TWI411656B - 促進基材與圖案化層間黏著的技術 - Google Patents

Description

促進基材與圖案化層間黏著的技術 先前申請案之參考

本專利申請案主張於2008年10月30日提出申請之美國專利臨時申請案第61/109,528號的優先權，其全文併入本案做為參考。

本發明係有關於促進基材與圖案化層間黏著的技術。

發明背景

奈米-製造包括製造具有特徵為100奈米或更小等級之非常小結構的製造。具有相當衝擊之奈米-製造的一應用為積體電路的製造。半導體製造工業持續致力於較大的產能同時增加在一基材上每單位面積的電路；因此，奈米-製造的重要性增加。奈米製造提供較大的製程控制，同時允許於形成之結構的最小特徵尺寸之持續降低。已使用奈米-製造發展之其他領域包括生物科技、光學技術、機械系統及其相似者。

在今日使用的奈米-製造技術之一範例通常為如壓印微影。例示之壓印微影製程揭露於數個文獻中，如美國專利公開第2004/0065976號、美國專利公開第2004/0065252號及美國專利第6,936,194號，其等皆併入本案做為參考。

揭露於前述美國專利公開案及專利的壓印微影包括在一可成形層(可聚合)中形成一離隙圖案並對應該離隙圖案移轉圖案至在下層的基材。此基材可耦接至一移動平台以獲得預期之定位而促進圖案化製程。圖案化製程使用與該基材分離隔開的一模板且在模板與基材間施用一可成形液體。固化此可成形液體以形成一剛性層，其具有與該可成形液體接觸之模板表面的形將一致的圖案。在固化後，此模板由剛性層分離，故該模板與基材間隔分離。此基材與該固化層接著進行額外的製程以移轉一離隙圖像至該基材，其對應於在固化層的圖案。

發明概要

依據本發明之一實施例，係特地提出一種施用一黏著層至一基材的方法，其包含放置該基材入一處理室；注入一洗淨劑至該處理室；排空該處理室的該洗淨劑；及注入該黏著材料至該處理室，該黏著材料置於該基材上。

依據本發明之又一實施例，係特地提出一種施用黏著層至基材的方法，其包含：沉積一中間層至該基材上；放置該基材入一處理室；排空該處理室的氣體；注入一洗淨劑至該處理室；排空該處理室的該洗淨劑；注入該黏著材料至該處理室，該黏著材料沉積於該基材上；傳送水蒸氣至處理室中；及排空該處理室的水。

依據本發明之再一實施例，係特地提出一種調節一基材的方法，其包含：施用一黏著層至一基材上，其藉由：放置該基材入一處理室，排空該處理室的氣體，注入一洗淨劑至該處理室，排空該處理室的該洗淨劑，注入該黏著材料至該處理室，該黏著材料沉積於該基材上，傳送水蒸氣至該處理室中並排空該處理室的水；及壓印該基材。

圖式簡單說明

本發明提供一實施例的描述並配合在附圖中說明的實施例，故本發明可更詳盡的瞭解。然而，需注意附圖僅為說明本發明之一典型實施例，因此不應視為用於限制本發明之範疇。

第1圖說明本發明之一實施例的微影系統之簡單側視圖。

第2圖說明顯示在第1圖之基材的簡單側視圖，其具有一圖案化層於其上。

第3圖說明用於原位臭氧處理一基材以施用黏著材料的方法之流程圖。

第4圖說明本發明之一實施例的處理室之簡單側視圖。

第5圖為以原位臭氧處理與無原位臭氧處理的黏著圖式比較。

第6圖說明一具有黏著層於其上的基材。

第7圖說明在一基材中的圖案形成之簡單側視圖。

較佳實施例之詳細說明

參考圖式，尤其是第1圖，其說明一使用微影系統10在基材12上形成一離隙圖案。基材12可耦接至基材夾頭14。如說明者，基材夾頭14為一真空夾頭。然而，基材夾頭14可為任何夾頭，其包括但未限制為真空、梢-型、溝槽-型、電磁、及/或其相似者。範例的夾頭如述於美國專利第6,873,087號中，其全文併入本案做為參考。

基材12及基材夾頭14可進一步由平台16支撐。平台16可提供沿x-、y-及z-軸的移動。平台16、基材12及基材夾頭14亦可置於基座(未顯示)上。

由基材12分隔開的為一模板18。模板18通常包括一平台20由其朝向基材12延伸，平台20具有一圖案表面22於其上。再者，平台20可視為模20。模板18及/或模20可由包括但未限制於下列的材料形成：熔凝矽、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、矽酸硼玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石及/或其相似者。如說明，圖案化表面22包含多數個由分隔間之凹部24及/或突出部26界定之特徵，雖然本發明之實施例並未限制至此一構形。圖案化表面22可定義為形成於被成形在基材12上之圖案基礎的任何最初圖案。

模板18可耦接至夾頭28。夾頭28可設置但未限制為真空、梢-型、溝槽-型、電磁、及/或其相似夾頭型。範例的夾頭進一步描述於美國專利第6,873,087號，其併入本案做為參考。再者，夾頭28可耦接至壓印頭30，故可設置夾頭28及/或壓印頭30以增進模板18的移動。

系統10可更包含一流體分配系統32。流體分配系統32可用於沉積可聚合之材料34於基材12上。可聚合之材料34可使用技術如滴落分配、旋轉塗覆、浸塗、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、薄膜沉積、厚膜沉積及/或其相似者放置於基材12上。可聚合之材料34在依設計考量下在定義模20與基材12間的預期體積之前及/或之後可沉積於基材12上。可聚合之材料34可包含一可聚合之材料，其如述於美國專利第7,157,036號與美國專利公開第2005/0187339號中，其等皆併入本案做為參考。

參考第1及2圖，系統10可更包含一能源38沿路徑42耦接至直接能源40。可配置壓印頭30及平台16以放置模板18與基材12在路徑42上為重疊。系統10可以一與平台16、壓印頭30、流體分配系統32、及/或源38通訊之處理器54調節，且可在一儲存於記憶體56之電腦可讀取程式上操作。

壓印頭30、平台16或二者在模20與基材12間之一距離變化以在二者之間定義一由可聚合之材料34填充的預期空間。例如，壓印頭30可施用一力至模板18，故模20接觸可聚合之材料34。在預期的體積由可聚合之材料34填充後，源38產生能量40，例如寬頻紫外線輻射，造成可聚合之材料34固化及/或交聯以符合基材12的表面44形狀與圖案化表面22，在基材12上定義的圖案化層46。圖案化層46可包含一殘餘層48及多數個顯示為突出部50與凹部52的特徵，且突出部50具有厚度t1而殘餘層具有厚度t2。

前述的系統與製程可進一步的使用於在美國專利第6,932,934號、美國專利公開第2004/0124566號、美國專利公開第2004/0188381號、及美國專利公開第2004/0211754號中述及的壓印微影製程與系統中，其等皆併入本案做為參考。

基材12之表面44在模板18與圖案化層46分離期間可黏著至圖案化層46。然而，可能發生在基材12之表面44與圖案化層46間弱的黏著性，且可能造成基材12由圖案化層46分離，其可能導致在圖案化層46的缺陷及產能問題。故，可在基材12與圖案化層46間放置一黏著層60(參考第5圖)以改良基材12與圖案化層46間的黏著性，此將於後文詳述。

黏著層60可由一或一以上黏著材料形成，其包括但未限制為丙烯醯氧基甲基三甲氧基矽烷、丙烯醯氧基甲基三乙氧基矽烷，丙烯醯氧基丙基三氯矽烷、及/或丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。在某些實施例中，黏著層可更包含一或一以上的添加組份。一添加組份可包括1,2-雙(三甲氧基-矽甲基)乙烷及/或1,6雙(三氯矽甲基)己烷。黏著材料進一步描述於美國公開第2007/0212494號中，其併入本案做為參考。

具原位基材表面洗淨與調節的黏著層沉積

第3圖(亦配合第4圖)說明使用原位製程以施用一黏著層至基材12的方法300之流程圖。在一例示實施例中，基材12為如前述之壓印微影基材。在步驟302中，基材12可如第4圖所示置入一處理室400中。顯示於第4圖的處理室400可利於描述方法300的步驟，但非限制至此一說明的配置。於第4圖的處理室可呈現任何型式之適於熟於此項技術人士可完成方法300之步驟的可密封容器，且並未受限於此。再者，顯示於第4圖的閥402及404為任何適於可密封進出一處理室400的代表，其中閥402及404之配置為用於排空處理室400及/或注入材料至處理室400。在一實施例中，閥402及404可包含一單一閥。在一可替代實施例中，閥402及404可包含任何數目的閥。再者，在一實施例中，閥402及404在使用及目的上為可交換的。

在步驟中304，處理室400實質上可經由閥402排空，亦即幾乎所有的空氣、氮、或其他氣體組成物可在此步驟中由處理室400排空。例如，處理室400可在低於100托耳的一基礎壓力排空。在一例示實施例中，處理室400可在低於0.2托耳的一基礎壓力排空。

在步驟306中，處理室400可加熱至一增温。例如，處理室400可加熱至高於室温的温度，亦即大於約25℃。在可替代的實施例中，處理室400可加熱至高於25℃的温度，亦即高至60℃、高至90℃或高至一不超過黏著材料會開始破壞或分解的温度之温度。加熱處理室400至預期的温度可使黏著材料蒸氣在處理室400壁上凝結最小化，若未防止。(黏著材料蒸氣在另一步驟中注入至處理室400)。黏著材料蒸氣的凝結可造成黏著材料在處理室400壁上的堆積且引起污染的問題。附接至反應室的硬體(例如門、閥、管及其相似者)及/或置於反應室內的硬體(例如基材載具、心軸及其相似者)亦可熱以防止黏著材料冷凝至該些組件或使冷凝最小化。

在步驟308中，一洗淨劑可經由閥404注入處理室400。設置洗淨劑以清潔基材12表面的污染物，此需要在處理室400排空前得到。例如，在空氣中發現的有機污染物可吸附在一基材12表面上。在基材12表面上的有機污染物存在可減少或防止黏著材料結合至表面以形成一黏著層。

因為有機污染物通常不能由一般的水洗淨方法清洗去除，且溶劑亦可能殘留在基材12的表面上，需要由基材12洗淨有機材料的其他方法。基材12的原位洗淨製程可使用數種方法完成，包括臭氧洗淨、UV/臭氧洗淨及電漿洗淨。

特定原位洗淨方法的選用係依基材12型式及基材12頂表面上的任何材料層而定。例如，許多基材以在頂表面上具碳頂塗覆(CoC)層102(See第5及6圖)。製造。若CoC 102為在基材12頂表面層上，氧電漿洗淨可造成CoC層102的嚴重損害。在此例子中，可使用臭氧洗淨以清潔CoC層102並使表面破壞最小化。在一實施例中，可在500托耳下引入250g/cm³ 濃度的臭氧至處理室400約1至30分鐘以清潔基材12表面。

在步驟310中，洗淨劑可經由閥402自處理室排空。可使用數個清洗-排空循環以將在處理室400中的殘餘洗淨劑的濃度最小化。留在處理室400中的殘餘洗淨劑可造成與蒸氣黏著材料(在製程中注稍後注入反應室中)的不預期反應。在一實施例中，洗淨劑可使用二清洗-排空循環自處理室400中排空。

在步驟312中，計量注入之黏著材料之黏著材料可經由閥404噴入至處理室內。在一實施例中，注入之黏著材料可吸附在基材12的表面，且可起始在基材12之表面的反應。在一例示實施例中，與黏著材料在基材12表面之反應可形成一黏著層於基材12的表面上。在此方式中，一黏著層60可沉積於基材12上(參考第5及6圖)。依在處理室400中的的圓片(基材12)數及處理室400的體積，注入的黏著材料體積可由少於1毫升至數千毫升。例如，注入的黏著材料體積在0.1ml至10,000ml範圍間。在注入之黏著材料與基材12間的反應可持續1至30分鐘。

在步驟314中，水蒸氣可經閥404傳送至處理室內。基材12上表面的反應可持續約至再1至30分鐘。

在步驟316中，處理室400可經由閥402排空水及任何殘餘黏著材料。

在步驟318中，基材12可由處理室中移出。

第5圖為一在不具或具原位臭氧方法300下基於基材12的磅力量(lbf)之壓印製程組的黏著力比較。組1至3顯示無原位臭氧方法300所生成的黏著力。組4及5顯示具原位臭氧方法300所生成的黏著力。如在此說明中顯示，在壓印一基材12前使用一原位臭氧方法300可增加基材12與壓印在基材12上之圖案化層46間的黏著力。在說明的實施例中，當在壓印一基材12前使用一原位臭氧方法300時，平均黏著力增加至介於3至13lbf間。

中間層形成

參考第6圖，一基材12可以在基材12上具CoC頂層102製造。例如，硬碟驅動介質通常以在基材12上具CoC頂層102製造。然而，一般使用的黏著材料不合於黏著至CoC102。故此，在CoC層102與黏著層60間可施用一中間層100以做為一黏著促進劑或增進劑(如在第6圖中說明)。

中間層100可由一具有比黏著材料60對基材12更大黏著性且具有比基材12對黏著材料60更大的黏著性的材料形成。因此，中間層100具有對黏著層60與基材12的CoC頂層102二者的良好黏著。例如，中間層100可由下列材料之一或其組合形成，其包括但未限制為鉭(Ta)、矽(Si)、氮化矽(SixNy)、氧化矽(SiOx)、鉻(Cr)、氮化鉻(CrNx)、鈦-鎢(TiW)、鉻化鈦(TiCr)、銣(Ru)及其相似者。在一實施例中，中間層100可具有約3-15nm的厚度t3。

第7圖說明一圖案由圖案化層46移轉至基材12的例示圖案移轉。在此實施例中，除了圖案化層46，基材12包括一黏著層60、一中間層100及一CoC層102。通常，基材12可具有CoC層102製造。在一實施例中，中間層100可置於CoC層102上為前述原位洗淨及調節製程的部份。此外，在一實施例中，黏著層60可置於中間層100為原位洗淨及調節製程的部份。

如在第7圖中說明，在相0期間，圖案化層46可使用前述的壓印製程，界定一凹部70及突出部72形成於黏著層60上。在圖案移轉相1期間，蝕刻與凹部70疊置的圖案化層46與黏著層60之部份(移除)。例如，圖案化層46及黏著層60使用一電漿預處理製程去除，如一氧系電漿蝕刻或其相似者。

在圖案移轉相2期間，可經由蝕刻製程去除與凹部70疊置的中間層100與CoC層102之部份。在一實施例中，中間層100及CoC層102在一後遮罩蝕刻製程中去除。例如，若使用氮化矽(Si3N4)為中間層100，則可使用一F-系電漿蝕刻(氟系)蝕刻中間層100並使用氧系電漿蝕刻蝕刻CoC層102。

在圖案移轉相3期間，使用例如物理或化學蝕刻製程將圖案自圖案化層46轉移至基材12。中間層100、黏著層106或圖案化層46可做為圖案轉移製程的遮罩。

在圖案移轉相3的可替代實施例中，可使用例如一電漿蝕刻製程先去除圖案化層46及黏著層60，接著圖案轉移至基材12。

在圖案移轉相4期間，若基材12仍包括中間層100、黏著層60及圖案化層46，其等可去除(例如後圖案移轉)以造成圖案化基材12。

10．．．微影系統

12．．．基材

14．．．夾頭

16．．．平台

18．．．模板

20．．．平台/模

22．．．圖案表面

24．．．凹部

26．．．突出部

28．．．夾頭

30．．．壓印頭

32．．．流體分配系統

34．．．材料

38．．．能源

40．．．能源

42．．．路徑

44．．．表面

46．．．圖案化層

48．．．殘餘層

50．．．突出部

52．．．凹部

54．．．處理器

56．．．記憶體

60．．．黏著層

70．．．凹部

72．．．突出部

100．．．中間層

102．．．CoC頂層

t1．．．厚度

t2．．．厚度

t3．．．厚度

300．．．方法

302．．．基材載入一處理室中

400．．．處理室

402、404．．．閥

304．．．排空處理室

306．．．加熱處理室

308．．．注入洗淨劑至處理室

310．．．自處理室排空洗淨劑

312．．．注入黏著材料至處理室

314．．．傳送水蒸氣至處理室

316．．．排空處理室

318．．．由處理室移出基材

第1圖說明本發明之一實施例的微影系統之簡單側視圖。

第2圖說明顯示在第1圖之基材的簡單側視圖，其具有一圖案化層於其上。

第3圖說明用於原位臭氧處理一基材以施用黏著材料的方法之流程圖。

第4圖說明本發明之一實施例的處理室之簡單側視圖。

第5圖為以原位臭氧處理與無原位臭氧處理的黏著圖式比較。

第6圖說明一具有黏著層於其上的基材。

第7圖說明在一基材中的圖案形成之簡單側視圖。

10．．．微影系統

12．．．基材

14．．．夾頭

16．．．平台

18．．．模板

20．．．平台/模

22．．．圖案表面

24．．．凹部

26．．．突出部

28．．．夾頭

30．．．壓印頭

32．．．流體分配系統

34．．．材料

38．．．能源

40．．．能源

42．．．路徑

44．．．表面

54．．．處理器

56．．．記憶體

Claims (5)

1. 一種施用一黏著層至一基材的方法，其包含：沉積一中間層至該基材上；放置該基材入一處理室；排空該處理室的氣體；注入一洗淨劑至該處理室；排空該處理室的該洗淨劑；注入一黏著材料至該處理室，該黏著材料係沉積於該中間層上；傳送水蒸氣至該處理室中；及排空該處理室的水；其中該中間層對該基材的直接黏著性相較於該黏著材料對該基材之直接黏著性係更大，且其中該黏著材料對該中間層的直接黏著性相較於該黏著材料對該基材之直接黏著性係更大。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該中間層包含鉭、矽、矽氮化物、矽氧化物、鉻、鉻氮化物、鈦-鎢、鉻化鈦及/或銣之至少一者。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基材包含一碳的塗覆(CoC)頂層。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該洗淨劑係由臭氧、紫外光(UV)或電漿之至少一者所組成。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該基材包含一壓印微影基材。