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JP2007535172A - Ｕｖインプリンティングのためのコンプライアントなハード・テンプレート - Google Patents

Ｕｖインプリンティングのためのコンプライアントなハード・テンプレート Download PDF

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JP2007535172A JP2007510799A JP2007510799A JP2007535172A JP 2007535172 A JP2007535172 A JP 2007535172A JP 2007510799 A JP2007510799 A JP 2007510799A JP 2007510799 A JP2007510799 A JP 2007510799A JP 2007535172 A JP2007535172 A JP 2007535172A
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モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド
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Abstract

熱インプラント・テンプレートの役目をも果たすコンプライアントＵＶインプリント・リソグラフィ・テンプレート、および、それを製造する方法が開示される。テンプレートは、本質的に、レリーフ像とそのレリーフ像を調整するようになっているエラストマーを備える。実施形態において、レリーフ像は、コンプライアントインプリンティング層に配置され、エラストマーは、インプリンティング層と剛性透明基板との間に配置される。実施形態において、テンプレートはウェハ基板に対してコンプライアント性がある。実施形態において、エラストマーとインプリンティング層を基板上に層を重ね、レリーフ像をインプリンティング層にパターニングすることによって、テンプレートが形成される。

Description

本発明は、構造の微細加工で使用するのに適したインプリント・リソグラフィ・テンプレートに関する。本明細書で述べるコンプライアントなテンプレートは、非平坦表面上へのパターン転写において特に有用性を有する。
微細加工は、たとえば、マイクロメートルより小さい程度のフィーチャを有する非常に小さな構造の作製を含む。益々小さい構造の作製を押し進めてきた１つの業界は電子部品業界である。電子デバイスが、小さく、かつ、高速になるにつれて、電子デバイスを駆動する集積回路は、必然的に、小型になってきた。
リソグラフィ技法は、通常、集積回路の製造において採用される。通常、これらのリソグラフィ技法は、感光性材料を半導体基板に塗布することを含む。一般に、「レジスト」と呼ばれるこれらの感光性材料は、ある形態の放射に対して選択的に露出される。選択的な所望の露出を得るために、露出ツールとフォトマスクが使用されることが多い。こうした露出は、レジストの溶解性を変え、それによって、フォトマスクのパターンがレジスト内に形成され、可溶性レジストを除去する現像プロセスが次に続く。
歴史的には、露出ツールは光学システムであった。しかし、光学システムは、非常に小さなフィーチャを解像する能力が制限される。たとえば、λを波長、ＮＡを開口数とする解像度の式は、以下の通りである。
ＲＥＳ＝ｋ1λ／ＮＡ
益々小さくなるフィーチャの解像には、波長の低減、開口数の増加、または、その両方が必要になる。もちろん、現在、深ＵＶリソグラフィで使用されている２４８ｎｍ以下に波長を大幅に低減することは容易なことではない。さらに、開口数の増加は、やはり、λを波長、ＮＡを開口数とする以下の式に示すように、著しい焦点深度の減少をもたらす。
ＤＯＦ＝ｋ2λ／（ＮＡ）2
したがって、微細構造をプリントすることができる光学リソグラフィ・システムは、通常のプロセス変動から一般に生じる、わずかのウェハ非平坦性に耐えられないほどに、焦点深度が小さいことを要求する。したがって、わずかのウェハ非平坦性や波長低減の制限のために、光学リソグラフィは、将来の集積回路の製造に必要とされることになる１００ｎｍ以下のフィーチャをプリントする能力が制限される。
インプリント・リソグラフィは、１００ｎｍ以下のフィーチャを工業的に生産することができる。高解像度パターニング用の従来のフォトリソグラフィに対する低コストで大量生産式の代替法として、いくつかのインプリント・リソグラフィ技法が調査されてきた。この新興の技術において、テンプレートのレリーフ像を使用して、基板の表面上に配置された重合可能材料内に表面レリーフが複製される。テンプレートは、基板上に配置された材料に機械的に接触し、材料は、テンプレートのレリーフ構造にとって相補的なレリーフ構造が基板上に形成されるように、材料を凝固させる、かつ／または、重合させる状況にさらされる。材料は、たとえば、熱または光によって、凝固するかまたは重合する。こうしたパターニング技法と重合化技法は、それぞれ、熱インプリント・リソグラフィまたは紫外（「ＵＶ」）インプリント・リソグラフィと呼ばれる。典型的な基板は、半導体、誘電体材料、磁気材料または光電子材料を含む。光リソグラフィと違って、インプリント・リソグラフィの解像度は波長によって制限されない。しかし、インプリント・リソグラフィは、高解像度テンプレートを作成する能力やこうしたテンプテートにレリーフ像を転写する能力によって制限される。その結果、非平坦表面に適応する能力を有するテンプレートが望ましい。さらに、リソグラフィは、通常、集積回路作製コストのうちの唯一の最大要素であるため、ＵＶまたは、熱インプリンティングのいずれにも交換可能に使用することができるテンプレートが望ましい。したがって、微細加工で使用するための改良型テンプレートを提供することが望ましい。
本発明の実施態様では、インプリント・リソグラフィ・テンプレートは、インプリンティング・エリア内に全体的に配置されたレリーフ像と、レリーフ像の少なくとも一部分を調整するようになっているエラストマーとを備える。実施態様では、レリーフ像は、約１００ｎｍ以下のフィーチャを有する。こうしたテンプレートは、化学放射に対して全体的に透過性があるインプリンティング・エリアを含んでいる。実施態様では、テンプレートは、化学放射に透過性があるインプリンティング層と基板とを含み、エラストマー層がインプリンティング層と基板との間に配置される。実施態様では、エラストマー層と基板は化学放射に対して透過性がある。実施態様では、インプリンティング・エリアは、非平坦表面に適応性があるようになっている。実施態様では、エラストマー層は、テンプレートの剛性の最も小さい層である。こうして、エラストマーに力が加えられることによって、レリーフ像内のフィーチャが、有利に変更されてもよい。
本発明の実施態様では、テンプレートは、インプリンティング層であって、第１平行表面と第２平行表面とを含み、第１表面が、レリーフ像を有するインプリンティング・エリアを含む、インプリンティング層と、エラストマー層と、基板とを備え、エラストマーは、基板と、インプリンティング層の第２表面との間に配置される。実施態様では、エラストマーは、基板に比べて剛性が小さい。実施態様では、エラストマーは、インプリント層に比べて剛性が小さい。このように、テンプレートと非均一表面との間の機械的接触を必要とするパターン転写によって、インプリンティング・エリアは、容易に、非均一表面に適応し、そのため、レリーフ像が表面に対して調整される。実施態様では、インプリンティング・エリアは化学放射を透過させる。こうしたテンプレートは、ＵＶインプリント・リソグラフィ・システムに関して使用されるだけでなく、熱インプリント・リソグラフィ・システムに関しても交換可能に使用されてもよい。
例示的な実施態様では、基板上にマスク層を形成し、基板の一部分が露出されるように、マスク層にパターンを形成し、レリーフ像が基板に形成されるように、基板の露出された部分の１つまたは複数の部分をエッチングし、マスク層を除去し、レリーフ像を剥離剤でコーティングし、適応性層の一部分が、基板に形成されたレリーフ像内に配置されるように適応性層を基板上に堆積させ、エラストマー層を適応性層上に配置し、エラストマー層が適応性層と剛性基板との間で接合するように基板を配置し、基板からリソグラフィ・テンプレートを除去することによって、テンプレートが形成される。リソグラフィ・テンプレートは、剛性基板と適応性層との間で接合されたエラストマー層を含む。例示的な実施態様では、基板上に少なくとも１つのエラストマー層を形成し、エラストマー層上にインプリンティング層を形成し、インプリンティング層上に犠牲層を形成し、犠牲層の一部分がマスク層を通して露出されるように、犠牲層上にマスク層を形成し、インプリンティング層の一部分がマスク層を通して露出されるように、犠牲層の露出された部分の１つまたは複数の部分をエッチングし、レリーフ像が形成されるように、インプリンティング層の露出された部分の１つまたは複数の部分をエッチングし、マスク層全部と犠牲層全部とを除去することによって、テンプレートが形成される。これらの実施態様および他の実施態様が、本明細書で説明される。
同じ参照数字は、種々の図全体を通して同じ部分を指す。
図１を参照すると、本発明の実施形態によるテンプレート１０は、中にレリーフ像２０を有するインプリンティング層１２、エラストマー層２２、基板２４を含む。エラストマー層２２は、インプリンティング層１２と基板２４の間に配設される。テンプレート１０は、インプリント・リソグラフィ・システムを使用するために設計され、インプリント・リソグラフィ・システムにおいて、パターン化された材料を得るために、テンプレート１０が形成可能材料内に押し付けられて、レリーフ像２０に対応するパターンをインプリントする。パターン化された材料は、その後、化学放射、たとえば、紫外放射、熱放射などにさらされることによって凝固する。例示的なリソグラフィ・システムは、１８０７−Ｃ Ｂｒａｋｅｒ Ｌａｎｅ，Ｓｕｉｔｅ １００，Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ ７８７５８に事業所を有する、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｉｍｐｒｉｎｔｓ，Ｉｎｃ．から商標名ＩＭＰＲＩＯ １００（商標）の下で入手可能である。ＩＭＰＲＩＯ １００（商標）についてのシステムの説明は、ｗｗｗ．ｍｏｌｅｃｕｌａｒｉｍｐｒｉｎｔｓ．ｃｏｍで入手可能であり、参照により本明細書に組み込まれる。結果として、基板２４、エラストマー層２２、インプリンティング層１２は、化学放射に対して透過性である。
レリーフ像２０は、複数の離間した窪み部２８と突起部２６を含む。本実施形態では、窪み部２８は、突起部２６に平行な方向に沿って延びる複数の溝であり、狭間胸壁のような形状をテンプレート１０の断面に与えている。しかし、窪み部２８と突起部２６は、実際上、たとえば、集積回路を作成するのに必要とされる任意のフィーチャに対応している。実施形態では、窪み部と突起部は、１００ｎｍ以下の最小フィーチャ・サイズを有する。本明細書で使用されるように、「フィーチャ・サイズ」は、一般に、レリーフ像２０を構成する窪み部２８、突起部２６、または他の幾何形状のうちの１つの幅、長さ、および／または深さを指す。
インプリント・リソグラフィ・プロセス中に、テンプレート１０は、数百ポンド／平方センチメートルのインプリンティング力を受ける。結果として、レリーフ像は、インプリンティング力を受けたとき、望ましくない寸法変動が最小となる材料から形成されることが望ましい。インプリンティング層１２が形成される例示的な材料は、ガラス、石英、溶融シリカなどである。
同様に、基板２４は、インプリンティング力を受けたときに、かなりの剛性を維持することが望ましい。その結果、基板２４は、シリコン、二酸化シリコン、シリコン・ゲルマニウム炭素、窒化ガリウム、シリコン・ゲルマニウム、サファイア、ヒ化ガリウム、エピタキシャル・シリコン、ポリシリコン、窒化ホウ素、石英、酸化インジウム・スズ、またはそれらの組み合わせで、全て、または、部分的に形成されてもよい。ある実施形態では、基板２４の少なくとも一部分は、ＳｉＯxで形成されてもよく、ここで、ｘは２以下である。たとえば、ｘは約１．５であってよい。基板２４の厚さは、基板が、インプリンティング力を受けたときに、寸法変動、たとえば、圧縮をほとんど、または、全く受けないように選択される。
インプリンティング・プロセス中に、そのレリーフ像２０は、パターン化される表面の形状に関してコンプライアント性があることが望ましい。その結果、インプリンティング層１２は、コンプライアントになるように構築される。たとえば、インプリンティング層１２は、Ｚ軸に垂直な軸、すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸において最小の寸法変動性を有し、Ｚ軸においてコンプライアント性があるような必要な厚さを持つようにしてもよい。
インプリンティング層１２のコンプライアント性を助長するために、インプリンティング力を受けたときに、Ｚ軸において変形を受ける適切な厚さを有する適切な材料でエラストマー層２２を形成させる。さらに、エラストマー層２２は、インプリンティング力を全く受けない初期状態に戻る十分に適した記憶力を有し、それによって、変形力が除去されたときに、元の形状が得られることが望ましい。さらに、エラストマー層２２の特徴は、好ましくは、テンプレート１０の動作寿命にわたって安定であることである。たとえば、エラストマー層２２は、放射に対する反復的な暴露および／または反復的な機械的応力による劣化または変形に耐性があるように選択される。
インプリンティング層１２とエラストマー層２２の所望の特徴は経験的に決定できる。実施形態では、特徴は、まず、モデル化することによって評価される。たとえば、１５０ｍｍウェハは、ウェハの中心からウェハの縁まで４〜５ミクロンの湾曲を有してもよい。さらに、ウェハは、たとえば、２〜４ｍｍの周期にわたって、たとえば、５０〜１００ナノメートルのピーク−ピークの範囲の局所表面高さ変動を有してもよい。約５ｍｍ平方〜約１００ｍｍ平方の範囲のインプリンティング・エリアと、約１００ｎｍ以下のフィーチャを有しているテンプレートは、好ましくは、その転写されるレリーフ像が、ウェハ表面と機械的に接触するときに、ウェハ表面の非均一性によって歪まされないように構築される。こうした歪を防止するために、インプリンティング・エリアは、好ましくは、ウェハの表面に適応性がある。こうしたテンプレートについての規準を得るために、上記したようなパラメータを、コンピュータ・モデルに入力してもよい。通常の非均一性は、プロセス工程依存であり、かつ／または、デバイス依存であるため、テンプレート規準は、好ましくは、それぞれの個々の処理層とデバイスについてモデル化されてもよい。モデル化と実験によって、テンプレート構成部品は、表面非平坦性を除去し、ロバストなパターン転写を可能にするための、適切な空間周波数におけるインプリンティング・エリア変形を与えるように調節されてもよい。
本発明の実施形態による例示的なテンプレート１０の作製がここで説明される。図２に例示的な処理層が断面で示されている。相対的な層厚と構造サイズは、必ずしも一定の比例に応じているわけではないことが留意されたい。上述したように、テンプレート１０は、たとえば石英である平坦基板２４を備える。実施形態では、基板２４は化学放射に透過性がある。基板２４の平坦表面上に、エラストマー層２２が設けられる。実施形態では、基板２４は、エラストマー層２２と比較して剛性がある。以下でさらに詳細に述べるように、エラストマー層２２は、１つまたは複数の粘弾性材料からなってもよく、接着促進剤またはエラストマー層２２とエラストマー層２２に隣接する層との間の接着力を高める他の手段が採用されてもよい。実施形態では、付加的な接着促進剤の採用は、得られるテンプレートを不透明にしないものである。
エラストマー層２２上に、インプリンティング層１２が配置される。インプリンティング層１２は、ラミネーション、化学気相堆積（ＣＶＤ）、押し出し成形、スピン処理、それらの任意の組み合わせ、または当技術分野で一般に知られている他の手段を使用して設けられる。例として、インプリンティング用化学放射透過性層１２は、名前が示唆するように、液体状態からスピン・オンされるスピン・オン・ガラスすなわちＳＯＧを含む。
インプリンティング層１２上に、パターン転写層３０が配置されてもよい。こうしたパターン転写層３０は、単に、「レジスト」としても知られるフォトレジストなどの感光性層であってよい。露出されると、化学放射は、どのタイプのレジストが使用されるかに応じて、フォトレジストを可溶性か、または、不溶性にする。パターン生成プロセスは、図３に示すように、レジストの部分３１を露出する。この例では、露出された部分３１は可溶性になっている。パターン生成プロセスは、とりわけ、光学システム、ｅ−ビームシステム、レーザ・システム、イオン・システムを含むが、それに限定されない。現像プロセスは、図４に示すように、可溶性フォトレジストを除去し、したがって、開口３２が形成される。開口３２を通して、インプリンティング層１２が露出される。図５に示すように、インプリンティング層１２は、残りのフォトレジストがマスクの役をして、エッチングされる。例として、インプリンティング層１２は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）のフッ素エッチング化学イオンを使用してエッチングされる石英を備える。しかし、インプラント・テンプレート作製は、所望のエッチング速度とエッチングされる１つまたは複数の層を形成する、下にある構成要素とに依存して、任意のエッチング・プロセスを採用してもよい。例示的なエッチング・プロセスは、プラズマ・エッチング、反応性イオン・エッチング、化学ウェット・エッチングなどを含む。インプリンティング層のエッチングに続いて、パターン転写層３０が剥離され、図６の示す構造が残る。こうして、図１３によりはっきり示されるレリーフ像２０がインプリンティング層１２に形成される。
実施形態では、光学犠牲層４２を、図７に示すように、パターン転写層３０とインプリンティング層１２との間に配置させてもよい。パターン転写層３０は、光学犠牲層４２上に配置され、上述したようにパターン化される。すなわち、図８に示すように、パターン生成プロセスは、レジストの部分３１を露出し、部分３１を可溶性にする。現像プロセスは、図９に示すように、開口３２を形成する。開口３２を通して、犠牲層４２が露出される。図１０に示すように、犠牲層４２は、残りのパターン転写層３０をマスクとしてエッチングされる。
犠牲層４２は、テンプレート・パターニング・プロセスを容易にする特性を有するように選択される。例として、犠牲層４２を伝導性とすると、電荷を排出する手段を形成することによって、ｅ−ビーム・パターニングを容易にする。別の例として、犠牲層４２は、その後のインプリンティング層１２のエッチングを高めるように選択された化学的性質を有してもよい。犠牲層４２は、その後のインプリンティング層のエッチングを改善することになる組成を有してもよい。インプリンティング層１２は図１１でエッチングされる。実施形態では、エッチングされると、犠牲層４２は、レリーフ像２０に対して所望のインサイチュー表面処理を提供する。実施形態では、犠牲層４２は、最終的に除去されるため、不透明であってよい。たとえば、犠牲層４２は図１２で除去される。そのため、例示的な実施形態では、犠牲層４２は、好ましくは、インプリンティング層１２内のレリーフ像２０の将来の機能を損なうか、または、その他の方法で永久的に低下させることなく除去することができる材料である。犠牲層４２は、好ましくは、インプリンティング用化学放射透過性層１２の少なくともインプリンティング・エリア１８からその全体を除去される。すなわち、犠牲層４２は、好ましくは、レリーフ像２０を表面上に複製するために、表面上で材料に必然的に接触する少なくともテンプレート・エリアから除去される。
例示的なテンプレートの平面図が、図１３に示されている。レリーフ像２０は、エラストマー層２２によって基板２４から離れて配置されるインプリンティング層１２にエッチングされる。レリーフ像２０は、インプリンティング・エリア１８内に全体的に配置される。処理のこの時点で、インプリンティング・エリア１８が、図１４に示すように、基板周辺３８からある距離離れた高さとなるように、テンプレート１０をエッチングすることが望ましいことがある。特に、インプリンティング・エリア１８は、「メサ」３９上にある。レリーフ像２０は、インプリンティング・エリア１８内に全て配置される。メサ３９は、以下の通りに作成されてもよい。レリーフ像２０が、テンプレート１０内にエッチングされ、いずれのマスク層も除去された後、テンプレートを、再び、パターン転写層３０でコーティングする。この感光性層は、レリーフ像２０を含む、テンプレート１０の全体を覆う。インプリンティング・エリア１８の周辺からテンプレート１０の周辺へ向かって延びる、基板周辺３８の周囲が露出され、エッチングされる。こうして、基板周辺３８の内側に隆起エリアすなわち「メサ」３９が形成される。周囲エッチングに続いて、フォトレジストが、メサ３９から除去される。得られるテンプレート１０は、隆起メサ３９上に配置されたレリーフ像２０を備える。実施形態では、メサ３９は、約１５μｍ以下の高さを有する。しかし、メサ３９の高さを変えてもよい。
インプリンティング層１２に使用される材料の厚さに依存して、メサ３９は、図５に示すように、エラストマー層２２を含んでもよい。すなわち、メサ３９を作成するのに採用される周囲エッチングは、エラストマー層２２を通してエッチングし、剛性基板２４内に入り込んでもよい。実施形態では、メサ３９側壁と同等の広がりを有する露出されたエラストマー側壁が望ましい場合がある。代替の実施形態では、エラストマー層２２をもとのままとする、インプリンティング層の厚さとメサ３９の高さを選択することが望ましい場合がある。すなわち、メサ３９側壁と同等の広がりを有する露出されたエラストマー側壁を作成することが望ましくない場合もある。こうした実施形態では、図６に示すように、インプリンティング層１２の部分のみが除去され、メサ３９の周辺のエラストマーの少なくとも一部分が残るように、周辺をエッチングする。
剛性基板２４、エラストマー層２２、インプリンティング層１２を備えるコンプライアント・テンプレート１０の作製の実施形態が上述され、これらのテンプレート構成部品は、レリーフ像パターニング時に集積化される。しかし、実施形態では、インプリンティング層１２の厚さは、レリーフ像パターニングに従って変わってもよい。インプリンティング層１２の厚さは、たとえば、エッチング、へき開、研磨、または、インプリンティング層１２の上述した最初の実質的に平坦な面の一部分を、その他の方法で除去することによって減らされてもよい。レリーフ像２０の作成に続いて、インプリンティング層１２の厚さは、好ましい実施形態では、実験的に決定されるコンプライアント厚さに調整される。インプリンティング層１２が、コンプライアント厚さに調整されると、エラストマーが、インプリンティング層と剛性基板２４との間に配置されるように、インプリンティング層１２が基板２４上に配置される。実施形態では、エラストマー層２２は、基板２４より剛性が小さい。実施形態では、基板２４、エラストマー層２２、インプリンティング層１２は化学放射を透過させる。種々の実施形態では、エラストマー層２２は、先に説明したいくつかの方法のうちのいずれか１つの方法で、基板２４上に配置されてもよい。
代替の実施形態では、反転レリーフ像をマスター内にエッチングし、そこから、任意の数のテンプレートをその後形成することができる。その結果、こうしたマスターは、不透明材料で構築されてもよく、または、こうしたマスターは、基板に適切である上記材料のうちの任意の材料としてもよい。マスター材料は、パターン化される能力や、テンプレートを構築することができるモールドを提供する能力に対して選択されてもよい。実施形態では、マスターは石英基板から構築される。
必然的に、テンプレートが構築されるマスターは、所望のテンプレート・パターンの反転を含む。こうしたマスターから所望のパターンを有するテンプレートを作成するために、適応性のインプリンティング層は、反転レリーフ像を含むマスターの表面と同様の広がりを有するように配置される。こうした表面は、インプリンティング層の配置の前に、剥離剤でコーティングされてもよい。例示的な剥離剤は、２００３年２月２７日に出願され、「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｆｏｒｍ ａ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｌａｙｅｒ」という名称の、本発明の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／３７５，３８２号に開示される。例示的な実施形態では、インプリンティング層１２は、適応性があるだけでなく、化学放射透過性でもある。化学放射透過性の適応性層は、たとえば、化学気相堆積によってスピン・オンされるか、または、堆積されてもよく、あるいは、当技術分野で一般に知られている任意の他の手段によって作成されてもよい。透過性エラストマーは、インプリンティング層上に配置される。剛性の化学光透過性基板は、エラストマー上に配置される。接着促進剤またはテンプレート層の将来のデラミネーションを防止する他の手段が採用されてもよい。その後、剛性基板、エラストマー、適応性を備える光透過性テンプレートは、マスターから除去されてもよい。
インプリンティング層１２の一部分を除去することによって、レリーフ像２０を作成することを意図する、コンプライアントなテンプレートの作製の実施形態が上述されている。しかし、実施形態では、インプリンティング層１２は、堆積によって作成されてもよい。すなわち、インプリンティング層１２は、たとえば、レリーフ像２０がその場で形成されるような、インプリンティング層１２の収束イオン・ビーム堆積によって作成されてもよい。インプリンティング層１２は、上述したエラストマー層２２と剛性基板２４の実施形態上に堆積されてもよい。
インプリンティング・エリア１８全体的に連続的に広がっているエラストマー層２２を設けたコンプライアントなテンプレートの作製の実施形態が上述される。しかし、実施形態では、インプリンティング・エリア１８全体に連続的に広がっていないエラストマー層２２を有するテンプレートが望ましい場合がある。すなわち、インプリンティング層１２を備える化学放射透過性フィーチャと１対１の相関関係を有するエラストマー・フィーチャを有するエラストマー層２２が望ましい場合がある。こうしたテンプレートは、非常にコンプライアントになるように設計できる。こうしたテンプレートは、たとえば、薄い光透過性層をパターニングすることによって構築することができ、薄い光透過性層は、エラストマー層２２上に配置され、エラストマー層２２は剛性基板２４上に配置される。薄い光透過性層がエッチングされると、エラストマー層２２もまた、図７に示すように、個々のレリーフ・フィーチャが、光透過性部分とエラストマー部分からなるようにエッチングされる。
本明細書の実施形態について選択されたエラストマー層２２は、粘弾性特性を有する１つまたは複数の材料からなってもよい。特に、エラストマー層２２は、１つまたは複数の粘弾性材料層を備えてもよい。エラストマー層２２を形成するのに使用される各材料は、独立に設けられてもよい。実施形態では、エラストマーは、化学光、たとえば、紫外光に対して実質的に透過性がある。粘弾性材料（複数可）は、その物理的特性に従って選択される。たとえば、対象となる可能性のある特性は、化学光透過性、耐溶剤性および／または耐薬品性、接着性、湿潤性、劣化抵抗性、伝導性、ポアソン比などである。例示的な実施形態では、エラストマーは、ポリジメチルシロキサンすなわちＰＤＭＳである。
ＰＤＭＳの特性は、ＰＤＭＳの組成を変更することによって変わる場合がある、存在する架橋結合の量に従って変わる場合がある。ＰＤＭＳは比較的高い熱膨張係数を有する。その結果、ＰＤＭＳから作成され、ＵＶインプリンティングだけでなく熱インプリンティングに対して考慮されたテンプレートの場合、特別な考慮が払われる場合がある。たとえば、ウェハ表面上に配置された重合可能材料を架橋結合するために、半導体ウェハ基板からの熱を加える熱インプリント・システムが考えられてもよい。例示的な熱インプリント・システムは、２００４年１月１５日に出願され、「Ｔｈｅｒｍａｌ ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｉｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」という名称の、本発明の譲受人に譲渡され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／７５３，３８４号に開示される。エラストマーＰＤＭＳは、少なくとも１つの付加的なエラストマーと共に使用されてもよい。所望の結果をもたらすために相互作用する物理的特性を有するエラストマーが選択されてもよい。たとえば、異なる熱膨張係数、異なるポアソン比、または異なる接着特性は、どの材料がエラストマー層２２を構成するかを決めてもよい。こうした材料の手配も、こうして決められてもよい。実施形態では、接着促進剤をエラストマー層２２に使用してもよい。たとえば、ＰＤＭＳは、多少疎水性であるため、付加的な接着促進剤を使用してもよい。実施形態では、付加的な処理を、エラストマー層２２を備える層の塗布の間か、塗布に時行ってもよい。たとえば、ＰＤＭＳ表面は、接着力を改善するために酸化されてもよい。
実施形態では、ＰＤＭＳの代わりに、または、ＰＤＭＳに加えて、フッ素ゴムが、エラストマーに使用されてもよい。図６に示すように、エラストマー層２２を上に有する透過性剛性基板を有するテンプレートを構築することが望ましい場合があり、パターニング層は、剛性基板２４とエラストマー層２２が、パターニング層の周辺の周りに広がるように配置される。すなわち、インプリンティング・エリア１８の周りのエリアが露出したままになる。こうした場合、弾性エラストマーが望ましい場合がある。フッ素ゴムは、その弾性特性のために選択されてもよい。たとえば、カルレット（Ｋａｌｒｅｚ）は、酸素プラズマ・エッチングまたは酸素／ＣＦ4プラズマ・エッチングに耐えることができる、パーフルオロ・ゴムでできた材料である。フッ化ゴムは、高温における、酸や溶剤腐食だけでなく広範囲の化学薬品に対する抵抗性について望ましい。別の例として、ビトン（Ｖｉｔｏｎ）は、約―１５℃〜約２８０℃の温度に耐えることができるフッ化ゴムでできた材料である。こうした弾性を高温まで有するエラスイトマーは、２重の目的のテンプレートを作成するときに望ましい、すなわち、テンプレートは、ＵＶまたは熱のいずれのインプリント・リソグラフィ用途に対しても、交換可能に使用されてもよい。しかし、広範囲の化学薬品に対する抵抗性もまた、本発明についての用途を考えるときに重要である。
先に説明した、ウェハ表面上に形成された相補的なレリーフ像は、通常、犠牲層である。すなわち、レリーフ像は、犠牲レリーフ像の下に配置された１つまたは複数のデバイス層のパターニングを容易にするために設けられ、犠牲レリーフ像は、通常、前記デバイス層（複数可）のパターニングに続いて全体が除去される。しかし、本明細書で述べる改良型テンプレートと関連するインプリント技法は、必ずしも、犠牲層の作成に限定されない。改良型テンプレートは、機能デバイス層がレリーフ像から直接作成される用途に対して使用されてもよい。レリーフ像から直接デバイス層を作成することは、集積回路の製造プロセスにおいて複数の工程をなくすことができ、したがって、製造サイクル・タイムを減少させるので好ましい。こうしたデバイス層の作成は、パターン化された犠牲層を作成し、除去するのに必要とされる処理工程をなくすことができる。こうしたインプリント・デバイス層の作成は、好ましくは、インプリンティングと硬化によって機能デバイス・フィーチャを形成する処理流体を採用することである。たとえば、相互接続構造を形成するように構成されたインプリント・テンプレートが伝導性インプリント・レリーフ材料と共に使用される場合、集積回路用の相互接続は直接形成され、したがって、硬化によって導体が形成される。こうしたプロセスは、犠牲パターニング層を必要とすることなしに相互接続を作成するのに使用できる。伝導性層に加えて、他のインプリント・レリーフ材料は、半導体層、誘電体層、および／または、所望の機械的特性、気密特性、もしくは光学特性を有する層を形成するために、硬化可能であってよい。
先に述べたように、本発明の目的は、インプリント・リソグラフィに関して使用されるコンプライアントなテンプレートを提供することである。上述したように、本明細書で意図されるテンプレートの実施形態は、テンプレートとパターニング表面との間でのコンフォーマリティを可能にする特徴を有するように構築され、したがって、インプリントごとのレリーフ像の正確な転写が確保される。しかし、本発明はまた、変更されたレリーフ像を有利に転写する実施形態を意図することが留意される。実施形態では、コンプライアントなテンプレートは、ポアソン比によって、テンプレートが有利に変更されるように構築され、したがって、たとえば、ｅ−ビーム・パターン発生器などの立ち上がりエッジ・パターニング・システムを使用してパターン化することができるものより小さい寸法を有するフィーチャが形成される。こうした実施形態では、テンプレートは、正と負の両方のポアソン比を有する複数のエラストマーを使用して作成されてもよい。こうしたテンプレートは、単一の対応するエラストマーの変形によってだけそれぞれ影響を受けるインプリンティング・フィーチャを、エラストマー層２２上のインプリンティング層が有するように配置された、複数のエラストマーからなるエラストマー層２２を含んでもよい。実施形態では、単一処理層について、多くの部分的なテンプレートを作成することが望ましい場合がある。こうした部分的なテンプレートは、処理層のフィーチャの一部分のみを転写することになる。そのため、単一処理層について、複数のインプリンティング工程を採用することができる。たとえば、第１テンプレートが、水平フィーチャをインプリントし、第２テンプレートが、垂直フィーチャをインプリントする。こうしたプロセスは、テンプレートに対して単一の変形可能エラストマーの使用を可能にする。さらに別の実施形態では、粘弾性特性を有するインプリンティング層を有するテンプレートが意図される。こうしたテンプレートは、パターン化することができるエラストマー層を採用してもよく、したがって、付加的なインプリンティング層についての必要性がなくなる。こうしたテンプレートはまた、インプリント・フィーチャを有利に変更するように設計されてもよく、したがって、テンプレート上にパターン化することができるよりも、さらに小さな幾何形状が生成される。
コンプライアントなテンプレートの好ましい実施形態が詳細に述べられたが、好ましい実施形態の変更や変形が可能であり、その全てが、本発明の真の精神と範囲内に入ることが明らかである。上記説明に関して、サイズ、材料、形状、形態、機能、動作方法、組み立て方法、使用方法の変動を含む、本発明の部品についての最適な寸法関係は、当業者にとって、容易に明らかで、かつ、明白であると考えられることが認識され、図面に示し、本明細書で説明されるものに対する全ての等価的な関係が、本発明によって包含されることが意図される。たとえば、任意の適したエラストマーが、説明されたＰＤＭＳの代わりに使用されてもよい。同様に、インプリンティング層は、ＳＯＧ以外の任意の適した材料であってよい。実際に、インプリンティング層は、パターン化可能なエラストマーの存在下でなくされてもよい。また、約１００ｎｍ以下のパターニング・フィーチャが説明されたが、本明細書で説明されたコンプライアントなテンプレートはまた、たとえば、集積回路の作製において必要とされる場合がある任意のサイズのフィーチャをパターン化するのに適することが理解されるべきである。さらに、本明細書で説明されたテンプレートの作製において、述べた材料の代わりに、いろいろな材料が使用されてもよい。光学的に透過性があり、かつ、表面に対して適応性があってもよい、かつ／または、２つ以上のタイプのインプリント・リソグラフィに使用されてもよい、かつ／または、犠牲層を使用することなく、フィーチャを直接作成するのに使用されてもよい、かつ／または、使用によって、中のレリーフ像を有利に変更してもよい、テンプレートを作製する能力に従って、材料や方法が選択されてもよく、それによって、益々小さなフィーチャ・サイズが使用可能になる。
したがって、以上は、本発明の原理を例示するだけのものと考えられる。さらに、当業者なら多数の修正や変更を容易に思いつくであろうから、ここに図示し記載した通りの構成および動作に本発明を限定することは望ましくなく、ゆえに本発明の範囲内に含まれる全ての適切な修正および均等物を用いることができるであろう。
本発明の実施形態によるテンプレートの断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法の始めの工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法の始めの工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法のその後の工程の断面図である。 本発明のテンプレートの実施形態の平面図である。 本発明のテンプレートの実施形態の平面図である。 本発明のテンプレートの実施形態の平面図である。 本発明のテンプレートの例示的な作製方法の断面図である。

Claims (10)

  1. リソグラフィ・テンプレートであって、
    本体と、
    パターンを決める、複数の突起部と窪み部とを備えるインプリンティング層と、
    前記インプリンティング層と前記本体との間に位置するエラストマーと
    を備え、前記エラストマーが、前記パターンの一部分を変更するように構成されるテンプレート。
  2. 前記インプリンティング層は、化学放射に対して実質的に透過性である請求項１に記載のテンプレート。
  3. 前記インプリンティング層は、第２表面に実質的に平行な、前記パターンを備える第１表面を備え、前記エラストマーは、前記第２表面に隣接する請求項１に記載のテンプレート。
  4. 基板をさらに備え、前記本体は、前記インプリンティング層よりも剛性が高い請求項１に記載のテンプレート。
  5. 前記パターンは、寸法を有するフィーチャを備え、前記パターンの少なくとも一部分を変更することは、少なくとも１つのフィーチャの少なくとも１つの寸法を変更することを含む請求項１に記載のテンプレート。
  6. 基板上に少なくとも１つのエラストマー層を形成するステップと、
    前記少なくとも１つのエラストマー層の上にインプリンティング層を、少なくとも１つのエラストマー層が前記基板と前記インプリンティング層の間にくるように形成するステップと、
    マスク層を形成するステップであって、そのマスク層に隣接した層の一部がそのマスク層を通して露出するように形成させ、前記インプリント層が前記マスク層と前記エラストマー層の間に配置されるように前記マスク層が配置される、前記ステップと、
    レリーフ像が前記インプリント層に形成されるように、前記インプリント層の露出された部分をエッチングするステップと、
    前記マスク層を除去するステップと
    を有するリソグラフィ・テンプレートを形成する方法。
  7. 前記インプリント層がインプリンティング・エリアを含み、前記レリーフ像がそのインプリンティング層内に全体的に配置され、前記インプリンティング・エリアの全体が化学放射を透過させる請求項６記載の方法。
  8. 前記インプリント層がウェハ表面に適応性がある請求項６記載の方法。
  9. 前記レリーフ像を囲んでいる四角のインプリンティング・アリアがマスクされるように、前記エッチングされたインプリンティング層上にマスク層を形成させるステップと、前記レリーフ像の外側周辺をエッチングし、その周辺のエッチングされた表面の全体が前記インプリンティング・エリアの表面からある距離離れるようにするステップをさらに有する請求項６記載の方法。
  10. 前記周辺をエッチングする際に基板にまで入り込むようにエッチングする請求項９記載の方法。
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