KR102247829B1

KR102247829B1 - 임프린트 템플레이트 복제 프로세스 중에 압출을 제어하기 위한 방법

Info

Publication number: KR102247829B1
Application number: KR1020170174768A
Authority: KR
Inventors: 최병진
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2021-05-04
Also published as: KR20180071971A; JP6951226B2; JP2018101780A; US20180169910A1; US10288999B2

Abstract

레플리카 임프린트 템플레이트의 형성에 사용될 수 있는 방법이 개시된다. 방법은 제1 영역을 갖는 활성 영역을 형성하는 기판의 메사를 갖는 기판 및 제2 영역을 갖는 패터닝 영역을 형성하는 템플레이트의 메사를 갖는 템플레이트를 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 영역은 제2 영역보다 크다. 템플레이트는 이어서 템플레이트의 메사의 패터닝 영역이 기판의 메사의 활성 영역을 중첩하도록 기판에 대해 위치설정될 수 있다. 방법은 레플리카 템플레이트를 형성하는데 사용될 수 있다. 형성된 레플리카 템플레이트는 전자 디바이스를 제조하는데 있어서 예를 들어 반도체 웨이퍼 상에 패터닝된 층을 형성하는데 사용될 수 있다. 시스템이 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.

Description

임프린트 템플레이트 복제 프로세스 중에 압출을 제어하기 위한 방법 {METHODS FOR CONTROLLING EXTRUSIONS DURING IMPRINT TEMPLATE REPLICATION PROCESSES}

나노-제조(nano-fabrication)는 100 나노미터 이하의 정도의 특징부를 갖는 매우 소형 구조체의 제조를 포함한다. 나노-제조가 상당한 영향을 미치는 하나의 용례는 집적 회로의 처리에 있다. 반도체 처리 산업은 기판 상에 형성된 단위 면적당 회로를 증가시키면서 더 큰 제조 수율을 위해 계속 노력하고 있고, 따라서 나노-제조가 점점 중요해지고 있다. 나노-제조는 형성된 구조체의 최소 특징부 치수의 지속적인 감소를 허용하면서 더 큰 프로세스 제어를 제공한다.

현재 사용중인 예시적인 나노-제조 기술은 통상적으로 나노임프린트 리소그래피라 칭한다. 나노임프린트 리소그래피는 CMOS 로직, 마이크로프로세서, NAND 플래시 메모리, NOR 플래시 메모리, DRAM 메모리, 또는 MRAM, 3D 크로스포인트 메모리, Re-RAM, Fe-RAM, STT-RAM, 등과 같은 다른 메모리 디바이스와 같은 집적 디바이스의 층을 제조하는 것을 포함하는 다양한 용례에 유용하다. 전형적인 나노임프린트 리소그래피 프로세스는 임프린트 템플레이트(또는 마스크) 상에 제공된 릴리프 이미지를 성형성 레지스트 재료로 충전하고 이어서 예를 들어, UV 경화성 형태의 레지스트 재료에 UV 광을 인가함으로써 재료를 고체로 변환함으로써 기판에 패턴을 인가한다. 고화 후에, 템플레이트는 고화된 패터닝된 레지스트 재료로부터 분리된다. 이러한 프로세스에서, 템플레이트 패터닝 표면을 넘는 성형성 재료의 압출을 회피하는 것이 바람직하다. 이러한 압출이 발생할 때, 이는 다양한 임프린트 및 사후 임프린트 결함을 유도할 수 있다.

양태에서, 본 명세서에 제공된 방법은 (i) 기판의 표면으로부터 연장하는 메사를 갖는 기판을 제공하는 단계로서, 기판의 메사는 제1 영역을 갖는 활성 영역을 형성하는, 기판을 제공하는 단계; (ii) 템플레이트의 표면으로부터 연장하는 메사를 갖는 템플레이트를 제공하는 단계로서, 템플레이트의 메사는 제2 영역을 갖는 패터닝 영역을 형성하고, 제2 영역은 기판의 제1 표면 영역보다 더 크고, 템플레이트의 메사는 릴리프 이미지가 그 위에 형성되어 있는 패터닝 표면을 더 갖는, 템플레이트를 제공하는 단계; (iii) 템플레이트의 메사의 패터닝 영역이 기판의 메사의 활성 영역을 중첩하도록 기판과 중첩하여 템플레이트를 위치설정하는 단계; (iv) 템플레이트의 패터닝 영역과 기판의 활성 영역 사이에 형성된 체적을 중합성 재료로 충전하는 단계; (v) 중합성 재료를 고화하여 기판 상에 패터닝된 층을 형성하는 단계; 및 (vi) 고화된 패터닝된 층으로부터 템플레이트를 분리하는 단계를 포함한다.

실시예에서, 제1 및 제2 영역은 제1 및 제2 주계(perimeter)를 각각 형성하고, 위치설정 단계, 충전 단계 및 고화 단계 중에, 제1 주계 상의 임의의 지점과 제2 주계 상의 가장 가까운 지점 사이의 최소 거리가 템플레이트 패터닝 영역과 기판 활성 영역 사이로부터 압출되는 임의의 중합성 재료가 기판의 메사의 측벽에 부착되고 템플레이트의 메사의 측벽에 부착하지 않게 하도록 추가로 구성된다. 특정 실시예에서, 최소 거리는 1 미크론 내지 50 mm 또는 2 미크론 내지 1 mm이다. 다른 실시예에서, 템플레이트 및 기판은 천공된(cored out) 이면 영역을 갖거나 또는 동일한 두께 치수를 갖거나 또는 동일한 재료로 형성된다.

다른 실시예에서, 형성된 패턴은 레플리카 템플레이트를 형성하도록 기판 내에 전사된다. 다른 실시예에서, 형성된 레플리카 템플레이트는 마스터 템플레이트와 동일한 릴리프 패턴을 갖는 2세대 레플리카 템플레이트이다. 또 다른 실시예에서, 릴리프 패턴은 구멍의 어레이이다.

다른 양태에서, 본 명세서에 제공된 바와 같이 형성된 레플리카 템플레이트와 기판 사이에 형성된 체적을 중합성 재료로 충전하는 단계 및 중합성 재료를 고화하여 기판 상에 패터닝된 층을 형성하는 단계를 포함하는, 이러한 형성된 레플리카 템플레이트를 사용하는 방법이 제공된다.

또 다른 양태에서, 전술된 바와 같이 기판 상에 패턴을 형성하는 단계; 형성된 패턴을 기판 내로 전사하는 단계; 및 물품을 제조하기 위해 기판을 가공하는 단계를 포함하는, 물품의 제조 방법이 제공된다. 실시예에서, 물품은 반도체 디바이스이다.

다른 양태에서, (i) 메사의 표면으로부터 연장하는 메사를 갖는 기판으로서, 기판의 메사는 제1 영역을 갖는 활성 영역을 형성하는, 기판; 및 (ii) 템플레이트의 표면으로부터 연장하는 메사를 갖는 템플레이트로서, 템플레이트의 메사는 제2 영역을 갖는 패터닝 영역을 형성하고, 제2 영역은 기판의 제1 표면 영역보다 더 크고, 템플레이트의 메사는 릴리프 이미지가 그 위에 형성되어 있는 패터닝 표면을 더 갖는, 템플레이트를 포함하는, 시스템이 제공된다.

실시예에서, 제1 및 제2 영역은 제1 및 제2 주계를 각각 형성하고, 제1 영역 및 제2 영역이 중첩될 때, 제1 주계 상의 임의의 지점과 제2 주계 상의 가장 가까운 지점 사이의 최소 거리가 존재하도록 추가로 구성된다. 특정 실시예에서, 최소 거리는 1 미크론 내지 50 mm 또는 2 미크론 내지 1 mm이다. 다른 실시예에서, 템플레이트 및 기판은 천공된 이면 영역을 갖거나 또는 동일한 두께 치수를 갖거나 또는 동일한 재료로 형성된다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면으로부터 그리고 이어지는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 특징 및 장점이 상세히 이해될 수 있도록, 본 발명의 실시예의 더 구체적인 설명이 첨부 도면에 도시된 실시예를 참조하여 행해질 수도 있다. 그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시예를 단지 예시하고 있고, 따라서 그 범주의 한정으로 고려되어서는 안되며, 본 발명에 있어서 다른 동등하게 효과적인 실시예를 용인할 수도 있다는 것이 주목되어야 한다.
도 1은 레플리카 기판으로부터 이격된 마스터 템플레이트를 갖는 나노임프린트 리소그래피 시스템의 개략 측면도.
도 2a 및 도 2b는 제1 레플리카 템플레이트로부터 제2 레플리카 템플레이트의 형성의 개략도.
도 3은 실시예에 따른 제1 레플리카 템플레이트 및 제2 레플리카 기판의 개략 측면도.
도 4는 도 3의 레플리카 템플레이트 및 기판의 평면도.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 제1 레플리카 템플레이트로부터 제2 레플리카 템플레이트의 형성의 개략도.
도 6은 제1 레플리카 템플레이트로부터 제2 레플리카 템플레이트를 형성하기 위한 예시적인 방법의 흐름도.

전술된 바와 같이, 임프린트 리소그래피는 템플레이트(또는 마스크)와 기판, 예를 들어 디바이스 제조를 위한 반도체 웨이퍼 사이에 위치된 성형성 재료와 템플레이트(또는 마스크)의 직접 접촉을 필요로 한다. 이러한 접촉 때문에, 템플레이트 수명이 제한될 것이라는 것이 통상의 기술자에 의해 일반적으로 인식된다. 그 결과, 전략이 이러한 제한된 템플레이트 수명을 고려하도록 채택되어 왔다. 통상적으로, 마스터 템플레이트는 유리 또는 용융 실리카와 같은 템플레이트 기판 내에 원하는 패턴을 형성하기 위해 예를 들어 전자빔(e-빔)을 사용하여 먼저 제조된다. 그러나, 마스터 템플레이트는 통상적으로 디바이스 웨이퍼 상에 패턴을 직접 형성하는데 사용되지 않는다. 대신에, 템플레이트 복제 프로세스가 통상적으로 다수의 레플리카 템플레이트를 생성하는데 채용되고, 이들 레플리카 템플레이트는 이어서 예를 들어 반도체 웨이퍼와 같은 디바이스 기판 상에 패턴을 형성하는데 사용된다.

이러한 템플레이트 복제 프로세스는 나노임프린트 리소그래피 프로세스 자체를 더 구비할 수 있다. 이러한 프로세스에서, 마스터 템플레이트는 레플리카 템플레이트 기판(또는 "블랭크")의 표면 상에 증착된 레지스트 재료 내에 패턴을 전사하는데 사용된다. 레지스트 재료는, 마스터 템플레이트의 것에 대한 역 패턴을 갖는 고체층을 형성하도록 고화된다. 기판 및 고화된 층은 이어서, 고화된 층 내의 패턴에 대응하는 릴리프 이미지를 기판 내로 전사하여, 이에 의해 마스터 템플레이트의 것의 역 패턴을 갖는 레플리카 템플레이트를 형성하기 위해, 에칭 프로세스와 같은 부가의 프로세스를 받게 된다. 이러한 레플리카 템플레이트는 이어서 나노임프린트 리소그래피 생산 목적을 위해 사용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 레플리카 기판(112) 상에 릴리프 패턴을 먼저 형성함으로써 레플리카 템플레이트를 형성하는데 사용된 예시적인 나노임프린트 리소그래피 시스템(110)이 도시되어 있다. 기판(112)은 기판 척(114)에 결합될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 기판 척(114)은 진공 척이다. 그러나, 기판 척(114)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 진공, 핀형, 홈형, 정전, 전자기, 및/또는 유사한 것을 포함하는 임의의 척일 수도 있다.

기판(112) 및 기판 척(114)은 스테이지(116)에 의해 또한 지지될 수도 있다. 스테이지(116)는 x-축, y-축, 및 z-축을 따른 병진 및/또는 회전 운동을 제공할 수도 있다. 스테이지(116), 기판(112), 및 기판 척(114)은 또한 기부(도시 생략) 상에 위치될 수도 있다. 기판(112)은 표면(122)이 그 위에 위치되어 있는 메사(120)를 더 포함한다. 패터닝 표면(124)이 그 위에 위치되어 있는 마스터 템플레이트(118)가 기판(112)으로부터 이격되어 있다. 패터닝 표면(124)은 예를 들어, 복수의 이격된 리세스 및/또는 돌출부에 의해 형성된 패턴 특징부를 포함할 수 있고, 기판(112)의 표면(122) 상에 형성될 패턴의 기초를 형성하는 임의의 원래 패턴을 형성할 수도 있다.

템플레이트(118)는 템플레이트 척(128)에 결합될 수도 있다. 척(128)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 진공, 핀형, 홈형, 정전, 전자기, 및/또는 다른 유사한 척 유형으로서 구성될 수도 있다. 또한, 척(128)은 척(128), 임프린트 헤드(130) 및 템플레이트(118)가 적어도 z-축 방향으로 이동가능하도록, 이후에 브리지(136)에 이동가능하게 결합될 수도 있는 임프린트 헤드(130)에 결합될 수도 있다.

템플레이트(118) 및/또는 기판(112)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 용융 실리카, 석영, 실리콘, 유기 폴리머, 실록산 폴리머, 보로실리케이트 유리, 플루오로카본 폴리머, 금속, 경화 사파이어, 및/또는 유사한 것을 포함하는 이러한 재료로부터 형성될 수도 있다.

시스템(110)은 유체 분배 시스템(132)을 더 포함할 수도 있다. 유체 분배 시스템(132)은 기판(112) 상에 성형성 재료(134)(예를 들어, 중합성 재료, 본 명세서에서 또한 레지스트라 칭함)를 증착하는데 사용될 수도 있다. 성형성 재료(134)는 드롭 분배(drop dispense), 스핀 코팅(spin-coating), 침지 코팅(dip coating), 화학 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 박막 증착, 후막 증착, 및/또는 유사한 것과 같은 기술을 사용하여 기판(112) 상에 위치될 수도 있다. 성형성 재료(134)는 디자인 고려사항에 따라, 원하는 체적이 템플레이트(118)와 기판(112) 사이에 형성되기 전에 그리고/또는 후에 기판(112) 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 성형성 재료(134)는 미국 특허 제7,157,036호 및 미국 특허 제8,076,386호에 설명된 바와 같은 모노머 혼합물을 포함할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 시스템(110)은 경로(142)를 따라 에너지(140)를 유도하는 에너지 소스(138)를 더 포함할 수도 있다. 임프린트 헤드(130) 및 스테이지(116)는 템플레이트(118) 및 기판(112)을 경로(142)와 중첩하여 위치시키도록 구성될 수도 있다. 카메라(158)가 마찬가지로 경로(142)와 중첩하여 위치될 수도 있다. 나노임프린트 리소그래피 시스템(110)은 스테이지(116), 임프린트 헤드(130), 유체 분배 시스템(132), 소스(138) 및/또는 카메라(158)와 통신하는 프로세서(154)에 의해 조절될 수도 있고, 메모리(156) 내에 저장된 컴퓨터 판독가능 프로그램 상에서 동작할 수도 있다.

임프린트 헤드(130), 스테이지(116), 또는 양자 모두는 성형성 재료(134)에 의해 충전되는 원하는 체적을 그 사이에 형성하도록 템플레이트(120)와 기판(112) 사이의 거리를 변동한다. 예를 들어, 임프린트 헤드(130)는 템플레이트(120)가 성형성 재료(134)에 접촉하도록 템플레이트(118)에 힘을 인가할 수도 있다. 원하는 체적이 성형성 재료(134)로 충전된 후에, 소스(138)는 에너지(140), 예를 들어 자외선 방사선을 생성하여, 성형성 재료(134)가 고화되게 하고 그리고/또는 기판(112)의 표면(122) 및 템플레이트(118)의 패터닝 표면(124)의 형상에 합치하여 가교 결합하게 하여, 기판(112) 상에 패터닝된 층을 형성한다. 기판 및 고화된 패터닝된 층은 이어서, 에칭 프로세스와 같은 부가의 프로세스를 받게 되어, 고화된 층 내의 패턴에 대응하는 릴리프 이미지를 기판 내에 전사하여, 이에 의해 레플리카 템플레이트를 산출한다.

다수의 경우에, 전술된 바와 같이 1세대 레플리카 템플레이트의 형성은 원하는 프로세스 용례를 위해 적절하다. 예를 들어, 패터닝될 반도체 웨이퍼가 레지스트 내에 형성될 접촉 구멍의 어레이를 필요로 하면, 레플리카 템플레이트는 기둥(pillar)의 역 어레이를 갖고 패터닝되어야 한다. 이러한 시나리오에서, 마스터 템플레이트는 예를 들어, 전자빔 레지스트 내에 원하는 구멍 어레이를 형성하기 위해 마스터 템플레이트 기판 상에 도포되어 있는 포지티브 전자빔 레지스트(레지스트는 전자빔의 노출된 영역에서 제거됨)를 노출함으로써 제조될 수 있다. 이 어레이는 이어서 마스터 템플레이트 기판 재료 자체 내에 패턴 전사되어, 이에 의해 원하는 구멍의 어레이를 갖는 마스터 템플레이트를 형성한다. 다음의 단계에서, 반대 톤 패턴(opposite tone pattern)이 레플리카 템플레이트에 생성된다. 즉, 마스터 템플레이트는 레플리카 템플레이트 기판 상에 위치된 임프린트 레지스트 내에 패턴을 생성하여, 형성된 패턴이 마스터 템플레이트 구멍의 어레이에 의해 형성된 레지스트 기둥의 어레이를 포함하게 하는데 사용된다. 레지스트 기둥은 이어서 레플리카 템플레이트 기판 자체 내로 패턴 전사되어, 이에 의해 기둥의 어레이를 갖는 레플리카 템플레이트를 형성한다. 그 기둥의 어레이를 갖는 레플리카 템플레이트는 이어서 예를 들어, 반도체 웨이퍼 상에 증착된 레지스트 내에 구멍의 어레이를 패터닝하기 위한 작동 템플레이트로서 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 복제 프로세스가 반도체 웨이퍼 상에 레지스트의 원하는 패턴 톤을 임프린팅하는 것에 순종하지 않는 경우가 존재한다. 예를 들어, 상기 예에서, 형성된 레플리카 템플레이트는 구멍을 임프린팅할 수 있지만, 반도체 웨이퍼 상에 기둥의 직접 임프린팅을 제공하지 않는다. 기둥의 직접 임프린팅을 위한 구멍 톤 레플리카 템플레이트는 기둥 톤 마스터 템플레이트의 초기 제조를 필요로 할 수 있다. 이러한 기둥 톤 마스터 템플레이트는 예를 들어, 네거티브 작용식 e-빔 레지스트를 갖고 제조될 수 있는데, 이는 전자빔이 레지스트 상에 충돌하는 영역에 레지스트를 남겨둔다. 이러한 경우에, 기둥의 어레이는 이어서 구멍 톤 레플리카 템플레이트를 생성하는데 사용될 수 있는 기둥 톤을 갖는 마스터 템플레이트를 생성하기 위해 전자빔 레지스트 내에 형성될 수 있다. 그러나, 네거티브 e-빔 레지스트의 선택은 나노스케일 특징부의 제조에 있어 이상적이지 않다. 네거티브 작용식 화학적 증폭된 레지스트는 마스터 템플레이트의 적당한 기입 시간을 허용하기 위해 정확한 전자빔 감도를 갖는 경향이 있지만, 분해능에 있어 제한된다. 25 nm 이하의 정도의 기둥 및 조밀한 라인의 어레이는 해석될 수 없다. SU8 및 칼릭세렌(calixerene)과 같은 화학적으로 증폭되지 않은 고분해능 네거티브 톤 레지스트는 원하는 분해능을 갖지만, 노출 선량은 너무 높아 단일의 마스터 템플레이트를 위한 기입 시간이 며칠 내에 또는 몇주 내에 측정될 것이다. 마스터 템플레이트 제조를 위한 이들 유형의 기입 시간은 상업적인 생산 및 비용 관점으로부터 금지된다.

부가의 접근법은 템플레이트 제조 시퀀스에 부가의 복제 단계를 간단히 추가하는 것이다. 이 경우에, 마스터 템플레이트는 복제되어, 이에 의해 전술된 바와 같이, 제1 레플리카 템플레이트를 생성한다. 1세대 레플리카 템플레이트는 이어서 예를 들어, 반도체 웨이퍼를 패터닝하는 것과 같이, 생산에 직접 사용을 위한 2세대 레플리카 템플레이트를 생성하도록 자체로 사용된다. 이러한 복제 프로세스에서, 1세대 레플리카 템플레이트는 단일의 복제 시퀀스를 위한 마스터 템플레이트에 관하여 전술된 바와 동일한 방식으로 사용될 수 있는데, 즉 1세대 레플리카 템플레이트는 2세대 레플리카 템플레이트에 다수회(예를 들어, 수백회 또는 심지어 수천회) 사용될 수도 있다. 마스터 템플레이트가 예를 들어 구멍 톤 패턴을 가질 때, 최종 2세대 레플리카 템플레이트는 마찬가지로 이후에 반도체 웨이퍼 상에 기둥을 임프린팅하는데 사용될 수 있는 구멍 톤 패턴을 가질 것이다. 이러한 프로세스는 기둥을 임프린팅하는데 한정되는 것은 아니고, 라인, 정사각형 및 직사각형과 같은 다른 융기된 구조 특징부를 임프린팅하는 것이 또한 가능하다. 일반적으로, 설명된 프로세스는, 반대 톤이 원래 마스터 템플레이트 내에 먼저 형성될 수 있는 한, 임의의 융기된 패턴 특징부를 임프린팅하기 위해 2세대 레플리카 템플레이트를 생성하는데 사용될 수 있다.

그러나, 1세대 레플리카 템플레이트가 2세대 레플리카 템플레이트를 발생하는데 사용될 때, 특정 어려움이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 2a에서, 1세대 레플리카 템플레이트(210) 및 2세대 레플리카 템플레이트 블랭크(220)의 모두는 메사(212 및 222)를 각각 포함하는 것을 알 수 있다. 이러한 메사는 다양한 이유로 전개된다. 1세대 템플레이트(210) 상의 메사(212)는 1세대 템플레이트 자체의 제조 프로세스 중에, 마스터 템플레이트 및 1세대 템플레이트 블랭크의 표면이 패터닝된 영역의 외부에서 서로 접촉하지 않도록 제공된다. 이러한 접촉은 그렇지 않으면 잠재적으로 결함을 생성할 수 있다. 마찬가지로, 2세대 템플레이트 블랭크(220) 상의 메사(222)는, 최종적인 템플레이트가 이어서 예를 들어 반도체 웨이퍼를 임프린팅할 뿐만 아니라 원하는 패터닝 영역의 외부의 웨이퍼와 템플레이트를 접촉하는 것을 회피하기 위해 사용될 때 패터닝 영역을 형성하도록 요구된다. 이러한 접촉은 템플레이트 및/또는 웨이퍼에 손상 및/또는 결함을 유도할 수 있다.

1세대 템플레이트(210)의 메사(212)가 2세대 레플리카(220)의 메사(222)와 동일한 크기인 경우에, 도 2a에 도시된 바와 같이, 임프린트 복제 프로세스 중에 압출된 레지스트가 다른 복제 프로세스에서 하류측 결함을 유도할 수 있는 가능성이 존재한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 압출된 레지스트(230)는 각각의 메사(212, 222)의 경계를 넘어 연장하고, 메사(212, 222)의 측벽(214, 224)에 자체로 부착한다. 분리시에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 압출된 레지스트(230)의 부분(232, 234)은 측벽(214, 224)에 각각 부착 유지될 수 있다. 특히, 1세대 레플리카 템플레이트(210)의 측벽(214) 상에 남아 있는 압출된 레지스트부(234)는 다른 템플레이트 복제 프로세스에서 결함의 잠재적인 소스이다. 예를 들어, 압출된 레지스트부(234)는 후속의 2세대 레플리카의 복제 중에 탈착되게 될 수 있어, 이에 의해 예를 들어 이러한 복제된 템플레이트의 패터닝 영역, 또는 다른 위치에 원하지 않는 결함을 생성한다. 이러한 압출된 레지스트는 잘 알려진 습식 세척 프로세스를 사용하여 레플리카 템플레이트로부터 제거될 수 있다. 그러나, 이러한 프로세스는 시간 경과에 따라, 릴리프 이미지의 크기의 시프트를 유발하여 템플레이트 상에 임계 특징부를 형성할 수 있다. 즉, 이러한 세척 프로세스는 시간 경과에 따라 레플리카 템플레이트 특징부의 임계 치수를 변경할 수 있어, 이에 의해 레플리카를 2세대 레플리카 템플레이트의 지속적인 복제를 위해 사용불가능하게 한다.

이러한 제한을 극복할 수 있는 템플레이트 레플리카 디자인 및 프로세스가 본 명세서에 제공된다. 이제 도 3 및 도 4에 도시된 실시예를 참조하면, 1세대 템플레이트(310)는 템플레이트(310)의 표면(313)으로부터 연장하는 메사(312)를 포함한다. 메사(312)는 릴리프 이미지가 그 위에 형성되어 있는 패터닝 표면(315)을 더 포함한다. 2세대 레플리카 기판(220)은 마찬가지로 기판(220)의 표면(223)으로부터 연장하는 메사(222)를 포함하는데, 여기서 메사(222)는 활성 영역(225)을 또한 형성한다. 1세대 템플레이트(310)의 메사(312)는 2세대 템플레이트 레플리카 기판(220)의 메사(222)의 것에 비교할 때 더 큰 표면 영역을 갖도록 추가로 구성된다. 이러한 메사 오버사이징의 결과로서, 성형성 재료의 임프린팅 및 경화 및 이어서 분리 후에, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 압출된 레지스트(234)는 2세대 레플리카 템플레이트 기판(220)의 메사(222)의 측벽(224)에 우선적으로 부착하여, 임의의 잔류 압출된 레지스트가 없는 1세대 템플레이트(310)의 측벽(314)을 남겨두어, 이에 의해 1세대 템플레이트(310)를 사용하여 후속의 복제에 있어서 결함을 회피하고 또한 시간 경과에 따라, 1세대 템플레이트(310) 상의 릴리프 특징부의 크기를 불리하게 변경할 수 있는 불필요한 반복된 세척 단계를 또한 회피한다. 대조적으로, 2세대 레플리카 기판(220)의 측벽(224)에 부착된 압출된 레지스트(234)는 문제가 없다. 이는 2세대 레플리카 기판을 형성하기 위해 패턴 전사가 2세대 레플리카 기판(220) 상에 완료된 후에, 압출된 레지스트(234)가 황산 및 과산화수소 에칭과 같은 1회 습식 에칭 프로세스, 또는 산소 플라즈마, VUV 처리 등과 같은 1회 건식 에칭 프로세스에 의해 제거될 수 있기 때문이다.

2세대 레플리카 기판(222)에 대한 1세대 레플리카 템플레이트의 메사(312)의 최소 오버사이징은 임프린트 프로세스 중에 압출된 레지스트의 예측된 거리의 함수이다. 예를 들어, 메사(312)는, 템플레이트(310)가 임프린팅 프로세스 중에 기판(320)에 대해 위치될 때, 메사(312)의 주계 상의 임의의 지점과 메사(222)의 주계 상의 가장 가까운 지점 사이의 최소 거리가 템플레이트 패터닝 표면(315)이 기판 활성 영역(225) 사이로부터 압출되는 임의의 중합성 재료가 기판 측벽(224)에 우선적으로 부착하고 템플레이트 측벽(314)에 부착하지 않게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 100 nm 이상의 더 두꺼운 임프린트에 있어서, 이 거리는 6 미크론만큼 클 수도 있다. 예를 들어, nm 미만인 더 얇은 임프린트에 있어서, 이 거리는 1 미크론만큼 작을 수 있다. 1세대 템플레이트의 메사의 최대 오버사이징은 사용된 임프린트 복제 도구의 최대 노출 필드 크기에 의해 주로 제한될 것이지만, 밀리미터 또는 심지어 수십 밀리미터의 정도의 오버사이징이 실현가능하다. 몇몇 예에서, 이어서, 1세대 템플레이트의 메사 오버사이징은 x 및 y 방향의 모두에서 2세대 템플레이트의 메사보다 적어도 1 미크론 더 크도록 설정될 수 있다. 오버사이징의 범위는 x 및 y의 모두에서 1 미크론 내지 50 mm일 수 있고, 더 통상적으로 x 및 y의 모두에서 2 미크론 내지 1 mm의 오버사이징이다.

도 6은 예를 들어, 이어서 반도체 웨이퍼 상의 대응 기둥을 임프린팅하는데 사용될 수 있는 구멍 어레이를 갖는 2세대 템플레이트를 제조하기 위해 이러한 메사 오버사이징을 구체화하는 예시적인 템플레이트 복제의 방법을 도시하고 있다. 단계 602에서, 프로세스는 전자빔 레지스트 내의 어레이 구멍의 형성을 위해 포지티브 전자빔 레지스트로 노출된 용융 실리카 마스터 템플레이트 블랭크로 시작한다. 단계 604에서, 레지스트 내의 구멍 패턴은 이어서 용융 실리카 마스터 템플레이트 내로 전사되고, 이에 의해 유리 내의 구멍의 어레이를 갖는 마스터 템플레이트를 형성한다. 다음 단계 606은 템플레이트 복제 프로세스를 시작하고, 여기서 반대 톤 패턴이 1세대 복제 템플레이트에서 생성된다. 즉, 단계 606에서, 마스터 템플레이트는 용융 실리카로 마찬가지로 형성되고 전술된 바와 같이 원하는 메사 오버사이징을 갖는 1세대 레플리카 블랭크 상에 위치된 레지스트 내에 기둥의 어레이를 임프린팅하는데 사용된다. 단계 608에서, 레지스트 기둥은 이어서 용융 실리카 내로 패턴 전사되어, 이에 의해 기둥의 어레이를 갖는 1세대 레플리카 템플레이트를 생성한다. 단계 610에서, 이 1세대 템플레이트는 이어서 재차 마찬가지로 용융 실리카로 형성된 2세대 레플리카 블랭크 상에 위치된 레지스트 내에 구멍의 어레이를 임프린팅하는데 사용된다. 최종 단계 612로서, 구멍의 어레이는 용융 실리카 내로 패턴 전사되어 마스터 템플레이트와 동일한 패턴 톤, 즉 구멍을 갖는 2세대 레플리카 템플레이트를 형성한다. 이 2세대 레플리카는 이어서 예를 들어, 반도체 웨이퍼 상에 기둥의 어레이를 임프린팅하는데 사용될 수 있다.

특정 실시예에서, 1세대 및 2세대 템플레이트의 모두는 6 인치×6인치×0.25 인치의 블랭크 용융 실리카 플레이트로부터 형성될 수 있고, 1.1 mm의 두께로 중앙이 천공된 64 mm 직경 중앙 이면측 영역을 갖는다. 최대 패터닝된 영역은 반도체 산업에서 표준 필드 크기인 26 mm×33 mm(x 및 y 방향 각각에서)의 정도일 수 있다.

몇몇 실시예에서, 템플레이트 두께 및 천공 직경은 1세대 및 2세대 템플레이트의 모두에 대해 동일할 수 있다. 그러나, 이는 필수적인 조건은 아니다. 또한, 몇몇 실시예에서, 천공 영역은 1.1 mm 두께를 갖지만, 템플레이트 활성 패턴 영역의 실제 두께는 0.100 mm만큼 작고 6.35 mm만큼 클 수 있다. 템플레이트의 이면이 6.35 mm 미만이 되도록 천공되면, 천공된 영역의 직경은 템플레이트 상의 패터닝된 영역의 최대 대각선 길이를 초과하는 최소값을 가질 수 있다.

또한, 템플레이트의 메사 크기는 26 mm×33 mm 필드 크기로 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 본 명세서에 제공된 바와 같이 형성된 레플리카 템플레이트는 다수의 필드를 임프린팅하는데 사용될 수 있다. 예로서, 단일의 임프린트를 갖고 인쇄된 2개의 필드는 템플레이트 상에 나란히 배치될 때, 52 mm×33 mm 또는 66 mm×26 mm의 치수를 가질 것이다. 유사하게, 26 mm×33 mm 필드의 2×2 어레이가 치수 52 mm×66 mm를 가질 것이다. 단일의 임프린트 단계에서 인쇄된 필드의 수에 대한 단일의 필드의 양쪽 실제 크기에 기초하여 다수의 다른 조합이 가능하다.

템플레이트 및 템플레이트 블랭크는 예를 들어 전술된 바와 같이 용융 실리카로부터 형성될 수도 있고, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 석영, 실리콘, 유기 폴리머, 실록산 폴리머, 보로실리케이트 유리, 플루오로카본 폴리머, 금속, 경화 사파이어, 및/또는 유사한 것을 포함하는 이러한 재료로부터 또한 형성될 수도 있다.

템플레이트 및 템플레이트 블랭크는 6 in×6 in 플레이트 구성 뿐만 아니라 다른 구성을 가질 수 있다. 실리콘 기판은 예를 들어 종종 둥글고, 50 mm 내지 최대 450 mm의 범위의 직경을 갖는다. 템플레이트는 또한 다양한 x 및 y 치수 뿐만 아니라 다양한 두께를 갖는 플레이트 형상일 수 있다.

부가적으로, 상기 프로세스, 시스템 및 템플레이트는 1세대 및 2세대 레플리카 템플레이트 사이의 압출 결함을 회피하는 맥락에서 설명되었지만, 이러한 방법, 시스템 및 템플레이트는 이와 같이 한정되는 것은 아니라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 예를 들어, 마스터 템플레이트 자체는 제1 레플리카 기판에 대해 오버사이징된 메사를 갖도록 제조될 수 있다. 마찬가지로, 접근법은 또한 2세대를 넘어 레플리카 템플레이트의 제조 세대에 적용될 수 있다.

다양한 양태의 추가의 변형예 및 대안적인 실시예 이 설명의 견지에서 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 이에 따라, 이 설명은 단지 예시적인 것으로서 고려되어야 한다. 본 명세서에 개시되고 설명된 형태는 실시예의 예로서 취해져야 한다는 것이 이해되어야 한다. 본 설명의 이익을 가진 후에 통상의 기술자에게 모두 명백해질 것과 같이, 요소 및 재료는 본 명세서에 예시되고 설명된 것들에 대해 치환될 수도 있고, 부분 및 프로세스는 역전될 수도 있고, 특정 특징부는 독립적으로 사용될 수도 있다.

Claims

(a) 기판의 표면으로부터 연장되는 메사를 갖는 기판을 제공하는 단계로서, 상기 기판의 메사는 제1 영역을 갖는 활성 영역을 형성하는, 기판을 제공하는 단계;
(b) 템플레이트의 표면으로부터 연장되는 메사를 갖는 상기 템플레이트를 제공하는 단계로서, 상기 템플레이트의 메사는 제2 영역을 갖는 패터닝 영역을 형성하고, 상기 제2 영역은 상기 기판의 제1 영역보다 크고, 상기 템플레이트의 메사는 릴리프 이미지가 위에 형성되어 있는 패터닝 표면을 더 갖는, 템플레이트를 제공하는 단계;
(c) 상기 템플레이트의 메사의 패터닝 영역이 상기 기판의 메사의 활성 영역과 중첩하도록 상기 템플레이트를 상기 기판과 중첩하여 위치설정하는 위치설정 단계;
(d) 상기 템플레이트의 패터닝 영역과 상기 기판의 활성 영역 사이에 형성된 체적을 중합성 재료로 충전하는 충전 단계;
(e) 상기 중합성 재료를 고화하여 상기 기판 상에 패터닝된 층을 형성하는 고화 단계; 및
(f) 고화된 상기 패터닝된 층으로부터 상기 템플레이트를 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 영역 및 제2 영역은,
제1 주계(perimeter) 및 제2 주계를 각각 형성하고,
또한, 상기 위치설정 단계, 충전 단계 및 고화 단계 중에, 상기 제1 주계 상의 임의의 지점과 상기 제2 주계 상의 가장 가까운 지점 사이의 최소 거리가, 템플레이트 패터닝 영역과 상기 기판의 활성 영역 사이로부터 압출되는 임의의 중합성 재료가 상기 기판의 메사의 측벽에 부착되고 상기 템플레이트의 메사의 측벽에 부착되지 않게 하도록 구성된, 방법.
제1항에 있어서, 상기 템플레이트 및 상기 기판은 천공된(cored out) 이면 영역을 갖는, 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝된 층의 패턴을 상기 기판의 활성 영역 내로 전사하여 상기 기판을 레플리카 템플레이트로서 기능하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 레플리카 템플레이트의 패턴은 마스터 템플레이트와 동일한 릴리프 패턴인, 방법.
제5항에 있어서, 상기 릴리프 패턴은 구멍들의 어레이인, 방법.
제4항에 따라 형성된 레플리카 템플레이트와 상기 기판과는 상이한 제2 기판 사이에 형성된 체적을 중합성 재료로 충전하는 단계; 및
상기 중합성 재료를 고화하여 상기 제2 기판 상에 패터닝된 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
물품 제조 방법이며,
제7항의 방법에 따라 기판 상에 패턴을 형성하는 단계;
형성된 상기 패턴을 상기 기판 내로 전사하는 단계; 및
상기 기판을 가공하여 상기 물품을 제조하는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 물품은 반도체 디바이스인, 물품 제조 방법.
기판 상에 템플레이트의 패턴을 복제하는 데 사용되는 장치로서,
(a) 상기 기판을 유지하도록 구성된 기판 유지 유닛으로서, 상기 기판은 상기 기판의 표면으로부터 연장되는 메사를 갖고, 상기 기판의 메사는 제1 영역을 갖는 활성 영역을 형성하는, 기판 유지 유닛; 및
(b) 상기 템플레이트를 유지하도록 구성된 템플레이트 유지 유닛을 포함하고,
상기 템플레이트는, 상기 템플레이트의 표면으로부터 연장되는 메사를 갖고, 상기 템플레이트의 메사는 제2 영역을 갖는 패터닝 영역을 형성하고, 상기 제2 영역은 상기 기판의 제1 영역보다 크고, 상기 템플레이트의 메사는 릴리프 이미지가 위에 형성되어 있는 패터닝 표면을 더 갖는, 장치.
제10항에 있어서, (c) 상기 템플레이트의 메사의 패터닝 영역이 상기 기판의 메사의 활성 영역과 중첩되게끔 상기 템플레이트를 상기 기판과 중첩하여 위치설정하도록 구성된 위치설정 유닛;
(d) 상기 템플레이트의 패터닝 영역과 상기 기판의 활성 영역 사이에 형성된 체적을 중합성 재료로 충전하도록 구성된 충전 유닛; 및
(e) 상기 중합성 재료를 고화하여 상기 기판 상에 패터닝된 층을 형성하도록 구성된 고화 유닛을 더 포함하는, 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 영역은, 제1 주계 및 제2 주계를 각각 형성하고, 또한, 상기 제1 영역 및 제2 영역이 중첩될 때 상기 제1 주계 상의 임의의 지점과 상기 제2 주계 상의 가장 가까운 지점 사이의 최소 거리가 존재하도록 구성된, 장치.