WO2006133956A2 - Removal of thin structured polymer layers by means of atmospheric plasma - Google Patents

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WO2006133956A2
WO2006133956A2 PCT/EP2006/005801 EP2006005801W WO2006133956A2 WO 2006133956 A2 WO2006133956 A2 WO 2006133956A2 EP 2006005801 W EP2006005801 W EP 2006005801W WO 2006133956 A2 WO2006133956 A2 WO 2006133956A2
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Sven Hansen
Hans-Georg Kapitza
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Suss Microtec Lithography Gmbh
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    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • G—PHYSICS
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping

Definitions

  • the present invention relates to the removal of thin, structured polymer layers, in particular the removal of thin residual layers, which were formed by a stamp or imprint method.
  • a method for so-called imprint lithography is described, for example, in US Pat. No. 5,772,905.
  • a mold is pressed into a thin resist layer deposited on a substrate.
  • structures formed on the mold are introduced into the photoresist layer.
  • the substrate is etched and thus the structure located on the mold is introduced into the substrate.
  • US-A-5 772 905 describes the use of a thermoplastic polymer.
  • a radiation-polymerizable fluid is possible, as described for example in WO 00/54107.
  • the curing of the polymerizable fluid is not effected as in the case of thermoplastic polymers by cooling but by the action of radiation.
  • US-A-5,772,905 the removal of the residual layer remaining in the regions of the structure in which the mold comes approximately in contact with the substrate, by ion etching or wet chemical etching, is described.
  • Removing this residual layer is necessary for subsequent process steps, that is, for example, the etching of the substrate.
  • a structure in a resist layer applied to a substrate is advantageously formed by pressing a mold into the resist layer.
  • the mold has at least one projection which, when the mold is pressed onto the substrate in the region of this projection, comes approximately in contact with the substrate and thus approximately removes the material forming the resist layer in this region.
  • the resist layer to be structured has, for example, a polymer which is thermoplastic or radiation-curable.
  • the layer is made deformable by heating, thereby enabling the stamping of the structure. By cooling, the polymer layer is subsequently cured.
  • the material is applied in nearly liquid form to the substrate and irradiated for curing during the stamping process.
  • the resist layer remaining in the area of a valley or valley formed by a protrusion of the mold in the resist layer is removed by means of a plasma at atmospheric pressure.
  • the atmospheric plasma formed by a corresponding gas is preferably generated by a corona discharge or a plasma barrier discharge (DBD). Suitable process gases are, for example, O 2 or O 2 / CF 4 .
  • the advantage of the present invention is the replacement of the reactive ion etching (RIE) process commonly used in the art by the simple and inexpensive treatment with atmospheric plasma. In the treatment with atmospheric plasma further heating of the substrates and the damage of temperature-sensitive substrates is avoided.
  • RIE reactive ion etching
  • the plasma generation preferred by the invention by means of corona discharge the electric barrier discharge
  • a multiplicity of localized microdischarges are formed between two conducting electrodes when the alternating voltage of sufficient magnitude is applied, which have a very short period of time in the range of 10.sup.s.sec
  • the average gas temperature in the discharge gap is thus only increased by a few degrees Kelvin.
  • the discharge remains cold.
  • Another advantage over the prior art proposed or used methods is the avoidance of the risk of damage or contamination of the substrate.
  • FIGS. 1 to 4 (a) and 4 (b) the method steps of the method according to the invention
  • Figures 5 (a) and 5 (b) show cross-sectional electrode arrangements suitable for producing an atmospheric plasma according to the invention.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (b) show measurements of the layer thickness of a residual layer before and after the application of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a substrate 1 which is coated with a still deformable resist layer 2 into which structures are to be introduced. Furthermore, a mold or a stamp 3 is shown which has structures on one side. In general, these structures are formed by protrusions 31 and depressions 32. The structure widths can be on the order of several micrometers, but also in the nanometer range.
  • the mold 3 is pressed into the deformable resist layer 2 after the mold 3 is optionally aligned with the substrate 1 by means of an alignment device (not shown).
  • an alignment device not shown
  • the mold 3 in the region of the projections 31, the mold 3 almost comes into contact with the substrate 1, so that only a thin residual layer remains between the mold 3 and the substrate 1 in this region.
  • the resist layer 2 is acted upon so that it solidifies. This can be done, for example, by cooling in the case of a thermoplastic polymer.
  • the resist layer 2 is solidified by irradiation with, for example, UV rays ("cold embossing"). In this case, however, at least either the mold 3 or the substrate 1 must be permeable to the radiation used be. In so-called "hot embossing", the resist layer 2 is solidified by the action of pressure and high temperature.
  • the mold 3 is removed (see Fig. 3).
  • a negative impression of the structures of the mold 3 is formed.
  • the intended structures 21 are formed at locations where the mold 3 has depressions 32.
  • Projections 31 valleys formed only a thin residual layer 22 is present.
  • the thickness of the residual layer in the range of a few to several hundred nanometers.
  • This residual layer 22 is removed, as shown in FIGS. 4 a and 4 b, by the action of an atmospheric plasma 5, 5 '.
  • the principles of the atmospheric plasma treatment are described, for example, in DE-A-102 56 693.
  • the plasma 5, 5 ' is generated below a high voltage electrode 4 from a process gas, for example O 2 or CF 4 .
  • the electrode 4 may be arranged as a surface electrode stationary over the entire surface of the substrate 1 with the cured resist layer 2 '. Alternatively, the electrode 4 can be moved with respect to the substrate 1, and thus pass through the surface of the substrate 1. For example, a linear electrode can be guided over the surface of the substrate 1. Radicals that form in the plasma 5, 5 'react with organic surfaces, decompose them and carry off the resulting gaseous products through the purge gas.
  • FIG. 4a shows the case in which the plasma 5 is formed under the entire surface of the electrode
  • FIG. 4b shows an alternative situation in which only in the regions in which the thin residual layer 22 is to be removed, a plasma 5 'is formed.
  • the breakdown voltage is higher than the breakdown voltage of the residual layer 22 but lower than the breakdown voltage of the structure 21, it may be indicated by the breakdown voltage shown in FIG. 4b
  • FIG. 5 (a) and (b) show the cross-section of an electrode assembly suitable for producing an atmospheric plasma according to the invention.
  • the electrodes 41 and 42 shown represent linear electrodes which extend into the plane of the drawing and can be moved to extend the entire surface of the substrate 1 in the plane of the drawing.
  • Fig. 5 (a) there is shown the case where discharge takes place directly between the substrate 1 and the electrodes 41 and 42, respectively. In this area, therefore, forms a plasma 51 and 52, which is also referred to as "direct plasma".
  • the substrate 1 may be regarded as a capacitor plate which is at a floating potential. This process is strongly influenced by the distance between substrate and electrode.
  • the plasma 53 ignites between the electrodes 41 and 42 ("remote plasma"). Resulting gas radicals are transported to the substrate in the air gap 6 and react with the surface of the substrate 1. By suitable means (not shown) on the electrode system is prevented that a direct discharge on the substrate 1 takes place.
  • Both systems shown in Figure 5 (a) and (b) also have a gas supply 7 and a gas extraction 8, which ensure the continuous gas exchange in the process area.
  • the effect of the direct plasma process is more effective, but here the parameters must be carefully selected to avoid damage to the surface of the substrate.
  • a circular recess was stamped into a UV curable resist layer by the method described above with reference to Figs.
  • the structure had a layer thickness of about 2.1 to 2.2 microns.
  • the residual layer remaining in the recess after stamping had a thickness of about 150 nm.
  • the layer thicknesses are shown in the region of the resulting structure 10 and in the recess 11. After the treatment with direct plasma described above and a linear electrode which is driven over the substrate, the layer thicknesses shown in FIG. 6 (b) result.

Abstract

The invention relates to methods for forming a structure in a resist layer that is applied to a substrate by means of an imprint lithography process. According to said methods, the layer that remains in the valleys of the structure after stamping and curing the resist layer is removed under the effect of plasma at atmospheric pressure.

Description

Entfernen von dünnen strukturierten Polymerschichten durch atmosphärisches Plasma Removal of thin structured polymer layers by atmospheric plasma
Die vorliegende Erfindung betrifft das Entfernen dünner, strukturierter Polymerschichten, insbesondere das Entfernen dünner Restschichten, die durch ein Stempel- bzw. Imprintverfahren gebildet wurden.The present invention relates to the removal of thin, structured polymer layers, in particular the removal of thin residual layers, which were formed by a stamp or imprint method.
Ein Verfahren zur sogenannten Imprint-Lithographie ist beispielsweise in der US-A-5 772 905 beschrieben. Gemäß dem in dieser Druckschrift offenbarten Verfahren wird eine Form in eine dünne Fotolack- bzw. Resistschicht, die auf einem Substrat aufgebracht ist, gepreßt. Durch das Aufpressen werden Strukturen, die auf der Form ausgebildet sind, in die Fotolackschicht eingebracht. Nach Entfernen der Form wird das Substrat geätzt und somit die auf der Form befindliche Struktur in das Substrat eingebracht. Mit dem in der US-A-5 772 905 beschriebenen Verfahren können Strukturen bis in einer Größenordnung von 10 nm erzeugt werden.A method for so-called imprint lithography is described, for example, in US Pat. No. 5,772,905. According to the method disclosed in this document, a mold is pressed into a thin resist layer deposited on a substrate. By the pressing, structures formed on the mold are introduced into the photoresist layer. After removal of the mold, the substrate is etched and thus the structure located on the mold is introduced into the substrate. With the method described in US Pat. No. 5,772,905 structures up to the order of 10 nm can be produced.
Die US-A-5 772 905 beschreibt die Verwendung eines thermoplastischen Polymers. Alternativ ist auch die Verwendung eines durch Strahlung polymerisierbaren Fluids möglich, wie es beispielsweise in der WO 00/54107 beschrieben ist. Hierbei wird die Aushärtung des polymerisierbaren Fluids nicht wie im Fall von thermoplastischen Polymeren durch Abkühlen sondern durch Einwirkung von Strahlung bewirkt. In der US-A-5 772 905 wird das Entfernen der Restschicht, die in den Bereichen der Struktur zurückbleiben, in denen die Form annähernd in Kontakt mit dem Substrat kommt, durch Ionenätzen oder naßchemisches Ätzen, beschrieben.US-A-5 772 905 describes the use of a thermoplastic polymer. Alternatively, the use of a radiation-polymerizable fluid is possible, as described for example in WO 00/54107. Here, the curing of the polymerizable fluid is not effected as in the case of thermoplastic polymers by cooling but by the action of radiation. In US-A-5,772,905, the removal of the residual layer remaining in the regions of the structure in which the mold comes approximately in contact with the substrate, by ion etching or wet chemical etching, is described.
Ein Entfernen dieser Restschicht ist für nachfolgende Prozeßschritte, also beispielsweise das Ätzen des Substrats, notwendig.Removing this residual layer is necessary for subsequent process steps, that is, for example, the etching of the substrate.
Aus der US-A-5 560 777 ist es bekannt, zur Entfernung von Resistschichten in der Mikrostrukturtechnik eine Coronenentladung bei Atmosphärendruck einzusetzen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes und kostengünstigeres Verfahren zum Entfernen von dünnen Restschichten auf einem Substrat nach dem Stempeln einer Struktur in eine Resistschicht durch ein Imprint-Lithographieverfahren bereitzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren soll insbesondere Schädigungen des Substrats vermeiden.It is known from US Pat. No. 5,560,777 to use a corona discharge at atmospheric pressure to remove resist layers in microstructure technology. It is an object of the present invention to provide an improved and less expensive method of removing residual thin films on a substrate after stamping a pattern into a resist layer by an imprint lithography process. The method according to the invention is intended in particular to avoid damage to the substrate.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.These objects are achieved by the features of the claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Imprint-Lithographieverfahren wird in vorteilhafter Weise eine Struktur in einer auf einem Substrat aufgebrachten Resistchicht durch Pressen einer Form in die Resistschicht ausgebildet. Die Form weist hierbei zumindest einen Vorsprung auf, der beim Pressen der Form auf das Substrat im Bereich dieses Vorsprungs annähernd mit dem Substrat in Kontakt kommt und somit in diesem Bereich das die Resistschicht bildende Material annähernd entfernt. Die zu strukturierende Resistschicht weist beispielsweise ein Polymer auf, das thermoplastisch oder strahlungshärtbar ist. In Falle eines thermoplastischen Polymers wird die Schicht durch Erwärmen verformbar gemacht, wodurch das Einstempeln der Struktur ermöglicht wird. Durch Abkühlen wird die Polymerschicht anschließend ausgehärtet. Alternativ wird bei der Verwendung eines strahlungshärtbaren Materials das Material in nahezu flüssiger Form auf das Substrat aufgebracht und zum Aushärten während des Stempelvorgangs bestrahlt. Die im Bereich eines durch einen Vorsprung der Form in der Resistschicht ausgebildeten Tals oder Talbodens zurückgebliebene Resistschicht wird mit Hilfe eines Plasmas bei Atmosphärendruck entfernt. Das atmosphärische Plasma, das durch ein entsprechendes Gas gebildet wird, wird vorzugsweise durch eine Koronaentladung bzw. eine Plasmabarrierenentladung (dielectric barrier discharge - DBD) erzeugt. Geeignete Prozess-Gase sind beispielsweise O2 oder O2/CF4.In the imprint lithography method according to the invention, a structure in a resist layer applied to a substrate is advantageously formed by pressing a mold into the resist layer. In this case, the mold has at least one projection which, when the mold is pressed onto the substrate in the region of this projection, comes approximately in contact with the substrate and thus approximately removes the material forming the resist layer in this region. The resist layer to be structured has, for example, a polymer which is thermoplastic or radiation-curable. In the case of a thermoplastic polymer, the layer is made deformable by heating, thereby enabling the stamping of the structure. By cooling, the polymer layer is subsequently cured. Alternatively, using a radiation-curable material, the material is applied in nearly liquid form to the substrate and irradiated for curing during the stamping process. The resist layer remaining in the area of a valley or valley formed by a protrusion of the mold in the resist layer is removed by means of a plasma at atmospheric pressure. The atmospheric plasma formed by a corresponding gas is preferably generated by a corona discharge or a plasma barrier discharge (DBD). Suitable process gases are, for example, O 2 or O 2 / CF 4 .
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt im Ersetzen des im Stand der Technik üblicherweise verwendeten reaktiven Ionenätzprozess (reactive ion etching - RIE) durch die einfache und kostengünstige Behandlung mit atmosphärischem Plasma. Bei der Behandlung mit atmosphärischem Plasma wird weiterhin eine Erwärmung der Substrate und die Schädigung von temperaturempfindlichen Substraten vermieden. Bei der erfindungsgemäß bevorzugten Plasmaerzeugung durch Koronaentladung (dieelektrische Barrierenentladung) bildet sich zwischen zwei leitenden Elektroden beim Anlegen der Wechselspannung hinreichender Größe eine Vielzahl lokalisierter Mikroentladungen aus, die eine sehr kurze Zeitdauer im Bereich von 10"& sec haben. Die mittlere Gastemperatur im Entladungsspalt wird dadurch nur um wenige Grad Kelvin erhöht. Die Entladung bleibt also kalt. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik vorgeschlagenen bzw. benutzten Verfahren ist das Vermeiden der Gefahr der Beschädigung bzw. Kontaminierung des Substrats.The advantage of the present invention is the replacement of the reactive ion etching (RIE) process commonly used in the art by the simple and inexpensive treatment with atmospheric plasma. In the treatment with atmospheric plasma further heating of the substrates and the damage of temperature-sensitive substrates is avoided. In the plasma generation preferred by the invention by means of corona discharge (the electric barrier discharge), a multiplicity of localized microdischarges are formed between two conducting electrodes when the alternating voltage of sufficient magnitude is applied, which have a very short period of time in the range of 10.sup.s.sec The average gas temperature in the discharge gap is thus only increased by a few degrees Kelvin. The discharge remains cold. Another advantage over the prior art proposed or used methods is the avoidance of the risk of damage or contamination of the substrate.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobeiThe invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, wherein
die Figuren 1 bis 4(a) bzw. 4(b) die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIGS. 1 to 4 (a) and 4 (b) the method steps of the method according to the invention,
die Figuren 5(a) und 5(b) Elektrodenanordnungen im Querschnitt zeigen, die zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmas gemäß der Erfindung geeignet sind, undFigures 5 (a) and 5 (b) show cross-sectional electrode arrangements suitable for producing an atmospheric plasma according to the invention; and
die Figuren 6(a) und 6(b) Messungen der Schichtdicke einer Restschicht vor bzw. nach der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.FIGS. 6 (a) and 6 (b) show measurements of the layer thickness of a residual layer before and after the application of the method according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Substrat 1, das mit einer noch verformbaren Resistschicht 2, in die Strukturen eingebracht werden sollen, beschichtet ist. Weiterhin ist eine Form bzw. ein Stempel 3 gezeigt, der auf einer Seite Strukturen aufweist. Allgemein sind diese Strukturen aus Vorsprüngen 31 und Vertiefungen 32 gebildet. Die Strukturbreiten können in der Größenordnung von mehreren Mikrometern, aber auch im Nanometerbereich liegen.1 shows a substrate 1 which is coated with a still deformable resist layer 2 into which structures are to be introduced. Furthermore, a mold or a stamp 3 is shown which has structures on one side. In general, these structures are formed by protrusions 31 and depressions 32. The structure widths can be on the order of several micrometers, but also in the nanometer range.
Gemäß Fig. 2 ist die Form 3 in die verformbare Resistschicht 2 gedrückt, nachdem die Form 3 gegebenenfalls zum Substrat 1 mittels einer (nicht gezeigten) Ausrichtungsvorrichtung ausgerichtet wurde. Gemäß Fig. 2 kommt im Bereich der Vorsprünge 31 die Form 3 nahezu in Kontakt mit dem Substrat 1, so daß zwischen der Form 3 und dem Substrat 1 in diesem Bereich lediglich eine dünne Restschicht verbleibt.As shown in Fig. 2, the mold 3 is pressed into the deformable resist layer 2 after the mold 3 is optionally aligned with the substrate 1 by means of an alignment device (not shown). According to FIG. 2, in the region of the projections 31, the mold 3 almost comes into contact with the substrate 1, so that only a thin residual layer remains between the mold 3 and the substrate 1 in this region.
Während der in Fig. 2 gezeigten Stellung der Form 3 relativ zum Substrat 1 wird auf die Resistschicht 2 so eingewirkt, daß diese sich verfestigt. Dies kann beispielsweise durch Abkühlen im Fall eines thermoplastischen Polymers geschehen. Im Fall eines strahlungshärtbaren Materials der Resistschicht 2 wird die Resistschicht 2 durch Bestrahlen beispielsweise mit UV-Strahlen verfestigt ("cold embossing"). In diesem Fall muss jedoch zumindest entweder die Form 3 oder das Substrat 1 für die verwendete Strahlung durchlässig sein. Beim sogenannten "hot embossing" wird die Resistschicht 2 durch Einwirken von Druck und hoher Temperatur verfestigt.During the position of the mold 3 shown in FIG. 2 relative to the substrate 1, the resist layer 2 is acted upon so that it solidifies. This can be done, for example, by cooling in the case of a thermoplastic polymer. In the case of a radiation-curable material of the resist layer 2, the resist layer 2 is solidified by irradiation with, for example, UV rays ("cold embossing"). In this case, however, at least either the mold 3 or the substrate 1 must be permeable to the radiation used be. In so-called "hot embossing", the resist layer 2 is solidified by the action of pressure and high temperature.
Nach dem Aushärten der Resistschicht 2 wird die Form 3 entfernt (vgl. Fig. 3). In der gehärteten Resistschicht 2' ist somit ein Negativabdruck der Strukturen der Form 3 ausgebildet. In der Resistschicht 2' sind also die beabsichtigten Strukturen 21 an Stellen ausgebildet, an denen die Form 3 Vertiefungen 32 aufweist. In den im Bereich derAfter curing of the resist layer 2, the mold 3 is removed (see Fig. 3). In the hardened resist layer 2 'thus a negative impression of the structures of the mold 3 is formed. In the resist layer 2 ', therefore, the intended structures 21 are formed at locations where the mold 3 has depressions 32. In the area of
Vorsprünge 31 gebildeten Tälern ist lediglich eine dünne Restschicht 22 vorhanden. Je nachProjections 31 valleys formed only a thin residual layer 22 is present. Depending on
Anwendung liegt die Dicke der Restschicht im Bereich von wenigen bis zu mehreren Hundert Nanometern.Application, the thickness of the residual layer in the range of a few to several hundred nanometers.
Diese Restschicht 22 wird wie in den Figuren 4a bzw. 4b gezeigt durch Einwirken eines atmosphärischen Plasmas 5, 5' entfernt. Die Prinzipien der atmosphärischen Plasmabehandlung werden beispielsweise in der DE-A- 102 56 693 beschrieben. Das Plasma 5, 5' wird unterhalb einer Hochspannungselektrode 4 aus einem Prozeßgas, beispielsweise O2 oder CF4, erzeugt. Die Elektrode 4 kann hierbei als Flächenelektrode stationär über der gesamten Fläche des Substrats 1 mit der gehärteten Resistschicht 2' angeordnet sein. Alternativ kann die Elektrode 4 bezüglich des Substrats 1 bewegt werden, und somit die Fläche des Substrats 1 durchlaufen. Beispielsweise kann eine lineare Elektrode über die Fläche des Substrats 1 geführt werden. Radikale, die im Plasma 5, 5' entstehen, reagieren mit organischen Oberflächen, zersetzen diese und führen durch das Spülgas die dadurch entstehenden gasförmigen Produkte ab.This residual layer 22 is removed, as shown in FIGS. 4 a and 4 b, by the action of an atmospheric plasma 5, 5 '. The principles of the atmospheric plasma treatment are described, for example, in DE-A-102 56 693. The plasma 5, 5 'is generated below a high voltage electrode 4 from a process gas, for example O 2 or CF 4 . The electrode 4 may be arranged as a surface electrode stationary over the entire surface of the substrate 1 with the cured resist layer 2 '. Alternatively, the electrode 4 can be moved with respect to the substrate 1, and thus pass through the surface of the substrate 1. For example, a linear electrode can be guided over the surface of the substrate 1. Radicals that form in the plasma 5, 5 'react with organic surfaces, decompose them and carry off the resulting gaseous products through the purge gas.
Während in Fig. 4a der Fall gezeigt wird, in dem unter der gesamten Fläche der Elektrode das Plasma 5 entsteht, ist in Fig. 4b eine alternative Situation gezeigt, in der nur in den Bereichen, in denen die dünne Restschicht 22 entfernt werden soll, ein Plasma 5' ausgebildet ist.While FIG. 4a shows the case in which the plasma 5 is formed under the entire surface of the electrode, an alternative situation is shown in FIG. 4b in which only in the regions in which the thin residual layer 22 is to be removed, a plasma 5 'is formed.
Unterschiedliche Strukturhöhen führen bei einem Atmosphärenplasma mit direkterDifferent structural heights result in an atmospheric plasma with direct
Barrierenentladung zu unterschiedlichen Durchgangsspannungen. Durch eine geeignete Wahl der Durchschlagsspannung kann die in Fig. 4 gezeigte Plasmaverteilung erzielt werden. Ist die Durchschlagsspannung höher als die Durchschlagsspannung der Restschicht 22, aber niedriger als die Durchschlagsspannung der Struktur 21, kann durch die in Fig. 4b gezeigteBarrier discharge at different forward voltages. By a suitable choice of the breakdown voltage, the plasma distribution shown in Fig. 4 can be achieved. If the breakdown voltage is higher than the breakdown voltage of the residual layer 22 but lower than the breakdown voltage of the structure 21, it may be indicated by the breakdown voltage shown in FIG. 4b
Plasmaeinwirkung selektiv die Restschicht 22 entfernt werden. Die Figuren 5(a) und (b) zeigen den Querschnitt einer Elektrodenanordnung, die zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmas gemäß der Erfindung geeignet ist. Die gezeigten Elektroden 41 und 42 stellen lineare Elektroden dar, die sich in die Zeichenebene hinein erstrecken und zum Abfahren der gesamten Fläche des Substrats 1 in der Zeichenebene bewegt werden können. In Figur 5(a) ist der Fall gezeigt, in dem eine Entladung direkt zwischen dem Substrat 1 und den Elektroden 41 bzw. 42 stattfindet. In diesem Bereich bildet sich also ein Plasma 51 bzw. 52 aus, das auch als "direct plasma" bezeichnet wird. In diesem Fall kann das Substrat 1 als eine Kondensatorplatte angesehen werden, die auf einem floatenden bzw. erdfreien Potential liegt. Dieser Prozeß wird in stark von dem Abstand zwischen Substrat und Elektrode beeinflußt. In dem in Figur 5(b) gezeigten Fall zündet das Plasma 53 zwischen den Elektroden 41 bzw. 42 ("remote plasma"). Entstehende Gasradikale werden auf das Substrat im Luftspalt 6 transportiert und reagieren mit der Oberfläche des Substrats 1. Durch geeignete Vorrichtungen (nicht gezeigt) am Elektrodensystem wird verhindert, daß eine direkte Entladung auf dem Substrat 1 stattfindet.Plasma action selectively the residual layer 22 are removed. Figures 5 (a) and (b) show the cross-section of an electrode assembly suitable for producing an atmospheric plasma according to the invention. The electrodes 41 and 42 shown represent linear electrodes which extend into the plane of the drawing and can be moved to extend the entire surface of the substrate 1 in the plane of the drawing. In Fig. 5 (a), there is shown the case where discharge takes place directly between the substrate 1 and the electrodes 41 and 42, respectively. In this area, therefore, forms a plasma 51 and 52, which is also referred to as "direct plasma". In this case, the substrate 1 may be regarded as a capacitor plate which is at a floating potential. This process is strongly influenced by the distance between substrate and electrode. In the case shown in FIG. 5 (b), the plasma 53 ignites between the electrodes 41 and 42 ("remote plasma"). Resulting gas radicals are transported to the substrate in the air gap 6 and react with the surface of the substrate 1. By suitable means (not shown) on the electrode system is prevented that a direct discharge on the substrate 1 takes place.
Beide in Figur 5(a) und (b) gezeigten Systeme weisen außerdem eine Gasversorgung 7 und eine Gasabsaugung 8 auf, die den kontinuierlichen Gasaustausch im Prozeßbereich sichern. Die Wirkung des direkten Plasmaverfahrens ist effektiver, jedoch müssen hier die Parameter sorgfältig ausgewählt werden, um eine Beschädigung der Oberfläche des Substrats zu vermeiden.Both systems shown in Figure 5 (a) and (b) also have a gas supply 7 and a gas extraction 8, which ensure the continuous gas exchange in the process area. The effect of the direct plasma process is more effective, but here the parameters must be carefully selected to avoid damage to the surface of the substrate.
In einem Beispiel wurde durch das oben mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebene Verfahren eine kreisförmige Vertiefung in eine UV-härtbare Resistschicht gestempelt. In den Bereichen außerhalb der Vertiefung hatte die Struktur eine Schichtdicke von etwa 2,1 bis 2,2 μm. Die in der Vertiefung nach dem Stempeln zurückbleibende Restschicht hatte eine Dicke von etwa 150 nm. In dem Diagramm der Figur 6(a) sind die Schichtdicken im Bereich der sich so ergebenen Struktur 10 und in der Vertiefung 11 gezeigt. Nach der oben beschriebenen Behandlung mit direktem Plasma und einer linearen Elektrode, die über das Substrat gefahren wird, ergeben sich die in Figur 6(b) gezeigten Schichtdicken. Bei Verwendung einer linearen Elektrodenanordnung mit 500 W Leistung bei Verwendung von 50 slm (Liter pro Minute bei Standardbedingungen) O2 und einer Geschwindigkeit von 20 mm/s der linearen Elektrode wurde pro Überfahren des Substrats eine Schichtdicke von etwa 7 bis 10 nm abgetragen. Bei der Verwendung von N2 also Prozeßgas konnte keine Entfernung der Resistschicht beobachtet werden. , In one example, a circular recess was stamped into a UV curable resist layer by the method described above with reference to Figs. In the areas outside the recess, the structure had a layer thickness of about 2.1 to 2.2 microns. The residual layer remaining in the recess after stamping had a thickness of about 150 nm. In the graph of Figure 6 (a), the layer thicknesses are shown in the region of the resulting structure 10 and in the recess 11. After the treatment with direct plasma described above and a linear electrode which is driven over the substrate, the layer thicknesses shown in FIG. 6 (b) result. When using a linear electrode arrangement with 500 W power using 50 slm (liters per minute at standard conditions) O 2 and a speed of 20 mm / s of the linear electrode, a layer thickness of about 7 to 10 nm was removed per run over the substrate. When using N 2, that is, process gas, no removal of the resist layer could be observed. .

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Ausbilden einer Struktur in einer auf einem Substrat (1) aufgebrachten Resistschicht (2) durch Imprint-Lithographie, insbesondere zur Herstellung von1. A method for forming a structure in a on a substrate (1) applied resist layer (2) by imprint lithography, in particular for the production of
Mikrostrukturen in einem Substrat oder Halbleiterstrukturen, mit den Schritten: Pressen einer Form (3), die eine Struktur mit mindestens einem Vorsprung (31) aufweist, so in die Resistschicht (2), daß in der Resistschicht (2) ein Negativabdruck der Struktur der Form (3) ausgebildet wird, Härten der Resistschicht (2),Microstructures in a substrate or semiconductor structures, comprising the steps of: pressing a mold (3) having a structure with at least one projection (31) into the resist layer (2) such that in the resist layer (2) a negative impression of the structure of the Form (3) is formed, hardening of the resist layer (2),
Entfernen der Form (3), undRemove the mold (3), and
Entfernen einer zurückbleibenden Restschicht (22) im Bereich eines durch den Vorsprung (31) der Form (3) in der gehärteten Resistschicht (21) ausgebildeten Talbodens durch Einwirken eines Plasmas (5, 5', 51, 52, 53) bei Atmosphärendruck.Removing a remaining residual layer (22) in the region of a valley bottom formed by the protrusion (31) of the mold (3) in the hardened resist layer (2 1 ) by exposure to a plasma (5, 5 ', 51, 52, 53) at atmospheric pressure.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Plasma (5, 5', 51, 52, 53) durch eine Barrierenentladung erzeugt wird.2. The method of claim 1, wherein the plasma (5, 5 ', 51, 52, 53) is generated by a barrier discharge.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Resistschicht (2) durch thermoplastisches Polymer gebildet wird.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the resist layer (2) is formed by thermoplastic polymer.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Resistschicht (2) durch Abkühlen gehärtet wird.4. Apparatus according to claim 3, wherein the resist layer (2) is cured by cooling.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Resistschicht (2) ein Strahlungshärtendes Polymer aufweist.5. The method of claim 1, wherein the resist layer comprises a radiation-curing polymer.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Resistschicht (2) durch Bestrahlen mit einer elektromagnetischer Strahlung mit geeigneter Wellenlänge gehärtet wird.6. The method of claim 5, wherein the resist layer (2) is cured by irradiation with an electromagnetic radiation of a suitable wavelength.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Resistschicht (2) durch ein durch Druck und/oder Wärme härtbares Material aufweist. The method of claim 1, wherein the resist layer (2) comprises a pressure and / or heat curable material.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei eine Durchschlagspannung gewählt wird, die höher als die Durchschlagspannung der Restschicht (22) ist.8. The method according to any one of claims 2 to 7, wherein a breakdown voltage is selected which is higher than the breakdown voltage of the residual layer (22).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Durchschlagspannung niedriger als die Durchschlagspannung einer durch die Resistschicht (2') gebildete Struktur (21 ) ist.The method of claim 8, wherein the breakdown voltage is lower than the breakdown voltage of a structure (21) formed by the resist layer (2 ').
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Plasma (5, 5', 51, 52) zwischen einer Elektrode (4, 41, 42) und dem Substrat (1) ausgebildet wird.10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the plasma (5, 5 ', 51, 52) between an electrode (4, 41, 42) and the substrate (1) is formed.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Plasma (53) zwischen Elektroden (41, 42) ausgebildet ist.11. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the plasma (53) between electrodes (41, 42) is formed.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung des Plasmas (5, 5', 51, 52, 53) eine lineare Elektrode (4, 41, 42) verwendet wird.12. The method according to any one of the preceding claims, wherein for the production of the plasma (5, 5 ', 51, 52, 53), a linear electrode (4, 41, 42) is used.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Elektrode über dem Substrat verfahren wird.13. The method of claim 12, wherein the electrode is moved over the substrate.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Plasma (5, 5') durch eine Flächenelektrode (4) erzeugt wird.14. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the plasma (5, 5 ') by a surface electrode (4) is generated.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Fläche der Elektrode (4) zumindest der Fläche des Substrats (1) entspricht.15. The method according to claim 14, wherein the area of the electrode (4) corresponds at least to the area of the substrate (1).
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Prozeßgas O2 bzw. O2/CF4 verwendet wird.16. The method according to any one of the preceding claims, wherein O 2 or O 2 / CF 4 is used as the process gas.
17. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. 17. Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims.
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