发明名称 凝胶压印制程
摘要 一种凝胶压印制程,至少包括下列步骤。首先,提供一模板,其中此模板之一表面具有至少一平面区以及至少一凹陷区,且平面区与凹陷区构成一压印图案。再对模板之上述表面进行一改质步骤,藉以使模板之最上层表面具有亲水性质。并提供一基材。接下来,形成一凝胶溶液层覆盖在基材之一表面上。接着,进行一压印步骤,使模板之上述表面与凝胶溶液层紧密贴合,藉以将模板之压印图案转移至凝胶溶液层中。
申请公布号 TWI249777 申请公布日期 2006.02.21
申请号 TW094105459 申请日期 2005.02.23
申请人 国立成功大学 发明人 锺宜璋;邱逸闳;洪昭南;洪敏雄
分类号 H01L21/027 主分类号 H01L21/027
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 1.一种凝胶压印制程,至少包括: 提供一模板,其中该模板之一表面具有至少一平面 区以及至少一凹陷区,且该平面区与该凹陷区构成 一压印图案; 对该模板之该表面进行一改质步骤,藉以使该模板 之该表面具有亲水性质; 提供一基材; 形成一凝胶溶液层覆盖在该基材之一表面上;以及 进行一压印步骤,使该模板之该表面与该凝胶溶液 层紧密贴合,藉以将该模板之该压印图案转移至该 凝胶溶液层中。 2.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其中 该模板为一矽晶片。 3.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其中 该改质步骤至少包括: 对该模板进行一清洁步骤; 形成一脱膜层覆盖在该模板之该表面上;以及 形成一界面活性层覆盖在该脱膜层上。 4.如申请专利范围第3项所述之凝胶压印制程,其中 该清洁步骤至少包括使用一具氧化力之酸性Piranha 溶液。 5.如申请专利范围第3项所述之凝胶压印制程,其中 形成该脱膜层之步骤至少包括将该模板浸入一有 机溶液中,且该有机溶液至少包括复数个长碳链高 分子。 6.如申请专利范围第5项所述之凝胶压印制程,其中 该些长碳链高分子之长碳链的碳分子数量介于8与 22之间。 7.如申请专利范围第5项所述之凝胶压印制程,其中 该有机溶液至少包括一有机溶质以及一有机溶剂, 该有机溶质至少包括复数个长碳链有机矽烷分子, 且该有机溶剂至少包括一烷类溶剂。 8.如申请专利范围第7项所述之凝胶压印制程,其中 该些长碳链有机矽烷分子系具十八个长碳链之复 数个有机矽烷分子,且该烷类溶剂系一十六烷溶剂 。 9.如申请专利范围第8项所述之凝胶压印制程,其中 该脱膜层系利用一自我组装方式所形成之一分子 单层。 10.如申请专利范围第9项所述之凝胶压印制程,其 中形成该脱膜层之步骤更至少包括在从该有机溶 液中取出该模板后,以氯仿将该十六烷溶剂从该分 子单层中溶出。 11.如申请专利范围第8项所述之凝胶压印制程,其 中该有机溶质至少包括十八烷基三氯矽烷。 12.如申请专利范围第5项所述之凝胶压印制程,其 中形成该界面活性层之步骤至少包括将该模板浸 入内含一界面活性剂之离子或中性之一稀薄溶液 中。 13.如申请专利范围第12项所述之凝胶压印制程,其 中该界面活性剂至少包括复数个高分子,且每一该 些高分子至少包括具长碳链之一疏水官能基以及 一亲水官能基。 14.如申请专利范围第13项所述之凝胶压印制程,其 中每一该些高分子之该疏水官能基的部分填入该 些长碳链高分子之间,藉以使每一该些高分子之该 亲水官能基朝外。 15.如申请专利范围第14项所述之凝胶压印制程,其 中每一该些高分子之该疏水官能基的部分以凡得 瓦尔作用力吸附邻近之该些长碳链高分子。 16.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中该基材系一可挠曲基材。 17.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中该基材系一半导体基材。 18.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层系由一生物可分解材料所组成。 19.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层系由一温度敏感性高分子材料所 组成。 20.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层内含一可照光反应之架桥剂。 21.如申请专利范围第20项所述之凝胶压印制程,其 中该可照光反应之架桥剂之至少包括重铬酸钾。 22.如申请专利范围第21项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层系由一明胶所组成。 23.如申请专利范围第20项所述之凝胶压印制程,其 中该基材与该模板中至少一者为可透光。 24.如申请专利范围第23项所述之凝胶压印制程,其 中进行该压印步骤至少包括: 对该凝胶溶液层进行一加热步骤,藉以使该凝胶溶 液层具有一第一温度,而使该凝胶溶液层成液状; 将该模板之该表面与该基材上之该凝胶溶液层紧 密压合,藉以使该模板之该压印图案转移至该凝胶 溶液层中; 进行一降温步骤,藉以使该凝胶溶液层具有一第二 温度,而使该凝胶溶液层成胶状;以及 进行一照光步骤,藉以透过该凝胶溶液层内之该可 照光反应之架桥剂,使该凝胶溶液层形成网状之一 架桥结构。 25.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之该第一温度介于50℃与70℃之间 。 26.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之该第一温度大于60℃。 27.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之该第二温度为室温。 28.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该照光步骤系利用一紫外光。 29.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该紫外光之强度介于10mW/cm2与20mW/cm2之间。 30.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该紫外光之强度实质为1000瓦。 31.如申请专利范围第24项所述之凝胶压印制程,其 中该压印步骤更至少包括于该照光步骤后,进行一 脱膜步骤,以将该模板从该凝胶溶液层移开。 32.如申请专利范围第31项所述之凝胶压印制程,更 至少包括于该脱膜步骤后,进行一后烘烤步骤,藉 以烘乾该凝胶溶液层。 33.如申请专利范围第32项所述之凝胶压印制程,该 后烘烤步骤之温度介于30℃与80℃之间,且该后烘 烤步骤持续进行5分钟至60分钟之间。 34.如申请专利范围第31项所述之凝胶压印制程,该 后烘烤步骤之温度实质为70℃,且该后烘烤步骤持 续进行30分钟。 35.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之溶剂含量实质为70%。 36.如申请专利范围第1项所述之凝胶压印制程,其 中于该压印步骤后,更至少包括移除该凝胶溶液层 之一残余部分,藉以暴露出部分之该基材。 37.如申请专利范围第36项所述之凝胶压印制程,其 中移除该凝胶溶液层之该残余部分的步骤系利用 一反应性离子蚀刻(RIE)法。 38.如申请专利范围第36项所述之凝胶压印制程,其 中移除该凝胶溶液层之该残余部分的步.骤系利用 一湿式蚀刻法,且该湿式蚀刻法使用一蛋白质分解 酵素溶液。 39.如申请专利范围第36项所述之凝胶压印制程,其 中于移除该凝胶溶液层之该残余部分的步骤后,更 至少包括: 利用剩余之该凝胶溶液层作为罩幕,移除暴露出之 该基材的一部分;以及 移除剩余之该凝胶溶液层。 40.一种凝胶压印制程,至少包括: 提供一模板,其中该模板之一表面具有至少一平面 区以及至少一凹陷区,且该平面区与该凹陷区构成 一压印图案; 对该模板之该表面进行一改质步骤,藉以使该模板 之该表面具有亲水性质; 形成一凝胶溶液层覆盖在该模板之该表面上,藉以 将该模板之该表面上之该压印图案转移至该凝胶 溶液层之一第一表面; 提供一基材;以及 进行一压印步骤,使该基材之一表面与相对于该凝 胶溶液层之该第一表面的一第二表面紧密贴合,藉 以将该凝胶溶液层转印至该基材之该表面上。 41.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该模板为一矽晶片。 42.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该改质步骤至少包括: 对该模板进行一清洁步骤; 形成一脱膜层覆盖在该模板之该表面上;以及 形成一界面活性层覆盖在该脱膜层上。 43.如申请专利范围第42项所述之凝胶压印制程,其 中该清洁步骤至少包括使用一具氧化力之酸性 Piranha溶液。 44.如申请专利范围第42项所述之凝胶压印制程,其 中形成该脱膜层之步骤至少包括将该模板浸入一 有机溶液中,且该有机溶液至少包括复数个长碳链 高分子。 45.如申请专利范围第44项所述之凝胶压印制程,其 中该些长碳链高分子之长碳链的碳分子数量介于8 与22之间。 46.如申请专利范围第44项所述之凝胶压印制程,其 中该有机溶液至少包括一有机溶质以及一有机溶 剂,该有机溶质至少包括复数个长碳链有机矽烷分 子,且该有机溶剂至少包括一烷类溶剂。 47.如申请专利范围第46项所述之凝胶压印制程,其 中该些长碳链有机矽烷分子系具十八个长碳链之 复数个有机矽烷分子,且该烷类溶剂系一十六烷溶 剂。 48.如申请专利范围第47项所述之凝胶压印制程,其 中该脱膜层系利用一自我组装方式所形成之一分 子单层。 49.如申请专利范围第48项所述之凝胶压印制程,其 中形成该脱膜层之步骤更至少包括在从该有机溶 液中取出该模板后,以氯仿将该十六烷溶剂从该分 子单层中溶出。 50.如申请专利范围第47项所述之凝胶压印制程,其 中该有机溶质至少包括十八烷基三氯矽烷。 51.如申请专利范围第44项所述之凝胶压印制程,其 中形成该界面活性层之步骤至少包括将该模板浸 入内含一界面活性剂之离子或中性之一稀薄溶液 中。 52.如申请专利范围第51项所述之凝胶压印制程,其 中该界面活性剂至少包括复数个高分子,且每一该 些高分子至少包括具长碳链之一疏水官能基以及 一亲水官能基。 53.如申请专利范围第52项所述之凝胶压印制程,其 中每一该些高分子之该疏水官能基的部分填入该 些长碳链高分子之间,并以凡得瓦尔作用力吸附邻 近之该些长碳链高分子,藉以使每一该些高分子之 该亲水官能基朝外。 54.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该基材系选自于可挠曲基材以及半导体基材所 组成之一族群。 55.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层系由一生物可分解材料所组成。 56.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层系由一温度敏感性高分子材料所 组成。 57.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层系由一明胶所组成,且内含一可照 光反应之架桥剂。 58.如申请专利范围第57项所述之凝胶压印制程,其 中该可照光反应之架桥剂之至少包括重铬酸钾。 59.如申请专利范围第57项所述之凝胶压印制程,其 中该基材与该模板中至少一者为可透光。 60.如申请专利范围第59项所述之凝胶压印制程,其 中进行该压印步骤至少包括: 对该凝胶溶液层进行一加热步骤,藉以使该凝胶溶 液层具有一第一温度,而使该凝胶溶液层成液状; 将该基材之该表面与该凝胶溶液层之该第二表面 紧密压合,藉以使该凝胶溶液层之该第二表面附着 至该基材之该表面上; 进行一降温步骤,藉以使该凝胶溶液层具有一第二 温度,而使该凝胶溶液层成胶状; 进行一照光步骤,藉以透过该凝胶溶液层内之该可 照光反应之架桥剂,使该凝胶溶液层形成网状之一 架桥结构;以及 进行一脱膜步骤,以将该模板从该凝胶溶液层之该 第一表面移开。 61.如申请专利范围第60项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之该第一温度介于50℃与70℃之间 。 62.如申请专利范围第60项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之该第二温度为室温。 63.如申请专利范围第60项所述之凝胶压印制程,其 中该照光步骤系利用一紫外光。 64.如申请专利范围第60项所述之凝胶压印制程,其 中该紫外光之强度介于10mW/cm2与20mW/cm2之间。 65.如申请专利范围第60项所述之凝胶压印制程,更 至少包括于该脱膜步骤后,进行一后烘烤步骤,藉 以烘乾该凝胶溶液层。 66.如申请专利范围第60项所述之凝胶压印制程,该 后烘烤步骤之温度介于30℃与80℃之间,且该后烘 烤步骤持续进行5分钟至60分钟之间。 67.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中该凝胶溶液层之溶剂含量实质为70%。 68.如申请专利范围第40项所述之凝胶压印制程,其 中于该压印步骤后,更至少包括移除该凝胶溶液层 之一残余部分,藉以暴露出部分之该基材。 69.如申请专利范围第68项所述之凝胶压印制程,其 中移除该凝胶溶液层之该残余部分的步骤系利用 一反应性离子蚀刻法。 70.如申请专利范围第68项所述之凝胶压印制程,其 中移除部分之该凝胶溶液层的步骤系利用一湿式 蚀刻法,且该湿式蚀刻法使用一蛋白质分解酵素溶 液。 71.如申请专利范围第68项所述之凝胶压印制程,其 中于移除该凝胶溶液层之该残余部分的步骤后,更 至少包括: 利用剩余之该凝胶溶液层作为罩幕,移除暴露出之 该基材的一部分;以及 移除剩余之该凝胶溶液层。 图式简单说明: 第1图至第8图系绘示依照本发明一较佳实施例的 一种凝胶压印制程的制程剖面图。 第9图至第17图系绘示依照本发明另一较佳实施例 的一种凝胶压印制程的制程剖面图。
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