(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の真空圧力を供給するエアキャビティ・チャック上に、前記基板を搭載するステップと、
前記基板上に重合可能な材料を付着させ、前記エアキャビティ・チャックが前記基板上に前記第１の真空圧力を維持するステップと、
前記重合可能な材料をインプリント・リソグラフィ・テンプレートと前記基板の間に密着させるステップであって、前記エアキャビティ・チャックは、密着させるステップの間、前記基板上の真空圧力を前記第１の真空圧力から前記第１の真空圧力よりも高い第２の真空圧力へと上昇させる、ステップと、
前記エアキャビティ・チャックが前記第２の真空圧力を維持することによって、パターン形成層を形成する前記重合可能な材料を固化させるステップと、
剥離領域が前記基板の縁部から前記基板の中央に移動するにつれ、前記エアキャビティ・チャックが前記第２の真空圧力を前記第１の真空圧力へと低減することによって、前記テンプレートを前記パターン形成層から剥離するステップと、
から構成されることを特徴とする、基板をエアキャビティ・チャック上に保持する方法。
【請求項２】
前記エアキャビティ・チャックが前記第２の真空圧力を維持している間、前記テンプレートに背圧をかけるステップ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３】
前記基板を前記エアキャビティ・チャックから降ろすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の真空圧力は、約−５ｋＰａから−２０ｋＰａの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の真空圧力は、約−４０ｋＰａから全真空圧までの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
剥離領域の画像を設け、前記第２の真空圧力を前記画像に基づいて調整するステップ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７】
前記画像は前記剥離領域に沿って基板の視覚形状を提供し、前記第２の真空圧力を調整するステップは前記視覚形状を評価するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記テンプレートを前記パターン形成層から剥離するステップは、前記剥離領域の開始点に前記第２の真空圧力をかけるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記重合可能な材料の固化の前に、前記第１の真空圧力は増加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記重合可能な材料の初期の固化の直前に、前記第１の真空圧力は増加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の真空圧力は、パターン形成層の特徴的形状部にかかるせん断が最小となるように構成されること特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の真空圧力は、パターン形成層の特徴的形状部に掛かるせん断が最小となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の真空圧力から前記第２の真空圧力への増加する際、剥離中にパターン形成層の特徴的形状部に掛かるせん断が最小となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の真空圧力から前記第２の真空圧力への低減する際、剥離中にパターン形成層の特徴的形状部に掛かるせん断が最小となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
テンプレートと、エアキャビティ・チャックによって保持されている基板の間に、重合可能な材料を密着させるステップと、
重合可能な材料を固化してパターン形成層を形成するステップと、
前記テンプレートを前記パターン形成層から剥離するステップと、
から構成され、前記エアキャビティ・チャックは、前記重合可能な材料を密着中に第１の真空圧力を前記基板にかけるとともに、前記重合可能な材料を固化中に第２の真空圧力を前記基板にかけ、前記第１の真空圧力は実質的に前記第２の真空圧力より小さいことを特徴とする、インプリント・リソグラフィ・テンプレートを使って基板上にパターン形成層を形成する方法。
【請求項１６】
前記第１の真空圧力は、約−５ｋＰａから−１０ｋＰａの範囲内にあることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の真空圧力は、約−４０ｋＰａから全真空圧までの範囲内にあることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の真空圧力と前記第２の真空圧力は、パターン形成層の特徴的形状部に掛かるせん断が最小となるように構成されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
テンプレートと、第１の真空圧力でエアキャビティ・チャックにより保持され前記基板の間に重合可能な材料を密着させるステップと、
パターン形成層を形成するために重合可能な材料を固化させ、前記基板は前記第１の真空圧力より大きい第２の真空圧力で、前記エアキャビティ・チャックによって保持されるステップと、
前記パターン形成層から前記テンプレートを剥離するステップと、
から構成され、前記剥離中、前記エアキャビティ・チャックはまず前記第２の真空圧力で前記基板を保持し、その後、前記第２の真空圧力から前記第１の真空圧力に真空圧力を下げ、この真空圧低下によるパターン形成層にかかるせん断力が最小となるように構成されることを特徴とするインプリント・リソグラフィ・テンプレートを使って基板上にパターン形成層を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年１０月３０日に提出の米国仮出願第６１／１０９，５５７号、ならびに米国特許出願第１２／６０３，２７０号について、３５Ｕ．Ｓ．Ｃの§１１９（ｅ）（１）に基づいて利益を請求するものであり、これらの内容を本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ加工は、１００ナノメートル程度、またはそれ以下の特徴的形状部を有する非常に微細な構造体の加工を含む。ナノ加工が相当な大きさの効果を発揮する適用方法の一つとして、集積回路の処理が上げられる。半導体処理業界では、基板上に形成された単位領域ごとの回路数を増加させながら、より大きい歩留まりを得るために懸命の努力を続けている。よって、ナノ加工の重要性はより高まっている。ナノ加工は、形成される構造体の最小の特徴的形状部寸法を減少させながら、プロセス管理をより高めることができる。ナノ加工を採用してきた他の開発領域としては、バイオテクノロジー、光学技術、機械システムなどがある。
【０００３】
今日利用されているナノ加工技術の一例として、一般にインプリント・リソグラフィと呼ばれるものがある。例示したインプリント・リソグラフィ工程は、
米国特許公開第２００４／００６５９７６号、米国特許公開第２００４／００６５２５２号、米国特許公報第６，９３６，１９４号など、多数の公報において詳細に説明されている。
【０００４】
上記の米国特許公報、および特許それぞれに開示されたインプリント・リソグラフィ技術は、重合可能な層におけるレリーフパターンを形成することとレリーフパターンに対応するパターンを下層の基板へ転写することを含む。パターンニング工程をより容易にするため、基板を所望の位置決めを得るための移動ステージと連結してもよい。パターンニング工程は、基板から間隔をあけて位置するテンプレートと、テンプレートと基板の間に塗布される成形可能な液体を使用する。成形可能な液体は、固化されて、成形可能な液体に接触するテンプレートの表面の形状に合わせたパターンを有する堅い層を形成する。固化後、テンプレートをテンプレートと基板が間隔をあけて位置するように、堅い層から離す。すると、基板と固化した層に対し、レリーフ画像を、固化した層のパターンに対応する基板に転写するさらなる工程が行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本発明をより詳しく理解するため、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。しかしながら、注目すべきは、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、よって範囲を限定することを意図したものではない。
【０００６】
【図１】本発明によるリソグラフィック装置の一実施形態の概略側面図である。
【図２】図１に示す基板の概略側面図であり、パターンを形成した層をその上に戴置した状態を示す図である。
【図３】図１に示す装置にピン型チャックを使用した従来のインプリント方法を示す図である。
【図４】図３のピン型チャックを示す図である。
【図５】図１に示す装置にエアキャビティ・チャックを使用した従来のインプリント法を示す図である。
【図６】図５のエアキャビティ・チャックを示す図である。
【図７】図７は、図１に示す装置にエアキャビティ・チャックを使ったインプリント法の例を示す図であり、パターン形成層に掛かるせん断応力を最小に抑えている様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面、特に図１を参照する。基板１２上にレリーフパターンを形成するために使用するリソグラフィック装置１０が図示されている。基板１２は、基板チャック１４と連結することができる。図示のごとく、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、真空、ピン型、溝型、電磁式、および／またはそれに類似するものを限定することなく包含するいかなるチャックでもよい。例示したチャックは、本明細書で援用する米国特許第６，８７３，０８７号に説明されている。
【０００８】
基板１２と基板チャック１４は、さらにステージ１６で支持することができる。ステージ１６は、ｘ−、ｙ−、およびｚ−軸を中心とする動作を行うことができる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４は、基台（図示せず）上に位置させてもよい。
【０００９】
基板１２から間隔をあけて位置しているのはテンプレート１８である。テンプレート１８は、一般的に、そこから基板１２に向かって延在するメサ型２０を有し、メサ型２０は、その上部にパターン形成面２２を有する。さらに、メサ型２０はモールド２０と称してもよい。テンプレート１８、および／またはモールド２０は、石英ガラス、水晶、シリコン、有機ポリマー、シロキサンポリマー、ホウ珪酸ガラス、フッ素系ポリマー、金属、硬化サファイヤ、および／またはそれに類似するものを限定することなく包含する材料から形成することができる。図示のごとく、パターン形成面２２は、複数の間隔をあけて位置する凹部２４、および／または凸部２６によって形成される特徴的形状部を有するが、本発明の実施形態は、そのような形状に限定するものではない。パターン形成面２２は、基盤１２上に形成されるパターンの基盤を形成する元のパターンを形成すればいかなるものでもよい。
【００１０】
テンプレート１８は、チャック２８に連結することができる。チャック２８は、真空、ピン型、溝型、電磁式、および／またはその他の類似したタイプのチャックとして、但しそれらに限定されることなく、構成することができる。例示のチャックについては、さらに、本明細書で援用する特許文献４に記載されている。さらに、チャック２８は、インプリントヘッド３０に連結して、チャック２８、および／またはインプリントヘッド３０がテンプレート１８を動きやすくするように構成してもよい。
【００１１】
装置１０は、さらに流体分注装置３２を備える。流体分注装置３２は、基板１２上に重合可能な材料３４を付着させるために使用することができる。重合可能な材料３４は、液滴分注、スピンコート、ディップコート、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着、および／またはそれに類似するものなどのような技術を使って基板１２上に位置させることができる。重合可能な材料３４は、設計の検討により、モールド２０と基板１２の間で所望の容積を決定する前、および／または後に、基板１２の上に配置することができる。重合可能な材料３４は、すべてを本明細書で援用する米国特許第７，１５７，０３６号、および米国特許公報第２００５／０１８７３３９号に説明されているようなモノマーを含んでいてもよい。
【００１２】
図１、および２を参照する。装置１０は、さらに通路４２に沿ってエネルギー４０を送給するように連結されたエネルギー源３８を備えていてもよい。インプリントヘッド３０とステージ１６は、テンプレート１８と基板１２が通路４２に重なる位置にくるように構成することができる。装置１０は、ステージ１６、インプリントヘッド３０、流体分注装置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によって制御することができ、メモリ５６に保存したコンピュータ読み出し可能なプログラム上で操作することができる。
【００１３】
インプリントヘッド３０、あるいはステージ１６、またはその両方は、モールド２０と基板１２の間の距離を変化させて、重合可能な材料３４によりそれらの間を充填する所望の容積を決定する。例えば、インプリントヘッド３０は、テンプレート１８に力を加えることによって、モールド２０を重合可能な材料３４に接触させるようにしてもよい。所望の容積分だけ重合可能な材料３４で充填された後、エネルギー源３８は、エネルギー４０、例えば、広帯域紫外線などを生成して、重合可能な材料３４を基板１２の表面４４、およびパターン形成面２２の形状に密着するように固化、および／または交差結合させ、基板１２上にパターン形成層４６を形成する。パターン形成層４６は、厚みｔ2の残留層４８と、厚みｔ1の凸部５０と凹部５２として示すような複数の特徴的形状部を有していてもよい。
【００１４】
上記の装置、および工程は、さらに、本明細書で援用する米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許公報第２００４／０１２４５６６号、米国特許公報第２００４／０１８８３８１号、および、米国特許公報第２００４／０２１１７５４号に記載のインプリント・リソグラフィ工程、および装置にも採用することができる。
【００１５】
ピン型チャックを基板チャック１４に使用する際、特徴的形状部５０、および／または５２に放射方向に起こるせん断は最小となる。しかし、エアキャビティ・チャックをチャック１４として使用すると、特徴的形状部５０、および／または５２のせん断が見られる。現在の技術では、チャック１４としてのピン型チャックの使用とエアキャビティ・チャックの使用とでは、二つの別のプロセスフローがある。
【００１６】
図３は、図４Ａ、および４Ｂに示すピン型チャック１４ａ用のプロセスフロー６０を例示したものである。一般的に、第１の工程６２で、基板１２をピン型チャック１４ａ上に搭載する。第２の工程６４では、重合可能な材料３４を基板１２上に分配（分注）する。第３の工程６６では、テンプレート１８が重合可能な材料３４に接触し、重合可能な材料３４をテンプレート１８と基板１２の間に密着させる。第４の工程６８では、重合可能な材料３４は、固化してパターン形成層４６を形成する。第５の工程７０では、テンプレート１８に背圧をかける。第６の工程７２では、テンプレート１８をパターン形成層４６（例えば、基板１２上に位置するパターン形成層４６）から剥離させる。第７の工程７４では、基板１２をピン型チャックから外す。ピン型チャック１４ａ用のプロセスフロー６０では、ピン型チャック１４ａは、工程６４から７２では、一般的に強い真空度を維持する。例えば、ピン型チャック１４ａは、約８０ｋＰａを維持することができる。
【００１７】
プロセスフロー６０で説明したような基板１２（パターン形成層４６を含む）のテンプレート１８からの剥離中、ピン型チャック１４ａは、基板１２を略平坦な形状に維持することができる。図４Ａ、および４Ｂを参照する。剥離領域７６（すなわち、基板１２とテンプレート１８との間でひびが形成される場所）において、ピン型チャック１４ａを使用する場合には、テンプレート１８、および／または基板１２に対する曲げの形状、および／または大きさは、曲げ剛性、真空圧などによって異なっていてもよい。例えば、図４Ａは、真空圧が高く、基板１２の機械的剛性が高い場合の、基板１２とテンプレート１８との間の剥離を示す。この状態では、曲げは最小となる。また、図４Ｂは、基板１２の真空圧、および／または機械的剛性が十分でない場合の、基板１２とテンプレート１８との間の剥離を示す。この状態では、基板１２の局所的変形７８が剥離領域７６に起きる。この局所的変形７８は、基板１２の局所的な曲げから起きる。しかし、両状態（すなわち、図４Ａ、および４Ｂ）において、剥離領域７６に存在するせん断動作が最小なので、剥離不良は最小となる。
【００１８】
図５は、図６に示すエアキャビティ・チャック１４ｂ用のプロセスフロー８０を例示したものである。一般的に、第１の工程８２で、基板１２をエアキャビティ・チャック１４ｂ上に搭載する。第２の工程８４では、重合可能な材料３４を基板１２上に付着させる。第３の工程８６では、テンプレート１８が重合可能な材料３４に接触し、重合可能な材料３４をテンプレート１８と基板１２の間に密着させる。第４の工程８８では、重合可能な材料３４が固化してパターン形成層４６を形成する。第５の工程９０では、テンプレート１８に背圧をかける。第６の工程９２では、テンプレートをパターン形成層４６から剥離させる。第７の工程９４では、基板１２をエアキャビティ・チャック１４ｂから外す。エアキャビティ・チャック１４ｂ用のプロセスフロー９０では、エアキャビティ・チャック１４ｂはまず、工程８２から８８で弱い真空圧を与え、工程９０〜９２で強い真空圧を与える。例えば、工程８２から８８では、真空圧は、約−５ｋＰａから−１０Ｋｐａに維持することができ、工程９０〜９２では、真空圧は約−４０ｋＰａから完全な真空状態に維持する。
【００１９】
図６Ａに示すように、エアキャビティ・チャックを使ったインプリント中、基板１２は、一般的に、弱い真空度（例えば、−５ｋＰａから−１０ｋＰａ）を使って、基板１２の一部がエアキャビティ・チャック１４ｂに向かって曲がるように保持される。基板１２の一部をエアキャビティ・チャック１４ｂに向かって曲げることによって、重合可能な材料３４は、テンプレート１８と基板１２の間に密着することができるようになる。一度重合可能な材料３４の固化が起きると、一般的に、基板１２は、基板１２とテンプレート１８の剥離中にエアキャビティ・チャック１４ｂへ固定し、基板１２がエアキャビティ・チャック１４ｂの表面から外れないようにする必要がある。しかし、曲げの大きさは、重合可能な材料３４の固化後は大幅に増えるため、図６Ｂに示すように、比較的軟性のパターン形成層４６が存在するテンプレート１８と基板１２との境界面９６に大きいせん断応力がかかる。さらに、剥離領域７６の剥離が進むと、テンプレート１８から剥離した基板１２の部分９８は、図６Ｃに示すように、基板１２の非剥離部１００を固定するために必要なエアキャビティ・チャック１４ｂによってかかる高い真空圧により、積極的に曲がり始める。
【００２０】
図７は、パターン形成層４６へのせん断応力を最小に保ちながら、基板１２をエアキャビティ・チャック１４上に保持するための方法１１０を例示している。一般的に、重合可能な材料３４の固化中の基板１２の曲げ形状と、基板１２の剥離中の基板１２の曲げ形状は、実質的に類似していてもよい。さらに、高真空圧（例えば、−４０ｋＰから全真空圧（例えば、−１２０ｋＰａ））は、剥離の早期段階においてのみ維持される、および／または剥離領域７６の位置に基づくものでもよい。剥離領域７６の剥離が進むにつれ、真空圧が下がり、基板１２の曲げを最小に抑える。基板１２の曲げを最小に抑えることにより、パターン形成層４６の特徴的形状部５０、および５２のせん断力を実質的に最小にする、または回避することができる。
【００２１】
一般的に、第１のステップ１１２で、基板１２をエアキャビティ・チャック１４ｂ上に搭載する。基板１２を搭載している間、弱い真空圧（例えば、−５ｋＰａから−１０ｋｐａ）をエアキャビティ・チャック１４ｂによってかける。第２の工程１１４では、重合可能な材料３４を基板１２上に付着させる。重合可能な材料３４の付着中、エアキャビティ・チャック１４ｂは弱い真空圧を維持することができる。第３の工程１１６では、テンプレート１８が重合可能な材料３４に接触し、重合可能な材料３４をテンプレート１８と基板１２の間でそれらに密着させる。重合可能な材料３４を密着させている間、エアキャビティ・チャック１４ｂは、弱い真空圧を維持し、おおよそ真空圧を初期の剥離中（−４０ｋＰａから全真空圧（例えば、−１２０ｋＰａ）までの範囲）に基板を保持するために必要な真空レベルまで増加させる。第４の工程１１８では、重合可能な材料３４を固化して、パターン形成層４６を形成する。重合可能な材料３４の固化中は、エアキャビティ・チャック１４ｂは強い真空圧を維持することができる。第５の工程１２０では、テンプレート１８に背圧をかける。背圧をかけている間は、エアキャビティ・チャック１４ｂは強い真空圧を維持することができる。第６の工程１２２では、テンプレート１８をパターン形成層４６から剥離させる。テンプレート１８のパターン形成層４６からの剥離中は、エアキャビティ・チャック１４ｂはまず、強い真空圧を供給する。真空圧は、剥離領域７６が基板１２の縁部から基板１２の中央に向かって低くなる。一実施形態では、真空圧は剥離領域７６の剥離が剥離画像、および／または推測に基づいて進むに従って制御することができる。例えば、剥離領域の画像（例えば、写真）を設け、推測することによって、剥離領域７６、および／または基板１２の視覚形状の推測を行う。剥離領域７６、および／または基板１２の視覚形状の推測に基づいて真空レベルを調節することができる。第７の工程９４では、基板１２をエアキャビティ・チャック１４ｂから外す。
【符号の説明】
【００２２】
１２  基板；  １４ｂ  エアキャビティ・チャック；  １８  テンプレート；  
７６  剥離領域；  ９８  剥離した基板１２の部分；  １００  非剥離部。
【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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