TWI716726B - 流體分配系統、壓模微影系統以及製造物件的方法 - Google Patents

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Abstract

一種流體分配系統、具有流體分配系統的壓模微影系統、及以該流體分配系統製造物件的方法。該流體分配系統包含：流體分配器與加熱器。該流體分配器被組態以將流體的微滴分配至基板上。該加熱器被組態以將微滴溫度維持於23℃以上。各個微滴具有小於1.2pL的流體體積。當該微滴流體溫度大於23℃時，該流體分配器被組態以令該壓模阻劑流體的液滴置放準確度為低於第一臨限值。當微滴流體溫度低於或等於23℃時，則液滴置放準確度為大於該第一臨限值。

Description

流體分配系統、壓模微影系統以及製造物件的方法
本案有關於用以以控制方式分配小微滴阻劑至基板的系統與方法。
奈米製造包含製造很小結構，其具有約100奈米或更小的特性。奈米製造的一個應用的相當大衝擊為積體電路的進展。半導體製造工業持續尋找更大生產良率，同時，也增加在基板上所形成的每單位面積的電路量；因此，奈米製造變得益發重要。奈米製造提供較大的製程控制同時允許所形成結構的最小特性尺寸的持續縮減。
今日所使用的例示奈米製造技術一般被稱為奈米壓模微影術。奈米壓模微影術可以有用於各種應用中，包含例如製造譬如CMOS邏輯、微處理器、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、DRAM記憶體、MRAM、3D 交叉點記憶體、Re-RAM、Fe-RAM、STT-RAM及類似物的積體裝置的多層。例示奈米壓模微影製程係被詳細描述於各種公開案中，例如美國專利第8,349,241號；第8,066,930號及第6,936,194號，所有這些係併入作為參考。
揭露於各個前述美國專利案中的奈米壓模微影技術包含在可塑(可聚合)層中形成浮雕圖案並將對應於該浮雕圖案的圖案轉印至下層基板。基板可以被耦接至動作機台，以取得想要的定位，以促成該圖案化製程。該圖案化製程使用與該基板相隔開的模板以及被施加於該模板與該基板間的可塑液體。可塑液體被固化以形成固體層，該固體層具有與模板接觸該可塑液體的表面形狀相符之圖案。在固化後，模板被與剛性板分開，使得模板與該基板被分開。基板與固化層然後受到額外製程，例如蝕刻製程，以將對應於固化層中之圖案的浮雕影像轉印至基板。圖案化基板可以進一步歷經用於裝置製造的已知步驟與製程，包含例如氧化、膜形成、沉積、摻雜、平坦化、蝕刻、阻劑移除、切片、黏結、及封裝等等。
在奈米壓模微影術的製程中的一個步驟可以包含分配連串的小微滴可塑液體至基板上，例如，在以下專利案中所揭露的噴墨印表機。
由京極浩(以下稱京極)等人所領證的美國專利第4,352,114號揭露具有溫度補償的噴墨印表機。該噴墨印表機具有電伸縮元件，其作動在該印表機中的墨室容量的改變。該墨水的黏度在0℃至40℃的廣大室溫度範圍內會有有所改變，這阻礙了印表機的墨水的正常噴發。京極(Kyogoku)揭露調整電伸縮的電壓來補償此溫度變化，以完成在廣大溫度範圍內的固定墨水噴發。
美國專利第6,293,644號揭露在噴墨印表機中加熱墨水，以降低由印表機所產生的衛星(satellite)作用。美國專利第7,416,764號揭露具有溫度控制壓電印表頭以及藉由增加溫度降低黏度的印表機。
在分配連串的微滴後，來自模的浮雕圖案係被壓模至該連串的微滴，其隨後固化。限制奈米壓模微影術能力因素為微滴的大小、微滴的定位準確度、衛星微滴等。對於給定流體與分配參數，定位準確度隨著微滴的體積的降低而降低。當微滴到達1微微升(pL)以下時，定位準確度劇烈地降低。有需要一種方法，能降低微滴體積，同時仍將定位準確度保持在合理限定值內。
本案為用以改良小微滴的定位準確度的系統與方法。
至少第一實施例可以為流體分配系統，其包含：流體分配器與加熱器。該流體分配器可以被組態以分配壓模阻劑流體的多數微滴於基板的多數位置上。該加熱器可以被組態以維持各個所述微滴在為流體分配器所分配之前有23℃以上的微滴流體溫度。各個所述由流體分配器所分配的多數微滴可以具有低於1.2pL的流體體積。在第一實施例的態樣中，流體分配器被組態以當微滴流體溫度大於23℃時，具有用於壓模阻劑流體的液滴置放準確度低於第一臨限值。當微滴流體溫度低於或等於23℃時，液滴置放準確度可以大於該第一臨限值。
在第一實施例的態樣中，所分配微滴的微滴流體溫度可以在23.1℃至40℃之間。
在第一實施例的態樣中，加熱器可以為帕耳帖(Peltier)裝置，其被組態以加熱與冷卻壓模阻劑流體，使得微滴流體溫度在預定範圍內。當微滴流體溫度在預定範圍內時，液滴置放準確度可以低於第一臨限值。當微滴流體溫度在預定溫度範圍外時，液滴置放準確度可以大於第一臨限值。
在第一實施例的態樣中，流體體積可以在0.20pL與低於1.2pL之間。
在第一實施例的態樣中，衛星微滴的形成可以相對於當微滴流體溫度低於或等於23℃時被最小化或免除。
在第一實施例的態樣中，基板可以由矽、玻璃、熔凝矽石、GaAs、GaN、InP與AlTiC之一中選出。
在第一實施例的態樣中，奈米壓模微影術係被用以由多數微滴形成圖案。
在第一實施例的態樣中，可以更包含冷卻器，用以將微滴流體溫度保持在高於23.5℃與低於壓模阻劑流體劣化的溫度間的溫度範圍內。
在第一實施例的態樣中，流體體積可以為低於0.75pL並且增加微滴流體溫度改良液滴置放效能，如同在效能度量中之相對改變中所反映的。
在第一實施例的態樣中，流體體積可以為0.6pL或更少及溫度為25.5℃或更高。
在第一實施例的態樣中，可以更包含壓模阻劑流體。壓模阻劑的特性組合流體分配器的幾何形狀可以造成當微滴流體溫度大於或等於25℃時，使得液滴置放準確度低於第一臨限值。
在第一實施例的態樣中，流體體積可以為0.6pL或更低。
在第一實施例的態樣中，流體體積可以為0.34pL或更低。
在第一實施例的態樣中，流體分配器可以被組態用以使得對於給定壓模阻劑流體依據以下情況加以動作。在第一情況中，流體體積為第一體積及微滴流體溫度為第一溫度，則液滴置放準確度為第一值。在第二情況中，流體體積為第一體積及微滴流體溫度為大於第一溫度的第二溫度時，則液滴置放準確度為低於第一值的第二值。其中第一差值為由第一值減去第二值。在第三情況中，當流體體積為小於第一體積的第二體積及微滴流體溫度為第一溫度時，則液滴置放準確度為第三值。在第四情況中，當流體體積為第二體積及微滴流體溫度為第二溫度時，則液滴置放準確度為低於第三值的第四值。其中第二差為第三值減去第四值。其中第二差值大於第一差值。
在第一實施例的態樣中，流體分配器可以由壓電流體分配器、熱流體分配器、及微機電系統(MEMS)為主流體分配器之一選出。
第二實施例為壓模微影系統，包含：壓模阻劑流體供應；過濾阻劑循環系統及貯存器；流體供給管線；流體返回管線；流體分配器，被組態用以分配壓模阻劑的多數微滴流體至基板上的多數位置；加熱器，被組態用以維持多數微滴的各個微滴在為流體分配器所分配之前有23℃以上的微滴流體溫度；及溫度控制歧管。各個為流體分配器所分配的多數微滴可以具有小於1.2pL的流體體積。在第二實施例的態樣中，流體分配器可以被組態用以當微滴流體溫度大於23℃時，令壓模阻劑流體的液滴置放準確度低於第一臨限值。當微滴流體溫度低於23℃時，液滴置放準確度可以大於第一臨限值。
在第二實施例的態樣中，可以更包含壓模頭，用以將模壓至所述多數微滴上，以形成一圖案。
第三實施例為製造一物件的方法。該方法可以包含：在各個壓模阻劑流體的多數微滴被分配之前，維持微滴流體溫度於大於23℃；分配多數微滴至基板上的多數位置。各個被分配的多數微滴具有可以是低於1.2pL的流體體積。在第三實施例的態樣中，當微滴流體溫度大於23℃時，壓模阻劑流體的液滴置放準確度可以低於第一臨限值。當微滴流體溫度低於23℃時，該液滴置放準確度可以大於第一臨限值。
在第三實施例的態樣中，該物件可以更受到用以裝置製造的已知步驟與製程。
在第三實施例的態樣中，該物件可以包含以下之一或多者：CMOS邏輯；微處理器、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體；DRAM記憶體；MRAM；3D交叉點記憶體；Re-RAM；Fe-RAM；STT-RAM；其他記憶體裝置；圖案化媒體；場效電晶體裝置；異質結構場效電晶體；發光二極體；及讀/寫頭。
本案的這些與其他目標、特性與優點將藉由讀取本案的例示實施例的以下詳細說明並配合隨附圖式與所提之申請專利範圍而明顯了解。
有需要一種系統或方法，用以保持微滴的置放誤差於預定臨限值以下，同時，降低微滴體積。
圖1為可以實施一實施例的奈米壓模微影系統10的示意圖。奈米壓模微影系統10係被用以在基板12上形成浮雕圖案。基板12可以耦接至基板夾具14。基板夾具14可以是但並不限於真空夾具、銷型、槽型、靜電、電磁及/或類似物。
基板12與基板夾具14可以進一步藉由定位機台16加以支持。機台16可以提供沿著一或更多x、y、x、θ、及ɸ軸的平移及/或旋轉運動。機台16、基板12及基板夾具14也可以定位在基座(未示出)上。
與基板12分隔開的是模板18。模板18可以包含主體，其具有第一側與具有台面20由一側延伸向基板12的第二側。台面20可以具有圖案化表面22於其上。再者，台面20可以被稱為模20。或者，模板18也可以被形成沒有台面20。
模板18及/或模20可以由此等材料形成，包含但並不限於熔凝矽石、石英、矽、有機聚合物、矽氧烷聚合物、硼矽酸玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化藍寶石及/或類似物。圖案化表面22包含由多數分隔開凹槽24及/或凸部26所界定的特性，但本發明實施例並不限於此架構(例如，平面表面)。圖案化表面22也可以界定任何原版圖案，其形成予以形成在基板12上的圖案的基礎。
模板18可以耦接至夾具28。夾具28可以但並不限於真空、銷型、凹槽型、靜電、電磁、及/或其他類似夾具類型。再者，夾具28可以被耦接至壓模頭，其隨後可以移動耦接至橋36，使得夾具28、壓模頭及模板18可以至少在z軸方向及可能其他方向移動。
奈米壓模微影系統10可以更包含流體分配系統32。流體分配系統32可以被用以儲存可塑材料34(例如，可聚合材料)於基板12上。其他可塑材料34也可以使用例如液滴分配、旋塗、沈浸塗覆、化學氣相沈積(CVD)、物理氣相沈積(PVD)、薄膜沈積、厚膜沈積及/或類似法的技術定位在基板12上。取決於設計考量，可塑材料34也可以在想要體積界定在模20與基板12間之前及/或之後，被配置在基板12上。例如，可塑材料34可以包含如美國專利第7,157,036號及第8,076,386號所述之單體混合物，該兩案係併入作為參考。
奈米壓模微影系統10可以更包含能量源38，其指引能量沿著路徑42。壓模頭及機台16可以被組態以將模板18與基板12定位成與路徑42重疊。相機58也可以同樣地定位成與路徑42重疊。奈米壓模微影系統10可以為與機台16、壓模頭、流體分配系統32、源38、及/或相機58相通訊的處理器54所調整，並可以以儲存在記憶體56中的電腦可讀取程式操作。
壓模頭或機台16或兩者可以改變模20與基板12間之距離，以界定為可塑材料34所填滿的想要體積。例如，壓模頭可以施加一力量給模板18，使得模20接觸可塑材料34。在想要體積被可塑材料34填滿後，源38產生能量40，例如，紫外線輻射，使得可塑材料34固化及/或交聯符合基板12的表面44的形狀並圖案化表面22，在基板12上界定圖案化層46。圖案化層46可以包含殘留層48及示為凸部50及凹槽52的多數特性，凸部50具有厚度t1 及殘留層具有厚度t2 ，如圖2所示。
不同流體分配系統可以使用不同技術，以分配液體材料。在噴墨分配的領域中，例如，熱噴墨、MEMS為主噴墨及壓電噴墨係為用以分配墨水的常用技術。
在熱噴墨處理中， 列印匣係由一連串小室所構成，各個小室包含加熱器。為了由各個室噴出微滴，使電流脈衝通過加熱元件，造成在該室中的墨水的快速汽化並形成氣泡，這造成大的壓力增加，並將墨水微滴推至紙上。
在壓電噴墨程序中，壓電材料是在各個噴嘴後，而不是在加熱元件後。當施加電壓時，壓電材料改變形狀，在流體中產生壓力，這將微滴強迫擠出噴嘴。不同於熱噴墨裝置，壓電(也稱Piezo)噴墨裝置允許各種廣泛墨水，因為對於揮發性元件並沒有要求，並且，對於殘渣也較沒問題。MEMS為主噴墨程序也大致類似於壓電噴墨程序，除了壓電材料被以MEMS裝置替換外。
Piezo為主流體分配系統32可以用於分配可塑材料34，以供奈米壓模微影應用。在另一實施例中，Piezo為主流體分配系統32為MEMS為主流體分配系統。典型以這些系統加以分配的流體的黏度可以在5與30厘泊(cP)間作變化。
圖3為壓電流體分配系統32的例示圖，其可以更包含視覺系統70。視覺系統70可以包含顯微鏡72(例如，光顯微鏡)，以在基板12上提供可塑材料34的微滴66的至少一影像74。顯微鏡72可以依據儲存在記憶體56上的電腦可讀取程式為處理器54所控制。處理器54可以以圖4所示的顯微鏡72提供的直徑D評估微滴66的影像74。或者，微滴66的影像74的評估可以為一使用者所手動提供。顯微鏡72及/或處理器54可以藉由改變施加至分配頭60的電壓(或電流)，提供回授，以控制來自分配頭60的微滴66的分配，該分配頭60包含多數個別噴嘴64。分配頭60可以包含液體分配致動器，其能藉由改變施加至分配頭60及/或至分配頭60的各個噴嘴64的電壓Vi ，而控制微滴66的體積VD 。
當使用流體分配致動器時，施加至分配頭60的電壓Vi 的大小可以與各個微滴66的微滴體積VD 與微滴直徑D相關。再者，電壓Vi 可以直接控制各個微滴66的微滴體積VD 與微滴直徑D。如於圖5的圖表所示，電壓Vi 與微滴體積VD 可以以大致線性關係加以界定，使得施加至分配頭60的電壓Vi 上的增加造成在微滴體積VD 上的增加，如由曲線68所示。另外，電壓Vi 與微滴直徑D可以以大致線性關係加以界定，使得施加至分配頭60的電壓Vi 中的增加造成在微滴直徑D的增加，如符號69所示。根據這些關係，微滴直徑D可以被分析以提供電壓Vi ，造成用於微滴66的目標體積VT ，該目標體積VT 係為微滴66的想要體積。
圖6為流體分配系統32的示意圖，其包含至少分配頭60，其包括至少三個噴嘴64a、64b、及64c。分配頭可以用以產生多數微滴66a-i，其影像74係為顯微鏡72所捕獲。處理器54可以分析示於圖6中的影像74，以決定直徑Da -Di 。其中各個列係有關於在噴嘴64a-c中的個別噴嘴。列1可以有關於噴嘴64a，列2可以有關於噴嘴64b，及列3可以有關於噴嘴64c。處理器可以分析影像74，以產生如圖7所示之資料，其可以用以校正施加至分配頭60的電壓Vi ，以提供用於微滴66的目標體積VT 。各個分配頭可以例如根據圖7中之資料個別地校正。在另一實施例中，流體分配頭可以包含兩列噴嘴。每一列可以個別地驅動。在一實施例中，分配頭可以隨著列、行、區域等被分割成噴嘴群組，其中不同波形及/或電壓被施加至每一群組的噴嘴中。在另一實施例中，所有這些噴嘴係以相同電壓及/或波形加以驅動。
分配至基板上的多數微滴66有不同的液滴體積VD 可能造成圖案化層46的殘留層厚度t2 之變化，並可能造成圖案轉移問題。在一例子中，用於一或更多微滴66的目標體積VT­ 可以被評估。具有體積VD 的微滴66可以根據初始電壓Vi 加以分配。微滴66可以被沈積，使得各個微滴66可以噴灑在基板12上，同時，最小化與另一微滴66接觸的可能性。應注意的是，微滴66可以以任何想要圖案沈積在基板12上。使用如圖6所示之有關於3噴嘴的3×3格柵圖案是為了例示與說明簡單之故。微滴然後被分析以決定統計值，例如平均直徑、中值直徑、標準偏差等等。這些統計值然後被用以調整初始電壓，以產生具有指定直徑的微滴。
圖8A為可以連接至阻劑供給810的流體分配系統800的一實施例之例示圖。流體分配系統800可以包含第一泵805a或可以連接至第一泵805a，其由貯存器830抽取流體。貯存器可以經由阻劑供給810透過手動、重力給料或經由外部泵浦加以填裝。阻劑供給810可以包含通氣系統。流體分配系統800可以包含第一過濾器820a或可以被連接至第一過濾器820a，第一泵浦805a可以傳送阻劑通過該第一過濾器820a。貯存器830可以包含及/或被連接至第二泵浦805b，以允許阻劑被再循環並允許在分配器870的阻劑的背壓被調整。貯存器830可以連接至廢料系統815，阻劑可以透過該廢料系統815以手動、重力給料或經由外部泵浦方式自流體分配系統800移除。廢料系統815可以包含通氣系統。流體分配系統800可以包含或被連接至加熱及/或冷卻系統850。第一泵浦805a可以將阻劑抽送通過加熱及/或冷卻系統850，其調整阻劑的溫度。溫度控制歧管860可以將該阻劑分配至一或更多分配器870。溫度控制歧管860可以被用以控制當阻劑被分配到分配器870時的阻劑的壓力。在一實施例中，所有分配器870及/或分配器870的噴嘴接收相同阻劑溫度的阻劑。分配器870將如所需地分配阻劑。未被分配的所有阻劑可能透過溫度控制歧管860經由返回管線被送回貯存器830。溫度控制歧管860可以被用以監視到達噴墨分配頭870的阻劑流體溫度並提供回授給加熱及/或冷卻系統850。另一實施例為例示於圖8B中的重力給料流體分配系統800b。通氣供給槽810可以位於貯存器830上並經由閥控供給線連接。貯存器830可以位於分配器870上並且阻劑的供給至分配器870可以經由額外閥控供給管線加以控制。貯存器830也可以以經由空氣過濾器820b的過濾空氣與空氣供給832加以加壓。加熱及/或冷卻系統也可以控制以下之一或多者的溫度：貯存器830；分配器870；分配器870的環境；貯存器830中的阻劑；及在分配器870中之阻劑。通氣廢料槽也可以連接至貯存器830與分配器870之一或兩者。
在一實施例中，加熱及/或冷卻系統850為帕耳帖裝置，其係用以設定阻劑流體的溫度。該帕耳帖裝置也可以被稱為帕耳帖熱泵、固態冷凍機、或電熱冷卻器(TEC)。帕耳帖裝置為固態作動熱泵，其將來自裝置一側的熱轉移至裝置的另一側。帕耳帖裝置可以被組態為用於加熱及冷卻兩者，並當組合溫度控制歧管860與回授迴路時，也可以被使用作為溫度控制器，以加熱及冷卻來保持該阻劑於溫度範圍內。在另一實施例中，加熱及/或冷卻系統850可以包含一或更多水冷凍器、蒸汽壓縮冷凍器、熱交換器、電阻式加熱器、溫度控制器等等。
在以奈米壓模系統取得改良產能上，液滴體積VD 扮演著重要的角色。產能可以為填滿在模板18的圖案化表面22上的多數分隔開凹槽24及/或凸部26所花的時間所限制。填裝時間可以由兩主部件所構成：液滴聚結所花的時間；及形成在聚結液滴間的捕獲氣體體積消散的時間。參考圖9，對於給定目標殘留層厚度t2 ，可塑材料的比容必須被由Piezo分配系統800施加。如果使用小液滴體積VD 910，如於圖9所示，則因為模板18接觸基板的表面44，所以液滴將側向散開，並到達液滴開始聚結的一個點，以在液滴間留下小體積的捕獲空氣VTG 920。當使用較大液滴體積VD 時，則較大體積的氣體VTG 被捕獲，並在微滴間留下對應面積。然而，如果所有分隔開凹槽24及/或凸部26都要填滿可塑材料34，則捕獲氣體必須消散。所捕獲氣體的量愈大，則填滿所有凹槽24及/或凸部26所花的時間愈長。結果，能以儘可能小的液滴體積處理愈好。
類似地，將液滴放置在基板上對於填裝時間有重大的影響。如圖10所示，即使液滴體積很小，在液滴置放中的明顯偏移可能衝擊產能並為缺陷。因為缺陷是有關於液滴置放，所以，其被界定為分隔開凹槽24及/或凸部26的未被填充以可塑材料34的區域。此缺陷模式也稱為是未填充缺陷。參考圖10的簡單例子，將具有體積VD 的一微滴1010偏移開造成一情況，其中四個液滴中的三個已聚結，但剩餘一個液滴則否。因此，在所有液滴聚結前，液滴必須持續在直徑上增加。如果液滴未聚結，則可能發生未填充缺陷。
因此，重要的是，液滴體積VD 為最小化及液滴置放為最佳化，以降低液滴填裝時間及藉以改良奈米壓模系統的產能。增加由印表頭至列印基板的液滴速度可以改良液滴置放。然而，當液滴速度增加通過某一瓦解臨限速度時，則液滴絲將會在形成單一液滴前瓦解。此瓦解可能產生霧氣及/或衛星。對於給定流體，有取決於流體特性、噴嘴幾何形狀、及液滴大小的臨限瓦解速度。對於給定流體及噴嘴幾何形狀，增加溫度可能對於低於1pL的液滴造成更高臨限速度，因而改良了液滴置放。
在典型Piezo流體分配系統中的液滴體積係被最佳化，以工作在4-32pL的範圍中。申請人發現在奈米壓模系統中，此並不是完成高產量的最佳體積。相反地，大約2pL或更低的液滴體積為目標值。在此體積範圍中，雖然降低液滴體積可以完成，但包含所形成微滴的完整性以及所形成微滴的置放兩者的對液滴體積的控制並未妥善了解。
一種用以降低液滴體積VD 的方法為改變施加至壓電流體分配系統的電壓及/或電壓波形。此已經致使在室溫(~23℃)微滴的形成至小到0.30pL。室溫設定典型被作成與周圍溫度相符。然而，在室溫設定的液滴體積的下降造成額外問題，其可能衝擊殘留層厚度均勻性、特性填裝時間、產能及缺陷。
在一些情況下，所形成的微滴可能產生衛星微滴或霧，如於圖11A所示。圖11A為沈積為規則陣列的微滴的相片分析，微滴溫度係為20.5℃及液滴體積VD 為0.53pL。然而，明顯地，多數衛星微滴1110係被沈積離開想要的網格。這些衛星微滴1110降低微滴的液滴體積，同時也在不想要的區域增加額外材料。這已經衝擊填裝時間及殘留層厚度均勻度。圖11B為類似微滴陣列的相片，其中微滴溫度被上升至25.5℃及其中並未偵測到顯著衛星微滴。
另外，在較低溫度的微滴沈積造成有關微滴置放的問題。申請人已發現微滴愈小，則液滴置放誤差愈大。這些液滴置放誤差衝擊阻劑填裝時間及產能。
圖12A至12D為根據類似於圖11A-11B所示之相片的照片分析，顯示實驗資料的圖表，其中對於三個不同阻劑，溫度及液滴體積對x方向(分配器在分配時所被移動方向)的置放準確度的影響。以下表1-3例示溫度與液滴體積對液滴置放效能度量的影響，例如，對於三個不同阻劑的x與y方向兩者中的3σ偏移。對於第一阻劑，包含1.05pL，0.85pL、0.6pL、0.43pL，及0.34pL的液滴體積於20.5℃、23℃、25.5℃及27.5℃如同於圖12A與12D所示。圖12D強調對於第一阻劑在20.5℃、23℃、25.5℃及27.5℃的0.6pL液滴與更大液滴間之差異。注意，對於較大微滴隨著溫度只有很少變化，但對於次pL(sub-pL)液滴，則此變化增加。對於第二阻劑在23℃與25.5℃的包含1.2pL、1.09pL、及0.6pL的液滴體積係顯示在圖12B中。對於第三阻劑在20.5℃、23℃及25.5℃的包含1.13pL、0.86pL、及0.75pL的液滴體積係被顯示在圖12C中。液滴體積可以藉由調整施加至液體分配系統的電壓及/或波形加以調整。對於使用於奈米壓模微影中的阻劑，商業上可得液體分配系統具有1-32pL的操作值。圖12A-12D詳細顯示對於不同阻劑的不同溫度的不同液滴體積在x方向中的液滴置放的3σ偏移。申請人發現在室溫降低液滴體積，對於特別是在掃描方向(x方向)的液滴置放效能具有重大衝擊。液滴置放效能可以以很多度量加以反映。反映液滴置放效能的一個度量為在噴射時，掃描方向中之3σ偏移液滴置放。反映液滴置放效能的另一度量包含在次掃描方向中之3σ偏移及在所產生衛星微滴的數量(或體積)與故意沈積微滴間之比率的衛星比率。該3σ偏移為液滴置放效能的準確度的定量統計量數。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
Figure 02_image005
申請人已經決定當液滴體積降低至低於1.0pL時，少量上升溫度對於液滴置放效能有大於預期的衝擊，同時也減少衛星形成。申請人也決定當液滴體積降低至遠低於1.0pL到0.3pL及0.43pL時，少量上升溫度已經對於液滴置放效能有更大衝擊，同時，也降低衛星形成。不同於先前技術方法，其依據墨水溫度的增加，來增加墨水微滴的尺寸。在先前技術中，較低溫度已被用以降低微滴的尺寸，同時，申請人也發現對於微滴愈小，則愈有利於增加溫度。
藉由持續增加溫度超出27.5℃，來對液滴置放作進一步改良是有可能的。溫度的增加係為阻劑的可能發生在40℃以上的聚合作用的可能開始所限制。不同阻劑配方的聚合作用發生在不同溫度，因此，對於阻劑被保持的溫度有不同的限制。再者，壓電分配系統必須由可以例如在升高溫度操作延長時間段的材料作成。
一實施例可以包含阻劑溫度控制系統，其係在壓電流體分配系統外部。阻劑可以在被送至壓電流體分配系統前先被加熱。提供受熱阻劑的供給管線可以加套，以防止大量的熱被傳送入微影系統中。另外，阻劑可以被加熱有限時間段，以防止劣化。受熱阻劑的貯存器也可以加套並具有有限體積，以防止熱傳輸。返迴管線也可以被加套。用於熱的這些設置係用以減輕受熱阻劑的熱影響例如曝光光學件與對準系統的微影系統的部件。
另一實施例可以包含一系統，其控制在分配系統中的阻劑溫度。再一實施例可以包含調整分配系統與阻劑兩者的溫度。超出23℃的溫度增加可以是低為23.1℃及高至40℃，更典型溫度操作範圍為24℃至30℃。液滴體積可以範圍由0.10pL至1.2pL，更典型液滴體積範圍為0.30pL至1.0pL。
壓電流體分配系統32可以更耦接至奈米壓模微影系統10。流體分配系統32可以用以沈積可塑材料34至基板12。
奈米壓模微影系統10與壓電流體分配系統32可以被用以在基板上製造裝置，例如：CMOS邏輯；微處理器；NAND快閃記憶體；NOR快閃記憶體；DRAM記憶體；MRAM；3D交叉點記憶體；Re-RAM；Fe-RAM；STT-RAM；光電子及其他裝置，其中使用奈米壓模微影作為製程的一部份者。
其他基板材料可以包含但並不限於：玻璃；熔凝矽石、GaAs、GaN、InP、藍寶石、AlTiC及其他在本技藝中所知的物質。製造在這些基板上的裝置包含圖案化媒體、場效電晶體裝置、異質結構場效電晶體、發光二極體、讀/寫頭；及類似物。
各種態樣的進一步修改與替代實施例將為熟習於本技藝者觀看本說明書後所了解。因此，此說明書被建構只為例示目的。應了解的是，在此所示與所述之形式只被作為實施例中的例子。元件與材料為可以用來替換在此所示與所述者，部件與製程也可以逆向，及某些特性可以獨立利用，這些將為熟習於本技藝者得到本說明書的益處後加以了解。
10‧‧‧奈米壓模微影系統12‧‧‧基板14‧‧‧基板夾具16‧‧‧機台18‧‧‧模板20‧‧‧台面22‧‧‧圖案化表面24‧‧‧凹槽26‧‧‧凸部28‧‧‧夾具32‧‧‧流體分配系統34‧‧‧可塑材料36‧‧‧橋38‧‧‧源42‧‧‧路徑44‧‧‧表面46‧‧‧圖案化層48‧‧‧殘留層50‧‧‧凸部52‧‧‧凹槽54‧‧‧處理器56‧‧‧記憶體58‧‧‧相機60‧‧‧分配頭64‧‧‧噴嘴66‧‧‧微滴68‧‧‧曲線70‧‧‧視覺系統72‧‧‧顯微鏡74‧‧‧影像64a-c‧‧‧噴嘴66a-i‧‧‧微滴800‧‧‧流體分配系統805a‧‧‧第一泵805b‧‧‧第二泵810‧‧‧阻劑供給815‧‧‧廢料系統830‧‧‧貯存器850‧‧‧加熱及/或冷卻系統860‧‧‧溫度控制歧管870‧‧‧分配器800b‧‧‧重力給料流體分配系統820b‧‧‧空氣過濾器832‧‧‧空氣供給910‧‧‧小液滴體積920‧‧‧捕獲空氣1010‧‧‧微滴
因此，本發明的特性與優點可以詳細了解，本發明實施例的更詳細說明可以藉由參考附圖中所示的實施例加以取得。然而，應注意，附圖只是例示本發明的典型實施例，因此，並不被認為是限定本案範圍，因為發明可以採用其他等效作用實施例加以認可。
圖1為具有與基板分隔的模板與模的奈米壓模微影系統示意圖。
圖2為具有固化圖案層形成於其上的基板示意圖。
圖3為流體分配系統分配流體至基板上的示意圖。
圖4為影像微滴一部份已經被置放於基板上的示意圖。
圖5為施加至噴嘴的電壓、微滴的液滴體積與液滴直徑間的關係示意圖。
圖6為例示流體分配頭與相關影像的示意圖。
圖7為平均微滴直徑列表，顯示可以如何調整電壓以改變微滴直徑。
圖8A-8B為加入流體管理系統與溫度控制器的流體分配系統示意圖。
圖9為微滴合併示意圖。
圖10為當一微滴相對於其他微滴偏移時，微滴合併示意圖。
圖11A與11B例示當分配於20.5℃時所形成的衛星微滴的形成，及當分配溫度增加至25.5℃時，衛星微滴的消除。
圖12A-12D描述在x方向中的微滴置放的偏移成為三個不同阻劑的液滴體積、溫度的函數。
除非特別描述，所有圖式中，相同元件數字與符號被用來表示所示實施例的類似特性、元件、組件或部份。再者，雖然本案將參考圖式加以詳細說明，但如此只是配合所例示實施例。也想要對例示實施例作出改變與修改，而不脫離隨附申請專利範圍所界定的本案的範圍與精神。
12‧‧‧基板
32‧‧‧流體分配系統
34‧‧‧可塑材料
54‧‧‧處理器
56‧‧‧記憶體
60‧‧‧分配頭
64‧‧‧噴嘴
66‧‧‧微滴
70‧‧‧視覺系統
72‧‧‧顯微鏡
74‧‧‧影像

Claims (20)

  1. 一種流體分配系統，包含：流體分配器，被組態用以將壓模阻劑流體的多數微滴分配於基板上的多數位置；及加熱器，被組態用以為該流體分配器所分配之前，將所述多數微滴的各個微滴的微滴流體溫度維持在大於23℃；其中所述為該流體分配器所分配的多數微滴的各個微滴具有低於1.2微微升(pL)的流體體積；及其中該流體分配器被組態用以當該微滴流體溫度大於預定溫度時，令該壓模阻劑流體的液滴置放準確度低於第一臨限值；及其中，當該微滴流體溫度低於或等於該預定溫度時，該液滴置放準確度係大於該第一臨限值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該預定溫度係23℃。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中所述被分配微滴的該微滴流體溫度係於23.1℃至40℃之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該加熱器為帕耳帖(Peltier)裝置，其被組態用以加熱與冷卻該壓模阻劑流體，使得該微滴流體溫度係在預定溫度範圍 內。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體體積係於0.20pL與低於1.2pL之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中衛星微滴的形成相對於當該微滴流體溫度低於或等於23℃時被最小化或免除。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，更包含冷卻器，用以保持該微滴流體溫度於高於23.5℃與低於該壓模阻劑流體劣化的溫度間的溫度範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體體積為低於0.75pL並且增加該微滴流體溫度改良被反映為在效能度量中的相對改變的該液滴置放效能。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體體積為0.6pL或更低及該溫度為25.5℃或更高。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，更包含該壓模阻劑流體，其中該壓模阻劑的特性組合該流體分配器的幾何形狀當該微滴流體溫度大於或等於25℃時，造成該液滴置放準 確度低於該第一臨限值。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體體積為0.6pL或更低。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體體積為0.34pL或更低。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體分配器被組態以使得對於給定壓模阻劑流體：在第一情況中，其中該流體體積為第一體積及該微滴流體溫度為第一溫度，則該液滴置放準確度為第一值；在第二情況中，其中該流體體積為該第一體積及該微滴流體溫度為大於該第一溫度的第二溫度時，則該液滴置放準確度為低於該第一值的第二值；其中第一差值為該第一值減去該第二值；在第三情況中，其中該流體體積為小於該第一體積的第二體積及該微滴流體溫度為該第一溫度時，則該液滴置放準確度為第三值；在第四情況中，其中該流體體積為該第二體積及該微滴流體溫度為該第二溫度時，則該液滴置放準確度為小於該第三值的第四值；其中第二差值為該第三值減去該第四值；其中該第二差值大於該第一差值。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之流體分配系統，其中該流體分配器係由以下之一選出：壓電流體分配器、熱流體分配器、及MEMS為主流體分配器。
  15. 一種壓模微影系統，包含：壓模阻劑流體供給；過濾阻劑循環系統與貯存器；流體供給管線；流體返回管線；流體分配器，被組態用以將壓模阻劑流體的多數微滴分配於基板的多數位置；加熱器，被組態用以為該流體分配器所分配之前，將所述多數微滴的各個微滴的微滴流體溫度維持在大於23℃；及溫度控制歧管；其中為該流體分配器所分配的所述多數微滴的各個微滴具有低於1.2pL的流體體積；及其中該流體分配器被組態以當該微滴流體溫度大於預定溫度時，令該壓模阻劑流體的液滴置放準確度低於第一臨限值；及其中，當該微滴流體溫度低於或等於該預定溫度時，該液滴置放準確度係大於該第一臨限值。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之壓模微影系統，其中該 預定溫度係23℃。
  17. 一種製造物件的方法，該方法包含：將要被分配前的壓模阻劑流體的多數微滴的各個微滴的微滴流體溫度維持在大於23℃；將所述多數微滴分配在基板上的多數位置；其中所述被分配的多數微滴的各個微滴具有小於1.2pL的流體體積；及其中當該微滴流體溫度為大於預定溫度時，該壓模阻劑流體的液滴置放準確度係低於第一臨限值；及其中，當該微滴流體溫度低於或等於該預定溫度時，該液滴置放準確度係大於該第一臨限值。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之製造物件的方法，其中該預定溫度係23℃。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之製造物件的方法，其中該物件更進一步歷經裝置製造的已知步驟與製程。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之製造物件的方法，其中該物件包含以下之一或多者：CMOS邏輯、微處理器、NAND快閃記憶體、NOR快閃記憶體、DRAM記憶體、MRAM、3D交叉點記憶體、Re-RAM、Fe-RAM、STT-RAM；其他記憶體裝置；圖案化媒體；場效電晶體裝置； 異質結構場效電晶體；發光二極體；及讀/寫頭。
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