CN101573659A - 排除位于基板和模具之间的气体的方法 - Google Patents

排除位于基板和模具之间的气体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及排除位于基板和模具之间的气体的方法和系统，在该基板和模具之间还具有液体。

Description

排除位于基板和模具之间的气体的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年12月8日提交的美国临时申请第60/748380号的优先权，该临时申请题为“用预成形模板和/或可光固化的液体压印的方法和设备(Method and Apparatus for Imprinting with Preshaped Templates and/or LightCurable Liquids)”，发明人为崔秉真(Byung-Jin Choi)、史丹利V.斯利尼万萨(Sidlgata V.Sreenivasan)、莱M.麦克麦金(Ian M.McMackin)和潘凯B.莱德(Pankaj B.Lad)；是2006年3月27日提交的题为“用于调整基板形状的压印术基板处理工具(Imprint Lithography Substrate Processing Tool for ModulatingShapes of Substrates)”的美国专利申请第11/389731号的继续申请，第11/389731号专利申请是2002年11月13日提交的题为“用于调整基板形状的夹具系统(Chucking System for Modulating Shapes of Substrates)”的美国专利申请第10/293224号、现在是美国专利第7019819号的继续申请，后两个专利申请的发明人都是崔秉真(Byung-Jin Choi)、罗纳尔德D.沃尔森(Ronald D.Voison)、史丹利V.斯利尼万萨(Sidlgata V.Sreenivasan)、米歇尔P.C.沃兹(Michael P.C.Watts)、丹尼尔A.巴波斯(Daniel A.Babbs)、马里奥J.梅斯(Mario J.Meissl)、赫尔曼L.拜雷(Hillman L.Bailey)和诺曼E.舒马克(Norman E.Schumaker)，所有的申请都通过引用结合于此。
技术领域
本发明领域一般涉及结构的纳米制造。更具体地，本发明涉及排除位于基板和模具之间的气体的方法和系统。
背景技术
纳米制造包括比如具有纳米级别或更小级别特征的极小结构的制造。纳米制造在其中有很大影响的一个领域是集成电路的加工。当半导体加工工业为更大的产率继续努力，同时增加基板上每单位面积形成的电路时，纳米制造变得越来越重要。纳米制造提供更好的过程控制，同时更多地缩小了形成的结构的最小特征尺寸。已经使用纳米制造的其它发展领域包括生物技术、光学技术、机械系统等。
纳米制造技术的一个例子通常被称为压印术(imprint lithography)。许多公开文本中详细描述了示例性压印术方法，诸如作为美国专利申请第10/264960号提交的题为“在基板上安排特征以复制尺寸变化最小的特征的方法和模具(Method and Mold to Arrange Features on a Substrate to Replicate Features havingMinimal Dimensional Variability)”的美国专利申请公开2004/0065976；作为美国专利申请10/264926号提交的、题为“在基板上形成层以便于度量学标准建立(Method of Forming a Layer on a Substrate to Facilitate Fabrication of MetrologyStandards)”的美国专利申请公开2004/0065252；和题为“用于压印术法的功能性图案形成材料(Functional Patterning Material for Imprint Lithography Processes)”的美国专利第6936194号，所有这些专利都授权于本发明的受让人。
在上述的每一篇美国专利申请公开文本和美国专利中揭示的基本压印术包括在可聚合的层中形成浮雕图案(relief pattern)、将对应于该浮雕图案的图案转化到下面的基板中。基板可以位于运动平台上以获得所需的位置以便促进其图案形成。为了达到该目的，使用与基板间隔的模板，在模板和基板间存在可成形的液体。使该液体固化以形成具有记录在其中的、与和液体接触的模板表面形状一致的图案的固化层。然后将模板与固化层分离，使模板和基板分离。然后对基板和固化层进行加工以便将对应于固化层中的图案的浮雕图像转移到基板中。
为此目的，气体可能存在于模板和基板之间以及可成形的液体中，其可能会导致固化层的图案变形、在固化层中形成保真性低的特征和固化层残余层厚度不均匀等问题，所有这些都是不希望出现的。因此，为此目的，需要提供一种方法和系统以排除处于基板和模具之间的气体。
附图简要说明
图1是具有与基板间隔的模板的平版印刷系统的简化侧视图，模板与模板夹具偶联；
图2是俯视图，显示了位于图1中显示的基板的区域上的压印材料液滴的阵列；
图3是图1所示基板的简化侧视图，其上具有图案层(patterned layer)；
图4是图1所示模板和模板夹具的侧视图；
图5是图4所示模板夹具的仰视平面图；
图6是显示第一实施方式中对图1所示基板的区域布置图案的方法的流程图；
图7是图1所示与模板偶联的模具的侧视图，模具和模板的形状可以改变；
图8是与一部分图2所示压印材料液接触的图7所示模具的侧视图；
图9-11是显示使用图8所示形状改变的模板挤压图2所示液滴的俯视图；
图12是显示在另一个实施方式中使用图8所示形状改变的模板挤压图2所示液滴的俯视图；
图13是显示第二实施方式中对图1显示的基板的区域布置图案的方法的流程图；
图14是与图1所示模板偶联的模具的侧视图，该模板与图1所示的基板间隔；
图15是另一个实施方式中图1所示的模板和模板夹具的侧视图；
图16是图15所示的模板夹具的仰视平面图；
图17是图15所示的模板夹具的区域的剖视图；
图18是与图1所示模板偶联的模具的侧视图，该模具与模板形状可以改变；
图19是图1所示基板的侧视图，其上具有图案层，该图案层具有基本上非平面的表面；
图20图1是所示基板的侧视图，其上具有图案层，该图案层具有基本上平面的表面；
图21是图1所示的模板的侧视图，该模板与位于图1所示基板上的图案层接触，并且该模板基本上与图案层一致；
图22是图1所示模板的侧视图，该模板与位于图1所示基板上的图案层接触，并且该图案层具有基本上平面的表面。
发明详述
参照图1，在基板12上形成浮雕图案的系统10包括平台14，其上支承着基板12和模板16。模板16可以具有从模板16向基板12延伸、其上具有图案形成表面20的台面结构(mesa)18。而且，台面结构18可以称为模具18。在另一个实施方式中，模板16可以基本上无模具18。而且，可以使基板12与基板夹具(没有显示)偶联，基板夹具(没有显示)是任何夹具，包括但不限于真空和电磁。
模板16和/或模具18可以由这样的材料形成，包括但不限于熔融二氧化硅、石英、硅、有机聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅酸盐玻璃、碳氟聚合物、金属和硬化蓝宝石。如所示地，图案形成表面20包含由多个间隔的凹陷22和凸起24形成的特征。但是，在另一个实施方式中，图案形成表面20可以基本上是平滑的和/或平面的。图案形成表面20可以定义一种原始图案，该原始图案形成要在基板12上形成的图案的基础。
模板16可以与模板夹具28偶联，模板夹具28是任何夹具，包括但不限于真空的和电磁。而且，模板夹具28可以与压印头26偶联以便于模板16的移动，因而便于模具18的移动。偶联流体分配系统30，以选择性地使其与基板12流体连通，从而将聚合物材料32沉积在基板上。流体分配系统30可以由其中的多个分配单元组成。应该理解，可以使用任何已知的技术沉积聚合物材料32，比如滴液分配(drop dispense)、旋涂、浸涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、薄膜沉积、厚膜沉积等。如图2所示，聚合物材料32可以作为多个间隔的液滴34沉积在基板12上，成为矩阵列36。在一个实施例中，液滴34的每一个液滴可以具有约1-10皮升(pico-liters)的单位体积。矩阵列36的液滴34可以排列成五列c1-c5和五行r1-r5。然而，可以将液滴34在基板上设置成任何二维排列。
聚合物材料32的示例性组成是无硅的，由以下物质组成：
组合物1
丙烯酸异冰片酯
丙烯酸正己酯
二丙烯酸乙二醇酯
2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮
为此目的，题为“用于包含含硅材料的蚀刻掩模的组合物(Composition foran Etching Mask Comprising a Silicon-Containing Material)”的美国专利第7122079号中描述了组合物1，该文献通过引用结合于此。
参照图1，为了提高模具18和聚合物材料32的脱模性质(release properties)以及为了确保聚合物材料32不附着在模具18上，可以在组合物1中包含添加剂。为此目的，聚合物32可以包括作为添加剂的表面活性剂。为了本发明的目的，表面活性剂定义为一端疏水的任何分子。表面活性剂可以是含氟的，比如包括氟链，或在表面活性剂分子结构中不包含任何氟。示例性的表面活性剂是来自杜邦TM(DUPONTTM)的商标名为
Figure A20068004550200091
FSO-100的表面活性剂，其通式是R1R2，其中R1＝F(CF2CF2)Y，y是1-7(包括1和7)，R2＝CH2CH2O(CH2CH2O)xH，其中X是0-15(包括0和15)。这提供了具有以下组成的聚合物材料24：
组合物2
丙烯酸异冰片酯
丙烯酸正己酯
二丙烯酸乙二醇酯
2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮
RfCH2CH2O(CH2CH2O)xH
在另一个实施方式中，形成聚合物材料32的示例性组合物如下：
组合物3
羟基官能聚硅氧烷
六甲氧基甲基三聚氰胺
甲苯磺酸
甲基戊基酮
组合物4
羟基官能聚硅氧烷
六甲氧基甲基三聚氰胺
γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷
甲苯磺酸
甲基戊基酮
为此目的，在题为“用于包含含硅材料的蚀刻掩模的组合物(Compositionfor an Etching Mask Comprising a Silicon-Containing Material)”的美国专利第7122079中也描述了组合物2-4。
参照图1，系统10还包括沿路径42与直接能量40偶联的能量40的来源38。将压印头26和平台14设计成使模具18和基板12叠置，并且位于路径42中。压印头26、平台14、或两者可以改变模具18和基板12之间的距离，以限定它们之间由聚合物材料32填充的所需的体积。
参照图1和3，通常，在限定模具18和基板12之间所需的体积之前，将聚合物材料32设置在基板12上。然而，可以在获得所需的体积后，用聚合物材料32填充该体积。在用聚合物材料32填充了所需的体积后，能源38产生能量40，比如宽带紫外辐射，导致聚合物材料32按照与基板12的表面44和图案形成表面20的形状相符合的形式固化和/或交联，在基板12上形成图案层46。在一个实施例中，能量40可以具有约240-420nm的波长。图案层46可以包含残余层48和显示为凸起50和凹陷52的多个特征。该过程的控制通过处理器54调节，处理器54与平台14、压印头26、流体分配系统30和能源38之间存在数据通讯，按照储存在存储器56中的计算机可读程序操作。
参照图4和5，使用真空技术使模板夹具28保持住模板16，在模板16上附连有模具18。如所示地，模板夹具28包括基本上环形的形状。但是，在另一个实施方式中，模板夹具28可以包括任何所需的几何形状。模板夹具28包括相对的第一侧58和第二侧60。一侧或边、表面62在第一侧58和第二侧60之间延伸。第一侧58包括第一凹陷64和与第一凹陷64间隔的第二凹陷66，形成了间隔的第一支撑区68和第二支撑区70。第一支撑区68环绕着第二支撑区70和第一凹陷64和第二凹陷66。第二支撑区70环绕着第二凹陷66。在另一个实施方式中，第一和第二支撑区68和70可以由顺从性(compliant)材料形成。模板夹具28与第二凹陷66重叠的一部分72可以对具有预定波长(例如上述光化辐射的波长)的辐射是透明的。为此目的，部分72可以由薄层透明材料制成，诸如玻璃。然而，制成部分72的材料可以取决于由图1所示的能源38产生的辐射的波长。部分72在第二侧60和靠近第二凹陷66的端部之间延伸，并应该形成至少如模具18一般大的区域，使得模具18可以与其重叠。
在模板夹具28中形成通道74，然而模板夹具28可以包含任何数量的通道。通道74使第一凹陷64与侧面62流体连通，但是在另一个实施方式中，应该理解通道74可以使第一凹陷64与模板夹具28的任何表面流体连通。在另一个实施方式中，模板夹具28可以包含使第二凹陷66与模板夹具28的任何表面流体连通的通道(未显示)。而且，希望通道74能够有助于第一凹陷64与压力控制系统(例如泵系统76)流体连通。
参照图1、4和5，泵系统76可以包括一个或多个泵来控制邻近第一凹陷64的压力。具体地，当将模板18安装到模板夹具28上时，模板18抵靠第一支撑区68和第二支撑区70，覆盖第一凹陷64和第二凹陷66。第一凹陷64和与其重叠的模板16的部分78确定了第一腔室80。第二凹陷66和与其重叠的模板18的部分81确定了第二腔室82。泵系统76操作控制第一腔室80中的压力。在另一个实施方式中，泵系统76可以控制第二腔室82中的压力。具体地，在第一腔室80中建立压力以维持模板18和模板夹具28的位置，减少(如果无法避免)模板18与模板夹具28在重力下的分离作用。泵系统76可以与处理器54以数据联系，操作储存在存储器56中的计算机可读程序来控制泵系统76。
参照图1、2和3，如上所述，模具18和基板12之间的距离是可以变化的，这样限定它们之间由聚合物材料32填充的所需的体积。而且，在固化后，聚合物材料32与基板12的表面44和图案形成表面20的形状一致，在基板12上形成了的图案形成层(patterning layer)46。为此目的，在矩阵列36的液滴34之间限定的体积84中有气体存在，矩阵列36中的液滴34在基板12上延展以避免(如果无法防止)在基板12和模具18之间以及在图案形成层46中捕获气体和/或气泡。气体和/或气泡(gas pocket)可能是这样的气体，包括但不限于空气、氮气、二氧化碳和氦气。基板12和模具18之间以及图案形成层46中的气体和/或气泡可以导致图案形成层46中形成的特征的图案变形、在图案形成层46中形成的特征的保真度低、图案层46上的残余层48的厚度不均匀等问题，所有这些都是不希望发生的。为此目的，以下描述了最大程度地减少(如果不能防止)气体和/或气泡被捕获在基板12和模具18之间和图案形成层46中的方法和系统。
参照图1和6，在第一实施方式中，显示了排除基板12和模具18之间的气体的方法。更具体地，在步骤90处，如上所述，可以通过滴液分配、旋涂、浸涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、薄膜沉积、厚膜沉积等将聚合物材料32设置在基板12上。在另一个实施方式中，可以将聚合物材料32设置在模具18上。
参照图4、6和7，在步骤92处，改变模板16和模具18的形状，使得在模具18的中心亚部分处模具18和基板12之间确定的距离d1小于在模具18其余区域处模具18和基板12之间确定的距离。在一个实施例中，距离d1小于距离d2，距离d2是在模具18边缘处确定的。在另一个实施方式中，距离d1可以在模具18的任何所需的位置确定。可以通过控制第一腔室80中的压力来改变模板16和模具18的形状。更具体地，如上所述，操作泵系统76以控制第一腔室80中的压力。为此目的，泵系统76可以通过通道74在第一腔室80中产生真空，使得模板18的部分78可以弯曲离开基板，朝着模板夹具28弯曲。作为模板18的部分78弯曲离开基板12的结果，模板18的部分81朝着基板12弯曲，弯曲离开模板夹具28。在一个实施例中，模板18的部分81的弯曲度约为50μm至100mm。
参照图6、8和9，在步骤94处，如上关于图1所述，图1所示的压印头26、平台14、或这两者可以改变图7中所示的距离d1，使得模具18的亚部分接触液滴34的亚部分。如所示地，模具18的中心亚部分先接触液滴34的亚部分，之后模具18的其余部分才接触液滴34的其余部分。然而，在另一个实施方式中，在模具18的其余部分接触之前，模具18的任何部分可以接触液滴34。为此目的，如所示地，模具18基本上同时接触所有图2所示的列C3相关的液滴34。这造成液滴34延展和产生相连的(contiguous)聚合物材料32的液体薄层85。液体薄层85的边86a和86b分别确定了液-气界面87a和87b，它们起到向边88a、88b、88c和88d推动体积84中的气体的作用。列c1-c5中的液滴34之间的体积84确定了气体通道，通过它们可以将气体推向边88a、88b、88c和88d。结果，液-气界面87a和87b连同气体通道减少了(如果不是防止)气体被捕获在液体薄层85中。
参照图4、6、8和10，在步骤96处，可以改变模板16和模具18的形状，这样可以用聚合物材料32填充模具18和基板12之间确定的所需的体积，如以上如关于图1所述的。更具体地，可以通过联合控制第一腔室80中的压力和作为聚合物材料32和模具18接触的结果的图1所示压印头26，和/或平台14施加在模板16和模具18上的力来改变模板16和模具18的形状。更具体地，如上所述，可以操作泵系统76来控制第一腔室80中的压力。为此目的，泵系统76通过通道74降低在第一腔室80中产生的真空度以便关于图2所示的列c2和c4中的液滴34的后序子集的聚合物材料32延展以融入相连的流体薄层85中。模板16和模具18的形状继续改变，使模具18接下来与列c1和c5相关的液滴34接触，从而使相关的聚合物材料32延展以融入相连的薄层85中，如图1所示。可以看到，界面87a和87b已经分别向边88a和88c移动，从而存在一无阻碍通道供在剩下的体积84中的气体移动至那里，如图9显示。这使得如图9所示，体积84中的气体从模具18和基板12的相对边88a、88b、88c和88d之间逃逸。在这种方法中，如果不是防止，就是使图3所示的在基板12和模具18之间以及图案形成层46中捕获气体和/或气泡的作用最小化。在另一个实施方式中，如上关于图8所述，伴随着距离d1的减小，可以同时改变模板16和模具18的形状。而且，希望可以平衡聚合物材料32填充模具18和基板12之间的所需的体积的速度。更具体地，如果界面87a和87b向边88a和88b的扩展太快，可能会在模具18和基板12之间产生气泡，这是不希望发生的。为此，在一个实施例中，改变模板16和模具18的形状使得聚合物材料32以几秒钟100mm的速度填充模具18和基板12之间的所需的体积。
参照图6，在步骤98处，如上关于图1所述，然后使聚合物材料32固化和/或交联，形成图案层46，如图3所示。接着，在步骤99处，使模具18与图案层46分离，如图3所示。
参照图4和12，如上所述，可以沿第一方向改变模板16和模具18的形状。然而，在另一个实施方式中，可以按第一和第二方向同时改变模板16和模具18的形状，第二方向与第一方向正交。更具体地，改变模板16和模具18使得模具18的中心亚部分接触液滴34的亚部分，之后模具18的剩余部分接触液滴34的剩余液滴，如以上关于图9所述。这造成液滴34延展并产生相连的聚合物材料32的液体薄层85，确定了连续的液-气界面87，它起到向外径向推出体积84中的气体的作用。在一个实施例中，液体薄层85可以具有圆形或类圆形扩展地液-气界面87以向边88a、88b、88c和88d径向推出体积84中的气体。然而，在另一个实施方式中，可以任何方向改变模板16和模具18的形状以产生具有任何所需几何形状的液体薄层85，以促进向边88a、88b、88c和88d径向推出体积84中的气体，使得(如果不是防止)在基板12和模具18之间和图案形成层46中捕获气体和/或气泡最少。
参照图13，显示了本发明的另一个实施方式。更具体地，在步骤100处，与上述关于图6中的步骤90类似，将聚合物材料32设置在基板12或模具18上。
参照图13和14，在步骤102处，定位模具18和基板12以便确定它们之间的距离d3。图1所示的压印头26、平台14、或这两者可以定位模具18和基板12以便获得基板12和模具18之间的距离d3。在另一个实施方式中，模具18可以在第一平面内延伸，基板12可以在第二平面内延伸，第一平面和第二平面基本上是平行的。在一个实施例中，距离d3的大小在5-50微米范围内。确定距离d3使得一旦模板16和模具18的形状改变，模具18的亚部分接触液滴34的亚部分，下面将进一步进行描述。
参照图8和13，在步骤104处，可以改变模板16和模具18的形状使得模具18的中心亚部分先接触液滴34的亚部分，之后模具18的剩余部分接触液滴34的剩余部分。然而，在另一个实施方式中，模具18的任何部分可以先于其剩余部分接触液滴34。为此，类似以上关于图9所述，模具18几乎同时接触图2显示的列c3相关的所有液滴34。这造成液滴34延展和产生相连的聚合物材料32的液体薄层85。液体薄层85的边86a和86b分别确定了液-气界面87a和87b，它们起到向边88a、88b、88c和88d推动体积84中的气体的作用。列c1-c5中液滴34之间的体积84确定了气体通道，通过它们可以将气体推至边88a、88b、88c和88d。结果，液-气界面87a和87b连同气体通道减少了(如果不是防止)将气体捕获在液体薄层85中的作用。
而且，在列c3相关的液滴34接触模具18后，可以进一步改变模板16和模具18的形状，使得模具18和基板12之间确定的所需的体积可以由聚合物材料32填充，如上关于图1所述。更具体地，类似于以上关于图10-12所述的，可以通过联合控制第一腔室80中的压力和作为聚合物材料32和模具18接触的结果的由压印头26和/或平台12施加在模板16和模具18上的力来改变模板16和模具18的形状。更具体地，如上所述，操作泵系统76以控制第一腔室80中的压力。为此，泵系统76通过通道74降低在第一腔室80中产生的真空度，使得与图2所示的列c2和c4中的液滴34的后序子集相关的聚合物材料32延展以融入相连的流体薄层85中，如图10所示。模板16和模具18的形状继续改变，使得模具18接下来与列c1和c5相关的液滴34接触，从而使相关的聚合物材料32延展以融入薄层85中，如图11所示。可以看到，界面87a和88b已经分别向边88a和88b移动，使得存在一无阻碍通道供在剩下的体积84中的气体移动至那里，如图9显示。这使得图9所示的体积84中的气体从模具18和基板12的相对边88a、88b、88c和88d之间逃逸。在这种方法中，如果不是防止，就是使图3所示捕获在基板12和模具18之间以及图案形成层46中的气体和/或气泡最少。在另一个实施方式中，如上关于图8所述，随着距离d1的减小，可以同时改变模板16和模具18的形状，。
参照图13，在步骤106处，如上关于图1所述，然后使聚合物材料32固化和/或交联，确定图案层46，如图3所示。接着，在步骤108处，使模具18与图案层46分离，如图3所示。在另一个实施方式中，对基板12进行上述处理，使得基板12的形状改变，从而最大程度地减少(如果不是防止)基板12和和模具18之间以及图案形成层46中捕获的气体和/气泡。而且，可以同时对模板16、模具18和基板12进行上述处理。
参照图15和16，显示了模板夹具28的第二实施方式。更具体地，类似于以上图4中所述的模板夹具28，模板夹具128包括相对的第一侧158和第二侧160。侧或边，表面162在第一侧158和第二侧160之间延伸。如所示地，模板夹具128包括基本上圆形的形状。然而，在另一个实施方式中，模板夹具128可以包括任何所需的几何形状。第一侧158包括第一凹陷164和与第一凹陷164间隔的第二凹陷166，形成了间隔的第一支撑区168和第二支撑区170。第一支撑区168环绕第二支撑区170和第一凹陷164和第二凹陷166。第二支撑区170环绕第二凹陷166。在另一个实施方式中，第一支撑区和第二支撑区168和170可以由顺从性材料制成。模板夹具128与第二凹陷166重叠的部分172可以对具有预定波长(例如上述的光化辐射的波长)的辐射是透明的。为此，部分172可以由薄层透明材料制成，诸如玻璃。然而，制备部分172的材料可以取决于由图1所示的能源38产生的辐射的波长。部分172在第二侧160和邻近第二凹陷166的端部之间延伸，并应该形成至少如模具18的面积一般大的区域以便模具18与其重叠。
参照图15、16和17，模板夹具128还包括多个从第一凹陷164的最低表面188处突出的针(pins)186。针186为通过真空保留在模板夹具128上的模板16提供了机械支撑。针186通常是具有圆形截面的硬质杆。然而，在另一个实施方式中，针186可以具有任何所需的几何形状。
参照图15，在模板夹具128中形成通道174a和174b，然而，模板夹具128可以包含任何数量的通道。通道174a使第一凹陷164与侧面162流体连通，但是在另一个实施方式中，应该理解，通道174a可以使第一凹陷164与模板夹具128的任何表面流体连通。通道174b使第二凹陷166与第二侧160流体连通，然而，在另一个实施方式中，应该理解通道174b可以使第二凹陷166与模板夹具128的任何表面流体连通。而且，希望通道174a和通道174b有助于第一凹陷164和第二凹陷166分别与压力控制系统(例如泵系统176)流体连通。
参照图15和16，泵系统176可以包括一个或多个泵以控制邻近第一凹陷164和第二凹陷166的压力。具体地，当安装在模板夹具128上时，模板16抵靠第一支撑区168和第二支撑区170，覆盖第一凹陷164和第二凹陷166。第一凹陷164和模板116与其重叠的部分178确定了第一腔室180。第二凹陷166和模板16与其重叠的部分181确定了第二腔室182。操作泵系统176以控制第一腔室180和第二腔室182中的压力。具体地，在第一腔室180和第二腔室182中建立压力以保持模板16与模板夹具128的位置，并减弱(如果不是避免)模板16在重力下与模板夹具128的分离作用。为此，模板夹具128还包括靠近第二支撑区170的顺从性密封件190，以将第一腔室180和第二腔室182分隔开，以便有助于在第一腔室180和第二腔室182中获得所需的压力和/或真空。为此，泵系统176可以在第二腔室182中产生压力，使得模板18的部分181可以朝着基板12、离开模板夹具128弯曲，如图17所示。然后将模板夹具128用于任何上述有关最大程度地减少(如果不是防止)在基板12和模具18之间以及图案形成层46中捕获的气体和/或气泡的方法(如图3所示)。
此外，参照图1和3，除了最大程度地减少(如果不是防止)在基板12和模具18之间和图案形成层46中捕获的气体和/或气泡以外，还希望残余层48基本上是均匀的。更具体地，希望残余层48在整个图案层46上具有基本统一的高度h1。为此，为了获得具有基本上统一的高度h1的残余层48，可以由聚合物材料32的毛细管力填充模具18和基板12之间限定的所需的体积，如作为美国专利申请10/645306号提交的、题为“毛细管印迹技术(Capillary ImprintingTechnique)”的美国专利申请公开第2005/0061773号中所述的，该文献通过引用结合于此。更具体地，当控制液滴34的每一滴的单位体积使得残余层48的h1在几纳米至几微米范围内时，液滴34的每一滴可以在几秒中内或更快地延展至其邻近区域，以此残余层的高度h1遍及图案层46基本上是均一的。
模板16和模具18的厚度t1可以进一步帮助获得基本上统一的残余层48的高度h1。更具体地，模板16和模具18的厚度t1可以达到某种程度使得模板16和模具18的弯曲刚度与前述的聚合物材料32的毛细管力平衡以帮助获得基本上统一的残余层48的高度h1。更具体地，模板16和模具18的弯曲刚度是它们的三次函数。为此，如果厚度t1太厚，残余层48的高度h1基本上是不统一的；然而，如果模板16和模具18的厚度t1太薄，如图2所示，液滴34中局部的空缺，可能导致残余层48的厚度h1的多个非均匀局部扰动。因此，模板16和模具18的t1可以在100μm-2mm的范围内，此时模板16和/或基板12中存在几微米的非平面变化。
模板16和模具18的厚度t1可以达到某种程度使得由于模板16和模具18的表面非平面性造成的残余层48的高度h1的变化最小(如果不能防止)，同时该厚度达到某种程度使得由于模板16和模具18因第一和第二腔室80和82中的流体压力导致的变形而引起残余层48高度h1产生局部不需要的变化最小(如果不能防止)，如图4所示。然而，该厚度t1的这种程度也应该有助于用系统10操作模板16和模具18，有助于它们与图案层46分离。在另一个实施方式中，基板12的厚度t2可以根据上述关于模板16和模具18的厚度t1所述的方式确定。
参照图1和19，显示基板12包含凸起192和凸起194。凸起192和图案层146的表面196之间确定了厚度z1，凸起194和表面196之间确定了厚度z2。如所示地，厚度z2大于z1。这可能是由于通过旋涂在基板12上设置聚合物流体32造成的，因此，图案层146可能易于与基板12的表面拓扑学轮廓一致，导致图案层146中的局部膜厚度变化，这是不希望出现的。为此，可以采用上述的方法使聚合物流体32在基材12上平坦化，使得图案层146基本上是平坦的，如图20所示。更具体地，使用如上所述具有弯曲形状的模板16和模具18可以有助于图案层146具有基本上平坦的形状。为此，如图20所示，厚度z2基本上与厚度z1相同，这是我们所需要的。在一个实施例中，凸起192的宽度可以小于200nm，而凸起194的宽度可以约为50微米-100微米。
参照图21，为了有助于使图案层146的表面196平坦，可以使用具有预定的厚度的模板216，以便一旦模板216与图案层146和/或基板12接触，模板126不会与它们一致。为此，如所示地，模板216具有厚度x1。然而，存在长空间波纹时，模板216的厚度x1促进模板216与图案层146一致。这种均匀的层可以用于形成蚀刻掩模以反转面貌特征(tone features)，如作为美国专利申请10/396615提交的、题为“正型双层压印术法(Positive Tone Bi-Layer ImprintLithography Method)”的美国专利申请公开2004/0188381中所述，该文献通过引用结合于此。为此，模板216可以具有厚度x2，如图22所示，其与图案层146或基板12不一致。在第一位置，模板216的表面198和图案层146的表面196之间确定的厚度a1与在不同于第一位置的第二位置处模板216的表面198和图案层146的表面196之间确定的厚度a2不同。结果，图案层146的表面196基本上是平的。在一个实施例中，模板216的厚度x2是6.25mm。
上述本发明的实施方式是举例性的。可以在本发明的范围内对以上揭示的内容作许多修改和改进。因此，本发明的范围不应该局限于以上的描述，而应该根据附加的权利要求和它们的完整范围的等同物来确定。

Claims (19)

1.一种排除位于基板和模具组件之间的气体的方法，所述基板和所述模具组件还包含位于它们之间的液体，所述方法包括以下步骤：
定位所述模具组件和所述基板，使得所述模具组件靠近所述基板，所述模具组件具有第一区和第二区；
通过弯曲所述第一区使其离开所述基板来改变所述模具组件的形状，使得所述第二区向所述基板弯曲，从而减小所述模具组件的所述第二区和所述基板之间形成的间隙；
使所述液体的亚部分与所述模具组件的所述第二区接触，使得所述气体从所述基板和所述模具组件之间排除、并且所述液体填充所述模具组件和基板之间形成的体积。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变所述形状的步骤还包括以下步骤：在与所述模具组件偶联的夹具的一部分和所述模具组件的所述第一区之间形成的第一腔室与所述夹具的一部分和所述模具组件的所述第二区之间形成的第二腔室之间产生压力差。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变所述形状的步骤还包括以下步骤：对与所述模具组件偶联的夹具的一部分和所述模具组件的所述第一区之间形成的腔室抽真空。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述亚部分接触的步骤还包括使所述液体的中心区与所述模具组件接触的步骤。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述模具组件和所述层之间接触的时间长度以最大限度地使由所述液体形成的层均匀。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将光化能量施加在所述液体上以使其固化的步骤。
7.一种排除位于基板和模具组件之间的气体的方法，所述基板和所述模具组件还包含位于它们之间的液体，所述方法包括以下步骤：
定位所述模具组件和所述基板，使得所述模具组件与所述基板间隔一段距离，所述模具具有第一区和第二区；
通过弯曲所述第一区使其离开所述基板来改变所述模具组件的形状，使得所述第二区向所述基板弯曲，并且所述第二区接触所述液体的亚部分，使得从所述基板和所述模具组件之间排出所述气体，这样所述液体填充所述模具组件和基板之间形成的体积。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，改变所述形状的步骤还包括以下步骤：在与所述模具组件偶联的夹具的一部分和所述模具组件的所述第一区之间形成的第一腔室与所述夹具的一部分和所述模具组件的所述第二区之间形成的第二腔室之间产生压力差。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，改变所述形状的步骤还包括以下步骤：对与所述模具组件偶联的夹具的一部分和所述模具组件的所述第一区之间形成的腔室抽真空。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，改变所述形状的步骤还包括使所述液体的中心区与所述模具组件接触的步骤。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，选择所述模具组件和所述层之间接触的时间长度以最大限度地使由所述液体形成的层均匀。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括将光化能量施加到所述液体上以使其固化的步骤。
13.一种改变模具组件形状的系统，所述系统包括：
具有相对的第一侧和第二侧的夹具体，所述第一侧包括间隔的第一凹陷和第二凹陷，它们限定了间隔的第一支撑区和第二支撑区，所述第一支撑区环绕所述第二支撑区和所述的第一凹陷和第二凹陷，所述第二支撑区环绕所述第二凹陷，流体通道延伸穿过所述夹具体到所述第一凹陷；
与所述夹具体的所述第一侧偶联的模具组件，所述模具与所述第一凹陷重叠的部分限定了第一腔室，所述模具与所述第二凹陷重叠的部分限定了第二腔室；
与所述夹具体偶联的压力控制系统，其通过所述流体通道在所述第一腔室中施加真空压力，以使所述模具组件的所述第一部分向所述夹具体弯曲，使得所述模具组件的所述第二部分离开所述夹具体弯曲。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一凹陷还包括多个从其延伸出的间隔的针。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述夹具体与所述第二凹陷重叠的部分对具有预定波长的辐射是透明的。
16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括邻近所述第二支撑区设置的顺从性密封件，以分隔所述第一腔室和所述第二腔室。
17.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一支撑区和第二支撑区都具有背向所述第二面的相关的支撑面，所述支撑表面是由适于与所述模具组件的轮廓一致的材料形成的。
18.如权利要求13所述的系统，其特征在于，还包括延伸穿过所述夹具体至所述第二凹陷的附加的流体通道，以使所述压力控制系统与所述第二腔室流体连通。
19.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述模具组件还包括多个凸起和凹陷。
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