用于刻印平板印刷术的材料的制作方法

专利名称：用于刻印平板印刷术的材料的制作方法
技术领域：
本发明的一种或多种实施方式总体上涉及刻印平板印刷术(imprintlithography)。具体地，本发明的一种或多种实施方式涉及用于刻印平板印刷术的材料。
背景技术：
微型制造(micro-fabrication)包括制造非常小的结构，例如但不限于，具有微米或更小级别特征的结构。微型制造具有相当大影响力的一个领域是集成电路的加工。随着半导体加工工业继续争取更大的生产率，同时增加在基材上形成的单位面积上的电路，微型制造变得越来越重要，这是因为它能提供更大的加工控制，同时使形成的结构的最小特征尺寸减小。已经使用微型制造的发展的其它领域包括生物技术、光学技术、机械系统等。
在Willson等人的美国专利6334960中揭示了示例性的微型制造技术。具体地，Willson等人的专利揭示了刻印平板印刷术的方法，来在结构中形成浮雕图案。所述方法包括提供具有转移层(transfer layer)(通常是旋涂的)的基材，并依次用低粘度、可聚合的(通常是可用UV固化的)流体组合物(通常是以小滴的形式)覆盖所述转移层。所述方法还包括将由具有浮雕结构的刻印模板或模具与该可聚合的流体组合物机械接触，其中所述可聚合的流体组合物填充所述刻印模板和所述基材之间的缝隙，并填充刻印模板的浮雕结构。接着，所述方法包括可聚合的流体组合物置于一定条件下进行固化和聚合(通常，将可聚合的流体组合物暴露于UV中，使其交联)，然后在转印层上形成固化的聚合材料，所述转移层上含有与刻印模板互补的浮雕结构。接着，所述方法包括将所述刻印模板从基材上分离下来，在基材上留下固化的聚合材料，所述固化的聚合材料包括互补浮雕结构形式的浮雕图案。接着，将所述固化的聚合材料和转移层置于一定的环境中，从而相对于固化的聚合材料选择性地蚀刻转移层，以在转移层上形成浮雕图像。
当开发一种用于在固化的聚合材料上形成微小结构特征的浮雕图案的方法和材料时，通常考虑以下的涉及固化的聚合材料与不同表面之间的选择性粘附的问题。首先，固化的聚合材料应该与基材上的转移层很好粘附，其次，它应该容易从刻印模板的表面上剥离下来。这些问题通常称作剥离性质，如果满足它们的话，记录在固化的聚合材料上的浮雕图案将不会在从基材上分离所述刻印模板的过程中变形。
除了上述的剥离性质外，当设计用于刻印平板印刷术的刻印材料时，还需要考虑(a)低粘度，例如但不限于在25℃时粘度为5厘泊或更小，以在基材上和刻印模板的表面上快速蔓延，且快速将刻印材料填充进入浮雕图案。如果粘度足够低以致于最小压力，例如但不限于约2-4psi，较好的是不需要额外的加热来将刻印材料移到刻印模板的浮雕图案中；(b)低的蒸气压以致于几乎没有蒸发(因为刻印材料的小滴可以约为80微微升，这导致小滴具有很大的表面积与体积之比，所以蒸发是一个问题)；和(c)固化的刻印材料的粘聚力(cohesivestrength)。
根据以上内容，需要用于刻印平板印刷术的刻印材料，上述材料满足上述的一个或多个设计标准。

发明内容
本发明涉及用于刻印平板印刷术的材料，其特征为，它是一种组合物，具有与之相关的粘度并包括表面活性剂、可聚合的组分和引发剂，所述引发剂对刺激有响应，并改变粘度来响应所述刺激，所述组合物在液态时粘度低于约100厘泊，蒸气压小于约20托，在固体固化态时拉伸模量大于约100MPa，断裂应力大于约3MPa，断裂伸长率大于约2％。
附图简述

图1是用于实施本发明的一种或多种实施方式的平面印刷系统的立体图；图2是图1中所示的平面印刷系统的简化的正视图；图3是被聚合和交联前的材料的简化表示，由该材料构成图2中所示的刻印层；图4是交联的聚合材料的简化表示，图3所示的材料在受到辐射后转化为该材料；
图5是与图1所示的刻印层空间上分开的模具在刻印层加图案和固化/聚合后的简化的正视图；图6是按照本发明的位于基材上的刻印材料的简化的正视图。
发明详述图1示出了平面印刷系统10，它可用于根据本发明的一种或多种实施方式实施刻印平面印刷并可使用根据本发明的一种或多种实施方式制造的刻印材料。如图1所示，系统10包括一对间隔开的桥式支架(bridge support)12，在它们之间延伸有桥接件(brige)14和平台支座(stage support)16。如图1进一步所示，桥接件14和平台支座16互相间隔开，而一刻印头18与桥接件14联结并从桥接件14向平台支座16延伸。运动平台20位于平台支座16上，面对刻印头18，且运动平台20被构造成可相对于平台支座16沿X和Y轴线运动。辐射源22与系统10联结，将光化辐射照射在运动平台20上。如图1进一步所示的，辐射源22与桥接件14联结，并包括与辐射源22连接的发电机23。示例性的系统可以从MolecularImprints，Inc(营业所在德克萨斯州78758奥斯丁、BRAKER路1807-C，100单元)购得，商品名为IMPRIO 100TM。在www.molecularimprints.com上有关于所述IMPRIO 100TM的系统描述，将该系统描述纳入本文作为参考。
参见图1和2，连接到刻印头18的是在其上具有模具28的刻印模板26。模具28包括由多个间隔开的凹部28a和突起28b形成的多个特征部分。多个特征部分形成要转印到置于运动平台20上的基材31上的原始图案。基材31可以包含裸晶片和在其上具有一层或多层的晶片。为此，刻印头18适于沿Z轴运动并改变模具28和基材31之间的距离“d”。这样，模具28上的特征部分可刻印到基材31上的整合区域(conformable region)中，下面将充分描述。辐射源22定位为使模具28位于辐射源22和基材31之间。结果，模具28可由使它对于来自辐射源22的辐射基本可透过的材料制成。
参见图2和3，整合区域，例如刻印层34，位于表面32的一部分上，所述表面32基本上呈现平面轮廓。应理解可使用任何已知的技术来形成所述整合区域以在表面32上产生整合材料(conformable material)。根据本发明的一种实施方式，所述整合区域由刻印层34构成，刻印层34是沉积在基材31上的材料36a的多个间隔开的单独的小滴36，下面将更充分地讨论。刻印层由同时聚合和交联的低分子量的材料36a形成，以在那里记录原始图案，限定记录的图案。如图4所示，材料36a为聚合和交联的，形成交联的聚合物材料36c。交联示于点36b。
参见图2，3和5，记录在刻印层34上的图案部分地是通过与模具28机械接触产生的。为此，刻印头18减小距离“d”，使刻印层34与模具28机械接触，扩展小滴36以形成刻印层34，刻印层34在表面32上具有邻近形成的材料36a。在一种实施方式中，减小距离“d”以使刻印层34的亚部分34a进入并填充凹部28a。
为了便于填充凹部28a，提供具有所需性质的材料36a以完全填满凹部28a，同时用邻近形成的材料36a覆盖表面32。根据本发明的一种实施方式，在达到所需的通常为最小的距离“d”之后，留下与突起28b叠加的刻印层34的亚部分34b，使亚部分34a的厚度为t1，亚部分34b的厚度为t2。厚度“t1”和“t2”可以是任何所需的厚度，取决于具体应用。
参见图2，3和4，在达到所需的距离“d”之后，辐射源22产生光化辐射，该光化辐射使材料36a聚合和交联，形成聚合材料36c，在聚合材料36c中，大部分是交联的。结果，材料36a转化为材料36c，材料36c是固体，形成刻印层134，如图5所示。具体地，固化材料36c以提供形状与模具28的表面28c的形状一致的刻印层134的侧面34c，刻印层134具有凹部30(凹部的底部可称作残留层)。如图4所示，在将刻印层134转化为由材料36c构成后，如图2所示，移动刻印头18，以增大距离“d”使模具28和刻印层134间隔开。
参见图5，可使用其它的加工来完成基材31的图案化。例如，可以蚀刻基材31和刻印层134来将刻印层134的图案转移到基材31上，提供图案化的表面(未示出)。为了便于蚀刻，可以改变形成刻印层134的材料，以按照需要限定相对于基材31的相对蚀刻速率。
为此，可以以两步法进行蚀刻。S.C.Johnson，T.C.Bailey，M.D.Dickey，B.J.Smith，E.K.Kim，A.T.Jamieson，N.A.Stacey，J.G.Ekerdt和C.G.Willson在文章“在阶段和突发刻印平板印刷术中的进步(Advances in Step and Flash ImprintLithography)”(SPIE微平板印刷术会议，2003年2月，在因特网www.molecularimprints.com上可以得到该文，将该文结合在此供参考)中描述了适合的蚀刻方法。如文章中所公开的，第一蚀刻步骤，称为“突破蚀刻(break-through etch)”，各向异性地除去残留的交联的材料134以突破到下层的转移层(在这一方面，能通过使残留层保持较小来提供较好的蚀刻选择性)。第二蚀刻步骤，称作“转移蚀刻”，使用残留在交联的材料134中的图案作为蚀刻掩模将图案转移到下层的转移层内。在一种实施方式中，交联材料134中的硅和转移层中缺乏硅使得在它们之间选择性的蚀刻。在该实施方式中，可以使用获自Lam Research有限公司(加利福尼亚州，Fremont)的LAM Research 9400SE来进行蚀刻。例如但不限于，可使用卤素“突破”蚀刻，它包括各向异性的富有氟的卤素活性离子蚀刻(“RIE”)，即其中至少一种前体是含氟的材料(例如但不限于CHF3和O2的组合，其中交联材料134的有机硅的性质要求使用卤素气体)。其它适合的卤素化合物包括例如但不限于CF4。该蚀刻类似于在现代集成电路工艺中进行的标准SiO2蚀刻。接着，可以使用各向异性的氧气活性离子蚀刻来将特征转移到下层的基材31上，其中含有残留硅的特征用作蚀刻掩模将图案转移到下层的基材31上。可以用例如但不限于标准的各向异性的氧气RIE处理工具来完成所述的“转移蚀刻”。然而，一般而言，可以使用任何适合的蚀刻方法，这取决于所需的蚀刻速率和形成基材31、刻印层134的下层成分。示例性的方法可以包括等离子蚀刻、活性离子蚀刻、化学湿法蚀刻等。
参见图1和2，示例性的辐射源22可产生紫外线辐射；然而，可以使用任何已知的辐射源。用来引发刻印层34中的材料的聚合的辐射的选择是本领域技术人员已知的，且通常取决于所需的具体应用。此外，模具28上的多个特征显示为沿着平行于突起28b的方向延伸的凹部28a，突起28b使模具28的横截面为城垛形状。然而，凹部28a和突起28b可对应于几乎任何所需的特征，以形成集成电路并可小至几个十分之一纳米。
参见图1、2和5，由本发明的图案化技术产生的图案可以转移到基材31上，以提供长宽比大至30∶1的特征。为此，模具28的一个实施方式具有凹部28a，凹部28a限定长宽比为1∶1到10∶1。具体地，突起28b的宽度W1为约10nm-5000μm，凹部28a的宽度W2为约10nm-5000μm。结果，模具28和/或刻印模板26可由各种常规材料形成，例如但不限于熔融硅石、石英、硅、有机聚合物、硅氧烷聚合物、硅酸硼玻璃、碳氟化合物聚合物、金属、硬化的蓝宝石等。
参见图1、2和3，根据所使用的沉积方法，材料36a的特性对于使基材有效地图案化很重要。如上所述，将材料36a在基材31上沉积为多个分离的间隔开的小滴36。小滴36的合并的体积使得材料36a在即将形成刻印层34的表面32的区域上适当地分布。结果，刻印层34同时扩展和图案化，通过暴露于辐射，如紫外线辐射使得图案随后进入刻印层34。沉积方法的结果是，希望材料36a具有某些特性以便于使材料36a在表面32上快速均匀地散布为诸小滴36，以使所有的厚度t1基本均匀且所有厚度t2基本均匀。所希望的特性包括低的粘度，例如但不限于约0.5-5厘泊(cps)，以及润湿基材31和模具28的表面的能力和避免聚合后形成凹陷或孔的能力。满足这些特性后，可制造足够薄的刻印层34，同时避免在较薄的区域(例如亚部分34b)形成凹陷或孔，如图5所示。然而，材料36a的特性是依赖于工艺的且可以按照需要改变。例如，所述粘度可以是100cps或更大。
形成材料36a以提供上述特性的构成组分可以不同。这产生于由许多种不同材料形成的基材31。结果，表面32的化学组成随着形成基材31的材料的变化而变化。例如，基材31可以由二氧化硅、磷化铟、铌酸锂、钽酸锂、硅、塑料、砷化镓、碲化汞等形成。此外，基材31可包含在亚部分34b中的一层或多层，例如介电层、金属层、半导体层、平面化层(planarization layer)等。
参见图2、3和4，然而当模具28与材料36a和材料36c对接时，希望材料36a含有满足所需剥离特性的组分。具体地，为了确保有效填充模具28的特征，希望确立模具28和材料36a的界面，以便于通过刻印材料36a来润湿模具28。然而，一旦材料36a固化为材料36c，材料36a应当优先粘附到基材31的表面32上，且易于从模具28上剥离下来。以这种方式来使记录在固化的材料36c中的图案的变形最小化。材料36c与基材31的优先的粘附被称作剥离特性。可以使用Taniguchi等人在“刻印技术中在模子和可光固化树脂之间的黏附力的测量(Measurementof Adhesive Force Between Mold and Photocurable Resin in Imprint Technology)”，日本应用物理期刊(Japanese Journal of Applied Phisics)，第一部分，第40卷，起始于4194页(2002)中描述的粘附测试来测定刻印材料36c的剥离特性。已经发现这些剥离特性的所需值是(a)与模具28的粘附力，例如但不限于约0.15kg或更小；(b)与基材31的粘附力，例如但不限于1.14kg或更大。所希望的粘附力之比，即基材31的粘附力和模具28的粘附力之比(以下称作粘附比)为5或更大。
除了上述剥离特性外，当设计用于刻印平板印刷术的刻印材料时，还需要考虑(a)低粘度，例如但不限于5厘泊或更小，以能够在基材上进行所需的湿润和蔓延，且快速填充刻印模板的特征(如果粘度足够低以致于最小压力，例如但不限于约2-4psi，较好的是用最小的加热或不需要额外的加热来将刻印材料移到刻印模板的特征中)；(b)低的蒸气压以致于几乎没有蒸发(因为刻印材料的小滴可以约为80微微升，这导致小滴具有很大的表面积与体积之比，所以蒸发是一个问题)；(c)使用合适的引发剂以在暴露于光化辐射，例如紫外线辐射、热辐射等时引发聚合；(d)在液态组合物中满足低粘度特性并在固体的固化态组合物中提供适当的机械强度的单体组分；和(e)甲硅烷化的单体，以提供具有蚀刻选择性所需的硅。
除了上述的之外，我们还发现在设计适合的刻印材料时还需要考虑聚合的刻印材料的宏观机械性能。这些性能包括(a)拉伸模量，例如但不限于约100-400MPa或更大，通常越高越好；(b)断裂应力，例如但不限于约3-12MPa或更大，通常越高越好；(c)断裂伸长率，例如但不限于2％或更大。
设计适合的刻印材料是一个重复的过程，所述过程按照以下次序来关注材料(a)配方的挥发性(即使用低蒸气压的组分)；(b)粘度控制(即使用低粘度的组分)；(c)快速聚合动力学，即短于1分钟或更适合地短于2秒；(d)组分的可混和性；(e)机械性能(拉伸模量、断裂应力、断裂伸长率和Tg)；(f)湿润和扩展(液体流动行为)；和(g)粘附力(对刻印模板低，对基材高)。
对于低粘度的要求可能会限制用于制造刻印材料的组分的选择。为了增大基于非极性单体的聚合材料的强度，可以综合考虑并加入较高粘度的组分。例如，向作为构建单元(building block)的丙烯酸异冰片酯中加入含硅的丙烯酸酯单体组分以提供用于蚀刻选择性的硅。通常，审慎地加入高粘度的组分以使刻印材料36a的总粘度保持小于5cps。
通过考虑上面所述的设计所需考虑的事项并加入氟化表面活性剂来满足所需的剥离特性，我们已经设计出刻印材料。使用氟化表面活性剂的材料36a的示例性的组合物是通过混合以下组分(以重量给出示例性的比例)制得的(i)丙烯酰氧基甲基五甲基二硅氧烷(例如但不限于约37克)，购自Gelest有限公司(宾夕法尼亚州，Morrisville)，名称为XG-1064，(ii)丙烯酸异冰片酯(“IBOA”)(例如但不限于约42克)，购自Aldrich Chemical Company(威斯康星州，Milwaukee)，(iii)乙二醇二丙烯酸酯(例如但不限于约18克)，购自Aldrich Chemical Company(威斯康星州，Milwaukee)，(iv)UV光引发剂，例如但不限于2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(例如但不限于约3克)，购自CIBA(纽约州，Tarrytown)，名称为Darocur 1173，和(v)FSO-100(例如但不限于约0.5克)，其中FSO-100是一种表面活性剂，购自DUPONTTM，名称为ZONYLFSO-100(FSO-100的一般结构为R1R2，其中R1＝F(CF2CF2)Y，Y在1-7的范围内，包括端点，且R2＝CH2CH2O(CH2CH2O)XH，其中X在0-15的范围内，包括端点)。
用于材料36a的另一种组合物是通过混合以下组分(以重量给出示例性的比例)制得的(i)丙烯酰氧基甲基五甲基二硅氧烷(例如但不限于约37克)，购自Gelest有限公司(宾夕法尼亚州，Morrisville)，名称为XG-1064，(ii)丙烯酸异冰片酯(“IBOA”)(例如但不限于约42克)，购自Aldrich Chemical Company(威斯康星州，Milwaukee)，(iii)乙二醇二丙烯酸酯(例如但不限于约18克)，购自AldrichChemical Company(威斯康星州，Milwaukee)，(iv)UV光引发剂，例如但不限于2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(例如但不限于约3克)，购自CIBA(纽约州，Tarrytown)，名称为Darocur 1173，和(v)FC4432(例如但不限于约0.5克)，其中FC4432是聚合物表面活性剂，购自3M公司，名称为FLUORADFC4432。
用于材料36a的另一种组合物是通过混合以下组分(以重量给出示例性的比例)制得的(i)丙烯酰氧基甲基五甲基二硅氧烷(例如但不限于约37克)，购自Gelest有限公司(宾夕法尼亚州，Morrisville)，名称为XG-1064，(ii)丙烯酸异冰片酯(“IBOA”)(例如但不限于约42克)，购自Aldrich Chemical Company(威斯康星州，Milwaukee)，(iii)乙二醇二丙烯酸酯(例如但不限于约18克)，购自AldrichChemical Company(威斯康星州，Milwaukee)，(iv)UV光引发剂，例如但不限于2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(例如但不限于约3克)，购自CIBA(纽约州，Tarrytown)，名称为Darocur 1173，和(v)FC4430(例如但不限于约0.5克)，其中FC4430是聚合物表面活性剂，购自3M公司，名称为FLUORADFC4430。
除了用于材料36a的含硅组合物外，也可以使用用于材料36a的不含硅的组合物。示例性的不含硅的组合物包含i)约55g丙烯酸异冰片酯，ii)约27克丙烯酸正己酯，iii)约15克的乙二醇二丙烯酸酯，iv)约0.5g的ZONYLFSO-100表面活性剂，和v)约占组合物3克的DAROCUR引发剂。
另一用于材料36a的不含硅的组合物包含i)约55g丙烯酸异冰片酯，ii)约27克丙烯酸正己酯，iii)约15克的乙二醇二丙烯酸酯，iv)约0.5g的FC4432表面活性剂，和v)约占组合物3克的DAROCUR引发剂。
另一用于材料36a的不含硅的组合物包含i)约55g丙烯酸异冰片酯，ii)约27克丙烯酸正己酯，iii)约15克的乙二醇二丙烯酸酯，iv)约0.5g的FC4430表面活性剂，和v)约占组合物3克的DAROCUR引发剂。各上述组合物还包含在化学领域已知的用来提高组合物的操作寿命(operation life)的稳定剂。
另一个不含硅的组合物的例子包含i)约47g丙烯酸异冰片酯，ii)约25克丙烯酸正己酯，iii)约25克的乙二醇二丙烯酸酯，iv)约0.5g的ZONYLFSO-100表面活性剂，和v)约占组合物3克的DAROCUR引发剂。
另一个用于材料36a的不含硅的组合物中，含有表面活性剂混合物，所述表面活性剂包含非氟化表面活性剂和氟化表面活性剂。示例性的组合物包含i)约55g丙烯酸异冰片酯，ii)约27克丙烯酸正己酯，iii)约15克的乙二醇二丙烯酸酯，iv)约占组合物3克的DAROCUR引发剂和0.5克表面活性剂混合物。示例性的表面活性剂混合物由0.25克FC4432和0.25克三硅氧烷表面活性剂(购自Dow Corning Corporation(密歇根州，Alburn)，名称为Sylgard309)组成。
类似地，所述表面活性剂混合物还可与上述的含硅组合物一起使用。示例性的组合物包括(i)丙烯酰氧基甲基五甲基二硅氧烷(例如但不限于约37克)，(ii)丙烯酸异冰片酯(“IBOA”)(例如但不限于约42克)，(iii)乙二醇二丙烯酸酯(例如但不限于约18克)，(iv)Darocur1173引发剂(例如但不限于约3克)，和(v)由0.25克FC4432和0.25克三硅氧烷表面活性剂(购自Dow Corning Corporation(密歇根州，Alburn)，名称为Sylgard309)构成的示例性的表面活性剂混合物。
各上述组合物还可以包含化学领域已知的用来提高组合物的操作寿命的稳定剂。上述表面活性剂含有小于1％的刻印材料。然而，表面活性剂的百分比可以大于1％。
上述刻印材料的优点是它们不需要一既定的剥离层(即位于刻印模板28上的一单独的疏水的和/或低表面能的剥离层)。具体地，组合物中包含表面活性剂为模具28和刻印层34提供所需的剥离性质，从而减小(如果不能避免的话)记录在刻印层34中图案的降解和变形。
参见图6，据认为刻印材料的小滴36中的表面活性剂分子优先在不到1秒内朝着气-液界面移动。这样，据认为小滴36在区域136中的表面活性剂浓度比在区域137中较高，在区域137中可聚合的组分很浓。据认为这是能量最小化过程的结果，其中表面活性剂趋向于移动到气-液界面，它的疏水端朝着气体排列。例如，据认为表面活性剂的疏水端排列以伸出液体进入气体，亲水端排列伸入到液体中。然而，当刻印材料与刻印模板的表面接触时，据认为在刻印模板表面上的暴露的硅烷醇键导致表面活性剂分子的亲水端翻转，并接触暴露的硅烷醇键，使得疏水端面朝下，例如从刻印模板的表面向外使粘附力减小。人们还认为还可以在刻印模板的表面上形成弱键合的表面活性剂薄片，所述薄片可含有，例如2层表面活性剂分子。
参见图2，上述刻印材料的其它优点是模板干净且制备时间缩短；因此，总的过程简化。当然，上述刻印材料还可与一既定的剥离层一起使用，例如现有技术中已知的那些。
改进模具28的剥离性能的另一种方式包括通过将模具28的图案曝光于调制混合物(conditioning mixture)来预调制模具28的图案，所述调制混合物包括将保留在模具28上以减小模具表面的表面能的添加剂。示例性的添加剂是表面活性剂。
上述刻印材料可用于提供非常高的特征保真度的刻印平板印刷术，同时为刻印模板提供适当的工作寿命。例如，使用具有40-50nm的特征的25×25mm的图案化面积(即模具)为刻印模板产生500个具有最小的图案特征降解和变形的刻印。
使用上述刻印材料的示例性的刻印方法包括预处理石英刻印模板的表面以在该表面上产生亲水性的键，例如但不限于硅烷醇(Si-OH)键，作为第一步骤。根据本发明的一个或多个实施方式，将刻印模板的表面浸在2.5∶1的H2SO4和H2O2的溶液中以水解表面，即在表面上产生硅烷醇键。这称作piranha清洁(piranha cleaning)。
作为下一步，通过用稀的表面活性剂溶液(例如但不限于0.1％的异丙醇(IPA))喷涂刻印模板的表面来进一步预处理所述表面。所述表面活性剂有效地位于刻印模板的表面，亲水端从表面向外伸出。通过piranha清洁该表面促成这样的排列，以在表面上产生硅烷醇键。基本可以通过本领域任何已知的方法可以实现刻印模板表面的曝光，所述方法包括将所述表面浸入一定体积的预处理溶液中，用饱含预处理溶液的布擦抹该表面，并在表面上喷洒预处理溶液流。可允许预处理溶液中的IPA在使用模具28之前蒸发。在这种方式中，IPA有助于从表面上除去不需要的污染物，留下吸附在其中的表面活性剂。因为表面活性剂包括疏水端和亲水端，硅烷醇键促进表面活性剂的排列，使得亲水端“连到”硅烷醇键的-OH端，疏水端远离表面。在下一步骤中，例如但不限于使用5psi的氦气吹除(purge)向刻印模板和基材之间的间隙进行气流吹除。
在下一步骤中，例如但不限于，通过将以下刻印材料的基本等距的小滴图案放在基材上，或使用旋涂或使用本领域已知的任何其它方法，将含有表面活性剂的刻印材料施涂到基材上。在该实施例中，用转移层覆盖所述基材，转移层的顶层是交联的BARC材料(BARC或“底部减反射涂层”是通常用自旋工艺(spin-on process)产生的有机减反射涂层)。所述BARC层用于阻止刻印材料和转移层之间的混合，当使用由本文所用的低粘度组分构成的刻印材料时，所述混合尤其成问题，这是因为这些组分具有对很多聚合物的溶解能力。大量的混合可导致问题，例如但不限于在接下来的蚀刻工艺中特征的变形。当特征厚度小至50-100nm时，这尤其成问题。接着，进行熟悉的刻印平板印刷术步骤，即曝露于光化辐射以聚合所述刻印材料；分离刻印模板和基材；并选择性地蚀刻来将特征图案转移至基材。
据认为即使当如上所述使用一种或多种表面活性剂预处理刻印模板的表面时，所述一种或多种表面活性剂被吸附到刻印模板的硅烷醇表面，最后变得磨去。然而，如上所述，包含在刻印材料中的表面活性剂快速到达小滴的气-液表面，再涂敷所述刻印模板的表面作为刻印的正常结果。这样，根据本发明的一种或多种实施方式，可以省去将表面活性剂溶液施加到刻印模板的表面上的预处理步骤。事实上，根据本发明的一种或多种其它实施方式，可以将所述刻印模板与刻印材料接触几次，代替将表面活性剂溶液施加到该表面上的预处理步骤。
本发明上述的实施方式是示例性的。可以对上面公开的内容进行很多变化和修改，但是仍然在本发明的范围内。因此，本发明的范围并不是由上面的描述决定，而是由权利要求书及其等价范围决定。
权利要求
1.一种用于刻印平板印刷术的刻印材料，它包含组合物，所述组合物具有与之相关的粘度，并包括表面活性剂、可聚合的组分和引发剂，所述引发剂对刺激有响应，以改变所述粘度来响应所述刺激，所述组合物在液态时粘度低于约100厘泊，蒸气压小于约20托，在固体固化态时拉伸模量大于约100MPa，断裂应力大于约3MPa，断裂伸长率大于约2％。
2.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述表面活性剂包括非离子性表面活性剂。
3.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述表面活性剂包括氟化表面活性剂。
4.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述表面活性剂包括氟化非离子性表面活性剂。
5.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述单体选自基本由环氧化物、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基醚构成的一组单体。
6.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述单体选自一组其中含硅的可聚合组分。
7.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述单体是取代的丙烯酸酯。
8.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述单体是含硅的丙烯酸酯。
9.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述单体选自一组取代的丙烯酸酯，所述取代的丙烯酸酯基本由单取代的丙烯酸酯和多官能取代的丙烯酸酯构成。
10.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述引发剂选自基本由光引发剂和热引发剂构成的一组引发剂。
11.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述引发剂选自基本上由自由基光引发剂构成的一组引发剂。
12.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，在所述液态时所述粘度小于约25厘泊。
13.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，在所述液态时所述粘度小于约10厘泊。
14.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，在所述液态时所述粘度小于约5厘泊。
15.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述蒸气压低于约5托。
16.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述蒸气压低于约2托。
17.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述拉伸模量为100MPa或更大。
18.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述断裂应力为约3MPa或更大。
19.如权利要求1所述的刻印材料，其特征在于，所述断裂伸长率为8％或更大。
全文摘要
本发明涉及用于刻印平板印刷术的材料，其特征为，它是一种组合物，该组合物具有与之相关的粘度并包括表面活性剂、可聚合的组分和引发剂，所述引发剂对刺激有响应，并改变粘度来响应所述刺激，所述组合物在液态时粘度低于约100厘泊，蒸气压小于约20托，在固体固化态时拉伸模量大于约100MPa，断裂应力大于约3MPa，断裂伸长率大于约2％。
文档编号C08J7/16GK1914265SQ200580003312
公开日2007年2月14日 申请日期2005年2月14日 优先权日2005年2月14日
发明者F·Y·徐, M·P·C·瓦茨, N·A·斯泰西 申请人:分子制模股份有限公司, 得克萨斯州大学系统董事会