CN103454855A - 压印光刻的压印模具、设备和图案化方法 - Google Patents

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Abstract

一种压印光刻方法包括使用衬底或压印模具中的空隙空间。一旦可压印介质已经就位，在压印模具和衬底上的可压印的、可流动的介质之间捕获的气窝可能导致不规则。通常在可压印介质就位之前，通过气体流入或扩散到空隙空间，空隙空间允许气窝消散。作为压印模具的一部分(例如形成或邻近模具的图案化表面的层)的固体多孔介质层可以提供空隙空间。多孔层的空隙空间用作空隙空间，捕获的气体可以流入或扩散到空隙空间。将要图案化的衬底可以包括用于相同用途的多孔层。合适的固体多孔介质包括纳米多孔二氧化硅。

Description

压印光刻的压印模具、设备和图案化方法
本申请是申请日为2009年10月6日、申请号为200980145244.6、发明名称为“压印光刻设备和方法”的专利申请的分案申请。
相关申请的参照援引
本申请要求于2008年12月4日递交的美国临时申请第61/193,509号的优先权，并且在这里通过参考全文并入。
技术领域
本发明涉及一种压印光刻设备和一种用于制造例如电子器件和集成电路等器件的方法，或者其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。
背景技术
在光刻技术中，不断需要减小光刻图案中的特征的尺寸，以便提高在给定的衬底区域上的特征的密度。在光学光刻技术中，对更小特征的推动已经导致诸如浸没光刻术和极紫外辐射(EUV)光刻术等技术的发展，然而它们成本较高。
一种已经得到越来越多的关注的潜在的以低成本获得更小特征的方法是所谓的压印光刻术，其通常使用“印章”(通常称为压印模具)以将图案转移到衬底上。压印光刻术的优点在于，特征的分辨率不会受到例如辐射源的发射波长或投影系统的数值孔径的限制。相反，分辨率主要受限于压印模具上的图案密度。
通常光刻术包括将若干个图案应用至衬底上，图案被彼此层叠、使得它们一起形成例如集成电路等器件。将每个图案对准之前提供的图案是重要的考虑方面。如果图案没有充分精确地彼此对准，则这会导致在层之间的某些电连接没有实现。这可能又会引起器件失效。因此，光刻设备通常包括对准设备，其可以用于将每个图案与先前设置的图案对准，和/或与提供至衬底上的对准标记对准。
通常，衬底被夹持到衬底保持装置，并且衬底保持装置和/或压印模具(或多个压印模具)在多次压印之间相对于另一个是可移动的。通常，控制系统，例如运行计算机程序的计算机，使用来自对准设备的信息以在压印每个图案的时候控制衬底和/或压印模具相对于另一个的位置。在本说明书中，术语“衬底”意味着包括形成衬底的一部分的任何表面层，例如平面化层或抗反射涂层。
发明内容
压印光刻术涉及将衬底的将要被图案化的表面上的可压印介质图案化。图案化的步骤可以包括：将压印模具的图案化表面与可压印介质的层接触，使得可压印介质流入图案化表面内的凹陷内并且被图案化表面上的凸起推开。凹陷限定压印模具的图案化表面的图案特征。通常，在图案化表面和可压印介质彼此接触时可压印介质是可流动的。在可压印介质的图案化之后，可压印介质被适当地变成非可流动(或凝固状态)并且压印模具的图案化表面和图案化的可压印介质被分开。然后衬底和图案化的可压印介质通常被进一步处理，以便图案化衬底。可压印介质通常由将要被图案化的衬底表面上的可压印介质液滴形成。
图案化的可压印介质中的图案化失真可能由于在压印模具的图案化表面和/或衬底和/或可流动的可压印介质之间捕获的气窝产生。例如，一旦可压印介质已经设置就位，则在压印模具和衬底上的可压印的可流动介质(例如抗蚀剂)之间捕获的气窝可以导致不规则，因此常规地，必须在可压印介质设置就位之前提供足够的时间用于使气体扩散/溶解到可压印介质、衬底或压印模具中或者从可压印介质、衬底或压印模具中逃逸。这会导致用于气体溶解/扩散或逃逸的时间成为压印循环中决定速度的步骤。本发明的一个实施例涉及一种用以加速气体逃逸或溶解/扩散的方法和设备。
例如氦气等高扩散气体可以用于形成执行压印的气体环境。则任何被捕获的气窝可以更迅速地溶解或扩散进入可压印介质、衬底或压印模具。然而，这种方法产生的间题在于，气体的溶解和/或扩散是相对慢的过程，甚至在使用例如氦气等气体时也是如此。这会导致需要将压印模具和可压印介质保持在一起若干秒、几十秒、甚至几分钟，以便减少气窝对图案化造成的变形。这又会导致压印光刻工艺的产量减少，因为扩散时间可以是阻止较早地将压印模具和图案化的可压印介质分开的决定速度的步骤。这意味着，用于可压印介质(例如抗蚀剂液滴)的压缩成型的时间成为压印循环中确定速度的步骤。因此，需要例如一种方法和设备以克服现有技术中的这种问题或其他问题。
因此，在一实施例中，目的尤其在于提供一种压印光刻方法和设备，其允许更迅速地使压印模具和图案化的可压印介质分开，而没有捕获的气窝。
在本发明的一方面中，提供一种用于使用具有图案化表面的压印模具来图案化衬底上的可压印介质的方法，所述方法包括：在气体存在的条件下将图案化表面和可压印介质接触；硬化可压印介质；和将图案化表面和可压印介质分开，其中，在将图案化表面和可压印介质分开之前，在图案化表面和衬底和/或可压印介质之间捕获的气体逃逸到配置用以允许捕获的气体逃逸的空隙空间。
下面的特征对于适当情况下所述方法和设备的所有不同方面是可应用的。在适当的时候，可以采用下面的特征的组合作为所述方法和设备的一部分。
为了提供良好的扩散速率，用于形成气体环境的气体通常是氦气，但是可以使用其他合适的气体。该气体可以是气体的混合物并且除了气体还可以包括蒸汽。例如，来自可压印介质的蒸汽可以是气体的一部分或全部。
适当地，空隙空间与图案化表面是扩散和/或流体连接的，使得捕获在可压印介质和图案化表面之间的气体可以容易地转移到空隙空间中。通过流体连接意味着直接的流体连接，使得可以发生气体到空隙空间中的粘滞流。适当地，空隙空间配置成使得例如通过使用小的孔尺寸，可压印介质将不流入空隙空间中。通过扩散连接意味着气体可能不得不通过扩散跨过空隙空间和图案形成凹陷之间的物理阻挡物而通过所述阻挡物。在本说明书中，扩散连接意味着，气体跨过这种阻挡物的流量对于在10秒钟之内捕获的气体质量的至少50％通过阻挡物进入空隙空间是足够的。适当地，物理阻挡物可以是多孔层，例如纳米多孔材料的层，其例如具有1到10μm的厚度。厚度小于1μm的固体层也可以是合适的物理阻挡物，并且可以与多孔阻挡物结合。
捕获的气体在逃逸到空隙空间之后可以例如保留在空隙空间内，或者如果空隙空间与执行压印的气体环境扩散或流体连接，则可以逃逸到该气体环境中。空隙空间可以例如与允许气体逃逸的流体或微流体通道连接。
可压印介质可以是充分粘的，使得其保持其形状用于在将图案化表面与可压印介质分开之后固化，但是通常，可压印介质在图案化表面与可压印介质分开之前固化。例如，这可以通过加热可压印介质以便产生交联来实现，或在热塑性的可压印介质的情形中，在可压印介质和压印模具的图案化表面分开之前，介质可以冷却以将其转变成固态(例如冷却至低于其玻璃化温度的温度)。
压印模具可以包括空隙空间。具体地，空隙空间可以是多孔固体介质的空隙空间。在固体是连续相的情况下，多孔固体介质可以具有开口孔结构，这意味着孔相互连接成为介质的连续相，或可以具有闭合的孔结构，这意味着孔形成介质中的不连续相。
合适地，压印模具可以包括多孔固体介质的层，其孔隙用作空隙空间或用作空隙空间和至图案化表面的扩散连接。多孔固体介质的层可以用于形成压印模具的图案化表面的图案形成特征。例如，其可以形成图案化表面中的凹陷的端部(通常是顶部)。在凹陷和凸起由多孔固体介质形成的情况下，多孔固体介质的层可以形成压印模具的整个图案化表面。
适当地，多孔固体介质可以是压印模具中的具有空隙空间的区域，所述空隙空间配置成与捕获的气体扩散和/或流体连接。
通常，固体多孔介质的层的厚度可以是1到10μm，优选3到8μm，例如大约5μm。固体多孔介质的孔隙度可以是体积的0.1到50％，合适地从0.3到20％，例如大约0.5％到10％，例如大约1％。
适当地，固体多孔介质可以是纳米多孔介质，这意味着孔直径通常小于100nm，例如从大约0.1到20nm之间，从大约0.2nm到10nm之间，或从大约0.5nm到5nm之间。例如通过电子显微镜适当地测量。
适当地，多孔固体介质选自由下列物质组成的组：二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、氧化锡、氧化锆、氧化铝、氧化钽以及其任何混合物。具体地，多孔固体介质可以包括二氧化硅或主要由二氧化硅构成，可选地是纳米多孔二氧化硅。
为了在图案形成之后帮助从可压印介质释放图案化表面，图案化表面可以包括释放层，所述释放层包括或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
通过应用穿过压印模具的例如紫外(UV)辐射等光化辐射来硬化可压印介质。为了促进这个过程，多孔固体介质对例如紫外辐射等光化辐射可以是透射的(即透明的或半透明的)。二氧化硅可用于这个目的。
作为压印模具的替换或附加，将要被图案化的衬底可以包括空隙空间。例如，空隙空间可以是形成衬底的一部分的多孔固体介质层的空隙空间。适当地，多孔固体介质层形成衬底的与衬底的将要被图案化的表面上的可压印介质接触的表面。
在本发明的一方面中，提供一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括压印模具，所述压印模具包括空隙空间并且具有布置用以通过将图案化表面与可压印介质接触来图案化衬底上的可压印介质的图案化表面，其中所述空隙空间与图案化表面是扩散和/或流体连接的，使得在图案化表面和可压印介质接触的同时，捕获在图案化表面和衬底和/或可压印介质之间的气体可以逃逸到空隙空间中。
在适当的情况下，方法的特征也是可应用于设备的。在合适的时候，可以采用特征的组合作为设备的一部分，例如在权利要求中提出的。
在本发明的一方面中，提供一种用于衬底的压印光刻的压印模具，所述压印模具包括空隙空间并且具有布置用以通过将图案化表面与可压印介质接触来图案化衬底上的可压印介质的图案化表面，其中所述空隙空间与图案化表面是扩散和/或流体连接的，使得在图案化表面和可压印介质接触的同时，捕获在图案化表面和衬底和/或可压印介质之间的被捕获气体可以逃逸到空隙空间中。
上面提到的方法和设备的特征在适当的情况下可以应用于压印模具。在合适的时候，可以采用特征的组合作为压印模具的一部分。
适当地，压印模具可以包括多孔固体介质层，其孔空间用作空隙空间或同时用作空隙空间和用作至图案化表面的扩散连接。多孔固体介质层可以用于形成压印模具的图案化表面的图案形成特征。例如，其可以形成图案化表面中的凹陷的端部(通常是顶部)。在凹陷和凸起由多孔固体介质形成的情况下，多孔固体介质层可以形成压印模具的整个图案化表面。
适当地，多孔固体介质可以是压印模具内的具有空隙空间的区域，所述空隙空间配置成与捕获的气体是扩散和/或流体连接的。
通常，固体多孔介质层的厚度可以是1到10μm，优选3到8μm，例如大约5μm。固体多孔介质的孔隙度可以是体积的0.1％到50％，合适地从0.3％到20％，例如大约0.5％到10％，例如大约1％。
适当地，固体多孔介质可以是纳米多孔介质，这意味着孔直径通常小于100nm，例如从大约0.1到20nm之间，从大约0.2nm到10nm之间，或从大约0.5nm到5nm之间。例如通过电子显微镜适当地测量。
适当地，多孔固体介质选自由下列物质组成的组：二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、氧化锡、氧化锆、氧化铝、氧化钽以及其任何混合物。具体地，多孔固体介质可以包括二氧化硅，可选地是纳米多孔二氧化硅。
为了在图案形成之后帮助从可压印介质释放图案化表面，图案化表面可以包括释放层，所述释放层包括或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
本发明的其他方面提供用于制造压印模具的方法，所述压印模具包括多孔固体介质层，其孔隙用作空隙空间或同时用作空隙空间和至图案化表面的扩散连接。在一种这样的方面中，通过等离子体沉积工艺形成多孔固体介质层。这种等离子体沉积工艺，例如等离子体CVD工艺，在欧洲专利申请出版物EP-A-1037276中公开。
在本发明的另一方面中，通过旋涂式玻璃工艺(spin-on-glass process)可以形成多孔固体介质层，例如在PCT专利申请出版物第WO2004/101840号中公开的。在另一方面中，通过溶胶凝胶沉积工艺形成多孔固体介质层。这种工艺例如在法国专利申请出版物第FR2762097号中公开。
对于这方面，多孔固体介质在其凝胶状态时通过在凝胶固化之前将原版模具和凝胶按压在一起而被图案化成凝胶。这种工艺允许从单个母版或原版模具得到将要制造的图案化表面族(子系)并因此提高了生产效率。
对于这些方面，多孔固体介质可以是如前面描述的那样。具体地，其可以包括二氧化硅或主要由二氧化硅构成，可选地是纳米多孔二氧化硅。
本发明的另一方面提供一种适于通过压印光刻图案化的衬底，所述衬底包括与适于图案化的衬底的表面扩散和/或流体连接的空隙空间。
空隙空间可以是衬底的适于被图案化的表面上的多孔固体介质层的空隙空间。多孔固体介质可以是如前面描述的那样，具体地，其可以包括二氧化硅或主要由二氧化硅构成，例如纳米多孔二氧化硅。可以使用前面描述的工艺形成多孔层。
多孔固体介质的这种层还可以用作适于图案化的衬底表面上的底部抗反射涂层(BARC)，以便抑制在硬化期间紫外辐射从衬底的反射(例如，避免在可压印介质中形成干涉图案)。
所述设备和方法尤其对制造例如电子器件和集成电路等装置或其他应用是有用的，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。尤其地，所述方法和设备适于高分辨率的光刻，其中图案化到衬底上的特征具有大约1μm或更小的特征宽度或临界尺寸，通常是100nm或更小或甚至10nm或更小的特征宽度或临界尺寸。
附图说明
下面参考附图对本发明的具体实施例进行描述，在附图中：
图1a-b分别示意地示出热压印和紫外辐射压印光刻术的示例；
图2示意地示出紫外辐射压印光刻术中的气窝的捕获；
图3示意地示出根据本发明一个实施例的压印模具；
图4示意地示出根据本发明一个实施例的压印模具；
图5示意地示出根据本发明一个实施例的压印模具；
图6示意地示出根据本发明一个实施例的压印模具；
图7示意地示出根据本发明一个实施例的衬底。
具体实施方式
在图1a到1b中示意地示出压印光刻术的两种方法的示例。
图1a示出所谓的热压印光刻术(或热模压法)的示例。在通常的热压印工艺中，模具14被压印到已经成型到衬底12的表面上的热固化或热塑性可压印介质15中。可压印介质15可以是例如树脂。树脂可以例如旋涂并烘焙到衬底表面上，或如所示示例，旋涂并烘焙到衬底12′的平面化转移层。当使用热固化聚合物树脂时，树脂被加热到一温度，使得当与模具接触时，树脂是可充分地流动的、以便流到限定在模具上的图案特征中。然后，树脂的温度升高以热固化(交联)树脂，使得其固化并不可逆转地形成所需的图案。然后，去除模具14，冷却图案化的树脂。在采用热塑性聚合物树脂层的热压印光刻术中，加热热塑性树脂，使得就在用模具14压印之前热塑性树脂处于可自由地流动的状态。将热塑性树脂加热到远高于树脂的玻璃化转变温度的一温度可能是必要的。模具与可流动的树脂接触，随后在模具14位于合适位置的情况下冷却至其玻璃化转变温度之下以硬化图案。随后，模具14被去除。图案将由从剩余的可压印材料层浮现的特征构成，然后剩余的可压印材料层可以通过合适的蚀刻工艺去除，仅留下图案特征。用于热压印光刻工艺中的热塑性聚合物树脂的示例是聚(异丁烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚(苯甲基异丁烯酸酯)或聚(甲基丙烯酸环己酯)。有关更多的热压印的信息，见例如美国专利第US4731155号和美国专利第5772905号。
图1b示出紫外辐射压印光刻术的示例，其包括使用对紫外辐射透射的透明或半透明压印模具和作为可压印介质的紫外辐射可固化的液体(这里为了方便使用术语“紫外(UV)辐射”，但是其应该理解为包括任何合适的用于固化可压印介质的光化辐射)。紫外辐射可固化的液体的粘性通常没有用在热压印光刻中的热固性和热塑性树脂的粘性高，并且结果可以更快地移动以便填充压印模具图案特征。石英模具16以与图1a中的过程类似的方式应用到紫外辐射可固化的树脂17。然而，代替如在热压印中使用热或温度循环，通过用穿过石英压印模具应用到可压印介质上的紫外辐射固化可压印介质来凝固图案。在去除模具之后，图案将由从剩余的可压印材料层浮现的特征构成，然后剩余的可压印材料层可以通过合适的蚀刻工艺去除，仅留下图案特征。通过紫外辐射压印光刻术图案化衬底的特定方式是所谓的步进-闪光压印光刻术(SFIL)，SFIL可以以与通常用在IC制造中的光学步进机相类似的方式以小的步进用于图案化衬底。更多的有关紫外辐射压印技术的信息可以参照美国专利申请出版物第US2004-0124566号、美国专利第US 6,334,960号、PCT专利申请出版物WO 02/067055，以及J.Haisma等人在J.Vac.Sci.Technol.B14(6)，Nov/Dec1996上发表的题为“Mold-assisted nanolithography：A process for reliablepattern replication”的文章。
上述压印技术的组合也是可以的。参照例如美国专利申请出版物US2005-0274693，其中提到加热和紫外辐射固化可压印介质的组合。
在图2中，示出紫外辐射压印光刻术的一个实施例，如上面图1b所述的。在氦气气体环境中，压印模具16已经接触可压印介质17。从图可以看到，在图案化表面18和可压印介质17/衬底转移层12’/衬底12之间形成氦气的气窝29。当可压印介质被硬化时，通过发出紫外辐射、使其穿过模具16，这些气窝会导致在图案化的可压印介质中形成缺陷，这会在随后的图案化的衬底12和/或转移层12’中导致相应的缺陷。
图3示意地示出根据本发明的一个实施例的压印模具。压印模具16具有例如纳米多孔二氧化硅层形式的多孔固体介质层21以及例如固体石英的大致非多孔固体层20。压印模具16的图案化表面18的凸起31和凹陷30整个形成在多孔固体介质层21中。
在使用时，图案化表面18在氦气气体环境中接触衬底12上的可压印介质17，如图2所示。氦气的气窝29形成在凹陷30中。气窝29中的压力高于多孔固体介质21的空隙空间中的压力，因而氦气被压差迅速地驱使通过流动和/或扩散进入空隙空间内。结果，在通过发出紫外辐射、使其穿过压印模具16而使得可压印介质17硬化之前，气窝29将基本上消失，这意味着图案化的可压印介质17以及随后形成的图案化衬底12中的缺陷应该减少。固体石英层20和多孔固体介质21都基本上对紫外辐射是透射的。在该实施方式中，多孔固体介质层21形成图案化表面18。
图4示意地示出根据本发明另一实施例的压印模具。压印模具16具有夹着多孔固体介质层21(例如纳米多孔二氧化硅层)的两个基本非多孔固体20和22的层(例如每个都是石英)。压印模具16的图案化表面18的凸起31和凹陷30从固体层22延伸进入固体介质12中或到固体介质21上。
在使用时，图案化表面18在氦气气体环境中接触衬底12上的可压印介质17，如图2所示。氦气的气窝29形成在凹陷30中。气窝29中的压力高于多孔固体介质21的空隙空间中的压力，因而氦气被压差迅速地驱使通过流动和/或扩散进入空隙空间内。随后，氦气可以流动/扩散通过多孔固体介质层21的空隙空间以在层边缘处逃逸到周围气体环境中。结果，在通过发出紫外辐射、使其穿过压印模具16而使得可压印介质17硬化之前，相比于现有技术，气窝29将更快地基本上消失，这意味着需要较少的时间来防止在图案化的可压印介质17以及随后形成的图案化衬底12中的缺陷。在该实施方式中，多孔固体介质层21形成压印模具16的图案化表面18的图案形成特征；具体地，其至少形成凹陷30的端部。与图3中的实施例相比，固体层22应该提高图案化表面18的机械强度，同时在多孔固体介质21的空隙空间和凹陷30的可以形成气窝29的端部之间保持极佳的流体和/或扩散连接。
图5示意地示出根据本发明另一实施例的压印模具。压印模具16具有夹着多孔固体介质层21(例如纳米多孔二氧化硅层)的两个基本非多孔固体层20和22(例如每个都是石英)。压印模具16的图案化表面18的凸起31和凹陷30仅延伸进入固体层23，而没有延伸进入固体介质21。这导致固体薄层23位于凹陷端部30和多孔固体介质层21的空隙空间之间。
在使用时，图案化表面18在氦气气体环境中接触衬底12上的可压印介质17，如图2所示。氦气的气窝29形成在凹陷30中。气窝29中的压力高于多孔固体介质21的空隙空间中的压力，因而氦气被压差迅速地驱使通过扩散通过位于凹陷30的端部处的固体薄层23进入空隙空间内。随后氦气可以流动/扩散通过多孔固体介质层21的空隙空间，在层边缘处逃逸到周围气体环境中。结果，在通过发出紫外辐射、使其穿过压印模具16而使得可压印介质17硬化之前，相比于现有技术，气窝29将更快地基本上消失，这意味着需要较少的时间来避免在图案化的可压印介质17以及随后的图案化衬底12中的缺陷。在该实施方式中，多孔固体介质层21没有形成压印模具16的图案化表面18的图案形成特征。这导致提高了机械强度，但是花费了较长的时间用于氦气移动进入多孔固体介质21的空隙空间。
图6示意地示出根据本发明另一实施例的压印模具。该压印模具16具有夹着多孔固体介质层21(例如纳米多孔二氧化硅层)的两个基本非多孔固体层20和24(例如每个都是石英)。压印模具16的图案化表面18的凸起31和凹陷30至少部分地形成在多孔固体介质21中，但是被固体薄层(例如石英)24涂覆。这导致固体薄层24位于图案化表面18和多孔固体介质层21的空隙空间之间。
在使用时，图案化表面18在氦气气体环境中接触衬底12上的可压印介质17，如图2所示。氦气的气窝29形成在凹陷30中。气窝29内的压力高于多孔固体介质21的空隙空间中的压力，因而氦气被压差迅速地驱使通过扩散通过固体薄层24进入空隙空间内。随后，氦气可以流动/扩散通过多孔固体介质层21的空隙空间，在层边缘处逃逸到周围气体环境中。结果，在通过发出紫外辐射、使其穿过压印模具16而使得可压印介质17硬化之前，相比于现有技术气窝29将更快地基本上消失，这意味着需要较少的时间来避免在图案化的可压印介质17以及随后的图案化衬底12中的缺陷。在该实施方式中，虽然多孔固体介质层形成压印模具16的图案化表面18的图案形成特征，然而，多孔固体介质层21没有与可压印介质接触。再次，与图4中的实施例相比，这导致提高了机械强度，但是花费了较长的时间用于氦气移动进入多孔固体介质21的空隙空间。
图7示意地示出根据本发明一实施例的衬底。图7示出衬底12，其具有平面化/转移层12’，多孔固体介质层21(例如纳米多孔二氧化硅)位于其顶部。在图7中，可压印的紫外辐射可硬化材料17的液滴在与压印模具16的图案化表面18接触之前如图所示位于多孔固体介质21上。
在使用时，图7中的衬底可以与任何压印模具一起使用，包括但不限于图2-6中的任一个模具。这里描述与图2中的压印模具一起使用的示例。压印模具的图案化表面18在氦气气体环境中接触衬底12上的可压印介质17的液滴，如图2所示。氦气的气窝29形成在凹陷30中。气窝29中的压力高于衬底中的多孔固体介质21的空隙空间中的压力，因而氦气应该被压差迅速地驱使通过溶解到可压印介质17中并随后扩散通过可压印介质到衬底的多孔层21而进入空隙空间内。多孔层12的空隙空间内的气体可以在衬底12的边缘处通过流动/扩散通过多孔层21的空隙空间逃逸到周围气体环境中。结果，在通过发出紫外辐射、使其穿过压印模具16而使得可压印介质17硬化之前，气窝29将基本上消失，这意味着需要较少的时间来防止在图案化的可压印介质17以及随后的图案化衬底12中的缺陷。
应该清楚，在不脱离本发明权利要求限定的范围的情况下可以对上面描述的实施例作出许多修改。例如，所使用的压印方法可以是在图1a中示出的热模压工艺，而不是上面各种实施例中详述的紫外辐射压印方法。
本说明书中的术语“多孔固体介质”意味着包括任何合适的具有适于保持或转移气体的空隙空间的多孔固体。通常，多孔固体介质的特征在于孔容积以及平均孔直径。在介质中可以存在孔尺寸的分布。
为了本文中的用途，孔直径期望使得可压印介质在由于将压印模具与可压印介质接触在一起带来的压力条件下，基本上不流入到孔中。基于这个原因，可以使用所谓的纳米多孔材料，例如纳米多孔陶瓷。基于这个原因，可以期望使用闭合的孔结构用于多孔固体介质。
多孔固体介质的一个示例是二氧化硅，尤其是纳米多孔二氧化硅。用于制备纳米多孔二氧化硅层的合适的方法在例如欧洲专利申请出版物第EP-A-1818583、EP-A-0775669、EP-A-0775669、EP-A-1037276以及EP-A-1169491中描述。
通常，多孔固体介质层，例如纳米多孔二氧化硅层，可以通过现有技术中已知的从例如二氧化硅凝胶等凝胶蒸发溶剂以便形成多孔固体的溶胶凝胶工艺来形成。其他合适的方法包括多孔层的化学气相沉积，或旋涂式玻璃工艺，所有的如这里前文所述的。合适地，通过在例如600-700℃下加热涂覆到疏水的含二氧化硅的层中的亲水的硅烷醇或硅烷醇和硅氧烷的混合物的热处理可以形成多孔层。这种多孔层尤其与非极性或疏水的可压印介质一起使用。
因为例如二氧化硅等多孔固体介质或纳米多孔固体介质的机械强度可能不如相应的非多孔固体介质，例如石英，这对于在用例如石英等薄的非多孔固体层覆盖多孔或纳米多孔介质(例如二氧化硅)时，可以是有利的，如前面解释的那样。此外，这种非多孔固体层可以用于阻止抗蚀剂流入多孔固体介质的孔中。对于通过溶胶凝胶工艺形成的层，由于蒸发引起的机械应力，层厚度可能受到限制。为了改善强度，可以采用多孔和非多孔固体介质的交替的层。厚度小于1μm的固体石英层对例如氦气等气体是充分可透的，用于发生到多孔固体层的扩散。
当纳米多孔二氧化硅形成压印模具的图案化表面的一部分或全部时，可以通过用钛、铝或钽替换多孔二氧化硅层中的硅的部分或全部，促进图案化表面从硬化的可压印介质释放。
通常，与本发明一起使用的纳米多孔固体层(例如纳米多孔二氧化硅层)的厚度将从1到10μm，优选从3到8μm，例如接近5μm。纳米多孔固体层的孔隙度通常将是体积的0.1到5％，合适地从0.5到2％，例如大约1％。
“透射”光化辐射，例如紫外辐射，在本说明书中意味着，透射紫外辐射的材料允许大部分紫外辐射照射到其上并通过其中，而强度基本上不损失。合适地，1mm的透射材料层将允许照射到其上的特定波长的紫外辐射功率的至少10％通过，优选为至少30％通过。
所示并描述的实施例应该理解为对特征是示范性的而不是限制性的，应该理解，这里仅示出并描述优选的实施例，并且期望保护落在权利要求所限定的本发明范围内的全部的改变和修改。应该理解，虽然在说明书中使用了例如“可优选的”、“可优选地”、“优选的”或“更优选的”的术语来建议所述的特征是期望的，但是这并不是必须的并且没有这种特征的实施例也可以是在所附权利要求限定的本发明的范围内。在权利要求中，应该明白，词“一个”、“至少一个”或“至少一部分”用于启用一种特征，而不是将权利要求限制为仅有一个这样的特征，除非在权利要求中有相反的说明。当使用“至少一部分”和/或“部分”，其可以包括一部分和/或整体，除非有相反的说明。
本发明的其他方面以下面编号的方面列出：
1.一种用于使用具有图案化表面的压印模具对衬底上的可压印介质进行图案化的方法，所述方法包括步骤：
在气体存在的条件下将图案化表面和可压印介质接触；
硬化可压印介质；和
将图案化表面和可压印介质分开，
其中，在将图案化表面和可压印介质分开之前，在图案化表面和衬底和/或可压印介质之间捕获的气体逃逸到配置用以允许捕获的气体逃逸的空隙空间。
2.如方面1中的方法，其中，在将图案化表面和可压印介质分开之前，硬化可压印介质。
3.如方面1或方面2中的方法，其中，所述压印模具包括空隙空间。
4.如前述方面中的任一方面中的方法，其中，所述空隙空间是多孔固体介质的空隙空间。
5.如方面4中的方法，其中，所述压印模具包括多孔固体介质层。
6.如方面5中的方法，其中，所述多孔固体介质层形成压印模具的图案化表面的图案形成特征。
7.如方面6中的方法，其中，所述多孔固体介质层形成压印模具的图案化表面。
8.如方面4-7中任一方面中的方法，其中，所述多孔固体介质是压印模具中的具有空隙空间的区域，所述空隙空间配置成与捕获的气体扩散和/或流体连接。
9.如方面4-8中任一方面中的方法，其中，所述多孔固体介质透射紫外辐射。
10.如方面4-9中任一方面中的方法，其中，所述多孔固体介质选自包括下列物质的组：二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、氧化锡、氧化锆、氧化铝、氧化钽及其任何混合物。
11.如方面10中的方法，其中，所述多孔固体介质包括二氧化硅或是二氧化硅，可选地是纳米多孔二氧化硅。
12.如前述方面中的任一方面中的方法，其中，所述图案化表面包括释放层，所述释放层包括或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
13.如方面1或2中的方法，其中，所述衬底包括空隙空间。
14.如方面13中的方法，其中，所述空隙空间是多孔固体介质层的空隙空间。
15.如方面14中的方法，其中，所述多孔固体介质层形成衬底的与可压印介质接触的表面。
16.如前述方面中的任一方面的方法，其中，通过应用穿过压印模具的紫外辐射来硬化可压印介质。
17.一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括：
压印模具，所述压印模具包括空隙空间并且具有图案化表面，所述图案化表面布置用以通过将图案化表面与可压印介质接触来图案化衬底上的可压印介质，其中所述空隙空间与图案化表面是扩散和/或流体连接的，使得在图案化表面和可压印介质接触的同时，捕获在图案化表面和衬底和/或可压印介质之间的气体能够逃逸到空隙空间中。
18.如方面17中的设备，其中，所述空隙空间是多孔固体介质层的空隙空间。
19.如方面18中的设备，其中，所述多孔固体介质层形成图案化表面的至少一部分。
20.如方面18中的设备，其中，所述多孔固体介质形成图案化表面。
21.如方面18中的设备，其中，所述图案特征不直接与空隙空间流体连接，使得气体通过扩散逃逸到空隙空间。
22.如方面21中的设备，其中，邻近多孔固体介质层的基本上非多孔固体层形成图案化表面。
23.如方面17到22中任一方面中的设备，其中，所述压印模具配置成在图案化表面和可压印介质接触的同时，允许紫外辐射通过压印模具到可压印介质上。
24.如方面17到23中任一方面中的设备，其中，所述多孔固体介质选自由下列物质构成的组：二氧化硅、氮化硅、二氧化钛、氧化锡、氧化锆、氧化铝、氧化钽及其任何混合物。
25.如方面24中的设备，其中，所述多孔固体介质包括二氧化硅或是二氧化硅，可选地是纳米多孔二氧化硅。
26.如方面17到25中任一方面中的设备，其中，所述图案化表面包括释放层，所述释放层包括或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
27.一种用于衬底的压印光刻的压印模具，所述压印模具包括空隙空间并且具有图案化表面，所述图案化表面布置用以通过将图案化表面与可压印介质接触来图案化衬底上的可压印介质，其中所述空隙空间与图案化表面扩散和/或流体连接，使得在图案化表面和可压印介质接触的同时，捕获在图案化表面和衬底和/或可压印介质之间的被捕获的气体能够逃逸到空隙空间中。
28.如方面27中的压印模具，其中，所述空隙空间是多孔固体介质层的空隙空间。
29.一种制造根据方面28的压印模具的方法，其中通过等离子体沉积工艺形成多孔固体介质层。
30.一种制造根据方面28的压印模具的方法，其中通过旋涂式玻璃工艺形成多孔固体介质层。
31.一种制造根据方面28的压印模具的方法，其中通过溶胶凝胶沉积工艺形成多孔固体介质层。
32.根据方面31的方法，其中多孔固体介质在其凝胶状态时通过在凝胶固化之前将原版模具和凝胶按压在一起来图案化成凝胶。
33.根据方面29到32中任一方面中的方法，其中所述多孔固体介质包括二氧化硅或主要由二氧化硅构成，可选地是纳米多孔二氧化硅。
34.一种适于通过压印光刻被图案化的衬底，所述衬底包括与衬底的适于被图案化的表面扩散和/或流体连接的空隙空间。
35.根据方面34的衬底，其中所述空隙空间是适于被图案化的所述表面上的多孔固体介质层的空隙空间。
36.根据方面34或35的衬底，其中所述多孔固体介质包括二氧化硅或主要由二氧化硅构成，可选地是纳米多孔二氧化硅。

Claims (28)

1.一种用于使用具有图案化表面的压印模具对衬底上的可压印介质进行图案化的方法，所述方法包括步骤：
在气体存在的条件下将所述图案化表面和所述可压印介质接触；
硬化所述可压印介质；和
将所述图案化表面和所述可压印介质分开，
其中，在将所述图案化表面和所述可压印介质分开之前，在所述图案化表面和所述衬底和/或可压印介质之间捕获的气体逃逸到配置用以允许捕获的气体逃逸的空隙空间，其中所述空隙空间是纳米多孔固体介质的空隙空间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在将所述图案化表面和所述可压印介质分开之前，硬化所述可压印介质。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述压印模具包括所述空隙空间。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述空隙空间是多孔固体介质的空隙空间。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述压印模具包括多孔固体介质层。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述多孔固体介质层形成所述压印模具的所述图案化表面的图案形成特征。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述多孔固体介质层形成所述压印模具的所述图案化表面。
8.如权利要求4到7中任一项所述的方法，其中，所述多孔固体介质是所述压印模具内的具有空隙空间的区域，所述空隙空间配置成与捕获的气体扩散和/或流体连接，其中所述流体连接意味着发生被捕获的气体到空隙空间中的粘滞流。
9.如权利要求4到8中任一项所述的方法，其中，所述多孔固体介质透射紫外辐射。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述衬底包括所述空隙空间。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述空隙空间是多孔固体介质层的空隙空间。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述多孔固体介质层形成所述衬底的与所述可压印介质接触的表面。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤：将图案与之前提供的图案对准和/或与所述衬底上设置的对准标记对准。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述图案化表面包括释放层，所述释放层包括下列物质或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括步骤：在将所述图案化表面和所述可压印介质分开之后，蚀刻所述图案化的可压印介质。
16.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法是步进闪光压印光刻方法。
17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述可压印介质是非极性的或疏水的。
18.如权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述压印模具包括纳米多孔固体介质层。
19.一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括：
压印模具，所述压印模具包括空隙空间并且具有图案化表面，所述图案化表面布置用以通过将所述图案化表面与可压印介质接触来对衬底上的可压印介质进行图案化，其中所述空隙空间与所述图案化表面扩散和/或流体连接，使得在所述图案化表面和所述可压印介质接触的同时，捕获在所述图案化表面和所述衬底和/或所述可压印介质之间的气体能够逃逸到所述空隙空间中，其中所述流体连接意味着发生被捕获的气体到空隙空间中的粘滞流，
其中所述空隙空间是纳米多孔固体介质的空隙空间。
20.如权利要求19所述的设备，还包括对准设备，配置成将图案与之前提供的图案对准，和/或与设置在所述衬底上的对准标记对准。
21.如权利要求19或20所述的设备，其中，所述图案化表面包括释放层，所述释放层包括下列物质或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
22.如权利要求19-21中任一项所述的设备，其中，所述设备配置用于步进闪光压印光刻。
23.如权利要求19-22中任一项所述的设备，还包括可压印介质，并且其中，所述可压印介质是非极性的或疏水的。
24.如权利要求19-23中任一项所述的设备，其中所述压印模具包括纳米多孔固体介质层。
25.一种用于衬底的压印光刻的压印模具，所述压印模具包括空隙空间并且具有图案化表面，所述图案化表面布置用以通过将图案化表面与可压印介质接触来对衬底上的可压印介质进行图案化，其中所述空隙空间与所述图案化表面扩散和/或流体连接，使得在所述图案化表面和所述可压印介质接触的同时，捕获在所述图案化表面和所述衬底和/或所述可压印介质之间的被捕获的气体能够逃逸到所述空隙空间中，其中所述流体连接意味着发生被捕获的气体到空隙空间中的粘滞流，
其中所述空隙空间是纳米多孔固体介质的空隙空间。
26.如权利要求25所述的压印模具，其中，所述图案化表面包括释放层，所述释放层包括下列物质或主要由下列物质构成：二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其任何混合物。
27.如权利要求25-26中任一项所述的压印模具，其中所述压印模具包括纳米多孔固体介质层。
28.一种适于通过压印光刻被图案化的衬底，所述衬底包括与所述衬底的适于被图案化的表面扩散和/或流体连接的空隙空间，其中所述流体连接意味着发生被捕获的气体到空隙空间中的粘滞流，其中所述空隙空间是纳米多孔固体介质的空隙空间。
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