Nanotechnology誌に掲載された最近の2つの論文において、米プリンストン大学の研究者は、半導体製造での次世代リソグラフィ(NGL)のオプションとしてのナノインプリントリソグラフィ(NIL)の重要な発表をした。

　両研究はともに、プリンストン大学Nanostructure Laboratory主任のStephen Y. Chou教授によって導かれた。Chou氏は、1990年代にNILを発明、その後、米Nanonex社を設立し、技術を商業化した。Nanotechnology誌の1月17日号において、Chou氏および、プリンストン大学と米Nanonex社の研究者らはレジスト液体の中で形成される気泡にまつわる問題の解決策の可能性を明らかにした。¹⁾同誌2月14日号では、Chou氏とプリンストン大の研究者らがIn-situおよびリアルタイムでNILを監視する技法を説明した。²⁾

　最初の論文で、研究者らはレジストディスペンス方式のNILにおける気泡とそれがナノインプリント歩留まりとスループットに与える影響に関する研究を報告した。彼らはリアルタイムでビデオ観察し、気泡形成の2つの手段としてピニングとマルチ液滴を発見、多様な条件下での空気吸収と気泡縮小を研究した。その研究を通して彼らは、インプリント圧力を高め、さらに高い空気溶解性を使用するなどの技法によって気泡を潜在的に制御できるであろうと結論付けた。

　しかし、量産することになると単純にはいかない可能性がある。液体の液滴がモールドの中に押し込まれたすぐ後に硬化するナノインプリントの利点は、それを真空で行う必要がないという点である。しかし、気泡は真空環境を使用しなくては克服が困難な可能性がある。「我々が多くの研究から得た重要な結論の1つは、泡の大きさが特定の大きさよりも小さい限り、泡の中の空気はレジスト液体中で完全に分解できるが、大気中または質の悪い真空で動作するNILは吸収時間が長くなりすぎて、大量生産で必要となるスループットを得られない可能性がある」と報告している。

　そして、最新の論文でプリンストン大学の研究者は、NILで使用される高分子に関して、それらをIn-situで、リアルタイム(ナノ秒以下)で監視することでさらに理解を深める方法を説明している。NILは負のレプリカを形成するために三次元モールドを使用することによってレジスト薄膜を物理的に変形させる。最終的に熱可塑性高分子を高温でエンボス加工するのか、UVで硬化する光硬化性レジストを使用するのかは関係なく、高分子変形はNILで重大な役割を果たす。

　光の散乱によるリアルタイム・インプリントモニタリング(RIMS)によって研究者はレジスト変形の程度と、インプリント・プロセス中のモールドによるレジスト浸透の持続時間を検出できる。RIMSでは、表面レリーフ回折格子が透明なインプリント・モールド上に作成され、格子から回折される光量がインプリント・プロセスの間に連続してモニターされる。インプリント前にトレンチの中にポリマーがないときには、回折光量は安定している。インプリント中トレンチが充填されているときには、トレンチが高分子で完全に充填されていることを示すまで光量はゼロ近くまで連続して低下する。

　この技法によって、温度、圧力、レジストの種類と厚さ、NIL前焼成条件といった処理パラメータの影響など、以前はシミュレーションや間接的な測定でのみ研究されてきたことを直接的に研究できるようになった。

　ナノインプリント・プロセス中の高分子の流れに関して理解を深めると、NILおよびプロセスの設計や最適化が可能になる。RIMS測定は、インプリントが完了するのにどのくらいの時間を要するのかだけではなく、インプリントが経時的にどのように進行するのか、処理パラメータの違いによってどのような影響を受けるのかをも示している。

1.　X. Liang, H. Tan, Z. Fu and S.Y. Chou, “Air Bubble Formation and Dissolution in Dispensing Nanoimprint Lithography,” Nanotechnology, Jan. 17, 2007.

2.　Z. Yu, H. Gao and S.Y. Chou, “RIMS (Real-Time Imprint Monitoring by Scattering of Light) Study of Pressure, Temperature and Resist Effects on Nanoimprint Lithography,” Nanotechnology, Feb. 14, 2007.