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    • 专利摘要:
    [目標]使得能夠形成尺寸與預定標準條件下之模具之圖案的尺寸相差所需百分比的抗蝕劑圖案。[構造]一種奈米壓印方法採用模具（1）與待處理基底（7），所述模具在預定標準壓力Pst與預定標準溫度Tst下具有預定標準尺寸之精細的凹凸圖案。模具（1）與待處理基底（7）具有不同的楊氏模數及/或不同的熱膨脹係數。在壓力容器（110）內的壓力P及/或總成（8）的溫度T受到控制而滿足預定關係公式時使抗蝕劑（6）固化，其中抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比表示為△Dall，標準壓力表示為Pst，標準溫度表示為Tst，模具之楊氏模數表示為Em，模具之熱膨脹係數表示為αm，待處理基底之楊氏模數表示為Ei且待處理基底之熱膨脹係數表示為αi。
    公开号:TW201323184A
    申请号:TW101135446
    申请日:2012-09-27
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Kazuharu Nakamura；Satoshi Wakamatsu
    申请人:Fujifilm Corp；
    IPC主号:G03F7-00
    专利说明:
    奈米壓印方法、用於執行該奈米壓印方法的奈米壓印裝置、圖案化基底的製造方法
    本發明是關於使用表面上具有精細的凹凸圖案的奈米壓印模具的奈米壓印方法、用於執行所述奈米壓印方法的奈米壓印裝置，以及圖案化基底的製造方法。
    在製造諸如離散磁軌媒體(Discrete Track Media；DTM)與位元圖案化媒體(Bit Patterned Media；BPM)之磁性記錄媒體以及半導體設備的應用中，關於使用奈米壓印方法以將圖案轉印至塗佈於待處理物件上之抗蝕劑之圖案轉印技術的利用有較高期望。
    具體而言，在奈米壓印中，將形成了凹凸圖案的原型(通常稱為模具、壓模或模板)按壓在塗佈於待處理基底上之可固化樹脂上。將原型按壓至所述可固化樹脂上會使所述可固化樹脂機械地變形或流動，以精確地轉印精細圖案。若模具一經產生，則奈米級精細結構可按照簡單方式反覆地成型。因而，奈米壓印方法為產生極少有害廢物與排放物之低成本轉印技術。因而，關於奈米壓印方法於多種領域中之應用存在極高期望。
    取決於利用模具之環境(特定言之，模具之大氣壓與溫度)，存在模具之凹凸圖案的尺寸不同於預定的設計尺寸的狀況。在此等狀況下，用於利用具有偏離預定設計尺寸之尺寸之圖案的模具而在具有設計尺寸之抗蝕劑圖案之待處理基底上形成抗蝕劑膜的技術將變得必要。
    專利文獻1中揭露此種技術之實例。專利文獻1揭露藉由使用機械外力F以部件91壓縮模具90之側壁來調整偏離預定設計尺寸之模具90之圖案的尺寸的方法。
    [先前技術文獻]
    [專利文獻]
    [專利文獻1]
    日本專利第4594305號
    專利文獻1中所揭露之方法固持模具90之側壁並機械地壓縮所述模具。因而，收縮之方式未必均勻，且如圖18所說明，存在如下問題：在模具90中產生了起伏92。儘管設置了用於對模具90之上表面進行加壓或減壓以便抑制此等起伏之系統，但因為壓力施加至整個上表面，所以無法抑制局部起伏之產生。在使用具有此等起伏之模具以執行奈米壓印操作的狀況下，將出現諸如殘餘抗蝕劑膜之厚度波動之壓印缺陷。
    另外，若對厚度約數百微米之薄模具應用專利文獻1所揭露的方法，則存在如下問題：所述薄模具將受到損壞。
    鑒於前述情況開發了本發明。本發明之一目標為提供實現尺寸與預定標準條件下之模具之圖案之尺寸相差所需百分比的抗蝕劑圖案的奈米壓印方法。本發明之另一目標為提供用以執行所述奈米壓印方法之奈米壓印裝置。
    此外，本發明之再一目標為提供使用奈米壓印來製造圖案化基底之方法，所述奈米壓印可實現高度精確之處理。
    達成以上目標的本發明的奈米壓印方法的特徵在於：使用在預定標準壓力與預定標準溫度下具有預定標準尺寸之精細的凹凸圖案之模具，與具有抗蝕劑塗佈表面之待處理基底，所述模具與所述待處理基底具有不同的楊氏模數及/或不同的熱膨脹係數；藉由使凹凸圖案接觸塗佈在抗蝕劑塗佈表面上之抗蝕劑，以形成由所述模具、所述抗蝕劑以及所述待處理基底構成之總成(assembly)；將所述總成置放在壓力容器內，並在壓力容器內的壓力P以及總成的溫度T受到控制而滿足下文公式1時使所述抗蝕劑固化，△Dall=(1/Ei-1/Em)．(P-Pst)+(αm-αi)．(T-Tst) (1)
    其中抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比表示為△Dall，標準壓力表示為Pst，標準溫度表示為Tst，所述模具之楊氏模數表示為Em，所述模具之熱膨脹係數表示為αm，所述待處理基底之楊氏模數表示為Ei且所述待處理基底之熱膨脹係數表示為αi；以及此後將所述模具與所述抗蝕劑分離。
    在本說明書中，表述「標準尺寸」指標準條件(標準壓力與標準溫度)下所述凹凸圖案之尺寸。
    表述「抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比」指抗蝕劑圖案與標準條件下之標準尺寸的差的百分比。
    在本發明的奈米壓印方法中，較佳的是：在壓力室內的壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內的狀況下，對藉由壓力進行之控制進行優先化。
    在本發明的奈米壓印方法中，較佳的是：在將所述模具與所述抗蝕劑分離之後，將所述壓力容器內的壓力恢復至大氣壓。
    在本發明的奈米壓印方法中，較佳的是：在將所述模具與所述抗蝕劑分離之後，將所述總成的溫度恢復至周圍溫度。
    在本發明的奈米壓印方法中，較佳的是：僅在總成中除對應於凹凸圖案的部分之外的部分處，藉由以支撐部件支撐所述總成來執行所述總成之置放。在此狀況下，較佳的是，所述支撐部件為環形形狀或由三個或三個以上突起構成。
    在本說明書中，「對應於圖案之部分」指所述總成之預定部分，所述部分為形成了所述凹凸圖案的區域以及在平面圖中所述區域所投影到的部分(自垂直於塗佈有抗蝕劑之表面之方向觀看)。
    本發明的奈米壓印裝置為用以執行本發明的奈米壓印方法之奈米壓印裝置，其特徵在於包括：壓力容器，其用於容納總成，所述總成由在預定標準壓力與預定標準溫度下具有預定標準尺寸之精細的凹凸圖案的模具、具有抗蝕劑塗佈表面之待處理基底以及抗蝕劑構成，所述總成為藉由使凹凸圖案接觸塗佈於抗蝕劑塗佈表面上之所述抗蝕劑而形成；以及控制構件，其用於控制壓力容器內的壓力P及/或總成的溫度T以滿足以下公式2，△Dall=(1/Ei-1/Em)．(P-Pst)+(αm-αi)．(T-Tst) (2)
    其中抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比表示為△Dall，標準壓力表示為Pst，標準溫度表示為Tst，所述模具之楊氏模數表示為Em，所述模具之熱膨脹係數表示為αm，所述待處理基底之楊氏模數表示為Ei且所述待處理基底之熱膨脹係數表示為αi。
    在本發明的奈米壓印裝置中，較佳的是：在壓力室內的壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內的狀況下，控制構件對藉由壓力進行之控制進行優先化。
    較佳的是，本發明的奈米壓印裝置更包括：支撐部件，其用於支撐所述總成，設置於壓力容器內；且：所述總成僅在所述總成中除對應於凹凸圖案的部分之外的部分處由所述支撐部件支撐。在此狀況下，較佳的是，所述支撐部件為環形形狀或由三個或三個以上突起構成。
    本發明之用於製造圖案化基底的方法的特徵在於：藉由本發明的奈米壓印方法，在待轉印基底上形成已被轉印凹凸圖案的抗蝕劑膜；以及將所述抗蝕劑膜用作罩幕來執行蝕刻，以在待處理基底上形成對應於轉印至所述抗蝕劑膜之凹凸圖案的凹凸圖案。
    本發明的奈米壓印方法與奈米壓印裝置的特徵在於：使用在預定標準壓力與預定標準溫度下具有預定標準尺寸之精細的凹凸圖案的模具，與具有抗蝕劑塗佈表面之待處理基底，所述模具與所述待處理基底具有不同的楊氏模數及/或不同的熱膨脹係數；以及在壓力容器內的壓力P及/或總成的溫度T受到控制而滿足上文公式1時使所述抗蝕劑固化，其中抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差之百分比表示為△Dall，標準壓力表示為Pst，標準溫度表示為Tst，所述模具之楊氏模數表示為Em，所述模具之熱膨脹係數表示為αm，所述待處理基底之楊氏模數表示為Ei且所述待處理基底之熱膨脹係數表示為αi。藉由此構造，可利用模具之膨脹與收縮造成之改變的程度與待處理基底之膨脹與收縮造成之改變的程度之間的差，以控制抗蝕劑圖案之尺寸。因此，形成尺寸與特定標準條件下之所述模具之圖案的尺寸相差所需百分比的抗蝕劑圖案變為可能。
    本發明之用於製造圖案化基底之方法的特徵在於：藉由本發明的奈米壓印方法，在待轉印基底上形成已被轉印凹凸圖案的抗蝕劑膜；以及將抗蝕劑膜用作罩幕來執行蝕刻，以在待處理基底上形成對應於轉印至抗蝕劑膜的凹凸圖案的凹凸圖案。因為抗蝕劑圖案藉由本發明的奈米壓印方法而形成，所以所述抗蝕劑圖案形成為無任何壓印缺陷。因此，高度精確的處理在使用奈米壓印之圖案化基底之製造中成為可能。
    在下文中，將參考隨附圖式描述本發明之實施例。然而，本發明不限於以下所描述之實施例。應注意，圖式內之構成元件之尺寸等與實際尺寸不同，以便有助於視覺理解。
    <奈米壓印方法與奈米壓印裝置之第一實施例>
    圖1為示意性地繪示根據本發明之第一實施例的奈米壓印裝置100的截面圖。
    本實施例之奈米壓印方法是使用圖1中所繪示的奈米壓印裝置100而執行。圖1之奈米壓印裝置100配備有：壓力容器110；氣體引入區段120，其將氣體引入至壓力容器110中；排氣區段130，其用於自壓力容器110的內部排出氣體；安置平台145，其配備有用於支撐待處理基底7之基底支撐部件140；模具支撐部件150，其用於支撐模具1；燈加熱器155；光接收設備161，其用於定位凹凸圖案；以及曝光光源162，其用於將可光固化樹脂曝光。應注意，圖1亦繪示具有精細的凹凸圖案13的模具1，以及表面塗佈有可光固化樹脂6之待處理基底7。藉由將模具1與基底7置放成相接觸來形成總成，使得凹凸圖案13與可光固化樹脂6彼此接觸。
    (模具)
    Si為模具之材料的實例。舉例而言，按照以下方式產生Si模具。首先，藉由旋塗方法或類似方法由具有聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate；PMMA)或類似物作為主要組份之光阻液體塗佈Si基材(base material)，以形成光阻層。隨後，當在XY平台上掃描所述Si基材時，將對應於預定線圖案而調變的電子束照射至所述Si基材上，以將光阻層表面上10毫米之正方形區域內的凹凸圖案曝光。此後，使光阻層顯影以移除曝光部分。最後，將移除所述曝光部分之後之光阻層用作罩幕來執行蝕刻直至預定深度，以獲得具有預定圖案之Si模具。
    或者，可將石英基底用作模具1之材料。在精細圖案將形成在石英基底上的狀況下，有必要在處理基底時將由金屬層與光阻層構成的疊層結構用作罩幕。用於處理石英基底之方法的實例如下。將光阻層用作罩幕來執行乾式蝕刻，以在金屬層上形成對應於光阻層中形成之凹凸圖案的凹凸圖案。接著，將金屬層用作蝕刻終止層而進一步對石英基底執行乾式蝕刻，以在所述石英基底上形成凹凸圖案。藉此，獲得具有預定圖案之石英模具。或者，可執行使用壓印之圖案轉印來替代電子束微影(electron beam lithography)作為用於形成所述圖案之方法。
    亦可利用台面型(mesa type)模具。舉例而言，台面型模具為以具有圖2A與2B所繪示之台面結構的模具1之方式構成。圖2A為示意性地繪示台面型模具1的透視圖，且圖2B為示意性地繪示沿圖2A的線A-A所截得的台面型模具1之截面的截面圖。
    具體而言，圖2A與圖2B中所繪示的模具1配備有平面支撐部分11與台面部分12，所述台面部分12設置於支撐部分11之表面S1(基面)上且距基面S1有預定高度D2。形成有精細的凹凸圖案13的圖案化區域R1設置於台面部分12上。
    在利用台面型模具的狀況下，存在如下優點：在將模具壓在待處理基底上塗佈之可固化樹脂上時，可對可固化樹脂流動之範圍進行限制。可藉由對平面基底施行台面處理(移除台面部分之周邊附近的基底材料以使得所述台面部分保留之處理)且接著藉由在所述台面部分之表面上形成凹凸圖案來產生台面型模具1。另外，除待轉印圖案之外的圖案(諸如，對準標記)可形成於台面部分12之圖案化區域外部的區域R2中。
    圖1中所說明的模具1為台面型模具。
    此外，模具1可為經歷脫模處理以改進光固化樹脂與模具之間的分離性質的模具。使用矽酮或氟矽烷偶合劑來執行此脫模處理。矽烷偶合劑之實例包含大金工業株式會社(Daikin Industries K.K.)的歐普托TM(OptoolTM)DSX以及住友3M株式會社(Sumitomo 3M K.K.)的諾維科TM(NovecTM)EGC-1720。或者，可有利地使用其他市售脫模劑。
    在模具1中，藉由平面基底經歷所述台面處理，整體形成了支撐部分11與台面部分12。作為上述石英之替代物，模具1之材料可為：金屬，諸如，矽、鎳、鋁、鉻、鋼、鉭與鎢；此等金屬之氧化物、氮化物與碳化物；以及樹脂。模具1之材料之具體實例包含氧化矽、氧化鋁、石英玻璃、百麗TM(PyrexTM)、玻璃以及鈉玻璃。圖1中所繪示的實施例經由模具1執行曝光。因而，模具1由透光性材料形成。在自待處理基底7之側面執行曝光的狀況下，模具1之材料不必具有透光性。
    支撐部分11之厚度D1介於300微米至10毫米之範圍內，更佳介於350微米至1毫米之範圍內，且最佳介於400微米至500微米之範圍內。若厚度D1小於300微米，則存在將在模具分離處理期間損壞所述模具的可能性，且若厚度D1大於10毫米，則將失去使所述模具能夠經受流體壓力之可撓性。台面部分12之厚度D2介於100奈米至10毫米之範圍內，更佳介於1微米至500微米之範圍內，且最佳介於10微米至50微米之範圍內。
    (待處理基底)
    待處理基底7為塗佈有抗蝕劑之用於壓印之基底。在本發明中，待處理基底7之材料的楊氏模數與熱膨脹係數中之至少一者與模具之材料的楊氏模數以及熱膨脹係數不同。所述基底之材料之實例包含鎳、鋁、玻璃與樹脂。此等材料可單獨或組合利用。藉由採用此組態，在壓印步驟期間，伴隨壓力及/或溫度之改變的模具1之改變程度與待處理基底7之改變程度將不同。
    在模具1具有透光特性的狀況下，待處理基底之形狀、結構、大小與材料無特定限制，且可根據預期用途視情況進行選擇。上面有待被轉印圖案之待處理基底7的表面為塗佈有可光固化樹脂之表面。舉例而言，在執行奈米壓印以製造資料記錄媒體狀況下，待處理基底7大體上為盤狀形狀。關於基底之結構，可使用單層基底或可使用疊層基底。基底之厚度無特定限制，且可根據預期用途進行選擇。
    另一方面，在不用透光性材料形成模具1的狀況下，使用石英基底以實現可光固化樹脂之曝光。
    (凹凸圖案)
    凹凸圖案13之形狀無特定限制，且可根據奈米壓印模具之預期用途視情況進行選擇。典型圖案之實例為圖2B中所繪示的線與間隔圖案。視情況設定線與間隔圖案中線的長度、線的寬度、線之間的距離(間隔的寬度)以及線距凹處底部的高度。舉例而言，所述線的寬度介於10奈米至100奈米之範圍內，更佳介於20奈米至1微米之範圍內，所述線之間的距離介於10奈米至100奈米之範圍內，更佳介於20奈米至1微米之範圍內，且所述線的高度(間隔的深度)介於10奈米至500奈米之範圍，更佳介於30奈米至100奈米之範圍內。
    (壓力容器)
    壓力容器110由容器主體111與蓋112構成。容器主體111配備有引入入口，氣體經由所述引入入口自氣體引入區段120引入；以及排氣出口，氣體經由所述排氣出口由氣體排氣區段130排出。所述引入入口與所述排氣出口分別連接至氣體引入區段120與排氣區段130。蓋112配備有玻璃窗113，所述玻璃窗使得能夠在蓋112閉合之狀態下執行定位以及曝光。然而，在蓋112打開之狀態下執行定位與曝光的狀況下，不需要玻璃窗113。
    (基底安置平台與基底支撐部件)
    安置平台145用於在其上安置待處理基底7。安置平台145經裝配以可在x方向(圖1中的水平方向)、y方向(垂直於圖1中之圖紙之方向)、z方向(圖1中的垂直方向)以及θ方向(具有在z方向上之軸作為旋轉中心之旋轉方向)上移動(在本說明書中包含旋轉)，以便實現相對於模具1上之凹凸圖案的定位。另外，安置平台145配備有可在z方向上移動的基底支撐部件140。在將置放於安置平台145上的待處理基底7向上提離安置平台145時，且亦在支撐總成時，利用基底支撐部件140。安置平台145可裝配有用於抽吸並固持待處理基底7之抽吸開口以及用於加熱待處理基底7之加熱器。
    圖3A為示意性地繪示用於待處理基底7的安置平台145之第一實施例的平面圖(在z方向上面向下的視角)。圖3B為示意性地繪示用於待處理基底7的安置平台145之第二實施例的平面圖。
    圖3A中所繪示的安置平台145配備有由多個(在本實施例中為4個)圓點狀突起構成之基底支撐部件140與抽吸開口146。較佳的是，所述圓點狀突起經裝配以使得其與總成8之間的接觸表面較小，以便使總成8能夠支撐在壓力容器110內，以使得環境之流體壓力實質上作用於總成8之整個表面上。具體而言，所述圓點狀突起之尖端可具有曲率半徑，以使得所述接觸表面儘可能接近於點。此架構是較佳的，此是因為若所述接觸表面之區域變得大，則流體壓力將變得難以等向性地施加至總成8。圓點狀突起之數目無特定限制。8個較佳，6個更佳，且3個最佳。
    同時，圖3B中所繪示的安置平台145配備有由形成環之線性突起構成的基底支撐部件140以及抽吸開口146。在圖3B中，基底支撐部件140呈斷裂環形狀之形式。或者，基底支撐部件140可呈完整環之形式。較佳的是，所述線性突起經裝配以使得其與總成8之間的所述接觸表面小，以便使總成8能夠支撐於壓力容器110內，以使得環境之流體壓力實質上作用於總成8之整個表面上。同樣在此狀況下，所述線性突起之尖端可具有曲率半徑，以使得所述接觸表面接近於點。線性突起之數目僅需為實現單環形形狀之形成的數目。
    較佳的是，所述突起經配置以使得其僅支撐總成8的除其對應於圖案之部分之外的部分。舉例而言，在使用圖3A中所繪示的基底支撐部件140的狀況下，由多個突起構成之基底支撐部件140經配置以使得藉由將多個突起配置於均勻置放於對應於圖案之部分周圍的位置，將總成8支撐於除對應於圖案之部分之外的部分處。在使用圖3B中所繪示的基底支撐部件140的狀況下，環狀的基底支撐部件140經配置以使得藉由配置對應於環形形狀內部的圖案的部分，將總成8支撐於除對應於圖案之部分之外的部分處。此等架構經採用以使得流體壓力等向性地施加至對應於圖案之部分，並且使對應於圖案的模具1與待處理基底7的膨脹或收縮以均勻方式發生。
    (模具支撐部件)
    模具支撐部件150在壓力容器110內支撐模具1，使其面對置放於安置平台145上的待處理基底7。圖3C為示意性地繪示模具支撐部件150之第一實施例的平面圖。如圖3C所繪示，模具支撐部件150由環部分151以及支撐柱152構成。環部分151可為不連續環的形狀。
    (氣體引入區段、排氣區段與燈加熱器)
    舉例而言，氣體引入區段120由以下項構成：氣體引入管道121；閥門122；以及連接至氣體引入管道121之另一端的氣體引入源(未圖示)。舉例而言，排氣區段130由以下項構成：排氣管道131；閥門132；以及排氣泵(未圖示)。空氣與惰性氣體為待引入氣體之實例。惰性氣體之實例包含：N2；He；以及Ar。
    同時，燈加熱器155為用於加熱總成8之熱源。燈加熱器155可設置於壓力容器110內或壓力容器外部。或者，燈加熱器155可裝配成可移動的，並設置於安置平台145正上方，以在必要時僅將光照射至總成8上。
    在第一實施例中，氣體引入區段120、排氣區段130、燈加熱器155以及用於控制此等組件之驅動的驅動控制區段(未圖示)充當本發明之控制構件。
    (光接收設備)
    當在模具1由模具支撐部件150支撐且抗蝕劑塗佈表面塗佈有可光固化樹脂6的待處理基底7安置在安置平台145上的狀態下相對於待處理基底7定位凹凸圖案時，利用光接收設備161。即，在蓋112打開或經由玻璃窗113以光接收設備161觀測凹凸圖案13時，調整可在x、y、z以及θ方向上移動的安置平台145。自所述裝置之可操作性的觀點而言，光接收設備161亦經裝配以可在x、y、z以及θ方向上移動。具有內建式CCD之光學顯微鏡可用作光接收設備161。
    (曝光光源)
    利用曝光光源162以將可光固化抗蝕劑6曝光。自所述裝置之可操作性之觀點而言，曝光光源162亦經裝配以可在x、y、z以及θ方向上移動。舉例而言，由森井光源株式會社(Sen Lights Corporation)製造的發出波長介於300奈米至700奈米範圍內之光的光源可用作曝光光源162。
    在下文中，將描述奈米壓印方法。圖4A與4B為示意性地繪示根據本發明之第一實施例的奈米壓印方法之步驟的截面圖之集合。為有助於理解所述裝置之驅動程序，圖4A與4B中僅繪示安置平台145、模具支撐部件150以及圖1之奈米壓印裝置100中為解釋使用此等組件之程序所需的其他元件。在以下步驟中應注意，假設模具1的楊氏模數與模具1的熱膨脹係數不同於模具1的楊氏模數與待處理基底7的熱膨脹係數。
    如下執行第一實施例之奈米壓印方法。首先，使用者確定待形成之抗蝕劑圖案相比標準條件下的模具1之標準尺寸之差的百分比。接著，使用者在控制氣體引入區段120、排氣區段130與燈加熱器155之驅動控制區段中設定所需百分比(抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比△Dall)與其他預定參數。所述驅動控制區段基於上述參數而在壓印期間自預定關係公式獲得壓力容器110內的目標壓力P及/或總成8的目標溫度。接著，打開壓力容器110的蓋112，將抗蝕劑塗佈表面塗佈有可光固化樹脂6之待處理基底7安置在安置平台145上，且將模具1置放於模具支撐部件150上，以使得凹凸圖案13面向可光固化樹脂6(圖4A的a)。接著，使用光接收設備161相對於待處理基底7定位凹凸圖案。接下來，閉合壓力容器110之蓋112，並且由排氣區段130對壓力容器110之內部進行排氣。此時，在閉合蓋112之後將He引入壓力容器110中。接著，在z方向上向上移動安置平台145，直至可光固化樹脂6與凹凸圖案13接觸，以形成由模具1、可光固化樹脂6以及待處理基底7構成之總成8(圖4A的b)。此時，凹凸圖案13未完全由可光固化樹脂6填充，並且其部分具有未填充的位置。另外，此時總成8處於僅將模具1、可光固化樹脂6以及待處理基底7組裝在一起的狀態下，並且因而其整個表面可直接暴露於環境。此後，移動基底支撐部件140以將總成8在z方向上進一步向上提昇(圖4A的c)。藉此，模具1與模具支撐部件150分離，且總成8處於僅由基底支撐部件140支撐之狀態下。基底支撐部件140僅由4個圓點狀突起構成，且所述突起與總成8之間的接觸面積極小。因而，支撐總成8以使得環境之流體壓力實質上作用於其整個表面上。當支撐總成8以使得環境之流體壓力實質上作用於其整個表面上時，在驅動控制區段之控制下由氣體引入區段120引入氣體。因此，藉由所述氣體所施加的流體壓力而將模具1與待處理基底7彼此按壓，且可光固化樹脂6完全填充凹凸圖案(圖4B的d)。接著，當由氣體引入區段120及/或燈加熱器155在驅動控制區段之控制下將壓力容器110內的壓力P及/或總成8的溫度T維持為先前獲得的目標值時，將紫外光照射至總成8內的可光固化樹脂6上，以使可光固化樹脂6固化。在完成對可光固化樹脂6進行的轉印與曝光之後，將基底支撐部件140容納在安置平台145中(圖4B的e)。此時，由模具支撐部件150與安置平台145支撐總成8。接下來，抽吸待處理基底7之底表面(與抗蝕劑塗佈表面相對之表面)並將其固定至安置平台145上。最後，在抽吸待處理基底7的同時，在z方向上向下移動安置平台145，以將模具1與經固化的可光固化樹脂6分離(圖4B的f)。
    (可固化樹脂)
    抗蝕劑6無特定限制。在本實施例中，可使用藉由向可聚合化合物添加光聚合引發劑(photopolymerization initiator)(約2質量%)與氟單體(0.1至1質量%)而製備之光固化樹脂。視需要亦可添加抗氧化劑(約1質量%)。藉由以上程序產生的光固化樹脂可由波長為360奈米的紫外光進行固化。關於具有差溶解度之樹脂，較佳的是添加少量丙酮或乙酸醚以溶解所述樹脂，且接著移除溶劑。應注意，本實施例利用可光固化材料作為可固化樹脂膜之材料，但本發明並不限於此類組態，且或者可應用可熱固化材料。
    可聚合化合物之實例包含：丙烯酸苯甲酯(大阪有機化學工業株式會社(Osaka Organic Chemical Industries,K.K.)的維斯克TM(ViscoatTM)#160)、乙基卡必醇丙烯酸酯(大阪有機化學工業株式會社(Osaka Organic Chemical Industries,K.K.)的ViscoatTM #190)、聚丙二醇二丙烯酸酯(東亞合成株式會社(TOAGOSEI K.K.)的奧尼克斯TM(AronixTM)M-220)以及三羥甲基丙烷PO改質三丙烯酸酯(東亞合成株式會社(TOAGOSEI K.K.)的AronixTM M-310)。另外，由以下化學式(1)表示之化合物A亦可用作可聚合化合物。
    [化學式1]
    光聚合引發劑之實例包含烷基苯基酮型光聚合引發劑，諸如2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(豐通化塑株式會社(Toyotsu Chemiplas K.K.)的豔佳固TM(IRGACURETM)379。
    另外，由以下化學式(2)表示之化合物B可用作氟單體。
    在使用噴墨方法塗佈可光固化樹脂的狀況下，較佳的是，利用藉由將由化學式(1)表示之化合物、AronixTM M-220、IrgacureTM 379與由化學式(2)表示之氟單體以48：48：3：1之比率混合來形成可光固化樹脂。另一方面，在藉由旋塗方法塗佈所述可光固化樹脂的狀況下，較佳的是，將用丙二醇甲基醚乙酸酯(Propylene Glycol Methyl Ether Acetate；PGMEA)稀釋至1質量%之可聚合化合物用作可光固化樹脂。
    (可固化樹脂之塗佈方法)
    可藉由利用旋塗方法、浸塗方法、噴墨方法等來執行抗蝕劑6之塗佈。
    (壓力容器內的壓力及/或總成的溫度之控制方法)
    控制構件基於所設定之預定參數而控制壓力容器110內的壓力P及/或總成8的溫度T，以滿足以下公式2。
    所述預定參數為：抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比△Dall；標準壓力Pst；標準溫度Tst；模具之楊氏模數Em；模具之熱膨脹係數αm；待處理基底之楊氏模數Ei；以及待處理基底之熱膨脹係數αi。然而，在僅控制壓力容器110內的壓力P的狀況下(即，溫度T等於標準溫度Tst)，不需要模具1與待處理基底7之熱膨脹係數。類似地，在僅控制總成8之溫度T的狀況下(即，壓力P等於標準壓力Pst)，不需要模具1與待處理基底7之楊氏模數。
    △Dall=(1/Ei-1/Em)．(P-Pst)+(αm-αi)．(T-Tst) (2)
    在本說明書中，表述「標準尺寸」指標準條件(標準壓力與標準溫度)下模具1之凹凸圖案13的尺寸。量測尺寸之具體位置無特定限制。然而，有必要比較凹凸圖案13與所轉印的抗蝕劑圖案之互補的對應位置之尺寸。
    基於待形成的抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準條件下之模具1之標準尺寸的差的所需百分比來確定標準條件，即，基於待形成的抗蝕劑圖案的尺寸來確定標準條件。舉例而言，在將形成尺寸與周圍條件(大氣壓與室溫)下的模具1的凹凸圖案13相差所需百分比的抗蝕劑圖案的狀況下，標準壓力為大氣壓，標準溫度為室溫，且標準尺寸為此等條件下之凹凸圖案13的尺寸。或者，考慮到實際利用模具1時的條件，相比周圍條件，標準條件可為較高壓力且較高溫度的條件。在此狀況下，所述高壓力與高溫度的條件下的凹凸圖案13之尺寸為標準尺寸。
    表述「抗蝕劑圖案之尺寸相對於標準尺寸之差的百分比」指抗蝕劑圖案與標準條件下之標準尺寸的差的百分比。具體而言，百分比△Dall由以下的公式3表示。
    在公式(3)中，Dst表示標準條件下的凹凸圖案13之預定區域的尺寸(標準尺寸)，且Dr表示標準條件下的對應於所述預定圖案之抗蝕劑圖案的區域的尺寸。相應地，在△Dall<0的狀況下，抗蝕劑圖案之尺寸小於標準尺寸Dst。類似地，在△Dall>0的狀況下，抗蝕劑圖案之尺寸大於標準尺寸Dst。
    公式2表示，只要(1/Ei-1/Em)與(αm-αi)中之至少一者不為零，即只要模具1與待處理基底7之楊氏模數與熱膨脹係數中之至少一者為不同值，整個尺寸差的百分比△Dall便取決於壓力容器內的壓力P及/或總成8的溫度T。此是因為模具1與待處理基底7之膨脹百分比或收縮百分比各自不同。本發明利用此事實以實現尺寸與預定標準條件下之模具之圖案的尺寸相差所需百分比的抗蝕劑圖案。
    如下導出公式2。
    首先，自整個尺寸差的百分比△Dall的定義建立公式4。
    △Dall=△DP+△DT (4)
    在公式4中，△DP為伴隨壓力P之改變的尺寸差的百分比(伴隨壓力改變之尺寸差的百分比)，且△DT為伴隨溫度T之改變的尺寸差的百分比(伴隨溫度改變之尺寸差的百分比)。更具體而言，由以下公式5與公式6分別定義伴隨壓力改變之尺寸差的百分比△DP與伴隨溫度改變之尺寸差的百分比△DT。
    即，在控制了壓力P及/或溫度T、形成了抗蝕劑圖案且接著僅改變壓力以將所述壓力返回至標準壓力的狀況下(即，溫度T=常數)，公式5將伴隨壓力改變之尺寸差的百分比△DP表示為相對於標準尺寸Dst之尺寸差的百分比。另外，在控制了壓力P及/或溫度T、形成了抗蝕劑圖案且接著僅改變溫度以將所述壓力恢復至標準溫度的狀況下(即，壓力P=常數)，公式6將伴隨溫度改變之尺寸差的百分比△DT表示為相對於標準尺寸Dst之尺寸差的百分比。
    接著，在使抗蝕劑6固化之後，假設抗蝕劑6遵循待處理基底7之膨脹與收縮。在現實中，考慮到抗蝕劑6之可撓性，此假設是適當的。在此狀況下，藉由以下的公式7與公式8獲得伴隨壓力改變之尺寸差的百分比△DP與伴隨溫度改變之尺寸差的百分比△DT。
    在公式7中，εPi表示在形成抗蝕劑圖案後僅改變壓力以將壓力P恢復至標準壓力Pst(即，溫度T=常數)的狀況下在待處理基底7膨脹時的變形量之百分比(ppm)。εPm表示在形成抗蝕劑圖案後僅改變壓力以將壓力P恢復至標準壓力Pst(即，溫度T=常數)的狀況下在模具1膨脹時的變形量之百分比(ppm)。
    在公式8中，εTm表示在形成抗蝕劑圖案後僅改變溫度以將溫度T恢復至標準溫度Tst(即，壓力P=常數)的狀況下在模具1收縮時的變形量之百分比(ppm)。εTi表示在形成抗蝕劑圖案後僅改變溫度以將溫度T恢復至標準溫度Tst(即，壓力P=常數)的狀況下在待處理基底7收縮時的變形量之百分比(ppm)。
    自公式4、公式7以及公式8導出公式2。
    在本發明中，較佳的是，在壓力容器110內的壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內的狀況下，對藉由壓力進行之控制進行優先化。表述「對藉由壓力進行之控制進行優先化」意指首先確定在壓印期間針對藉由壓力進行之控制的目標值。舉例而言，在壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內且以上公式2可僅使用壓力來滿足的狀況下，則僅使用壓力使總成8膨脹或收縮。在此狀況下，△Dall=△DP。或者，在僅藉由控制介於0兆帕至5兆帕之範圍內的壓力P無法達成整個尺寸差之所需百分比△Dall的狀況下，藉由控制溫度T來補償不足的部分。
    採用以上組態之原因如下。為根據公式2實現整個尺寸差之所需百分比△Dall，控制壓力P與溫度T兩個參數。此處，壓力的控制與溫度的控制各自具有優點與缺點。具體而言，控制壓力之優點為，總成可由流體壓力均勻地加壓，從而實現均勻的尺寸調整。控制壓力之缺點為，不可能將計示壓力(gauge pressure)升高為大於5兆帕，且相比對溫度進行控制之狀況，尺寸調整之範圍受到限制。計示壓力之上限設定為5兆帕，此是因為若壓力超過5兆帕，則存在介入模具1與待處理基底7之間的雜質將損害模具1與待處理基底7的可能性。
    同時，控制溫度之優點為，尺寸調整之範圍大於對壓力進行控制的狀況。控制溫度之缺點為：在加熱期間，在總成8中產生了溫度波動，從而導致難以執行均勻的尺寸調整；以及達到目標溫度極耗時。在模具1或待處理基底7之材料為石英的狀況下，控制溫度之缺點變得尤為顯著。
    相應地，在壓力容器110內的壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內的狀況下，對藉由壓力進行之控制進行優先化，以便實現均勻的尺寸調整。
    圖5為示意性地繪示流體壓力P1與P2在壓力容器110內作用於總成8上的方式的截面圖，在圖4A的c所繪示的步驟中，所述壓力容器充滿氣體。在圖5中，P1指示施加至模具1之表面上的流體壓力，且P2指示施加至待處理基底7之表面與抗蝕劑6之表面上的流體壓力。如圖5中所繪示，總成8之整個表面在圖4A的c所繪示的步驟中可直接暴露於環境。另外，由圓點狀突起所構成之基底支撐部件140支撐總成8，以使得環境之流體壓力實質上作用於總成8的整個表面上。即，向總成8之表面(且特定而言，模具1之凸緣部分(flange portion)15)施加均勻的流體壓力P1，且向面向凸緣部分15的待處理基底7之部分施加均勻的流體壓力P2。藉此，均勻的尺寸調整變為可能。另外，基底支撐部件140在除對應於圖案之部分8a之外的部分處支撐總成8。藉此，防止除流體壓力P1與流體壓力P2之外的外力施加至對應於圖案之部分8a。
    (脫模)
    在本發明的奈米壓印方法中，較佳的是，在模具1脫模之後將壓力容器110內的壓力P恢復至大氣壓，且亦較佳的是，在模具1脫模之後將總成8的溫度T恢復至周圍溫度。此是因為，藉由使抗蝕劑6僅遵循待處理基底7之膨脹或收縮，均勻的尺寸調整變為可能。
    較佳的是，使壓力容器110充滿氣體，以使得壓力容器內的壓力介於0.1兆帕至5兆帕之範圍內，更佳介於0.5兆帕至3兆帕之範圍內，且最佳介於1兆帕至2兆帕之範圍內。壓力之下限設定為0.1兆帕，此是因為若壓力小於0.1兆帕，則由於殘餘氣體未被驅出圖案化區域R1、殘餘氣體未通過石英基底(在所述氣體為He的狀況下)或殘餘氣體不溶解於抗蝕劑6中而將出現不完全填充缺陷。另外，若壓力小於0.1兆帕，則待處理基底7將不根據流體壓力而屈變，且殘餘膜中將可能出現波動。另一方面，上限設定為5兆帕，此是因為若壓力大於5兆帕，則存在若雜質介入於模具1與待處理基底7之間則模具1與待處理基底7將受到損壞的可能性。
    (本發明的操作效應)
    在下文中，將描述本發明的操作效應。圖6為示意性地繪示具有不同的楊氏模數及/或熱膨脹係數之模具與待處理基底膨脹或收縮之方式的截面圖的集合。
    若在形成由待處理基底7、抗蝕劑6與模具1構成之總成8的狀態下壓力容器110內的壓力P增大(圖6的a)，則總成8將受流體壓力壓縮且收縮(圖6的b)。此時，模具1與待處理基底7的收縮程度將不同，此是因為模具1之楊氏模數與待處理基底7之楊氏模數不同。抗蝕劑6在總成8受到壓縮的狀態下固化，接著模具1與抗蝕劑6分離，藉此，將收縮狀態下的凹凸圖案13轉印至抗蝕劑6(圖6的c)。此時，凹凸圖案13的尺寸與轉印至抗蝕劑6之抗蝕劑圖案的尺寸相同。此後，在壓力P恢復至標準壓力時，模具1與待處理基底7恢復至其原始大小。此時，抗蝕劑6在遵循待處理基底7之膨脹的同時膨脹，此是因為抗蝕劑6與待處理基底7緊密接觸(圖6的d)。相應地，在模具1與待處理基底7受到壓縮時相同的兩個圖案之尺寸Dst與Dr將由於其膨脹程度不同而偏離對應於模具1與待處理基底7之楊氏模數之差的百分比。
    如上所述，本發明的奈米壓印方法與奈米壓印裝置利用由於模具與待處理基底之膨脹與收縮而發生之改變的程度的差，以控制抗蝕劑圖案之尺寸。因此，可能形成尺寸與預定標準條件下的模具之圖案之尺寸相差所需百分比的抗蝕劑圖案。
    <第一實施例的設計修改>
    在第一實施例中，描述了僅模具1具有台面部分的狀況。本發明的奈米壓印方法與奈米壓印裝置亦可應用於僅待處理基底7具有台面部分或待處理基底7與模具1兩者均具有台面部分的狀況。
    在第一實施例中，描述了利用台面型模具1的狀況。然而，本發明亦可應用於利用共同平面模具之奈米壓印。
    另外，在第一實施例中，在以安置平台145移動待處理基底7的同時，模具1與抗蝕劑6置放成相接觸。或者，如圖7與圖8A所繪示，可採用在安置平台145之中央部分處設置用於在接觸期間按壓待處理基底7之中央部分之插銷147的架構。藉由在抽吸待處理基底7之外周邊時使用插銷(pin)147將基底之中央部分按壓在模具1上，來使模具1與抗蝕劑6彼此接觸。應注意，在將氣體引入至壓力容器110中時縮回插銷147，以使流體壓力作用於總成8上。如圖8B所繪示，作為用於在接觸期間將待處理基底7之中央部分按壓在模具1上的另一構件，可在安置平台145之中央部分中設置第二氣體引入區段148。在此狀況下，將經由第二氣體引入區段148引入的氣體吹至待處理基底7上。
    此外，在第一實施例中，分別將模具1與待處理基底7置放於模具支撐部件150與安置平台145上。或者，模具1與塗佈有抗蝕劑6之待處理基底7置放成相接觸，即形成總成8，且接著在此狀態下置放於安置平台145上。
    <奈米壓印方法與奈米壓印裝置之第二實施例>
    將參考圖9至10B描述本發明的奈米壓印方法與奈米壓印裝置之第二實施例。圖9為示意性地繪示根據本發明之第二實施例的奈米壓印裝置的截面圖。圖10A與圖10B為示意性地繪示根據本發明之第二實施例的奈米壓印方法之步驟的截面圖的集合。應注意，第二實施例的用於基底與基底支撐部件的安置平台之架構與第一實施例之架構不同，且未設置諸如燈加熱器之加熱構件。相應地，因為與第一實施例之元件相同之元件並非特別必要，所以將省略其詳細描述。
    (奈米壓印裝置)
    首先，將描述根據第二實施例的用於執行奈米壓印方法之奈米壓印裝置。使用圖9中所繪示的奈米壓印裝置200執行第二實施例之奈米壓印方法。圖9之奈米壓印裝置200配備有：壓力容器210；氣體引入區段220，其將氣體引入至壓力容器210中；排氣區段230，其用於自壓力容器210內部排出氣體；基底支撐部件240，其用於支撐待處理基底7；基底安置平台245，其上安置了待處理基底7；模具支撐部件250，其用於支撐模具1；光接收設備261，其用於定位凹凸圖案；以及曝光光源262，其用於將抗蝕劑曝光。
    (模具與待處理基底)
    在第二實施例中，模具1之楊氏模數與待處理基底7之楊氏模數不同。應注意，模具1與待處理基底7之熱膨脹係數可相同或不同。
    (基底安置平台)
    安置平台245用於在其上安置待處理基底7。安置平台245經裝配以可在x方向(圖9中的水平方向)、y方向(垂直於圖7中之圖紙之方向)、z方向(圖9中的垂直方向)與θ方向(具有在z方向上之軸作為旋轉中心之旋轉方向)上移動，以便實現相對於模具1上之凹凸圖案的定位。安置平台245可裝配有用於抽吸與固持待處理基底7之抽吸開口以及用於加熱待處理基底7之加熱器。
    (基底支撐部件)
    在將置放於安置平台245上的待處理基底7向上提離安置平台245時，且亦在支撐總成8時，利用基底支撐部件240。與安置平台245類似，基底支撐部件240經裝配以可至少在z方向上移動。如圖9與圖10A中繪示，與模具支撐部件250類似，第二實施例之基底支撐部件240由環部分241與支撐柱242構成。環部分241可呈斷裂環形狀之形式。
    (氣體引入區段與排氣區段)
    氣體引入區段220與排氣區段230與第一實施例之相應區段相同。第二實施例未設有加熱構件。因而，氣體引入區段220、排氣區段230以及用於控制此等組件之驅動的驅動控制區段(未圖示)充當本發明之控制構件。
    (奈米壓印方法)
    為有助於理解所述裝置之驅動程序，圖10A與10B中僅繪示安置平台245、基底支撐部件240、模具支撐部件250以及為解釋使用此等組件之程序所需的元件。應注意，在以下描述中，周圍條件(大氣壓與室溫)表示為標準條件。
    如下執行第二實施例之奈米壓印方法。首先，使用者確定待形成之抗蝕劑圖案相比標準條件下的模具1之標準尺寸之差的百分比。接著，使用者在控制氣體引入區段220與排氣區段230之驅動控制區段中設定所需百分比與其他預定參數。所述驅動控制區段基於上述參數而在壓印期間自預定關係公式獲得壓力容器210內的目標壓力P。接著，打開壓力容器210的蓋212，將表面塗佈有抗蝕劑6之待處理基底7安置在安置平台245上，且將模具1置放於模具支撐部件250上，以使得凹凸圖案面向抗蝕劑6(圖10A的a)。接著，使用光接收設備261相對於待處理基底7定位凹凸圖案。接下來，閉合壓力容器210的蓋212，且由排氣區段230對壓力容器210之內部進行排氣。此時，可在閉合蓋212之後將He引入至壓力容器210中。接著，在z方向上向上移動安置平台245，直至抗蝕劑6與模具1之凹凸圖案13接觸，以形成由模具1、抗蝕劑6以及待處理基底7構成之總成8(圖10A的b)。此時，凹凸圖案13未完全由抗蝕劑6填充，並且其部分具有未填充的位置。另外，此時總成8處於僅將模具1、抗蝕劑6以及待處理基底7組裝在一起的狀態下，並且因而其整個表面可直接暴露於環境。此後，移動基底支撐部件240以將總成8在z方向上進一步向上提昇(圖10A的c)。藉此，模具1與模具支撐部件250分離，且總成8處於僅由基底支撐部件240支撐之狀態下。基底支撐部件240由環部分241與支撐柱242構成，且在總成8之外周邊處，環部分241與總成8之間的接觸面積為極小面積。因而，支撐總成8以使得環境之流體壓力實質上作用於其整個表面上。當支撐總成8以使得環境之流體壓力實質上作用於其整個表面上時，由氣體引入區段220引入氣體。因此，藉由所述氣體所施加的流體壓力而將模具1與待處理基底7彼此按壓，且抗蝕劑6完全填充凹凸圖案(圖10B的d)。接著，當氣體引入區段220在驅動控制區段之控制下將壓力容器210內的壓力P維持為先前獲得的目標值時，將紫外光照射至總成8內的抗蝕劑6上，以使抗蝕劑6固化。在完成對抗蝕劑6進行之轉印與曝光後，在z方向上將基底支撐部件240向下移動且使其返回其原始位置(圖10B的e)。此時，由模具支撐部件250與安置平台245支撐總成8。此後，模具1與經固化的抗蝕劑6以與第一實施例中相同之方式分離。最後，所述總成之條件恢復至標準條件。
    應注意，較佳的是，當將抗蝕劑6曝光時在曝光光源262與總成8之間安裝常溫濾光器(cold filter)，以防止總成8之溫度在曝光期間升高。
    第二實施例僅使用藉由壓力進行之控制來執行尺寸調整。此是因為第二實施例採用周圍條件作為標準條件，從而導致總成8之溫度T未自標準溫度(室溫)發生改變。相應地，可忽略公式2之第二項。
    如上所述，第二實施例之奈米壓印方法與奈米壓印裝置使用在預定標準壓力與預定標準溫度下具有預定標準尺寸之精細凹凸圖案之模具，與具有抗蝕劑塗佈表面之待處理基底，所述模具與所述待處理基底具有不同的楊氏模數；並在壓力容器內的壓力受到控制而滿足利用預定參數之預定關係公式時使抗蝕劑固化。相應地，可獲得與所述第一實施例之奈米壓印方法所獲得之效應相同的有利效應。
    <圖案化基底之形成方法>
    接下來，將描述根據本發明之實施例的用於製造圖案化基底之方法。在本實施例中，使用上述奈米壓印方法以製造圖案化基底。
    首先，在待處理基底之表面上形成抗蝕劑膜，所述抗蝕劑膜上已藉由上述奈米壓印方法形成了圖案。接著，將形成有圖案之抗蝕劑膜用作罩幕來蝕刻待處理基底，以形成對應於所述抗蝕劑膜之凹凸圖案的凹凸圖案。藉此，獲得具有預定圖案之圖案化基底(複製品)。
    在待處理基底為疊層結構並在其表面上包含罩幕層的狀況下，在具有所述罩幕層之待處理基底的表面上形成抗蝕劑膜，所述抗蝕劑膜上已藉由上述奈米壓印方法形成了圖案。接著，將抗蝕劑用作罩幕來執行乾式蝕刻，以在罩幕層中形成對應於所述抗蝕劑膜之凹凸圖案的凹凸圖案。此後，使用所述罩幕層作為蝕刻終止層來進一步執行乾式蝕刻，以在基底中形成凹凸圖案。藉此，獲得具有預定圖案之基底。
    乾式蝕刻方法無特定限制，只要其能夠在基底中形成凹凸圖案即可，並且可根據預期用途進行選擇。可使用的乾式蝕刻方法之實例包含：離子研磨方法；反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching；RIE)方法；濺鍍蝕刻方法等。在此等方法中，離子研磨方法與RIE方法尤其較佳。
    離子研磨方法亦稱作離子束蝕刻。在離子研磨方法中，將諸如Ar之惰性氣體引入至離子源中以產生離子。所產生的離子經由柵格而加速，並與樣本基底碰撞以執行蝕刻。離子源之實例包含：卡夫曼型離子源(Kauffman type ion sources)；高頻離子源；電子轟擊離子源；雙三極體離子源(duoplasmatron ion source)；弗里曼離子源(Freeman ion sources)；以及電子迴旋加速器共振(Electron Cyclotron Resonance；ECR)離子源。
    Ar氣體可用作離子束蝕刻期間的處理氣體。氟系氣體或氯系氣體可用作RIE期間的蝕刻劑。
    如上所述，使用控制抗蝕劑圖案之尺寸的奈米壓印方法來執行本發明的用於製造圖案化基底之方法。因而，在圖案化基底之製造中，高精度處理變為可能。
    [實例]
    下文將描述本發明的奈米壓印方法之實例。
    <實例1>
    在實例1中，石英模具用作模具，且Si基底用作待處理基底。石英模具之楊氏模數Em為72千兆帕，且石英模具之熱膨脹係數αm為5.5．10-7/℃。Si基底之楊氏模數Ei為185千兆帕，且Si基底之熱膨脹係數αi為2.6．10-6/-℃。藉由將此等值代入公式2而獲得公式9。
    △Dall=-8.48．10-3．σ-2.05．10-6．△T (9)
    應注意，在公式9中，σ表示計示壓力且△T表示藉由自總成之溫度減去室溫而獲得的溫度差。
    將可光固化抗蝕劑塗佈在直徑為4吋之Si基底上，以用可光固化抗蝕劑層塗佈所述Si基底。基於直徑為6吋、厚度為0.525毫米且形成有圖11中所繪示的圖案之石英基底來製造模具。對石英模具施行脫模處理。
    在實例1中，藉由在壓印期間僅調整壓力容器內的計示壓力，執行壓印，以使得藉由壓印而形成之抗蝕劑圖案的尺寸將比周圍條件下的石英模具上的凹凸圖案的尺寸小5ppm。若將△Dall=5．10-6與△T=0代入公式9，則計算出值σ為0.59兆帕。
    接著，如下在周圍條件(室溫=25℃)下執行壓印。使石英模具稍微接觸可光固化抗蝕劑層以形成總成。接著，將總成置放在壓力容器中。此外，將空氣引入至壓力容器中，以使得空氣之壓力變為0.59兆帕的計示壓力，以對總成進行加壓。此時，總成之溫度為25℃。此後，將可光固化抗蝕劑層曝光。在曝光期間總成之溫度為25℃。接下來，將壓力降至大氣壓，且接著分離石英模具與可光固化抗蝕劑。關於石英模具、可光固化抗蝕劑、抗蝕劑圖案、Si基底以及步驟中之每一者的細節如下所述。
    (石英模具)
    石英模具之圖案配置如圖11中所繪示。圖11為繪示自模具後表面觀看的模具之凹凸圖案的配置的示意圖。具體而言，設置了圖案深度為100奈米的呈十字形圖案形式的四個對準標記AM1，其中長度為55微米且線寬度為10微米的線交叉(圖12)。另外，設置了朝向對準標記AM1中之每一者的外周邊側的格柵圖案(W1、X1、Y1以及Z1)。在格柵圖案中之每一者中配置彼此平行的圖案深度為100奈米之窄間距圖案G1以及圖案深度為100奈米之寬間距圖案G2，其中在窄間距圖案G1中以1.9微米之間距配置寬度為0.95微米的線，在寬間距圖案G2中以2.0微米之間距配置寬度為1.0微米的線(圖11)。格柵圖案W1與Y1的中心之間的距離以及格柵圖案X1與Z1的中心之間的距離兩者為60毫米(圖11)。
    (可光固化抗蝕劑)
    將由化學式(1)表示之化合物、Aronix M-220、Irgacure 379以及由化學式(2)表示之氟單體以48：48：3：1之比率形成的混合物用作可光固化抗蝕劑。
    (抗蝕劑圖案)
    在執行使用上述石英模具之壓印的狀況下，形成了抗蝕劑圖案，諸如，圖13中所繪示的抗蝕劑圖案。圖13為繪示自抗蝕劑前表面觀看的抗蝕劑之配置的示意圖。抗蝕劑圖案為自石英模具轉印的凹凸圖案。具體而言，設置了圖案高度為100奈米的呈十字形圖案形式的四個對準標記AM1，其中長度為55微米且線寬度為10微米的線進行交叉(圖12)。另外，設置了朝向對準標記AM1中之每一者的外周邊側的格柵圖案(W2、X2、Y2以及Z2)。在格柵圖案中之每一者中配置彼此平行的圖案高度為100奈米之窄間距圖案G1以及圖案深度為100奈米之寬間距圖案G2，其中在窄間距圖案G1中以1.9微米之間距配置寬度為0.95微米的線，在寬間距圖案G2中以2.0微米之間距配置寬度為1.0微米的線(圖13)。格柵圖案W2與Y2的中心之間的距離以及格柵圖案X2與Z2的中心之間的距離兩者為60毫米(圖13)。
    (Si基底)
    利用了使用矽烷偶合劑對表面進行處理之Si基底，所述矽烷偶合劑相對於可光固化抗蝕劑具有優良的黏著性。藉由稀釋所述矽烷偶合劑、使用旋塗方法以所稀釋的矽烷偶合劑塗佈基底之表面且接著藉由對經塗佈的表面退火，來處理所述表面。
    (可光固化抗蝕劑塗佈步驟)
    利用DMP-2831，其為富士迪馬堤克士股份有限公司(FUJIFILM Dimatix)的壓電類型的噴墨印表機。將專用的10皮升噴頭用作噴墨頭。
    (模具接觸步驟)
    使石英模具與Si基底彼此靠近，並在使用光學顯微鏡自石英模具之後表面觀測對準標記的同時執行定位，以使得對準標記處於預定位置。
    (曝光步驟)
    藉由波長為360奈米之紫外光以300毫焦/平方公分的照射劑量執行曝光。在曝光光源與石英模具/Si基底之間安裝常溫濾光器，以防止石英模具與Si基底之溫度在曝光期間升高。
    <實例2>
    以與實例1中相同的方式將石英模具用作模具，並將Si基底用作待處理基底。
    將可光固化抗蝕劑塗佈在直徑為4吋之Si基底上，以用可光固化抗蝕劑層塗佈所述Si基底。基於直徑為6吋、厚度為0.525毫米且形成有圖11中所繪示的圖案之石英基底來製造模具。對石英模具施行脫模處理。
    在實例2中，藉由在壓印期間調整容器壓力內的計示壓力以及總成的溫度，執行壓印，以使得藉由壓印而形成之抗蝕劑圖案的尺寸將比周圍條件下的石英模具上的凹凸圖案的尺寸小100ppm。此時，計示壓力設定為5兆帕。在此狀況下，公式9中第一項的值將為-42.4，小於100ppm的目標值。相應地，將△Dall=100.10-6與σ=5.0代入公式9，以計算出△T值為28.1℃。
    接著，如下在周圍條件(室溫=25℃)下執行壓印。使石英模具稍微接觸可光固化抗蝕劑層以形成總成。接著，將總成置放在壓力容器中。此外，將空氣引入至壓力容器中，以使得空氣之壓力變為5.0兆帕的計示壓力，以對總成進行加壓。此時，總成之溫度為25℃。此外，使用燈加熱器對總成進行加熱，使得其溫度變為53.1℃。此後，將可光固化抗蝕劑層曝光。在曝光期間總成之溫度為53.1℃。接下來，將壓力降至大氣壓，將總成之溫度恢復至室溫，且接著分離石英模具與可光固化抗蝕劑。關於石英模具、可光固化抗蝕劑、抗蝕劑圖案、Si基底以及步驟中之每一者的細節與實例1之細節相同。
    <實例3>
    在實例3中，石英模具用作模具，且Ni基底用作待處理基底。石英模具之楊氏模數Em為72千兆帕，且石英模具之熱膨脹係數αm為5.5．10-7/℃。Ni基底之楊氏模數Ei為200千兆帕，且Ni基底之熱膨脹係數αi為13.4．10-6/-℃。藉由將此等值代入公式2而獲得公式10。
    △Dall=-8.89．10-3．σ-12.9．10-6．△T (10)
    將可光固化抗蝕劑塗佈在直徑為4吋之Ni基底上，以用可光固化抗蝕劑層塗佈所述Ni基底。基於直徑為6吋、厚度為0.525毫米且形成有圖11中所繪示的圖案之石英基底來製造模具。對石英模具施行脫模處理。
    在實例3中，藉由在壓印期間僅調整壓力容器內的計示壓力，執行壓印，以使得藉由壓印而形成之抗蝕劑圖案的尺寸將比周圍條件下的石英模具上的凹凸圖案的尺寸小10ppm。若將△Dall=10．10-6與△T=0代入公式10，則計算出值σ為1.12兆帕。
    接著，如下在周圍條件(室溫=25℃)下執行壓印。使石英模具稍微接觸可光固化抗蝕劑層以形成總成。接著，將總成置放在壓力容器中。此外，將空氣引入至壓力容器中，以使得空氣之壓力變為1.12兆帕的計示壓力，以對總成進行加壓。此時，總成之溫度為25℃。此後，將可光固化抗蝕劑層曝光。在曝光期間總成之溫度為25℃。接下來，將壓力降至大氣壓，且接著分離石英模具與可光固化抗蝕劑。關於石英模具、可光固化抗蝕劑、抗蝕劑圖案、Ni基底以及步驟中之每一者的細節與實例1之細節相同。
    <比較實例1>
    除了將直徑為4吋之石英基底用作塗佈有抗蝕劑之基底外，以與實例1之方式相同的方式執行壓印。
    <尺寸調整之評估方法>
    藉由比較直徑為6吋之石英參考基底上形成的格柵圖案以及抗蝕劑圖案內的格柵圖案，來執行關於藉由實例與比較實例形成之抗蝕劑圖案的尺寸相對於模具的凹凸圖案的尺寸的減小程度的評估。
    具體而言，如下執行所述評估。
    首先，製備參考基底。圖14為繪示自參考基底後表面觀看的參考基底之圖案之配置的示意圖。具體而言，設置了圖案深度為100奈米之四個對準標記AM2，其中在柵格中配置四個正方形(圖15)。對準標記AM2中之每一者在垂直與水平方向兩者上的大小為55微米，且正方形之間的間隔為13微米。另外，設置了朝向對準標記AM2中之每一者的外周邊側的格柵圖案(W3、X3、Y3以及Z3)。在格柵圖案中之每一者中配置彼此平行的圖案深度為100奈米之窄間距圖案G1以及圖案深度為100奈米之寬間距圖案G2，其中在窄間距圖案G1中以1.9微米之間距配置寬度為0.95微米的線，在寬間距圖案G2中以2.0微米之間距配置寬度為1.0微米的線(圖14)。
    在用以評估實例1與比較實例1之參考基底中，格柵圖案W3與Y3的中心之間的距離以及格柵圖案X3與Z3的中心之間的距離比石英模具的凹凸圖案中對應的格柵圖案小5ppm。即，格柵圖案的中心之間的距離為60毫米-300奈米(圖14)。另外，諸對相對對準標記AM2(舉例而言，形成於格柵圖案W3與Y3附近的對準標記)之間的距離比形成於石英模具中的相對對準標記AM1(舉例而言，形成於格柵圖案W1與Y1附近的對準標記)之間的距離小5ppm。
    在用以評估實例2之參考基底中，格柵圖案W3與Y3的中心之間的距離以及格柵圖案X3與Z3的中心之間的距離比石英模具的凹凸圖案中對應的格柵圖案小100ppm。即，格柵圖案的中心之間的距離為60毫米-6微米。另外，諸對相對對準標記AM2之間的距離比形成於石英模具中的相對對準標記AM1之間的距離小100ppm。
    在用以評估實例3之參考基底中，格柵圖案W3與Y3的中心之間的距離以及格柵圖案X3與Z3的中心之間的距離比石英模具的凹凸圖案中對應的格柵圖案小10ppm。即，格柵圖案的中心之間的距離為60毫米-600奈米。另外，諸對相對對準標記AM2之間的距離比形成於石英模具中的相對對準標記AM1之間的距離小10ppm。
    接下來，確認尺寸之偏移。在周圍條件(室溫=25℃)下執行確認。使參考基底靠近形成有抗蝕劑圖案之抗蝕劑，直至抗蝕劑與參考基底之間的距離為20微米。接著，執行位置對準，以使得在使用光學顯微鏡自參考基底之後表面觀測對準標記的同時，將形成於抗蝕劑圖案中之對準標記AM1與形成於參考基底中之對準標記AM2組合。此時，對準標記AM1與對準標記AM2之上部、下部、左側與右側方向上的突出部分之間的距離為1.6微米(圖16)。此後，抗蝕劑與參考基底之間的距離設定為10微米或10微米以下。
    在完成以上調整後，在形成格柵圖案之四個區域(即，格柵圖案W2與W3、X2與X3、Y2與Y3以及Z2與Z3重疊的區域)中之每一者處觀測到諸如圖17中所繪示的莫耳條紋(Moire fringe)。
    接著，執行位置對準，以使得在自參考基底之後表面觀測格柵圖案時，在W2與W3重疊之區域處觀測到的莫耳條紋之位置變得相同。接下來，在自參考基底之後表面觀測格柵圖案時，在Y2與Y3重疊之區域量測的所觀測的莫耳條紋之位置偏移量△Y變得相同(圖17)。此後，自位置偏移量△Y計算此等區域處之格柵圖案G1與G2之相對偏移量△y。
    同時，執行位置對準，以使得在自參考基底之後表面觀測格柵圖案時，在X2與X3重疊之區域處觀測到的莫耳條紋之位置變得相同。接下來，在自參考基底之後表面觀測格柵圖案時，在Z2與Z3重疊之區域量測的所觀測的莫耳條紋之位置偏移量△X變得相同(圖17)。此後，自位置偏移量△X，計算此等區域處之格柵圖案G1與G2之相對偏移x的量△x。
    在計算相對偏移量△x與△y之後，將相對偏移量滿足不等式-30奈米△x30奈米與-30奈米△y30奈米之狀況評估為已執行尺寸調整。其他狀況評估為未執行尺寸調整。舉例而言，在日本未審查專利公開案2010-267682號中詳細描述了利用莫耳條紋之上述量測方法。
    <評估結果>
    表1針對實例與比較實例概述了評估結果。對於項目「尺寸調整」，評估為「是」指示執行了尺寸調整，且評估為「否」指示未執行尺寸調整。自表1可理解，執行本發明使得能夠形成尺寸與標準條件下之模具之圖案的尺寸相差所需百分比的抗蝕劑圖案。
    [產業可利用性之領域]
    本發明的奈米壓印方法與奈米壓印裝置可用以製造將作為下一代硬碟之圖案化媒體或製造半導體設備。
    1、90‧‧‧模具
    6‧‧‧可光固化樹脂
    7‧‧‧待處理基底
    8‧‧‧總成
    8a‧‧‧部分
    11‧‧‧支撐部分
    12‧‧‧台面部分
    13‧‧‧凹凸圖案
    15‧‧‧凸緣部分
    91‧‧‧部件
    92‧‧‧起伏
    100、200‧‧‧奈米壓印裝置
    110、210‧‧‧壓力容器
    111、211‧‧‧容器主體
    112、212‧‧‧蓋
    113、213‧‧‧玻璃窗
    120、220‧‧‧氣體引入區段
    121、221‧‧‧氣體引入管道
    122、132、222、232‧‧‧閥門
    130、230‧‧‧排氣區段
    131、231‧‧‧排氣管道
    140、240‧‧‧基底支撐部件
    145、245‧‧‧安置平台
    146‧‧‧抽吸開口
    147‧‧‧插銷
    148‧‧‧第二氣體引入區段
    150、250‧‧‧模具支撐部件
    151、241、251‧‧‧環部分
    152、242、252‧‧‧支撐柱
    155‧‧‧燈加熱器
    161、261‧‧‧光接收設備
    162、262‧‧‧曝光光源
    AM1、AM2‧‧‧對準標記
    D1、D2‧‧‧厚度
    Dst、Dr‧‧‧尺寸
    F‧‧‧外力
    G1‧‧‧窄間距圖案
    G2‧‧‧寬間距圖案
    P1、P2‧‧‧流體壓力
    R1‧‧‧圖案化區域
    R2‧‧‧區域
    S1‧‧‧基面
    W1、W2、W3、X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3‧‧‧格柵圖案
    △X、△Y‧‧‧位置偏移量
    圖1為示意性地繪示根據本發明之第一實施例的奈米壓印裝置的截面圖。
    圖2A為示意性地繪示台面型模具之實例的透視圖。
    圖2B為示意性地繪示沿圖2A的線A-A所截得的所述台面型模具之截面的截面圖。
    圖3A為示意性地繪示本發明之奈米壓印裝置的用於待處理基底之安置平台之第一實施例的平面圖。
    圖3B為示意性地繪示本發明之奈米壓印裝置的用於待處理基底之安置平台之第二實施例的平面圖。
    圖3C為示意性地繪示本發明之奈米壓印裝置的用於模具之支撐部件之第一實施例的平面圖。
    圖4A為示意性地繪示根據本發明之第一實施例之奈米壓印方法的步驟的截面圖的集合。
    圖4B為示意性地繪示根據本發明之第一實施例之奈米壓印方法的步驟的截面圖的集合。
    圖5為示意性地繪示在本發明中流體壓力作用於總成之方式的截面圖。
    圖6為示意性地繪示具有不同的楊氏模數及/或熱膨脹係數之模具與待處理基底膨脹或收縮之方式的截面圖的集合。
    圖7為示意性地繪示本發明之奈米壓印裝置的用於基底之安置平台之第三實施例的平面圖。
    圖8A為示意性地繪示使用配備有接觸機構之第一實施例之安置平台而將模具與塗佈有可固化樹脂之基底置放成彼此接觸之方式的截面圖。
    圖8B為示意性地繪示使用配備有接觸機構之第二實施例之安置平台而將模具與塗佈有可固化樹脂之基底置放成彼此接觸之方式的截面圖。
    圖9為示意性地繪示根據本發明之第二實施例的奈米壓印裝置的截面圖。
    圖10A為示意性地繪示根據本發明之第二實施例之奈米壓印方法的步驟的截面圖的集合。
    圖10B為示意性地繪示根據本發明之第二實施例之奈米壓印方法的步驟的截面圖的集合。
    圖11為繪示自模具後表面觀看的模具之凹凸圖案的配置的示意圖。
    圖12為示意性地繪示模具與抗蝕劑上形成之對準標記之組態的圖式。
    圖13為繪示自抗蝕劑圖案前表面觀看的抗蝕劑圖案之配置的示意圖。
    圖14為繪示自參考基底後表面觀看的參考基底之圖案之配置的示意圖。
    圖15為示意性地繪示自參考基底後表面觀看的參考基底上形成之對準標記之組態的圖式。
    圖16為示意性地繪示兩種對準標記相對於彼此定位之狀態的圖式。
    圖17為示意性地繪示莫耳圖案重疊之方式的圖式。
    圖18為示意性地繪示用於使偏離預定設計尺寸的模具之圖案尺寸匹配所述設計尺寸的習知調整方法的圖式。
    1‧‧‧模具
    7‧‧‧待處理基底
    6‧‧‧可光固化樹脂
    8‧‧‧總成
    Dst、Dr‧‧‧尺寸
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] 一種奈米壓印方法，其中：使用在預定標準壓力與預定標準溫度下具有預定標準尺寸之精細的凹凸圖案之模具，與具有抗蝕劑塗佈表面之待處理基底，所述模具與所述待處理基底具有不同的楊氏模數及/或不同的熱膨脹係數；藉由使所述凹凸圖案接觸塗佈在所述抗蝕劑塗佈表面上的抗蝕劑，形成由所述模具、所述抗蝕劑以及所述待處理基底構成之總成；將所述總成置放在壓力容器內，並在所述壓力容器內的壓力P及/或所述總成的溫度T受到控制而滿足下文公式1時使所述抗蝕劑固化，△Dall=(1/Ei-1/Em)．(P-Pst)+(αm-αi)．(T-Tst) (1)其中抗蝕劑圖案之尺寸相對於所述標準尺寸之差的百分比表示為△Dall，所述標準壓力表示為Pst，所述標準溫度表示為Tst，所述模具之楊氏模數表示為Em，所述模具之熱膨脹係數表示為αm，所述待處理基底之楊氏模數表示為Ei且所述待處理基底之熱膨脹係數表示為αi；以及此後將所述模具與所述抗蝕劑分離。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中，在所述壓力室內的所述壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內的狀況下，對藉由壓力進行的控制進行優先化。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中，在將所述模具與所述抗蝕劑分離之後，將所述壓力容器內的所述壓力恢復至大氣壓。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，其中，在將所述模具與所述抗蝕劑分離之後，將所述總成的所述溫度恢復至周圍溫度。
    [5] 如申請專利範圍第3項所述之奈米壓印方法，其中，在將所述模具與所述抗蝕劑分離之後，將所述總成的所述溫度恢復至周圍溫度。
    [6] 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之奈米壓印方法，其中，僅在所述總成中除對應於所述凹凸圖案的部分之外的部分處，藉由以支撐部件支撐所述總成來執行所述總成之置放。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之奈米壓印方法，其中，所述支撐部件為環形形狀。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述之奈米壓印方法，其中，所述支撐部件由三個或三個以上突起構成。
    [9] 一種奈米壓印裝置，其用以執行奈米壓印方法，所述裝置包括：壓力容器，其用於容納總成，所述總成由在預定標準壓力與預定標準溫度下具有預定標準尺寸之精細的凹凸圖案的模具、具有抗蝕劑塗佈表面之待處理基底以及抗蝕劑構成，所述總成藉由使所述凹凸圖案接觸塗佈於所述抗蝕劑塗佈表面上之所述抗蝕劑而形成；以及控制構件，其用於控制所述壓力容器內的壓力P及/或所述總成的溫度T以滿足以下公式2，△Dall=(1/Ei-1/Em)．(P-Pst)+(αm-αi)．(T-Tst) (2)其中抗蝕劑圖案之尺寸相對於所述標準尺寸之差的百分比表示為△Dall，所述標準壓力表示為Pst，所述標準溫度表示為Tst，所述模具之楊氏模數表示為Em，所述模具之熱膨脹係數表示為αm，所述待處理基底之楊氏模數表示為Ei且所述待處理基底之熱膨脹係數表示為αi。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之奈米壓印裝置，其中，在所述壓力室內的所述壓力P介於0兆帕至5兆帕之範圍內的狀況下，所述控制構件對藉由壓力進行之控制進行優先化。
    [11] 如申請專利範圍第9項以及第10項中任一項所述之奈米壓印裝置，更包括：支撐部件，其用於支撐所述總成，設置於所述壓力容器內，且其中，所述總成僅在所述總成中除對應於所述凹凸圖案的部分之外的部分處由所述支撐部件支撐。
    [12] 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印裝置，其中，所述支撐部件為環形形狀。
    [13] 如申請專利範圍第11項所述之奈米壓印裝置，其中，所述支撐部件由三個或三個以上突起構成。
    [14] 一種圖案化基底的製造方法，其中：藉由申請專利範圍第1項所述之奈米壓印方法，在待轉印基底上形成已被轉印凹凸圖案的抗蝕劑膜；以及將所述抗蝕劑膜用作罩幕來執行蝕刻，以在所述待處理基底上形成對應於轉印至所述抗蝕劑膜之所述凹凸圖案的凹凸圖案。
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    法律状态:
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