[发明专利]在模具与可聚合组合物之间提供所需特性的方法和组合物

说明书

发明领域

本发明总体上涉及纳米结构的微制造。更具体地说，本发明涉及一种方法，它能在模具与可聚合组合物之间提供所需的湿润和脱模特性，所述可聚合组合物适用于压印光刻工艺(imprint lithographic process)。

发明背景

纳米级制造涉及制造非常小的结构，例如具有1纳米或以上的数量级特征的结构。用于纳米级微制造的一种前景看好的工艺是众所周知的压印光刻工艺。压印光刻工艺的例子在许多文献中有详细描述，如登记为美国专利申请10/264960、题为“Method and a Mold to Arrange Features on a Substrate toReplicate Features having Minimal Dimensional Variability”的美国公开专利申请2004-0065976；登记为美国专利申请10/264926、题为“Method of Forming a Layeron a Substrate to Facilitate Fabrication of Metrology Standards”的美国公开专利申请2004-0065252；登记为美国专利申请10/235314、题为“Method and a Moldto Arrange Features on a Substrate to Replicate Features having MinimalDimensional Variability”的美国公开专利申请2004-0046271；上述专利均转让于本发明的受让人。

参见图1，在压印光刻背后的基本概念是在基板上形成浮雕图案，基板的功能之一是用作蚀刻掩模，从而在基板中形成一种对应于所述浮雕图案的图形。用来形成浮雕图案的系统10包括平台11，其上承载基板12。模板14含有模具16，其上有图形化的表面18。图形化表面18可基本上是光滑的和/或平坦的，或者可以图形化，在其中形成一个或多个凹进。模板14与压印头20相连，以利于模板14的移动。连接流体分配系统22，使该系统有选择地与基板12之间流体连通，以便在基板上沉积可聚合物材料24。连接能量28的供应源26，使能量28沿路径30传递。对压印头20和平台11进行配置，使模具16与基板12彼此叠加，并位于路径30中。使压印头20和平台11中的任何一个或二者同时变化，以调整模具与基板12之间的距离，在二者之间形成可注入可聚合物材料24的所需空间。

一般在确定模具16与基板12之间的所需空间之前，先将可聚合物材料24置于基板12上。然而，也可以在得到所需空间后将可聚合物材料24注入该空间。在所需空间注入可聚合物材料24之后，能量供应源26产生能量28，该能量引起可聚合物材料24固化和/或交联，形成的聚合物材料的形状与基板表面24和模具表面18的形状相一致。此工艺通过处理器32控制，该处理器与平台11、压印头20、流体分配系统22和能量供应源26之间存在数据通讯，执行存储在存储器34中的可机读程序。

在可聚合物材料中精确形成图案的一个重要特性是减少(若不能防止的话)聚合物材料粘合到模具上，同时确保适当粘合到基板上。这种现象称作选择性脱模与粘合性质。这样，记录在聚合物材料中的图案就不会在从其上分离模具的过程中发生变形。现有技术试图通过在模具表面施加脱模层来改善脱模特性。脱模层通常是疏水的和/或具有低表面能。脱模层粘合在模具上。提供脱模层能改善脱模特性，是因为它最大程度减小了记录在聚合物材料中的图案的变形，这种变形是分离模具引起的。在当前的讨论中，把这种类型的脱模层称作预先脱模层，即固化到模具上的脱模层。

另一种试图改进脱模性质的现有技术见述于Bender等，Multiple Imprintingin UV-based Nanoimprint Lithography：Related Material Issues，MicroelectronicEngeering，61-62(2002)，第407-413页。具体说来，Bender等采用含有预先的脱模层的模具，再辅以经过氟处理的可UV固化材料。为此，将可UV固化层施加在基板上，具体方法是旋涂200cPs的可UV固化流体，形成可UV固化层。可UV固化层富含氟基团，以改进脱模性质。