專利名稱：用于納米壓印的模子及其制造方法
用于納米壓印的模子及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域與本發(fā)明 一致的設(shè)備和方法涉及一種用于納米壓印的模子及其制造方法，更具體而言，涉及一種能夠用于將納米級(jí)的結(jié)構(gòu)復(fù)制到聚合物薄膜的 用于納米壓印的模子及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，用于納米壓印的常規(guī)模子由硬石英、玻璃或軟質(zhì)聚合物中的僅 一種制成并與圖案結(jié)合。然而，由于利用石英或玻璃的納米壓印模子通過 光刻工藝之后的干法蝕刻工藝制成，所以難以制造納米壓印模子。此外， 由石英或玻璃制成的模子被硬化。因此，如果其上刻有圖案的基板具有不 規(guī)則表面，則模子與基板之間的接觸是不規(guī)則的，由此引起印記不規(guī)則的 形成。此外，基板的不規(guī)則表面會(huì)損壞用于壓印的模子。另一方面，由軟質(zhì)聚合物制成的壓印模子能夠經(jīng)由預(yù)先制造的母模(master)通過復(fù)制工藝很容易地制造。因?yàn)槟Ｗ拥娜嵝?，所以可以預(yù)期的 是模子能夠以更大的面積與其上刻有圖案的基板均勻的接觸。然而，存在 由于模子的柔性而使納米圖案在壓印工藝中被損壞且變形的問題。發(fā)明內(nèi)容因此，完成本發(fā)明的示例性實(shí)施例致力于現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題， 并且本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于納米壓印的模子，其能夠通過在具 有不規(guī)則表面的基板上均勻復(fù)制原始圖案而制造并具有改善的耐久性，由 此能夠防止對(duì)其的損害。本發(fā)明的另一方面提供了一種容易地制造納米壓印模子的方法。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種納米壓印模子，其包括基板； 形成在所述基板上含有凸凹圖案的圖案部分；在所述圖案部分的表面上的 硬化層，所述硬化層由具有比所述圖案部分更高的硬度的材料形成；以及 形成在所述硬化層的表面上的分離層。
根據(jù)本發(fā)明的 一 示例性實(shí)施例，所述基板由紫外線能夠穿過的材料形 成，所述圖案部分含有在覆蓋所述基板整個(gè)表面的緩沖層上形成的凸凹圖案。根據(jù)本發(fā)明的 一 示例性實(shí)施例，所述圖案部分由紫外線固化聚合物的材料形成，所述硬化層由選自氧化硅或氧化銦錫(ITO)、或者鋁(Al)、鉻 (Cr)、鉭(Ta)和鎳(Ni)的金屬材料中的至少一種形成。所述分離層由基于有機(jī)硅化合物族的自組裝單分子層(SAM)形成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種納米壓印模子的制造方法，包括 在基板上形成聚合物層；在用預(yù)期的主模覆蓋所述基板并對(duì)所述基板發(fā)射 紫外線之后在所述聚合物層上形成納米尺寸的凸凹圖案；在所述凸凹圖案 的表面上形成硬化層，所述硬化層由具有比所述聚合物層更高的硬度的材 料形成；以及在所述硬化層的表面上形成分離層。根據(jù)本發(fā)明的 一 示例性實(shí)施例，以將所述主模的納米圖案復(fù)制到所述 基板的方式形成所述凸凹圖案。根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例，在于所述硬化層的表面上形成所述分 離層時(shí)，用氧等離子體、紫外線和臭氧中的至少一種處理所述硬化層的表 面。


從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的以上和其他方面、特征及優(yōu) 點(diǎn)將更加明顯，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于納米壓印的模子的截面 圖；以及圖2、 3和4是示出通過根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的制造納米壓印模 子的方法制造的模子結(jié)構(gòu)的截面圖，其中在基板上形成有多層。
具體實(shí)施方式
以下，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的納米壓印的模子的截面圖。 如圖1所示，與本發(fā)明一致的納米壓印模子包括基板100、形成在基板1oo上并設(shè)置有凸凹圖案113的圖案部分no、形成在圖案部分iio的表面 上的硬化層120、以及形成在硬化層120的表面上的分離層130?；?00支撐形成在基板100上部的圖案部分110,并且優(yōu)選而非必須 的，基板100由比如石英或玻璃的硬材料或者由比如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯(PET)和聚碳酸酯的軟材料制成，紫外線能夠穿過基板。圖案部分110包括形成在基板100的整個(gè)表面上的緩沖層111以及形 成在緩沖層111上以從緩沖層111突出并具有納米尺寸的凸凹圖案113。圖 案部分110可以由作為具有彈性和柔性的材料的基于丙烯酸酯、尿烷 (urethane)或聚二曱基硅氧烷的紫外線固化聚合物制成，并且圖案部分110 在聚合物薄膜與本發(fā)明的納米壓印模子之間，與其上壓印具有納米尺寸的 結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜以及本發(fā)明的納米壓印模子均勻且穩(wěn)定的接觸。圖案部分110的緩沖層111和與其結(jié)合的凸凹圖案113由相同的材料 制成。上述紫外線固化聚合物的優(yōu)點(diǎn)在于能夠利用穿過基板100的紫外線 將主模(mastermold)的圖案容易地形成在圖案部分110上。此外，為了以 大面積均勻地復(fù)制納米圖案，優(yōu)選而非必須的，沿著其上壓印具有納米尺 寸的結(jié)構(gòu)的基板的表面將由具有柔性的材料形成的圖案部分110變形。優(yōu)選而非必須的，形成為圖案部分110的下部的緩沖層111具有小于 lmm且為凸凹圖案113厚度的二十或更多倍的厚度。這是為了通過使其上 沒有形成圖案的緩沖層lll的部分吸收大部分變形而使凸凹圖案113在利用 本發(fā)明的納米壓印模子壓印期間的變形最小化。在圖案部分110的全部表面上形成硬化層120以對(duì)應(yīng)于凸凹圖案113。 由具有比圖案部分110的硬度更高硬度的材料形成的硬化層120防止了由 柔性材料形成的凸凹圖案113在壓印期間變形或損壞，由此改善了本發(fā)明 的納米壓印模子的耐久性和復(fù)制圖案的精度。具有這些特性的硬化層120優(yōu)選而非必須的由具有紫外線穿透性的氧 化物材料制成，比如氧化硅(Si02)或氧化銦錫(ITO)。在硬化層120用 作恒溫模子時(shí)，其上形成有自然氧化物層的比如鋁、鉻、鉭或鎳的金屬可 以用作硬化層120的材料。分離層130形成在硬化層120的整個(gè)表面上，并有助于將其上壓印了 納米級(jí)結(jié)構(gòu)的聚合物層與本發(fā)明的納米壓印^^莫子分離。優(yōu)選而非必須的，分離層130是自組裝單分子層(Self Assembled Monolayer, SAM )。在硬化層120由氧化硅材料制成的情況下，由于氧化 硅層的表面具有羥基(OH—),所以分離層130更優(yōu)選的是有機(jī)硅化合物系 列的 SAM ， 包括三(十氟-1， 1， 2， 2-四氫辛基)氯硅烷 (tridecafluoro-l，l,2，2-tetrahydrooctyltrichlorosilane, FOTS )、 全氟癸基三氯 硅烷(perfluorodecyltrichlorosilane, FDTS)、十/v烷基三氯石圭烷(octadecyl trichlorosilane, OTS)和二甲基二氯硅烷(dimethyldichlorosilane， DDMS)等。 形成具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的納米壓印模子使得基板100具有500(im 的厚度，緩沖層111具有20fim的厚度，凸凹圖案113具有300nm的厚度和 400nm的節(jié)距(pitch),硬化層120具有5nm的厚度，分離層130具有5nm 的厚度。以下，將參照附圖更詳細(xì)的描述根據(jù)本發(fā)明 一 示例性實(shí)施例的納米壓 印模子的制造方法。圖2至4是示出根據(jù)制造與本發(fā)明一致的納米壓印模子的方法形成在 基板上結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖2至4中，相同的附圖標(biāo)記用于表示具有相同 結(jié)構(gòu)和功能的結(jié)構(gòu)元件。如圖2所示，根據(jù)制造與本發(fā)明一致的納米壓印模子的方法，在基板 100上形成聚合物層140。聚合物層140以這樣的方式形成，即通過旋涂在 基板100上涂敷紫外線固化聚合物。紫外線固化聚合物優(yōu)選而非必須的包 括基于丙烯酸酯、尿烷(urethane)或聚二曱基硅氧烷(PDMS )等的聚合 物，其在固化后具有柔性。此外，為了增大基板100與聚合物140之間的粘附力，可以在形成聚 合物層140之前進(jìn)行基板100的表面處理。該表面處理根據(jù)基板100的材 料而有所不同地進(jìn)行。如果基板100的材料是石英或玻璃，則在基板100 上涂敷基于三烷氧基石圭烷(trialkoxy silane )或六甲基二氮硅烷 (hexamethyldisilazane )等的粘合增進(jìn)劑。如果基板100的材料是聚對(duì)笨二 曱酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)，為了活化基板100的表面，可以 在基板100的表面上發(fā)射紫外線。如圖3所示，在其上形成有聚合物層140的基板100上設(shè)置主模，在 主模上預(yù)先形成有納米圖案，然后通過發(fā)射紫外線固化聚合物層140。由此， 能夠形成圖案部分110，其包括緩沖層111以及與緩沖層111整體形成的凸 凹圖案113?？梢酝ㄟ^比如光刻工藝的方法來形成其中形成有凸凹圖案113 的納米圖案的主模。
將主才莫的納米圖案復(fù)制為聚合物層140上的凸凹圖案113 。優(yōu)選而非必 須的，緩沖層111形成為具有小于lmm且為凸凹圖案113厚度的二十倍的厚度。如圖4所示，在圖案部分110的表面上順序形成^_化層120和分離層130。以通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在圖案部分110的表面 上沉積氧化硅(Si02)的方式在圖案部分110上形成硬化層120，使得形成 在圖案部分IIO上的凸凹圖案113被復(fù)制到硬化層120。由具有比圖案部分 110的硬度更高硬度的氧化硅形成以保護(hù)凸凹圖案113的硬化層120優(yōu)選而 非必須的具有與凸凹圖案113的厚度相對(duì)應(yīng)的厚度，更優(yōu)選地，具有在納 米尺寸的圖案中數(shù)nm的厚度。在PECVD工藝期間，硬化層120優(yōu)選地在 低于形成圖案部分110的聚合物的分離轉(zhuǎn)變溫度以下的溫度條件下形成， 以防止由聚合物形成的圖案部分110的劣化。另一方面，通過氣相沉積或者浸漬基于SAM的疏水性有機(jī)硅化合物的 工藝在硬化層120上形成分離層130。此時(shí)，羥基分布在由氧化硅形成的硬 化層120的表面上。因此，如果基于SAM的有機(jī)硅化合物形成在硬化層20 的表面上，則其增大了硬化層120與分離層130之間的凝聚力。特別是， 為了通過增加硬化層120上輕基的分布而提高硬化層120的表面能，通過 利用紫外線或臭氧等對(duì)形成硬化層120的氧化硅的表面進(jìn)行表面處理。結(jié) 果，能夠提高硬化層120與分離層130之間的凝聚力。如上所述，通過在圖案部分110上順序形成硬化層120和分離層130 能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的納米壓印模子。如上所述，與本發(fā)明相符的是，能夠?qū)崿F(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的納米壓印模子中，在與緩沖層結(jié)合的凸凹圖案上形成硬化 層，使得能夠在具有不規(guī)則表面的基板上均勻地復(fù)制原始圖案。此外，能 夠防止圖案被壓力所損壞以及被合成樹脂所污染，使得圖案的精度和耐久 性提高。此外，本發(fā)明提供了制造納米壓印模子的方法，通過該方法能夠容易 地制造具有上述結(jié)構(gòu)的納米壓印模子。盡管為了示例的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技 術(shù)人員將會(huì)理解，在不偏離所附權(quán)利要求公開的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，各種修改、添加和替換是可行的。本申請(qǐng)要求于2006年9月13日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申 請(qǐng)No. 10-2006-0088629的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1. 一種納米壓印模子，包括 基板；形成在所述基板上的含有凸凹圖案的圖案部分； 在所述圖案部分的表面上的硬化層，所述硬化層由具有比所述圖案部 分更高的硬度的材料形成；以及形成在所述硬化層的表面上的分離層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印模子，其中所述基板由紫外線能夠 穿過的材料形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印模子，其中所迷圖案部分含有在覆 蓋所述基板整個(gè)表面的緩沖層上形成的凸凹圖案。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印模子，其中所述圖案部分由紫外線 固化聚合物材料形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印模子，其中所述硬化層由選自氧化 硅和氧化銦錫中的至少 一種的材料形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印模子，其中所述硬化層由選自鋁、 鉻、鉭或鎳中的至少一種的材料形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米壓印模子，其中所述分離層由基于有機(jī) 硅化合物族的自組裝單分子層形成。
8. —種納米壓印模子的制造方法，包括 在基板上形成聚合物層；在用預(yù)期的主模覆蓋所述基板并對(duì)所述基板發(fā)射紫外線之后，在所述 聚合物層上形成納米尺寸的凸凹圖案；在所述凸凹圖案的表面上形成硬化層，所述硬化層由具有比所述聚合 物層更高的硬度的材料形成；以及在所述硬化層的表面上形成分離層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中以將所述主模的納米圖案復(fù)制到 所述基板的方式形成所述凸凹圖案。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在于所述硬化層的表面上形成 所述分離層時(shí)，用氧等離子體、紫外線和臭氧中的至少一種處理所述硬化 層的表面。
全文摘要
提供了一種納米壓印模子及其制造方法，其能夠用于將納米級(jí)結(jié)構(gòu)復(fù)制到聚合物層。所述納米壓印模子包括基板；形成在所述基板上的含有凸凹圖案的圖案部分；在所述圖案部分的表面上的硬化層，所述硬化層由具有比所述圖案部分更高的硬度的材料形成；以及形成在所述硬化層的表面上的分離層。在本發(fā)明的納米壓印模子中，甚至可以將原始圖案均勻復(fù)制在具有不規(guī)則表面的基板上。此外，能夠防止圖案被壓力所損壞以及被合成樹脂所污染，導(dǎo)致了更高的精度和圖案的耐久性。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101144977SQ20071009609
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日
發(fā)明者孫鎮(zhèn)升, 李丙圭, 李斗鉉, 趙恩亨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社