(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上の複数の位置にインプリントレジスト流体の複数の液滴を分配するように構成された流体ディスペンサと、
前記流体ディスペンサによって分配される前に、前記複数の液滴の各々の液滴流体温度を２３℃超に維持するように構成されたヒータと、を備え、
前記流体ディスペンサによって分配される前記複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有し、
前記流体ディスペンサの液滴配置精度は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも良い、
ことを特徴とする流体分配システム。
【請求項２】
サテライト液滴の形成は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも少ない、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体分配システム。
【請求項３】
基板の上の複数の位置にインプリントレジスト流体の複数の液滴を分配するように構成された流体ディスペンサと、
前記流体ディスペンサによって分配される前に、前記複数の液滴の各々の液滴流体温度を２３℃超に維持するように構成されたヒータと、を備え、
前記流体ディスペンサによって分配される前記複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有し、
サテライト液滴の形成は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも少ない、
ことを特徴とする流体分配システム。
【請求項４】
分配された液滴の前記液滴流体温度が２３．１℃と４０℃との間である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体分配システム。
【請求項５】
前記流体体積は、０．２０ｐＬと１．２ｐＬ未満との間である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体分配システム。
【請求項６】
前記流体体積が０．６ｐＬ以下であり、前記液滴流体温度が２５．５℃以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体分配システム。
【請求項７】
前記流体体積が０．６ｐＬ以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体分配システム。
【請求項８】
前記流体体積が０．３４ｐＬ以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体分配システム。
【請求項９】
前記流体ディスペンサは、圧電流体ディスペンサ、熱流体ディスペンサ、およびＭＥＭＳベースの流体ディスペンサのうちの１つから選択される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流体分配システム。
【請求項１０】
インプリントレジスト流体供給と、
フィルタ付きのレジスト再循環システムおよびリザーバと、
流体供給ラインと、
流体リターンラインと、
基板上の複数の位置にインプリントレジスト流体の複数の液滴を分配するように構成された流体ディスペンサと、
前記流体ディスペンサによって分配される前に、前記複数の液滴の各々の液滴流体温度を２３℃超に維持するように構成されたヒータと、
温度制御マニホールドと、を備え、
前記流体ディスペンサによって分配される複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有し、
前記流体ディスペンサの液滴配置精度は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも良い、
ことを特徴とするインプリントリソグラフィシステム。
【請求項１１】
インプリントレジスト流体供給と、
フィルタ付きのレジスト再循環システムおよびリザーバと、
流体供給ラインと、
流体リターンラインと、
基板上の複数の位置にインプリントレジスト流体の複数の液滴を分配するように構成された流体ディスペンサと、
前記流体ディスペンサによって分配される前に、前記複数の液滴の各々の液滴流体温度を２３℃超に維持するように構成されたヒータと、
温度制御マニホールドと、を備え、
前記流体ディスペンサによって分配される複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有し、
サテライト液滴の形成は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも少ない、
ことを特徴とするインプリントリソグラフィシステム。
【請求項１２】
物品を製造する物品製造方法であって、
吐出される前にインプリントレジスト流体の複数の液滴の各々を２３℃超の液滴流体温度に維持することと、
基板の上の複数の位置に流体ディスペンサによって前記複数の液滴を分配することと、を含み、
分配される前記複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有し、
前記流体ディスペンサの液滴配置精度は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも良い、
ことを特徴とする物品製造方法。
【請求項１３】
物品を製造する物品製造方法であって、
吐出される前にインプリントレジスト流体の複数の液滴の各々を２３℃超の液滴流体温度に維持することと、
基板の上の複数の位置に前記複数の液滴を分配することと、を含み、
分配される前記複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有し、
前記複数の液滴の分配において、サテライト液滴の形成は、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに前記液滴流体温度が２３℃以下であるときよりも少ない、
ことを特徴とする物品製造方法。
【請求項１４】
前記物品は、デバイス製造のための既知のステップおよびプロセスにさらにさらされる、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の物品製造方法。
【請求項１５】
前記物品は、ＣＭＯＳロジックと、マイクロプロセッサと、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリと、ＮＯＲ型フラッシュメモリと、ＤＲＡＭメモリと、ＭＲＡＭと、３Ｄクロスポイントメモリと、Ｒｅ−ＲＡＭと、Ｆｅ−ＲＡＭと、ＳＴＴ−ＲＡＭと、他のメモリデバイスと、パターンドメディアと、電界効果トランジスタ装置と、ヘテロ構造電界効果トランジスタと、発光ダイオードと、読み取り／書き込みヘッドとの１以上を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の物品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御された方法で基板の上にレジストの小さな液滴を分配するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノファブリケーションは、１００ナノメートル以下のオーダーのフィーチャを有する非常に小さい構造の製造を含む。ナノファブリケーションがかなりの影響を及ぼした１つの用途は、集積回路を処理することである。半導体処理産業は、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増加させながら、より大きな生産歩留まりを求めて努力し続けており、したがって、ナノ製造がますます重要になっている。ナノファブリケーションは、形成される構造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、より大きなプロセス制御を提供する。
【０００３】
今日使用されている例示的なナノ製造技術は、一般にナノインプリントリソグラフィと呼ばれる。ナノインプリントリソグラフィは、例えば、ＣＭＯＳロジック、マイクロプロセッサ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭメモリ、ＭＲＡＭ、３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭなどの統合デバイスの製造層を含む様々な用途に有用である。例示的なナノインプリントリソグラフィプロセスは、米国特許第８，３４９，２４１号、米国特許第８，０６６，９３０号、および米国特許第６，９３６，１９４号など、多数の刊行物に詳細に記載されており、これらはすべて参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００４】
前述の米国特許の各々に開示されたナノインプリントリソグラフィ技術は、成形可能な（重合可能）層にレリーフパターンを形成し、レリーフパターンに対応するパターンを下地の基板に転写することを含む。基板は、パターニングプロセスを容易にするために所望の位置決めをうるために、移動ステージに結合されてもよい。パターニングプロセスは、基板から離間したテンプレートと、テンプレートと基板との間に塗布された成形可能な液体とを使用する。成形可能な液体は、成形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固体層を形成するために固化される。固化された後、テンプレートは、テンプレートと基板とが離間するように剛性層から分離される。次に、基板及び固化層は、エッチングプロセスのような追加のプロセスを受けて、固化層のパターンに対応するレリーフイメージを基板に転写する。パターニングされた基板は、例えば、酸化、膜形成、堆積、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト除去、ダイシング、ボンディング、およびパッケージングなどを含む、デバイス製造のための公知のステップおよびプロセスをさらに受けることができる。
【０００５】
ナノインプリントリソグラフィのプロセスのステップは、以下の特許に開示されているインクジェットプリンタなどの、形成可能な液体の一連の小滴を基板上に分配することを含むことができる。
【０００６】
京極浩に対して発行された米国特許第４，３５２，１１４号（以下、京極）は、温度補償を有するインクジェットプリンタを開示している。インクジェットプリンタは、プリンタのインクチャンバの容量を変化させる電気ひずみ要素を有する。０℃〜４０℃の広い周囲温度範囲にわたって、インクの粘度が変化し、プリンタによるインクの正常な放出を妨げる可能性がある。京極は、広い温度範囲にわたって一定のインク放出を達成するために、この温度変化を補償するように電歪の電圧を調整することを開示している。
【０００７】
米国特許第６，２９３，６４４号は、プリンタによって生成されるサテライトの影響を低減するためにインクジェットプリンタ内でインクを加熱することを開示している。米国特許第７，４１６，７６４号は、温度制御されたピエゾプリントヘッドを備え、温度を上昇させることによって粘度を低下させるプリンタを開示している。
【０００８】
一連の液滴が分配された後、モールドからのレリーフパターンは、一連の液滴に押し付けられ、その後、液滴は固化される。ナノインプリントリソグラフィの能力を制限する要因は、液滴のサイズ、液滴の位置決め精度、サテライト液滴などである。所与の流体および分配パラメータについて、位置決め精度は、液滴体積が減少することにつれて減少する。液滴が１ピコリットル（ｐＬ）未満に達すると、位置決め精度は著しく低下する。必要とされるのは、位置決め精度を妥当な限界内に保ちながら、液滴の体積を減少させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，３５２，１１４号
【特許文献２】米国特許第６，２９３，６４４号
【特許文献３】米国特許第７，４１６，７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本開示は、小滴の位置決め精度を改善するためのシステムおよび方法に関する。
【００１１】
少なくとも第１実施形態は、流体ディスペンサおよびヒータを備える液体分配システムでありうる。前記流体ディスペンサは、基板の上の複数の位置にインプリントレジスト流体の複数の液滴を分配するように構成されうる。前記ヒータは、前記流体ディスペンサによって分配される前に、前記複数の液滴の各々の液滴流体温度を２３℃超に維持するように構成されうる。前記流体ディスペンサによって分配される前記複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有しうる。前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体ディスペンサは、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに、前記インプリントレジスト流体について第１閾値未満の液滴配置精度を有するように構成されうる。前記液滴配置精度は、前記液滴流体温度が２３℃以下であるときに、前記第１閾値より大きくなりうる。
【００１２】
前記第１実施形態の１つの側面において、分配された液滴の前記液滴流体温度は、２３．１℃と４０℃との間でありうる。
【００１３】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記ヒータは、前記液滴流体温度が所定の温度範囲内であるように前記インプリントレジスト流体を加熱および冷却するように構成されたペルチェデバイスを含みうる。液滴配置精度は、前記液滴流体温度が前記所定の温度範囲内であるときに第１閾値未満でありうる。前記液滴配置精度は、前記液滴流体温度が前記所定の温度範囲外であるときに前記第１閾値より大きい。
【００１４】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体体積は、０．２０ｐＬと１．２ｐＬ未満との間でありうる。
【００１５】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記液滴流体温度が２３℃以下である場合と比較して、サテライト液滴の形成が最小限に抑えられるか、または排除されうる。
【００１６】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記基板は、シリコン、ガラス、溶融シリカ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、およびＡｌＴｉＣのうちの１つから選択されうる。
【００１７】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記複数の液滴からパターンを形成するためにナノインプリントリソグラフィが使われうる。
【００１８】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記液滴流体温度を２３．５℃より高く、前記インプリントレジスト流体が劣化する温度未満の温度範囲内に保つための冷却器をさらに備えうる。
【００１９】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体体積は０．７５ｐＬ未満であり、前記液滴流体温度を上昇させることは、性能メトリックの相対的変化に反映されるように、液滴配置性能を改善する。
【００２０】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体体積が０．６ｐＬ以下であり、前記温度が２５．５℃以上である。
【００２１】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記インプリントレジスト流体をさらに含みうる。前記流体ディスペンサの幾何学的形状と組み合わせた前記インプリントレジスト流体の特性は、前記液滴流体温度が２５℃以上であるときに、液滴配置精度を第１閾値未満にしうる。
【００２２】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体体積が０．６ｐＬ以下でありうる。
【００２３】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体体積が０．３４ｐＬ以下でありうる。
【００２４】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体ディスペンサは、所与のインプリントレジスト流体について、以下のようなケースに応じて動作しうる。前記流体体積が第１体積であり、前記液滴流体温度が第１温度である第１のケースでは、液滴配置精度が第１値である。記流体体積が前記第１体積であり、前記液滴流体温度が前記第１温度よりも高い第２温度である第２ケースでは、前記液滴配置精度が前記第１値よりも小さい第２値である。ここで、第１差は、前記第１値からの前記第２値を減じたものである。前記流体体積が前記第１体積よりも小さい第２体積であり、前記液滴流体温度が前記第１温度である第３ケースでは、前記液滴配置精度が前記第３値である。前記流体体積が前記２体積であり、前記液滴流体温度が前記第２温度である第４のケースでは、前記液滴配置精度は前記第３値よりも小さい第４値である。ここで、第２差は、前記第３値から第４値を減じたものである。前記第２差は、前記第１差より大きい。
【００２５】
前記第１実施形態の１つの側面において、前記流体ディスペンサは、圧電流体ディスペンサ、熱流体ディスペンサ、およびＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ベースの流体ディスペンサのうちの１つから選択されうる。
【００２６】
第２実施形態は、インプリントレジスト流体供給と、フィルタ付きのレジスト再循環システムおよびリザーバと、流体供給ラインと、流体リターンラインと、基板上の複数の位置にインプリントレジスト流体の複数の液滴を分配するように構成された流体ディスペンサと、前記流体ディスペンサによって分配される前に、前記複数の液滴の各々の液滴流体温度を２３℃超に維持するように構成されたヒータと、温度制御マニホールドと、を備える。前記流体ディスペンサによって分配される複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有しうる。前記第２実施形態の１つの側面において、前記流体ディスペンサは、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに、前記インプリントレジスト流体について第１閾値未満の液滴配置精度を有するように構成されうる。前記液滴配置精度は、前記液滴流体温度が２３℃未満であるときに、前記第１閾値より大きくてよい。
【００２７】
前記第２実施形態の１つの側面において、パターンを形成するように前記複数の液滴の上にモールドを押し付けるインプリントヘッドを更に備えうる。
【００２８】
第３実施形態は、物品を製造する物品製造方法である。該方法は、吐出される前にインプリントレジスト流体の複数の液滴の各々を２３℃超の液滴流体温度に維持することと、基板の上の複数の位置に前記複数の液滴を分配することと、を含みうる。分配される前記複数の液滴の各々は、１．２ｐＬ未満の流体体積を有する。前記第３実施形態の１つの側面において、前記液滴流体温度が２３℃超であるときに、前記インプリントレジスト流体についての液滴配置精度が第１閾値未満でありうる。前記液滴流体温度が２３℃未満である場合に、前記液滴配置精度が前記第１閾値よりも大きくてもよい。
【００２９】
前記第３実施形態の１つの側面において、前記物品は、デバイス製造のための既知のステップおよびプロセスにさらにさらされうる。
【００３０】
前記第３実施形態の１つの側面において、前記物品は、ＣＭＯＳロジックと、マイクロプロセッサと、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリと、ＮＯＲ型フラッシュメモリと、ＤＲＡＭメモリと、ＭＲＡＭと、３Ｄクロスポイントメモリと、Ｒｅ−ＲＡＭと、Ｆｅ−ＲＡＭと、ＳＴＴ−ＲＡＭと、他のメモリデバイスと、パターンドメディアと、電界効果トランジスタ装置と、ヘテロ構造電界効果トランジスタと、発光ダイオードと、読み取り／書き込みヘッドとの１以上を含みうる。
【００３１】
本開示のこれらおよび他の目的、特徴、および利点は、添付の図面および提供される特許請求の範囲と併せて、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるのであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明の特徴および利点が詳細に理解されうるように、本発明の実施形態のより具体的な説明は、添付の図面に示される実施形態を参照することによってなされうる。しかし、添付の図面は本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、したがって、本発明は他の等しく有効な実施形態を認めることができるので、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではないことに留意されたい。
【図１】基板から離間したテンプレートおよびモールドを有するナノインプリントリソグラフィシステムの図である。
【図２】その上に形成された固化したパターン化層を有する基板の図である。
【図３】基板上に流体を分配する流体分配システムの図である。
【図４】基板上に配置された画像液滴の一部の図である。
【図５】ノズルに印加される電圧と、液滴の液滴体積と、液滴径との関係を示す図である。
【図６】例示的な流体分配ヘッドおよび関連するイメージの図である。
【図７】液滴直径を変化させるために電圧をどのように調整することができるかについて示された、行の平均液滴直径の表である。
【図８Ａ】流体管理システムおよび温度コントローラを組み込んだ流体分配システムの図である。
【図８Ｂ】流体管理システムおよび温度コントローラを組み込んだ流体分配システムの図である。
【図９】液滴の合流を示す図である。
【図１０】一方の液滴が他方の液滴に対してオフセットされているときに合流する液滴の図である。
【図１１Ａ】２０．５℃で分配する場合に形成されるサテライト液滴の形成を示す図である。
【図１１Ｂ】分配温度が２５．５℃に上昇する場合のサテライト液滴の除去を示す図である。
【図１２Ａ】ｘ方向における液滴配置の偏差を、液滴体積、３つの異なるレジストについての温度の関数として示す図。
【図１２Ｂ】ｘ方向における液滴配置の偏差を、液滴体積、３つの異なるレジストについての温度の関数として示す図。
【図１２Ｃ】ｘ方向における液滴配置の偏差を、液滴体積、３つの異なるレジストについての温度の関数として示す図。
【図１２Ｄ】ｘ方向における液滴配置の偏差を、液滴体積、３つの異なるレジストについての温度の関数として示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図面全体を通して、別段の記載がない限り、同じ参照番号および文字は、例示された実施形態の同様の特徴、要素、構成要素または部分を示すために使用される。さらに、本開示は図面を参照して詳細に説明されるが、例示的な実施形態に関連してそのように行われる。添付の特許請求の範囲によって定義される主題の開示の真の範囲および精神から逸脱することなく、記載された例示的な実施形態に対して変更および修正を行うことができることが意図される。
【００３４】
必要とされるのは、液滴体積を減少させながら、液滴の配置誤差を所定の閾値未満に保つためのシステムまたは方法である。
【００３５】
図１は、一実施形態を実施することができるナノインプリントリソグラフィシステム１０の図である。ナノインプリントリソグラフィシステム１０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。基板１２は、基板チャック１４に結合されうる。基板チャック１４は、真空チャック、ピンタイプ、溝タイプ、静電タイプ、電磁タイプ等であってもよいが、これらに限定されない。
【００３６】
基板１２および基板チャック１４は、位置決めステージ１６によってさらに支持されてもよい。ステージ１６は、ｘ、ｙ、ｘ、θおよびφ軸のうちの１つまたは複数に沿った並進運動および／または回転運動を提供することができる。ステージ１６、基板１２、および基板チャック１４は、ベース（図示せず）上に配置することもできる。
【００３７】
基板１２から離間してテンプレート１８がある。テンプレート１８は、第１の側と第２の側とを有する本体を含むことができ、一方の側は、そこから基板１２に向かって延びるメサ２０を有する。メサ２０は、その上にパターニング表面２２を有することができる。さらに、メサ２０は、モールド２０と呼ぶことができる。あるいは、テンプレート１８がメサ２０なしで形成されてもよい。
【００３８】
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、フルオロカーボンポリマー、金属、硬化サファイアなどを含むがこれらに限定されない材料から形成されてもよい。パターニング表面２２は、複数の離間した凹部２４および／または凸部２６によって画定される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（例えば、平面）に限定されない。パターニング面２２は、基板１２の上に形成されるパターンの基礎を形成する任意のオリジナルパターンを画定することができる。
【００３９】
テンプレート１８は、チャック２８に結合されうる。チャック２８は、真空、ピンタイプ、溝タイプ、静電タイプ、電磁タイプ、および／または他の同様のチャックタイプであってもよいが、これらに限定されない。さらに、チャック２８は、インプリントヘッドに結合されてもよく、このインプリントヘッドは次に、チャック２８、インプリントヘッド、およびテンプレート１８が少なくともｚ軸方向、および、可能性としては他の方向に移動可能であるように、ブリッジ３６に移動可能に結合されてもよい。
【００４０】
ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、流体分配システム３２をさらに含むことができる。流体分配システム３２は、基板１２上に成形可能な材料３４（例えば、重合可能な材料）を堆積させるために使用されうる。追加の成形可能材料３４はまた、滴下分配、スピンコーティング、浸漬コーティング、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、薄膜堆積、厚膜堆積などの技術を使用して基板１２上に配置されてもよい。成形可能材料３４は、設計上の考慮事項に応じて、型２２と基板１２との間に所望の体積が画定される前および／または後に、基板１２上に配置することができる。例えば、成形可能材料３４は、米国特許第７，１５７，０３６号および米国特許第８，０７６，３８６号に記載されているようなモノマー混合物を含むことができ、これらの両方は基準により本明細書に組み込まれる。
【００４１】
ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、経路４２に沿ってエネルギーを導くエネルギー源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と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。カメラ５８は、同様に、経路４２と重ね合わせて配置することができる。ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、ステージ１６、インプリントヘッド、流体分配システム３２、電源３８、および／またはカメラ５８と通信するプロセッサ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可読プログラム上で動作することができる。
【００４２】
インプリントヘッド、ステージ１６のいずれか、またはその両方は、成形可能材料３４によって充填される所望の体積を画定するために、モールド２０と基板１２との間の距離を変化させる。例えば、インプリントヘッドは、モールド２０が成形可能材料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。所望の体積が成形可能材料３４で満たされた後、ソース３８は、エネルギー４０、例えば、紫外線を生成し、成形可能な材料３４を、基板１２の表面４４およびパターニング表面２２の形状に一致するように固化および／または架橋させ、基板１２上にパターン化された層４６を画定する。パターン化された層４６は、残留層４８と、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とを含むことができ、突出部５０は、図２に示されるように、厚さｔ１を有し、残留層は、厚さｔ２を有する。
【００４３】
異なる流体分配システムは、異なる技術を使用して液体材料を分配することができる。インクジェット分配の分野では、例えば、サーマルインクジェット、ＭＥＭＳベースのインクジェット、および圧電インクジェットがインクを分配するための一般的な技術である。
【００４４】
サーマルインクジェットプロセスでは、プリントカートリッジは、それぞれがヒータを含む一連の小さなチャンバからなる。各チャンバから液滴を噴射するために、電流パルスが加熱要素を通過し、チャンバ内のインクの急速な気化を引き起こし、気泡を形成し、これが大きな圧力上昇を引き起こし、紙上にインクの液滴を推進する。
【００４５】
圧電インクジェットプロセスにおいて、圧電材料は、加熱素子の代わりに各ノズルの背後にある。電圧が印加されると、圧電材料は形状を変更させ、流体内に圧力パルスを発生させ、これがノズルからインクの液滴を押し出す。圧電（ピエゾとも呼ばれる）インクジェット装置は、揮発性成分を必要とせず、残留物に関する問題が少ないので、サーマルインクジェットよりも幅広い種類のインクを可能にする。ＭＥＭＳベースのインクジェットプロセスは、圧電材料がＭＥＭＳデバイスで置き換えられていることを除いて、圧電インクジェットプロセスと実質的に同様である。
【００４６】
ピエゾベースの流体分配システム３２は、ナノインプリントリソグラフィ用途のための成形可能材料３４の分配に使用することができる。代替の実施形態では、ピエゾベースの流体分配システム３２がＭＥＭＳベースの流体分配システムである。これらのシステムで典型的に分配される流体の粘度は、５〜３０センチポアズ（ｃＰ）の間で変化しうる。
【００４７】
図３は、ビジョンシステム７０をさらに備えることができるピエゾ流体分配システム３２の図である。ビジョンシステム７０は、基板１２の上に形成可能材料３４の液滴６６の少なくとも１つの画像７４を提供する顕微鏡７２（例えば、光学顕微鏡）を含みうる。顕微鏡７２は、メモリ５６に記憶されたコンピュータ可読プログラムに従って、プロセッサ５４によって制御されてもよい。プロセッサ５４は、図４に示すように、顕微鏡７２によって提供される直径Ｄを有する液滴６６の画像７４を評価することができる。あるいは、液滴６６の画像７４の評価がユーザによって手動で提供されてもよい。顕微鏡７２および／またはプロセッサ５４は、複数の個々のノズル６４を含む分配ヘッド６０に印加される電圧（または電流）を変化させることによって、分配ヘッド６０からの液滴６６の分配を制御するためのフィードバックを提供しうる。分配ヘッド６０は、分配ヘッド６０および／または分配ヘッド６０の各ノズル６４に印加される電圧Ｖｉを変化させることによって、液滴６６の体積ＶＤを制御することができる液体分配アクチュエータを備えることができる。
【００４８】
流体分配アクチュエータを使用する場合、分配ヘッド６０に印加される電圧Ｖｉの大きさは、各液滴６６の液滴体積ＶＤおよび液滴直径Ｄと相関しうる。さらに、電圧Ｖｉは、各液滴６６の液滴体積ＶＤおよび液滴直径Ｄを直接制御することができる。図５のグラフに示すように、電圧Ｖｉおよび液滴体積ＶＤは、曲線６８で示すように、分配ヘッド６０に印加される電圧Ｖｉの増加が液滴体積ＶＤの増加をもたらすように実質的に線形の関係によって定義することができる。さらに、数字６９で示すように、電圧Ｖｉおよび液滴直径Ｄは、分配ヘッド６０に印加される電圧Ｖｉの増加が液滴直径Ｄの増加を生じるように実質的に線形の関係によって規定されうる。これらの関係に基づいて、液滴直径Ｄは、電圧Ｖｉを与えると、液滴６６のための目標体積ＶＴが得られる。目標体積ＶＴは、液滴６６のための所望の体積である。
【００４９】
図６は、少なくとも３つのノズル６４ａ、６４ｂおよび６４ｃを含む少なくとも分配ヘッド６０を含む流体分配システム３２の図である。分配ヘッドは、複数の液滴６６ａ〜ｉを生成するように使用されるものであり、その画像７４は顕微鏡７２によって撮像される。プロセッサ５４は、直径Ｄａ〜Ｄｉを決定するように図６に示す画像７４を分析しうる。ここで、各列は、ノズル６４ａ〜ｃの中の個々のノズルに関連付けられている。行１はノズル６４ａに関連付けられ、行２はノズル６４ｂに関連付けられ、行３はノズル６４ｃに関連付けられる。プロセッサは、図７に示すようなデータを生成するために画像７４を分析することができ、このデータは、液滴６６の目標体積ＶＴを提供するように、分配ヘッド６０に印加される電圧Ｖｉを較正するために使用されうる。各分配ヘッドは、例えば、図７のデータに基づいて個別に較正されうる。代替の実施形態では、流体分配ヘッドは、２行のノズルを含むことができる。各行は、個別に駆動されてもよい。一実施形態では、分配ヘッドは、行、列、領域などに沿ってノズルのグループに分割されてもよく、異なる波形および／または電圧がノズルの各グループに印加される。代替の実施形態では、全てのノズルが同じ電圧及び／又は波形で駆動される。
【００５０】
基板上に分配される複数の液滴６６にわたって異なる液滴体積ＶＤを有することは、パターン化層４６の残留層厚さｔ２の変動をもたらしうるし、パターン転写問題をもたらしうる。一例では、１つまたは複数の液滴６６の目標体積ＶＴが評価されうる。体積ＶＤを有する液滴６６は、初期電圧Ｖｉに基づいて分配されてもよい。液滴６６は、各液滴６６が別の液滴６６と接触する確率を最小限に抑えながら基板１２の上に広がってもよいように堆積されてもよい。液滴６６は、所望の任意のパターンで基板１２上に堆積させることができることに留意されたい。図６に示される３つのノズルに関連する３×３グリッドパターンの使用は、図示および説明を簡単にするためである。次いで、平均直径、中央直径、標準偏差などの統計値を決定するために液滴が分析されうる。次いで、特定の直径を有する液滴が生成されるように初期電圧を調整するために、これらの統計値が使用されうる。
【００５１】
図８Ａは、レジスト供給部８１０に接続されうる流体分配システム８００の一実施形態の図である。流体分配システム８００は、第１のポンプ８０５ａを含んでもよく、またはリザーバ８３０から流体を引き出す第１のポンプ８０５ａに接続されうる。リザーバ８３０は、レジスト供給部８１０を介して、手動で、重力供給で、または外部ポンプを介して充填されうる。レジスト供給部８１０は、通気システムを含むことができる。流体分配システム８００は、第１のフィルタ８２０ａを含むことができ、または第１のポンプ８０５ａがレジストを通過させることができる第１のフィルタ８２０ａに接続することができる。リザーバ８３０は、第２のポンプ８０５ｂを含み、かつ／または、第２のポンプ８０５ｂに接続されてもよく、これは、このレジストを再循環させることができ、また、ディスペンサ８７０におけるレジストの裏圧を調整することができる。リザーバ８３０は、処分システム８１５に接続されてもよい。処分システム８１５を介して、レジストが手動、重力による送り込み、または外部のポンプを介して、流体分配システム８００から除去されうる。処分システム８１５は、通気システムを含むことができる。流体分配システム８００は、加熱および／または冷却システム８５０を含むか、またはそれに接続されてもよい。第１のポンプ８０５ａは、レジストの温度を調整する加熱および／または冷却システム８５０を介してレジストをポンピングすることができる。温度制御マニホールド８６０は、レジストを１つ以上のディスペンサ８７０に分配することができる。温度制御マニホールド８６０は、レジストがディスペンサ８７０に分配される際に、レジストの圧力を制御するために使用されてもよい。一実施形態では、ディスペンサ８７０のすべて、および／または、ディスペンサ８７０のノズルのすべてが、同じレジスト温度にあるレジストを受け取る。ディスペンサ８７０は、必要に応じてレジストを分配する。分配されなかったレジストは、温度制御マニホールド８６０を通過するリターンラインを介してリザーバ８３０に送り返される。温度制御マニホールド８６０は、レジスト流体がインクジェット分配ヘッド８７０に近づくときのレジスト流体温度を監視し、加熱および／または冷却システム８５０にフィードバックを提供するために使用されてもよい。代替の実施形態は、図８Ｂに示される重力による送り込みの流体分配システム８００ｂである。通気された供給タンク８１０は、リザーバ８３０の上方に配置され、弁制御供給ラインを介して接続されてもよい。リザーバ８３０は、ディスペンサ８７０の上方に配置することができ、ディスペンサ８７０へのレジストの供給は、追加のバルブ制御供給ラインを介して制御することができる。リザーバ８７０はまた、ガスフィルタ８２０ｂおよびエア供給源８３２を介して、フィルタリングされた空気で加圧されてもよい。加熱および／または制御系統は、リザーバ８３０、ディスペンサ８７０、ディスペンサ８７０の環境、リザーバ８３０内のレジスト、およびディスペンサ８７０内のレジストのうちの１つまたは複数の温度を制御することを使用することができる。通気された処分タンクは、リザーバ８３０およびディスペンサ８７０の一方または両方に接続されてもよい。
【００５２】
一実施形態では、加熱および／または冷却システム８５０がレジスト流体の温度を設定するために使用されるペルチェデバイスである。ペルチェデバイスは、ペルチェヒートポンプ、ソリッドステート冷凍機、または熱電冷却器（ＴＥＣ）とも呼ばれうる。ペルチェデバイスは、該デバイスの一方の側から該デバイスの他方の側に熱を伝達する固体能動ヒートポンプである。ペルチェデバイスは、加熱および冷却の両方に使用されるように構成することができ、温度制御マニホールド８６０およびフィードバックループと組み合わせた場合、レジストを温度範囲内に保つために加熱および冷却の両方を行う温度コントローラとして使用されうる。代替の実施形態では、加熱および／または冷却システム８５０は、水冷器、蒸気圧縮冷却器、熱交換器、抵抗加熱器、温度制御器などのうちの１つまたは複数を含むことができる。
【００５３】
液滴体積ＶＤは、ナノインプリントシステムで得ることができるスループットを改善する役割を果たす。スループットは、テンプレート１８のパターニング表面２２上の複数の離間した凹部２４および／または凸部２６を充填するのにかかる時間によって制限されうる。充填時間は、２つの主要な構成要素、すなわち、液滴が合体するのに要する時間と、合体した液滴間に形成される捕捉されたガス体積が消散するのに要する時間とで構成されうる。図９を参照すると、所与の目標残留層厚さｔ２に対して、特定の体積の成形可能材料がピエゾ分配システム８００から塗布されなければならない。図９に示すように、小さな液滴体積ＶＤ９１０が使用される場合、テンプレート２０が基板の表面４４と接触すると、液滴は横方向に広がり、液滴が合体し始める点に到達し、液滴間に少量の捕捉された気体ＶＴＧ９２０を残す。より大きな液滴体積ＶＤが使用される場合、より大きな体積の気体ＶＴＧ、液滴間の対応する領域に捕捉される。しかし、間隔を置いて配置された凹部２４及び／又は凸部２６の全てが成形可能材料３４で充填される場合、捕捉された気体は消散しなければならない。捕捉された気体の量が多いほど、全ての凹部２４及び／又は凸部２６を充填するのにかかる時間は長くなる。その結果、できるだけ小さい液滴体積で動作できることが有利である。
【００５４】
同様に、基板上への液滴の配置は、充填時間に著しい影響を及ぼす。液滴の体積が小さい場合であっても、図１０に示すように、液滴の配置における著しいオフセットは、スループットおよび欠陥に影響を及ぼす可能性がある。液滴の配置に関連する欠陥は、離間した凹部２４及び／又は凸部２６が成形可能材料３４によって充填されていない領域として定義される。この欠陥モードは、多くの場合、非充填欠陥と呼ばれる。図１０の単純な例を参照すると、１つの液滴１０１０を体積ＶＤでオフセットすると、４つの液滴のうち３つが合体したが、残りの液滴は合体していない状態になる。したがって、液滴は全ての液滴が合体する前に、直径が増大し続けなければならない。液滴が決して合体しない場合、非充填欠陥が生じうる。
【００５５】
したがって、液滴充填時間を短縮し、それによってナノインプリントシステムのスループットを改善するために、液滴体積ＶＤを最小限に抑え、液滴配置を最適化することが重要である。プリントヘッドからプリント基板への液滴速度を増大させることにより、液滴の配置を改善することができる。しかしながら、液滴速度がある破壊閾値速度を越えて増加すると、液滴フィラメントは、単一の液滴が形成される前に破壊することがある。この破壊は、ミストおよび／またはサテライトを生成することがある。所与の流体について、流体特性、ノズル形状、および液滴サイズに依存する閾値破壊速度が存在しうる。所与の流体およびノズルの幾何学的形状に対して、温度を上昇させることにより、１ｐＬ未満の液滴に対してより高い閾値速度を生じさせることができ、したがって、液滴の配置を改善することができる。
【００５６】
典型的なピエゾ流体分配システムにおける液滴体積は、４〜３２ｐＬの範囲で動作するように最適化される。本出願人はこれが、ナノインプリントシステムにおいて高スループットを達成するのに最適な体積ではないことを見出した。代わりに、２ｐＬ以下のオーダーの液滴体積が標的とされる。この体積レジームでは、減少した液滴体積を達成することができるが、形成された液滴の完全性および形成された液滴の配置の両方を含む液滴体積の制御は、十分に理解されていない。
【００５７】
液滴体積ＶＤを減少させる１つの方法は、ピエゾ流体分配システムに印加される電圧および／または電圧波形を変化させることである。これにより、室温（〜２３℃）で０．３０ｐＬ程度の小さな液滴の形成が可能になった。室温設定は、典型的には周囲温度と一致するように行われる。しかしながら、室温設定での液滴体積の減少は、残留層厚さの均一性、フィーチャ充填時間、スループットおよび欠陥性に影響を及ぼしうる更なる問題を引き起こす。
【００５８】
いくつかの場合において、形成された液滴は、図１１Ａに示されるように、サテライト液滴またはミストを生成しうる。図１１Ａは、規則的なアレイで堆積された液滴の写真の分析であり、液滴温度は２０．５℃であり、液滴体積ＶＤは０．５３ｐＬであった。しかしながら、多数のサテライト液滴１１１０が意図されたグリッドからずれて堆積されたことも明らかである。これらのサテライト液滴１１１０は、液滴の液滴体積を減少させながら、望ましくない領域に追加の材料を加える。これは、充填時間および残留層厚さの均一性に影響を及ぼす。図１１Ｂは、液滴温度を２５．５℃に上昇させ、有意なサテライト液滴が検出されなかった同様の液滴アレイの写真である。
【００５９】
さらに、より低い温度での液滴の堆積は、液滴配置に関連する問題に寄与する。本出願人は、液滴が小さいほど、液滴配置誤差が大きいことを見出した。これらの液滴配置誤差は、レジスト充填時間およびスループットに影響を及ぼす。
【００６０】
図１２Ａ〜Ｄは、３つの異なるレジストについて、ｘ方向（分配中にディスペンサが移動される方向）の配置精度に対する温度および液滴体積の影響の、図１１Ａ〜Ｂに示されるものと同様の写真の分析に基づく実験データを示すグラフである。以下の表１〜３は、３つの異なるレジストについて、ｘ方向およびｙ方向の両方における３σ偏差などの液滴配置性能指標に対する温度および液滴体積の影響を示す。図１２Ａおよび１２Ｄに示すように、２０．５℃、２３℃、２５．５℃、および２７．５℃での第１のレジストについて、液滴体積は、１．０５ｐＬ、０．８５ｐＬ、０．６ｐＬ、０．４３ｐＬ、および０．３４ｐＬを含んでいた。図１２Ｄは、２０．５℃、２３℃、２５．５℃、および２７．５℃における第１のレジストについて、０．６ｐＬの液滴とより大きな液滴との間の区別を強調する。より大きな液滴の場合、温度による変動はほとんどないが、サブｐＬ液滴の場合、この変動は増加することに留意されたい。図１２Ｂに示すように、液滴体積は、２３℃および２５．５℃での第２のレジストについて、１．２ｐＬ、１．０９ｐＬ、および０．６ｐＬを含んでいた。図１２Ｃに示すように、２０．５℃、２３℃、および２５．５℃での第３のレジストについて、液滴体積は、１．１３ｐＬ、０．８６ｐＬ、および０．７５ｐＬを含んでいた。液滴体積は、液体分配システムに印加される電圧および／または波形を調整することによって調整することができる。市販の液体分配システムは、ナノインプリントリソグラフィで使用されるレジストに対して１〜３２ｐＬの動作値を有する。図１２Ａ〜１２Ｄは、異なるレジスト、異なる温度、異なる液滴体積についてのｘ方向における液滴配置の３σ偏差を詳細に示す。本出願人は、室温において、液滴体積を減少させることが、特に走査方向（ｘ方向）における液滴配置性能に著しい影響を及ぼすことを見出した。液滴配置性能は、多くの指標に反映されうる。液滴配置性能を反映する１つの指標は、噴射中の走査方向における３σ偏差液滴配置である。液滴配置性能を反映する別の指標は、副走査方向における３σ偏差、および生成されたサテライト液滴の数（または体積）と意図的に堆積された液滴との間の比であるサテライト比を含む。３σ偏差は、液滴配置性能の精度の定量的な統計的尺度である。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
【表２】
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【００６３】
【表３】
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【００６４】
出願人は、温度を少量上昇させることは、滴の体積を１．０ｐＬ未満に減少させ、サテライトの形成も減少させる場合に、滴の配置性能に予想よりも大きな影響を及ぼすことを見出した。出願人は、温度を少量上昇させることは、滴の体積が１．０ｐＬよりも十分に低く、０．３ｐＬおよび０．４３ｐＬに低下すると、滴の配置性能にさらに大きな影響を及ぼすが、サテライトの形成も低下させることを見出した。これは、インク液滴のサイズを増大させるためにインクの温度を上昇させることに頼ってきた従来技術の方法とは対照的である。従来技術では、液滴のサイズを減少させるために、より低い温度が使用されていたが、出願人は、より小さい液滴については温度を上昇させることが有用であることを見出した。
【００６５】
２７．５℃を超えて温度を上昇させ続けることによって、液滴配置のさらなる改善が可能である。温度の上昇は、４０℃以上で起こりうるレジストの重合開始の可能性によって制限される。異なるレジスト配合物は重合が起こる異なる温度を有し、従って、レジストが保持される温度に対して異なる限界を有する。さらに、ピエゾ分配システムは、高温で長時間動作することができる材料で作られなければならない。
【００６６】
一実施形態は、ピエゾ流体分配システムの外部にあるレジスト温度制御システムを含むことができる。レジストは、ピエゾ流体分配システムに送られる前に加熱されてもよい。加熱されたレジストを提供する供給ラインはかなりの量の熱がリソグラフィシステム内に伝達されるのを防止するために、ジャケットで覆うことができる。さらに、劣化を防ぐために、レジストを限られた時間加熱してもよい。また、加熱されたレジストのリザーバは、ジャケット付きであってもよく、熱伝達を防止するために制限された容積を有していてもよい。リターンラインは、ジャケット付きであってもよい。これらの熱の供給は、露光光学系および位置合わせシステムなどのリソグラフィシステムの部品上への加熱されたレジストの熱効果を軽減するために使用される。
【００６７】
代替実施形態は、分配システム内のレジストの温度を制御するシステムを含むことができる。さらなる代替の実施形態は、分配システムおよびレジストの両方の温度を調整することを含んでもよい。２３℃を超える温度上昇は、２３．１℃のように低いかもしれないし、４０℃のように高いかもしれず、より典型的な温度動作範囲は２４℃〜３０℃である。液滴体積は、０．１０ｐＬ〜１．２ｐＬの範囲であってもよく、より典型的な液滴体積範囲は、０．３０ｐＬ〜１．０ｐＬである。
【００６８】
圧電流体分配システム３２はさらに、ナノインプリントリソグラフィシステム１０に結合することができる。流体分配システム３２は、成形可能な材料３４を基板１２上に堆積させるために使用されてもよい。
【００６９】
ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、ピエゾ流体分配システム３２と共に、ＣＭＯＳロジック、マイクロプロセッサ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＭＲＡＭ、３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭ、オプトエレクトロニクス、およびナノインプリントリソグラフィが製造プロセスの一部として使用される他の装置などの装置を基板上に製造するために使用することができる。
【００７０】
他の基板材料はガラス、溶融シリカ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、サファイア、ＡｌＴｉＣ、および当技術分野で周知の他の基板を含むことができるが、これらに限定されない。これらの基板上に製造されるデバイスには、パターン化媒体、電界効果トランジスタデバイス、ヘテロ構造電界効果トランジスタ、発光ダイオード、読取り／書込みヘッドなどでありうる。
【００７１】
様々な態様のさらなる修正および代替実施形態は、この説明を考慮すれば当業者には明らかであろう。したがって、この説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。本明細書で示され、説明される形態は、実施形態の例として解釈されるべきであることが理解されるべきである。要素およびデータは本明細書に図示され、説明されたものと置き換えることができ、部品およびプロセスは逆にすることができ、特定の特徴は独立して利用することができ、すべて、この説明の恩恵を受けた後に当業者には明らかになるのであろう。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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