專利名稱：硬化的納米壓印印模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種硬化納米壓印印模的結(jié)構(gòu)和方法。更特別地，本發(fā)明涉及利用等離子體碳化和/或氮化工藝硬化納米壓印印模的結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
納米壓印平版印刷工藝是一種用于獲得納米尺寸(小到幾十個(gè)納米)圖案的有前途的技術(shù)。形成納米尺寸圖案的一個(gè)關(guān)鍵步驟是首先形成包含與將要通過印模壓印的納米尺寸圖案互補(bǔ)的圖案的壓印印模。
在圖1a中，一種先前的納米壓印平板印刷工藝包括一個(gè)上面形成有多個(gè)壓印圖案202的壓印印模200。在圖1b中，壓印圖案202包含簡單線條和間隔圖案，該圖案具有被相鄰線條204之間的多個(gè)間隔206分割的多個(gè)線條204。印制圖案202以襯底211為載體。通過將壓印印模200壓入(參見虛線箭頭201)專門設(shè)計(jì)的掩模層203，掩模層203的厚度相對(duì)于印制圖案202進(jìn)行調(diào)整(見圖1a)，從而印制圖案被復(fù)制到掩模層203中。
典型地，掩模層203由諸如聚合物之類材料制成。例如，光制抗蝕劑材料可用作掩模層203。掩模層203被淀積在支撐襯底205上。使用重復(fù)步進(jìn)式工藝，將壓印印模200重復(fù)壓到掩模層203上以將印制圖案202復(fù)制在掩模層203中并覆蓋掩模層203的整個(gè)區(qū)域。
在圖2中，在重復(fù)步進(jìn)式工藝之后，掩模層203包含多個(gè)與壓印圖案202形狀互補(bǔ)的納米尺寸的印記207。接著，在圖3中，掩模層203被各向異性刻蝕(即高度定向刻蝕)以在掩模層203中形成納米尺寸圖案209。典型地，支撐襯底205或位于掩模層203和支撐襯底205之間的另一層(未表示出)作為各向異性刻蝕的刻蝕停止。
在圖4中，每個(gè)線條204包含相對(duì)的側(cè)表面204s、上表面204t、相對(duì)正表面204f，以及棱邊204e。間隔206將每個(gè)線條204分割開。典型地，壓印印模200由硅(Si)之類材料制成。例如，襯底211可以是硅晶片，而線條和間隔部分(204，206)可由硅(Si)或多晶硅(α-Si)制成。硅是納米壓印印模的選擇材料，這是由于具有完善建立的用于制造硅基結(jié)構(gòu)和電路的微電子工藝，并且硅容易低價(jià)獲得。
但是，現(xiàn)有的壓印印模200的缺點(diǎn)之一是硅是一種軟性材料，易由于重復(fù)壓入掩模層203的步驟而斷裂、損傷和磨損。在圖4中，線條部分204的斷面E-E特別容易由于重復(fù)的壓制工藝而磨損、損傷和斷裂。在圖5中，圖4的斷面E-E的放大視圖表示棱邊204e、上表面204t、側(cè)表面204s和正表面204f特別容易由于僅幾次對(duì)掩模層203的壓制而被磨損W。
在圖6中，壓印印模200被壓入201掩模層203中，而線條部分204被布置到掩模層203中。重復(fù)的壓制步驟在線條部分204的棱邊204e和上表面204t產(chǎn)生表示為W的磨損、損傷和斷裂。僅僅十次或不到十次的壓制步驟就可導(dǎo)致壓印印模200磨損到不能再用來形成一致、可重復(fù)且精確的壓印圖案209。
在圖7a和7b中，線條部分204磨損的更詳細(xì)的視圖表明沿棱邊204e和上表面204t的磨損最嚴(yán)重，它們是線條部分204首先接觸掩模層203并且具有實(shí)際上垂直于壓印方向201的表面部件的那些部分。因此，如圖8a和8b所表明的，僅經(jīng)過幾次對(duì)掩模層203的壓制循環(huán)，線條部分204很快從圖8a中理想的線條部分204退化成圖8b中磨損后的線條部分204。
在整個(gè)壓印平板印刷工藝中，壓印印模200的制造是最關(guān)鍵和花費(fèi)最高的步驟之一。現(xiàn)有壓印印模200的另一個(gè)缺點(diǎn)是制造壓印印模200的成本得不到償還，因?yàn)閴河∮∧?00在沒有達(dá)到證明壓印印模200的制造成本所要求的足夠次數(shù)的印制步驟時(shí)就被損傷和/或磨損。因此現(xiàn)有壓印印模200制造上不經(jīng)濟(jì)。
因此，需要一種耐磨、耐損傷、抗斷裂的納米尺寸壓印印模。也有一種未滿足的對(duì)經(jīng)過多次壓印循環(huán)后能保持一致、可重復(fù)且精確印制圖案的壓印印模的需求，使得納米尺寸壓印印模的制造成本可得到補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的硬化的納米壓印印模解決了現(xiàn)有納米壓印印模的前述缺點(diǎn)和局限。通過等離子體碳化和/或氮化工藝，該工藝沿硬化的納米壓印印模的外表面形成碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)或氮碳化硅(SiCN)硬化的外殼，本發(fā)明的硅基硬化的納米壓印印模被做得強(qiáng)度更高且韌性更大。等離子體碳化和/或氮化工藝很容易地將硬化納米壓印印模的反應(yīng)硅(Si)材料轉(zhuǎn)化成碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)或氮碳化硅(SiCN)，它們導(dǎo)致產(chǎn)生比現(xiàn)有僅用硅制成的納米壓印印模強(qiáng)度更大的硬化納米尺寸壓印印模。
硬化的納米壓印印模具有延長的壽命，并因此本發(fā)明的硬化納米壓印印模的制造成本可得到補(bǔ)償，因?yàn)橛不{米壓印印模與現(xiàn)有納米壓印印模不同，它可經(jīng)受更多次額外的壓印循環(huán)而不被磨損，斷裂或損傷。
從以下結(jié)合附圖的詳述中，通過舉例說明本發(fā)明原理，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更清楚。


圖1a和1b分別是現(xiàn)有壓印印模和現(xiàn)有印制圖案的輪廓和頂視圖；圖2是通過圖1a中的現(xiàn)有壓印印模在其中形成納米尺寸壓印的掩模層的輪廓圖；圖3是各向異性刻蝕步驟后圖2中的現(xiàn)有掩模層的輪廓圖；圖4和圖5分別是描述最容易磨損、斷裂或損傷的現(xiàn)有壓印印模部分的橫截面圖和輪廓圖；圖6是描述被壓入掩模層的現(xiàn)有壓印印模的橫截面圖；圖7a和7b描述由圖6的壓制步驟導(dǎo)致的現(xiàn)有壓印印模的磨損；圖8a和8b描述僅幾次壓制循環(huán)后對(duì)現(xiàn)有壓印印模磨損的迅速發(fā)展；圖9是根據(jù)本發(fā)明在硬化工藝進(jìn)行之前的包含多個(gè)納米尺寸部件的納米壓印印模的輪廓圖；圖10a是描述圖9中被暴露的納米尺寸部件的棱邊和表面的輪廓圖；圖10b是描述根據(jù)本發(fā)明用于硬化圖10a中被暴露的棱邊和表面的等離子體硬化工藝的橫截面視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明被硬化的納米壓印印模的硬化外殼的橫截面視圖；圖12a和12b是描述根據(jù)本發(fā)明用于形成硬化外殼的等離子體碳化工藝的示意圖；圖13a和13b是描述根據(jù)本發(fā)明用于形成硬化外殼的等離子體氮化工藝的示意圖；圖14是描述根據(jù)本發(fā)明被壓印并與掩模層接觸的硬化納米壓印印模的橫截面視圖；圖15a和15b是描述根據(jù)本發(fā)明用于形成硬化外殼的等離子體碳化工藝和等離子體氮化工藝的示意圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明包含多個(gè)硬化納米尺寸部件的硬化納米壓印印模的輪廓圖。
具體實(shí)施例方式
在以下詳述中以及附圖的幾個(gè)圖中，相同的元件用相同的參考數(shù)字表示。
如用于圖解說明的圖所示，本發(fā)明體現(xiàn)在硬化納米壓印印模及其制造方法中。硬化納米壓印印模包含多個(gè)硅基納米尺寸部件，該納米尺寸部件包含由等離子體碳化工藝和/或等離子體氮化工藝形成的硬化外殼。含碳和/或氮的氣體的等離子體轟擊納米尺寸部件的被暴露表面并滲透到這些表面中與硅反應(yīng)形成碳化硅、氮化硅或氮碳化硅材料。碳和/或氮原子只滲透到被暴露表面有限的深度，從而只有沿被暴露表面的一部分硅被轉(zhuǎn)化成碳化硅、氮化硅或氮碳化硅材料的外殼。結(jié)果，納米尺寸部件具有硬化外殼(即硬殼)，它使納米尺寸部件對(duì)于由對(duì)要被納米壓印印模壓印的介質(zhì)進(jìn)行重復(fù)壓制循環(huán)所產(chǎn)生的磨損和損傷更具耐壓性。
本發(fā)明的硬化納米壓印印模節(jié)約成本，因?yàn)橛不{米尺寸部件持久耐用，因此具有更長的使用壽命，在使用壽命結(jié)束前可收回硬化納米壓印印模的制造成本。
此外，本發(fā)明的硬化納米壓印印模比現(xiàn)有納米壓印印模更精確，因?yàn)橛不{米尺寸部件更耐用并且用將被印刷介質(zhì)經(jīng)過重復(fù)壓印后保持它們的壓印外形。
圖9中，在下面將要描述的硬化工藝之前，襯底11包括一個(gè)基面13和多個(gè)與襯底11接觸并從基面13向外延伸的納米尺寸部件12。襯底11可由包含但不限于此的硅(Si)、單晶硅、多晶硅(α-Si)、氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiNX)的材料制成。例如襯底11可以是像通常用于微電子器件和結(jié)構(gòu)制造一類的單晶硅晶片。
納米尺寸部件12具有典型地約在1.0μm或更小范圍內(nèi)的尺寸(即寬度W和高度H)。納米尺寸部件12的長度L也可以是約1.0μm或更小。幾百納米或更小的尺寸是理想的。納米尺寸部件12可由包含但不限于此的硅(Si)和多晶硅(α-Si)的硅基材料制成。例如使用公知的微電子加工技術(shù)，納米尺寸部件12的形成可通過在襯底11的基面13上淀積一層多晶硅(未示出)，隨后通過利用掩模層對(duì)多晶硅層進(jìn)行光刻制作圖案，然后通過掩模層刻蝕以形成多晶硅納米尺寸部件12。
納米尺寸部件12包含確定壓印輪廓的外表面。例如，在圖9中，納米尺寸部件12具有確定矩形壓印輪廓的外表面。因此，當(dāng)襯底11被壓制與要被壓印的介質(zhì)(未表示出)接觸時(shí)，納米尺寸部件12的壓印輪廓被轉(zhuǎn)移到介質(zhì)上。納米尺寸部件12的壓印輪廓將隨應(yīng)用改變，本發(fā)明不限于此處所示的納米尺寸部件12的壓印輪廓。
在圖10a中，納米尺寸部件12的外表面包括相對(duì)的側(cè)表面12s、上表面12t、前表面12f、后表面12b、棱面12e和基面13。所有前述表面都可能是暴露表面，它們?cè)诩{米壓印印模印刷中經(jīng)過一次或多次的壓印循環(huán)就易于被磨損、損傷或斷裂。
棱面12e特別容易磨損和損傷。此外，納米尺寸部件12彼此分隔，間距為S，在納米尺寸部件12中S可以變化。間距S也被傳遞到壓印納米尺寸部件12的介質(zhì)上。因此，對(duì)側(cè)表面12s的磨損將使間距S增加，由此減小壓印精度。對(duì)基面13的磨損或損傷也可能導(dǎo)致壓印精度的減小。基本上，由納米尺寸部件12所作的壓印輪廓和印記的精度取決于被暴露表面和棱邊的機(jī)械穩(wěn)定性(即韌性)。
在圖10b中，納米尺寸部件12的前述外表面(12s、12e、12t、12f、12b)及基面13被暴露于等離子體P中。等離子體P轟擊這些表面，并且等離子體P中材料的原子滲透到這些表面中預(yù)定深度d。例如，碳(C)和/或氮(N2)原子能通過如擴(kuò)散機(jī)制滲透暴露表面。等離子體P包含用于等離子體碳化工藝的碳(C)、用于等離子體氮化工藝的氮(N2)，以及用于等離子體碳化和氮化的碳(C)和(N2)的氣體。因此，碳原子和/或氮原子滲透到那些表面中預(yù)定深度d，并與納米尺寸部件12的材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。預(yù)定深度d可沿前述表面變化，而不必沿所有表面都相等。例如，預(yù)定深度d在上表面12t和基面13可大于(即深于)側(cè)表面12s。
在圖11中，從等離子體碳化工藝、等離子體氮化工藝，或等離子體碳化和氮化工藝得到硬化納米壓印印模10。作為那些等離子體工藝的結(jié)果，納米尺寸部件12包含從外表面向內(nèi)延伸預(yù)定深度d的硬化外殼20。當(dāng)?shù)入x子體工藝為等離子體碳化工藝時(shí)，硬化外殼20由碳化硅(SiC)構(gòu)成。相反，當(dāng)?shù)入x子體工藝為等離子體氮化工藝時(shí)，硬化外殼20由氮化硅(SiN)構(gòu)成。如果等離子體碳化工藝和氮化工藝兩種工藝都使用時(shí)，則，硬化外殼20由氮碳化硅(SiCN)構(gòu)成。由此產(chǎn)生的碳化硅硬化外殼20、氮化硅硬化外殼20，或氮碳化硅硬化外殼20比位于納米尺寸部件12的硬化外殼下的較軟的硅基材料內(nèi)核更硬且更耐磨損、損傷和斷裂。實(shí)際上，硬化外殼20形成一個(gè)包圍較軟的硅(Si)基材料內(nèi)核的SiC、SiN或SiCN堅(jiān)硬外殼。結(jié)果，經(jīng)過反復(fù)用硬化納米壓印印模10壓印需要被硬化納米壓印印模10壓印的介質(zhì)后，納米尺寸部件12的壓印輪廓可以保持。
預(yù)定深度d將隨應(yīng)用變化，并可由包括工藝時(shí)間和溫度等在內(nèi)的因素決定，這里只列舉幾個(gè)。預(yù)定深度d相對(duì)于納米尺寸部件12的尺寸而言小。例如，納米尺寸部件12的寬度(見圖11中D1和D2)可能在幾百個(gè)納米數(shù)量級(jí)。另一方面，預(yù)定深度d可能在幾百個(gè)埃()數(shù)量級(jí)。硬化外殼20的預(yù)定深度d可在約10.0～約300.0范圍內(nèi)。但是，對(duì)于此處描述的實(shí)施例，不要認(rèn)為預(yù)定深度d限于此范圍，而正如上面所說的，預(yù)定深度d隨不同應(yīng)用而變化。
在圖14中，硬化納米壓印印模10被加壓與壓印對(duì)象50接觸，壓印對(duì)象50包括支撐襯底51和壓印介質(zhì)53。壓印介質(zhì)53可由多種材料構(gòu)成。例如，壓印介質(zhì)53可以是聚合物如用于光致刻蝕技術(shù)的光致抗蝕劑材料。硬化納米壓印印模10的納米尺寸部件12被壓入壓印介質(zhì)53形成與納米尺寸部件12的壓印輪廓互補(bǔ)的壓印。前述暴露表面與壓印介質(zhì)53在Cp處接觸并且那些接觸點(diǎn)Cp由于有硬化外殼20而耐磨損和損傷。
因此，將與壓印介質(zhì)53接觸的硬化納米壓印印模10的表面變得堅(jiān)硬抗磨和抗損傷，正如圖16所示，其中納米尺寸部件12的暴露表面(用交叉影線表示的12s、12e、12t、12f、12b)和基面13包含硬化外殼20。因?yàn)榧{米尺寸部件12的磨損與用于納米尺寸部件12的材料的硬度密切相關(guān)，本發(fā)明的硬化納米壓印印模10的使用壽命可增加10倍以上。
圖12a和12b圖解說明使用等離子體碳化工藝使納米壓印印模10硬化的方法。在圖12a中，納米壓印印模10包含多個(gè)以襯底11為載體的硅基納米尺寸部件12。納米尺寸部件12包括多個(gè)暴露表面(見圖10a和10b中12s、12e、12t、12f、12b和13)。納米尺寸部件12可由包括但不限于硅(Si)和多晶硅(α-Si)的材料構(gòu)成。
納米尺寸部件12在包括含碳(C)氣體的等離子體(在圖12a中用圓圈環(huán)繞的C表示)中被碳化。在圖12b中，碳C原子轟擊暴露表面并滲透到這些表面中。碳C原子與納米尺寸部件12的硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成碳化硅(SiC)。
碳化過程持續(xù)進(jìn)行直到碳化硅(SiC)硬化外殼20形成在暴露表面上并從表面向內(nèi)延伸至預(yù)定深度d。最終形成了如上參考圖11、14和16所述的硬化納米壓印印模10。
含碳?xì)怏w可以是包括但不限于甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的碳?xì)浠衔?。等離子體碳化工藝可在約300℃到約900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
類似地，圖13a和13b圖解說明了使用等離子體氮化工藝使納米壓印印模10硬化的方法。在圖13a中，納米壓印印模10包含以襯底11為載體的多個(gè)硅基納米尺寸部件12。納米尺寸部件12包括多個(gè)暴露表面(見圖10a和10b中12s、12e、12t、12f、12b和13)。納米尺寸部件12可由包括但不限于硅(Si)和多晶硅(α-Si)的材料構(gòu)成。
納米尺寸部件12在包括含氮(N2)氣體的等離子體(在圖13a中用圓圈環(huán)繞的N表示)中被氮化。在圖13b中，氮N原子轟擊暴露表面并滲透到這些表面中。氮N原子與納米尺寸部件12的硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氮化硅(SiN)。
氮化過程持續(xù)進(jìn)行直到氮化硅硬化外殼20形成在暴露表面上并從表面向內(nèi)延伸至預(yù)定深度d。最終形成了如上參考圖11、14和16所述的硬化納米壓印印模10。
含氮?dú)怏w可以是包括但不限于氮(N2)或氨(NH3)的材料。等離子體氮化工藝可在包括但不限于室溫(即25℃)的溫度或高于室溫的溫度下進(jìn)行。
圖15a和15b圖解說明了使用等離子體碳化和等離子體氮化工藝使納米壓印印模10硬化的方法。在圖15a中，納米壓印印模10包含以襯底11為載體的多個(gè)硅基納米尺寸部件12。納米尺寸部件12包括多個(gè)暴露表面(見圖10a和10b中12s、12e、12t、12f、12b和13)。納米尺寸部件12可由包括但不限于硅(Si)和多晶硅(α-Si)的材料構(gòu)成。
納米尺寸部件12在包括含碳(C)氣體的等離子體(在圖15a中用圓圈環(huán)繞的C表示)中被碳化并在包括含氮(N2)氣體的等離子體(在圖15a中用圓圈環(huán)繞的N表示)中被氮化。在圖15b中，碳C原子和氮N原子轟擊暴露表面并滲透到這些表面中。碳C和氮N原子與納米尺寸部件12的硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成氮碳化硅(SiCN)。碳化和氮化過程持續(xù)進(jìn)行直到氮碳化硅(SiCN)硬化外殼20形成在暴露表面上并從表面向內(nèi)延伸至預(yù)定深度d。最終形成了如上參考圖11、14和16所述的硬化納米壓印印模10。
含碳?xì)怏w可以是包括但不限于甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的碳?xì)浠衔铩５入x子體碳化工藝可在約300℃到約900℃的高溫范圍內(nèi)進(jìn)行。含氮?dú)怏w可以是包括但不限于氮(N2)或氨(NH3)的材料。等離子體氮化工藝可在包括但不限于室溫(即25℃)的溫度或高于室溫的溫度下進(jìn)行?？墒紫冗M(jìn)行等離子體碳化工藝隨后再進(jìn)行等離子體氮化工藝反之亦可。在包括含碳(C)氣體和含氮(N2)氣體的等離子體中，等離子體碳化工藝和等離子體氮化工藝基本上可以同時(shí)進(jìn)行。這些氣體(C、N2)在被引入到發(fā)生等離子體碳化和等離子體氮化的室之前可被混合在一起(即預(yù)混合)。
雖然本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例被公開并做了圖解說明，但本發(fā)明不限于所描述和說明部分的具體形式或方案。本發(fā)明僅受限于權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種硬化納米壓印印模10，包含包含基面13的襯底11；與襯底11相連并向基面13外部延伸的多個(gè)納米尺寸部件12，納米尺寸部件12包括確定壓印輪廓的外表面，并且納米尺寸部件12由選自硅和多晶硅構(gòu)成的組的一種材料構(gòu)成；且硬化外殼20從外表面向內(nèi)延伸預(yù)定深度d，硬化外殼20由選自碳化硅、氮化硅和氮碳化硅構(gòu)成的組的一種材料構(gòu)成，且硬化外殼20可以在納米壓印印模10與將被壓印的介質(zhì)53反復(fù)嚙合后保持納米尺寸部件12的壓印輪廓。
2.如權(quán)利要求1所述的硬化納米壓印印模10，其中襯底11包含硅。
3.如權(quán)利要求1所述的硬化納米壓印印模10，其中預(yù)定深度d在約10.0埃到約300.0埃的范圍內(nèi)。
4.一種使包含以襯底11為載體的多個(gè)硅基納米尺寸部件12的納米壓印印模10硬化的方法，包含在包含含碳?xì)怏w的等離子體P中碳化納米尺寸部件12，從而使碳滲透到納米尺寸部件12的多個(gè)暴露表面中；以及持續(xù)碳化直到在暴露表面上形成碳化硅硬化外殼20，并且硬化外殼20從暴露表面向內(nèi)延伸至預(yù)定深度d。
5.如權(quán)利要求4所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中含碳?xì)怏w包括選自甲烷和乙烷構(gòu)成的組中的一種碳?xì)浠衔铩?br> 6.如權(quán)利要求4所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中碳化在約300℃到約900℃的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求4所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中碳化持續(xù)進(jìn)行，直到預(yù)定深度d達(dá)到約10.0埃到約300.0埃的范圍內(nèi)。
8.一種使包含以襯底11為載體的多個(gè)硅基納米尺寸部件12的納米壓印印模10硬化的方法，包含在包含含氮?dú)怏w的等離子體P中氮化納米尺寸部件12，從而使氨滲透到納米尺寸部件12的多個(gè)暴露表面中；以及持續(xù)氮化直到在暴露表面上形成氮化硅硬化外殼20，并且硬化外殼20從暴露表面向內(nèi)延伸至預(yù)定深度d。
9.如權(quán)利要求8所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中氮化在選自室溫和室溫以上的溫度組成的組中的溫度出現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求8所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中氮化持續(xù)進(jìn)行，直到預(yù)定深度d達(dá)到約10.0埃到約300.0埃的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求8所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中含氮?dú)怏w是選自氮和氨構(gòu)成的組中的一種材料。
12.一種使包含以襯底11為載體的多個(gè)硅基納米尺寸部件12的納米壓印印模10硬化的方法，包含在包含含碳?xì)怏w的等離子體P中碳化納米尺寸部件12，從而使碳滲透到納米尺寸部件12的多個(gè)暴露表面中；在包含含氮?dú)怏w的等離子體P中氮化納米尺寸部件12，從而使氮滲透到納米尺寸部件12的多個(gè)暴露表面中；以及持續(xù)碳化和氮化直到在暴露表面上形成氮碳化硅硬化外殼20，并且硬化外殼20從暴露表面向內(nèi)延伸至預(yù)定深度d。
13.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中含碳?xì)怏w包括選自甲烷和乙烷構(gòu)成的組中的一種碳?xì)浠衔铩?br> 14.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中含氮?dú)怏w是選自氮和氨構(gòu)成的組中的一種材料。
15.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中碳化在約300℃到約900℃的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)。
16.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中氮化在選自室溫和室溫以上的溫度組成的組中的溫度出現(xiàn)。
17.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中碳化和氮化持續(xù)進(jìn)行，直到預(yù)定深度d達(dá)到約10.0埃到約300.0埃的范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中在氮化之前出現(xiàn)碳化。
19.如權(quán)利要求12所述的使納米壓印印模10硬化的方法，其中在碳化之前出現(xiàn)氮化。
20.如權(quán)利要求12提出的使納米壓印印模10硬化的方法，其中碳化和氮化基本上同時(shí)出現(xiàn)。
全文摘要
公開了一種硬化納米壓印印模10及形成硬化納米壓印印模10的方法。硬化納米壓印印模10包括多個(gè)具有碳化硅、氮化硅或氮碳化硅硬化外殼20的硅基納米尺寸部件12。通過等離子體碳化和/或等離子體氮化工藝可使硬化外殼20比位于其下的硅更堅(jiān)硬。在等離子體處理過程中，碳C和/或氮N原子轟擊并滲透納米尺寸部件12的多個(gè)暴露表面(12e、12s、12t、12b、12f、13)中，并與硅(Si)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成碳化硅、氮化硅或氮碳化硅硬化外殼20。最終獲得的硬化納米壓印印模10的壽命、耐久性、經(jīng)濟(jì)和精度都有所提高。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1498776SQ0314875
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者H·李, H 李, G·-Y·鐘, ぶ 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司