TWI253434B - Applying imprinting material to substrates employing electromagnetic fields - Google Patents

Description

1253434 九、發明說明： L發明戶斤屬之技術領域】 本發明之領域一般而言係有關於結構之微加工 (micro-fabrication)。更特定言之，本發明係針對界定在模 5板上的一凸版結構(relief structure)中，一紫外線硬化液體 的填注製程。 L· mtr 發明背景 被加工包括極小結構之加工，例如，具有微米或更小 1〇之特彳玫。在積體電路加工中微加工的一區域係具相當大的 影響。當半導體加工業致力於較大產能，同時增加構成在 基材上母單位面積的電路之際’微加工變得越來越重要。 U加工提供較大的製程控制，同時容許持續地減小所構成 結構的最小特徵尺寸。 光被影技術係為目前微加工所使用之技術。然而，該 等方法在分辨率上潛在地遇到限制。在微電子工業中，次 U米級微影術已為一重要的製程。使用次微米級微影術容 井製造者能夠符合對於晶片上電子組件較小且更為密集之 封裝的需求。 20 頒給Willson等人之美國專利第6,334,960號中所示係為 —不範的微加工技術。Willson揭露在一結構中構成一凸版 像的方法。該方法包括提供具有一轉印層（transfer layer) 之一基材。該轉印層係覆以一可聚合流體合成物。一模具 與可聚合流體作機械接觸。該模具包括一凸版結構，並將 1253434 可聚合流體合成物填注該凸版結構。接著將該可聚合流體 合成物調節而凝固並將合成物聚合，在轉印層上構成一凝 固聚合材料’包含—與模具之凸版結構相配合的凸版結 構。接著將該模具自固態高分子聚合物材料㈣心十响 5 matend)分開，致使在固態高分子聚合物材料中，構成一模 具中凸版結構之複製品。轉印層及固態高分子聚合物材料 受到環境影響，相對於固態高分子聚合物材料選擇性地姓 刻該轉印層，致使在該轉印層中構成—凸版影像。此技術 所需時間主要取決於可聚合材料填注凸版結構所 需之時 10 間。 因此，需要提供針對以可聚合材料填注凸版結構的改 良方法。 L發明内容】 發明概要 15 —本發明包括—方法用於將諸如壓印材料的—液體施加 至一基材，其之特色在於使用電場將液體快速地散佈覆蓋 在基材之-所需區域上，同時將液體限制在該所需區域。 為達該目的，該方法包括將液體配置在基材與模板之間； 將模板定位在接近基材處，模板包括—第一區域及一位在 20該第-區域之外側的第二區域；以及藉由對液體施以一電 磁場將液體移動覆蓋基材與第一區域重疊的一區域。藉由 施以-電磁場用以將壓印材料散佈並限制在基材上的一所 需區域上，實質上減少了將壓印材料圖案化所需的時間。 藉由減少前述時間，因而改良了壓印微影術製程之總時間 1253434 效率。如此致使壓印微影術的生產量增加。 圖式簡單說明 第1圖係為一微影系統的一透視圖； 第2圖係為第1圖中所示之微影系統的-簡化正視圖； 5 第3圖係為第2圖中所示之壓印層所包含之材料在聚合 及交連之前的—簡化代表圖式； 第圖係為第3圖中所示材料在受到輻射之後轉變成交 連聚合材料的一簡化代表圖式； 第5圖係為於第中所示，在壓印層圖案化之後，一 η與神層分隔開的壓印裝置之-簡化正視圖； ^圖二為包括模板主動區域的一模板的俯視圖；以 圖〇 第7圖係為包括一模板主動區域的_ 模板的橫截面視 15 【實旌^方式】 详細說明 _以下說明係為—壓印微影術製程的廣泛概述。第1圖所 ρΙ ί ^的—具體實施例的—微影系統6 G，包括一對間 八66於:切件62，其具有—橋接件64及—平台支撐部 二。伸。橋接件&及平台切部⑽係為間隔開 轉碩68與該橋接件64結合，其係自橋接件科朝向 分2掉部分的延伸。—移動平台％係配置在平台支樓部 ρ 自向销印頭68。該移動平台70係經構形用以相 平台切部分66,沿著U及㈣軸㈣。-示範 20 1253434 的移動平台裝置，係揭露於2002年7月11日提出申請，標題 為“步進及重複壓印微影術系統（Step and Repeat Imprint Lithography Systems广的美國專利申請案第1〇/194 414中， 口亥申w案讓渡與本發明之受讓人，並且於此以全文引用方 5式併入本文以為參考資料。一輻射源36與微影系統60結 合，用以將光化輻射照射在移動平台7〇上。如圖所示，輻 射源36係與橋接件64結合，並包括一與輻射源36結合的發 電機73。 參考第1及2圖，一模板14係與壓印頭68連接，該模板 10上具有一模板主動區域52。模板主動區域52包括複數之特 徵，其係由複數個間隔開的突出部分26及凹入部分28加以 界疋。遠複數之特徵界定一凸版結構，其係轉印至配置在 移動平台70上的基材20。基材20可包括一裸晶圓或是其上 配置有，諸如一平坦化層，的一或更多層的一晶圓，如於 15 2002年12月12日提出申請，標題為“平坦化合成物及使用該 平坦化合成物將一基材圖案化之方法（planarization Composition And Method Patterning A Substrate Using The Same)”的美國專利申請案第10/318,319號中所說明，該申請 案於此係以全文引用方式併入本案以為參考資料。壓印頭 20 68係設計成沿著X…Y-及/或Z-軸移動。因此，藉由移動壓 印頭68、移動平台70或是該二者，變化介於模板主動區域 52與基材20之間的距離“d”。如此，位在模板主動區域52上 的特徵可壓印至基材20之可共形的區域，以下將更為詳加 說明。配置該輻射源36，因此模板主動區域52係定位在輻 1253434 射源36與基材20之間。因此，該模板主動區域52係由能讓 由輻射源36所產生之輻射穿透的材料製成。 參考第2及3圖，一相符合一致區域，諸如一壓印層65， 係配置在一大體上呈現為平坦輪廓的表面82的一部分上。 5應瞭解的是，可利用任一熟知技術構成該相符合一致區 域，用以產生相符合一致材料，諸如在頒給Chou之美國專 利弟5,772,905號中所揭露的一熱模壓製程巾的emb〇ssing process)，於此以全文引用方式併入本案以為參考資料，或 是由 Chou等人於Nature，Col.417，ρρ·835-837，2002年6月 10 所餐表碎奈米結構之超快及直接壓印（Ultrafast and Direct Imprint of Nanostructures in Silicon)”一 文中所說明之一雷 射輔助式直接壓印(LADI)製程。 然而’於本具體貫施例中’該相符合一致區域係由沉 積在基材20上為複數個間隔開分離的材料之微滴5〇的 15壓印層65所組成，其係可沉積為任一所需圖案，例如，週 期、非週期性及相似形式。再者，該等微滴5〇可具有相同 容積及幾何形狀，或可具有不同的容積及幾何形狀。用於 沉積微滴50的一示範系統，係揭露於2〇〇2年7月9日所提出 申清’標題為“用於配送液體的系統及方法（gyStem ancj 20 Method for Dispensing Liquids)’’ 的美國專利申請案第 10/191，749號中，該案係讓渡與本發明之受讓人，於此以全 文引用方式併入本案以為參考資料。壓印層65係由材料76a 所製成’其可選擇性地聚合及交連用以記錄其中原始圖 案，定義一已記錄圖案。第4圖中所示之材料76a係於點7处 1253434 處交連，構成交連聚合物材料76〇。 參考第2、3及5圖，在某種程度上，藉由與模板主動區 域52之機械接觸產生記錄於壓印層65中的圖案。為達該目 的，壓印頭68減小距離“d，，，用以容許壓印層幻與模板主動 5區域52機械地接觸，擴散該微滴50俾便構成具有一覆蓋表 面82之連續形式的材料76a的壓印層幻。於一具體實施例 中，減小距離“d”用以容許壓印層65之次部分74a進入並填 注該凹入部分28。 為有助於填注凹入部分28，該材料76a，典型地為一有 10機單體，之必要特性係完全地填注凹入部分28同時以一連 續形式的材料76a覆蓋表面82。材料76a之一示範具體實施 例係揭路於2003年6月16日提出申請，標題為“降低可共形 的區域與模具圖案之間黏著性的方法（Meth〇d t〇 Reduce Adhesion Between a Conformable Region and a Pattern of a 15 Mold)’’的美國專利申請案第1〇/463 396號中，於此以全文引 用方式併入本案以為參考資料。於本具體實施例中，在達 到所需的距離“d”之後，通常為最小，該壓印層65之次部分 74b維持與突出部分26重疊，次部分7如之厚度為η以及次部 为74b之厚度為〖2。視應用而定，該厚度％，，及“t2”可為任一 20所需之厚度。典型地，如第5圖中清楚顯示，所選定^不大 於人4分74a之見度u的二倍，亦即，< 2u。於此所提出之 该等具體實施例，提供了用於將材料76a限制在基材2〇之一 所需區域上的方法，其中該確定的所需區域係與模板主動 區域52重疊。 10 1253434 茶考第2、3及4圖，在達到所需的距離“d，，之後，輻射 源36產生光化輕射，將材料7如聚合並交連，構成聚合物材 料76c ’其中其之一實質部分係為交連的。因此，如第$圖 中所不，材料76a轉變成構成一壓印層165的固態聚合物材 5料76C。具體地，聚合物材料76c係凝固用以提供壓印層165 之側邊74c，其之形狀係與模板主動區域52之一表面78c 的形狀相符合，使壓印層165具有突出部分84及凹入部分 86。在壓印層165轉變成由聚合物材料76c，如第4圖中所 不’所組成之後’移動第2圖中所示之壓印頭68用以增加距 10離“d”，因此模板主動區域52與壓印層165係為間隔開的。 簽考第5圖，可進行附加加工用以完成基材20之圖案 化。例如，蝕刻基材2〇及壓印層165用以將壓印層165之圖 案轉印至基材20,提供一圖案化表面（未顯示）。如有需要， 為了有助於蝕刻，可改變製成壓印層165之材料，用以界定 15相關於基材20之相對|虫刻率。 為達該目的，對壓印層165上所選擇性配置的光阻材料 (未顯示）進行差別的蝕刻。配置該光阻材料（未顯示）用以進 一步利用所熟知技術將壓印層165圖案化。視所需蝕刻率及 構成基材20及壓印層165的下層成分而定，可使用任一蝕列 20製程。示範的蝕刻製程可包括電漿蝕刻、反應性離子蝕刻、 化學濕式钱刻及相似方式。 麥考第1及2圖，一示範輻射源36可產生紫外線輻射· 然而，可使用任一所熟知的輻射源。用以開始將壓印層65 中材料聚合的輻射之選擇，係為熟知此技藝之人士所廣為 1253434 熟知的，並且典型地係視所需之特定應用而定。再者，模 板主動區域52上的複數特徵係為所示之凹入部分烈，其係 沿著與突出部分26平行的一方向延伸，致使模板主動區域 52之橫截面具有城堡形狀。然而，凹入部分28及突出部分 5 26貝際上可與產生積體電路所需之任何特徵相配合，並可 小至數十奈米。 參考第1、2及5圖，由本圖案化技術所產生之圖案可轉 印至基材20，用以提供寬高比（aspect rati〇)為3〇 :工般大的 特徵。為達該目的，模板主動區域52之一具體實施例的凹 10 入部分28，其之寬高比範圍為1 ·· 1至1〇 : 1。具體地，突出 部分26的寬度W1範圍約為1〇奈米至5000微米，以及凹入部 分28的寬度W2範圍約為1〇奈米至5〇〇〇微米。因此，模板主 動區域52及/或模板14可以不同的傳統材料製成，諸如，但 非限定在熔凝矽(fused-silica)、石英、矽、有機聚合物、石夕 15 氧烷聚合物（siloxane polymers)、矽酸硼玻璃、氟碳聚合物、 金屬、硬化藍寶石（hardened sapphire)及相似物。 參考第3、4及5圖，於聚合物材料76c中達到模板主動 區域52之精確再製的一重要需求在於，確保以具時間效能 方式元全地將材料76a擴散涵蓋於與主動區域52重疊之基 20材20的一區域。為達該目的，該模板14係經構形用以施以 一電磁場至材料76a，因此可將材料吸引至與主動區域52重 疊之基材20的一區域之周圍，同時限制在該區域。為達該 目的，模板14包括一傳導區域18，有助於產生一電磁場， 如第6及7圖中更為清楚地顯示。 12 1253434 參考第6及7圖，傳導區域18大體上環繞模板14之模板 主動區域52之周圍16。包含具有模板14之傳導區域18有助 於快速地將壓印材料76a擴散涵蓋與主動區域52重疊之基 材20的一區域，並在未與模板主動區域52重疊的基材2〇之 5該等區域中，保持缺少材料76a。如此係由施以電壓至產生 電磁場的傳導區域18所造成。為達該目的，傳導區域18係 與一電壓源（未顯示）連接，期望產生電磁場。 傳導區域可由任一適合的材料構成，諸如氧化錫銦 (ITO)。ΓΓΟ係為可見光及紫外光可穿透，並可利用高分辨 10 率電子束微影術加以圖案化。 儘官本發明已相關於不同的說明性具體實施例加以說 明，但該說明並不意欲被理解為具限定之意。熟知此技藝 之人士茶考說明，對本發明之說明性具體實施例的不同修 改及結合，以及其他的具體實施例將為顯而易見的。因此， 15附加的申請專利範圍包含任何該等修改形式或是具體實施 例。 【圖式簡單說明】 第1圖係為一微影系統的一透視圖； =2圖係為第！圖中所示之微影系統的一簡化正視圖； 2〇 第3圖係為第2圖中所示之壓印層所包含之材料在聚合 及交連之前的一簡化代表圖式； 、第4圖係為第3圖中所示材料在受到輻射之後轉變成交 連聚合材料的一簡化代表圖式； 弟5圖係為於第1圖中所示，在壓印層圖案化之後，- 13 1253434 與壓印層分隔開的壓印裝置之一簡化正視圖； 第6圖係為包括一模板主動區域的一模板的俯視圖；以 及 第7圖係為包括一模板主動區域的一模板的橫截面視 5 圖。 【主要元件符號說明】 14…模板 68···壓印頭 16…周圍 70…移動平台 18 ^ · ·傳導區域 73···發電機 20…基材 74a…次部分 26…突出部分 74b…次部分 28…凹入部分 74c…側邊 36…輻射源 76a…材料 50…微滴 76b···點 52…模板主動區域 76c…交連聚合物材料 60…微影系統 78c…表面 62…橋式支撐件 82…表面 64…橋接件 84…突出部分 65…壓印層 86…凹入部分 66…平台支撐部分 165…壓印層 14

Claims (1)

1253434 十、申請專利範圍： 1. 一種使用一模板將一液體施加至一基材的方法，該方法 包括以下步驟： 將液體配置在該基材與該模板之間， 5 將該模板定位在接近該基材處，模板包括一第一區 域及一位在該第一區域之外側的第二區域；以及 藉由對液體施加一電磁場，將該液體移動至該基材 與該第一區域重疊的一區域之上方。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該移動步驟又包括 10 將該液體移動至該區域之上方，同時防止該液體移動至 該基材與該第二區域重豐的部分。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一區域又包括 具有突出部分及凹入部分的圖案化特徵，其中該移動步 驟又包括以第一區域壓縮該液體並將該液體凝固，以形 15 成一與該等圖案化特徵共形的圖案。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一區域又包括 一平滑表面，其中該移動步驟又包括以該第一區域壓縮 該液體並將該液體凝固，以形成一與該平滑表面共形的 圖案。 20 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中該移動液體又包括 利用該核板產生電磁場。 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中該配置步驟又包括 在基材上將液體沉積為複數個間隔開的微滴，其中該移 動步驟又包括在複數個間隔開的微滴之子集中，將液體 25 的一部分朝向該第一區域之一周圍移動。 15 1253434 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該配置步驟又包括 在基材上將液體沉積為複數個間隔開的微滴，且在該移 動步驟之前，又包括藉由壓縮介於該模板與該基材之間 的複數個間隔開的微滴，而擴散該間隔開的複數個微滴 5 所結合的液體。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該配置步驟又包括 在基材上將該液體沉積為複數個間隔開的微滴，且在移 動步驟之後，又包括藉由壓縮介於該模板與該基材之間 的複數個間隔開的微滴，而擴散該間隔開的複數個微滴 10 所結合的液體。 9·如申請專利範圍第1項之方法，其中該配置步驟又包括 在基材上將該液體沉積為複數個間隔開的微滴，而在移 動步驟的同時，又包括藉由壓縮介於該模板與該基材之 間的複數個間隔開的微滴，而擴散該間隔開的複數個微 15 滴所結合的液體。 10. —種使用一模板將一液體施加至一基材的方法，該方法 包括以下步驟： 將該液體配置在基材之一表面上； 將該模板定位在接近該液體處；該模板係包括一第 20 一區域、一第二區域以及一傳導層，環繞該第一區域的 一第一部分；以及 利用模板產生一電磁場，以移動該液體來覆蓋與該 第一區域重疊的該基材之一區域，同時限制該液體不會 存在於該第一區域之該模板的外部區域與該基材重疊 25 的位置。 16