CN101501569A - 在基材上施加材料的方法 - Google Patents
在基材上施加材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101501569A CN101501569A CNA2007800291359A CN200780029135A CN101501569A CN 101501569 A CN101501569 A CN 101501569A CN A2007800291359 A CNA2007800291359 A CN A2007800291359A CN 200780029135 A CN200780029135 A CN 200780029135A CN 101501569 A CN101501569 A CN 101501569A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- pressure condition
- base material
- assembly
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
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
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
- G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
- Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Manufacture Or Reproduction Of Printing Formes (AREA)
Abstract
本发明涉及在基材上施加材料,优选地材料的图案,的方法。
Description
本发明涉及在基材上施加材料,优选地材料的图案,的方法。
在过去十年中,软平版印刷术(soft lithography)已经发展成用于化学制造微米结构和纳米结构表面的通用技术[1,2]。在总起来被称作软平版印刷术的数种技术中,微接触印刷术(μCP)已经成为最常用的方法[1]。此技术最初是为转移有机分子而开发的[3],但后来也被广泛用于转移生物分子如蛋白质[4]。
在μCP中起初聚二甲基硅氧烷(PDMS)被用作压模(stamp)材料。由于在压模和目标基材之间的小杨氏模量共形接触,很容易实现用于成功图案转移的先决条件。然而,软材料的缺点在于被称为拼页(pairing)、翘曲、流挂(sagging)或图案完全坍塌的变形[5]。PDMS的杨氏模量为大约1MPa,因此并不允许转移尺寸低于200nm的图案。人们研究了其它PDMS混合物,以使其更硬并由此提高分辨率[6]。所谓的h-PDMS的杨氏模量为约8MPa,使得可以转移特征尺寸小至80nm的标准图案(quadraticpattern)。具有这些临界尺寸的线结构未能证实。此外,人们还研究了更硬的材料如聚烯烃,例如Affinity[7]或嵌段共聚物SBS(聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯)或SEBS(聚(苯乙烯-嵌段-乙烯-共-丁烯-嵌段-苯乙烯))[8]。它们的杨氏模量为约45MPa,和允许转移100nm的线。但是,转移图案的质量遭受流挂效果。
被用于转移金属及其它固体如CNT的另一转移法领域为纳米转移印刷(nTP)[9,10]。其中,金属薄层被蒸镀到图案化的弹性体压模上,所述图案化的弹性体压模已经通过向图案化的Si晶片上滴铸(drop casting)聚二甲基硅氧烷(PDMS)制造。使蒸镀的金属层与基材上的有机层产生共形接触。由于金属-有机界面处的化学键形成,金属-有机粘合比金属-PDMS粘合强,金属层被从PDMS压模转移到有机层上。通过纳米转移印刷进行的金属转移遭受与微接触印刷时的软压模相同的缺陷。
聚合物压模的制备以及随后有机和无机结构的微接触印刷技术已经得到了发展。对于好的图案转移来说,关键的是基材与压模之间的共形接触。不同杨氏模量的聚合物已被用于在小面积上转移临界尺寸小至~75nm的有机分子(蛋白质和链烷硫醇)和无机材料的图案。对于临界尺寸低于100nm的图案转移,要求有硬的基材和硬的压模材料,至少就它们的接触表面而言是硬的。
US6,482,742[11]和Tan等人[12]公开了压印平版印刷(imprintlithography)方法,涉及使用流体压力来将模子压制成基材负载的膜。根据此方法,该模子和/或基材是充分柔性的以在该流体压力下提供大面积的接触。其强调了,为用于此方法,基材和模自都需要具有充分的挠性和揉曲性。
然而,现有技术的工艺都不允许并不能保证实现硬表面之间的共形接触。因此,本发明的目的在于提供能够用于在印刷过程中使用硬表面的方法。此外,本发明的目的在于提供允许使用硬表面以便能够转移材料、优选地尺寸≤30nm的图案化材料,的方法。本发明的目的还在于提供保证在大面积上均匀印刷的方法。
本发明的目的通过在基材上施加材料、优选地材料图案,的方法达到,其包括步骤:
a)提供具有第一表面的第一基材,
b)提供具有第二表面、优选地图案化表面,的第二基材,所述第二基材的杨氏模量≥100MPa,
c)提供待施加到、优选地图案化在所述第一表面上的材料,和将所述材料施加在所述第二表面上,
d)通过使所述第一表面与所述第二表面产生接触,制造所述第一基材与所述第二基材的组件,其中所述材料被夹在所述表面之间,所述组件包括设置在所述第一和所述第二基材之间的容积,
e)在所述组件上施加第一压力条件从而在所述容积内建立起第一压力条件,和
f)封闭所述容积,
g)在所述组件上施加第二压力条件,其中所述第二压力条件涉及比所述第一压力条件更高的压力,由此使所述第一表面与所述第二表面产生共形接触,从而将所述材料优选地所述材料的图案施加在所述第一表面上。
在优选实施方案中,是所述第二表面具有杨氏模量≥100MPa。
优选地,本发明的方法进一步包括以下步骤:
h)在所述组件上施加第三压力条件,其中所述第三压力条件不同于所述第二压力条件,
i)接触所述容积的密封,和
g)从所述组件中除去所述第二基材。
优选地,所述第二表面是具有突起和/或凹穴图案的图案化表面。
在一个实施方案中,所述第二压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在所述组件上,其中,为了施加所述第二压力条件,所述室被加压,其时所述组件位于所述室中。
在一个实施方案中,所述第一压力条件为大气压或环境压力,或者是低于大气压或环境压力的压力,优选地为0.1毫巴-900毫巴,更优选地为100毫巴-500毫巴。
优选地,所述第三压力条件为大气压或环境压力,或者是低于大气压或环境压力的压力。
在一个实施方案中,所述第二压力条件涉及比所述第一和第三压力条件更高的压力,其中,优选地,所述第一和第三压力条件相同并涉及大气压或环境压力或者是低于大气压或环境压力的压力。
在另一实施方案中,所述第一和第三压力条件不相同且所述第三压力条件涉及比所述第一压力条件更高的压力,其中所述第三压力条件涉及大气压或环境压力而所述第一压力条件涉及低于大气压或环境压力的压力。
在一个实施方案中,所述第一压力条件涉及低于大气压或环境压力的压力,且其中所述第一压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在所述组件上,其中,为了施加所述第一压力条件,所述室被排空,其时所述组件位于所述室中,其中,优选地,所述室是用于施加所述第二压力条件的室。
在一个实施方案中,所述第三压力条件涉及大气压或环境压力,且其中所述第三压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在所述组件上,其中,为了施加所述第三压力条件,所述室被排空到大气压或环境压力,其时所述组件位于所述室中,其中,优选地,所述室是用于施加所述第二和/或所述第一压力条件的室。
在一个实施方案中,所述第二压力条件涉及施加高于大气压的压力,其中,优选地,所述第二压力条件涉及施加2巴-100巴,更优选地2巴-42巴范围内的压力。
在一个实施方案中,所述第二压力条件在5s到60分钟的时间内施加。
在一个实施方案中,所述第二压力条件涉及将压力提高至在2巴-100巴,更优选地2巴-42巴范围内的最大压力。
在一个实施方案中,所述最大压力在10s到59分钟的时间内保持。
在一个实施方案中,所述第二基材由杨氏模量≥100MPa的材料制成,所述材料选自聚合物、金属、半导体、晶体、非晶态固体及其复合材料,其中,优选地,所述聚合物选自聚烯烃、离聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛和共聚物。
在一个实施方案中,所述第一基材由杨氏模量≥100MPa的材料制成,所述材料选自聚合物、金属、半导体、晶体、及其复合材料,其中,优选地,所述聚合物选自包括聚烯烃、离聚物、聚乙烯-甲基丙烯酸酯-共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛和共聚物的热固性塑料。
在一个实施方案中,所述密封是通过如下发生:向由所述第一基材与所述第二基材的所述组件施加密封材料,以包围位于所述第一和所述第二基材之间的所述容积并将所述容积与所述组件的环境隔离,其中,优选地,所述密封材料为包围所述组件的密封环或箔,或包围所述组件的两个箔。
在一个实施方案中,所述第二压力条件是在0-200℃,更优选地0-95℃范围内的温度施加的。
优选地,步骤a)和b)按ab或ba的顺序发生,或者它们相伴发生。
在一个实施方案中,所述待施加优选地图案化在所述第一表面上的材料选自如下组:分子,如有机分子,金属络合物,蛋白质;无机固体的薄膜、纳米颗粒,其中,优选地,所述无机固体选自金属、金属氧化物、半导体;以及诸如病毒之类的物体。
在一个实施方案中,所述待施加(优选地图案化)在所述第一表面上的材料被通过选自接触着墨和湿着墨的方法施加在所述第二表面上。
本发明人惊奇地发现使待在其之间转移材料的两个表面的组件经受≥2巴的压力使得能够使用硬表面,即被用作压模的基材和/或目标基材。这进而又使得能够转移尺寸≤30nm的图案。本发明方法的原理在于,在使基材(其之间具有待转移的材料)彼此发生接触之后,在基材与压模之间包围了容积,为此,在第一步骤中,建立了第一压力条件。在优选实施方案中,这种第一压力条件低于大气压,如100毫巴。这些第一压力条件被通过密封并从而将压模与基材之间的所述容积与环境隔离和划界而得以保存。在随后的步骤中,建立了高于所述第一压力条件的第二压力条件,其涉及直至100巴的压力。这种第二压力条件由此产生对基准压力(即所述第一压力条件)的差值,其中所述第一压力条件是建立且仍存在于由压模和基材及其周围的密封所包围的该容积之内。第二压力条件,即高压,被保持限定的一段时间。对于本领域技术人员来说,显然这种第二压力条件可以涉及变化的压力,并且还可以涉及限定的压力分布。典型地,第二压力条件被施加5秒到60分钟范围内的一段时间。尔后,再次降低压力,其可以为大气压或者可以是与曾被施加和确认为基准压力的那些压力条件相同的压力。在该高压步骤之后的这些压力条件在这里有时也被称为"第三压力条件"。不希望受任何理论限制,本发明人目前相信通过施加高压力条件,确保了均匀的印刷过程,因为基本上压力条件以均匀的方式作用在压模与基材的组件上。优选地,高压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在该组件上。这种室是其中可以通过室内的气体或液体来施加压力的室。同样,可以通过排空所述室中的所述气体或液体来施加真空。压力,即由此建立的负压,被再次均匀地施加在室内的物体例如基材与压模的组件上。本发明的方法保证了压模不能相对于目标基材移动。而且,本方法能够利用可以精确调节的不同印刷压力来进行。另外,甚至还可以执行压力分布(pressure profile),其可以包括压力梯度,即压力升高以及压力下降。本发明的方法使得能够使用极硬的基材和/或压模,这进而又使得能够转移尺寸≤30nm的图案。如果,作为压模,使用了聚合物材料,则这种聚合物压模可以单步制造也容易制造。而且,整个工艺都是耐缺陷的(defect-tolerant)。可能例如落在压模与基材之间的尘粒只导致很小区域的转移和印刷受影响。如果要印刷三维压模图案,则该工艺不会对这种三维压模图案的均匀性提出高要求,因为高度上的起伏可以被抵消。
术语"第一基材"在此一般是指目标基材,其上将要施加或印刷或图案化材料。尽管本发明的方法使得能够施加一般而言的材料,所述材料并不必需具有图案,但本发明方法的优选实施方案涉及在这种第一基材或目标基材上施加材料的图案。这种第一基材具有第一表面,即将要在其上施加,优选地图案化,材料的表面。
术语"第二基材"在此一般是指用于本发明方法的压模。在其最简单的形式中,这种压模可以具有光滑表面,但优选地其具有图案化的表面,其是待最终施加到目标基材上的图案。所述第二基材的所述第二表面,即所述压模的表面,的图案化可以通过本领域技术人员已知的多种工艺进行,例如平版印刷法、蚀刻法,如Nishi[13]和Levinson[14]中所公开的。
术语"所述第一基材与所述第二基材的组件"在此是指如下设置:其中第一基材即目标基材与第二基材即压模已被放在一起,且它们的在转移过程中所涉及的各自表面,也即第一表面和第二表面,已经彼此接触,由此待从压模转移到目标基材的材料被夹在压模与目标基材之间。待施加,优选地图案化,在目标基材上的材料首先被通过任何可用于该目的的工艺施加到压模上,例如通过接触着墨或湿着墨,或通过蒸镀待施加到压模上的材料例如金属,或借助于往返(shuttle)工艺。通常,在着墨工艺中,压模,优选地图案化的压模,被待施加优选地待图案化在目标基材上的分子油墨覆盖。在接触着墨中,在分子在油墨垫(ink pad)上自组装的同时油墨的溶剂被减少到干燥状态。通过使压模与油墨垫产生共形接触,分子在环境条件被转移到压模上。在湿着墨中,油墨被倾倒在压模上然后在气体例如氮气流中被减少到干燥状态。在两种情形下,分子在随后被转移到目标基材上之前都已被放置在压模上。在目标基材与压模的组件中,在压模与目标基材之间围起了容积,其包含待施加到所述目标基材的材料,和,如果存在,在目标基材上设置了突起和/或凹穴图案,在所述图案上将施加所述材料。
术语"在所述组件上施加第n个(即第一、第二等等)压力条件"在此是指在组件上施加均匀的压力,比如例如通过调节组件周围介质的压力到特定数值或数值范围实现。该术语在下述意义上还指特定的压力分布的性能:即,周围介质的压力可以在多个步骤升高和/或在多个步骤减小。这种压力分布可以根据各个实验的需要和要求来定义。然而,在其最简单的形式中,术语"在所述组件上施加压力"是指达到特定的压力值并将此压力值维持给定的一段时间。在本发明的上下文内,被施加在所述组件上的"第一压力条件"用于在组件上和在组件之内,特别是在被压模与目标基材围起的容积中,建立基准压力。这种基准压力通过随后密封所述容积和将其与组件的环境隔离而被保留。被施加在所述组件上的"第二压力条件"为高压力条件,其用于以均匀的方式向所述组件上施加压力并由此使第二基材即压模与第一基材即目标基材彼此共形接触。术语"使与...产生共形接触"在此是指两个实体,例如表面,之间的接触,从而允许在接触前位于一个实体上的分子转移到另一个实体上。在本发明的某些实施方案中,要产生这种转移需要施加压力,在这些情形下,术语"使与...产生共形接触"也可以等同于"压在(压到)...上"。被施加在所述组件上的"第三压力条件"在此是指在施加第二即高压力条件之后的压力条件。在其最简单的形式下,这种第三压力条件可以为大气压或环境压力,或者它们可以为低于大气压或环境压力的压力。术语"施加第n个压力条件"在此是指如下的任何过程:借此过程,将这种压力条件以均匀的方式,即通过调节所述组件周围介质施加在所述组件上的压力,施加和施用在该组件上。在典型的实施方案中,这种压力条件的施加是通过可加压或排空的室实现的。
术语"密封所述容积"在此是指如下过程:借此过程,通过将所述容积与环境隔离而保存已经在容积内建立的压力条件。同样,术语"去除所述容积的密封"在此是指如下过程:其中,这种密封被除去,作为结果,容积内的压力条件可以与环境平衡并达到和环境相同的值。术语"压力条件涉及某压力"(例如更高压力)在此是指如下事实:这种压力条件可能包括被保持给定的一段时间的单个压力值,或者可能包括被随后达到的多个压力值。在任何情况下,术语"压力条件"在此都是指在某一具体时间点占优势的压力值,这种压力值被均匀地施加到组件上。
术语"杨氏模量"或拉伸模量用于定义材料的硬度。杨氏模量被定义为线性应力对线性应变的比(单位为Nm-2或Pa)。其例如使用ASTM D638或ISO 527来测量。
在本申请中,有时提到具有给定数值杨氏模量的基材。优选地,杨氏模量的这种提及是指在转移过程/印刷过程中实际涉及的该基材的那些部分,如各自的表面(第一表面、第二表面)。
在本发明的方法中,执行多个步骤,所述步骤是用单个字母打头的。除非另外指出,执行这些步骤的顺序为各个字母在字母表中出现的顺序,即步骤"a"出现在步骤"b"之前,步骤"b"出现在步骤"c"之前等等。在这点上,应当注意本发明方法的步骤"a"和步骤"b"可以按ab或ba的顺序发生,或者它们可以相伴地发生。在这里,术语"相伴地"是指其中两个步骤同时进行的情况,即它们具有相同的开始和结束,或者两个步骤之间可以有重叠。此外,还应注意步骤h和"i"可以按hi或ih的顺序发生,或者它们可以相伴地发生。
在下文中记述了所述工艺的优选实施方案。
优选实施方案的过程描述:
过程(也参见图1):
优选实施方案的工艺步骤涉及
·提供硬基材(称作目标基材),其应被图案化/覆盖有分子
·提供有或者没有图案的硬压模
·提供用于封装基材和压模材料的密封材料
·提供可以排空和设置在压力下的室
·排空所述室
·密封基材/压模界面
·在封装的容积与外部容积之间产生压差,以通过气体压力产生基材与压模之间的共形接触
·施加所述压力一段时间t
·使所述室回到大气压,打开所述密封和从基材上移除压模
优选的材料:
作为基材,可以使用尺寸多达12英寸的任何硬表面。它们可以是平的,甚至可以具有任意其它形状或者是不规则的。它们可以预先图案化有三维结构或其它分子。
作为压模,可以使用任何杨氏模量≥100MPa的硬材料。理想的候选材料是聚合物材料,如热塑性材料。但同样可以使用具有合适性能的任何其它固体。
聚合物压模可以通过热压花或铸造来制备。其它硬压模可以通过能够形成三维图案的任何其它方法制备。同样,未图案化的材料可被用于该转移。
压模的着墨可以通过任何传统方法来完成,如湿着墨或接触着墨,或通过蒸镀或往返(shuttle)工艺。可以使用任何分子油墨。所述工艺也可应用于金属或具有合适性能的任何其它固体材料的转移。
优选的工艺参数:
主要的工艺参数为基材/压模和室之间的"高压力条件"(即第二压力条件)与"低压条件"(即第一压力条件)之间的压力差。因此,必须通过任何有用的手段将压模密封到基材。
此外,在下文中参照了附图,其中:
图1显示了流体压力工艺的示意图。
图2显示了用Surlyn在25巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图3显示的位于转移图案之内的尘粒的SEM图像。
图4显示了用Surlyn在17巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图5显示了用Surlyn在42巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图6显示了用Surlyn在25巴印刷的十八烷硫醇的SEM图像。
图7显示了用Plexiglas在42巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图8显示了用Zeonex在42巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图9显示了用Topas在42巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图10显示了用具有25nm图案的Topas在42巴印刷的细胞色素c的SEM图像。
图11显示了用不同尺寸的Topas印刷的细胞色素c的SEM图像。
此外,还参考了以下实施例,其用于说明而非限制本发明。
实施例:
对于所有实施例,都用扫描电子显微术研究了附图中所示的转移的图案。
在这些实施例中,使用了以下聚合物材料:
材料 | 类别 | 杨氏模量/MPa | 制造商 |
Sylgard 184 | 聚二甲基硅氧烷 | 1-8 | Dow Corning[1,2,3,4] |
Affinity VP8770 | 聚烯烃 | 80 | Dow Chemicals[7] |
Topas 8007 | 聚烯烃 | 2600 | Topas AdvancedPolymers |
Zeonor 1420R | 聚烯烃 | 2400 | Zeon Corp. |
Zeonex E48R | 聚烯烃 | 2500 | Zeon Corp. |
Surlyn 1702 | 共聚物 | 190 | Dupont |
Plexiglas 99530 | 甲基丙烯酸酯 | 2000 | Roehm,Degussa |
实施例1:
使用了基于[11,12]的Nanonex NX-2000工具来执行本工艺。因此,1cm×1cm的覆有金层的硅芯片被用作基材。具有临界尺寸为5μm-75nm的特征的Surlyn 1702压模使用湿着墨方法用细胞色素c的蛋白质溶液着墨2h。之后将压模在氮气流下干吹。将基材放置到硅树脂箔上。随后,将压模放置到基材上,和将装在展幅机内的第二硅树脂箔放在顶端,由此两个硅树脂箔不彼此接触。将此组件放入NX-2000的压力室中。在10s的时间内排空所述室,余压为100毫巴。随后,通过使展幅机与下面的箔接触使两个硅树脂箔发生接触。由此,基材与压模被对着室密封。为保证良好的密封,真空步骤是必需的。将2巴的第一压力充入所述室中15s。由于压模与基材被密封,这在压模和基材上施加基准压力。然后将压力提高到25巴1分钟。然后释放压力并在分离所述箔后,分离母版和压模。由于硅树脂箔的密封,在转移过程中压模不相对于基材移动。SEM图像(图2)显示了所有特征的极好转移。蛋白质的覆盖是均匀的。图案的保真度极好。SEM图像(图3)显示了碰巧为灰尘的情况,所述灰尘可能在表面上存在。由于压力均匀,所以仅仅极小的区域被影响。
实施例2:
如实施例1中一样,使用Surlyn 1702进行实验,施加18巴的最大压力。SEM图像(图4)表明转移并不如(图2)完美。这表示图案转移的质量取决于所施加的压力。
实施例3:
如实施例1中一样,使用Surlyn 1702进行实验,施加42巴的最大压力。SEM图像(图5)显示发生了某些流挂。这表示如果压力超出临界值,硬压模材料也产生流挂。预计2巴-100巴,优选地2巴-42巴范围内的压力产生好的结果。在任何情况下,本领域技术人员都将能通过使用不同的压力值进行一系列实验为任何给定的材料确定可接受的最高压力。流挂产生低于60nm的图案,其并不是压模图案的一部分。这种效果被称为过压μCP[15]。
实施例4:
如实施例1中一样,使用Surlyn 1702进行实验,施加25巴的最大压力。使用十八烷硫醇(ODT)溶液而非细胞色素c溶液作为油墨。SEM图像(图6)表明此转移工艺产生可与传统的μCP工艺相比的结果。
实施例5:
如实施例1中一样进行实验。使用Plexiglas 99530而非Surlyn 1702作为压模材料。SEM图像(图7)表明转移的图案可与使用Surlyn转移的图案相比。
实施例6:
如实施例1中一样进行实验。使用Zeonex E48R而非Surlyn 1702作为压模材料。SEM图像(图8)表明转移的图案可与使用Surlyn转移的图案相比。
实施例7:
如实施例1中一样进行实验。使用Topas 8007而非Surlyn 1702作为压模材料。SEM图像(图9)表明转移的图案可与使用Surlyn转移的图案相比。
实施例8:
如实施例7中一样使用Topas 8007作为压模材料进行实验。使用具有400nm到25nm之间图案的设计而非使用5μm到75nm的图案。SEM图像(图10)表明该25nm也被转移了。对25nm粗线而言明显的边缘粗糙主要是由于下面的金的结构,因为图案遵循着金的域。与较大的蛋白质图案和压模边缘的SEM图像(图11)比较表明,对于大的图案存在相同的边缘粗糙,虽然压模边缘的粗糙度要小得多。
上述工艺使得能够用不同的硬压模材料印刷低至临界尺寸≤30nm的分子。
此工艺的主要优点为:
1.此工艺可以采用不同的印刷压力进行。
2.压力可以精确调节,甚至可以轻易执行具有不同压力的梯度。
3.此工艺可以从小的基材和压模扩大到直至12英寸的直径。
4.此工艺使得能够使用极硬的聚合物,这又使得能够转移具有≤30nm的极小临界尺寸的图案。
5.此工艺确保了在大面积上的均匀印刷。
6.此工艺自动保证了压模不能相对于基材移动。
7.用于此工艺的聚合物压模可以单步制造且容易制造。
8.此工艺是耐缺陷的。例如尘粒只会导致很小区域的转移受影响。
9.此工艺对三维压模图案的均匀性没有很大要求。例如高度的起伏可被补偿。
10.此工艺可被用于所述第一基材、所述第二基材的任一或两者同时的各种小块。
参考文献
1.Xia,Y.;Whitesides,G.M.;Annu.Rev.Mater.Sci.28(1998),153-184.
2.Michel,B.et al.;IBM J.Res.& Dev.45(2001),697-719.
3.Kumar,A.;Whitesides,G.M.;Appl.Phys.Let.114(1992),9188-9189.
4.Bernard,A;Delamarche,E.;Schmid,H.;Michel,B.;Bosshard,H.R.;Biebuyck,H.;Langmuir 14(1998),2225-2229
5.Hui,C.Y.;Jagota,A.;Lin,Y.Y.;Kramer,E.J.;Langrnuir 18(2002),1394-1407.
6.Schmid,H.;Michel,B.;Macromolecules 33(2000),3042-3049.
7.Csucs,G.;Künzler,T.;Feldman,K.;Robin,F.;Spencer,N.D.;Langmuir 19(2003),6104-6109.
8.Trimbach,D.;Feldman,K.;Spencer,N.D.;Broer,D.J.;Bastiaarsen,C.W.M.;Langmuir19(2003),10957-10961.
9.Loo,Y.-L.,Willett,R.L.Baldwin,K.W.,J.A.Rogers,Appl.Phys.Lett.(2002),81,562-564.
10.Loo et al.,US 6,946,332 B2.
11.Chou,S.Y.;US patent 6,482,742
12.Tan,H.;Kong,L.;Li,M.;Steere,C.;Koecher,L.;SPIE′s The International Societyfor Optical Engineering:Emerging Lithographic Technologies VIII 2004,213-221.
13.X Nishi,Y.Hanbdook of semiconductor manufacturing technology,New York,NY:Dekker,2000
14.Y Levinson,H.J.Principles of lithography,Bellingham,Wash.:SPIE Press,2001
15.Guo,Q.;Teng,X.;Yang,H.;Nano Lett.4(2004),1657-1662.
在说明书、权利要求书和/或附图中公开的本发明的特征单独地、和以其任意组合,可以对于实现各种形式的本发明而言是重要的。
Claims (27)
1.在基材上施加材料优选材料图案的方法,包括如下步骤:
a)提供具有第一表面的第一基材,
b)提供具有第二表面优选图案化表面的第二基材,所述第二基材的杨氏模量≥100MPa,
c)提供待施加在,优选地图案化在,所述第一表面上的材料,和将所述材料施加在所述第二表面上,
d)通过使所述第一表面与所述第二表面产生接触,制造所述第一基材与所述第二基材的组件,其中所述材料被夹在所述表面之间,所述组件包括设置在所述第一和所述第二基材之间的容积,
e)在所述组件上施加第一压力条件,从而在所述容积内建立第一压力条件,和
f)密封所述容积,
g)在所述组件上施加第二压力条件,其中所述第二压力条件涉及比所述第一压力条件更高的压力,由此使所述第一表面与所述第二表面共形接触,从而将所述材料、优选地所述材料的图案,施加在所述第一表面上。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括以下步骤:
h)在所述组件上施加第三压力条件,其中所述第三压力条件不同于所述第二压力条件,
i)去除所述容积的密封,和
g)从所述组件中除去所述第二基材。
3.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第二表面是具有突起和/或凹穴图案的图案化表面。
4.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第二压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在所述组件上,其中,为了施加所述第二压力条件,所述室被加压,其时所述组件位于所述室中。
5.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第一压力条件为大气压或环境压力,或者是低于大气压或环境压力的压力,优选地为0.1毫巴-900毫巴,更优选地为100毫巴-500毫巴。
6.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第三压力条件为大气压或环境压力,或者是低于大气压或环境压力的压力。
7.根据权利要求2-6中任意一项所述的方法,其中所述第二压力条件涉及比所述第一和第三压力条件更高的压力。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述第一和第三压力条件相同并涉及大气压或环境压力或者是低于大气压或环境压力的压力。
9.根据权利要求7所述的方法,其中所述第一和第三压力条件不相同且所述第三压力条件涉及比所述第一压力条件更高的压力,其中所述第三压力条件涉及大气压或环境压力而所述第一压力条件涉及低于大气压或环境压力的压力。
10.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第一压力条件涉及低于大气压或环境压力的压力,且其中所述第一压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在所述组件上,其中,为了施加所述第一压力条件,所述室被排空,其时所述组件位于所述室中。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述室是根据权利要求4所述的室。
12.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第三压力条件涉及大气压或环境压力,且其中所述第三压力条件通过能够排空和/或加压的室施加在所述组件上,其中,为了施加所述第三压力条件,所述室被排空到大气压或环境压力,其时所述组件位于所述室中。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述室是根据权利要求4和11中任意一项所述的室。
14.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第二压力条件涉及施加高于大气压的压力。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述第二压力条件涉及施加2巴-100巴,更优选地2巴-42巴范围内的压力。
16.根据权利要求14-15中任意一项所述的方法,其中所述第二压力条件在5s到60分钟的时间内施加。
17.根据权利要求14-16中任意一项所述的方法,其中所述第二压力条件涉及将压力提高至在2巴-100巴,更优选地2巴-42巴范围内的最大压力。
18.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第二基材由杨氏模量≥100MPa的材料制成,所述材料选自包括聚合物、金属、半导体、晶体、非晶态固体及其复合材料的组。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述聚合物选自包括聚烯烃、离聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛和共聚物的组。
20.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第一基材由杨氏模量≥100MPa的材料制成,所述材料选自包括聚合物、金属、半导体、晶体、及其复合材料的组。
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述聚合物选自包括聚烯烃、离聚物、聚乙烯-甲基丙烯酸酯-共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛和共聚物在内的热固性塑料的组。
22.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述密封是通过向所述第一基材与所述第二基材的所述组件施加密封材料,以包围位于所述第一和所述第二基材之间的所述容积并将所述容积与所述组件的环境隔离来实现的。
23.根据权利要求22所述的方法,其中所述密封材料为包围所述组件的密封环或箔,或包围所述组件的两个箔。
24.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述第二压力条件是在0-200℃,更优选地0-95℃范围内的温度施加的。
25.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中步骤a)和b)按ab或ba的顺序发生,或者它们相伴发生。
26.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述待施加在优选图案化在所述第一表面上的材料选自分子,如有机分子,金属络合物,蛋白质;无机固体的薄膜、纳米颗粒,其中,优选地所述无机固体选自包括金属、金属氧化物、半导体和绝缘体;以及诸如病毒之类的物体的组。
27.根据前面任意一项权利要求所述的方法,其中所述待施加在,优选地图案化在所述第一表面上的材料被通过选自接触着墨和湿着墨的工艺施加在所述第二表面上。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP06016355.7 | 2006-08-04 | ||
EP06016355A EP1884830A1 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | A method of applying a material on a substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101501569A true CN101501569A (zh) | 2009-08-05 |
Family
ID=37533333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA2007800291359A Pending CN101501569A (zh) | 2006-08-04 | 2007-06-15 | 在基材上施加材料的方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7964054B2 (zh) |
EP (1) | EP1884830A1 (zh) |
CN (1) | CN101501569A (zh) |
WO (1) | WO2008014845A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111825985A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-27 | 大连海事大学 | 一种仿生气穴结构的柔性薄膜及其制备方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8309008B2 (en) * | 2008-10-30 | 2012-11-13 | Molecular Imprints, Inc. | Separation in an imprint lithography process |
JP7519061B2 (ja) | 2019-06-05 | 2024-07-19 | Scivax株式会社 | 貼り合わせ体製造方法、貼り合わせ体および微細構造形成方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0491991A1 (de) * | 1990-12-27 | 1992-07-01 | Kufner Textilwerke GmbH | Thermo-Release-Verbund und Verfahren zu dessen Herstellung |
JPH0689858A (ja) * | 1992-02-24 | 1994-03-29 | G T C:Kk | 微細パターンの転写方法 |
KR100457148B1 (ko) * | 1996-10-10 | 2004-11-16 | 알제이알폴리머스,인코포레이티드 | 역 스탬핑 방법 |
US5947027A (en) * | 1998-09-08 | 1999-09-07 | Motorola, Inc. | Printing apparatus with inflatable means for advancing a substrate towards the stamping surface |
US6458426B1 (en) * | 1999-11-23 | 2002-10-01 | The Trustees Of Princeton University | Method for depositing a patterned layer of material over a substrate |
SE515607C2 (sv) | 1999-12-10 | 2001-09-10 | Obducat Ab | Anordning och metod vid tillverkning av strukturer |
US7322287B2 (en) * | 2000-07-18 | 2008-01-29 | Nanonex Corporation | Apparatus for fluid pressure imprint lithography |
JP2002224604A (ja) | 2001-01-31 | 2002-08-13 | Hitachi Ltd | パターン転写装置,パターン転写方法および転写用原版の製造方法 |
DE10217151A1 (de) | 2002-04-17 | 2003-10-30 | Clariant Gmbh | Nanoimprint-Resist |
EP1594001B1 (en) | 2004-05-07 | 2015-12-30 | Obducat AB | Device and method for imprint lithography |
JP4304139B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2009-07-29 | 株式会社東芝 | インプリント装置 |
-
2006
- 2006-08-04 EP EP06016355A patent/EP1884830A1/en not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-06-15 CN CNA2007800291359A patent/CN101501569A/zh active Pending
- 2007-06-15 WO PCT/EP2007/005310 patent/WO2008014845A1/en active Application Filing
- 2007-06-15 US US12/301,093 patent/US7964054B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111825985A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-27 | 大连海事大学 | 一种仿生气穴结构的柔性薄膜及其制备方法 |
CN111825985B (zh) * | 2020-07-09 | 2022-01-18 | 大连海事大学 | 一种仿生气穴结构的柔性薄膜及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2008014845A8 (en) | 2008-09-12 |
US7964054B2 (en) | 2011-06-21 |
WO2008014845A1 (en) | 2008-02-07 |
US20090183831A1 (en) | 2009-07-23 |
EP1884830A1 (en) | 2008-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI396621B (zh) | 用於半導體元件之乾式轉印之補強複合模板 | |
USRE47483E1 (en) | Template having a varying thickness to facilitate expelling a gas positioned between a substrate and the template | |
JP3987795B2 (ja) | 流体圧力インプリント・リソグラフィ | |
US7442316B2 (en) | Microcontact printing method using imprinted nanostructure and nanostructure thereof | |
US7625513B2 (en) | Hot embossing lithography method | |
US20100314803A1 (en) | Chucking System for Nano-Manufacturing | |
US8913230B2 (en) | Chucking system with recessed support feature | |
TWI576229B (zh) | 奈米壓印之安全分離技術 | |
US7491049B2 (en) | Apparatus for hot embossing lithography | |
KR102294035B1 (ko) | 향상된 오버레이 보정을 위한 저접촉 임프린트 리소그래피 템플레이트 척킹 시스템 | |
Koo et al. | The fabrication of a flexible mold for high resolution soft ultraviolet nanoimprint lithography | |
RU2671324C2 (ru) | Способ изготовления снабженного рисунком штампа, способ импринтинга снабженным рисунком штампом и полученное импринтингом изделие | |
CN108073036A (zh) | 模板复制 | |
CN101501569A (zh) | 在基材上施加材料的方法 | |
US20240157607A1 (en) | Nanocomposite mold for thermal nanoimprinting and method for producing the same | |
Sayed et al. | High-resolution fabrication of nanopatterns by multistep iterative miniaturization of hot-embossed prestressed polymer films and constrained shrinking | |
Roy et al. | Enhanced UV imprint ability with a tri-layer stamp configuration | |
Lim et al. | Novel soft stamp development for direct micro-and nano-patterning of macroscopic curved surfaces | |
Gu et al. | A new approach to fabricating high density nanoarrays by nanocontact printing | |
Chen et al. | Soft nanoimprint lithography | |
Cherala et al. | Active wafer shape modulation using a multi-actuator chucking system | |
Pelzer et al. | Nanoimprint lithography: full wafer replication of nanometer features | |
US7790333B2 (en) | Microlithography method using a mask with curved surface | |
US20150108673A1 (en) | Imprinting apparatus and method for imprinting | |
Carter et al. | Contact molding for nanoscopic pattern treansfer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20090805 |
|
C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |