专利摘要:
残留層の厚みを変更して、インプリントリ・ソグラフィ・プロセスにより生成されるパターン層内の特徴部の限界寸法を制御することができる。残留層の厚みは、特徴部の限界寸法に正比例又は反比例することができる。分注技術及び材料選択により、パターン層内の特徴部の限界寸法を制御することもできる。
公开号:JP2011513972A
申请号:JP2010548716
申请日:2009-02-26
公开日:2011-04-28
发明作者:クスナットディノヴ,ニヤズ;シュ,フランク・ワイ;スリニーヴァッサン,シトルガタ・ヴイ;ブルックス,シンシア・ビイ;ミラー,マイケル・エヌ;ラブレーク,ドゥワイン・エル;レンツ,デイビッド・ジェイムズ
申请人:モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド;
IPC主号:H01L21-027
专利说明:

[0001] (関連出願との相互参照)
本出願は、合衆国法典第35編119条(e)(1)項に基づいて、2008年2月27日に出願された米国仮特許出願第61/031,759号、2008年10月28日に出願された米国仮特許出願第61/108,914号、及び2009年2月25日に出願された米国特許出願第12/392,685号の利益を主張するものであり、これらの特許は全て引用により本明細書に組み入れられる。]
背景技術

[0002] ナノ加工は、約100ナノメートル又はそれ以下の特徴部を有する極小構造の加工を含む。ナノ加工がかなりの影響を与えてきた1つの用途に、集積回路の処理におけるものがある。半導体処理産業は、より高い生産収率を追い求め続ける一方で、基板上に形成される単位面積当たりの回路を増やしているため、ナノ加工はますます重要になってきている。ナノ加工は、より高いプロセス制御をもたらす一方で、形成される構造の最小特徴部の寸法を継続的に縮小できるようにする。ナノ加工が利用されてきたその他の開発分野として、バイオ技術、光学技術、機械系などが挙げられる。]
[0003] 今日使用されている例示的なナノ加工技術は、一般にインプリントリ・ソグラフィと呼ばれる。例示的なインプリントリ・ソグラフィ・プロセスが、米国特許公報第2004/0065976号、米国特許公報第2004/0065252号、及び米国特許第6,936,194号などの数多くの公報に詳細に記載されており、これらの文献は全て引用により本明細書に組み入れられる。]
[0004] 前述の米国特許公報及び特許の各々に開示されているインプリントリ・ソグラフィ技術は、成形可能な(重合可能な)層内におけるレリーフ・パターンの形成、及びレリーフ・パターンに対応するパターンを下部の基板に転写することを含む。基板を移動ステージに結合して、パターニング処理を容易にするための所望の位置を得ることができる。パターニング処理には、基板から間隔を空けたテンプレート、及びテンプレートと基板との間に適用される成形可能な液体が使用される。成形可能な液体は固化されて剛体層を形成し、この剛体層は、成形可能な液体に接触するテンプレートの表面形状に従うパターンを有する。固化後、テンプレートを剛体層から分離して、テンプレートと基板が間隔を空けるようにする。その後、基板及び固化層が、固化層内のパターンと一致するレリーフ像を基板内に転写するための追加の処理を受ける。]
先行技術

[0005] 米国特許第2004/0065976号公報
米国特許第2004/0065252号公報
米国特許第6,936,194号公報]
[0006] 本発明のより詳細な理解は、添付図を参照した、本発明の実施形態の説明から提供されよう。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示すものであり、従って範囲を限定するものであると見なすべきではない。]
図面の簡単な説明

[0007] 本発明の実施形態によるリソグラフィ・システムの簡略化した側面図である。
上部にパターン層を有する図1に示す基板の簡略化した側面図である。
テンプレートの複製を提供するためのフロー図である。
サブマスター・テンプレート形成時の例示的な基板上領域を示す図である。
サブマスター・テンプレート形成時の例示的な基板上領域を示す図である。
エッチング前の段階及びエッチング後の段階における基板全体にわたる例示的な平均の限界寸法(CD)の変化を示すグラフ表現である。
基板の縁部と中心との間の例示的な限界寸法の変化を示すものであり、図6Aは上面図であり、図6Bは、簡略化した側面図である。
残留層厚に関する例示的な平均限界寸法の変化を示すグラフ表現であり、平均限界寸法が残留層厚に反比例及び正比例する。
デスカム・エッチング処理後の例示的な限界寸法の変化を示すグラフ表現である。
重合エッチング処理後の例示的な限界寸法の変化を示すグラフ表現である。
エッチング処理を使用して特徴部の限界寸法の大きさを制御する方法のフロー図である。
異なる厚みの残留層を有する基板の簡略化した側面図である。
異なる厚みの残留層を有する基板の簡略化した側面図である。
分注技術を使用して特徴部の限界寸法を制御する方法のフロー図である。] 図1 図6A 図6B
実施例

[0008] 図、特に図1を参照すると、ここには基板12上にレリーフ・パターンを形成するために使用するリソグラフィ・システム10を示している。基板12は、基板チャック14に結合することができる。図示のように、基板チャック14は真空チャックである。しかしながら、基板チャック14は、以下に限定されるわけではないが、真空型、ピン型、溝型、静電型、電磁型、及び/又は同様のものを含むいずれのチャックであってもよい。例示的なチャックが米国特許第6,873,087号に記載されており、該特許は引用により本明細書に組み入れられる。] 図1
[0009] 基板12及び基板チャック14を、ステージ16によってさらに支持することができる。ステージ16は、x、y、及びz軸に沿った移動を行うことができる。ステージ16、基板12、及び基板チャック14を基台(図示せず)上に配置することもできる。]
[0010] 基板12から間隔を空けてテンプレート18が存在する。テンプレート18は、テンプレートから基板12へ向かって延びる、上部にパターン面22を有するメサ20を含むことができる。さらに、メサ20をモールド20と呼ぶこともできる。或いは、メサ20を使用せずにテンプレート18を形成することもできる。]
[0011] テンプレート18及び/又はモールド20は、以下に限定されるわけではないが、石英ガラス、石英、シリコン、有機ポリマー、シロキサン重合体、ホウケイ酸ガラス、フルオロカーボン重合体、金属、硬化サファイア、及び/又は同様のものを含む材料から形成することができる。図示のように、パターン面22は、複数の間隔を空けた凹部24及び/又は凸部26により定められる特徴部(フィーチャー)を備えるが、本発明の実施形態はこのような構成に限定されるものではない。パターン面22は、基板12上に形成されるパターンの基礎を形成するあらゆる原パターンを定めることができる。]
[0012] テンプレート18はチャック28に結合することができる。チャック28は、以下に限定されるわけではないが、真空型、ピン型、溝型、静電型、電磁型、及び/又はその他の同様のチャック型として構成することができる。例示的なチャックが米国特許第6,873,087号にさらに記載されており、該特許は引用により本明細書に組み入れられる。さらに、チャック28をインプリント・ヘッド30に結合して、チャック28及び/又はインプリント・ヘッド30を、テンプレート18の動きを容易にするように構成することができる。]
[0013] システム10は、流体分注システム32をさらに備える。流体分注システム32を使用して、重合性材料34を基板12上に堆積させることができる。液滴分注、回転被覆、浸漬被覆、化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)、薄膜堆積、厚膜堆積、及び/又は同様のものなどの技術を使用して、重合性材料34を基板12上に配置することができる。例えば、米国特許公報第2005/0270312号、及び米国特許公報第2005/0106321号に記載されるような技術を使用して重合性材料34を基板12上に配置することができ、これらの両特許は引用により本明細書に組み入れられる。設計配慮にもよるが、モールド20と基板12との間の所望の体積が定められる前及び/又は後に重合性材料34を基板12上に配置することができる。米国特許第7,157,036号及び米国特許公報第2005/0187339号に記載されるように、重合性材料34は単量体混合物を含むことができ、これらの両特許は引用により本明細書に組み入れられる。]
[0014] 図1及び図2を参照すると、システム10は、経路42に沿ってエネルギー40を導くために結合されたエネルギー源38をさらに備えることができる。テンプレート18及び基板12を経路42と重ねて配置するようにインプリント・ヘッド30及びステージ16を構成することができる。システム10は、ステージ16、インプリント・ヘッド30、流体分注システム32、及び/又はエネルギー源38と通信するプロセッサ54によって調整することができ、またメモリ56内に記憶されたコンピュータ可読プログラムで動作することができる。] 図1 図2
[0015] インプリント・ヘッド30、ステージ16のいずれか又は両方は、モールド20と基板12との間の距離を変化させて、重合性材料34によって満たされるこれらの間の所望の体積を定める。例えば、インプリント・ヘッド30はテンプレート18に力を印加して、モールド20が重合性材料34と接触するようにすることができる。所望の体積が重合性材料34で満たされた後、エネルギー源38は、紫外放射線などのエネルギー40を生成し、これにより重合性材料34が基板12の表面44及びパターン面22の形状に従って固化及び/又は架橋し、基板12上にパターン層46を定める。パターン層46は、残留層48、及び凸部50及び凹部52として示す複数の特徴部を備えることができ、凸部50は厚みt1を有し、残留層は厚みt2を有する。]
[0016] 上述のシステム及びプロセスを、米国特許第6,932,934号、米国特許公報第2004/0124566号、米国特許公報第2004/0188381号、及び米国特許公報第2004/0211754号に記載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でさらに使用することができ、これらの特許は全て引用により本明細書に組み入れられる。]
[0017] テンプレート18は製造にコストがかかるので、テンプレート18の複製が製造コストの削減に寄与することができる。図3は、このような複製を提供するためのフロー図を示している。一般的には、以降マスター・テンプレート18と呼ぶテンプレート18を複製して、複数のサブマスター・テンプレート60を形成することができる。次に、これらのサブマスター・テンプレート60が、デバイス加工のための作業テンプレート62及び/又はパターン化ウェハを形成することができる。また、マスター・テンプレート18も、デバイス加工のための作業テンプレート62及び/又はパターン化ウェハを形成することができる。デバイスウェハを基板全体としてパターン化するか、或いはS.V.Sreenivasanによる「インプリントリ・ソグラフィによって可能となるナノスケール製造」、MRS Bulletin、情報ストレージにおけるナノ構造化材料に関する特集号、第33巻、2008年9月、854〜863ページにさらに詳細に記載されているステップアンドリピート法でパターン化することができ、この文献は引用により本明細書に組み入れられる。説明を簡略化するために、本明細書の以下で説明するシステム及び方法は、サブマスター・テンプレート60の形成に言及する。しかしながら、当業者であれば、本明細書で説明する技術を、作業テンプレート62の形成、マスター・テンプレート18の形成、パターン化ウェハの形成、及び/又は一般にインプリントリ・ソグラフィを使用した基板12上の構造の形成において使用できることを理解するであろう。図3にはパターン化ウェハを示しているが、本明細書で説明するシステム及び方法は、その他のインプリントリ・ソグラフィ・プロセス(例えば、ウェハ全面インプリント、CMOSインプリント、及び同様のもの)にも適用できることに留意されたい。] 図3
[0018] 図4A及び図4Bを参照すると、ステップ・アンド・リピート・プロセスを使用して、基板12全体にわたって複数の領域80a〜80lをパターニングすることにより、サブマスター・テンプレート60を形成することができる。領域80lの一部を図4Bに示す。基板12上に形成された特徴部50a及び/又は52aは、限界寸法(CD, Critical Dimension)70を有し得る。例えば、限界寸法70は特徴部50aの幅であってもよい。]
[0019] サブマスター・テンプレート60の形成中、パターン層46aが、eビーム・パターニング、マスター・テンプレート18のエッチング、複製エッチング、及び/又は同様のものの結果として基板12全体にわたって不均一な限界寸法70を呈する場合がある。例えば、基板12の縁部及び/又は材料間の遷移点においてエッチング速度が変化する場合があるため、パターン層46aが、(レジスト、クロム、及び/又は同様のものなどの)関連する材料の装填の結果として不均一な限界寸法70を呈する可能性がある。この状況では、残留層48aの均一な厚みt1が、この不均一性を増幅させる可能性がある。]
[0020] また、(図3に示す)マスター・テンプレート18内の特徴部24及び/又は26のあらゆる不均一性が、サブマスター・テンプレート62の形成中に特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を不均一にする可能性がある。図5は、エッチング前の段階及びエッチング後の段階における基板12a全体にわたる例示的な平均限界寸法70の変化を示すグラフ表現である。エッチング前の段階では、パターンを形成できるマスター・テンプレート18の不均一性に基づいて、パターン全体にわたり平均限界寸法70が変化する可能性がある。さらに、エッチング後の段階では、平均限界寸法70の変化がさらに悪化する場合がある。] 図3 図5
[0021] 処理及び/又はその他の同様の条件に起因して、限界寸法70がパターン層48a全体にわたって変化することもある。例えば、図6Aおよび図6Bに示すように、パターンの内縁90及び外縁92における限界寸法70が、パターンの中心94における限界寸法70と異なる場合がある。] 図6A 図6B
[0022] 図4B及び図7に示すように、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の大きさを残留層48aの厚みt3の関数として定めることができる。従って、残留層48aの厚みt3を変更して、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を制御することができる。残留層48aの厚みt3は、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70に正比例又は反比例することができる。例えば、残留層48aの厚みt3を正比例するように変更することができ、このため基板12全体にわたって実質的に均一な限界寸法70が与えられ、このことを図7にプロセスAで示している。或いは、残留層48aの厚みt3を反比例するように変更することができ、このため基板12全体にわたる限界寸法70の大きさに変化が与えられ、このことを図7にプロセスB及びCとして示している。] 図7
[0023] エッチング処理
図4B、図8、及び図9を参照すると、エッチング処理を使用して残留層48aの厚みt3を変更し、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を制御することができる。例えば、デスカム・エッチング処理(例えばO2/Ar組成物)を使用して残留層48aの厚みt3を変更することができる。図8は、デスカム・エッチング処理後の限界寸法70の例示的な変化のグラフ表現を示している。図示のように、厚みt3が約3nm変化すると、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70が約1nm変化する。或いは、重合エッチング処理(例えばCF4/CHF3/Ar組成物)を使用して残留層48aの厚みt3を変更することができる。また、エッチング処理のタイミングを使用して厚みt3の変化を制御することができる。例えば、より長いエッチング時間を使用して限界寸法70をさらに小さくすることができる。] 図8 図9
[0024] 図9は、重合エッチング処理後の限界寸法70の例示的な変化のグラフ表現を示している。図示のように、約4.5nmの厚みt1から特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の中の約1nmの変化を期待することができる。] 図9
[0025] 図10は、エッチング処理を使用して特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の大きさを制御する方法100のフロー図を示している。ステップ102において、モールド20及び基板12を位置決めして、これらの間に重合性材料34で満たすことができる所望の体積を定めることができる。ステップ104において、所望の体積を重合性材料34で満たすことができる。ステップ106において、エネルギー源38が紫外放射線などのエネルギー40を生成することができ、これにより重合性材料34が基板12の表面44及びパターン面22の形状に従って固化及び/又は架橋し、基板12上にパターン層46を定める。パターン層46は、残留層48a、及び凸部50a及び凹部52aとして示す複数の特徴部を備えることができ、残留層は厚みt3を有する。ステップ108において、残留層48aの厚みt3を決定して所望の限界寸法を定めることができる。ステップ110において、残留層48aの厚みt3に基づいて第1のエッチング組成物をパターン層46に付加し、特徴部の限界寸法70を所望の限界寸法に変更することができる。このようにして、第1のエッチング組成物を付加して特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の大きさを制御することができる。所望の限界寸法と特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70とは同様のものであってもよい。ステップ112において、第2のエッチング組成物をパターン層46に付加して、特徴部50a及び/又は52aを基板12内にエッチングすることができる。] 図10
[0026] 分注技術
重合性材料34の基板12上への分注を調整することによって残留層48aの厚みt3を変更することもできる。例えば、図11Aは厚さt4の残留層48bを有する基板12aを示しており、図11Bは厚さt5の残留層48cを有する基板12bを示している。図11Aで形成される残留層48bの図11Bと比較した場合の追加の厚みt4により、側壁を比較的良好に保護するエッチングを行うことができる。この結果、限界寸法70の変化を図10Bの肉薄の残留層48cよりも小さくすることができる。] 図10B 図11A 図11B
[0027] 図1及び図4Bを参照すると、分注技術を使用して特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を制御することができる。例えば、分注技術を使用して残留層48aに厚みt3を与えることができる。基板12上における重合性材料34の分注及び位置決めにより、残留層48aの厚みt3を選択することができる。特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の大きさを、残留層48aの厚みt3の関数とすることができる。従って、基板12上における重合性材料34の分注及び位置決めにより、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を制御することができる。例示的な分注技術として、以下に限定されるわけではないが、米国特許出願第11/143,092号、米国特許出願第10/868,683号、米国特許出願第10/858,566号、米国特許出願第10/714,088号、米国特許出願第11/142,808号、米国特許出願第10/191,749号、及び同様のものに記載される技術を挙げることができる。] 図1
[0028] 図12は、分注技術を使用して特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を制御する方法120のフロー図を示している。ステップ122において、モールド20及び基板12を位置決めして、これらの間に重合性材料34で満たすことができる所望の体積を定めることができる。ステップ124において、所望の体積を満たすための重合性材料34の分注パターンを決定することができる。ステップ126において、分注パターンを調整して残留層48aに様々な厚みt2を与えることができる。例えば、領域80の縁部により多くの量の重合性材料34を分注するように分注パターンを調整することができる。ステップ128において、分注パターンに基づいて重合性材料34を分注することができる。ステップ130において、エネルギー源38が紫外放射線などのエネルギー40を生成することができ、これにより重合性材料34が基板12の表面44及びパターン面22の形状に従って固化及び/又は架橋し、基板12上にパターン層46を定める。パターン層46は、残留層48a、及び凸部50a及び凹部52aとして示す複数の特徴部を備えることができ、凸部50aは厚みt1を有し、残留層は厚みt3を有する。ステップ132において、残留層48aの厚みt2を決定することができる。ステップ134において、残留層48aの厚みt3に基づいて第1のエッチング組成物をパターン層46に付加し、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の大きさを制御することができる。ステップ136において、第2のエッチング組成物をパターン層46に付加して、特徴部50a及び/又は52aを基板12内にエッチングすることができる。] 図12
[0029] 腐食速度
異なる重合性材料34は、同じエッチング処理下でも腐食速度が異なる可能性がある。従って、腐食速度の低い重合性材料34の方が、エッチング処理中に、腐食速度の高い重合性材料34よりも実質的に均一な限界寸法70を保持することができる。異なる腐食速度を有する異なる種類の重合性材料34を含めることにより、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を変更及び/又は制御することができる。例えば、低速腐食性の重合性材料34を使用してエッチング・チャンバ内のエッチング速度が高い領域をインプリントすることができる。低速腐食性の重合性材料34は、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70の変化を最小限に抑えることができる。同様に、高速腐食性の重合性材料34を使用してエッチング・チャンバ内のエッチング速度が低い領域をインプリントすることができる。基板12上に分注される重合性材料34の種類を変更することにより、特徴部50a及び/又は52aの限界寸法70を制御し、及び/又は実質的に均一にすることができる。]
[0030] 12基板; 46aパターン層; 48a残留層;
50a 凸部; 52a 凹部; 70限界寸法。]
权利要求:

請求項1
インプリントリ・ソグラフィ・モールドを基板と重ねて位置決めし、体積を定めるステップと、前記体積内に重合性材料を分注するステップと、前記重合性材料を固化して、残留層、及び限界寸法を有する複数の特徴部を有するパターン層を形成するステップと、前記残留層の厚み、及び前記特徴部の所望の限界寸法を決定するステップと、前記残留層の厚みに基づいて、第1のエッチング組成物を前記パターン層に付加して前記特徴部の前記限界寸法を前記所望の限界寸法に変更するステップと、第2のエッチング組成物を前記パターン層に付加して前記特徴部を前記基板内に転写するステップと、を含むことを特徴とする方法。
請求項2
前記第1のエッチング組成物がデスカム・エッチング組成物である、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
請求項3
前記第1のエッチング組成物が重合エッチング組成物である、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
請求項4
前記第1のエッチング組成物と前記第2のエッチング組成物とが同じものである、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の方法。
請求項5
前記体積内に重合性材料を分注するための分注パターンを決定するステップと、結果として得られた残留層の厚みを変更するように前記分注パターンを調整するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の方法。
請求項6
前記残留層の前記厚みが、前記基板の中心よりも該基板の縁部において大きい、ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の方法。
請求項7
前記残留層の前記厚みが、前記基板の少なくとも1つの縁部よりも該基板の中心において大きい、ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の方法。
請求項8
第2のエッチング組成物を前記パターン層に付加して前記特徴部を前記基板内に転写するステップがサブマスター・テンプレートを形成する、ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の方法。
請求項9
前記インプリントモールドがサブマスター・テンプレートに含まれ、第2のエッチング組成物を前記パターン層に付加して前記特徴部を前記基板内に転写するステップが作業テンプレートを形成する、ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の方法。
請求項10
前記インプリントモールドがマスター・テンプレートに含まれ、第2のエッチング組成物を前記パターン層に付加して前記特徴部を前記基板内に転写するステップが作業テンプレートを形成する、ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の方法。
請求項11
前記重合性材料が第1の重合性材料及び第2の重合性材料を含み、該第1の重合性材料が該第2の重合性材料よりも高い第1の腐食速度を有する、ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の方法。
請求項12
前記残留層厚が前記所望の限界寸法に比例する、ことを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の方法。
請求項13
前記残留層厚が前記所望の限界寸法に反比例する、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
請求項14
前記残留層厚が前記所望の限界寸法に正比例する、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
类似技术:
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同族专利:
公开号 | 公开日
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引用文献:
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优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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