專利名稱：固定溫度下壓印光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在微米或納米尺度上壓印光刻結(jié)構(gòu)的方法。具體而言，本發(fā)明涉及在固定溫度下的固定溫度壓印光刻以改善精度。
背景技術(shù)：
微電子以及微機(jī)械的趨勢是朝向越來越小的尺寸發(fā)展。用于制造微米或亞微米結(jié)構(gòu)的一些最令人感興趣的技術(shù)包含不同類型的光刻。
光刻通常涉及使用光敏抗蝕劑材料涂敷基板以在基板表面上形成抗蝕劑層的步驟。該抗蝕劑層隨后在選定部分，優(yōu)選地通過使用掩模，曝光于輻射。后續(xù)顯影步驟除去部分抗蝕劑，由此在抗蝕劑內(nèi)形成對應(yīng)于該掩模的圖案。除去部分抗蝕劑則暴露基板表面，該表面可通過蝕刻、摻雜或金屬化進(jìn)行處理。對于精細(xì)尺度的復(fù)制，光刻受到衍射的限制，這種衍射依賴于所使用的輻射的波長。為了制備尺度小于50nm的結(jié)構(gòu)，需要短波長，使得對于光學(xué)系統(tǒng)的材料要求變得突出。
一種備選技術(shù)為壓印技術(shù)。在壓印光刻工藝中，待圖案化的基板被可模壓(mouldable)層覆蓋。在印模(stamp)或模板上預(yù)先三維地定義待轉(zhuǎn)移到基板的圖案。該模板與可模壓層接觸，該層優(yōu)選地通過加熱被軟化。該模板隨后被壓到軟化層中，由此在該模壓層中形成該模板圖案的壓印。該層被冷卻直到硬化至滿意的程度，之后分離和除去該模板。可采用后續(xù)蝕刻以復(fù)制該基板內(nèi)的模板圖案。對結(jié)合的模板和基板進(jìn)行加熱和冷卻的步驟會引起接合表面內(nèi)由于熱膨脹所致的移動。壓印的面積越大，實(shí)際的膨脹和收縮越大，這使得對更大的表面積進(jìn)行壓印工藝變得更加困難。
Willson等在美國專利No.6334960中以及Mancini等在美國專利6,387,787中提出了一種不同形式的壓印技術(shù)，通常稱為分步和閃光(step andflash)壓印技術(shù)。與上文簡述的壓印技術(shù)相似，該技術(shù)涉及具有有結(jié)構(gòu)的表面的模板，該有結(jié)構(gòu)的表面定義了待轉(zhuǎn)移到基板的圖案。該基板覆蓋了一層可聚合的流體、預(yù)聚物，其中模板被壓到該預(yù)聚物層內(nèi)，使得液體填充該圖案結(jié)構(gòu)內(nèi)的凹形。由對于輻射波長范圍是透明的材料制成該模板，該輻射波長范圍可用于聚合該可聚合的流體，典型地為紫外光。通過模板將輻射施加于該液體，液體固化。該模板隨后被移除，之后該模板的圖案被復(fù)制在由聚合液體形成的固態(tài)聚合物材料層內(nèi)。進(jìn)一步的工藝將該固態(tài)聚合物材料層內(nèi)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到基板。
University of Texas System董事會的WO 02/067055公開了一種用于應(yīng)用分步和閃光壓印技術(shù)的系統(tǒng)。其中，該文件涉及生產(chǎn)規(guī)模的分步和閃光設(shè)備設(shè)備，也稱為步進(jìn)儀(stepper)。這種設(shè)備中使用的模板具有透明材料的剛性體，典型地為石英。由撓曲部件將模板制成在該步進(jìn)儀內(nèi)，該撓曲部件允許模板繞X和Y軸旋轉(zhuǎn)，該X和Y軸在平行于待壓印基板表面的平面內(nèi)相互垂直。該機(jī)構(gòu)還涉及用于控制模板和基板之間的平行度和間隙的壓電致動器。然而，這種系統(tǒng)無法在單一壓印步驟中處理大的基板面積。市場上提供的一種分步和閃光系統(tǒng)為IMPRIO 100，是由Molecular Imprints，Inc，1807-CWest Braker Lane，Austin，Tx 78758，U.S.A提供的。該系統(tǒng)的模板圖像面積為25×25mm，馬路寬度(street width)為0.1mm。盡管這種系統(tǒng)能夠處理大到8英寸的基板晶片，必須通過下述步驟重復(fù)該壓印工藝使用X-Y平移臺提高模板，側(cè)向移動模板，以及將模板再次降低到基板。此外，對于各個這些步驟，必須執(zhí)行再次對準(zhǔn)以及重新分配可聚合的流體。因此這種技術(shù)非常耗時，且對于大規(guī)模生產(chǎn)而言不是最優(yōu)的。此外，除了重復(fù)對準(zhǔn)誤差以及對平移臺的高精度要求的問題之外，這種技術(shù)還遭受如下缺點(diǎn)，即，無法生產(chǎn)面積大于所述模板尺寸的連續(xù)結(jié)構(gòu)。總之，這意味著這種技術(shù)的生產(chǎn)成本太高，不會令人興趣地將其用于精細(xì)結(jié)構(gòu)器件的大規(guī)模生產(chǎn)。
對于紫外輔助壓印的現(xiàn)有技術(shù)的另一個缺點(diǎn)為，在許多情況下期望使用不透明的模板。鎳由于其優(yōu)良的材料性能而通常被用做模板材料。然而，鎳模板當(dāng)然是不透明的，因此必須通過基板供給紫外輻射。這種情況下，可以使用例如玻璃或石英或者合適的塑料材料的基板。此外，在模板和基板中使用不同材料通常意味著他們具有不同的熱膨脹系數(shù)。這又會在加熱和冷卻步驟期間引發(fā)問題，限制該工藝的精度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種方法和裝置，用于改善包含微米或納米尺度三維特征的結(jié)構(gòu)的制造。該目標(biāo)的方面涉及提供一種以改進(jìn)的精度將圖案轉(zhuǎn)移到基板的改善的方法、涉及簡化的生產(chǎn)工藝的方法、以及可以在寬度為1英寸以上，甚至是直徑為8英寸、12英寸及更大的基板上壓印的連續(xù)結(jié)構(gòu)的方法。
根據(jù)本發(fā)明，通過用于將圖案從具有有結(jié)構(gòu)的表面的模板轉(zhuǎn)移到承載了受輻射而固化的材料表面層的基板的方法而實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，該方法包含將所述模板和基板在壓印設(shè)備中布置成相互平行，所述有結(jié)構(gòu)的表面面向所述表面層；使用加熱裝置將該模板和該基板加熱到溫度Tp；以及在維持所述溫度Tp的同時執(zhí)行步驟將該模板壓向該基板，從而將所述圖案壓印到所述層中；將所述層曝光于輻射以固化該層；以及后烘焙該層。
在一個實(shí)施例中，所述材料為可交聯(lián)的熱塑性聚合物，其玻璃溫度為Tg，且其中Tp大于Tg。
在一個實(shí)施例中，所述材料為紫外可交聯(lián)的熱塑性聚合物，其玻璃溫度為Tg，其中溫度Tp大于溫度Tg且其中所述輻射為紫外輻射。
在一個實(shí)施例中，所述材料被光化學(xué)放大。
在一個實(shí)施例中，該方法包含在將所述模板和基板布置成相互平行之前，通過旋涂所述材料而將所述表面層涂敷到該基板上。
在一個實(shí)施例中，所述材料為紫外固化熱塑性預(yù)聚物，且其中所述輻射為紫外輻射。
在一個實(shí)施例中，該方法包含將該模板和該基板夾在阻擋構(gòu)件(stop member)和柔性膜第一例之間，且其中將該模板壓向該基板涉及對該膜的第二側(cè)上的介質(zhì)施加過壓，以實(shí)現(xiàn)。
在一個實(shí)施例中，所述介質(zhì)包含氣體。
在一個實(shí)施例中，所述介質(zhì)包含空氣。
在一個實(shí)施例中，所述介質(zhì)包含液體。
在一個實(shí)施例中，所述介質(zhì)包含凝膠。
在一個實(shí)施例中，該方法包含通過所述模板向所述層發(fā)射輻射，該模板對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的；以及通過直接接觸所述加熱裝置而加熱所述基板。
在一個實(shí)施例中，該方法包含通過所述基板向所述層發(fā)射輻射，該基板對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的；以及通過直接接觸所述加熱裝置而加熱所述模板。
在一個實(shí)施例中，該方法包含通過所述膜向所述層發(fā)射輻射，該膜對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的。
在一個實(shí)施例中，該方法包含通過所述膜并通過與所述膜相對的透明壁向所述層發(fā)射輻射，該壁界定了用于所述介質(zhì)的腔體的后壁，該后壁和膜對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的。
在一個實(shí)施例中，曝光所述層的步驟包含從輻射源發(fā)射波長范圍為100至500nm的輻射。
在一個實(shí)施例中，該方法包含發(fā)射脈沖持續(xù)時間范圍為0.5至10μs且脈沖速率范圍為1至10個脈沖每秒的脈沖輻射。
在一個實(shí)施例中，該方法包含在將所述模板和基板布置在所述阻擋構(gòu)件和所述柔性膜之間之前，將所述基板和模板夾持(clamp)在一起。
在一個實(shí)施例中，該方法包含在將所述層曝光于輻射之前，在所述模板和所述基板之間施加真空，從而從所述表面層提取空氣夾雜。
在一個實(shí)施例中，所述有結(jié)構(gòu)的表面包含界定圖案的凸起，這些凸起對于所述輻射是不透明的，由此將所述層曝光于輻射的步驟涉及固化所述層的介于所述凸起之間的部分。
在一個實(shí)施例中，所述凸起包含不透明材料層。
在一個實(shí)施例中，不透明材料層被涂敷在所述凸起上作為最外層。
在一個實(shí)施例中，溫度Tp介于50至250℃的范圍內(nèi)。


將參考附圖在以下更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖上圖1-3示意性示出了將圖案從模板轉(zhuǎn)移到基板的主要工藝步驟，其中通過透明模板施加輻射以在基板表面上固化可聚合的流體；圖4-6示意性示出了將圖案從模板轉(zhuǎn)移到基板的對應(yīng)工藝步驟，其中通過透明模板施加輻射以在基板表面上固化可聚合的流體；圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備，用于進(jìn)行一般如圖1-3或4-6所述的工藝；圖8示意性示出了在該工藝的初始步驟裝載有模板和基板時的圖7的設(shè)備；圖9示出了在將圖案從模板轉(zhuǎn)移到基板的有效工藝步驟的圖7和圖8的設(shè)備；圖10-12示出了根據(jù)本發(fā)明的壓印工藝的替換實(shí)施例；和圖13-14示出了采用根據(jù)本發(fā)明的單一壓印步驟的壓印的2.5”基板的測試結(jié)果，AFM照片分別接近基板的中心和邊緣攝取。
具體實(shí)施例方式
一般而言，本發(fā)明涉及一種通過在基板的表面上的模板的表面上產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的浮雕像而將圖案從模板轉(zhuǎn)移到基板的方法。模板的表面和基板的表面在本工藝中一般彼此平行排列，且通過將有結(jié)構(gòu)的模板表面壓入設(shè)置于基板表面上的可成形層中從而實(shí)現(xiàn)圖案的轉(zhuǎn)移?？沙尚螌颖惶幚硪怨袒瑥亩湫螤畋黄仁挂灶愃颇０宓谋砻?。其后可以從基板和其層去除模板，現(xiàn)在所述層是模板的反轉(zhuǎn)形貌復(fù)制物。為了固定基板中的轉(zhuǎn)移的圖案，可需要進(jìn)一步處理。通常，進(jìn)行濕法或干法蝕刻來選擇性地在被固化層下的基板的表面，由此將固化的層中的圖案轉(zhuǎn)移到基板表面。這些是現(xiàn)有技術(shù)，且在現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)中得到詳細(xì)描述，比如前述的美國專利No.6334960。
圖1-3示意性表現(xiàn)了本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)際圖案轉(zhuǎn)移步驟、或壓印步驟的基本工藝步驟。
在圖1中，示出了模板10，模板表面11具有結(jié)構(gòu)，其中形成了三維凸起和凹形，高度和寬度的特征尺寸在1nm到幾μm的范圍內(nèi)，且可能更小和更大。模板10的厚度通常在10和1000μm之間?；?2具有表面17，其基本平行于模板表面11排列，在圖1所述的初始步驟在表面之間具有中間的間距。基板12包括基板基體13，對其將轉(zhuǎn)移模板表面11的圖案。雖然未顯示，基板還可以包括基板基體13下的支撐層。在通過聚合物材料中的壓印從而模板10的圖案被直接轉(zhuǎn)移到基板12的工藝中，所述材料可以直接被涂敷到基板基體表面17上作為表面層14。在替換實(shí)施例中，由虛線所示，還使用了例如第二聚合物材料的轉(zhuǎn)移層15。在US 6334960中還描述了這樣的轉(zhuǎn)移層的示例和如何將它們用于將壓印的圖案轉(zhuǎn)移到基板基體13的隨后的工藝中。在包括轉(zhuǎn)移層15的實(shí)施例中，基板表面17表示了轉(zhuǎn)移層15的上或外表面，其又排列在基板基體表面18上。
基板12設(shè)置于加熱裝置20上。加熱裝置20優(yōu)選地包括金屬例如鋁的加熱體21。加熱元件22連接到或包括在加熱體21中，用于將熱能轉(zhuǎn)移到加熱體21。在一個實(shí)施例中，加熱元件22是插入加熱體21中的插座中的電浸沒式加熱器。在另一實(shí)施例中，電加熱線圈設(shè)置于加熱體21內(nèi)部，或貼附到加熱體21的下表面。在另一實(shí)施例中，加熱元件22是加熱體21中成形的通道，用于通過所述通道輸送加熱流體。加熱元件22進(jìn)一步設(shè)置有連接器23，用于連接到外部能量源(未顯示)。在電加熱的情形中，連接器23優(yōu)選地為用于連接到電流源的電流接觸。對于具有用于輸送加熱流體的成形的通道的實(shí)施例，所述連接器23優(yōu)選地為用于貼附到加熱流體源的管道。加熱流體例如可以為水或油。另一個選擇是使用IR輻射加熱器作為加熱元件22，設(shè)計為將紅外輻射發(fā)射到加熱體21上。另外，溫度控制器包括在加熱體20中(未顯示)，包括用于將加熱元件22加熱到選擇的溫度且將溫度保持在一定溫度容限之內(nèi)的裝置。不同類型的溫度控制器在本領(lǐng)域中是公知的，且因此不再進(jìn)一步詳細(xì)討論。
加熱體21優(yōu)選地為一件鑄造金屬，比如鋁、不銹鋼或其他金屬。另外，一定質(zhì)量和厚度的體21是優(yōu)選使用的，從而實(shí)現(xiàn)了在加熱裝置20的上側(cè)的熱的均勻分布，其上側(cè)連接到基板12，用于通過基板12轉(zhuǎn)移來自體21的熱以加熱層14。對于用于壓印2.5”基板的壓印工藝，使用了直徑為至少2.5”、優(yōu)選為3”或更大，厚度為至少1cm、優(yōu)選至少2或3cm的加熱體21。對于用于壓印6”基板的壓印工藝，使用了直徑為至少6”、優(yōu)選為7”或更大，厚度為至少2cm、優(yōu)選至少3或4cm的加熱體21。加熱體20優(yōu)選地能夠?qū)⒓訜狍w21加熱到高達(dá)200-300℃的溫度，盡管對于大多數(shù)工藝更低的溫度是足夠的。
為了提供有控制地冷卻層14的目的，加熱裝置20還可以進(jìn)一步提供有連接到或包括在加熱體21中的冷卻元件24，用于轉(zhuǎn)移來自加熱體21的熱能。在優(yōu)選實(shí)施例中，冷卻元件24包括加熱體21中的成形的一個或多個通道，用于傳輸通過所述通道或多個通道的冷卻流體。冷卻元件24還提供有連接器25，用于連接到外部冷卻源(未顯示)。優(yōu)選地，所述連接器25是用于貼附到冷卻流體源的管道。所述冷卻流體優(yōu)選為水，但備選地可以為油，例如絕緣油。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例利用了輻射可交聯(lián)的熱塑性聚合物溶液材料以用于層14，其優(yōu)選為可旋涂。這些聚合物溶液還可以為光化學(xué)放大。這種材料的一個示例為來自Micro Resist Technology的mr-L6000.1XP，其為紫外可交聯(lián)的。這種輻射可交聯(lián)的材料的其他示例包括負(fù)性光致抗蝕劑材料，比如Shipley ma-N 1400、SC100、和MicroChem SU-8?？尚康牟牧鲜怯欣模?yàn)槠湓试S整個基板的完全和準(zhǔn)確的涂布。
另一實(shí)施例利用了液體或近液體的預(yù)聚物材料以用于層14，其通過輻射是可交聯(lián)的。層14的現(xiàn)有且可用的可聚合材料的示例包括來自ZENPhotonics，104-11 Moonj i-Dong，Yusong-Gu，Daejeon 305-308，South Korea的NIP-K17、NIP-K22和NIP-K28。NIP-K17具有丙烯酸脂的主要組分且在25℃具有約9.63cps的粘度。NIP-K22也具有丙烯酸脂的主要組分且在25℃具有約5.85cps的粘度。這些物質(zhì)被設(shè)計為在12mW/cm2持續(xù)2分鐘的紫外輻射曝光下被固化。
層14的現(xiàn)有且可用的可交聯(lián)聚合物材料的另一示例是來自Micro ResistTechnology GmbH，Koepenicker Strasse 325，Haus 211，D-12555 Berlin，Germany的Ormocore。該物質(zhì)具有無機(jī)-有機(jī)混合聚合物、未飽和、具有1-3％光交聯(lián)引發(fā)劑的組成。在25℃的3-8mPas的粘度相當(dāng)高，且該流體可以在365nm的波長500mJ/cm2的輻射的曝光下被固化。在US 6334960中提到了其他可用的材料。
對于這些材料以及對于進(jìn)行本發(fā)明可用的任何其他材料共同的是，它們具有當(dāng)曝光于輻射特別是紫外輻射時能夠固化的能力，例如通過交聯(lián)聚合物溶液材料或固化預(yù)聚物。這里，用于層14的這樣的材料被共稱為輻射可聚合的。
當(dāng)沉積在基板表面上時層14的厚度通常為10nm-10μm，取決于應(yīng)用領(lǐng)域?？删酆喜牧蟽?yōu)選地以液體形式優(yōu)選地通過旋涂、或可選地通過輥涂、浸涂等涂敷在基板12上。本發(fā)明相對于通常當(dāng)使用可交聯(lián)聚合物材料時的現(xiàn)有技術(shù)的分步和閃光法而言的一個優(yōu)點(diǎn)在于聚合物材料可以被旋涂在整個基板上，其是提供了優(yōu)異層均勻度的有利和快速的工藝。比如那些所述的可交聯(lián)材料在通常室溫下通常是固體，且因此已經(jīng)在高溫預(yù)涂的基板可以被方便地使用。另一方面，分步和閃光法必須通過在重復(fù)的表面部分上滴落來利用重復(fù)的分配，因?yàn)樵摲椒ú荒茉趩我徊襟E中處理大的表面。這使得分步和閃光工藝和進(jìn)行這樣的工藝的機(jī)器復(fù)雜并難于控制。
現(xiàn)將參考圖1-3描述根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明，在固定溫度下進(jìn)行壓印、通過輻射固化壓印材料以及后烘焙材料的工藝步驟。
圖1的箭頭示出了將模板表面11壓入可聚合材料層14的表面16。在該步驟，加熱器裝置20被優(yōu)選地用于控制層14的溫度，用于在層14的材料中獲得適當(dāng)?shù)恼扯取τ趯?4的可交聯(lián)材料，因此控制加熱裝置20以將層14加熱到超過層14的材料的玻璃溫度Tg的溫度Tp。在本文中，Tp代表了工藝溫度，表示其是對于壓印、曝光和后烘焙工藝步驟的共同的一個溫度水平。當(dāng)然，固定溫度Tp的水平取決于對于層14所選擇的材料的類型，因?yàn)槠浔仨毘^對于可交聯(lián)材料的情形的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg且還適于后烘焙輻射固化的材料層。對于輻射可交聯(lián)材料，Tp通常范圍在50-250℃。對于mr-L6000.1XP的示例，貫穿100-120℃的壓印、曝光和后烘焙，在固定溫度下已經(jīng)進(jìn)行了成功的測試。對于使用輻射可固化預(yù)聚物的實(shí)施例，這樣的材料在室溫下通常為液體或接近液體，且因此需要很少的加熱或不需加熱就變得對于壓印而言足夠軟。然而，在從模板分離之前，所有的這些材料通常經(jīng)歷后烘焙，以用于在曝光之后完全硬化。因此工藝溫度Tp被設(shè)定為已經(jīng)在始于圖1的步驟的壓印步驟中的適當(dāng)?shù)暮蠛姹簻囟人健?br> 圖2示出了模板表面11的結(jié)構(gòu)如何在材料層14中形成壓印，材料層14為流體或至少為軟的形式，在壓印處流體被迫使填充模板表面11中的凹形。在示出的實(shí)施例中，模板表面11中最高的凸起不向下穿透到基板表面17。這對于保護(hù)基板表面17且特別是模板表面11免于損傷是有益的。然而，在替換的實(shí)施例中，比如包括轉(zhuǎn)移層的一個實(shí)施例中，壓印可以被進(jìn)行向下一直到轉(zhuǎn)移層表面17。在圖1-3所示的實(shí)施例中，模板由對于預(yù)定波長或波長范圍的輻射19透明的材料制成，其可用于固化選擇的可聚合材料。這樣的材料可以例如為石英或各種形式的聚合物，取決于輻射波長。因?yàn)槟０逋ǔＪ菢O薄的，通常小于一毫米，而且即使在層14中使用紫外敏感材料也可以使用玻璃模板，因?yàn)樵谀０宀牧现袑蟹浅Ｐ〉奈铡．?dāng)以模板10和基板12之間的適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)將模板10壓入層14中時通常施加輻射19。當(dāng)曝光于該輻射19時，引發(fā)了可聚合材料的固化，用于固化到采用由模板10決定的形狀的固體14’。在將層14曝光于輻射的步驟的過程中，控制加熱器20來將層14的溫度保持在溫度Tp。
在曝光于輻射之后，進(jìn)行了后烘焙步驟，以完全硬化層14’的材料。在該步驟中，加熱器裝置20被用于對層14’提供熱，用于在分離模板10和基板12之前將層14’烘焙為硬化體。另外，通過保持前述的溫度Tp而進(jìn)行了后烘焙。這樣，從曝光于輻射以固化材料14開始到最終的后烘焙，且可選地還直到模板10和基板12的分離，模板10和材料層14、14’將保持相同的溫度。這樣，消除了由于用于基板和模板的任何材料中的熱膨脹差異引起的精確度限制。
例如通過剝皮和牽拉(peeling and pulling)工藝，移除了模板10。成形的和固化的聚合物層14’保留在基板12上。這里將不詳細(xì)討論進(jìn)一步處理基板和其層14’的各種不同的方法，因?yàn)槿缢龅谋景l(fā)明不僅不涉及這樣的進(jìn)一步處理，而且也不取決于這樣的進(jìn)一步處理是如何實(shí)現(xiàn)的。一般而言，用于將模板10的圖案轉(zhuǎn)移到基板基體13的進(jìn)一步處理可例如包括蝕刻或鍍覆和隨后的剝離步驟。
圖4-6示意性表現(xiàn)了本發(fā)明的替換實(shí)施例的實(shí)際圖案轉(zhuǎn)移步驟或壓印步驟的基本工藝步驟。與圖1-3的實(shí)施例的實(shí)際不同僅在于在該實(shí)施例中，輻射19通過基板12施加，而不是通過模板10，同時使用了相同的參考標(biāo)記。另外，加熱裝置20連接到模板10，用于通過模板10加熱層14。在如圖4-6所示的一個實(shí)施例中，可以使用不透明模板，其具有一定的優(yōu)點(diǎn)。其一是，這使得可以使用適于壓印的鎳模板。圖4-6的加熱裝置20包括與圖1-3的加熱裝置相同的特征，對于其使用了相同的參考標(biāo)記。因此將不再進(jìn)一步說明圖4-6的特征。
圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例，也可用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例。應(yīng)注意到該附圖僅是示意性的，為了區(qū)分其不同的特征的目的。具體而言，不同特征的尺寸不在共同的比例上。
設(shè)備100包括第一主部分101和第二主部分102。在示出的優(yōu)選實(shí)施例中，這些主部分如此排列從而第一主部分101在第二主部分102的頂上，在所述主部分之間具有可調(diào)的空間103。當(dāng)通過如圖1-6所述的工藝形成表面壓印時，極為重要的是模板和基板在橫向方向上，通常被稱為X-Y平面上正確地對準(zhǔn)。如果壓印被形成在基板10中的在先存在的圖案的頂上或與其接近，則尤為重要。然而，這里并沒有討論對準(zhǔn)的具體問題以及解決它們的不同的方法，但是當(dāng)然可以在需要時結(jié)合本發(fā)明。
第一上主部分101具有面向下表面104，且第二下主部分102具有面向上表面105。面向上表面105或其一部分是基本平的，且放置在板106上或形成為板106的部分，該板106作為在壓印工藝中使用的模板或基板的支撐結(jié)構(gòu)，如將結(jié)合圖8和9更全面地描述。加熱體21放在板106上，或形成板106的一部分。加熱體21形成了部分的加熱體106，且包括加熱元件22且優(yōu)選地還包括冷卻元件24，如圖1-6所示。加熱元件22通過連接器23連接到能量源26，例如提供有電流控制裝置的電源。另外，冷卻元件24通過連接器25連接到冷卻源27，例如冷卻流體容器和泵，且具有用于控制冷卻流體的流動和溫度的控制裝置。
在示出的實(shí)施例中，用于調(diào)整空間103的裝置由活塞構(gòu)件107提供，活塞構(gòu)件107在其外端貼附到板106。活塞構(gòu)件107可位移地連接到圓柱構(gòu)件108，其優(yōu)選地被保持與第一主部分101相對固定。如圖中的箭頭所示，將用于調(diào)整空間103的裝置設(shè)計以通過基本垂直于基本平的表面105即Z方向的移動，將第二主部分102移位更接近或更遠(yuǎn)離第一主部分101?？墒謩訉?shí)現(xiàn)移位，但是優(yōu)選地通過使用液壓或氣動設(shè)置來輔助。示出的實(shí)施例可以在該方面以許多方法來變化，例如通過將板106貼附到圍繞固定的活塞構(gòu)件的圓柱構(gòu)件。應(yīng)進(jìn)一步注意的是第二主部分102的移位主要用于對設(shè)備100裝載和卸載模板和基板，和用于將設(shè)備設(shè)置在初始工作位置。然而，第二主部分102的移動優(yōu)選地不包括在示出的實(shí)施例中如所述的實(shí)際壓印工藝中，如將所述的。
第一主部分101包括圍繞表面104的周邊密封構(gòu)件108。優(yōu)選地，密封構(gòu)件108是比如O形環(huán)的環(huán)形密封，但是或者可以由幾個一起形成連續(xù)密封108的互連密封構(gòu)件組成。密封構(gòu)件108設(shè)置于向表面104外的凹陷109中，且優(yōu)選地與所述凹陷可分離。該設(shè)備還包括輻射源110，在示出的實(shí)施例中設(shè)置在表面104后的第一主部分101中。輻射源110可連接到輻射源驅(qū)動器111，其優(yōu)選地包括或連接到功率源(未顯示)。輻射源驅(qū)動器111可以被包括在設(shè)備100中，或可以為外部可連接的構(gòu)件。設(shè)置接近輻射源110的表面104的表面部分112形成于對于輻射源110的一定波長或波長范圍的輻射透明的材料中。這樣，從輻射源110發(fā)出的輻射透射向第一主部分101和第二主部分102之間的空間103，通過所述表面部分112。作為窗口的表面部分112可以用可獲得的熔融石英、石英或藍(lán)寶石來形成。
在工作中，設(shè)備100還提供有柔性膜113，其基本是平的且接合密封構(gòu)件108。在優(yōu)選的實(shí)施例中，密封構(gòu)件113是與密封構(gòu)件108分開的構(gòu)件，且僅通過從板106的表面105施加相反壓力來與密封構(gòu)件接合，如將說明的。然而，在替換的實(shí)施例中，膜113例如通過接合劑貼附到密封構(gòu)件108，或作為密封構(gòu)件108的一體部件。另外，在這樣的替換實(shí)施例中，膜113可牢固地貼附到第一主部分101，而密封構(gòu)件108設(shè)置于膜113外部。對于比如所示的實(shí)施例，膜113還用對于輻射源110的一定波長或波長范圍的輻射透明的材料形成。這樣，從輻射源110發(fā)射的輻射通過所述腔體115和其邊界壁104和113透射到空間103中。對于圖7-9的實(shí)施例的膜113的可用的材料的示例包括聚碳酸酯、聚丙稀、聚乙烯、PDMS和PEEK。膜113的厚度通常為10-500μm。
管道114形成于第一主部分101中，以允許流體介質(zhì)，或者是氣體、液體或凝膠傳輸?shù)接杀砻?04、密封構(gòu)件108和膜113界定的空間，該空間作為用于所述流體介質(zhì)的腔體115。管道114可連接到壓力源116，比如泵，其可以在設(shè)備100的外部或內(nèi)置作為設(shè)備100的一部分。壓力源116被設(shè)計以對于所述腔體115中容納的流體介質(zhì)施加可調(diào)的壓力特別是過壓。如所示的實(shí)施例適于采用氣體壓力介質(zhì)。優(yōu)選地，所述介質(zhì)選自包含空氣、氮?dú)夂蜌鍤獾慕M。如果使用了液體介質(zhì)，優(yōu)選地使得膜貼附到密封構(gòu)件108。這樣的液體可以是液壓油。如所述，另一個可能性是使用凝膠作為所述介質(zhì)。
圖8示出了當(dāng)為了光刻工藝裝載有基板和模板時的圖7的設(shè)備實(shí)施例。為了更好地理解該附圖，還參考了圖1-3。第二主部分102從第一主部分101向下移位，用于敞開空間103。如圖1-6所示，模板或基板對于輻射源110的一定波長或波長范圍的輻射透明。圖8所示的實(shí)施例顯示了裝載有基板12的頂上的透明模板10的設(shè)備?；?2放置在第二主部分102上或其中，以其背側(cè)在加熱體21的表面105上。由此，基板12具有面向上的其基板表面17，其具有例如紫外可交聯(lián)聚合物溶液的可聚合材料的層14。為了簡單起見，如圖1-6所示的加熱裝置20的所有特征在圖8中未示出。模板10放置在基板12上或與其接近，其有結(jié)構(gòu)的表面11面對基板12?？梢蕴峁┯糜趯⒛０?0與基板12對準(zhǔn)的裝置，但是在該示意性附圖中未顯示。然后將膜113放置在模板10的頂上。對于膜113貼附到第一主部分的實(shí)施例，當(dāng)然可以省略將膜113實(shí)際放置在模板113上的步驟。在圖8中，僅為了清晰起見顯示了模板10、基板12和膜113完全分開，而在實(shí)際的情形，它們會堆疊在表面105上。
圖9示出了設(shè)備100的操作位置。第二主部分102被升高到膜113被夾持在密封構(gòu)件108和表面105之間的位置。實(shí)際上，模板10和基板12非常薄，通常小于一毫米，且如所示的膜片113的實(shí)際彎曲是最小的。但是，表面105可以可選地設(shè)計具有升高的周邊部分，在該處其通過膜113接觸密封構(gòu)件108，用于補(bǔ)償模板10和基板12的組合的厚度。
一旦主部分101和102接合以夾持膜113，則密封了腔體115。然后將壓力源116設(shè)計為對于腔體115中的流體介質(zhì)施加過壓，所述介質(zhì)可以是氣體、液體或凝膠。腔體115中的壓力被膜113轉(zhuǎn)移到模板10，其被壓向基板12，用于將模板圖案壓印在層14中，參看圖2。對于在通常室溫下，通常在20和25℃之間下具有足夠粘度的層14的預(yù)聚物材料，可以直接形成壓印。然而，可交聯(lián)聚合物溶液通常需要預(yù)熱來克服其玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg，其可以為約60℃。這樣的聚合物的一個示例是前述的mr-L6000.1XP。當(dāng)使用這樣的聚合物時，具有組合的輻射和加熱能力的設(shè)備100尤其有用。然而，對于這些類型的材料，通常需要后烘焙工藝來硬化輻射固化的層14’。如前所述，因此本發(fā)明的方面是將升高的溫度Tp施加到層14的材料，對于可交聯(lián)材料的情形，Tp高于Tg，且還適于后烘焙輻射曝光的材料。加熱裝置20被激活以通過基板12由加熱體21加熱層14，直到達(dá)到Tp。Tp的實(shí)際值自然取決于對于層14選擇的材料。對于mr-L6000.1XP的示例，可以使用50-150℃范圍內(nèi)的溫度Tp，取決于材料中的分子量分布。然后將腔體115中的介質(zhì)的壓力增加到5-500bar，有利地到5-200bar，且優(yōu)選地到20-100bar。由此用相應(yīng)的壓力將模板10和基板12壓在一起。由于柔性膜113，在基板和模板之間的整個接觸表面上獲得了絕對均勻分布的力。由此使得模板和基板絕對相對于彼此平行排列，且消除了基板或模板的表面中任何凹凸的影響。
當(dāng)模板10和基板12通過施加的流體介質(zhì)壓力被壓在一起時，觸發(fā)輻射源來發(fā)生輻射19。輻射透過作為窗口的表面部分112，通過腔體115、膜113和模板10。輻射在層14中部分地或完全被吸收，由此層14的材料被交聯(lián)或硬化而被固化，通過壓力和膜輔助的壓縮力提供而在模板10和基板12之間具有完全平行排列。輻射曝光時間取決于材料層14中的材料的類型和數(shù)量、與材料的類型以及輻射源的類型相關(guān)的輻射波長。固化這樣的可聚合材料的特征是如所述公知的，且所述參數(shù)的相關(guān)組合類似地對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言也是公知的。一旦流體固化以形成層14’，進(jìn)一步曝光就沒有顯著的效果。然而，在曝光之后允許層14’的材料在預(yù)定固定的溫度Tp被后烘焙，或硬烘焙持續(xù)例如1-10分鐘的一定的時間。對于mr-L6000.1XP的示例，后烘焙通常在100-120℃的共同工藝溫度Tp下進(jìn)行1-10分鐘，優(yōu)選地約3分鐘。
采用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100，在壓印機(jī)100中進(jìn)行了后烘焙，其意味著不需將基板取出設(shè)備且放入單獨(dú)的爐子中。這節(jié)約了一個工藝步驟，其使得在壓印工藝中可以節(jié)省時間和成本。提供進(jìn)行后烘焙工藝而且仍將模板10保持在固定溫度Tp，且可能還具有向基板10的選擇的壓力，還可以在層14中所得的結(jié)構(gòu)圖案中實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度，其使得可以產(chǎn)生更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。在加壓、曝光和后烘焙之后，減小了腔體115中的壓力且將兩個主部分101和102彼此分開。在一個實(shí)施例中，加熱裝置20的冷卻元件24可以被用于在分離主部分之后冷卻基板112。之后，將基板從模板分離，且使其經(jīng)歷依據(jù)對于壓印光刻在前公知的進(jìn)一步處理。
圖8和9示出了與圖1-3相似的工藝。再次，應(yīng)注意到，采用透明基板12，模板10可以放置在加熱體21的表面105上，基板在模板10的頂上，如圖4-6所示。
圖10-12示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的利用設(shè)備100的替換方法。相同的參考標(biāo)記被用于與圖1-3中類似的特征。然而，在圖10-12中，使用了透明模板200，其優(yōu)選的由玻璃或石英制成。模板200具有面對基板12的有結(jié)構(gòu)的表面，具有不透明的凸出圖案界定的凸起201。優(yōu)選地，這通過在凸起中包括不透明材料層來實(shí)現(xiàn)。所示的優(yōu)選實(shí)施例包括覆蓋凸起201的外端表面的不透明層202。優(yōu)選地，層202是金屬層。在一個實(shí)施例中，通過在模板表面的選擇的區(qū)域上首先施加金屬掩模202，從而制造了模板200，之后使用蝕刻工藝用于界定遮蔽部分之間的凹槽。在蝕刻步驟之后不移除掩模，而是在模板上保留掩模202以界定模板凸起201的非透明的外端表面。通過該工藝來制造模板200，還保證了實(shí)現(xiàn)凸起201的外端表面的接近完全均勻共同平面，因?yàn)槟０逯圃旃に囘m于具有平面表面的平模板體。應(yīng)注意到圖1-12中所示的尺寸為了容易理解的目的而被放大。例如，層202可以僅為幾個原子單層厚。
在圖10中，優(yōu)選地通過使用參考圖7-9所述的設(shè)備，將模板200壓在基板12上的層214中。層214的材料在該情形例如為紫外可固化預(yù)聚物或紫外可交聯(lián)負(fù)性抗蝕劑，其可以為任何公知的類型?？刂萍訜嵫b置20以升高基板12的溫度到適當(dāng)?shù)墓に嚋囟萒p。對于可交聯(lián)的材料的情形，加熱裝置20被設(shè)置以通過基板12預(yù)熱層214，以使得層214的材料超過玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg而達(dá)到升高的溫度Tp。由于如上所述的使用膜和氣壓的壓印技術(shù)，在模板200和基板12的整個接合表面上實(shí)現(xiàn)了均勻壓力。優(yōu)選地，將模板200壓入層214中，從而凸起201的外端極度接近基板層17，優(yōu)選地僅為幾納米。
在圖11中，模板200已經(jīng)完全被壓入層214，輻射19通過模板200施加向基板12。到達(dá)層202的輻射被阻擋并反射，且不到達(dá)位于其下的層部分214’。然而，落在凸起201之間的輻射將到達(dá)層214，且在層部分214”中開始了硬化或固化工藝，而且保持層214在溫度Tp。優(yōu)選地，使用加熱裝置20在相同的溫度Tp進(jìn)行后烘焙工藝，用于完成固化工藝。
在圖12所示的步驟中，模板200從模板12分離并移除，留下壓印的層214。以該形狀，基板12暴露于負(fù)性抗蝕性顯影劑流體。流體的具體類型可以為任何公知的類型，盡管本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識到顯影劑類型必須根據(jù)所使用的抗蝕劑聚合物來選擇。顯影劑將僅移除不曝光于輻射的部分214’，且僅在由凸起201形成的聚合物層中的凹形的底部保留為非常薄的層。在現(xiàn)有技術(shù)中，必須施加灰化或蝕刻工藝來去除凹形中保留的而且為固體的聚合物部分214’，與現(xiàn)有技術(shù)工藝相比，該工藝明顯容易和快速。另外，圖案化聚合物層14的灰化或蝕刻將從層214的所有部分即部分214和部分214’去除材料，而所提出的方法僅去除沒有曝光于輻射的部分214’。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實(shí)施例還包括機(jī)械夾持裝置，用于將基板12和模板10夾持在一起。這在具有外部對準(zhǔn)系統(tǒng)的實(shí)施例中尤其為優(yōu)選，該外部對準(zhǔn)系統(tǒng)用于在圖案轉(zhuǎn)移之前對準(zhǔn)基板和模板，其中對準(zhǔn)的疊層包括模板和基板，且該對準(zhǔn)的疊層必須被轉(zhuǎn)移到壓印設(shè)備中。該系統(tǒng)還可以包含用于在模板和基板之間施加真空的裝置，以在通過紫外輻射硬化可聚合材料之前從堆疊的疊層(sandwich)的可聚合層提取空氣夾雜。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，模板表面11優(yōu)選地用抗粘結(jié)層處理以防止固化的聚合物層14’在壓印工藝之后對其粘住。這樣的抗粘結(jié)層的示例包括含氟族，如WO 03/005124呈現(xiàn)并由本發(fā)明的發(fā)明人之一發(fā)明。WO 03/005124也引入于此作為參考。
具有透明模板的本發(fā)明的第一模式已經(jīng)被本發(fā)明人成功地測試，其涉及由具有1μm厚的NIP-K17的層14覆蓋的硅的基板12。使用了具有600μm厚度的玻璃或熔融石英/石英的模板。
具有透明模板的本發(fā)明的第二模式已經(jīng)被本發(fā)明人成功地測試，其涉及由具有1μm厚的NIP-K17的層14覆蓋的硅的基板12。使用了具有約600μm厚度的例如鎳或硅的模板，盡管可以使用任何其他的適當(dāng)?shù)姆峭该鞑牧稀?br> 在通過膜113用5-100bar持續(xù)約30秒的壓緊之后，打開了輻射源110。輻射源110通常被設(shè)計以至少在400nm以下的紫外區(qū)發(fā)射。在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用了發(fā)射光譜范圍在200-1000nm的空氣冷卻的氙燈作為輻射源110。優(yōu)選的氙型輻射源110提供了1-10W/cm2的輻射，且被設(shè)計為閃爍1-5μs脈沖，脈沖頻率為1-5脈沖每秒。石英的窗口112形成于表面104中用于通過輻射。曝光時間優(yōu)選地在1-30秒之間，用于將流體層聚合為固體層14’，但是可以曝光直到2分鐘。
mr-L6000.1XP的測試已經(jīng)采用從200-1000nm累計為約1.8W/cm2并采用1分鐘曝光時間來進(jìn)行。在本文中，應(yīng)注意到所使用的輻射不需限制于其中施加在層14中的聚合物固化的波長范圍，在該范圍之外的輻射當(dāng)然也可以從所使用的輻射源發(fā)射。在固定的工藝溫度的成功的曝光和隨后的后烘焙之后，第二主部分102被降低到與圖8類似的位置，隨后模板10和基板12從設(shè)備移除，用于分離和進(jìn)一步處理基板。
本發(fā)明帶來了一種新的壓印方法，其組合了紫外和熱NIL，允許在固定的溫度對于紫外可可交聯(lián)的熱塑性聚合物進(jìn)行完全壓印工序。由此，根據(jù)本發(fā)明的方法克服了模板和基板材料中不同的熱膨脹的問題。結(jié)果，可以利用不同的模板和基板材料進(jìn)行高精確度大面積壓印。另外，該方法允許使用具有在晶片級上的均勻厚度分布的可旋涂紫外可交聯(lián)聚合物，其難于采用分配低粘度紫外可硬化預(yù)聚物實(shí)現(xiàn)。
一般工藝方案包括三個主要步驟熱壓印工序，隨后的紫外后曝光和硬烘焙以完全硬化聚合物。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了光化學(xué)放大聚合物，比如mr-L6000.1XP。
在固定的溫度組合并進(jìn)行三個步驟，給出了以下的工藝方案。將模板和基板加熱到溫度Tp，對于可交聯(lián)材料的情形Tp大于Tg。優(yōu)選地，這通過將模板以疊層的設(shè)置與基板接觸且任何通過加熱裝置加熱模板或者基板來進(jìn)行。這樣，通過熱傳導(dǎo)，將模板和基板，尤其是將被壓印的基板上的層加熱到共同的溫度。然后模板-基板疊層被暴露于高壓以將模板圖案壓印到聚合物層中。在一段時間之后，通常30-60秒之后，開始紫外整片曝光以引發(fā)聚合物的硬化。在釋放壓力之前，將溫度保持固定在Tp以硬烘焙聚合物直到其完全被固化?？梢匀菀椎氖褂貌煌哪０搴突宀牧弦援a(chǎn)生高精確度大面積壓印?？梢允褂昧畠r復(fù)制的鎳模板使得大面積壓印顯著地更加有成本效率，且容易實(shí)施，顯示了本方法的良好的前景。
發(fā)明人成功地利用藍(lán)光鎳模板壓印了2.5”玻璃基板的整個面積，線寬為約140nm。壓印質(zhì)量顯示當(dāng)移向基板的邊緣時沒有由熱效應(yīng)引起的降低的趨勢。這在圖13和14中清楚地被形象化，圖13和14顯示了所獲得的結(jié)果的AFM(原子力顯微鏡)圖像。
圖13示出了接近2.5”玻璃基板上的藍(lán)光壓印的中心的區(qū)域的AFM圖像137。在圖13的左邊，顯示了在137的面積上的AFM深度分析結(jié)構(gòu)，其沿圖137中水平線測量。沿該線的選擇的點(diǎn)由參考標(biāo)記131-136指示，顯示在圖137和深度分析圖中。從后者可以看出，根據(jù)本發(fā)明的在壓印工藝中形成的凹槽深且平滑。
另外，圖14示出了同一壓印基板的位于基板向內(nèi)邊緣幾個毫米的區(qū)域?qū)?yīng)的圖147。與圖13相似，沿圖147的水平線選擇的點(diǎn)由參考標(biāo)記141-146指示，顯示在圖147和圖147左邊的深度分析圖中。而且在圖14中，可以看出，根據(jù)本發(fā)明的在壓印工藝中形成的凹槽在接近2.5”玻璃基板邊緣處也深且平滑，而且顯示沒有由于熱膨脹引起的不均勻或變形的趨勢。
通過在一個工藝和同一機(jī)器中進(jìn)行包括三個主要工藝步驟的單一工藝，而不需在這些主要步驟之間將基板從機(jī)器中取出，可以在大基板表面上進(jìn)行優(yōu)異質(zhì)量的壓印。因?yàn)檎麄€基板表面以一個步驟壓印，聚合物層14可被旋涂在基板上，且可以在整個基板表面上產(chǎn)生連續(xù)的結(jié)構(gòu)。對于所謂的分步和閃光方法所有這些均是不可能的。因此所披露的設(shè)備和方法對于大面積壓印尤其有利，且對于分步和閃光方法具有所述的巨大的優(yōu)勢，通過使用膜轉(zhuǎn)移流體壓力，本發(fā)明可以被用于8英寸、12英寸和甚至更大的盤的一步壓印。采用本發(fā)明的單一壓印和曝光步驟，甚至可以構(gòu)圖具有約400×600mm尺寸以上的全平板顯示器。
發(fā)明因此提供了一種首次使得輻射輔助聚合壓印對于大規(guī)模生產(chǎn)具備吸引力的技術(shù)。本發(fā)明適用于在基板中形成圖案，用于生產(chǎn)例如印刷線路板或電路板、電子電路、微型機(jī)械或機(jī)電結(jié)構(gòu)、磁學(xué)和光學(xué)存儲介質(zhì)等。這里所描述的實(shí)施例涉及紫外交聯(lián)聚合物或紫外固化預(yù)聚物的輻射曝光與加熱器的組合。然而，從提供一種解決方案以克服由于使用不同模板和基板材料引起的熱膨脹所致的問題的目標(biāo)考慮，技術(shù)人員將會意識到，本發(fā)明可以同等有效地實(shí)施于包含其他波長范圍的輻射的方法，在曝光于該波長范圍的輻射時，用于基板上的壓印層的抗蝕劑材料相應(yīng)地固化。此外，盡管本發(fā)明特別優(yōu)選用于包含有不同材料形成的模板和基板的壓印工藝，當(dāng)在該模板和基板內(nèi)使用相同的材料時也可以獲得技術(shù)效果，該技術(shù)效果在于在后烘焙期間無需從壓印機(jī)器除去該基板，且使用固定溫度而實(shí)現(xiàn)的便利控制。
術(shù)語固定溫度是指基本上固定的，意味著即使溫度控制器被設(shè)定成維持特定溫度，所獲得的實(shí)際溫度將不可避免地在一定范圍內(nèi)波動。該固定溫度的穩(wěn)定性主要依賴于溫度控制器的精度以及整個裝置的惰性。此外，應(yīng)該理解，即使根據(jù)本發(fā)明的方法可用于壓印直至1納米的極端精細(xì)結(jié)構(gòu)，只要模板尺寸不太大，則輕微的溫度變化將不會產(chǎn)生顯著影響。假設(shè)模板外圍的結(jié)構(gòu)的寬度為x，且合理的空間容限為該寬度的一小部分例如y＝x/10，則y成為設(shè)置溫度容限的參數(shù)。實(shí)際上，通過應(yīng)用該模板和基板的材料的各自熱膨脹系數(shù)、通常指的是半徑的模板的尺寸、以及空間容限參數(shù)y，可以容易地計算熱膨脹差異將產(chǎn)生的影響。通過該計算，可以計算出溫度控制器的合適溫度容限并將其應(yīng)用于機(jī)器以執(zhí)行該工藝。
本發(fā)明由所附權(quán)利要求界定。
權(quán)利要求
1.一種用于將圖案從具有有結(jié)構(gòu)的表面的模板轉(zhuǎn)移到承載了受輻射而固化的材料表面層的基板的方法，包含將所述模板和基板在壓印設(shè)備中布置成相互平行，所述有結(jié)構(gòu)的表面面向所述表面層；使用加熱裝置將該模板和該基板加熱到溫度Tp；以及在維持所述溫度Tp的同時執(zhí)行步驟將該模板壓向該基板，從而將所述圖案壓印到所述層中；將所述層曝光于輻射以固化該層；以及后烘焙該層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料為可交聯(lián)的熱塑性聚合物，其玻璃溫度為Tg，且其中Tp大于Tg。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料為紫外可交聯(lián)的熱塑性聚合物，其玻璃溫度為Tg，其中溫度Tp大于溫度Tg，且其中所述輻射為紫外輻射。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述材料被光化學(xué)放大。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，包含在將所述模板和基板布置成相互平行之前，通過旋涂所述材料而將所述表面層涂敷到該基板上。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料為紫外固化熱塑性預(yù)聚物，且其中所述輻射為紫外輻射。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，包含將該模板和該基板夾在阻擋構(gòu)件和柔性膜第一側(cè)之間，且其中將該模板壓向該基板涉及對該膜的第二側(cè)上的介質(zhì)施加過壓，以實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述介質(zhì)包含氣體。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述介質(zhì)包含空氣。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述介質(zhì)包含液體。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述介質(zhì)包含凝膠。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，包含通過所述模板向所述層發(fā)射輻射，該模板對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的；以及通過直接接觸所述加熱裝置而加熱所述基板。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，包含通過所述基板向所述層發(fā)射輻射，該基板對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的；以及通過直接接觸所述加熱裝置而加熱所述模板。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，包含通過所述膜向所述層發(fā)射輻射，該膜對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，包含通過所述膜并通過與所述膜相對的透明壁向所述層發(fā)射輻射，該壁界定了用于所述介質(zhì)的腔體的后壁，該后壁和膜對于用于固化所述材料的輻射的波長范圍是透明的。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中曝光所述層的步驟包含從輻射源發(fā)射波長范圍為100至500nm的輻射。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，包含發(fā)射脈沖持續(xù)時間范圍為0.5至10μs且脈沖速率范圍為1至10個脈沖每秒的脈沖輻射。
18.如權(quán)利要求7所述的方法，包含在將所述模板和基板布置在所述阻擋構(gòu)件和所述柔性膜之間之前，將所述基板和模板夾持在一起。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，包含在將所述層曝光于輻射之前，在所述模板和所述基板之間施加真空，從而從所述表面層提取空氣夾雜。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有結(jié)構(gòu)的表面包含定義圖案的凸起，這些凸起對于所述輻射是不透明的，由此將所述層曝光于輻射的步驟涉及固化所述層的介于所述凸起之間的部分。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述凸起包含不透明材料層。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中不透明材料層被涂敷在所述凸起上作為最外層。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中溫度Tp介于50至250℃的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種用于將圖案從具有有結(jié)構(gòu)的表面(11)的模板(10)轉(zhuǎn)移到承載了受輻射而固化的材料表面層(14)的基板(12)的方法，包含將所述模板和基板在壓印設(shè)備中布置成相互平行，所述有結(jié)構(gòu)的表面面向所述表面層；使用加熱裝置(20)將該模板和該基板加熱到溫度Tp；以及在維持所述溫度Tp的同時執(zhí)行步驟將該模板壓向該基板以將所述圖案壓印到所述層中；將所述層曝光于輻射(19)以固化該層；以及后烘焙該層。
文檔編號H01L21/00GK101073034SQ200480042984
公開日2007年11月14日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者馬克·貝克, 巴巴克·海達(dá)里, 埃里克·博爾姆斯喬, 埃里克·西安德 申請人:奧布杜卡特公司