(57)【要約】      （修正有）【課題】スタンプや基板のダメージがなく忠実性の高いインプリントシステムを提供する。【解決手段】テンプレート（１）からパターンを基板の目標表面に転送するための二工程処理を実行するための装置であって、第一インプリントユニット（２００）内のテンプレートでのインプリントにより、例えば、可塑性ポリマーフォイル（１０）から中間ディスクを形成することにより動作する。供給装置（４１０）が中間スタンプを第二インプリントユニット（３００）へ供給するように動作され、第二インプリントユニットで中間スタンプが基板の目標表面でのインプリントに用いられる。【選択図】図１１
2007165812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンプレートの構造化された表面のパターンを基板の目標表面に転送するための装置であって、
第一中間スペースを有して互いに対向するように配された第一組の協働主部と、前記第一スペースを調整し、第一インプリント工程で、前記テンプレートの前記パターンをディスクの受け取り面に転送するように動作可能な第一プレス装置とを含む第一インプリントユニットと、
第二中間スペースを有して互いに対向するように配された第二組の協働主部と、前記第二スペースを調整するよう動作可能な第二プレス装置とを含む第二インプリントユニットと、
前記第一中間スペースから前記第二中間スペースへディスクを移動するよう動作可能な供給装置とを備えた装置。
【請求項２】
前記第一組及び第二組の協働主部を支持する支持フレームを備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第一支持フレームが前記第一組の協働主部を支持し、第二支持フレームが前記第二組の協働主部を支持し、固定部材が前記第一及び第二支持フレームを互いに固定関係に保持する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第一組の協働主部の一つは媒体のためのキャビティと該キャビティ内の前記媒体の圧力を調整するための圧力供給システムとを備え、前記キャビティの壁が可塑性膜を備え、該膜の一側が前記第一組の協働主部の他の一つと対向する支持表面を形成している請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第二組の協働主部の一つは媒体のためのキャビティと該キャビティ内の前記媒体の圧力を調整するための圧力供給システムとを備え、前記キャビティの壁が可塑性膜を備え、該膜の一側が前記第二組の協働主部の他の一つと対向する支持表面を形成している請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第一組の協働主部の一つはテンプレート保持装置を有するテンプレート保持表面を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記テンプレート保持装置は機械的テンプレート保持部材を備えた請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記テンプレート保持装置は、真空供給装置と、該真空供給装置と前記支持表面内のオリフィスとの間に接続された導管と、前記オリフィスの周りに設けられたシールとを備えた請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第一組の協働主部は加熱装置を有するテンプレート保持表面を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記加熱装置に接続された温度制御ユニットを備えた請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第一組の協働主部の一つは前記第一中間スペースに向かって光照射するよう動作可能な光照射装置を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第二組の協働主部の一つは前記第二中間スペースに向かって光照射するよう動作可能な光照射装置を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記供給装置は前記第一スペース内に存在するインプリントされたディスクと係合し掴むよう動作可能なディスク掴み部材と、前記テンプレートから前記ディスクを分離するよう動作可能なディスク牽引部材とを含む分離ユニットを備えた請求項６に記載の装置。
【請求項１４】
前記ディスク牽引部材はオフセンタ位置でインプリントされたディスクと係合するように構成された請求項６に記載の装置。
【請求項１５】
前記ディスク牽引部材は前記テンプレートから離れ前記ディスクのセンタに向かう引っ張り力を前記ディスクに加えるように構成された請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ディスク掴み部材は前記ディスクの側端部を掴むよう動作可能な機械的掴み部材を備えた請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
真空供給装置と、該真空供給装置と前記ディスク掴み部材におけるオリフィスとの間に接続された導管と、前記オリフィスの周りに設けられたシールとを備えた請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記膜は前記主部から分離されており、そして、前記主部の一部の周りに設けられたガスケットと係合して前記キャビティを形成するように配される態様とされた請求項４に記載の装置。
【請求項１９】
前記第一プレス装置と同期して、前記第一インプリント工程の各サイクルで連続して新しい膜を前記第一中間スペースに供給する膜供給装置を備えた請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記膜供給装置は、一組のローラと、第一ローラから前記第一中間スペースの所定位置へ、そして、続いて、第二ローラへ巻き取られる様な態様とされた膜リボンとを含む請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記膜供給装置は、前記第一中間スペース内に存在する前記膜部分を前記第一プレス装置の配置方向と平行な方向に移動させるような態様とされた膜移動部材を備えた請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記テンプレートと前記ディスクとが前記第一スペース内でサンドイッチ配置とされ、前記膜が前記サンドイッチ配置上部に載置され、前記サンドイッチ配置から背けられた前記膜の反対の表面と接触して配されるように制御される膜プレス部材と、該プレス部材を前記膜の周辺に向かって前記反対の表面上部を通過させるように制御されるプレス移動ユニットとを備えた請求項４に記載の装置。
【請求項２３】
前記プレス部材は前記反対の表面上を回転するように制御されるプレスローラを備えた請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
ディスクのスタックからディスクをピックピックアップし、そして、前記ディスクを前記第一スペース内に載置するディスク挿入装置を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記ディスクはポリマーフォイルである請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記ポリマーフォイルはポリカーボネート、ＣＯＣ、又は、ＰＭＭＡから作られた請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記膜はポリマー材料から作られた請求項４に記載の装置。
【請求項２８】
前記膜はポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＤＭＳ、又は、ＰＥＥＫから作られた請求項４に記載の装置。
【請求項２９】
ディスクのスタックからディスクをピックピックアップし、そして、前記ディスクを前記第二スペース内に載置するディスク挿入装置を備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
脱イオン化ガス源と、該源に接続され、脱イオン化ガスを前記ディスクに向けて通過させるように向けられたノズルとを備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記ディスクは、前記第二組の協働主部の前記一つの一部の周りに設けられたガスケットと係合して前記キャビティを形成するように配される前記膜として機能するポリマーフォイルである請求項５に記載の装置。
【請求項３２】
前記供給装置は、連続部分が前記ディスクとして用いられるフォイルリボンと、前記第一インプリント工程のために前記リボンを前記第一スペース内のある位置に供給し、そして、前記第二インプリント工程のために前記第二スペース内に、そして、続いて、前記第二スペースから取り出す供給モータとを備えた請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記フォイルリボンが巻かれ、そして、前記リボンが巻き取られ、そして、前記第一及び第二中間スペース内に引き込まれるローラを備えた請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記供給装置はインプリントされたディスクを前記第一スペースから前記第二スペースへ移動させるよう動作可能で、前記第二インプリントユニットは前記ディスクの転送されたパターンを、第二インプリント工程で、前記目標表面にインプリントする請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
テンプレートの構造化された表面のパターンを基板の目標表面に転送するための装置であって、
第一中間スペースを有して互いに対向するように配された第一組の協働主部と、第一スペース調整装置と、前記第一中間スペース内で前記テンプレートの前記構造化された表面上に溶融ポリマー材料を供給して、前記テンプレートのパターンのレプリカを有する受け取り表面を有するスタンプを形成するポリマー供給装置とを含むモールドユニットと、
第二中間スペースを有して互いに対向するように配された第二組の協働主部と、プレス器を含む第二スペース調整装置とを含むインプリントユニットと、
前記第一モールドユニットで形成されたスタンプを前記第一スペースから前記第二スペースへ移動するよう動作可能な供給装置とを備えた装置。
【請求項３６】
テンプレートの構造化された表面のパターンを基板の目標表面に転送するための方法であって、
第一インプリント工程で、前記構造化された表面の前記パターンを第一インプリントユニット内の中間ディスクの受け取り面に転送し、
前記第一インプリントユニットから前記インプリントされた中間ディスクを第二インプリントユニットに移動させ、
第二インプリント工程で、前記受け取り面の前記パターンを前記第二インプリントユニット内の前記目標表面に転送する方法。
【請求項３７】
前記中間ディスクはポリマーフォイルである請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造化された表面を有するテンプレートから基板の目標表面にパターンを転送するための処理を含むインプリント・リソグラフィのためのパターン転送処理に適する装置に関する。さらに詳細には本発明は二工程処理を実行するのに互いに同期して動作する二重インプリントユニットを備えた装置に関する。第一インプリントユニットではテンプレートパターンのレプリカがインプリントにより好ましくは可塑性のポリマーフォイルである中間ディスク内又は上に形成されて中間スタンプを得る。中間スタンプは第一インプリントユニットから第二インプリントユニットに送られ、そこで、中間スタンプは第二の工程に用いられて基板の目標表面のモールド可能な層内にパターンをインプリントする。
【背景技術】
【０００２】
ナノ構造、即ち、１００ｎｍ又はこれ以下のオーダの構造を形成する最も強力な技術の一つはナノ・インプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）である。ナノ・インプリント・リソグラフィではテンプレートの表面パターンの反転コピー、屡々スタンプと呼ばれるが、基板を備える対象物に転送され、そして、例えばポリマー材料の、屡々レジストと呼ばれるモールド可能な層の膜が施される。対象物がポリマー膜のガラス転移温度を超えて加熱された後、スタンプが膜に対し圧縮され、その後冷却され、そして、所望深さにパターンが膜に転送された後、スタンプが、屡々デモールドと呼ばれるが、除去される。これとは別に、紫外線（ＵＶ）照射により交差結合するように光照射に敏感に反応するポリマー又は光照射により硬化されてポリマー化するプレポリマー等のフォトレジスト材料により基板が覆われる。これには基板又はスタンプのいずれかが光照射を通過させる必要がある。インプリントが終了すると、これに続いて、基板及びパターンが形成されたポリマー膜を備える対象物が例えばインプリントされた領域内で基板をエッチングする後処理を受け、パターンが基板の目標表面に転送される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のインプリント処理にはいくつかの問題点があり、これらはテンプレートから基板を覆うモールド可能な層内にパターンを完全に転送するために考慮されなければならない。
【０００４】
もしテンプレートと基板とが同じ材料で作られていないと、通常、これらは異なるが、異なる熱膨張係数を有する。これはテンプレート及び基板の加熱及び冷却の間の膨張及び収縮の程度が異なることを意味する。寸法変化が小さくてもインプリント処理では問題であり、何故なら、転送されるパターンの要素はマイクロメータ、さらにはナノメータのオーダであるからである。従って、複製忠実性が低減する結果となる。
【０００５】
非可塑性スタンプ又は基板材料が非常に良く用いられるが、これによりスタンプが基板に圧縮されたときスタンプとモールド可能な層との間に空気が混入し、これもまたレプリカの忠実性が低減する結果となる。さらには、インプリント処理中にスタンプとモールド可能な層との間に微粒子が混入し、特にスタンプ又は基板のいずれも可塑性材料で形成されていない場合は、スタンプ又は基板のいずれかが大きなダメージを被る。スタンプ又は基板、又は、両者の物理的ダメージは非可塑性基板から非可塑性スタンプへのデモールド時にも起こることがあり、インプリント処理後の高アスペクト比の基板及びスタンプのデモールドが困難となる。一度ダメージを受けたスタンプは通常再利用できない。
【０００６】
本発明の目的は複製忠実性が高く、産業利用が簡単で好適な改良されたインプリントシステムのための方策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は上記目的を達成するような態様とされ、テンプレートの構造化された表面のパターンを基板の目標表面に転送するための装置であって、第一中間スペースを有して互いに対向するように配された第一組の協働主部と、前記第一スペースを調整し、第一インプリント工程で、前記テンプレートの前記パターンをディスクの受け取り面に転送するように動作可能な第一プレス装置とを含む第一インプリントユニットと、第二中間スペースを有して互いに対向するように配された第二組の協働主部と、前記第二スペースを調整するよう動作可能な第二プレス装置とを含む第二インプリントユニットと、前記第一中間スペースから前記第二中間スペースへディスクを移動するよう動作可能な供給装置とを備えた装置に関する。
【０００８】
好ましい実施形態では、前記供給装置はインプリントされたディスクを掴み、それを前記第二スペースへ移動させ、そして、中間スタンプのインプリントされた表面が基板の目標表面上のモールド可能層と対向するように、そのディスクを基板と接触するようにリリースし、載置する。その後、第二インプリント工程で、前記第二インプリントユニットが前記ディスクの転送されたパターンを前記目標表面にインプリンするように動作可能となる。
【０００９】
そこで、本発明は自動化されたインプリント装置を提供し、マスタテンプレートからパターンを基板に転送する処理が二つの動作可能に接続されたインプリントユニットで二インプリント工程で実行される。ポリマーフォイルがディスクに用いられて中間スタンプを形成すると好ましい。このようにして、テンプレートがポリマーフォイルの比較的柔らかい材料でインプリントのみに用いられ、比較的硬い半導体基板上での直接インプリントに比べて、摩耗並びにダメージのリスクが少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付図面を参照して、本発明の実施形態がさらに詳細に説明される。
【００１１】
本発明は「二工程インプリント処理」と称されるものに関する。この用語は第一工程でナノメータ及び又はマイクロメータサイズにパターンニングされた表面を有するテンプレートの一つ以上のレプリカがインプリント処理により一つ以上の可塑性のポリマーフォイルに形成される処理として理解されるものである。インプリントされたポリマーフォイルは第二工程でポリマースタンプとして用いられてもよい。これとは別に、インプリントされたポリマーフォイルは他のポリマーフォイル上に他のインプリントを施すのに用いられてもよく、これが続いて第二工程で用いられる。このようにして、処理の第一工程で、パターンが元のテンプレートが反転されたネガティブなポリマーのレプリカと、パターンが元のテンプレートに似ている可塑性のポジティブなポリマーのレプリカとの両方が形成できる。第二工程では、そのように形成されたレプリカが、サーマルインプリント、ＵＶインプリント、又は、両方を用い、後で実行されるインプリント処理でパターンを対象物表面に復元する可塑性ポリマースタンプとして用いられてもよい。
【００１２】
ここで用いられている用語「ナノインプリント処理」又は「インプリント処理」はテンプレート又はスタンプのナノ及び又はマイクロサイズとされた表面パターンの反転コピーを形成する処理のことであり、反転コピーはスタンプをポリマー又はプレポリマー等のモールド可能な層に圧縮してこの層を変形させることにより形成される。この層はベース又は基板上に別に被覆された膜でもよく、ベースとこの層とは異なる材料でもよい。これとは別に、この層は単に単一の材料体の一部でもよく、この層は材料体の表面から材料体のバルクのある深さまで延在する部分として定義される。このモールド可能な層はそのガラス転移温度Ｔｇを超えて加熱され、その後、インプリント（例えばホットエンボス）処理中にそのガラス転移温度未満に冷却され、及び又は、インプリント処理中又は後にＵＶ光照射によりポリマーが硬化又は交差結合されるようないずれの処理でもよい。テンプレートのパターンニングされた表面及びインプリントされた層のパターンニングされた表面は深さと幅の両方でマイクロメータ又はナノメータスケールとなりうる。
【００１３】
用語「可塑性ポリマーフォイル」は、多くの場合可塑性があり延性がある、サーモプラスティックポリマー、サーモセッティングポリマー、及び又は、露光後交差結合するポリマーを備える透明なフォイルを意味する。ポリマーフォイルの好ましい実施形態はポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びチクロオレフィンコーポリマー（ＣＯＣ）を含む。
【００１４】
用語「複製忠実性」はスタンプ構造の反転コピーの形成を意味し、スタンプ表面の反転トポグラフィが完全に復元される。
【００１５】
本発明によれば二工程インプリント処理が提供され、二工程処理の第一工程で中間ディスクでのインプリントによりパターンニングされた表面を有するテンプレートのレプリカが形成される。以下に示される実施形態のほとんどにおいてディスクは可塑性ポリマーフォイルである。これとは別の方法は、これはさらに説明しないが、一側がポリマー又はプレポリマー等のモールド可能な層により被覆された金属又は半導体材料の薄いシートのような他の材料により中間ディスクを提供する。そのような実施形態ではテンプレートによりインプリントされるのはシートの被覆された側であり、これは第二工程でスタンプ表面として用いられる。ポリマーフォイルを用いると低コスト、自由度が高い等様々な利点があり、ポリマー材料は通常テンプレート及び基板の材料より柔らかい。そこで、以下では、中間ディスクが議論されたときに可塑性ポリマーフォイルに言及する。
【００１６】
第二工程ではレプリカがスタンプ、好ましくは、可塑性ポリマースタンプとして用いられて後続のインプリント処理を介して対象物表面にパターンを復元する。少なくとも第二工程では光照射によるインプリントが一定に制御された温度で行われて熱膨張効果を最小限に押さえると好ましい。
【００１７】
このようにして、金属、石英、シリコン又は他の実質的に非可塑性の材料で作られた耐久性があり比較的非可塑性のテンプレートがそのパターンを可塑性ポリマーフォイルにインプリントしてポリマースタンプを形成するのに効果的に用いられ、そして、ポリマースタンプが基板の目標表面上にモールド可能な層をインプリントするのに効果的に用いることができる。本発明によれば、比較的可塑性の柔らかいポリマースタンプが例えばシリコンである比較的固く非可塑性の基板上のモールド可能な層へのインプリントに用いられた後、比較的固く非可塑性のテンプレートが比較的柔らかくより可塑性のテンプレートポリマーフォイルにインプリントしてポリマースタンプを形成するのに用いられる。金属及びシリコン又は石英、シリコン及びシリコンという二つの実質的に硬く非可塑性の材料間でのインプリント工程が効果的に排除され、テンプレートの損傷が少なく、基板のダメージも少なくなる。
【００１８】
さらに、感光性のモールド可能な層を交差結合又は他の方法で硬化させるのに適するレンジの波長を通過させるポリマーフォイルを中間ディスク又はスタンプに用いることにより、光照射によるインプリントがポリマースタンプ形成とこのポリマースタンプを基板上のインプリントの両方に選択的に用いられ、一方で、使用可能な波長レンジの光照射を通過させない材料にテンプレート及び基板の両者が設けられてもよい。
【００１９】
テンプレートは製造するには比較的高価な要素で、上記のように、通常、一度ダメージを受けると修理又は再利用が不可能である。ところが、ポリマースタンプは本発明の方法により比較的安価な材料で簡単に製造でき、好ましくは、数回又は一回の使用でも処分される。ポリマースタンプはデモールドされ又は基板から除去され、そして、捨てられ、又は、基板の目標表面に固定されている状態で、ポリマースタンプを溶解させ、しかし、基板や基板の目標表面上で硬化されたモールド可能層は溶解させないように選ばれた適切な溶液の漕内で溶解されてもよい。
【００２０】
形成されたポリマースタンプは基板の目標表面上でのインプリントの二次的テンプレートとして用いられるので、基板は通常ポリマー材料ではなく、ポリマースタンプと基板の熱膨張係数は一般的に異なる。そのようなシナリオから生じる上記問題を解消するために、ポリマースタンプが基板上のモールド可能層に圧縮される副インプリント工程が光照射及び熱が組み合わされたインプリント処理により行われる。この処理によれば、感光性材料が基板上のモールド可能層として用いられ、そして、ポリマースタンプ及び基板を共に圧縮し、モールド可能層を十分光照射し、そして、この層をポストベークする工程と、さらに、好ましくは、基板から圧力を解除し、基板からポリマースタンプをデモールドする工程とが、温度制御装置により一定に維持された高温で行われる。温度制御装置は通常加熱装置と、所定温度を得て維持するために熱をバランスよく供給する制御回路と、場合によっては冷却装置とを含む。
【００２１】
二工程処理の第一即ち主工程がここで図面の図１ａ乃至１ｆを参照して説明される。二つの異なる実施形態による主工程の処理が図１に概略的に示されている。図１ａ乃至１ｆの処理がサーマルインプリントを用いた中間ポリマースタンプの形成について説明している。しかし、以下に示すように他にもポリマースタンプを形成可能な技術がある。
【００２２】
図１ａは例えばシリコン、ニッケル又はアルミニウム、石英等の他の金属、さらにはポリマー材料等により成るテンプレート１を示している。テンプレート１はマイクロメータ又はナノメータのオーダの高さ及び幅を有するリブ、溝、凸部又は凹部を備えたパターンニングされた表面２を有する。テンプレート１は、サーモプラスティックポリマー、サーモセッティングポリマー及び又は露光により交差結合するポリマーにより成る可塑性ポリマーフォイルの表面４と表面２が向かい合い接触するように置かれる。ポリマーフォイルのさらに適切な材料はポリカーボネート、ＣＯＣ及び、ＰＭＭＡを含む。好ましい実施形態では、テンプレート表面２及びポリマーフォイル３の表面４が、それらの材料成分又はテンプレート表面２及び又はポリマーフォイル３の表面４上に設けられた非接着層の特性により互いに非接着特性を示す。
【００２３】
図１ｂに示されている適切なインプリント処理により、テンプレート表面２のパターンが反転されてポリマーフォイル３の表面４の表面層上に形成される。テンプレート表面２がポリマーフォイル３の表面４と接触するように置かれると、フォイルの表面層の使用されたポリマーのガラス温度Ｔｇを超える温度に加熱される。ポリマーフォイルはマッシブ即ちポリマーフォイル全体でほぼ同じ成分を有してもよく、又は、インプリントに適用される他の成分の表面４上に適用された表面層を有する当のポリマーフォイルの基礎成分を有してもよい。表面層がそのガラス転移温度に達すると、表面２のパターンがポリマーフォイル３の表面層４にインプリントされるように圧力が加えられてテンプレート１及びポリマーフォイル３を共に圧縮する。圧縮は、本発明の副工程についてさらに詳細に説明されるように、膜により供給される液体又は気体を用いたソフトな圧縮技術で達成されてもよい。これとは異なり、より従来のハードな圧縮技術が採用されてもよい。副工程で形成されるポリマースタンプは最終製品ではないので、副工程同様に主工程でもパラレリズムは重要な要件ではない。
【００２４】
上述の如く、説明した実施形態ではサーマルインプリントを採用するので、ポリマーフォイル３は表面層をソフトにするために圧力を加える前に熱せられる。上述のサーマル主工程の幾つかの例が以下に示される。代案である数種の方法は代替え又は追加的にポリマーフォイルの選択された部位の露光を含む。ポリマーフォイルの材料が露光により公差結合する場合はテンプレート１の材料又はポリマーフォイル３の材料のいずれかが光照射を通過させなければならない。別の実施形態ではポリマーフォイル３の表面４の表面層に熱的に又はＵＶにより硬化するプレポリマー成分を含む。そのようなある一実施形態ではガラス転移温度を超えた加熱の必要はない。
【００２５】
ＵＶ−ＮＩＬ処理の一例では、ＵＶ硬化プレポリマーがテンプレート１の表面２上の適当な位置で施され、その後、図１のフォイル３に相当するポリカーボネート又はＰＭＭＡシートより覆われる。このシートは第二インプリントでＵＶを通過させる基板として機能する。ＵＶ照射を非常に良く通過させるシートによりキャリアベースがもたらされるので、プレポリマー層によりもたらされる当の表面層の厚みは数ナノメータの最小レベルとすることができる。これは特に、Ｔｏｙｏ  Ｇｏｓｅｉ、ＪａｐａｎのＰＡＫ０１等の硬化後にＵＶ吸収特性を失わないプレポリマー材料を用いた時に有用である。他の有用なＵＶ硬化プレポリマーはＡｓａｈｉ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ＪａｐａｎのＮＩＦ−１であるが、他にも同様又はよりよく機能するＵＶ硬化プレポリマーがある。良いＵＶポリマーは、第二インプリント段階でＵＶ伝送を高めるために硬化後にＵＶ吸収特性を失う。ただし、ポリマー及びプレポリマーの組み合わせシートではプレポリマーによるシートの化学的分解を避けるため、しかし、それらの高付着性を維持するためにそれらが十分良く反応するようなものを選ぶべきである。気泡を含むプレポリマー小滴が施された上に基板フォイルが置かれた後、ポリマーシート上にＵＶを通過させるポリマー膜が置かれる。この膜は気体又は液体の圧力により１乃至２０ｂａｒの比較的低圧で反対側から圧縮され、適当な光照射量によるＵＶ照射量によりポリマーシート及びポリマー膜を介してプレポリマーを硬化させ、これをプレポリマーフォイルに付着させる。圧力が除かれ、その後、インプリント膜が除去され、形成されたポリマースタンプがテンプレートからデモールドされる。
【００２６】
サーマルＮＩＬ処理において、テンプレート即ちマスターがＴｉｃｏｎａ，ＵＳＡのＴｏｐａｓやＺｅｏｎ  Ｃｏｒｐ、ＪａｐａｎのＺｅｏｎｏｒのような適切なポリマーシートにより覆われる。ポリマーシート上にインプリント膜が置かれた後、このサンドイッチ構造が真空吸引され、そして、加熱される。インプリント温度に達すると２−乃至８０ｂａｒに膜が圧縮される。ポリマー膜へのパターン転送の後、このサンドイッチ構造がガラス転移温度未満に冷却され、インプリント膜が除去され、そして、マスターからＩＰＳスタンプがデモールドされる。良いサーモプラスティックシートはインプリント温度及びリリース温度に関してプロセスウインドウが狭く、さらに、形成されたナノメータ構造が後の処理でモ−ルドとして機能するために機械的強度が高くなければならない。ＵＶ照射を高度に通過させると非常に有効である。
【００２７】
熱と光照射の組み合わせによる一例では、図１の３に相当し、それにテンプレートパターンが転送されるポリマーフォイルはＵＶを通過させる必要がある。ＵＶにより交差結合するポリマー、例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  ＵＳＡのＳＵ８等のネガティブフォトレジストがポリマーフォイル上にスピンコーティングされる。テンプレート１とコートされたポリマーフォイルとが共に、ポリマーフォイル上でインプリント膜により覆われる。インプリント温度に達すると温度がインプリント処理の後段階全体で一定に維持され、熱膨張効果が起きないようにされる。サンドイッチ構造がここで圧縮され、通常のフロー時間、例えば３０秒後に、ＵＶ照射によりポリマー交差結合し、その後、例えば３０秒光照射後のベークが行われる。冷却の必要はなく、ここで、圧力が除去され、それに続いてインプリント膜が除去されデーモルドが行われる。ここでも、良いネガティブフォトレジストは光照射後にＵＶ吸収特性を失う。
【００２８】
採用される特定処理、即ち、熱的、ＵＶ、又は、一定温度での熱、ＵＶ組み合わせ処理に応じて、選択された材料及びその特性に応じてインプリント処理後にポリマーフォイルが冷却され、又は、冷却されずに、テンプレート１とポリマーフォイル３が分離されてもよい。ポリマー表面４からテンプレート１除去後、図１ｃに示される元のテンプレート１のパターンの反転又はネガティブである表面４のパターンを有するインプリントされたポリマーフォイル３が、レプリカとも呼ばれるが、可塑性ポリマースタンプ５として用いることができる。
【００２９】
本発明によれば、ポリマースタンプ５は表面４のパターンを目標基板に転送する副工程で用いられるか、又は、上記同様な処理において、図１ｄ乃至１ｆにより、他の可塑性ポリマーフォイル６に第二の反転レプリカ９を形成するさらなる主工程に用いられる。さらなる主工程を採用することの裏にある目的は目標基板に形成される最終パターンが確かにテンプレート表面パターンが反転したものであるとすることである。そのような実施形態ではポリマーフォイル６が用いられ、これはポリマーから成り、そのガラス転移温度及びインプリント温度は可塑性ポリマースタンプ５より低い。さらには、可塑性ポリマースタンプ５及び可塑性ポリマースタンプ５の係合表面４及び７が互いに非付着特性を示す。この非付着特性は、用いたポリマーフォイルの化学特性により当初からあり、且つ又は、フォイル表面の一つ又は両者に適切な除去剤を備える非付着性層の堆積により備えることもできる。さらには、ポリマーフォイル６が露光後に交差結合すべきものである場合は、ポリマーフォイル５及び６の少なくとも一つが光照射を通過させるものでなければならず、又は、これとは別に、フォイル６の表面層又はフォイル６がマッシブであればフォイル６全体が交差結合するように十分に光照射を伝送させるものでなければならない。
【００３０】
パターンに関してポリマースタンプ５が反転したものであり、従って、テンプレート１と実質的に同一である新ポリマースタンプ８の形成では、ポリマースタンプ５のパターンを有する表面４を第二ポリマーフォイル６の表面７と対向させ接触させることが含まれる。以前のように、第二ポリマーフォイル６はマッシブでもよく、又は、表面７に表面層が施されるキャリアシートを有してもよい。フォイル６の表面層の表面４にパターンをインプリントすることができるように、サーマルインプリント処理の場合には、フォイル６がその表面層のガラス転移温度を超えて加熱される。図１ｅに示されるように、圧力が加えられてポリマーフォイル６の表面層に第一ポリマースタンプ５が圧縮される。インプリント実行後、可塑性ポリマースタンプ５が機械的に、即ち、多くの場合ポリマーフォイル９冷却後に除去され、又は、これとは異なり、適切な処理において一つ以上の適切な溶剤によりスタンプ５全体が又はその一部が化学的に分解されてもよい。これにより、元のテンプレート１のパターンに相当するパターンを有する表面７を有する新ポリマースタンプ８が得られる。
【００３１】
このように形成された、各々、元のテンプレートのパターンの反転パターン又は同一パターンを有するレプリカ５又は８は、左側、右側の各々の図１ｇ乃至１ｉに示されているように、本発明による副インプリントに工程において可塑性ポリマーテンプレートとして用いられる。ここで、可塑性ポリマースタンプ５又は８のいずれかの表面４又は７が、露光により交差結合可能なプレポリマー又はポリマー等の感光性材料の薄いモールド可能な表面層１４に覆われた目標表面１７を有する基板１３を備えた対象物１２の表面１６と接触するように置かれる。可塑性ポリマースタンプ５又は８の表面４又は７は、その構成成分により、モールド可能表面層１４の表面１６に対し非接着特性を示す。可塑性ポリマースタンプ５又は８のいずれかと対象物１２とに加えられた圧力と、ポリマー膜１４の選択された部位の露光とにより、図１ｈに示されるように、モールド可能層１４内にポリマースタンプ表面のパターンの反転パターンが形成される。可塑性ポリマースタンプ５又は８は、露光により表面層１４の材料が硬化又は交差結合するのに十分な量の光照射を伝送させるために、光照射を通過させる又は吸収性が弱い。図１ｈに示されるインプリント及びポストベーキング実行後、可塑性ポリマースタンプ５又は８が基板１３から機械的に除去されてもよく、又は、可塑性ポリマースタンプ５又は８の全体又は一部が適切な処理により一つ以上の溶液により化学的に分解されてもよい。
【００３２】
図１ｉは可塑性ポリマースタンプ５又は８除去後のインプリントされた対象物１２を示す。基板に転送パターンを永久に固定させるために、さらなる処理工程が用いられて残存膜１４の最も薄い部分を除去して基板の目標表面１７を露出させ、そして、目標表面をエッチングするか又は他の材料でめっきする。尚、このさらなる処理の実際の詳細は本発明を理解するのには重要ではない。
【００３３】
図１は本発明による処理を比較的簡単に示している。点線より上に示された主工程は、マッシブポリマーフォイルへの直接的なサーマルインプリント、ポリマーフォイル上のプレポリマー表面を用いたＵＶによるインプリント、又は、ポリマーフォイル上のＵＶにより交差結合するポリマー表面を用いた温度上昇が制御された同時ＵＶ照射により行われてもよい。工程１ａ乃至１ｃでサーマルインプリントが採用された場合、ニッケル等でもよいテンプレート１とポリマーフォイル３とで、通常、熱膨張が異なる。しかし、パターン構造の高さより十分大きな厚みを有するポリマーフォイル３の弾力性及び可塑性により、フォイル表面４のパターン特性にダメージを与えることなく、テンプレート１上にもたらされた熱膨張によりポリマーフォイルが確実に膨張、収縮する。以下に例として示されるように、ポリマーフォイルの厚みは、通常、５０乃至５００μｍで、パターン構造の高さ又は深さは５ｎｍ乃至２０μｍの範囲である。他のサイズでも可能である。
【００３４】
一方で、図１の点線より下に示された第二工程は熱及び光照射の組み合わせで行われるのが好ましい。この理由は、基板上にインプリントが施される時、基板の目標表面上の残存又は余剰表面層が、通常、非常に薄く、数ナノメータのオーダであるからである。熱膨張が異なるスタンプとポリマーとのサンドイッチペアを加熱、冷却するのは、従って、多くの場合、微小構造にとっては破壊的であり、それらが完全に剥がれることが多い。ところが、本発明による処理では、処理工程、光照射、そして、ポストベーキングがすべて一定に制御された温度下で行われ、熱膨張効果が排除される。
【００３５】
図５乃至７は本発明による実施形態の副工程における当のパターン転送工程、即ち、インプリント工程の基礎処理工程を概略的に示す。これらの図は図１ｇ乃至１ｈの左側又は右側いずれかの例に相当するが、より詳細である。
【００３６】
図５にはポリマースタンプ１０が示され、これは従って、図１のポリマースタンプ５又は８のいずれかに相当するものでよい。ポリマースタンプ１０は、表面４又は７に相当し、転送すべき特定パターンを有するように処理された表面１１を有し、そこには、１ｎｍ乃至１μｍの範囲の特定サイズの高さ及び幅を有する三次元の凸部、凸部が形成され、これらは共により小さくもなり、大きくもなる可能性がある。ポリマースタンプ１０の厚みは、通常、１０乃至１０００μｍの間である。基板１２は目標表面１７を有し、これはポリマースタンプ表面１１とほぼ平行になるように配され、図５の初期段階で両表面間の中間にスペースが設けられる。基板１２は基板基部１３を備え、これにポリマースタンプ表面１１のパターンが転送される。図示されていないが、基板１２は、さらに、基板基部１３下部に支持層を含んでもよい。ポリマースタンプ１０のパターンが、ポリマー材料でのインプリントを直接介して、基板１２に転送される処理では、この材料が目標表面１７の直上の表面層１４として適用されてもよい。点線で示される別の実施形態では、例えば、第二ポリマー材料の転送層１５も適用されてもよい。このような転送層の例、並びに、それらがどのようにしてインプリントされたパターンを基板基部１３に転送する後続処理で用いられるかは米国特許６，３３４，９６０に記載されている。転送層１５を含む実施形態では、目標表面１７が転送層１５の上部又は外部表面を意味し、これは基板基部表面１８に設けられる。
【００３７】
基板１２が加熱装置２０上に置かれる。加熱装置２０はアルミニウム等の金属のヒータ本体２１を備えると好ましい。ヒータ要素２２がヒータ本体２１に接続され又は含まれ、熱エネルギをヒータ本体２１に伝える。一実施形態では、ヒータ要素２２はヒータ本体２１内のソケット内に挿入された電気的浸漬ヒーターである。他の実施形態では、電気的加熱コイルがヒータ本体２１内部に設けられ、又は、ヒータ本体２１の底部表面に固定される。さらに他の実施形態では、ヒータ要素２２はヒータ本体２１内にチャネルとして形成され、加熱液がチャネル内を通過する。ヒータ要素２２は、さらに、（図示されない）外部エネルギ源に接続される接続部２３を備える。電気的加熱の場合には、接続部２３が電流源に接続されるガルバニックコンタクトであると好ましい。加熱液を通過させるチャネルが形成されている実施形態では、接続部２３は加熱液源に固定される導管であると好ましい。加熱液は例えば水又は油である。さらに他の選択肢としては、ＩＲ放射ヒータをヒータ要素２２として用い、ヒータ本体２１に赤外線を照射するような態様とする。さらには、加熱装置２０内に、ヒータ要素２２を選択した温度に加熱し、その温度をある温度許容範囲に維持する手段を備えた（図示されない）制御部が含まれる。当該技術分野で異なるタイプの温度制御部がよく知られているので、そのさらなる詳細については記載しない。
【００３８】
ヒータ本体２１はアルミニウム、ステンレススチールや他の金属等の鋳物であると好ましい。さらには、加熱装置２０の上部側で均一な熱分散を達成し、基板１２を介して本体２１から加熱層１４に熱を伝えるために基板１２にその上部側が接続されるような、ある大きさと厚みを本体２１が有すると好ましい。２．５“基板をインプリントするのに採用されるインプリント処理では少なくとも直径２．５“、好ましくは３“以上で、厚みが少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも２又は３ｃｍのヒータ本体２１が用いられる。６“基板をインプリントするのに採用されるインプリント処理では少なくとも直径６“、好ましくは７“以上で、厚みが少なくとも２ｃｍ、好ましくは少なくとも３又は４ｃｍのヒータ本体２１が用いられる。加熱装置２０は、多くの処理において低温度で十分であるが、２００乃至３００℃の温度にヒータ本体２１を加熱できると好ましい。
【００３９】
層１４の冷却を制御するために、加熱装置２０は、さらに、ヒータ本体２１からの熱エネルギを伝えるための、ヒータ本体２１に接続され又は含まれる冷却要素２４を備えてもよい。ある好ましい実施形態では冷却要素２４はヒータ本体２１内にチャネル又は複数チャネルを備え、該チャネル又は複数チャネルを介して冷却液を通過させる。冷却要素２４にはさらに（図示されない）外部冷却源への接続のための接続部２５が備えられる。接続部２５は冷却液源への固定のための導管であると好ましい。冷却液は好ましくは水であるが絶縁油等の油でもよい。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態では層１４に光照射により交差結合するサーモプラスティックポリマー液剤を用い、これはスピンコーティングできると好ましい。これらポリマー液剤は光化学増幅型でもよい。そのような材料の一例はＭｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙのｍｒ−Ｌ６０００．１であり、これはＵＶにより交差結合する。そのような光照射により交差結合する材料の他の例としてはＳｈｉｐｌｅｙ  ｍａ−Ｎ  １４００，ＳＣ１００，そして、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  ＳＵ−８等のネガティブフォトレジストがある。スピンコーティングできる材料は効果的であり、これは基板全体を完全且つ確実にコーティングできるからである。
【００４１】
他の実施形態では層１４に液状又は液状に近いプレポリマー材料を用い、これは光照射によりポリマーとなる。層１４のためのポリマー化する材料の入手可能で有用な例としてはＺＥＮ  ＰＨｏｔｏｎｉｃｓ、  Ｍｏｏｎｊｉ−Ｄｏｎｇ、Ｙｕｓｏｎｇ−Ｇｕ，Ｄａｅｊｅｏｎ  ３０５−３０８，Ｓｏｕｔｈ  ＫｏｒｅａのＮＩＰ−Ｋ１７，ＮＩＰ−Ｋ２２及びＮＩＰ−Ｋ２８がある。ＮＩＰ−Ｋ１７は主成分がアクリレートで２５℃での粘性が約９．６３ｃｐｓである。ＮＩＰ−Ｋ２２は主成分がアクリレートで２５℃での粘性が約５．８５ｃｐｓである。これらの物質は１２ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を２分間照射すると硬化するように調整される。層１４のためのポリマー化する材料の入手可能で有用な他例にはＭｉｃｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＧｍｂＨ、Ｋｏｅｐｅｎｉｃｋｅｒ  Ｓｔｒａｓｓｅ  ３２５、Ｈａｕｓ  ２１１、Ｄ−１２５５５  Ｂｅｒｌｉｎ、ＧｅｒｍａｒｙのＯｒｍｏｃｏｒｅがある。この物質は１乃至３％の光重合開始剤により不飽和状態である無機・有機ハイブリッドポリマー組成である。２５℃での粘性が３乃至８ｍＰａｓというのはかなり高く、液体は波長３６５ｎｍで５００ｍＪ／ｃｍ２の露光で硬化される。他の有用な材料が米国特許６，３３４，９６０に記載されている。
【００４２】
すべてのこれらの材料並びに本発明を実行するのに有用な他の材料に共通する点は、これらはモールド可能であり、光照射、特に、ＵＶ照射を受けると、例えば、ポリマー液剤の交差結合又はプレポリマーの硬化により凝固することである。
【００４３】
基板上に堆積された層１４の厚みは、適用される領域により、通常、１０ｎｍ乃至１０μｍである。硬化し又は交差結合する材料が、好ましくは、スピンコーティング又は別の選択肢としてローラコーティング、ディップコーティング又は同様の方法により、基板上に液状に施されると好ましい。従来のステップ・アンド・フラッシュ法と比較して本発明の有利な点は、通常、交差結合する材料を用いた場合、ポリマー材料が基板船体にスピンコーティングされてもよく、これは効果的であり、均一性の高い層を形成する高速処理である。それら述べた交差結合する材料は、通常、通常の室温で固体であり、そして、ある上昇した温度でコーティングが施された基板は、従って、従来のように用いられてもよい。一方、ステップ・アンド・フラッシュ法は、表面部位で繰り返し行わなければならず、これは、この方法では一工程で大きな表面を処理することができないからである。これがステップ・アンド・フラッシュ処理並びにそのような処理を実行する機械を複雑にし、サイクルタイムに関して時間のロスであり、さらに、制御も難しい。
【００４４】
図５の矢印はポリマースタンプ表面１１がモールド可能な材料層１４の表面１６にプレスされている状態を示している。この工程では層１４の材料に適切な流動性を持たせるために層１４の温度を制御するのに加熱装置２０が好ましくも用いられている。層１４の交差結合可能材料のために、従って、層１４のガラス転移温度Ｔｇを超えた温度Ｔｐに層１４を加熱するよう加熱装置２０が制御される。このコンテキストでは、温度Ｔｐは処理温度又はインプリント温度を示し、インプリント、露光、そして、ポストベーキングの処理工程に共通な一つの温度レベルを示している。一定温度Ｔｐのレベルは、当然、層１４に選ばれた材料の種類に依存し、交差結合可能材料の場合には、一定温度Ｔｐはガラス転移温度Ｔｇを超えるものでなければならないし、この層の光照射により硬化した材料がポストベーキングに適するものでなければならないからである。光照射により交差結合可能な材料に対し、Ｔｐは通常２０乃至２５０℃の範囲であり、さらには、屡々、５０乃至２５０℃となる。ｍｒ−Ｌ６０００．１ＸＰの例では１００乃至１２０℃のある一定温度でインプリント、露光、そして、ポストベーキングにおいてテスト結果が良かった。光照射により硬化するプレポリマー材料を用いた実施形態では、そのような材料は、通常、室温で液体又は液体に近く、従って、インプリントのために十分柔らかくなるために加熱される必要がほとんど又は全くない。しかし、これらの材料も、ポリマースタンプから分離される前に、通常、露光後の完全硬化のためにポストベーキングが施されなければならない。処理温度Ｔｐは、従って、図５の工程の始めのインプリント工程で既に適切なポストベーキング温度レベルに設定される。
【００４５】
図６は如何にポリマースタンプ表面１１の構造が材料層１４にインプリントを形成したかを示しており、ポリマースタンプ表面１１は液状又は少なくとも柔らかい態様とされ、液体がポリマースタンプ表面１１の凹部を満たしているものである。図に示された実施形態では、ポリマースタンプ表面１１の最も高い凸部は基板表面１７までは達していない。これは基板表面１７を保護する上で有益で、特に、基板表面１７をダメージから保護する上で有益である。ところが、別の実施形態の転送層を含むものでは、インプリントは基板表面１７に達するように行われてもよい。図５乃至７に示された実施形態では、所定波長又は波長レンジの光照射１９を通過させる材料からポリマースタンプが作られ、これは選択されたモールド可能な材料を凝固させるのに有効である。そのような材料は、例えば、ポリカーボネート、ＣＯＣ又はＰＭＭＡでもよい。上記のように光照射により形成されたポリマースタンプにとっては、パターンが形成された感光性表面層の残存層も、さらに、好ましくは、ＵＶ照射を通過させ、又は、これとは異なり、十分な照射量を通過させるほどにＵＶ吸収率が低い。通常、ポリマースタンプ１０と基板１２との間に適切な配置が施されて、ポリマースタンプ１０が層１４にプレスされた時に光照射１９が施される。光照射１９に露光されると、ポリマースタンプ１０により規定された形状をとる固形物１４‘への凝固のために、モールド可能材料の凝固が始まる。層１４を光照射１９に露光させる工程の間、温度制御器により加熱装置２０が制御されて、層１４の温度を温度Ｔｐに維持する。
【００４６】
光照射への露光後、ポストベーキング工程が行われ、層１４‘の材料を完全に硬化させる。この工程では、ポリマースタンプ１０と基板１２との分離の前に層１４‘を硬化体にベークするために層１４‘に熱を加えるために加熱装置２０が用いられる。さらに、上述の温度Ｔｐを維持するためにポストベーキング工程が行われる。このようにして、光照射への露光による材料１４の凝固の開始から最終ポストベーキングまで、そして、任意ではあるが、ポリマースタンプ１０と基板１２との分離をも通じて、ポリマースタンプ１０と材料層１４，１４’とが同じ温度を維持する。このようにして、基板１２及びポリマースタンプの如何なる材料熱膨張率の違いによる精度の限界が除外される。
【００４７】
図７に示されるように、剥離及び引っ張り処理により、又は、ポリマースタンプ１０の材料は分解するが基板又は材料層１４は分解しない溶液の漕内でポリマースタンプを分解することによりポリマースタンプが除去される。形成され且つ凝固したポリマー層１４‘が基板１２上に残る。基板及びその１４‘のさらなる処理の様々な方法はここでは全く詳細には取りあげず、というのは、上記のような本発明は、そのようなさらなる処理には無関係であり、又は、如何にそのようなさらなる処理が達成されるかには依存しないからである。一般的に言えば、ポリマースタンプ１０のパターンを基板基部１３に転送するさらなる処理は、例えば、エッチングやめっきであり、これにリフトオフ工程が続く場合もある。
【００４８】
図８は本発明による装置内に設けられたインプリントユニットの好ましい実施形態の概略を示している。二つ以上のインプリントユニットを備える装置は、異なる種類のインプリントユニット又は同一のインプリントユニットを備え、同一であっても異なる条件で効果的に運転されてもよい。一つには、ポリマーフォイルが熱処理で第一インプリントユニット内でインプリントされると、このユニット内のインプリント温度はポリマーフォイルのガラス転移温度より高くなる。第二インプリントユニット内では、それに持ち込まれたインプリントされたポリマーフォイルが中間スタンプとして機能し、インプリント温度がポリマーフォイルのガラス転移温度より低くなるように制御される。しかし、図８乃至１０の図面は第一インプリント工程用の態様とされた第一インプリントユニット又は第二インプリント工程用の第二インプリントユニット、さらには、図１ｄ乃至１ｆの処理を実行する中間インプリントユニットを表してもよい。図８の図面は異なる要素を明確にするために非常に概略的であることに留意すべきである。特に、異なる要素の寸法は同一スケールではない。
【００４９】
インプリントユニット１００は第一主部１０１と第二主部１０２とを備える。図示された好ましい実施形態では、これら主部は、調整可能スペース１０３を有して第一主部１０１が第二主部１０２上に載置されるように配置されている。図５乃至７に示された処理により表面インプリントを行う場合は、通常、Ｘ−Ｙ平面と呼ばれる横方向にテンプレート及び基板が適切に配置されることが重要である。これは、特に、基板内の既に存在するパターン上又は近傍にインプリントが行われる場合は重要である。ところが、配置に関する特有の問題並びにこれらを解決する様々な方法はここでは取り扱われず、しかし、必要であれば当然本発明に組み込まれる。
【００５０】
第一の、上部、主部１０１は下方表面１０４を有し、そして、第二の、下部、主部１０２は上方表面１０５を有する。上方表面１０５はほぼ平坦な部分であり又はそのような部分を有し、これは、図９及び１０を参照してさらに詳細に説明されるインプリント処理に用いられるテンプレート又は基板のための支持構造として機能するプレート１０６の一部分上に置かれ又はそのような部分を形成する。ヒータ本体２１がプレート１０６と接触するように置かれ又はプレート１０６の一部を成す。ヒータ本体２１は加熱装置２０の一部を成し、そして、図５乃至７に見られるように、ヒータ要素２２そして好ましくは冷却要素２４を含む。ヒータ要素２２は、接続部２３を介して、例えば、電流制御手段を有する電源であるエネルギ源２６に接続される。さらに、冷却要素２４は、接続部２５を介して、例えば、冷却液の流れ及び温度を制御する制御手段を有する冷却液貯蔵タンク及びポンプである冷却源２７に接続される。
【００５１】
スペース１０３を調整する手段が、図示されている実施形態では、外側端部がプレート１０６に固定されているピストン部材１０７により設けられている。第一主部１０１に対し、好ましくは、固定的に保持されているシリンダ部材１０８にピストン部材１０７が移動可能に連結されている。好ましい実施形態では、表面１０４及び１０５が共にインプリント処理に晒される時に両者間の平行度を自動的に保つために、シリンダ部材１０８でピストン部材１０７が懸垂された状態である程度旋回してもよい。図面に矢印で示されているように、スペース１０３を調整する手段が、ほぼ平坦な表面１０５に対してほぼ垂直、即ち、Ｚ方向の移動により、第二主部１０２を第一主部１０１に近づけさせ又は第一主部１０１から離すように第二主部１０２を移動させるような態様とされている。この移動は手動で行えるが、好ましくは、流体圧又は気体圧手段による補助により行われる。図示された実施形態はこの点に関して様々に変更されてよく、例えば、固定ピストン部材に対して、プレート１０６をシリンダ部材に固定してもよい。第二主部１０２の移動は主にテンプレート及び基板をインプリントユニット１００にロードそしてアンロードするために行われ、そして、初期動作位置にインプリントユニットをセットするために行われる。第二主部１０２の移動は、しかし、好ましくは、記載されるように図示された実施形態のように、当のインプリント処理には含まれない。
【００５２】
第一主部１０１は表面１０４を囲む周辺シール部材１０８を備える。周辺シール部材１０８は、好ましくは、Ｏリングのようなエンドレスシールであるが、これとは異なり、一連のシール１０８を形成する幾つかの互いに接続されたシール部材で成っていてもよい。シール部材１０８は凹部１０９内に表面１０４の外側に向かって収納され、そして、この凹部から除去可能であるとよい。インプリントユニットは、さらに、任意ではあるが、光照射源１１０を備えてもよく、図示された実施形態では、表面１０４の裏側の第一主部１０１内に収納される。光照射源１１０は光照射源駆動部１１１に接続可能で、これは、好ましくは、（図示されない）電源を備え又は電源に接続される。光照射源駆動部１１１はインプリントユニット１００内に含まれてもよく、又は、外部接続可能部材であってもよい。光照射源１１０近傍に設けられた表面１０４の表面部分１１２が、好ましくはＵＶ照射である光照射源１１０のある波長又は波長レンジの照射を通過される材料内に形成される。このようにして、光照射源１１０からの光照射が、表面部分１１２を介して、第一主部１０１と第二主部１０２との間のスペース１０３に向かって伝送される。ウインドウとして機能する表面部分１１２は溶融シリカ、石英又はサファイアで形成されてもよい。
【００５３】
インプリントユニット１００の一実施形態は、さらに、基板とスタンプ（図示されない）とを共にクランプする機械的クランプ手段を備える。これは、特に、パターン転送の前に基板及びスタンプを配置させる外部配置システムを有し、基板及びスタンプを備える配置されたスタックがインプリントユニット内に転送されなければならない実施形態において好ましい。一実施形態ではテンプレートを表面１０５に固定するためのテンプレート保持装置（図示されない）が含まれる。これは、テンプレート又はテンプレートキャリアを表面１０５に確実に保持するチャック又は一組のフック等の機械的テンプレート保持部材でもよい。さらに、テンプレート保持装置は、追加的に又は任意に、真空供給源と、この真空供給源と表面１０５内のオリフィスとの間に接続された導管と、そして、オリフィス周囲に設けられたシールとを備えてもよい。テンプレートがシールを覆いそして真空状態になるようにテンプレートが表面１０５に置かれると、テンプレートが吸引され保持される。通常、機械的保持部及び真空保持部の両方が含まれ、インプリントされたポリマースタンプを除去又はデモールドする処理において機械的保持部がテンプレートを保持し、当のインプリント処理の間にテンプレートを確実に位置決めするのに真空保持部が用いられる。
【００５４】
動作において、インプリントユニット１００には、さらに、可塑性膜１１３が設けられ、これはほぼ平坦でシール部材１０８と係合する。一実施形態では、シール部材１１３はシール部材１０８から分離されており、後で説明されるように、プレート１０６の表面１０５からの対抗圧力が加えられた時のみシール部材１０８と係合する。ところが、別の実施形態では、例えば、セメントを用い、又は、シール部材１０８の一部とすることで、膜１１３がシール部材１０８に固定される。そのような実施形態では、そのためにインプリントユニットが構成され、これにより用いられるテンプレートを完全に覆うように十分に幅広い中央部が剛体プレートをそれに固定することにより剛体となる。さらにそのような別の実施形態では、膜１１３が堅固に主部１０１に固定され、一方、シール１０８が膜１１３の外側に向かって設けられる。図示されている実施形態では、膜１１３も光照射源１１０の所定波長又は波長レンジの光照射を通過させる材料で形成される。このようにして、光照射源１１０からの光照射が、キャビティ１１５とその周囲の壁部１０４及び１１３を介してスペース１０３内に伝送される。図７乃至９の実施形態において、膜１１３に有用な材料の例としてはポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＤＭＳ、そして、ＰＥＥＫを含む。膜１１３の厚みは通常１０乃至５００μｍでもよい。記載されたサーマルインプリント処理では、ポリマーフォイルのガラス転移温度を超えるインプリント温度が膜のガラス転移温度を超えないように膜材料とポリマーフォイル材料とが選ばれるべきである。
【００５５】
インプリントユニット１００は、さらに、好ましくは、ＵＶ照射により層を硬化させる前にサンドイッチ構造のスタックのモールド可能層から含有空気を排除するためにスタンプと基板との間を真空にする手段を備える。これが図８で例では真空ポンプ１１７であり、導管１１８により表面１０５と膜１１３との間のスペースに伝送可能に接続されている。
【００５６】
第一主部１０１内に導管１１４が形成され、表面１０４，シール部材１０８、そして、膜１１３により決められるスペースに液体又はジェルのいずれかである流体媒体を通過させ、このスペースが流体媒体に対しキャビティ１１５として機能する。インプリントユニット１００の外部又は内部に形成されてもよいポンプ等の圧力源１１６に導管１１４が接続可能になっている。キャビティ１１５内に収容された流体媒体に対し調整可能な圧力、特に過度の圧力を加えるように圧力源１１６が構成されている。図示されているような実施形態はガス状圧力媒体を用いるのに適している。この媒体は空気、窒素そしてアルゴンを含むグループから選ばれると好ましい。油圧オイル等のジェル又は流体媒体が用いられる場合は膜がシール部材１０８に固定されると好ましい。
【００５７】
図９は二つのインプリントされる対象物がロードされている図８の態様のインプリントユニットを示している。図９のインプリントユニット１００が、ここで、第二インプリントユニット、即ち、インプリントされた中間ディスクが続いて基板の目標表面でのインプリントのためのスタンプとして用いられるインプリントユニットとして記載される。基板１２とポリマースタンプ１０とが協働部材を成す主部１０１と主部１０２との間のスペース１０３内に置かれる。この図のより良い理解のために図５乃至７をも参照する。スペース１０３を開けるために主部１０２が主部１０１から下方に向かって移動されている。図９に示された実施形態は基板１２上方に透明なポリマースタンプ１０がロードされているインプリントユニットを示している。基板１２はその裏側が第二主部１０２上部又は内部に設けられたヒータ本体２１の表面１０５の上になるように置かれる。そこで、基板１２は例えばＵＶにより交差結合可能なポリマー化する層１４を有する目標表面１７が上を向くことになる。簡略化のために、図５乃至７に見られる加熱装置２０のすべての要素は図９に示されていない。ポリマースタンプ１０が基板１２上又は近傍に置かれ、構造化された基板１１が基板１２と対向している。ポリマースタンプ１０を基板１２と共に配置する手段が設けられてもよいが、この概略図面には示されていない。膜１１３がポリマースタンプ１０上方に置かれている。膜１１３が第一主部に固定される実施形態では当の膜１１３をポリマースタンプ１０上方に載置する工程が当然省かれる。さらに別の実施形態ではポリマースタンプ１１３が膜として機能してもよい。そのような実施形態では分離された膜１１３は用いられず、代わりに、シール１０８が直接ポリマーフォイルに接触するように置かれる。そのような実施形態では、ポリマーフォイルが導管１１８のオリフィスを超えて延在し、そして、機械的圧力が基板１２上のシール１０８に加わらないようにポリマーフォイル１０がシール１０８と基板１２との間に押し込まれるように、ポリマーフォイルは直径が基板１２より十分大きいと好ましい。図９では明瞭化のためだけにポリマースタンプ１０、基板１２，そして、膜１１３が完全に分離されて示されているが、実際は、これらは表面１０５上にスタックされている。
【００５８】
図１０は、図９と関連して記載される第二インプリントユニット１００の動作位置を示している。膜１１３がシール部材１０８と表面１０５との間にクランプされた位置まで第二主部１０２が上昇している。実際には、ポリマースタンプ１０並びに基板１２は非常に薄くミリメータほどで、図示されている膜１１３の曲がりは実際には微小である。それでも、任意ではあるが、ポリマースタンプ１０及び基板１２両者の厚みを補うように、膜１１３を介してシール部材１０８と接触する点で隆起した周辺部を有するように表面１０５が形成されてもよい。
【００５９】
主部１０１及び１０２が膜１１３をクランプすると、キャビティ１１５がシールされる。真空ポンプ１１７からの吸引により基板１２の表面層から含有空気が除去されて真空とされる。キャビティ１１５内の液体やジェル等でもよい流体媒体に過度の圧力を加えるように圧力源１１６が構成されている。キャビティ１１５内の圧力が膜１１３によりポリマースタンプ１０に伝えられ、ポリマースタンプ１０が基板１２に向かってプレスされてポリマースタンプパターンを層１４にインプリントする（図６参照）。交差結合可能ポリマー溶液は、通常、約６０℃であるそのガラス転移温度Ｔｇを超えて事前に加熱される。そのようなポリマーの例には前述のｍｒ−Ｌ６０００．ＸＰがある。そのようなポリマーを用いる場合には光照射及び加熱の両方が可能なインプリントユニット１００が特に有用である。しかし、これらの種類の材料に対しては、通常、ポストベーキング工程により、光照射により凝固した層１４‘を硬化させる必要がある。既に述べたように本発明の一アスペクトは、交差結合可能材料の場合にはＴｇより高く、露光された材料のポストベーキングに適切な温度Ｔｐを層１４の材料に適用するものである。加熱装置２０がヒータ本体２１により基板１２を介してＴｐになるまで層１４を加熱するように駆動される。Ｔｐの実際の値は、当然、層１４のために選ばれた材料によって異なる。ｍｒ−Ｌ６０００．ＸＰの例では、温度Ｔｐは材料内の分子量分布に応じて５０乃至１５０℃の範囲内でもよい。キャビティ１１５内の媒体の圧力が５乃至５００ｂａｒ、効果的には５乃至２００ｂａｒ、好ましくは、２０乃至１００ｂａｒに上げられる。そこで、ポリマースタンプ１０及び基板１２が共にそのような圧力でプレスされる。可塑性膜１１３により、基板とポリマースタンプとの間の接触表面全体に完全に均一に力が分配される。これにより、基板とポリマースタンプとが互いに完全に平行に配置され、基板又はポリマースタンプの表面の如何なる凹凸の影響も除外される。
【００６０】
加えられた流体媒体圧力によりポリマースタンプ１０と基板１２とが合わせられると、光照射源が駆動されて光照射１９を放出する。この光照射は、ウインドウとして機能する表面部位１１２を介して、キャビティ１１５、膜１１３、そして、ポリマースタンプ１０へと伝送される。光照射は部分的に又は完全に層１４に吸収され、そのため、圧力及び膜に助長された圧縮により完全に平行に配されたポリマースタンプ１０と基板１２との間で層１４の材料が交差結合又は硬化により凝固される。層１４の材料の種類及び量、材料の種類に応じた照射波長、そして、照射電力により露光時間が異なる。そのようなポリマー化する材料の凝固の特性はよく知られており、前述のパラメータの相当な組み合わせも同様に当業者により知られている。一旦、流体が凝固して層１４‘を形成すると、さらなる露光は特に影響を与えない。しかし、露光後、層１４’をポストベークする必要がとにかくある場合は、例えば１乃至１０分程度の時間ある一定温度Ｔｐで層１４’をポストベーク又はハードベークすることができる。ｍｒ−Ｌ６０００．ＸＰの例では、１００乃至１２０℃の通常の処理温度Ｔｐで、通常、１乃至１０分、好ましくは約３分、ポストベーキングが行われる。ＳＵ８では、露光時間が１から１０秒の間で３乃至５秒がテストにより良好な結果を出しており、ポストベーキングが約７０℃のＴｐで３０乃至６０秒行われる。
【００６１】
本発明のインプリントユニット１００では、インプリントマシン１００内でポストベーキングが行われてもよく、これは、基板をインプリントユニットから出し、別の炉に入れる必要がないことを意味する。これにより処理工程が一つ無くなり、インプリント処理において時間とコストの両方が節約できる。ポリマースタンプ１０が一定温度Ｔｐに保たれている間にポストベーキング工程を行うことにより、そして、さらに、基板１０へ加えられる所定圧力により、層１４に形成されたパターンが高精度にもなりえ、より微小な構造を形成することができる。圧縮、露光、そして、ポストベーキングに続いて、キャビティ１１５内の圧力が低下され、そして、二つの主部１０１と１０２とが互いに分離される。この後、基板がポリマースタンプから分離され、インプリント・リソグラフィにおいて既知のさらなる処理が行われる。
【００６２】
本発明の第一の形態は厚みが１μｍのＮＩＰ−Ｋ１７の層１４で基板１２を覆うことを含む。膜１１３により５乃至１００ｂａｒの圧力で約３０秒間の圧縮の後、光照射源１１０がオンされる。光照射源１１０は、通常、少なくとも４００ｎｍ未満の紫外線領域で放射するような態様とされる。好ましい実施形態では、放射スペクトラムが２００乃至１０００ｎｍの範囲の空気冷却されたキセノンランプが光照射源１１０として用いられる。好ましいキセノン型光照射源１１０は１乃至１０Ｗ／ｃｍ２の放射を行い、パルスレートが１秒毎に１乃至５パルスの１乃至５μｓパルスを発するような態様とされる。光照射を通過させるための石英のウインドウ１１２が表面１０４に形成される。流体層１４を個体層１４‘にポリマー化させるのに好ましい露光時間は１乃至３０秒であるが、最大２分まででもよい。
【００６３】
ｍｒ−Ｌ６０００．ＸＰによるテストが約１．８Ｗ／ｃｍ２、２００乃至１０００ｎｍで、露光時間１分で行われた。このコンテキストでは、層１４に適用されたポリマーが凝固する波長範囲に使用される光照射が限定されるものではなく、この波長範囲以外で光照射が使用される光照射源から放射されてもよいことに留意すべきである。露光及びこれに続く一定処理温度でのポストベーキングの後、第二主部１０２が図９に近い位置に下げられ、続いて、にテンプレート１０及び基板１２が、分離並びにさらなる基板処理のために、インプリントユニットから除去される。
【００６４】
用語、一定温度は大凡一定であることを意味し、温度制御器がある温度を維持するように設定されていても実際の温度はある程度変動することを意味する。一定温度の安定性は主に温度制御器の精度並びに全体的なセットアップの状態に依る。さらに、本発明の方法は非常に微小な構造をほんのナノメータまでにインプリントするのに有用ではあるが、温度があまり高くない限り多少の温度変化は大きな影響を与えないことが理解されるものである。テンプレートの周辺構造の幅がｘであり、妥当な空間許容範囲がその幅の分数、例えば、ｙ＝ｘ／１０であるとすると、ｙは温度許容範囲を設定するパラメータとなる。事実、テンプレート及び基板の材料の個々の熱膨張係数、テンプレートの寸法、通常、半径、そして、空間許容範囲パラメータｙを適用すると熱膨張における影響の違いが簡単に計算できる。そのような計算により、温度制御器の適切な温度許容範囲が計算でき、処理を実行するマシンに適用できる。
【００６５】
既に記載され、図１に示された「二工程」インプリント処理において可塑性のポリマーフォイルを適用することの効果は次の事項を含む。
【００６６】
用いるポリマーフォイルの可塑特性が、インプリント処理に用いられるスタンプ及び基板材料の熱膨張係数に違いによるパターン転送の複雑さを和らげる。従って、この技術は異なる熱膨張係数の材料表面間へパターンを転送することを可能にする。尚、ここでの応用で用いられる多くのポリマーは、通常、熱膨張係数が６０から７０ｘ１０−６Ｃ−１で非常に近く、製造に関し、図１ｅに示された二つの異なるポリマーフォイル間でのインプリントをさらに簡単にする。
【００６７】
用いるポリマーフォイルの可塑及び延性特性が、パターンニングされた又はされていないポリマーフォイルと、ポリマー膜に覆われた基板又はシリコン、ニッケル、石英又はポリマー材料を備えるテンプレート等の他の対象物との間のインプリント中に空気が混入するのを防ぐ。フォイルが図１ｂ、１ｅ，１ｈに示されたそれら対象物の一つに向かってプレスされると、ポリマーフォイルは膜のように機能して、空気をインプリントされた領域の中央部からその端部に押しやり、インプリントされた領域から除去する。
【００６８】
ポリマーフォイルと、これがプレスされるテンプレート又は対象物との間の用いられたポリマーフォイル粒子の軟性と、テンプレート又は対象物の顕著な表面荒さとにより、図１ｂ、１ｅ、そして、１ｈに示されたインプリント処理中のポリマーフォイル又はこれに伴う対象物一つの歴然としたダメージを防ぐことができる。
【００６９】
ＵＶ照射等に対する用いるポリマーフォイルの高透明性により、非透明なテンプレート及び基板が用いられても、ＵＶ硬化ポリマーを上記インプリント処理に用いることができる。
【００７０】
適用されるポリマーフォイルの多くは表面エネルギが非常に低いので他の材料に対して非接着特性が歴然としており、これらをインプリント処理に用いるのが理想的となる。低表面エネルギポリマー上にさらなる非接着層を堆積するのは、多くの場合、上記処理を必ずしも簡単且つ産業上適切なものにはしない。ポリマーレプリカスタンプを非接着材料で形成できることが明言できる。
【００７１】
上述の、そして、図１に示された処理は、この処理に適用される、様々な材料の材料特性、例えば、ガラス転移温度、光学的透明度、そして、露光後の硬化性等が互いに適合すれば、ポジティブ（元のテンプレートに近いパターン）とネガティブ（元のテンプレートの反転パターン）との両方を形成するのに大変有効である。
【００７２】
いられる可塑性ポリマースタンプの対経年及び摩耗性により、可塑性ポリマースタンプをインプリント処理の副工程で幾度も用いることが可能となる。別の方法では、ポリマースタンプは一回のみ使用され、廃棄される。いずれの場合でも、元のテンプレートが決して硬質で非可塑性の材料に対するインプリントには用いられず、元のテンプレートの寿命を延ばす。
【００７３】
用いるポリマーフォイルの可塑及び延性特性が、可塑性フォイルからの非可塑性スタンプ又は基板のデモールドを和らげ、スタンプ又は基板の物理的なダメージを少なくする。
【００７４】
インプリント後の基板からのポリマーフォイルを機械的にデモールドする代わりに、ポリマーフォイルを適切な溶液により化学的に分解することもできる。この処理は、高アスケクト比、即ち、パターン構造の深さがその幅よりかなり大きく、機械的デモールドが基板又はスタンプにダメージを与えかねない、パターン転送の場合に好ましいと思われる。
【００７５】
元のテンプレートの表面上のパターンのみならず、元のテンプレートの物理的寸法が簡単にポリマーフォイル転送できる。幾つかの応用では、最終基板上でのパターン配置が重要である。例えば、ハードディスクでは、パターンは複製されディスク中央に配されるべきである。ここでは、マスタスタンプが中央に孔を有して形成されてもよい。インプリント後、中央孔のレリーフが可塑性ポリマーフォイル内に形成され、これが、フォイル上のパターンを最終的に複製されたディスク上に配するのに用いられてもよい。
【００７６】
ポリマーシートに形成されたレプリカにより、ニッケル・ニッケルめっきによる通常方法では行えない、新規なファミリー開発処理へのアクセスを可能にする。ここでは、例えば、ＵＶインプリント処理により、インプリントされたポリマーシートが最初に硬質基板に結合される。その後、種層によりシートが金属化され、電気メッキにより元のニッケルのコピーを受ける。記載された発明により多くの他の変換処理が可能である。
【００７７】
本発明の装置の実施形態が、ここで、図１１乃至１６を参照して説明される。装置４００は第一インプリントユニット２００並びに第二インプリントユニット３００を含む。第一及び第二インプリントユニット２００及び３００のいずれか又は両方とも図５乃至１０を参照して記載されたように構成されてもよい。先行図面を参照して記載された要素は同一参照番号が付与されるが、ユニット２００では最初の数字が１の代わりに２が、そして、ユニット３００では最初の数字が１の代わりに３が用いられる。簡略化のため、各図にすべての要素が表示されるわけではない。
【００７８】
第一インプリントユニット２００は協働支持部材の第一の組と、主部２０１と、そして、主部２０２とを備え、互いに調整可能な中間第一スペース２０３を持って配されている。第一スペース２０３を調整するための第一プレス装置が含まれ、主部２０２が主部２０１に対して移動可能になるように主部２０２のサスペンションを含んでいる。これら主部を実施に互いにプレスするために主部２０２純粋に機械的に移動させてもよいが、図８乃至１０を参照して説明されたように、流体圧力及び膜により実際のインプリント圧力がもたらされるのが好ましい。
【００７９】
同様に、第二インプリントユニット３００は協働支持部材の第二の組と、主部３０１と、そして、主部３０２とを備え、互いに調整可能な中間第一スペース３０３を持って配されている。第一スペース３０３を調整するための第二プレス装置が含まれ、主部３０２が主部３０１に対して移動可能になるように主部３０２のサスペンションを含んでいる。ここでも、これら主部を互いにプレスするためのインプリント圧力が移動により達成されてもよいが、図８乃至１０を参照して説明されたように、流体圧力及び膜により実際のインプリント圧力がもたらされるのが好ましい。当のインプリント処理は図１１乃至１５を参照して説明されないが、これらの処理はサーマルインプリント、光照射インプリント、又は、熱及び光照射インプリントを含んでもよい。
【００８０】
主部２０１及び２０２の協働動作は第一支持フレーム２１９内に限られ、そして、主部３０１及び３０２の協働動作は第二支持フレーム３１９内に限られる。支持フレーム２１９及び３１９は、一組のボルト等の固定部材、又は、互いに直接取り付けられ、又は、共通キャリア４０１に両方が取り付けられることにより、互いに相手に対し固定されていると好ましい。別の実施形態では、支持フレームが一つのみ備えられ、第一及び第二協働主部が共に収納される。
【００８１】
第一ユニットでインプリントされたディスクが第一スペース２０３から第二スペース３０３へ移動され、基板の目標表面上でのインプリントのためにスタンプとして第二インプリントユニットで用いられるように供給装置４１０が動作可能である。図１１乃至１６に示される一実施形態では、供給装置４１０が、第一スペース２０３内にあるディスクと係合し、掴み、それを第二スペース３０３に移動させ、そして、それを第二スペース３０３で放つよう動作可能なディスク掴み部材４１１を備える。好ましくは、図で例示されたように、供給装置４１０は、回転可能に且つできれば伸縮自在に第一及び第二スペース２０３及び３０３間に渡って移動可能な一つ以上のアーム４１２を備える。図では、供給装置４１０は垂直インプリント方向に直角な軸を旋回するように描かれているが、別の実施形態では、インプリント方向に平行な軸を旋回する動きを含んでもよい。これらの図は、従って、この実施形態による供給装置の一般的概念を示すものであり、供給装置は第一及び第二スペース２０３及び３０３間で動作する。好ましくは、図で例示されたように、供給装置４１０は支持フレーム２１９又は３１９の一つ、又は、共通キャリア４０１に接続される。図示された実施形態では、供給装置４１０は４１３で回転可能に共通キャリア４０１に取り付けられ、供給装置と第一及び第二スペース２０３及び３０３との間に固定関係がある。
【００８２】
第一インプリントユニットでのインプリントの後、図１ｂに見られるように、インプリントされたディスク５が通常、多かれ少なかれ、テンプレートにしっかりと固定される。この明細書例で参照されたポリマーフォイルの形態のディスク５では、インプリントされたディスクが真空力によりテンプレートに保持されるが、さらに接着されないことが望ましい。この非接着効果は、テンプレート及びディスクの材料を注意深く選択することにより、又は、テンプレート表面２又はディスク表面４のいずれか又は両方に非接着促進剤を加えることにより得られる。第一インプリントユニット２００内でテンプレートからインプリントされたディスクを分離するために、一実施形態では、供給装置４１０はさらに分離ユニットを備える。分離ユニットはディスク掴み部材４１１とテンプレートからインプリントされたディスクを分離するように動作可能なディスク引っ張り部材とを含む。分離ユニットのさらに詳細な実施形態が図１７乃至１９を参照して説明される。
【００８３】
インプリント装置の好ましい動作態様では、第一インプリントユニット２００で中間スタンプ１０，即ち、スタンプ５又は８を形成するために一つの同じテンプレート１を何度も継続して使用し、各中間スタンプ１０は第二インプリントユニット３００での各一枚の基板１２上でのインプリントに一回だけ使用される。しかし、場合によっては、テンプレート１を交換するのもよい。この目的のために、テンプレート収納機構が、例えば、テンプレート１ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐｏｄ）のようにスタック４２１に配された選択可能なテンプレートの組と第一スペース２０３との間を移動するよう動作可能である。テンプレート収納機構は、テンプレート又は一枚のテンプレートが保持されているテンプレートキャリアのいずれかと係合し、掴むテンプレート掴み部材４２２と、レバー機構４２３とを備えると好ましい。テンプレート収納機構は図１２乃至１６では簡略化のため用いらず示されていない。
【００８４】
ディスク収納機構がディスクＦＯＵＰのように好ましくはスタック４３１に配されたディスクの組と第一スペース２０３との間を移動するよう動作可能である。ディスク収納機構は、スタック４３１からディスクと係合し、掴むディスク掴み部材４３２と、レバー機構４３３とを備える。ディスク掴み部材４３２はスタック４３１内の新しいディスクの上部表面と係合するような態様とされた真空吸引部材を備えてもよい。
【００８５】
基板収納機構が基板ＦＯＵＰのように好ましくはスタック４４１に配されたインプリントされる基板の組と第二スペース３０３との間を移動するよう動作可能である。基板収納機構は、スタック４４１から基板と係合し、掴むよう構成された基板掴み部材４４２と、レバー機構４４３とを備える。基板掴み部材４４２はさらにスタック４３１内の新しいディスクの上部表面と係合するような態様とされた真空吸引部材を備えてもよい。これとは別に、基板の下部とのみ係合してスタック４３１から基板を収集するためのトレイ部材が基板掴み部材４４２に採用されてもよい。
【００８６】
基板抽出機構が第二スペース２０３とインプリントされた基板のポート４５１との間を移動するよう動作可能である。ポート４５１は第二基板ＦＯＵＰであってもよい。他の実施形態ではポート４５１はデモールド装置であり、中間スタンプからインプリントされた基板を取り除くよう動作可能である。デモールド装置はインプリントされた基板から中間スタンプを引っ張り剥がすような構成とされた機械的分離器でもよい。別の実施形態ではデモールド装置は中間スタンプを分解するが基板には影響を与えない液状溶液の漕を備えてもよい。基板抽出機構は、第二スペース３０３内のインプリントされた基板又はさらに好ましくは上部中間スタンプのいずれか又は両方と係合し掴み、そして、レバー機構４５３により、使用された中間スタンプ及びインプリントされた基板の両方をポート４５１へと除去するような態様とされた掴み部材４５２を備える。これとは別に、掴み部材４５２は第二スペース３０３内の基板から中間スタンプを離し、デモールドされたスタンプ及び中間スタンプを除去するよう動作可能なデモールド装置を備える。掴み部材４５２は中間スタンプの上部表面、即ち、パターンが形成されていない表面と係合するような態様とされた真空吸引部材を備えてもよい。これとは異なり、サンドイッチ状態の基板及び中間スタンプを基板下部からの収集するためにトレイ部材が採用されてもよい。
【００８７】
図１７はテンプレート１と中間ディスク１０，好ましくは、第一インプリントユニット２００内でテンプレートによりインプリントされたポリマーフォイルとのサンドイッチ構造を示している。供給装置４１０のための分離ユニットがディスク掴み部材４１１及びディスク引っ張り部材４１４を含む。この実施形態では、導管４１６からディスク掴み部材４１１と、そして、導管４１７からディスク引っ張り部材４１４へと真空供給源４１５が選択的に真空を供給する。真空が供給されると、吸引により掴み力が生じ、そして、真空が解除されて大気圧又は大気圧より高くなると、掴み力が解除される。制御された状態でディスク１０をリフトし移動させるために、ディスク掴み部材４１１がディスク１０の中央位置に又は近くに配置されると好ましい。しかし、ディスク引っ張り部材４１４は図示されているようにディスク１０の周辺部分に配置される。これは機械的であり、又は、任意であるが制御されてもよい。ディスク引っ張り部材４１４に真空が供給されると図に矢印で示されているようにリフトする力が生じる。リフトする力は係合ディスク表面に垂直でもよいが、除去を簡単にするために、ディスクの周辺部分から内側へ少し向かうと好ましい。一旦、ディスクが係合周辺部分近傍の端部で若干除去されると、テンプレート１及びディスク１０を保持していた真空状態が壊れ、多かれ少なかれ、完全に除去される。下向き矢印も図示されており、テンプレート１からディスク２０を除去するようディスク引っ張り部材４１４が動作した時、テンプレートが下になるようにテンプレート保持装置が動作する。
【００８８】
図１８は、ディスク掴み部材４１１及びディスク引っ張り部材部材４６０を含み、テンプレート１と共に挟まれたディスク１０に作用する、供給装置４１０のための分離ユニットの他の実施形態を概略的に示している。ディスク掴み部材４１１は図１７のものと似ているので再度説明しない。この実施形態では、しかし、ディスク引っ張り部材４６０がディスク１０の端部周辺を掴むよう動作する機械的ピンチング部材４６１を備える。これにはディスク１０がテンプレート１の端部まで延在する必要がある。図示された例では、ディスク１０は長方形の可塑性ポリマーフォイルであり、これはテンプレート１より大きい。ピンチング部材４６１はディスク１０の端部周辺を掴みよう動作可能で、続いて、リフトする力が上方矢印で示されたように加えられる。これを達成する一つの方法は、図示されているように、ディスク掴み部材４１１に接続されたレバー機構４６２によりピンチング部材４６１を上方へ回転させることである。
【００８９】
好ましい実施形態ではディスク１０はポリマーフォイルである。そのような実施形態ではフォイル表面上に生じる静電気が別の問題となる。このために、蒸気又はイオン化空気等の脱イオン化ガスのカーテンにポリマーフォイルを晒すためにノズル５００が設けられる。ノズル５００は導管５０１を介して脱イオン化ガス源（図示されない）に接続されている。ノズル５００は供給装置４１０のディスク掴み部材４１１に設けられてもよく、又は、支持フレーム２１９との関係で別に設けられてもよい。一実施形態では、ポリマーフォイルを第一スペース２０３内に載置する前と、さらに、第二スペース３０３内に載置する前とで、ポリマーフォイル上に脱イオン化ガスを通過させるようにノズル５００又は脱イオン化ガスを供給する他のノズルが動作可能である。
【００９０】
図１９は表面を掴み保持するのに有用な装置４７０の実施形態を示している。ほぼ平坦な支持表面４７１が支持凹部内にＯリングのような周辺シール４７２を有している。シール４７２内部には導管のオリフィスが形成され、この導管は選択的に真空とされる。装置４７０はディスク掴み部材４１１及びディスク引っ張り部材４１４、又は、テンプレート、ディスク、そして、基板を掴みリフトするよう動作可能なインプリント装置の他の如何なる装置に用いられてもよい。
【００９１】
図１２乃至１６は図１１の装置を概略的に示し、さらに、インプリント装置の動作の一態様のための様々な処理工程を示している。インプリント装置の動作には多くの変形例が存在し、二つのインプリントユニット間の実際の同期は例えば二ユニット２００及び３００でのインプリント処理時間により異なることに留意すべきである。
【００９２】
図１２では、第一インプリントユニット２００が、現在、テンプレート１の表面パターンを中間ディスク１０Ｂの対向する受け取り表面にインプリントしている。さらに、第二インプリントユニット３００が、現在、中間ディスク１０Ａの受け取り表面の表面パターンを基板１２Ａの対向する目標表面にインプリントしている。ディスク収納機構及び基板収納機構の両方が新しい対象物を収集しロードするためのスタンバイ状態であり、供給装置４１０が待ち位置にある。
【００９３】
図１３では両インプリントユニット共インプリント圧力が解放されており、各協働部材が中間スペース２０３及び３０３を開けるように分離されている。ユニット２００の協働部材が分離されると、供給装置４１０が駆動されてスペース２０３に入り込み、今インプリントされた中間ディスク１０Ｂを掴む。基板抽出機構もユニット３００の協働主部材が分離されると駆動され、挟まれた中間ディスク１０Ａ及び今インプリントされた基板１２Ａを掴む。
【００９４】
図１４では基板抽出機構がサンドイッチ状態のディスク１０Ａ及び基板１２Ａをポート４５１に移動させており、続いて、基板収納機構がスタック４４１から新基板１２Ｂを掴み、中間スペース３０３に移動させている。好ましくは、基板収納機構は第二インプリントユニット３００の低主部の支持表面に新基板１２Ｂを適切に位置決めし載置する。第一インプリントユニットでは、インプリントされたディスク１０Ｂがテンプレート１から分離され供給装置４１０によりリフトされている。
【００９５】
図１５では供給装置４１０がインプリントされたディスク１０Ｂを第一スペース２０３から第二スペース３０３に移動させており、そこで、新基板１２Ｂの目標表面に対し、ディスク１０Ｂはインプリントされた表面が下になるように載置されている。ディスク１０Ｂが第一スペース２０３から除去されると、ディスク収納機構が動作して第一スペース内のテンプレート１上に新基板１０Ｃを載置し、ここで新基板１０は図１ａのフォイルに相当する。基板収納機構は基板スタック４４１でスタンバイ状態であるとする。
【００９６】
図１６ではディスク収納機構もディスクスタック４３１でスタンバイ状態であるとし、供給装置４１０もスタンバイ状態であるとする。処理は今図１２に示された状態に続く。
【００９７】
図２０乃至２３は本発明の実施形態による膜供給装置を示している。膜供給装置は、新しい膜をインプリントユニットの二主部間の中間スペースに継続的且つ段階的に供給するように構成されている。図１１乃至１６を参照して記載された二重インプリントユニット装置を参照すると、そのような型の膜供給装置は二インプリントユニット２００及び３００のいずれに採用されてもよい。それは、しかし、特に第一インプリントユニットに有用である。従って、膜供給装置は二重インプリント装置での使用に限定されない。図２０乃至２３の要素等、対応する要素は図８と同じ参照番号が付与されるが、図８の要素と対応するもので参照番号が付与されずに参照されるものもある。インプリント処理の実行に必要のない幾つかの要素は、簡略化のため、図２０乃至２３から除外されている。図示された実施形態では、膜供給装置は一組のローラ２００１及び２００２を備え、膜リボン２００３が、第一ローラ２００１から第一中間スペース１０３のある位置、続いて、第二ローラ２００２へと巻き取られるような態様とされている。スペース１０３内で膜リボンの一部がインプリント処理に用いられた場合、電気モータ等の供給装置（図示されない）が第二ローラ２００２を回転するよう駆動させ、膜の使用済み部分をスペース１０３から取り出し、膜リボン２００３の新しい部分をスペース１０３内に位置決めする。これが図２０にも示されている。
【００９８】
スペース１０３内でテンプレート１が下部支持表面１０５上に載置される。インプリントされるディスク３，好ましくは、可塑性ポリマーフォイルが、その受け取り表面がテンプレート１の構造化表面と向かい合うように載置され、図１ａ同様であるが逆さまになっている。
【００９９】
図２１は膜移動部材が如何にして動作して、インプリントユニットのプレス装置の配置方向に平行、即ち、図の例では、サンドイッチ状態の組１及び３、この例ではディスク３の上部部材に向かって垂直な方向に、中間スペース内に存在する膜部分を移動させるかを示している。図の例では膜移動部材は一組のガイドローラ２００４及び２００６を備え、各々はシリンダ２００５及び２００７により支持され、膜がディスク３の近傍表面と係合するまでスペース１０３内に存在する膜部分を下方ヘプレスするよう駆動される。
【０１００】
後続の工程で、主部１０１及び１０２が合わされ、シール１０８が膜２００３と係合し支持表面１０５方向にプレスすると、真空源１１７から導管１１８を介して空気を除去して真空とされる。ところが膜２００３がディスク３上部に載置されると、それらの間に空気が入り込むことがあり、これはディスク３周囲の圧力が高まりにつれ捕獲される。好ましい実施形態では、ディスク３はそのガラス転移温度以上に加熱してインプリントされる可塑性ポリマーフォイルであるので、フォイル３及び膜２００３間に存在する如何なる粒子や気泡もフォイル裏側に追いやられる。フォイル裏側は用いられないので小さな歪みは問題にならない。ところが、空気又は他のガスの気泡はポリマーフォイルを突き抜け、テンプレート１からフォイル３の受け取り表面に転送されたパターンにダメージを与えかねない。このリスクを最小限に抑えるために、図２１に示されるように、プレスローラ２００８が膜２００３側を回転し、サンドイッチ状態から逃げるように制御される。プレスローラ２００８は、好ましくは、ラバー又はシリコンの柔らかいエンベロープ表面を有し、そして、好ましくは、バイアスされたスプリング２００９に支持されて所定の力を下方に加える。図２１のロ−ラに代えて、レーキ端部を膜上で移動させてもよい。
【０１０１】
図２２はインプリント・シーケンスを示しており、主部１０１及び１０２が合わされており、キャビティ１１５内の気体又は液体に源１１６から圧力が加えられ、この圧力は膜によりサンドイッチ状態部分へ送られインプリントを実行する。既に指摘されたように、光照射によりインプリントが行われてもよく、この場合、光照射源１１０が含まれ、膜１１５及びディスク３を介して、テンプレート１に係合されたディスク３の感光インプリント層に光照射する。
【０１０２】
インプリント処理後、ポストベーキングを含んでもよいが、図２３に示されるように、主部１０１及び１０２が分離され、膜２０３がリフトされる。インプリントされたディスク３、今やスタンプ１０であるが、除去され、これは図１１乃至１６を参照して説明されたように、直接、第二インプリントユニットへ移動される場合もあるが、そして、インプリントされる新しいディスク３‘がスペース１０３内でテンプレート１上に載置される。膜供給システムがスペース１０３から使用済み膜部分を取り出し、膜リボン２００３の新しい部分を、ディスク３‘インプリント時に用いられるように、スペース１０３内に位置決めする。これもまた、インプリントされるディスク３‘が可塑性ポリマーフォイルの場合に特に有用である。インプリント中にインプリント温度がポリマーフォイルのガラス転移温度を超えるが、膜材料のガラス転移温度は超えない。しかし、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＤＭＳ、ＰＥＥＫ等のインプリントされるポリマーフォイルの材料に応じて選ばれる適切な膜材料はインプリント処理で機械的変形を受けることもある。そのような変形は通常テンプレート端部、そして、若しくはポリマーフォイル端部により周辺部分で起こるが、周囲内部で起こることもある。インプリント処理のシーケンスにおいて、如何なる膜の変形もインプリントされるポリマーフォイルに転送され、ポリマーフォイルの裏側は使用せずとも、上記のように変形はフォイルの受け取り面に突き抜けることもある。用いられる新しい膜を一貫して供給することによりこの問題は最小限に抑えられる。
【０１０３】
図２４乃至２７は本発明のインプリント装置の他の実施形態を示している。この実施形態では、二協働インプリントユニットの第一スペースから第二スペースへインプリントされたディスクを移動できる供給装置が異なる態様を有し、ポリマーフォイルリボン及びリボン供給装置を備える。供給装置とは別に、第一及び第二インプリントユニットは実質的に図８乃至１１を参照して記載されたような態様とされてもよい。従って、それら図面を参照する前に存在した要素は図２４乃至２７に示されたのと同じ参照番号は用いられ、又は用いられず参照される。図２４乃至２７の実施形態は、特に、インプリントされた基板のパターンニングされた表面層が基板上に残り、そして、続いて、例えば、メモリ装置を製造するために金属化されてもよいパターンニングされた基板を形成するのに有用である。
【０１０４】
図２４は、各々、分離されて中間スペース２０３及び３０３を開ける一組の協働主部を有する第一及び第二インプリントユニット２００及び３００を示している。第一インプリントユニット２００は図２０乃至２３を参照して記載された膜供給装置を有してもよい。しかし、図に示されている実施形態では、第一インプリントユニット２００は固定膜２１３を有している。好ましくは、固定膜２１３は、そのために第一インプリントユニット２００が構成されるテンプレート寸法に対応するよう選択された実質的に剛体の中央部２４１を有する。剛体の中央部２４１はその周囲で膜２１３に接続されてもよい。別の態様では、膜２１３がテンプレート全体を覆い、一方、剛体の中央部２４１はその上部又は下部で膜２１３に被着されるプレートである。この実施形態では、シール２０８が膜２１３の下部に位置する。テンプレート１が下部支持部材の支持表面２０５上に載置され、それは、好ましくは、機械的に、そして、真空供給源１１７に導管２４２を介して接続された真空吸引により保持される。第二インプリントユニットは基本的に図８を参照して記載されたように構成され、下主部３０２上にインプリントされ、載置される新しい基板１２を有する。第二インプリントユニット２００について記載された態様に対応して、真空供給源１１７又は他の源が、好ましくは、導管３４２を介して下主部の支持表面にも接続される。一つの違いは、中間スタンプとして機能するポリマーフォイルリボンが膜としても機能することである。一実施形態では、第二インプリントユニット３００は、さらに、プレポリマー源２４４から熱又はＵＶ硬化プレポリマーを第二スペース３０３へ適用するよう動作する材料ディスペンサ２４３を含む。ディスペンスはプレポリマー上での回転により行えるが、好ましい実施形態では、低主部３０２の支持表面がスピナ２４５を備え、ディスペンサ２４３からの中央でのディスペンス及びスピナ２４５による回転により基板１２の上部目標表面上にプレポリマーのスピンコーティングが行われる。別の実施形態では、第二インプリントユニット３００近傍にスピンコーティング・ステーションが設けられ、基板収納部がコーティングされた基板をピックアップし、続いて、それらを第二スペース内に移動させる。
【０１０５】
この実施形態では、インプリントされたディスクを第一インプリントユニットから第二インプリントユニットへ移動させる供給装置に基板収納部の機能が組み込まれる。図示された実施形態では、供給装置は一組のローラを備え、新しいブランク・ポリマーフォイル・リボン２５２を有する第一ローラ２５０が第一インプリントユニットの前に設けられ、第一ローラからリボンが第一スペース２０３、第二スペース３０３を介して第二ローラ２５１にガイドされる。第二インプリントユニット３００の後方でインプリントされたポリマーフォイルリボン２５２を巻き取る代わりに、各使用済み中間スタンプが、次の中間スタンプの分離及び分解のために、第二インプリントユニットでそれがインプリントされた基板に続くように、リボン２５２が切断、分離されてもよい。
【０１０６】
図２４では、基板１２上のポリマーフォイルリボン２５２が前工程において第一インプリントユニット２００でテンプレート１によりインプリントされており、ローラ２５１が位置する側部からリボン２５２を引っ張る電気モータ（図示されない）のような手段によりリボンが引き出されている。テンプレート１上にポリマーフォイルの新しい部分がある。
【０１０７】
図２５では、対応主部２０１及び２０２、そして、３０１及び３０２が組み合わされている。第一インプリントユニット２００では、剛体部分２４１を有し、フォイル２５２をテンプレート１方向にプレスする膜３１３の後方のキャビティ２１５に存在する気体又は液体に圧力源２１６から供給される圧力により、新しいポリマーフォイル部分が構造化されたテンプレート表面にインプリントされる。前述のようにインプリント処理は熱的又は光照射によるものでもよい。第二インプリントユニット３００では、インプリント済みポリマーフォイル部分が、ここで、中間スタンプ及び膜として機能し、上主部３０１のシール３０８により係契される。リボン２５２の中間スタンプ部分の後方のキャビティ２１５に存在する気体又は液体に圧力源２１６から供給される圧力により、中間スタンプが基板１２の目標表面をインプリントする。好ましくは、１乃至２０ｂａｒの比較的低圧でこの処理が行われ、源３１０からの適切なドーズ量のＵＶ照射によりポリマーフォイル２５２を介してプレポリマーを露出並びに硬化させる。
【０１０８】
図２６では、インプリント・シーケンス並びに場合によってはポストベーキングが行われた後に、ここでも、二インプリントユニットの協働主部が分離されている。図１７又は図１８を参照して記載された方法の一つ等、ある態様の分離装置（図示されない）がこの工程で採用されるべきである。これは、特に、テンプレートが底部支持表面にて保持される第一インプリントユニット２００に関わる。第二インプリントユニットにおいても、内蔵分離装置が含まれてもよい。しかし、図示されている実施形態では、インプリントされた基板が用いられた中間スタンプと接触されたままとされる。
【０１０９】
図２７で、最後に、テンプレート１により最後にインプリントされた部分が今第二スペース３０３内に載置されるように、一工程でポリマーフォイルリボン２５２を供給するよう供給装置が動作する。そこで、最後にインプリントされた基板１２がスペース３０３から引き出され、そして、同処理内でフォイル２５２から分離されてもよい。しかし、フォイルから分離はスペース３０３からの分離後に別に行われると好ましい。新しい基板１２‘が基板収納器により第二インプリントユニット３００の底部支持表面に載置される。
【０１１０】
図２４乃至２７を参照して記載された実施形態は、さらに、図２０乃至２３を参照して記載され態様の基に、ガイドローラ２５２を下方にプレスするために移動手段と、空気を追い出すプレスローラとを含んでもよい。
【０１１１】
本発明の別の実施形態が図２８に示されている。この実施形態では図に示されている第一インプリントユニット２００は注入モールドユニットである。図２８の注入モールドユニットは、大方、図８の実施形態に似ており、従って、ある要素については同じ参照番号が用いられている。一つの違いは、膜が無く、圧力を加える気体又は液体が存在しない。テンプレート１が底部支持表面１０５に載置されているものとして図示されており、このテンプレートは、例えば、５０乃至９０℃の適切な処理温度を維持するような態様とされている。低主部２０２がスペース調整装置１０７，１０８により移動可能で上主部２０１と低主部２０２とのスペース２０３を調整する。好ましくは、上主部の下方対向表面１０４がテンプレート表面に対し、約０．１乃至１ｍｍ接近するように上主部が調整される。この点で、上主部２０１の導管２８１を介して、溶融ポリマーがポリマー源２８０より適用される。溶融ポリマーは、好ましくは、源２８０からの押圧力を用いて適用され、又は、機械的にスペース２０３内にねじ込まれる。一度、溶融ポリマーが適用されると、スペース調整装置１０７，１０８を用いて圧力が作用し、確実に、溶融ポリマー材料をテンプレートのパターンに導入する。別の方法では、主部２０１、２０２は互いに所定距離に保持されて、溶融ポリマー材料のために作用圧力が圧力のみを作用させる。溶融ポリマー材料は通常２００乃至２５０℃を維持し、そこで、比較的低温度のテンプレート１により急速に冷却される。さらに、形成されるポリマースタンプの厚みを規定するスペース２０３が非常に小さく、通常、１ｍｍ未満であるので、冷却は速く、通常、１０秒を超えない。その度、スペース調整装置１０７，１０８が動作してスペース２０３を開け、その後、供給装置により、形成されたポリマースタンプがデモールドされ、第一スペース２０３から第二工程インプリント装置のスペースに移動されてもよい。供給装置及び第二インプリント装置は、図５乃至２３を参照して記載されたように如何なる形態であってもよい。
【０１１２】
例
用いることができる幾つかのポリマーフォイルは：
Ｔｉｃｏｎａ  ＧＭＢＨ，ＧｅｒｍａｎｙのＴｏｐａｓ８００７：ガラス転移温度が８０℃のサーモプラスティック・ランダム・コーポリマー。Ｔｏｐａｓは３００ｎｍを超える波長の光に対し透明で、表面エネルギが低いという特徴がある。このフォイルは５０乃至５００μｍの厚みで有用である。ここでは、１３０乃至１４０μｍの厚みのフォイルが用いられている。この材料は、さらに、第一インプリント工程で注入モールドに用いられてもよい。
【０１１３】
Ｚｅｎｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，ＪａｐａｎのＺｅｎｏｒ  ＺＦ１４：ガラス温度が１３６℃で、３００ｎｍを超える波長に対する光透過率が９２％。用いられたフォイルの厚みは１８８μｍであるが、５０乃至５００μｍの範囲で他の厚みでもよい。この材料は、さらに、第一インプリント工程で注入モールドに用いられてもよい。
【０１１４】
Ｚｅｎｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，ＪａｐａｎのＺｅｎｏｒ  Ｅ４８Ｒ：ガラス温度が１３９℃で、３５０ｎｍを超える波長に対する光透過率が９２％。用いられたフォイルの厚みは７５μｍである。この材料は、さらに、第一インプリント工程で注入モールドに用いられてもよい。
【０１１５】
Ｂａｙｅｒ  ＡＧ，Ｇｅｒｍａｎｙのポリカーボネート（ビスフェノール−Ａポリカーボネート）：ガラス温度が１５０℃で３５０ｎｍを超える波長に対する光透過率が９１％のサーモプラスティックポリマー。用いられたフォイルの厚みは３００μｍであるが、１ｍｍまでの多くの厚みでもよい。この材料は、さらに、第一インプリント工程で注入モールドに用いられてもよい。
【０１１６】
用いられたレジスト材料はＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．ＵＳＡのＳＵ８であり、３５０乃至４００ｎｍの波長を有する光に照射後硬化される。ＳＵ８膜とシリコン基板との間の付着促進剤としてＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．ＵＳＡの薄いＬＯＲ０．７が用いられている。
【０１１７】
以下に、本発明のインプリント装置が適用できる二工程インプリント処理の例を示す。                                      例１
表面が線幅８０ｎｍ、そして、高さ９０ｎｍの線パターンを呈するニッケルのテンプレートが、１５０℃、５０ｂａｒで３分間、ＺｅｎｏｒＺＦ１４にインプリントされている。いずれの表面も、例えば、非付着層のように、さらなる被覆処理を受けていない。リリース温度は１３５℃で、この温度でＺｅｎｏｒフォイルは、テンプレート、レプリカのいずれのパターンにもダメージを与えずに、ニッケル表面から機械的に剥がすことができた。Ｚｅｎｏｒフォイルは新テンプレートとして用いられており、これは１００ｎｍ厚みのＳＵ８膜にインプリントされている。ＳＵ８膜が、シリコン基板上にスピンコートされる前に、２０ｎｍ厚みのＬＯＲ膜にスピンコートされた。ここでも、また、いずれの表面も、ＳＵ８膜とＺｅｎｏｒフォイルとの間の非付着性を高めるためのさらなる被覆処理を受けていない。７０℃、５０ｂａｒで３分間インプリントが行われた。ＳＵ８膜が光学的に透明なＺｅｎｏｒフォイルを介してＵＶ光に４秒間露光され、そして、さらに２分間ベークされた。全インプリントシーケンスの間、温度並びに圧力が各々７０℃、５０ｂａｒに維持された。リリース温度は７０℃で、この温度でＺｅｎｏｒフォイルは、テンプレート、レプリカのいずれのパターンにもダメージを与えずに、ニッケル表面から機械的に剥がすことができた。シリコンウエハ上に堆積されたＳＵ８膜にインプリントされたＡＦＭ像が図２に示されている。
【０１１８】
例２
ＡＭＦにより調べた結果、表面が高さ１００ｎｍ、そして、幅１５０ｎｍのＢｌｕＲａｙパターンを呈するニッケルのテンプレートが、例１で既に記載されたのと同処理且つ同パラメータで、ＺｅｎｏｒＺＦ１４にインプリントされている。Ｚｅｎｏｒフォイルは新テンプレートとして用いられており、これは１００ｎｍ厚みのＳＵ８膜にインプリントされている。ここでも、例１で既に記載されたのと同処理且つ同パラメータが用いられている。シリコンウエハ上に堆積されたＳＵ８膜にインプリントされたＡＦＭ像が図３に示されている。
【０１１９】
例３
表面が１乃至２８の高アスペクト比のマイクロメートル・パターンを含むニッケルのテンプレートが用いられている。形状は高さ１７μｍで６００ｎｍ乃至１２μｍである。表面がインプリント前にリン酸塩ベースの非付着性膜により被覆されている。ニッケルのテンプレートが、１９０℃、５０ｂａｒで３分間、ポリカーボネートフォイルにインプリントされている。ポリカーボネートフォイルの表面は、Ｎｉテンプレートとポリカーボネートフォイル膜との間の非付着性を高めるためのさらなる被覆処理を受けていない。リリース温度は１３０℃で、この温度でポリカーボネートフォイルは、テンプレート、レプリカのいずれのパターンにもダメージを与えずに、ニッケル表面から機械的に剥がすことができた。ポリカーボネートフォイルはＴｏｐａｓフォイルへのインプリントのための新テンプレートとして用いられている。１２０℃、５０ｂａｒで３分間インプリントが行われた。いずれの表面も、ポリカーボネートとＴｏｐａｓフォイルとの間の非付着性を高めるためのさらなる被覆処理を受けていない。リリース温度は７０℃で、この温度でＴｏｐａｓは、テンプレートフォイル、レプリカフォイルのいずれのパターンにもダメージを与えずに、ポリカーボネートフォイルから機械的に剥がすことができた。Ｔｏｐａｓフォイルは新テンプレートとして用いられており、これはシリコン基板にスピンコートされた６０００ｎｍ厚みのＳＵ８膜にインプリントされている。ここでも、また、いずれの表面も、ＳＵ膜とＴｏｐａｓフォイルとの間の非付着性を高めるためのさらなる被覆処理を受けていない。７０℃、５０ｂａｒで３分間インプリントが行われた。全処理の間、温度７０℃又は圧力５０ｂａｒを変えずに、ＳＵ８膜が光学的に透明なＴｏｐａｓフォイルを介してＵＶ光に４秒間露光され、そして、さらに２分間ベークされた。リリース温度は７０℃であった。その後、６０℃で１時間、Ｔｏｐａｓフォイルがｐ−キシレンに完全に溶解された。その結果のＡＦＭ像が図４に示されている。好ましい実施形態では、この処理を実行する装置は連続的に配された三つのインプリントユニットを備え、第一インプリントユニットで、この例ではポリカーボネートの、第一中間スタンプを提供するためにマスタテンプレートが用いられる。第二インプリントユニットで第二中間スタンプを形成するための、この例ではＴｏｐａｓである、第二フォイル上でのインプリントに第一中間スタンプが用いられる。第三インプリントユニットでは、第二中間スタンプが、そのパターンをインプリントにより目標基板に転送するために用いられる。一つ且つ同じ供給装置がインプリントユニット間でのインプリントされた中間スタンプの移動に用いられてもよく、これとは別に、一つの供給装置が第一及び第二インプリントユニット間に設けられ、そして、第二供給装置が第二及び第三インプリントユニット間に設けられてもよい。
【０１２０】
実験
上記の各例のインプリント処理が、異なる処理パラメータを用い、ある場合には燐ベースの非付着性膜で覆われ、異なってパターンニングされたＮｉスタンプを用いて行われた。各基板（２乃至６インチシリコンウエハ）が、ＬＯＲ及びＳＵ８膜をスピンする直前に、イソプロパノール及びアセトンを用いてリンスされた。適用されたスタンプのサイズは２乃至６インチである。ＵＶモジュールが備えられたＯｂｄｕｃａｔ−６−ｉｎｃｈ−ＮＩＬ装置を用いてインプリントが行われた。
【０１２１】
Ｄｉｇｉｔａｌ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＮａｎｏＳｃｏｐｅIIIａ顕微鏡を用いてタッピングモードで原子間力顕微鏡観察（ＡＦＦ）を行い、スタンプの状態と行われたインプリントについて調べた。
【０１２２】
２５ｋＶでＯｂｄｕｃａｔ  ＣａｍＳｃａｎ  ＭＸ２６００顕微鏡を用いて走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察が行われた。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の実施形態によるテンプレートから対象物の表面にレプリカを形成する二工程処理を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態による方法によりＳＵ８にインプリントされた線パターンのＡＦＭタッピングモードイメージを示す図である。
【図３】本発明による実施形態によりＳＵ８にインプリントされたＢｌｕＲａｙ光学ディスクパターンのＡＦＭタッピングモードイメージを示す図である。
【図４】本発明による実施形態によるインプリントによりもたらされた高アスペクト比のマイクロメータサイズのピラーパターンのＳＥＭイメージを示す図である。
【図５】本発明による実施形態の処理工程を示す図である。
【図６】本発明による実施形態の処理工程を示す図である。
【図７】本発明による実施形態の処理工程を示す図である。
【図８】図１乃至３又は図５乃至７に一般的に示された処理を実行するための、本発明によるインプリントユニットの一実施形態を概略的に示す図である。
【図９】処理の初期工程においてポリマースタンプ及び基板が載置されている図８のインプリントユニットを概略的に示す図である。
【図１０】一つの対象物表面から他の対象物表面にパターンを転送する能動処理工程における図８及び９のインプリントユニットを概略的に示す図である。
【図１１】二つのインプリントユニットと二ユニット間にディスクを移動させるフィーダ装置とを備えた本発明によるインプリント装置の一実施形態を概略的に示す図である。
【図１２】二工程インプリント処理において図１１の装置を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図１３】二工程インプリント処理において図１１の装置を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図１４】二工程インプリント処理において図１１の装置を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図１５】二工程インプリント処理において図１１の装置を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図１６】二工程インプリント処理において図１１の装置を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図１７】インプリント処理によりサンドイッチ構造とされた二要素を掴みそして分離させる手法を概略的に示す図である。
【図１８】インプリント処理によりサンドイッチ構造とされた二要素を掴みそして分離させる手法を概略的に示す図である。
【図１９】インプリント処理によりサンドイッチ構造とされた二要素を掴みそして分離させる手法を概略的に示す図である。
【図２０】膜が順に送り込まれたインプリントユニットの一実施形態の処理工程を概略的に示す図である。
【図２１】膜が順に送り込まれたインプリントユニットの一実施形態の処理工程を概略的に示す図である。
【図２２】膜が順に送り込まれたインプリントユニットの一実施形態の処理工程を概略的に示す図である。
【図２３】膜が順に送り込まれたインプリントユニットの一実施形態の処理工程を概略的に示す図である。
【図２４】二工程インプリント処理において本発明によるインプリント装置の他の実施形態を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図２５】二工程インプリント処理において本発明によるインプリント装置の他の実施形態を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図２６】二工程インプリント処理において本発明によるインプリント装置の他の実施形態を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図２７】二工程インプリント処理において本発明によるインプリント装置の他の実施形態を用いた処理工程を概略的に示す図である。
【図２８】インジェクションモールディングユニットの形態の第一のインプリントユニットであって、第二のインプリントユニットで用いられるポリマースタンプを形成するインプリントユニットの一実施形態を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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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２８】
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【図３】
2007165812.tif 000029
【図４】
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【外国語明細書】
2007165812000001.pdf