壓印光刻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光刻設(shè)備，其包括用來保持多個壓印模板的模板保持器和用來保持基板的基板保持器，所述模板保持器位于基板保持器的下方。
【專利說明】壓印光刻【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓印光刻。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻設(shè)備是一種將所需的圖案施加至基板的目標(biāo)部位上的機(jī)器。光刻設(shè)備通常例如用于制造集成電路(IC)、平板顯示器以及其他包含精細(xì)結(jié)構(gòu)的設(shè)備。 [0003]人們希望能夠降低光刻圖案中特征部的尺寸，因為這樣就能在給定的基板面積上得到更大密度的特征部。在光刻中，通過使用較短波長的輻射可以得到更高的分辨率。然而，存在許多與這種尺寸減小相關(guān)的問題。當(dāng)前的系統(tǒng)將開始采用波長在193nm波段內(nèi)的光源，然而即使在這個波段內(nèi)，衍射限制也成為一種障礙。在低波長時，材料的透射性非常差。能夠增大精度分辨率的光學(xué)光刻機(jī)需要復(fù)雜的光學(xué)器件和稀有材料，并因此非常昂貴。
[0004]用來印刷IOOnm以下的特征部的另一種方案稱為壓印光刻，包括使用一個物理模具或模板將圖案壓印入壓印介質(zhì)中從而將圖案轉(zhuǎn)印到基板上。該壓印介質(zhì)可以是所述基板也可以是涂覆在所述基板表面上的材料。該壓印介質(zhì)可以是功能性的或者可以作為“掩?！倍鴮D案轉(zhuǎn)印到下面的表面上。這種壓印介質(zhì)例如可以是沉積在基板上的抗蝕劑，例如半導(dǎo)體材料，模板所限定的圖案被轉(zhuǎn)印到其中。壓印光刻實質(zhì)上是一種在微米或納米尺度上進(jìn)行模制過程，其中，模板的構(gòu)形限定了在基板上產(chǎn)生的圖案。圖案可以像光學(xué)光刻工藝那樣是分層的，因此，原則上，壓印光刻可以用于如集成電路(IC)制造的應(yīng)用。
[0005]壓印光刻的分辨率僅僅受模板制造工藝的分辨率的限制。例如，壓印光刻可以用來生產(chǎn)50nm以下范圍內(nèi)的特征部，與傳統(tǒng)的光學(xué)光刻工藝可獲得的分辨率相比，壓印光刻具有明顯提高的分辨率和線邊緣粗糙度。此外，壓印工藝不需要昂貴的光學(xué)器件、先進(jìn)的照明源或者光學(xué)光刻工藝通常所需的專門的抗蝕劑材料。
[0006]目前的壓印光刻工藝可能具有一個或更多以下將提到的缺陷，特別是有關(guān)獲得覆蓋精度和/或高生產(chǎn)量的缺陷。然而，壓印光刻可達(dá)到的分辨率和線邊緣粗糙度的極大提高足以促使人們努力去解決這些和其他問題。
[0007]典型的，在壓印光刻中，壓印介質(zhì)被噴墨印刷到基板上，然后，模板被壓入該壓印介質(zhì)中。因此出現(xiàn)了一個問題，就是在壓印介質(zhì)被模板壓印之前，部分壓印介質(zhì)會從基板上蒸發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種光刻設(shè)備，包括用來保持多個壓印模板的模板保持器和用來保持基板的基板保持器，其中，所述模板保持器位于所述基板保持器的下方。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種光刻設(shè)備，包括用來保持多個壓印模板的模板保持器和用來保持基板的基板保持器，其中，所述模板保持器布置成使得當(dāng)壓印模板被保持在模板保持器中時壓印模板的上表面保持暴露。。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種光刻設(shè)備，包括用來保持多個壓印模板的模板保持器和一個或多個將液體配送到所述多個壓印模板上的分配器。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種壓印光刻方法，包括將壓印介質(zhì)施加到多個壓印模板的帶圖案的表面，然后將壓印模板與基板壓靠接觸，使得壓印介質(zhì)被轉(zhuǎn)印至基板。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種光刻設(shè)備，包括用來保持多個壓印模板的模板保持器，所述模板保持器布置成使得當(dāng)壓印模板被保持在模板保持器中時，這些壓印模板的最上表面基本上位于同一平面內(nèi)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種光刻設(shè)備，包括:用來保持多個壓印模板的模板保持器；用來保持基板的基板保持器；和，與各壓印模板相關(guān)聯(lián)的多個沖頭，其中，每一個沖頭圍繞一區(qū)域進(jìn)行沖壓，每個沖頭的尺寸使得沖頭圍繞進(jìn)行沖壓的區(qū)域大于與之關(guān)聯(lián)的壓印模板的區(qū)域。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種壓印光刻方法，包括:將壓印介質(zhì)施加到多個壓印模板的帶圖案表面以及保持該多個壓印模板的壓印模板保持器；使得該壓印介質(zhì)變成基本上為固態(tài)；使用沖頭切穿該基本上為固態(tài)的壓印介質(zhì)，這些沖頭布置成沿著落在各壓印模板周邊外部的周邊切穿該壓印介質(zhì)；和，使得壓印模板與基板壓靠接觸。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種光刻設(shè)備，包括:用來保持多個壓印模板的模板保持器；用來保持基板的基板保持器；光化輻射源；和輻射導(dǎo)向裝置，其布置成引導(dǎo)該光化輻射穿過該模板保持器，而不引導(dǎo)光化輻射穿過該壓印模板。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種壓印光刻方法，包括:將壓印介質(zhì)施加到壓印模板的帶圖案表面；將氰基丙烯酸酯施加到基板表面；和，將壓印模板與基板壓靠接觸，使得該氰基丙烯酸酯誘發(fā)該壓印介質(zhì)的聚合反應(yīng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種壓印光刻方法，包括:將聚合物和溶劑施加到壓印模板的帶圖案表面；使溶劑蒸發(fā)從而使得該聚合物成為固態(tài)；在基板上施加一層單體；將壓印模板與基板壓靠接觸，使得該聚合物被推抵至該單體層；以及在接觸之后，用光化輻射照射該單體層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種壓印光刻方法，包括:將單體和聚合物的混合物施加到壓印模板的帶圖案表面上；將壓印模板與基板壓靠接觸；以及在接觸之后，用光化輻射對該單體和聚合物的混合物進(jìn)行照射。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，提供一種壓印光刻的方法，包括:將壓印介質(zhì)施加到壓印模板的帶圖案表面；將平面層施加到基板的表面，該壓印介質(zhì)和該平面層都是液態(tài)的；以及在施加之后，將壓印模板與基板壓靠接觸。
[0020]本發(fā)明的一個或更多實施例可應(yīng)用于任何壓印光刻過程，其中，帶圖案的模板被壓印到成流動態(tài)的壓印介質(zhì)中，并且例如可以被應(yīng)用于上面所述的熱和紫外(UV)壓印光亥IJ。為了便于理解本發(fā)明的一個或更多實施例，不需要更詳細(xì)地描述那些已經(jīng)提供的和在所屬領(lǐng)域公知的壓印過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]現(xiàn)在將結(jié)合附圖并僅借助于實施例來進(jìn)行描述本發(fā)明的【具體實施方式】，附圖中相同的附圖標(biāo)記代表相同的部分，其中:
[0022]圖1a-1c分別表示傳統(tǒng)的軟、熱和UV光刻工藝的例子；[0023]圖2表示當(dāng)使用熱和UV壓印光刻在抗蝕劑上形成圖案時所使用的兩步蝕刻工藝；
[0024]圖3示意性地圖示了模板和沉積在基板上的典型的壓印抗蝕劑層；
[0025]圖4a_4c根據(jù)本發(fā)明實施例示意性地表示了壓印光刻設(shè)備；
[0026]圖5a_5c示意性地圖示了本發(fā)明實施例的特性；和
[0027]圖6a_14f示意性地圖示了本發(fā)明的實施例。
【具體實施方式】
[0028]在壓印光刻中有兩種基本的方法，通常被稱為熱壓印光刻和UV壓印光刻。另外還有第三種“印刷”光刻被稱為軟光刻。圖1a-1c分別圖示了它們的一些示例。
[0029]圖1a示意地描述了軟光刻工藝，包括將分子層11 (典型地為油墨，例如硫醇)從柔性模板10(典型地是由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成)上轉(zhuǎn)印到抗蝕劑層13上，抗蝕劑層13支撐在基板12和平面轉(zhuǎn)印層12’上。模板10在其表面上具有特征部構(gòu)成的圖案，分子層沉積在這些特征部上。當(dāng)模板抵壓在該抗蝕劑層上時，分子層11粘附到抗蝕劑上。一旦將模板從抗蝕劑上移開，分子層11則粘在抗蝕劑上，殘留抗蝕劑層被蝕刻，使得沒有被轉(zhuǎn)印分子層覆蓋的抗蝕劑區(qū)域被向下蝕刻至基板。
[0030]在軟光刻中所使用的模板很容易變形，因此不適合高分辨率應(yīng)用，例如不適合在納米尺度上的應(yīng)用，這是因為模板的變形對壓印圖案產(chǎn)生非常不利的影響。另外，當(dāng)制造多層結(jié)構(gòu)時，其中相同的區(qū)域會被重疊覆蓋多次，軟壓印光刻不能提供納米尺度上的覆蓋精度。
[0031]熱壓印光刻(或熱模壓印)當(dāng)用于納米尺度時也被稱為納米壓印光刻(NIL)。這種工藝使用較硬的模板，該模板例如是由硅或鎳制造，對于磨損和變形具有更強(qiáng)的抵抗力。這種技術(shù)例如已在美國專利N0.6482742中記載并在圖1b中示出。在典型的熱壓印工藝過程中，堅硬的模板14被壓印到熱固性或熱塑性聚合樹脂15中，聚合樹脂15已被澆鑄在基板12的表面上。該樹脂可以例如是被旋轉(zhuǎn)涂覆且烘焙在基板表面上或者更加典型地(如實施例所示)在平面轉(zhuǎn)印層12’上。“硬”這個詞當(dāng)描述壓印模板時應(yīng)當(dāng)理解為包括通常被認(rèn)為介于“硬”和“軟”之間的材料，例如“硬”橡膠。特定材料用于壓印模板的適用性是由它的應(yīng)用需求來決定的。
[0032]當(dāng)使用熱固性聚合樹脂時，該樹脂被加熱到一定溫度，使得當(dāng)該樹脂與模板接觸時，樹脂可以充分流動進(jìn)入在模板上形成的圖案特征部中。然后升高該樹脂的溫度以便熱固化(例如交聯(lián))該樹脂，從而該樹脂凝固并且不可逆地形成所需的圖案。然后該模板被移走，并冷卻該圖形化樹脂。
[0033]在熱壓印光刻工藝過程中的使用的熱塑性樹脂的例子是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚芐基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸環(huán)己酯。熱塑性樹脂被加熱，使其在即將用模板壓印之前處于可自由流動的狀態(tài)。通常需要將熱塑性樹脂加熱到大大高于樹脂的玻璃轉(zhuǎn)變溫度的溫度。模板被按壓到該流動樹脂中，施加足夠的壓力以保證樹脂流入在模板上所限定的全部圖案特征部中。然后在模板處于原位的情況下將樹脂冷卻到它的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以下，于是，樹脂不可逆地形成了所需的圖案。該圖案由這樣的特征部構(gòu)成，即，這些特征部明顯區(qū)別于殘留樹脂層，而該殘留樹脂層之后可通過適當(dāng)?shù)奈g刻工藝被去除而只留下這些圖案特征部。
[0034]將模板從固化樹脂上移開之后，進(jìn)行圖2a到2c所示的兩步蝕刻工藝過程?；?0之上緊接著有平面轉(zhuǎn)印層21，如圖2a示意性所示出的。該平面轉(zhuǎn)印層的作用是雙重的。它提供一個基本平行于模板表面的表面，幫助保證模板和樹脂之間的接觸是平行的，另外還可以提高印刷特征部的縱橫比，如這里所述。
[0035]將模板移走之后，固化樹脂的殘留層22被留在平面轉(zhuǎn)印層21的上面，成形為所需圖案。第一步蝕刻是各向同性的并去除了部分殘留層22，形成了縱橫比較差的特征部，其中LI是特征部23的高度，如圖2b所示。第二步蝕刻是各向異性的(或選擇性的)，并提高了縱橫比。各向異性的蝕刻去除了平面轉(zhuǎn)印層上沒有被固化樹脂覆蓋的部分，將特征部23的縱橫比提高至(L2 / D)，如圖2c所示。如果壓印聚合物具有足夠的抗蝕能力，蝕刻之后留在基板上的聚合物的厚度襯度可被作為例如干蝕刻的掩模，例如作為剝離(Iift-off)工藝的一個步驟。
[0036]熱壓印光刻具有一些缺點，不僅圖案轉(zhuǎn)印需要在較高溫度下進(jìn)行，而且為了保證樹脂在模板移走之前能夠充分凝固還需要相對較大的溫度差。需要的溫度差在35到100°C之間。例如在基板和模板之間的熱膨脹差會導(dǎo)致轉(zhuǎn)印圖案的變形。由于壓印材料的粘性，這種情況會因為壓印步驟所需的較高壓力而進(jìn)一步加劇，這會導(dǎo)致基板的機(jī)械變形和圖案的變形。
[0037]另一方面，UV壓印光刻不涉及如此高的溫度和溫度變化，也不需要粘性的壓印材料。相反，UV壓印光刻包括使用部分或全部透光的模板以及UV固化液體，該UV固化液體典型地是單體，例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸脂。UV壓印光刻已被討論過，例如在J.Haisma 的文章 “Mold-assisted nano lithography:A process for reliable patternreplication(模具輔助的納米光刻:一種可靠的圖案復(fù)制工藝)”，其發(fā)表于J.Vac.Sc1.Technol.B14(6)，1996年11月/ 12月。通常，任何光聚合材料都可以使用，例如單體和引發(fā)劑的混合物。固化液體包括例如二甲基硅氧烷的衍生物。這些材料的粘性都比在熱壓印光刻中使用的熱固性或熱塑性材料的粘性小，因此在填充模板的圖案特征部時流動得更快。低溫低壓操作有利于提高生產(chǎn)能力。盡管稱謂“UV壓印光刻”意味著經(jīng)常使用UV輻射，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員知道任何合適的光化輻射都可以使用(例如可以使用可見光)。因此，在此提到的任何UV壓印光刻，UV輻射、UV固化材料等，都應(yīng)理解為包括任何合適的光化輻射，而不應(yīng)理解為僅僅限于UV輻射。
[0038]UV壓印工藝的例子如圖1e所述。一種石英模板16以與圖1b工藝過程相似的方式應(yīng)用于UV固化樹脂17。與在使用熱固性樹脂的熱模壓印中提高溫度或者使用熱塑性樹脂時的溫度周期變化不同，為了使樹脂聚合并從而將其固化，將UV輻射透過石英模板施加于該樹脂上。一旦移走模板，蝕刻抗蝕劑殘留層的其余步驟與此處描述的熱模壓印過程相同或相似。通常使用的UV固化樹脂具有的粘性比常用的熱塑性樹脂低得多，這樣可以使用較低的壓印壓力。由于低壓使得物理變形減小，再加上由于高溫和溫度變化使得變形減小，這就使得UV壓印光刻適合于需要高的覆蓋精度的用途。此外，UV壓印模板的透光特性使得光學(xué)校準(zhǔn)技術(shù)同時適用于該壓印工藝。
[0039]盡管這類壓印光刻主要使用UV固化材料，并因此通常被稱為UV壓印光刻，然而其它波長的輻射也可以用來固化經(jīng)合適選擇的材料(例如，激活聚合作用或交聯(lián)反應(yīng))。通常，如果可以獲得合適的壓印材料，任何可以啟動這些化學(xué)反應(yīng)的輻射都可以使用。可替代的“激活輻射”包括例如可見光，紅外線輻射，X射線輻射和電子束輻射。在此處的一般描述中，當(dāng)提到UV壓印光刻和使用UV輻射時，并不是要把這些和其他可能的激活輻射方式排除。
[0040]作為使用與基板表面保持基本平行的平面模板的壓印系統(tǒng)的一種替代方案，輥子壓印系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展起來。已經(jīng)提出了熱輥子壓印系統(tǒng)和UV輥子壓印系統(tǒng)，其中模板在輥子上形成，但是除此之外這種壓印過程與使用平面模板的壓印非常相似。除非是上下文提到，否則，提到的壓印模板也包括輥子模板。
[0041]有一種UV壓印光刻的進(jìn)步技術(shù)，稱為步進(jìn)快閃式壓印光刻(SFIL)，其可被用于以與在例如IC制造中常規(guī)使用的光學(xué)步進(jìn)器相類似的方式以很小的步長在基板上構(gòu)圖。這包括:通過將模板壓印到UV固化樹脂中而一次印刷該基本的小面積，UV輻射穿透模板進(jìn)行“快閃”而固化模板下的樹脂，移開模板，步進(jìn)到基板的相鄰區(qū)域并重復(fù)上述操作。這種小面積尺寸的步進(jìn)和重復(fù)過程可以幫助減少圖案變形和CD變化，這使得SFIL非常適用于IC制造和其他需要高覆蓋精度的裝置的制造。美國專利申請公開文本2004-0124566詳細(xì)描述了 一種步進(jìn)快閃式壓印光刻設(shè)備的例子。
[0042]盡管在理論上UV固化樹脂可施加至整個基板表面(例如通過旋轉(zhuǎn)涂覆)，但是由于UV固化樹脂的揮發(fā)性會導(dǎo)致一些問題出現(xiàn)。
[0043]一種解決這些問題的方法被稱為“按需滴液(drop on demand) ”工藝，其中，在即將用模板進(jìn)行壓印之前，以液滴的形式將樹脂配送到基板的目標(biāo)區(qū)域。該液體的配送是被控制的，使得一定體積的液體被沉積到基板的特定目標(biāo)區(qū)域。該液體可以以多種不同的方式配送，小心控制液體體積圖案的布置相結(jié)合可被用來限制該目標(biāo)區(qū)域的構(gòu)圖。
[0044]所提到的按需配送樹脂不是無關(guān)輕重的事。液滴的大小和間隔需要仔細(xì)控制來保證有足夠的樹脂填充模板特征部，同時使多余的樹脂最少，多因為一旦鄰近的液滴接觸流體，樹脂將無處流動，多余的樹脂會被滾壓為不希望的厚度和不均勻的殘留層。
[0045]盡管這里提到將UV固化液體沉積到基板上，但是該液體也可以被沉積到模板上，并通常應(yīng)用相同的技術(shù)和考慮相同的因素。
[0046]圖3示出了模板、壓印材料(可固化的單體、熱固性樹脂、熱塑性樹脂等)和基板的相對尺寸?；宓膶挾菵與固化樹脂層的厚度t的比值在IO6的數(shù)量級。值得指出的是，為了避免從模板上凸出的特征部損壞基板，尺寸t應(yīng)該大于模板上凸出特征部的深度。
[0047]壓印之后余下的殘留層對于保護(hù)下面的基板是很有用的，但是正如此處所指出的，它也可能帶來一些問題，特別是當(dāng)需要高分辨率和/或最小的⑶(臨界尺寸，criticaldimension)變化時。第一步“穿透”蝕刻是各向同性的(非選擇性的)，并由此在某種程度上腐蝕了壓印的特征部和該殘留層。如果殘留層覆蓋得過厚和/或不均勻，這種情況則會加劇。這個問題例如會導(dǎo)致最終形成在下面基板上的線條的厚度的變化(即，臨界尺寸的變化)。在第二步各向異性蝕刻中，在轉(zhuǎn)印層中蝕刻出的線條厚度的均勻性依賴于在樹脂中留下的特征部形狀的縱橫比和完整性。如果該殘留樹脂層是不均勻的，那么非選擇性的第一步蝕刻會留下一些具有圓形頂部的特征部，從而這些特征部不能很好地形成以保證在第二步和隨后的蝕刻過程中線條厚度的均勻性。原則上，保證該殘留層盡可能地薄就可以減少上述問題，但是這需要施加非常大的壓力(可能會增加基板的變形)和相對較長的壓印時間(可能會降低產(chǎn)量)，這是所不希望的。
[0048]該模板是壓印光刻系統(tǒng)中非常重要的部件。正如此處提到的，模板表面上的特征部分辨率是印刷在基板上的特征部可達(dá)到的分辨率的限制因素。用于熱和UV壓印光刻的模板通常是通過兩步工藝過程形成的。開始，將需要的圖案使用例如電子束刻寫(例如用電子束圖案發(fā)生器)的方式記錄下來，從而在抗蝕劑中得到高分辨率圖案。這個抗蝕劑圖案被轉(zhuǎn)印到一薄層鉻上，它為最后的各向異性蝕刻步驟形成了一個掩模，以便將圖案轉(zhuǎn)印到該模板的基體材料上。也可以使用其他的技術(shù)，例如離子束光刻，X射線光刻，遠(yuǎn)紫外光亥IJ，外延生長，薄膜沉積，化學(xué)蝕刻，等離子體蝕刻，離子蝕刻或離子銑削。通常，當(dāng)該模板實際上是I倍掩模蝕，能夠獲得高分辨率的技術(shù)將被使用，其中，轉(zhuǎn)印圖案的分辨率受到模板上的圖案的分辨率的限制。
[0049]模板的剝離性能也需要考慮。例如可以使用一種表面處理材料來處理該模板，從而在模板上形成具有低的表面能的薄的剝離層(簿的剝離層可以被沉積在基板上)。
[0050]在壓印光刻的研制中還需要考慮的是模板的機(jī)械耐久性。在壓印抗蝕劑的過程中模板要承受很大的力，和在熱光刻中，還可能承受極大的壓力和高溫。這會導(dǎo)致模板的磨損，因此極為不利地影響壓印在基板上的圖案的形狀。
[0051 ] 在熱壓印光刻中，使用與將被構(gòu)圖的基板相同或相似材料的模板具有潛在的優(yōu)勢，就是可以減小兩者之間的熱膨脹差別。在UV壓印光刻中，該模板對于該激活輻射來說是至少部分地透光的，并因此可以使用石英模板。
[0052]盡管在本文特別提到了在IC制造中使用壓印光刻，但應(yīng)當(dāng)理解在此描述的壓印設(shè)備和方法可以有其它的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的制導(dǎo)和探測圖案、硬盤磁介質(zhì)、平板顯示器、薄膜磁頭等。
[0053]如文中所述，特別提到了使用壓印光刻借助于實際上作為抗蝕劑的壓印樹脂將模板圖案轉(zhuǎn)印到基板上，在一些情況下，該壓印材料本身可以是功能材料，例如具有電傳導(dǎo)或熱傳導(dǎo)、光學(xué)線性或非線性響應(yīng)以及其它功能。例如，該功能材料可以形成導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層、電介質(zhì)層或具有其他需要的機(jī)械、電學(xué)或光學(xué)性質(zhì)的層。一些有機(jī)物也可以是合適的功能材料。這些應(yīng)用都在本發(fā)明實施例的范圍之內(nèi)。
[0054]圖4a示意性地描述了一種壓印光刻設(shè)備，它包括一個保持在模板保持器41內(nèi)的壓印模板40以及保持在基板臺43上的基板42。與傳統(tǒng)的壓印光刻設(shè)備相比，該壓印模板40設(shè)置在基板臺43和基板42的下方?；?2通過設(shè)在基板臺表面處的真空而被牢固地固定在基板臺43上。噴墨嘴44被布置成用來將壓印介質(zhì)45的液滴提供到壓印模板40上(可以使用多個噴墨嘴)。這是與傳統(tǒng)的壓印光刻設(shè)備相反的地方，在傳統(tǒng)的壓印光刻設(shè)備中，壓印介質(zhì)被提供在基板上而不是壓印模板上。
[0055]壓印模板40的全部表面或者至少是具有要被壓印到基板42上的圖案的那部分區(qū)域被壓印介質(zhì)45的液滴覆蓋。盡管圖4A顯示的液滴45相互接觸，但是這些液滴也可以是相互分離的。
[0056]與基板42的材料性質(zhì)相比，由于壓印模板40的材料性質(zhì),壓印介質(zhì)45的蒸發(fā)可以小于壓印介質(zhì)45施加在基板42上的情形。材這些料性質(zhì)將會在下面進(jìn)一步討論。
[0057]參看圖4B，壓印模板40向上移動(和/或基板向下移動)，直到壓印模板與基板42接觸并壓靠在一起。這會使壓印介質(zhì)45流入在壓印模板40上構(gòu)成圖案的凹槽內(nèi)。壓印模板40保持在這個位置直到壓印模板的基本上所有的凹槽都被壓印介質(zhì)45充滿。接著，如圖4C所示，光化輻射(例如UV輻射或可見光)指向壓印介質(zhì)45。光化輻射穿過壓印模板40，該壓印模板40對所用的波長是透明的，并且，該光化輻射被壓印介質(zhì)45吸收。該壓印介質(zhì)被光化輻射固化，具有這樣的效果，即，一旦將壓印模板移走，該壓印介質(zhì)45保持由壓印模板40所壓印的該圖案。該基板隨后以傳統(tǒng)方式被化學(xué)處理。
[0058]如上所述，壓印介質(zhì)45從壓印模板40上的蒸發(fā)可以小于將壓印介質(zhì)施加在基板42上時所產(chǎn)生的蒸發(fā)。這是由于壓印模板40的材料性質(zhì)所導(dǎo)致的。
[0059]圖5A不意性地表不了位于具有潤濕表面的基板46上的一滴壓印介質(zhì)45a。與圖4所示的基板不同，圖5A所示的基板46具有常規(guī)取向。圖5B表示了位于非潤濕表面51上的一滴壓印介質(zhì)45b。
[0060]通常，液體和固體表面之間的相互作用依賴于它們各自的極性。如果液體和固體表面具有相同的極性，那么固體表面就是浸潤表面。例如，一種極性液體(例如水)浸潤極性玻璃基板。當(dāng)壓印介質(zhì)和一表面具有相同的極性(該表面是浸潤的)，例如當(dāng)該表面是基板46，該壓印介質(zhì)將很容易地散布在整個表面上，并且壓印介質(zhì)液滴45a將成為圖5A所示的形態(tài)。如果該表面是不浸潤的，例如如果該液體和該固體表面具有相反的極性，那么壓印介質(zhì)和基板之間的接觸面積將減少。在這種情況下，壓印介質(zhì)的液滴45b將成為圖5B所示的形態(tài)。當(dāng)包在表面和該液滴之間的角(如圖5A和5B中的Θ )大于90度時，通常將該表面定義為浸潤的。如果這個角度小于90度，如圖5B所示，那么這個表面通常被稱為不浸潤的。
[0061]壓印模板40是略微浸潤的。如圖5C所不,其中一滴壓印介質(zhì)45c與壓印模板表面40的包角稍微大于90度。基板42的表面比壓印模板40是顯著更為浸潤的(B卩，角Θ明顯大于90度)，這通過比較圖5A和5C可知。由于這個原因，提供于壓印模板40上的壓印介質(zhì)液滴45c與壓印模板的接觸面積小于如果將其提供于基板46上時的情形。由于壓印介質(zhì)45c的液滴有同樣的體積，較小的接觸面積意味著液滴的高度將增加。液滴45c還具有明顯更小的表面積；也就是說，與提供在基板上的液滴45a的圓頂面積相比，液滴45c的圓頂面積減小了。
[0062]從壓印介質(zhì)45的液滴表面會發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象。在壓印模板40上的壓印介質(zhì)液滴45c的表面積小于基板46上的壓印介質(zhì)液滴45a的表面積,這是由于壓印模板40的表面的濕潤度小于基板46的表面濕潤度。這意味著壓印介質(zhì)45的蒸發(fā)被削弱了。
[0063]從基板46的表面到壓印介質(zhì)液滴的熱傳遞是影響壓印介質(zhì)45蒸發(fā)量的貢獻(xiàn)因素。當(dāng)壓印介質(zhì)45的液滴被提供在壓印模板40上時，熱傳遞的影響減小，這是因為液滴較高地站立并且與該表面的接觸面積較小，從而降低了熱傳遞量。這有助于減少壓印介質(zhì)的蒸發(fā)量。
[0064]壓印介質(zhì)45的液滴邊緣的蒸發(fā)量通常高于液滴其它部位的蒸發(fā)量。因為提供在壓印模板40上的壓印介質(zhì)45的液滴的接觸面積小于提供在基板46上的液滴的接觸面積，因此液滴邊緣的長度相應(yīng)減小，液滴邊緣的蒸發(fā)量也減少了。
[0065]本發(fā)明實施例的另一個優(yōu)點是:對于給定體積的壓印介質(zhì)45的液滴，液滴之間的臨界距離減小了。所述臨界距離是為了保證壓印介質(zhì)45的兩個液滴不會相互接觸并合并成為一個單獨的液滴所需要的距離。由于臨界距離減小了，因此在壓印之前提供的由壓印介質(zhì)45的液滴形成的圖案就有了更大的靈活性。
[0066]如前所述，壓印模板40上具有凹槽，這些凹槽一起形成了將要壓印到壓印介質(zhì)45中的圖案。這些圖案通常包括數(shù)納米或數(shù)十納米分辨率的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有可以減小各滴壓印介質(zhì)45與壓印模板40之間的包角的效果，即它可以使壓印模板是低浸潤的。這種效果有時被稱為“荷葉效應(yīng)”，在蓮屬植物的葉子上可以看到這種現(xiàn)象，葉子上面長有細(xì)小的絨毛使得葉子不會濕潤并且促使水滴沿著絨毛滾動，并且在它們前進(jìn)時拾取灰塵并清潔葉子。
[0067]當(dāng)壓印模板40壓靠在基板42上時，壓印模板的低浸潤性不會阻止壓印介質(zhì)45充分流過整個模板從而使得壓印模板上的凹槽被填滿。模板材料是充分浸潤的以使壓印介質(zhì)45流入壓印模板上所有的凹槽內(nèi)。由常規(guī)材料(例如石英)制造的壓印模板可以與由常規(guī)材料(例如硅)制造的基板一起使用。壓印模板40放置在基板42的下方，這樣重力作用可以保持住提供在壓印模板上表面上的壓印介質(zhì)45的液滴。如果壓印模板40放置在基板42的上方并面朝下，那么重力作用會導(dǎo)致壓印介質(zhì)45的液滴從壓印模板上滴落。
[0068]如此所述，基板42可具有平面轉(zhuǎn)印層(圖4和圖5中未示出)。該平面轉(zhuǎn)印層用來提供一個與壓印模板40的表面基本平行的表面。這個平面轉(zhuǎn)印層在蝕刻壓印特征部的過程中提高了這些特征部的縱橫比。
[0069]盡管在圖4和圖5中所示的壓印模板40是水平的，但是可以理解誒，壓印模板也可以與水平面有一小角度，只要這個角度不足以使壓印介質(zhì)45的液滴在壓印模板的平面上移動。
[0070]在本發(fā)明的實施例中，氰基丙烯酸酯可以代替UV輻射來固化該壓印介質(zhì)。參看圖6a，基板100上提供有一個平面轉(zhuǎn)印層101。低粘性氰基丙烯酸酯102以液滴陣列的形式被油墨印刷(ink-printed)到基板100上。這是在干燥空氣中進(jìn)行的，這是因為氰基丙烯酸酯接觸水會發(fā)生聚合反應(yīng)。這種對氰基丙烯酸酯102的油墨印刷非?？欤湫偷刂恍枰獛酌腌娋涂梢詾檎麄€基板100提供氰基丙烯酸酯。如圖6b所示，一旦整個基板100都被提供了氰基丙烯酸酯102，此前已提供有一層壓印介質(zhì)104的壓印模板103就與基板100對準(zhǔn)并按壓在基板上。這使得氰基丙烯酸酯102發(fā)生聚合反應(yīng)，即固化該壓印介質(zhì)。一旦完成了聚合反應(yīng)或者對壓印介質(zhì)104的固化,將壓印模板103就從基板100上移走,如圖6c所示。固化的壓印介質(zhì)104保留在基板100上，并包括了與壓印模板103底側(cè)的圖案相對應(yīng)的圖案。
[0071]該壓印介質(zhì)104例如可以是富硅聚合物。這種類型的聚合物是有益的，因為這種材料是浸潤的，并因此可以容易地進(jìn)入在壓印模板103上形成圖案的凹槽150中。這會使壓印步驟本身(即將壓印模板103壓印到基板100上)很快完成。該壓印步驟的壓力可以選擇使得該壓印步驟的進(jìn)行不會發(fā)生不適當(dāng)?shù)难舆t。
[0072]本發(fā)明該實施例的一個優(yōu)點是不需要為了固化壓印介質(zhì)104而采用UV輻射(或其它光化輻射)。這意味著壓印模板103不必采用可透射UV輻射的材料制造。合適的不貴的材料可以用來制造該壓印模板，例如鎳或其它金屬。
[0073]應(yīng)當(dāng)指出的是氰基丙烯酸酯102不包含硅，因此也不會形成蝕刻屏障層。相反，該氰基丙烯酸酯102可以被認(rèn)為是提供在基板100上的平面層101的延伸段。換句話說，為了保證壓印在壓印介質(zhì)104中的圖案的特征部被合適地形成而所需的蝕刻量不受到該氰基丙烯酸酯的影響。[0074]本發(fā)明的實施例中所使用的氰基丙烯酸酯包括氰基丙烯酸甲酯，氰基丙烯酸乙酯，或者烷氧基氰基丙烯酸乙酯。氰基丙烯酸酯有時稱為強(qiáng)力膠水(superglue)。氰基丙烯酸乙酯的結(jié)構(gòu)式如下所示:
【權(quán)利要求】
1.一種光刻設(shè)備，包括用來保持多個壓印模板的模板保持器和一個或多個將液體配送到所述多個壓印模板上的分配器。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述的一個或多個分配器是噴墨嘴。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述液體是壓印介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用來保持基板的基板臺。
5.一種壓印光刻方法，包括將壓印介質(zhì)施加到多個壓印模板的帶圖案的表面，然后將壓印模板與基板壓靠接觸，使得壓印介質(zhì)被轉(zhuǎn)印至基板。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括用光化輻射照射該轉(zhuǎn)印的壓印介質(zhì)，該光化輻射的波長適合于使該壓印介質(zhì)固化。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括在壓印模板與基板壓靠接觸之前將平面層施加至所述基板。
8.一種光刻設(shè)備，包括用來保持多個壓印模板的模板保持器，所述模板保持器布置成使得當(dāng)壓印模板被保持在模板保持器中時，這些壓印模板的最上表面基本上位于同一平面內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述壓印模板保持器布置成使得當(dāng)壓印模板被保持在模板保持器中時，這些壓印模板的最上表面與壓印模板保持器的最上表面基本上位于同一平面內(nèi)。
10.一種光刻設(shè)備，包括:用來保持多個壓印模板的模板保持器；用來保持基板的基板保持器；光化輻射源；和輻射導(dǎo)向裝置，其布置成引導(dǎo)該光化輻射穿過該模板保持器，而不引導(dǎo)光化輻射穿過該壓印模板。
11.一種壓印光刻方法，包括:將聚合物和溶劑施加到壓印模板的帶圖案表面；使溶劑蒸發(fā)從而使得該聚合物成為固態(tài)；在基板上施加一層單體；將壓印模板與基板壓靠接觸，使得該聚合物被推抵至該單體層；和接觸之后，用光化輻射照射該單體層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述單體層包括一定比例的聚合物。
13.—種壓印光刻方法，包括:將單體和聚合物的混合物施加到壓印模板的帶圖案表面上；將壓印模板與基板壓靠接觸；和接觸之后，用光化輻射對該單體和聚合物的混合物進(jìn)行照射。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該單體和聚合物的混合物的粘性足以使其與壓印模板接觸時不會破裂。
15.一種壓印光刻方法，包括:將壓印介質(zhì)施加到壓印模板的帶圖案表面；將平面層施加到基板的表面，該壓印介質(zhì)和該平面層都是液態(tài)的；和施加之后，將壓印模板與基板壓靠接觸。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在壓印模板和基板接觸之后，用光化輻射對該壓印介質(zhì)和該平面層進(jìn)行照射。
【文檔編號】G03F7/00GK103543602SQ201310495547
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2005年12月21日
【發(fā)明者】S·F·伍伊斯特, J·F·迪克斯曼, Y·W·克魯特-斯特格曼 申請人:Asml荷蘭有限公司