CN113454847A - 用于运用纳米压印或辊对辊制造电子结构和天线耦合太赫兹膜的系统和方法 - Google Patents

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CN113454847A CN202080015731.7A CN202080015731A CN113454847A CN 113454847 A CN113454847 A CN 113454847A CN 202080015731 A CN202080015731 A CN 202080015731A CN 113454847 A CN113454847 A CN 113454847A
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Abstract

一种ACT膜具有多个整流天线，该等整流天线各自具有天线和二极管。该ACT膜是使用纳米压印光刻和辊对辊工艺来制造的。压印模板覆盖在具有由一个或多个氧化物层分离的两个金属层的原料上。蚀刻该原料以暴露下金属层。对下金属层进行底切以在下金属层中产生不连续性，以避免与该整流天线中的该二极管短路。还制作超材料膜。为了完成该ACT膜的制造，使该整流天线膜与该超材料膜对准，以确保该整流天线膜中的该等整流天线在该超材料膜中位于该等超材料中的孔上方。一旦对准，则该整流天线膜与该超材料膜接合在一起。

Description

用于运用纳米压印或辊对辊制造电子结构和天线耦合太赫兹 膜的系统和方法
本申请要求2019年2月20日提交的美国临时申请号62/808,275、2019年3月11日提交的美国临时申请号62/816,907和2019年3月12日提交的美国临时申请号62/817,489的提交日的权益，所有美国临时申请特此以全文引用的方式并入本文。
技术领域
本发明的实施例大体上涉及用于形成电子结构和通常包括此类结构的天线耦合太赫兹膜的结构和方法以及用于从电磁辐射收集能量的结构。更具体地，实施例涉及纳米结构、超材料、近场量子整流器(NFQ整流器)或可选的整流天线以及用于从例如红外、近红外和可见光谱收集能量并捕获毫米波和太赫兹能量的相关方法和系统，并涉及包含此类结构的膜。
背景技术
目前全世界迫切需要廉价的可再生能源。讽刺的是，尽管大量能源以阳光和热量的形式存在，但将其它投入使用来支持社会需求需要将其转化为电能。
低温废热丰富且普遍。通常，这种低温废热以大体积形式存在，例如烟气烟囱或加热废水。收集大量气体或流体需要与为此目的创建的膜接触表面积较大。以低成本将热源收集成可用的电力是特别理想的。因此，低成本制造技术对于废热收集电子膜和系统的扩散非常重要。
发明内容
实施例涉及一种用于制造一般电子元件和NFQ整流器的系统和方法，具体地，实施例使用包括此类电子和NFQ整流器结构的纳米压印光刻和辊对辊(R2R)技术和膜，诸如天线耦合太赫兹膜。成对的纳米天线和二极管阵列的表面技术为能量收集应用提供巨大的优势。在废热回收领域，这些系统是理想的，因为它们可调谐到目标源的频谱而没有移动部件，并且制造成本低廉。
本文描述的实施例涉及使用纳米压印光刻(NIL)和辊对辊(R2R)来在膜上制造电子结构的方法。开发NIL和R2R工艺既昂贵又耗时。降低工艺复杂性或减少工艺步骤数量会转化为显著降低工艺开发成本以及制造成本。如本文所述，一种此类减少涉及多级堆叠件中的关键结构元件的蚀刻底切。
如果不是单片制造，则由于所制造装置的纳米级尺寸，对准是NIL和R2R工艺中的关键问题。使用自对准压印光刻(SAIL)可确保多个结构的对准。在SAIL工艺中，所有装置元件都在压印工具中组装在一起。将液态聚合物或单体施加至衬底，然后将工具压入液体中。辊或其他机械工具将衬底、液体和压印工具放在一起。液体用UV或热固化，并且压印工具与固化的聚合物/单体(以下称为“聚合物”)分离。
最佳地，创建NFQ整流器的NIL和R2R工艺是减法工艺。尽管可添加层或材料，但一般而言，如果工艺纯粹是减法工艺，则该工艺最简单。在本发明的一个实施例中，衬底涂覆有实现成品元件所需的所有材料。这种带涂层的衬底称为原料或原料堆。例如，在制造NFQ整流器时，将金属、至少一种薄氧化物和顶金属沉积在衬底上以产生原料。在实施例中，原料衬底是可用于辊对辊工艺的衬底。
在实施例中，压印聚合物沉积在表面上，并且压印结构和暴露的原料层的蚀刻逐步进行。差异蚀刻可选择性地蚀刻原料的聚合物结构、金属或氧化物。在一个实施例中，NFQ整流器结构包含由至少一层氧化物层分离的两个金属层。蚀刻底金属以形成左天线叶。蚀刻顶金属以形成右天线叶。装置中间的重叠区域形成二极管。在此实施例中，层的简单减法不会将右天线与下方的下金属分离，因此造成对二极管的短路。
底切下金属会断开下金属以解决此短路问题。底切节省许多其他步骤并显著简化工艺。在实施例中，通过对金属执行湿法蚀刻来执行底切，并且通过在压印工具中需要底切的点处放置压痕(也称为凹陷)来实现底切。
使此底切工艺起作用的重要元素是：底切区的压印工具中的压痕结构；宽度比周围结构窄的底切区；以及能够选择性地从其他永久层下方去除材料的湿法蚀刻或其他各向同性蚀刻。在此方法的一个实施例中，使用湿法蚀刻剂，其横向蚀刻速率是蚀刻剂温度的函数。以这种方式，通过设定并保持规定的蚀刻剂温度来控制底切的横向蚀刻速率。
附图说明
图1示出根据实施例的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图1A示出根据实施例的衬底和聚合物纳米压印工具层上的示例性原料。
图1B示出根据第二实施例的衬底和聚合物纳米压印工具层上的示例性原料。
图1C示出对应于根据第二实施例的衬底和聚合物纳米压印工具层上的示例性原料。
图1D是沿线A-A'截取的图1C的截面。
图2示出根据实施例的初始去浮渣蚀刻之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图2B示出根据第二实施例的初始去浮渣蚀刻之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图2C是沿线B-B'截取的图2B的截面。
图3示出根据实施例的去除凹陷区中的金属M2和二极管氧化物的蚀刻之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图3B示出根据第二实施例的去除凹陷区中的金属M2和二极管氧化物的蚀刻之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图3C是沿线C-C'截取的图3B的截面。
图4示出根据实施例的钝化氧化物沉积之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图4B示出根据第二实施例的沉积钝化氧化物之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图4C是沿线D-D'截取的图4B的截面。
图5示出根据实施例的定向蚀刻去除水平表面上的钝化氧化物之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图5B示出根据第二实施例的定向蚀刻去除水平表面上的钝化氧化物之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图5C是沿E-E'线截取的图5B的截面。
图6示出根据实施例的湿法蚀刻去除凹陷区中的底金属同时还在底金属中产生底切之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图6B示出根据第二实施例的湿法蚀刻去除凹陷区中的底金属同时还在底金属中产生底切之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图6C是沿线F-F'截取的图6B的截面。
图7示出根据实施例的蚀刻以去除钝化留下的侧壁氧化物之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图8示出根据实施例的透明尺寸图，其中，为了清楚起见而省略纳米压印多级模板以示出底切。
图9示出根据实施例的通过蚀刻去除聚合物顶层之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图9B示出根据第二实施例的通过蚀刻去除聚合物顶层之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图9C是沿线G-G'截取的图9B的截面。
图10示出根据实施例的蚀刻去除剩余纳米压印多级模板层外部的原料堆之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图10B示出根据第二实施例的蚀刻去除剩余纳米压印多级模板层外部的原料堆之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图10C是沿线H-H'截取的图10B的截面。
图11示出根据实施例的去除纳米压印多级模板的层之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图11B示出根据第二实施例的去除纳米压印多级模板的层之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图11C是沿线I-F截取的图11B的截面。
图12示出根据实施例的蚀刻金属M2之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图13示出根据实施例的去除纳米压印多级模板的层的剩余部分之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图13B示出根据第二实施例的去除纳米压印多级模板的层的剩余部分之后的原料堆的顶部上的纳米压印多级模板。
图13C是沿J-J'线截取的图13B的截面。
图14示出根据实施例的包括底切800的最终结构的透明分解尺寸图。
图15示出根据实施例的包括用于制造超材料中的电镀步骤的电镀模板或压印图案的结构。
图16示出根据实施例的具有用于在沉积晶种层之后制造超材料的压印图案的结构。
图17示出根据实施例的已经被诸如铜等镀覆材料1702完全镀覆的压印图案部件。
图18示出根据实施例的包括铜的超材料，其中，周期孔的表面朝下，衬底接合至铜的相对侧。
图19示出根据实施例的已翻转的最终超材料，以示出超材料具有带有周期性布置的孔的表面。
图20示出根据实施例的已被添加至超材料表面的示例性完整结构支架结构。
图21示出根据实施例的获得莫尔条纹(即两组光栅线之间的旋转)的方式。
图22示出根据实施例的包括具有交替间距Λ1和Λ2的4组光栅的整流天线膜的示例性整流天线对准标记以及包括具有交替间距Λ1和Λ2的4组光栅的对应超材料膜的示例性超材料对准标记。
图23示出根据实施例的使用莫尔条纹的整流天线膜和超材料膜的粗对准，其中，x方向上的偏移和y方向上的偏移小于或等于Λ1。
图24示出根据实施例的使用莫尔条纹的x方向上的整流天线膜与超材料膜的精细对准。
图25示出根据实施例的使用莫尔条纹的y方向上将整流天线膜与超材料膜的精细对准。
图26是根据实施例的用于对准整流天线膜和超材料膜的对准系统的示意图。
图27是根据实施例的示例性辊对辊系统的示意图，该系统并入有被配置为在辊对辊环境中操作的对准系统。
图28是根据实施例的使用功率输出部件对准来将根据实施例的超材料膜与整流天线膜对准的示例性系统的示意图。
图29是根据实施例的用于形成包括多个整流天线的整流天线膜的工艺的流程图。
图30是根据实施例的制造包括多种超材料的超材料膜的工艺的流程图。
图31是根据实施例的与超材料耦合的整流天线的最终产品组装工艺的流程图。
具体实施方式
以下描述旨在使本领域普通技术人员能够制作和使用本发明，并在专利申请及其要求的上下文中提供。对所描述的实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文的一般原理可应用于其他实施例。因此，本发明不旨在限于所示出的实施例，包括对附图中包括的任何尺寸的任何限制，而是符合与本文所述的原理和部件一致的最宽范围。附图未按比例绘制。附图中包括的任何尺寸仅作为它们所应用的部件的示例性实施例，而不旨在限制、指示比例或相对于附图中的任何其他部件来考虑。
天线耦合太赫兹膜(“ACT膜”)是使用围绕纳米压印光刻技术构建的辊对辊制造技术来制造的。ACT膜包括两个子组件：(1)整流天线或NFQ整流器膜和(2)超材料膜。在实施例中，超材料被调谐成整流天线的天线的谐振频率。在实施例中，NFQ整流器膜包括在上面制造多个NFQ整流器的辊对辊膜衬底。在实施例中，超材料膜包括在上面制造多个超材料的辊对辊衬底。为了完成ACT膜的制造，整流天线与超材料膜对准以确保整流天线位于超材料中的孔上方，然后接合在一起。
包括超材料膜的超材料(如下所述)被调谐成预期用于能量收集的频率。在这种情况下，超材料被调谐成与热量相关的太赫兹(THz)范围内的频率。关于整流天线和超材料的更多细节可在以下专利中找到：于2015年6月19日提交的标题为“用于使用超材料来将电磁辐射转换为电能的系统和方法(System and Method for Converting ElectromagneticRadiation to Electrical Energy Using Metamaterials)”的美国专利申请号14/745,299(“‘299专利申请”)和于2017年9月14日提交的标题为“用于使用超材料、整流天线和补偿结构来将电磁辐射转换为电能的结构、系统和方法(Structures,System and Methodfor Converting Electromagnetic Radiation to Electric Energy UsingMetamaterials,Rectennas and Compensation Structures)”的美国专利申请号15/602,051(“‘051专利申请”)，这两个美国专利申请特此以全文引用的方式并入本文。
在实施例中，ACT膜的制造并入有如下表1和图29至图31的工艺流程图中总结的多个工艺步骤。表1中的子组装步骤编号对应于图29至图31的流程图中的步骤编号。
Figure BDA0003221472110000071
Figure BDA0003221472110000081
表1：ACT膜制造工艺总结
为了开始制造根据实施例的ACT膜，形成原料。图1A和图1B分别示出示例性原料103和103a。原料103是用于制造整流天线1304的示例性原料。整流天线子组件膜包括多个此类整流天线1304。原料103a是用于制造具有反射器的整流天线的示例性原料。
如图1B所示，为了形成原料103a，在根据另一个实施例的表面处理的不锈钢(或其他)衬底104a上，溅射沉积以下层(具有示例性厚度)：
(a)1μm SiO2隔离层(仅适用于导电衬底)
(b)150nm Al层
(c)720nm SiO2隔离层
(d)150nm Al层
(e)30nm Ni层
(f)2.5nm NiOx层
(g)1nm Al2O3层
(h)10nm Cr层
(i)150nm Al层
在下面的描述中，例如如图1B所示，为了便于说明并且由于整流天线和超材料的制造不限于上述用于原料的材料，为了便于解释，参考通用衬底104、通用第一金属图109M1、通用第二金属107M2和通用的一种或多种氧化物108。使用此惯例，在示例性原料103a中，衬底104由氧化硅制成。金属107M2包括一层镍和一层铝。金属109M1包括一层铬和一层铝。氧化物层108包括两个氧化物层-氧化镍和氧化铝。如此，使用原料103a将产生具有金属-绝缘体-绝缘体-金属(MIIM)二极管的整流天线装置。
原料103和103a可在多个遍次中产生。参考图1B，衬底(a)、反射器(b)和隔离器(c)的暴露应该在真空下单遍次完成。注意：此时真空可能会被破坏。然后必须在不破坏真空的情况下完成金属107、M1、(d)和(e)、氧化物(l)和(g)以及金属109、M2、(h)和(i)的下一步沉积。金属和氧化物的精确控制是装置二极管功能的核心，因此破坏真空会使材料暴露于氧气源并可能损坏材料堆。
在实施例中，原料的薄层适用于溅射沉积而没有间断。形成原料在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤1。
对于ACT膜工艺存在多种衬底选择。最好的衬底应具有良好的尺寸稳定性、光滑的表面、低廉的价格和耐热性。表2按当前可取性顺序列出候选衬底材料以及每种材料的优缺点：
Figure BDA0003221472110000091
Figure BDA0003221472110000101
表2：衬底候选材料
在形成诸如原料103或103a等原料之后，通过用均匀厚度的UV固化光敏聚合物涂覆原料来产生纳米压印工具101。这可用反向凹版涂布机等完成。在实施例中，然后使用带图案的石英辊压印涂覆的原料，并且当聚合物处于压印和支承辊之间的辊隙中时，来自石英辊内的UV光使聚合物凝固。然后，经过压印的原料经过热固化或第二UV固化阶段以完成聚合物的交联。
在实施例中，最终光敏聚合物与在后续工艺步骤中使用的湿金属蚀刻剂兼容。它还必须在氧等离子中蚀刻，并可在工艺步骤结束时用灰化或类似工艺去除。在实施例中，压印步骤或层高度为约0.5微米。在实施例中，凹版印刷涂层为约1微米。形成纳米压印工具101在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤2。图1和图1C分别示出原料103和103a的顶部上的示例性纳米压印工具101。图1D示出在图1C中的线A-A'处截取的原料103a的示例性实施例的截面。
参考图1和图13，包括整流天线1304的第一子组件包括衬底104、原料层103和纳米压印工具101。应注意，可选地，原料可被称为包括衬底104和/或纳米压印工具101。
参考图13，在实施例中，制造整流天线或NFQ整流器1300。在实施例中，NFQ整流器1300包括两个天线叶1302a和1302b以及二极管1304。在操作中，电流在天线叶1302a和1302b中产生，并被馈送至二极管1304所在的馈送点。二极管1304用于对天线叶片中产生的电流进行整流，从而提供可用于为其他装置供电的DC电流。
天线叶1302a由第一金属109M1制成，而天线叶1302b由第二金属107M2制成。二极管1304包括金属M1和M2以及一种或多种二极管氧化物108。在实施例中，金属M1和M2是多层的。例如，金属M1是铝与有一层薄镍，金属M2是一层薄铬，上面是铝。这种变化很重要，因为天线中使用的金属的要求与二极管的要求不同。在实施例中，金属M1与M2是相同的金属。
天线金属通常需要在高频下具有高导电性。因此，在实施例中，铝是金属M1和M2中的主要导电金属。选择金属-绝缘体-金属(MIM)二极管或金属-绝缘体-绝缘体-金属(MIIM)二极管中的金属是因为它们的功函数不同，以及它们如何与氧化物建立势垒以实现所需的隧道效应和反对称二极管行为。在实施例中，二极管1304包括一种或多种二极管氧化物108，例如NiO和Al2O3。为清楚起见，在此示例中，原料堆的完整堆为Al-Ni-NiO-Al2O3-Cr-Al。还可添加反射器金属和隔离区，如图103a所示。
参考图1，在本发明的实施例中，如图1所示，多级纳米压印模板101与衬底104上的原料103组合。在实施例中，衬底104是辊对辊膜衬底的一部分。图1仅示出许多重复的此类结构中的一种，包括衬底上的纳米压印模板和原料103。
如图1所示，在实施例中，纳米压印工具101包括多个层101a、101b和101c。层数对应于制造整流天线1300所需的蚀刻数量和种类。例如，在实施例中，纳米压印工具具有3个层。同样如图1所示，纳米压印工具101的层具有要制造的期望的整流天线1300的形状。例如，如图1所示，纳米压印物101包括具有以下各项的形状的层：对应于天线叶1302a或整流天线1300的第一天线叶111、对应于整流天线1300的天线叶1302b的第二天线叶112、以及对应于二极管1304的重叠区域110。因此，在所示出的实施例中，整流天线1300是领结天线。
在实施例中，纳米压印工具101由可通过蚀刻选择性去除的聚合物制成。如本文所述，制造整流天线1300涉及对自对准压印模板中的特定部件的可选的蚀刻。
图1A示出具有纳米压印工具聚合物101的衬底104上的示例性原料103。在实施例中，原料103包括放置在衬底104的顶部上的第一金属109、位于第一金属109的顶部上的一种或多种氧化物108、以及位于氧化物108的顶部上的第二金属107。
压印工具101中的凹陷或可选的压痕区102允许湿法化学蚀刻接近区域110附近的区域，该区域对应于二极管1304，在那里将形成底切800(见图8)。在实施例中，底切蚀刻发生在本文所述的蚀刻序列的结束附近。
参考图2，纳米压印模板聚合物101的第一蚀刻(去浮渣蚀刻)暴露区202中的金属107M2。区202示出形成底切区的压痕结构的结果。在去浮渣蚀刻之后，打开此压痕结构以暴露M2。在实施例中，去浮渣蚀刻去除约0.05μm残留压印材料并清除凹陷或通孔区102。带有一些CHF3的氧等离子RIE可用于执行去浮渣蚀刻。
时间取决于压印工艺。在实施例中，蚀刻时间和工艺参数由特定聚合物选择以及对于此步骤在步骤2中选择的凹版印刷涂层的厚度来确定并受其影响。在实施例中，光敏聚合物蚀刻时间是10秒或大约10秒。去浮渣蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤3。图2和图2B分别示出原料103和103a的顶部上的示例性纳米压印工具101。图2C示出在示例性实施例的图2B中的线B-B'处截取的去浮渣蚀刻之后的截面。
接下来，如图3所示，蚀刻金属107M2和二极管氧化物108以暴露区域302中的金属109M1。金属109M1在天线叶区111与112之间必须是不连续的，以避免对二极管110的短路。二极管区域110附近的狭窄区是用于产生期望的不连续性的底切的理想区。
例如，在具有原料103a的实施例中，此蚀刻去除150nm的顶金属铝。(例如，见图1B中原料103a的Al层(i))在通孔102中。在实施例中，蚀刻是使用诸如Cyantek Al-12S等蚀刻剂的30C湿法蚀刻。如果使用浸渍槽，则在蚀刻期间必须搅拌蚀刻剂。在实施例中，对于这种金属，诸如Al，蚀刻时间是30秒或大约30秒。在实施例中，光敏聚合物不受蚀刻剂影响。此Al金属蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤4。
此外，在具有原料103a的实施例中，执行蚀刻以去除通孔区102中的顶Cr金属(例如，见图1B中的原料103a的Cr层(h))界面金属。在实施例中，此蚀刻是使用诸如CyantekCr-14等稀释蚀刻剂的室温湿法蚀刻。通常，此类蚀刻剂具有高度选择性。在实施例中，Cr蚀刻时间是10秒或大约10秒。在实施例中，铝蚀刻剂将停止在铬上。在同一种蚀刻剂中蚀刻两种金属是可能的(但可能并不理想)。此Cr金属蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤5。
图3和图3B示出蚀刻金属107M2和氧化物层108以暴露原料103a的凹陷或通孔区202中的金属109M1的结果。图3C示出在示例性实施例的图3B中的线C-C'处截取的蚀刻金属109、M2和氧化物层108之后的截面。
接下来，在实施例中，在如图4所示的钝化步骤中，在包括侧壁的整个结构上方沉积钝化氧化物层400。只有金属109M1与金属107M2之间的蚀刻不是选择性时，此时才需要该钝化步骤。一个这种情况是金属109M1与金属107M2相同。
在实施例中，在钝化步骤中，如图所示沉积CVD层。它将覆盖所有竖直和水平的暴露表面。在实施例中，CVD层的厚度和组分是厚度为0.25μm的SiN。存在一些视觉对比来监控后续工艺步骤是有帮助的。此钝化步骤在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤6。图4和图4B示出将钝化氧化物施加至原料103a的结果。图4C示出在图4B中的线D-D'处截取的施加钝化层之后的截面。
接下来，如图5所示，钝化材料的定向蚀刻仅使侧壁500涂覆。这种定向蚀刻可例如在使用氧气和/或氟基气体的反应离子蚀刻机(RIE)中完成。这种RIE蚀刻清除水平钝化层，从而使顶金属层的暴露边缘免受后续金属蚀刻影响。在实施例中，RIE蚀刻使用SF6来执行。在实施例中，RIE蚀刻时间介于30秒至1分钟的范围内。此定向蚀刻步骤在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤7。图5和图5B示出施加原料103a的定向蚀刻步骤的结果。图5C示出在图5B中的线E-E'处截取的施加钝化层之后的截面。
在使用原料103a的实施例中，Ni界面金属(例如，见图1B中的原料103a的层(e))。室温湿法蚀刻。在实施例中，Ni蚀刻时间是10秒或大约10秒。如果铝蚀刻剂也去除镍，则可能不需要此步骤。Transene Ni蚀刻剂TFG的稀释版本可用于此步骤，该步骤在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤8。
接下来，如图6所示，湿法蚀刻去除压痕区域602中的金属109M1。湿法蚀刻还在金属109M1中产生底切800以去除二极管短路。可看出，穿过凹陷区域602可见衬底104。底切现已完成，但工艺中仍有若干步骤。
确定底切的横向湿法蚀刻通过例如控制蚀刻剂温度来谨慎控制。例如，Al的湿法蚀刻剂具有高度依赖于温度的横向蚀刻速率。在高于约55℃的温度下，横向蚀刻速率可等于或大于竖直蚀刻速率。在这种情况下，谨慎控制温度是控制底切的关键。确切的蚀刻时间取决于金属的厚度、期望的底切长度和蚀刻剂的温度。此底切不仅用于隔离金属M1与金属M2层，而且还限定有源二极管装置110的区域，它对应于整流天线1300的二极管1304。用底切方法限定二极管1304的尺寸非常重要，因为形成小的二极管1304结构通常是有利的。所描述的底切方法使得可以超越用于创建甚至更小的结构的压印技术的小规模限制。
原料103a的实例中的金属107、M1、Al的湿法蚀刻(例如，见图1B中原料103a的层(d))。在实施例中，示例性原料103a中的金属107、M1、Al的湿法蚀刻在约40℃下进行30秒或大约30秒。如果使用浸渍槽，则在蚀刻工艺期间必须搅拌蚀刻剂。铝蚀刻剂必须首先切穿150nm厚的铝，然后开始横向蚀刻。横向蚀刻速率是蚀刻剂温度的强函数。即使1度的温度变化也会极大地影响横向蚀刻速率。在实施例中，横向蚀刻必须在通孔的每一侧延伸100nm以隔离最终结构中的有源二极管区域(即上天线臂与下天线臂之间的二极管区域)。在此时进行一些过度蚀刻是谨慎的，以避免短路。此蚀刻用于限定有源二极管的一个边缘的位置，因此必须谨慎控制此步骤。蚀刻后的状态如下两图所示。在第二张图中，未示出光敏聚合物，而上层金属和二极管层被示出为半透明的。
此底切蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤9。图6和图6B示出蚀刻金属109、M2和氧化物层108以暴露原料103a的凹陷或通孔区202中的金属107、M1的结果。图6C示出在示例性实施例的在图6B中的线F-F'处截取的蚀刻金属109、M2和氧化物层108之后的截面。
接下来，如图7所示，去除各种部件的侧壁上的残留钝化氧化物400，这将剩余的NIL聚合物101留在原料103的顶部上。如果后续金属M2和二极管蚀刻同时去除侧壁层，则可能不需要此步骤。此时可能需要进行第二次钝化以减少进一步的底切。通孔的确切位置将由底切的特定性质和性能决定，如有必要，可重新定位。
图8示出蚀刻以产生底切800之后的组件的透明视图，其中，为了可见而去除了压印聚合物。如可看出，金属109M1在连续金属107M2下方被底切(不连续)。此时，可添加第二钝化步骤以限制添加钝化氧化物，该钝化氧化物将在金属109M1层的后续蚀刻期间限制底切的进一步发展。
接下来，如图9所示，去除聚合物纳米压印模板101的层205以暴露金属107M2。去除压印层会暴露装置的轮廓。在实施例中，使用可能带有一些CHF3的氧等离子RIE。时间取决于阶跃高度。在实施例中，光敏聚合物蚀刻时间是1分钟或大约1分钟。
去除压印层的步骤在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤10。图9和图9B示出去除压印层的结果。图9C示出在示例性实施例的图9B中的线F-F'处截取的蚀刻金属109、M2和氧化物层108之后的截面。
接下来，通过原料103进行蚀刻。图10示出整流天线1300的结构，在蚀刻穿过整个原料堆103之后留下聚合物层。例如，此步骤可通过使用诸如氯气等RIE蚀刻或通过专用于金属和二极管层的各向异性湿法蚀刻与干法蚀刻的组合来完成。
在使用图1B的原料103a的实施例中，这通过如下的一系列蚀刻完成：蚀刻Al层(图1B中原料103a的层(i))，基本上重复步骤4以蚀刻Al层的先前未蚀刻的区域。此Al蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤11。蚀刻Cr层(图1B中原料103a的层(h))，基本上重复步骤5以蚀刻Cr层的先前未蚀刻的区域。Cr蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤12。
RIE SF6蚀刻用于蚀刻NiO和Al2O3层(图1B中原料103a的二极管层(I)和(g))。在实施例中，二极管蚀刻时间是30秒或大约30秒。在另一实施例中，湿法蚀刻用于蚀刻氧化物层。使用湿法蚀刻避免在该工艺中在此时进行真空步骤。二极管层蚀刻在图1B的工艺流程图和表1中被称为步骤13。
蚀刻Ni层(图1B中原料103a的层(e))，基本上重复步骤8以蚀刻Cr层的先前未蚀刻的区域。Ni蚀刻在图1B的工艺流程图和表1中被称为步骤14。
接下来，层(图1B中原料103a的层(i))，基本上重复步骤4以蚀刻此Al层的先前未蚀刻的区域。Al蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤15。图10和图10B分别示出蚀刻穿过原料103和103a的结果。图10C示出在图10B中的线G-G'处截取的蚀刻穿过原料103a的结果的截面。
接下来，如图11所示，去除聚合物压印模板的另一层，从而在纳米压印工具101的右天线叶203上留下剩余的聚合物压印结构。因此，在下天线臂1302a上方去除光敏聚合物。纳米压印工具101的左天线叶204仍不完整，因为它包含完整的二极管堆，包括金属107M2、二极管氧化物108和下金属109M1。这种各向异性蚀刻可通过使用例如氧等离子的RIE工艺来完成。这基本上是步骤10的重复。这种去除纳米压印工具101层在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤16。图11和图11B示出去除区204中的纳米压印工具101的聚合物的结果。图11C示出在图11B中的线H-H'处截取的去除区204中的聚合物的结果的截面。
接下来，如图12所示，蚀刻从位于聚合物区204下方的金属107M2的左天线叶去除顶金属。氧化物层108示出为保留在此图中。根据去除金属107M2的蚀刻，这些非常薄的氧化物可能会被去除或保留。因为它们很薄，因此，此区域中的氧化物层108的存在对装置没有影响。这种各向异性蚀刻可通过特定于金属107M2的湿法蚀刻或通过定时在金属107M2被去除后结束的RIE蚀刻(诸如氯等离子)来实现。对于图1B中区204下方的原料103a的层(i)，这基本上是Al蚀刻步骤4的重复。此Al蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤17。
在使用原料103a的实施例中，Cr层也被蚀刻，这基本上是图1B中的原料103a层(h)的步骤5的重复。此Cr蚀刻在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤18。
接下来，如图13所示，去除纳米压印工具101聚合物的剩余部分，从而留下整流天线1300的最终版本。聚合物的这种最终去除可通过重复步骤10的工艺、使用氧等离子蚀刻(诸如灰化)或通过使用溶解聚合物的化学品的湿法蚀刻来完成。
去除纳米压印工具101的剩余部分在图29的工艺流程图和表1中被称为步骤19。图13和图13B示出去除纳米压印工具101的剩余部分的结果。图13C示出在图13B中的线I-I'处截取的去除区204中的聚合物的结果的截面。
图14示出整流天线结构1300的分解图，以使得底切800是可见的。此时可进行质量保证测试，以确定装置产量和制造效率。
在实施例中，要制造的超材料材料在其表面上包括一系列图案化或未图案化的孔或柱。在所示出的实施例中，超材料包括在其表面上具有图案化(周期性)系列孔的铜。超材料膜子组件包括多种此类超材料。为了制造超材料、第二子组件，执行以下主要工艺步骤：
步骤3001(见图30)：使用压印聚合物或单体来压印电镀模板
步骤3002(见图30)：在镀覆模板上沉积晶种层以适应电镀
步骤3003(见图30)：通过在模板上和周围镀覆来完成电镀。
步骤3004(见图30)：将导热衬底层压至镀覆金属的顶部上。
步骤3005(见图30)：对临时衬底进行分层并从超材料去除所有剩余的压印聚合物/单体。
步骤3006(见图30)：对支柱进行图案化，以准备与整流天线膜对准和接合。
图15示出包括用于电镀步骤的电镀模板或压印图案1501的结构1500。在步骤3001中，使用透明压印工具，压印聚合物或单体1504，并且将其UV固化至临时衬底1506上。在实施例中，临时衬底1506是在辊对辊处理中使用的部分衬底。图15仅示出衬底片材上的许多重复结构1500之一。
在实施例中，聚合物或单体1504是UV可固化的，并能够形成并固化图15所示的几何形状。不需要去除压印图案1508之下的浮渣层1502。它将在稍后的步骤中用作释放层。
在实施例中，压印图案1508的特征在于诸如结构1508a和1508b等结构的周期性放置。在图15所示的实施例中，结构是以24μm×24μm周期周期性布置的柱，即，每个结构在其四个边中的每个上与其最近相邻物分离24μm。在所示出的实施例中，该等结构具有正方形形状，每一侧是3μm和2.6μm高。这种结构布置、大小和形状将产生一种超材料，该超材料将在其接合的整流天线的太赫兹频率下共振。
在可选的实施例中，结构不必具有周期性位移、具有相同大小或相同形状。替代地，这些结构必须具有相对于彼此的大小和放置，使得所得超材料将在要使用的整流天线调谐成的频率下谐振。
一旦完成镀覆模板，在步骤3002中，沉积晶种金属1602以提供用于进行镀覆的电连续路径。这种金属在镀覆电解液中应该是稳定的并具有足够的导电性，以使得跨辊均质地发生镀覆。在实施例中，晶种层材料是以2nm/s的速率溅射至100nm厚度的铜。假设此沉积速率，辊的所有部分必须暴露于铜蒸发50秒。图16示出在沉积晶种层之后对应于结构1500的膜辊或衬底片材1600的一部分。在图16中，镀覆模板结构的侧壁尚未沉积。然而，可容忍一些侧壁沉积。
在步骤3003中，对包括超材料的材料镀覆超材料材料以完全密封镀覆模板结构。在实施例中，超材料是铜。在铜是超材料的这种实施例中，在步骤3003中，在已沉积晶种层之后，进行铜的镀覆以完全密封镀覆模板结构。在实施例中，需要使晶种层具有电连续性以驱动20mA/cm2的电流密度。这种电连续性可通过直接接触结构的顶侧朝向辊的边缘来实现。镀覆电解液主要包含五水硫酸铜(II)和硫酸。该溶液酸性很强，pH值为-0.25。目标镀覆厚度应延伸超过结构。目前用于超材料晶圆生产的目标厚度大于模板结构高度的2倍，总共6pm。在镀覆沉积速率约为7nm/s的情况下，辊的单个区域的总沉积时间为大约15分钟。此时间可能通过增加电流密度或将目标厚度设置为较低值的组合来减少。重要的是模板被完全密封。因此，如果跨辊的镀层非常均匀，则目标厚度可减少近一半。图17示出已被诸如铜等镀覆材料1702完全镀覆的结构，诸如结构1508a和1508b。应当注意，可接受的压印聚合物不会受镀覆工艺影响。
在步骤3004中，将衬底1802添加至正在形成的超材料。在实施例中，使铜超材料的图案化侧面朝下。使铜超材料的图案面朝下降低电镀深度的精度公差并确保平坦的超材料表面。超材料要求其开口面向整流天线(当最终对准并接合至整流天线时，诸如整流天线1304时)。图17中的镀覆结构需要相对于其衬底进行翻转。这可通过首先将铜接合至导热片材来实现，例如作为衬底1802的不锈钢。图18示出包括铜的超材料，其中，周期孔的表面朝下，衬底1802接合至铜的相对侧。
在实施例中，导热衬底1802的材料可选自任何常见金属。例如，通常用作辊对辊衬底的多种金属中的任何一种都是可接受的。在实施例中，衬底1802的接合方法使用耐受高达300℃的温度的接合。
在衬底1802附接至镀铜的顶部之后，在步骤3005中将膜浸入将去除压印聚合物1504的溶剂中。去除压印聚合物1504还导致临时衬底1506的分离。在实施例中，溶剂快速且干净地去除聚合物/单体。最终超材料结构中的所有材料都需要具有导热性和低释气性，以实现真空兼容性。如图19所示，此工艺的结果是最终的超材料1900已被翻转以示出具有表面1904的铜材料1902，该表面具有周期性布置的孔，诸如孔1906a和1906b。
在步骤3006中，在超材料1900的表面1904上构建支架结构。在对超材料和整流天线膜进行对准和接合之前，在超材料的表面上建立支柱以设置两层膜之间的分离距离。图20示出将支架结构2004a、2004b、2004c和2004d添加至超材料表面1904之后的示例性完成结构2002。在实施例中，每个支架结构1904a、1904b、1904c和1904d之间的距离被设置为1mm，因此支架结构图案与超材料结构的其余部分的对准不是必需的。在实施例中，每个支架结构具有正方形形状，每一侧测量5μm，高度为1μm。在实施例中，诸如支架结构1904a、1904b、1904c和1904d等支架结构由已曝光和显影的UV敏感聚合物制成并通过使用该聚合物来图案化。在实施例中，UV敏感聚合物与超材料将经历的高温兼容。
在实施例中，可有多于或少于4个任何形状和放置的支架结构，以在整流天线和将被对准并接合在一起的超材料膜之间提供期望的距离。
尽管仅描述了单个整流天线和相关联超材料装置的制造，但使用本文公开的辊对辊制造，将能够使用上述辊对辊工艺一次制造许多此类装置。在操作中，如‘299专利申请和‘051专利申请中描述，在存在热量的情况下，会在超材料中的孔上方产生电场。被调谐成这些电场频率的整流天线在它们上方放置时会产生电流。因此，当整流天线膜和超材料膜彼此接合时，需要适当对准以确保整流天线膜将整流天线放置在超材料中的孔上方。
ACT膜的制造涉及制造两个子组件膜，包括多个整流天线1304的整流天线膜和包括多个超材料1900的超材料膜，如上所述，将它们对准并将它们接合在一起。这些表面上的结构对准对操作至关重要，必须以+/-250nm的精度进行。
在工业和文献中存在若干种可用的对准技术。这些技术主要分为三类。在几何成像中，通过光学显微镜比较两个几何标记。此技术仅限于物镜的光学衍射极限。然而，图像分辨率不符合上述对准规范。在基于强度的检测方法中，测量来自对准光栅标记的衍射光束的临界强度值。此方法可对光源和检测传感器相对于对准标记的对准敏感。校准激光源和检测传感器相对于膜的位置非常复杂，尤其是在动态系统中。第三种方法是基于相位的检测方法，其中，测量来自两个周期略有不同的衍射光束的差拍信号的相位。通过将衍射场成像至显微镜型系统中来捕获失准。通常，掩模晶圆级的纳米级位移映射至大规模衍射变化，高分辨率光学系统很容易检测和处理这些变化。根据所使用的光源的类型和要捕获的失准的性质，选择衍射方案。
本发明的实施例使用下面讨论的莫尔技术来将对准作为辊对辊工艺进行。这是涉及在每个膜层上使用对准标记的光学方法。至少一个膜层将需要是透明的才能使用这种方法。光学CCD传感器和计算机驱动的控制步进电机关闭反馈回路以影响连续对准。如图27所示，当膜移向压辊时进行对准，在压辊处，支架结构的顶部上的接合剂可确保接合。
莫尔条纹是大规模干涉图案，当具有透明间隙的不透明内衬图案叠加在另一个类似图案上时，就会产生这种干涉图案。要出现莫尔干涉图案，两个图案并不完全相同，它们必须移位、旋转、具有不同但接近的间距。莫尔条纹可通过光学系统和CCD检测。使用计算机辅助代码，可从亚微米级(光学)图像预测纳米级的失准。图21示出一种获得莫尔条纹(即两组光栅线之间的旋转)的方法。如图21所示，当图像适当地对准暗竖直线2104a和2104b时，当莫尔图案2102a和2102b彼此重叠时，莫尔条纹出现。莫尔条纹归因于具有相对偏移角的叠加精细光栅。
在实施例中，使用上述几何成像与基于相位的检测与莫尔图案检测的组合来执行对准，以实现超材料膜与整流天线膜之间的亚200nm对准。在实施例中，对准标记包括具有交替间距Λ1与Λ2的四(4)组光栅。图22示出根据实施例的包括具有交替间距Λ1和Λ2的4组光栅2204a、2204b、2204c和2204d的整流天线膜的示例性整流天线对准标记2202以及包括具有交替间距Λ1和Λ2的4组光栅2208a、2208b、2208c和2208d的对应超材料膜的示例性超材料对准标记2206。当超材料膜与整流天线膜对准时，组2204a、2204b、2208a和2208b将形成互补的光栅图案。类似地，当超材料膜与整流天线膜对准时，组2204c、2204d、2804c和2804c将形成互补的光栅图案。在中心整流天线对准标记2202中是由较宽迹线制成的十字标记2210，该十字标记用于竖直和水平方向上的初始粗对准。类似地，在中心整流天线对准标记2206中是由较宽迹线制成的十字标记2212，该十字标记用于竖直和水平方向上的初始粗对准。十字标记2210具有两个轴，其中，一个轴2210a的宽度为w1，而另一个轴2210b的宽度为w2。类似地，十字标记2212具有两个轴，其中，一个2212a的宽度为w1，而另一个2212b的宽度为w2。
宽带光源(诸如LED)在CCD传感器上对互补组的相同莫尔图案进行成像。膜之间的失准导致互补组的莫尔图案之间的放大相移。将x和y方向上的横向光栅失准定义为Δx和Δy，并且将观察到的莫尔图案中的对应相移在x和y方向限定为ΔX和ΔY。然后是放大系数M，即ΔX/Δx，或可选地ΔY/Δy，与Λ1与Λ2之间的差成反比，如下所示，
Figure BDA0003221472110000221
其中，ΔΛ是Λ1与Λ2之间的差。Λ1与Λ2之间5％的相对差相当于放大系数M的20倍。这种方法的重要好处是检测到的ΔX和ΔY与光源和光学装置与对准标记的相对位置无关。一个重要的警告是，在全周期移位Λ1之后，莫尔图案是相同的。因此，需要使用几何成像方法进行初始粗对准。初始粗对准应用于图22所示的内部十字标记“+”2210和2210。粗对准应该在Λ1精度内与光栅组2202a、2202b、2202c和2202d以及2208a、2208b、2208c和2208d(如图所示的组1至4)重叠。这种粗对准在图23中示出，其中，x方向上的偏移2302和y方向上的偏移2304小于或等于1。尺寸的初步估计如下：w1＝w2＝4μm，Λ1＝1μm，并且Λ2＝0.95μm。应当注意，粗对准十字标记不必精确地对准。它们只需要在Λ1精度内对准。
在粗对准之后，CCD捕获条纹中的莫尔条纹AX移位，例如，与图24中的粗对准2300相关联的莫尔条纹2402。信息被馈送至微控制器，该微控制器通过步进电机调整一张膜的x位置，直至实现对准为止。在与图24所示的对准的x位置光栅组2404相关联的莫尔条纹2408中示出x方向上的这种精细对准。
在x方向上的精细对准之后，CCD捕获莫尔条纹中的AT移位，例如，与图24中精细x方向对准2501中的y方向光栅相关联的莫尔条纹2502。信息被馈送至微控制器，该微控制器通过步进电机调整一张膜的y位置，直至实现对准为止。在与图25所示的完全对准的y方向光栅组2506相关联的莫尔条纹2504中示出y方向上的这种精细对准。此时，实现期望精度范围内的对准。
图26是根据实施例的用于对准整流天线膜和超材料膜的对准系统2600的示意图。系统包括具有LED照明2604的微观光学系统2602。在实施例中，微观光学系统2602的光学放大率为40倍。反射器2505将从LED 2604发射的光引导至整流天线和超材料膜以照射光栅组来捕获莫尔条纹图案。反射器2505允许被照射的莫尔条纹图案到达CCD阵列2606，该CCD阵列捕获莫尔条纹图像以实现x方向和y方向上的精细对准。在实施例中，CCD阵列2606具有4兆像素分辨率。系统2600还包括处理莫尔图案的计算机2608、控制XY步进电机2612以将整流天线与超材料膜对准的微控制器2610(和/或可选的Labview)。
图27是示例性辊对辊系统2700的示意图，该系统并入有被配置为在辊对辊环境中操作的对准系统，诸如对准系统2600。包括如上所述形成的超材料的超材料膜辊2702和包括如上所述形成的整流天线的整流天线膜辊2704被馈送经过对准致动器2706，该对准致动器如上所述将超材料膜辊2702与整流天线膜辊2704对准以确保定位整流天线在超材料中的孔上方。一旦对准，则超材料膜使用接合剂2707来接合至整流天线膜。在需要时使用回卷辊轴2710来执行超材料和整流天线膜的回卷。当对准和接合完成后，使用模切工具2708制成成品面板。
另一种对准方法涉及使用整流天线膜的功率输出特征，因为超材料和整流天线膜放置在壳体结构中。电源总线输出通过A/D转换器传送至运行电源和定位优化算法的计算机工作站。优化软件通过电动线性平台控制超材料与整流天线膜之间的关系。两张膜之间需要几度的温差才能产生功率输出信号。面板情况下的初始对准足以开始优化搜索算法。以1μm步长进行来回交替行进搜索将在最多144步和平均72步的范围内定位邻近的板块。精细定位可通过简单的“贪婪”步骤进行调整或其他类似的算法以实现最终对准。一旦对准完成，则将边缘接合并密封面板。
图28是使用功率输出部件对准来将根据实施例的超材料膜2802与整流天线膜2804对准的示例性系统2800的示意图。超材料辊2802和整流天线辊2804通过辊对辊系统馈送。因此，只要两个膜之间存在温差，则整流天线层2804中的整流天线会输出电能。该输出功率通过A/D转换器2806馈送至计算机2808。计算机2808分析输出功率，并控制电机以将超材料辊2802与整流天线辊2804对准直至找到最大输出功率为止。
图29是根据如上所述的实施例的用于形成包括多个整流天线的整流天线膜的工艺的流程图。上面已经详细描述图29所示的步骤。
图30是根据如上所述的实施例的制造包括多种超材料的超材料膜的工艺的流程图如上文描述。上面已经详细描述图30所示的步骤。
图31是根据如上所述的实施例的与超材料耦合的整流天线的最终产品组装工艺的流程图此外，如上文描述。在步骤3101中，将整流天线膜和超材料膜对准并接合。在步骤3102中，将接合的整流天线-超材料组件提交给面板。质量保证测试和封装在步骤3103中执行。

Claims (15)

1.一种用于制造ACT膜的方法，包括：
在具有多个整流天线的辊对辊衬底上制造整流天线膜，其中，每个整流天线包括第一金属层、第二金属层和夹置在所述第一金属层与所述第二金属层之间以形成二极管的至少一种氧化物，其中，每个整流天线是使用对原料的一系列蚀刻来制造的，在此期间对所述第一金属进行底切以避免所述二极管与所述第二金属的短路；
在具有多个超材料的衬底上制造超材料膜，每个超材料在其表面上具有多个孔；
将所述整流天线膜与所述超材料膜对准，使得所述整流天线在所述超材料中位于所述孔上方；以及
在它们对准时将所述整流天线膜接合至所述超材料膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，制造所述超材料膜包括：
将具有多个结构的电镀模板放置在临时衬底上；
对所述电镀模板进行播种；
对所述电镀模板进行镀覆以完全密封所述结构；
粘贴衬底；以及
去除所述临时衬底。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在对准所述两个膜之前在所述超材料的所述表面上放置支架结构。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括使用莫尔条纹来对准所述两个膜。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括执行粗对准和精细对准。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括在x方向和y方向两者上执行所述粗对准和所述精细对准。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用所述第一金属的定时湿法蚀刻来形成所述底切。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，使用纳米压印工具来制造每个整流天线以引导所述一系列蚀刻。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述纳米压印工具被压印在所述原料上。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括通过执行以下操作来制造所述原料：
在所述衬底上沉积所述第一金属层；
将所述至少一种氧化物一次一种氧化物地沉积在所述第一金属层上；以及
在最后沉积的氧化物层上沉积所述第二金属层。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述第二金属层上构建所述纳米压印工具。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述纳米压印工具具有压痕区。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过执行以下操作来形成所述底切：
在所述压痕区中刻蚀穿过所述纳米压印工具的材料以暴露所述第二金属层；
在所述压痕区中蚀刻穿过所述第二金属层和至少一种氧化物以暴露所述第一金属层；以及
在所述压痕区中蚀刻所述第一金属足够的时间以形成所述底切。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述纳米压印工具具有压痕区。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过执行以下操作来形成所述底切：
在所述压痕区中刻蚀穿过所述纳米压印工具的材料以暴露所述原料；
在所述压痕区中蚀刻穿过所述原料以暴露所述第一金属层；以及
在所述压痕区中蚀刻所述第一金属足够的时间以形成所述底切。
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