影印用于平版印刷工艺中的自动化液体分配的方法和系统技术方案

公开了一种在平版印刷过程中用于在平坦材料的表面，或包括半导体晶片的基片上分配液体的自动化液体分配方法和系统。该分配方法使用可以在液体分配器尖端和基片之间产生相对横向运动的液体分配器和基片台。还描述了一种用于使用基本上无图案的平坦模板在基片上创建平坦表面的方法和装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及可用于平版印刷工艺中的自动化液体分配方法和系统。相关技术的描述平版印刷是能够在基片上印刷尺寸小于50nm的特征的技术。平版印刷具有取代光刻作为用于在100nm以下的区间上制造半导体的一个选择。在九十年代已经引入了几种平版印刷工艺。然而，它们中的大多数都有局限性，使得它们不能真正替代光刻。这些现有技术的局限包括，例如高温变异，需要高压和使用弹性模板。近年来，平版印刷工艺可用来在室温和低压的条件下，从石英模板上将高分辨率图案转印到基片表面。在Step和Flash平版印刷(SFIL)工艺中，在光固化液体材料存在的情况下，将刚性石英模板与基片表面间接接触。通过使用光将该液体材料固化并将模板上的图案印刷到固化的液体上。使用刚性和透明模板可以实施作为SFIL工艺的一部分的高分辨率重叠。同时，应用可在低压和室温条件下通过光固化工艺的低粘性液体材料产生最小化的不希望的层变形。这种变形可导致重叠对齐难以实施。气泡和局部化变形是引起平版印刷制造的装置中大多数缺陷的原因。用于这些印刷过程中的印刷压力可引起扭曲使得重叠对齐极端困难。用于平版印刷过程中的以亚100纳米级的小面积和液体体积使得这种体积的应用对于成功进行平版印刷来说很重要。在基片上添加液体薄层的现有技术包括使用旋转涂层方法。旋转涂层方法依赖于将相对高粘度(例如大于大约20厘泊(cps))的液体应用在基片上。高粘度液体的使用允许使液体均匀地分配在光可固化组合物中，该组合物是在光存在时能够进行化学反应的组合物。可诱导化学反应的光包括紫外光(例如具有大约300nm到大约400nm波长的光)、有光化性的光、可见光、红外光和诸如电子束和X线源的辐射源。可以用很多形式证明化学变化。化学变化可包括，但不限于引起聚合发生的任何化学反应。在一些实施方案中，化学变化引起形成透镜组合物内引发剂种类的形成，所述引发剂种类能够引发化学聚合反应。在一个实施方案中，光可固化组合物可以是光阻组合物。光阻组合物包括暴露于UV光下可固化的任何组合物。光阻组合物的特征在于仅有暴露于光(例如紫外光)下的组合物部分可进行光化学反应。通常用于半导体工业的各种光阻组合物都可以使用。在一个实施方案中，光可固化组合物包括酰化单体。在大多数光刻工艺中，光阻材料典型的具有高粘性(大于大约20厘泊(cps))。在平版印刷中，使用高粘性液体使得很难产生100nm以下的结构。已经发现，低粘性液体产生100nm以下结构的精确的多的复制品。在一个实施方案中，光可固化液体可具有低于大约20cps，优选低于大约10cps，更优选低于大约5cps的粘度。在将光可固化液体应用到基片上后，将图案模板定向到其上应用有光可固化液体的基片的部分上。在半导体工艺中，可以在单一基片上形成多个半导体装置。每单个半导体装置可以由多层形成。这些层可以在前面重叠形成的层上顺序形成层。由于半导体装置的单个元件小的形体尺寸，每一层与其它层的对齐对于半导体装置的适当功能来说十分关键。在固化前，模板和基片可适当地对齐，以确保新形成的层与下面的层匹配。在完成模板和基片的对齐之后，可以完成加工。可以将固化光应用到光可固化液体上。固化光引起液体至少部分固化。在液体至少部分固化之后，可以将模板取出，这时固化的液体将包括与蚀刻到模板上的图案互补的结构。可以通过各种方法将光可固化液体应用到基片上。在一个实施方案中，可以将液体分配器连接到平版印刷装置的顶部框架上。可以构建液体分配器以分配光可固化液体到基片上。可以使用的液体分配器的例子包括，但不限于基于置换的液体分配器、微螺线管液体分配器和压电促动的液体分配器。通过液体分配器以预定图案可以将液体应用到基片上。预定图案可以是线、多条线或小点图案。在一个实施方案中，可以将液体分配器连接到平版印刷装置的框架上。可以将基片安装在位于定向台下方的基片台上。可以构建基片台以可控制地在基本上平行于模板的平面上移动。通过相对于液体分配器移动基片可以将光可固化液体应用到基片上，并控制添加到基片上的液体的量。以这种方式，可以以多种图案将液体添加到基片上。可以预定这种图案以消除或最小化模板和基片之间形成气泡或穴。在使用时，当模板靠近基片定位时，可以分配液体以填满模板和基片间的间隙。在填充间隙时，随着液体填充间隙可出现气泡或穴。气泡或穴的形成是由于图案，在填充间隙前液体形成闭合环路。在一些实施方案中，可以预定图案，使得可以避免形成闭合环路的情况。可以用于最小化气泡和穴形成的图案包括正弦曲线图案、X图案和包括多个液体小滴的图案。平版印刷工艺可用于在基片上创建平面。这里所用的平面性是由基片表面的曲率变化所限定。例如，1微米的平面性指的是表面的曲率变化为限定平面的中心点的上和/或下1微米。在一个实施方案中，可以使用无图案的基本上平的模板来创建基片上的平坦的固化层。平坦的模板可具有多个小于大约500纳米。为了使表面平坦，可以在基片上放置光可固化液体。可以使无图案的基本上平坦的模板与液体接触。通过使固化光导向光可固化液体，可以在基片表面形成平坦的固化液体层。当有或无图案的模板与基片表面上的液体接触时，液体会在模板上施加变形力。这种力会引起模板以一种会改变所需要的印刷特征的方式发生变形。在一些实施方案中，可以使用这种变形力自我校正模板和基片之间的位置。在大多数实施方案中，需要模板与基片平行。由于基片和模板的表面上都包括多个不规则特征，这里所用的“平行定向”是指中线(即，通过模板或基片的中心所画的实线)彼此平行。在一些实施方案中，这里公开的装置可用于相对于基片以基本上平行的布置来定位模板。这些装置可包括促动器和允许相对于表面准确定位模板的柔性元件。在另一个实施方案中，用于相对于基片定位模板的装置可包括设计在装置中的预定柔性。例如，可以构建柔性元件以相应施加到模板上的压力来移动。当模板靠近基片定位时，液体对抗模板的压力可引起柔性元件移动。通过控制液体的图案和柔性臂允许的移动量，模板可“自我校正”到基本上平行定向。液体对抗模板的力可引起模板围绕由柔性元件的移动限定的支点而运动。这里公开的技术可用于多种装置。例如，可以生产半导体装置。半导体装置可包括至少一些具有横向尺寸小于大约200纳米，优选小于大约100纳米的特征。通过在半导体基片上形成印刷的光阻层和使用该印刷的光阻层作为掩模在半导体基片上形成图案可形成这种特征。可以从平版印刷工艺中形成的具有尺寸小于大约250纳米的特征的其它装置包括光电装置、生物装置、MEMS装置、光子装置、表面声波装置、微流体装置和微型光学装置。 附图说明在阅读下列详细描述和参考伴随的附图之后，本专利技术的其它目的和优点会变得更加明显，其中图1A和1B描绘模板和基片之间的缝隙的横截面图；图2A-2E描绘平版印刷处理的横截面图；图3描绘示出平版印刷处理的步骤序列的处理流程图；图4描绘压花模板的底视图；图5描绘定位在基片上的模板的横截面图；图6描绘利用转移层的平版印刷处理的横截面图；图7描绘用于形成平版印刷模板的处理的横截面图；图8描绘压花模板的横截面图；图9描绘另一个压花模板设计的横截面图；图10描绘将可校正的流施加到基片处理的顶视图；图11描绘用于在平版印刷处理期间分发流的设备的示意图；图12描绘用于平版印刷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用有图案的模板在基片上形成图案的方法，其特征在于，包括： 将活性光可固化液体应用到基片的一部分上，其中液体以预定的图案被应用到基片上，其中在基片上的液体的表面积小于有图案的模板的表面积； 定位有图案的模板和基片使彼此具有一定的空间关系，使有图案的模板和基片之间产生一个间隙，其中当有图案的模板以与基片的空间关系定位时，应用的液体基本上填满该间隙； 将活性光照射到液体，其中活性光照射基本上固化该液体，其中在固化液体中形成有图案的模板上的图案；和 从固化液体上分离有图案的模板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BJ周，M科尔博恩，SV斯瑞尼瓦萨恩，T百利，CG威尔森，J埃克德特，
申请(专利权)人：得克萨斯州大学系统董事会，
类型：发明
国别省市：US[美国]