TW201827922A - 結構的微影製造 - Google Patents

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Abstract

形成於基板上的壓印層中的微圖案及奈米圖案以及用於形成此類層的微影方法。該等層包括複數個結構及一殘餘層，該殘餘層具有從該基板的該表面延伸到該等結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該RLT依據一預定圖案跨該基板的該表面而變化。

Description

結構的微影製造
此案主張於2016年10月18日所提出的第62/409,533號的美國臨時申請案的申請日的權益。第62/409,533號的美國申請案的整體內容以引用方式併入本文中。
此本發明關於具有所需幾何形狀的微結構及奈米結構，及關於製造此類結構的微影方法。
奈米製造包括製造具有100奈米或更小的數量級的特徵的非常小的結構。奈米製造已經有著相當大的影響的一個應用是在於積體電路的處理。半導體處理工業持續爭取更大的生產量同時增加形成於基板上的每單位面積電路，因此奈米製造變得日益重要。奈米製造提供了更大的製程控制同時允許持續減少所形成的結構的最小特徵尺度。已採用奈米製造的其他發展領域包括生物技術、光學技術、機械系統等等。
奈米製造可包括處理基板以形成包括基板上的微結構或奈米結構的圖案的材料層。用於形成此類結構的一個示例製程是壓印微影術。
此說明書關於形成壓印層中的微圖案及奈圖案及基板中具有變化的蝕刻深度的特徵的各種實例，該等壓印層具有在厚度上變化的殘餘層。此類微圖案及奈圖案例如在製造用於光學波導器的更高效的繞射圖案時是有用的。本揭示案的實施方式包括一種用於藉由依據一預定圖案跨一基板的表面選擇性地施用壓印流體來製造壓印層的方法，該等壓印層具有一變化厚度的殘餘層。例如，施用於基板表面的壓印流體的每單位面積體積可依據殘餘層厚度上的所需變化的圖案而變化。本揭示案的實施方式亦包括用於使用具有殘餘層厚度上的變化的壓印圖案作為用於蝕刻基板的遮罩來在基板中製造具有變化的蝕刻深度的特徵的方法。
一般而言，此說明書中所述之標的的創新態樣可以方法實施，該等方法包括以下行動：在一基板的一表面上依據一預定圖案分配一壓印流體。將該壓印流體與一壓印微影術模板的一表面接觸，使得該壓印流體填充該壓印微影術模板的該表面中的特徵。將該壓印流體固化成一經圖案化層，藉此在該經圖案化層形成：相對應於該壓印微影術模板的該等特徵的結構；及一殘餘層，具有從該基板的該表面延伸到一結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該經圖案化層的一第一部分的一第一RLT與該經圖案化層的一第二部分的一第二RLT不同。這個及其他的實施方式可各可選地包括以下特徵中的一或更多者。
在某些實施方式中，該第一部分及該第二部分之間的一區域中的一RLT從該第一RLT逐漸變化到該第二RLT。在某些實施方式中，從該第一RLT到該第二RLT的RLT上的一改變是該第一部分及該第二部分之間的一區域中的一步進改變。
在某些實施方式中，分配該壓印流體的步驟包括：以一液滴圖案分配該壓印流體，其中跨該基板的該表面所分配的一液滴體積依據該預定圖案而變化。
在某些實施方式中，該液滴圖案相對應於一預定區域中的一固定液滴密度。在某些實施方式中，該液滴圖案相對應於一預定區域中的一變化的液滴密度。
在某些實施方式中，分配該壓印流體的步驟包括以一噴射分配系統分配該壓印流體。
在某些實施方式中，該方法可包括以下步驟：蝕刻該經圖案化層及該基板，其中蝕刻到該基板中的一特徵深度依據該RLT上的變化而變化。
在某些實施方式中，該壓印微影術模板中的該等特徵具有一均勻的特徵深度。
在某些實施方式中，該壓印微影術模板是一主模板，且在蝕刻之後，該基板是一次主微影術模板。此外，該方法可包括以下步驟：在一第二基板的一表面上分配一第二壓印流體，該第二壓印流體的一體積跨該基板的該表面是實質均勻的。並且，將該第二壓印流體與該次主模板的一表面接觸，使得該壓印流體填充該壓印微影術模板的該表面中的特徵，藉此在該第二壓印流體中形成結構及一殘餘層，該殘餘層具有依據蝕刻到該次主模板中的一特徵尺度上的變化而變化的一RLT。
在某些實施方式中，該壓印微影術模板中的該等特徵具有一變化的特徵深度。在某些實施方式中，該預定圖案與一繞射效率輸出映像相對應。
在某些實施方式中，該等結構是奈米結構。在某些實施方式中，該等結構是微結構。
在某些實施方式中，該第一RLT及該第二RLT之間的差異是在5nm及500nm之間。
此說明書中所述的標的的另一一般態樣可以包括以下步驟的方法來實施：在一基板的一表面上分配壓印流體，該壓印流體的一體積依據一預定圖案跨該基板的該表面而變化。將該壓印流體與一壓印微影術模板的一表面接觸，使得該壓印流體填充該壓印微影術模板的該表面中的特徵，藉此在該壓印流體中形成結構及一殘餘層，該殘餘層具有從該基板的該表面延伸到一結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該RLT依據該壓印流體的每單位面積體積跨該基板的該表面而變化。
在某些實施方式中，分配該壓印流體的步驟包括：以相對應於填充該壓印微影術模板中的該等特徵所需的一體積的一預定圖案來分配該壓印流體。
可以一種光學設備實施另一一般態樣，該光學設備包括：一基板；及該基板的一表面上的一聚合物壓印抗蝕劑。該聚合物壓印抗蝕劑包括形成一繞射圖案的複數個結構及一殘餘層，該殘餘層具有從該基板的該表面延伸到一結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該RLT依據一預定圖案跨該基板的該表面而變化。這個及其他的實施方式可各可選地包括以下特徵中的一或更多者。
在某些實施方式中，該RLT上的變化與具有一均勻RLT的一不同繞射光柵的一繞射效率映像相對應。
在某些實施方式中，該聚合物壓印抗蝕劑是一紫外線可固化的奈米壓印微影術（UV-NIL）抗蝕劑。
此說明書中所述的標的的特定實施方式可被實施為實現以下優點中的一或更多者。本揭示案的實施方式容許使用壓印微影術製程來製造具有變化的殘餘層厚度的微圖案化層或奈米圖案化層。實施方式可容許在基板（例如Si晶圓）的不同區域上方製造具有變化的RLT的圖案。實施方式可容許製造更高效的波（例如光學）繞射圖案。實施方式可容許在變化的特徵形狀剖面、佔空比及間距的圖案下大面積地製造均勻的（非變化的）RLT。實施方式可允許將特徵圖案化到基板中，該基板可接著被用作用於批量生產的次主模板。
如本文中所使用的，用語「微」、「微結構」及「微特徵」表示具有小於或等於50微米的至少一個尺度的結構或結構特徵。
如本文中所使用的，用語「奈米」、「奈米結構」及「奈米特徵」表示具有小於或等於500奈米的至少一個尺度的結構或結構特徵。
如本文中所使用的，將體積、圖案或尺度描述為是「相等」、「實質相等」、「相同」、「實質相同」或「均勻」的並不是要精確指示度量上的相等性。確實，此類描述是用來指示體積、圖案或尺度上的相似性，該相似性在用於特定情況下的給定品質及準確度的製造或量測裝置的合理誤差容差及/或產生特定設計的設備或壓印微影術圖案所需的合理誤差容差內是等效的。
此說明書中所述的標的的一或更多個實施例的細節被闡述在隨附的繪圖及下文的說明中。將藉由說明書、繪圖及請求項來理解標的的其他可能的特徵、態樣及優點。
製造壓印層中的微圖案及奈圖案及基板中具有變化的蝕刻深度的特徵的各種實例，該等壓印層具有在厚度上變化的殘餘層。此類微圖案及奈圖案例如在製造用於光學波導器的更高效的繞射圖案時是有用的。一般而言，這些實例包括依據預界定的圖案選擇性地跨基板表面施用壓印流體以製造具有跨基板在厚度上變化的殘餘層的壓印層。例如，施用於基板表面的壓印流體的每單位面積體積可依據殘餘層厚度上的所需變化的圖案而變化。本揭示案的實施方式亦包括藉由使用具有殘餘層厚度上的變化的壓印圖案作為用於蝕刻基板的遮罩來在基板中製造具有變化的蝕刻深度的特徵。
圖1繪示在基板102上形成浮雕圖案的壓印微影系統100。基板102可耦接到基板夾具104。在某些實例中，基板夾具104可包括真空夾具、針型夾具、溝型夾具、電磁夾具等等。在某些實例中，基板102及基板夾具104可更定位在空氣軸承106上。空氣軸承106提供了圍繞x、y及/或z軸的運動。在某些實例中，基板102及基板夾具104定位在一個台上。空氣軸承106、基板102及基板夾具104亦可定位在基座108上。在某些實例中，自動機系統110將基板102定位在基板夾具104上。
基板102可包括與基板夾具104相對而定位的平坦面111。在某些實例中，基板102可與跨基板102實質均勻（恆定）的厚度相關聯。
取決於設計考量，壓印微影系統100包括耦接到一或更多個輥114的壓印微影術可撓模板112。輥114提供可撓模板112的至少一部分的移動。此類移動可與基板102疊加地選擇性地提供可撓模板112的不同部分。在某些實例中，可撓模板112包括圖案化表面，該表面包括複數個特徵，例如隔開的凹口及凸部。然而，在某些實例中，其他的特徵配置是可能的。圖案化表面可界定形成要形成於基板102上的圖案的基底的任何原始圖案。在某些實例中，可撓模板112可耦接到模板夾具，例如真空夾具、針型夾具、溝型夾具、電磁夾具等等。
壓印微影系統100可更包括流體分配系統120。流體分配系統120可包括（但不限於）噴射分配系統、噴霧分配系統或槽模塗覆系統。流體分配系統120可用來在基板102上沉積可聚合的材料（例如「壓印流體」）。可聚合材料可使用例如為滴降分配、旋轉塗覆、浸塗、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來定位在基板102上。在某些實例中，可聚合材料定位在基板102上作為複數個液滴。例如，流體分配系統120可為被配置為依據預定圖案來分配可聚合材料的液滴的噴射分配系統。
參照圖1及2，壓印微影系統100包括被耦接為朝基板102引導能量的能量源122。在某些實例中，輥114及空氣軸承106被配置為將可撓模板112及基板102的所需部分定位在所需的定位下。壓印微影系統100可由處理器調控，該處理器與空氣軸承106、輥114、流體分配系統120及/或能量源122連通且可在儲存在記憶體中的電腦可讀取程式上運作。
在某些實例中，輥114、空氣軸承106或兩者變化可撓模板112及基板102之間的距離以在其間界定被可聚合材料填充的所需容積。例如，可撓模板112接觸可聚合材料。在所需的容積被可聚合材料填充之後，能量源122產生能量（例如寬頻紫外線輻射），使得可聚合材料固化及/或交聯而符合基板102的表面的形狀及可撓模板112的圖案化表面的一部分的形狀，而在基板102上界定了經圖案化層150。在某些實例中，經圖案化層150可包括殘餘層152及示為凸部154及凹部156的複數個結構。殘餘層152具有殘餘層厚度（RLT）（T1 ），該厚度從基板102的表面158延伸到結構的基底160。RLT跨基板是實質均勻的（考慮自然的變化）。
圖3繪示具有經圖案化層180的基板102的簡化側視圖，該經圖案化層具有變化的RLT（T1 及T2 ）。殘餘層182具有依據預定圖案跨基板而變化的RLT。如所繪示的，殘餘層在一個區域中具有一厚度（T1 ）而在另一區域中具有不同的厚度（T2 ）。並且，經圖案化層180中的結構剖面依據跨經圖案化層180的RLT上的變化而變化。例如，RLT上的變化產生淺凹部184a及深凹部184b，該等凹部相對應地改變了相鄰凸部182a、182b的高寬比。
依據下文更詳細描述的技術，跨經圖案化層180的RLT上的變化的範圍可從5nm到500nm之間。亦即，T1 及T2 之間的差異的範圍可從5nm到500nm。在某些實施方式中，殘餘層182被製造為具有例如如所示的RLT上的突然的或步進的改變。在某些實施方式中，殘餘層182被製造為具有如由虛線186所指示的RLT上的逐漸改變。
在某些實施方式中，殘餘層182被製造為具有均勻的RLT（如圖2中）但具有有著變化的形狀、佔空比及/或間距的凸部182a、182b。佔空比指的是凸部182a的寬度對相鄰的凹部184a的比率。例如，在使用本文中所揭露的技術的情況下，特徵可被圖案化為使得凸部182a對凹部184a的佔空比與其他凸部及凹部的佔空比不同同時仍維持均勻的RLT。間距指的是凸部182a、182b的總寬度加上相鄰凹部184a、184b的寬度。例如，在使用本文中所揭露的技術的情況下，特徵可被圖案化為使得一組凸部及凹部的間距與相鄰組的凸部及凹部不同同時維持均勻的RLT。
圖4A繪示用於製造壓印流體中的可變RLT圖案及基板中的可變蝕刻深度圖案的示例製程400。在步驟（402）處，分配系統將壓印流體施用於基板102。依據不均勻的圖案將壓印流體施用於基板102的表面。壓印流體被施用為使得壓印流體的每單位面積平均體積依據預定圖案跨基板而變化。每單位面積的壓印流體體積上的變化將部分地決定壓印流體中所製造的經圖案化層的RLT上的變化。
例如，分配在基板102上的壓印流體的體積可藉由以變化的體積施用壓印流體420、422的液滴來變化。例如，分配系統可在基板的一個區域421中施用大液滴420及在基板102的另一區域423中施用較小的液滴422。較大的每單位面積壓印流體體積傾向於產生較大的RLT，而較低的每單位面積壓印流體體積傾向於產生較小的RLT。然而，壓印微影術模板中的特徵的尺寸及深度亦可影響RLT。在下文中參照圖5來更詳細地描述用於產生不同壓印流體分配圖案的各種技術。
壓印流體可包括（但不限於）散裝的壓印抗蝕材料，例如丙烯酸異冰片酯（isobornyl acrylate, IBOA）、Medol 10、HDODA（己二醇二丙烯酸酯（hexanediol diacrylate））、Irgacure 907、Darocur 4265、MASURF FS-2000 Surfactant 2、丙烯酸正己酯（n-hexyl acrylate）、乙二醇二丙烯酸酯（ethylene glycol diacrylate）或2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮（2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one）。
可藉由電腦控制的分配系統（例如噴射分配系統、噴霧分配系統或槽模塗覆分配系統）來分配壓印流體。例如，噴射分配系統可被控制為藉由在噴射頭在基板表面上方移動時控制液滴的體積來依據預定圖案在基板上分配壓印流體的液滴。噴霧分配系統可被控制為藉由在壓印流體被分配到基板上的同時控制一個台的運動來以變化的每單位面積體積分配壓印流體，基板被定位在該台上。槽模塗覆系統可與型板一同使用來依據預界定的圖案分配壓印流體。
在步驟（404）處，壓印微影系統將可撓模板112施用於壓印流體420、422。亦即，將可撓模板112與壓印流體420、422接觸。可撓模板包括由模板112的表面426中的凹部424所界定的特徵。凹部424可具有變化的形狀及尺寸以在壓印流體中形成相對應的形狀及尺寸的結構。模板112與壓印流體接觸，散開壓印流體液滴420、422，以便從基板102上的壓印流體將鄰接的經圖案化層180產生出來。例如，模板及基板之間的距離「d」被減少到允許基板102上的壓印流體進入模板112的表面426中的凹部424。
在模板112的所需容積被壓印流體420、422填充之後（例如在達到所需的距離「d」時），壓印流體420、422被固化成經圖案化層180。例如，可藉由將壓印流體420、422暴露於固化劑（例如紫外線（UV）能量源）來固化壓印流體420、422。固化劑使得壓印流體聚合及交聯。
在步驟（406）處，從現在固化了的經圖案化層180移除模板112。經圖案化層180包括相對應於模板112中的各別凹部424的結構428及殘餘層182。殘餘層的厚度與分配在基板102的各個各別的區域上的每單位面積壓印流體體積關聯而變化。由於壓印流體的性質，壓印流體傾向於優先填充模板112中的凹部424，使得各個區域中的殘餘層182由不需要填充模板凹部424的過量壓印流體所形成。從而，基板102的各個區域中的RLT與分配在該區域中的每單位面積壓印流體體積相關。在所示的實例中，分配大的壓印流體420液滴的區域421相較於分配較小的壓印流體422液滴的區域423具有較厚的RLT。
在某些實施方式中，可以預定圖案施用壓印流體，以便製造具有有著變化的形狀、佔空比及/或間距的結構428的經圖案化層180，同時維持具有均勻RLT的殘餘層182（如上文參照圖2及3所論述）。例如，壓印流體的體積可被施用為使得一組結構428的佔空比與另一相鄰組的結構428的佔空比不同，同時仍維持均勻的RLT。例如，壓印流體分配圖案相較於要在上面製造具有低佔空比的結構的區域而言可能需要向要在上面製造具有高佔空比的結構（例如寬的結構及窄的凹部）的基板區域施用更多的壓印流體，以造成填充用於高佔空比結構的模板112的相對應部分所可能需要的較大的壓印流體體積。類似地，在某些實施方式中，壓印流體的體積可被施用為使得一組結構428的間距與另一相鄰組的結構428的間距不同，同時仍維持均勻的RLT。
在某些實施方式中，製程400可在形成經圖案化層180之後完成。例如，在某些應用中，壓印流體的經圖案化層180可用來形成光繞射圖案。在其他實施方式中，經圖案化層180及基板102可被蝕刻為在基板102本身中形成微結構或奈米結構400（例如參照步驟（416））。經圖案化層180的變化的RLT可用來在以均勻的蝕刻速率蝕刻經圖案化層180及基板102的同時在基板102中產生變化的蝕刻深度。
在步驟（408）-（416）處，經圖案化層180及基板102被蝕刻。可使用蝕刻製程（包括但不限於濕蝕刻製程、電漿蝕刻製程、乾蝕刻製程或離子束蝕刻/研磨製程）來蝕刻經圖案化層180及基板102。蝕刻製程可為均勻蝕刻速率的製程。步驟（408）-（416）說明了在蝕刻經圖案化層180及基板102時形成具有變化的蝕刻深度的基板102中的凹部442的步驟。在步驟（408）處，區域423中的殘餘層182被完全蝕刻掉，使得區域423中的基板表面裸露。在步驟（410）中，凹部442開始形成在區域423中的基板102中，同時殘餘層182中的某些部分仍然留在區域421中。此外，該區域423中相對應於該區域中的結構428的剩餘的經圖案化層180保護基板102的下層部分免於被蝕刻，因此，基板結構440開始形成於區域423中。在步驟（412）處，區域423中的凹部442被蝕刻得更深，且基板102的表面在區域421中變得受暴。在步驟（414）處，凹部442在基板102在區域421中被蝕刻時開始形成在該區域中，同時區域421及423中的其餘的經圖案化層180保護基板102將形成基板結構440的部分。在步驟（416）處，製程400完成。經圖案化層180可被完全蝕刻掉，或在達到所需的蝕刻深度時，可從基板102剝掉任何剩餘的經圖案化層180。
在某些實施方式中，具有不均勻的蝕刻速率的蝕刻製程或蝕刻材料可用來蝕刻經圖案化層180及基板102。例如，經圖案化的抗蝕層及基板的蝕刻選擇性可被調諧為達成從1:1到1:3的經圖案化層（例如抗蝕劑）對基板的蝕刻選擇性比率。換言之，基板可被蝕刻得比經圖案化層快高達三倍。
圖4B-4D各繪示製程400的步驟（402）-（406）可用來在壓印流體中產生各種不同RLT圖案的示例變化。圖4B繪示在使用在各個區域422、423中具有有著類似尺度的特徵（例如凹部424）的模板112時可用來在基板102的區域421及423中產生不同RLT的示例步驟（402b）-（406b）。換言之，圖4B中所繪示的技術在將具有均勻尺度的均勻特徵的模板112施用於經圖案化層180的兩個區域時將跨該經圖案化層的兩個區域造成RLT上的變化。在步驟（402b）處，分配系統以區域421中的壓印流體的每單位面積體積大於區域423中的每單位面積體積的圖案來分配壓印流體。例如，施用於基板的區域421中的壓印流體的液滴420大於施用於基板102的區域423中的液滴422。
在步驟（404b）處，由壓印微影系統將具有有著類似尺度的凹部424的可撓模板112施用於壓印流體420、422。例如，模板112中的凹部424具有壓印流體420、422可流進的類似容積。在可撓模板112與壓印流體420、422接觸時，來自各個區域421、423的流體填充模板112的各別凹部424。因為在區域423中存在著較少的每單位面積壓印流體，一旦各別的模板凹部424被填充，在基板上亦將留下較少的流體來形成區域423中的殘餘層183。從而，在壓印流體420、422被固化之後且在模板112被移除時，在步驟（406b）處，現在，固化的經圖案化層180在區域423中將具有較區域421中為薄的RLT。
圖4C繪示在使用在各個區域422、423中具有有著不同尺度的特徵（例如凹部424）的模板112時可用來在基板102的區域422及423中產生不同RLT的示例步驟（402c）-（406c）。換言之，圖4C中所繪示的技術在將在各個區域421、423中具有有著不同尺度的特徵的模板112施用於基板102時將跨經圖案化層180的兩個區域造成RLT上的變化。在步驟（402c）處，分配系統以壓印流體的每單位面積體積跨區域421及區域423兩者是相對均勻的圖案來分配壓印流體。例如，施用於區域421及423中的壓印流體的液滴420大約是相同的體積。
在步驟（404c）處，由壓印微影系統所施用於壓印流體420的可撓模板112具有在區域421中有著較小尺度（例如較小的總容積）的凹部424及在區域423中有著較大尺度（例如較大的總容積）的凹部424。在可撓模板112與壓印流體420、422接觸時，來自各個區域421b、423的流體填充模板112的各別凹部424。因為施用於區域423中的壓印流體的凹部424的容積大於施用於區域421中的壓印流體的凹部424的彼等容積，一旦各別的模板凹部424被填充，亦將在基板上留下較少的流體來在區域423中形成殘餘層183。從而，在壓印流體420被固化之後且在模板112被移除時，在步驟（406c）處，現在，固化的經圖案化層180在區域423中將具有較區域421中為薄的RLT。
圖4C中所繪示的技術與圖4A的步驟（402）-（406）中所繪示的技術類似，除了在區域421及423之間每單位面積使用了均勻的壓印流體體積以外。因此，區域421及423之間的RLT上的差異可小於圖4A中所示的差異，在圖4A中，較少的每單位面積壓印流體體積施用於區域423中，而較大容積的模板凹部424施用於區域423中。
圖4D繪示在施用在各個區域422、423中具有有著不同尺度的特徵（例如凹部424）的模板112時可用來跨基板102的區域422及423產生均勻RLT的示例步驟（402d）-（406d）。換言之，圖4B中所繪示的技術在將在各個區域421、423中具有有著不同尺度的特徵的模板112施用於基板102時將跨經圖案化層180的兩個區域421、423造成RLT上的變化。在步驟（402d）處，分配系統以區域423中的壓印流體的每單位面積體積大於區域421中的每單位面積體積的圖案來分配壓印流體。例如，施用於基板的區域423中的壓印流體的液滴420大於施用於基板102的區域421中的液滴422。
在步驟（404d）處，由壓印微影系統所施用於壓印流體420、422的可撓模板112具有在區域421中有著較小尺度（例如較小的總容積）的凹部424及在區域423中有著較大尺度（例如較大的總容積）的凹部424。在可撓模板112與壓印流體420、422接觸時，來自各個區域421、423的流體填充模板112的各別凹部424。施用於各個區域421、423中的壓印流體420、422的體積可被定制符合將在各個各別的區域421、423中進行圖案化的模板特徵（例如凹部424）的尺度，使得在各個區域中存在著足夠的壓印流體來填充相對應的模板結構同時在各個區域中留下大約相同的RLT。例如，施用於區域421中的壓印流體的體積會等於所需RLT的所需體積加上填充模板112將施用於區域421的部分的窄凹部424所需的體積。同樣地，施用於區域423中的壓印流體的體積會等於達到與區域421中的RLT等效的RLT所需的體積加上填充模板112將施用於區域423的部分的寬凹部424所需的體積。從而，在壓印流體420、422被固化之後且在模板112被移除時，在步驟（406d）處，現在，固化的經圖案化層180跨區域421及423將具有均勻的RLT但具有有著不同尺度的結構428。
儘管已論述了壓印流體圖案及壓印微影術模板圖案（例如特徵幾何形狀及尺度）上的若干變化，壓印流體及模板圖案的許多額外組合是在本揭示案的範圍內的且可用來在經圖案化的壓印流體層中產生各種其他的結構圖案及RLT。
圖5繪示具有各種示例壓印流體分配圖案的基板的頂視圖。首先參照基板500，可在預定的基板區域中依據固定的每單位面積體積來分配壓印流體。例如，基板500包括三個區域502、504、506，各個區域繪示不同的壓印流體分配圖案。各個區域502、504、506包括複數個壓印流體液滴508、510，各個液滴具有相同的壓印流體體積。然而，區域502及506中的液滴508具有較區域504中的液滴510為少的壓印流體體積。並且，各個區域502、504、506具有固定的壓印流體液滴密度但具有不同的每單位面積壓印流體體積。具體而言，在所示的實例中，壓印流體的每單位面積體積是各個區域中的液滴密度及液滴尺寸（或液滴體積）的函數。因此，每單位面積壓印流體體積可藉由變化液滴密度、液滴體積或兩者來在基板區域之間變化。
例如，區域504具有最大的每單位面積壓印流體體積，區域506具有最小的每單位面積壓印流體體積，而區域506具有小於區域504但大於區域506的每單位面積壓印流體體積。區域502及504之間的每單位面積壓印流體體積上的差異是藉由變化液滴體積來變化壓印流體圖案的實例。亦即，區域502及504之間的每單位面積壓印流體體積上的差異是由各個各別區域中的壓印流體液滴508、510的體積所界定的。例如，區域502及504兩者包含相同的液滴密度（例如每單位面積液滴數量），但區域504中的液滴510的體積大於區域502中的液滴508的體積。
區域502及506之間的每單位面積壓印流體體積上的差異是藉由變化液滴密度來變化壓印流體圖案的實例。亦即，區域502及506之間的每單位面積壓印流體體積上的差異是由各個各別區域中的壓印流體液滴508的密度所界定的。例如，區域502及506兩者包含具有相同液滴體積的壓印流體液滴508，但區域506中的液滴508的密度小於區域502中的液滴508的密度。
區域504及506之間的每單位面積壓印流體體積上的差異是藉由變化液滴密度及液滴體積兩者來變化壓印流體圖案的實例。亦即，區域504及506之間的每單位面積壓印流體體積上的差異是由各個各別區域中的壓印流體液滴508、510的體積及液滴508、510的密度兩者上的變化所界定的。例如，區域504中的液滴510皆具有較大的體積且以較區域506中的液滴508為密的圖案施用。
參照基板525，可在預定的基板區域中依據變化的每單位面積體積來分配壓印流體。例如，基板525包括兩個區域530及532，各個區域繪示不同的壓印流體分配圖案。各個區域530、532包括複數個壓印流體液滴534、536、538。區域530具有固定的每單位面積壓印流體體積（與區域502類似），而區域532具有變化的每單位面積壓印流體體積。例如，區域532具有以箭頭540的方向形成漸減的體積梯度的每單位面積壓印流體體積。可藉由變化區域中的液滴體積、區域中的密度或兩者來形成梯度。具體而言，區域532繪示藉由變化液滴體積及液滴密度兩者來變化每單位面積壓印流體體積的實例。如所示，連序的壓印流體液滴行以箭頭540的方向在體積及密度兩者上減少。此類圖案可用來在經圖案化層中產生RLT上的連續的近乎連續的梯度。
基板575繪示與繞射圖案的繞射效率輸出映像550相對應的壓印流體分配圖案的實例。基板575的較亮部分580表示較大的壓印流體液滴體積，而較暗的部分582表示較小的壓印流體液滴體積。分配在基板575上的每單位面積壓印流體體積依據繞射效率映像550而變化。繞射效率映像550可例如是從具有均勻RLT的壓印微影術繞射圖案所產生的。基板575上的壓印流體分配圖案可被產生為使得由基板575上的分配圖案化行為所產生的壓印微影術繞射圖案中所產生的RLT上的變化補償從均勻的RLT繞射圖案所產生的繞射圖案中的低效。例如，可從補償均勻RLT繞射圖案的色彩及/或亮度分佈上的不均勻性的相對應壓印流體分配圖案產生RLT變化。
圖6及7繪示可用來在壓印流體中產生可變RLT圖案的若干示例壓印微影術模板設計。該等模板可為主模板或次主模板。主模板一般是以表面中的新的特徵設計產生的第一模板。主模板可例如藉由電子束微影術來產生。次主模板一般是主模板的複製品或近乎複製品。可藉由壓印微影術及蝕刻製程（例如上文所述的製程400）來產生次主模板。更具體而言，在某些實施方式中，製程400可用來從具有均勻蝕刻深度特徵的主模板產生具有可變蝕刻深度特徵的次主模板。
例如，參照圖6，參照圖4A及製程400所述的模板112可為主模板。如所示，模板112包括具有均勻深度的複數個特徵（凹部424）。模板112可用於製程400（於上文論述）中來產生具有有著變化的RLT的殘餘層182的經圖案化層180。在某些實施方式中，製程400可用來從主模板112產生具有有著變化的蝕刻深度的特徵624a、624b的次主模板612。亦即，在製程400完成時（例如在步驟（416）處），圖4A中所示的蝕刻後的基板102可為完成的次主模板（在圖6中繪示為模板612）。可接著例如使用次主模板612來重複製程400來在經圖案化層（例如經圖案化層680）中產生更複雜的結構性幾何形狀及圖案。
例如，壓印微影術分配系統可用來將壓印流體施用於新的基板602。分配在基板602上的壓印流體的體積可藉由以變化的體積施用壓印流體620、622的液滴來變化。例如，分配系統可在基板的一個區域621中施用小液滴620及在基板602的另一區域623中施用較大的液滴622。模板612可施用於壓印流體來形成經圖案化層680，而固化劑被施用於壓印流體以固化經圖案化層680（例如參照步驟（404））。變化模板612中的蝕刻深度特徵624a、624b及變化壓印流體分配體積的行為組合可用來產生具有有著變化的RLT的殘餘層682及變化的高度的結構684、686、688兩者的經圖案化層。若需要，經圖案化層680及結構602可被蝕刻（例如如參照步驟（408）-（416）所述地）為將經圖案化層680上的圖案轉移到基板602。
在某些實施方式中，在使用具有變化的蝕刻深度特徵624a、624b的次主模板時，即使施用均勻的壓印流體體積，亦可在經圖案化層中產生變化的RLT。例如，壓印微影系統可將壓印流體以均勻的體積施用於新的基板602。因此，液滴620及622的體積及密度在壓印系統的容差內可為均勻的。將模板612施用於壓印流體來形成經圖案化層680可產生具有依據模板中的特徵尺度而變化的RLT的殘餘層。例如，具有依據模板中的特徵的體積（例如具有較深的蝕刻深度的特徵）而變化的RLT的殘餘層。
在某些實施方式中，本文中所述的技術可用來製造包括具有變化的特徵形狀剖面（例如步進的形狀剖面）的特徵的次主模板。在某些實施方式中，使用本文中所述的技術來製造的次主模板可用作用於產生大體積的經圖案化基板的模板。
圖7示出依據本揭示案的實施方式的用於製造可變RLT圖案及可變蝕刻深度圖案的示例方法700的流程圖。製程700被繪示為佈置在邏輯流程圖中的一系列受參照行為。描述行為的順序不要被解釋為限制，且可以其他順序及/或並行地結合任何數量的受描述行為來實施程序。
依據預定圖案（702）將壓印流體分配在基板上。例如，壓印微影術分配系統可用來將壓印流體施用於基板。可依據不均勻的圖案將壓印流體施用於基板的表面。例如，壓印流體可被施用為使得壓印流體的每單位面積平均體積依據預定圖案跨基板而變化。並且，每單位面積平均壓印流體體積可依據如上文所論述的若干不同的技術而變化。
將壓印微影術模板的表面與壓印流體接觸（704）。例如，壓印微影系統可藉由將模板疊加在流體上方及減少模板及基板之間的距離以接觸壓印流體來將壓印微影術模板蓋印在壓印流體上。可進一步減少模板及基板之間的距離，直到達到允許所需的壓印流體量流到模板中的經圖案化凹部中的所需距離為止。
將壓印流體固化成經圖案化層（706）。壓印微影系統可藉由將壓印流體暴露於固化劑來將壓印流體固化成經圖案化層。例如，在達到模板及基板之間的所需距離之後，可藉由將壓印流體暴露於固化劑來固化壓印流體。固化劑可為藉由聚合及交聯作用使得壓印流體固化的能量源（例如UV能量源）。
可選地蝕刻經圖案化層及基板（708）。例如，在固化經圖案化層及移除模板之後，可蝕刻經圖案化層及基板。示例蝕刻製程包括（但不限於）濕蝕刻製程、電漿蝕刻製程、乾蝕刻製程及離子束蝕刻/研磨製程。蝕刻製程可為均勻蝕刻速率的製程，使得以相同的速率（例如1:1的蝕刻選擇性比率）蝕刻經圖案化層及下層的基板。在某些實施方式中，經圖案化的抗蝕層及基板的蝕刻選擇性，可被調諧為在經圖案化層（例如抗蝕劑）及基板之間達到不均勻的蝕刻速率。例如，經圖案化的抗蝕層及基板的蝕刻選擇性可被調諧為達成從1:1到1:3的經圖案化層（例如抗蝕劑）對基板的蝕刻選擇性比率。
壓印層中具有在厚度上變化的殘餘層的微圖案及奈米圖案及基板中具有變化的蝕刻深度的特徵可用來產生用於光學設備中的繞射圖案。例如，包括此類微圖案及奈米圖案的繞射圖案可針對例如為用在光學波導器中的繞射透鏡或光耦合器的設備提供更高效的光繞射圖案。
圖8A-8B示出示例設備，其中是使用不對稱的結構。圖8A示出光學系統800的示例的透視圖。光學系統800例如是被繪示為一對虛擬實境或增強實境鏡片的光學投影系統。示例光學系統可包括繞射透鏡及用來將影像投射在系統800的透鏡804上的耦合器。系統800可接收表示影像的資料（例如從處理器接收）且將影像投射到系統800的透鏡804的區域802上。據此，使用者在投射在區域802中的影像被重疊在可透過透鏡804看見的場景上時可檢視投射在該區域中的影像兩者。其他示例投影系統可包括（但不限於）視訊投影機、行動視訊投影機、抬頭顯示器（heads-up display）（例如用於車輛的抬頭顯示器）、顯微鏡、望遠鏡及其他光學設備。在其他的示例光學系統900中，可將不對稱結構用在反射偏振膜（例如GLAD線柵偏振器）中。例如，可將不對稱的結構用在用於LCD顯示系統（例如智慧型手機、LCD監視器、LCD電視、平板電腦等等中所使用的彼等LCD顯示系統）的反射偏振膜中。
圖8B示出用於將影像投射在可定位在使用者眼睛前面的透鏡852內的波導器850的頂視圖。例如，波導器850可附接到一對鏡片854以向使用者提供增強實境影像。波導器850從處理器接收影像資料且將影像投射在波導器850的透鏡852內。
投影系統800及波導器850中的繞射透鏡及光耦合器可包括從具有變化的RLT的經圖案化的壓印流體層或具有變化的特徵蝕刻深度的經圖案化基板製造的繞射圖案（如上文所揭露的）。具有變化的RLT或蝕刻深度的繞射圖案可用來改良此類透鏡及光耦合器的繞射效率。例如，改良的繞射效率可對使用者產生更亮、更可見的影像。改良的繞射效率亦可針對增強實境及其他的光學系統造成能源的節省。
儘管是參照光學系統來描述繞射圖案，應瞭解的是，本揭示案的實施方式不限於用於可見光的繞射圖案。確實，本文中所述的經圖案化層及經蝕刻基板及用來製造相同物的製程可用來產生用於具有相對應於所製造的結構的特徵的波長的各種電磁波的繞射圖案。例如，本文中所述的經圖案化層及經蝕刻基板在用於範圍從紅外線（IR）波長到紫外線（UV）波長（且可能到X射線）的電磁波的繞射圖案上是起作用的。
儘管已為了說明的目的而描述了許多實例，以上說明不是要限制本發明的範圍，本發明的範圍是由隨附請求項的範圍所界定的。在以下請求項的範圍內存在著且將存在其他的示例及更改。
100‧‧‧壓印微影系統
102‧‧‧基板
104‧‧‧基板夾具
106‧‧‧空氣軸承
108‧‧‧基座
110‧‧‧自動機系統
111‧‧‧平坦面
112‧‧‧可撓模板
114‧‧‧輥
120‧‧‧流體分配系統
122‧‧‧能量源
150‧‧‧經圖案化層
152‧‧‧殘餘層
154‧‧‧凸部
156‧‧‧凹部
160‧‧‧基底
180‧‧‧經圖案化層
182‧‧‧殘餘層
182a‧‧‧凸部
182b‧‧‧凸部
184a‧‧‧凹部
184b‧‧‧凹部
186‧‧‧虛線
400‧‧‧製程
402‧‧‧步驟
402b‧‧‧步驟
402c‧‧‧步驟
402d‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
404b‧‧‧步驟
404c‧‧‧步驟
404d‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
406b‧‧‧步驟
406c‧‧‧步驟
406d‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
414‧‧‧步驟
416‧‧‧步驟
420‧‧‧壓印流體
421‧‧‧區域
422‧‧‧壓印流體
423‧‧‧區域
424‧‧‧凹部
426‧‧‧表面
428‧‧‧結構
442‧‧‧凹部
500‧‧‧基板
502‧‧‧區域
504‧‧‧區域
506‧‧‧區域
508‧‧‧壓印流體液滴
510‧‧‧壓印流體液滴
525‧‧‧基板
530‧‧‧區域
532‧‧‧區域
534‧‧‧壓印流體液滴
536‧‧‧壓印流體液滴
538‧‧‧壓印流體液滴
540‧‧‧箭頭
550‧‧‧繞射效率輸出映像
575‧‧‧基板
580‧‧‧較亮部分
582‧‧‧較暗部分
602‧‧‧基板
612‧‧‧模板
620‧‧‧壓印流體液滴
621‧‧‧區域
622‧‧‧壓印流體液滴
623‧‧‧區域
624a‧‧‧蝕刻深度特徵
624b‧‧‧蝕刻深度特徵
680‧‧‧經圖案化層
682‧‧‧殘餘層
684‧‧‧結構
688‧‧‧結構
700‧‧‧方法
702‧‧‧步驟
704‧‧‧步驟
706‧‧‧步驟
708‧‧‧步驟
800‧‧‧光學系統
802‧‧‧區域
804‧‧‧透鏡
850‧‧‧波導器
852‧‧‧透鏡
854‧‧‧鏡片
d‧‧‧距離
T1‧‧‧殘餘層厚度
T2‧‧‧殘餘層厚度
圖1繪示微影系統的簡化側視圖。
圖2繪示具有圖案化層的基板的簡化側視圖，該圖案化層安置在該基板上。
圖3繪示具有圖案化層的基板的簡化側視圖，該圖案化層具有變化的殘餘層厚度（RLT）。
圖4A繪示依據本揭示案的實施方式的用於製造可變RLT圖案及可變蝕刻深度圖案的示例製程。
圖4B-4D繪示圖4A中所示的製程的若干示例變化。
圖5繪示依據本揭示案的實施方式的具有各種示例壓印流體圖案的基板的頂視圖。
圖6繪示依據本揭示案的實施方式的可用來在壓印流體中產生可變RLT圖案的若干示例壓印微影術模板設計。
圖7示出依據本揭示案的實施方式的用於製造可變RLT圖案及可變蝕刻深度圖案的示例方法的流程圖。
圖8A-8B示出示例設備，在該設備中可使用具有可變RLT或可變蝕刻深度特徵的圖案。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (20)

  1. 一種製造一可變深度圖案的方法，該方法包括以下步驟： 在一基板的一表面上，依據一預定圖案分配一壓印流體； 將該壓印流體與一壓印微影術模板的一表面接觸，使得該壓印流體填充該壓印微影術模板的該表面中的特徵；及 將該壓印流體固化成一經固化層，藉此在該經圖案化層中形成： 相對應於該壓印微影術模板的該等特徵的結構；及 一殘餘層，具有從該基板的該表面延伸到一結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該經圖案化層的一第一部分的一第一RLT與該經圖案化層的一第二部分的一第二RLT不同。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該第一部分及該第二部分之間的一區域中的一RLT從該第一RLT逐漸變化到該第二RLT。
  3. 如請求項1所述的方法，其中從該第一RLT到該第二RLT的RLT上的一改變是該第一部分及該第二部分之間的一區域中的一步進改變。
  4. 如請求項1所述的方法，其中分配該壓印流體的步驟包括以下步驟：以一液滴圖案分配該壓印流體，其中跨該基板的該表面所分配的一液滴體積依據該預定圖案而變化。
  5. 如請求項4所述的方法，其中該液滴圖案相對應於一預定區域中的一固定液滴密度。
  6. 如請求項4所述的方法，其中該液滴圖案相對應於一預定區域中的一變化的液滴密度。
  7. 如請求項1所述的方法，其中分配該壓印流體的步驟包括以下步驟：以一噴射分配系統分配該壓印流體。
  8. 如請求項1所述的方法，更包括以下步驟：蝕刻該經圖案化層及該基板，其中蝕刻到該基板中的一特徵深度依據該RLT上的變化而變化。
  9. 如請求項1所述的方法，其中該壓印微影術模板中的該等特徵具有一均勻的特徵深度。
  10. 如請求項9所述的方法，其中該壓印微影術模板是一主模板，且在蝕刻之後，該基板是一次主微影術模板；及 其中該方法更包括以下步驟： 在一第二基板的一表面，分配一第二壓印流體，該第二壓印流體的一體積跨該基板的該表面是實質均勻的；及 將該第二壓印流體與該次主模板的一表面接觸，使得該壓印流體填充該壓印微影術模板的該表面中的特徵，藉此在該第二壓印流體中形成結構及一殘餘層，該殘餘層具有依據蝕刻到該次主模板中的一特徵尺度上的變化而變化的一RLT。
  11. 如請求項1所述的方法，其中該壓印微影術模板中的該等特徵具有一變化的特徵深度。
  12. 如請求項1所述的方法，其中該預定圖案與一繞射效率輸出映像相對應。
  13. 如請求項1所述的方法，其中該等結構是奈米結構。
  14. 如請求項1所述的方法，其中該等結構是微結構。
  15. 如請求項1所述的方法，其中該第一RLT及該第二RLT之間的一差異是在5nm及500nm之間。
  16. 一種圖案化一壓印流體的方法，該方法包括以下步驟： 在一基板的一表面上分配該壓印流體，該壓印流體的一體積依據一預定圖案跨該基板的該表面而變化； 將該壓印流體與一壓印微影術模板的一表面接觸，使得該壓印流體填充該壓印微影術模板的該表面中的特徵，藉此在該壓印流體中形成結構及一殘餘層，該殘餘層具有從該基板的該表面延伸到一結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該RLT依據該壓印流體的每單位面積體積跨該基板的該表面而變化。
  17. 如請求項16所述的方法，其中分配該壓印流體的步驟包括以下步驟：以相對應於填充該壓印微影術模板中的該等特徵所需的一體積的一預定圖案來分配該壓印流體。
  18. 一種光學設備，包括： 一基板；及 該基板的一表面上的一聚合物壓印抗蝕劑，該聚合物壓印抗蝕劑包括： 形成一繞射圖案的複數個結構；及 一殘餘層，具有從該基板的該表面延伸到一結構的一基底的一殘餘層厚度（RLT），其中該RLT依據一預定圖案跨該基板的該表面而變化。
  19. 如請求項18所述的設備，其中該RLT上的變化與具有一均勻RLT的一不同繞射光柵的一繞射效率映像相對應。
  20. 如請求項18所述的設備，其中該聚合物壓印抗蝕劑是一紫外線可固化的奈米壓印微影術（UV-NIL）抗蝕劑。
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