压印光刻制造技术

本发明专利技术公开了一种压印光刻，包括针和基板台，所述基板台配置成保持待压印的基板，其中针可在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置是在使用中所述针穿透基板上的可压印材料层的位置，所述第二位置是在使用中所述针从基板上的可压印材料层脱离的位置，所述基板台和所述针配置成使得一个相对另一个被扫描。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压印光刻。
技术介绍
光刻装置是将期望的图案施加到基板目标部分上的一种装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造、平板显示器和包括精细结构的其他设备。期望的是减小光刻图案中的特征尺寸，因为这允许在给定的基板区域上获得更大密度的特征。在光学光刻中，通过使用较短波长的辐射可以获得增大的分辨率。但是，这种减小还存在许多问题。目前的系统开始采用波长为193nm的光源，即使在该水平衍射限制成为一个障碍。在较低的波长下，材料的透明度非常低。具有增大分辨率的光刻装置需要复杂的光学系统和稀有材料，因此非常昂贵。如压印光刻中所公知的，用于印刷次100nm的特征的替换方案包括通过使用物理模子或模板将图案压印到可压印介质中，将图案转印到基板上。该可压印介质可以是基板或涂敷在基板表面上的材料。可压印介质可以是功能性的或者可以用作“掩模”以将图案转印到下面表面上。可压印介质例如可以作为抗蚀剂沉积在基板(如半导体材料)上，在该可压印介质中提供由模板限定的、待转印的图案。因而，压印光刻基本上是微米或纳米级的模制处理，其中模板的形貌限定了基板上形成的图案。可以像光学光刻处理那样层叠图案，使得在原理上，压印光刻可以用于诸如IC制造这样的应用。压印光刻的分辨率仅受模板制造处理的分辨率的限制。例如，压印光刻可以用于形成范围在次50nm中的特征，与使用常规的光学光刻处理获得的特征相比，该特征具有明显改进的分辨率和线边缘粗糙度。此外，压印处理不需要昂贵的光学系统、高级照明源或光刻处理通常需要的专用抗蚀剂材料。模板的制造比较昂贵和耗时。在使用模板处理大量基板时，通过使所销售的每个基板提高少量的价格，可以补偿制造模板的成本。但是，如果要处理少量的基板，或者处理一个基板，就不容易补偿制造模板的成本。这表示这种模板制造在经济上是不可行的。
技术实现思路
根据第一方面，提供一种压印光刻装置，包括针和基板台，所述基板台配置成保持待压印的基板，其中所述针可在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置是在使用中所述针穿透基板上的可压印材料层的位置，所述第二位置是在使用中所述针从基板上的可压印材料层脱离的位置，所述基板台和所述针配置成使得它们可相对彼此移动。根据第二方面，提供一种压印光刻模板，包括在第一位置和第二位置之间移动的针，所述第一位置是在使用中所述针穿透可压印材料层的位置，所述第二位置是在使用中所述针从可压印材料层脱离的位置。根据第三方面，提供一种压印光刻的方法，包括使基板或可独立控制的针阵列相对彼此移动；致动第一组针，使得其穿透基板上的可压印材料；以及致动不同的第二组针，使得其穿透基板上的可压印材料；从而在可压印材料中形成压印的图案。本专利技术的各个实施例可以应用于任何压印光刻处理，其中将图案化的模板压印到可流动状态的可压印介质中，例如还可以应用于如上所述的热和UV压印光刻。附图说明现在仅仅通过实例的方式，参考随附的示意图描述本专利技术的各个实施例，其中相应的参考标记表示相应的部件，其中图1a-1c分别示出了常规的软、热和UV光刻处理的实例；图2示出了当使用热和UV压印光刻图案化抗蚀剂层时采用的两步蚀刻处理；图3示意性地示出了模板和沉积在基板上的典型可压印抗蚀剂层；图4是根据本专利技术的一个实施例的部分压印模板的示意性表示；图5是显示了各种方式的示意性表示，通过该方式图4的压印模板可以使可压印抗蚀剂层固化；图6示意性地示出了根据本专利技术的实施例可以使用的压印和固化方法；图7是从图4的压印模板的下面看的示意性表示；图8示意性地示出了使用本专利技术的实施例进行压印的基板；图9是图4中几个压印模板的结构的示意性表示；图10是根据本专利技术的一个实施例的压印模板的示意性表示；以及图11是根据本专利技术的一个实施例的压印模板的针的示意性表示。具体实施例方式有两种压印光刻的原理方法，其通常称为热压印光刻和UV压印光刻。还已知的第三种“印刷式”光刻是软光刻。图1a至1c示出了这些压印光刻的实例。图1a示意性地示出了软光刻处理，其包括从柔性模板10(通常由脱模剂(PDMS)制造)上将分子层11(通常是油墨例如硫醇)转印到抗蚀剂层13上，该抗蚀剂层由基板12和平面化的转印层12’支撑。模板10在其表面上具有特征图案，分子层布置在特征上。当将模板压靠在抗蚀剂层上时，分子层11粘附在抗蚀剂上。当从抗蚀剂上去除模板时，分子层11粘附于抗蚀剂，蚀刻其余的抗蚀剂层，从而将未被转印的分子层覆盖的抗蚀剂区域向下蚀刻到基板。在软光刻中使用的模板很容易变形，因此不适合于高分辨率的应用，例如在纳米级，因为模板的变形会不利地影响压印图案。此外，当制造多层结构时，其中相同的区域将多次被重叠，而软压印光刻不能在纳米级上提供重叠精度。当在纳米级上使用时，热压印光刻(或热压纹)也是一种已知的纳米压印光刻(NIL)。该处理使用较硬的模板，其例如由硅或镍构成，它们更加耐磨和不易变形。例如在美国专利No.6,482,742中就描述了这种模板，如图1b所示。在典型的热压印处理中，将坚固模板14压印到热固性或热塑性聚合树脂15中，该聚合树脂设在基板表面上。例如可以将该树脂旋涂或烘焙在基板表面上、或者更加典型地是(如示出的实例那样)平面化的转印层12’上。应该注意，描述压印模板的术语“硬”包括通常在“硬”和“软”材料之间考虑的那些材料，例如“硬”橡胶。用作压印模板的特殊材料的适合性由其应用要求来确定。当使用热固性聚合树脂时，该树脂被加热到一定温度，使得当树脂和模板接触时，树脂可以充分地流动到限定在模板上的图案特征中。然后使树脂的温度增加以使树脂热固化(例如交联)，从而使其变硬和不可逆转地形成期望图案。然后去除模板，使图案化的树脂冷却。在热压印光刻处理中使用的热塑性聚合树脂的实例有聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚(苯基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸环己酯)。加热该热塑性树脂使得其在使用模板压印之前处于自由流动的状态。通常有必要将热塑性树脂加热到一定温度，该温度大大超过树脂的玻璃转化温度。将模板按压到流动树脂中，并施加足够的压力以确保树脂流动到在模板上限定的所有图案特征内。然后使树脂和在适当位置中的模板一起冷却到其玻璃转化温度之下，于是树脂就不可逆转地形成期望的图案。该图案由树脂残留层中浮雕状的特征构成，该树脂残留层可以通过合适的蚀刻处理去除，从而仅仅留下图案特征。当从变硬的树脂去除模板后，如图2a至2c所示，通常执行两步蚀刻处理。基板20具有直接位于其上的平面化的转印层21，如图2a所示。平面化的转印层的用途有两个。它可以提供大体上与模板表面平行的表面，这有助于确保模板和树脂之间的接触是平行的，还可以改进印刷特征的宽高比，如这里所描述的。在去除模板之后，变硬的树脂残留层22留在平面化的转印层21上，以形成期望的图案。第一蚀刻是各向同性的，它去除部分残留层22，同时获得不良的特征宽高比，其中L1是特征23的高度，如图2b所示。第二蚀刻是各向异性的(或选择性的)，并可以改进宽高比。各向异性的蚀刻去除平面化的转印层21中未被变硬的树脂覆盖的那些部分，从而使特征23的宽高比增大到(L2/D)，如图2c所示。蚀刻后在基板上留下而获得的聚合物厚度差(thickness contrast)例如可以用作干蚀刻的掩模，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压印光刻装置，包括针和基板台，该基板台配置成保持待压印的基板，其中所述针可在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置是在使用中所述针穿透基板上的可压印材料层的位置，所述第二位置是在使用中所述针从基板上的可压印材料层脱离的位置，所述基板台和所述针配置成使它们可彼此相对移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J洛夫，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]