[發明專利]納米平板印刷方法和裝置

無效

• 申請號: 201310125512.6
• 申請日: 2013-04-11
• 公開（公告）號: CN103376646A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: F·霍爾澤;A·W·諾爾
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 酆迅;張寧

技術領域

本發明主要地涉及納米印記平板印刷方法以及有關設備的領域。具體而言，它提出用于大規模制作納米尺寸的結構的新技術。?

背景技術

具有高分辨率和同時高產量的納米級制作有挑戰性。納米印記平板印刷(nanoimprint?lithography)(或者NIL)是一種用于借助模制或者浮雕(embossing)來圖案化納米級結構的技術。利用NIL，在原理上有可能高產量低成本圖案化很小特征(例如表現為下至5nm特征或者更少、僅受模板限制)。這是為什么在半導體的國際路線圖(ITRS)中指出這一技術為一種用于圖案化32nm和22nm特征的潛在技術。存在各種如下方法，這些方法的共同點在于它們使用模具(或者模板)以從模具向襯底上轉移圖案。NIL發現用于磁盤存儲器、生物傳感器微陣列、微流通道和光子晶體器件的應用。然而NIL仍然面臨技術問題。通過簡要概述兩種常用NIL方法來舉例說明這些問題中的一些問題：熱浮雕以及步進和閃光印記平板印刷。?

在熱浮雕NIL方法中，模具使用高壓強和在聚合物的玻璃轉變以上的溫度來使熱塑聚合物膜(例如PMMA)變形。即使已經圖案化如6nm一樣小的這樣的點陣圖案，這一技術仍然具有一些難點。這些難題主要如下：?

-聚合物、襯底和模具的不同熱膨脹造成對準問題；?

-在圖案化不同特征尺寸時模板填充不完整；?

-由于該過程耗時長并且需要溫度循環而產量低；?

-模板由于高壓強和溫度而降解；?

-難以釋放具有高縱橫比的小結構。結構往往破裂并且由于粘合性太高而粘附到主板。?

步進和閃光平板印刷或者S-FIL(Molecular?Imprints，Inc.的商標)開發于1999年并且指代一種使用低粘性單體溶液和透明模板(例如石英)的技術。液體填充模具中的結構而無需高壓強或者溫度。單體然后暴露于經過透明模板的UV光，這使它光聚合。用戶已經指出以下難點：?

-這一技術限于快速可光聚合和低粘性的材料；?

-必須由透明材料制作模具；?

-抗蝕劑可能在固化期間收縮；?

-具有高縱橫比的小特征可能崩塌；?

-蝕刻選擇性可能低，因此圖案轉移困難；?

-需要釋放層以從模板釋放印記的材料并且保護模板；?

-對于具有不同尺寸的特征，必須用噴墨打印機在襯底上打印抗蝕劑的優化小滴圖案。?

本發明的一些實施例的目的在于解決上述問題中的一個或者多個問題。?

發明內容

根據第一方面，實現本發明為一種納米平板印刷方法，該方法包括：?

提供：模具，在模具的一側上包括具有納米級尺度的結構，結構形成形貌(topographic)圖案；以及襯底上的與模具的所述一側相對的可熱分解聚合物膜，其中該結構被加熱至聚合物膜的分解溫度以上；?

使所述結構與聚合物膜接觸以熱分解其與所述結構對應的部分；并且?

從聚合物膜去除結構。?

在一些實施例中，在使所述結構與聚合物膜接觸之前，維持襯?底在聚合物膜的玻璃轉變溫度以下的溫度，并且使所述結構與聚合物膜接觸優選地包括使所述結構朝著襯底迫近以實現與之熱接觸并且冷卻結構。?

在一些變體中，執行使所述結構與聚合物膜接觸以解鏈和/或解吸其分子。優選地，提供的聚合物膜使得可以執行使所述結構與聚合物膜接觸以根據吸熱分解來熱分解其部分。?

根據一些實施例，提供的聚合物膜包括經由分子間非實質上共價鍵交聯的分子網絡，并且執行使所述結構與聚合物膜接觸以解吸其分子。?

優選地，提供的聚合物膜中的分子的平均分子質量在100Da與2000Da之間，更優選地在從150Da至1000Da的范圍中，并且其中優選地經由氫鍵交聯所述分子。?

根據其它一些實施例，提供的聚合物膜包括具有能夠在熱刺激時解鏈的聚合物鏈的聚合物材料：在此情形中執行使所述結構與聚合物膜接觸以解鏈聚合物材料的聚合物鏈。?

優選地，提供的聚合物膜包括聚鄰苯(poly(phthalaldehyde))。聚合物膜優選地具有125℃±20℃的玻璃轉變溫度和150℃±30℃的熱分解溫度。?

在一些實施例中，提供的模具包括主體和在主體與結構之間的材料層，主體優選地包括晶體硅，材料層優選地包括氧化硅，所述材料層具有比主體的導熱率明顯更低、優選地低至少十倍并且更優選地低至少五十倍的導熱率。?

優選地，材料層和主體的相應線性熱膨脹系數相差少于5倍。?