TWI409583B

TWI409583B - 用於奈米壓印微影術之多孔性模板及壓印堆疊體

Info

Publication number: TWI409583B
Application number: TW97146748A
Authority: TW
Inventors: Frank Y Xu; Weijun Liu; Edward B Fletcher; Sidlgata V Sreenivasan; Byung-Jin Choi; Niyaz Khusnatdinov; Anshuman Cherala; Kosta S Selinidis
Original assignee: Molecular Imprints Inc
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2013-09-21
Also published as: TW200931174A

Description

用於奈米壓印微影術之多孔性模板及壓印堆疊體

交互參照相關申請案

本申請案基於35 U.S.C.宣告於2007年12月3日以及2008年11月21日申請之美國臨時專利申請案的優先權，上述兩個臨時專利申請案係以參考方式併入本文中。

有關聯邦政府贊助研究發展之聲明發明領域

如美國國家標準暨技術協會先進技術計畫獎(NIST ATP AWARD)70NANB4H3012之條款所提供，美國政府對於本發明具有一贊助執照，以及在有限情況下要求專利擁有者授權他人適當條款的權力。

發明背景

奈米製造包括製造非常微小的構造，該構造具有100奈米等級或更小之特徵。奈米製造對於積體電路之加工已經產生一調整尺寸方面的衝擊。半導體加工業持續尋求更大的產量，同時增加形成在一基板上每單位面積的電路，因此奈米製造逐漸變得重要。奈米製造提供更大的加工控制，同時能夠持續減少所形成之構造的最小特徵尺寸。已經使用奈米製造進行發展之領域包括生物科技、光學技術、機械系統以及類似技術。

發明概要

在一樣態中，一壓印微影術模板或壓印堆疊體包括一多孔性材料，該多孔性材料界定為具有多個平均孔隙尺寸至少約為0.4奈米之孔隙。多孔材料之孔隙率至少係為約10%。

在某些實施方式中，平均孔隙尺寸至少係為約0.5奈米或者至少約為1.0奈米。多孔材料之孔隙率至少係為約20%。在某些案例中，多孔材料係為有機低k(介電值)材料。多孔材料對於熔融矽石之相對孔隙率至少係為約20%。在某些案例中，該多孔材料具有至少約2GPa，至少約5GPa，或者至少約10GPa之楊氏係數。

在某些模板實施方式中，多孔材料係佈置在一基底層以及一覆蓋層之間。該基底層能夠包括熔融矽石。在某些案例中，該基底層包括凹處，且多孔材料係佈置在該等凹處中。在某些案例中，覆蓋曾包括SiO_x ，且1≦x≦2。覆蓋層之厚度能夠小於約100奈米，小於約50奈米，或者小於約20奈米。多數突出物能夠由覆蓋層延伸出來。

在某些壓印堆疊體之實行方式中，多孔材料係佈置在一基材以及一覆蓋層之間。該基材可包括矽。

在另一樣態中，形成一壓印微影術模板包括在一基底層上形成一多孔層，以及在該多孔層上形成一覆蓋層。在另一樣態中，形成一壓印微影術模板包括在一基底中形成多個凹處，將一多孔材料沈積於該等凹處中，以及在該基底層上形成一覆蓋層。在另一樣態中，形成一壓印微影術堆疊體包括在一基材上形成一多孔層，以及在該多孔層上形成一覆蓋層。多孔層界定多個平均孔隙至少約為0.4奈米之孔隙，且該多孔層之孔隙率至少係為約10%。

在另一樣態中，一壓印微影術方法包括將一可聚合材料之液滴施加到一壓印堆疊體，以一模板接觸該可聚合材料，使可聚合材料硬化，以及使模板與經過硬化之材料分離。在某些案例中，該模板包括一多孔材料。在某些案例中，該壓印堆疊體包括一多孔材料，在某些案例中，該模板以及壓印堆疊體二者皆包括一多孔材料。該多孔材料界定多個平均孔隙尺寸具有至少約為0.4奈米之孔隙，且該多孔材料之孔隙率至少係為約10%。

在另一樣態中，一種壓印微影術方法包括將一可聚合材料分配在一壓印堆疊體之一表面上，使該可聚合材料與一模板相接觸，以及使該可聚合材料能夠擴散，以便在壓印堆疊體之表面上形成一實質連續層。模板、壓印堆疊體或二者能夠包括一多孔材料，該多孔材料界定多個平均孔隙尺寸具有至少約為0.4奈米之孔隙，且該多孔材料之孔隙率至少係為約10%。噴灑可聚合材料，以形成實質連續層係發生在將一類似可聚合材料類似地分佈以在一第二模板以及一第二壓印堆疊體之間形成一實質連續層之所需要時間的約80%或更少，50%或更少，或者是20%或更少，其中該第二模板以及第二壓印堆疊體具有一少於約0.4奈米之平均孔隙尺寸。

圖式簡單說明

為了更為詳細瞭解本發明，參考所附圖式中所顯示之實施例提供本發明之實施例的說明。然而，注意到的是，該等所附圖式僅顯示本發明之典型實施例，且因此並非視為發明範疇之限制。

第1圖顯示一微影術系統之一簡化側視圖；

第2圖顯示第1圖中所示之基板的一簡化側視圖，該基板上佈置有一圖案層。

第3圖顯示多孔模板。

第4圖顯示一多孔壓印堆疊體。

第5圖顯示在多個凹處中具有多孔材料之一層的一部份。

第6圖顯示使用一多孔模板以及一多孔壓印堆疊體之一壓印微影術程序。

第7圖顯示使用一均勻多孔模板以及一多孔壓印堆疊體之一壓印微影術程序。

第8圖係為一分配在一基板上之壓印阻抗劑液滴的照片。

第9A~D圖係為噴灑在一壓印堆疊體上之壓印阻抗劑液滴的照片。

第10A~D圖係為噴灑在一多孔性壓印堆疊體上之壓印阻抗劑液滴的照片。

較佳實施例之詳細說明

一種今日所使用之示範性奈米製造技術係普遍稱之為壓印微影術。示範壓印微影術程序係描述於一些公開案中，諸如美國專利申請公開案2004/0065976號，美國專利申請公開案2004/0065252號，以及美國專利案第6,936,194號，所有案例係以參考方式併入本文之中。

上述各個美國專利申請公開案以及專利案當中所描述之一種壓印微影術技術包括在一可形成(可聚合化)層中形成一浮雕圖案，並將對應該浮雕圖案之一圖案轉印進入一佈置於下方之基板。該基板能夠耦合到一運動檯，以便有助於用於圖案成形程序之定位。圖案形成程序使用一與基板隔開之模板，且可形成液體施加在模板與基板之間。該可成形液體經過硬化，以形成一堅硬層，其具有一對應模板接觸可形成液體之表面的一形狀之圖案。經過硬化之後，便使模板與堅硬層分離，以致於使模板與基板分離。模板與硬化層接著係進行另外的加工，以便將一浮雕影像轉印到對應硬化層中之圖案的基板。

參考第1圖，圖中顯示一用以在基板12上形成一浮雕圖案之微影術系統10。一壓印堆疊體能夠包括基板12以及一個或更多黏附到基板的層(例如一黏著層)。基板12能夠耦合到基板夾塊14。如圖所示，基板夾塊14係為一真空夾塊。然而，基板夾塊14可為任何類型之夾塊，包括但未限定於真空、插銷式、溝槽式、電磁式以及類似種類，或者是任何的組合。示範性夾塊係描述於美國專利第6,873,087號中，其係以參考方式併入本文之中。

基板12以及基板夾塊14能夠進一步藉由檯件16加以支撐。檯件16能夠提供繞著x-，y-，以及z-軸之運動。檯件16、基板12，以及基板夾塊14亦能夠佈置在一基底(未顯示)上。

模板18係與基板12隔開。模板18能夠包括一從該模板朝向基板12延伸之凸形件20，其上具有一圖案成形表面22。此外，凸形件20可稱之為模件20。模板18且/或模件20能夠由此等材料所形成，包括但未限定於：熔態矽晶、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、硼矽酸鹽玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石與類似物，或者為其任何組合。如圖所示，表面22包含藉由多個隔開的凹處24以及突出物26加以界定之特徵，本發明之實施例並非限定於此構造。使表面22形成圖案能夠界定任何的原始圖案，其形成欲形成在基板12之表面上的圖案之基礎。

模板18能夠耦合到夾件28。夾件28能夠加以構造成(但非限定於)真空式、插銷式、溝槽式、電磁式且/或其他夾件形式。示範性夾件係進一步描述於美國專利第6,873,087號案中，該專利案係以參考方式併入本文。此外，夾件28能夠耦合到壓印頭30，以致於使夾件28且/或壓印頭30能夠構造成有助於模板18之移動。

系統10能夠進一步包含一流體分配系統32。流體分配系統32能夠用以將可聚合材料34沈積在基板12上。能夠使用數種技術將可聚合材料34佈置在基板12上，諸如液滴分配、旋轉塗佈、沈浸塗佈、化學蒸汽沈積(CVP)、物理蒸汽沈積(PVD)、薄膜沈積、厚膜沈積以及類似技術或是其任何組合。可聚合材料34能夠在模件20與基板12之間界定出一所需的體積之前且/或之後配置在基板12上，根據設計考量而定。可聚合材料34能夠包括如同美國專利第7,157,036號以及美國專利申請公開案2005/0187339號中所描述之成分，二者係以參考方式併入本文中。

參考第1圖與第2圖，系統10能夠進一步包含耦合一能量來源38，以便沿著路徑42導引能量40。壓印頭30與檯件16能夠加以構造，以便疊合路徑42佈置模板18與基板12。系統10能夠藉由一連接檯件16、壓印頭30、流體分配系統32、能量來源38或是其組合之處理器54加以控制，且能夠以一儲存在記憶體56中之電腦可讀取程式加以執行。

壓印頭30、檯件16或二者皆能夠改變模件20與基板12之間的距離，以便在其間界定出一大體上藉由可聚合材料34加以充填之體積。例如，壓印頭30能夠施加一力量到模板18，以便使模件18接觸可聚合材料34。在所需體積大體上係以可聚合材料34加以充填之後，能量來源38便產生能量40，例如寬帶紫外線輻射，使得可聚合材料34以符合基板12之一表面44以及圖案形成表面22的形狀之方式進行硬化且/或交聯，在基板12上界定出一圖案形成層46。圖案形成層46能夠包括一保留層48以及複數個顯示為突出物50以及凹處52的特徵，且突出物50具有一厚度t₁ ，而凹處52則具有一厚度t₂ 。

上述系統與程序能夠進一步實行在參考美國專利案第6,932,934號、美國專利申請公開案2004/0124566號、美國專利申請公開案2004/0188381號，以及美國專利申請公開案2004/0211754號，上述各案係以參考方式併入本文中。

在可聚合材料係藉由液滴分配或旋轉塗佈法施加到基板12之奈米壓印程序中，於模板接觸到可聚合材料之後氣體可能會困在凹處內。在可聚合材料係藉由液滴分配法施加到一基板之奈米壓印程序中，氣體亦可能困在分配於一基板或是一壓印堆疊體上的可聚合材料與壓印阻抗劑的液滴之間。也就是說，氣體可能會隨著液滴分散而困在液滴的區域之間。

氣體排散與分解率能夠限制可聚合材料能夠在一基板(或是一壓印堆疊體)上形成一連續層的速率，或者是可聚合材料能夠在模板接觸到可聚合材料之後充填模板特徵的速率，從而限制整個奈米壓印程序。例如，一基板或一模板對於困在基板與模板之間的氣體而言大體上為不可滲透。在某些案例中，能夠使一黏附到基板或模板之聚合物層氣體飽和，以致於使壓印堆疊體與模板之間的氣體大體上無法進入該飽和之聚合物層，並保持困在基板與基板或壓印堆疊體之間。仍然困在基板或壓印堆疊體以及模板之間的氣體可能導致聚合物層中的充填瑕疵。

在一壓印微影術程序中，困在基板/壓印堆疊體與模板之間的氣體能夠透過可聚合材料、基板/壓印堆疊體、模板或是其任何組合加以排散。透過任何媒介排散之氣體量能夠藉由受困氣體與媒介之間的接觸面積加以影響。受困氣體與可聚合材料之間的接觸面積能夠小於受困氣體與基板/壓印堆疊體之間的接觸面積，並小於受困氣體與模板之間的接觸面積。例如，位於一基板/壓印堆疊體上之可聚合材料的厚度能夠小於約1微米，或者小於約100奈米。在某些案例中，可聚合材料能夠吸收足夠的氣體，而在壓印之前成為氣體飽和，以致於使受困氣體大體上無法進入可聚合材料。相反地，受困氣體與基板或壓印堆疊體之間的接觸面積，或者是受困氣體與模板之間的接觸面積則可能相當大。

在某些案例中，基板/壓印堆疊體或模板能夠包括一界定出多個帶有一平均孔隙以及孔隙密度或是相對孔隙率之凹處的多孔性材料，選擇該多孔性材料，用以有助於氣體分別擴散進入基板/壓印堆疊體或模板。在某些情況中，基板/壓印堆疊體或模板可能會包括一多孔材料之一個或更多層或區域，其係設計成分別有助於以一離開位在基板/壓印堆疊體與基板之間的可聚合材料，並且朝向該基板/壓印堆疊體或模板之方向運送困在基板/壓印堆疊體以及模板之間的氣體。

一媒介物之氣體滲透性能夠表示為P=D x S，其中P係為滲透性，D係為擴散係數，且S則為溶解度。在一氣體傳送過程中，一氣體吸收到媒介物之一表面上，並在該媒介物中建立一濃度梯度。該濃度梯度能夠作為用以使氣體擴散通過媒介物之驅動力。氣體溶解度以及擴散係數能夠基於例如媒介物之堆積密度(packing density)加以變化。調整媒介物之堆積密度能夠改變擴散係數，從而改變媒介物之滲透性。

一氣體能夠想像成具有一相關動力學直徑。動力學直徑提供一種氣體原子或分子用於氣體運送性質之尺寸的觀念。D.W. Breck所著之「沸石分子篩-構造、化學及應用(Zeolite Molecular Sieves)」(紐約John Wiley ＆ Sons出版社1974年出版，第636頁，其係以參考方式併入本文中)列出之氦(0.256奈米)、氬(0.341奈米)、氧(0.346奈米)、氮(0.364奈米)以及其他常見氣體之動力學直徑。

在某些壓印微影術程序中係使用一氦清洗，用以氦氣大體上取代模板以及基板或壓印堆疊體之間的空氣。欲簡化一氦氣環境以及一空氣環境在壓印微影術程序中之間的比較，空氣中之氧氣與矽石之間的極性相互反應能夠藉著以純氬改造空氣而忽略不計。氦氣與氬氣二者皆為惰性氣體，且氬氣具有一類似於氧氣之動力學直徑。然而，與氧氣不同的是，氦氣與氬氣並不會與熔融矽石或是石英產生反應。

內部凹處(可溶解處)與連接可溶解處之結構通道使得氣體能夠滲透通過一媒介物。該氣體可能會保留在可溶解處中。內部凹處以及通道直徑相對於氣體之尺寸(或是動力學直徑)的尺寸會影響氣體滲入該媒介物之速率。

熔融矽石之個別間質可溶解處的尺寸展現出符合J.F. Shackelford在J. Non-Cryst. Solids 253,1999年,23中所示之對數常態分佈，其係以參考方式併入本文之中。如同間質直徑分佈(模式=0.181奈米；平均=0.196奈米)以及氦與氬之動力學直徑所示，熔融矽石對於氦之可溶解處的數量係超過對於氬之可溶解處的數量。間質處之總數量預估為每立方米2.2×10²⁸ 個，其中帶有每立方米2.3×10²⁷ 個的氦可溶解處以及每立方米1.1 x 10²⁶ 個的氬可溶解處。氦可溶解處之間的平均距離係考量為0.94奈米，而氬的可溶解處之間的平均距離係考量為2.6奈米。連接這些可溶解處之構造通道係構想為類似於6員氧化矽環(6-member Si-O rings)，並具有約為0.3奈米之一直徑。表1概述某些影響氦與氬在熔融矽石中之滲透性的參數。

Boiko(G.G. Boiko等人發表，「玻璃物理與化學」第29冊，2003年第1號，42~48頁，其係以參考方式併入本文中)描述氦在非結晶或玻璃體矽石中的行為。在一可溶解處中，氦原子以間質體積所能提供的振幅進行振動。原子透過通道從間質之間通過，其直徑可能較該等間質為小。

表1中所列之參數指出氬在熔融矽石中之滲透性會非常低或者是在室溫能夠加以忽略(亦即，氬之動力學直徑超過熔融矽石的通道尺寸)。由於氧以及氮之動力學直徑係大於氬的動力學直徑，故空氣大體上無法滲透熔融矽石。另一方面，氦能夠擴散進入並滲透熔融矽石。因此，當使用一氦氣環境而非一大氣環境進行一奈米壓印程序時，困在模板與基板或壓印堆疊體之間的氦氣便能夠滲透一熔融矽石模板。

第3圖係為位於基板12與多孔性模板300之間的可聚合材料34的一側視圖，以及用於奈米壓印微影術中之各種多孔模板實施例的放大橫剖面圖。箭頭符號顯示氣體運送進入模板300之方向。

模板300A包括位於基底層304與覆蓋層306之間的一多孔層302。多孔層302能夠藉由化學蒸汽沈積(CVD)、旋轉塗佈、熱生長法或者類似方法形成在基底層304上。多孔層302之厚度至少可為約10奈米。例如，多孔層302之厚度能夠在約10奈米到約100微米的一範圍內，或者是在約100奈米到約10微米的一範圍內。在某些案例中，較厚的多孔層302能夠提供較高的有效滲透性，而不會顯著地降低有關於例如UV透光性、熱膨脹等等之性能。

多孔層302可由包括但非限定於陽極電鍍α-氧化鋁、有機矽烷、有機矽石、有機矽酸鹽材料、有機聚合物、無機聚合物以及其任何組合所製成。在某些實施例中，多孔性材料可為一低k多孔性低k或是超低k介電質薄膜，諸如用於電子以及半導體應用之旋塗玻璃(SOG)。多孔性材料能夠加以選擇為承受重複使用包括Piranha再生程序之奈米壓印程序。將多孔層302黏附到基底層304以及覆蓋層306可能需要的力量係至少為例如使模板與在一壓印微影術程序中形成的圖案形成層分離所需要之力量的三倍。在某些實施例中，多孔性材料能夠大體上對於UV輻射透光。多孔性材料之拉伸模數可為例如至少約2GPa，至少約5GPa，或者至少約10GPa。

藉著改變程序條件與材料，便能夠生產出帶有不同孔隙尺寸以及孔隙密度(孔隙率或相對孔隙率)之孔隙率材料。在某些案例中例如能夠使用離子轟炸，以便在一材料中形成孔隙。多孔層302能夠具有孔隙308，其與熔融矽石相比帶有一較大的孔隙尺寸以及較高之孔隙率。至於文中所使用之「孔隙率」表示在一實體中藉由通道以及敞開空間所佔用之總體積的百分比部分。多孔層302之孔隙率範圍可為約0.1%到約60%，或者是約5%到約45%。在某些案例中，多孔層302之孔隙率可至少約為10%或至少約20%。類似材料之相對孔隙率能夠加以界定為材料之密度方面的相對差異。例如，SOG(密度ρ_SOG =1.4g/cm³ )對於熔融矽石(密度ρ_熔融矽石 =2.2g/cm³ )之一相對孔隙率能夠計算為100% x(ρ_熔融矽石 -ρ_SOG )/ρ_熔融矽石，或是36%。熔融矽石能夠用以作為用於其他包括氧矽鍵之材料的一參考材料。在某些實施例中，一包括氧矽鍵之多孔性材料對於熔融矽石的相對孔隙率至少係約為10%，至少係約為20%，或者至少約為30%。

位於多孔性材料中之孔隙的尺寸能夠良好地控制(例如，大體上均勻，或者具有所需的分佈)。在某些案例中，孔隙尺寸或是平均孔隙尺寸至少係約為0.4奈米，至少約為0.5奈米或更大。也就是說，孔隙尺寸或平均孔隙尺寸能夠夠大，以提供足夠數量之氣體可溶解處，以致於在氣體困在基板/壓印堆疊體與模板300A之間時，使氣體能夠擴散進入模板之多孔層302。

倍半矽氧烷聚合物係為示範性多孔性材料。在Zhang等人所著之「高度多孔性多面體倍半矽氧烷聚合物-合成物與特性」J.Am. Chem. Soc.,1998,120,8389-8391(其係以參考方式併入本文中)之論文中描述位於倍半矽氧烷聚合物內的微小內方塊(intracube)孔隙的以及較大的間方塊(intercube)孔隙。內方塊孔隙係約為一0.3～0.4奈米之球體，間方塊孔隙係為一0.5～0.6奈米直徑以及長度為1.0～1.2奈米的橢圓。如同文中所述，具有至少約為0.4奈米直徑之孔隙，諸如倍半矽氧烷聚合物係認為能夠提供一種尺寸與形狀之可溶解處，其適合吸收一動力學直徑小於該等可溶解處之尺寸的氣體。在某些案例中，一多孔性材料之可溶解處的構造能夠容許經吸收氣體大體上保持在可溶解處中，而不是擴散離開該材料。

能夠將成孔劑(porogen)添加到材料，用以形成多孔層302，以增加該多孔層之孔隙率與孔隙尺寸。成孔劑包括例如能夠蒸發之有機化合物，諸如降莰烯、α-萜品烯、聚氧乙烯、以及聚氧乙烯/聚氧丙烯共聚物與類似物，以及其任何組合。成孔劑可為例如直線或星形。成孔劑與程序條件能夠加以選擇，以便形成一微多孔性低-k多孔層，例如具有小於約2奈米之平均孔隙直徑，從而增加用於一氣體範圍之可溶解處的數量。此外，引入成孔劑以及增加孔隙率能夠擴大連接氣體可溶解處之構造通道。對於尺寸約為0.4奈米或更大之孔隙尺寸而言，一低-k薄膜之氦滲透性可能會超過玻璃體熔融矽石的氦滲透性。

基底層304以及覆蓋層306能夠由相同或不同材料所製成。在某些實施例中，基底層304可為熔融矽石，且覆蓋層306則能夠包括SiO_x ，且1≦x≦2，其透過一蒸汽沈積法生長。覆蓋層306之厚度與成分能夠加以選擇，以提供機械強度與選定的表面性質，以及對於在一壓印微影術程序中會困在一基板/壓印堆疊體與一模板之間的氣體之滲透性。在某些實施例中，覆蓋層306之厚度係小於約100奈米，小於約50奈米，或者小於約20奈米。在一範例中，覆蓋層306係約為10奈米厚。覆蓋層306能夠藉著選擇用以在一壓印微影術程序期間達成所需的沾濕與釋放性能之材料所形成。覆蓋層306亦能夠抑制可聚合材料314滲透進入多孔層，同時容許氣體擴散通過該覆蓋層，並進入多孔層302。

對於一多層薄膜而言，有效滲透性能夠由一阻力模型加以計算而得，諸如由F. Peng等人在J. Membrane Sci. 222(2003年)225-234以及A. Ranjit Prakash等人在感應器與引動器(Sensors and Actuators)B113(2006年)398-409中所描述之一電子電路的類比計，其二者皆以參考方式併入本文中。一材料對於一蒸汽之滲透的阻力係界定為滲透阻力R_P 。對於一種雙層複合薄膜而言，其層厚度為l₁ 與l₂ ，且對應的滲透性為P₁ 與P₂ ，滲透阻力能夠界定為：

其中Δp係為跨過薄膜之壓力差異，J係為通量，且A係為面積。阻力模型預測

R_P =R₁ +R₂ 　(2)

當橫剖面面積與材料1與2相同時，方程式(2)能夠重新表示為：

對於具有厚度約為10奈米以及滲透性為P₁ 之SiO_x 覆蓋層306的模板300A而言，模板滲透性能夠藉著選擇多孔層302之孔隙率與孔隙尺寸加以調整。多孔層302之滲透性與厚度對於一厚度為310奈米的多層複合壓印堆疊體之有效滲透性的效果係顯示於表2中。

表2建議單獨增加多孔層之厚度能夠較單獨增加多孔層的滲透性產生一較高的有效滲透性。也就是說，對於厚度為300奈米之一多孔層以及厚度為10奈米的一覆蓋層而言，將多孔層之滲透性從100P₁ 到1000P₁ 增加十倍會使有效滲透性從23.8P₁ 增加到30.1P₁ 。對於具有厚度為100奈米、200奈米與300奈米之一多孔層以及厚度為10奈米的覆蓋層之複合壓印堆疊體而言，將多孔層厚度增加200奈米可以使有效滲透性增加20倍，分別從1.5P₁ 到2.8P₁ 到30.1P₁ 。

在另一實施例中，突出物310能夠由覆蓋層306延伸。在一範例中，模板300B能夠藉著在一基底層(例如石英)上沈積一500奈米厚之多孔層(例如一有機矽酸鹽低-k薄膜)，並且在該多孔層之頂部上生長出一厚度為100奈米的覆蓋層(例如SiO_x )所形成。覆蓋層係進行回蝕，以形成高度為90奈米之突出物。至於文中所使用一覆蓋層之厚度係視為與突出物310的高度無關。因此，覆蓋層在此範例中係考慮為10奈米厚，且突出物從該覆蓋層延伸90奈米的高度。至少約50%之模板表面具有覆蓋厚度10奈米的SiO_x (亦即，約50%之模板表面積係以突出物覆蓋)，且下方具有一500奈米厚的多孔層。氦氣可能會更快速地擴散通適覆蓋層沒有突出物之部分，達成氦氣滲透性之整體增加，該滲透性至少部分地依照多孔層之厚度，覆蓋層之厚度以及模板沒有突出物的表面積之部分而定。

一模板能夠形成一均勻構造，選擇能夠擴散一氣體之一孔隙率以及平均孔隙尺寸。模板係由例如有機聚合物、無機材料(例如碳化矽、摻雜矽石、VYCOR)與類似物，或者是其任何組合所製成，能夠具有一較低的包裝密度，且因此具有較玻璃體熔融矽石具有更高的氣體(例如氦氣)滲透性。第3圖顯示模板300C。模板300C基本上由一單獨多孔層302所構成。多孔層302並非黏附到一基底層。該多孔層能夠具有至少約為0.4奈米之一平均孔隙尺寸以及至少約10%的孔隙率。

模板300D包括帶有一覆蓋層306之多孔層302。覆蓋層306可為例如SiO_x 。與模板300C相同，多孔層並未黏附到一基底層。覆蓋層306能夠抑制可聚合材料滲透進入多孔材料。該覆蓋層306亦能夠賦予模板所需的表面性質、機械性質以及類似物。

一壓印堆疊體能夠包括一基板以及一黏附到該基板之層。多層壓印堆疊體能夠包括一個或更多額外的層黏附在一起，以便形成一多層複合物。基板可為例如一矽晶圓。一黏附到該基板之層能夠包括例如有機聚合材料、無機聚合材料，或者是其任何組合。基板、層或是其任何組合之孔隙尺寸以及孔隙率能夠加以選擇，以容許一氣體擴散通過壓印堆疊體，從而有助於降低在一壓印微影術程序期間之受困氣體，並充滿模板中的特徵。

第4圖顯示位於模板18以及壓印堆疊體400之間的可聚合材料34。箭頭符號表示氣體運送進入壓印堆疊體之方向。在某些案例中，壓印堆疊體400之氣體滲透性能夠藉著增加壓印堆疊體之厚度而增加。在某些實施例中，增加壓印堆疊體之一厚度能夠改進該堆疊體之氣體吸收能力，並降低在一清洗期間產生氣體飽和的可能性。

在某些實施例中，如同壓印堆疊體400之放大橫剖面圖所示，該壓印堆疊體能夠包括一形成在基板12上之多孔層402。多孔層402能夠具有孔隙408，且可為例如一有機矽酸鹽低-k薄膜。覆蓋層406能夠形成在多孔層402上。多孔層402之一厚度範圍能夠在約50奈米到數微米之內，依照預計的使用目的而定。多孔層中之孔隙尺寸能夠進行良好控制(例如大體上均勻或者是帶有一已知的分佈)。

在某些實施例中，多孔層402之一孔隙尺寸或平均孔隙尺寸係小於約10奈米，小於約3奈米，或者小於約1奈米。在某些案例中，該孔隙尺寸或平均孔隙尺寸至少係約為0.4奈米，至少約為0.5奈米或更大。也就是說，孔隙尺寸或平均孔隙尺寸能夠夠大，以便提供足夠數量之用於氣體(例如氦氣)的可溶解處，以致於使困在基板12與一模板18之間的氣體能夠擴散進入壓印堆疊體400的多孔層402。在某些實施例中，多孔層之一孔隙率至少係約為10%或者至少為20%。

在某些案例中，來自於一多孔模板之基底層或者是一多孔壓印堆疊體的基板之應變能夠透過多孔層傳遞到覆蓋層。多孔層能夠具有一較基底層或基板為低的楊氏模數。在某些實施例中，應變之傳遞能夠藉著將多孔材料內嵌在基板中加以降低。例如，多個凹處或溝槽能夠加以蝕刻進入一基板或是基底層，多孔材料能夠沈積入該等凹處或溝槽中。在某些案例中，多孔材料能夠大體上充填該等凹處或溝槽。接著，一覆蓋層能夠沈積在基底層或基板上，以便大體上覆蓋該基底層或基板與多孔材料，以致於使覆蓋層與基底層或基板相接觸，並降低應變傳遞。凹處或溝槽之面積與空間，以及多孔材料的體積能夠足以在壓印微影術程序期間使氣體脫散進入多孔材料。

第5圖顯示具有凹處502之層500的一爆炸立體圖。層500可為例如一基板。凹處502能夠包括例如任何規則或不規則，均勻或非均勻的形狀或尺寸之溝槽或是凹陷。在某些實施例中，凹處502能夠形成一帶有均勻或非均勻間隔之格柵圖案。格柵間隔α可為例如約0.25微米。凹處502能夠大體上以多孔材料504加以充填一覆蓋層506能夠形成在層500以及位於凹處502中的多孔材料504上，以致於使應變能夠直接地從層500傳遞到覆蓋層506，同時仍然能夠增加氣體透過模板500之擴散。覆蓋層506能夠藉著包括例如化學蒸汽沈積法與類似方法加以形成。

對於具有一多孔模板之壓印微影術程序而言，當第二模板之孔隙較該多孔性模板為少，或者具有一較低孔隙率時(例如，當第二模板係由熔融矽石，石英或是普通的模板材料所製成時)，一可聚合材料之液滴在壓印堆疊體/基板以及模板之間形成一實質連續層所需的時間可能為相同可聚合材料的液滴在一類似壓印堆疊體/基板以及一第二模板之間形成一實質連續層所需要時間的至多約80%，至多約為50%，或者至多約為20%。對於具有一多孔性壓印堆疊體/基板之壓印微影術程序而言，當第二壓印堆疊體/基板之孔隙較多孔性壓印堆疊體/基板為少，或者是具有較低孔隙率時(例如，當該第二壓印堆疊體/基板本質上由位於一矽晶圓上之一黏附層所構成時)，一可聚合材料之液滴在壓印堆疊體/基板與模板之間形成一實質連續層所需的時間可能為相同可聚合材料之液滴的相同佈置，以便在一第二壓印堆疊體/基板以及一類似模板之間形成一實質連續層所需要時間的至多約80%，至多約為50%，或者至多約為20%。

如同第6圖中所示，在某些實施例中，一多孔性模板以及一多孔性壓印堆疊體能夠一起使用。例如，一多孔層302能夠包括於模板300中，且多孔層402則能夠包括於一壓印堆疊體400中。如果例如覆蓋層夠薄，則將一多孔層導入模板以及壓印堆疊體能夠使透過多孔層脫散之氣體(例如，氦氣、氮氣、氧氣等)量增加。在某些實施例中，如第7圖中所示，一均勻多孔性模板300以及一帶有一多孔層之壓印堆疊體能夠一起使用。

範例

多孔性壓印堆疊體製備。SOG(Honeywell電子材料公司所販售之旋塗玻璃，ACCUGLASS512B)係在預先清潔的8吋雙側拋光矽晶圓基板上旋轉。晶圓接著分別在80℃、150℃以及250℃之各個溫度下烘烤60～120秒。該SOG塗佈晶圓接著係在425℃~450℃之氮氣環境中固化1小時。該SOG層約為1.7微米厚，所產生之疏水性SOG表面係以氧氣電漿處理經過5~20秒，以產生一疏水性表面。

一成分為包括約77公克IsoRad 501(紐約州，Schenectady市，Schenectady國際有限公司所販售之一種多功能反應性化合物)、22公克之Cymel 303ULF(紐澤西州，West Patterson市，Cytec工業有限公司所販售的一種包括六甲氧基甲基蜜胘(HMMM)之交聯劑)，以及1公克的Cycat 4040(Cytec工業有限公司所販售的一種觸媒)，還有大約39.9公斤的PM醋酸鹽(田納西州，Kingsport市，Eastman化學公司所販售的一種包括丙二醇甲醚醋酸酯(2-(1-methoxy)propyl acetate)溶劑)之黏附層係形成在該SOG表面上。該成分係旋塗在SOG層上，並在160℃固化60秒，以形成一厚度約為7奈米之黏附層。

多孔性模板製備。SOG(Honeywell電子材料公司所販售之旋塗玻璃，ACCUGLASS512B)係在一預先清洗之熔融矽石模板上旋轉。該模板接著係分別在80℃、150℃以及250℃之各個溫度下烘烤60～120秒。該SOG塗佈晶圓接著係在425℃~450℃之氮氣環境中固化1小時。該SOG層約為650微米厚。模板係以棕率濕式清潔程序進行清潔。接著使用電漿增強化學蒸汽沈積(PEVCD)沈積一氧化矽覆蓋層。該覆蓋層係約為8奈米厚。

類似於美國專利第7,307,118號(其係以參考方式併入本文中)所描述之塊材A8的壓印阻抗劑(例如，黏性約為10Cp)係加以使用，以測試如以上所述之方式加以製造的多孔性壓印堆疊體之充填速度。如第8圖中所示，壓印阻抗劑係以格柵方式分配在壓印堆疊體上，並使壓印阻抗劑之液滴800中心相隔340微米，且使一液滴體積約為12皮升(pL)。液滴800之間可見到間質區域802。實行一氦氣清洗，以便大體上以氦氣取代位於壓印堆疊體與模板之間的空氣。各個案例中固化阻抗劑之殘留層厚度係約為90奈米。

比較範例：不使用多孔性壓印堆疊體，並使用空白熔融矽石模板之壓印阻抗劑散佈。第9A圖係為在一壓印堆疊體以及一空白熔融矽石模板之間的壓印阻抗劑之液滴900於模板接觸到壓印阻抗劑時的一照片。間質區域902較液滴900覆蓋更多的表面積。第9B圖係為在壓印阻抗劑接觸到模板經過1秒以後所拍攝的一照片。攝影機之視野已經經過調整，以致於可以看到四個間質區域902。第9C圖係為在壓印阻抗劑與模板相接觸經過7秒以後所拍攝的一照片，可以見到兩個間質區域902。第9D圖顯示在模板與壓印阻抗劑接觸8秒之後，壓印阻抗劑完全散佈，以便在模板與壓印堆疊體之間形成一實質連續層904。

範例：使用多孔性壓印堆疊體，並使用空白熔融矽石模板之壓印阻抗劑散佈。第10A圖係為位於一多孔性壓印堆疊體以及一空白熔融矽石模板之間的壓印阻抗劑的液滴1000在模板與壓印阻抗劑相接觸時之一照片。如先前所述，該多孔性壓印堆疊體包括一塗佈有厚度約為1.7微米之SOG層，以及一位於該SOG上之8奈米的黏附層之矽晶圓。第10B圖係為壓印阻抗劑與模板相接觸0.5秒之後所拍攝的一照片。攝影機之視野經過調整，以致於可以見到四個間質區域1002。第10C圖係為壓印阻抗劑與模板相接觸經過0.75秒以後所拍攝的一照片，可以見到間質區域1002。第10D圖顯示在模板與壓印堆疊體相接觸經過1.1秒以後，壓印阻抗劑完全散佈，以便在模板與多孔性壓印堆疊體之間形成一實質連續層1004。

因此，比較壓印阻抗劑之散佈以達成完整充填或是在一空白熔融矽石模板以及一壓印堆疊體之間形成一實質連續層(亦即，沒有可見的受困氣體或是間質區域)所需要的時間，顯示出多孔性壓印堆疊體對於習用壓印堆疊體的充填時間縮短產生戲劇化效果。在此案例中，達成完整充填之時間係降低超過75%。因此，散佈壓印阻抗劑以便在一具有多孔材料之壓印堆疊體上形成一實質連續層的時間較壓印阻抗劑在不具有一多孔材料之壓印堆疊體上形成一實質連續層所需要的時間減少約20%。比較多孔性模板與不具一多孔材料之模板，對於多孔性模板而言，充填速度方面可以得到類似的增加。此充填時間降低能夠有更快速的生產率，並降低在壓印微影術程序中產生缺陷的可能性。

以上所述之本發明的實施例係為示範性質，對於上述之揭露內容能夠進行改變與修正，而不會脫離本發明之範疇。

10．．．系統

12．．．基板

14．．．基板夾塊

16．．．檯件

18．．．模板

20．．．模件

22．．．表面

24．．．凹處

26．．．突出物

28．．．夾件

30．．．壓印頭

32．．．流體分配系統

34．．．可聚合材料

38．．．能量來源

40．．．能量

42．．．路徑

44．．．表面

46．．．圖案形成層

48．．．保留層

50．．．突出物

52．．．凹處

54．．．處理器

56．．．記憶體

300．．．模板

300A．．．模板

300B．．．模板

300C．．．模板

300D．．．模板

302．．．多孔層

304．．．基底層

306．．．覆蓋層

308．．．孔隙

310．．．突出物

400．．．壓印堆疊體

402．．．多孔層

406．．．覆蓋層

408．．．孔隙

500．．．層

502．．．凹處

504．．．多孔材料

506．．．覆蓋層

800．．．壓印阻抗劑液滴

802．．．間質區域

900．．．壓印阻抗劑液滴

902．．．間質區域

904．．．連續層

1000．．．壓印阻抗劑液滴

1002．．．間質區域

1004．．．連續層