TWI413176B - 用於邊緣場奈米壓印之對準技術 - Google Patents

用於邊緣場奈米壓印之對準技術 Download PDF

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Description

用於邊緣場奈米壓印之對準技術 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4日提出申請的美國臨時專利申請案第61/111,102號案之利益，該申請案在此倂入本案以為參考資料。
本發明係關於一種用於邊緣場奈米壓印之對準技術。
 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中。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：定位對準量測單元，以與一基板的一第一場上之一第一組對準標記光學通信，該第一場具有多個子場，每一子場具有一第二組對準標記；識別一可能生產子場；及將一個或一個以上對準量測單元重新定位成與該可能生產子場的該第二組對準標記光學通信。
依據本發明之另一實施例，係特地提出一種方法，包含：在一第一位置提供多個對準量測單元，該第一位置具有每一單元與一基板之一場的至少一個對準標記光學通信；且，在一第二位置提供對準量測單元，該第二位置具有每一單元與該場之一子場的至少一個對準標記光學通信，其中該第一位置不同於該第二位置。
依據本發明之又一實施例，係特地提出一種方法，包含：使用定位在一基板的一第一場上之對準標記及定位在一壓印微影模板上的覆蓋模板對準標記從相資訊收集對準資料；且，使用定位在該基板的一第二場之一子場上之對準標記及定位在一壓印微影模板上的覆蓋對準標記從相資訊收集對準資料，其中該第一場之尺寸與該第二場之尺寸相似。
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的一微影系統的簡化側視圖。
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圖繪示在一場周圍具有多個對準量測單元的一對準系統的一簡化俯視圖。
第4圖繪示一基板的簡化俯視圖。
第5A-5E圖繪示示範性可重組配對準系統。
第6圖繪示一種用於對準一模板與一基板的示範性方法的流程圖。
第7圖繪示基板的一部分的簡化俯視圖。
第8圖繪示一種用於對準一模板與一基板的示範性方法的流程圖。
第9圖繪示基板的一部分的簡化俯視圖。
 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空間上相間隔的是一模板18。模板18大體包括向基板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。圖案化表面22可被用以使用如本文所述的一步驟及重複製程在模板18上圖案化一單一場。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，這兩個案件在此倂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 。模板18可與圖案層46分離，可被用以在一步驟及重複製程中圖案化另一場。
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。
確定模板18與基板12的一個場之間的一所需對準可幫助促進模板18與基板12之間的圖案轉移。為了協助對準，在模板18及/或基板12上使用對準標記的一對準系統可與配置在模板18上的該對對準標記中的一個，及置於基板12上的剩餘對準標記一起使用。第3圖繪示具有多個對準量測單元62(例如，顯微鏡)的一對準系統60的簡化圖。用於壓印微影製程中的對準標記及對準系統60之範例被詳細描述於美國專利第7,136,150號案、美國專利第7,070,405號案、美國專利第6,916,584號案及美國專利公開案第2007/0231421號案，全部該等案件在此併入此文以為參考資料。
對準系統60可被用於一逐場對準過程。如第1圖、第3圖及第4圖所示，在壓印期間，平台16可被移動，使得模板18基於儲存在記憶體54中的座標，在基板12的所需場70上被定向。相對應於模板18上的對準標記，基板12的每一場70可包括兩個或兩個以上的對準標記72。模板18上的對準標記可接著在壓印在基板12上的一特定場70處與對準標標記72對準。一旦場70被壓印，平台16可被移動以在基板12的另一場70上定向模板18。這樣，對準可在基板12的個別場70上被實施。然而在基板12的邊緣74上，場70的部分76可能在基板12的區域之外，導致基板12的邊緣74上的對準誤差，且，因此導致晶粒良率的降低。
可重組配對準系統
第5A圖及第5B圖繪示一示範性可重組配對準系統90。大體上，在系統90中，對準標記72a可不僅出現在場70a之角落處，也可出現在場70a的每一子場92中。
場70a可依據場70a中的子場92之數目被劃分。例如，在第5A圖，場70a包括八個可能的子場92；然而，在場70a中可依據設計考慮而有任一數目的子場92。每一子場92可包括一個或一個以上的可能生產晶粒。
另外，每一子場92可包含多個對準標記72a。對準標記72a在場70a及/或子場92內之配置可被設計成限制被分配至基板12上的對準標記72a的表面積。在一個範例中，對準標記72a可在子場92的每一角落中。在另一範例中，對準標記72a可被置於子場92之間的一縫隙中。在又一範例中，對準標記72a可被置於可能生產晶粒之間的一縫隙中。
在基板12之邊緣，不是全部的子場92提供如上所述的 生產晶粒。如第5A圖所示，可能生產子場92以剖面線方塊標記。在此範例中，列R1 不提供可能生產子場92。在邊緣74a上的場70a的放大圖中，八個子場92中僅四個可被考慮成可能生產子場。
在一個範例中，對準量測系統90可重新組配以檢測除場70之對準標記72之外或代替其的可能生產子場92內的對準標記72a。大體上，對準量測系統90被組配成不僅檢測場70的一個或一個以上角落內的對準標記72，也被組配成檢測子場92中的對準標記72a。如第5B圖所示，區域94內的對準量測單元62可被重新組配以檢測除場70的對準標記72之外或代替其的可能生產子場92內的對準標記72a。例如，對準量測單元62可被可移動定位(例如，在x、y或z方向上的移動以實體重新設置成與適於檢測的至少一個對準標記72a光學通信)及/或重新組配(例如，以附加硬體被組配以提供與適於檢測的至少一個對準標記72a的光學通信)。
在另一範例中，如第5B-5D圖所示，對準量測系統90的重新組態可在圖案208中，這提供一個或一個以上子場92的檢測。例如，在第5C圖，場70a可被分成四個象限，Q1、Q2、Q3，及Q4。每一象限Q可由至少兩個子場92形成。對準量測系統90可被重新組配態成一圖案208，提供一象限Q的檢測。對準量測系統90可接著被移動至每一象限Q1-4 ，以檢測每一子場92中的對準標記。
為了協助移動，而不增加微粒產生及/或為了增加生產量，對準量測系統92可由如第5D圖所示的一掃描平台200 驅動。對準量測系統90或對準量測系統90的部分可被可固定地連接至掃描平台200。
掃描平台200可包含一第一方向平台202(例如，X平台)與一第二方向平台204(例如，Y平台)相鄰。X平台202可包括多個側邊206。側206可被置於一開口區208周圍。側206可形成任一形狀結構，包括，但不限制於正方形、矩形、六角形、圓形，及/或任一想像的形狀。Y平台204可包括多個側邊210。側邊210可被置於開口區208周圍。側邊210可形成任一形狀結構，包括，但不限制於正方形、矩形、六角形、圓形，及/或任一想像的形狀。側邊210的形狀結構可與側邊206之形狀相似，或與側邊206之形狀不同。
在另一範例中，如第5E圖所示，一個或一個以上的附加對準量測單元62x可被加入第3圖所示的對準量測系統60。對準量測單元62之典型數目及配置被進一步描述於美國專利第7,292,326號案及美國序列號第11/000,321號案，該等兩案之全部內容在此併入此文以為參考資料。附加對準量測單元62x可被引入在此等參考資料中描述的系統中，且被組配成檢測位於子場92中的對準標記72a。例如，如第5E圖所示，區域95中的對準量測單元62及62x可被組配成可能生產子場92中的對準標記72a。
第6圖繪示用於對準模板18與基板12的一示範性方法100的流程圖。在步驟102，可提供一具有多個子場92的場70於基板12的邊緣74a上。對準系統90可被組配成與場70的對準標記72光學通信。對準標記72可被置於場70的外邊 界。每一子場92可包含多個對準標記72a。在步驟104，至少一個可能生產子場92可被識別。可能生產子場92可具有一個或一個以上的可能生產晶粒。在步驟106，對準量測系統90可被重新組配，使得對準量測單元62捕獲可能生產子場92中的對準標記72a，或一個或一個以上的可能生產子場92的一組合。例如，對準量測系統90可被重新定位成與可能生產子場92的對準標記72a光學通信。在一個實施例中，對準量測系統90可被重新定位成與只在來自聚焦通過模板18之用於固化可聚合材料34的一能量來源的光束路徑之外的對準標記72a光學通信。在步驟108，可能生產場70a可被壓印成以適當的對準提供一個或一個以上的生產晶粒。例如，來自使用基板12之子場的對準標記72a及覆蓋模板對準標記之相資訊的對準資料可被收集。圖像(例如，雲紋一級顯微鏡圖像)可藉由從對準標記72a或模板對準標記中的一個標記衍射光而被捕獲。對準標記72a與模板對準標記之間的標準距離可被改變(例如，從100微米到小於10nm)。基板12與模板18之間的相關空間參數(例如，對準、放大、失真參數，及諸如此類)可使用該等圖像來判定。使用該等相對空間參數，模板18可與基板12的子場92對準。可聚合材料34可被沉積於與基板的子場92重疊的區域上。模板18可被置於與可聚合材料34接觸，且可聚合材料34可符合在模板18與基板12之間。可聚合材料34可被固化形成圖案層46。模板18可與可聚合材料34分離，在子場92形成可能生產晶粒。
獨立θ量測
參考第1圖、第3圖及第7圖，模板18與基板12之間在基板12的邊緣74上的對準可包括對準系統60或90及一θ量測單元120的使用。示範性θ量測單元120可包括雷射干涉儀、電容感測器，及/或任何其他具有一預定準確度的精密感測器。大體上，在每一場70或子場92中的至少兩個對準標記72及/或對準標記72a可提供對準的X及Y值。例如，如圖所示，對準標記72可提供場70b的X及Y值。從θ量測單元120獲得的資料可與X及Y值結合，以提供充足的資料用於x、y，及θ的對準。應注意，藉由僅使用x、y及θ，放大檢測可在子場92對準中消除。
第8圖繪示用於使用一θ量測單元120對準模板18與基板12的一示範性方法140。在步驟142，具有至少兩個對準標記72的至少一個場70b可被提供。在步驟144，對準系統60或90可使用對準標記72提供X及Y值。在步驟146，θ量測單元120可提供θ值。在步驟148，X、Y及θ值可被結合以提供模板18與基板12的對準。在步驟150，基板可被壓印。
相鄰場對準
參考第1圖、第3圖及第9圖，模板18與基板12之間在基板12的邊緣74上的對準可包括相鄰場70上的對準標記72的使用。例如，如第9圖所示，在基板12的邊緣74上的對準可包含具有可能生產子場92的一場70d。因為可能生產子場92可能僅包含一個可行對準標記72，來自相鄰場70e、70f，及/或70g的對準標記72可被用以促進模板18與基板12之間的對準，用於壓印可能生產場70d。
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‧‧‧圖案層
48‧‧‧殘餘層
50‧‧‧凸起
52‧‧‧凹部
54‧‧‧處理器
56‧‧‧記憶體
60‧‧‧對準系統
62、62x‧‧‧對準量測單元
70~70g‧‧‧場
72~72g‧‧‧對準標記
74、74a‧‧‧邊緣
76‧‧‧場70之部分
90‧‧‧可重組配對準系統
92‧‧‧子場
94‧‧‧區域
100、140‧‧‧方法
102~108、142~150‧‧‧步驟
120‧‧‧θ量測單元
200‧‧‧掃描平台
202‧‧‧第一方向平台
204‧‧‧第二方向平台
206、210‧‧‧側邊
208‧‧‧開口區
Q1-4‧‧‧象限
R1、R2‧‧‧列
t1、t2‧‧‧厚度
第1圖繪示依據本發明之一實施例的一微影系統的簡化側視圖。
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圖繪示在一場周圍具有多個對準量測單元的一對準系統的一簡化俯視圖。
第4圖繪示一基板的簡化俯視圖。
第5A-5E圖繪示示範性可重組配對準系統。
第6圖繪示一種用於對準一模板與一基板的示範性方法的流程圖。
第7圖繪示基板的一部分的簡化俯視圖。
第8圖繪示一種用於對準一模板與一基板的示範性方法的流程圖。
第9圖繪示基板的一部分的簡化俯視圖。
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
120．．．θ量測單元

Claims (17)

  1. 一種用於邊緣場奈米壓印之對準方法，包含以下步驟：定位對準量測單元，以與一基板的一第一場上之一第一組場對準標記光學通信，該第一場具有多個子場，每一子場具有一含在每一子場內之第二組子場對準標記；識別該場內的一或多個可能生產子場；保持至少一個對準量測單元與至少一個場對準標記光學通信；及，將一或多個對準量測單元重新定位成與含在該一或多個可能生產子場內的該第二組的對準標記之一或多者光學通信。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一組的對準標記遭定位於該第一場的外邊界上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二組的對準標記遭定位於該子場的外邊界上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中對準量測單元遭重新定位在來自聚焦通過一模板之一能量來源的一光束路徑之外。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包含使用該第二組的對準標記及定位於一壓印微影模板上的覆蓋模板對準標記從相資訊收集對準資料。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其進一步包含藉由從該第二組的對準標記或該等覆蓋模板對準標記其中 之一者衍射光來捕獲圖像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該第二組的對準標記與該等覆蓋模板對準標記之間的標準距離可從100微米到小於10奈米變化。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其進一步包含使用該等圖像判定該基板與該壓印微影模板之間的相關空間參數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該等空間參數包括對準參數，且不包括放大參數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該第二組的對準標記提供用於對準的X及Y值。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其進一步包含使用一θ量測單元判定θ值。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包含將一個或一個以上對準量測單元重新定位成與一第二場的一第三組的對準標記光學通信，該第二場遭定位成與該第一場相鄰。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等對準量測單元遭定位於一掃描平台上。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該掃描平台包括一第一方向平台及一第二方向平台，該第一方向平台與該第二方向平台各具有一開口區，該開口區提供聚焦通過該基板的一能量來源之一光束路徑。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第一方向平 台適於在一x方向重新定位對準量測單元。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該第二方向平台適於在一y方向重新定位對準量測單元。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包含提供一個或一個以上附加對準量測單元與第二組的對準標記光學通信。
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