[发明专利]纳米图案形成方法，其中所使用的固化抗蚀剂膜和包含该抗蚀剂膜的制品

说明书

相关申请

[0001]本专利申请要求在2005年6月2日提交的美国临时专利申请第60/686432号的优先权和所有优势。

政府许可权利

[0002]美国政府对本发明具有无偿的许可，以及在受限制的情况下，在合理的条款下要求专利所有权人许可他人的权利，这些条款如根据国家科学基金会(National Science Foundation)授予的准许号ECF0424204所提供的条款。

发明领域

[0003]本发明一般涉及纳米图案形成方法、其中形成有图案的固化抗蚀剂膜(resist film)和包含该抗蚀剂膜的制品。更具体而言，与包括传统聚合物材料的抗蚀剂膜相比，该固化抗蚀剂膜提供了许多优点。

发明背景

[0004]纳米图案形成技术是用于制造纳米结构的纳米技术研究的基本部分。对于具有重要实用价值的这些纳米结构和纳米图案形成技术，低成本和高生产量的纳米图案形成技术是必不可少的。在许多新出现的旨在降低成本和增加生产量的技术中，纳米压印光刻技术(nanoimprint lithography，NIL)被认为是有前途的技术。NIL具有为10nm以下结构形成图案的能力，而且仅需要简单的设备装置和易行的加工。因此，NIL已经被用于许多电子和光学器件的制造，也被用在晶片规模的加工中。

[0005]NIL的一种方法涉及热压印(thermal embossing)。对于热压印来说，抗蚀剂膜在基底上形成，一般通过将聚合物材料旋涂在基底上而形成抗蚀剂膜。包含在抗蚀剂膜中的常规聚合材料包括热塑性材料如聚苯乙烯和聚(甲基丙烯酸甲酯)。在高压和高热下，借助铸模在抗蚀剂膜中形成图案。

[0006]热压印热塑性材料的一个问题是热塑性材料的粘度非常高，即使将该热塑性材料加热高于材料的玻璃化转变温度(T_g)之后。结果是，热压印典型地需要高压和10min到60min以上的长压印时间，这影响了图案的形成速度。另外，由热塑性材料形成的抗蚀剂膜在所述材料的T_g之上不具有温度稳定性，这可能限制所述热塑性材料的应用范围。

[0007]解决所述问题的一个途径是使用能够在纳米压印过程中固化而形成期望图案的前体。Carcenac等人已经利用Sylgard 184^作为可固化前体(Carcenac等，″Tri-Layer Systems for Nanoimprint Lithography withan Improved Process Latitude″，Microelectronics Engineering 53，163(2000))。Sylgard 184^包括三个主要组分：乙烯基封端的聚(二甲基硅氧烷)基聚合物(乙烯基封端的PDMS基聚合物)、甲硅烷基氢化物(silylhydride)交联剂和铂氢化硅烷化催化剂。乙烯基封端的PDMS基聚合物具有大约20,000的数均分子量和大约400的聚合度(DP)。另外，铂氢化硅烷化催化剂存在的量为大约10ppm。

[0008]使用Sylgard 184^时遇到的一个问题是固化时间太长，以至于对于纳米图案形成来说没有任何商业价值。更具体而言，Sylgard 184^在25℃固化需要24小时，在65℃固化需要4小时，在100℃固化需要1小时，在150℃固化需要15分钟，以上都在10巴的压力下进行。即使将Sylgard 184^中的催化剂的量增加到按重量计0.01％，在150℃下固化仍然需要五分钟以上，这不足以具有商业价值。