TWI421162B - 母模板複製方法 - Google Patents

Description

母模板複製方法 交互參照相關申請案

本申請案依據美國專利法(35 U.S.C.)第119(e)條第(1)項主張享有2008年11月3日提出申請的美國臨時申請案第61/110,633號案、及2008年11月4日提出申請的美國臨時申請案第61/111,139號案之利益，該等兩個申請案之全部內容在此併入本案以為參考資料。

本發明係有關於母模板複製方法。

背景資訊

奈米製造包括製造具有100奈米或更小等級之特徵的極小結構。奈米製造已具有相當大衝擊的一個應用是在積體電路的加工中。半導體加工業在增加形成於一基板上的每單位面積之電路的同時，持續力求更高的製造產量，因此，奈米製造變得日益重要。奈米製造在允許持續減小所形成結構的最小特徵尺寸的同時，提供更好的製程控制。其中已使用奈米製造的其他發展之領域包括生物技術、光學技術、機械系統等等。

目前使用中的一種示範性的奈米製造技術通常被稱為壓印微影術。示範性的壓印微影術製程於許多公開案中被詳細描述，諸如美國專利公開案第2004/0065976號案、美國專利公開案第2004/0065252號案及美國專利第6,936,194號案，它們都在此併入本文以為參考資料。

前述每一美國專利公開案及專利中所揭露的一壓印微影技術包括在一可成形(可聚合)層中形成一凸紋圖案及將對應於凸紋圖案的一圖案轉移到一下方基板上。該基板可連接至一移動平台以獲得一協助圖案化製程的需求定位。該圖案化製程使用與基板相間隔的一模板以及施加於該模板與該基板之間的一可成形液體。該可成形液體被固化而形成具有一圖案的一剛性層，該圖案與接觸可成形液體的模板表面的形狀一致。固化後，模板與剛性層分離，藉此該模板與該基板相間隔。然後該基板及該經固化層接受額外的製程，以將對應於該固化層中之圖案的一凸紋圖案影像轉移到該基板上。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，包含：使用具有一第一特徵圖案的一壓印微影模板圖案化一第一基板，形成具有一第二特徵圖案的一第一複製品；及使用該第一複製品圖案化一第二基板，形成一第二複製品，該第二複製品具有一第三特徵圖案，其中該第一特徵圖案及該第三特徵圖案實質上相似。

依據本發明之另一實施例，係特地提出一種方法，包含：將一特徵圖案之一反向從一壓印微影模板轉移至一第一複製品，該第一複製品不具有一台面；及將一特徵圖案之一反向從該第一複製品轉移至一第二複製品，該第二複製品具有一台面。

依據本發明之又一實施例，係特地提出一種方法，包含：將可聚合材料沉積於一基板之一表面上，該基板具有一凸起邊緣；使該基板與一壓印微影模板之間的該可聚合材料符合，該壓印微影模板具有一第一特徵區；且，使用該壓印微影模板之該第一特徵區域該基板之該表面將一圖案壓印於該可聚合材料，其中該基板層之該凸起邊緣適於僅提供一部分該第一特徵區以壓印於該可聚合材料。

圖式簡單說明

為了可以更詳細地理解本發明，參照所附圖式提供本發明之實施例的描述。然而，值得注意的是，所附圖式僅說明本發明之典型實施例，因此並不應視為限制範圍。

第1圖繪示依據本發明之一實施例，一微影系統的一簡化側視圖。

第2圖繪示第1圖中所示的其上有圖案化層之基板的簡化側視圖。

第3圖繪示一種用於模板複製之示範性方法的流程圖。

第4A-4C圖繪示從一母模板示範性形成一第一複製品的簡化側視圖。

第5A-5C圖繪示另一從一母模板示範性形成一第一複製品的簡化側視圖。

第6A-6C圖繪示從一第一複製品示範性形成一第二複製品的簡化側視圖。

第7圖繪示具有一功能區及一非功能區的一基板的簡化側視圖。

第8圖繪示在基板上具有一虛擬填充區及一對應非功能特徵區的一模板之簡化側視圖。

第9圖繪示一種使用具有一虛擬填充區的一壓印微影模板來圖案化的示範性方法之流程圖。

較佳實施例之詳細說明

參考該等圖式，特別是第1圖，其中所繪示的是用以在基板12上形成一凸紋圖案的一微影系統10。基板12可連接到基板卡盤14。如所說明，基板卡盤14是一真空卡盤。然而，基板卡盤14可包括但不限制於真空、接腳型、溝槽型、靜電、電磁等等的任何卡盤。示範性的卡盤描述於美國專利第6,873,087號案中，併入本說明書中為參考資料。

基板12及基板卡盤14可以進一步由平台16支撐。平台16可以提供沿x軸、y軸及z軸之移動。平台16、基板12及基板卡盤14也可以定位於一基座上(未示於圖中)。

與基板12相間隔的是一模板18。模板18可包括向基板12延伸的一台面20，台面20上具有一圖案化表面22。另外，台面20可稱為模具20。可供選擇地，模板18可被形成為不具有台面20。

模板18及/或模具20可以由包括但不限制於熔融矽石、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、硼矽玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石等等這樣的材料形成。如所說明，圖案化表面22包含由多個相間隔的凹部24及/或凸起26界定的特徵，雖然本發明的實施例並不局限於這些組態。圖案化表面22可以界定形成要在基板12上形成之一圖案之基礎的任何原始圖案。

模板18可以連接到卡盤28。卡盤28可以被組配成，但不限制於，真空、接腳型、溝槽型、靜電、電磁等等其他相似的卡盤類型。示範性的卡盤於美國專利第6,873,087號案中被進一步描述，該案在此被併入本案以為參考資料。另外，卡盤28可以連接到壓印頭30，藉此卡盤28及/或壓印頭30可被組配成協助模板18之移動。

系統10可以進一步包含一流體分配系統32。流體分配系統32可以用來將可聚合材料34沉積在基板12上。可聚合材料34可以使用，諸如滴式分配、旋轉塗佈、浸漬式塗佈、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、薄膜沉積、厚膜沉積等等的技術定位於基板12上。在依設計考慮而定的一需求體積被界定於模具22與基板12之間之前及/或之後，可聚合材料34可以配置在基板12上。可聚合材料34可以包含如在美國專利第7,157,036號案及美國專利公開案第2005/0187339號案中所描述的一單體混合物，這兩個案件在此併入此案以為參考資料。

參考第1圖及第2圖，系統10可以進一步包含沿路徑42連接到直接能量40的一能量來源38。壓印頭30及平台16可被組配成使模板18及基板12與路徑42重疊。系統10可以由一處理器54調整，該處理器54與平台16、壓印頭30、流體分配系統32及/或來源38通訊，且系統10可在儲存於記憶體56中的一電腦可讀程式上操作。

壓印頭30、平台16中之一者抑或兩者改變模具20與基板12之間的距離，以在其間界定由可聚合材料34填充的一需求體積。例如，壓印頭30可以施加一力到模板18，使得該模具20與可聚合材料34接觸。在該需求體積由可聚合材料34填充後，來源38產生能量40，例如紫外線輻射，使可聚合材料34固化及/或交聯以符合基板12之一表面44的形狀且圖案化表面22，在基板12上界定一圖案層46。圖案層46可以包含一殘餘層48，及顯示為凸起50及凹部52的多個特徵，其中凸起50具有厚度t₁ 且殘餘層具有一厚度t₂ 。

上述系統及製程可以進一步被應用於美國專利第6,932,934號案、美國專利公開案第2004/0124566號案、美國專利公開案第2004/0188381號案及美國專利公開案第2004/0211754號案中所提及的壓印微影製程及系統中，該等案件均併入本案以為參考資料。

因為模板18在製造上可能是昂貴的，所以一模板18的複製可有助於減少製造成本。第3圖繪示提供此等用於硬碟機基板64之生產的複製之流程圖。大體上，模板18，此後稱為母模板18，可被複製以形成一第一複製品60(即，次母模板)。例如，母模板18可形成大約10個次母模板。一級複製品60可接著形成一第二複製品62(即，工作模板)。例如，10個次母模板可形成大約10,000個工作模板。第二複製品62通常是被用以圖案化許多硬碟機基板64的模板。例如，第3圖繪示的多個第二複製品62可被用以形成大約100,000,000個硬碟機基板64，且甚至進一步使用高達200,000,000個微影步驟用於雙面圖案化基板。

第4A-4C圖繪示用於形成第一複製品60a的一示範性方法的簡化側視圖。第一複製品60a可由基板層66a形成。特定地，一圖案可被壓印於沉積在基板層66a之表面上的材料中。該圖案可由模板18的圖案化表面22提供。模板18可包括台面20，也可不包括。

參考第4A圖，基板層68a可由包括但不限制於熔融矽石、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、硼矽玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石、及/或諸如此類的材料形成。應注意，基板層66a可包含附加材料層(例如，硬金屬層、氧化層、及/或諸如此類)。

基板層66a可包括一凸起邊緣68a。凸起邊緣68a可僅提供用於模板18的圖案化表面22的一部分P，以在基板層66a上壓印。例如，在第4圖中，模板18之圖案化表面的部分P僅在基板層66a的一區域A中壓印。區域A可由凸起邊緣68的邊界界定。

藉由調整基板層66a的凸起邊緣68之邊界，由模板18壓印的圖案也可被調整。例如，由圖案化表面22提供的圖案可沿一x軸平移，改變在第一複製品60a中提供的產生的圖案。

可聚合材料34可被置於母模板18與基板層66a之間，且被圖案化以如使用第1圖及第2圖的系統及方法所述提供圖案層46a。

參考第4B圖，圖案層46a可被轉移至基板層66a。例如，圖案層46a可使用包括但不限制於下列的技術被蝕刻：反應性離子蝕刻(例如，氧去浮渣、Cl乾式蝕刻)，及其他描述於下列案件中的技術：美國專利第7,259,102號案、美國序列號第11/240,707號案、美國專利第7,252,777號案、美國專利第7.041,604號案、美國專利第7,256,131號案、美國專利第7,261,831號案、美國專利第7,323,417號案、美國序列號第11/844,824號案、美國序列號第12/182,905號案、及美國專利第7,179,396號案，全部該等案件之全部內容在此併入此文以為參考資料。

參考第4C圖，在將圖案轉移至基板層66a之後，圖案層46a可被移開形成第一複製品60a。凸起邊緣68有助於形成第一複製品60a的台面20a。台面20a可實質上防止第一複製品60a在壓印期間接觸隨後的複製品之預定區域。例如，台面20a可實質上防止第一複製品60a接觸隨後的複製品之具有微粒之區域。

第5A-5C圖繪示另一用於形成一第一複製品60b的示範性方法之簡化側視圖。另外，第6A-6C圖繪示用於使用第一複製品60b形成一第二複製品62b的一示範性方法之簡化側視圖。如圖所示，由模板18提供的圖案可與第二複製品62b產生的圖案相似，而第一複製品60b之圖案可與由模板18及第二複製品62b提供的圖案反向。

在模板18到第一複製品60b之間的圖案轉移期間，模板18的特徵24及26可界定第一複製品60b的特徵50b與52b。以一相似方式，在第一複製品60b與第二複製品62b之間的圖案轉移期間，第一複製品60b的特徵50b與52b可界定第二複製品62c的特徵50c與52c。在每一圖案轉移期間(例如，母模板18到第一複製品60b)，該等特徵之形狀、尺寸、及深度可被改變，產生不同的形狀、尺寸、及/或深度，而不是由特徵24及26提供的那些。

參考第5A圖，第一複製品60b可由基板層66b形成。基板層68b可由包括但不限制於熔融矽石、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、硼矽玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石、及/或諸如此類的材料形成。應注意，基板層66b可包含附加材料層(例如，硬金屬層、氧化層、及/或諸如此類)。

可聚合材料34可被置於母模板18與基板層66a之間，且被圖案化，使用如關於第1圖及第2圖所述的的系統及方法形成圖案層46b。

參考第5B圖，圖案層46b的特徵50b及52b可被轉移至基板層68b。例如，特徵50b及52b可使用包括但不限制於下列技術被轉移：反應性離子蝕刻(例如，氧去浮渣、Cl乾式蝕刻)，及其他描述於下列案件中的技術：美國專利第7,259,102號案、美國序列號第11/240,707號案、美國專利第7,252,777號案、美國專利第7.041,604號案、美國專利第7,256,131號案、美國專利第7,261,831號案、美國專利第7,323,417號案、美國序列號第11/844,824號案、美國序列號第12/182,905號案、及美國專利第7,179,396號案，全部該等案件之全部內容在此併入此文以為參考資料。

參考第5C圖，圖案層46b可被移開形成第一複製品60b。第一複製品60b可能沒有一台面。另外，第一複製品60b可包括模板18的特徵24及26的一鏡像圖案。

參考第6A-6C圖，第一複製品60b之特徵50b與52b之圖案可被用以形成第二複製品62b之特徵50c及52c。

第二複製品62b可由基板層70形成。基板層70可由包括但不限制於熔融矽石、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、硼矽玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石、及/或諸如此類的材料形成。應注意，次母空板66b可包含附加材料層(例如，硬金屬層、氧化層、及/或諸如此類)。基板層70可包括與第4A-4C圖之凸起邊緣68相似的凸起邊緣72。可供選擇地，基板層70可以實質上是平面的。

第一複製品60b可使用關於第1圖及第2圖描述的系統及方法將圖案層46c壓印於基板層70之上。參考第6B圖，圖案層46c的特徵50c及52c可進一步被轉移至基板層70。例如，特徵50c及52c可進一步藉由包括但不限制於下列技術被轉移：蝕刻(例如，反應性離子蝕刻，諸如氧去浮渣、Cl乾式蝕刻、及/或諸如此類)、及其他描述於下列案件中的技術：美國專利第7,259,102號案、美國序列號第11/240,707號案、美國專利第7,252,777號案、美國專利第7.041,604號案、美國專利第7,256,131號案、美國專利第7,261,831號案、美國專利第7,323,417號案、美國序列號第11/844,824號案、美國序列號第12/182,905號案、及美國專利第7,179,396號案，全部該等案件之全部內容在此併入此文以為參考資料。

參考第6C圖，圖案層46c可被移開以形成第二複製品62b。第二複製品62b可包括台面20c。台面20c可實質上防止第二複製品62c在壓印期間接觸第二複製品62c的預定區域。例如，台面20c可實質上防止第二複製品62c接觸硬碟機基板64之具有微粒的區域。母模板18依據設計考慮可包括或可不包括台面20。可供選擇地，第二複製品62b可沒有台面20c。

位於一轉移圖案(例如，從模板18被轉移至第一複製品60)的內邊緣與外邊緣的特徵之關鍵尺寸可與位於該轉移圖案的一中心的特徵之關鍵尺寸不同。這可由相對負載、非均勻轉移、及諸如此類導致。例如，如第7圖所示，在圖案化基板12上的一區域之後，基板12之表面可具有一功能區74及一非功能區76。從功能區74(具有特徵)到非功能區76(不具有特徵)的一突然轉變可導致在圖案化製程期間基板12之非均勻蝕刻。

參考第8-9圖，模板18及/或複製品60與62可包括一個或一個以上的虛擬填充區80，以維持轉移期間特徵之關鍵尺寸。虛擬填充區80可包括凸起82及凹部84。凸起82及/或凹部84可以是提供一非功能特徵區86的低解析度元件。

虛擬填充區80在整個晶圓複製期間可能是有用的；然而，虛擬填充區80可被用於包括半導體工業、生物醫學工業、太陽能電池工業諸如此類的其他工業中的其他壓印微影製程應用中。

第9圖繪示使用具有虛擬填充區80的模板18圖案化的一流程圖90。在步驟92，可聚合材料34可被沉積在基板層66上。在步驟94，模板18可使用特徵22及24壓印可聚合材料34以提供功能區74，且使用虛擬填充區80的特徵82及84壓印可聚合材料34以提供非功能特徵區86。在步驟96，功能區74可在非功能特徵區86存在時被蝕刻。

10．．．微影系統

12．．．基板

14．．．基板卡盤

16．．．平台

18．．．模板

20．．．台面/模具

22．．．圖案化表面

24．．．凹部

26．．．凸起

28．．．卡盤

30．．．壓印頭

32．．．流體分配系統

34．．．可聚合材料

38．．．能量來源

40．．．直接能量

42．．．路徑

44．．．表面

46~46c．．．圖案層

48．．．殘餘層

50~50c、82．．．凸起

52~52c、84．．．凹部

54．．．處理器

56．．．記憶體

60~60b．．．第一複製品

62．．．第二複製品

64．．．硬碟機基板

66a、66b、70．．．基板層

68、72．．．凸起邊緣

74．．．功能區

76．．．非功能區

80．．．虛擬填充區

86．．．非功能特徵區

90．．．圖案化流程

92~96．．．步驟

A．．．基板層66a之一區域

P．．．圖案化表面22之一部分

t₁ 、t₂ ．．．厚度

第1圖繪示依據本發明之一實施例，一微影系統的一簡化側視圖。

第2圖繪示第1圖中所示的其上有圖案化層之基板的簡化側視圖。

第3圖繪示一種用於模板複製之示範性方法的流程圖。

第4A-4C圖繪示從一母模板示範性形成一第一複製品的簡化側視圖。

第5A-5C圖繪示另一從一母模板示範性形成一第一複製品的簡化側視圖。

第6A-6C圖繪示從一第一複製品示範性形成一第二複製品的簡化側視圖。

第7圖繪示具有一功能區及一非功能區的一基板的簡化側視圖。

第8圖繪示在基板上具有一虛擬填充區及一對應非功能特徵區的一模板之簡化側視圖。

第9圖繪示一種使用具有一虛擬填充區的一壓印微影模板來圖案化的示範性方法之流程圖。

10．．．微影系統

12．．．基板

14．．．基板卡盤

16．．．平台

18．．．模板

20．．．台面/模具

22．．．圖案化表面

24．．．凹部

26．．．凸起

28．．．卡盤

30．．．壓印頭

32．．．流體分配系統

34．．．可聚合材料

38．．．能量來源

40．．．直接能量

42．．．路徑

44．．．表面

54．．．處理器

56．．．記憶體

Claims (13)

1. 一種方法，包含以下步驟：使用具有一第一特徵圖案的一壓印微影模板圖案化一第一基板，形成具有一第二特徵圖案的一第一複製品；及，使用該第一複製品圖案化一第二基板，形成一第二複製品，該第二複製品具有自該基板延伸之一台面與形成於該台面上之一第三特徵圖案，其中該第一特徵圖案及該第三特徵圖案實質上相似。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一複製品不具有一台面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一特徵圖案、該第二特徵圖案及該第三特徵圖案各包括多個凸起及多個凹部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該壓印微影模板包括該第一特徵圖案及一虛擬填充區，其中該第一特徵圖案適於提供一功能圖案區，且該虛擬填充區適於提供一非功能圖案區。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一複製品包括該第二特徵圖案及一虛擬填充區，其中該第二特徵圖案適於提供一功能圖案區，且該虛擬填充區適於提供一非功能圖案區。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二複製品包括該第三特徵圖案及一虛擬填充區，其中該第三特徵 圖案適於提供一功能圖案區，且該虛擬填充區適於提供一非功能圖案區。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二基板包括一凸起邊緣。
8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該凸起邊緣提供從該第一複製品到該第二複製品的僅一部分之該第二特徵圖案的圖案化。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第三特徵圖案是該第一特徵圖案的一平移版本。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中圖案化該第一複製品包括以下步驟：在該壓印微影模板與該第一基板之間沉積可聚合材料；使該可聚合材料符合於該壓印微影模板與該第一基板之間；固化該可聚合材料，形成具有該第二特徵圖案的一圖案層；及轉移該第二特徵圖案至該第一基板。
11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中圖案化該第二複製品包括以下步驟：在該壓印微影模板與該第二基板之間沉積可聚合材料；使該可聚合材料符合於該第一複製品與該第二基板之間； 固化該可聚合材料，形成具有該第三特徵圖案的一圖案層；及轉移該第三特徵圖案至該第二基板。
12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一特徵圖案是該第二特徵圖案的一鏡像。
13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第三特徵圖案是該第二特徵圖案的一鏡像。