TWI518027B - 大面積奈米圖案化之方法與設備 - Google Patents

大面積奈米圖案化之方法與設備 Download PDF

Info

Publication number
TWI518027B
TWI518027B TW097144514A TW97144514A TWI518027B TW I518027 B TWI518027 B TW I518027B TW 097144514 A TW097144514 A TW 097144514A TW 97144514 A TW97144514 A TW 97144514A TW I518027 B TWI518027 B TW I518027B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cylinder
substrate
mask
radiation
rotatable
Prior art date
Application number
TW097144514A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200932666A (en
Inventor
可布林伯里斯
連東伊格
沃福伯里斯
Original Assignee
羅利斯公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 羅利斯公司 filed Critical 羅利斯公司
Publication of TW200932666A publication Critical patent/TW200932666A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI518027B publication Critical patent/TWI518027B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424—Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/62—Pellicles, e.g. pellicle assemblies, e.g. having membrane on support frame; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/60—Substrates
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2014—Contact or film exposure of light sensitive plates such as lithographic plates or circuit boards, e.g. in a vacuum frame
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/24—Curved surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

大面積奈米圖案化之方法與設備
本發明之實施例係關於奈米圖案化方法，其可以被用來圖案化大面積基材或例如被販售成捲狀物品之膜的基材。本發明之其他實施例係關於設備，其可以被用來圖案化基材以及可以被用來執行方法實施例(包括所述類型的方法實施例)。
此節係描述與本發明所揭示之實施例有關之背景標的主體。申請人沒有意圖，無論明示或暗示，使此節討論的背景技藝在法律上構成習知技術。
對於許多的現今應用和工業以及對於正在發展的新技術，奈米結構化是必須的。對於目前在諸如太陽能電池和LED領域中的應用，以及在下一世代資料儲存裝置中(其係舉例而並非限制)，可以達到效率的改善。
奈米結構化之基材可以利用諸如電子束直接寫入、深UV微影、奈米球微影、奈米壓印微影、近場相位移微影、以及電漿子微影來被製造。
奈米壓印微影(NanoImprint Lithography;NIL)係藉由一壓印阻劑之機械變形與後續處理來建立圖案。典型地，壓印阻劑為單體或聚合物配方，其在壓印期間被熱或UV光所硬化。NIL有許多變化。然而，製程中的兩個似為最重要者。即是熱塑式奈米壓印微影(Thermoplastic NanoImprint Lithography;TNIL)與步進快閃式奈米壓印微影(Step and Flash NanoImprint Lithography;SFIL)。
TNIL是最早且最成熟的奈米壓印微影。在標準的TNIL製程中，一薄的壓印阻劑層(一熱塑式聚合物)係被旋塗到一樣本基材上。接著，一已預定義拓撲圖案的模子被使得和該印本接觸，並且在一給定壓力下被按壓抵靠該樣本。當熱塑式聚合物被加熱到高於玻璃轉移溫度時，模子上的圖案會被按壓到熱塑式聚合物膜熔體內。在具有經按壓之模子的樣本被冷卻後，模子從樣本分離，並且壓印阻劑會留置在樣本基材表面上。圖案不會穿過壓印阻劑，會有末改變之熱塑式聚合物膜的殘餘厚度在樣本基材表面上。一圖案轉移製程(諸如反應性離子蝕刻)可以被用來將阻劑中圖案轉移到下方基材。未改變之熱塑式聚合物膜的殘餘厚度的變化會造成用來將圖案轉移到基材之蝕刻製程的均勻性和最佳化的問題。
在SFIL製程中，一UV可硬化液體阻劑被施加到樣本基材，並且模子是由可穿透基材(例如熔融的矽土)製成。在模子與樣本基材被按壓在一起之後，阻劑係利用UV光來硬化且變成固體。在模子從硬化的阻劑材料分離後，類似於用在TNIL的圖案可以被用來將圖案轉移到下方基材。SFIL與TNIL製程皆存在許多挑戰，包括模板壽命、產出速率、壓印層容忍度、以及在將圖案轉移到下方基材期間之臨界尺寸控制。殘餘的未壓印層(其在壓印製程後殘餘)在主要的圖案轉移蝕刻之前需要一額外的蝕刻步驟。由於維持大面積上方的均壓力有問題，單一場NIL對於控制在大面積基材上方之經複製之圖案的均勻性具有困難。一步進與重複方法可以潛在地覆蓋住大面積，但形成在每一步驟中的微結構係獨立於其他步驟，並且在大面積上方形成無縫的微或奈米結構而不編結(stitching)是一問題。當重複的圖案轉移沒有適當地被對準時，編結錯誤會發生。
若可以獲得一均勻圖案化的捲筒表面，捲筒至捲筒(roll-to-roll)處理是可能的。在日本未經審查的專利公開案號No. 59200419A中(西元1984年11月13日公開，標題為“Large Area Exposure Apparatus”)，Toshio Aoki等人描述圓筒形鼓輪的適用可以旋轉且位移，該圓筒形鼓輪具有一內部光源和一被貼附在圓筒形鼓輪外面的圖案化光罩材料膜。一可穿透熱反射材料膜係位在鼓輪的內部。一基材(其在其表面具有一鋁膜以及一覆蓋該鋁膜的光阻劑)與鼓輪表面的圖案化光罩接觸，並且顯像光係穿過光罩以將鋁膜表面上的光阻劑顯像。接著，光阻劑被顯影，以提供一經顯影的光阻劑。然後，圖案化光阻劑被用作為對於基材上鋁膜的一蝕刻罩幕。
對於被用作為光罩膜或鋁膜表面上的光阻劑的材料類型沒有描述。一高壓水銀燈光源(500W)被用來將覆蓋鋁膜的光阻劑顯像。約210mm(8.3in.)×150mm(5.9in.)且約0.2mm(0.008in.)厚度的玻璃基材係使用圓筒形鼓輪圖案轉移設備來製造。使用此技術所轉移的圖案的特徵尺寸係約500μm2 ，其係顯然地為具有約22.2μm×22.2μm尺寸的方形。此特徵尺寸是根據此專利申請案在西元1984年申請時LCD顯示器的大約像素尺寸。圓筒形鼓輪外面的光罩膜據說可以持續約140,000次圖案轉移。Toshio Aoki等人所使用的接觸式微影計畫無法製造次微米特徵。
VTT(位在芬蘭的一技術研究中心)的Tapio Makela等人已經公布關於訂製的實驗室規模捲筒至捲筒(roll-to-roll)壓印工具的資訊，其可製造具有高產出的次微米結構。Hitachi和其他公司已經研發出薄片或捲筒至捲筒(roll-to-roll)原型NIL機器，並且已經證明能夠處理15公尺長度薄片的能力。目標已用以建立一使用帶模鑄(鍍鎳的模子)之連續壓印製程，以壓印聚苯乙烯薄片而用於大幾何形態的應用(例如用在燃料電池、電池和可能是顯示器的薄膜)。目前，原型工具無法供應希望的產出。此外，對於被壓印的表面，需要改善可靠性與重複性。Toshiba也已經公布關於捲筒至捲筒(roll-to-roll)UV壓印工具的資訊，其據說可以製造次微米特徵尺寸。
奈米壓印微影技術(包括捲筒至捲筒(roll-to-roll)NIL)仍必須克服許多挑戰。不完全的負型圖案填充以及聚合物材料的萎縮現象會產生缺陷。模子與基材之間的熱膨脹係數的差異造成橫向拉伸，並且拉伸係集中在圖案的角落。在模子釋放步驟期間，拉伸會致使缺陷，並且會在圖案的基部造成破裂缺陷。此外，對於在經壓印的阻劑層下方之大面積基材內獲得均勻蝕刻的圖案，殘餘的未壓印層(其在壓印製程後殘留)的不均勻厚度特別是有害的。
軟微影是光微影用於微米與奈米製造方法的替代方式。此技術係關於自組裝單層的複製模鑄。在軟微影中，一具有圖案化浮凸結構在其表面上之彈性的打印件被用來產生特徵尺寸介於30mm至100nm的圖案與結構。最有潛在性的軟微影技術是利用自組裝單層(self-assembled monolayers;SAMS)之微接觸印刷(microcontact printing;μCP)。μCP之基本製程包括：1.聚二甲基矽氧烷(PDMS)模子被浸入一特定材料的溶液內，在該溶液中特定材料可以形成一自組裝單層(self-assembled monolayers;SAMS)。這樣的特定材料可以被稱為墨水。特定材料會黏附到PDMS主表面上之凸出圖案。2.PDMS模子(其中被塗覆材料的表面係面向下)與被塗覆金屬(諸如金或銀)的基材表面接觸，因此只有PDMS模子表面上的圖案會與被塗覆金屬的基材接觸。3.特定材料與金屬形成了化學鍵結，因此在移除PDMS模子後，僅有位在凸出圖案表面上之特定材料仍然留置在被塗覆金屬的表面上。特定材料在被塗覆金屬的基材上形成SAM，其在被塗覆金屬的基材上方延伸約1-2nm(就如同紙張上的墨水)。4.PDMS模子從被塗覆金屬的基材移除，在被塗覆金屬的表面上留下了經圖案化的SAM。
用以在被塗覆金或銀之表面上形成SAM的最佳建立的特定材料是烷基硫醇(alkanethiolate)。當基材表面包含羥基結尾部分，諸如Si/SiO2 、Al/Al2 O3 、玻璃、雲母以及被電漿處理的聚合物，烷基矽氧(alkylsiloxane)作為特定材料可以作用良好。關於烷基硫醇，十六烷硫醇(hexadecanethiol)在被蒸發之薄的(厚度為10-200nm)金或銀膜上的μCP似為最有再現性的製程。雖然這些是用以實施圖案形成之最佳已知的材料，金和銀無法與矽技術為基礎之微電子元件相容，儘管可以使用含金或銀的電極或導線。目前，用於矽氧在Si/SiO2 表面上之SAM的μCP係不如用於烷基硫醇在金或銀上之SAM的μCP易處理。矽氧在Si/SiO2 上之SAM時常提供雜亂的SAM，並且在一些情況中會產生子單層或多層。最後，用在μCP之經圖案化的模子是平坦的“打印件(stamp)”表面，並且在大面積上之再現和可靠的印刷不僅需要來自模子之經印刷圖案之非常精確的編結，也需要恆定的打印件利用SAM形成之特定材料的潤濕，這是有問題的。
一些以近場漸逝效應(near field evanescent effects)為基礎的新光學微影技術已經證明印刷次100nm結構的優點，雖然僅在小面積上。近場相位移微影(near-field shift lithography;NFPSL)涉及光阻劑層對於紫外光(UV light)的曝光，其中該UV光係穿過一彈性相罩幕，而該罩幕係與一光阻劑共形接觸。將一彈性相罩幕與一薄的光阻劑層接觸係使得光阻劑“潤濕(wet)”罩幕之接觸表面。在罩幕與光阻劑接觸時使UV光穿過罩幕係暴露光阻劑於罩幕表面所發展之光強度分佈。在具有浮凸深度被設計用來調整傳送光之相為π之罩幕的情況中，局部的零強度出現在浮凸的階梯邊緣。當使用正型光阻劑時，經由這樣的罩幕來曝光且之後再進行顯影會產生一光阻劑線，該的寬度等於零強度的特徵寬度。對於365nm(近UV)光與一傳統光阻劑的組合，零強度的寬度為約100nm。PDMS罩幕可以被用來形成與一平坦固體光阻劑層之共形原子規模接觸。一旦接觸時，此接觸在沒有施加壓力即能自動地被建立。一般的黏附力會導引此製程，並且提供簡單且方便之將罩幕以正交於光阻劑表面之方向的角度和位置來對準的方法，以建立良好的接觸。相對於光阻劑，沒有實體間隙。PDMS對於波長大於300nm之UV光是可穿透的。將來自水銀燈之光(主要的光譜線是在355-365nm)穿過PDMS而PDMS正與一光阻劑層接觸，係暴露光阻劑於罩幕形成的強度分佈。
在西元2006年之第32屆的微米與奈米工程國際會議中，Yasuhisa Inao在標題為“Near-Field Lighography as a prototype nano-fabrication tool”的簡報中敘述由Canon公司所發展出的一步進且重複的近場奈米微影。使用近場微影(near-field lithography;NFL)，其中罩幕與光阻劑(其中一圖案欲被轉移到光阻劑)之間的距離越近越好。罩幕與晶圓基材之間的起初距離被設定在約50μm。此圖案化技術係使用一非常薄的光阻劑而被描述為“三層阻劑製程”。一圖案轉移罩幕被貼附到一壓力室的底部且被加壓，以在罩幕與晶圓表面之間達到“良好的實體接觸”。罩幕係“被變形以相配於晶圓”。罩幕與晶圓之間的起初50μm距離係據稱用來允許罩幕移動到另一位置以進行大於5mm×5mm面積的曝光和圖案化。圖案化系統利用來自水銀燈之i線(365nm)輻射作為光源。透過這樣的步進與重複方法，可以成功地達到具有小於50nm結構之4吋矽晶圓的圖案化。
在JVST B 21(2002)之第78-81頁之標題為“Large-area patterning of 50 nm structures on flexible substrates using near-field 193 nm radiation”的一文章中，Kunz等人應用近場相位移罩幕微影到彈性薄片(聚醯亞胺膜)的奈米圖案化，其中該近場相位移罩幕微影係使用堅硬的熔融矽砂罩幕和深UV波長曝光。在JVST B 24(2)(2006)之第828-835頁之標題為“Experimental and computational studies of phase shift lithography with binary elastomeric masks”的一後續文章中，Maria等人提出一相位移光微影技術之實驗和計算的研究，其中該相位移光微影技術係使用與光阻劑層共形接觸的二元彈性相罩幕。此任務係引入最佳的罩幕，其是藉由澆鑄和硬化預聚合物成為彈性聚二甲基矽氧烷以抵靠SiO2 /Si上非等向性蝕刻之單結晶矽結構來形成的。作者報告在罩幕上浮凸的整個幾何形態中，使用PDMS相罩幕以形成阻劑特徵的能力。
西元2004年6月22日授予Rogers等人而標題為“Transparent Elastomeric,Contact-Mode Photolithography Mask,Sensor,and Wavefront Engineering Element”之美國專利案號US6,753,131係描述一接觸模式光微影相罩幕，其中該接觸模式光微影相罩幕包括一具有多個凹部與凸部的繞射表面。凸部與正型光阻劑之表面接觸，並且該表面經由相位移罩幕暴露於電磁輻射。由於輻射穿過相對於凸部的凹部，相位移實質上是完全的。電磁輻射強度的最小值藉此被產生在介於凸部與凹部之間的分界。彈性罩幕良好地共形於光阻劑表面，並且隨後的光阻劑顯影，可以獲得小於100nm的特徵。(摘要)在一實施例中，反射板被使用在基材與接觸罩幕以外，因此輻射將可以被返回到在一位移相之希望的位置。在另一實施例中，基材可以被製成具有能造成相位移罩幕而在曝光期間影響相位移罩幕行為的形狀。
Rogers等人申請之在西元2006年12月2日公開而標題為“Methods And Devices For Fabricating Three-Dimensional Nanoscale Structures”之美國專利公開案號US2006/0286488係描述製造在基材表面上3-D結構於基材表面上的方法。可以使用一共形的彈性相罩幕來產生3-D結構，其中該相罩幕能夠與經歷光處理(用以產生3-D結構)之一輻射敏感材料共形接觸。3-D結構不必完全地延伸穿過此輻射敏感材料。(摘要)
近場表面電漿子微影(Near Field Surface Plasmon Lithography;NFSPL)利用近場激化以誘使光化學或光物理變化，以製造奈米結構。主要的近場技術是以當金屬奈米結構被照射在表面電漿子共振頻率時其周圍的局部場增強為基礎。電漿子印刷係包括使用穿過金屬奈米結構之電漿子引導的漸逝波，以在金屬結構下方的一層中產生光化學與光物理變化。尤其，鄰近g線光阻劑(AZ-813，其可從德國Ulm的AZ-Electronic Materials,MicroChemicals GmbH獲得)薄膜之銀奈米微粒的可見曝光(λ=410nm)可以選擇性地製造具有直徑小於λ/20的曝光區域。在Nanoletters V4,N6(2004)之第1085-1088頁之標題為“Plasmonic Nanolithography”的一文章中，W. Srituravanich等人係描述近UV光(λ=230nm-350nm)的使用以在金屬基材上激化SPs，以增強經由次波長週期性穿孔的傳送，其相較於激化光波長具有有效更短的波長。被設計用於UV範圍內微影的一電漿子罩幕係由一鋁層(其被穿孔成具有維週期性孔陣列)與二環繞的介電層(每一側上具有一個)構成。選擇鋁是因為其可以在UV範圍內激化SPs。石英被用作為罩幕支撐基材，而具有聚甲基丙烯酸甲酯間隙層，其中該聚甲基丙烯酸甲酯間隙層係作為用於鋁箔片之黏著劑以及作為鋁和石英之間的介電質。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與石英組合使用，這是因為他們對於在曝光波長(在365nm的i線)之UV光的穿透性以及相當的介電常數(石英與PMMA各為2.18與2.30)。使用635nm波長的曝光輻射，已經成功地產生170nm週期之次100nm點陣列圖案。顯然，圖案化的總面積約為5μm×5μm，此研究中沒有討論規模放大問題。
似乎壓印方法(熱或UV硬化)或使用以SAM材料來印刷的軟微影不是高度可製造的製程。大致上，由於熱處理(諸如熱NIL)或聚合物硬化時(UV硬化的聚合物特徵)圖案特徵的萎縮，壓印方法會產生基材材料的變形。此外，由於打印件與基材之間的壓力(硬接觸)施加，缺陷實質上是無法避免的，並且打印件具有受限的壽命。軟微影具有其是不含熱與應力之印刷技術的優點。然而，由於分子在表面上方的漂移，對於次100nm圖案使用SAM作為“墨水”是很有問題的，並且在大面積上方的塗覆尚未被實驗地證實。
本發明之實施例係關於適於約200mm2 至約1,000,000mm2 (舉例用，而非限制)之大面積基材之奈米圖案化的方法與設備。在一些實例中，基材可以為一膜，該膜具有給定的寬度和未定義的長度，而在一捲筒上被販售。奈米圖案化技術係利用近場UV光微影，其中被用來圖案化基材之罩幕係與基材動態接觸或非常鄰近(在漸逝場中，小於100nm)基材。近場光微影可以包括一相位移罩幕或表面電漿子技術。使用所描述的方法所能獲得之特徵尺寸係介於約1μm至約1nm範圍內，並且時常介於約100nm至約10nm範圍內。
在一實施例中，曝光設備包括UV可穿透可旋轉罩幕形式的一相位移罩幕，其在其外表面上具有特定的相位移浮凸，在相位移罩幕技術之另一實施例中，可穿透可旋轉罩幕(其典型地為一圓筒)可以具有一聚合物膜(其為相位移罩幕)，並且罩幕被貼附至圓筒之外表面。當難以與基材表面獲得良好且均勻的接觸時(尤其對於大的處理面積)，聚合物膜為共形之彈性聚合物膜(例如PMDS)是有利的，其中該共形之彈性聚合物膜可藉由凡得瓦爾力與基材達到良好的共形接觸。聚合物膜相位移罩幕可以由多個層構成，其中外層係被圖案化以更精確地表現出一輻射敏感(光敏感)層中被指定的特徵尺寸。
曝光設備之另一實施例係使用一軟的彈性光罩材料，例如PDMS膜，其在其一表面上形成有非可穿透特徵，其中該表面被貼附至圓筒之外表面。這些特徵可以是利用此技藝中公知的微影技術之一被製造在PDMS膜上的鉻特徵。
在包括表面電漿子技術之曝光設備的一實施例中，一金屬層或膜係被壓合或被沉積到可旋轉罩幕之外表面上，其中該可旋轉罩幕典型地為一可穿透圓筒。金屬層或膜具有特定系列的奈米穿孔。在表面電漿子技術之另一實施例中，一金屬奈米微粒層被沉積在可穿透可旋轉罩幕之外表面上，以達成表面電漿子增強之奈米圖案化。一輻射源被提供到可穿透圓筒的內部。例如且不構成限制，一UV燈可以被安裝在圓筒的內部。替代地，輻射源可以被設置在圓筒的外部，來自輻射源的光係經由圓筒的一或兩端被引導至圓筒內部。可以使用一光學系統(包括鏡子、鏡片、或其組合)從圓筒外面或圓筒裡面引導輻射朝向圓筒內部的特定區域。可以使用一光柵來引導圓筒內之輻射朝向罩幕基材接觸區域。可以經由一波導利用一光柵來引導輻射朝向罩幕基材區域(已結合)。典型地，波導或光柵是被設置在圓筒內部，以再引導輻射朝向圓筒外表面與欲被顯像之基材表面之間的接觸區域。
在一光輻射源之特殊實施例中，一OLED可撓顯示器可以被貼附在可旋轉罩幕外部，以從各像素放射出光朝向基材。在此情況中，可旋轉罩幕不需要是可穿透的。此外，欲被轉移到基材上之輻射敏感材料的特定圖案可以依據應用被產生，藉由控制從OLED放射出的光。欲被轉移的圖案可以“在飛時(on the fly)”被改變，而不需要關閉生產線。
為了提供圖案轉移到輻射敏感材料之高產出，並且增加奈米圖案化表面區域的品質，彼此相對移動基材或可旋轉罩幕(例如圓筒)是有助益的。當基材是靜止時，圓筒在基材表面上被旋轉；或者當圓筒是靜止時，基材被移動朝向圓筒。如以下所討論的理由，將基材移動朝向圓筒是有利的。
能夠控制力量是重要的，其中該力量係發生於圓筒與基材表面上之輻射敏感材料之間的接觸線(例如圓筒表面上之彈性奈米圖案化膜與基材表面上之光阻劑之間的接觸線)。為了控制此接觸線，圓筒可以被一拉伸裝置(例如彈簧，其可補償圓筒的重量)支撐。基材或圓筒(或兩者)係朝向彼此被移動(向上與向下)，因此可以減小該些表面之間的間距，直到達成圓筒表面與輻射敏感材料(例如彈性奈米圖案化膜與基材表面上之光阻劑)之間的接觸為止。彈性奈米圖案化膜將經由凡得瓦爾力與光阻劑產生一鍵結。接著，基材位置被移動回到(向下)彈簧伸長的位置，但彈性奈米圖案化膜保持與光阻劑接觸。然後，基材可以被移動朝向圓筒，迫使圓筒旋轉，維持彈性奈米圖案化膜與基材表面上之光阻劑之間的動態接觸。替代地，可以各自旋轉圓筒且移動基材，但同步地運動，其將可以在動態曝光期間確保不滑動的接觸。
多個圓筒可以被結合成一系統，並且被被安排以藉由依序模式來將基材之輻射敏感表面予以曝光，以提供基材表面的兩次、三次及多次圖案化。此曝光技術可以被用來提供更高的解析度。該些圓筒的相對位置可以藉由干涉儀與適當的電腦化控制器統來控制。
在另一實施例中，曝光劑量會影響微影，因此可以將一邊緣微影(其中可以形成狹窄的特徵，該些特徵係對應PDMS罩幕中相的位移)改變成一傳統的接觸式微影，並且經顯像之光阻劑的特徵尺寸可以藉由曝光劑量來控制。藉由控制輻射源功率或圓筒之旋轉速度(曝光時間)，這樣的曝光劑量控制是可行的。光阻劑中產生的特徵尺寸也可以藉由例如改變曝光輻射(光源)的波長來控制。
圓筒上的罩幕可以被配向成相對於基材移動方向呈一角度。這能致使在不同方向抵靠基材的圖案形成。可以依序地設置兩個或更多個圓筒，以產生2D圖案。
在另一實施例中，可穿透圓筒腔室不必是堅硬的，但能夠由可撓材料製成，其中該可撓材料能夠以光學可穿透氣體來加壓。罩幕可以為圓筒壁，或可以為圓筒壁之表面上的共形材料。這允許圓筒能在不平坦的基材上被滾動，同時與基材表面達成共形接觸。
作為詳細說明的前言，應注意，如同本案說明書與隨附申請專利範圍中所使用者，單數形式「一」與「該」係包括複數形式，除非文中有清楚地指出。
當本文使用此字「約」時，其係意指呈現的標稱數值是精確地位在±10%內。
本發明之實施例係關於用在奈米圖案化大面積基材之方法與設備，其中一可旋轉罩幕被用來將輻射敏感材料顯像。典型地，可旋轉罩幕包含一圓筒。奈米圖案化技術是利用近場光微影，其中用來將基材上之一輻射敏感層顯像之輻射的波長為438nm或更小，並且其中用來圖案化基材之罩幕與基材接觸。近場光微影可以利用一相位移罩幕或一可穿透旋轉圓筒上的多個奈米微粒，或可以使用表面電漿子技術，其中位在旋轉圓筒表面上的金屬層包含多個奈米孔。下文提供的敘述僅為熟習此技藝之人士在閱讀本發明說明書時所能瞭解的多種可能性的一範例。
雖然用來在一輻射敏感材料層內產生一奈米圖案的旋轉罩幕可以具有任何有利的組態，且下文描述數個該些組態，以在最少的維護成本下之被顯像基材可製造性而言，中空的圓筒是特別有利的。第1A圖顯示用來圖案化大面積基材材料之設備100之實施例的截面圖，其中一輻射可穿透圓筒106具有一中空內部104，一輻射源102位在該中空內部102中。在此實施例中，圓筒106之外表面111被圖案化成具有一特定表面浮凸112。圓筒106滾過一輻射敏感材料108，輻射敏感材料108位在基材110上方。第1B圖顯示第1A圖繪示之設備與基材的俯視圖，其中輻射敏感材料108已經被穿過表面浮凸112之輻射(未示出)所顯像109。圓筒是以箭頭118所示方向旋轉，並且來自輻射源102之輻射會穿過旋轉圓筒106之外表面103上的奈米圖案，以將基材108上之輻射敏感層(未示出)顯像，而在輻射敏感層內提供了一經顯像的圖案109。輻射敏感層接著被顯影，以在基材108之表面上提供一奈米結構。在第1B圖中，可旋轉圓筒106與基材120係被顯示成可彼此相對獨立地被驅動。在另一實施例中，基材120可以被保持成與可旋轉圓筒106動態接觸，並且被移動在朝向或遠離可旋轉圓筒106之接觸表面的方向，以提供運動予靜態的可旋轉圓筒106。在又另一實施例中，基材是靜態的，同時可旋轉圓筒106可以在基材120上被旋轉。
特定的表面浮凸112可以被蝕刻至可穿透的旋轉圓筒106的外表面內。替代地，特定的表面浮凸112可以存在於一聚合物材料膜上，其中該聚合物材料膜係貼附至旋轉圓筒106的外表面。聚合物材料膜可以藉由沉積聚合物材料到模子(原版(master))上來製造。此被建立在矽基材上之原版係例如通常使用一圖案的電子束寫入至存在於矽基材上的光阻劑來產生。接著，圖案被蝕刻至矽基材內。然後，矽原版模子上的圖案被複製到沉積在模子表面上的聚合物材料中。較佳地，聚合物材料為一共形材料，其在作為接觸罩幕抵靠基材時係對於磨損展現足夠的堅硬性，但其也可以與基材表面上之輻射敏感材料形成良好接觸。通常被用作為轉移罩幕材料之共形材料的一實例為PDMS，其可以被澆鑄在原版模子表面上、以UV輻射來硬化、以及從模子被剝離，以產生模子表面的良好複製。
第2圖顯示用來圖案化大面積基材材料之設備200之另一實施例的截面圖。在第2圖中，基材為一膜208，一圖案藉由輻射被顯像在該膜208上，其中在膜208從捲筒211行進至捲筒213時，該輻射係穿透第一(可穿透)圓筒206上的表面浮凸212。第二圓筒215被提供在膜208的背側209，以控制膜208與第一圓筒206之間的接觸。存在於可穿透圓筒206內中空空間204的輻射源202可以是一水銀蒸氣燈或另一輻射源，其提供365nm或更小的輻射波長。表面浮凸212可以是例如一相位移罩幕，其中該罩幕包括一具有多個凹部與凸部的繞射表面，如同前述在「先前技術」一節中所討論。凸部與正型光阻劑(輻射敏感材料)的表面接觸，並且該表面經由相罩幕暴露於電磁輻射。由於輻射相對於凸部而穿透凹部所造成的相位移是實質上完全的。電磁輻射之強度的最小值藉此被產生在凹部與凸部之間的邊界。彈性相罩幕係良好地共形於光阻劑之表面，並且光阻劑的後續顯影可以獲得小於100nm的特徵。
第3圖顯示用來圖案化大面積基材材料之設備300之另一實施例的截面圖。基材為一膜308，其從捲筒311行進至捲筒313。在膜308之頂側以及底側309上具有一輻射敏感材料層(未示出)。存在第一可穿透圓筒306，其具有一包括輻射源302之中空中心304，第一可穿透圓筒306具有用來圖案化膜308之頂側310的表面浮凸312。存在第二可穿透圓筒326，其具有一包括輻射源322之中空中心324，第二可穿透圓筒326具有用來圖案化膜308之底側309的表面浮凸332。
第4A圖顯示可穿透圓筒406之一實施例的截面圖400，可穿透圓筒406包括一具有內部輻射源402的中空中心區域404。表面浮凸412為一共形結構，其包括聚合物膜415，聚合物膜415具有在近場微影特別有用之圖案化表面413。圖案化表面413之聚合物材料必須足夠堅硬，而使圖案可接觸欲在適當位置被顯像之基材表面。另一方面，聚合物材料必須共形於欲被顯像之輻射敏感材料(未示出)之表面。
第4B圖顯示表面413的放大圖，表面413是位在聚合物基底材料415之頂部上的表面浮凸聚合物結構413。在第4B圖中，聚合物基底材料415可以是與圖案化表面材料413相同之聚合物材料，或可以是不同之聚合物材料。可穿透的共形材料(諸如聚矽氧烷或PDMS)可以被用作為聚合物膜415，其可與更堅硬之可穿透覆蓋材料層(例如具有不同混合成分比例之PDMS，或PMMA)組合。這提供了一圖案化表面413，其在接觸基材(未示出)之輻射敏感表面上的一位置時有助於避免特徵扭曲，而聚合物基底材料另一方面同時提供了與基材表面大致上之共形性。
第5A圖顯示一具有中空中心區域504之可穿透圓筒506的截面圖500，該中空中心區域504包括一輻射源502，其中表面511呈現表面浮凸512的替代實施例。第5B圖顯示表面浮凸512之放大圖，表面浮凸512是一被圖案化成具有一連串奈米孔洞513的薄金屬層514，其中該金屬層存在於中空可穿透圓筒506之外表面511上。金屬層可以是一貼附到可穿透圓筒506之外表面的圖案化層。替代地，金屬層可以藉由蒸發或濺鍍或其他此技藝中公知的技術被沉積在可穿透圓筒之表面上，並且接著利用雷射來蝕刻或脫離，以提供一經圖案化的金屬外表面511。第5C圖顯示一替代性表面浮凸522，其是由金屬微粒526來形成，其中該些金屬微粒526被塗覆在中空可穿透圓筒506之外表面511上，或被塗覆在貼附至中空可穿透圓筒506之外表面511的一可穿透膜524上。
第6A圖為一可穿透圓筒604的三維示意圖600，其中該可穿透圓筒604具有一圖案化表面608。一輻射源(未示出)存在於可穿透圓筒604的內部。可穿透圓筒604利用一拉伸裝置602被懸掛在基材610上方，拉伸裝置602在示意圖600中顯示為彈簧。熟悉此機械工程技藝之人士可以瞭解能被用來獲得可穿透圓筒604之外表面608與基材610之表面之間的適當接觸量的許多拉伸裝置。在使用第6A圖所顯示設備之一實施例方法中，設備被用來將基材610上之輻射敏感材料(未示出)予以顯像，其中該基材610是一聚合物膜，聚合物膜可以被提供到第2圖類型的捲筒至捲筒系統上且由其取得。可穿透圓筒604朝向聚合物膜基材被降低(或聚合物膜基材被升高)，直到與輻射敏感材料形成接觸為止。聚合物膜，其典型地為彈性體，將與輻射敏感材料建立凡得瓦爾力鍵結。接著，可穿透圓筒604可以被升高(或聚合物膜基材被降低)到一位置，其中在該位置處可穿透圓筒604之表面608與輻射敏感材料之表面之間維持接觸，但該兩表面之間的張力係使得施加在表面608上的力量是最小。這使得位在可穿透圓筒604之表面608上的非常精細奈米圖案化特徵得以使用。當基材610開始移動時，可穿透圓筒604也將移動，迫使可穿透圓筒604旋轉、維持輻射敏感材料與下方聚合物膜基材610之間的動態接觸。在動態接觸之任何時候，圓筒與光阻劑層之間的接觸被限制成一狹窄的線。由於圓筒外表面上之彈性膜和基材上之輻射敏感(光敏感)層之間的強凡得瓦爾力，接觸可以在整個製程中且沿著圓筒表面上之罩幕(長度)整個寬度被均勻地維持住。在凡得瓦爾力無法在圓筒接觸表面與光敏感層之間提供足夠強黏附力的情況中，可以使用一致動(旋轉)圓筒，其中該致動(旋轉)圓筒係使用與基材之位移移動同步的步進馬達。這對於無法相對於基材提供強黏附力之聚合物或其他圓筒表面材料提供了一不滑動曝光製程。
第6B圖為一實施例620的示意圖，其中用以達成顯像的輻射是從圓筒604外面的輻射源612來提供，輻射係在圓筒604之中空部分內部地被散佈615與616。可以使用各種鏡片、鏡子及其組合來引導輻射使其經由圖案化罩幕表面608穿過可穿透圓筒604而朝向基材608之輻射敏感表面(未示出)。
第6C圖為一實施例630的示意圖，其中用以達成輻射敏感材料之顯像的輻射是從可穿透圓筒604外面的位置來提供。外部輻射源612被聚焦617到一波導618內，並且從波導618被散佈到一光柵620，其中該光柵620位在圓筒604之內表面601上。
第6D圖一實施例640的示意圖，其中用以達成顯像的輻射是從兩個外部輻射源612A與612B且各被聚焦621與619到一光柵620來提供，其中該光柵620位在圓筒604之內表面601上。
第7A圖為顯示多個圓筒之使用(諸如兩個串聯的圓筒702與704以提供多次圖案化，其中該多次圖案化能例如獲得更高的解析度)的示意圖700。可以使用來自一干涉儀(未示出)的資料以及一電腦化控制系統(未示出)來控制例如圓筒702與704的相對位置。
第7B圖為示意圖720，其顯示藉由第一圓筒702所建立而在輻射敏感材料710顯像及顯影後的圖案706。變更圖案708是藉由使用第一圓筒702和第二圓筒704的組合來建立變更圖案708時輻射敏感材料710顯像及顯影後的圖案。
第8圖顯示一可變形圓筒800的截面圖，可變形圓筒800之內部804是使用設備813而被加壓，其中該設備813提供一光學可穿透的氣體(例如氮)。可變形圓筒800之外表面811可以是一共形材料之奈米圖案化/奈米結構化膜812，其被滾在一非平坦表面805上，因此來自輻射源802的輻射可以精確地被施加在基材805之表面816上方。
在另一實施例中，可以在圓筒表面與基材表面上之輻射敏感(例如光敏感)材料之間使用一具有折射率大於1的液體。例如，可以使用水。這可以增加光敏感層中圖案特徵的對比。
儘管本發明已經以各種前述實施例來詳細地描述，熟悉此技術領域之人士將可以瞭解落入本發明範圍與精神內的各種變化。因此，本發明的範圍是應由隨附申請專利範圍來決定。
100．．．設備
102．．．輻射源
103．．．外表面
104．．．中空內部
106．．．輻射可穿透圓筒
108．．．輻射敏感材料
109．．．顯像
110．．．基材
111．．．外表面
112．．．表面浮凸
118．．．箭頭
200．．．設備
202．．．輻射源
204．．．中空空間
206．．．第一(可穿透)圓筒
208．．．膜
209．．．背側
211．．．捲筒
212．．．表面浮凸
213．．．捲筒
215．．．第二圓筒
300．．．設備
302．．．輻射源
304．．．中空中心
306．．．第一可穿透圓筒
308．．．膜
309．．．底側
310．．．頂側
311．．．捲筒
312．．．表面浮凸
313．．．捲筒
322．．．輻射源
324．．．中空中心
326．．．第二可穿透圓筒
332．．．表面浮凸
400．．．截面圖
402．．．內部輻射源
404．．．中空中心
406．．．可穿透圓筒
412．．．表面浮凸
413．．．圖案化表面
415．．．聚合物膜
500．．．截面圖
502．．．輻射源
504．．．中空中心
506．．．可穿透圓筒
511．．．表面
512．．．表面浮凸
513．．．奈米孔洞
514．．．金屬層
522．．．表面浮凸
524．．．可穿透膜
526．．．金屬微粒
600．．．三維示意圖
601．．．內表面
602．．．拉伸裝置
604．．．可穿透圓筒
608．．．圖案化表面
610．．．基材
612．．．輻射源
612A．．．外部輻射源
612B．．．外部輻射源
615．．．散佈
616．．．散佈
617．．．聚焦
618．．．波導
619．．．聚焦
620．．．光柵
621．．．聚焦
630．．．實施例
640．．．實施例
700．．．示意圖
702．．．圓筒
704．．．圓筒
706．．．圖案
708．．．變更圖案
710．．．輻射敏感材料
720．．．示意圖
800．．．可變形圓筒
802．．．輻射源
804．．．內部
805．．．非平坦表面
811．．．外表面
812．．．膜
813．．．設備
816．．．表面
本發明之示範性實施例可以藉由參照前述說明而變得清楚且被詳加瞭解，申請人已經提供圖式。應當瞭解，圖式僅用於瞭解本發明之示範性實施例，並且沒有繪示出某些公知的製程與設備，以避免模糊了本文標的主體的發明本質。
第1A圖顯示用來圖案化大面積基材材料之設備100之實施例的截面圖，其中一輻射可穿透圓筒106具有一中空內部104，一輻射源102位在該中空內部102中。在此實施例中，圓筒106之外表面111被圖案化成具有一特定表面浮凸112。圓筒106滾過一輻射敏感材料108，輻射敏感材料108位在基材110上方。
第1B圖顯示第1A圖繪示之設備與基材的俯視圖，其中輻射敏感材料108已經被穿過表面浮凸112之輻射(未示出)所顯像109。
第2圖顯示用來圖案化大面積基材材料之設備200之另一實施例的截面圖。在第2圖中，基材為一膜208，一圖案藉由輻射被顯像在該膜208上，其中在膜208從捲筒211行進至捲筒213時，該輻射係穿透第一(可穿透)圓筒206上的表面浮凸212。第二圓筒215被提供在膜208的背側209，以控制膜208與第一圓筒206之間的接觸。
第3圖顯示用來圖案化大面積基材材料之設備300之另一實施例的截面圖。在第3圖中，基材為一膜308，其從捲筒311行進至捲筒313。一具有表面浮凸312之第一可穿透圖筒306被用來圖案化膜308之頂側310，而一具有表面浮凸332之第二可穿透圓筒326被用來圖案化膜308之底側309。
第4A圖顯示可穿透圓筒406之一實施例的截面圖400，可穿透圓筒406包括一具有內部輻射源402的中空中心區域404。表面浮凸區域412為一共形結構，其包括聚合物膜415，聚合物膜415具有在近場微影特別有用之圖案化表面413。
第4B圖顯示表面413的放大圖，表面413是位在聚合物基底材料415之頂部上的表面浮凸聚合物結構413。在第4B圖中，聚合物基底材料415可以是與圖案化表面材料413相同之聚合物材料，或可以是不同之聚合物材料。
第5A圖顯示表面浮凸512之一替代實施例的截面圖，其中該表面浮凸512位在一中空可穿透圓筒506上。
第5B圖顯示表面浮凸512之放大圖，表面浮凸512是一被圖案化成具有一連串奈米孔洞513的薄金屬層514，其中該金屬層被貼附於中空可穿透圓筒506之外表面511上。
第5C圖顯示用在可穿透圓筒506之表面上的一替代性表面浮凸522。表面浮凸522是由金屬微粒526來形成，其中該些金屬微粒526直接地被塗覆在中空可穿透圓筒506之外表面511上，或被塗覆在貼附至中空可穿透圓筒506之外表面511的一可穿透膜524上。
第6A圖為一可穿透圓筒604的三維示意圖600，其中該可穿透圓筒604具有一圖案化表面608，圓筒604利用一拉伸裝置602被懸掛在基材610上方，其中該拉伸裝置602在示意圖600中顯示為彈簧。
第6B圖為一實施例620的示意圖，其中用以達成顯像的輻射是從圓筒604外面的輻射源612來提供，輻射係在圓筒604之中空部分內部地被散佈615與616。
第6C圖為一實施例630的示意圖，其中用以達成顯像的輻射是從外部輻射源612來提供。外部輻射源612被聚焦617到一波導618內，並且從波導618被散佈到一光柵620，其中該光柵620位在圓筒604之內表面601上。
第6D圖一實施例640的示意圖，其中用以達成顯像的輻射是從兩個外部輻射源612A與612B且各被聚焦621與619到一光柵620來提供，其中該光柵620位在圓筒604之內表面601上。
第7A圖為顯示多個圓筒之使用(諸如兩個串聯的圓筒702與704以提供多次圖案化，其中該多次圖案化能例如獲得更高的解析度)的示意圖700。
第7B圖為顯示圖案706的示意圖，圖案706是藉由第一圓筒702所建立而在輻射敏感材料710顯像及顯影後的圖案。變更圖案708是藉由使用第一圓筒702和第二圓筒704的組合來建立變更圖案708時輻射敏感材料710顯像及顯影後的圖案。
第8圖顯示一可變形圓筒800的截面圖，可變形圓筒800之內部804是使用設備813而被加壓，其中該設備813提供一光學可穿透的氣體。可變形圓筒800之外表面811可以是一共形材料之奈米圖案化/奈米結構化膜812，其被滾在一非平坦表面805上，因此來自輻射源802的輻射可以精確地被施加在基材805之表面816上方。
600．．．三維示意圖
602．．．拉伸裝置
604．．．可穿透圓筒
608．．．圖案化表面
610．．．基材

Claims (31)

  1. 一種近場奈米微影之方法，其包含：a)提供一基材，該基材在基材表面上具有一輻射敏感層；b)提供一可旋轉罩幕，該可旋轉罩幕在該可旋轉罩幕之外表面上具有一奈米圖案；c)接觸該奈米圖案與該基材表面上之該輻射敏感層；d)在該輻射敏感層上方旋轉該可旋轉罩幕的同時，經由該奈米圖案散佈輻射，藉此在該輻射敏感層中建立一圖像，其中該圖像具有介於小於1μm至約1nm範圍內的特徵尺寸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該特徵尺寸係介於約100nm至約10nm範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輻射具有436nm或更小之波長。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該奈米圖案為一共形奈米圖案，其共形於該基材表面上之該輻射敏感層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該共形奈米圖案為一成形化或奈米結構化之聚合物材料。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該可旋轉罩幕為一相位移罩幕，其使輻射在該輻射敏感層中形成一干涉圖案。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該罩幕係利用表面電漿子行為。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該可旋轉罩幕為一圓筒。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該圓筒具有一可撓壁，藉此圓筒形狀在接觸該基材表面時可以被變形。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中一光學可穿透的氣體被用來填充該圓筒。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該可旋轉罩幕為一可穿透圓筒，藉此輻射可以從該圓筒內部之一位置被傳送。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該罩幕為一相位移罩幕，其在該可穿透圓筒之表面上呈現成一浮凸。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該罩幕為一相位移罩幕，其存在於被塗覆在該圓筒之表面上方的一層上。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該相位移罩幕係由多層構成，並且外層被奈米圖案化以更精確地表現出該光敏感層中被指定的特徵尺寸。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中在從該可旋轉圓筒之接觸表面散佈輻射的期間，該基材被保持成與該可旋轉圓筒動態接觸，並且朝向或遠離該可旋轉圓筒之接觸表面被移動。
  16. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中在該基材靜止時，該圓筒在該基材上被旋轉。
  17. 如申請專利範圍第1-16項中任一項所述之方法，其中多個旋轉罩幕與一輻射敏感層接觸。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中使用一步進 馬達和一機動基材位移機構來獨立地移動該可旋轉罩幕與該基材表面，並且其中該可旋轉罩幕與該基材表面之移動係彼此被同步化，藉此達到該輻射敏感層之一不滑動接觸曝光。
  19. 如申請專利範圍第1項或第18項所述之方法，其中一液體被供應到該可旋轉罩幕與該基材表面之間的界面。
  20. 一種用以實施近場微影之設備，其包含：a)一可旋轉罩幕，在該罩幕之外表面上具有一奈米圖案；以及b)一輻射源，其中在該奈米圖案與一輻射敏感材料層接觸時，該輻射源從該奈米圖案提供波長為436nm或更小的輻射。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之設備，其中該可旋轉罩幕係可穿透的。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之設備，其中該可旋轉罩幕為一相位移罩幕。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之設備，其中該可旋轉罩幕利用以表面電漿子技術產生的輻射。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之設備，其中該罩幕之表面包含一金屬層，該金屬層包括多個奈米孔洞。
  25. 如申請專利範圍第20-24項中任一項所述之設備，其中該可旋轉罩幕為一圓筒。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之設備，其中該圓筒為一可撓圓筒。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之設備，其中以一光學可穿透的氣體來填充該可撓圓筒。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之設備，其中多個圓筒呈現一配置，而使得該些圓筒依序地通過一基材。
  29. 如申請專利範圍第25項所述之設備，其中存在多個圓筒，並且其中一圓筒存在於被該設備顯像之一基材之頂側與底側上。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之設備，其中至少一傳送顯像輻射之圓筒存在於被該設備顯像之一基材之頂側與底側上。
  31. 如申請專利範圍第20項所述之設備，其中一可旋轉罩幕藉由一拉伸裝置被懸掛在該基材上方，該拉伸裝置可以被調整以控制被施加到與該可旋轉罩幕接觸之表面的力量。
TW097144514A 2008-01-22 2008-11-18 大面積奈米圖案化之方法與設備 TWI518027B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1186108P 2008-01-22 2008-01-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200932666A TW200932666A (en) 2009-08-01
TWI518027B true TWI518027B (zh) 2016-01-21

Family

ID=40901352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097144514A TWI518027B (zh) 2008-01-22 2008-11-18 大面積奈米圖案化之方法與設備

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP2238608A4 (zh)
JP (1) JP5102879B2 (zh)
KR (1) KR20110008159A (zh)
CN (2) CN101911249A (zh)
AU (1) AU2008348353A1 (zh)
CA (1) CA2709718A1 (zh)
MX (1) MX2010007954A (zh)
RU (1) RU2488188C2 (zh)
TW (1) TWI518027B (zh)
WO (1) WO2009094009A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI765276B (zh) * 2020-06-12 2022-05-21 光群雷射科技股份有限公司 透鏡的轉印式製造方法及透鏡轉印層的製造方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2871366A1 (fr) 2004-06-09 2005-12-16 Ceravic Soc Par Actions Simpli Implant expansible prothetique osseux
WO2008153674A1 (en) 2007-06-09 2008-12-18 Boris Kobrin Method and apparatus for anisotropic etching
US8518633B2 (en) 2008-01-22 2013-08-27 Rolith Inc. Large area nanopatterning method and apparatus
US8192920B2 (en) 2008-04-26 2012-06-05 Rolith Inc. Lithography method
US8334217B2 (en) 2008-06-09 2012-12-18 Rolith Inc. Material deposition over template
CN101692151B (zh) * 2009-09-17 2011-12-28 复旦大学 一种基于软模板纳米压印技术的硅纳米线制作方法
WO2011087896A2 (en) * 2010-01-12 2011-07-21 Boris Kobrin Nanopatterning method and apparatus
US9465296B2 (en) * 2010-01-12 2016-10-11 Rolith, Inc. Nanopatterning method and apparatus
CN101846880B (zh) * 2010-05-12 2012-05-30 上海交通大学 激发表面等离子体的纳米光刻方法
AT510217B1 (de) * 2010-08-13 2013-12-15 Hueck Folien Gmbh Verfahren zur partiellen mattierung von uv-lackschichten
CA2807639A1 (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Rolith, Inc. Mask for near-field lithography and fabrication the same
US9187839B2 (en) * 2010-10-07 2015-11-17 Michael Sheehy Process for the manufacture of sealed anodized aluminum components
CN102169819B (zh) * 2011-01-14 2013-01-30 中国科学院物理研究所 一种制备纳米金属结构的方法
WO2013049367A2 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Rolith, Inc. Plasmonic lithography using phase mask
KR101260221B1 (ko) * 2011-12-01 2013-05-06 주식회사 엘지화학 마스크
US9720330B2 (en) * 2012-04-17 2017-08-01 The Regents Of The University Of Michigan Methods for making micro- and nano-scale conductive grids for transparent electrodes and polarizers by roll to roll optical lithography
JP6278954B2 (ja) * 2012-05-02 2018-02-14 メタマテリアル テクノロジーズ ユーエスエー インコーポレイテッド 円柱状ポリマーマスクおよび製造方法
US9481112B2 (en) 2013-01-31 2016-11-01 Metamaterial Technologies Usa, Inc. Cylindrical master mold assembly for casting cylindrical masks
US20150336301A1 (en) 2012-05-02 2015-11-26 Rolith, Inc. Cylindrical polymer mask and method of fabrication
US9782917B2 (en) 2013-01-31 2017-10-10 Metamaterial Technologies Usa, Inc. Cylindrical master mold and method of fabrication
CN102759855A (zh) * 2012-07-17 2012-10-31 西安交通大学 一种单码道绝对式光栅尺辊压印模具制造方法
TWI474432B (zh) * 2012-11-15 2015-02-21 Lextar Electronics Corp 晶粒定位裝置、具有晶粒定位裝置的晶粒定位系統與發光二極體顯示板的晶粒定位方法
RU2593463C2 (ru) * 2013-12-23 2016-08-10 Станислав Викторович Хартов Способ получения проводящих сетчатых микро- и наноструктур и структура для его реализации
US9244356B1 (en) 2014-04-03 2016-01-26 Rolith, Inc. Transparent metal mesh and method of manufacture
KR101636696B1 (ko) 2014-05-23 2016-07-06 연세대학교 산학협력단 플렉서블 나노박막 광구조를 이용하는 가변 대면적 나노이미징 광학헤드 및 이미징 장치
WO2015183243A1 (en) 2014-05-27 2015-12-03 Rolith, Inc. Anti-counterfeiting features and methods of fabrication and detection
KR102252049B1 (ko) * 2014-08-04 2021-05-18 삼성디스플레이 주식회사 노광용 마스크, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 기판의 제조 방법
KR102240761B1 (ko) 2015-01-29 2021-04-15 삼성디스플레이 주식회사 가변 마스크
WO2017030151A1 (ja) * 2015-08-19 2017-02-23 国立大学法人 東京大学 母型の製造方法
TWI579640B (zh) * 2015-10-15 2017-04-21 許銘案 薄膜光罩、貼合輔具、貼合與曝光輔助裝置及將一薄膜光罩貼合於一曲面基板的方法
CN106773531B (zh) * 2017-01-03 2020-06-16 京东方科技集团股份有限公司 一种纳米压印装置中的压印滚轮及纳米压印装置
CN106547044B (zh) * 2017-01-24 2019-03-01 深圳市华星光电技术有限公司 一种偏光片的加工设备及制造方法
CN106647192A (zh) * 2017-03-10 2017-05-10 深圳市华星光电技术有限公司 曝光设备
CN109390263A (zh) * 2017-08-07 2019-02-26 财团法人工业技术研究院 元件扩距转移方法及实施此转移方法的设备
CN109901362B (zh) * 2017-12-11 2022-04-19 中国科学院光电技术研究所 二次成像光学光刻方法和设备
EP3732047A4 (en) * 2017-12-29 2021-09-29 3M Innovative Properties Company PATTERNED NON-FLAT NANOSTRUCTURED SURFACE AND PRINTING PROCESSES TO PRODUCE SUCH SURFACE
KR102096606B1 (ko) * 2018-08-29 2020-04-02 부산대학교 산학협력단 실린더 표면의 나노구조 임프린트를 위한 소프트 몰드 제조 및 이를 이용한 나노임프린트 공정 방법
GB2576922B (en) * 2018-09-06 2021-10-27 Stensborg As An optical engine for an imprinter
CN109668631B (zh) * 2018-12-11 2021-06-01 中国科学院光电技术研究所 一种大面积、低成本的超导纳米线单光子探测器的制备方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59200419A (ja) * 1983-04-28 1984-11-13 Toshiba Corp 大面積露光装置
DE69405451T2 (de) * 1993-03-16 1998-03-12 Koninkl Philips Electronics Nv Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines strukturierten Reliefbildes aus vernetztem Photoresist auf einer flachen Substratoberfläche
JPH11513520A (ja) * 1995-09-29 1999-11-16 セージ テクノロジー，インコーポレイテッド 光学デジタル媒体記録および複製システム
US5865978A (en) * 1997-05-09 1999-02-02 Cohen; Adam E. Near-field photolithographic masks and photolithography; nanoscale patterning techniques; apparatus and method therefor
US5928815A (en) * 1997-11-14 1999-07-27 Martin; Joseph Proximity masking device for near-field optical lithography
DE19826971C2 (de) * 1998-06-18 2002-03-14 Reiner Goetzen Verfahren zum mechanischen und elektrischen Verbinden von Systembauteilen
US20030129545A1 (en) * 2001-06-29 2003-07-10 Kik Pieter G Method and apparatus for use of plasmon printing in near-field lithography
CA2380114C (en) * 2002-04-04 2010-01-19 Obducat Aktiebolag Imprint method and device
DE10217151A1 (de) * 2002-04-17 2003-10-30 Clariant Gmbh Nanoimprint-Resist
RU2214359C1 (ru) * 2002-09-05 2003-10-20 Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет) Способ формирования решетки нанокластеров кремния на структурированной подложке
AU2003214001B2 (en) * 2003-01-17 2007-08-02 Microtec Gesellschaft Fur Mikrotechnologie Mbh Method for producing microsystems
JP4572406B2 (ja) * 2004-04-16 2010-11-04 独立行政法人理化学研究所 リソグラフィーマスク
CN100492588C (zh) * 2004-05-21 2009-05-27 Jsr株式会社 浸液曝光用液体以及浸液曝光方法
JP2006013216A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Canon Inc 近接場露光によるレジストパターンの形成方法、及び該レジストパターンの形成方法を用いた基板の加工方法、デバイスの作製方法
JP2006073784A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Ricoh Co Ltd フォトマスク、露光装置及び露光方法
JP4674105B2 (ja) * 2005-03-25 2011-04-20 独立行政法人科学技術振興機構 回路パターン転写装置及び方法
JP4246174B2 (ja) * 2005-04-01 2009-04-02 独立行政法人科学技術振興機構 ナノインプリント方法及び装置
US7274998B2 (en) * 2005-09-30 2007-09-25 Intel Corporation Near-field photo-lithography using nano light emitting diodes
US20070116831A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 The Coca-Cola Company Dental Composition with High-Potency Sweetener
US20070138699A1 (en) * 2005-12-21 2007-06-21 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
US20070200276A1 (en) * 2006-02-24 2007-08-30 Micron Technology, Inc. Method for rapid printing of near-field and imprint lithographic features
JP2007329214A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Canon Inc 近接場露光方法
JP2008021869A (ja) * 2006-07-13 2008-01-31 Ricoh Co Ltd プラズモン共鳴リソグラフィおよびリソグラム
JP5570688B2 (ja) * 2007-06-28 2014-08-13 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 微細レジストパターン形成方法及びナノインプリントモールド構造
JP4406452B2 (ja) * 2007-09-27 2010-01-27 株式会社日立製作所 ベルト状金型およびそれを用いたナノインプリント装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI765276B (zh) * 2020-06-12 2022-05-21 光群雷射科技股份有限公司 透鏡的轉印式製造方法及透鏡轉印層的製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009094009A1 (en) 2009-07-30
MX2010007954A (es) 2010-11-05
JP5102879B2 (ja) 2012-12-19
RU2010134893A (ru) 2012-02-27
CN101911249A (zh) 2010-12-08
JP2011526069A (ja) 2011-09-29
EP2238608A1 (en) 2010-10-13
CA2709718A1 (en) 2009-07-30
CN105171985A (zh) 2015-12-23
EP2238608A4 (en) 2012-02-22
RU2488188C2 (ru) 2013-07-20
TW200932666A (en) 2009-08-01
KR20110008159A (ko) 2011-01-26
AU2008348353A1 (en) 2009-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI518027B (zh) 大面積奈米圖案化之方法與設備
US8518633B2 (en) Large area nanopatterning method and apparatus
US9465296B2 (en) Nanopatterning method and apparatus
US8182982B2 (en) Method and device for patterning a disk
JP6005117B2 (ja) 近接場リソグラフィのためのマスクの製造方法
US20120282554A1 (en) Large area nanopatterning method and apparatus
KR101430849B1 (ko) 나노패터닝 방법 및 장치
US20090001634A1 (en) Fine resist pattern forming method and nanoimprint mold structure
CN106842825A (zh) 母模及其制造方法
Cui et al. Nanofabrication by Replication