在图案转印时有助于脱模的方法与流程

本公开涉及图案转印(pattern transfer)领域，其中使模板的结构化表面与基板的目标表面的可模制层接触。具体地，解决方案涉及在图案转印过程中施加热量的方法。所提出的解决方案可以例如用于压印光刻(imprint lithography)。

背景技术：

1、用于再现纳米结构体(即，100nm或更小的数量级的结构)的最有力的技术之一是纳米压印光刻(nil)。在纳米压印光刻中，将模板的表面图案的反转副本(inverted copy)转印到物体中，该物体包括具有可模制表面层的基板。在此背景下，该基板可以完全由可模制材料形成。可替代地，基板可以包括载体本体，在其上施加可模制层，通常称为抗蚀剂(resist)。在一些工艺中，可模制层包括光致抗蚀剂材料，即对辐射敏感的材料。实施例是聚合物或预聚物，在暴露于例如紫外线(uv)辐射后通过交联将其固化成聚合物。这要求基板或印模(stamp)对所施加的辐射是透明的。

2、在许多类型的图案转印中，包括使用辐射敏感材料的一些类型的图案转印中，在图案转印过程中使用热，例如软化或液化可模制层。将模板的图案化表面放置成与可模制层接触，使得模板和基板形成夹层布置。在加热至合适的温度(例如高于可模制层的聚合物材料的玻璃化转变温度)之后，朝向可模制层压制模板，使得在可模制层中形成或压印模板图案的印记(imprint)。此后是冷却，以便在从基板上拆解模板之前固化压印的可模制层。可以进行图案化基板的进一步后处理。

3、在这种压印过程中，模板和基板、或至少可模制层由不同的材料制成。这还意味着这些材料的热系数可以是完全不同的，使得模制步骤温度与进行基板拆解的温度之间的相对膨胀或收缩可以是不同的。在某些应用中，这意味着冷却和拆解是敏感步骤。这可以是例如形成模板表面图案、或压印的固化的可模制层、或两者的材料是脆性的情况，和/或当表面结构处于精细尺度(如在纳米区域)时的情况。在保持的高温下拆解还可能引起可模制层的损坏，此时形成的图案结构仍然是柔软的。

4、由于这些原因，冷却可以以受控的速率进行。此外，在升高的模制步骤温度(通常远高于100摄氏度)下处理夹层材料通常是有问题的。因此，通常允许夹层布置在从压印机取出之前冷却，压印机向前通过以便拆解。因此，压印过程是耗时的过程。

技术实现思路

1、因此，在此提出的解决方案背后的目的是提供更有效的压印方法。根据一个方面，这通过独立权利要求中概述的方法来提供。有利的实施方式在从属权利要求中列出。

2、根据一个方面，所提出的解决方案提供了用于将模板的结构化表面的图案转印到基板的目标表面上的方法，包括：

3、将所述模板和所述基板以结构化表面与目标表面接触的夹层布置提供到压印机中；

4、施加热以软化所述基板表面上的模制层；

5、将夹层布置压制在一起以将图案压印到加热的模制层中；

6、将所述夹层布置浸入冷却液中以硬化所述模制层；以及

7、将所述模板与所述图案化基板分离。

8、通过所提出的解决方案，获得了更有效的整体压印方法。

9、利用提出的解决方案，在工具设计、工艺设计和工业化的方面中获得各种优点。

10、就工具设计而言，传统上必须考虑的对精密加热系统的要求可以被忽略或简化以仅维持所希望的温度而不需要如在聚合物模制的常规方法中在加热和冷却之间循环。消除了对冷却系统的需要以及复杂的加热器设计。因为夹层被加热到高于聚合物的tg(玻璃化转变)的温度，所以较低的压力可以用于加工，也降低了对气体压力输送的需求。

11、关于工艺设计，该工艺的鲁棒性(robustness)得到改进，而不需要针对不同类型的图案进行广泛的工艺开发。

12、到目前为止，最大的影响是与工业化相关联的，因为所提出的解决方案由于省去了对热循环和准确的温度控制的需要而将减少总过程时间。这有助于将所提出的解决方案应用到大批量制造环境中，连同该工艺的鲁棒性和更简单的机器设计。

技术特征：

1.有助于基板从压印模板脱模的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模制层包含热塑性聚合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板完全由热塑性聚合物形成。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述模制层是设置在所述基板上的涂层，其中所述基板进一步包括由与所述模制层不同的材料形成的载体元件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过施加不超过5mpa的压力进行所述压制。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却液体具有<4191jkg-1k-1的比热容(c)。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述冷却液体保持低于tg的温度(t2)，并且其中当夹层结构保持超过tg的温度时，进行所述浸没的步骤。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述模制层由环烯烃共聚物coc形成。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述冷却液体包含水并且保持在15℃-25℃的温度(t2)。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述模制层由聚碳酸酯pc形成。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述冷却液体包含在水中10体积％-20体积％的异丙醇(ipa)并且保持在80℃-100℃的温度(t2)。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述模制层由聚甲基丙烯酸甲酯pmma形成。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述冷却液体包含在0℃-10℃下在水中1体积％-10体积％的丙酮。

14.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述模制层由聚酯对苯二甲酸酯pet形成。

15.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述模制层由聚苯乙烯ps形成。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述冷却液体包含选自水、醇、丙酮、甲苯中的至少一种组分。

技术总结
一种用于有助于基板从压印模板脱模的方法，方法包括：以模板的结构化表面与基板的目标表面接触的夹层布置提供模板和基板(S510)；施加热量以软化目标表面上的模制层(S520)，其中所述模制层是具有>50℃的最小玻璃化转变温度T<subgt;g</subgt;和>1000MPa的杨氏模量的热塑性材料，并且其中将模制层加热至高于T<subgt;g</subgt;；将夹层布置压制在一起以将结构化表面的图案压印到加热的模制层中(S530)；将夹层布置浸没在冷却液体中以硬化模制层(S550)；以及将模板与图案化基板分离(S560)。

技术研发人员：普拉桑纳·文卡特什·克里希南
受保护的技术使用者：奥贝达克特公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16