TWI573685B - 奈米壓印方法及使用其的奈米壓印裝置 - Google Patents

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Description

奈米壓印方法及使用其的奈米壓印裝置
本發明是有關於一種使用奈米壓印模具的奈米壓印方法以及用以施行奈米壓印方法的奈米壓印裝置，所述奈米壓印模的表面上具有突起與凹槽之預定圖案。
於離散磁軌媒介(Discrete Track Media，DTM)與位元規則媒介(Bit Patterned Media，BPM)等磁記錄媒體及半導體元件的製造中，高度期待利用對塗佈於待處理物上的光阻進行奈米壓印法的圖案轉印技術。
奈米壓印法是將光碟製作中所熟知的壓印(embossing)技術發展而來的。在奈米壓印法中，是將其上形成有突起與凹槽之圖案的模原器(orginal)(通常亦稱為模具(mold)、壓模(stamper)、模板(template))按壓於塗佈於待處理基板上的可硬化樹脂上。將模原器按壓至可硬化樹脂上，使可硬化樹脂發生力學變形或流動而精密地轉印微細圖案。若為一次性製作模具，則可將奈米級的微細結構簡單反覆成型。因此，奈米壓印法為較經濟的轉印技術，並且是有害的廢棄物及排出物較少的轉印技術。因此，高度期待奈米壓印法應用於各種領域。
在奈米壓印操作期間將模具按壓於塗佈於基板上的可硬化樹脂上時，以均勻壓力將模具按壓於塗佈於基板上的可硬化樹脂上是關鍵。此因素的重要程度隨著突起與凹槽之圖案的微細程度增加而增加。在壓力不平均的狀況下， 在轉印期間可能會因為模具的水平偏移與旋轉偏移而發生位置偏移(positional shift)。此外，壓力不平均也有可能會損壞模具上的突起圖案。
因此，專利文獻1揭示一種奈米壓印方法，其使用彈性密封蓋9，且表面上具有突起與凹槽之微細圖案的模具5與塗佈有可硬化樹脂6的基板7置放且密封於彈性密封蓋9中。由模具5、可硬化樹脂6以及基板7所構成的組合件8經由密封蓋9而暴露於流體壓力中。利用流體壓力的等向特性以均勻壓力將模具5與基板7按壓在一起。
一般而言，如上述的奈米壓印操作是藉由使用突起與凹槽之圖案形成於平坦基板的整個表面上的模具來施行。然而，在使用所述模具的情況下，突起與凹槽之圖案形成於其上的整個表面會與可硬化樹脂緊密接觸，使得脫模特性(也就是模具與可硬化樹脂分離的簡易程度)變差。再者，由於可硬化樹脂的流動是遍及突起與凹槽之圖案形成於其上的整個表面，因此另一個存在的問題是無法控制可硬化樹脂的流動範圍。
因此，如專利文獻2中所揭示，近年來已發展使用島型(mesa type)模具的奈米壓印法。島型模具例如是具有如圖12A、圖12B以及圖12C所例示的模具1與模具2的島形結構的模具。圖12A為繪示說明島型模具的實例的透視圖，圖12B為沿圖12A之線A-A繪示說明島型模具的剖面的剖面圖，以及圖12C為繪示說明島型模具的另一實例的剖面圖。詳言之，繪示於圖12A與圖12B的模具1(以及 繪示於圖12C中的島型模具2)具有平坦支撐部11(21)，以及提供於支撐部11(21)的表面S1(基座表面)上的島狀部12(22)，其中島狀部12(22)的高度由基座表面S1算起為預定高度D2。於島狀部12(22)上提供圖案化區域R1，其中圖案化區域R1中形成有突起與凹槽之細微圖案13(23)。符號15及25分別表示模具1及2的凸緣部。在使用島型模具的情況下，當模具按壓於塗佈於待處理基板上的可硬化樹脂上時，可以控制可硬化樹脂的流動範圍，且因此可以解決上述問題。
[習知文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]
日本專利第3987795號
[專利文獻2]
日本專利特開第2009-170773號
以均勻壓力將島型模具按壓於塗佈有可硬化樹脂的表面上也是重要的。若將專利文獻1所揭示的方法應用於使用島型模具的奈米壓印中，則無法以均勻壓力將島型模具按壓於基板上。如圖13所示，這是因為流體壓力是由單一方向施加至島型模具1的凸緣部15(此為支撐部11中未形成有島狀部12的部分)上，以及施加至基板7中面向凸緣部15的部分。流體壓力使模具1與基板7彎曲，以及塗佈有可硬化樹脂的表面與島狀部之間產生壓力分佈(pressure distribution)。此壓力分佈可能是導致殘膜變化(residual film fluctuations)(殘膜厚度變化)的原因。
上述的相同問題也可能發生於待處理基板具有島狀部的情況下。
本發明是根據前述問題而進行研究的。本發明的目的在於提供一種奈米壓印方法與用於施行此奈米壓印方法的奈米壓印裝置，且在使用島型模具及/或島型基板的奈米壓印中實現以均勻壓力將模具按壓於塗佈有可硬化樹脂的表面上，進而避免發生殘膜變化。
為了達到上述目的，本發明提供一種奈米壓印方法，其使用表面上具有突起與凹槽之圖案的模具，以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板，所述模具與所述基板中至少一者具有島狀部，且突起與凹槽之所述圖案或塗佈有可硬化樹脂的所述表面形成於所述島狀部上，其特徵包括：將突起與凹槽之所述圖案以及塗佈於所述基板的所述表面上的所述可硬化樹脂置放成彼此接觸，以形成由所述模具、所述可硬化樹脂以及所述基板所構成的組合件；在壓力容器內以支撐件支撐所述組合件，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境，使得所述環境的流體壓力實質上作用於所述組合件的所述整個表面上；將氣體導入所述壓力容器；以所述氣體的流體壓力將所述模具與所述基板按壓在一起；以及分離所述模具與所述基板。
在本說明書中，「所述模具與所述基板中至少一者具有島狀部，且突起與凹槽之所述圖案或塗佈有可硬化樹脂的所述表面形成於所述島狀部上」是指所述模具與所述基板中至少一者具有島狀部。在模具具有島狀部的情況下，突起與凹槽之所述圖案形成於島狀部上。在基板具有島狀部的情況下，塗佈有可硬化樹脂的表面形成於島狀部上
關於組合件，「所述組合件的整個表面直接暴露於環境」是指當支撐件未支撐所述組合件時，所述組合件的全部或部分不會被密封的狀態。在此狀態下，所述組合件的表面(亦即模具、可硬化樹脂以及基板的表面，但不包括模具與可硬化樹脂之間的接觸表面、可硬化樹脂與基板之間的接觸表面以及定義由突起與凹槽之圖案與可硬化樹脂之間形成的密閉空間的表面)直接暴露於環境。因此，當組合件實際上被支撐於壓力容器內時，可以使組合件與支撐件之間的接觸點或接觸表面不會直接暴露於環境。
表述「實質上作用於所述組合件的所述整個表面上」是指組合件與支撐件是在相對於組合件尺寸而言相當小的區域處(諸如點或線)彼此接觸。
在本發明之奈米壓印方法中，較佳為所述支撐件支撐所述組合件中對應於突起與凹槽之所述圖案的部分以外的部分。
在本說明書中，「對應於圖案的部分」是指組合件的預定部分，其為形成有突起與凹槽之所述圖案的區域以及在平視(由垂直於塗佈有可硬化樹脂的表面的方向看)時凸 出於此區域的部分。
在本發明之奈米壓印方法中，較佳為所述支撐件為環形；以及藉由將對應於突起與凹槽之所述圖案的所述部分定位於所述環形的內緣內，使所述支撐件支撐所述組合件中對應於突起與凹槽之所述圖案的所述部分以外的所述部分。
在本說明書中，「環形」可以是指環(rings)的多個部分缺失的形狀。
此外，在本發明之奈米壓印方法中，較佳為所述支撐件由三個或三個以上的突起構成；以及所述支撐件以所述三個或三個以上的突起支撐所述組合件中對應於突起與凹槽之所述圖案的所述部分以外的所述部分。
在本發明之奈米壓印方法中，較佳為僅支撐所述模具與所述基板中一者的所述支撐件支撐所述組合件。
在本發明之奈米壓印方法中，較佳為所述流體壓力在0.1MPa至5MPa的範圍內。
在本發明之奈米壓印方法中，較佳為所述可硬化樹脂塗佈於所述基板上，使得所述塗佈的可硬化樹脂的厚度大於或等於所述基板的所述表面的高度差。
在本說明書中，表述「所述基板的表面高度差」是指基板因其表面的起伏而具有高部分與低部分之間的相對高度差。
在本發明之奈米壓印方法中，較佳為所述模具與所述基板在對所述可硬化樹脂加熱時分離。
本發明之奈米壓印裝置是用以施行本發明之奈米壓印方法的奈米壓印裝置且其特徵包括：壓力容器，用以容納組合件且充滿氣體，所述組合件由表面上具有突起與凹槽之圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板所構成，所述組合件是藉由將突起與凹槽之所述圖案以及塗佈於所述基板的所述表面上的所述可硬化樹脂置放成彼此接觸而形成；支撐件，提供於所述壓力容器內，用以支撐所述組合件，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境，使得所述環境的流體壓力實質上作用於所述組合件的所述整個表面上；以及氣體導入工具，用以將氣體導入所述壓力容器。
在本發明之奈米壓印裝置中，較佳為所述支撐件支撐所述組合件中對應於突起與凹槽之所述圖案的部分以外的部分。
在本發明之奈米壓印裝置中，較佳為所述支撐件為環形，或者是所述支撐件由三個或三個以上的突起構成。
本發明之奈米壓印方法於在壓力容器內以支撐件支撐所述組合件時將氣體導入壓力容器，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境，使得所述環境的流體壓力實質上作用於所述組合件的所述整個表面上其中組合件的整個表面直接暴露於環境。所述氣體的流體壓力將所述模具與所述基板按壓在一起。藉由採用此結構，可將均勻的流體壓力施加於模具的凸緣部與基板中面向凸緣部的部分。如 此一來，可以避免模具與基板彎曲。可在使用島型模具及/或島型基板的奈米壓印中實現以均勻壓力將模具按壓於塗佈有可硬化樹脂的表面上的目的，且其有可能避免發生殘膜變化。
本發明之奈米壓印裝置的特徵為裝配有：壓力容器，用以容納組合件且充滿氣體，所述組合件由表面上具有突起與凹槽之圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板所構成，所述組合件是藉由將突起與凹槽之所述圖案以及塗佈於所述基板的所述表面上的所述可硬化樹脂置放成彼此接觸而形成；支撐件，提供於所述壓力容器內，用以支撐所述組合件，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境，使得所述環境的流體壓力實質上作用於所述組合件的所述整個表面上；以及氣體導入工具，用以將氣體導入所述壓力容器。因此，本發明之奈米壓印裝置能夠施行本發明之奈米壓印方法。可在使用島型模具及/或島型基板的奈米壓印中實現以均勻壓力將模具按壓於塗佈有可硬化樹脂的表面上的目的，且其有可能避免發生殘膜變化。
以下，將參照附圖對本發明的實施例進行描述。但本發明並不限定於下述的實施例。再者，為了易於辨認，使用與實際尺寸比例不同的方式來表示圖式中的各構成要素的縮尺等。
[第一實施例]
(奈米壓印裝置)
首先，將描述根據第一實施例的用以施行奈米壓印方法的奈米壓印裝置。第一實施例的奈米壓印方法是使用圖1所示的奈米壓印裝置100來施行。圖1的奈米壓印裝置100裝配有：壓力容器110；將氣體導入壓力容器110的氣體導入部分120；用以將氣體從壓力容器110內部排出的排氣部分130；基板放置台145，裝配有用以支撐待處理基板7的基板支撐件140；用以支撐模具1的模具支撐件150；用以定位突起與凹槽之圖案的光接收元件161；以及用以使光可硬化樹脂曝光的曝光源162。值得注意的是圖1亦繪示具有微細突起與凹槽之圖案13的模具1，以及待處理基板7，所述基板7的表面塗佈有光可硬化樹脂6。藉由將模具1與基板7置放成彼此接觸以形成組合件，使得突起與凹槽之圖案13與光可硬化樹脂6彼此接觸。
(島型模具)
模具1具有如圖12A與圖12B所示的島型結構。島型模具1可以藉由以下方式製造：於平坦基板上執行台面製程(mesa process)(移除島狀部周圍的基板材料以保留島狀部的製程)，且接著藉由於島狀部的表面上形成突起與凹槽之圖案。用以形成突起與凹槽之圖案的方法的實例如下所述。首先，藉由旋塗法或類似方法將諸如酚醛清漆系樹脂或丙烯酸樹脂(諸如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)等)的光阻液塗佈於經島狀處理的Si基材上，以形成光阻層。接著，以對應於預定的線圖案進行調變的電子束照射至Si基材上，以及在XY台上掃描 Si基材，以在10mm見方的區域內的光阻層表面對突起與凹槽之圖案進行曝光。其後，對光阻層進行顯影，以去除曝光部分。最後，將去除曝光部分後的光阻層作為遮罩，進行蝕刻至一預定深度，從而獲得具有預定圖案的Si模具。此外，可以在島狀部12的圖案化區域以外的區域R2中形成待轉印圖案以外的圖案(諸如對準標記)。
可以使用石英基板作為模具1的材料。在細微圖案將形成於石英基板上的情況下，於處理基板時必須使用由金屬層與光阻層構成的層狀結構作為遮罩。處理石英基板的方法的實例如下所述。使用光阻層作為遮罩執行乾式蝕刻，以於金屬層上形成與形成於光阻層中的突起與凹槽之圖案相對應的突起與凹槽之圖案。接著，在金屬層作為蝕刻終止層的情況下進一步對石英基板執行乾式蝕刻，以在石英基板上形成突起與凹槽之圖案。藉此，獲得具有預定圖案之石英模具。此外，也可以藉由電子束微影作為形成圖案的方法來執行使用壓印的圖案轉移。
再者，為了提昇光硬化性樹脂與模具之間的剝離性，模具亦可以是已進行過脫模處理的模具。此種模具的實例包括：利用聚矽氧系或氟系矽烷偶合劑處理過的模具。較佳地，可以使用例如大金工業(股份)製造的Optool DSX、或Sumitomo 3M(股份)製造的Novec EGC-1720等市售的脫模劑。
在模具1與模具2中，藉由對平坦基板進行島狀處理，可以一起形成支撐部11與島狀部12。作為前述石英 的替代物，島型基板的材料可以是諸如矽、鎳、鋁、鉻、鋼、鉭及鎢等金屬及其氧化物、氮化物及碳化物。島型基板10的材料的特定實例包括氧化矽、氧化鋁、石英玻璃、PyrexTM、玻璃以及鈉玻璃。圖1所示的實施例是藉由模具1執行曝光。因此，模具1是由光透射材料形成。在經由基板7的一側執行曝光的狀況下，模具1的材料可以不必是光透射材料。
支撐部11、21的厚度D1在300μm至10mm的範圍內，且較佳在400μm至500μm的範圍內。若厚度D1小於300μm，則在模具剝離製程期間可能會導致模具破損，若厚度D1大於10mm，則將可能使模具喪失能承受流體壓力的彈性。島狀部12、22的厚度D2在100μm至10mm的範圍內，更佳在10μm至500μm的範圍內，且最佳在10μm至50μm的範圍內。若島型模具是藉由階段性且重複性的方法來執行奈米壓印操作，島狀部12、22的厚度D2需要大於光可硬化性樹脂上的圖案厚度。若考量藉由奈米壓印製程於光可硬化樹脂上形成線寬為數十奈米的圖案的狀況下，形成於光可硬化性樹脂上的殘膜與突起圖案的總高度通常為100nm的實際狀態，則將厚度D2的下限設定為100nm。同時，厚度D2太大將會導致模具喪失能承受流體壓力的彈性。因此，將厚度D2的上限設定為10mm。
(基板)
在模具1具有光透射性的情況下，未特別限制基板7的形狀、結構、尺寸以及材料，且可根據欲意用途來選擇 適當的基板。基板7中將轉印圖案於其上的表面為塗佈有塗佈有光可硬化樹脂的表面。舉例來說，在基板7通常為圓盤狀的情況下，進行奈米壓印以製作資料記錄介質。關於基板的結構，可以使用單層或可以使用疊層基板。關於基板的材料，材料可以選自用於基板的已知材料，諸如矽、鎳、鋁、玻璃以及樹脂。可以單獨使用或結合使用這些材料。未特別限制基板厚度，且可以根據欲意用途來選擇基板的厚度。然而，基板的厚度較佳為等於或大於0.05mm，且更佳為等於或大於0.1mm。若基板7的厚度小於0.05mm，基板7有可能會在與模具1緊密接觸時彎曲，因而無法確保能處於一致的緊密接觸狀態。另一方面，在不是以光透射材料形成模具1的情況下，使用石英基板對曝光可硬化樹脂進行曝光。石英基板並不受特別限制，只要其具有為等於或大於0.3mm之厚度便可。石英基板可以是塗佈有矽烷偶合劑之石英基板。此外，石英基板可以是具有Cr、W、Ti、Ni、Ag、Pt或Au之金屬層提供於石英基板之表面上之石英基板；或CrO2、WO2或TiO2之金屬氧化物層提供於石英基板之表面上之石英基板。此外，石英基板可以是Cr、W、Ti、Ni、Ag、Pt或Au之金屬層或CrO2、WO2或TiO2之金屬氧化物層提供於石英基板之表面上，接著塗佈有矽烷偶合劑之石英基板。石英基板的厚度較佳為等於或大於0.3mm。若石英基板的厚度小於0.3mm，其可能在處理期間或在壓印期間因壓力而被破壞。
(突起與凹槽之圖案)
突起與凹槽之圖案13的形狀並不受特別限制，且可以根據奈米壓印模具的欲意用途選擇適當的形狀。典型圖案的實例為如圖12B所示的線與間距圖案。在線與間距圖案中適當地設定這些線的線的長度、線的寬度、距離(間距的寬度)以及線由凹槽底部計算的高度。舉例來說，線的寬度在10nm至100nm的範圍內，更佳為在20nm至70nm的範圍內，線之間的距離在10nm至500nm的範圍內，更佳為在20nm至100nm的範圍內，線的高度(間距的深度)在10nm至500nm的範圍內，更佳在30nm至100nm的範圍內。
(壓力容器)
壓力容器110由容器主體111與上蓋112所構成。容器主體111裝配有將氣體由氣體導入部分120導入的導入口，以及將氣體由排氣部分130排出的排出口。導入口與排出口分別連接於氣體導入部分120與排氣部分130。上蓋112裝配有玻璃窗113，玻璃窗113使得在關閉上蓋112的情況下能進行定位與曝光。然而，若在打開上蓋112的情況下進行定位與曝光，則不一定需要設置玻璃窗113。
(氣體導入工具)
氣體導入部分120例如是由以下所構成：氣體導入管121；閥122；以及連接至氣體導入管121的另一端的氣體導入源(未繪示)。排氣部分130例如是由以下所構成：導出管131；閥132；以及排氣幫浦(未繪示)。導入的氣體實例為空氣與惰性氣體。惰性氣體的實例包括N2；He；以及 Ar。在第一實施例中，氣體導入部分120以及排氣部分130作為本發明的氣體導入工具。
(基板放置台以及基板支撐件)
放置台145用來放置待處理的基板7。放置台145經配置以可在x方向(圖1中的水平方向)上、y方向(圖1中與紙面垂直的方向)上、z方向(圖1中的垂直方向)上以及θ方向(在z方向上具有作為旋轉軸中心的軸的旋轉方向)上移動(包括本說明書中的轉動)，如此可相對於突起與凹槽之圖案定位於模具1上。此外，放置台145裝配有可在z方向上移動的基板支撐件140。在將置放於放置台145上的基板7由放置台145抬起時以及在支撐組合件時使用基板支撐件140。放置台145可以經配置以具有用以抽吸與支承基板7的抽吸孔以及用以加熱基板7的加熱器。
圖2A為繪示說明基板7的放置台145的第一實施例的平視圖(在z軸上向下看)。圖2B為繪示說明基板7的放置台145的第二實施例的平視圖(在z軸上向下看)。
圖2A所說明的放置台145裝配有基板支撐件140，其由多個(本實施例為4個)點狀突起以及抽吸孔146所構成。點狀突起較佳是經配置使其與組合件8之間的接觸表面較小，以使組合件8能被支撐於壓力容器110內，如此環境的流體壓力實質上作用於組合件8的整個表面上。特別是，點狀突起的頂端可以具有曲率半徑(radii of curvature)，使得接觸表面近似於點。當接觸表面變大時，流體壓力以外的外力會在這些部分施加於組合件8上，導 致組合件8可能更容易變形，因此上述結構較佳。點狀突起的數目未被特別限制，較佳為8個，更佳為6個，且最佳為3個。
同時，圖2B所繪示的放置台145裝配有由形成環的線狀突起所構成的基板支撐件140以及抽吸孔146。在圖2B中，基板支撐件140的形狀為不連續的環形。再者，基板支撐件140可以具有完整環形。線狀突起較佳是經配置以使其與組合件8之間的接觸表面較小，以使組合件8能被支撐於壓力容器110內，如此環境的流體壓力實質上作用於組合件8的整個表面上。同樣地，在此情況下，線狀突起的頂端可以具有曲率半徑，使得接觸表面近似於點。線狀突起的數目僅需能夠形成單環形的數目即可。
較佳是將突起排列成使其支撐組合件8中對應於圖案的部分以外的部分。舉例來說，在圖2A所示的基板支撐件140的情況下，藉由將多個突起排列於均勻地置放對應於圖案的部分以外的部分處附近的位置處，來排列由多個突起所構成的基板支撐件140，使得組合件8被支撐於對應於圖案的部分以外的部分。在圖2B所示的基板支撐件140的情況下，藉由將對應於圖案的部分排列於環形內部，來排列環形基板支撐件140，使得組合件8被支撐於對應於圖案的部分以外的部分。採用這些結構，使得流體壓力以外的外力不會施加於對應於圖案的部分上。
(模具支撐件)
模具支撐件150於壓力容器110內支撐模具1，使其 面向置放於放置台145上的基板7。圖2C為繪示說明模具支撐件150的第一實施例的平面圖。如圖2C所示，模具支撐件150是由環部分151與支撐柱152所構成。環部分151的形狀也可以是有缺口的環狀。
(光接收元件)
在將突起與凹槽之圖案相對於待處理基板7定位成模具1被模具支撐件150支撐且塗佈有光可硬化樹脂6的基板7被放置於放置台145上的狀態下，使用光接收元件161。也就是說，在上蓋112打開狀態下或經由玻璃窗113以光接收元件161觀察突起與凹槽之圖案13的同時，調整可以在x、y、z以及θ方向上移動的放置台145。根據裝置的可操作性觀點來看，光接收元件161也可經配置以可在x、y、z以及θ方向上移動。嵌裝有CCD的光學顯微鏡可以用作光接收元件161。此種光學顯微鏡的實例為KEYENCE股份有限公司製造的數位顯微鏡(VH-5500系列)。
(曝光源)
使用曝光源162曝光光可硬化光阻6。根據裝置的可操作性觀點來看，曝光源162也可經配置以可在x、y、z以及θ方向上移動。例如是可以使用由森燈公司(Sen Lights Corporation)製造且能發射出具有300nm至700nm之光的光源作為曝光源162。
(奈米壓印方法)
圖3A與圖3B為繪示說明根據本發明第一實施例之奈 米壓印方法的步驟的剖面圖的集合。為了便於了解裝置的驅動程序，僅在圖3A與圖3B中繪示放置台145、模具支撐件150以及對於解釋使用這些構件的程序為必要的元件。
以如下方式施行第一實施例的奈米壓印方法。首先，打開壓力容器110的上蓋112，將待處理且一表面塗佈有光可硬化樹脂6的基板7放置於放置台145上，以及將模具1置放於模具支撐件150上使得突起與凹槽之圖案13面向光可硬化樹脂6(圖3A的1)。接著，使用光接收元件161相對於基板7來定位突起與凹槽之圖案。然後，關閉壓力容器110的上蓋112，且藉由排氣部分130將壓力容器110內部排空。此時，在關閉上蓋112後，可將He導入壓力容器110。接著，在z方向上將放置台145向上移動，直到光可硬化樹脂6與突起與凹槽之圖案13接觸為止，以形成由模具1、光可硬化樹脂6以及基板7所構成的組合件8(圖3A的2)。此時，突起與凹槽之圖案13未被光可硬化樹脂6完全填滿，且一部分的突起與凹槽之圖案13具有未填滿位置。此外，此時組合件8處於僅模具1、光可硬化樹6以及基板7彼此組合的狀態，且因此其整個表面直接暴露於環境。而後，移動基板支撐件140，以進一步在z方向上抬起組合件8(圖3A的3)。藉此，模具1與模具支撐件150分離，且組合件8處於僅被基板支撐件140支撐的狀態。基板支撐件140僅由四個點狀突起所構成，因此突起與組合件8之間的接觸面積相當小。如此一 來，組合件8被支撐，使得環境的流體壓力實質上作用於其整個表面。在組合件8被支撐，使得環境的流體壓力實質上作用於其整個表面的狀態下，經由氣體導入部分120將氣體導入。如此一來，氣體所施加的流體壓力將模具1與待處理基板7按壓在一起，且光可硬化樹脂6完全填滿突起與凹槽之圖案(圖3B的1)。接著，將紫外光照射於組合件8內的光可硬化樹脂6上，以固化光可硬化樹脂6。在完成光可硬化樹脂6的轉印與曝光後，將基板支撐件140收納於放置台145中(圖3B的2)。此時，組合件8被模具支撐件150與放置台145支撐。接著，對基板7的底表面(相對於塗佈有光可硬化樹脂6的表面的表面)進行抽吸，且將其固定於放置台145上。最後，在抽吸基板7的同時在z方向上將放置台145向下移動，使得模具1與固化的光可硬化樹脂6分離(圖3B的3)。
(可硬化樹脂)
光可硬化樹脂6並無特別限制。於本實施例中，可使用於聚合性化合物中添加光聚合起始劑(2質量%左右)與氟單體(0.1質量%~1質量%)所製備的光硬化性樹脂。另外，視需要亦可添加抗氧化劑(1質量%左右)。藉由上述程序所製作的光硬化性樹脂可藉由波長360nm的紫外光來硬化。對於溶解性差者，較佳為添加少量的丙酮或乙酸乙酯以溶解樹脂，且接著移除溶劑。
上述聚合性化合物的實例包括：丙烯酸苄酯(Viscoat#160：大阪有機化學股份有限公司製造)、乙基 卡必醇丙烯酸酯(Viscoat#190：大阪有機化學股份有限公司製造)、聚丙二醇二丙烯酸酯(Aronix M-220：東亞合成股份有限公司製造)以及三羥甲基丙烷PO改質三丙烯酸酯(Aronix M-310：東亞合成股份有限公司製造)。此外，亦可使用由以下化學式(1)所表示的化合物A作為聚合性化合物。
聚合起始劑的實例包括諸如2-(二甲胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(IRGACURE 379：Toyotsu Chemiplas股份有限公司製造)等苯烷基酮(alkyl phenone)系光聚合起始劑。
另外，可使用由以下化學式(2)所表示的化合物B等作為氟單體。
[化學式2]：
在光可硬化樹脂是以噴墨法塗佈的情況下，光可硬化樹脂較佳是藉由以48：48：3：1的比例混合由化學式(1)所表示的化合物、Aronix M-220、Irgacure 379以及由化學式(2)所表示的氟單體所形成以備用。另一方面，在藉由旋轉塗佈法塗佈光可硬化樹脂的情況下，較佳是以經丙二醇甲醚乙酸酯(以下稱為PGMEA)稀釋至1%的光聚合起始劑作為光可硬化樹脂。
(塗佈可硬化樹脂的方法)
可以藉由使用旋轉塗佈法、浸塗法、噴墨法等施行光可硬化樹脂6的塗佈。此外，經塗佈的光可硬化樹脂6的厚度較佳為大於或等於基板7的表面高度差。藉由將經塗佈的光可硬化樹脂6的厚度設定為大於或等於基板7的表面高度差，殘留氣體較不容易在施行奈米壓印後留下。藉此，較不易發生因光可硬化樹脂6未填滿突起與凹槽之圖案13所導致的缺陷(不完全填滿缺陷)。注意到「經塗佈的光可硬化樹脂的厚度」是指在以旋轉塗佈法、浸塗法等方 式均勻地將光可硬化樹脂以層形式塗佈的情況下，塗佈時的膜層厚度。在以諸如噴墨法將光可硬化樹脂以液滴形式塗佈的情況下，「經塗佈的光可硬化樹脂的厚度」是指在塗佈時的液滴的高度。光可硬化樹脂的厚度在6nm至10μm的範圍內，更佳在10nm至1μm的範圍內，以及最佳在15nm至100nm的範圍內。由於具有優良平坦度的基板的表面高度差大約是6nm，因此將厚度的下限設定為6nm，且光可硬化樹脂的厚度必須大於或等於此數值。同時，由於在藉由奈米壓印形成具有等於或小於200nm的間距寬度的突起與凹槽之圖案的情況下，光可硬化樹脂的塗佈膜大於10μm會使形成於光可硬化樹脂上的圖案的殘膜過厚，因此將厚度的上限設定為10μm。在所述的情況下，將對應於光可硬化樹脂上的圖案的突起與凹槽之圖案形成於基板中塗佈有光可硬化樹脂的表面上會變得較困難。
表述「基板的表面高度差」是指基板因其表面的起伏而具有高部分與低部分之間的相對高度差。「與高度差分佈相關的3σ值」用來作為基板高度差的指數。表述「高度差分佈」是指以表面高度的平均值作為標準時的高度差分佈。所謂「3σ值」是指使高度差分布近似高斯分布時的平均值±3σ範圍內的值的絕對值。此處，σ為高斯分布的標準偏差。「與高度差分佈相關的3σ值」可藉由以ZYGO公司製造的NewView6300來測量基板表面(在本實施例中為塗佈有光可硬化樹脂的表面)而獲得。
較佳為3σ值是對至少30mm見方的範圍測定表面形狀的結果算出的值。此處，上述測定範圍更佳為40mm見方，且最佳為50mm見方。這些測定範圍為較佳的原因是，若考慮到單一半導體晶片的通常大小為26mm×33mm，則與單一晶片整個區域對應的範圍中的光可硬化樹脂的厚度變化與不完全填滿缺陷的評價將較具有可靠度。
在光可硬化樹脂6是藉由噴墨法塗佈的情況下，較佳是使用壓電型噴墨頭，其中每個塗佈液滴中的光硬化性樹脂的量與排出速度為可調整的。在將光可硬化樹脂液滴散佈於基板上前，設定並調整每個塗佈液滴中的光硬化性樹脂的量與排出速度。舉例來說，較佳是將在突起與凹槽之圖案的空間體積較大區域處的每個塗佈液滴中的光硬化性樹脂的量調整為較大，以及將在突起與凹槽之圖案的空間體積較小區域處的每個塗佈液滴中的光硬化性樹脂的量調整為較小。根據每個液滴排出的光可硬化樹脂量適當地控制此調整方式。
(壓力容器內的壓力)
較佳是使氣體填滿壓力容器110，且使得壓力容器內的壓力在0.1MPa至5MPa的範圍內，更佳在0.5MPa至3MPa的範圍內，且最佳在1MPa至2MPa的範圍內。將壓力的下限設定為0.1MPa，這是因為當壓力小於0.1MPa時，會因為無法將殘留氣體推出圖案化區域R1、殘留氣體無法通過石英基板(當氣體為He時)或殘留氣體無法溶解於光可硬化樹脂6中而發生不完全填滿缺陷。若壓力小於 0.1MPa，待處理基板7將無法受到流體壓力的作用而改變，因此可能會發生殘膜變化。另一方面，將下限設定為5MPa，這是因為當壓力大於5MPa時，模具1與基板7在外來物插入兩者之間時可能會被損壞。
(脫模步驟)
模具1與基板7較佳是在以加熱工具(未繪示)加熱組合件8時分離。設定加熱組合件8的溫度Tr(℃)，使其滿足不等式Tp-5<Tr<{(Tp+20)或Tg，不論何者較小}，更佳使其滿足不等式Tp-3<Tr<{(Tp+15)或Tg，不論何者較小}，且最佳使其滿足不等式Tp-1<Tr<{(Tp+10)或Tg，不論何者較小}。注意到，在上述不等式中，Tp為施加流體壓力時組合件8的最大溫度(通常在約25℃至50℃的範圍內)，以及Tg為可硬化樹脂的玻璃轉換溫度(℃)。將溫度Tr設定在這些範圍內的理由如下。當模具1與塗佈有可硬化樹脂的基板7被流體壓力按壓在一起時，壓力容器110內的溫度會因為絕熱壓縮而增加。組合件8的溫度也會隨著此溫度增加而上升。此外，組合件8的溫度還會在紫外光曝光期間上升。然而，由於脫模製程是在大氣壓力下或降低的壓力下進行，因此壓力容器110內的溫度會低於在按壓步驟期間的溫度。此時，若溫度Tr低於Tp-5℃或大於Tp+20℃，因為可硬化樹脂剝離(剝離缺陷)所導致的缺陷會因為模具1、可硬化樹脂以及基板7發生熱收縮或熱膨脹而發生。此外，若溫度Tr高於可硬化樹脂的玻璃轉換溫度，可硬化樹脂上的圖案形狀會在脫模期間變形。因此， 模具1、可硬化樹脂以及基板7的溫度較佳是與在流體壓力下進行按壓步驟時的溫度相近，以抑制熱收縮、熱膨脹以及熱變形的影響。可使用提供於放置台145內或附近的電子加熱器、鹵素加熱器等來施行組合件8的加熱。
圖4為繪示說明在圖3A的1步驟中所進行的方式的剖面圖，其中流體壓力P1、P2作用於壓力容器110內的組合件8上。在圖4中，P1表示施加於模具1的表面上的流體壓力，以及P2表示施加於基板7的表面與可硬化樹脂表面上的流體壓力。如圖4所示，在圖3A所示的步驟中，組合件8的整個表面直接暴露於環境。此外，由點狀突起所構成的基板支撐件140支撐組合件8，使得環境的流體壓力實質上作用於組合件8的整個表面上。換言之，均勻的流體壓力P1施加至組合件8的表面，且特別是施加至模具1的凸緣部15，以及均勻的流體壓力P2施加至面向凸緣部15的基板7的一部分。藉此，可以避免島型模具1彎曲。此外，基板支撐件140支撐組合件8中對應於圖案的部分8a以外的部分。藉此，避免流體壓力P1與流體壓力P2以外的外力施加至對應於圖案的部分8a。
如上所述，本發明的奈米壓印方法是在壓力容器內以支撐件支撐組合件的同時將氣體導入壓力容器，其中組合件的整個表面直接暴露於環境，使得環境的流體壓力實質上作用於組合件的整個表面上。氣體的流體壓力將模具與基板按壓在一起。藉由採用此結構，均勻的流體壓力施加至模具的凸緣部與面向凸緣部分的基板的一部分。藉此， 可以避免模具與基板彎曲。在使用島型模具及/或島型基板的奈米壓印中實現以均勻壓力按壓模具與塗佈有可硬化樹脂，進而有可能抑制殘膜變化的產生。
此外，本發明之奈米壓印裝置的特徵為裝配有：壓力容器，用以容納組合件且充滿氣體，所述組合件由表面上具有突起與凹槽之微細圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板所構成，所述組合件是藉由將突起與凹槽之所述圖案以及塗佈於所述基板的所述表面上的所述可硬化樹脂置放成彼此接觸而形成；支撐件，提供於所述壓力容器內，用以支撐所述組合件，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境，使得所述環境的流體壓力實質上作用於所述組合件的所述整個表面上；以及氣體導入工具，用以將氣體導入所述壓力容器。因此，本發明之奈米壓印裝置能夠施行本發明之奈米壓印方法。可在使用島型模具及/或島型基板的奈米壓印中實現以均勻壓力將模具按壓於塗佈有可硬化樹脂的表面上的目的，且其有可能避免發生殘膜變化。
<第一實施例的設計變化>
在第一實施例中是描述僅模具具有島狀部的實例。但本發明之奈米壓印方法與奈米壓印裝置也可以應用於僅基板具有島狀部或基板與模具皆具有島狀部的實例中。
此外，在第一實施例中以放置台145移動待處理基板7時，可以將模具1與光可硬化樹脂6置放成彼此接觸。再者，可以採用如圖5與圖6A所示的結構，其中在放置 台145的中央部分處提供在接觸期間用以按壓基板7的中央部分的銷147。在抽吸基板7的外緣的同時以銷147按壓基板的中央部分與模具1，使得模具1與光可硬化樹脂6彼此接觸。注意到，當氣體被導入壓力容器110時，銷147會被縮回以使流體壓力作用於組合件8上。如圖6B所示，可以在放置台145的中央部分處提供第二氣體導入部分148，以作為在接觸期間用以按壓基板7的中央部分與模具1的另一種工具。在此實例中，經由第二氣體導入部分148導入的氣體會被吹到基板7上。
此外，在第一實施例中是將模具1與待處理基板7分別置放於模具支撐件150與放置台145上。可選地，模具1與塗佈有光可硬化樹脂6的基板7可以置放成彼此接觸(亦即形成組合件8)，且接著在此狀態下置放於放置台145上。
[第二實施例]
將參照圖7至圖8B描述本發明之奈米壓印方法與奈米壓印裝置的第二實施例。圖7為繪示說明根據本發明第二實施例之奈米壓印裝置的剖面圖。圖8A與圖8B為繪示說明根據本發明第二實施例之奈米壓印方法的步驟的剖面圖的集合。注意到第二實施例的用於基板與基板支撐件的放置台結構與第一實施例的用於基板與基板支撐件的放置台結構不同。因此，將省略與第一實施例相同構件的詳細描述，因為這些描述是非必要的。
(奈米壓印裝置)
首先，將描述根據第二實施例的用以施行奈米壓印方法的奈米壓印裝置。使用如圖7所示的奈米壓印裝置200來施行第二實施例的奈米壓印方法。圖7的奈米壓印裝置200裝配有：壓力容器210；將氣體導入壓力容器210的氣體導入部分220；用以將氣體從壓力容器210內部排出的排氣部分230；用以支撐待處理基板7的基板支撐件240；基板7放置於其上的基板放置台245；用以支撐模具1的模具支撐件250；用以定位突起與凹槽之圖案的光接收元件261；以及用以曝光光可硬化樹脂的曝光源262。於圖7中的符號211表示壓力容器210的容器主體，符號212表示壓力容器210的上蓋，符號213表示上蓋212的玻璃窗，符號221表示氣體導入部分220的導入管，符號222表示氣體導入部分220的閥，符號231表示排氣部分230的導出管，符號232表示排氣部分230的閥，符號251表示模具支撐件250的環部分，符號252表示模具支撐件250的支撐柱。
(基板放置台)
放置台245用來放置待處理基板7。放置台245經配置以可在x方向(圖7中的水平方向)上、y方向(圖7中與紙面垂直的方向)上、z方向(圖7中的垂直方向)上以及θ方向(在z方向上具有作為旋轉軸中心的軸的旋轉方向)上移動，如此可相對於突起與凹槽之圖案定位於模具1上。放置台245可以經配置以具有用以抽吸與支承基板7的抽吸孔以及用以加熱基板7的加熱器。
(基板支撐件)
在將置放於放置台245上的基板7由放置台245抬起時以及在支撐組合件時使用基板支撐件240。與放置台245相似，基板支撐件240經配置以可至少在z方向上移動。如圖7與圖8A所示，與模具支撐件250相似，第二實施例的基板支撐件240是由環部分241與支撐柱242所構成。環部分241的形狀可以是有缺口的環狀。
(奈米壓印方法)
為了便於了解裝置的驅動程序，僅在圖8A與圖8B中繪示放置台245、模具支撐件240、模具支撐件250以及對於解釋使用這些構件的程序為必要的元件。
以如下方式施行第二實施例的奈米壓印方法。首先，打開壓力容器210的上蓋212，將待處理且一表面塗佈有光可硬化樹脂6的基板7放置於放置台245上，以及將模具1置放於模具支撐件250上使得突起與凹槽之圖案面向光可硬化樹脂6(圖8A的1)。接著，使用光接收元件261相對於基板7來定位突起與凹槽之圖案。然後，關閉壓力容器210的上蓋212，且藉由排氣部分230將壓力容器210內部排空。此時，在關閉上蓋212後，可將He導入壓力容器210。接著，在z方向上將放置台245向上移動，直到光可硬化樹脂6與模具1的突起與凹槽之圖案13接觸為止，以形成由模具1、光可硬化樹脂6以及基板7所構成的組合件8(圖8A的2)。此時，突起與凹槽之圖案13未被光可硬化樹脂6完全填滿，且一部分的突起與凹槽之圖案 13具有未填滿位置。此外，組合件8在此時是處於模具1、光可硬化樹6以及基板7僅是組合在一起的狀態，且因此其整個表面直接暴露於環境。而後，移動基板支撐件240，以進一步在z方向上抬起組合件8(圖8A的3)。藉此，模具1與模具支撐件250分離，且組合件8處於僅被基板支撐件240支撐的狀態。基板支撐件240由環部分241與支撐柱242所構成，因此環部分241與組合件8之間的接觸面積相當小。如此一來，組合件8被支撐，使得環境的流體壓力實質上作用於其整個表面。在組合件8被支撐，使得環境的流體壓力實質上作用於其整個表面的狀態下，經由氣體導入部分220將氣體導入。如此一來，氣體所施加的流體壓力將模具1與待處理基板7按壓在一起，且光可硬化樹脂6完全填滿突起與凹槽之圖案(圖8B的1)。接著，將紫外光照射於組合件8內的光可硬化樹脂6上，以固化光可硬化樹脂6。在完成光可硬化樹脂6的轉印與曝光後，在z軸上將基板支撐件240向下移動且回復至其原始位置(圖8B的2)。此時，組合件8被模具支撐件250與放置台245支撐。而後，以第一實施例中所述的相同方式分離模具1與固化的光可硬化樹脂6。
如上所述，第二實施例的奈米壓印方法也是在壓力容器內以支撐件支撐組合件的同時將氣體導入壓力容器，其中組合件的整個表面直接暴露於環境，使得環境的流體壓力實質上作用於組合件的整個表面上。氣體的流體壓力將模具與基板按壓在一起。因此，可獲得藉由第一實施例之 奈米壓印方法所獲得的那些有利效果。
此外，第二實施例之奈米壓印裝置的特徵為裝配有：壓力容器，用以容納組合件且充滿氣體，組合件由表面上具有突起與凹槽之微細圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板所構成，組合件是藉由將突起與凹槽之圖案以及塗佈於基板的表面上的可硬化樹脂置放成彼此接觸而形成；支撐件，提供於壓力容器內，用以支撐組合件，其中組合件的整個表面直接暴露於環境，使得環境的流體壓力實質上作用於組合件的整個表面上；以及氣體導入工具，用以將氣體導入壓力容器。因此，可獲得藉由第一實施例之奈米壓印裝置所獲得的那些有利效果。
[第三實施例]
將參照圖9與圖10描述本發明之奈米壓印方法與奈米壓印裝置的第三實施例。圖9為繪示說明根據本發明第三實施例之奈米壓印裝置的剖面圖。圖10為繪示說明第三實施例的用於奈米壓印裝置的模具的模具支撐件的底視圖。注意到第三實施例的模具支撐件結構與第一實施例的模具支撐件結構不同。因此，將省略與第一實施例相同構件的詳細描述，因為這些描述是非必要的。
(奈米壓印裝置)
首先，將描述根據第三實施例的用以施行奈米壓印方法的奈米壓印裝置。使用如圖9所示的奈米壓印裝置300來施行第三實施例的奈米壓印方法。圖9的奈米壓印裝置300裝配有：壓力容器310；將氣體導入壓力容器310的氣 體導入部分320；用以將氣體從壓力容器310內部排出的排氣部分330；基板7放置於其上的基板放置台345；用以支撐待處理基板7的基板支撐件340，其提供於基板放置台345中；用以支撐模具1的模具支撐件350；用以定位突起與凹槽之圖案的光接收元件361；以及用以曝光光可硬化樹脂的曝光源362。於圖9中的符號311表示壓力容器310的容器主體，符號312表示壓力容器310的上蓋，符號313表示上蓋312的玻璃窗，符號321表示氣體導入部分320的導入管，符號322表示氣體導入部分320的閥，符號331表示排氣部分330的導出管，符號332表示排氣部分330的閥。
(模具支撐件)
如圖10所示，模具支撐件350具有抽吸孔356，且藉由抽吸模具1的背面(即島狀部12未形成於其上的支撐部分11的表面)支承模具1，使得突起與凹槽之圖案13面向塗佈於基板7上的有光可硬化樹脂6。模具支撐件350固定在壓力容器310的上蓋312上。此外，模具支撐件350為環形，因此能在不打開上蓋312的狀態下暴露出來。環形的內緣的直徑至少大於模具1的圖案化區域R1。再者，如圖9與圖10所示，玻璃窗313被提供於模具支撐件350的內緣內的區域處。曝光是經由玻璃窗313來施行。
(奈米壓印方法)
以如下方式施行第三實施例的奈米壓印方法。首先，打開壓力容器310的上蓋312，將待處理且一表面塗佈有 光可硬化樹脂6的基板7放置於放置台345上，接著以模具支撐件350抽吸模具1，且關閉上蓋312。接著，使用光接收元件361相對於基板7來定位突起與凹槽之圖案13。然後，藉由排氣部分330將壓力容器310內部排空。此時，在關閉上蓋312後，可將He導入壓力容器310。接著，在z方向上將放置台345向上移動，直到光可硬化樹脂6與模具1的突起與凹槽之圖案13接觸為止，以形成由模具1、光可硬化樹脂6以及基板7所構成的組合件8。在形成組合件8後，停止對模具1進行抽吸，並在z方向上將放置台345向下移動。在此階段，組合件8被放置台345支撐。此時，突起與凹槽之圖案13未被光可硬化樹脂6完全填滿，且一部分的突起與凹槽之圖案13具有未填滿位置。此外，組合件8在此時是處於模具1、光可硬化樹6以及基板7僅是組合在一起的狀態，且因此其整個表面直接暴露於環境。再者，模具1與模具支撐件350分離，且組合件僅被基板支撐件340支撐。基板支撐件340僅由四個點狀突起所構成，因此突起與組合件8之間的接觸面積相當小。如此，組合件8被支撐，使得環境的流體壓力實質上作用於其整個表面。在組合件8被支撐，使得環境的流體壓力實質上作用於其整個表面的狀態下，經由氣體導入部分320將氣體導入。如此一來，氣體所施加的流體壓力將模具1與待處理基板7按壓在一起，且光可硬化樹脂6完全填滿突起與凹槽之圖案。接著，將紫外光照射於組合件8內的光可硬化樹脂6上，以固化光可硬化樹脂6。在完成 光可硬化樹脂6的轉印與曝光後，將基板支撐件340收納於放置台345中。接著，在z方向上將放置台345向上移動，直到組合件8與模具支撐件350接觸為止。而後，放置台345抽吸基板7的底面，以及模具支撐件350抽吸基板7的上表面。最後，在抽吸模具1與基板7的同時，在z方向上將放置台345向下移動，使模具1與固化的光可硬化樹脂6彼此分離。
第三實施例的奈米壓印方法與奈米壓印裝置可用於待處理基板7大於模具1的狀況下。
如上所述，第三實施例的奈米壓印方法也是在壓力容器內以支撐件支撐組合件的同時將氣體導入壓力容器，其中組合件的整個表面直接暴露於環境，使得環境的流體壓力實質上作用於組合件的整個表面上。氣體的流體壓力將模具與基板按壓在一起。因此，可獲得藉由第一實施例之奈米壓印方法所獲得的那些有利效果。
此外，第三實施例之奈米壓印裝置的特徵為裝配有：壓力容器，用以容納組合件且充滿氣體，組合件由表面上具有突起與凹槽之微細圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板所構成，組合件是藉由將突起與凹槽之圖案以及塗佈於基板的表面上的可硬化樹脂置放成彼此接觸而形成；支撐件，提供於壓力容器內，用以支撐組合件，其中組合件的整個表面直接暴露於環境，使得環境的流體壓力實質上作用於組合件的整個表面上；以及氣體導入工具，用以將氣體導入壓力容器。因此，可獲得藉由第一實施例 之奈米壓印裝置所獲得的那些有利效果。
[實例]
以下描述本發明的奈米壓印方法的實例。
<實驗例>
於4吋的石英基板(表面高度差=30nm)上塗佈光可硬化樹脂，使得石英基板塗佈有厚度為60nm的光可硬化樹脂層。根據6吋的石英基板製作具有島狀部的模具。於島狀部的表面上形成將具有深度為100nm的多個間距的線與間距圖案。間距圖案的寬度以及間距之間的距離(線的寬度)分別為100nm與100nm。脫模步驟是在石英模具上進行。使用第三實施例的奈米壓印裝置作為奈米壓印裝置。首先，將其上形成有光可硬化樹脂層的石英基板放置於放置台上，且以模具支撐件抽吸且支承模具，使得線與間距圖案面向光可硬化樹脂層。接著，使模具稍微地與光可硬化樹脂層接觸，以形成組合件。然後，組合件被基板支撐件抬起，以支撐組合件使得環境的流體壓力實質上直接作用於組合件的整個表面。接著，將空氣導入壓力容器，使其中壓力為1MPa。藉由空氣所施加的流體壓力將模具按壓至光可硬化樹脂層中。然後，對光可硬化樹脂層進行曝光。此時，基板表面的溫度為45℃。將壓力下降至大氣壓力，並將壓力容器內的放置台加熱至基板表面的溫度到達50℃為止，接著分離模具與固化的可硬化樹脂。光可硬化樹脂、石英基板、裝置以及各步驟的細節如下所述。
(光可硬化樹脂)
使用化學式(1)所表示的化合物、Aronix M-220、Irgacure 379A以及由化學式(2)所表示的氟單體且比例為48：48：3：1的混合物作為光可硬化樹脂。
(石英基板)
使用石英基板，其表面經對光可硬化樹脂具有優良附著性的矽烷偶合劑處理。藉由稀釋矽烷偶合劑、以旋轉塗佈法將稀釋後的矽烷偶合劑塗佈至基板表面以及接著對經塗佈的表面進行回火來處理表面。
(光可硬化樹脂塗佈步驟)
使用作為壓電型的噴墨印表機的FUJIFILM Dimatix公司製造的DMP-2831。使用專用的10pl噴墨頭作為噴墨頭。再者，事先設定及調整噴出條件，以在每個配置液滴中獲得預期的樹脂量。而後，將液滴配置成能獲得欲定液滴高度的形式。
(模具接觸步驟)
使模具與石英基板彼此靠近，且在藉由光學顯微鏡從模具的上側觀察對準標記的同時進行定位，使得對準標記位於預定位置上。
(曝光步驟)
經由玻璃窗與模具，在照射強度為300mJ/cm2的條件下，以包括360nm波長的紫外光進行曝光。
<比較例1>
於6吋的石英基板(表面高度差=30nm)上塗佈光可硬化樹脂，使得石英基板塗佈有厚度為60nm的光可硬化樹 脂層。使用與實驗例中相同的模具作為具有島狀部的模具。使模具稍微地與光可硬化樹脂層接觸，以形成組合件。接著，將整個組合件密封於透明矽氧橡膠中。然後，將密封的組合件放置於放置台上。接著，在基板支撐件支撐經密封的組合件的同時，將空氣導入壓力容器，使其中壓力為1MPa。藉由空氣所施加的流體壓力將模具按壓至光可硬化樹脂層中。然後，經由透明矽氧橡膠對光可硬化樹脂層進行曝光。此時，基板表面的溫度為45℃。將壓力下降至大氣壓力，並將壓力容器內的放置台加熱至基板表面的溫度到達50℃為止，接著由壓力容器中移除組合件，以及破壞密封。再次將組合件放置於壓力容器內，且分離模具與固化的可硬化樹脂。光可硬化樹脂、石英基板、裝置以及各步驟的細節與實驗例中所述相同。
<比較例2>
以與實驗例中相同的方式來施行奈米壓印，但使用表面高度差為80nm的石英基板。
<比較例3>
以與實驗例中相同的方式來施行奈米壓印，但在將壓力容器內的壓力降至大氣壓力後，不對壓力容器內的放置台進行加熱內。
<比較例4>
以與實驗例中相同的方式來施行奈米壓印，但組合件未被基板支撐件抬起，而是在組合件直接放在放置台上時將空氣導入壓力容器。
<比較例5>
以與實驗例中相同的方式來施行奈米壓印，但將空氣導入壓力容器直至其中壓力為0.05MPa為止。
<評價方法>
(殘膜變化)
線與間距圖案中的光可硬化樹脂殘膜厚度是由石英基板的中心量測到島狀部邊緣附近。藉由刮擦法(scratching)或窄帶(tape)將光可硬化樹脂的圖案化區域分開的方式暴露出石英基板。藉由原子力顯微鏡(AFM(Atomic Force Microscope))觀察經暴露區域與圖案化區域之間的邊界，以量測殘膜厚度。在徑向上的任意5個位置處量測此厚度。若最大值hmax與最小值hmin之間的差異小於10nm，將殘膜評價為不具有厚度變化。若最大值hmax與最小值hmin之間的差異等於或大於10nm，將殘膜評價為具有厚度變化。
(剝離缺陷與不完全填滿缺陷)
藉由以光接收元件(放大倍率：50x至1500x)進行暗視野量測來檢查對由實驗例與比較實例1至5所獲得的光可硬化樹脂的線與間距圖案。首先，在50x的倍率下定義2mm見方視野。接著，在維持2mm見方視野的狀態下掃描1cm見方區域，以確認是否有因剝離缺陷與不完全填滿缺陷所導致的缺陷存在石英基板表面上。當觀察到不應存在於正常圖案中的散射光時，判斷有剝離缺陷與不完全填滿缺陷。計算剝離缺陷與不完全填滿缺陷的總數目。當每1cm見方面積中的數目為0時，將基板評價為不具有缺 陷。當每1cm見方面積中的數目為等於或大於1時，將基板評價為具有缺陷。
<評價結果>
評價結果顯示於下表1中。根據比較實驗例與比較例1，可以知道本發明實現以均勻壓力將模具按壓至塗佈有光可硬化樹脂的表面上的目的。因此，已證實本發明可以抑制殘膜變化、剝離缺陷以及不完全填滿缺陷的產生。
根據比較實驗例與比較例2，已證實藉由將光可硬化樹脂的厚度設定成大於或等於塗佈有光可硬化樹脂的基板表面的表面高度差，可以在奈米壓印操作中抑制殘膜變化、剝離缺陷以及不完全填滿缺陷的產生。
根據比較實驗例與比較例3，已證實藉由加熱固化的光可硬化樹脂來分離模具與基板，可以在奈米壓印操作中抑制剝離缺陷與不完全填滿缺陷的產生。
根據比較實驗例與比較例4，已證實在支撐組合件使得環境的流體壓力實質上作用於組合件的整個表面的狀態下施加壓力，可以在奈米壓印操作中抑制殘膜變化、剝離缺陷以及不完全填滿缺陷的產生。
根據比較實驗例與比較例5，已證實藉由將壓力容器內的壓力設定在預定範圍內，可以在奈米壓印操作中抑制殘膜變化、剝離缺陷以及不完全填滿缺陷的產生。
1、2、5‧‧‧模具
6‧‧‧光可硬化樹脂
7‧‧‧基板
8‧‧‧組合件
8a‧‧‧部分
9‧‧‧密封蓋
11、21‧‧‧平坦支撐部
12、22‧‧‧島狀部
13、23‧‧‧圖案
15、25‧‧‧凸緣部
100、200、300‧‧‧奈米壓印裝置
110、210、310‧‧‧壓力容器
111、211、311‧‧‧容器主體
112、212、312‧‧‧上蓋
113、213、313‧‧‧玻璃窗
120、148、220、320‧‧‧氣體導入部分
121、221、321‧‧‧導入管
122、132、222、232、322、332‧‧‧閥
130、230、330‧‧‧排氣部分
131、231、331‧‧‧導出管
140、240、340‧‧‧基板支撐件
145、245、345‧‧‧放置台
146、356‧‧‧抽吸孔
147‧‧‧銷
150、250、350‧‧‧模具支撐件
151、241、251‧‧‧環部分
152、242、252‧‧‧支撐柱
161、261、361‧‧‧光接收元件
162、262、362‧‧‧曝光源
D1‧‧‧厚度
D2‧‧‧厚度、高度
P1、P2‧‧‧流體壓力
R1、R2‧‧‧區域
S1‧‧‧表面
圖1為繪示說明根據本發明第一實施例之奈米壓印裝置的剖面圖。
圖2A為繪示說明本發明之奈米壓印裝置的基板的放置台的第一實施例的平視圖。
圖2B為繪示說明本發明之奈米壓印裝置的基板的放置台的第二實施例的平視圖。
圖2C為繪示說明本發明之奈米壓印裝置的模具的支撐件的第一實施例的平面圖。
圖3A的1~3為繪示說明根據本發明第一實施例之奈 米壓印方法的步驟的剖面圖的集合。
圖3B的1~3為繪示說明根據本發明第一實施例之奈米壓印方法的步驟的剖面圖的集合。
圖4為繪示說明在本發明中流體壓力作用於組合件上的方式的剖面圖。
圖5為繪示說明本發明之奈米壓印裝置的基板的放置台的第三實施例的平視圖。
圖6A為繪示說明使用裝配有接觸機制的第一實施例將模具與塗佈有可硬化樹脂的基板置放成彼此接觸的方式的剖面圖。
圖6B為繪示說明使用裝配有接觸機制的第二實施例將模具與塗佈有可硬化樹脂的基板置放成彼此接觸的方式的剖面圖。
圖7為繪示說明根據本發明第二實施例之奈米壓印裝置的剖面圖。
圖8A的1~3為繪示說明根據本發明第二實施例之奈米壓印方法的步驟的剖面圖的集合。
圖8B的1~2為繪示說明根據本發明第二實施例之奈米壓印方法的步驟的剖面圖的集合。
圖9為繪示說明根據本發明第三實施例之奈米壓印裝置的剖面圖。
圖10為繪示說明用於本發明之奈米壓印裝置的模具的支撐件的第三實施例的底視圖。
圖11為繪示說明將由一般模具、可硬化樹脂以及基 板所構成的組合件密封於密封蓋內以及在流體壓力下進行奈米壓印的方式的剖面圖。
圖12A為繪示說明島型模具的實例的透視圖。
圖12B為沿圖12A之線A-A繪示說明島型模具的剖面的剖面圖，以及圖12C為繪示說明島型模具的另一實例的剖面圖。
圖12C為繪示說明島型模具的另一實例的剖面圖。
圖13為繪示說明將由島型模具、可硬化樹脂以及基板所構成的組合件密封於密封蓋內以及在流體壓力下進行奈米壓印的方式的剖面圖。
1‧‧‧模具
6‧‧‧光可硬化樹脂
7‧‧‧基板
8‧‧‧組合件
8a‧‧‧部分
15‧‧‧凸緣部
140‧‧‧基板支撐件
P1、P2‧‧‧流體壓力

Claims (11)

  1. 一種奈米壓印方法，使用表面上具有突起與凹槽之圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板，所述模具與所述基板中至少一者具有島狀部，且所述突起與凹槽之圖案或塗佈有所述可硬化樹脂的所述表面形成於所述島狀部上，所述奈米壓印方法包括：將所述突起與凹槽之圖案以及塗佈於所述基板的所述表面上的所述可硬化樹脂置放成彼此接觸，以形成由所述模具、所述可硬化樹脂以及所述基板所構成的組合件；在壓力容器內僅於對應於所述突起與凹槽之圖案的部分以外的部分以支撐件支撐所述組合件，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境；將氣體導入所述壓力容器；以所述氣體的流體壓力將所述模具與所述基板按壓在一起，所述流體壓力在0.1Mpa至5Mpa的範圍內；以及分離所述模具與所述基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中：所述支撐件為環形；以及藉由將對應於所述突起與凹槽之圖案的部分定位於所述環形的內緣內，使所述支撐件支撐所述組合件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中：所述支撐件由三個或多於三個的突起構成；以及 所述支撐件以所述三個或多於三個的突起支撐所述組合件中對應於所述突起與凹槽之圖案的部分以外的部分。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中：僅支撐所述模具與所述基板中一者的所述支撐件支撐所述組合件。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之奈米壓印方法，其中：僅支撐所述模具與所述基板中一者的所述支撐件支撐所述組合件。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之奈米壓印方法，其中：僅支撐所述模具與所述基板中一者的所述支撐件支撐所述組合件。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之奈米壓印方法，其中：所述可硬化樹脂塗佈於所述基板上，使得塗佈的所述可硬化樹脂的厚度大於或等於所述基板的表面高度差。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中：所述模具與所述基板在對所述可硬化樹脂加熱時分離。
  9. 一種奈米壓印裝置，用以施行如申請專利範圍第1 項所述之奈米壓印方法，所述奈米壓印裝置包括：壓力容器，用以容納組合件且充滿氣體，所述組合件由表面上具有突起與凹槽之圖案的模具以及表面塗佈有可硬化樹脂的基板所構成，所述組合件是藉由將所述突起與凹槽之圖案以及塗佈於所述基板的所述表面上的所述可硬化樹脂置放成彼此接觸而形成；支撐件，提供於所述壓力容器內，用以僅於對應於所述突起與凹槽之圖案的部分以外的部分支撐所述組合件，其中所述組合件的整個表面直接暴露於環境；以及氣體導入工具，用以將氣體導入所述壓力容器，所述支撐件對於所述組合件的接觸表面由點狀突起所構成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之奈米壓印裝置，其中：所述支撐件為環形。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之奈米壓印裝置，其中：所述支撐件由三個或多於三個的突起構成。
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