TW201332747A - 奈米壓印設備及奈米壓印方法、以及變形賦予裝置及變形賦予方法 - Google Patents

奈米壓印設備及奈米壓印方法、以及變形賦予裝置及變形賦予方法 Download PDF

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Abstract

在奈米壓印中，利用任何壓印部件實現在模具之中央起始的模具之凹凸圖案與抗蝕劑之間的接觸，而不管所述壓印部件之剛性如何。一種奈米壓印設備(10)裝備有：變形賦予裝置(20)，其施加外力至壓印部件(1)上以維持所述壓印部件(1)處於預定的撓曲狀態，藉此向所述壓印部件(1)賦予永久變形；以及壓印單元(40)，其利用被賦予所述永久變形之所述壓印部件(1)且將模具(1)之凹凸圖案(2)按壓至設置在基板(6)上的抗蝕劑(7)上，以轉移所述凹凸圖案(2)至所述抗蝕劑(7)。

Description

奈米壓印裝置及奈米壓印方法、以及變形賦予裝置及變形賦予方法
本發明是關於一種奈米壓印設備，其使用在表面上具有預定凹凸圖案(pattern of protrusions and recesses)之模具來執行奈米壓印操作，以及一種奈米壓印方法，其使用所述奈米壓印設備。本發明亦關於一種變形賦予裝置以及一種在所述奈米壓印設備及所述奈米壓印方法中使用之變形賦予方法。
奈米壓印是在光碟生產中已為吾人所熟知之壓印技術之發展。在奈米壓印方法中，將形成有凹凸圖案之模具(通常稱作模具、壓模或模板)按壓在塗佈於基板上的抗蝕劑上，所述基板是待處理之物件。將原型(original)按壓至抗蝕劑上引起抗蝕劑機械變形或流動，以精確地轉移精細圖案。若一旦產生模具，則奈米級精細結構可按簡單方式反覆地成型。因此，奈米壓印方法為產生極少有害廢物及排放物之低成本轉移技術。因此，對於奈米壓印方法於多個領域中之應用有極高的期望。
在奈米壓印中，重要的是，在將模具按壓在抗蝕劑上時，抗蝕劑準確地填充凹凸圖案之凹處。在殘餘氣體存在於凹處中之情況下，此等部分將成為抗蝕劑圖案中之缺陷。
因此，舉例而言，如圖7所示，專利文獻1及專利文獻2揭露在將模具90按壓在基板93上的抗蝕劑94上時， 固持部件91固持模具90且泵92執行抽吸，以使得模具90以凸起形狀向形成凹凸圖案之表面撓曲的方法。藉由在以此方式以凸起形狀使模具90之中央部分變形的同時執行壓印，模具90將自中央部分開始相繼地與抗蝕劑緊密接觸。如此一來，在將氣體自中央部分向外周邊壓出的同時，模具與抗蝕劑將緊密接觸，且殘餘氣體可受到抑制。
亦可藉由撓曲用於壓印之基板來獲得相同的有利效應。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]
日本未審查專利公開案第2007-305895號
[專利文獻2]
PCT日本公開案第2009-518207號
存在如下情況：當諸如大氣壓的周邊條件改變時，前述壓印部件(表達「壓印部件」是指用於壓印之模具及基板)之尺寸改變。因此，在有必要抑制壓印部件之尺寸之此等改變的情況下，利用具有高剛性的壓印部件。
然而，在專利文獻1及專利文獻2中揭露之方法具有如下問題：在壓印部件之剛性高的情況下，壓印部件不能充分地變形。
鑒於上述情況而產生了本發明。本發明之目的為提供 一種奈米壓印設備、一種奈米壓印方法、一種變形賦予裝置以及一種變形賦予方法，其利用任何壓印部件來實現在模具之中央起始的模具之凹凸圖案與抗蝕劑之間的接觸，而不管壓印部件之剛性如何。
達成上述目的的本發明之奈米壓印設備之特徵為包括：變形賦予裝置，其施加外力至壓印部件上，以維持壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者；以及壓印單元，其利用被賦予永久變形之壓印部件，且將模具之凹凸圖案按壓至設置在基板上之抗蝕劑上，以向抗蝕劑轉移凹凸圖案。
在本說明書中，表達「壓印部件」統指用於壓印之模具及基板。
表達「永久變形」是指在向材料施加外力隨後將外力移除之後保留在材料中之變形。
在本發明之奈米壓印設備中，較佳的是：變形賦予裝置包括：具有開口之框架，當將壓印部件置放在開口處且使第一表面朝向框架之內部時，所述框架在壓印部件之第一表面上形成腔室；以及壓力控制區段，其使腔室之內部減壓或增壓。
壓印部件之「第一表面」在壓印部件為模具之情況下 是指形成凹凸圖案之表面，且在壓印部件為基板之情況下是指存在抗蝕劑之表面。
在本發明之奈米壓印設備中，較佳的是：變形賦予裝置更包括加熱區段，其加熱腔室之內部。
在本發明之奈米壓印設備中，較佳的是：變形賦予裝置更包括脫模劑供應區段，其向腔室之內部供應脫模劑。
在本發明之奈米壓印設備中，較佳的是：變形賦予裝置更包括濕度控制區段，其控制腔室之內部之濕度。
另外，在本發明之奈米壓印設備中，較佳的是：變形賦予裝置包括：支撐部件，其支撐壓印部件之外緣；以及按壓部件，其在由支撐部件支撐壓印部件的同時按壓壓印部件之第二表面。
壓印部件之「第二表面」在壓印部件為模具之情況下是指與形成凹凸圖案之表面相對的表面，且在壓印部件為基板之情況下是指與存在抗蝕劑之表面相對的表面。
本發明之奈米壓印方法之特徵為包括：利用被賦予永久變形之壓印部件；以及將模具之凹凸圖案按壓至設置在基板上的抗蝕劑上，以將凹凸圖案轉移至抗蝕劑上。
本發明之第一變形賦予裝置之特徵為具有施加外力至壓印部件上之功能，以維持壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第 一表面，所述壓印部件為在第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，且包括：具有開口之框架，當將壓印部件置放在開口處且使第一表面朝向框架之內部時，所述框架在壓印部件之第一表面上形成腔室；以及壓力控制區段，其使腔室之內部減壓或增壓。
本發明之第二變形賦予裝置之特徵為具有施加外力至壓印部件上之功能，以維持壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，且包括：支撐部件，其支撐壓印部件之外緣；以及按壓部件，其在由支撐部件支撐壓印部件的同時按壓壓印部件之第二表面。
本發明之第一變形賦予方法之特徵為被執行以施加外力至壓印部件上，以維持壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，且包括以下步驟：利用本發明之第一變形賦予裝置；藉由將壓印部件置放在框架之開口處且使第一表面 朝向框架之內部，在壓印部件之第一表面上形成腔室；以及使用壓力控制區段使腔室之內部減壓或增壓。
在本發明之第一變形賦予方法中，較佳的是：變形賦予裝置更包括脫模劑供應區段，其用於向腔室之內部供應脫模劑；以及脫模劑供應區段隨著壓力控制區段使腔室之內部減壓或增壓向腔室之內部供應脫模劑。
本發明之第二變形賦予方法之特徵為被執行以施加外力至壓印部件上，以維持壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，且包括以下步驟：利用本發明之第二變形賦予裝置；用支撐部件支撐壓印部件之外緣；以及在由支撐部件支撐壓印部件的同時，用按壓部件按壓壓印部件之第二表面。
本發明之奈米壓印設備及奈米壓印方法之特徵為使用藉由變形賦予裝置被賦予永久變形之壓印部件，以及將模具之凹凸圖案按壓至設置在用於壓印之基板上的抗蝕劑上，以轉移凹凸圖案至抗蝕劑上。變形賦予裝置可充分地施加使壓印部件變形所需的外力，且可向壓印部件賦予永久變形以使得壓印部件之中央部分變得凸起，而不管壓印 部件之剛性如何。如此一來，變得可能的是，在奈米壓印操作期間利用任何壓印部件在模具之中央起始模具之凹凸圖案與抗蝕劑之間的接觸，而不管壓印部件之剛性如何。
本發明之第一變形賦予裝置及第一變形賦予方法之特徵為藉由將壓印部件置放在框架之開口處且使第一表面朝向框架之內部，在壓印部件之第一表面上形成腔室，以及使用壓力控制區段使腔室之內部減壓或增壓。藉由利用第一變形賦予裝置，可充分地施加使壓印部件變形所需的外力，且可向壓印部件賦予永久變形以使得壓印部件之中央部分變得凸起，而不管壓印部件之剛性如何。如此一來，變得可能的是，在奈米壓印操作期間利用任何壓印部件在模具之中央起始模具之凹凸圖案與抗蝕劑之間的接觸，而不管壓印部件之剛性如何。
本發明之第二變形賦予裝置與第二變形賦予方法之特徵為用支撐部件支撐壓印部件之外緣以及在由支撐部件支撐壓印部件的同時，用按壓部件按壓壓印部件之第二表面。藉由利用第二變形賦予裝置，可充分地施加使壓印部件變形所需的外力，且可向壓印部件賦予永久變形使得壓印部件之中央部分變得凸起，而不管壓印部件之剛性如何。如此一來，變得可能的是，在奈米壓印操作期間利用任何壓印部件在模具之中央起始模具之凹凸圖案與抗蝕劑之間的接觸，而不管壓印部件之剛性如何。
在下文中，將參考隨附圖式描述本發明之實施例。然而，本發明不限於下文將描述之實施例。應注意，在圖式中，構成元件之尺寸有別於其實際尺寸進行繪製以便於其視覺識別。
圖1為示意性說明根據本發明之實施例的奈米壓印設備10之結構的平面圖。圖2為示意性說明根據本發明之實施例的變形賦予裝置之結構的剖面端視圖(sectional end view)。
如圖1所示，本實施例之奈米壓印設備10裝備有：基座(base)11；設置在基座11上之三個模具待用區段12a、12b及12c；壓印區段13；模具匣裝載器14；基板匣裝載器15；輸送裝置16；軌道17；以及抗蝕劑塗佈機構(未繪示)。
根據本發明之實施例之奈米壓印方法使用奈米壓印設備10以將已被賦予永久變形之模具1之凹凸圖案按壓在塗佈在基板上的抗蝕劑液滴(droplet)上，以轉移凹凸圖案至藉由液滴彼此結合而形成的抗蝕劑薄膜上。
(模具待用區段)
模具待用區段12a、12b及12c為用於在固持模具1處於待用狀態的同時向模具1賦予永久變形之機構。舉例而言，藉由變形賦予裝置20(諸如，圖2所示的變形賦予裝置20)來構成模具待用區段12a、12b及12c中之每一者。不必要的是，藉由具有相同結構之變形賦予裝置構成所有的模具待用區段12a、12b及12c。此外，可在必要時 增加或減少模具待用區段之數目。
變形賦予裝置20施加外力至模具1上，以維持壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向模具1賦予永久變形，其中在模具1之第一表面3(圖案化表面)上形成了精細凹凸圖案。「預定的撓曲狀態」為當施加外力以獲得已在所要變形狀態下被賦予永久變形的壓印部件時待維持之變形狀態。在許多情況下，當不再施加外力時，壓印部件藉由彈性變形返回其原始狀態。因此，當施加外力時在變形狀態中之變形程度大於在最終所要變形狀態中之變形程度。此外，表達「施加外力」包含變形賦予裝置藉由機械機構直接施加外力至模具之情況以及變形賦予裝置藉由控制機構藉由在模具之周邊中的壓力差間接施加外力至模具之情況。
變形賦予裝置20可呈任何組態，只要其能夠向模具1賦予永久變形即可。舉例而言，在本實施例中，變形賦予裝置20裝備有：框架21；氣體供應區段22；加熱器23；脫模劑供應區段24；濕度控制區段25；低壓水銀燈26；晶體振盪器27；漏洩閥28；以及泵29。
框架21為構成變形賦予裝置20之主體之部件，且用作置放模具1之定位基座。框架21具有開口21a。模具1置放在開口21a處，以使得圖案化表面3朝向框架21之內部。在本實施例中，如圖2所示，藉由鄰近開口21a設置之抽吸夾盤(suctioning chuck)21b執行對模具1之置放。或者，可在開口21a上設置樹脂O型環，且可簡單地將模 具1置放在O型環之上。
當將模具1置放在開口21a處時，模具1及框架21形成腔室C。腔室C呈密封結構。藉由泵29或氣體供應區段22使氛圍(atnosphere)減壓或增壓、脫模劑供應區段24供應汽化的脫模劑以及藉由濕度控制區段25控制氛圍之濕度來控制腔室C內之氛圍。可藉由採用此組態形成充分減少精細微粒雜質之量的環境。如此一來，防止精細微粒雜質黏著至模具1之圖案化表面3成為可能。
舉例而言，藉由大氣供應區段22a、氧氣供應區段22b以及氮氣供應區段22c構成氣體供應區段22。可在必要時設置用於供應其他氣體之供應區段。當將對腔室C之內部增壓或者將用惰性氣體填充腔室C之內部時，氣體供應區段22將氣體供應至腔室C中。應注意，較佳利用已被過濾以充分移除精細微粒雜質之氣體。漏洩閥28為用於釋放腔室C內的壓力之閥件。泵29為用於抽空(減壓)腔室C之內部之排氣構件。氣體供應區段22、漏洩閥28以及泵29共同對應於本發明之壓力控制區段。
當模具1待加熱時及/或當腔室C內之氛圍之溫度待提高時，可利用加熱器23。舉例而言，加熱模具1，以促進其中的永久變形之產生。同時，舉例而言，提高腔室C內之氛圍溫度，以如下文將描述促進脫模劑與模具1之黏合。
脫模劑供應區段24供應汽化的脫模劑至腔室C之內部。當變形賦予裝置20向模具1賦予永久變形時，上文描 述的本實施例之組態使得用於在圖案化表面3上形成脫模層之脫模處理能夠得以施行。
濕度控制區段25控制腔室C之內部之濕度。可藉由控制腔室C內之濕度來改善脫模劑相對於模具1之塗佈速率。
低壓水銀燈26將光照射至模具1之圖案化表面3上。當氧氣存在於腔室C之內部時，可藉由自低壓水銀燈26將光照射至圖案化表面3上來分解且移除圖案化表面3上之有機物質，藉此執行乾式清潔。
晶體振盪器27為在脫模處理期間監測脫模劑之沈積薄膜厚度之感測器。舉例而言，用作感測器之晶體振盪器27具有在1兆赫至20兆赫範圍內之基本頻率且在其兩側具有電極。與模具1之表面之材料相同的材料之薄膜形成於晶體振盪器27之一個表面上，以使得晶體振盪器27用作脫模劑之感測器。舉例而言，在模具1之材料為石英之情況下，氧化矽之薄膜形成於晶體振盪器27之一個表面上。
藉由使用具有上述結構之變形賦予裝置20，可維持模具1之圖案化表面3之清潔，模具之清潔足以滿足壓印，且當向模具1賦予永久變形時，可按簡單方式執行脫模處理，而無需過大設備。
除了向未使用且未處理的模具1施行清潔及/或處理(變形賦予處理及脫模處理)之外，變形賦予裝置20亦可簡單地固持未使用且未處理的模具1處於待用狀態，或者 對已使用的模具1施行清潔及/或處理。
在將模具1置放在框架之開口處且使模具1之表面中之一者朝向框架之內部之後，本實施例之變形賦予裝置20藉由使腔室C之內部減壓或增壓來向模具1賦予永久變形。舉例而言，如圖2所示，在使腔室C之內部減壓之情況下，(當將圖案化表面3指定為前表面、將相對表面指定為後表面以及將模具1之前表面之方向指定為正方向時)藉由外部大氣壓按壓模具1，使得模具1撓曲以變得凸起。相比而言，在使腔室C之內部增壓之情況下，模具1將被內部壓力按壓且撓曲以變成凹入形狀。
撓曲量、維持撓曲狀態之時間量以及模具1之溫度為永久變形之產生中之重要參數。此等參數之最佳值亦取決於模具1之最終所要變形狀態以及模具1之材料而不同。然而，可將此等參數設定在以下近似範圍內。通常將撓曲量(模具1之外緣部分與中央部分之間的位移量)設定在1微米至5000微米之範圍內，較佳在10微米至1000微米之範圍內，且更佳在50微米至500微米之範圍內。維持撓曲狀態之時間量通常在10分鐘至100小時之範圍內，較佳在1小時至50小時之範圍內，且更佳在12小時至24小時之範圍內。通常將腔室C內之溫度設定為大於或等於室溫且小於模具之玻璃轉移點(glass transition point)之值。
在上述條件下在模具1中產生應力消除，且永久變形保留其形狀。
在本說明書中，表達「永久變形」是指在向材料施加 外力隨後將外力移除之後保留在材料中之變形。此變形亦被稱為「殘餘變形」。在外力超過材料之應力之彈性限度的情況下，或者在維持材料處於高溫中及/或在高外壓下長時間量之情況下，產生永久變形。圖3為示意性展示模具之變形量與外力之間的關係之曲線圖。舉例而言，若將模具1在被賦予永久變形之前之狀態指定為曲線圖之原點，則可將被賦予永久變形之模具1之狀態表示為曲線圖中之點E。在本發明中，自原點至點E所行進之路徑是不相關的。亦即，在執行壓印操作時，足以維持所要變形狀態。
舉例而言，在截取圖3中之「自原點至點A至點E」之路徑的情況下的變形，即使將外力自F=F1減小至F=0，變形亦保留。亦即，所述變形為基於塑性變形超過材料之彈性限度之變形。在截取「自原點至點A至點B至點C至點D至點E」之路徑的情況下，當將外力F維持在F=F2時變形量增加。此變形由所謂的潛變現象(creep phenomenon)引起。或者，在截取「自原點至點A至點B至點D至點E」之路徑之後達成的變形以及在截取「自原點至點A至點B至點E」之路徑之後達成的變形亦為如本發明所定義之永久變形。應注意，考慮到在奈米壓印中假定之永久變形量為約若干毫米之事實，基於塑性變形之變形被認為不可能發生在通常用作模具1之材料的材料(諸如矽、石英等)中。
此外，永久變形賦予裝置及永久變形賦予方法不限於圖2所示的裝置及方法。舉例而言，圖4為示意性說明藉 由機械地施加外力來賦予永久變形之變形賦予裝置30之結構的剖面端視圖。
變形賦予裝置30裝備有：基座31；固定在基座31上之支撐部件32，其支撐模具1之外緣；以及按壓部件33，其當由支撐部件32支撐模具1時按壓模具1之後表面4。支撐部件32裝備有抽吸夾盤32a，且抽吸夾盤32a抽吸且固持模具1之外緣。此外，按壓部件33具有支臂部分34以及設置在支臂部分34之前端處的襯墊部分35。變形賦予裝置30在模具1被支撐的同時按壓模具1之後表面4，以向模具1賦予永久變形。作為另一替代方案，變形賦予裝置可為僅藉由施加熱來引發撓曲之裝置。
(壓印區段)
壓印區段13為將模具1之凹凸圖案2按壓至設置在基板上的抗蝕劑上以轉移凹凸圖案2至抗蝕劑上之機構。舉例而言，壓印區段13可由如下文所述壓印單元40構成。
圖5為示意性說明根據本發明之實施例的壓印單元之結構的剖面端視圖。本實施例之壓印單元40由以下項構成：xyz平台41；荷重計(load cell)42；基板平台43；模具固持區段44；對準相機45；以及紫外光源46。
xyz平台41為在x方向、y方向以及z方向上調整用於壓印之基板6之位置的調整機構。
荷重計42為在垂直方向上移動基板平台43且能夠在將模具1與抗蝕劑7分離時量測分離力之機構。
基板平台43為置放基板6之基座。
模具固持區段44用抽吸夾盤44a抽吸且固持模具1之後表面4，且固持模具1使得凹凸圖案2朝向設置在基板6上之抗蝕劑7。模具固持區段44可經組態以垂直移動。
對準相機45允許自模具1之後表面4觀測模具1相對於基板6之相對位置。
紫外光源46照射紫外光以固化設置在基板6上之可光致固化的(photocurable)抗蝕劑7。
(模具匣裝載器及基板匣裝載器)
模具匣裝載器14及基板匣裝載器15分別裝備有用於置放容納模具1及基板6之匣的基座以及用於打開且關閉容納所述匣之外殼的機構。在模具1之形狀與基板6之形狀不同之情況下，利用對應於各別形狀之匣。在模具1與基板6之形狀相同之情況下，可將模具1與基板6容納在同一匣中。藉由打開外殼，使輸送裝置16之支臂能夠接取匣內之模具1及基板6，且模具1及基板6之輸送成為可能。
(輸送裝置及軌道)
輸送裝置16由以下項構成：手柄部分，其固持模具1及基板6；支臂部分，其具有一或多個接頭；Z平台，其在高度方向上控制輸送裝置16之位置；以及動輪(runner)機構，其能夠沿著軌道17移動。輸送裝置16在模具待用區段12a、12b及12c、壓印區段13、模具匣裝載器14及基板匣裝載器15間移動，且用以輸送模具1及基板6。
(抗蝕劑塗佈機構)
噴墨方法、旋塗方法以及浸塗方法是可由抗蝕劑塗佈機構使用之方法的實例。舉例而言，若抗蝕劑塗佈機構採用噴墨方法，則可在壓印單元40內設置抗蝕劑塗佈機構。然而，若預先製備好塗佈有抗蝕劑塗佈之基板，則壓印設備10不必要裝備有抗蝕劑塗佈機構。
(模具)
在向模具賦予永久變形之前，可藉由以下步驟產生本實施例將利用之模具。首先，藉由旋塗方法或類似方法用抗蝕劑液體塗佈矽基板，以形成抗蝕劑層，其中所述抗蝕劑液體具有聚羥基苯乙烯(polyhydroxy styrene，PHS)系化學增幅型抗蝕劑、酚醛清漆系抗蝕劑或者諸如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)之丙烯酸樹脂作為主要組分。接著，將根據所要凹凸圖案調變的雷射光束(或者電子束)照射在抗蝕劑層上，以使凹凸圖案曝光。此後，光阻層經歷顯影處理以移除經曝光的部分。最後，使用被移除經曝光的部分的抗蝕劑層作為遮罩，藉由反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching，RIE)或類似方法來執行選擇性蝕刻，以獲得具有所要凹凸圖案之矽模具。
同時，模具不限於上述模具，且亦可使用石英模具。在此情況下，可藉由與用於產生矽模具之步驟相同的步驟或者藉由用於產生下文將描述的模具之複製品的方法來產生石英模具。
增加模具之表面上的吸附水量是提高在模具之表面上的脫模劑塗佈速率且縮短脫模處理所需的時間之有效方 法。
對模具之表面的特性改質以變得親水且提高環境之相對濕度是用於增加模具之表面上的吸附水量之方法。用於對模具之表面的特性改質以變得親水之方法的實例包含：使用化學劑之濕式清潔方法；使用電漿或者UV臭氧之乾式清潔方法；以及結合濕式及乾式清潔方法之方法。相對濕度之較佳範圍是20%至70%，且更佳在30%至50%之範圍內。
在本實施例中，可由變形賦予裝置20以簡單方式施行脫模處理。因此，不需要過大設備的使用UV臭氧之乾式清潔方法是較佳的。在UV臭氧清潔方法中，低壓水銀燈26將具有接近185奈米之峰值波長之紫外光照射至圖案化表面上，以活化包含在圖案化表面3之鄰近處的氛圍中之氧氣。藉此，氧化且移除圖案化表面3上之有機物質。
(脫模劑)
在本實施例中，對圖案化表面3施行脫模處理，以改良抗蝕劑7與模具1之表面之間的脫模特性。在脫模處理中將利用的脫模劑之實例包含：由大金工業株式會社(Daikin Industries K.K.)生產之OptoolTM DSX；以及由住友3M株式會社(Sumitomo 3M K.K.)生產之NovecTM EGC-1720。
另外，可利用其他已知氟樹脂、烴系潤滑劑、氟系潤滑劑、氟系矽烷偶合劑等。
氟系樹脂之實例包含：聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene，PTFE)；四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(tetrafluoroethylene perfluoroalkylvinylether copolymer，PFA)；四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(tetrafluoroetylene hexafluoropropylene copolymer，FEP)；以及四氟乙烯-乙烯共聚物(tetrafluoroethylene ethylene copolymer，ETFE)。
烴系潤滑劑之實例包含：羧酸，諸如硬脂酸及油酸；酯，諸如硬脂酸丁酯；磺酸，諸如十八烷基磺酸；磷酸酯，諸如磷酸單十八烷醇酯；醇，諸如硬脂醇及油醇；羧酸醯胺，諸如硬脂酸醯胺；以及胺，諸如硬脂胺。
氟系潤滑劑之實例包含前述烴系潤滑劑之烷基之部分或全部由氟烷基或全氟聚醚基(perfluoropolyether)取代之潤滑劑。
全氟聚醚基可為全氟氧化亞甲基(perfluoromethylene oxide)聚合物、全氟氧化乙烯聚合物、全氟氧化正丙烯聚合物(CF2CF2CF2O)n、全氟氧化異丙烯聚合物(CF(CF3)CF2O)n、前述聚合物之共聚物等。此處，下標n表示聚合度。由索爾維索萊克西斯公司(Solvay Solexis)生產的FomblinTM Z-DOL是此類物質之具體實例。
氟系矽烷偶合劑較佳在每個分子中具有至少一個且較佳為1至10個烷氧基矽烷基團及氯矽烷基團，且具有在200至10,000範圍內之分子量。
-Si(OCH3)3及-Si(OCH2CH3)3是烷氧基矽烷基團之實例。同時，氯矽烷基團之實例包含-Si(Cl)3。氟系矽烷偶合 劑之具體實例包含：十七氟-1,1,2,2-四-氫癸基三甲氧基矽烷(heptadecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrodecyltrimethoxysilane)；五氟苯基丙基二甲基氯矽烷(pentafluorophenylpropyldimethylchlorosilane)；十三氟-1,1,2,2-四-氫辛基三乙氧基矽烷(tridecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrooctyltriethoxysilane)；以及十三氟-1,1,2,2-四-氫辛基三甲氧基矽烷(tridecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrooctyltrimethoxysilane)。
自腔室C內之有效蒸發之觀點而言，上述脫模劑較佳具有低分子量。因此，脫模劑較佳包含具有在200至10,000範圍內，更佳在200至5,000範圍內，且最佳在200至1,000範圍內之分子量的化合物。
(脫模處理)
在下文中，將描述利用腔室C對圖案化表面3施行脫模處理之方法。在本實施例中，將腔室C連接至脫模劑供應區段24。由於脫模供應區段24與圖案化表面3之間的距離較短，所以可較有效地執行脫模處理。在圖2中，經由閥件藉由管道將脫模劑供應區段24與腔室C連接。或者，可在腔室C內設置具有脫模劑之容器，且可藉由打開及關閉容器之蓋罩或類似方法來控制脫模處理。
若腔室C連接至脫模劑供應區段24，則可保護圖案化表面3免遭精細微粒雜質且同時施行脫模處理。脫模劑在脫模劑供應區段24中蒸發，且將蒸發的脫模劑(脫模劑 蒸汽)供應至腔室C之內部。脫模劑蒸汽吸附至圖案化表面3上，以形成脫模劑層。儘管取決於脫模劑之蒸汽壓力將發生變化，但是大多數脫模劑將在大氣壓以及約25℃之室溫的條件下蒸發。因此，即使脫模劑之量較小，亦可藉由使圖案化表面3暴露在脫模劑蒸汽中歷時長時間來施行脫模處理，只要脫模劑蒸發即可。此外，藉由使腔室C之內部減壓及/或藉由使用加熱器來提高溫度，可增加氛圍內的脫模劑蒸汽之量。
在利用矽烷偶合劑作為脫模劑之情況下，可藉由用濕度控制區段25控制腔室C內之濕度，來改良用脫模劑對圖案化表面3之塗佈。
晶體振盪器27設定在腔室C內，且藉由經歷與對圖案化表面3施行之乾式清潔相同的乾式清潔而初始化。此後，在當維持腔室C之內部恆定時將脫模劑蒸汽引入至腔室C中時及/或當對腔室C內之濕度進行調整時，藉由連接至個人電腦之頻率計數器來量測晶體振盪器27之諧振頻率(resonant frequency)之改變。從頻率自初始狀態起發生之改變來計算沈積在晶體振盪器27之表面上的脫模劑之重量，且對沈積薄膜厚度及塗佈速率進行監測。當達成所要沈積薄膜厚度及塗佈速率時，關閉設置在脫模劑供應區段24與腔室C之間的閥件，以完成脫模處理。
(用於壓印之基板)
石英基板較佳用於矽模具以使得抗蝕劑得以曝光。石英基板無特別限制，只要其具有透光特性且其厚度為0.3 毫米或0.3毫米以上即可。應注意，可用矽烷偶合劑或者有機材料層(諸如，由聚合物形成的有機材料層)來塗佈石英基板之表面，以改良與抗蝕劑之緊密接觸特性。另外，可使用具有由層壓之Cr、W、Ti、Ni、Ag、Pt、Au形成的金屬層之石英基板。此外，可使用具有由層壓之CrO2、WO2、TiO2等形成的金屬氧化物層之石英基板。此外，可使用具有用矽烷偶合劑塗佈的經層壓的金屬層或者用矽烷偶合劑塗佈的經層壓的金屬氧化物層之石英基板。有機材料層之厚度、金屬層之厚度或者金屬氧化物層之厚度較佳為30奈米或30奈米以下，且更佳為20奈米或20奈米以下。若遮罩層之厚度超過30奈米，則UV透射性惡化，且較可能發生抗蝕劑固化失效。
表達「透光特性」是指當光進入基板6中與形成抗蝕劑薄膜之第一表面相對的第二表面時允許抗蝕劑薄膜足夠固化的光透射度。具體言之，表達「透光特性」是指相對於波長為200奈米或200奈米以上之光自第二表面至第一表面之5%或5%以上的光透射性。
石英基板之厚度較佳為0.3毫米或0.3毫米以上。若石英基板之厚度小於0.3毫米，則可能在處置期間損壞或在壓印期間由於壓力而損壞。
同時，用於與石英模具一起使用之基板之形狀、結構、大小、材料等無特別限制。舉例而言，關於基板之形狀，在將要生產資料記錄媒體之情況下，可利用具有盤形形狀之基板。關於基板之結構，可使用單層基板或可使用 層壓基板。關於基板之材料，材料可選自用於基板之已知材料，諸如矽、鎳、鋁、玻璃及樹脂。此等材料可單獨使用或以兩者或兩者以上之組合使用。可製造所述基板，或者可利用市售基板。基板之厚度無特別限制且可根據預期用途選擇。然而，基板之厚度較佳為0.05毫米或0.05毫米以上，且更佳為0.1毫米或0.1毫米以上。若基板之厚度小於0.05毫米，則基板在與模具接觸期間可能會撓曲，從而導致不能確保均一的緊密接觸狀態。
(抗蝕劑)
抗蝕劑並無特別限制。在本實施例中，可使用藉由將光聚合起始劑(photopolymerization initiator)(2質量%)及氟單體(0.1質量%至1質量%)添加至可聚合化合物而製備之抗蝕劑。
必要時可進一步添加抗氧化劑(約1質量%)。藉由以上程序而產生之抗蝕劑可藉由波長為360奈米之紫外光固化。關於具有較差溶解度之抗蝕劑，較佳添加少量丙酮或乙酸乙酯(acetic ether)以溶解樹脂且隨後移除溶劑。
可聚合化合物之實例包含：丙烯酸苯甲酯(benzyl acrylate)(由大阪有機化學工業株式會社(Osaka Organic Chemical Industries,K.K.)生產的Viscoat #160)、乙基卡必醇丙烯酸酯(ethyl carbitol acrylate)(由大阪有機化學工業株式會社生產的ViscoatTM #190)、聚丙二醇二丙烯酸酯(polypropylene glycol diacrylate)(由東亞合成株式會社(TOAGOSEI K.K.)生產的AronixTM M-220)以及三羥甲 基丙烷PO變性的三丙烯酸酯(trimethylol propane PO denatured triacrylate)(由東亞合成株式會社生產的AronixTM M-310)。此外，亦可使用由以下化學式1表示的化合物A作為可聚合化合物。
光聚合起始劑之實例包含烷基苯酮型光聚合起始劑，諸如2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(2-(dimethyl amino)-2-[(4-methylphenyl)methyl]-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)(由豐通化塑株式會社(Toyotsu Chemiplas K.K.)生產的IRGACURETM 379)。
此外，可使用由以下化學式2表示的化合物B作為氟單體。
[化學式2]
在本發明中，抗蝕劑材料之黏度在8厘泊(cP)至20厘泊之範圍內，且抗蝕劑材料之表面能在25毫牛頓/公尺至35毫牛頓/公尺之範圍內。此處，由RE-80L旋轉黏度計(由拓基工業株式會社(Touki Industries K.K.)生產)在25±0.2℃時量測抗蝕劑材料之黏度。在量測期間之旋轉速度如下：在黏度大於或等於0.5厘泊且小於5厘泊時為100轉/分(rpm)；在黏度大於或等於5厘泊且小於10厘泊時為50轉/分；在黏度大於或等於10厘泊且小於30厘泊時為20轉/分；以及在黏度大於或等於30厘泊且小於60厘泊時為10轉/分。使用H.舒米特(H.Schmitt)等人的「UV奈米壓印材料：表面能、殘餘層以及壓印品質(UV nanoimprint materials：Surface energies,residual layers,and imprint quality)」，真空科學與技術雜誌B(J.Vac.Sci.Technol.B.)，第25卷，第3期，第785-790頁，2007中所揭露之技術來量測抗蝕劑材料之表面能。具體言之，量測經歷UV臭氧處理且表面經OptoolTM DSX(由大金工業株式會社生產)處理的矽基板之表面能，隨後根據抗蝕劑材料相對於基板之接觸角來計算抗蝕劑材料的表面能。
(抗蝕劑塗佈步驟)
使用可將預定量之液滴配置在基板或模具上之預定位置處之方法，諸如噴墨方法及施配(dispensing)方法。或者，使用可塗佈抗蝕劑以形成具有均一薄膜厚度之抗蝕劑薄膜之方法，諸如旋塗方法或者浸塗方法。
當將抗蝕劑之液滴配置在基板上時，可根據所要液滴量使用噴墨印表機或分配器(dispenser)。舉例而言，在液滴量小於100奈升(nl)之情況下，可選擇噴墨印表機，且在液滴量為100奈升或100奈升以上之情況下，可選擇分配器。
自噴嘴排出抗蝕劑的噴墨頭之實例包含壓電型、熱型及靜電型。此等類型中，壓電型噴墨頭較佳，其中液滴量(每個經配置的液滴中之抗蝕劑量)及排出速度為可調整的。在將抗蝕劑之液滴配置至基板上之前，設定且調整液滴量及排出速度之量。舉例而言，液滴量較佳在模具之凹凸圖案的空間體積大的區域處調整為較大，且在模具之凹凸圖案的空間體積小的區域處調整為較小。根據液滴排出量(在每個經排出的液滴中的抗蝕劑量)適時控制此等調整。具體言之，在液滴量設定為5皮升(pl)之情況下，控制液滴排出量為1皮升之噴墨頭將液滴排出至同一位置上5次。藉由在相同條件下用共焦顯微鏡(confocal microscope)或其類似物量測配置在基板上的液滴之三維形狀且藉由根據液滴之形狀計算液滴的體積來獲得液滴量。
在如上述調整液滴量之後，根據預定的液滴配置圖案將液滴配置在基板上。
在使用旋塗方法或浸塗方法之情況下，用溶劑稀釋抗蝕劑，以使得將達成預定的厚度。在旋塗方法之情況下，控制旋轉速度，且在浸塗方法之情況下，控制上拉速度，以在奈米壓印基板上形成均一的塗佈薄膜。
(壓印方法)
利用壓印單元40來執行壓印操作。具體言之，如下執行壓印操作。
在置放模具1及抗蝕劑7使之相接觸之前，較佳藉由使模具與基板之間的氛圍減壓或者藉由使模具與基板之間的氛圍成為真空來減少殘餘氣體。然而，抗蝕劑7在真空環境中固化之前可能會揮發，從而難以維持均一的薄膜厚度。因此，較佳藉由使基板6與模具1之間的氛圍為氦氣氛圍或者經減壓之氦氣氛圍來減少殘餘氣體之量。氦氣穿過石英基板，且因此殘餘氣體(氦氣)之量將逐漸減少。因為氦氣穿過石英基板耗費時間，故更佳使用經減壓之氦氣氛圍。經減壓之氦氣氛圍之壓力較佳在1千帕(kPa)至90千帕的範圍內且更佳在1千帕至10千帕之範圍內。
在將模具1及用抗蝕劑7塗佈之基板6對準以具有預定的位置關係之後，使模具1及基板6彼此接觸。較佳使用對準標記來執行對準操作。藉由凹凸圖案形成對準標記，所述對準標記可由對準相機45或由雲紋干涉技術(Moire interference technique)偵測到。定位準確度較佳為 10微米或10微米以下、更佳為1微米或1微米以下，且最佳為100奈米或100奈米以下。
以介於100千帕至10兆帕(MPa)範圍內之壓力將模具1按壓在基板上。因為壓力較大，所以可利於將模具1之表面形狀複製至基板6且促進抗蝕劑7之流動。此外，因為壓力較大，所以將殘餘氣體移除，將殘餘氣體壓縮，將殘餘氣體溶解至抗蝕劑中，且促進氦氣穿過石英基板。然而，若壓力過大，則若在模具1與基板6接觸期間雜質介入模具1與基板6之間，則模具1及基板6可能損壞。因此，壓力較佳在100千帕至10兆帕之範圍內，更佳在100千帕至5兆帕範圍內，且最佳在100千帕至1兆帕範圍內。壓力之下限設定為100千帕之原因在於，當在所述氛圍中執行壓印時，在模具與基板之間的空間填充有液體之情況下，模具與基板之間的空間由大氣壓(約101千帕)增壓。
在將模具1按壓在基板6上且形成抗蝕劑薄膜之後，使用包含波長匹配包含在抗蝕劑7中之聚合起始劑之光來執行曝光，以使抗蝕劑7固化。在使抗蝕劑7固化之後，將模具與抗蝕劑薄膜分離。作為分離方法之一實例，可固持模具與奈米壓印基板中之一者之外緣部分，同時藉由真空抽吸來固持模具與奈米壓印基板中之另一者之後表面，且使外緣之經固持部分或後表面之經固持部分在與按壓方向相反的方向上相對移動。應注意，可使用荷重計42來監測作為分離力的脫除模具所需的力。
當在s-y平面中改變基板相對於模具1之相對位置時可執行上述壓印方法，以在基板6上的多個位置上連續形成圖案。
(產生模具複製品之方法)
接著，將描述用於產生模具複製品之方法的實施例。在本實施例中，使用矽模具1作為原型，且使用上述奈米壓印方法來產生模具1之複製品。
首先，在基板6之表面上形成抗蝕劑薄膜，其中圖案已藉由上述奈米壓印方法形成在所述抗蝕劑薄膜上。隨後，使用上面形成有圖案之抗蝕劑薄膜作為遮罩來執行乾式蝕刻，以形成對應於抗蝕劑薄膜之凹凸圖案的凹凸圖案。藉此，獲得具有預定圖案之圖案化基板。
在待處理的基板呈層壓結構且在其表面上包含金屬層之情況下，使用抗蝕劑薄膜作為遮罩來執行乾式蝕刻，以形成對應於金屬層中之抗蝕劑薄膜之凹凸圖案的凹凸圖案。此後，用金屬層作為蝕刻終止層來進一步執行乾式蝕刻，以在基板中形成凹凸圖案。藉此，獲得具有預定圖案之基板。
乾式蝕刻方法無特別限制，只要其能夠在基板中形成凹凸圖案即可，且可根據預期用途選擇。可使用的乾式蝕刻方法之實例包含：離子研磨(ion milling)方法；RIE(反應性離子蝕刻)方法；濺鍍蝕刻方法等等。此等方法中，離子研磨方法以及RIE方法是尤其較佳的。
離子研磨方法亦稱作離子束蝕刻(ion beam etching)。在離子研磨方法中，將惰性氣體(諸如氬氣)引入至離子源中，以產生離子。所產生之離子經由柵極(grid)加速且與樣本基板碰撞而執行蝕刻。離子源之實例包含：卡夫曼型(Kauffman)離子源；高頻離子源；電子轟擊離子源；雙三極體(duoplasmatron)離子源；弗里曼(Freeman)離子源；以及電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance，ECR)離子源。
可使用氬氣作為離子束蝕刻期間的處理氣體。可使用氟系氣體或氯系氣體作為RIE期間的蝕刻劑。
如上所述，用於產生本發明之模具之複製品的方法使用藉由上述壓印方法所形成的具有極少缺陷之具有凹凸圖案的抗蝕劑薄膜。因此，可按高精度及高良率處理基板。
(本發明之操作效應)
按照慣例，存在如下問題：在壓印部件之剛性高的情況下，無法使壓印部件充分地變形。具體言之，問題如下所述。
舉例而言，如圖7所示，專利文獻2揭露抽吸且固持壓印部件之後表面的外緣部分且因抽吸力所致之外緣部分之變形撓曲壓印部件之整體的方法。然而，由於此方法僅取決於外緣部分之變形，所以不可能使具有高剛性的壓印部件充分變形。同時，專利文獻1及專利文獻2揭露藉由抽吸且固持壓印部件之後表面之外緣部分來撓曲壓印部件以及控制壓印部件之後表面之中央部分附近的壓力的方法。然而，在此等方法中，由於用於撓曲壓印部件之外力 與用於抽吸且固持壓印部件之抽吸力之關係，不能使用於撓曲壓印部件之外力過大。因此，不可能使具有高剛性的壓印部件充分變形。
相比而言，根據本發明之奈米壓印設備及奈米壓印方法，利用已被變形賦予裝置賦予永久變形之壓印部件，將模具之凹凸圖案按壓至設置在用於壓印之基板上的抗蝕劑上，且將凹凸圖案轉移至抗蝕劑。因此，不會發生前述問題。
根據本發明之變形賦予裝置及變形賦予方法，可充分地施加使壓印部件變形所需的外力，且可向壓印部件賦予永久變形以使得壓印部件之中央部分變得凸起，而不管壓印部件之剛性如何。如此一來，變得可能的是，在奈米壓印操作期間利用任何壓印部件在模具之中央起始模具之凹凸圖案與抗蝕劑之間的接觸，而不管壓印部件之剛性如何。
〔實例〕
下文將描述本發明之實例。圖6為說明用於實例之壓印步驟之步驟的流程圖。
<實例1>
(模具產生)
首先，藉由旋塗方法用抗蝕劑液體塗佈0.725毫米厚之矽基板，以形成抗蝕劑層，所述抗蝕劑液體具有PHS(聚羥基苯乙烯)系化學增幅型抗蝕劑作為主要組份。此後，當在XY平台上掃描矽基板時，將根據線寬為30奈米且間距為60奈米之線圖案調變之電子束照射至抗蝕劑層上，以 使直線型凹凸圖案曝光在抗蝕劑層之0.5平方毫米範圍之整體上。
此後，光阻層經歷顯影處理且經曝光的部分被移除。最後，使用被移除經曝光的部分之抗蝕劑層作為遮罩藉由RIE來執行深度為60奈米之選擇性蝕刻，以獲得具有直線型凹凸圖案之矽模具。
(用於壓印之基板)
使用石英基板作為基板。用KBM-5103(由信越化學工業株式會社(Shin-Etsu Chemical K.K.)生產)處理石英基板之表面，所述KBM-5103為相對於抗蝕劑具有優良的緊密接觸特性之矽烷偶合劑。使用PGMEA將KBM-5103稀釋至1質量%，且藉由旋塗方法將KBM-5103塗佈在基板之表面上。此後，在熱板上在150℃下將經塗佈基板退火歷時5分鐘，以使矽烷偶合劑結合至基板之表面。
(抗蝕劑)
製備包含48重量%由化學式1表示的化合物A、48重量%Aronix M220、3重量%IRGACURE 379以及1重量%由化學式2表示的化合物B之抗蝕劑作為抗蝕劑。
(抗蝕劑塗佈步驟)
利用DMP-2831，其為由富士膠片戴麥提克斯公司(FUJIFILM Dimatix)生產的壓電型噴墨印表機。利用DMC-11610作為噴墨頭，DMC-11610為專用10皮升頭。預先設定並調整墨水排出條件，以使得每一液滴中之抗蝕劑的量為10皮升。在以此方式調整液滴量且作出調整以使 得殘餘薄膜厚度將變成10奈米之後，根據預定的液滴配置圖案將液滴配置在基板上。
(模具之引入)
將矽模具容納在匣中，且將所述匣之容納外殼置放在模具匣裝載器中。模具匣裝載器打開容納外殼，且輸送裝置用來裝載模具至變形賦予裝置上(ST1)。
(變形賦予處理及脫模處理)
變形賦予裝置真空夾住模具之外緣部分，以使得模具之圖案化表面朝向模具之內部。首先，用氧氣取代腔室內之氛圍且使用低壓水銀燈來照射出光，以清潔模具之表面。接著，用大氣氣體取代腔室內之氛圍，且使用泵、濕度控制區段以及加熱器來維持50千帕、50℃以及相對濕度為50%之經減壓之氛圍。用CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3來填充脫模劑供應區段，打開脫模劑供應區段之閥件以將含有脫模劑之氣體引入至腔室中，且將模具之表面暴露在所述氣體中歷時12小時(ST2)。
藉由上述處理，模具被賦予永久變形，其中相比於模具之外周邊部分，模具之中央部分撓曲50微米。同時，對模具之圖案化表面施行脫模處理。先前裝載之模具存在於壓印單元中，且當經歷上述處理之模具處於待用狀態時，用經裝載之模具執行壓印。應注意，在模具不存在於壓印單元中且將經處理之模具裝載至奈米壓印設備中的情況下，可跳過上述處理且可直接將模具裝載至壓印單元中。
(模具之裝載)
使用輸送裝置以自壓印單元卸載經使用的模具(ST6)，且將新的模具自變形賦予裝置裝載至壓印單元中(ST3)。將經使用的模具輸送至變形賦予裝置且進行清潔。此後，經清潔的模具再次經歷形狀控制處理及脫模處理(ST2)。
(基板之輸送)
將具有塗佈的抗蝕劑之石英基板容納在匣中，且將所述匣之容納外殼置放在基板匣裝載器中。基板匣裝載器打開容納外殼，且使用輸送裝置來輸送基板至壓印單元(ST4)。
(壓印)
使模具與石英基板彼此接近，以使得此兩者之間的間隙為0.1毫米或0.1毫米以下，且自石英基板之後表面執行定位，以使得石英基板上的對準標記之位置匹配模具上的對準標記之位置。
用氦氣占99體積%或99體積%以上之氣體來取代模具與石英基板之間的空間。隨後，執行減壓至20千帕或20千帕以下。使模具在經減壓之氦氣條件下接觸抗蝕劑之液滴。模具之撓曲使模具自其中央部分開始接觸抗蝕劑，且模具之整體與抗蝕劑均一緊密接觸，而兩者之間不介入任何氣體。
在接觸之後，施加1兆帕的壓力歷時10秒，且以100毫焦/平方公分之照射劑量來照射出包含波長為360奈米之紫外光，以使抗蝕劑固化。
此後，藉由抽吸來固持石英基板及模具之後表面。隨後，在與按壓方向相反的方向上相對移動石英基板或模具以分離模具。將脫除模具所需的力作為分離力來監測。
重複執行自基板之輸送至壓印之步驟。
(模具之卸載)
將自第10次壓印操作至第30次壓印操作中相對於平均分離力±30%之值指定為臨限值。當分離力超過±30%之範圍時，停止壓印操作及基板之輸送。使用輸送裝置自壓印單元卸載經使用的模具(ST6)。將經使用的模具輸送至變形賦予裝置且進行清潔。此後，經清潔的模具再次經歷變形賦予處理及脫模處理(ST2)。
(模具之移除)
在模具將不被重複利用的情況下，自壓印單元卸載模具，藉由輸送裝置將模具容納在模具匣中，隨後將模具移除(ST7)。
(模具複製品產生步驟)
使用被轉移凹凸圖案的抗蝕劑膜作為遮罩如下文所述執行乾式蝕刻。藉此，在石英基板上形成基於抗蝕劑薄膜之凹凸圖案的凹凸形狀。
首先，藉由氧電漿蝕刻來移除存在於圖案之凹處處的殘餘薄膜，以暴露圖案之凹處處的石英基板。此時，設定條件以使得蝕刻之量能夠移除凹凸圖案之區域內的最厚殘餘薄膜。接著，使用圖案之突起作為遮罩，對石英基板施行使用氟系氣體之RIE。設定RIE條件以使得蝕刻之深度 為60奈米。最後，藉由氧電漿蝕刻來移除圖案之突起之殘餘物。
藉由上述模具複製品產生步驟來產生複製品石英模具，所述複製品石英模具具有準確地轉移至其中之矽模具的凹凸圖案。
1、90‧‧‧模具
2‧‧‧凹凸圖案
3‧‧‧第一表面/圖案化表面
4‧‧‧後表面
6、93‧‧‧基板
7、94‧‧‧抗蝕劑
10‧‧‧奈米壓印設備
11、31‧‧‧基座
12a、12b、12c‧‧‧模具待用區段
13‧‧‧壓印區段
14‧‧‧模具匣裝載器
15‧‧‧基板匣裝載器
16‧‧‧輸送裝置
17‧‧‧軌道
20、30‧‧‧變形賦予裝置
21‧‧‧框架
21a‧‧‧開口
21b、32a、44a‧‧‧抽吸夾盤
22‧‧‧氣體供應區段
22a‧‧‧大氣供應區段
22b‧‧‧氧氣供應區段
22c‧‧‧氮氣供應區段
23‧‧‧加熱器
24‧‧‧脫模劑供應區段
25‧‧‧濕度控制區段
26‧‧‧低壓水銀燈
27‧‧‧晶體振盪器
28‧‧‧漏洩閥
29、92‧‧‧泵
32‧‧‧支撐部件
33‧‧‧按壓部件
34‧‧‧支臂部分
35‧‧‧襯墊部分
40‧‧‧壓印單元
41‧‧‧xyz平台
42‧‧‧荷重計
43‧‧‧基板平台
44‧‧‧模具固持區段
45‧‧‧對準相機
46‧‧‧紫外光源
91‧‧‧固持部件
ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6、ST7‧‧‧步驟
C‧‧‧腔室
圖1為示意性說明根據本發明之實施例的奈米壓印設備之結構的平面圖。
圖2為示意性說明根據本發明之實施例的變形賦予裝置之結構的剖面端視圖。
圖3為示意性顯示模具之變形量與外力之間的關係之曲線圖。
圖4為示意性說明替代變形賦予裝置之結構的剖面端視圖。
圖5為示意性說明根據本發明之實施例的壓印單元之結構的剖面端視圖。
圖6為說明使用壓印設備之壓印操作之步驟的流程圖。
圖7為示意性說明習知壓印單元之結構的剖面端視圖。
1‧‧‧模具
2‧‧‧凹凸圖案
3‧‧‧第一表面/圖案化表面
4‧‧‧後表面
20‧‧‧變形賦予裝置
21‧‧‧框架
21a‧‧‧開口
21b‧‧‧抽吸夾盤
22‧‧‧氣體供應區段
22a‧‧‧大氣供應區段
22b‧‧‧氧氣供應區段
22c‧‧‧氮氣供應區段
23‧‧‧加熱器
24‧‧‧脫模劑供應區段
25‧‧‧濕度控制區段
26‧‧‧低壓水銀燈
27‧‧‧晶體振盪器
28‧‧‧漏洩閥
29‧‧‧泵
C‧‧‧腔室

Claims (12)

  1. 一種奈米壓印設備，其特徵為包括：變形賦予裝置，其施加外力至壓印部件上，以維持所述壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向所述壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在所述第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在所述第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者；以及壓印單元，其利用被賦予所述永久變形之所述壓印部件，且將所述模具之所述凹凸圖案按壓至設置在所述基板上之所述抗蝕劑上，以向所述抗蝕劑轉移所述凹凸圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印設備，其中：所述變形賦予裝置包括：具有開口之框架，當將所述壓印部件置放在所述開口處且使所述第一表面朝向所述框架之內部時，所述框架在所述壓印部件之所述第一表面上形成腔室；以及壓力控制區段，其使所述腔室之所述內部減壓或增壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之奈米壓印設備，其中：所述變形賦予裝置更包括加熱區段，其加熱所述腔室之所述內部。
  4. 如申請專利範圍第2項及第3項中任一項所述之奈米壓印設備，其中： 所述變形賦予裝置更包括脫模劑供應區段，其向所述腔室之所述內部供應脫模劑。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之奈米壓印設備，其中：所述變形賦予裝置更包括濕度控制區段，其控制所述腔室之所述內部之濕度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印設備，其中：所述變形賦予裝置包括：支撐部件，其支撐所述壓印部件之外緣；以及按壓部件，其在由所述支撐部件支撐所述壓印部件的同時按壓所述壓印部件之第二表面。
  7. 一種奈米壓印方法，其特徵為包括：利用被賦予永久變形之壓印部件；以及將模具之凹凸圖案按壓至設置在基板上的抗蝕劑上，以將所述凹凸圖案轉移至所述抗蝕劑上。
  8. 一種變形賦予裝置，其特徵為執行施加外力至壓印部件上之功能，以維持所述壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向所述壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在所述第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在所述第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，所述裝置包括：具有開口之框架，當將所述壓印部件置放在所述開口處且使所述第一表面朝向所述框架之內部時，所述框架在所述壓印部件之所述第一表面上形成腔室；以及 壓力控制區段，其使所述腔室之所述內部減壓或增壓。
  9. 一種變形賦予裝置，其特徵為執行施加外力至壓印部件上之功能，以維持所述壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向所述壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在所述第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在所述第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，所述裝置包括：支撐部件，其支撐所述壓印部件之外緣；以及按壓部件，其在由所述支撐部件支撐所述壓印部件的同時按壓所述壓印部件之第二表面。
  10. 一種變形賦予方法，其特徵為被執行以施加外力至壓印部件上，以維持所述壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向所述壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在所述第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在所述第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，所述方法包括以下步驟：利用如申請專利範圍第8項所述之變形賦予裝置；藉由將所述壓印部件置放在所述框架之所述開口處且使所述第一表面朝向所述框架之所述內部，在所述壓印部件之所述第一表面上形成腔室；以及使用所述壓力控制區段使所述腔室之所述內部減壓或增壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之變形賦予方法，其 中：所述變形賦予裝置更包括脫模劑供應區段，其用於向所述腔室之所述內部供應脫模劑；以及所述脫模劑供應區段隨著所述壓力控制區段使所述腔室之所述內部減壓或增壓向所述腔室之所述內部供應所述脫模劑。
  12. 一種變形賦予方法，其特徵為被執行以施加外力至壓印部件上，以維持所述壓印部件處於預定的撓曲狀態，藉此向所述壓印部件賦予永久變形，所述壓印部件具有第一表面，所述壓印部件為在所述第一表面上具有精細凹凸圖案之模具與在所述第一表面上具有抗蝕劑之用於奈米壓印之基板中之一者，所述方法包括以下步驟：利用如申請專利範圍第9項所述之變形賦予裝置；用所述支撐部件支撐所述壓印部件之所述外緣；以及在由所述支撐部件支撐所述壓印部件的同時，用所述按壓部件按壓所述壓印部件之第二表面。
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