JP6929196B2 - 基板からテンプレートを引き離す方法、装置及び物品を製造する方法 - Google Patents

Description

基板からテンプレートを引き離す方法、装置及び物品を製造する方法に関する。

ナノ製造は、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な構造の製造を含む。ナノ製造が大きな影響を有する１つのアプリケーションは、集積回路のプロセスにある。半導体加工産業は、基板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実現しようと努力を継続しており、そのために、ナノ製造がますます重要になっている。ナノ製造は、形成される構造の最小フィーチャ寸法の継続的な低減を可能にしながら、より優れたプロセス制御を提供する。

今日用いられている典型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称されている。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メモリなどの集積デバイス、又は、ＭＲＡＭ、３Ｄクロスポイントメモリ、Ｒｅ−ＲＡＭ、Ｆｅ−ＲＡＭ、ＳＴＴ−ＲＡＭなどのその他のメモリデバイスの層の製造を含む様々なアプリケーションにおいて有用である。例えば、ｉ線、ＤＵＶ、ＡｒＦ、ＡｒＦ液浸などの投影光学系に依存するその他のリソグラフィプロセスとは異なり、ナノインプリントリソグラフィは、インプリントテンプレート（又はマスク）上に提供された凹凸イメージを、成形可能なレジスト材料で充填し、そして、例えば、ＵＶ硬化型のレジスト材料にＵＶ光を適用することで材料を固体に変換することによって、基板にパターンを適用する。この方法は、最終パターンが光源の波長及びレジスト材料上に投影される空中像に依存しないため、その他のリソグラフィ方法と比較して、優れた解像度を可能にするという利点を有する。固化後、テンプレートは、固化された、パターン形成されたレジスト材料から引き離される。しかしながら、テンプレートの分離自体は、一般的に分離欠陥と称されるパターン欠陥の原因となる。これらは、例えば、崩壊したフィーチャ又は基板から引き離されたフィーチャとなって現れる。その結果、ナノインプリントリソグラフィプロセスにおける分離欠陥の原因を最小化するシステム及び方法が依然として必要とされている。

この明細書に記載された主題の革新的な側面は、（ａ）テンプレート及び基板に与えられる張力を生成するために、テンプレート及び基板を互いに相対的に移動させること、（ｂ）テンプレート及び基板に与えられた張力を計測すること、（ｃ）与えられた張力の量を低減するために、テンプレート及び基板の裏面に与える圧力の量を決定すること、（ｄ）決定された圧力の量をテンプレート及び基板の裏面に与えることによって、テンプレート又は基板に与えられる張力を低減すること、及び、（ｅ）テンプレートが固化されたパターン層から完全に引き離されるまで、工程（ａ）−（ｄ）を１回以上繰り返すこと、の動作を含む、固化されたパターン層からナノインプリントテンプレートを引き離す方法で具現化されてもよい。これらの側面のその他の実施形態は、方法の動作を実施する対応するシステム及び装置、及び、このような方法の使用を介して製造される物品を含む。

これら及びその他の実施形態は、それぞれ、以下の特徴の１つ以上を任意に含んでもよい。例えば、与えられた張力は、テンプレート又は基板の曲げを含み、このような曲げは、テンプレート又は基板における蓄積エネルギーを更に生成する。テンプレート又は基板の裏面に与えられた圧力は、順に、蓄積エネルギーを打ち消す。テンプレート又は基板の裏面に与えられた圧力は、順に、張力をゼロ以下に低減する。与えられた張力は、分離の全体の間で低く、例えば、与えられた張力は、６Ｎを超えない。テンプレートが完全に引き離された後、与えられた逆圧（ｂａｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は除去される。テンプレートは、マスターテンプレートであり、基板は、レプリカテンプレート基板である。マスターテンプレート及びレプリカ基板は、コアアウトされた裏面領域を有する、又は、同一の厚さ寸法を有する、又は、同一の材料で形成される。

この明細書に記載された主題の革新的な側面は、テンプレートを保持するテンプレートチャック又はホルダと、基板を保持する基板チャック又はホルダと、テンプレートと基板との相対的な位置を調整するアクチュエータシステムと、基板上に形成された固化されたパターン層からテンプレートを引き離す間にテンプレート及び基板に与えられる張力の量を検出する力検出システムと、テンプレート、基板又は両方に逆圧を与える圧力システムと、力検出システム及び圧力システムと通信する制御部と、を含む装置で実現されてもよい。制御部は、与えられる張力の量を低減するために、テンプレート及び基板に与えられた、検出された張力の量に基づいて、テンプレート及び基板の裏面に与える圧力の量を決定し、圧力システムが、テンプレートに与えられる張力を低減するために、テンプレート及び基板に決定された逆圧の量を与えるように、信号を圧力システムに提供する。これらの側面のその他の実施形態は、装置によって実施される対応する方法を含む。

これら及びその他の実施形態は、それぞれ、以下の特徴の１つ以上を任意に含んでもよい。例えば、制御部は、更に、テンプレートが固化されたパターン層から完全に引き離されるまで、決定及び提供する工程を繰り返す。制御部は、更に、与えられた張力に引き起こされたテンプレート又は基板の曲げによって生成されたテンプレート及び基板における蓄積エネルギーを打ち消すために、テンプレート及び基板の裏面に与える圧力の量を決定する。制御部は、更に、与えられた張力をゼロ以下に低減するために、テンプレート及び基板の裏面に与える圧力の量を決定する。テンプレートは、マスターテンプレートであり、基板は、レプリカテンプレート基板である。マスターテンプレート及びレプリカ基板は、コアアウトされた裏面領域を有する、又は、同一の厚さ寸法を有する、又は、同一の材料で形成される。

この明細書に記載された主題の特定の実施形態は、以下の利点の１つ以上を実現するように実施される。テンプレート複製プロセスなどのナノインプリントプロセスにおいて、最終点の分離（ＬＰＯＳ）欠陥を含む分離欠陥を防止するまでにいかないとしても最小化する。

この明細書に記載された主題の１つ以上の実施形態の詳細は、添付図面及び以下の記載で説明される。主題のその他の潜在的な特徴、側面及び利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本発明の特徴及び利点が詳細に理解されるように、添付図面に示された実施形態を参照することによって、発明の実施形態のより詳細な説明が得られる。しかしながら、添付図面は、発明の典型的な実施形態を示しているだけであって、発明は、その他の同等な有効な実施形態を許容してもよく、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
図１は、テンプレートと、基板から離間されたモールドとを有するナノインプリントリソグラフィシステムの簡略化された側面図を示す。 図２は、その上に形成された、固化されたパターン層を有する、図１に示す基板の簡略化された側面図を示す。 図３Ａは、テンプレートが基板及びその上に形成されたパターン層から引き離されるにつれての分離フロントの概略図を示す。 図３Ｂは、テンプレートが基板及びその上に形成されたパターン層から引き離されるにつれての分離フロントの概略図を示す。 図３Ｃは、テンプレートが基板及びその上に形成されたパターン層から引き離されるにつれての分離フロントの概略図を示す。 図３Ｄは、テンプレートが基板及びその上に形成されたパターン層から引き離されるにつれての分離フロントの概略図を示す。 図３Ｅは、テンプレートが基板及びその上に形成されたパターン層から引き離されるにつれての分離フロントの概略図を示す。 図４Ａは、図３Ａ乃至図３Ｅに示す分離の間の時間の関数としてのテンプレート及び基板に与えられる張力のプロットを示す。 図４Ｂは、図３Ａ乃至図３Ｅに示す分離の間の分離加速度のプロットを示す。 図５Ａは、分離欠陥の簡略化された図を示す。 図５Ａは、分離欠陥の簡略化された図を示す。 図５Ａは、分離欠陥の簡略化された図を示す。 図５Ａは、分離欠陥の簡略化された図を示す。 発明の実施形態におけるテンプレート−基板分離装置の簡略化された図を示す。 図７Ａは、図６の装置の動作の簡略化された図を示す。 図７Ａは、図６の装置の動作の簡略化された図を示す。 図８Ａは、発明の実施形態におけるテンプレートが基板から引き離されるにつれての分離フロントの簡略化された図を示す。 図８Ｂは、発明の実施形態におけるテンプレートが基板から引き離されるにつれての分離フロントの簡略化された図を示す。 図８Ｃは、発明の実施形態におけるテンプレートが基板から引き離されるにつれての分離フロントの簡略化された図を示す。 図８Ｄは、発明の実施形態におけるテンプレートが基板から引き離されるにつれての分離フロントの簡略化された図を示す。 図８Ｅは、発明の実施形態におけるテンプレートが基板から引き離されるにつれての分離フロントの簡略化された図を示す。 図８Ｆは、発明の実施形態におけるテンプレートが基板から引き離されるにつれての分離フロントの簡略化された図を示す。 図９Ａは、図８Ａ乃至図８Ｆに示す分離の間の時間の関数としてのテンプレート及び基板に与えられる張力のプロットを示す。 図９Ｂは、図８Ａ乃至図８Ｆに示す分離の間の分離加速度のプロットを示す。

ナノインプリントリソグラフィプロセスにおける分離欠陥の原因を最小化する装置、システム及び方法がここで更に詳細に説明される。そのような装置、システム及び方法は、特に、所謂、最終点の分離（又は「ＬＰＯＳ」）欠陥を防止するまでにいかないとしても、少なくとも低減することができる。

図１を特に参照するに、基板１２の上に凹凸パターンを形成するために用いられる例示的なナノインプリントリソグラフィシステム１０が示されている。基板１２は、基板チャック１４に結合されてもよい。説明するように、基板チャック１４は、真空チャックである。但し、基板チャック１４は、限定されるものではないが、真空、ピン型、溝型、静電、電磁及び／又は同等なものを含む任意のチャックであってもよい。例示的なチャックは、参照によりここに組み込まれる米国特許第６，８７３，０８７号に記載されている。

基板１２及び基板チャック１４は、ステージ１６によって更に支持されてもよい。ステージ１６は、ｘ、ｙ及びｚ軸に沿って、並進及び／又は回転運動を提供してもよい。ステージ１６、基板１２及び基板チャック１４は、ベース（不図示）の上に配置してもよい。

基板１２から離間しているのは、テンプレート１８である。テンプレート１８は、第１面及び第２面を有する本体を含み、一方の面は、そこから基板１２に向かって延在するメサ２０を有する。メサ２０は、その上にパターニング面２２を有してもよい。更に、メサ２０は、モールド２０と称されてもよい。また、メサ２０なしで、テンプレート１８が形成されてもよい。

テンプレート１８及び／又はモールド２０は、限定されるものではないが、石英ガラス、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、硬化サファイア及び／又は同等なものを含む、そのような材料から形成されてもよい。説明するように、パターニング面２２は、複数の離間した凹部２４及び／又は突出部２６によって定義されたフィーチャを備えるが、本発明の実施形態は、このような構成（例えば、平面）に限定されない。パターニング面２２は、基板１２の上に形成すべき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定義してもよい。

テンプレート１８は、テンプレートチャック２８に結合されてもよい。チャック２８は、限定されるものではないが、真空、ピン型、溝型、静電、電磁及び／又はその他の同様なチャックタイプとして構成されてもよい。更に、チャック２８は、チャック２８、インプリントヘッド３０及びテンプレート１８が少なくともｚ軸方向に移動可能であるように、ブリッジ３６に移動可能に順に結合されるインプリントヘッド３０に結合されてもよい。

ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、液体吐出（ｆｌｕｉｄ ｄｉｓｐｅｎｓｅ）システム３２を更に備えていてもよい。液体吐出システム３２は、基板１０２の上に成形性材料（例えば、重合性材料）３４を堆積させるために用いられる。成形性材料３４は、ドロップディスペンス、スピンコーティング、ディップコーティング、化学気層蒸着（ＣＶＤ）、物理気層蒸着（ＰＶＤ）、薄膜蒸着、厚膜蒸着及び／又は同等なものなどの技術を用いて、基板１２の上に配置されてもよい。成形性材料３４は、デザイン配慮に応じて、所望の体積がモールド２２と基板１２との間に定義される前及び又は／後に、基板１２の上に配置されてもよい。例えば、成形性材料３４は、参照によりここに組み込まれる米国特許第７，１５７，０３６号及び米国特許第８，０７６，３８６号の両方に記載されているようなモノマー混合物を備えてもよい。

図１及び図２を参照するに、ナノインプリントリソグラフィシステム１０は、パス４２に沿ってエネルギー４０を導くエネルギー源３８を更に備えてもよい。インプリントヘッド３０及びステージ１６は、パス４２に重ね合わせて、テンプレート１８及び基板１２を位置決めしてもよい。同様に、カメラ５８は、パス４２に重ね合わせて、位置決めされてもよい。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３０、液体吐出システム３２、エネルギー源３８及び／又はカメラ５８と通信するプロセッサ５４によって調整されてもよく、メモリ５６に記憶されたコンピュータ読み取り可能なプログラムで動作してもよい。

インプリントヘッド３０又はステージ１６、或いは、両方は、成形性材料３４によって充填されるそれらの間に所望の体積を定義するために、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３０は、モールド２０が成形性材料３４に接触するように、テンプレート１８に力を与えてもよい。所望の体積が成形性材料３４によって充填された後、エネルギー源３８は、エネルギー４０、例えば、紫外線を生成して、成形性材料３４を基板１２の表面４４の形状及びパターニング面２２に一致させて凝固及び／又はクロスリンクさせ、基板１２の上のパターン層４６を定義する。パターン層４６は、残留層４８と、突出部５０及び凹部５２として示す複数のフィーチャを備え、突出部５０は、厚さｔ_１を有し、残留層４８は、厚さｔ_２を有する。

上述したシステム及びプロセスは、全体的な参照により全てがここに組み込まれる米国特許第６，９３２，９３４号、米国特許第７，０７７，９９２号、米国特許第７，１７９，３９６号及び米国特許第７，３９６，４７５号に参照されるインプリントリソグラフィプロセス及びシステムにおいて更に実施されてもよい。

上述したように、インプリントリソグラフィは、マスク又はテンプレートとウエハの上の成形性レジスト材料との直接的接触を必要とする。このような接触のために、マスクの寿命が制限されることは、専門家によって、一般的に認識されている。その結果、制限されたテンプレート寿命を考慮した方法が採用されている。まず、マスターマスクが製造される。これは、典型的には、石英ガラスなどのテンプレート基板の上に積層された電子ビームレジストにパターンを形成するための電子ビーム（ｅ−ビーム）書き込みツールを用いて行われる。続いて、パターンが現像され、そして、得られたパターンが、マスターテンプレートを形成するために、テンプレート基板にエッチング転写される。クリーニング及び検査工程、及び、不要な欠陥を除去するための任意のリペアの後、ゼロ欠陥又はほぼゼロ欠陥のマスターテンプレートが作り出される。但し、マスターテンプレートは、典型的には、デバイスウエハの上にパターンを形成するために用いられない。代わりに、複数のレプリカテンプレートを作り出すために、複製プロセスが用いられ、前に説明したように、それらがデバイスウエハの上にパターンを形成するために用いられる。

複製プロセスは、典型的には、ナノインプリントリソグラフィの使用を必要とする。このプロセスにおいて、マスターテンプレートは、レプリカテンプレート基板（又は「ブランク」）の表面に堆積された成形性レジスト材料にパターンを転写するために用いられる。レジスト材料は、マスターテンプレートのパターンとは逆のパターンを有する固体層を形成するために、凝固される。そして、基板及び固化層は、前に説明したように、固化層におけるパターンに対応する基板に凹凸イメージを転写するために、エッチングプロセスなどの付加的なプロセスにさらされて、これにより、マスターテンプレートのパターンとは逆のパターンを有するレプリカテンプレートを形成する。このようなレプリカテンプレートは、生産目的で用いることができる。

複製プロセスでは、最終的なレプリカテンプレートもゼロ又はほぼゼロ欠陥を有するように、欠陥生成を絶対最小値に維持することが重要である。複製プロセスの間の欠陥は、多数のソースから発生する。そのような欠陥のソースの１つは、成形性材料が凝固した後、レプリカテンプレート基板からマスターテンプレートを分離する間に生じる。これらの欠陥は、一般的に、分離欠陥と称され、崩壊したフィーチャ又はマスター又はレプリカテンプレートの表面から引き離されたフィーチャの形態をとる。その結果、分離欠陥のソースを最小化するシステム及びプロセスを開発することが有利である。

分離欠陥を低減する１つの一般的なアプローチは、分離プロセスにつれて、テンプレートの横歪（ｌａｔｅｒａｌ ｓｔｒａｉｎ）を基板の横歪に一致させることである。それを行う方法は、例えば、参照により全てがここに組み込まれる米国特許第８，９６８，６２０号に記載されている。このような方法は、テンプレートがテンプレート内側の周囲から離れるにつれて分離欠陥を低減するのに有効であるが、このような方法は、最終点の分離（ＬＰＯＳ）の間に起こる分離条件の制御不良に起因して起こる分離欠陥を緩和するのに常に完全に適切ではない。これは、テンプレートの分離が、一般的に、分離が進むにつれてテンプレートと基板との間の分離角を生成して維持することを必要とするためである。これは、典型的には、そのような分離角を確立して維持するために、テンプレート又は基板（又は両方）に曲げを生じさせるのに十分な、テンプレート又は基板（又は両方）に対する張力の付与によって達成される。しかしながら、このような曲げは、バネのような蓄積又はポテンシャルエネルギーをテンプレート及び基板に与える。分離が継続するにつれて、付加的な張力が与えられ、テンプレート及び基板の曲げが増加する。その結果、基板及びテンプレート内の蓄積エネルギーは、テンプレートと基板とを一緒に保持する表面付着及び摩擦力が与えられた張力によって克服される点まで増大し続ける。この時点で、テンプレート及び基板の蓄積エネルギーは解放され、テンプレート及び基板をそれらの曲がっていない状態に戻すように促す運動エネルギーに変換され、ＬＰＯＳ分離欠陥に対して特に脆弱である加速及び非制御分離プロセスをもたらす。

図３Ａ乃至図３Ｅを参照して、これらの条件下において、このような非制御分離のシーケンスが更に説明される。より詳細には、図３Ａ乃至図３Ｅは、それぞれ、このように基板からのテンプレートの非制御分離の間に得られた画像の簡略化した説明図３０１乃至３０４を示す。接触領域３１２は、テンプレートと基板とがまだ接触している領域を表す。分離領域３１４は、既に分離が起きているテンプレートの領域を指定する。接触線３１６は、接触領域３１２と分離領域３１４との間の境界線を示す。このように、接触線３１６は、分離がテンプレートの周囲からその中心に進むにつれて、分離フロントをマークすると考えることもできる。図３Ａは、分離の開始から１３秒後に得られた画像３０１を示す。図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄは、約１３秒の間隔で得られた、その後の画像３０２、３０３及び３０４を示す。十分に理解されるように、画像３０１乃至３０４から起きる分離は、分離フロントが不均一に移動する、即ち、分離が半径方向の均一性を欠いているとしても、幾らか制御される。しかしながら、最後の画像３０５（図３Ｅ）は、画像３０４（図３Ｄ）から僅か１秒後に撮像された。先行する画像３０４において、接触領域３１２は、初期の接触領域の約５０％であり、画像３０５で、接触領域はゼロに低減する。このように、僅か１秒において、ポテンシャルエネルギーの得られた蓄積は、急速に運動エネルギーに変換され、テンプレートの突然の非制御分離が起こる（図３Ｄから図３Ｅ）。

この突然の非制御分離プロセスの重大性は、図４Ａ及び図４Ｂで更に説明される。図４Ａにおけるプロット４００は、全体の分離プロセスの時間の関数として、付着及び摩擦力を克服するために与えられた張力の例をプロットしている。分離の典型的な時間スケールは、より典型的なプロセスである３０秒から１２０秒で、秒から１０分の範囲である。なお、プロット４００において、張力（Ｎ）は、蓄積エネルギーの蓄積が運動エネルギーに変換される最期の瞬間まで、約３０Ｎの最大力まで経時的に増加し続ける。ここで、力は、急速にゼロまで低下し、突然の非制御最終分離がテンプレートと基板との間で起こる。この突然の分離効果は、図４Ｂのプロット４０２を参照して同様に可視化される。プロット４０２は、分離がシステム１００などのシステムを用いて実行される場合に、テンプレートと基板との間の接触半径（ｍｍ）の関数として、インプリントヘッド３０の移動（μｍ）の上方増加をプロットする。そのようなシステムにおいて、分離のために与えられた張力は、インプリントヘッド３０の上方移動によって与えることができる。なお、インプリントヘッド３０が初期に上方に移動すると、接触半径は、徐々に、且つ、極めて直線的に減少する。しかしながら、シーケンス（４０４）の終了時には、インプリントヘッドの相対的に小さな上方移動は、前述の現象を誘発し、結果的に、蓄積されたポテンシャルエネルギーの運動エネルギーへの変換が起こり、最終点の分離（ＬＰＯＳ）において、接触半径が急速にゼロに加速されるにつれて、急速な制御されていない最終分離を引き起こす。

前に観察されたように、最終点の分離（ＬＰＯＳ）の近傍のこの急速な加速は、分離欠陥を引き起こす可能性がある。図５Ａ乃至図５Ｄを参照して、欠陥メカニズムが更に理解される。図５Ａは、基板１２の上に形成されたパターン層４６に接触するテンプレート１８の一部を示す。パターン層４６は、テンプレート１８の対応する凹部２４内に形成された（高さｈ_Ｏ及び幅ｗ_Ｏを有する）フィーチャ５０を含む。分離力Ｆが与えられると、図５Ｂに示すように、テンプレート１８の分離は、フィーチャ５０のベース５６０で開始する。前述の急速加速条件下において、フィーチャ５０のベース５６０がベース５６０の近傍のテンプレート凹部２４の側面から収縮するとともに、これは、フィーチャ５０の伸長を引き起こす。そのような伸長の結果は、図５Ｃに示され、フィーチャ５０は、元のフィーチャ寸法（即ち、ｗ_Ｅ＜Ｗ_Ｏ及びｈ_Ｅ＞ｈ_Ｏ）よりも薄く、且つ、高い。この効果は、ＬＰＯＳ領域にわたってフィーチャクリティカルディメンション（ＣＤ）を変更させ、そのようなＣＤ変動は、後続の処理においてデバイス欠陥を生じる。更に悪いことに、そのような伸長は、完全に別を崩壊させるための、より密なフィーチャを引き起こし、最終的なパターンを使用不能にする。極端な場合には、図５Ｄに示すように、パターンフィーチャ５０がパターン層４６から完全にせん断されるまで伸長が進み、パターンにおけるフィーチャが喪失し、テンプレート１８における欠陥詰まりが生じる（即ち、凹部２４がせん断されたフィーチャ５０で塞がれたままとなる）。最終的な結果は、ＬＰＯＳにおいて、様々な不要な欠陥が生成されることである。テンプレート複製プロセスの場合において、特に、複数の欠陥又は単一の非常に大きな欠陥がレプリカテンプレートに残っていれば、これは、デバイス製造に不適当なレプリカテンプレートを提供する。

次に、図６を参照するに、ここには、分離の間にテンプレート又は基板に与えられた蓄積エネルギーを除去又は少なくとも最小限に抑えることができ、ＬＰＯＳ欠陥を除去できなければ、低減することができる例示的な装置６００が示されている。システム６００は、特に、テンプレート複製のためにデザインされ、マスターテンプレート６２０を保持するマスターチャック６１０を含む。チャック６１０は、圧力システム６５０と流体連通するガスポート６１２及び６１４を組み込み、チャック表面６１９から延在するシーリングランド６１６及び６１８を更に含む。マスターテンプレート６２０は、圧力システム６５０を介して、ポート６１２を介してマスターテンプレート６２０の裏面６２９の周辺に真空圧力を与えることによって、チャック６１０のシーリングランド６１６及び６１８に対して能動的に保持される。更に詳細には、ランド６１６及び６１８に対するマスターテンプレート６２０の位置決めは、チャック表面６１９、ランド６１６及び６１８、及び、テンプレートの周辺の裏面６２９によって定義され、ポート６１２と流体連通し、チャック６１０に対してテンプレート６２０をチャックするために、圧力システム６５０を介して真空が与えられる、チャンバ６５２を作り出す。テンプレート６２０がそのように保持される場合、マスターテンプレート６２０の内部裏面６２２は、同様に、ポート６１４を介して、圧力システム６５０を介して陽圧又は減圧の下に置かれる。換言すれば、マスターテンプレート６２０がそのように保持されることで、チャック表面６１９、シーリングランド６１８及びテンプレート６２０の内部裏面６２２によって定義されるチャンバ６５２が形成される。チャンバ６５４は、ポート６１４を介して、圧力システム６５０と流体連通する。レプリカチャック６３０は、同様に、レプリカ基板６４０を保持し、同様に、別の圧力システム６６０と流体連通するガスポート６３２及び６３４を組み込む。レプリカチャック６３０は、同様に、その表面６３９から延在するシーリングランド６３６及び６３８を更に含み、ランド６３６及び６３８に対して位置決めされたレプリカ基板６４０とともに、チャック表面６３９、ランド６３６及び６３８、及び、基板の周辺の裏面６４９によって定義されるチャンバ６６２が形成される。チャンバ６６２は、ポート６３２と流体連通され、チャック６３０に対してレプリカ基板６４０をチャックするために、圧力システム６６０を介して真空が与えられる。レプリカ基板６４０がそのように保持されることで、マスターテンプレート６４０の内部裏面６６２は、ポート６３４を介して、圧力システム６６０も介して陽圧又は減圧の下に置かれる。換言すれば、レプリカ基板６４０がそのように保持されることで、チャック表面６３９、シーリングランド６３８及び基板６４０の内部裏面６４２によって定義されるチャンバ６６４が形成され、チャンバ６６４は、圧力システム６６０と流体連通する。圧力システム６５０及び６６０は、それぞれ、テンプレート６２０及び基板６４０の裏面６２２及び６２４のそれぞれに与えられる圧力の量をモニタするために、チャンバ６５４及び６６４に、又は、その近傍に配置される圧力センサ（不図示）を含む。

幾つかの例において、マスターテンプレート６２０及びレプリカ基板６４０の両方は、従来の６インチ×６インチ×０．２５インチのブランク石英ガラスプレートである。テンプレート６２０のパターン領域６２４は、半導体業界標準である２６ｍｍ×３３ｍｍである。レプリカパターンが生成されるレプリカ基板６４０のメサ６４４は、同様に、２６ｍｍ×３３ｍｍである。付加的な例において、テンプレート６２０及び基板６４０は、テンプレート及び基板又は両方の内部厚さが１．１ｍｍの厚さに設定されるように、中心６４ｍｍのコアアウトされた裏面領域を有する。

装置６００は、分離プロセスの間に与えられた分離力を検出及び計測するための力検出システム６７０を更に含む。幾つかの例において、チャック６１０は、インプリントヘッドの移動がチャック６１０、チャック６３０及び保持された基板６４０と相対的な保持されたテンプレート６２０の移動を引き起こすように、システム１００のインプリントヘッド３０などのインプリントヘッドに接続する。このような相対的な移動は、分離のために、テンプレート及び基板に張力を与える。このような例において、与えられる張力が、ボイスコイル電流（即ち、与えられる力は、ボイスコイル電流に比例する）をモニタすることによって、分離の間の任意のポイントで計測されるように、インプリントヘッドの移動は、ボイスコイルアクチュエータによって制御される。リアルタイムモニタリングを可能にするその他の既知の力検出器及び力検出システムは、同様に使用される。制御部６８０は、圧力システム６５０及び６６０、及び、力検出システム６７０と通信する。一般的に、制御部６８０は、力検出システム６７０から入力を受け取り、以下で更に詳述するように、テンプレート６２０又は基板６４０の内部裏面に陽圧又は減圧の適切な量を与えるために、圧力システム６５０及び／又は６６０に適切な信号を提供する。

図７Ａ及び図７Ｂは、分離プロセスにおける装置６００の使用を示す。レプリカ基板６４０からテンプレート６２０の分離を開始するために、張力Ｆがチャック６１０又は６３０（又は両方）に与えられる（図７Ａ）。例えば、装置６００がシステム１００などのシステムに組み込まれ、張力Ｆがインプリントヘッド３０の上方移動を介して生じる。前述したように、そのような張力を与えることは、テンプレート６２０及び基板６４０における蓄積エネルギーＥの蓄積を引き起こし、分離が進むにつれて運動エネルギーに変換されたときに、ＬＰＯＳ欠陥をもたらす。この作用によって生じた蓄積エネルギーを解放するために、周期的に、力検出システム６７０によって張力が検出及び計測され、そのような与えられた力の量は、そのような間隔で、力検出システム６７０によって制御部６８０に伝達される。この入力に基づいて、制御部６８０は、テンプレート６２０及び基板６４０に蓄積された蓄積エネルギーを打ち消すために、テンプレート６２０及び基板６４０の裏面６２２及び６４２のそれぞれに与える逆圧の適切な量を決定し、そのような圧力を与えるために、圧力システム６５０及び６６０に信号を送る。このように決定された逆圧が与えられると、テンプレート又は基板の曲げが静的な状態となるように、与えられた逆圧が蓄積されたエネルギーを打ち消すにつれて、テンプレート６２０及び基板６４０が安定化される（図７）。同時に、テンプレート６２０及び基板６４０にこのように蓄積された蓄積エネルギーの反作用は、分離プロセスを継続するのに必要な張力の量を低減する。換言すれば、与えられた逆圧によってテンプレート６２０及び基板６４０が安定化されることで、より小さな張力で更なる分離を進めることができる。このように、分離プロセスは、反復的に、且つ、より低く全体的に与えられる張力レベルで継続する。換言すれば、テンプレートにおけるプレート曲げエネルギーを補償するために、それらが再びバランスを保つまで、張力が再び与えられ、力が再び計測され、適切な逆圧がテンプレート及び基板に再び与えられる。このプロセスは、テンプレートと基板との間の完全な分離が実現されるまで繰り返される。その結果、分離プロセス全体における任意のポイントの間の分離の速度は、十分に制御され、プロセス全体を通して、低い張力、例えば、１０Ｎ未満又は６Ｎ未満又は３Ｎ未満の下で実行される。幾つかの例において、低い張力は、少なくとも６Ｎ未満である。このようにして、分離の最終的な速度は、必要に応じて、維持、減速、停止又は加速され、ＬＰＯＳ欠陥は、完全に除去するまでにいかないとしても、少なくとも最小限に抑えられる。最終的な分離が実現されると、テンプレート６２０及び基板６４０の裏面６６２及び６４２に対して与えられた逆圧が除去され、基板６４０は、レプリカテンプレートとして使用することができるように、パターンフィーチャをメサ６４４に転写するための付加的な処理を受けることができる。

この分離制御は、図８Ａ乃至図８Ｆを参照して更に示される。図８Ａ乃至図８Ｆは、上述のスキームを用いて、基板６４０からテンプレート６２０を分離する間に得られる画像の簡略化された図である。図３Ａ乃至図３Ｅと同様に、接触領域８１２は、テンプレートと基板とが、既に分離が起きているテンプレートの領域を指定する分離領域８１４にまだ接触している領域を表す。接触線８１６は、接触領域８１２と分離領域８１４との間の境界線を示す。図８Ａ乃至図８Ｆは、約１３秒の間隔で得られた連続する分離画像８０１、８０２、８０３及び８０４を示す。接触領域８１２が縮小されていても、ＬＰＯＳ欠陥を引き起こす分離の突然の加速はない。それどころか、分離は、制御された分離の半径で円滑に継続する。最終的な分離（図８Ｆ）の数秒以内に撮像された最終的な接触画像（図８Ｅ）が示されることを考慮しても、僅か３ｍｍ^２のオーダーの接触領域であっても、テンプレート及び基板は、良好な接触を維持する。

この分離制御がどのように機能するかの２つの例は、図９Ａ及び図９Ｂに更に示される。図９Ａは、分離プロセス全体に対する時間の関数として、与えられた張力をプロットする。図５Ａ及び図５Ｂと同様に、分離は、システム１００などのシステムを用いて実行され、分離のために与えられた張力は、インプリントヘッド３０の上方移動によって与えられる。また、分離のための典型的な時間スケールは、より典型的なプロセスである３０秒から１２０秒で、数秒から１０分の範囲である。図９Ｂは、接触半径の関数として、インプリントヘッドの移動の上方増加をプロットする。図９Ａにおける実曲線９０２は、２つのテンプレートが分離し始めるにつれて、多少の残留力が存在する状態を示す。図９Ｂにおいて実曲線９０６によって示されるように、接触半径の関数としてのインプリントヘッドの上方移動の傾きが分離プロセスの終了に向けて一定になるように、逆圧は、上述したように、分離プロセスの間に反復的に調整される。第２の例において、図９Ａにおいて破曲線９０４によって示されるように、圧力は、張力を過補償するように与えられ、分離プロセスが継続するにつれて、接触半径の関数としてのインプリントヘッドの上方移動の傾きが、図９Ｂにおける破曲線９０８によって示されるように、全体の分離プロセスを通して本質的に一定となるように、逆圧は、分離が最終的になるまで（即ち、位置９１０で）、反復的に調整される。

上述したように、幾つかの例において、マスターテンプレート及びレプリカ基板材料、厚さ及びコアアウト直径は、同一であってもよい。但し、曲げ又は撓み（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）は、与えられた逆圧、及び、コアアウトされた撓み領域の半径及び厚さの関数であるため、これは、必要条件ではない。例えば、テンプレート又はレプリカのコアアウト領域の１つが６５ｍｍの直径から６０ｍｍの直径に縮小されると、与えられた逆圧が両方に関して同一に維持されると仮定して、テンプレート又はレプリカの厚さは、同一の曲げ又は撓みに対して０．９７ｍｍに減少させる必要がある。マスターテンプレート及びレプリカ基板に与えられる２つの逆圧は、同一である必要はない。例として、コアアウト領域が両方とも６４ｍｍの直径に設定され、厚さがマスターテンプレートに関しては１．１ｍｍに設定され、レプリカ基板に関しては１．０ｍｍに設定されると、レプリカ基板に与えられる圧力よりも約２１％大きいマスターテンプレートに加えられる圧力は、同一の曲げ又は撓みを実現する。更に、このような圧力の差は、システムにおいて蓄積エネルギーを最小限に抑えるために許容されるが、テンプレート又はレプリカを所定の位置にチャックするために使用される真空力に影響を与え始めるポイントに増大させた圧力に短時間で戻すことができることに注意することが重要である。一般的に、真空圧力は、８０ｋＰａのオーダーである。従って、２の安全係数を与えることは、任意のテンプレートに与えられる圧力を約４０ｋＰａに制限する。

また、上述の例は、１．１ｍｍのコア領域の厚さを説明しているが、実際の厚さは、０．１００ｍｍのように小さくすることができ、２．０ｍｍのように大きくすることができる。更に、異なる材料がマスターテンプレート及びレプリカ基板に使用されてもよい。例として、マスターテンプレートは、石英ガラスから製造することができ、レプリカ基板は、シリコンから製造することができる。また、圧力を同一に設定し、コアアウト領域を３２ｍｍの同一の直径を有するように設定して、石英ガラステンプレートが１．１ｍｍの厚さを有すると、シリコンテンプレートに必要な計算上の厚さは、約０．７３ｍｍである。その他の可能なテンプレート材料は、有機ポリマー、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フッ素樹脂、金属、硬化サファイア及び／又は同等のものを含む。

なお、議論は、主に、レプリカ基板からのマスターテンプレートの制御された分離に焦点をあてたが、説明した方法は、デバイス製造又はその他のプロセスのためのナノインプリントプロセスにおいて、任意のテンプレート及び基板の分離に適用することもできる。適切な基板材料は、石英ガラス、シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、サファイア、当業界で周知のその他の基板を含む。デバイス基板上に作成されるパターンを提供するテンプレートは、石英ガラス以外の材料であってもよい。例として、熱ナノインプリントリソグラフィは、ナノインプリントレジストを硬化させるために、熱プロセスを使用する。熱ナノインプリントリソグラフィに使用される典型的なテンプレート材料は、シリコンである。付加的な可能なテンプレート材料は、ポリマー及びプラスチックを含む。ポリマー及びプラスチックの場合については、ヤング率がシリコン又は石英ガラスのいずれよりも非常に低い。厚さは、１．１ｍｍよりも非常に大きく、最小でも５〜６ｍｍに近づく。また、基板及びテンプレートは、６インチ×６インチプレート構成に限定されない。例として、シリコン基板は、多くの場合、円形であり、５０ｍｍから４５０ｍｍの範囲の直径を有し、一般的には、ウエハと称される。ウエハ形態を得ることができるその他の基板は、石英ガラス、シリコン、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＰ、サファイア、当業界で周知のその他の基板を含む。これらの同一の基板は、様々な厚さでなく、様々なｘ及びｙ寸法を備えるプレート形状であってもよい。

更なる変更及び様々な側面の代替実施形態は、この記載を考慮すれば、当業者には明らかであろう。従って、この記載は、例示的なものに過ぎないと解釈されるべきである。ここに示して説明された形態は、実施形態の例として解釈されるべきであることを理解されたい。要素及び材料はここに示して説明したそれらの代わりであってもよく、パーツ及びプロセスは逆でもよく、特定のフィーチャは独立して利用してもよく、この記載の利点を有した後の当業者に全て明らかである。

Claims (18)

1. 基板の上に形成された固化されたパターン層からテンプレートを引き離す方法であって、
   （ａ）前記基板に対して前記テンプレートが上方移動するように、前記テンプレート及び前記基板を互いに相対的に移動させる工程と、
   （ｂ）前記テンプレートと前記基板とが接触している接触領域と前記テンプレートと前記基板とが分離している分離領域との間の境界の接触半径の関数としての、前記基板に対する前記テンプレートの上方移動の傾きの制御により、前記上方移動により前記テンプレート及び前記基板に与えられる張力で引き起こされた前記テンプレート及び前記基板の曲げによって前記テンプレート及び前記基板に蓄積される蓄積エネルギーが打ち消されるように、前記テンプレート及び前記基板の少なくとも一方の裏面に当該テンプレート及び前記基板の接触面の形状を変形させるために与える圧力の量を決定する工程と、
   （ｃ）決定された圧力の量を前記テンプレート及び前記基板の少なくとも一方の前記裏面に与える工程と、
   （ｄ）前記テンプレートが固化された前記パターン層から完全に引き離されるまで、工程（ａ）−工程（ｃ）を１回以上繰り返す工程と、
   を有することを特徴とする方法。
2. 与えられた張力の量は、分離の全体の間で６Ｎを超えないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記テンプレートが固化された前記パターン層から完全に引き離された後、与えられた圧を除去する工程を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記テンプレートは、マスターテンプレートであり、前記基板は、レプリカテンプレート基板であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の方法。
5. 前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板は、コアアウトされた裏面領域を有し、前記圧力の量は前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板のそれぞれに対して決定され、前記決定された圧力は当該裏面領域のそれぞれに与えられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記圧力の量は、前記マスターテンプレートの裏面領域の形状と前記レプリカテンプレート基板の裏面領域の形状とに応じてそれぞれ決定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板は、同一の厚さ寸法を有することを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載の方法。
8. 前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板は、同一の材料からなることを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか１項に記載の方法。
9. 前記上方移動の傾きが、前記テンプレートと前記基板とを引き離すプロセスを通して略一定となるように、工程（ａ）−工程（ｃ）を繰り返すことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の方法。
10. 装置であって、
    テンプレートを保持するテンプレートチャック又はホルダと、
    基板を保持する基板チャック又はホルダと、
    前記テンプレートと前記基板との相対的な位置を調整するアクチュエータシステムと、
    前記基板の上に形成された固化されたパターン層から前記テンプレートを引き離す間に前記テンプレート及び前記基板に与えられる張力の量を検出する力検出システムと、
    前記テンプレート及び前記基板の少なくとも一方の裏面に圧力を与えることで、前記テンプレート及び前記基板の接触面の形状を変形させる圧力システムと、
    前記力検出システム及び前記圧力システムと通信する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記テンプレートと前記基板とが接触している接触領域と前記テンプレートと前記基板とが分離している分離領域との間の境界の接触半径の関数としての、前記基板に対する前記テンプレートの上方移動の傾きの制御により、前記上方移動により前記テンプレート及び前記基板に与えられる張力で引き起こされた前記テンプレート及び前記基板の曲げによって前記テンプレート及び前記基板に蓄積される蓄積エネルギーが打ち消されるように、前記力検出システムで検出された張力の量に基づいて、前記テンプレート及び前記基板の少なくとも一方の裏面に与える圧力の量を決定し、
    当該決定された圧力の量を前記テンプレート及び前記基板の少なくとも一方の裏面に与えるように、信号を前記圧力システムに提供することを特徴とする装置。
11. 前記制御部は、更に、前記テンプレートが固化された前記パターン層から完全に引き離されるまで、決定及び提供する工程を繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記テンプレートは、マスターテンプレートであり、前記基板は、レプリカテンプレート基板であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板は、コアアウトされた裏面領域を有し、前記圧力の量は前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板のそれぞれに対して決定され、前記決定された圧力は当該裏面領域のそれぞれに与えることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記マスターテンプレート及び前記レプリカテンプレート基板は、同一の厚さ寸法を有し、同一の材料で形成されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。
15. 物品を製造する方法であって、
    請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の方法に従って、基板の上に形成された固化されたパターン層からテンプレートを引き離すことと、
    前記物品を生産するために、固化された前記パターン層のパターンを前記基板に転写することと、
    を有することを特徴とする方法。
16. コアアウトされた裏面領域を有する基板の上に形成された固化されたパターン層からコアアウトされた裏面領域を有するテンプレートを引き離す方法であって、
    （ａ）前記基板に対して前記テンプレートが上方移動するように、前記テンプレート及び前記基板を互いに相対的に移動させる工程と、
    （ｂ）前記上方移動により前記テンプレート及び前記基板に与えられる張力で引き起こされた前記テンプレート及び前記基板の曲げによって前記テンプレート及び前記基板に蓄積される蓄積エネルギーが打ち消されるように、前記テンプレート及び前記基板の接触面の形状を変形させるために、前記テンプレートの裏面領域及び前記基板の裏面領域のそれぞれに与える圧力の量を決定する工程と、
    （ｃ）決定された圧力の量を前記テンプレートの裏面領域及び前記基板の裏面領域に与える工程と、
    （ｄ）前記テンプレートが固化された前記パターン層から完全に引き離されるまで、工程（ａ）−工程（ｃ）を１回以上繰り返す工程と、
    を有することを特徴とする方法。
17. 装置であって、
    コアアウトされた裏面領域を有するテンプレートを保持するテンプレートチャック又はホルダと、
    コアアウトされた裏面領域を有する基板を保持する基板チャック又はホルダと、
    前記テンプレートと前記基板との相対的な位置を調整するアクチュエータシステムと、
    前記基板の上に形成された固化されたパターン層から前記テンプレートを引き離す間に前記テンプレート及び前記基板に与えられる張力の量を検出する力検出システムと、
    前記テンプレート及び前記基板の少なくとも一方の裏面に圧力を与えることで、前記テンプレート及び前記基板の接触面の形状を変形させる圧力システムと、
    前記力検出システム及び前記圧力システムと通信する制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記基板に対して前記テンプレートが上方移動するように、前記テンプレート及び前記基板との相対的な位置を調整することにより前記テンプレート及び前記基板に与えられる張力で引き起こされた前記テンプレート及び前記基板の曲げによって前記テンプレート及び前記基板に蓄積される蓄積エネルギーが打ち消されるように、前記力検出システムで検出された張力の量に基づいて、前記テンプレート及び前記基板の接触面の形状を変形させるために、前記テンプレートの裏面領域及び前記基板の裏面領域のそれぞれに与える圧力の量を決定し、
    当該決定された圧力の量を前記テンプレートの裏面領域及び前記基板の裏面領域に与えるように、信号を前記圧力システムに提供することを特徴とする装置。
18. 物品を製造する方法であって、
    請求項１６に記載の方法に従って、基板の上に形成された固化されたパターン層からテンプレートを引き離すことと、
    前記物品を生産するために、固化された前記パターン層のパターンを前記基板に転写することと、
    を有することを特徴とする方法。

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