状を有する内部空洞３０２ｂを例示する。
【００２５】
図３Ａおよび３Ｂを再び参照すると、内部空洞３０２内の圧力は、空洞アクセス・ポート３０３を通じて制御されてもよい。例えば、内部空洞内の圧力は、圧力システム３１４によって空洞アクセス・ポート３０３を通じて制御されてもよい。圧力システム３１４は、加圧室、真空ポンプ、または空洞３０２内の圧力を制御するためにポート３０３に結合されてもよい他の類似の手段を含んでもよいが、限定はされない。
【００２６】
圧力システム３１４によって供給される空洞３０２での印加圧力は、パターン化表面３０６を屈曲させるおよび／または弓形に曲げるために使用されてもよい。例えば、圧力システム３１４によって空洞３０２に印加される圧力は、−１００ｋＰａから１００Ｋｐａの範囲であってもよい。加えて、空洞３０２内の圧力は、精密圧力調整器によって制御されてもよい。圧力は、テンプレート・システム３００の使用（例えば、屈曲させるおよび／または弓形に曲げる）に応じて増加または減少され得る。空洞３０２内の圧力の印加中に、支持層３０４は、材料および／または厚さの設計を通じてテンプレート・システム３００内に剛性を与えることができる。空洞３０２内の圧力の印加中の、そのような剛性は、テンプレート・システム３００のオーバーレイおよび／または位置合わせの制御を実現できる。例えば、支持層３０４の剛性は、空洞３０２内の圧力の印加に起因するパターン化表面３０６の屈曲および／または弓形に曲がる間にテンプレート・システム３００のオーバーレイおよび／または位置合わせの制御を実現できる。
【００２７】
圧力は、図３Ｂで例示されるような複数圧力システム３１４ａおよび３１４ｂを使用して制御されてもよい。２つの圧力システム３１４ａおよび３１４ｂが例示されるが、任意の数の圧力システム３１４ａが、１つまたは複数のポート３０３ａ〜ｄに結合されてもよいことに留意されたい。例えば、各ポート３０３ａ〜ｄは、別個の圧力システム３１４に結合されてもよい。別法として、複数ポート３０３ａ〜ｄは、共有圧力システム３１４に結合されてもよい。ポート３０３への圧力システム３１４の数および結合は、設計検討事項に基づいてもよい。例えば、図３Ｂで例示されるように、ポート３０３ｂは、圧力システム３１４ｂに結合されてもよく、ポート３０３ｄは、圧力システム３１４ａに結合されてもよい。２つの圧力システム３１４ａおよび３１４ｂを使用する場合には、空洞３０２内の微粒子３１６は、圧力システム３１４ａおよび３１４ｂによって供給される正の圧力および真空圧力の印加によって引き出すことができる。例えば、圧力システム３１４ａが、正の圧力を印加し、一方圧力システム３１４ｂが、真空圧力を印加して、空洞３０２から粒子３１６を引き出すことができる。
【００２８】
図５Ａおよび５Ｂは、テンプレート・システム３００ａおよび／または３００ｂを製作するための複数部分３２０の結合を通じてのテンプレート・システム３００ａおよび３００ｂの形成を例示する。
【００２９】
図５Ａを参照すると、部分Ａ３２０ａは、支持層３０６および部分Ｂ３２０ｂに結合されるとき内部空洞３０２（図３Ａで示される）を形成する凹部３２２ａを含んでもよい。部分Ｂ３２０ｂは、パターン化表面層３０６ａを含んでもよく、部分Ａ３２０ａは、支持層３０４ａを含んでもよい。部分Ａ３２０ａおよび／または凹部３２２ａは、機械加工、リソグラフィのパターン形成、エッチング、および／または同様のものを含むが、限定はされない、さまざまな方法によって形成されてもよい。同様に、部分Ｂ３２０ｂは、機械加工、リソグラフィのパターン形成、標準ウェハー・プロセス、および同様のものを含むが、限定はされない、さまざまな方法によって製作されてもよい。部分Ｂ３２０ｂへの部分Ａ３２０ａの結合は、アニオン接合、接着剤（例えば、薄い接着剤）、熱溶接、および同様のものを含むが、限定はされない、さまざまな方法を通じてであってもよい。
【００３０】
図５Ｂは、部分Ｃ３２０ｃおよび部分Ｄ３２０ｄの結合を通じてのテンプレート３００の形成の別の実施形態を例示する。この実施形態では、部分Ｃ３２０ｃは、支持層の第１の部分３０４ｂを含んでもよい。部分Ｄ３２０ｄは、凹部３２２ｂおよびパターン化表面層３０６ｂに加えて支持層の第２の部分３０４ｃを含んでもよい。凹部を有する部分Ｄ３２０ｄへの部分Ｃ３２０ｃの結合は、空洞３０２（図３Ａで示される）を形成する。加えて、部分Ｃ３２０ｃは、図５Ｂで例示されるように２つの副部分３２４ａおよび３２４ｂで形成されてもよい。副部分３２４ａおよび３２４ｂは、副部分３２４ａおよび３２４ｂが結合されるとき、副部分３２４ａおよび３２４ｂが一緒にポート３０３を形成するように、別々に形成されてもよい。ポート３０３は、副部分３２４ａおよび３２４ｂの結合なしで、機械加工、リソグラフィのパターン形成、エッチング、および同様のものを含むが、限定はされない、さまざまなプロセスを通じて形成されてもよいことに留意されたい。
【符号の説明】
【００３１】
３００  テンプレート・システム；  ３０２  内部空洞；  ３０３  空洞ポート；  
３０４  支持層；  ３０６  パターン化表面層；  ３０８  ベース；  
３１０  メサ領域３１０；  ３１２  レリーフ像；  ３１４  圧力システム。
【図１】
2011528506.tif 000003
【図２】
2011528506.tif 000004
【図３Ａ】
2011528506.tif 000005
【図３Ｂ】
2011528506.tif 000006
【図４Ａ】
2011528506.tif 000007
【図４Ｂ】
2011528506.tif 000008
【図５Ａ】
2011528506.tif 000009
【図５Ｂ】
2011528506.tif 000010
【国際調査報告】
2011528506.tif 000011
2011528506.tif 000012