CN1947225A - 图案转印法 - Google Patents

Abstract

图案转印法包括第一到第三步骤。第一步，把所需的图案转印到形成在基底上的树脂层上，在基底和树脂层之间设置释放层。第二步，在第一步之后执行，把已经转印到树脂层上的图案转印到基底上，并局部暴露释放层。第三步，在第二步后执行，溶解存在于基底和树脂层之间的释放层，并由此从基底上去除该释放层。

Description

图案转印法

参考文献

下列在先申请在此引为参考：2004年4月28日提交的日本专利申请：JP2004-133840。

技术领域

本发明涉及一种图案转印法。

背景技术

纳米印刷，一种近年来受到广泛关注的微处理技术，是一种通过利用其上形成有精细的浮凸图案的模具把凹/凸(浮凸)图案转印到基底上的技术(见非专利参考文献：Spectroscopic Researchvol51，#4(2002))。图10A-10H表示可以用于图案转印的纳米印刷法。首先制备其上具有抗蚀剂膜120的基底110(见图10A)。

接下来，制备其上形成有浮凸图案的模具140，并把模具140的有浮凸图案的表面压在抗蚀剂膜120上，由此使抗蚀剂膜120变形(见图10B)。然后，将已被压在抗蚀剂膜120上的模具140和抗蚀剂膜120分开(见图10C)。把模具上的浮凸图案转印到所得的抗蚀剂膜120上。

然后，通过干蚀刻去除被模具140压紧的区域之上残留的抗蚀剂125，由此将该区域之上的基底110的表面暴露出来(见图10D)。随后，把由Ni等组成的金属膜130蒸汽沉积到基底110上(见图10E)。接下来利用有机溶剂去除抗蚀剂膜120(见图10F)。因而，只有已直接沉积在基底110上的金属膜130保留在基底110上。

利用剩余金属膜130作为掩模图案，通过最佳蚀刻法把基底110的表面蚀刻到预定的深度(见图10G)。然后，从蚀刻的基底上去除金属膜130，获得模具140上的浮凸图案被转印到其上的基底110。(见图10H)。

当利用抗蚀剂如上所述地通过纳米印刷转印图案时，如果在预烘烤抗蚀剂之前，图案不能得到维持。如果在转印期间预烘烤抗蚀剂，则需要利用耐烘烤处理的材料形成模具，这对材料的选择又是一种限制。防止高精度图案转印的热变形是需要考虑的又一问题。另一方面，预烘烤处理之后的图案转印存在的问题是抗蚀剂在经历了预烘烤工艺之后变得坚硬，因而不易于转印图案。

作为抗蚀剂的另一种选择，可以采用树脂。树脂的使用利于不易于用抗蚀剂转印的弯曲图案、如透镜的转印。但是，它很难在蚀刻工艺之后可靠地去除树脂，导致在基底110上残留树脂的问题。树脂例如可以通过氧等离子灰化来去除，但是该方法仍然很难可靠地去除树脂。

发明内容

通过对上述现有技术中存在的问题的解决而完成的本发明的目的在于提供一种图案转印法，它能够高可靠度地去除基底上的树脂。

根据本发明的图案转印法包括：第一步，把所需的图案转印到形成在基底上的树脂层上，在基底和树脂层之间设置一释放层；第二步，在第一步之后执行，把已经转印到树脂层上的图案转印到基底上，并且局部暴露出释放层；和第三步，在第二步周后执行，溶解存在于基底和树脂层之间的释放层，并由此从基底上去除该释放层。

应注意，第一步可以包括在基底上形成释放层的步骤，在释放层上形成树脂层的后续步骤，把用于转印所需图案的模具压到树脂层上的后续步骤以及将模具与树脂层彼此分开的步骤。

最好由WO₃、Al或Al₂O₃形成释放层，并且释放层的厚度在10nm～1μm之上。

最好还将释放层相邻的暴露部分之间的最大间隔设置在大于0且小于或等于5mm的范围内。

最好还将释放层相邻的暴露部分之间的最大间隔设置在大于0且小于或等于1mm的范围内。

通过采用根据本发明的图案转印法，可以高度可靠地去除为图案转印目的已形成在基底上的树脂。

附图说明

图1表示根据本发明实施例实现的图案转印法；

图2是表示已经转印到基底上的浮凸图案的第一实例透视图；

图3是图2中A1的放大图；

图4是表示已经转印到基底上的浮凸图案的第二实例透视图；

图5是图4中A2的放大图；

图6是表示已经转印到基底上的浮凸图案的第三实例透视图；

图7是图6中A3的放大图；

图8是表示已经转印到基底上的浮凸图案的第四实例透视图；

图9是图8中A4的放大图；和

图10表示采用纳米印刷技术的图案转印法。

具体实施方式

下面参考附图解释本发明的实施例。图1A-1F表示本发明一个实施例中实现的图案转印法。注意，本实施例中的图案转印法包括第一～第三步骤。第一步骤包括图1A、1B和1C中所示的三个步骤。图1D和1E所示的步骤分别对应于第二步骤和第三步骤。

图案被转印到其上的基底10由石英玻璃制成。注意，本发明可以使用具有任何形状的基底10。基底10的表面被研磨，达到0.2μm的中心平均粗糙度Ra。

在图1A所示的步骤中，树脂层30通过释放层20形成到基底10的表面上，树脂层30即为转印目标。首先，把构成释放层20的WO₃膜真空沉积在基底10之上形成超过0.3μm的膜厚度。注意，代替WO₃膜的Al或Al₂O₃可以用于构成释放层20。最好释放层20的膜厚度在10nm～lμm的范围内，以确保可靠地去除树脂层20，这在后面会详细说明。如果释放层20的膜厚度太小，则树脂层30不容易剥离。另一方面，如果释放层20太厚，则蚀刻过程变得非常耗时。

然后，在释放层20上形成树脂层30。树脂层30可以利用热固树脂、热塑树脂或UV固化树脂形成。UV固化树脂的利用将实现比利用热固树脂或热塑树脂高的产量，并防止热变形导致的尺寸变化。例如利用具有耐热特性和足够的机械强度的耐热玻璃形成模具40。在模具40的表面上形成将被转印到基底10上的浮凸图案。

在图1B所示的步骤中，模具40压到树脂层30上。如果树脂层30由UV固化树脂构成，则当压模具40时经基底10的后表面辐射UV光。注意，如果模具40由UV光透射材料构成，则UV光可以从模具40存在的一侧辐射。在此情况下，基底10可以由不透射材料代替玻璃构成。

当模具40处的图案完全转印到树脂层30上时，模具40与树脂层30分离，如图1C所示。模具40处的浮凸图案由此转印到树脂层30上。

通过图1D所示的步骤，树脂30a和在下面的基底10的表面部分经利用SF₆气体进行的干蚀刻过程而被去除。在此过程中，基底10被蚀刻到特定的深度，从而将模具40处的浮凸图案转印到基底10上。

随后，将释放层20浸泡到碱溶液(10％的NaOH水溶液)中5分钟，如图1E所示。因为存在于树脂层之下的释放层20的部分通过蚀刻在其侧面变得露出来，所以释放层20在暴露部分开始溶解，并且保留在基底10上的树脂层从基底10开始释放。

释放层20的溶解不损害基底10，允许基底10维持与处理之前完全相同的表面粗糙度。注意，可以通过利用旋转冲洗将碱溶液喷射到释放层20上来溶解释放层20，代替在碱溶液中浸泡释放层20来溶解释放层20。通过图1A～1E所示的步骤，获得如图1F所示的将模具40上的浮凸图案转印到其上的基底10。

各种浮凸图案可以通过上述的转印法转印到基底10上。下面参考图2～9解释这样的图案的几个例子。

[第一实例]

图2和3表示浮凸图案的第一实例，图2表示基底10的透视图，图3表示图2中A1的放大图。注意，图2和图3表示经历过图1D所示步骤、即表面蚀刻之后的基底10。

通过干蚀刻处理，规律地设置的多个长方体凸起11被转印到基底10上。释放层20通过干蚀刻被分成单独的释放部分20a，每个凸起11包括形成于其中的释放部分20a。释放部分20a的侧面暴露于外部。当假设凸起11的形状如图3所示并设置成图3所示的图案时，最好将每个凸起11沿其较短边测量的长度S1等于或小于5mm，以确保释放部分20a用碱溶液更可靠度地溶解。更希望将长度S1设置为等于或小于1mm。

因为释放部分20a在其暴露的侧面开始溶解，所以释放部分20a完全溶解需要的时间长度等于宽度等于沿较短边测量的长度S1的释放部分20a溶解所需的时间长度。即，长度S1与释放部分20a沿较短边测量的暴露侧面之间的间隔匹配，并且此间隔越小，溶解液越容易能够在凸起部分11进入释放部分20a，其中凸起部分11夹在树脂层30和基底10之间。注意，本发明的发明者以及实验已经确定了可用于间隔的特定数值，在该间隔处释放部分20a可以很容易地被溶解。

(第二实例)

图4是表示浮凸图案的第二实例透视图，和图5是图4中A2的放大图。图4和5表示经历了图1D的步骤、即在表面被蚀刻之后的基底10。通过干蚀刻工艺，在基底10上形成有多个柱形凸起12。每个凸起12包括夹在树脂层30和基底10之间的释放部分20a，释放部分20a的侧表面暴露于外界。

如图5所示，最好设置每个凸起12的直径S2等于或小于5mm，以便确保高度可靠地溶解释放部分20a。还最好把直径S设置得等于或小于1mm。这些数值已经得到本发明的发明者以及有关实验的确认。

(第三实例)

图6是表示浮凸图案的第三实例透视图；图7是图6中A3的放大图。注意，图7还提供了一种凹陷部分15的截面图。此外，图6和7表示已经历了图1D所示步骤、即表面被蚀刻之后的基底10。在基底10上以格栅图案形成多个矩形凹陷15。通过蚀刻释放层20形成的释放部分20a在每个凹陷15的内侧部分地暴露。

树脂层30可以通过用碱溶液溶解夹置在树脂层30和基底10之间的释放部分20a从基底10释放出来。相邻凹陷15之间多个间隔中的最大距离S3代表暴露的部分之间沿确定溶解释放部分20a所需时间长度所在的方向上的间隔。最好确保距离S3不超过5mm，以便确保释放部分20a用碱溶液高度可靠地溶解。更希望将距离S3设置得等于或小于1mm。本发明的发明人以及相同的实验已经确认了这些数值。

(第四实例)

图8是表示浮凸图案的第四实例透视图；和图9是图8中A4的放大图。注意，图9还提供了凹陷部分16的截面图。图8和9均表示经历了图1D所示的步骤、即表面被蚀刻之后的基底10。

沿着基底10的纵向和横向规律地形成具有圆形横截面的多个凹陷16。通过蚀刻释放层20形成的释放部分20a在每个凹陷16的侧面内部局部地暴露。最好确保相邻凹陷16之间的间隔中的最大距离S4不超过5mm，以便用碱溶液高可靠度地溶解释放部分20a。甚至更希望将距离S4设置得等于或小于1mm。这些值已得到本发明的发明人以及有关的实验确认。

如上所述，在本实施例中，在蚀刻过程之后可以利用碱溶液高度可靠地溶解释放层20，由此可以可靠地从基底10去除树脂层30。注意，由低粘度的树脂构成的树脂层可以由于把模具40轻压到其上而变形，这使得装置能够有简单的结构并降低制造成本。此外，与灰化法不同，根据本发明的方法在树脂去除之后不留任何残留的碳化物，并且为此，本发明在图案转印到具有用于显示目的等的大面积基底方面是理想的。

另外，因为唯一重要的设施要求是释放层溶解箱大到足以容纳基底10，所以设施成本降低。此外，虽然在上述实施例中利用模具40和进行干蚀刻来形成图案，但可以通过机械加工(例如利用钻石轮划片机进行加工)来代替形成图案。

很明显，当转印不同于图中所示其他的图案时，可以采用根据本发明的图案转印法。以上所述的图案转印法可以与下列的制造技术结合使用。例如，在制造用于将场发射显示装置中的电场放电部分彼此绝缘的绝缘基底时可以使用它。根据本发明的图案转印法可以用于制造绝缘基底，例如通过形成间距等于电场放电部分的间距的穿孔。由此获得的绝缘基底设置成将电场放电部分与穿孔对齐。根据本发明的图案转印法还可以在制造光学元件、更具体的说是衍射光学元件时采用。例如，可以通过相对于工作波长设置特定的间距、在树脂层处形成柱状结构并将柱状结构转印到将被形成光学元件的基底上等步骤来制造衍射光学元件。

如上所述，根据本发明的图案转印法在用于在基底上形成超精细结构方面是有效的。

虽然以上关于优选实施例及其改型具体显示并描述了本发明，但本发明不限于这些实例，本领域的技术人员在不脱离本发明实质和范围的前提下可以对本发明做各种形式和细节上的变化。

Claims (6)

1.一种图案转印法，包括：

第一步，把所需的图案转印到形成在基底上的树脂层上，在基底和树脂层之间设置释放层；

第二步，在第一步之后执行，把已经转印到树脂层上的图案转印到基底上，并局部暴露释放层；和

第三步，在第二步后执行，溶解存在于基底和树脂层之间的释放层，并由此从基底上去除该释放层。

2.如权利要求1所述的图案转印法，其特征在于：

第一步包括：

在基底上形成释放层的步骤；

在释放层上形成树脂层的后续步骤；

把用于转印所需图案的模具压到树脂层上的后续步骤；和

将模具与树脂层彼此分开的后续步骤。

3.如权利要求1～3任一所述的图案转印法，其特征在于：

释放层由WO₃、Al或Al₂O₃形成。

4.如权利要求1～4任一所述的图案转印法，其特征在于：

释放层的厚度为10nm～1μm。

5.如权利要求1～5任一所述的图案转印法，其特征在于：

将释放层相邻的暴露部分之间的最大间隔设置在大于0且小于或等于5mm的范围内。

6.如权利要求1～5任一所述的图案转印法，其特征在于：

将释放层相邻的暴露部分之间的最大间隔设置在大于0且小于或等于1mm的范围内。

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