用于生产多层压印母版的方法、多层压印母版及多层压印母版的用途

摘要

描述一种用于生产多层压印母版的方法。所述方法包括：提供基板(10)，所述基板具有主表面(10A)，所述主表面提供第一平面(11)；及在基板(10)中产生第一组特征(21)。第一组特征(21)提供低于第一平面(11)的第二平面(12)。此外，所述方法包括在基板(10)上产生第二组特征(22)。第二组特征(22)提供高于第一平面(11)的第三平面(13)。

说明书

技术领域

本公开内容的实施方式涉及生产三维图案的方法，特别是用于生产主模板(master template)的方法，所述主模板例如是用于制造压印印模(imprint stamp)的主模板。特别地，本公开内容的实施方式涉及生产多层三维图案的方法，所述多层三维图案用于提供多层压印母版(multilevel imprint master)，所述多层压印母版可用于生产例如用于压印光刻的压印印模。

背景技术

薄膜的图案化是多种应用所需要的，这些应用例如是微电子装置、光电装置或光学装置的制造。光学光刻技术可用于图案化装置中的薄膜。然而，光学光刻技术可能为昂贵的且/或可能面临限制，特别是针对具有较大尺寸的基板。

特别是针对卷对卷处理来说，利用传统技术而不使用昂贵的光刻来制造小特征尺寸是有限制的。印刷技术例如被限制到例如>10μm的特征尺寸，这个特征尺寸可能不够小。印刷技术例如是丝网印刷(screen print)、凹版印刷(gravure)、柔版印刷(flexographic)、喷墨(inkjet)等。此外，片材至片材(sheet-to-sheet)工艺可受益于压印光刻工艺。压印光刻可提供较便宜的工艺来图案化薄膜，以在装置中提供图案化结构。

为了在压印工艺中制造出图案化结构，一般使用具有将压印的结构的印模。针对压印印模的生产，使用主模板提供将压印的结构的负型(negative)。举例来说，为了将主模板的结构转移至压印印模，主模板可涂布有聚合物层。在聚合物层从主模板分离之后，聚合物层的表面包括负型主模板的结构的相反结构。结构化的聚合物层可接着被用来提供压印印模的压印结构。

关于制造压印印模存在数个技术挑战。特别地，生产多层母版且其中可跨许多深度确保母版结构特征的侧壁角(sidewall angle)和深度均匀性仍具有挑战性。此外，生产包含具有高深宽比(aspect ratios)及/或宽深度范围的特征(这种特征提供高结构准确性)的三维结构母版是制造例如用于压印光刻的高准确性印模的关键。

因此，鉴于上述，为了提供用于制造压印印模的改进的压印母版，对用于生产压印母版的改进的方法有持续的需求。

发明内容

鉴于上述，提供根据独立权利要求的一种用于生产多层压印母版的方法、一种多层压印母版、及多层压印母版的用于生产压印印模的的用途。其他方面、优点及特征由从属权利要求、说明书及附图而显而易见。

根据本公开内容的一方面，提供一种用于生产多层压印母版的方法。所述方法包括：提供基板，所述基板具有主表面，所述主表面提供第一平面(level)；及在基板中产生第一组特征。所述第一组特征提供低于第一平面的第二平面。此外，所述方法包括在基板上产生第二组特征。所述第二组特征提供高于第一平面的第三平面。

根据本公开内容的另一方面，提供一种用于生产多层压印母版的方法。所述方法包括：提供基板；以及对基板涂布第一光刻胶材料的第一层。所述第一层具有提供第一平面的主表面。此外，所述方法包括在第一层中产生第一组特征。所述第一组特征提供低于第一平面的第二平面。另外，所述方法包括在第一层的主表面上产生第二组特征。第二组特征提供高于第一平面的第三平面。

根据本公开内容的另一方面，提供一种多层压印母版。所述多层压印母版通过根据本文描述的任何实施方式的方法生产。

根据本公开内容的另一方面，提供一种根据本文描述的任何实施方式的多层压印母版用于生产压印印模的用途。

实施方式也有关于用于执行所公开内容的方法的设备，且包括用于执行各个所述方法方面的设备部件。这些方法方面可通过硬件部件、由合适软件编程的计算机、两者的任何结合或任何其他方式执行。

附图说明

为了使本公开内容的上述特征可被详细地了解，可参照实施方式获得以上简要概述的本公开内容的更特定描述。附图有关于本公开内容的实施方式且说明于下方：

图1A至1C绘示根据本文描述的实施方式的用于生产多层压印母版的方法的示例性方法阶段的示意图；

图2A至2F绘示根据本文描述的另外实施方式的用于生产多层压印母版的方法的示例性方法阶段的示意图；

图3A至3E绘示根据本文描述的又另外实施方式的用于生产多层压印母版的方法的示例性方法阶段的示意图；以及

图4A及4B绘示示出根据本文描述的实施方式的用于生产多层压印母版的方法的实施方式的流程图。

具体实施方式

现将详细参照本公开内容的各种实施方式，本公开内容的实施方式的一或多个示例绘示于图中。在下方图的说明中，相同的参考编号意指相同的部件。仅描述关于个别实施方式的差异。各示例被提供为对本公开内容的解释，而不意为对本公开内容的限制。此外，被图示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以取得又另外的实施方式。旨在使本说明包括这些修改及变化。

示例性参照图1A至1C及4A，描述根据本公开内容的用于生产多层压印母版的方法的实施方式。根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，所述方法包括提供基板10，基板10具有主表面10A，主表面10A提供第一平面11，如图1A中示例性所示。提供具有提供第一平面11的主表面10A的基板10的过程由图4A中的方块210示例性表示，图4A绘示根据本文描述的实施方式的用于生产多层压印母版的方法200的流程图。

如图1A中示例性绘示的，第一平面11对应于主表面10A的平面。特别地，主表面10A是基板10的上表面。一般来说，本文所述的基板为平基板，例如板材或盘。另外，本文所述的基板可包括选自由以下材料组成的群组的材料或由选自由以下材料组成的群组的材料组成：半导体、硅、石英或玻璃。

此外，如图1B中示例性所示，所述方法包括在基板10中产生第一组特征21。在本公开内容中，术语“产生(creating)”可理解为“制造(fabricating、manufacturing)”或“生产(producing)”。在基板10中产生第一组特征21的过程由图4A中的方块220示例性表示。

第一组特征21提供第二平面12，第二平面12低于第一平面11。一般来说，第二平面12基本上平行于第一平面11。在本公开内容中，术语“基本上平行”可理解为具有某种程度的公差的平行，例如偏离平行±2°，特别是±1°，更特别是±0.5°。

特别地，如图1B中示例性所示，第一组特征21从第一平面11延伸至第二平面12。更特别地，第一组特征21一般具有深度D。深度D可视为第一平面11与第二平面12的距离。特别地，第一组特征的深度D可为5μm≤D≤20μm，特别是7μm≤D≤15μm，例如D＝10μm±2μm。

举例来说，第一组特征21可包括选自由以下特征组成的群组的一或多个特征：凹槽、腔(cavity)、沟槽或孔。此外，如图1B中示例性所示，第一组特征21一般包括侧壁21S及底部壁21B。侧壁21S从基板10的主表面10A延伸至底部壁21B。一般来说，侧壁21S基本上垂直于基板10的主表面10A。在本公开内容中，术语“基本上垂直”可理解为具有某种程度的公差的垂直，例如偏离垂直±2°，特别是±1°，更特别是±0.5°。底部壁21B一般基本上平行于基板10的主表面10A。如图1B中示例性所示，第一组特征21的侧壁21S的长度一般对应于深度D。如从图1B可见，第一组特征21的底部壁21B一般对应于第二平面12。

因此，将理解的是，在基板10中产生第一组特征21一般包括移除基板的材料。

此外，如图1C中示例性所示，所述方法包括在基板10上产生第二组特征22。在基板10上产生第二组特征22的过程由图4A中的方块230示例性表示。

第二组特征22提供第三平面13，第三平面13高于第一平面11。一般来说，第三平面13基本上平行于第一平面11。特别地，第二组特征22从第一平面11延伸至第三平面13。更特别地，第二组特征22一般具有高度H。高度H可视为第一平面11与第三平面13的距离。特别地，第二组特征的高度H可为5μm≤H≤20μm，特别是7μm≤H≤15μm，例如H＝10μm±2μm。

举例来说，第二组特征22可包括选自由以下特征组成的群组的一或多个特征：突出物、棒、柱、或从基板10的主表面10A向上延伸至第三平面13的其他几何形状。此外，如图1B中示例性所示，第一组特征21一般包括侧壁22S及顶壁22T。侧壁22S从基板10的主表面10A延伸至顶壁22T。一般来说，侧壁22S基本上垂直于基板10的主表面10A。顶壁22T一般基本上平行于基板10的主表面10A。如图1B中所示例性绘示，第二组特征22的侧壁22S的长度一般对应于高度H。如图1B可见，第二组特征22的顶壁22T一般对应于第三平面13。

因此，将理解的是，在基板10上产生第二组特征22一般包括在基板上增加材料。

因此，相较于传统的方法，本文描述的用于生产多层压印母版的方法的实施方式有所改进。特别地，本公开内容的实施方式有利地提供混合方法，也就是包括材料移除过程及材料增加过程的方法。本文描述的混合生产方法的优点在于，可以较高的准确性制造多层压印母版的结构。换句话说，相较于由传统方法所取得的特征，结合材料移除过程与后续的材料增加过程有利地提供产生具有较高分辨率、较佳的均匀性及较佳的准确性的压印母版特征的可能性。

特别地，本文描述的方法的实施方式特别是非常适合用于生产具有三个(或更多个)平面的压印母版，其中提供于第一平面上的第一组特征相比于在另外平面上的另一组特征的分布被较密集地分布，在另外平面上的另一组特征例如是本文描述的在第三平面上的第二组特征。更特别地，通过使用减成工艺(subtractive process)，即材料移除过程，来产生第一组特征及通过使用加成工艺(additive process)，即材料增加过程，来产生第二组特征的优点在于可独立于第一组特征的高度及特征尺寸来产生第二组特征。。因此，相较于传统的压印母版生产方法，本公开内容的方法有利地提供生产具有较高特征密度及增加的特征高度的整体范围的压印母版的可能性。特别地，本公开内容的实施方式有利地确保产生，特别是跨多个深度产生具有改善的特征侧壁角均匀性及深度均匀性的特征。因此，可有利地生产高品质的多层压印母版。

示例性参照图2A至2F，描述根据本公开内容的用于生产多层压印母版的方法的另外示例性细节。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，产生第一组特征21包括在基板10上提供具有图案的第一掩模31，如图2A中所示例性绘示。特别地，第一掩模31可被提供为直接接触基板的主表面10A。一般来说，第一掩模31包括将转移至基板10中的图案。换句话说，第一掩模31一般用作为模板，用于在基板10中产生第一组特征21。

因此，示例性参照图2B，产生第一组特征21可包括将第一掩模的图案转移至基板10中，例如通过应用蚀刻工艺进行转移。举例来说，蚀刻工艺可为湿蚀刻工艺。特别地，湿蚀刻工艺可理解为通过使用液相(“湿”)蚀刻剂来进行材料移除的工艺，例如材料的遮蔽图案。

或者，蚀刻工艺可为干蚀刻工艺。特别地，干蚀刻工艺可理解为通过将材料暴露于离子的轰击来进行材料移除的工艺，例如材料的遮蔽图案。举例来说，可由反应气体(例如氟碳化合物(fluorocarbons)、氧、氯、或三氯化硼(boron trichloride)，任选地添加氮、氩、氦及其他气体)的等离子体提供离子的轰击，从而从暴露的表面逐出材料的一些部分。

一般来说，在已经产生第一组特征21之后，从基板移除第一掩模31，使得暴露基板10的主表面10A，如图2C中所示例性绘示。

如图2D中所示例性绘示，根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，产生第二组特征22包括使基板10涂布有光刻胶层40。举例来说，使基板涂布有光刻胶层可包括利用旋涂工艺(spin coating process)。一般来说，光刻胶层40被提供于基板10之上。特别地，光刻胶层40填满提供于基板10中的第一组特征21，并覆盖基板10的主表面10A。此外，光刻胶层40的上表面40A一般提供第三平面13。

此外，如图2E及2F中所示例性绘示，产生第二组特征22一般包括图案化光刻胶层40。举例来说，图案化光刻胶层40可包括使光刻胶层暴露于穿过第二掩模32的光，如图2E中示例性绘示。此外，产生第二组特征22一般包括将光刻胶显影剂施加于光刻胶层40，特别是光刻胶层40的表面。

举例来说，光刻胶可为正性光刻胶。正性光刻胶可理解为一种类型的光刻胶，在这种类型的光刻胶中暴露于光的光刻胶的部分变得可溶解于光刻胶显影剂。正性光刻胶的未暴露部分仍旧不可溶解于光刻胶显影剂。或者，光刻胶可为负性光刻胶。负性光刻胶可理解为一种类型的光刻胶，在这种类型的光刻胶中，暴露于光的光刻胶的部分变得不可溶解于光刻胶显影剂。光刻胶的未暴露的部分被光刻胶显影剂溶解。

因此，将理解的是，在图2E及2F中所示的示例性实施方式中，使用了负性光刻胶，也就是说，光刻胶层40包括负性光刻胶或由负性光刻胶组成。根据未明确绘示的其他实施方式，可使用正性光刻胶，也就是光刻胶层40可包括正性光刻胶或由正性光刻胶组成。因此，在应用正性光刻胶的情况中，第二掩模32可被相应地修改。特别地，为了通过使用正性光刻胶产生如图2F中示例性所示的第二组特征22，第二掩模32将是图2E中所示的掩模的相反掩模。

因此，如图2F中示例性所示的多层压印母版100可有利地通过本文描述的方法的实施方式生产。

示例性参照图3A至3E及4B，描述根据另外实施方式的用于生产多层压印母版的方法。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，所述方法包括提供基板10，如图3A中示性所示。提供基板10的过程由图4B中的方块310示例性表示，图4B绘示根据本文描述的实施方式的用于生产多层压印母版的另一方法300的流程图。

因此，所述方法包括使基板10涂布有第一光刻胶材料的第一层51，如图3B中所示例性绘示。使基板10涂布有第一光刻胶材料的第一层51的过程由图4B中的方块320示例性表示。

特别地，第一光刻胶材料的第一层51一般被提供为直接接触基板10的主表面10A。举例来说，使基板10涂布有第一光刻胶材料的第一层51可包括利用旋涂工艺。如图3B中所示例性绘示，第一光刻胶材料的第一层一般具有第一主表面51A，第一主表面51A提供第一平面11。一般来说，第一光刻胶材料的第一层51的第一主表面51A，即第一光刻胶材料的第一层51的上表面，基本上平行于基板10的主表面10A。

此外，如图3B及3C中所示例性绘示，所述方法包括在第一光刻胶材料的第一层51中产生第一组特征21。在第一光刻胶材料的第一层51中产生第一组特征21的过程由图4B中的方块330示例性表示。

如图3B中所示例性绘示，第一组特征21提供第二平面12，第二平面12低于第一平面11。特别地，于第一光刻胶材料的第一层51中的第一组特征21从第一平面11延伸至第二平面12。一般来说，第二平面12对应于基板10的主表面10A的平面。

更特别地，在第一光刻胶材料的第一层51中的第一组特征21一般具有深度D。深度D可视为第一平面11与第二平面12的距离。特别地，第一组特征的深度D可为5μm≤D≤20μm，特别是7μm≤D≤15μm，例如D＝10μm±2μm。

举例来说，第一光刻胶材料的第一层51的第一组特征21可包括选自由以下特征组成的群组的一或多个特征：凹槽、腔、沟槽或孔。此外，如图3B中所示例性绘示，第一光刻胶材料的第一层51中的第一组特征21一般包括侧壁21S及底部壁21B。侧壁21S从第一光刻胶材料的第一层51的第一主表面51A延伸至底部壁21B。底部壁21B一般对应于基板10的主表面10A。侧壁21S一般基本上垂直于第一光刻胶的第一层51的第一主表面51A。

第一组特征21的底部壁21B一般基本上平行于第一光刻胶材料的第一层51的第一主表面51A。如图3B中所示例性绘示，第一组特征21的侧壁21S的长度一般对应于深度D。如由图3B可见，第一光刻胶材料的第一层51中的第一组特征21的底部壁21B一般对应于第二平面12。

因此，应理解的是，在第一光刻胶材料的第一层51中产生第一组特征21一般包括移除第一层51的材料。

特别地，示例性参照图3B，根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，在第一光刻胶材料的第一层51中产生第一组特征21包括在第一光刻胶材料的第一层51之上提供第一掩模31。如图3B中所示，第一掩模31可为第一光掩模。

因此，如图3B中示例性所示，在第一光刻胶材料的第一层51中产生第一组特征21包括图案化第一层51。特别地，图案化第一层51可包括将第一光刻胶材料的第一层51暴露于穿过第一掩模31的光，如图3B中所示例性绘示。举例来说，如可从图3B及3C理解的，第一光刻胶材料可为正性光刻胶。因此，在第一光刻胶材料的第一层51中产生第一组特征21一般包括将光刻胶显影剂施加于第一光刻胶材料，特别是第一层51的第一主表面51A。因此，在针对第一层使用正性光刻胶的情况中，第一层的光暴露部分变得可溶解于光刻胶显影剂。在施加光刻胶显影剂后，第一层的光暴露部分被溶解，也就是被洗去(washed away)，而留下第一层的未暴露部分，如图3C中示例性所示。

此外，示例性参照图3D及3E，所述方法包括在第一光刻胶材料的第一层51的第一主表面51A上产生第二组特征22。第二组特征22提供第三平面13，第三平面13高于第一平面11。在第一层51的第一主表面51A上产生第二组特征22的过程由图4B中的方块340示例性表示。

如图3E中所示例性绘示，第三平面13一般基本上平行于第一平面11。特别地，提供于第一光刻胶材料的第一层51的第一主表面51A上的第二组特征22从第一平面11延伸至第三平面13。更特别地，第二组特征22一般具有高度H。高度H可视为第一平面11与第三平面13的距离。特别地，第二组特征的高度H可为5μm≤H≤20μm，特别是7μm≤H≤15μm，例如H＝10μm±2μm。

特别地，如图3D中所示例性绘示，产生第二组特征22包括使第一层51涂布有第二光刻胶材料的第二层52。一般来说，第二光刻胶材料具有相反于第一光刻胶材料的光敏度(light sensitivity)。因此，在参照图3A至3E说明的示例性实施方式中，第二光刻胶材料为负性光刻胶。举例来说，使第一层51涂布有第二光刻胶材料的第二层52可包括利用旋涂工艺。如图3D中示例性所示，第二光刻胶材料的第二层52一般具有第二主表面52A，第二主表面52A提供第三平面13。第三平面13在第一平面11之上。一般来说，第二光刻胶材料的第二层52的第二主表面52A，即第二光刻胶材料的第二层52的上表面，基本上平行于基板10的主表面10A。

此外，示例性参照图3D及3E，产生第二组特征22一般包括图案化第二光刻胶材料的第二层52。特别地，图案化第二层52可包括将第二层52暴露于穿过第二掩模32的光，如图3D中所示例性绘示，第二掩模32特别是第二光掩模。此外，产生第二组特征22一般包括将光刻胶显影剂施加于第二光刻胶材料，特别是第二层52的第二主表面52A。

因此，在针对第二层使用负性光刻胶的情况中，第一层的光暴露部分变得不可溶于光刻胶显影剂。在施加光刻胶显影剂后，第二层的未暴露部分被溶解，也就是被洗去，而留下第二层的光暴露部分，如图3E中所示例性绘示。

因此，应理解的是，于第一光刻胶材料的第一层51上产生第二组特征22通常包括于第一层51的第一主表面51A上增加材料。

因此，从图3B至3E应理解的是，根据示例性实施方式，第一光刻胶材料可为正性光刻胶且第二光刻胶材料可为负性光刻胶。或者，第一光刻胶材料可为负性光刻胶且第二光刻胶材料可为正性光刻胶。

因此，有利的是，图3E中所示例性绘示的多层压印母版100可由本文描述的方法的实施方式生产。

虽然未明确地绘示于图中，但应理解的是，本文描述的用于生产多层压印母版的方法的原理不限于三层压印母版。特别地，通过重复本文描述的产生第一组特征的过程及/或重复本文描述的产生第二组特征的过程，可生产出具有多于三层的压印母版。举例来说，在另一材料移除过程中，可生产出提供第四平面的第四组特征。相应地，在另一材料增加过程中，可生产出提供第五平面的第五组特征。换句话说，通过重复本文描述的方法，可提供N层的压印母版，其中N选自3≤N≤50的范围。

根据本公开内容的另外方面，提供根据本文描述的任何实施方式的多层压印母版的用于生产压印印模的用途。特别地，多层压印母版提供将转移至压印印模的结构的负型模板。举例来说，为了生产压印印模，多层压印母版一般涂布有聚合物材料，特别是可固化聚合物材料，以形成正型模板。可固化聚合物材料可理解为可通过施加热及/或辐射及/或添加化学品来固化的聚合物。换句话说，可固化聚合物材料可理解为可通过聚合物链的交联(cross-linking)来韧化(toughened)或硬化(hardened)的聚合物材料，聚合物链的交联例如由热、辐射或化学添加剂来引发。

因此，在使多层压印母版涂布有可固化聚合物材料之后，一般执行固化工艺，以稳定聚合物材料。在稳定之后，将正型模板从多层压印母版分离。正型模板可被贴附于印模支撑结构。一般来说，印模支撑结构为机械结构，例如板材或滚轴，其被配置为用于支撑包括将压印的压印结构的正型模板。

鉴于本文描述的实施方式，应理解的是，相较于现有技术，可提供用于生产多层压印母版的方法的改进的实施方式及改进的多层压印母版。特别地，本公开内容的实施方式有利地提供混合方法，也就是包括材料移除过程及材料增加过程的方法。因此，可有利地以较高准确性制造多层压印母版的结构。特别地，相较于传统方法所取得的特征，本文描述的混合生产方法有利地提供产生具有较高分辨率、较佳均匀性及较佳准确性的压印母版特征的可能性。更特别地，可提供一种多层压印母版，所述多层压印母版包含，特别是跨多个深度包含具有改善的特征侧壁角均匀性及深度均匀性的特征。因此，可通过使用由根据本文描述的实施方式的方法所生产的多层压印母版生产改进的多层印模，特别是用于压印光刻压印的改进的多层印模。

虽然上述内容针对实施方式，但可在不背离基本范围的情况下设计其他及进一步的实施方式，并且所述范围由随附权利要求书确定。