[发明专利]利用中间印模的图案复制

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于压印光刻技术的图案转移工艺，其涉及一种用于将图案从具有结构化表面的模板转移到基板的目标表面上的工艺。更特别地，本发明涉及一种两步工艺，其中通过压印使模板图案的复制品形成在柔性聚合物箔层中或形成在其上，以获得中间聚合物印模，之后在第二步骤中使用该聚合物印模将图案压印到被施加到基板目标表面上的可模压层中。在第二步骤中，压印工艺在受控的恒定温度下利用射线来固化可模压层。

背景技术

用于复制纳米结构-即，100nm级或更小的结构-的最有效技术之一就是纳米压印光刻技术(NIL)。在纳米压印光刻技术中，模板-通常叫做印模-的表面图案的反转复制品被转移到物体中，该物体包括基板以及施加到其上的通常叫做抗蚀剂的可模压层薄膜，例如聚合物材料。在将物体加热到聚合物薄膜的玻璃化转变温度以上的合适温度之后，将印模压向薄膜，此后，在将所需要的图案深度转移到薄膜中之后，进行印模的冷却和分离-通常叫做脱模。可替换地，基板被光刻胶材料(即，对辐射敏感的聚合物)覆盖，使得它在紫外线中曝光时会交联，或者被预聚物覆盖，当在射线中曝光时该预聚物固化成聚合物。这要求基板或印模对于所采用的射线是可透过的。在实现压印之后随后进行的工艺中，可以对物体-包括基板和图案化的聚合物薄膜-进行后处理，例如通过在压印区域内蚀刻基板以将图案转移到基板的目标表面上。

上述的压印工艺存在一些难点，必须考虑这些难点以便实现将图案从模板完好地转移到覆盖基板的可模压层中。

如果模板和基板不是由相同的材料制成(它们通常都不是)，则它们将通常具有不同的热膨胀系数。这意味着在模板和基板的加热和冷却过程中，膨胀和收缩的程度会不同。即使尺寸变化很小，它在压印工艺中也可能是破坏性的，因为要被转移的图案特征是微米级或者甚至是纳米级的。结果可能因此而降低了复制保真度。

通常使用非柔性的印模或基板材料，并且当将印模压向基板时这可能导致印模与可模压层之间包含进空气，从而也降低了复制保真度。此外，压印工艺中在印模与可模压层之间包含进颗粒可能导致印模或基板的显著损坏，特别是当印模和基板都没有由柔性材料构成时。在将非柔性印模从非柔性基板上脱模时也可能造成印模或基板或这两者的物理损坏，并且在压印工艺之后难以使基板和包括了具有高纵横比图案的模板脱模。印模一旦被破坏通常就不能再利用了。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改进压印工艺的解决方法，此方法具有高复制保真度，并且此方法简单且适于在工业上应用。

被设计以满足所述目的的本发明的一个实施例涉及一种用于将图案从具有结构化表面的模板转移到基板的目标表面上的方法，该方法包括：

初始压印步骤，包括：

-制造具有图案化表面的聚合物印模，包括将结构化模板表面压到第一聚合物箔层的表面层中以将反转图案压印到该表面层中的步骤；以及

第二压印步骤，包括：

-相互平行地布置聚合物印模和基板，使图案化表面面向基板的目标表面，并且设计中间层材料使其在射线中曝光时固化；

-将聚合物印模和基板加热到温度T_P；并且

在保持所述温度T_P的同时，进行如下步骤：

-将聚合物印模压向基板，以将图案化表面的图案压印到所述中间层中；和

-将所述层在射线中曝光以固化中间层。

在一个实施例中，该方法进一步包括如下步骤：

-在保持所述温度T_P的同时，对中间层进行后烘干。

在一个实施例中，该方法进一步包括如下步骤：

-在保持所述温度T_P的同时，从聚合物印模上分离基板。

在一个实施例中，从聚合物印模上分离基板的步骤包括以下步骤：当聚合物印模仍然被设置成与基板上已压印的中间层保持接触时，溶解该聚合物印模。

在一个实施例中，所述材料是具有初始玻璃化温度T_g的可交联的热塑性聚合物，其中T_P高于T_g。

在一个实施例中，所述材料是具有玻璃化温度T_g的在紫外线下可交联的热塑性聚合物，其中温度T_P高于温度T_g，并且其中所述射线是紫外线。

在一个实施例中，所述材料是光化学放大的。

在一个实施例中，该方法包括：

-在相互平行地布置所述聚合物箔层和基板的步骤之前，通过旋涂所述材料而在基板上施加所述中间层。