TWI313788B - Pattern replication with intermediate stamp - Google Patents

Description

1313788 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種用於騎微影之圖案轉印過程，立涉 及一種用以自一具有—結構化表面之模板轉印-圖案至-基板之目標表面的過程。更特定言之，本發明係關於一種 兩步驟過程，其中該模板圖案之一複本藉由㈣而形成於 可撓性聚合物箔中或其上以獲得中間聚合物標記，其後在 第二步驟中使用該聚合物標記以將該圖案 基板之目標表面上之可模製層中。在第二步驟中，壓印過 程使用輪射來以受控忸溫在塵力下凝固可模製層。 【先前技術】 其中一種最有效之再現奈米結構（意即，約100 nm或更小 之結構）的技術為奈米壓印微影（NIL)D在奈米壓印微影中， 通常稱作標記之模板之表面圖案的反轉複本被轉印至一物 件中’該物件包括一基板及塗敷在該基板上之通常稱作抗 ，劑的可模製層(例如聚合物材料)之膜。在將該物件加熱至 高於聚：物膜之玻璃態化溫度之合適溫度後，將標記壓向 膜’接者在所要圖案深度6轉印至膜後，冷卻並釋放（通 稱作脫模）標記。或者，基板由„光_料覆蓋 射敏感以致-旦曝露於紫外線（uvm射下即交聯之聚合: 或一旦曝露於輻射下即固化成聚合物之預聚物。此需要基 板或標記對所施加之輻射透明。在隨後執行之過程中，2 ί成壓印後’包括基板及圖案化聚合物膜之物件可（例如） 精由在壓印區域内㈣基板而加以後處理，從而將圖案轉 106294.doc 1313788 印至基板之目標表面上。 上述塵印過程展現了一些困難，必須考慮到這此困難以 達=模板至覆蓋基板之可模製膚的完美圖案轉印。 右杈板及基板不是由相同材料所製成(此情況通常存 ’則其將通常具有不同的熱膨脹絲。此意謂在模板及 基板之加熱與冷卻過中， 缸中膨脹及收鈿之程度將會不同。 雖然尺寸變化很小，作是 疋k在壓印過程中是毁滅性的，因 為待轉印之圖案的特徵為微米級甚至奈米級。因此 複製保真度降低。 經常使用非可撓性之標記或基板 料且此可在標記被 壓向基板時導致標記與可模製層間含有空氣，同時使複製 保真度降級。此外，在塵印過程期間標記與可模製層間含 有粒子可導致標記或基板顯著損壞，在標記與基板都不由 可撓性材料形成時尤其如此。亦可能在自非可挽性基板脫 模非可撓性標記時導致對標記或基板或兩者之物理損壞， 且在壓印過程後難以脫模基板與包括高縱橫比圖案之模 板。纟經相壞之標記通常係不可再猶環的。 【發明内容】 本發明之-目標在於提供-種用於具有高複製保直度之 改良壓印過程的解決方法，其易於且適於工業性利用。 經設計以實現所陳述之目標的本發明之—實施例係關於 -種用以自-具有結構化表面之模板轉印圖案至基板之一 目標表面的方法，其包括·· 第一壓印步驟，包括： J06294.doc 1313788 ’其包括將結構化模板 以在該表面層中壓印圖 創建具有圖案化表面之聚合物標記 表面壓至第一聚合物箔之表面層中 案之一反轉的步驟；及 第二壓印步驟，包括： 其中圖案化表面面向 以一旦曝露於輻射下 相互平行地配置聚合物標記與基板， 目標表面基板且一中間材料層經設計 即凝固； 加熱聚合物標記及基板至溫度Tp;及 在維持該溫度τρ的同時執行以下步驟： 印至該 中 將聚合物標記壓向基板以胳 土攸Μ將圖案化表面之圖案壓 間層中；及 曝露該層於輻射下而凝固中間層。 在只施例中，該方法進一步包含以下步驟： 後烘焙中間層，同時維持該溫度Τρ。 在實施例中，該方法進一步包含以下步驟： 自聚合物標記釋放基板，同時維持該溫度τρ。 “中自聚合物標記釋放基板之步驟包括以下 聚合物標記，同時其仍然配置成與基板上之: 印中間層接觸。 1 在一實施例中 聯熱塑性聚合物 在一實施例中 熱塑性聚合物， 射。 ，該材料為具有初始玻璃化溫度Tg之可交 ，其中Tp大於Tg。 ’ S玄材料為具有玻璃化溫度Tg2UV可交聯 其中溫度Tp大於溫度1且該輕射物輕 106294.doc Ϊ313788 在實轭例中，該材料係經光化學放大的。 在—實施例中，該方法包括： 在相互平仃地配置該聚合物箔與基板之步驟之前，藉由旋 塗該材料而在基板上塗敷該中間層。 在貫施例中，該材料為uv可固化之預聚物’其中該輕 射為UV輻射。 田 在一實施例中，該方法包括：

將聚σ物4與基板配置成夾於擋止部件與可撓性薄膜之第 一側之間，且其中 將聚合物箔壓向基板涉及施加過壓至存在☆薄膜著第二側 上的介質。 在一實施例中，該介質包括氣體。 在一實施例中’該介質包括空氣。 在一實施例中，該介質包括液體。 在一貫施例中，該介質包括凝膠。 在一實施例中，該方法包括： 經由聚合物箔發射輻射至該中間層，其中該聚合物箔對可 用於凝固該材料之波長範圍之輻射透明；及 藉由與該加熱器設備直接接觸而加熱該基板。 在一實施例中，該方法包括： 經由該薄膜發射輻射至該中間層，該薄膜對可用於凝固該 材料之波長範圍之輕射透明。 在一實施例中，該方法包括： 經由該薄膜發射輻射至該層，且經由與該薄膜相對之—透 106294.doc 1313788 該後壁與薄臈對可用 明壁，界定該介質之一空腔之後壁， 於凝固該材料之波長範圍之輻射透明 在貫知例中，曝露該層之步驟包括： 自輻射源發射波長範圍在100-500 nm内之輻射。 在一實施例中，該方法包括：

發射脈衝持續時間在0.5-10 μδ範圍内且 1-10個脈衝範圍内之脈動輻射。 在一實施例中，該方法包括： 脈衝速率在每秒 在該模板與該基板之間施加真空以在將該層 之前自該表面層抽出夾氣。 曝露於輕射下 溫度Τρ在20-250°C範圍内。 第一壓印步驟進一步包括： 在一實施例中 在一實施例中 =第二:物落之表面層，其中該第一聚合物嶋合 物‘ 5己且表面層界定聚合物標記之圖案化表面。 在實施例中，第一壓印步驟進一步包括：

凝固第-聚合物箱之表面層； 物箱之反轉圖案壓至第二聚合物辖之表面層 面層中；/板表面圖案之複本壓印在第二聚合物猪之表 凝固第二聚人私μ 桿記且复夺…白之表面層，其中第二聚合物箱係聚合物 你心立其表面屏 a 叫厚界疋聚合物標記之圖案化表面。 在—實施例中，黎 物材料所製成。第-聚纖係由熱塑性聚合物或共聚 在—實施例中，# T 第二聚合物箔係由熱塑性聚合物或共聚 106294.doc •10· 1313788 物材料所製成。 在—實施例中’模板係由金屬、石英、聚合物或矽所製 成。 在—實施例中，該方法包含在維持溫度τρ的同時： 釋放壓力；及 自聚合物標記釋放在目標表面上載運中間層之基板。

在—實施例中’其中模板圖案被轉印至複數個基板，該 方法進一步包括： 在第二壓印步驟之後設置聚合物標記； 使用6亥模才反在第一 Μ印步驟之重複過程中創建新聚合物標 記；及 使用該新聚合物標記在第二壓印步驟之重複過程中壓印新 的基板目標表面。 、COC 或 實知例中，第一聚合物箔係由聚碳酸酯 ΡΜΜΑ所製成。 :-:施例中，第一壓印步驟為熱壓印過程，包括 扣供一整體聚合物箔，· 加熱。亥聚合物至高於其玻璃 將該結構化槿刼主/皿度之/皿度， 稱化杨板表面壓至聚合物落 冷卻聚合物箱；及 《表面中’ 分離圖案仆^ π A ,, 之t合物箱與模板。 包 在-實施例中，第 括： 丨少郑為輻射輔助壓印過程 提供一聚合物箔； 106294.doc -II · 1313788 在忒聚合物娼表面上提供—輻射敏感預聚物表面層； 將該結構化模板表面壓至表面層中； 經由聚合物箔曝露表面層於輻射下以固化預聚物·，及 分離圖案化之聚合物落與模板。 在一實施例中，第一壓印步驟進一步包括： 在刀離圖案化之聚合物箱與模板之前，提供熱量以後洪培 表面層。

在-實施例中’第一壓印步驟為輻射輔助壓印過程，包 括： 提供一聚合物箔； 敏感之可交聯聚合物表面 在該聚合物箔表面上提供輻射 層； 加熱聚合物箱至高於可㈣聚合物之玻璃態化溫度的溫 度，及在維持該溫度的同時執行以下步驟： 將模板壓向表面層；及 曝露表面層於輻射下以交聯表面層。 在—實施例中’第一壓印步驟進一步包括： 後烘焙表面層，同時維持該溫度。 在一實施例中，該方法進一步包括以下步驟： 分離圖案化之聚合物羯與模板。 【實施方式】 …本發明係關於本文中稱為”兩步驟壓印過程”之過程。此 ==解為以下過程’其中在第一步驟中具有奈米及/或 之圖案化表面之模板的一或多個複本藉由壓印過 106294.doc •12· 1313788 程而形成於一或多個可挽性聚合物落中。遷印 在第二步驟中可用作聚合物口泊 用作一用以在另一聚合物箱上進行印之聚合物落 -“物箱接著在第二步驟中 另 箬—半之用因此’該過程之 二ill聚合物複本(其中圖案相對於原始模板 之圖案反轉）及可換性正聚合物複本（ 扳 之圖案相似)。在第二步驟中， ：…、。模板 性聚合物標記以經由採用熱屡印、可繞 隨後執行之厂”過程而將圖案再現至物 本文使用之術語”奈米麼印過程”或， 模板或標記之奈米及/或微米結構化表面圖案之 =過程’該複本藉由將標域至可模製層（諸如聚合物_ 2)中使該層變形而產生。該層可為基底或基板頂部之分 /敷'，其中基底與該層可由不同材料所製成。或者， 物早一材料物件之一部分，其中該層被界定為自 物件表面向下伸展某—深度而進入物件主體之一部分。可 模製層可在壓印(例如熱壓)過程期間被加熱至高於其玻 態化溫度心接著冷卻至低於該玻璃態化溫度，及/或聚合物 可在塵印過程期間或之後借助uv光曝露固化或交聯。模板 =印層之圖案化表面可具有在深度及寬度上均為微米或 奈米規模的結構。 術語"可撓性聚合物落”係指在大多數情況下可挽且可延 :之透明箱’包括熱塑性聚合物、熱固性聚合物及/或在曝 露於輻射下後可交聯之聚合物。聚合物箱之較佳實施例2 106294.doc •13- 1313788 括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)及環烯烴共聚物 (COC)。 一 術語”複製保真度，，係指創建標記結構之反轉複本，其中 標記表面之反轉構形得以完全再現。 根據本發明，提供了一種兩步壓印過程，其中在此兩步 驟過程之第一步驟中，且古廟安表 . ψ /、有圖案化表面之模板之複本藉由 壓印在可換性聚合物笛中而形成。在第二步驟中，複本用 作用以經由隨後之塵印過程將圖案再現至物件表面中之可 撓性聚合物標記。至少在第二步驟中，在受控值溫下執行 輕射輔助之㈣，以使得熱膨脹效應最小化。 因此’耐久且相當村撓之模板可由諸如金屬、 石夕或其它大體非可繞性材料之材料所製成，且可有利地用 於將其圖案厂堅印在可換性聚合物箱中以創建聚 且該聚合物標記接著可有利地用於騎在基板目標表面上 之可模製層中。藉由本發明 表面上 在相對較軟且更可撓之聚十：硬且非可撓之模板用於 才示記，之後相對可撓且軟之 物 較不可撓之基板（例如，盆為不°己用於在相對較硬且 種大艘上硬且非可撓之材：=可模製層中壓印。兩 之®印步料而得《有利屬與Μ石英與梦）間 且更少基板被損壞。 ’而導致模板磨損得更少 此外，藉由使用聚合物镇 爾可選擇性地創建聚合物標記二::輔 以用於在基板上壓印，发由 更用聚口物軚記 /、中遠聚合㈣對可詩交聯或以 106294.doc 1313788 其它方式凝固輕射敏感可模製層之波長範圍透明，而模板 與基板可由對可用波長範圍之輕射不透明的材料提供。、 模板係製造成本比較高之元件，且如上所述，模板一旦 損壞通常不能修復或再循環。然而，根據本發明之方法， 聚合物標記係由比較不昂貴之材料所簡易製成，且較佳在 使用了幾次甚至僅使用一次後拋棄。聚合物標記可自基板 脫模或釋放接著被扔掉’或者當其仍然黏著至基板目桿表 面時可溶解在具有M擇以溶解聚合物^己但不會溶解基 板或基板目標表面上之凝固的可模製層之合適液體溶液之 侵泡劑中。 因為所創建之聚合物標記用_以在&板目_票表面上壓 印之第二模板，且基板通常不是聚合物材料所以聚合物 標記與基板之熱膨脹係數將通常不同。為了克服由此:況 引起的上述缺陷，根據組合之輻射與熱辅助壓印過程，至 少執行將聚合物標記壓至基板上之可模製層中的第二壓印 步驟。根據此過程，輻射敏感材料用作基板上之可模製層， 且在藉由溫度控制設備所維持的升高之恆溫下執行以下步 驟：將聚合物標記與基板壓在一起、用輻射泛射可模製層 及後烘焙該層，且較佳亦執行釋放壓力及自基板脫模聚合 物標記之步驟。溫度控制設備通常包括加熱器設備與用於 平衡熱供應以獲得並維持一判定溫度之控制電路，且可能 也包括冷卻設備。 下文將參照該等圖式之圖la-1 f描述兩步驟過程中之第一 步驟。在圖1中示意性地說明了根據兩個不同實施例之第一 106294.doc -15- I313788 步驟的過程。圖1 a_ i b堝丢口 ％ ”之過耘說明了使用熱壓印創建中間聚 合物標s己。然而，下·^ 4βλ '+· -a- 卜文將概述其它可能的用以創建聚合物 標記的技術。.

圖1a顯示了包含（例如）石夕、錄或諸如紹之其它金屬、石英 或甚至聚合物材料之模板1。模板!具有包括肋狀物、凹槽、 大起或凹1½之圖案化表面2,其高度及寬度為微米或奈米 級。放置模而使得表面2面向並接觸由（例如）熱塑性聚合 物熱固（生聚D物及/或（例如）借助曝露於輕射下而可交聯 之聚合物製成的可撓性聚合物之表面4。合適聚合物箱 材料之更特定實例包括聚碳酸醋、c〇c及pmma。在一較 佳只施例中’歸因於提供在模板表面2及/或聚合物羯表面4 上之抗黏著層的其材料組合物或特性，模板表面2與聚合物 箱3之表面4展現了彼此對抗之抗黏著屬性。 曰助於圖lb)中所說明之合適騎過程，在可撓性聚合物 箔3之表面4處的表面層中形成模板表面2之圖案之反轉。當 模板表面2已放置成與聚合物们之表面4接觸後，聚合物： 破加熱至高於ϋ表面層中所用聚合物之玻璃化溫度^的溫 度。聚合物落可為整體的，意即，在整個聚合物箱上具有 或多或少相同組合物’或者其可具有實際聚合物箱之基礎 口物，、中塗敷在另一組合物之表面4處的表面層適於壓 印。當表面層達到其玻璃態化溫度時，施加塵力以將模板】 與聚合物請在一起以使得表面2之 3之表喻表面層中。可藉由使用由薄膜供應 卿力的軟壓技術來達成愿操作，此將參照根據本發明 I06294.doc -16· 1313788 之過程之第二步驟予以更詳細地解釋。 千 a考，可使用更習 知之硬壓技術。因為第一步驟中鲁 乂騍中創建之聚合物標記不是最 終產物，所以與第二步驟同樣地，*分* τ β Ν依地並仃並不是第一步驟之 關鍵要素。

如上所述，所說明之實施例使用熱壓印，因此在施加壓 力之前加熱聚合《3以軟化表面層。下文提供了根據上述 熱第-步驟之特定實例。其它方法可替代地或額外地包括 所應用之使聚合物猪之選定部分曝露於輻射下。若聚合物 落之材料亦將藉由曝露於輻射下而交聯，則模板丨之材料或 聚合物镇3之材料必須對所施加之輻射透明。其它實施例包 括聚合物箔3之表面4處之表面層中的可熱固化或υν固化 之預聚物組合物。在此實施例中，加熱至玻璃態化溫度以 上不是必須的。 在UV-NIL過程之一實例中，將1；¥可固化之預聚物分配在 模板1之表面2上的合適位置處，且其隨後覆蓋有對應於圖i 中之箔3的聚碳酸酯或pMMA薄層。該薄層隨後充當第二壓 印過程中之UV透明基板。由於該薄層提供對υν輻射高度透 明之載體基底，因此預聚物層提供之實際表面層的厚度可 保持在僅為幾奈米之最小級別。此在使用固化後不會失去 UV吸收屬性之預聚物材料（諸如來自曰本之τ〇γ〇 G〇sei的 PAK01)時尤其有效。另一可用的υν可固化之預聚物係來自 曰本之Asahi Glass公司的NIF-1，但任何其它UV可固化之預 聚物也可具備一樣好或者更好之功能。良好的UV預聚物在 固化後會失去其UV吸收屬性，從而增加第二壓印階段中的 106294.doc 1313788 uv透射。然而，應謹慎選擇預聚物與聚合物薄層之以以 避免預聚物引起薄層化學溶解，但是預聚物與聚合物:必 須具備足夠良好之相互作用以保證其間之良好黏著。在將 基板II置於所分配之含有氣泡的預聚物液滴上之後，將⑽ 透明聚合物薄膜置於聚合物薄層上。接著在相對側上以由 氣體壓力或液體壓力所提供之在⑽巴範圍内之比較低的 壓力對此薄膜加壓，且適當劑量谓輻射穿過聚合物薄層 與聚合物薄膜曝露並固化預聚物，進而固化預聚物並使: 黏結至聚合物猪上。釋放麼力，接著移除壓印薄膜，並自、 模板脫模由此創建之聚合物標記。 在…NIL過私中，母體上覆蓋有合適的聚合物薄層，諸如 來自美國之TiC01^T0pas或來自日本之ζ_公司的 Z—。在將壓印薄膜置於聚合物薄層上之後，藉由真空 吸入夾層並加熱。當達到壓印溫度時，將薄膜加壓為20_80 巴之間。在將圖案轉印至聚合物膜之後，冑夾層冷卻至玻 璃態化溫度以了 ’接著移除壓印薄膜並自母體脫模IPS標 6己。良好熱塑性薄層需要具有關於壓印溫度與釋放溫度之 狹窄處理窗口以及所產生之必須在隨後過程中用作模之奈 米結構的高機械強度。對uv輻射之高度透明性是非常有益 的。 在組口之熱與輪射之一實例中’模板圖案待轉印至其之 聚合物羯（對應於圖i中之3)必須是旧透明的。⑽可交聯之 聚合物（例如負光阻，諸士 ;φ & 連士來自美國之MicroChem的SU8)旋 塗至聚口物殆上。模板^與塗敫之聚合物箔合在一起並由聚 106294.doc -18- 1313788 /白上之麼印薄膜覆盖。在加熱至麼印溫度後，麼印溫 度在剩下的整個麼印過程中保持恆定以消除熱膨脹效應。 現^對夾層加堡，並且在典型流動時間（例如30秒）後，聚合 物藉由U V幸畐射交聯，技|τ, 接者又到（例如）3〇秒之後曝光烘焙。 不需要冷卻’且現在可直接釋放廢力，接著移除覆印薄膜 脫拉X良好負光阻在曝露後會失去其吸收屬性。 視所使用之特定過程（意即，值溫下之熱、UV或組合之埶 與UV)而定，模板】與塵印之聚合物落3可在冷卻後分離或視 所k材料及其屬性而定無需冷卻聚合物落而在執行之塵印 過程後分離。在自聚合物表面4釋放模板2之後，圖lc)中顯 不之亦稱為複本的遷印之聚合物羯3可用作可挽性聚合物 標記5,該聚合物箱3在其表面4中具有對於原始模板ι之圖 案反轉或成負性之圖案。 根據本發明’聚合物f|5可用於將表面4之圖案轉印至目 標基板之第二步驟中，或者其用於額外之第一步驟中，以 根據圖Id)至1〇在與上述類似之過程中在另一可撓性聚合 物心中產生第二反轉複本9。採用另一第—步驟之目的在 於’確保在目標表面中創建之最終圖案係模板表面圖案之 反轉。在此實施例中’使用由聚合物組成之聚合物箱6，其 玻璃態化溫度及壓印溫度低於可撓性聚合物標記5之玻璃 態化溫度及麼印溫度。此外’聚合物箱6與可撓性聚合物標 冗5之嚙合表面4與7展現了彼此對抗之抗黏著屬性。抗黏著 屬性可歸因於使用之聚合物猪之化學性質自一開始就存 在’及/或可藉由在-或兩個聚合物表面上沉積包含合適脫 106294.doc 1313788 模劑之抗黏著層而建構。另 射下後交聯，則聚合㈣與6中之 之輻射透明或者透射足夠輻射’以使落6之表==把加 6(若其係整體的）能夠交聯。 《或整個箱 關於圖^與第-聚合物標記5反轉且因此與模板】大體上 i目合物標記8的創建包括：安置聚合物標記5，使 仔』案化表面4面向並接觸第二聚合物落6之表面7。如前 所述二第二聚合物荡6可係整體的’或者具有在表面7處塗 敷有一表面層之載體薄層。為了能夠在辖6之表面層中塵印 表面4之圖案’若使用熱壓印過程，則將“加熱至高於其 表面層之玻璃態化溫度。如圖le)所示，接著施加壓力以將 第一聚合物標記5壓至聚合物“之表面層中。在執行壓印 後，可自聚合物箱6機械移除可撓性聚合物標記5，意即大 概在冷卻聚合物· 9之後，或者可在合適過程中借助I或多 種合適溶劑化學溶解整個標記5或其若干部分。結果產生一 具有表面7之新聚合物標記8，該表面7具有與原始模板1之 圖案對應的圖案。 根據本發明，如此產生之分別具有對於原始模板1之表面 圖案而言反轉或相同之表面圖案的複本5或8將在第二壓印 γ驟中用作可撓性聚合物模板，如分別在圖1 g)至1 i)中左方 與右方示意性地說明。此處，可撓性聚合物標記5或8中之 一者的表面4或7將被安置成與包含基板13之物件12之表面 1 6接觸，該基板丨3具有一由薄輻射敏感材料可模製表面層 14覆蓋之目標表面17,該輻射敏感材料可為（例如）預聚物或 106294.doc •20· 1313788 借助曝露於輕射下可交聯之聚合物。歸因於表面之材料组 口物，可換性聚合物標f己5或8之表面4或7展現了對抗可模 製層Μ之表面16的抗黏著屬性。借助於施加之迫使可撓性 聚合物模板5或8中之-者與物件12合在一起的壓力以及所 應用之使聚合物模14之選定部分曝露於輻射下，在可模製 層1仲形成聚合物標記表面之圖案的反轉，士口圖叫所示。 可換性聚合物標記5或8對施加之輻射透明或對其吸收較 少，以透射表面層14之材料一旦曝露於輕射下即固化或交 聯所必需的足夠量之輻射。在執行如圖lh)展示之麼印盘後 棋培之後’可自基板13機械移除可撓性聚合物標記5或8， 或者可在合適過程中借助於—或多種合適溶劑化學溶解整 個聚合物標記5或8或其若干部分。 圖:i)展示了在釋放可撓性聚合物標記⑷之後所得到的 堊Μ勿件12。為了使轉印之圖 m ^ ^ ^ ^ ^ 尺久固疋在基板上，通常 才木用進-步處理步驟來移除剩餘膜 拓夕曰炉志品! 7 〜取得〇丨4刀以曝露基 板之目才示表面17,接著蝕刻 目標表面。但是，此進—步斤理之以用另—材料電鑛該 並不重要。 丨處理之貫際細節對理解本發明 圖1係根據本發明之過程的相對簡單表示。可通過以下方 式執行虚線以上所描纷之第一步驟：直接 中使用熱壓印；在聚合物 H泊 曰丄便用預聚物表 厂堅印；或在聚合物落上使_可交聯聚合物表::ν輔助 升高溫度下的同時υν輕射。若在步 層之受控 印，則通常在（例如）可由#y + lc)中使用熱壓 由鎳形成之模板1與聚合物箱3之間的 106294.doc 1313788 熱膨服中將存在罢W .. 古 /、。然而，此外具有大體上大於圖案結 入之阿度的厚度之聚合物辖3之回彈性及可撓性保證了聚 痛藉由施加於模板上之熱膨脹而得以伸展及收縮，而 會扣裏’白表面4上之圖案特徵。聚合物箔之厚度通常在 5〇_500 _範圍内，而圖案結構之高度或深度在5 nm至20 Γ範圍内，此將在以下藉由實例而展示。但是其它尺寸也 是可能的。 然而’圖1中虛線以下所描繪之第二步驟較佳使用組合之 熱與輪射執行。此原因在於：當將在基板上執行壓印時， f板目標表面上剩餘或殘餘之表面層通常極其薄，為幾個 '未級。加熱及冷卻具有不同熱膨脹之標記與聚合物之夾 曰對將因此經常破壞精細結構，此傾向於被完全撕掉。然 而’由於根據本發明之過程，其中壓、幸畐射及後供培之步 驟均在受控恆溫下執行，因此消除了熱膨脹效應。 圖5-7示意性地呈現了在本發明之一實施例之第二步驟 中的實際圖案轉印步驟或麼印步驟之基本過程步驟。此等 ^ g; h)中左方貫例或右方實例，但描述得更 詳細。 在圖5中說明了一聚合物標記】〇，其因此可對應於圖！中 之聚合物標記5或8。聚合物標記1〇具有對應於表面❿之 結構化表面⑴其具有待轉印之預定圖案，其中形成高度 寬度之特徵尺寸在i nm至若干_範圍内且潛在地較小戋 較大之三維突起及凹陷。聚合物標記1〇之厚度通常在触 蘭叫之間。基板具有大體上平行於聚合物標㈣而配 W6294.doc -22· 1313788 置之目標表面1 7，在圖5所示之初始階段在該等表面間存在 中間間隔。基板12包括基底13，聚合物標記表面丨丨之圖案 將會轉印至該基底13。雖然未圖示，但是基板亦可包括位 於基底13下方之支撐層。在聚合物標記1〇之圖案將直接經 由在聚合物材料中壓印而被轉印至基板12之過程中，該材 料可作為表面層14直接塗敷至基板目標表面17上。在替代 實施例中，由虛線所指示，亦採用（例如）由第二聚合物材料 形成之轉印層15。在1；8 6,334,96〇中描述了此等轉印層之實 例及如何在隨後的將壓印圖案轉印至基底13之過程中使用

該等轉印層。在一包括轉印層15之實施例中，目標表面P 表不轉印層15之上表面或外表面，而該轉印層15又配置於 基底表面18上。 基板12足位於加熱器設備2〇上。加熱器設備2〇較佳包括 由金屬（例如鋁）製成之加熱器主體21。加熱器元件U連接至 或包含在加熱器主體21中，其用以將環形熱能轉印至加熱 益主體21。在一實施例中，加熱器元件“係***在加熱器 主體21中之插口中的電浸人式加熱器。在另—實施例中， 電加熱旋管提供在加熱器主體21内部，或黏著至加熱器主 之下表面。在又一實施例中’加熱元件22係形成於加 ’、、、器主體21中之通道’纟用以使加熱流體穿過該通道。加 熱益兀件2 2進—步具備用以連接至外部能量源、（未圖示）之 連接器23。在電加熱之狀況下，連接器⑽佳係用以連接 至電流源之電流接觸。對於其中形成有使加熱流體通過之 通道的實施例而言’該等連接器23較佳係用於黏著至加熱 106294.doc •23- 1313788 流體源之管道。加熱流體可（例如）為水或油。另一選擇係將 IR輻射加熱器用作加熱器元件22，其經設計以發射紅外線 輻射至加熱器主體2 1上。此外，在加熱器設備2〇中包括一 度度控制器（未圖示）’其包括用以加熱加熱器元件至選定 溫度並將該温度維持在某一溫度容限内之構件。在此項技 術内吾人已熟知不同類型之溫度控制器，且因此不再進一 步詳細論述。 加熱1§主體21較佳為一件鑄造金屬，諸如鋁、不銹鋼或 其它金屬。此外，較佳使用某一質量及厚度之主體21，以 使得達成加熱器設備20上側處之均勻熱分佈，該上側連接 至基板12以自主體21穿過基板12轉印熱量至熱層14。對於 用以壓印2.5”基板之壓印過程而言，使用直徑至少為2 5”且 較佳為3”或更高之加熱器主體21，其厚度至少為1 cm ,較 佳至少為2或3 cm。對於用以壓印6"基板之壓印過程而言， 使用直徑至少為6”且較佳為7”或更高之加熱器主體21，其 厚度至 >、為2 cm，較佳至少為3或4 cm。雖然較低溫度對於 大多數過程而言將是足夠的，但是加熱器設備2〇較佳能夠 將加熱器主體21加熱至高達2〇〇_3〇〇。〇之溫度。 為提供層14之受控冷卻，加熱器設備2〇可進一步具備連 接至或包含在加熱器主體21中之冷卻元件24 ,其用以自加 熱為主體2 1轉印熱能。在一較佳實施例中，冷卻元件24包 3在加熱益主體21中形成之—或多個通道，其用以使冷卻 机體穿過該或該等通道。冷卻元件24進一步具備用以連接 至外部冷部源（未圖示）之連接器25。該等連接器25較佳係用 106294.doc -24* 1313788 以黏著至冷卻流體源之管道。該冷卻流體較佳係水，但或 者也可為油，例如絕緣油。 本發月之較佳實施例對層14使用輻射可交聯熱塑性聚 σ物冷液材料，其較佳係可旋塗的。此等聚合物溶液亦可 為光化學放Α的。此材料之一實例為來自Micro Resist TeChn〇l〇gy2mr_L6〇〇〇」χρ，其為1^可交聯的。此等輻射 可交聯材料之其它實例為負光阻材料，如Shipley細屮 1400、SC100與MicroChemSU_8。可旋塗之材料係有利的， 因為其允許對整個基板進行完整且精確之塗敷。 另一實施例對層14使用液體或接近液體之預聚物材料， 其可藉由輻射而聚合。層14之可得且可用之可聚合材料的 實例包括來自 ZEN Photonics, 104_n M〇〇nj i_D〇ng，

Yusong-Gu，Daejeon 305-308，South Korea 的 NIP-K17、 NIP-K22及NIP-K28。NIP-K17具有丙烯酸酯主組份，且在 25t下具有約9.63 cp之黏度。NIP_K22亦具有丙烯酸酯主組 份，且在25°C下具有約5_85 cp之黏度。此等物質經設計以 在高於12 mW/cm2之紫外線輻射下曝露2分鐘後固化。層14 之可得且可用之可聚合材料的另一實例為來自Micr〇 Resist

Technology GmbH，Koepenicker Strasse 325，Haus 211, D-12555 Berlin，Germany的〇rm〇c〇re。此物質具有不飽和之 無機有機混合聚合物的組合物，其具有1 _ 3 %之光聚合引發 劑。25°C下3-8 mPas之黏度相當高，且流體可在曝露於波長 為3 65 nm之5 00 mJ/cm2之輻射下固化。其它可用之材料在 US 6,334,960 中提及。 106294.doc -25 ‘ 1313788 對所有此專材料及杯彳甘 用之内容係：於執行本發明之材料通 輻射娜…藉由交㈣二有在曝露於輕射(尤其㈣ 固的能力。又聯聚合物溶液材料或固化預聚物凝 視塗敷區域（aPPHcati0n area)而—^ . 時層14之厚度通常為】 δ沉積於基板表面上 ^ 為〇 10μηι。可固化或可交聯之姑粗 較佳以液體形態塗敷至美 ’、 藉由^ 較佳藉由旋塗或視情況 、土 /又主或類似方式實現此。 六 合物材料時’本發明盥先 °父聯聚 ^ /、无則技術之步進快閃法相比之一優 勢在於：聚合物材料可旋

土牡i個基板上，此係有利且 速的過程，從而提供炻4 N ……广 平坦性。諸如上文提及之可 ^ _ 服下l吊係固體，且因此可便利地使用 已在高溫下預塗敷之美奴 之基板另一方面，步進快閃法必須在 複之表面部分上使用重複分配，因為彼方法不能單步處 b使彳于執行此過程之步進快閃過程及機器變得 複雜、耗時（就循環時間而言）且難以控制。 根據本發明5在値、抽彡-姑_l j_ 下執订精由輻射而壓印、凝固壓印 層材料及後烘焙該材料之過程步驟。 圖之箭頭說明了聚合物標記表面i i被壓至可模製材料 曰之表面16中。在此步驟中’加熱器設備2〇較佳用以控 制層14之溫度’以獲得層14之材料中的合適流動性。對於 層14之可父聯材料而言’因此控制加熱器設備以將層μ 加熱至超過層14之材料之玻璃化溫度Tg的溫度Tp。關於此 點’ Τρ代表處理溫度或壓印溫度，指示其係、壓印、曝露及 106294.doc -26- 1313788 後火、培之過程步驟通用的溫度級mp之級別當然視為 層14所選之材料的類型而定，因為就可交聯材料而言其必 須超過玻璃態化溫度&且亦必須適用於後供培該層之輕射 固化材料。對輻射可交聯材料而言，Tp通常在2〇_2肌範圍 甚至更經吊在50-250 C範圍内。以mr_L6〇〇〇1 χρ為例， —、整個£印、曝总及後烘培過程均為⑽· nc之恆溫執 :了成功測試。對於使用輻射可固化預聚物之實施例而 此等材料在室溫下通常係液體或接近液體，且因此需 、/夕或不而要加熱便已足以軟而能壓印。然而，此等材 料通常亦必須在曝露後、在與聚合物標記分離前經受後烘 焙以完全硬化。處理溫度Tp因此已在自圖5之步驟開始之壓 印步驟中設定成合適的後烘焙溫度級。 圖“兒明了聚合物標記表面u之結構如何在材料層"中 進行壓印’該材料層14為流體形態或至少軟形態，其中流 已破迫填充聚合物標記表面i丨中之凹陷。在說明之實施 例中，聚合物標記表面】1中之最高突起不會-直向下刺穿 」基板表面17。此對於保護基板表面Η尤其保護聚合物標 :表面11以免受到損壞是有益的。然而，在替代實施例中， j 括轉印層之實施例中’可一直向下執行壓印直到轉 p層表面!7。在圖5_7說明之實施例中，聚合物標記由對可 =於凝固選定可模製材料之財波長或波長範圍的鶴射Η 透明的材料製成。此等材料可(例如)為聚碳酸_ ' C〇c或 PMMA。對於上述择用耘& 心… 使用1田射所創建之聚合物標記而言，其 W1之射敏感表面層之剩餘層較佳亦對UV輻 106294.doc -27« I313788 射透日月，& 土 ^ 5如此薄以使得其uv吸收足夠低以允許足夠量 10:射通過。#聚合物標記10已壓至層14中且聚合物標記 此=基板12之間適當對準時，通常施加輕射19。當曝露至 田:19下時’可模製材料開始凝固’而凝固成形狀由聚 τ °己1〇判疋之固體14’。在曝露層14於輻射下之步驟期 由'里度控制器控制加熱器20以使層14之溫度維持在溫 度Tp。 在曝路於輻射下之後，執行後烘焙步驟以完全硬化層14, ^材^。在此步驟中，使用加熱器設備2〇以向層Μ提供熱 ^ <而在聚合物標記1G與基板12分離之前將層14，供培成 ^化體。此外，藉由維持上述溫度％來執行後烘培。因此， 聚合物標記U)與材料層14、14,將自開始藉由曝露於輕射下 凝固材料14至最終之後烘焙且視情況亦至聚合物標記10與 基板12分離為止保持相同溫度。因此，消除了由於基板與 聚合物標記使用之任何材料的熱膨脹差異而導致的精度限 制。 聚合物標記1〇(例如)藉由剝離及拖拉過程而移除，如圖7 所說明。形成且凝固之聚合物層]4，剩餘在基板12上。進一 步處理基板及其層14,之各種不同方式在此處不再詳細描 述，因為本發明既不關於此進一步處理也不取決於此進一 步處理係如何達成的。大體言之，將聚合物標㈣之圖案 轉印至基底13之進-步處理可（例如）包括㈣或電錄接著 為起離步驟。 圖8示意性地說明了根據本發明之裝置之較佳實施例，其 106294.doc •28- 1313788 亦：用以執行根據本發明之方法 圖式完全是示意性的 應左思，此 定言之，不同特徵之尺寸Γ 特徵之目的。特 用於執仃本發明之第- ^ -步驟。 步驟，但是也可㈣地用以執行第 裝置10。包括第一主要部分1〇1與第二主要部们 明之較佳實施例中，此等主 在。 位於第二主要部分上，”主::配置成第-主要部分⑻ q專要刀之間存在可調節之間 A板說明之過程進行表面壓印時，模板與 常稱為x_Y平面)適當對準係非常重要的。此當 土板中先則存纟之圖案上或其附近進行塵印時尤置重 要。然而’本文中未解決特定對準問題及克服該等問題之 不同方式’但是需要時當然可與本發明組合。 第上主要α卩分101具有一面向下之表面1〇4，且第二下 主要部分102具有一面向上之表面105。面向上之表面105係 大體平坦的或其-部分係大體平坦的，其位於充當在壓印 ϋ程中待使用之模板或基板之支稽結構的板⑽上或形成 板106之部分’此將結合圖9與1〇加以充分地描述。加熱器 主體21安置成與板106接觸或形成板1〇6之部分。加熱器主 體21形成加熱器設備20之部分，且包括加熱元件22，較佳 亦包括冷卻元件24 ’如圖5·7所示。加熱元件22經由連接器 2 3連接至能量源2 6，例如具有電流控制構件之電源。此外， 冷伸7L件24經由連接器25連接至冷卻源27，例如冷卻流體 貯器及泵，其具有用以控制冷卻流體之流動及溫度的控制 106294.doc •29· 1313788 構件。 在說明之貫施例中，用以稍g/r 以凋即間隔1〇3之構件由在其外端 處黏著至板1〇6之活塞部件1〇7提供。活塞部件1〇7可移位地 連接至氣缸部件刚，該活塞部件較佳相對於第一主要部分 101固定。如圖式中箭頭戶斤 斤才曰不’用以調節間隔103之構件 經設計以藉由大體上垂直於大 八懘上千坦之表面105(意即， 在Z方向上）的移動而使第二主 土晋。P为102移位成與第一主 要部分101更接近或更遠。移位 砂促j予動達成，但較佳藉由採 用液壓或氣壓配置來輔助實現。 、 ^ W明之實施例在此方面可 以多種方式變化，例如藉由將姑]Λ Λ # f扳1 0 6黏者至在固定活塞部件 附近之氣紅部件。應進一步注意，第二主要部分H)2之移位 主要用以向裝置⑽加載及卸载模板及基板，且用以將裝置 配置在初始操作位置。然而，如下文將描述，第二主要部 分1〇2之移動較佳不包含在說明之實施例中的實際壓印過 程中。 第一主要部分m包括周邊密封部件1G8，其圍繞表面 較佳地’密封部件1G8為諸如。環之環形密封，伸是立 可另外包含-起形成連續密封108的若干互連密封部件。密 封部件108置於凹陷ι〇9φ而Α主工 u μ 中而在表面1〇4外部，且較佳 凹陷拆卸。裝置進一步包括一 祜#田射源1】〇，該輻射源11 〇在 說明之實施例中置於表面104德 士西Μ、 衣囬俊之第一主要部分101中。輻 射源11 0可連接至輻射源驅動 ^ 和11 1 该轄射源驅動器1 1 1較 佳包括一電源（未圖示）或連接至電源。輕射源驅動器⑴可 包含在裝置100中，戎你或一冰、生从 次作為外部可連接部件。置於輻射源 106294.doc -30- ho附近之表面之 長或波長範圍之輕射心/ 57112以對轄射源110之某-波 發出之輕射經由二的材料形成。因此，自韓射源U0 m亥表面部分112向第 主要部分_之間隔103透射。充 要口户刀101與第二 以可得之稠合二氧切、石英或藍=^表面部分112可 根據本發明之裝置1〇〇之— 7 板與標記（未圖示）夾在進—步包括用以將基 在圖宏輔P此在—起的機械夾緊構件。此在具有用以 B '、卩之刚對準基板與標記之外部對準丰砩 a 中尤其較佳，其中t 卩對H统的貫鉍例 壓印裂置中。I括^己與基板之對準堆疊必須轉印至 =中’裝置100進一步具備—可撓性薄膜113，其大 坦的且與密封部件刚喃合。在_較佳實施例中， 。113為與密封部件⑽分離之部件，且僅藉由自板 表面1〇5施加反麗力而與密封部件1〇8喃合，此將在下 ^釋°，而’在—替代實施例中，薄膜113(例如）藉由膠 ^ Μ或者藉由為密封部分1〇8之—完整部分而黏著至密封 ^件1〇8。此外，在此替代實施例中，薄膜113可堅固地黏 ^至主要部分101 ’而密封⑽置於薄膜113外部。對於一實 知例(諸如說明之實施例)而言，薄膜113亦以對輻射源川 之某—波長或波長範圍之輻射透明的材料形成。因此，自 幸田射源1 10發出之輻射經由該空腔115與其邊界壁104及 透射進入間隔103中。就圖7-9之實施例而言，薄膜113可用 材料的貫例包括聚碳酸自旨、聚丙稀' 聚乙稀' PDms及 PEEK。薄膜113之厚度通常可為10-500 μηι。 106294.doc •31 · 1313788 裝置進步較佳包括用以在標記與基板之間施加真 空以在經由uv輻射硬化堆疊夾層之可模製層之前自該層 抽出夾氣的構件。此在圖8中由真空泵11?例證，其藉由管 道U8連通地連接至表面1〇5與薄膜113間之空間。 管道114形成於第一主要部分1〇1中，以允許流體介質（氣 體、液體或凝膠）通過而抵達表面104、冑封部件108與薄膜 113界定之空間，該空間充當該流體介質之空腔115。管道 114可連接至諸如泵之壓力源116，該壓力源116可在裝置 • 1〇()外冑或建置成裝置⑽之部分。壓力源116經設計以施加 可調節之壓力（尤其為過壓）至包含在該空腔115内之流體介 貝。一貫靶例（諸如說明之實施例）適於與氣體壓力介質一起 使用。該介質較佳選自含有空氣、氮氣及氬氣之群。若使 用液體介質’則薄膜較佳黏著至密封部件1〇8。此液體也可 為液壓油。另一可能性係使用凝膠以用於該介質。 圖9說明了载有基板丨2及聚合物標記丨〇以用於微影過程 $ 時之圖8的裝置實施例。為更好地理解此圖式，亦參照圖 5-7。第二主要部分1〇2已自第一主要部分1〇1向下移位，以 形成間隔103。圖8中說明之實施例展示了在基板12上載有 透明聚合物標記1 〇之裝置。基板丨2被置放成其後側位於加 熱器主體21之表面1〇5上’該加熱器主體21位於第二主要部 分102上或其中。藉此’基板12之目標表面17具有面向上之 可聚合材料（例如UV可交聯之聚合物溶液）層14。為簡單起 見’加熱器設備20之所有特徵（如圖5-7所見）均未在圖9中展 示。聚合物標記10位於基板12上或其附近，而該標記10之 106294.doc -32- 1313788 結構化表面u面向基板12。可提供用以對準聚合物標㈣ 與基板u之構件’但是在此示意圖中並未進行說明。薄膜 113接著置於聚合物標記10上。就薄膜113黏著至第一主要 部分之實施例而言’在聚合物標記上實際置放薄膜⑴之步 驟當然：去。在圖9中，僅為清晰起見’聚合物標㈣、基 板12與薄膜113展示為完全分離，而實際上其可堆疊在表面 105上。 且

圖10說明了裝置100之運作位置。第二主要部分1〇2已上 升至一位置’在該位置中薄膜113夾在密封部件⑽與表面 105之間。實際上，聚合物標記10與基板12都是非常薄的， 通常僅為-毫米之若干部分’且說明之薄膜113之實際彎曲 是最小的。表面105仍然可視情況經設計成在其穿過薄膜 113與密封部件1G8接觸之點處具有升高之周邊部分，以補 償聚合物標記10與基板12之組合厚度。 不 一旦主要部分101與1〇2嚙合以夾緊薄膜113，空腔115即 被密封。藉由自真空泵117吸力以自基板12之表面層抽出央 氣而施加真空。壓力源116接著經設計以施加過愿至空腔 115中之流體介質，該流體介質可為氣體、液體或凝膠。空 腔115中之壓力由薄膜113轉印至聚合物標記1〇，該聚合： 標記10被壓向基板12以在層14中塵印聚合物標記圖案口（比 較圖6)。可交聯聚合物溶液通常需要預加熱以超過其破璃 態化溫度&，該溫度可為約啊。此聚合物之—實例為上 述膨L6000.1 XP。當使用此等聚合物時，具有組合之㈣ 與加熱性能的裝置100尤其有用。然而，對於此等類型：材 106294.doc -33- 料而言，通常需要後供培步驟以硬化輕射凝固層14，。如先 則所述□此本發明之—態樣在於施加升高之沒度Tp至層 14之材料„玄/皿度Τρ南於可交聯材料狀況下之、且亦適用 於後烘培輕射曝露材料。啟動加熱器設備2〇以藉由加熱器 主體21穿過基板12力口敎@1/| 极2加熱層14，直至達到τρ為止。τρ之實際 值自…視為層14所選擇之材料而定。以，χρ為 例’可使用50-150。。範圍内之溫度％，此視材料中之分子量 分佈而定。空腔U5中介質之壓力接著增大至5姻巴，有 利地增大至5-200巴，η鲈杜描丄^ 巴且較佳增大至20-100巴。聚合物標記 1〇與基板U進而藉由對應壓力壓在—起。心可撓性薄膜 ⑴’在基板與聚合物標記間之整個接觸表面上獲得絕對均 勻之力刀佈。聚合物標記與基板進而配置成彼此絕對平 ::，從而消除了基板或聚合物標記之表面中

性之影響。 J 入當聚合物標記10與基板12已藉由施加之流體介質壓力而 :办-起時，觸發輻射源發出韓射…該輻射透射穿過充 田® 口之表面部分112、穿 ,Ρ1Λ ± 每過工腔115、薄膜113與聚合物標 d10 °輻射部分或完全在層〗4中 拉i取A e τ及收，该層〗4之材料進而 猎由聚合物標記10與基板12間 s ^ 心凡杲十仃配置中的交聯或 而凝固，該平行配置由壓力及壤 Mm ^ ^ 刀及4膜輔助壓縮提供。輕 射曝露時間視層14中之材料類型 , s尘及材枓置、與材料類型組 材料^ 疋因而已知凝固此可聚合物 科之特徵，且熟習此項技術者 组人 俅匕知上述參數之相闕 ，'且口。—旦流體凝固形成層〗4,，進— ^ 步曝路將不會產生主 W6294.doc •34·

1313788 要效應。然而，若德极、卜立μ t 曝露後，允許層14.之材;=14'係完全必需的’則在 (例如一之二:在預;值溫、下㈣或硬供培 如 。 夺』。以mr—L6000.1 Χρ為例，通當 HHM20C之通用處理溫度下執行後烘培"ο分鐘，較佳 約3分鐘。對於則而言，曝露於輻射下之時間在_〇秒之 間，其中已成功測試3_5秒之範圍’且接著在約7吖 執行後烘焙30-60秒。 p ^

藉由根據本發明之裝置1 〇 〇+ e M 我置100，在壓印機100中執行後烘 培，此意謂不必將基板帶出裝置而帶入分離洪箱内。此節 省了-個過程步驟，而使得可在壓印過程中節約時間與成 本。藉由使聚合物標記_保持在恆溫Tp下且亦潛在地向 基板Η)施加選定壓力時執行後Β步驟，亦可實現層14中 之所得結構圖案之更高精度，此使得可製造更精細結構。 在壓縮、曝露及後烘焙之後，空腔115中之壓力減小且兩個 主要部分101及102彼此分離。此後，基板與聚合物標記分 離且根據先前已知之對壓印微影之處理而經受進一步處 理。 本發明之第一模式涉及厚度為i μιη之14覆蓋 之石夕基板12。在藉由薄膜113以5_1〇〇巴之壓力壓縮約川秒 後，開啟輻射源11 0。輻射源11 〇典型經設計以至少在低於 400 nm之紫外線區域中進行發射。在一較佳實施例中，採 用發射光譜在200-1000 nm範圍内之經空氣冷卻的氣燈作 為輻射源110。較佳之氙型輻射源110提供1-1〇 W/cm2之輕 射，且經設計以快閃1-5 脈衝，且脈衝速率為每秒u個 106294.doc •35· 1313788 脈衝。石英窗口112形成於表面⑽中以使輕射穿過。曝露 時間較佳在1-30秒間以將流體層14聚合成固體層"，，但曝 露時間也可高達2分鐘。 + 以與200-1000 nm整合之的1 r w/ 2竹 σ之約h8 w/cm、i分鐘曝露時間執 行對mr-L6000.1 XP之測試。就 D 愿/主思.所使用之 幸备射不必限於一波長節圍，A + e # 及我軌圍，在此波長範圍内塗敷在層ΐ4 之聚合物凝固’當然亦可自所使用之輻射源發射超出彼範 圍之輕射。在以恆定處理溫度進行成功曝露及隨後之後供 培之後」第二主要部分1〇2降低至類似於圖9之位置的位 置，接者自該裝置移除模板1〇與基板12以分離 理基板。 处 術語怪溫意謂大體上恆定 〇〇 疋攸而思謂雖然設定溫度控制 器來維持某一溫度，作是所媒尸夕杳咖 疋所獲付之實際溫度將不可避免地 在一定範圍内波動。恆溫之轉定 < t疋性主要視溫度控制器之精 又與整個裝備之慣性而定。此外，應瞭解，雖然根據本發 明之方法可用於將極其精細結構麼印到單奈米，但是只要 輪板不太大，輕微的溫度變化就不會產生主要效應。假定 杈板周邊之結構寬度為χ， 、 丑σ理之空間容限為該寬度之幾 …，諸如产χ/1〇,貝。變成設定溫度容限之參數。實際 上’可猎由應用模板與基板材料之各自熱膨脹係數、模板 X寸㈤常為半徑）及空間容限參數V，輕易計算出將產生 溫度容限並將其岸用至機J;了：异出溫度控制器之合適 、I用至機态中以執行該過程。 如上所述並在圖1令顯示之在”兩步驟，，屢印過程内應用 J06294.doc -36 - 1313788 可撓性聚合物箔的優勢包括以下： 所使用之聚合物箔之可撓屬 所使用之雍田“》 “、或解了由於在壓印過程t 尸汀彳史用之應用之標記盘某. 的園查心 材抖的不同熱膨脹係數而引起 的圖案轉印之複雜化。 胪孫I 技術提供了在以不同熱膨 脹係數為特徵之材料表面 ,^ Μ ^ 门轉印圖案的可能性。然而， ==使用，大多數聚合物之特徵在於非常類似之通常 二：7〇xi〇 C·1範圍内的熱膨脹因+，從而使得就製造 在圖1e)中顯示之兩個不同聚合物箱間進行塵印更簡 易0 所使用之聚合物箱之可撓及可延展屬性防止在具有圖案 化或非圖案化表面之聚合物箱與另一物件(例如由聚合物 膜或模板覆蓋之基板’其包括石夕、錄、石英或聚合物材料) 2間壓印過程中產生夹氣。若如圖lb)、le)、lh)所示，將 冶壓向此等物件中之一者，則聚合物箱充當薄膜，將空氣 自壓印區域中央壓向其邊緣從而留下受壓印區域。 歸因於聚合物箱與模板或其愿向之物件間使用之聚合物 羯顆粒的柔軟度以及模板或物件之顯著表面粗糙度，將防 止聚合物落或所涉及之物件中之一者在圖ib)、⑷與⑻中 顯示之壓印過程期間明顯損壞。 歸因於使用之聚合物箱對（例如）1；¥輻射之高透明性，甚 至在使用不透明模板與基板時亦可在上述麼印過程期間使 用UV可固化之聚合物。 大多數應用之聚合物箱之非常低之表面能導致對抗其它 材料之顯著抗黏著屬性，從而使得在墨印過程中應用其係 106294.doc *37- 1313788 =、的。在低表面能聚合物上沉積額外抗黏著層…數 情況下係π ,, 々巾&仕大多數 用过、從而使得上述過程簡單且可工聿廊 用。確切而古 -r V 丁·工菜應 若在、… 著材料製造聚合物複本標記。 中所應用之不同聚合物材料之材料屬㈣“ 彼此適合，則上文Π 輕射下後之可固化⑴ 適於產生正（圖荦虚^中所顯示之過程將非常 模板之_鐘 之圖案類似)與負(圖案為原始 棋板之圖案反轉）兩者複本。 在用之可撓性聚合物標記之耐老化性與耐磨損性使得可 在壓P過程之第二步驟中應用其 令人从4® ·Χ ，人次有，可僅使用 乂了 ^“己—次並接著將其㈣。在任何狀況下，此延長 ^退不能對硬且不可繞之材制印的原始模板1之使用 哥命。 ^用之聚合物箱之可撓及可延展屬性緩解了非可繞標記 或基板自可撓性羯脫模’從而減少了標記或基板上之實體 損壞。 可代替在執行㈣後自基板機械脫模聚合㈣的是，聚 合物箱或者可借助合適溶劑化學溶解。此程序在旦有高縱 橫比之圖案轉印狀況下（意即’圖案結構之深度大體上大於 其寬度）係較佳的，此時機械脫模可損壞基板或標記。 不僅原始模板表面上之圖案而且原始模板之實體尺寸都 易轉印至聚合物落中。在—些應用中，圖案在最終基板上 之置放是騎的。對於（例如）硬碟機而言，圖案應複製且與 碟片中心對準。此處’主標記可製造成具有一中心孔。在 106294.doc •38- 1313788 壓印後，中心孔之起伏形成於可挽性聚合物箱中，其可用 來對準箔上之圖案與最終複製之碟片。 聚合物薄層中產生之複本可允許新穎系列開發過程，盆 對於鎳至鎳電鑛之通常方式而言係不可執行的。此處，壓 印之聚合物薄層首先藉由(例如_輔助壓印過程而與剛性 基板黏結在-起。其後，該薄層利用一種子層而得以金屬 化並電鐘以接收原始模板之鎳複本。許多其它轉換過程可 經由所述之本發明獲得。 實例 已使用之一些聚合物箔為： 來自德國之Ticona GmBH的T〇pas 8007 :玻璃化溫度為8〇 °(：之熱塑性隨機共聚物。丁邛“對波長在3〇〇nm以上之光透 明，且其以低表面能為特徵。箔有效厚度。本 文使用130-140 μηι厚之羯。 來自日本之Zeon Chemicals的Zeonor ZF14 :玻璃化溫度 為136°C且對波長在300 nm以上之輻射的透光率為92%之熱 塑性聚合物。使用之箔厚度為188 μηι，但在5〇至5〇〇 μηι. 圍内之其它厚度都是有效的。 來自日本之Zeon Chemicals的Zeonex E48R :玻璃化溫度 為139 C且對波長在350 nm以上之輻射的透光率為92%之熱 塑性聚合物。使用之箔厚度為75 pm。 來自德國之Bayer AG的聚碳酸酯（雙酚a聚碳酸酯）：玻璃 化溫度為I 50 C且對波長在3 50 nm以上之輻射的透光率為 9 1 %之熱塑性聚合物。使用之箔厚度為3〇〇 ，且高達1爪爪 106294.doc -39- 1313788 之許多其它厚度是有效的。 已使用之抗#劑材料為來自美國之MicroChem Corp.的 SU8，其係一種光阻材料且在曝露於35〇至4〇〇 nm範圍内之 波長的光下後可固化。已使用來自美國之Micr〇Chem c〇rp. 的薄LOR0.7膜作為SU8膜與矽基板間之黏著促進劑。 實例1 表面展現線寬度為80 nm且高度為90 nm之線圖案的鎳模 板在150°C及50巴下被壓印至ZeonorZF14箔中3分鐘。表面 均未丈到諸如（舉例而言）抗黏著層之任何額外塗層的處 理釋放度為135C ’在此溫度下Zeonor箔可自鎮表面機 械移除而不會損壞模板或複本之圖案。使用Ze〇n〇r箔作為 新模板’其已壓印至100 nm厚之SU8膜中。SU8膜旋塗至20 nm之LOR膜上，該L〇R膜已先前旋塗至矽基板上。同樣此 處’該等表面均未受到意欲改良SU8膜與Ze〇nor箔間之抗黏 著行為的額外塗層的處理。在70°C及50巴下執行壓印3分 釦。SU8膜經由光透明Zeonor箔在UV光下曝露4秒鐘，並再 烘焙兩分鐘。溫度與壓力在整個壓印序列中均保持恆定分 別為7CTC及50巴。釋放溫度為7(rc，在此溫度下Ze〇n〇r箔 可自SU8膜機械移除而不會損壞聚合物模板箔或複製膜之 圖案。在圖2中展示了在沉積於矽晶圓上之SU8膜中之壓印 結果的AFM影像。 實例2 M D周查之表面展現結構南度為1〇〇打爪且寬度為“ο nm之藍光圖案的鎳模板使用與實例1中所描述之相同的過 106294.doc •40· 1313788 程及相同的參數壓印至Zeonor ZF14中。使用Zeonor落作為 新模板，其已壓印至100 nm厚之SU8膜中。此處已使用與實 例1中所描述之相同的過程及相同的參數。在圖3中展示了 在沉積於石夕晶圓上之SU8膜中之壓印結果的AFM影像。 實例3 使用表面含有1 -28範圍内之高縱橫比之微米圖案的鎳模 板。特徵尺寸在600 nm-12 μηι間變化，其高度為17 μιη。表 面在壓印前由基於磷酸鹽之抗黏著膜覆蓋。鎳模板已在19〇 °(：及50巴下被壓印至聚碳酸酯箔中3分鐘。該聚碳酸酯箱之 表面未受到意欲改良Ni模板與聚碳酸酯膜間之抗黏著行為 之額外塗層的處理。釋放溫度為l30〇c，在此溫度下聚碳酸 醋箱可自鎳表面機械移除而不會損壞模板或複本之圖案。 聚碳酸酯箔已用作壓印至T〇pas箔中之新模板。在12〇。及5〇 巴下執行壓印3分鐘。該等表面均未受到意欲改良聚碳酸酯 與Topas箔間之抗黏著行為之額外塗層的處理。釋放溫度為 70C ’在此溫度下T〇pas可自聚碳酸酯箔機械移除而不會損 壞模板箔或複製箔之圖案。使用T〇pas箔作為新模板，其已 壓印至被旋塗至矽基板上之6〇〇〇 nm厚的SU8膜中。同樣此 處，該等表面均未受到意欲改良SU8膜與T〇pas箔間之抗黏 著行為之額外塗層的處理。在7〇<t及5〇巴下執行壓印3分 鐘。在整個過程期間不改變7〇t之溫度或5〇巴之壓力的情 況下，SU8膜經由光透明T〇pas膜而在…光下曝露4秒鐘並 再烘焙兩分鐘。釋放溫度為7〇°C。其後，在6〇t下於對二 曱苯中完全溶解丁0_箔i小時。圖4中展示了該結果之⑽ 106294.doc -41 - 1313788 影像。 實驗 使用不同之過程參數利用不同圖案化之Ni標記執行以上 實例中所給予之壓印過程，在某些情況下該等犯標記由基 於磷酸鹽之抗黏著膜覆蓋。直接在旋塗]1011及SU8膜之前利 用異丙醇及丙酮漂洗而清潔基板（2至6吋矽晶圓所應用之 標記的尺寸為2-6吋。使用具備UV模組之〇bducat_^+NIL 設備來進行壓印。 , 接著借助來自 Digital Instruments之NanoScope Ilia顯微 鏡執行輕敲式原子力顯微術（Afm)以在執行之壓印後調查 壓印結果與標記。 使用25 kv下之Obducat CamScan MX2600顯微鏡執行掃 描電子顯微術（SEM)。 【圖式簡單說明】 圖1 (包括圖1 a-1 i)根據本發明之一實施例示意性地說明 | 了用以自模板製造複本至物件表面之兩步驟過程； 圖2展示了藉由根據本發明之一實施例之方法壓印於SU8 中之線圖案的AFM輕敲式影像； 圖3展不了根據本發明之一實施例壓印於SU8中之藍光光 碟圖案的AFM輕敲式影像； 圖4展示了根據本發明之一實施例藉由壓印而提供之具 有高縱橫比微米尺寸之柱圖案的SEM影像； 圖5 7 „兒明了本發明之一貫施例之過程步驟； 圖8不意性地說明了用以執行大體描述於圖丨_3或5_7中之 106294.doc •42- 1313788 過程的根據本發明之裝置的一實施例； 圖9示意性地說明了在該過程之初始步驟載有聚合物標 記及基板時圖8之裝置；及 圖10說明了在自模板轉印圖案至基板之有效過程步驟時 圖8與9之裝置。 【主要元件符號說明】 1 模板 2 圖案化表面

3 聚合物箔 4 聚合物箔3之表面 5 聚合物標記 6 聚合物箔 7 聚合物箔6之表面 8 聚合物標記 10 聚合物標記 11 結構化表面 12 物件 13 基板 14 表面層 14， 層 15 轉印層 16 層14之表面 17 目標表面 18 基底表面 106294.doc -43 - 1313788 19 輻射 20 加熱器設備 21 加熱器主體 22 加熱器元件 23 連接器 24 冷卻元件 25 連接器 100 裝置

101第一主要部分 102 第一主要部分 103 間隔 104 表面 105 表面 106 板 107 活塞部件 I 0 8 密封部件 109 凹陷 II 0 輻射源 III 輻射源驅動器 112 表面部分/石英窗口 113 薄膜 114 管道 115 空腔 11 6 壓力源 106294.doc -44· 1313788 117 真空泵 118 管道

106294.doc

Claims (1)

1. 佝修(氣)正本: ®^^140365號專利申請案 一口 ^請專利範圍替換本(97年12月） 1 ~申請專利範圍： 一種用於奈米壓印微影的方法，其包括： 一第一壓印步驟，包括： 創建一具有一圖案化表面之聚合物標記，包括將該 結構化模板表面壓至一第一聚合物箔之一表面層中， 以從該模板表面壓印該圖案之一反轉於該表面層的步 驟；及 一第二壓印步驟，包括： 相互平行地配置該聚合物標記與一基板，其中該圖 案化表面面向該目標表面基板，且一材料之—中間層 經設計以一旦曝露於輻射下即凝固； 加熱該聚合物標記及該基板至一溫度Tp ·，及 在維持該溫度Τρ的同時執行以下步驟： 將4聚合物標記壓向該基板，以將該圖案化表面之 該圖案壓印至該中間層中； 曝硌β亥層於輻射下以凝固該中間層；及 自該聚合物標記釋放該基板。 2. 如^求項〗之方法，其進一步包括μ广 後烘焙該中間層，同時維持該溫度Τρ。 3. 如請求項！之方法，其令 Ρ +驟勺k 物軚圮釋放該基板之該 步驟包括以下步驟·.溶解該聚合物 標記仍配置成鱼哕其刼μ U時。亥承合物 4如；㈣令間層接觸。 4. 如明求項】之方法，其令該材 * τ ^ 斗為 八有—初始玻璃化溫 度h之可交聯熱塑性聚合物， i具中丁p超過Tg。 I06294-971204.doc 1313788 如請求項1之t、土 ^ 之Uv n A '，八中該材料為一具有一玻璃化溫度Tg 可人聯熱塑性聚合物，其中温度％超過溫 其中該轉射為UV輕射。 •如睛求項1之方法，包括： ^ + 、’行地配置該聚合物箱與該基板之該步驟之 7别二藉由旋塗該材料而在該基板上塗敷該中間層。 明求項1之方法，其中該材料為一 uv可固化之預聚物， 且其中該輻射為uv輻射。 8·如睛求項1之方法，其包括： 夺Λ聚合物箔與該基板配置成夾於一擋止部件與一可 撓性薄膜之一第一側之間，且其中 將該聚合物箔壓向該基板涉及施加一過壓至一存在於 該薄犋之一第二側上之介質。 9.如凊求項8之方法，其中該介質包括一氣體。 10·如請求項8之方法，其中該介質包括空氣。 如請求項8之方法，其中該介質包括一液體。 12·如凊求項8之方法，其中該介質包括一凝膠。 13 ·如請求項1之方法，其包括： 經由該聚合物箔發射輻射至該中間層，該聚合物猪對 可用於凝固該材料之一波長範圍之一輻射透明；及 藉由與該加熱器設備直接接觸而加熱該基板。 1 4 ·如請求項8之方法，其包括： 經由該薄膜發射輻射至該中間層，該薄膜對可用於凝 固該材料之一波長範圍之一輻射透明。 106294-971204.doc 1313788 15.如請求項8之方法，其包括： 經由該薄膜發射輻射至該層，且經由與該薄膜相對之 ★透明壁’界定該介質之—空腔之—後壁，該後壁與該 溥媒對可用於凝固該材料之—波長範圍之—㈣透明。 奮求項8之方法，其中曝露該層之該步驟包括： 自—輻射源發射一波長範圍在1〇〇_5〇〇 nm範圍内之輻 射。 17.如請求項16之方法，其包括： 、發射—脈衝持續時間在〇·5_10 Μ之該範圍内且一脈衝 速率在每秒1-10個脈衝之該範圍内的脈動輻射。 18·如請求項1之方法，其包括： 在該模板與該基板之間施加一真空，以在將該層曝露 於輻射下之前自該表面層抽出夾氣。 19·如請求項丨之方法，其中該溫度心在加心⑼它之該範圍内。 2〇·如清求項1之方法，其中該第一壓印步驟進一步包括： 凝固該第一聚合物箔之該表面層，其中該第一聚合物 箔係該聚合物標記且該表面層界定該聚合物標記之該圖 案化表面。 21·如請求項！之方法，其中該第一壓印步驟進一步包括： 凝固該第一聚合物箔之該表面層； 將該第一聚合物箔之該反轉圖案壓至一第二聚合物箱 之表面層中’從而將該模板表面之該圖案之一複本壓 印在該第二聚合物箔之該表面層中；及 凝固該第二聚合物箔之該表面層，其中該第二聚合物 106294-971204.doc 1313788 面層界定該聚合物標記之該圖 、名係該聚合物標記且其表 案化表面。 22.如請求項！之方法， 其中該第一聚合物 聚合物箔係由一熱塑性聚

   一熱塑性 或矽所製成。 石英、聚合物 25·如請求項1之方法， 其包括在維持溫度Tp的同時： 釋放該壓力；及 自該聚合物標記釋放在該目標表面上載運該中間層之 該基板。 26·如清求項丨之方法，其中該模板之該圖案被轉印至複數個 基板’其進一步包括： 在該第二壓印步驟之後設置該聚合物標記； 使用該模板在該第一壓印步驟之一重複過程中創建一 新聚合物標記；及 使用該新聚合物標記在該第二壓印步驟之一重複過程 中壓印一新的基板目標表面。 27. 如請求項1之方法，其中該第一聚合物箔係由聚碳酸酯、 COC或ΡΜΜΑ所製成。 28. 如請求項1之方法，其中該第一壓印步驟係一熱壓印過 程’其包括： 提供一整體聚合物箔； 106294-971204.doc -4- 1313788 加熱該聚合物箔5 古从认 白至一间於其玻璃態化溫度之溫度； 將該結構化模拓本工麻、 艰·表面壓至該聚合物箔之一表面中； 冷卻該聚合物箱；及 分離該圖案化之聚合物箔與該模板。 如請求項!之方法’其中該第一壓印步驟係一輻射輔助壓 印過程，其包括： 提供一聚合物箔； 在該聚合物箔夕,, 表面上提供一輕射敏感預聚物表面 層； 將該結構化之模板表面壓至該表面層中； 、’里由該聚合物渴曝露該表面層於輻射下以固化該預聚 物；及 分離該圖案化之聚合物箱與該模板。 3〇.如請求項29之方法’其中該第一壓印步驟進一步包括： 在分離圖案化之聚合物箱與該模板之前，提供熱量以 後烘焙該表面層。 31.如請求項1之方法’其中該第—壓印步驟係一輻射輔助壓 印過程，其包括： 提供一聚合物箔； 在該聚合物箱之-表面上提供—輕射敏感之可交聯聚 合物表面層； 加熱》亥聚合物箔至—高於該可交聯聚合物之一玻璃態 化酿度的溫度，及在維持該溫度的同時執行以下步驟： 將該模板壓向該表面層；及 106294-971204.doc 1313788 曝露該表面層於輻射下以交聯該表面層。 32. 如請求項31之方法，其中該第一壓印步驟進一步包括： 後烘焙該表面層，同時維持該溫度。 33. 如請求項32之方法，其進一步包括以下步驟： 分離該圖案化之聚合物箔與該模板。

   106294-971204.doc