專利名稱：減小氧氣抑制液體固化的聚合技術(shù)以及用于該技術(shù)的組合物的制作方法
關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明美國(guó)政府在本發(fā)明中具有已繳費(fèi)許可，另外根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(National Institute of Standard)(NIST)ATP獎(jiǎng)授予的70NANB4H3012合同條件，美國(guó)政府在限定的情況下具有要求專利權(quán)所有人以合理的條件許可他人使用本發(fā)明的權(quán)利。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及結(jié)構(gòu)的微型制造。更具體來說，本發(fā)明涉及適用于壓印光刻(imprint lithography)的聚合技術(shù)。
微型制造包括制造極小的結(jié)構(gòu)，例如這些結(jié)構(gòu)可具有約數(shù)微米或更小的結(jié)構(gòu)特征。微型制造具有相當(dāng)大影響的一個(gè)領(lǐng)域是在集成電路加工。由于半導(dǎo)體加工工業(yè)在增加基片上每單位面積所形成的電路的數(shù)量的同時(shí)，還致力于提高生產(chǎn)率，因此微型制造正在變得越來越重要。微型制造提供了更高程度的過程控制，同時(shí)使得能夠更大程度地減小形成的結(jié)構(gòu)的最小特征尺寸。其它的已經(jīng)應(yīng)用微型制造的正在發(fā)展的領(lǐng)域包括生物技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、機(jī)械系統(tǒng)等。
一種示例性的微型制造技術(shù)常被稱為壓印光刻，在許多公開出版物中進(jìn)行了詳細(xì)描述，例如參見美國(guó)公開的專利申請(qǐng)第2004/0065976號(hào)，其名為METHOD AND A MOLD TO ARRANGE FEATURES ON A SUBSTRATE TOREPLICATE FEATURES HAVING MINIMAL DIMENSIONAL VARIABILITY；第2004/0065252號(hào)，其名為METHOD OF FORMING A LAYER ON ASUBSTRATE TO FACILITATE FABRICATION OF METROLOGYSTANDARDS；以及美國(guó)專利第6,936,194號(hào)，其名為METHOD AND A MOLDTO ARRANGE FEATURES ON A SUBSTRATE TO REPLICATE FEATURESHAVING MINIMAL DIMENSIONAL VARIABILITY，這些專利和專利申請(qǐng)均轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。如上面各公開的專利申請(qǐng)所述，基本的壓印光刻技術(shù)包括在可聚合的層中形成浮雕圖案，將此浮雕圖像轉(zhuǎn)移到下面的基片，在結(jié)構(gòu)中形成浮雕圖像。為此，使用與基片隔開的模板，在模板和基片之間設(shè)有可成形的液體。該液體固化形成其中記錄有圖案的固化層，該圖案與同該液體接觸的模板表面的形狀相一致。然后對(duì)基片和固化的層進(jìn)行處理，將與固化層中的圖案相一致的浮雕結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到基片中。
一種將所述可聚合的液體置于所述模板和基片之間的方法是將多滴液體沉積在基片上。然后使可聚合液體與模板相接觸，使可聚合液體在基片表面上鋪展開來，然后將圖案記錄在其中。在使可聚合液體在基片上鋪展開來的時(shí)候，非常需要防止夾帶空氣之類的氣體。
因此人們需要提供一種在基片上形成流體層，同時(shí)使其中夾帶的氣體量最少的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種使可聚合液體固化，在基片上形成膜的方法，其特征是將所述可聚合液體周圍大氣中所含的氧氣對(duì)聚合過程的抑制減至最小。為此，所述可聚合液體特別包含引發(fā)劑或添加劑，這些引發(fā)劑或添加劑能夠消耗掉與可聚合液體相互作用的氧氣，還會(huì)另外產(chǎn)生自由基，以促進(jìn)聚合過程。具體來說，所述方法包括通過使可聚合液體受到光化輻射，產(chǎn)生初級(jí)自由基，引發(fā)多個(gè)分子連接起來。通過部分的所述初級(jí)自由基與所述液體周圍的氣氛中的分子相互作用，生成次級(jí)自由基。通過多個(gè)分子與所述次級(jí)自由基相互反應(yīng)，產(chǎn)生三級(jí)自由基，將多個(gè)分子中的另外的分子連接起來。在下文中將更詳細(xì)地討論這些實(shí)施方式以及其它實(shí)施方式。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的的光刻系統(tǒng)的透視圖；圖2是圖1所示的光刻系統(tǒng)簡(jiǎn)化的正視圖，該系統(tǒng)用來根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式產(chǎn)生具有圖案的壓印層；圖3是圖2所示的基片的一個(gè)區(qū)域的俯視圖，使用在其上置有可聚合液體的液滴的圖案，其上形成了圖案；圖4是根據(jù)本發(fā)明形成了圖案之后，如圖1所示，壓印裝置與所述形成了圖案的壓印層隔開的簡(jiǎn)化正視圖；圖5是基片一定區(qū)域的俯視圖，如圖4所示，顯示圖4所示的可聚合流體液滴在鋪展過程中形成的中間圖案；圖6是受到紫外輻射之后，由可聚合材料形成的層的俯視圖；圖7是可根據(jù)本發(fā)明使用的底涂層的截面圖；圖8是顯示施涂到平面化模上的脫模層的截面圖。
發(fā)明詳述圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的光刻系統(tǒng)10，該系統(tǒng)10包括一對(duì)隔開的橋式支架12，在橋式支架12之間延伸著橋接件(brige)14和平臺(tái)支座(stagesupport)16。橋接件14和平臺(tái)支座16間隔開。而一壓印頭18與橋接件14連接并從橋接件14向平臺(tái)支座16延伸。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20位于平臺(tái)支座16上，面對(duì)壓印頭18。且運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20被構(gòu)造成可相對(duì)于平臺(tái)支座16沿X和Y軸線運(yùn)動(dòng)，還可沿Z軸運(yùn)動(dòng)。輻射源22與系統(tǒng)10連接，將光化輻射照射在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20上。如圖所示，輻射源22與橋接件14連接，并包括與輻射源22連接的發(fā)電機(jī)23。
參見圖1和圖2，其上具有模具26的模板24與壓印頭18相連，該模板24可限定出其中形成有圖案的光滑的或平坦的表面。如圖所示，模具26包括由多個(gè)間隔開的凹部28和突起30形成的多個(gè)特征部分的圖案。凸起30具有寬度W1，凹部28具有寬度W2，這兩種寬度都是沿與Z軸橫切的方向測(cè)量的。這多個(gè)特征部分限定出了初始圖案，形成要轉(zhuǎn)移到位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20上的基片32的圖案的基準(zhǔn)。為此，壓印頭18適合沿Z軸運(yùn)動(dòng)，以及改變模具26和基片32之間的距離“d”?；蛘撸\(yùn)動(dòng)平臺(tái)20使模板24沿Z軸運(yùn)動(dòng)，或者運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20使模板24和壓印頭18一起沿Z軸運(yùn)動(dòng)。通過這種方式，可以將模具26上的特征壓印入基片32的可流動(dòng)區(qū)域，這將在下文中詳細(xì)討論。
輻射源22的設(shè)置方式使得模具26位于輻射源22和基片32之間，輻射源22產(chǎn)生的光化輻射傳送通過模具26。因此，需要模具26由對(duì)光化輻射基本透明的材料制成。根據(jù)所用的光化輻射，可用來制造模具26的材料的例子包括熔凝硅石、石英、硅、有機(jī)聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅酸鹽玻璃、碳氟聚合物、金屬以及上述材料的組合。一種示例性的系統(tǒng)是購(gòu)自Molecular Imprints，Inc.的商品名為IMPRIO 100TM的系統(tǒng)，該公司的地址為1807-C Braker Lane，Suite 100，Austin，Texas 78758。對(duì)IMPRIO 100TM的系統(tǒng)描述可參見www.molecularimprints.com.。
參見圖2和圖3，在一部分表面36(表示朝向模具26的表面的基本光滑(如果不是平坦的)輪廓)上形成可流動(dòng)區(qū)，例如壓印層34。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，所述可流動(dòng)區(qū)以多個(gè)隔開的離散的壓印材料液滴38的形式沉積在基片32上。具體來說，液滴38以圖案100的形式排列在表面36上，當(dāng)液滴38的壓印材料合并起來，在表面36上形成連續(xù)層時(shí)(在圖4中更清楚地顯示為記錄的圖案134)，將夾帶的氣體減至最少。
參見圖2和圖4，可以使壓印材料選擇性地聚合和交聯(lián)，在其中記錄下初始圖案的反像，形成記錄下的圖案134，然后如下文所述進(jìn)行固化。圖中顯示模具26上的多個(gè)特征為沿著與凸起30平行的方向延伸的凹部28，使模具26的橫截面具有城垛的形狀。但是凹部28和凸起30實(shí)際上可具有任何所需的特征，最小可達(dá)數(shù)十納米例如用來促進(jìn)形成集成電路的特征。
參見圖2和圖5，記錄下的圖案134部分是通過壓印材料與模具26的相互作用(例如機(jī)械接觸、電接觸等)形成的。在一個(gè)示例性的實(shí)施方式中，減小了距離“d”，使得壓印層34與模具26機(jī)械接觸。相應(yīng)地，液滴38中的壓印材料鋪展開來，形成一系列中間圖案(其中之一顯示為圖案200)，在表面36上形成壓印材料的鄰接造型。在一個(gè)實(shí)施方式中，減小距離“d”，使得記錄下的圖案134的子部分46進(jìn)入并填充凹部28。可能需要在接觸之前使用例如氦氣流，以5磅/平方英寸(psi)的壓力對(duì)模具26與表面36和液滴38之間的空間進(jìn)行吹掃。示例性的吹掃技術(shù)可參見2003年10月2日提交的名為“SINGLE PHASE FLUIDIMPRINT LITHOGRAPHY METHOD”的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/677,639號(hào)。
在本發(fā)明中，當(dāng)已經(jīng)達(dá)到所需的、通常是最小的距離“d”時(shí)，記錄的圖案134中與凸起30相重疊的子部分48保留下來，留下具有厚度t1的子部分46和具有厚度t2的子部分48，厚度t2被稱為殘余厚度。厚度“t1”和“t2”可以根據(jù)應(yīng)用，是任意所需的厚度。液滴38中所含的總體積應(yīng)能夠?qū)⒀由斐^與模具26相重疊的表面36的區(qū)域的壓印材料的量減至最小，或者避免壓印材料延伸超過該區(qū)域，同時(shí)能夠得到所需的厚度t1和t2，即通過壓印材料與模具26和表面36之間的毛細(xì)吸引力以及壓印材料的表面粘合性達(dá)到這些效果。
再來看圖2和圖3，當(dāng)達(dá)到所需的距離“d”之后，輻射源22產(chǎn)生光化輻射，使壓印材料發(fā)生聚合和交聯(lián)，使記錄下的圖案134固化。壓印層34的組合物從液態(tài)的壓印材料轉(zhuǎn)化為固化的材料。在圖4中更清楚地顯示，這樣提供了固化的壓印層134，該層的一個(gè)面的形狀與模具26的表面50的形狀相一致。因此，形成了具有凹陷52和凸起54的記錄下的圖案。當(dāng)記錄下的圖案134固化之后，增大距離“d”，從而將模具26與記錄下的圖案134隔開。通常該方法重復(fù)幾次，在基片32的不同區(qū)域(圖中未顯示)上形成圖案，這稱為分步重復(fù)法。名為“STEPAND REPEAT IMPRINT LITHOGRAPHY”的公開的美國(guó)專利第6900881號(hào)中揭示了一種示例性的分步重復(fù)法，該專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
本發(fā)明的形成圖案法具有許多的優(yōu)點(diǎn)。例如，凸起54和凹陷52之間的厚度差有助于在基片32中形成對(duì)應(yīng)于記錄的圖案134的圖案。具體來說，凸起54和凹陷52的t1和t2之間的厚度差導(dǎo)致基片32與凸起54相重疊的區(qū)域暴露出來所需的蝕刻時(shí)間要比使得基片32與凹陷52相重疊的的區(qū)域暴露出來所需的時(shí)間長(zhǎng)。因此，對(duì)于特定的蝕刻技術(shù)，在與凹陷相重疊的基片32的區(qū)域內(nèi)，蝕刻將會(huì)比與凸起54相重疊的區(qū)域更快地開始。這有助于在基片中形成與記錄下的圖案34相對(duì)應(yīng)的圖案。通過適當(dāng)?shù)剡x擇壓印材料和蝕刻化學(xué)處理，可根據(jù)需要控制最終轉(zhuǎn)移到基片32中的圖案的不同特征之間的相對(duì)尺寸。因此，希望對(duì)于特定的蝕刻化學(xué)處理，記錄下的圖案134的蝕刻特征基本是均勻的。
因此，考慮到使用獨(dú)特的形成圖案方法，壓印材料的特性對(duì)于使基片32有效地形成圖案是很重要的。如上所述，壓印材料以多個(gè)離散的間隔開的液滴38的形式置于基片32之上。液滴38的總體積應(yīng)使得壓印材料適當(dāng)?shù)胤植荚谝纬捎涗浀膱D案134的表面36的區(qū)域上。通過這種方式，液滴38中壓印材料的總體積限定了將要得到的距離“d”，使得一旦達(dá)到該所需距離“d”，由模具26同與其重疊的基片32的部分之間的間隙內(nèi)壓印材料所占的總體積基本等于液滴38中壓印材料的總體積。為了促進(jìn)沉積過程，希望液滴38中的壓印材料能夠迅速而均勻地在表面36之上鋪開，使得所有的厚度t1基本均一，而且所有的殘余厚度t2基本均一。
參見圖6，本發(fā)明所認(rèn)識(shí)到的問題包括鄰接的層300變化的蒸發(fā)特性。層300通過上述的方法形成，其不同之處是使用平面化模具(未顯示)(即具有平滑表面的無圖案的模具)來鋪展液滴38。鋪展液滴38之后，壓印材料對(duì)波長(zhǎng)約365納米、通量77毫瓦/厘米2的光化輻射曝光約700毫秒，使壓印材料固化。層300固化之后，在其上觀察到區(qū)域厚度的變化，具體來說，發(fā)現(xiàn)區(qū)域302和304比層300余下的區(qū)域薄?？梢钥闯?，相對(duì)于區(qū)域302，區(qū)域304具有基本均勻的區(qū)域。與區(qū)域304相鄰的區(qū)域302具有第一厚度S1，該厚度向著層300的外緣逐漸增大，逐漸接近表示為S2的最大值。認(rèn)為區(qū)域302和304是由于液滴38中的壓印材料鋪展時(shí)產(chǎn)生一系列中間圖案的過程中存在氧氣導(dǎo)致部分聚合造成的。如圖所示，當(dāng)壓印材料鋪展時(shí)，在中間圖案200中產(chǎn)生了材料-環(huán)境邊界202。直至相鄰的大部分壓印材料合并為止，該材料-環(huán)境邊界202都一直保持存在?？梢钥吹剑瑘D案200中心區(qū)域的壓印材料要比位于圖案200邊界204附近的區(qū)域更早合并。認(rèn)為聚合的減少與暴露于環(huán)境的組分(例如氧氣)的時(shí)間長(zhǎng)短直接相關(guān)，認(rèn)為這些環(huán)境中的組分會(huì)造成蒸發(fā)，并抑制聚合。這提供了一種區(qū)域302厚度變化的理由。用來形成層300的壓印材料的現(xiàn)有技術(shù)組合物如下現(xiàn)有技術(shù)組合物丙烯酸降冰片酯丙烯酸正己酯二丙烯酸乙二醇酯2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮R1R2R1R2是表面活性劑。對(duì)于本發(fā)明來說，表面活性劑定義為任意的一端為疏水性的分子。在表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中可含氟(例如包含氟鏈)，或者可不含氟。在表面活性劑R1R2中，R1＝F(CF2CF2)y，y＝1-7(包括端值)，R2＝CH2CH2O(CH2CH2O)xH，X＝0-15(包括端值)。示例性的表面活性劑是購(gòu)自DUPONTTM的商品名為ZONYL FSO-100的表面活性劑。認(rèn)為在聚合反應(yīng)過程中，現(xiàn)有技術(shù)的組合物在緊鄰材料-氣體邊界之處形成過氧化物自由基。這即使沒有阻止壓印材料的聚合也會(huì)減緩其聚合速率。因此，對(duì)于特定的聚合方法，膜300在其體積中具有不同的固化程度。
本發(fā)明通過在形成壓印材料的組合物中包含清除劑物質(zhì)，克服了這些缺點(diǎn)，所述清除劑物質(zhì)能夠消耗掉環(huán)境中會(huì)抑制固化過程的分子。具體來說，發(fā)現(xiàn)通過包含具有引發(fā)劑的添加劑，可以在材料-氣體邊界處將聚合反應(yīng)的抑制作用減至最小。為此，在現(xiàn)有技術(shù)的組合物中加入含胺添加劑，以提供以下組合物組合物1丙烯酸降冰片酯丙烯酸正己酯二丙烯酸乙二醇酯2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮N-甲基二乙二醇胺R1R2
所述丙烯酸酯組分丙烯酸降冰片酯(IBOA)具有以下結(jié)構(gòu) 其約占組合物1的55重量％，但是其含量可為20-80重量％(包括端值)。因此，固化的壓印層134的機(jī)械性能主要可歸因于IBOA。丙烯酸正己酯(nHA)組分具有以下結(jié)構(gòu) 其約占組合物1的27重量％，但是其含量可為0-50重量％(包括端值)。還為固化的壓印層134提供了撓性，使用nHA減小現(xiàn)有技術(shù)組合物的粘度，使得液相中的組合物1的粘度為2-9厘泊(包括端值)。交聯(lián)組分二丙烯酸乙二醇酯具有以下結(jié)構(gòu) 其約占組合物1的15重量％，其含量可為10-50重量％(包括端值)。EGDA也有助于提高模量和剛性，還可在組合物1聚合過程中促進(jìn)nHA和IBOA交聯(lián)。引發(fā)劑組分2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮購(gòu)自美國(guó)紐約，Ciba SpecialtyChemicals of Tarrytown，商品名為DAROCUR 1173，其具有以下結(jié)構(gòu) 該組分約占組合物1的3重量％，其含量可為1-5重量％(包括端值)。所述引發(fā)劑對(duì)中壓汞燈產(chǎn)生的寬帶的紫外輻射敏感。通過這種方式，引發(fā)劑促進(jìn)組合物1的組分的交聯(lián)和聚合。表面活性劑組分R1R2如上文關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)組合物所述，具有以下一般結(jié)構(gòu) 當(dāng)處于液相時(shí)，所述表面活性劑組分提供了合適的濕潤(rùn)性，當(dāng)處于固相時(shí)，提供了所需的脫模(release)特性。胺組分N-甲基二乙醇胺具有以下結(jié)構(gòu)
該組分約占組合物1的0.5-4重量％。所述胺組分即使不防止環(huán)境對(duì)組合物1的有害影響，也可減小該影響。具體來說，在聚合過程中發(fā)生以下反應(yīng)
式中引發(fā)劑是2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮，hv是當(dāng)紫外輻射與引發(fā)劑碰撞時(shí)產(chǎn)生的光能，R·是引發(fā)劑受到輻射產(chǎn)生的初級(jí)自由基。然后初級(jí)自由基如下所示與IBOA和nHA丙烯酸酯M反應(yīng)
式中RM·是自由基鏈，也表示為P·，如下式所示鏈終止形成聚合物鏈P·+P·→聚合物(3)除了上面的反應(yīng)1-3以外，當(dāng)存在周圍環(huán)境時(shí)，在邊界202附近發(fā)生另外的反應(yīng)。在自由基引發(fā)劑R·和氧氣O2之間發(fā)生如下式所示的示例性反應(yīng)R·+O2→RO2· (4)其中RO2·是次級(jí)自由基，即過氧化物自由基。所述過氧化物自由基是不希望有的，因?yàn)樗鼘?shí)際上會(huì)消耗初級(jí)自由基R·，減小促進(jìn)式(2)的反應(yīng)進(jìn)行的初級(jí)自由基R·的量，而且過氧化物自由基自身引發(fā)聚合反應(yīng)的可能性低。這樣抑制了聚合，如式(4)所示。但是組合物1的氨基DH與次級(jí)自由基RO2·反應(yīng)，如下式所示形成三級(jí)自由基D·以及一些殘余分子RO2HRO2·+DH→RO2H+D·(5)另外，胺自由基與丙烯酸酯M如下所示發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)M進(jìn)一步聚合D·+M→DM·(6)另外，氨基與環(huán)境中所含的氧氣如下式所示發(fā)生反應(yīng)，減少RO2·類過氧化物自由基的形成D·+O2→DO2·(7)盡管不希望出現(xiàn)DO2·，但是DO2·可以如下式所示與組合物1中所含的其它氨基相互反應(yīng)DO2·+DH→DO2H+D·(8)形成另外的自由基，以進(jìn)行進(jìn)一步聚合，同時(shí)將固化的壓印層中所含的氧氣減少99％之多。應(yīng)當(dāng)理解可以通過替代、或者將2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮引發(fā)劑與含胺的引發(fā)劑(可包括叔胺)一起使用，或者用含胺引發(fā)劑代替，使得組合物1中包含胺基。如果使用胺基代替所述引發(fā)劑，希望胺基具有在紫外光輻照的條件下產(chǎn)生自由基的光活性。為此，其它的組合物可包括以下的組合物組合物2丙烯酸降冰片酯丙烯酸正己酯二丙烯酸乙二醇酯2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮R1R2其中2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮可從美國(guó)紐約，Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals Corporation購(gòu)得，其商品名為IRGACURE*907；組合物3丙烯酸降冰片酯丙烯酸正己酯二丙烯酸乙二醇酯2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮R1R2其中2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮購(gòu)自美國(guó)紐約，Tarrytown，Ciba Specialty Chemicals Corporation，其商品名為IRGACURE_369；組合物4丙烯酸降冰片酯丙烯酸正己酯二丙烯酸乙二醇2-(4-甲基-芐基)-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮R1R2式中2-(4-甲基-芐基)-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮購(gòu)自美國(guó)紐約，Tarrytown，Ciba Specialty Chemicals Corporation，其商品名為IRGACURE_379。
參見圖2和圖7，可能希望提供具有平滑的(如果不是平坦的)用來在其上形成壓印層34的表面的基片。為此，基片32可包括底涂層96。當(dāng)基片32的表面36相對(duì)于要在壓印層34中形成的特征尺寸相比顯得粗糙時(shí)，證明底涂層96是有益的。尤其是底涂層96還可用來提供與壓印層34的標(biāo)準(zhǔn)界面，從而減小為用來形成基片32的壓印材料定制各工藝的需要。另外，底涂層96可以由蝕刻特性與壓印層34相同或不同的有機(jī)壓印材料形成。因此，底涂層96以一定的方式形成，以獲得可與壓印層34具有極佳粘合性的連續(xù)、平滑、相對(duì)無缺陷的表面。一種用來形成底涂層96的示例性的材料可購(gòu)自美國(guó)密蘇里州，Rolla的BrewerScience，Inc.，其商品名為DUV30J-6。所提供的底涂層96的厚度通常有助于提供所需的表面外形，而不會(huì)對(duì)用來檢測(cè)基片32表面上的圖案，例如對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的光學(xué)傳感設(shè)備呈不透光性。
參見圖7和圖8，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)已經(jīng)預(yù)先形成圖案的基片32的表面136上具有壓印層34時(shí)，宜沉積底涂層196。為此，可使用液滴分配法、旋涂法等已知的沉積技術(shù)，像底涂層96一樣沉積底涂層196。另外，為了提高底涂層96和底涂層196的表面的平整度，可能需要使該表面與具有相當(dāng)平滑的(如果不是平整的)接觸表面的平整化模具80相接觸。
為了減小固化的底涂層96和196與平整化模具80相粘合的可能性，可以用低表面能涂層98處理底涂層。低表面能涂層98可通過任意已知的方法施涂。例如，處理技術(shù)可包括化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、原子層沉積法或各種其它的技術(shù)、釬焊等。如圖2所示，可以以類似的方式將低表面能涂層(未顯示)施涂在模具26上。
除了上述表面活性劑和低表面能涂層以外，可以使用氟化添加劑提高壓印材料的脫模性質(zhì)。表面活性劑之類的氟化添加劑的表面能低于壓印材料的表面能。Bender等在MULTIPLE IMPRINTING IN UV-BASED NANOIMPRINTLITHOGRAPHYRELATED MATERIAL ISSUES，Microelectronic Engineeringpp.61-62(2002)中討論了一種使用上述氟化添加劑的示例性方法。添加劑的低表面能提供了所需的脫模性，減小了交聯(lián)和聚合的壓印材料模具26和80的粘附。
上述本發(fā)明的實(shí)施方式是示例性的。可以對(duì)上述說明書進(jìn)行許多改變和修改，而仍然在本發(fā)明范圍之內(nèi)。例如，可以對(duì)上述組合物的各種組分的比例進(jìn)行變化。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于上述描述，而是應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求書及其全部的等價(jià)范圍來決定。
權(quán)利要求
1.一種使處于大氣之中且包含許多分子的可聚合液體固化的方法，所述方法包括形成初級(jí)自由基；通過使一部分的所述初級(jí)自由基與所述大氣中的分子相互反應(yīng)，形成次級(jí)自由基；通過使所述許多分子與所述次級(jí)自由基相互反應(yīng)，生成三級(jí)自由基，從而將所述許多分子中的一部分分子連接起來。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成初級(jí)自由基的步驟還包括通過使所述可聚合液體受到光化輻射，產(chǎn)生所述初級(jí)自由基，以引發(fā)另外部分的所述許多分子連接起來。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將胺基與可聚合組合物結(jié)合，所述生成三級(jí)自由基的步驟還包括產(chǎn)生能夠引發(fā)聚合的α-氨基烷基自由基。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將嗎啉代基團(tuán)與可聚合組合物結(jié)合，所述生成三級(jí)自由基的步驟還包括產(chǎn)生能夠引發(fā)聚合的嗎啉代自由基。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將胺基與可聚合組合物結(jié)合，所述生成三級(jí)自由基的步驟還包括由所述胺基產(chǎn)生能夠引發(fā)聚合的α-氨基烷基自由基，所述胺基選自主要由以下物質(zhì)組成的一類胺基2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮、N-甲基二乙醇胺和2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮和2-(4-甲基-芐基)-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括通過將丙烯酸降冰片酯、丙烯酸正己酯和二丙烯酸乙二醇酯與胺基結(jié)合來形成組合物，所述生成三級(jí)自由基的步驟還包括由所述胺基產(chǎn)生能夠引發(fā)所述聚合的α-氨基烷基自由基，所述胺基選自基本上由以下物質(zhì)組成的一類胺基2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮、N-甲基二乙醇胺和2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮和2-(4-甲基-芐基)-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括通過將丙烯酸降冰片酯、丙烯酸正己酯、二丙烯酸乙二醇酯、表面活性劑和胺基結(jié)合來形成組合物，所述生成三級(jí)自由基的步驟還包括由所述胺基產(chǎn)生能夠引發(fā)所述聚合的α-氨基烷基自由基，所述胺基選自基本上由以下物質(zhì)組成的一類胺基2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮、N-甲基二乙醇胺和2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮和2-(4-甲基-芐基)-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮。
8.一種使處于包含氧氣的氣氛中且包含許多分子的可聚合液體固化的方法，所述方法包括將一定體積的所述液體置于基片之上，所述體積具有限定出與所述氣氛的界面的邊界；引發(fā)所述分子的聚合，同時(shí)將鄰近所述邊界的氧氣抑制所述分子聚合的作用減至最小。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，所述引發(fā)聚合的步驟還包括產(chǎn)生許多自由基，將所述分子連接起來，所述許多自由基中的第一部分形成過氧化物自由基，所述許多自由基中的第二部分通過所述過氧化物自由基的消耗反應(yīng)形成，所述自由基的第二部分引發(fā)了另外的聚合。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，所述引發(fā)聚合的步驟還包括產(chǎn)生許多自由基，將所述分子連接起來，所述許多自由基中的第一部分形成氧自由基，所述許多自由基的第二部分包含氧清除自由基，該氧清除自由基在所述氧自由基與所述許多分子之一結(jié)合之前，與所述氧自由基結(jié)合。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述引發(fā)聚合的步驟還包括使所述許多分子受到光化輻射。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述引發(fā)聚合的步驟還包括通過使所述可聚合液體受到光化輻射，產(chǎn)生初級(jí)自由基，以引發(fā)所述許多分子連接起來，并通過一部分的所述初級(jí)自由基與所述氣氛中的氧氣相互反應(yīng)形成次級(jí)自由基；通過所述許多分子與所述次級(jí)自由基反應(yīng)，生成三級(jí)自由基，從而將所述許多分子中的另外分子連接起來。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括將胺基與可聚合組合物結(jié)合，所述引發(fā)聚合的步驟還包括產(chǎn)生能夠引發(fā)聚合的α-氨基烷基自由基。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括將胺基與可聚合組合物結(jié)合，所述引發(fā)聚合的步驟還包括由所述胺基產(chǎn)生能夠引發(fā)聚合的α-氨基烷基自由基，所述胺基選自基本上由以下物質(zhì)組成的一類胺基2-甲基-1[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙-1-酮、N-甲基二乙醇胺、2-芐基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮和2-(4-甲基-芐基)-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述結(jié)合的步驟還包括為所述可聚合組合物提供表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明包括一種在基片上使可聚合液體固化來形成膜的方法，該方法的特征是將所述可聚合液體周圍的大氣中所含的氧氣對(duì)聚合過程的抑制作用減至最小。為此，所述可聚合的液體中除了其它組分以外，還包含引發(fā)劑，所述引發(fā)劑能夠消耗掉與可聚合液體相互反應(yīng)的氧氣，并產(chǎn)生另外的自由基，以促進(jìn)聚合過程。
文檔編號(hào)B05D3/02GK101022894SQ200580031403
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月23日
發(fā)明者F·Y·徐, E·B·弗萊徹, P·B·拉德, M·P·C·瓦茨 申請(qǐng)人:分子制模股份有限公司