CN105143976A - 使用具有金属或氧化物涂层的可再次利用的聚合物模板的纳米压印 - Google Patents

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Abstract

提供用于制造基于聚合物的压印光刻模板的方法和系统，该模板具有薄的金属或氧化物涂覆的图案化表面。这种模板显示增强的流体铺展性和填充性(甚至在不存在吹扫气体时)、良好的释放性质和长使用寿命。具体来说，用于制造氧化物涂覆的模型的方法和系统可在大气压力条件下进行，从而降低加工成本和增强通量。

Description

使用具有金属或氧化物涂层的可再次利用的聚合物模板的纳米压印
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119(e)(1)要求2013年03月15日提交的美国临时专利申请第61/792,280号的优先权，该文的全部内容通过引用纳入本文。
发明背景
纳米制造包括制造极小的结构，所述结构具有100纳米级或更小的特征。纳米制造具有显著影响的一个领域是集成电路的加工。随着半导体加工工业持续地力求获得更高的生产率，同时增加每单位面积基片上形成的电路数量，因此纳米制造变得越来越重要。纳米制造提供了更高的工艺控制，同时允许持续减小形成的结构的最小特征尺寸。已经应用纳米制造的其它研发领域包括生物技术、光学技术、机械系统等。
当今使用的一种示例性的纳米制造技术通常被称为压印光刻。示例性压印光刻工艺的详细描述参见多种出版物，例如美国专利号8,349,241、美国专利申请公开号2004/0065252,和美国专利号6,936,194,以上各文的全部内容通过引用纳入本文。
上述这些美国专利申请公开和美国专利中所述的压印光刻技术都包括在可成形(可聚合)的层中形成浮雕(relief)图案，将与所述浮雕图案对应的图案转移到下面的衬底中。所述衬底可以与移动平台相连接，以获得促进图案化工艺的所需定位。所述图案化工艺使用与衬底隔开的模板，可成形液体被施加在模板和衬底之间。所述可成形液体固化形成其中记录有图案的刚性的层，所述图案与接触所述可成形液体的模板表面的形状一致。固化之后，将所述模板与刚性的层分离，使得模板和衬底隔开。然后对衬底和固化的层进行另外的加工，将对应于所述固化的层中的图案的浮雕图案转移到所述衬底中。
附图简述
为了更详细地理解本发明的特征和优势,结合附图所示的实施方式，对本发明的实施方式进行了更具体的描述。但是，需要注意的是，附图仅仅显示了本发明的常规实施方式，因此本发明不限于此，因为本发明还包括其它同等有效的实施方式。
图1所示为光刻系统的简化侧视图，其具有与衬底隔开的模板及模具。
图2所示为图1所示的衬底的简化图，其上具有图案化层。
图3A和3B显示根据本发明形成模板的示例性方法。
图4A和4B显示使用图3A和3B所示的模板把图案化层压印到衬底上的示例性方法。
图5A和5B显示根据本发明形成模板的另一种示例性方法。
图6A和6B显示根据本发明形成模板的另一种示例性方法。
图7显示根据本发明形成模板的另一种示例性方法。
图8显示根据本发明的模板的剪切力实验结果。
图9显示根据本发明的模板的分离力实验结果。
图10显示根据本发明的模板的流体填充实验结果。
具体描述
参考附图，尤其是图1，显示了用来在衬底12上形成浮雕图案的光刻系统10。衬底12可以与衬底卡盘14相连。如图所示，衬底卡盘14是真空卡盘。但是，衬底卡盘14可以是任意的卡盘，包括但不限于真空卡盘、销钉型卡盘、沟槽型卡盘、静电卡盘、电磁卡盘等。在美国专利第6,873,087号中描述了示例性的卡盘，该专利参考结合入本文中。
衬底12和衬底卡盘14可以进一步被平台16所支承。平台16可以提供沿x轴、y轴和z轴的平动和/或转动。平台16,衬底12和衬底卡盘14也可以设置在底座上(图中未显示)。
模板18与衬底12隔开设置。模板18可包括主体，该主体具有第一侧和第二侧，其中一侧具有从该侧朝向衬底12延伸的台块(mesa)20。台块20上面具有图案化表面22。另外，可以将台块20称作模具20。或者，模板18可以没有台块20。
模板18和/或模具20可以由以下的材料形成，包括但不限于：熔融石英、石英、硅、有机聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅酸盐玻璃、氟碳聚合物、金属、硬化蓝宝石等。如图所示,图案化表面22包括由多个隔开的凹槽24和/或凸起件26限定的特征结构(feature)，但是本发明的实施方式不限于这样的构造(例如，平坦的表面)。图案化表面22可以限定任意初始图案，该初始图案形成用来形成于衬底12上的图案的基础。
模板18可以与卡盘28相连接。卡盘28可以设计成真空卡盘、销钉型卡盘、沟槽型卡盘、静电卡盘、电磁卡盘、以及/或者其它类似种类的卡盘，但是不限于这些。示例性卡盘还如美国专利号6,873,087所述。另外,卡盘28可以与压印头30相连，使得卡盘28和/或压印头30可以设计用来促进模板18的移动。
系统10还可以包括流体分配系统32。流体分配系统32可以用来在衬底12上沉积可成形的材料34(例如，可聚合的材料)。可以使用以下的技术将可成形的材料34施加于衬底12之上，例如液滴分配、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。根据设计的考虑，可以在模具22和衬底12之间形成所需空间之前和/或之后，将可成形的材料34施加于衬底12上。可成形的材料34可为功能化纳米颗粒，其应用于生物结构域、太阳能电池工业、电池工业和/或需要功能化纳米颗粒的其它工业。例如，可成形的材料34包括如美国专利号7,157,036和美国专利号8,076,389所述的单体混合物，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。或者,可成形的材料34可包括但不限于生物材料(例如,PEG),太阳能电池材料(例如,N-型,P-型材料),和/或类似材料。
参见图1和图2,系统10可以进一步包括通过线路42与直接能源40相连的能量来源38。压印头30和平台16可以设计用来与线路42相叠覆地定位模板18和衬底12。可以使用处理器54来调节系统10，所述处理器与平台16、压印头30、流体分配系统32和/或能源38相连，可以使用储存在存储器56中的计算机可读程序进行操作。
压印头30、平台16或者这两者在模具20和衬底12之间的距离发生变化，用来在其之间限定所需的体积，该体积将被可成形的材料34填充。例如,压印头30可以对模具18施加作用力，使得模具20与可成形的材料34相接触。在所需体积被可成形的材料34填充之后,能源38产生能量40,例如紫外辐射，使得可成形的材料34固化和/或交联，并且与衬底12的表面44的形状相一致，并使表面22图案化,在衬底12上形成图案化的层46。图案化的层46可包括残余的层48以及大量的特征结构，图中显示为凸起件50和凹陷52,凸起件50的厚度为t1，残余层的厚度为t2。
如上所述的系统和方法还可用于参考美国专利号6,932,934、美国专利号7,077,992、美国专利号7,179,396和美国专利号7,396,475的压印光刻方法和系统，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。
压印光刻中所用的常规的玻璃、石英或熔融石英模板通常通过电子束过程、然后进行多个真空过程例如反应性离子蚀刻(RIE)来制造。但是，这种过程是昂贵和耗时的。已知模板复制过程使用电子束制造的主模板，使用光刻(例如,压印光刻)来在玻璃(或类似衬底)中形成复制模板。虽然成本比直接电子束制造更低，但这种玻璃模板复制仍然需要RIE蚀刻来把图案特征转移进入玻璃，然后进行SEM检测来完成和确认特征几何形貌。这些过程仍然是耗时的，且可导致在高通量压印光刻制造过程中形成瓶颈。聚合物模板,即,其中模板的图案化表面自身由聚合物材料(例如，通过光刻过程)形成的模板,制造速度比玻璃模板更快也没那么昂贵，但它们类似地也具有不足。例如,这种聚合物模板的图案化表面通常不具有足够高的表面硬度和强度来实现可与玻璃模板比拟的耐久性。因此，通过连续的压印循环，聚合物模板图案特征倾向于损坏。此外，使用时，聚合物模板通常需要连续的表面处理来将图案与固化的、图案化聚合物材料彻底分离,这样聚合物模板通常具有高的表面自由能并存在聚合物-聚合物粘附的趋势，这降低了在连续的压印循环之后模板的性能。
本发明提供聚合物模板，其在图案化表面上具有薄的金属或氧化物层(或多层)，这相对于现有的玻璃或熔融石英模板或其它基于聚合物的模板提供许多益处。还提供制造这种模板的方法，以及结合这种方法的模板制造系统。
参考图3A-3B,模板188由三层形成:底座模板衬底或层12,图案化的聚合物层146和覆盖图案化层146的薄的金属或氧化物层160。底座衬底12可为Si或玻璃晶片、玻璃板或柔性膜例如塑料膜。图案化层146可通过UV或热压印或任意其它光刻过程来形成。图4A-4B依次显示使用模板188来压印沉积在衬底162上的聚合物材料34，由此得到图案化层196。金属或氧化物层的厚度可为2-50nm。在一些变体中，厚度可为2-25nm,或2-20nm,或2-15nm,或2-10nm。
对于金属层，在图案化层146上沉积以形成层160的金属可为金钯(AuPd),银钯(AgPd),金(Au),银(Ag),铂(Pt),或任意这些金属的合金,或它们中的任意的多层。具体来说，对于AuPd和AgPd合金，Au或Ag与Pd的比例可为20:80到80:20。合适的金属沉积方法包括例如溅射或蒸发或原子层沉积(ALD)。
对于氧化物层，在图案化层146上沉积的氧化物类型可包括例如二氧化硅(SiO2)或类似SiO2的硅氧化物层(SiOx)。合适的氧化物沉积方法包括例如溅射或化学气相沉积(CVD)或ALD。如本文所使用，化学气相沉积(CVD)包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD),和大气压力等离子体CVD,其包括大气压力等离子体喷射(APP-喷射)和大气压力介质阻挡放电(AP-DBD)过程,例如在下述文献中描述的那些过程："通过大气压力线状等离子体在开放空气中沉积SiO2(OpenAirDepositionofS1O2FilmsbyanAtmosphericPressureLine-ShapedPlasma),"《聚合物等离子体加工(PlasmaProcess.Polym.)》，2005,2,4007-413,以及"通过使用HMDS/Ar/O2在大气压力下SiO2薄膜的等离子体增强化学气相沉积(Plasma-EnhancedChemicalVaporDepositionofS1O2ThinFilmsatAtmosphericPressurebyUsingHMDS/Ar/O2),《韩国物理协会学报(J.KoreanPhysicalSociety)》,53卷,2期,2008,页码：892896，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。
本发明提供的模板，即具有施涂至图案化聚合物层顶部的薄层金属或氧化物的模板，具有许多益处。
首先，与玻璃或聚合物模板相比，这种模板显示好得多的流体铺展性。虽然无意受限于理论，但据信通过薄的金属或氧化物层的亲水性性质来增强液体压印光刻胶(resist)铺展和模板图案特征填充。这种增强的光刻胶铺展和填充性质对于实现高速压印过程而言非常重要。具体来说,在使用本发明的模板的UV压印过程中，观察到的光刻胶铺展比使用熔融石英模板时所观察到的快得多。此外，许多纳米尺度的UV压印过程在压印时使用氦气氛，从而取得可接受的高通量速度。氦气氛最小化了本来在环境空气中将发生的气体捕集，同时使得与在环境空气中实施相同过程时相比具有更快(和更可靠的)特征填充时间。即，对于纳米尺度压印水平的快速和可靠的模板图案填充而言，氦气吹扫是必需的。但是,氦是相对昂贵的，且在普通洁净房设施中不总是随时可用。但是,考虑到本发明的模板通过亲水性表面性质增强的光刻胶铺展性，甚至在精细特征(即,小于100nm)图案化水平上也可使用不含氦的UV压印。
其次，在模板分离时，金属或氧化物层通过下述方式来形成良好的释放性能：阻止液体压印光刻胶在固化之前或之时粘附或结合到下面的预固化的聚合物图案上。因为如上所述的原因，这种聚合物-聚合物相互作用是聚合物模板的不足之处。此外，薄的金属或氧化物层可通过保护下面的聚合物特征来延长模板的可使用寿命。这可通过使用小于100nm线宽栅格图案的图案寿命测试来证明。对于最低的分离力和阻断液体光刻胶渗透穿过该金属涂层和氧化物涂层而言，金属涂层和氧化物涂层的厚度存在最佳值。当涂层厚度过薄时，分离力较高，因为压印层可与下面的模板的图案化的聚合物层相互混合。随着厚度增加到最佳条件,分离力下降。随着厚度超出最佳条件,分离力将增加，因为模板的特征发生硬化和/或扭曲,即,分离力因为表面硬化、粗糙化和来自磨菇状沉积轮廓(在图案轮廓扭曲中这是很可能的情况)的图案互锁效应而增加。因此,如下所述，对于给定的材料和图案,可使用分离力测试来确定所得模板的最佳涂层厚度。
再次，除了增强铺展和分离性能以及增加的模板寿命以外，导电的薄的金属涂层有助于减少或去除模板上的静电荷。减少或去除静电荷进而减少带电的空气传播的污染物颗粒被吸引到模板表面并在该模板表面上累积的可能性。另外，如果模板表面上存在这种颗粒，会导致图案化缺陷和/或模板损坏。
第四，制造具有金属或氧化物涂层的聚合物模板提供自动线宽调制和/或线宽降低性质。例如,如果模板上的原始的聚合物图案由50/50nm线/间隔组成,金属或氧化物层的～7.5nm的均匀涂层可将线/间隔改变成65/35nm。使用这种类型模板的压印的特征具有相反的填充因子，即线/间隔为35/65nm。
第五，本发明提供的制造方法可降低模板复制成本和减少加工时间。例如,制造根据本发明的具有金属或氧化物涂层的聚合物模板可在两个简单的步骤中进行；(1)压印(以形成图案特征)和(2)沉积金属或氧化物层涂层材料。具体来说,对于具有例如类似SiO2(SiOx)涂层的聚合物模板而言,可使用在线大气压力等离子体CVD系统或其它在线大气压力沉积过程。与需要真空条件和更高温度的其它沉积过程相比，这种过程可在大气压力条件下实施,可显著降低加工成本和大大增强通量。这种过程的示例如图5A-5B所示。
图5A显示用于将氧化物层226沉积到之前在底座层222上形成的聚合物图案224上的大气压力等离子体喷射CVD方法。把底座层222固定到移动平台220并相对于大气压力等离子体喷射(APPJ)系统200平移，该系统200自身相对于移动平台220垂直取向。APPJ系统200由第一板或主体204和第二板或主体206组成，该第一板或主体204和第二板或主体206分别具有设置在其上面的第一外部电极212和第二外部电极210。内部电极208设置在第一电极212和第二电极210之间。电极连接到电源(voltagesupply)204。在入口240处提供等离子体气体(通常是O2/Ar或He混合物)，使其通过系统顶部。靠近内部电极212底部通过供应装置(supply)202提供前体和载体气体。操作时，形成等离子体/前体混合物230并朝向图案化层224向下引导，其中当该图案化层224相对于系统200平移时，在图案化层224上形成氧化物层226。
图5B显示类似的方法，该方法使用大气压力等离子体介质阻挡放电系统(DBD)系统300。这里，第一电极310和第二电极312连接到电源304，另外与底座层322和图案化的聚合物层326平行设置,同时第一电极310位于图案化的聚合物层326上方而第二电极312位于移动平台320和底座层322之间。等离子体气体(O2/Ar或He混合物)以及前体和载气分别通过入口340和供应装置302来提供。在该方法中，在从产生的等离子体/前体混合物330形成氧化物层326时，模板可仍然保持静止。
此外,还可使用用于平移具有预图案化特征的柔性塑料衬底的连续的辊对辊方法，来形成根据本发明的模板，这导致进一步节省成本。这种过程的示例如图6A和6B所示,其分别显示图5A-5B的大气压力等离子体喷射CVD系统和大气压力等离子体介质阻挡放电系统(DBD),这些系统适用于将氧化物沉积到在柔性膜衬底例如聚碳酸酯(PC)膜上形成的聚合物模板上。可使用例如辊对辊系统相对于APPJ和APP-DBD系统固定和平移柔性衬底，例如如美国专利申请公开号2013-0214452所述，该文的全部内容通过引用纳入本文。
参考图6A,柔性膜衬底(或底座层)422由辊450和452支持，该辊在张力下操作来固定平坦构造的衬底，且当转动时，该辊可相对于大气压力等离子体喷射(APPJ)系统400平移衬底422。如上针对图5A所述构造APPJ系统400(即,电源404连接到设置在相对的板406和404上的外部电极410和412，内部电极408设置在外部电极之间，还包括等离子体气体入口440以及前体和载体气体供应装置402，操作使得形成的等离子体/前体混合物430向下引导，并沉积到图案化的聚合物层424上,由此形成氧化物层426)。参考图6B,辊550和552类似地支撑和固定柔性膜衬底(或底座层)522，并如上针对图6A的辊系统所述操作，使得相对于APP-DBD系统500平移衬底522。如上针对图5B所述构造APP-DBD系统500(即,电源504连接到相对的平行电极510和512，且电极510位于图案化的聚合物层524上方，电极512位于衬底522下方，还包括等离子体气体入口540以及前体和载体气体供应装置402，操作使得形成的等离子体/前体混合物530沉积到图案化的聚合物层524上,由此形成氧化物层526)。
此外，如针对图6A和6B所述的这种大气压力过程可与压印光刻图案化技术(也在大气压力下进行)结合，使得在前体衬底(例如,玻璃或塑料膜)的图案化之后可直接形成图案化层的氧化物涂层,由此提供用于制造这种模板的连续的在线过程。这种过程的示例如图7所示，其显示压印柔性衬底来形成聚合物模板，随后立刻通过类似于图6A所示系统的大气压力等离子体喷射(APPJ)系统实施金属或氧化物层沉积。具体来说，系统600包括处于张力下的辊650和652以及额外的支撑辊654,656,658,和660，它们集体操作来支撑和固定平坦构造的柔性膜衬底622和越过一系列位置平移衬底。在压印步骤中,把衬底622从第一位置平移到第二位置，当主模板612(连接到在移动平台上的模板卡盘(未显示))移动至与衬底622重叠并与衬底622共平移时，流体分配系统32将可聚合的材料34的液体沉积到衬底622上，使得可聚合的材料填充主模板612的浮雕图案。能量来源606提供光化能(actinicenergy)来固化可聚合的材料34，并在这种共平移时形成图案化的聚合物层624。然后，将主模板612与形成的层624分离，并返回到其初始位置。然后，将衬底622从第二位置加料到第三位置。辊带系统640包括辊642和644,其在这种移动中保持在衬底622上的张力，且系统646还具有保护膜646，在绕着辊642平移时，该保护膜646保护图案化的聚合物层624的特征不受损坏。然后，将包含图案化的聚合物层624的衬底622从第三位置平移到第四位置，并在此过程中经过APPJ系统670下面，该APPJ系统670基本上如针对图6A所述的系统400操作来将氧化物层626沉积到图案化的聚合物层624上(即,电源604连接到位于相对的板605和604上的外部电极610和611，且内部电极608设置在外部电极610和611之间,还包括等离子体气体入口642以及前体和载体气体供应装置602,操作使得将形成的等离子体/前体混合物630向下引导并沉积到图案化的聚合物层624上,由此当衬底622平移经过APPJ系统670时，在图案化的聚合物层624上形成氧化物层626)。
实施例
金属涂覆的聚合物模板
实施例1：金属层厚度的确定
使用剪切力测试来确定用于各种AuPd涂层厚度的最佳涂层厚度。使用粘合层涂覆硅晶片衬底,然后使用可UV固化的压印光刻胶流体(MonoMatTM,德克萨斯州奥斯汀的分子压印公司(MolecularImprints))通过小液体沉积到粘合层上，然后使用空白压印模板压印并固化来形成平坦的聚合物层。使用艾德华(Edwards)S150B溅射仪涂覆机(英国西萨塞克斯郡的艾德华有限公司(EdwardsLtd))，在0-180秒的不同溅射时间下将AuPd(60％/40％)溅射到聚合物层上，得到如下所述的相应的AuPd层厚度:0秒(0nm)；10秒(2nm)；30秒(5nm)；60秒(9nm)；90秒(12nm)；120秒(18nm)；180秒(26nm)。使用英杰(Instron)5524型力测试仪(马萨诸塞州诺伍德的英杰公司(Instron))，进行各AuPd涂覆的样品的剪切力测试。把相同的可UV固化的压印光刻胶沉积到各AuPd涂覆的样品上,然后使测试样品接触力测试仪(其自身也用如上所述的粘合层进行处理),然后固化压印光刻胶。然后对各样品进行剪切力测试，结果如图8所示。还测试了玻璃测试样品(含和不含粘合层)作为对照。如所观察，在最高达90秒的溅射时间(这对应于10-15nmAuPd层)中，溅射时间越长，剪切力下降。该样品具有最低的剪切力(3.00磅力),并对应于使用时最低的预期分离力。但是,超出90秒的更长的溅射时间导致剪切力(和因此分离力)增加,可能是因为增加的溅射时间导致AuPd层的表面粗糙化,这可增加与固化的光刻胶的总表面接触面积,由此进而增加必须克服的粘附力。
实施例2：模板形成。
如下所述制备具有130nm节距栅格(65nm线宽度；65nm间隔宽度)的金属涂覆的聚合物模板。将如上所述的具有130nm节距栅格的硅主模板装载到辊对辊压印车床上(LithoFlexTM100,德克萨斯州奥斯汀的分子压印公司)，然后如实施例1所述通过将可UV固化的压印光刻胶流体滴落沉积到聚碳酸酯膜上，然后使用硅主模板压印来在聚碳酸酯膜上形成具有相同尺寸的图案化聚合物层(即,130nm节距栅格，具有65nm线宽度和65nm间隔宽度)，将图案转移到170微米厚的聚碳酸酯膜上。然后对这些图案化的聚合物层进行如上实施例1所述的AuPd或AgPd溅射，分别进行约90秒溅射(12nm目标厚度)来形成AuPd或AgPd涂覆的聚合物模板，其比例如下：AuPd(75:25),AgPd(60:40)以及AgPd为30:70。
实施例3：图案化性能。
将实施例2的模板进行如下所述的压印测试。
将如上所述的压印光刻胶流体逐滴分配到粘合层处理的硅晶片上，并使用实施例2的AuPd和AgPd聚合物模板进行压印。
通过在大气压力条件下的手动滚动来实施压印。一旦固化，还通过手动剥离方法来进行模板分离。评估所得硅晶片上的压印的图案化层的可见缺陷，包括整体或局部分离失效和/或特征剪切、破碎或扭曲。各模板呈现良好的图案转移，没有显示任何的局部或整体分离失效，或特征剪切、破碎或扭曲。
实施例4：分离力
如实施例2所述制备AuPd(60％/40％)涂覆的聚合物模板，但具有60nm半节距(60nm线宽度,60nm间隔宽度)同心栅格图案。将模板溅射约90秒，以形成约12nm的层。对该模板进行如实施例3所述的多次压印测试,观察到的分离力与当使用具有相同图案尺寸的标准熔融石英模板时所观察到的分离力作比较。结果见图9(来自标准熔融石英模板的数据用字母"A"表示；来自AuPd聚合物模板的数据用字母"B"表示)。两种模板在连续的压印之后呈现降低的分离力(在5次连续压印之后，从约20N的初始分离力下降到10N或更小的水平),且样品模板的总体分离性能与熔融石英模板的类似。
实施例5：流体填充
使用HD700压印光刻车床(德克萨斯州奥斯汀的分子压印公司)对上述实施例4的模板进行机器压印测试。压印时监控流体铺展和填充时间。对于各模板,获得在3秒,5秒和10秒时流体铺展和填充的图像,并将这些图像与使用具有相同图案尺寸的标准熔融石英模板在相同条件下获得的那些图像进行比较。这些图像见图10,"A"栏图像对应于熔融石英模板，"B"栏图像对应于实施例3模板。如所观察，与熔融石英模板相比，实施例3模板提供增强的流体铺展性和填充性。实施例3模板在5秒之内显示完全的铺展和填充,而熔融石英模板到10秒时仍然没有完全铺展和填充。
实施例6：模板寿命
根据如实施例3所述的步骤，对实施例3的模板进行100次连续的压印测试。在第100次压印之后，仍然不存在压印图案降解，或任何的整体或局部分离失效的迹象。
氧化物涂覆的聚合物模板
实施例7：模板形成(真空沉积)和图案化性能
如实施例2所述制备氧化物涂覆的聚合物模板，但使用二氧化硅(S1O2)取代AuPd或AgPd并通过PECVD沉积。使用PTI-790沉积系统(佛罗里达州圣彼得斯堡的等离子体-热学公司(Plasma-Therm))来把不同厚度的SiO2沉积到预图案化膜上，以形成SiO2涂覆的聚合物模板。如沿着栅格顶部所测量，形成的模板的SiO2层厚度是10nm和15nm(且侧壁SiO2厚度分别相应地降低到2.5nm和5nm)。将这些SiO2涂覆的聚合物模板进行如实施例3所述的压印测试,且类似地各模板呈现良好的图案转移，没有显示任何的局部或整体分离失效，或特征剪切、破碎或扭曲。
实施例8：模板弯曲
对实施例8的15nmSiO2涂覆的聚合物模板进行反复弯曲，来复制与辊对辊压印相关的应用条件。
具体来说，将模板(80mm×80mm)弯曲成具有约5mm半径的曲线，然后允许回到其正常的构造。将该过程重复20次，并用SEM检测模板。没有观察到表面裂纹或其它损坏。
实施例9：UV透射
测试根据上述实施例7制备的SiO2模板的UV和可见光透射率。这些模板的SiO2层厚度分别是10nm,16nm和23nm。作为比较，还测试了根据上述实施例2所述形成的AuPd和AgPd模板，以及裸露聚碳酸酯膜。将空气用作参比。在λ＝365nm处，该10nm,18nm和23nmSiO2涂层与裸露PC膜显示基本上相同的UV透射率(75-76％)。相比之下，AuPd和AgPd涂覆模板的透射水平分别是41％和44％，相对于SiO2涂覆模板有45％的损失。
实施例10：模板形成(大气压力等离子体喷射过程,APPJ)
如下所述，使用大气压力等离子体喷射(APPJ)，形成类似Si02材料(SiOx)涂覆的聚合物模板。如实施例2所述来形成初始图案化膜。然后，使这些预图案化的聚碳酸酯膜接触APPJ沉积系统(加利福尼亚州雷多纳多海滩的ST公司(SurfxTechnologies))来涂覆不同厚度(5nm,10nm,23nm,33nm和43nm)的SiOx材料。
使用与氦稀释气混合的四甲基环四硅氧烷(TMCTS)前体以及氧反应性气体。在环境条件下，使固定在x-y平台上的APPJ沉积头以10毫米的间隙在预图案化的膜表面上移动，来形成SiOx涂覆的聚合物模板。
实施例11：图案化性能
对如实施例10所述制备的SiOx涂覆聚合物模板进行如实施例3和7所述的压印测试。各模板呈现良好的图案转移，没有显示任何的局部或整体分离失效，或特征剪切、破碎或扭曲。
本领域技术人员通过阅读本说明书，可以显而易见地了解本发明各种方面地其它改进和另外的实施方式。因此，这些描述只是说明性的。应当理解本文所述的本发明形式作为示例施方式。可以对本文显示和描述地要素和材料进行替换，组成和操作可以电导，本发明地某些特征可以独立使用，本领域技术人员通过阅读本发明的说明书，可以很容易地了解这些变化。
可以在不背离所附权利要求书描述的本发明精神和范围的前提下对本文中描述的要素进行改变。

Claims (20)

1.一种在大气压力条件下形成压印光刻模板的方法,该模板具有叠加于图案化的聚合物层之上的薄的氧化物层,所述方法包括:
提供具有表面的底座层，在所述底座层的所述表面上形成有图案化的聚合物层；和
把所述氧化物层涂覆到所述图案化的聚合物层上,
其中通过大气压力等离子体化学气相沉积(AP-CVD)，将所述氧化物层施涂到所述图案化层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供底座层且底座层表面上形成有图案化的聚合物层的步骤还包括：
把聚合物材料沉积到所述底座层上；
使所述聚合物材料接触具有所需浮雕图案的压印光刻模板；和
固化所述聚合物材料来在所述底座层表面上形成图案化的聚合物层。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过施加UV辐射或热能，来固化所述图案化的聚合物层。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化物层由选自下组的氧化物形成：二氧化硅(SiO2)或类似SiO2的硅氧化物(SiOx)。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化物层的厚度是2-50nm。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述底座层还包括硅、玻璃或柔性膜。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述底座层包括柔性膜。
8.一种用于形成压印光刻模板的系统，所述系统包括:
(a)衬底支撑系统，其构造成固定具有平坦构造的柔性膜衬底，然后将这种固定的柔性膜衬底从第一位置平移到第二位置以及从第三位置平移到第四位置；
(b)流体分配系统，其设置成靠近第一位置,该流体分配系统构造成将可聚合的材料分配到所述固定的柔性衬底上；
(c)具有模板卡盘的移动平台,该模板卡盘构造成固定主模板,该移动平台可在第一位置和第二位置之间移动，且还构造成当所述固定的柔性膜从第一位置平移到第二位置时，将由该模板卡盘固定的主模板平移成与所述固定的柔性膜衬底重叠；
(d)能量来源，其构造成提供固化能量，从而当其位于所述固定的柔性膜衬底和所述主模板之间时，固化可聚合的材料；和
(e)位于第二位置和第三位置之间的大气压力等离子体化学气相沉积(AP-CVD)系统,该AP-CVD系统包括等离子体形成和功率控制装置，且还构造成当所述固定的柔性膜从第三位置平移到第四位置时，形成氧化物层和把氧化物层沉积到在所述固定的柔性膜衬底上形成的固化的可聚合的材料上。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述AP-CVD系统还包括大气压力等离子体喷射(APPJ)系统。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述AP-CVD系统还包括大气压力等离子体介质阻挡放电(AP-DBD)系统。
11.一种压印光刻模板，其包括:
具有表面的底座层；
在所述底座层的所述表面上形成的图案化的聚合物层；和
叠加在所述图案化的聚合物层上的、由选自下组的金属形成的薄的金属层：金钯(AuPd),银钯(AgPd),金(Au),银(Ag),铂(Pt)或它们的合金，该金属层的厚度是2-50nm。
12.如前述权利要求11所述的压印光刻模板，其特征在于，所述底座层还包括硅、玻璃或柔性膜。
13.如权利要求12所述的压印光刻模板，其特征在于，所述底座层是柔性膜。
14.如权利要求11-13中任一项所述的压印光刻模板，其特征在于，所述薄的金属层是AuPd或AgPd。
15.如权利要求14所述的压印光刻模板，其特征在于，Au:Pd或Ag:Pd的比例是20:80到80:20。
16.一种形成如权利要求11所述的压印光刻模板的方法，所述方法包括将选定的金属或它们的合金沉积到所述图案化的聚合物层上来形成所述薄的金属层。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，通过溅射将所述金属层施涂到所述图案化层。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，通过蒸发将所述金属层施涂到所述图案化层。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，通过原子层沉积(ALD)将所述金属层施涂到所述图案化层。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，通过UV辐射或热能来固化所述图案化的聚合物层。
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