蒸氣壓要求無關(guān)，該第一溶劑可用于優(yōu)化將該溶液應(yīng)用 到基板表面所需的屬性，而第二溶劑可選擇為用于提高氧化硅化合物在該溶液中的溶解 度。后一屬性對于提供高無機質(zhì)量含量到該氧化硅化合物溶液是有利的。優(yōu)選但非必需地， 第一溶劑的蒸氣壓高于第二溶劑的蒸氣壓。這是有利的，因為優(yōu)化旋涂屬性的該第一溶劑 可被除去，以留下第二溶劑作為該部分干燥的氧化硅化合物層內(nèi)的主要溶劑。再者，該第二 溶劑可用于在夾置(壓花）步驟期間調(diào)整干燥屬性。備選地，該溶劑可以是多種溶劑的混合 物，從而實現(xiàn)上述條件。
[0022] 在一實施例中，該模具對于該部分干燥的氧化硅化合物層的成分是可滲透的，以 在夾置步驟中實現(xiàn)進一步干燥?？蓾B透是指，該模具可以滲透諸如溶劑分子的小分子或者 來自形成氧化硅化合物的反應(yīng)的小產(chǎn)物。實際上，模具必需可以滲透除了氧化硅化合物本 身以及氧化硅化合物前驅(qū)體以外的該氧化硅化合物溶液和層的所有成分。優(yōu)選地，氧化硅 化合物前驅(qū)體充分反應(yīng)以形成氧化硅化合物。這種情況下，當在該方法的夾置步驟中該溶 液接觸該可滲透模具時，該溶液中不存在較小的氧化硅化合物前驅(qū)體。因此，向氧化硅化合 物的高轉(zhuǎn)換程度是優(yōu)選的，如本發(fā)明所提供。
[0023] 在一實施例中，該凹凸層經(jīng)歷加熱步驟用于燒結(jié)該氧化硅。在壓花、除去所有溶劑 和反應(yīng)產(chǎn)物之后，該凹凸層包含仍具有有機含量的氧化硅，該有機含量源于三烷氧基硅烷 的單官能度?？梢赃M行加熱步驟以除去該有機含量，該加熱步驟也使凹凸層的材料變得致 密。在該加熱步驟之前由該方法得到的凹凸層包含相對少的有機含量，因此在該步驟時的 收縮顯著減少。這導致在該加熱步驟之后凹凸層特征的尺寸和形狀保真。注意，加熱步驟 的溫度依賴于源于三烷氧基硅烷的單官能度的性質(zhì)。
[0024] 在本發(fā)明的第二方面，該目的是通過提供根據(jù)權(quán)利要求13或14的凹凸層來實現(xiàn)。
[0025] Si-C化學鍵在化學和熱學方面相對穩(wěn)定。因此，凹凸層相對穩(wěn)定，使其適合用于許 多應(yīng)用而無需除去有機基團。
[0026] 在該凹凸層的實施例中，化學鍵合到氧化硅中的四個氧原子的硅原子/化學鍵合 到三個氧原子和一個碳原子的硅原子的摩爾比例至少為2/3。在該實施例中，氧化硅具有較 高的氧化硅質(zhì)量含量，因為化學鍵合到凹凸層的氧化硅的有機基團的數(shù)目較小。該比例越 高，凹凸層內(nèi)有機質(zhì)量含量越低。優(yōu)選地，該比例大于1。這種情況下，在用于擠出有機含量 的加熱步驟時該凹凸層的收縮也最小化。如果采用加熱步驟來燒結(jié)，這種最小化的收縮對 于該凹凸層的形狀保真是有利的。
[0027] 在該凹凸層的實施例中，碳原子為有機基團的一部分，硅原子通過該碳原子而連 接到該氧化硅化合物的至少一個其它硅原子，該有機基團化學鍵合到該至少一個其它硅原 子。不是通過無機交聯(lián)，凹凸層的氧化硅可能已經(jīng)通過有機交聯(lián)而固化。這種情況下，通過 根據(jù)本實施例的交聯(lián)反應(yīng)獲得的基團結(jié)合在氧化硅內(nèi)。該有機基團可以是在由例如UV輻 射的光化輻射引發(fā)的光化學反應(yīng)影響之下被激勵而交聯(lián)的基團。
[0028] 在該凹凸層的實施例中，該碳原子為甲基基團、乙基基團或丙基基團任意一種的 一部分。烷基基團形成最穩(wěn)定的Si-C化學鍵。因此，包含這些基團的凹凸層的穩(wěn)定性相對 高。因此，包含甲基基團作為該烷基基團的凹凸層在大氣環(huán)境下一直到400°C是穩(wěn)定的，由 此將其應(yīng)用范圍延伸到要求耐受這些溫度的應(yīng)用范圍。乙基基團提供了約高達300°C的穩(wěn) 定性。此外，這些小的甲基基團的質(zhì)量和體積致使具有這些烷基基團的氧化硅凹凸層的有 機質(zhì)量和體積含量較小。當經(jīng)歷加熱以除去這些有機烷基基團時，從層的收縮方面而言，這 是有利的。
[0029] 在該凹凸層的實施例中，該凹凸層的特征具有與該模板凹凸表面內(nèi)的相應(yīng)互補特 征共形的形狀。由于凹凸層內(nèi)高的無機質(zhì)量含量，可以制備該凹凸層而收縮很小，并維持形 狀保真。特別是在凹凸層固化時發(fā)生的凹凸層特征凸起的足印處隅角的倒角顯著減小或者 甚至在本發(fā)明的凹凸層中不存在倒角。
[0030] 在一實施例中，該凹凸層作為刻蝕掩模。凹凸層的穩(wěn)定性及其高無機質(zhì)量含量和 低孔隙度使其適用于諸如反應(yīng)離子刻蝕或者侵蝕性濕法刻蝕這樣的需要苛刻條件的刻蝕 工藝。因此，在例如廣泛使用這些刻蝕的半導體制造中，這些層可以應(yīng)用作為刻蝕掩?；蛘?硬掩模。
[0031] 在一實施例中，該凹凸層用于制作具有包含該凹凸層的功能層的半導體裝置、光 學裝置或微機械裝置?；谄浣Y(jié)構(gòu)的層的穩(wěn)定性使其在實施為這些裝置內(nèi)的功能層方面是 有用的。除了改善強度和完整性之外還可以提供其它特定功能性的凹凸層也是如此。
【附圖說明】
[0032] 本發(fā)明的這些和其它方面將通過參考附圖（未按比例繪制，除了圖3和圖5以外） 在此如下描述而進一步得以闡述，其中： 圖1A至1D代表根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的壓花工藝； 圖2A至2D代表根據(jù)本發(fā)明的壓花工藝； 圖3A至3D代表通過使用根據(jù)本發(fā)明獲得的凹凸層的光干涉計產(chǎn)生的多幅AFM拓撲曲 線圖和拓撲曲線圖； 圖4A和4B代表具有不規(guī)則形狀和隅角的模板圖案特征的模具； 圖5A和5B代表在附加加熱之前和之后，根據(jù)本發(fā)明獲得的凹凸層的橫截面視圖的電 子顯微照片。
【具體實施方式】
[0033] 在說明書和附圖中，相同部件具有相同參考符號。在圖1A至1C中，一系列的3階 段壓花工藝示出了不充分的凹凸圖案特征再現(xiàn)。在圖1A的第一階段中示出了就在使用模 具106來壓花之前設(shè)置在基板104的表面102上的類似玻璃的部分干燥的氧化硅化合物層 100,其中該模具106具有包含由凸起110和凹陷112組成的凹凸圖案的沖壓表面108。壓 花在夾置步驟中完成，該步驟中允許該部分干燥的氧化硅化合物層的氣體和/或液體成分 滲透的模具被使用。在該壓花或夾置工藝中，液體成分從該部分干燥的氧化硅化合物層移 除到該可滲透模具內(nèi)且可能穿過該可滲透模具。結(jié)果如圖1B的下一階段所示，該部分干燥 的氧化硅層的一部分已經(jīng)能夠流入凹陷112,由此部分地填充凹陷112。可能發(fā)生這種情形 的程度由該模具插入該層的壓花工藝的部分中部分干燥的氧化硅化合物層的材料的流動 屬性決定。如果該部分干燥層不是充分可成型的，即太粘稠或類似玻璃，則凹陷112未被完 全填充或者是如圖1C所示被填充但是變形。該變形是由于在固化時間窗口內(nèi)太少質(zhì)量流 入凹陷112。還注意，在壓花工藝期間由于進一步干燥，粘稠度增大，其中該進一步干燥開始 于該模具和部分干燥的氧化硅化合物層如圖1A所示已經(jīng)接觸的時刻。最終結(jié)果為模具的 凹凸圖案沒有充分地再現(xiàn)在溶膠凝膠層內(nèi)。
[0034] 除了此前描述的一個問題之外，附加的問題參考圖1D予以解釋。該問題涉及下述 情形(未示出），其中模板凹凸表面108內(nèi)的凹陷112已經(jīng)完全填充有來自部分干燥的氧化 硅化合物層100的材料而無形狀變形(例如，如果模具為非撓性模具)。然而層100具有太 低的無機或者在該情形中為氧化硅化合物的質(zhì)量含量。結(jié)果，該方法中的進一步干燥隨后 導致填充凹陷112的材料的收縮，如圖1D所示。該收縮不僅導致特征的尺寸減小，還導致 特征的變形。
[0035] 本發(fā)明的方法組合了一種使用特定硅化合物材料來壓花的工藝，該特定硅化合物 材料可被壓花而不顯示前述不足。
[0036] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，根據(jù)示例1至5制備多種氧化硅化合物溶液。
[0037]示例 1 根據(jù)本發(fā)明的第一氧化硅化合物溶液通過在攪拌條件下將8克Ludox?TM-50和1. 2 克蟻酸混合在一起來制備，其中Ludox?TM-50包含水中的重量百分比為50的顆粒直徑介 于20nm至40nm之間的娃土納米顆粒。接著，0· 9克的甲基三甲氧基硅烷（MTMS)被添加，且 所得的混合物在室溫下攪拌15分鐘。在攪拌條件下添加另外6. 9克MTMS，且所得的溶液在 室溫下靜置30分鐘。最后添加1.7克的乙烯基乙二醇單丁基醚。用石蕊試紙測試的所得 的硅化合物溶液的pH介于3. 5至4. 5之間。
[0038]示例2 根據(jù)本發(fā)明的第二硅化合物溶液通過按照表I給出的摩爾比例將硅化合物前驅(qū)體MTMS和四甲氧基硅烷（TM0S)混合在一起來制備。在第二步驟中，按照硅化合物前驅(qū)體總添 加量的每摩爾甲氧基基團1摩爾水的量，將1M蟻酸水溶液添加到該混合物。使所得的混合 物反應(yīng)，在20°C至30°C的溫度水解和冷凝10分鐘至30分鐘的時間，從而形成氧化硅化合 物。隨后將η-丙醇添加到該混合物，使得所得的硅化合物溶液包含0. 8摩爾每千克溶液的 總硅原子濃度。在最后步驟中，按照9倍于總硅原子摩爾含量的量將水添加到該混合物，以 得到根據(jù)本發(fā)明的硅化合物溶液。
[0039]表I
[0040] 在該示例的方法中，該硅化合物中凝膠形成范圍依賴于凝膠周期和溫度。因此，這 些參數(shù)可用于設(shè)定期望的交聯(lián)程度。例如，溫度可以高于示例1中使用的溫度，但凝膠周期 應(yīng)縮短。通常，凝膠溫度增加10度要求凝膠周期縮短一半。合適的凝膠條件為40°C的溫度 5至10分鐘，或者50 °C的溫度1分鐘。
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