TWI396621B

TWI396621B - 用於半導體元件之乾式轉印之補強複合模板

Info

Publication number: TWI396621B
Application number: TW098124599A
Authority: TW
Inventors: 艾坦尼米納德
Original assignee: 桑普司公司
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2013-05-21
Also published as: US20100018420A1; WO2010011713A1; KR101850156B1; TW201016442A; EP2311073A1; EP2311073B1; EP2311073A4; US7927976B2; KR20110052654A

Description

用於半導體元件之乾式轉印之補強複合模板

本文中之揭示內容係關於用於微型及奈米製造技術之系統、器件及方法的一般領域，包括用於軟微影、接觸印刷及乾式轉印的圖案轉印器件。更特定言之，提供用於製造電子器件及系統之半導體元件的基於印刷之組合件的補強複合模板，其提供可印刷半導體元件之高轉印良率及良好轉印保真度。另外，揭示用於製造及使用補強複合模板之方法。

分布式電子系統通常需要在大面積基板上稀疏地圖案化且裝配的大量微標度及/或奈米標度之半導體結構及/或器件。作為一實例，低構形定日鏡聚光式太陽能光伏打系統需要大量使用稀疏分布之微標度太陽能電池。

製造此等分布式電子系統主要依賴於一種兩步法，其中首先在具有相對較小面積之晶圓基板上製造高效能之電子電路及太陽能電池。傳統上，在完成電路及/或太陽能電池製造後，半導體晶圓為有帶環繞的，且個別地拾取每一小型半導體元件或器件並將其置放以稀疏地填充大面積之器件基板。藉由使用習知處理方法，隨著半導體元件之數目增加且其大小逼近次毫米尺寸，此等方法變成成本高得驚人的且為資源密集的。

一種用於填充此分布式電子系統之替代方法為使用大量平行模壓方法將成批之微標度及/或奈米標度之半導體結構及/或器件轉印至器件基板上。與開發出能夠獲取高良率、準確性、一致性、可靠性及極好品質的基於模板之乾式轉印平台有關的方法提出許多挑戰。此等挑戰至少部分起因於該等半導體結構及器件之小且難以管理之尺寸，以及固有地由經受彎曲的易碎且小型元件製成的模板自身之性質及可妨礙達成準確、一致且可靠的基於印刷之組合件的能力的其他混附性質。

儘管在微型及奈米製造技術中複合模板為已知的，但用於此等應用之習知模板在用於微標度半導體結構及/或器件之乾式轉印時遭受限制，該等限制阻礙分布式電子系統之基於印刷的組合件的商業發展。此等限制包括(例如)短模板壽命、不能執行微標度半導體結構之高良率乾式轉印、難管理之熱收縮及機械變形、缺少對非平面表面之適應性、缺少準確性及再現性、模板印刷裝置與經圖案化基板之頂部表面之間的接觸力之非均勻分布、有效地將模板附接至半導體轉印工具的問題，及將微標度半導體轉印至面積大於模板之面積的基板上的困難。

各種習知複合模板及印刷系統遭受上述問題及限制中之一或多者。此外，彼等模板及系統中之多者係針對在決不大於模板之基板上的軟微影來設計的，且因此未很好地適於對表面積大於複合模板表面積的基板進行乾式轉印。

於1996年4月30日頒布之美國專利第5,512,131號(Kumar及Whitesides)揭示用於電鍍自裝配單層、電鍍及蝕刻表面、附接生物分子及由現有圖案形成樣板以再現彼圖案的圖案化系統及方法。

於1998年10月6日頒布之美國專利第5,817,242號(Biebuyck及Michel)揭示將具有界定於硬材料(諸如聚(亞甲基丙烯酸甲酯)或多晶矽)中之柱的模板與可變形層及充當該模板之硬質支撐件的襯底層結合使用來進行圖案化。此參照案中用於模板中之柱之硬材料的併入可能會導致對不平整表面之適應性或順應性及接觸力之均勻分布的限制，藉此妨礙經由乾式轉印接觸印刷進行高保真度之圖案化。

於2006年10月10日頒布之美國專利第7,117,790號(Kendale等人)揭示一種併有將某程度之補強賦予模板的硬質玻璃襯底的模板組態。然而，此參照案之該玻璃襯底具有大於約6mm之厚度。此厚且硬質之玻璃背板很可能需要介於35至60kPa(5至8.7PSI)之範圍中的大壓力以與一些基板建立有效共形接觸。此等大壓力可限制模板之有效壽命，且在基板表面上轉印及裝配後損害易碎之半導體結構。在Kendale等人之系統及方法中顯然要求之大壓力亦可使接收基板變形、限制印刷之均一性及限制對不平整基板表面之適應性或順應性。另外，Kendale等人中揭示之模板需要模板與其致動及感測元件之間的硬耦接。此外，為達成硬質模板與基板(例如，矽)之間的共平面化，使用三個線圈致動器及不鏽鋼撓曲部。歸因於Kendale中之模板的總體剛度，不清楚此模板組態可在模壓區域上獲得均一壓力，尤其考慮到該厚模板玻璃襯底層的過多剛度。Kendale等人之模板及方法的限制在此參照案中所示的高程度之印刷缺陷方面為明顯的，很可能指示印刷壓力在模板上不均一。彼模板使用高壓腔室來使該模板襯底層偏轉，產生最小點。此模板襯底層偏轉可歸因於徑向扭曲而妨礙高置放準確性，尤其在微標度及/或奈米標度之半導體元件的情況下。另外，使用Kendale等人之系統進行圖案化限於面積大小類似於模板元件之面積的接收基板。

於2007年3月27日頒布之U.S. 7,195,733(Rogers及Menard)揭示用於在基板表面上製造微標度及/或奈米標度特徵的圖案的多層複合模板。此參照案之複合模板包含複數個聚合物層，其中每一層之楊氏模數經選擇以提供展現良好解析度及高保真度的圖案化。

如將自上述內容大體上認識到，當前需要用於微型及奈米製造應用的基於印刷之圖案化器件及方法。特定言之，需要能夠具有高效能之模板以實現用於分布式電子器件及系統之組合件的節省成本、高解析度的基於印刷之製造平台。

提供補強複合模板、製造本文所揭示之補強複合模板之器件及方法。本發明之某些態樣的補強複合模板具有最宜用在半導體結構之乾式轉印接觸印刷的印刷系統中的組合物及架構，且對所轉印之半導體結構的相對空間置放準確性賦予極佳控制。在一些實施例中，舉例而言，本發明之補強複合模板藉由模板自調平至所接觸基板之表面而允許該印刷裝置之圖案化表面精確及可重複地垂直運動。本發明之某些態樣之補強複合模板達成接觸力均一分布於該印刷裝置圖案化表面與該印刷裝置之補強複合模板所接觸之基板頂部表面之間。

亦提供使用本發明之補強複合模板及併入本文所揭示之補強複合模板的印刷器件及系統來圖案化、裝配及整合半導體元件的方法。本發明包括將薄玻璃、可撓且高模數之襯底併入印刷裝置之補強複合模板中的處理策略。在一些實施例中，舉例而言，製造本發明之補強複合模板的方法將某程度之可撓性賦予該補強複合模板之玻璃襯底側以使該模板在乾式轉印期間能夠應用總體均一之垂直壓力，且因此藉由避免該玻璃襯底在壓力下變形來維持一平坦表面。亦提供將本發明之補強模板附接至印刷應用之半導體乾式轉印工具的方法。亦提供使用本發明之補強複合模板之處理方法，其中使用「分步重複」印刷使大面積基板圖案化有半導體結構(包括半導體器件)。

在一些態樣中，本發明之補強複合模板整合薄玻璃硬質襯底層(例如，厚度<500微米)、具有開口之補強層，其中該開口與該模板之可印刷表面區(例如，可變形層之凸紋特徵)之至少一部分在垂直方向上重疊。該補強層之此一開口組態提供一具有可用於獲取優於用於軟微影圖案化之習知模板之效能益處的機械性質之複合模板。舉例而言，本發明之補強複合模板可實現一用於半導體結構之高保真度及高良率乾式轉印及裝配的製造平台。本發明之複合模板及處理方法係適合一些分布式電子系統之製造應用，且對涉及使大面積基板稀疏地圖案化有基於半導體之電子器件及/或器件組件的應用尤具吸引力。

在一態樣中，該補強複合模板之幾何形狀促進與相關器件及處理系統(諸如在供體或目標基板與該複合模板接觸時提供間隙的印刷工具頭或其他模板致動器或其組件)之便利、可靠且機械上穩固之附接。本發明之複合模板可藉由約束沿著該模板之接收及/或印刷表面之不想要的平面內運動並保持垂直可撓性而達成高準確性及可靠之印刷。最小之平面內運動係有益於達成高準確性及高良率之轉印。垂直可撓性對於達到共形接觸(尤其與不平整表面之共形接觸)係重要的，其賦予拾取結構(例如，給模板「塗墨」)之能力且亦賦予隨後將該等結構沈積於目標基板上或中的能力。大體上，習知模板無法充分滿足對平面內剛度及垂直可撓性之組合的需求。

藉由使用硬質支撐層及補強層來最小化平面內運動，使得可避免不想要之平面內運動而無過度影響該模板之總體垂直可撓性。在一些實施例中，將該補強層定形成特定幾何形狀或布置允許有效地控制及/或針對所要圖案化應用預先選擇該模板之機械參數的分布。舉例而言，某些實施例之補強層具有低於該硬質支撐層之撓曲剛度的撓曲剛度以及對應於該模板之可印刷區形狀及/或大小的中心孔口形狀。此組件組合在無過度影響該模板印刷區中之垂直可撓性的情況下提供有用之平面內剛度且增強該模板之總體機械穩定性及壽命。

在一態樣中，本發明之複合模板將薄硬質支撐層與具有開口之補強層整合，該開口與用以促進印刷之凸紋特徵之至少一部分在垂直方向上重疊。此器件組件組合可實現一種複合模板，其具有可用以增強該模板與正經受處理之基板的共形接觸的垂直可撓性同時維持可用以達成高解析度及高良率轉印的某程度之平面內剛度。在一實施例中，舉例而言，本發明提供一種沿著橫向尺寸橫向地延伸且沿著垂直尺寸垂直地延伸之複合模板，其包含：(i)一可變形層，其具有一內表面及一與該內表面相對定位之外表面，該可變形層之該外表面具有複數個凸紋特徵；(ii)一硬質支撐層，其連接至該可變形層之該內表面，其中該硬質支撐層具有一底部表面及一與該底部表面相對定位之頂部表面，其中該底部表面經定位而接近於該可變形層之該內表面；及(iii)一補強層，其操作上連接至該硬質支撐層，該補強層具有一與該可變形層之該外表面之該等凸紋特徵的至少一部分在垂直方向上重疊的開口。在此態樣之一實施例中，該可變形層、該硬質層及該補強層經組態以提供具有楊氏模數或撓曲剛度之各向異性分布的該模板，該各向異性分布沿著該複合模板之垂直尺寸提供可撓性且沿著該複合模板之橫向尺寸提供平面內剛度。如本文所使用，「連接」廣泛地係指層之間的直接結合或層之間經由一或多個中間層或結構(諸如黏著層)的間接結合。所連接結構及層可(例如)藉由涉及共價鍵、偶極-偶極互動、氫鍵結、凡得瓦爾力(Van der Waals force)、倫敦力(London force)或此等各者之任何組合的化學鍵結來結合。如本文所使用，「接近」係指實體接觸、彼此相鄰及/或視情況地在彼此之1000微米範圍內的兩模板組件或其特徵之位置。

具有與該等凸紋特徵在垂直方向上重疊之開口的補強層之併入可實現一具有薄(例如，小於或等於500微米)硬質支撐層的機械上穩固之複合模板。本發明之此態樣可用於提供能夠具有所轉印元件之高良率及非平坦表面(諸如預先圖案化有器件組件的波狀基板或不平整基板)之圖案化的模板。本發明之薄硬質支撐層較佳具有相對較高之楊氏模數，例如選自約10GPa至約100GPa之範圍內的楊氏模數。具有高楊氏模數及/或高撓曲剛度之薄硬質支撐層的使用為有益的，因為其提供具有足夠大以最小化凸紋圖案之扭曲的橫向剛度的複合模板，該凸紋圖案之扭曲可發生在該模板與器件基板或供體基板之表面之間的共形接觸形成後。由具有高楊氏模數及/或高撓曲剛度之薄硬質支撐層的併入所提供的凸紋圖案扭曲之減少可實現對具有非常小之尺寸(諸如微標度及/或奈米標度結構)之半導體結構的有效轉印、裝配及/或整合。舉例而言，某些實施例併入具有選自10^-3 Nm至1Nm範圍內之撓曲剛度的硬質支撐層以提供展現適當可撓性的模板。

該薄硬質支撐層之組合物及垂直尺寸(例如，厚度)為至少部分判定本發明之模板的總體順應性及撓曲剛度的性質。在一實施例中，舉例而言，該硬質支撐層包含一薄玻璃層，例如，包含選自以下各者組成之群的一或多個玻璃的薄層：低成本之鈉鈣型玻璃、低熱膨脹係數之硼矽型玻璃或較佳常用於平板顯示器中之無鹼鋁硼矽E-型玻璃。在一些實施例中，薄硬質支撐層在垂直方向上對應於該模板之印刷區或接收區(例如，具有凸紋特徵之區)的區中具有平均厚度，對於一些實施例而言，該平均厚度小於或等於500μm且視情況地小於或等於300μm。在一實施例中，該硬質支撐層視情況地在垂直方向上對應於該模板之印刷或接收區的區中具有選自100μm至300μm之範圍內的厚度，及視情況地具有選自300μm至500μm之範圍內的平均厚度。具有小於或等於300μm之厚度的玻璃硬質支撐層的使用提供增強之總體模板順應性，其可用於使大面積基板在高良率之情況下圖案化有微標度及/或奈米標度半導體元件。視情況，該硬質支撐層(例如)在該模板之接收或印刷表面之區中具有大體上均一之厚度，與絕對均一性偏差小於20%或對於一些實施例而言小於10%。視情況，該硬質支撐層(例如)在電磁譜之可見區中為光學透明的，以允許藉由經由該複合模板可視化來進行光學對準、對齊及/或定位。在一態樣中，該硬質支撐層為玻璃背板或其他硬質且光學透明之材料。

補強層經定位來以機械方式支撐及加強本發明之複合模板之硬質支撐層，藉此允許使用薄硬質支撐層。視情況，補強層經定位以在該硬質支撐層與致動系統之組件(諸如模壓系統之工具頭及/或安裝凸緣)之間提供機械上穩固之耦接。在一實施例中，舉例而言，該補強層連接至該硬質支撐層之頂部表面、該硬質支撐層之底部表面或該硬質支撐層之頂部表面及底部表面兩者。在一實施例中，舉例而言，該補強層至少部分安置於該可變形層之至少一部分與該硬質支撐層之間。在一實施例中，舉例而言，該補強層至少部分嵌入於該可變形層中。在一實施例中，該補強層經提供而相鄰於該硬質支撐層。如本文所使用，「相鄰於」係指直接相鄰於該硬質支撐層及與該硬質支撐層實體接觸的位置或該補強層連接至該硬質支撐層的位置。

在一實施例中，按照與該硬質支撐層重疊之區域來描述該補強層。「重疊區域」係指該硬質支撐層之與該補強層垂直重疊的部分。在一態樣中，該重疊區域限制於該硬質支撐層之外表面區域區，諸如自該硬質支撐層之外邊緣延伸至指定距離內。該延伸距離視情況選自2mm至20mm之間的範圍。或者，按相對於面向該補強層之該硬質支撐層表面(例如，該硬質支撐層之頂部表面或底部表面)的表面積的百分數來描述該重疊區域。在此態樣中，該重疊區域視情況大於或等於5%、大於或等於10%、大於或等於25%。或者，按絕對值(諸如選自約4cm² 與180cm² 之間的範圍)來描述該重疊區域。在一實施例中，該重疊區域限制於該硬質支撐層之外區，該補強層中具有定位於中央且與該可變形層之外表面上位於中央之複數個凸紋特徵的至少一部分在垂直方向上重疊的開口。在一實施例中，該補強層大體上延伸至該硬質支撐層之外邊緣。在一實施例中，該重疊區域延伸至該硬質支撐層之外邊緣。在一實施例中，該重疊區域延伸過該硬質支撐層之外邊緣，諸如在該硬質支撐層外連續。在彼實施例中，舉例而言，該補強層可促進將該模板安裝至印刷工具。

該補強層之組合物至少部分判定本發明之複合模板的機械性質。在一實施例中，該補強層包含纖維組份(諸如為玻璃纖維、聚合物纖維、液晶聚合物纖維、碳纖維或纖維混合物之纖維組份)或替代地粒子組份(諸如奈米粒子或微觀粒子)。視情況地，該補強層包含高抗張強度之玻璃纖維組份。在一實施例中，舉例而言，該補強層之玻璃纖維係選自由S-玻璃、S2-玻璃、E-玻璃組成之群。在一實施例中，該補強層包含以編織組態提供之纖維，例如，玻璃纖維織布或碳纖維織布層。在一實施例中，該補強層包含具有低熱膨脹係數(例如，小於或等於5PPM/K之熱膨脹係數)的一或多種材料。在一實施例中，該補強層包含具有經選擇以匹配該補強層之熱膨脹係數(例如，與其20%、10%或5%匹配)的熱膨脹係數的材料。

該補強層之實體尺寸(包括形狀)亦經選擇以賦予本發明之複合模板的有用機械性質及效能能力。在一實施例中，該補強層具有沿著該模板之垂直尺寸選自100微米與1000微米之範圍內的平均厚度。在一實施例中，該補強層之撓曲剛度經選擇以提供該硬質支撐層與致動系統(諸如印刷系統)之組件的有效耦接。舉例而言，具有比該硬質支撐層之撓曲剛度小至少十倍的撓曲剛度的補強層可用於提供與印刷系統之工具頭或安裝凸緣組件的機械上穩固之耦接，使得最小化機械故障，藉此達成有用之模板壽命。在一實施例中，該補強層具有選自10^-3 Nm至1Nm之範圍內的撓曲剛度。

本發明之補強層可具有經選擇以增強平面內剛度、增加模板壽命及保護相對較薄之支撐層同時保留該模板之可印刷或作用區的垂直可撓性、彈性及順應性的某範圍之形狀。在一些實施例中，該補強層具有與該模板之接收或印刷表面(例如，該可變形層之具有複數個凸紋特徵的外表面)之至少一部分在垂直方向上重疊的一或多個開口(或空隙)。舉例而言，環形補強層之使用在本發明中提供功能益處，諸如增加之置放準確性、高轉印良率及/或模板壽命。雖然本文所提供之複合模板可使用任何形狀，但補強中心孔口及/或補強邊緣形狀之實例包括(但不限於)環形、正方形、橢圓形、圓形及矩形，及視特定器件或模板組態而定具有平滑、尖銳或平滑與尖銳邊緣之組合的任意形狀。在一實施例中，該補強層之開口具有大於或等於10cm² 的表面積。或者，按相對於該硬質支撐層之表面積的百分數來描述該補強層之開口區域。在此態樣中，該開口區域視情況大於或等於75%、大於或等於90%、大於或等於95%。

本發明之補強層可具有有益地影響模板效能之至少一機械性質的空間上變動之分布。在一些實施例中，舉例而言，由該空間上變動之分布提供的對垂直方向上之楊氏模數、撓曲剛度或硬度的調變可實現垂直可撓性同時維持有用程度之平面內剛度。在一特定實施例之情形中，「空間上變動之分布」係指沿著模板或其組件之一或多個橫向尺寸選擇性地改變的至少一機械參數之值的分布。在一些實施例中，該補強層具有楊氏模數、撓曲剛度或硬度在對應於該模板之垂直尺寸(例如，厚度)之方向上的分布，其沿著選自由該補強層之長度、寬度、直徑或半徑組成之群的橫向尺寸而選擇性地改變。在一實施例中，楊氏模數或撓曲剛度之空間上變動之分布係沿著橫向尺寸(視情況在該模板之中心處具有最小值且在該模板之外邊緣處具有最大值)關於該複合模板之中心對稱的。在一實施例中，該硬質支撐層在橫向上終止於一或多個外邊緣處，且該補強層之楊氏模數或撓曲剛度在接近於該等外邊緣處比該補強層之對應於該模板之印刷或接收表面(例如，該可變形層之具有凸紋特徵的區)的區處大。在一實施例中，舉例而言，該補強層具有安置於該可變形層之該等凸紋特徵與該硬質支撐層之間的第一區，且具有安置於該硬質支撐層之該等外邊緣與該可變形層之間的第二區；其中該第二區之楊氏模數大於該第一區之楊氏模數。

在一實施例中，該補強層僅部分安置於該可變形層與該硬質支撐層之間，且視情況具有安置於該等凸紋特徵之至少一部分與該硬質支撐層之間的一或多個開口或空隙。在此態樣之一特定實施例中，該補強層為視情況具有選自200微米至500微米之範圍內的厚度的環，其視情況至少部分定位於該硬質支撐層之該等外邊緣與該可變形層之間。在一實施例中，該補強層為玻璃纖維織布環，且視情況地，該玻璃纖維織布環至少部分地嵌入於該可變形層中或以其他方式整合至該可變形層中。在一實施例中，本文所揭示之模板中之任一者具有結合至或定位於該支撐層之外邊緣區的補強層。在此實施例之一態樣中，該可變形層視情況地結合至該硬質支撐層之內區或與該硬質支撐層之內區直接接觸。此組態可用於藉由結合至該硬質支撐層來約束該可變形層之平面內運動。在一些組態中，舉例而言，該補強層具有中心開口，藉此允許該可變形層與該硬質支撐層之間的直接結合。在一些實施例中，該中心開口或空隙(例如)在電磁譜之可見區中為光學透明的，藉此允許藉由經由該複合模板可視化來進行光學對準、對齊及/或定位。

本發明中該補強層之併入可藉由某範圍之複合模板組態來達成。在某些實施例中，舉例而言，該補強層直接由該硬質支撐層及/或該可變形層支撐且視情況地直接結合至該硬質支撐層及/或該可變形層。或者，使用一或多個中間層(諸如黏著層或其他結構元件)來結合該補強層、該硬質支撐層及/或該可變形層。在一實施例中，複合模板之該補強層至少部分嵌入於該可變形層中。在此等實施例中之組件之間的結合可由(例如)涉及共價鍵、偶極-偶極互動、氫鍵結、凡得瓦力、倫敦力或此等各者之任何組合的化學鍵結提供。在本發明中玻璃纖維補強層之使用為有益的，因為其能夠與彈性體可變形層(例如，PDMS層)建立強結合，藉此產生展現長壽命之機械穩固複合模板。在一實施例中，該補強層經定形或經選擇以不干擾藉由經由該複合模板可視化進行之光學對準、對齊及/或定位。舉例而言，光學上不透明之補強層可經定位，使得該開口與光學對準、對齊及/或定位為可視化之區重疊。

用於一些實施例之可變形層具有低楊氏模數，例如選自約0.5MPa至約10MPa之範圍內的楊氏模數。低模數之可變形層(諸如彈性體層)之使用在本發明中為有益的，因為其提供具有與大面積(多達幾m² )之平滑表面、平坦表面、不平整表面、粗糙表面(尤其具有多達約1微米之粗糙度幅值的表面)及不平整表面(較佳具有小於100微米之波紋度的表面)有效地建立共形接觸的能力的複合模板。另外，低模數之可變形層的使用允許使用施加至該模板之相對較低之壓力(約0.1kN m^-2 至約10kN m^-2 )在該模板之接觸表面與大面積之基板表面之間建立共形接觸。另外，低模數之可變形層的併入提供本發明之複合模板與某範圍之基板表面的有用釋放特性。

在一些實施例中，該可變形層具有選自100微米至約500微米之範圍內的厚度。在一些實施例中，該可變形層為聚合物層，且視情況地為彈性體層，諸如聚(二甲基矽氧烷)(PDMS)層。本發明之可變形層可具有可用於給定印刷、圖案化及/或器件製造應用的凸紋特徵之任何圖案，例如具有一或多個穩定化特徵、圖案轉印特徵(例如，轉印柱)、對齊特徵及/或對準特徵。可用於本發明之凸紋特徵之圖案可包含單個連續凸紋特徵或複數個連續及/或離散凸紋特徵。在本發明中，凸紋特徵之實體尺寸或其在凸紋圖案中之配置的選擇係基於將在經受處理之基板表面上裝配或以其他方式產生的結構之實體尺寸及相對配置來進行的。可用於本發明之複合模板中之凸紋特徵的圖案可包含具有選自約10奈米至約100毫米之範圍內、對於一些應用而言較佳選自約10微米至約1毫米之範圍內的實體尺寸的一或多個凸紋特徵。可用於本發明中之凸紋特徵的圖案可佔據寬範圍之接收或印刷表面積，例如選自約1cm² 至約10m² 之範圍內的接收或印刷表面積對於一些應用而言為較佳的。在一實施例中，該可變形層具有經組態以允許將半導體元件稀疏轉印及/或整合至器件基板上或中的複數個圖案轉印特徵。視情況地，該可變形層(例如)在電磁譜之可見區中為光學透明的，以允許藉由經由該複合模板可視化來進行光學對準、對齊及/或定位。在一態樣中，該可變形層為光學透明之彈性體層。

本發明之複合模板的進一步特徵可在於一或多個實體性質及/或功能能力。在一態樣中，本發明之複合模板具有選自1×10^-3 Nm至1Nm之範圍的淨撓曲剛度。在一態樣中，本發明之複合模板具有在0.5至10MPa之間的平均垂直方向楊氏模數及在10至100GPa之間的平均平面內楊氏模數。在一態樣中，本發明之模板具有針對諸如小於或等於50mPSI之致動力的致動力經歷小於約100μm之垂直彎曲(例如，不想要之區域化垂直位移)的接收或印刷表面。在一態樣中，本發明之複合模板提供比該模板之總體垂直位移小至少約10倍的垂直彎曲。在一態樣中，本發明之補強複合模板能夠達成可印刷元件在9cm² 之經圖案化基板表面區域之3σ處優於±4μm的置放準確性。

可藉由軟微影及微型製造技術中已知之任何方式將本發明之複合模板之相鄰層或組件結合。舉例而言，可使用提供能夠經受在乾式轉印期間遇到的伸展及/或壓縮位移而無機械故障、顯著降級或分層的機械上可用之系統的任何組合物、結構或結合方案來提供該可變形層之內表面與該硬質支撐層之間或該補強層與該硬質支撐層之間的結合。在本發明之此態樣之一項實施例中，藉由共價及/或非共價鍵結來提供該等表面之至少一部分之間的結合。如本文所使用，結合亦包括結合係由提供於該等表面之間的黏著或層壓層或塗層或薄膜提供的實施例。有用黏著層包括(但不限於)金屬層、聚合物層、部分聚合聚合物前驅體層及複合材料層。亦包括經化學改質表面以促進與相鄰層之結合。在一態樣中，本文所提供之模板中之任一者具有結合至該支撐層的可變形層。在一態樣中，該補強層化學鍵結至該可變形層、該支撐層或其兩者。

本發明之補強複合模板可用於乾式轉印接觸印刷，且對於涉及覆蓋大面積基板之印刷的分步重複印刷尤具吸引力。在一實施例中，本發明之複合模板經特定設計以提供間隙距離或垂直偏移距離。彼距離提供用於以某方式將該模板固定或夾持至印刷工具頭的構件，使得有充足之間隙用於安裝或定位具有較大表面積之供體或目標基板而未干擾該工具頭。在彼實施例之一態樣中，該可變形層進一步包含環狀安裝凸緣及凸緣連接器。該凸緣連接器將該環狀安裝凸緣操作上連接至該模板外表面，使得該外表面與該安裝凸緣表面處於隔開一間隙距離之不同平面中。在一態樣中，該間隙距離為至少200μm、對於一些應用而言視情況地至少1mm，且對於一些應用而言視情況地至少5mm。

視情況地藉由至少部分地將該補強層嵌入該凸緣連接器中來獲得其他機械穩定性。視情況地，該補強層自該硬質支撐層附近沿著平行於該可印刷表面平面之平面向上至該凸緣連接器且沿著該模板安裝凸緣之一部分來橫越。在一態樣中，該環狀安裝凸緣及該凸緣連接器係由該可變形層材料形成。在一實施例中，本文所揭示之模板中之任一者具有將該支撐層錨定至該可變形層、該補強層或其兩者的突出補強環。

本發明之此態樣的複合模板能夠在該可變形層之印刷及/或接收表面之至少一部分與經受處理之基板表面之間建立共形接觸。視情況地，該複合模板操作上連接至用於產生能夠使該模板與經受圖案化之基板表面共形接觸的外力的致動器(諸如模壓器件)。視情況地，該基板可操作上連接至能夠使該基板與該複合模板共形接觸的致動器。此等致動器促進該模板之可控垂直位移，其可用於接收來自供體基板之結構及/或將來自該模板之結構印刷至接收表面。

在另一態樣中，本發明提供用於製造補強複合模板之方法。在此態樣之特定實施例中，一種用於製造補強複合模板之方法包含以下步驟：(i)提供一具有一選定三維凸紋圖案之母凸紋圖案；(ii)提供一具有小於500μm且視情況小於300μm之厚度的薄硬質支撐層，該硬質支撐層具有一底部表面及一與該底部表面相對之頂部表面，其中該硬質支撐層之該底部表面面向該母凸紋圖案，藉此界定一模板形成腔室之一底部表面及一頂部表面；(iii)提供一與該硬質支撐層之該頂部表面或該底部表面接觸的補強層，該補強層具有一與該母凸紋圖案之至少一部分在垂直方向上重疊的開口；(iv)將一預聚合物引入至該模板形成腔室；(v)將該預聚合物聚合化，藉此產生一與該硬質支撐層之該底部表面接觸且視情況與該補強層接觸的聚合物層；及(vi)將該聚合物層與該母凸紋圖案分開，藉此製造包含該聚合物層、該補強層及該硬質支撐層之補強複合模板。在此過程中，該母凸紋圖案充當用於具有複數個凸紋特徵之可變形模板表面的模。在一特定實施例中，該硬質支撐層包含一玻璃層(諸如一玻璃襯底層)。在一特定實施例中，引入及聚合化一預聚合物之該等步驟產生一提供該補強複合模板之可變形層的彈性體層。此態樣之一種特定方法進一步包含將該補強層至少部分地嵌入該可變形層中的步驟。

在一實施例中，調整該硬質支撐層與該母凸紋圖案之相對位置以在該硬質支撐層與該母凸紋圖案之間獲得一垂直間隔距離。舉例而言，該間隔距離可經選擇以小於或等於1mm，且視情況地由使用者可控地調整，諸如具有最初可設定為第一距離且接著減少至第二距離之間隔距離，藉此促進對該模板形成腔室空穴之完全填充。

在一實施例中，該用於製造該補強複合模板之方法進一步包含以下步驟：(i)調整該硬質支撐層與該母凸紋圖案之相對位置，以在該硬質支撐層與該母凸紋圖案之間獲得一垂直間隔距離，其中該間隔距離小於或等於1mm。在一實施例中，該用於製造該補強複合模板之方法進一步包含以下步驟：(i)提供一晶圓固持器組合件，其中該晶圓固持器組合件牢固地固持該母凸紋圖案；(ii)提供一模板模製組合件，其中該模板模製組合件牢固地固持該硬質支撐層；(iii)將該晶圓固持器組合件耦接至該模板模製組合件，以在矽母版(master)與該硬質支撐層之間提供一間隔距離，其中該間隔距離大於或等於1mm；(iv)經由一貫穿該晶圓固持器組合件及該模板模製組合件中之一者或兩者定位之進入口將該預聚合物引入至該模板形成腔室，其中該預聚合物為經脫氣之彈性體混合物；(v)藉由將該間隔距離減小至一經減小之間隔距離來將過多之經脫氣彈性體混合物排出該模板形成腔室外；及(vi)在該聚合化步驟後將該晶圓固持器組合件與該模板模製組合件分離。在一實施例中，舉例而言，該減小該間隔距離之步驟(v)將該間隔距離減小了該原始間隔距離之0.1倍至0.6倍。

本文所描述之補強複合模板之任何組件及/或特徵可併入至用於製造複合模板的本發明之方法中。在一特定方法中，舉例而言，該硬質支撐層為具有選自200微米至500微米之範圍內的厚度的玻璃襯底。在一特定方法中，舉例而言，該補強層為具有一或多個開口的經定形之補強層，且視情況地為環形結構(諸如玻璃纖維織布之環)。在該硬質支撐層在橫向上終止於一或多個外邊緣處的實施例中，該環至少部分安置於該等外邊緣與該可變形層之間。

在另一態樣中，本發明提供用於製造複合模板之器件及系統。在一實施例中，該器件係由以下各者組成：一晶圓固持器組合件；一扣件，其操作上連接至該晶圓固持器組合件以將一母版緊固至該晶圓固持器組合件；一模板模製組合件，其可釋放地連接至該晶圓固持器組合件；一彈性體固持器，其連接至該模板模製組合件以支撐一硬質襯底，其中該硬質襯底具有一面向該母版之一表面的表面；垂直調整器，其連接至該晶圓固持器組合件、該模板模製組合件或其兩者，以在該母版與該薄玻璃襯底之間提供一使用者可選的間隔距離，其中該間隔距離為可變的且可選自一大於或等於100μm且小於或等於3mm之範圍內；及一或多個開口以將一預聚合物引入一在該母版與該等硬質襯底面之間的模板形成腔室或自該模板形成腔室排出該預聚合物。

在一實施例中，該彈性體固持器包含：一具有一排出口之夾盤，該排出口操作上連接至一真空源以層壓用於該硬質襯底；及一經定形之補強層，其由面向該母版之該硬質襯底表面支撐。在一態樣中，該硬質襯底為玻璃，諸如具有小於或等於500μm之厚度的高抗張玻璃。

在一態樣中，該等垂直調整器包含複數個扣件(例如，螺釘、螺桿等)，其以機械方式耦接至該晶圓固持器組合件及該模板模製組合件中之每一者以提供可控且可變之間隔距離。

在另一實施例中，本發明提供一種印刷工具器件，其用於(諸如)藉由將本發明之補強複合模板中之任一者與具有連接至該補強複合模板之安裝凸緣頂部表面之接收表面的轉印工具頭合併來將半導體乾式轉印至目標基板中或上。在一實施例中，本發明提供一種用於將半導體乾式轉印至一目標基板中或上的印刷工具器件，該器件包含：(i)一補強複合模板，其沿著橫向尺寸在橫向上延伸且沿著垂直尺寸在垂直方向上延伸，該補強複合模板包含：(a)一可變形層，其具有一內表面及一與該內表面相對定位之外表面，該可變形層之該外表面具有複數個凸紋特徵；(b)一硬質支撐層，其連接至該可變形層之該內表面，其中該硬質支撐層具有一底部表面及一與該底部表面相對定位之頂部表面，其中該底部表面經定位而接近於該可變形層之該內表面；(c)一補強層，其操作上連接至該硬質支撐層，該補強層具有一與該可變形層之該外表面之該等凸紋特徵的至少一部分在垂直方向上重疊的開口；(ii)一安裝凸緣，具有一頂部表面；(iii)一垂直段，其將該安裝凸緣操作上連接至該可變形層外表面；及(iv)一轉印工具頭，其包含一連接至該安裝凸緣頂部表面之接收表面。在此態樣之一實施例中，該可變形層、該硬質層及該補強層經組態以提供具有各向異性分布的模板，該各向異性分布沿著該複合模板之垂直尺寸提供可撓性且沿著該複合模板之橫向尺寸提供平面內剛度。在一實施例中，該補強層至少部分連接至該硬質支撐層之底部表面。在一實施例中，該補強層至少部分連接至該硬質支撐層之頂部表面。在一實施例中，該補強層至少部分連接至該硬質支撐層之該底部表面及頂部表面。

該印刷工具器件可具有將該模板緊固至該工具頭的許多連接元件。舉例而言，在一實施例中，該模板與該工具頭之間的連接包含：一固持平台；及一扣件；其中該扣件自該固持平台經由該模板安裝凸緣延伸至該接收表面，藉此將該模板連接至該工具頭。另一實例為將該模板固持至該工具頭之真空夾盤。為促進增加之真空結合，該真空夾盤視情況地具有定位於該工具頭接收表面中之真空槽。在另一態樣中，藉由與該印刷工具接收表面相對之固持平台促進該連接，其中該固持平台具有至少部分由該模板安裝凸緣填充或至少部分含有該模板安裝凸緣的空穴。視情況地，延伸穿過該接收表面、該模板安裝凸緣及至少部分穿過該固持平台的扣件提供該等複合模板之第一遍或「粗糙」預對準。該固持平台之一部分接觸該等真空槽以提供可靠之真空媒介接觸。該印刷工具系統視情況地具有操作上連接至該模板的目標基板，其中該目標基板具有大於該模板之可印刷表面區域的表面積。

在另一態樣中，本發明提供將半導體元件圖案化、裝配及/或整合至基板表面(諸如器件基板之表面)上及/或中的方法。在一實施例中，本發明提供一種用於使基板表面圖案化有半導體元件之方法，該方法包含以下步驟：(i)提供補強複合模板，其沿著橫向尺寸在橫向上延伸且沿著垂直尺寸在垂直方向上延伸，該模板包含：(a)一可變形層，其具有一內表面及一與該內表面相對定位之外表面，該可變形層之該外表面具有複數個凸紋特徵；(b)一硬質支撐層，其連接至該可變形層之該內表面，其中該硬質支撐層具一底部表面及一與該底部表面相對定位之頂部表面，其中該底部表面經定位而接近於該可變形層之該內表面；及(c)一補強層，其操作上連接至該硬質支撐層，該補強層具有一與該可變形層之該外表面之該等凸紋特徵的至少一部分在垂直方向上重疊的開口；(ii)將該補強複合模板之該可變形層之該外表面與該等半導體元件接觸；藉此將該等半導體元件之至少一部分轉印至該可變形層之該外表面；(iii)以將該等半導體元件之在該外表面上之至少一部分暴露於該基板表面的方式將具有該等半導體元件之該補強複合模板與該基板表面接觸；及(iv)將該補強複合模板與該基板表面分開，藉此將該等半導體元件之至少一部分轉印至該基板表面及在該基板表面上產生該圖案。在此態樣之一實施例中，該可變形層、該硬質層及該補強層經組態以提供具有楊氏模數或撓曲剛度之各向異性分布的模板，該各向異性分布沿著該複合模板之垂直尺寸提供可撓性且沿著該複合模板之橫向尺寸提供平面內剛度。此態樣之一種方法包含一種用於經由乾式轉印接觸印刷來圖案化基板表面或以其他方式將半導體元件轉印、裝配或整合至基板表面中及/或上的方法。

本發明之此態樣的圖案化方法可包括本文所揭示之補強複合模板之任何特徵或實施例。在一特定實施例中，舉例而言，該將該具有該等半導體元件之補強複合模板與該基板表面接觸的步驟包含在該外表面之具有該等半導體元件的至少一部分與該基板表面之間建立共形接觸。在一特定實施例中，舉例而言，該將該補強複合模板之該可變形層之該外表面與該等半導體元件接觸的步驟包含將該外表面之凸紋特徵與該等半導體元件接觸。在一特定實施例中，舉例而言，該將該補強複合模板與該基板表面分開之步驟包含在遠離該基板表面之方向上移動該補強複合模板。在一特定實施例中，舉例而言，該基板表面具有大於該補強複合模板之印刷表面區域的表面區域。在一特定實施例中，舉例而言，此態樣之一種方法進一步包含重複以下步驟：(i)將該補強複合模板之該可變形層之該外表面與該等半導體元件接觸；(ii)將具有該等半導體元件之該補強複合模板與該基板表面接觸；及(iii)將該補強複合模板與該基板表面分開；其中重複該等步驟將半導體元件提供至該基板表面之不同區。在一特定實施例中，舉例而言，使該基板表面預先圖案化有電子器件或電子器件之組件。

在另一態樣中，本發明提供一種複合模板，其包含：(i)一彈性體層，其具有一內表面及一與該內表面相對定位之外表面，該彈性體層之該外表面具有複數個凸紋特徵；(ii)一玻璃襯底，其具有一小於或等於500微米之厚度；該玻璃襯底連接至該彈性體層之該內表面；其中該玻璃襯底具有一底部表面及一與該底部表面相對定位之頂部表面，其中該底部表面經定位而接近於該彈性體層之該內表面；及(iii)一補強層，其具有一纖維組份；其中該補強層連接至該玻璃襯底之該底部表面或該玻璃襯底之該頂部表面，該補強層具有一與該彈性體層之該外表面之該等凸紋特徵的至少一部分在垂直方向上重疊的開口。在此態樣之一實施例中，該補強層包含玻璃纖維織布。在此態樣之一實施例中，該補強層為環；其中該玻璃襯底在橫向上終止於一或多個外邊緣處，其中該環至少部分安置於該等外邊緣與該彈性體層之間。在此態樣之一實施例中，該補強層具有選自100微米至500微米之範圍內的平均厚度。在此態樣之一實施例中，該玻璃襯底層具有一撓曲剛度，且其中該補強層具有比該玻璃襯底之該撓曲剛度小至少十倍的撓曲剛度。在此態樣之一實施例中，該補強層具有一選自10^-5 Nm至10^-2 Nm之範圍內的撓曲剛度。

在不希望受任何特定理論限制的情況下，本文中可論述對與本發明之實施例有關的基礎原理及機制的看法或理解。認識到，不管任何解釋或假設之最終正確性，本發明之實施例可仍為可操作及有用的。

參看諸圖，類似數字指示類似元件且在一個以上之圖式中出現之相同數係指相同元件。另外，在下文中，以下定義適用：

「模板」係指用於經由印刷(例如乾式轉印接觸印刷)來轉印、裝配及/或整合結構及材料的器件組件。本發明之複合模板尤其可用於拾取及釋放/印刷系統，其中該模板可首先與供體基板層壓或接觸以拾取來自彼供體基板之微型或奈米結構，且隨後使之與其將該等微型或奈米結構轉印至之接收基板接觸。「經塗墨」係指已接收來自供體基板之微型或奈米結構的模板。「塗墨」係指微型或奈米結構自供體基板拾取或轉印至模板的步驟。

「基板」係指在其上或其中進行處理(諸如半導體元件之圖案化、裝配及/或整合)的結構或材料。基板包括但不限於：(i)在其上製造、沈積、轉印或支撐半導體元件的結構；(ii)器件基板，例如電子器件基板；(iii)供體基板，其具有諸如供隨後轉印、裝配或整合之半導體元件的元件；及(iv)目標基板，用於接收可印刷結構，諸如半導體元件。

「複合」係指包含一個以上之組件(諸如一種以上之材料及/或相位)的結構、材料、層或器件。本文揭示由可變形層及硬質支撐層製成之複合圖案化器件或「複合模板」，其中該可變形層及該支撐層具有不同化學組合物及機械性質。該可變形層視情況地包含複合聚合物層，其包含一或多個聚合物及纖維(諸如玻璃或彈性體纖維)、微粒(諸如奈米粒子或微觀粒子)或此等各者之任何組合的組合。

「補強複合模板」係指具有補強層之複合模板。將補強層併入本發明之複合模板中可用於達成半導體元件之高良率、可靠且準確的轉印。補強層之併入可用於達成長模板壽命，且促進本發明之模板與基板之間的共形接觸。

「層」係指複合模板之元件。例示性層具有提供能夠在基板表面上製造具有極好保真度及良好置放準確性之圖案之複合模板的實體尺寸及機械性質。本發明之層可為連續或單塊體或可為不連續體之集合，諸如凸紋特徵或突起物的集合。本發明之層可具有均質組成或非均質組成。本發明之實施例提供一種複合圖案化器件或複合模板，其包含複數個層(諸如聚合物層、補強層及硬質襯底層)。本發明中之層的特徵可在於其沿著延伸穿過圖案化器件之層對準軸(諸如經定位而正交於含有一或多個接觸表面之平面的層對準軸)的厚度。或者，諸如補強層之層的特徵可在於其幾何形狀，包括孔口面積、形狀及相對於該複合模板之可印刷區域的位置。

「可變形層」係指可伸展或變形且返回至大體上其原始形狀而無實質永久變形的材料層。本發明之可變形層包括聚合物層，諸如能夠經受大體上彈性變形之彈性體層。可用於本發明之可變形層中之例示性彈性體可包含聚合物、共聚物、複合材料或聚合物與共聚物之混合物。可變形層亦可包括摻雜劑及其他非彈性體材料及組份。可用於本發明中之彈性體可包括但不限於PDMS、h-PDMS、聚丁二烯、聚異丁烯、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚胺基甲酸乙酯類、聚氯丁二烯及聚矽氧。

「補強層」係指對該複合模板之所要機械性質賦予額外影響(諸如進一步減少該可變形層之平面內運動而未不利地影響垂直可撓性或彈性)的材料。在一態樣中，該補強層包含一與該可變形層之材料不同的材料。在一態樣中，該補強層對應於該可變形層材料，但其聚合物已增補或摻雜有(i)纖維，諸如玻璃纖維或聚合纖維，(ii)粒子，諸如矽粒子及/或奈米級粒子，及/或(iii)其他結構增強劑。另外，該補強層有助於防止模板元件在該模板之高良率使用期間分層。

「凸紋特徵」係指促進將半導體元件自供體基板乾式轉印至目標基板之該可變形層外表面上的突起、延伸或突出物，諸如三維凸紋圖案。在一態樣中，該可變形層之凸紋特徵界定一可印刷表面區域。「可印刷表面區域」或「區」係指該模板用於將結構自供體基板轉印至目標基板的部分。「有效表面區」可與「可印刷表面區」互換使用。

「硬質」係指該複合模板之層的約束該可變形層在轉印之任何階段期間的平面內變形及不想要之運動的機械性質。舉例而言，操作上連接至該可變形層之「硬質支撐層」准許該可變形層之垂直可撓性，且亦最小化該可變形模板的不想要之平面內運動。「平面內」係指平行於該複合模板之可印刷區域所界定之平面的平面。「垂直」係指正交於該複合模板之可印刷區域所界定之平面的方向。

「在垂直方向上重疊」係指該補強層中之開口經定位而包含該可變形層之凸紋特徵(或藉以製造該等凸紋特徵之相應母模)的至少一部分，應辨識到該開口與該等凸紋特徵係形成於彼此隔開一垂直距離的不同平面上。在一態樣中，該等凸紋特徵皆與該補強層中之開口在垂直方向上重疊。

「各向異性分布」係指其量值視量測參數之方向而定的實體參數。舉例而言，該複合模板經設計，使得該可變形層運動在平面內比在垂直(例如，正交)方向上更受約束。此可藉由任何數目個機械參數(諸如楊氏模數、撓曲剛度或硬度)來表達。

「熱膨脹係數」係指表徵材料在經歷溫度改變後所經受之大小改變的參數。線性熱膨脹係數為表徵材料在經歷溫度改變後所經受之長度改變的參數且可由以下方程式表達：

ΔL =αL _o ΔT 　(I)

其中ΔL 為長度改變，α為線性熱膨脹係數，L _o 為初始長度，且ΔT 為溫度改變。本發明提供複合、多層圖案化器件，其中離散層之熱性質及實體尺寸經選擇以提供熱膨脹係數之沿著延伸穿過該器件之層對準軸關於該器件之中心大體上對稱之分布。

「真空夾盤」係指使用真空來固持物件且尤其可用於產生藉由真空夾盤固持在一起的兩部分在移除真空時易於自彼此釋放的可逆連接的固持器。

「層壓」係指結合複合材料之層的過程或在第一材料或層與第二層或材料之間(例如，諸如在硬質襯底與補強層之間、硬質襯底與可變形層之間、補強層與可變形層之間)產生接觸的過程。

「母版」係指用於用聚合物模製相應複本的經定形表面。在一態樣中，該母版為具有用於在該可變形層外表面中產生複數個相應凸紋特徵之三維凸紋圖案的圖案化矽器件。在此情形中，該可變形層之「外表面」係指用於接觸供體及/或目標基板之表面。因此，該可變形層之內表面為與硬質襯底或補強層接觸的表面。

「置放準確性」係指圖案轉印方法或器件在基板之選定區中產生圖案的能力。「良好置放」準確性係指方法及器件能夠在基板之選定區中產生圖案化而與絕對正確定向之空間偏差小於或等於5微米，尤其用於在目標基板上產生半導體元件之圖案。

「保真度」係指轉印至基板表面之圖案與圖案化器件上之凸紋圖案的相似性的量測。良好保真度係指特徵在於偏差小於100奈米的轉印至基板表面之圖案與圖案化器件上之凸紋圖案之間的相似性。

「楊氏模數」為材料、器件或層之機械性質，其係指給定物質之應力與應變的比率。楊氏模數可由以下表達式提供：

其中E為楊氏模數，L₀ 為平衡長度，ΔL為在施加應力下之長度改變，F為所施加之力，且A為施加力之面積。亦可經由以下方程式按照拉梅(Lame)常數來表達楊氏模數：

其中λ及μ為拉梅常數。楊氏模數可以每單位面積之力為單位來表達，諸如帕斯卡(Pascal)(Pa=N m^-2 )。

「共形接觸」係指在表面及/或經塗布表面之間建立的接觸，其可用於在基板表面上製造結構。在一項態樣中，共形接觸涉及複合圖案化器件之一或多個接觸表面對基板表面之總體形狀的宏觀適應。在另一態樣中，共形接觸涉及導致與外空隙之緊密接觸的複合圖案化器件之一或多個接觸表面對基板表面之微觀適應。術語共形接觸意欲與此術語在乾式轉印圖案化技術中之使用一致。共形接觸可在複合圖案化器件之一或多個裸露接觸表面與基板表面之間建立。或者，共形接觸可在複合圖案化器件之一或多個經塗布接觸表面(例如沈積有諸如半導體元件及/或圖案化劑的轉印材料在其上之接觸表面)與基板表面之間建立。在本發明之一些實施例中，本發明之圖案化器件能夠與平坦表面建立共形接觸。在本發明之一些實施例中，本發明之圖案化器件能夠與波狀表面建立共形接觸。在本發明之一些實施例中，本發明之圖案化器件能夠與粗糙表面建立共形接觸。在本發明之一些實施例中，本發明之圖案化器件能夠與平滑表面建立共形接觸。

「撓曲剛度」為材料、器件或層之機械性質，其係指材料、器件或層變形之能力。撓曲剛度可由以下表達式提供：

其中D為撓曲剛度，E為楊氏模數，h為厚度，且ν為柏松比(Poisson ratio)。撓曲剛度可用力乘以單位長度為單位來表達，諸如Nm。

「聚合物」係指包含複數個通常稱為單體之重複化學基團之分子。聚合物之特徵通常在於高分子質量。可用於本發明之聚合物可為有機聚合物或無機聚合物，且可處於非晶系、半非晶系、結晶或部分結晶狀態。聚合物可包含具有相同化學成分之單體，或可包含具有不同化學成分之複數個單體(諸如共聚物)。具有鏈接之單體鏈的交聯聚合物尤其可用於本發明之一些應用。可用於本發明之方法、器件及器件組件之聚合物包括(但不限於)塑膠、彈性體、熱塑性彈性體、彈性塑膠、恆溫器、熱塑性塑膠及丙烯酸酯。例示性聚合物包括(但不限於)縮醛聚合物、生物可降解聚合物、纖維素聚合物、含氟聚合物、耐綸、聚丙烯腈聚合物、聚醯胺-醯亞胺聚合物、聚醯亞胺、聚芳酯化合物、聚苯并咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚醯亞胺、聚乙烯、聚乙烯共聚物及經改質聚乙烯、聚酮、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基戊烯、聚苯醚及聚苯硫醚、聚苯二甲醯胺、聚丙烯、聚胺基甲酸乙酯類、苯乙烯樹脂、碸基樹脂、乙烯基樹脂或其任何組合。

「預聚合物」係指能夠經受聚合化但處於其未聚合液態或凝膠態下的材料。可用之預聚合物為黏度充分低之預聚合物，使得易於將其引入至本文所揭示之複合模板產生器件之模板形成腔室。

「彈性體」係指可伸展或變形且返回至其原始形狀而無實質永久變形的聚合材料。彈性體通常經受大體上彈性變形。可用於本發明之例示性彈性體可包含聚合物、共聚物、複合材料或聚合物與共聚物之混合物。彈性體層係指包含至少一彈性體之層。彈性體層亦可包括摻雜劑及其他非彈性體材料。可用於本發明之彈性體可包括(但不限於)：諸如聚矽氧烷之含矽聚合物，包括聚(二甲基矽氧烷)(亦即，PDMS及h-PDMS)、聚(甲基矽氧烷)、部分烷化聚(甲基矽氧烷)、聚(烷基甲基矽氧烷)及聚(苯基甲基矽氧烷)；矽改質彈性體；熱塑性彈性體；苯乙烯材料；烯烴(olefinic)材料；聚烯烴；聚氨基甲酸酯熱塑性彈性體；聚醯胺；合成橡膠；聚異乙烯；聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)；聚氨基甲酸酯；聚氯丁二烯及聚矽氧。

術語「接觸表面」、「接收表面」及「印刷表面」係指複合模板之(例如)在塗墨、轉印、裝配或整合過程期間接觸經受處理之基板的一或多個表面。在一些實施例中，舉例而言，該可變形層之外表面提供本發明之複合模板的一或多個接觸表面、接收表面或印刷表面。在一些實施例中，舉例而言，該可變形層之凸紋特徵提供本發明之複合模板的一或多個接觸表面、接收表面或印刷表面。

如本文所使用，表述「半導體元件」及「半導體結構」係同義地使用且廣泛地係指半導體材料、結構、器件及/或器件之組件。半導體元件包括高品質之單晶及多晶半導體、經由高溫處理製造之半導體材料、摻雜半導體材料、有機及無機半導體，及具有一或多個額外半導體組件及/或非半導體組件(諸如介電層或材料及/或導電層或材料)之複合半導體材料及結構。半導體元件包括半導體器件及器件組件，其包括(但不限於)電晶體、包括太陽能電池之光伏打器件、二極體、發光二極體、雷射器、p-n接面、光電二極體、積體電路及感測器。

「半導體」係指任何在極低溫度下為絕緣體但在約300克耳文之溫度下具有可感知之導電性的材料。在本描述中，術語半導體之使用意欲與此術語在微電子及電子器件之技術中的使用一致。可用於本發明之半導體可包含諸如矽、鍺及金剛石之元素半導體，以及化合物半導體，諸如第IV族化合物半導體(諸如SiC及SiGe)、第III-V族半導體(諸如AlSb、AlAs、Aln、AlP、BN、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、InN及InP)、第III-V族三元半導體合金(諸如Al_x Ga_1-x As)、第II-VI族半導體(諸如CsSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS，及ZnTe)、第I-VII族半導體CuCl、第IV-VI族半導體(諸如PbS、PbTe及SnS)、層半導體(諸如PbI₂ 、MoS₂ 及GaSe)、氧化物半導體(諸如CuO及Cu₂ O)。術語半導體包括摻雜有一或多種選定材料之純質半導體及外質半導體(包括具有p型摻雜材料及n型摻雜材料的半導體)，以提供可用於給定應用或器件之有益電子性質。術語半導體包括包含半導體及/或摻雜劑之混合物之複合材料。可用於本發明之一些應用之特殊半導體材料包括(但不限於)Si、Ge、SiC、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、GaSb、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、PbS、PbSe、PbTe、AlGaAs、AlInAs、AlInP、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlGaAsSb、AlGaInP及GaInAsP。多孔矽半導體材料可用於本發明在感測器及諸如發光二極體(LED)及固態雷射器之發光材料的領域中之應用。半導體材料之雜質為不同於該(等)半導體材料自身或任何提供至半導體材料之摻雜劑的原子、元素、離子及/或分子。雜質為可對半導體材料之電子性質造成負面影響之存在於半導體材料中的不當材料，且包括(但不限於)氧、碳及包括重金屬之金屬。重金屬雜質包括(但不限於)週期表上銅與鉛之間的元素族、鈣、鈉，及其所有離子、化合物及/或錯合物。

「操作上連接」係指本發明之複合圖案化器件之層及/或器件組件的使得該等組件或層在連接時其功能性得以保留的組態。操作上連接之層或器件組件係指施加至一層或器件組件之力被傳輸至另一層或器件組件的配置。操作上連接之層或器件組件可處於接觸中，諸如具有實體接觸之內表面及/或外表面的層。或者，操作上連接之層或器件組件可由定位於兩個層或器件組件之內表面及/或外表面之間或在兩個或兩個以上之層或組件之間延伸的一或多個連接層(諸如薄金屬層或補強層)連接。在一實施例中，硬質層與補強層為「操作上連接」的，使得具有補強層之模板與不具有補強層之模板相比能夠耐受更高之啟動力而不會彎曲或使該硬質層斷裂或以其他方式受損。

在以下描述中，陳述本發明之器件、器件組件及方法的眾多特定細節以提供對本發明之精確性質的詳盡解釋。然而，熟習此項技術者將顯見，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明。舉例而言，本發明之範疇因此應由所附申請專利範圍及其等效物而非由所給出之實例判定。

開發用於乾式轉印接觸印刷應用過程中之重要設計考慮事項為最小化由模板製造期間之熱收縮或印刷過程期間之平面內應力之施加所誘發的機械扭曲。此等扭曲可顯著地影響印刷之保真度及準確性。在解決此等考慮事項之過程中，發現可將薄玻璃襯底材料有效地整合至複合模板中，以達成防止模板之平面內機械變形的目的。在該玻璃襯底層之厚度小於300μm厚(例如，約100μm至200μm厚)時，彈性體模板可順應不平整基板(諸如可撓性塑膠基板及預先圖案化有電子器件及組件的基板)之表面。此薄玻璃襯底片相對易碎，且因此在印刷期間可能會經受機械故障。此屬性阻礙薄玻璃襯底材料在用於乾式轉印接觸印刷之習知複合模板中的使用。

為解決此限制，將補強層併入至本發明之複合模板中，此有效地減輕易碎性問題，同時保留使用薄玻璃襯底所獲取之效能益處。在一實施例中，舉例而言，一種兩步模製法允許以解決易碎性問題之可靠方式來製造複合模板。首先，如下文所描述，使用鋁模來模製厚聚二甲基矽氧烷(PDMS)圓柱形塊體。如下文更詳細地論述，使用此厚PDMS塊體來在複合模板模製過程期間臨時固持該薄玻璃襯底片。添加補強層(例如，玻璃纖維)以在用補強複合模板進行印刷之情況下改良機械性質及置放可重複性。

使用各種特徵及策略來開發出可行且有利之補強模板、印刷器件及用於製造補強複合模板之器件。圖1至圖3詳細描述補強複合模板、印刷器件及用於製造補強複合模板之器件的態樣。該等系統經受各種測試及印刷，且圖4至圖6概述例示性測試之結果，並指示該等系統達成一致之準確性、可靠性且滿足各種其他所要目標。

可藉由以下非限制性實例來進一步理解本發明。

實例1：補強複合模板

圖1A提供本發明之例示性補強複合模板100的示意橫截面圖。如圖1A所示，該複合模板包含可變形層70、補強層120及硬質支撐層150。在可變形層70之外表面80上界定凸紋特徵105之陣列以促進所印刷結構(諸如半導體元件)之選擇性轉印。凸紋特徵105之陣列可包含提供選擇性印刷或圖案化功能性之凸紋圖案。外表面80為可變形層70之表面，其經組態以致其能夠接觸用於乾式轉印過程之供體或目標基板，例如提供用於乾式轉印接觸印刷的模板100之接觸表面、印刷表面或接收表面。可變形層70亦具有面向硬質支撐層150之內表面75。如圖1A所示，內表面75連接至硬質支撐層150且經組態以致其在印刷處理期間不直接接觸供體或目標基板。在圖1A所示之實施例中，可變形層70為彈性體層，且硬質支撐層150為複合模板100之薄玻璃襯底。硬質支撐層150具有底部表面175、頂部表面185及外邊緣195。視情況，補強層120定位於硬質支撐層150之頂部上(例如，面向頂部表面185)。視情況，補強層120連接至硬質支撐層150之頂部表面185及底部表面175兩者。視情況，(諸如)藉由使補強層朝著模板安裝元件(諸如安裝凸緣121)繼續越過硬質襯底層150之外邊緣195，將補強層至少部分安置於可變形或彈性體層70與外邊緣195之間。

在諸圖所示的舉例說明之實施例中，補強層120連接至硬質支撐層150之底部表面175，且具有與該複數個凸紋特徵105在垂直方向上重疊的開口197(在圖1B中用虛線示意性地說明)。補強層與硬質支撐層之間重疊之面積對應於外邊緣區160之表面積。

藉由經定位以致部分安置於可變形層70與硬質支撐層150之間的補強層120來補強複合模板100。補強層120經組態以支撐硬質支撐層150且向硬質支撐層150提供補強，藉此給予增強之總體機械穩定性及模板壽命。在一實施例中，補強層120為玻璃纖維織布之環，其僅部分安置於可變形層70與硬質支撐層150之間。如圖1A所示，補強層120結合至硬質支撐層150之外邊緣區160，且可變形層70鄰接至硬質支撐層150之中心區170。在此實例中，中心區170對應於補強層120中之開口197的區域。在一實施例中，補強層120嵌入於可變形層70中。亦如圖1A所示，複合模板100操作上連接至環狀安裝凸緣121，使得補強層120及/或可變形層70橋接硬質支撐層150與環狀安裝凸緣121之間的縫隙。在一實施例中，環狀安裝凸緣121填充有安裝或對齊特徵(諸如圓柱形穿孔122)之圓形陣列。

在圖1A中藉由標有相關尺寸或方向描述的箭頭來說明「橫向」及「垂直」之方向。在複合模板及硬質襯底大體上為圓形的實施例中，橫向尺寸或方向對應於徑向尺寸或方向。該硬質襯底厚度被標示為510且為兩個關聯之相向箭頭的末端之間的距離。該可變形層之厚度被標示為520且為兩個關聯之相向箭頭的末端之間的距離。在此態樣中，該可變形層厚度對應於用於形成凸紋特徵之模上之最高凸紋特徵與該硬質襯底之間的間隔距離。視情況，按厚度520加上該可變形層上凸紋特徵之高度來描述可變形層厚度。

在一特定實施例中，藉由使用圖案化有所要三維凸紋圖案之母晶圓模(例如，見圖3之402)經由模製過程來界定可變形層70之凸紋特徵105。舉例而言，視情況地藉由在機械級矽晶圓之表面上5至100μm之光阻層中的光界定圖案來獲得該母模圖案。視凸紋特徵105之功能而定，凸紋特徵105具備經選擇以提供可用於基於印刷之處理的許多功能之實體尺寸及位置，包括但不限於用以使可印刷區域或印刷表面區域85穩定化之穩定化圖案110、用以促進所印刷元件之提昇及釋放的轉印柱111、用以最小化模板下垂之抗下垂柱112，及用以在印刷期間增強模板對準的對準或對齊特徵(未圖示，諸如鎖-及-鑰匙特徵)。

在一態樣中，補強層120經定位以在外邊緣區160處接觸硬質支撐層150(例如，該補強層延伸至該硬質支撐層外邊緣區中一段對應於160之距離)。可變形層70之位於補強層120內部(例如，在開口197內)的部分被稱作內區170。針對特定處理應用來選擇外邊緣區160與內區170之相對位置。在一實施例中，舉例而言，外邊緣區160及內區170經選擇以使得印刷區85之實質部分與開口197在垂直方向上重疊以提供印刷區85之光學透明性及垂直可撓性，而考慮到硬質支撐層150之易碎性(例如，小於約300μm厚)，補強層120維持複合模板之平面內剛度及機械穩固性。在一態樣中，外邊緣160完全在印刷表面區域85(諸如由凸紋特徵105之陣列的佔據面積所界定的印刷表面區域)外部。在一態樣中，將該外邊緣區界定為硬質支撐層150的某範圍之最外表面區域，諸如包含小於20%、小於10%或小於5%的面向該補強層之硬質支撐層表面(例如，該硬質支撐層之頂部表面或底部表面)之表面積的最外表面區域。

補強複合模板之重要可選特徵為接觸具有比該補強複合模板大之表面的供體或目標基板的能力。此項技術中已知之許多複合模板及相關印刷系統經設計以與等於或小於該複合模板之表面積的表面互動。對於使用該模板向大面積之目標基板進行重複印刷的分步重複處理而言，此為顯著缺點。用於確保複合模板(且尤其該模板所安裝至之印刷工具頭)之間有充足間隙之一個設計策略說明於圖1A中。在此實例設計中，垂直段或凸緣連接器130使模板圖案化表面105能夠位於凹入平面中。此模板組態提供許多個益處，包括：(i)藉由提供幾何間隙來促進模板之安裝，(ii)及增強可用於與基板表面建立共形接觸的模板之印刷表面的平面外垂直運動。如圖1A所示，亦提供突出補強環125以減少可變形層70與內表面75之邊緣以及硬質支撐層150之邊緣之間的界面處的機械應力。

進一步參看圖1A，硬質支撐層150具有經提供以防止模板在橫向方向上的平面內機械變形的組合物及實體尺寸。此組態確保由模板製造期間之熱收縮或印刷期間平面內應力之施加所誘發的機械扭曲最小化。在一些實施例中，硬質支撐層150為具有經選擇以小於500μm厚之厚度且視情況地具有100至300μm之厚度的玻璃層。包含以圖1A所示之補強組態提供的玻璃層之此薄硬質支撐層150的使用可用於達成順應不平整基板(諸如可撓性塑膠基板及預先圖案化有器件及組件的基板)之表面同時最小化印刷期間可能有損於轉印準確性及圖案保真度之平面內變形的能力。

圖1B及圖1C分別提供補強複合模板之光學影像及掃描電子顯微圖。如圖1B及圖1C所示，該補強複合模板具有包含具有矩形橫截面之複數個柱的凸紋特徵的圖案。所示之補強複合模板之柱的實體尺寸為：長度=185微米、寬度=50微米，且厚度=20微米。該等柱經提供為30×30mm陣列配置，其中相鄰柱之間的平均距離等於370微米。複合模板玻璃襯底為總直徑為76.2mm且厚度為200微米之圓形形狀。玻璃纖維織布補強環由具有~3 Oz/Yd² 之重量密度且90-115μm之平均厚度及4-經緞式樣編織圖案的式樣120 E-玻璃玻璃纖維織品組成。將該補強環用雷射切割成具有以下實體尺寸之開孔環形狀：內徑54mm、外徑120mm、孔直徑2mm。

實例2：使用補強複合模板之印刷器件

圖2A至圖2D提供補強複合模板之示意橫截面圖，說明如何將圖1之模板附接至轉印工具頭裝置300的不同實例。此系統可用於廣泛各種印刷方法，包括與由圖2C中之400所說明之目標或供體基板共形接觸有關的乾式轉印方法，在圖2C中，虛線指示該目標或供體基板延伸且具有大於可印刷區域85或可變形層70之表面積的表面積。在所舉例說明之實施例中之每一者中，該模板及安裝設計確保經定位而與凸紋特徵接觸的目標基板400與該模板所安裝至之裝置之間有充足之間隙距離320，藉此促進對具有大於複合模板之可印刷表面區域的表面積的目標基板進行印刷。

圖2A說明藉由延伸穿過固持平台200、模板凸緣121及工具接收表面310之扣件201(用金屬螺桿來舉例說明)而連接至印刷工具頭300且特定言之工具頭接收表面310的補強複合模板。在該扣件為螺桿之態樣中，該接收表面為有螺紋的以牢固地接收該螺桿。或者，該扣件在其他方向上定向，使得其延伸穿過該工具頭裝置且至少部分穿過固持平台300。

圖2B為展示真空夾緊至轉印工具頭裝置(300)之補強複合模板的示意橫截面圖。真空夾盤305操作上連接至真空槽302以固持定位於模板凸緣130之任一側上的上部及下部。在此實例中，固持平台200經定形以具有凸緣121至少部分安置於其中的固持器接收腔室220。固持器200之一部分接觸真空夾盤305及界定於工具頭300之接收表面310上的真空槽(302)。可選扣件201展示為定位銷。為獲得更多穩定性，將定位銷201配置成圓形陣列以提供複合模板之第一遍預對準。

圖2C為真空夾緊至轉印工具頭裝置(300)之補強複合模板的示意橫截面圖。在此組態中，真空槽(302)係界定於工具頭裝置(300)之接收表面310上。複合模板安裝凸緣121直接真空夾緊至工具頭裝置300(與該真空夾盤直接使固持平台200變真空的圖2B相比)。

圖2D為真空夾緊至轉印工具頭裝置(300)之補強複合模板的示意橫截面圖。在此組態中，真空槽(302)係界定於中間彈性體固持器(350)中以在工具頭300與補強複合模板之間提供「軟」機械連接。

實例3：用於製造補強複合模板之器件

在此處提供可用以製造本發明之補強複合模板之系統及過程的實例。圖3為製造或模製補強複合模板之過程中所使用的一組零件的示意說明。用以製造補強複合模板之步驟的一項實例如下：

使用標準技術(諸如UV光微影過程)來製造母版402(例如圖案化母版)(如公開微影文獻中所描述；見例如Rogers等人之美國專利公開案第20060286785號)。在一實施例中，母版402為具有對應於可變形模板圖案化表面所要之凸紋特徵圖案的凸紋特徵的圖案化矽晶圓。

將母版402以具有凸紋特徵圖案之表面425面向下之狀態置放於晶圓固持器子組合件403中。實例晶圓固持器子組合件403為經機械加工之不鏽鋼，如圖3所示，晶圓固持器子組合件403具有垂直調整器403a及403b(諸如用於接收調整螺釘之孔口)(例如)以提供受控間隔。接著將描繪為經機械加工之鐵氟龍(Teflon)塊體之扣件401旋進，以將母版402適當地緊固於晶圓固持器403中。可使用其他扣件將該母版固持於適當位置，包括但不限於夾具、槓桿、彈簧、螺桿板等。

將硬質支撐層150(諸如薄玻璃晶圓)置放於固持器之表面上。可用於此態樣之固持器的實例包括為模板模製子組合件406之子部分的彈性體固持器或彈性體夾盤405。將真空線暫時地連接至真空夾盤排出口407，以便確保在圖3中描繪為玻璃圓盤之薄(例如，~100至500μm)硬質支撐層150的適當層壓。將補強層120(諸如玻璃纖維織布之環)置放於該薄玻璃圓盤上。

該晶圓固持器子組合件(例如，扣件401、母版402、固持器403)耦接至模板模製子組合件150、405至407。調整全部圍在晶圓固持器403周圍之展示為螺釘403a及403b的一組垂直調整器以在母版表面425與硬質支撐層表面150之表面之間維持大於約1mm的間隔縫隙。

如圖3所示，將晶圓固持器子組合件401至403與模板模製子組合件404至407的組合組合件置放於含有填充有新近混合之2-部分彈性體混合物(本文亦稱作「預聚合物」混合物)之塑膠杯的經修改之真空乾燥器內部。可使用其他引入該彈性體混合物之方式。該塑膠杯以機械方式耦接至使操作員能夠在真空下騰空該塑膠杯的真空密封旋轉驅動器。該乾燥器連接至真空線以便移除空氣及對該彈性體2-部分混合物脫氣。

經由該模板模製子組合件中之開口406a(經說明為口)將經脫氣之彈性體混合物或預聚合物引入至在該母版與該等硬質襯底面之間的模板形成腔室440。該乾燥器與空氣相通，且移除該晶圓固持器之組合晶圓(模板模製組合件)。

調整螺釘403a未旋緊且將該組螺釘403b上緊以便使該矽母版與該薄玻璃襯底緊密接近(例如，)。在此過程期間，經由模板模製組合件開口或口406a排出任何過多彈性體混合物。建置於該模板模製子組合件中之硬停止隔片可實現對最終間隔縫隙之精細控制。

例如藉由遵照彈性體製造商之建議在烘箱內部固化該彈性體混合物。使用習知烘箱、紫外線、紅外線及對於模板形成腔室中之特定預聚合物混合物而言為適當的其他固化方式。

將構成補強複合模板之所得經固化彈性體混合物取出烘箱，在室溫下之空氣中或在冷卻環境中冷卻。旋鬆該組螺釘403a及403b以將晶圓固持器子組合件401至403與模板模製子組合件404至407分開。將真空夾盤排出口407暫時連接至加壓N₂ 氣體線，以便促進該補強複合模板與該模板模製子組合件的分開。

實例4：實驗結果

圖4提供經受施加至模板之硬質支撐層之不同壓力的本發明之補強複合模板之輪廓的量測。在此實驗中，該硬質支撐層為具有~100μm之厚度的玻璃襯底圓盤。此圖表係藉由使用高解析度CCD相機記錄焦平面位置及藉由將相機焦點維持在模板圖案上而獲得的。此等結果證實，複合模板作用或印刷區域(亦即，轉印柱所位於之區域)跟隨一平面垂直運動，該運動對於高達50mPSI之致動壓力具有最小平面外彎曲變形。

圖5提供跨越層壓於自有母版上的本發明之補強複合模板之平面內扭曲量測。製造具有50×50μm柱之陣列的複合模板且將其安裝於轉印工具頭上。使該模板在光學上精確地對準並層壓於用以製造該模板之矽母晶圓上。雖然該複合模板係層壓於其母版上，但記錄高解析度光學影像之陣列以捕獲該複合模板與其母版之間的局部未對準。接著使用利用Matlab影像處理工具箱開發出之影像分析演算法來處理此等影像。在圖5中將所擷取之局部未對準資料呈現為箭圖(quiver)(圖5A)以及在x方向(圖5B)及y方向(圖5C)上之直方圖。為了量化模板置放準確性，開發出特定測試程序。最佳化工具印刷頭之運動演算法以便獲得一致之模板層壓及分層。

圖6提供使用本發明之補強複合模板轉印至目標基板上的矽小晶片(chiplet)的置放準確性量測。藉由分析使用高解析度CCD相機獲取並使用類似影像分析演算法分析之影像的集合來獲得此等量測。使用標準半導體方法來將局部金屬對準標記界定於目標玻璃晶圓之表面上。在色碼型(圖6A)及直方(圖6B)圖上報告未對準結果。此等結果指示所提出之補強複合模板能夠在具有在3西格瑪(sigma)處優於約4μm之置放準確性的情況下轉印半導體小晶片的大陣列(在此情況下為1024個)。本實例中之置放準確性可受用以記錄此組資料之列印機的對準準確性所限制(受乾式轉印機線性及旋轉級的解析度所限制)。

參照案

6,062,133　05/16/2000　Blalock

6,829,988　12/14/2004　George等人

5,947,027　12/07/1999　Burgin等人

6,876,081　04/05/2005　Chow

6,855,378　02/15/2005　Narang

6,740,543　05/24/2005　Rutiser

4,503,335　03/05/1985　Takahashi

6,918,982　07/19/2005　Afzali-Ardakani等人

7,296,519　11/20/2007　Dona等人

7,295,256　11/13/2007　Kim

6,976,424　12/20/2005　Bruno等人

6,881,366　04/19/2005　Hougham等人

6,792,856　09/21/2004　Hall等人

6,521,489　02/18/2003　Duthaler等人

5,937,758　08/17/1999　Maracas等人

5,669,303　09/23/1997　Maracas等人

5,512,131　04/30/1996　Kumar等人

美國專利第11/423,192號，Khang等人,「Pattern Transfer Printing By Kinetic Control Of Adhesion To An Elastomeric Stamp」。

美國專利第11/421,654號，Khang等人，「Printable Semiconductor Structures An Related Methods Of Making And Assembling」。

美國專利第11/145,574號，Khang等人，「Methods And Devices For Fabricating And Assembling Printable Semiconductor Elements」。

美國專利第11/001,689號，Jeon等人，「Methods and Device For Fabricating Three-Dimensional Nanoscale Structures」。

美國專利第7,195,733號，Rogers等人，「Composite patterning devices for soft lithography」。

關於以引用方式併入及變化的聲明

貫穿本申請案之所有參照案(例如包括頒予或授予專利或等效物之專利文件；專利申請公開案；及非專利文獻文件或其他資源材料)以引用方式藉此全文併入本文中，如同個別地以引用方式併入，只要每一參照案至少部分不與本申請案中之揭示內容不一致(例如，以引用方式將部分不一致之參照案併入，但該參照案之部分不一致部分除外)。

本文中已使用之術語及表述係用作描述術語而不具有限制性，且不欲在使用此等術語及表述時排除所示及所述特徵或其部分之任何等效物，而是應認識到，在所主張的本發明之範疇內各種修改為可能的。因此，應理解，雖然藉由較佳實施例、例示性實施例及可選特徵來特定地揭示本發明，但熟習此項技術者可採用本文所揭示之概念的修改及變化，且此等修改及變化被視為在所附申請專利範圍所界定的本發明之範疇內。本文所提供之特定實施例為本發明之有用實施例的實例，且熟習此項技術者將顯見可使用本描述中所陳述之器件、器件組件、方法步驟的大量變體來進行本發明。如熟習此項技術者所顯見，可用於本發明之方法的方法及器件可包括大量之可選組成及處理要素及步驟。

當在本文中揭示一群取代基時，應理解，獨立地揭示彼群組之所有個別成員及所有子群組。當本文中使用馬庫西(Markush)群組或其他分群時，群組之所有個別成員及群組之所有可能組合及子組合意欲個別地包括於本揭示案中。

除非另外說明，否則可使用本文所描述或舉例說明之組件的每一編製或組合來實踐本發明。

在本說明書中只要給出範圍(例如溫度範圍、大小或距離範圍、時間範圍或組成或濃度範圍)，則包括於所給出範圍中之所有中間範圍及子範圍以及所有個別值便意欲包括在本揭示案中。應理解，包括於本文中之描述中之範圍或子範圍中的任何子範圍或個別值可被排斥在本文中之申請專利範圍外。

本說明書中提及之所有專利及公開案指示熟習本發明所屬技術者之技能水平。本文所引用之參照案係以引用方式全文併入本文中以指示在其公開或申請日期時的技術發展水平，且在需要時此資訊可意欲用於本文中以排除屬於先前技術之特定實施例。舉例而言，在主張物質之組成時，應理解，在申請人之發明的先前技術中已知及可用之化合物(包括在本文所引用之參照案中提供關於其之充分揭示的化合物)不意欲包括於本文所主張之物質的組成中。

如本文中所使用，「包含」與「包括」、「含有」或「特徵在於」同義，且為包括性或開放式的(open-ended)且不排除額外、未敘述之要素或方法步驟。如本文中所使用，「由...組成」排除未在請求項要素中指定之任何要素、步驟或成份。如本文中所使用，「基本上由...組成」不排除實質上未影響請求項之基本及新穎特性的材料或步驟。在本文各狀況下術語「包含」、「基本上由...組成」及「由...組成」中之任一者可由另外兩個術語中之任一者替代。在本文中未特定揭示之任何要素或限制不存在的情況下，可實踐適當地在本文中說明性地描述的本發明。

任何此等材料及方法的所有技術已知之功能性等效物意欲包括於本發明中。已使用之術語及表述係用作描述術語而不具有限制性，且不欲在使用此等術語及表述時排除所示及所述特徵或其部分之任何等效物，而是應認識到，在所主張的本發明之範疇內各種修改為可能的。因此，應理解，雖然藉由較佳實施例及可選特徵來特定地揭示本發明，但熟習此項技術者可採用本文所揭示之概念的修改及變化，且此等修改及變化被視為在所附申請專利範圍所界定的本發明之範疇內。

70．．．可變形層

75．．．內表面

80．．．外表面

85．．．可印刷區域/印刷表面區域

100．．．補強複合模板

105．．．凸紋特徵

110．．．穩定化圖案

111．．．轉印柱

112．．．抗下垂柱

120．．．補強層

121．．．安裝凸緣/模板凸緣

122．．．圓柱形穿孔

125．．．突出補強環

130．．．模板凸緣/垂直段或凸緣連接器

150．．．硬質支撐層

160．．．外邊緣區

170．．．中心區/內區

175．．．底部表面

185．．．頂部表面

195．．．外邊緣

197．．．開口

200．．．固持平台

201．．．扣件/定位銷

220．．．固持器接收腔室

300．．．轉印工具頭裝置

302．．．真空槽

305．．．真空夾盤

310．．．接收表面

320．．．間隙距離

350．．．中間彈性體固持器

400．．．目標基板

401．．．扣件

402．．．母版

403．．．晶圓固持器子組合件

403a、403b．．．螺釘/垂直調整器

405．．．彈性體固持器/彈性體夾盤

406．．．模板模製子組合件

406a．．．開口

407．．．真空夾盤排出口

425．．．具有凸紋特徵圖案之表面/母版表面

440．．．模板形成腔室

510．．．硬質襯底厚度

520．．．可變形層之厚度

圖1A提供補強複合模板之示意橫截面圖。圖1B及圖1C分別為圖1A中示意性說明之補強複合模板之光學影像及掃描電子顯微圖；

圖2提供併有本文所揭示之複合模板的各種轉印系統之示意橫截面圖。圖2A展示具有緊固該複合模板之金屬環及金屬螺桿的轉印工具頭裝置。圖2B展示藉由中間金屬裝置而真空夾緊至轉印工具頭裝置的複合模板。圖2C展示在無中間金屬裝置之情況下真空夾緊至轉印工具頭裝置的複合模板。圖2D展示藉由中間彈性體插入物而真空夾緊至轉印工具頭裝置的複合模板；

圖3為用於模製本發明之補強複合模板的本發明之系統的示意圖；

圖4提供經受增加所施加壓力位準至模板襯底層之補強複合模板之輪廓的量測。標繪出作為徑向模板位置(mm)之函數的垂直位移(mm)的量測；

圖5說明跨越層壓於自有母版上之補強複合模板的平面內扭曲量測。圖5A展示位移向量，且圖5B提供沿著x方向(左側)及y方向(右側)之橫向位移的直方圖；及

圖6A及圖6B提供使用補強複合模板轉印至目標基板上之矽小晶片的置放準確性量測的圖表。