專利名稱：包括微米和亞微米特征的半導(dǎo)體等器件的光機(jī)械特征制作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到包括微米和亞微米尺寸特征的半導(dǎo)體器件、電氣器件、電機(jī)械器件、微機(jī)械器件以及電光器件的制造，確切地說是涉及到在逐層制作包含微米特征的器件和亞微米特征的器件的過程中，在聚合物薄膜中產(chǎn)生微米和亞微米尺寸的特征的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明可應(yīng)用于包含微小的微米尺寸和亞微米尺寸元件的許多類型的現(xiàn)代電子器件、電磁器件、微機(jī)械器件、以及電光器件的制造過程中。在下面，這些器件稱認(rèn)為微米器件和納米器件。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一種普通應(yīng)用在于半導(dǎo)體制作。在半導(dǎo)體制作過程中，半導(dǎo)體器件被逐層制作在硅、玻璃、或聚合物襯底的頂部上。這些襯底可以是剛性的或柔性的。用熟知的光刻方法來制作諸如信號線和晶體管之類的微小特征。圖1A-H示出了目前在半導(dǎo)體制造過程中用來制作微米和亞微米特征的一般方法。在圖1A中，示出了硅襯底101的一個矩形區(qū)域。此襯底可以是整平了的硅層、玻璃層、或聚合物層，或者可以是已經(jīng)被局部制作的半導(dǎo)體的整平表面。在圖1B中，氧化物層102被安置在襯底101的頂部上，即被生長在襯底101的表面上。在圖1C中，光抗蝕劑薄層103被安置在氧化物層102的頂部上。
然后，將光刻掩模置于光抗蝕劑表面上，紫外(“UV”)光通過光刻掩模被引導(dǎo)到光抗蝕劑層103的表面上。光刻掩模具有透明區(qū)域和不透明區(qū)域，這些區(qū)域確定了待要制作在光抗蝕劑層103下方氧化物層102中的特征設(shè)計。光刻掩?？梢允钦脱谀；蜇?fù)型掩模，決定于光抗蝕劑層103對UV輻照曝光是正響應(yīng)還是負(fù)響應(yīng)。在圖1A-H所示的例子中，暴露于UV輻照的光抗蝕劑材料被化學(xué)改變，使光抗蝕劑降解，并使光抗蝕劑容易溶解于溶劑中。光刻掩模具有代表特征的透明區(qū)域，UV輻照被阻擋從而不透過光刻掩模的不透明的無特征區(qū)域。于是，隨著通過光刻掩模的UV輻照透射到光抗蝕劑層表面上，光抗蝕劑層的一些區(qū)域被化學(xué)改變，而無特征的區(qū)域仍然不溶解于溶劑。
圖1D示出了UV輻照通過光刻掩模透射到光抗蝕劑層上之后的光抗蝕劑層。被化學(xué)改變了的光抗蝕劑部分104和105，位于光刻掩模的透明區(qū)域下方。在下一個步驟中，借助于將光抗蝕劑層暴露于溶劑，而清除光抗蝕劑層103的被化學(xué)改變了的部分。被化學(xué)改變了的光抗蝕劑區(qū)域的清除，在光抗蝕劑層中留下了淺的溝道，將溝道底部的氧化物暴露出來。接著，對光抗蝕劑層下方的氧化物層102進(jìn)行化學(xué)腐蝕，或用帶電粒子束進(jìn)行腐蝕，以便在聚合物層中形成對應(yīng)于光抗蝕劑中淺的特征溝道的溝道。此腐蝕方法腐蝕暴露的氧化物，但被不受UV曝光化學(xué)降解的留下的光抗蝕劑層阻擋。在腐蝕氧化物層之后，用化學(xué)或機(jī)械工藝清除留下的光抗蝕劑。
圖1E示出了通過上述腐蝕步驟腐蝕到氧化物層中的特征溝道。溝道106和107對應(yīng)于由UV輻照曝光在光抗蝕劑層中產(chǎn)生的特征圖形(圖1B中的104和105)。假設(shè)這些特征是金屬信號線，則在接著的步驟中，金屬層108被淀積到氧化物層102的表面上，將特征溝道填充，并在氧化物層上增加一個額外的層。圖1F示出了涂覆金屬層之后的初期半導(dǎo)體器件的矩形部分。接著，對初期半導(dǎo)體器件的表面進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械整平以清除金屬層，留下埋置在氧化物層中的金屬信號線。圖1G示出了具有埋置信號線的氧化物層。最后，可以在氧化物層頂部上安置相繼的聚合物層、多晶硅層、氧化硅層、或其它類型的層，以便在氧化物層102中生成的特征上產(chǎn)生額外的特征?？梢远啻沃貜?fù)圖1A-H所示的步驟，以便在半導(dǎo)體器件的各層中產(chǎn)生復(fù)雜的三維陣列特征。
圖1A-H所示的傳統(tǒng)的以光刻為基礎(chǔ)的特征制作步驟幾十年來一直用于生產(chǎn)越來越小和越來越精細(xì)的半導(dǎo)體器件。但光刻方法有大量的不足。一個眾所周知的不足是用UV輻照對光抗蝕劑層進(jìn)行圖形化所帶來的分辨率限制。邊沿衍射效應(yīng)降低了被投影圖形的分辨率，且隨著特征尺寸的減小，邊沿衍射效應(yīng)變得更為明顯。光刻技術(shù)的另一缺點(diǎn)是，為了在半導(dǎo)體器件的特定層中制作特征，通常需要許多連續(xù)的復(fù)雜步驟。各個步驟可能要求仔細(xì)的對準(zhǔn)過程以及昂貴而費(fèi)時間的化學(xué)、機(jī)械、氣相淀積和基于帶電粒子束的過程，這對于制作設(shè)備以及生產(chǎn)成品半導(dǎo)體器件來說，都造成了巨大的代價。光刻技術(shù)的另一缺點(diǎn)是要求平坦的表面，以便其上施加UV輻照圖形的整個表面保持在窄的焦深內(nèi)。這樣就難以將光刻技術(shù)用來在諸如塑料片之類的本身就難以整平的表面上制作微米和亞微米特征。
為了克服光刻方法固有的特征尺寸限制，半導(dǎo)體制造廠家正在開發(fā)軟X射線光刻方法，并可能最終試圖采用波長甚至更短的輻照，以便將特征尺寸減小到納米和亞納米范圍。然而，這些短波長輻照技術(shù)尚未完全商業(yè)化，且特別是為了改裝復(fù)雜的半導(dǎo)體制造設(shè)備、掩模制備、以及掩模/器件對準(zhǔn)設(shè)備所需的投資極為昂貴。但半導(dǎo)體制造廠家處于持續(xù)不斷的經(jīng)濟(jì)壓力下以產(chǎn)生越來越小的特征尺寸，從而不斷地提高半導(dǎo)體器件中的微電子電路密度。而且，微米器件和納米器件的許多更新的應(yīng)用正在開發(fā)之中，包括復(fù)雜的微電機(jī)械系統(tǒng)，諸如傳感器和小型化學(xué)分析系統(tǒng)、分子分析陣列、電光器件、以及其它這種新技術(shù)產(chǎn)品。半導(dǎo)體器件和其它類型微米器件和納米器件的設(shè)計者、制造者、以及使用者都承認(rèn)需要微米和亞微米特征制作方法來經(jīng)濟(jì)地產(chǎn)生越來越小的特征，從而相應(yīng)地提高半導(dǎo)體器件和其它這類器件中的特征密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施方案是一種用來在初期半導(dǎo)體器件或其它微米器件或納米器件的聚合物層內(nèi)制作微米和亞微米尺寸特征的方法和系統(tǒng)。借助于用具有相應(yīng)侵入體的光機(jī)械壓模對粘性薄聚合物表面進(jìn)行印制，或借助于經(jīng)由毛細(xì)作用將低粘滯性的聚合物吸到侵入體之間的空間而使低粘滯性聚合物膜凸起，來直接印制小的特征。借助于使聚合物表面的選定區(qū)域的表面暴露于通過光機(jī)械壓模透射的UV輻照以化學(xué)改變聚合物，使暴露于UV或屏蔽于UV的區(qū)域可被溶劑清除，來產(chǎn)生大的特征。于是，本發(fā)明的所述實(shí)施方案就提供了用于精細(xì)特征的完全采用機(jī)械印制方法的局部透明印制掩模，以及用于大的特征提供了類光刻的化學(xué)聚合物清除方法。


圖1A-H示出了目前半導(dǎo)體制造過程中用來制作微米和亞微米特征的一般方法。
圖2A-F示出了用來將特征印制到初期微米器件或納米器件中的機(jī)械式圖形印制技術(shù)。
圖3示出了當(dāng)機(jī)械圖形印制掩模的大的或?qū)挼那秩塍w位于一個或多個窄的機(jī)械圖形印制掩模的侵入體附近時可能出現(xiàn)的問題。
圖4A-D和5A-D示出了本發(fā)明二個不同實(shí)施方案提供的光機(jī)械圖形印制方法。
圖6A-D示出了采用代表本發(fā)明一個實(shí)施方案的光機(jī)械圖形印制掩模的多晶硅薄膜晶體管制作。
圖7A和7B示出了光機(jī)械圖形印制掩模的UV阻擋特征和侵入體特征的變化。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個實(shí)施方案提供了一種光機(jī)械圖形印制掩模(“OMPIM”)，用來將特征印制到初期半導(dǎo)體器件、微米器件、或納米器件的層中。機(jī)械圖形印制能夠達(dá)到更高的分辨率，或換言之，常常能夠比目前可得到的光刻方法更經(jīng)濟(jì)地印制小的特征。而且，機(jī)械圖形印制能夠大幅度減少將特征圖形化到微米器件或納米器件上所需的步驟數(shù)目。但直至數(shù)十納米范圍的特征尺寸，機(jī)械圖形印制明顯地受到層內(nèi)特征的尺寸差異的限制，而不是像目前可得到的光刻方法那樣受到特征尺寸的限制。本發(fā)明的一個實(shí)施方案借助于用類光刻技術(shù)來制作大的特征而用單純機(jī)械印制方法來制作小的特征，消除了特征尺寸差異限制。
圖2A-F示出了用來將特征印制到初期納米器件的層中的機(jī)械圖形印制技術(shù)。在圖2A-F中，以及在后面的各個圖中，為了清楚起見，襯底和各個層被示為剖面。這些圖僅僅示出了可能包含幾千萬特征的整個初期微米器件或納米器件剖面的一個小部分。圖2A示出了其上要制作下一個含特征層的剛性或柔性襯底。此襯底可以由各種材料制成，包括玻璃、多晶硅、硅、或各種聚合物。在第一步驟中，粘性聚合物層被涂覆到襯底表面。圖2B示出了層疊在上述襯底201上的聚合物層202。接著，如圖2C所示，將機(jī)械圖形印制掩模置于新增加的聚合物層的表面上方。然后將機(jī)械圖形印制掩模壓入到聚合物層中。注意襯底不必是平坦的。例如，襯底可以被成形為圓柱體表面的突出外部。在此情況下，機(jī)械圖形印制掩?？赡芫哂邢鄳?yīng)的凹入表面，以便使機(jī)械圖形印制掩模的整個表面能夠與襯底表面同時接觸。許多其它的襯底/掩模互補(bǔ)表面形狀也是可能的。圖2D-F示出了機(jī)械圖形印制掩模203通過聚合物層202被壓在襯底201上。機(jī)械圖形印制掩模203包括侵入體204-208，當(dāng)機(jī)械圖形印制掩模被壓入到聚合物層時，侵入體204-208在聚合物層中產(chǎn)生窄的槽和寬的槽。如圖2F所示，機(jī)械印制過程的目的是盡可能緊密地將機(jī)械圖形印制掩模203壓向襯底201。當(dāng)機(jī)械圖形印制掩模203隨后被清除時，槽保留在聚合物層中對應(yīng)于侵入體204-207的位置處，而聚合物層中的寬的槽213保留在對應(yīng)于寬的侵入體208的位置處。注意，在圖2D-F中，當(dāng)機(jī)械圖形印制掩模被進(jìn)一步壓入到聚合物層201中時，侵入體之間的寬的槽中的聚合物層的高度由于聚合物從侵入體下方排出，特別是從寬的侵入體208下方排出而增加。
遺憾的是，由于圖形尺寸的差異，可能無法將機(jī)械圖形印制掩模壓到聚合物層中所希望的深度。圖3示出了當(dāng)機(jī)械圖形印制掩模的大的或?qū)挼那秩塍w位于一個或多個窄的侵入體附近時可能出現(xiàn)的問題。注意，從寬的侵入體208下方排出的粘性聚合物已經(jīng)幾乎向上推到了寬的侵入體208與窄的侵入體207之間的寬槽214的頂部。不再有聚合物能夠從寬的侵入體208下方被排出進(jìn)入寬槽214。而且，由于聚合物粘性相當(dāng)大，可能需要大得多的壓力來使聚合物橫向排出到鄰近的寬槽或區(qū)域中。于是，被諸如侵入體208的寬侵入體排出的聚合物的體積通常一定會被容納在諸如寬槽214的鄰近的寬槽中。
在圖3所示的例子中，假設(shè)寬的侵入體的寬度215為w1，寬的侵入體左邊的寬槽的寬度216為w2，機(jī)械圖形印制掩模的侵入體的高度217為h，而侵入體被壓入到聚合物層中的深度218為d，并假設(shè)各個侵入體和各個寬槽是直線，其沿垂直于圖3平面的方向的尺度為x，被寬的侵入體208排出的聚合物的體積為w1dx寬槽214的體積為w2hx如上所述，寬槽的體積必須大于從寬的侵入體208排出的聚合物的體積的一半0.5w1dx＜w2hxw1d＜2w2hw1d/h＜2w2于是，為了緩和圖3所示的問題，人們可能決定將機(jī)械圖形印制掩模侵入體的形狀比w1/h減小到這樣一種程度，使各個侵入體之間的寬槽的體積增大到能夠容納被排出的聚合物。但機(jī)械圖形印制掩模的侵入體的高寬比受到各種機(jī)械的和流體流動的限制。例如，對于聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)掩模，形狀比必須大于或等于1∶3。
寬的機(jī)械圖形印制侵入體的另一問題是，至少對于插入過程的一部分，將掩模通過聚合物層壓到下方襯底所需的時間正比于聚合物層深度d與寬侵入體的底部和襯底表面之間的聚合物層的厚度d1的比率的平方，如下所示t=νw12Pd[(dd1)2-1]]]>其中，ν＝聚合物的粘度，P＝施加到機(jī)械圖形印制壓模上的壓力，而t＝時間，單位為秒。
侵入體的寬度越大，通過聚合物層將機(jī)械圖形印制掩模壓到所希望的深度所需的時間越長。為了緩和上述問題，可以使用粘滯性小的聚合物，雖然粘滯性小的聚合物可以更容易地排出，但也由于毛細(xì)作用而被優(yōu)先吸到窄的掩模槽中，使較寬的掩模槽中聚合物減少。
作為變通，可以在涂覆有粘滯性小的液體聚合物溶液薄層的表面上進(jìn)行機(jī)械印制。在這些涂覆中，為了利用毛細(xì)作用完全地填充所有的槽，提供了足夠的聚合物溶液。然而，需要有效地清除大面積的固化聚合物，仍然表明需要一種處理不同于窄區(qū)域的寬區(qū)域的方法。
為了克服上述問題，本發(fā)明的一個實(shí)施方案提供了一種光機(jī)械圖形印制掩模(“OMPIM”)，此光機(jī)械圖形印制掩模組合了類光刻機(jī)械印制、UV輻照誘導(dǎo)的有差異的聚合物固化、以及未被固化的聚合物的化學(xué)清除。圖4A-D和圖5A-D示出了本發(fā)明二個不同實(shí)施方案提供的光機(jī)械圖形印制。圖4A示出了襯底401，其頂部上已經(jīng)涂覆了諸如Norland NOA光粘性聚合物或混合有Citageigy Irgacure 651的1，6己二醇二丙烯酸酯之類的可UV固化的聚合物層402?？蒛V固化的聚合物層需要被印制對應(yīng)于將要埋置在可UV固化聚合物層402中的特征的窄槽和寬槽。如圖4B所示，OMPIM 403被向下壓到聚合物層上，OMPIM403的侵入體幾乎被壓到襯底401的表面，且排出的聚合物上升進(jìn)入OMPIM各個特征之間的寬槽404-407中。
除了侵入體之外，OMPIM 403還包括對應(yīng)于需要印制到聚合物層中的寬特征的UV阻擋區(qū)408。OMPIM本身對UV輻照是透明的?？梢杂米⒛?、腐蝕、或淀積技術(shù)，從PDMS、石英、玻璃、或其它UV透明的材料來制成OMPIM，以便制作掩模侵入體和其它掩模特征。在圖4B中，對應(yīng)于OMPIM侵入體的小的特征已經(jīng)被印制到可UV固化的聚合物層402中，但寬的中央特征尚未被印制。接著，如圖4C所示，UV輻照通過OMPIM被透射到可UV固化的聚合物層402的表面上。UV輻照通過除了被UV掩模408阻擋的區(qū)域之外的所有OMPIM區(qū)域被透射。UV輻照對掩模的照射導(dǎo)致暴露于通過OMPIM透射的UV輻照的那些聚合物層410部分發(fā)生固化，但被UV掩模408屏蔽于UV輻照的聚合物411仍然未被固化。最后，如圖4D所示，OMPIM被清除，并借助于將未被固化的聚合物溶解于溶劑而從襯底清除未被固化的聚合物。注意，借助于各向異性氧等離子體腐蝕，可以清除窄槽和寬槽底部處的任何殘留的固化聚合物。于是，窄特征和寬特征都已經(jīng)被印制到聚合物層402中，窄特征純粹用機(jī)械方法印制，而寬的槽那樣的特征412由類光刻方法產(chǎn)生，此方法通過UV輻照將差動(differential)化學(xué)穩(wěn)定性引入到聚合物層的各個區(qū)域中。注意，邊沿衍射效應(yīng)可能使寬的特征稍微變模糊，但對用類光刻技術(shù)制作的寬特征通常不明顯，同時，小特征的純粹機(jī)械印制提供了從采用UV輻照的光刻技術(shù)由于衍射效應(yīng)而無法得到的銳度(sharpness)。
下面被稱為“負(fù)性聚合物”的不能靠暴露于UV輻照而固化的聚合物，可以被用于具有與上述實(shí)施方案相反方位的UV阻擋區(qū)的OMPIM。圖5A-D示出了這一變通的OMPIM和以O(shè)MPIM為基礎(chǔ)的方法。如圖5A所示，負(fù)性聚合物層502被涂覆到襯底501的表面。接著，如圖5B所示，OMPIM 503被壓入到負(fù)性聚合物層502中。OMPIM 503包括UV阻擋區(qū)504-517，其它區(qū)域?qū)V透明。然后如圖5C所示，UV輻照通過OMPIM被透射到負(fù)性聚合物層上。UV輻照被UV阻擋區(qū)504-517阻擋，并通過不阻擋UV的區(qū)，從而使不阻擋UV區(qū)下方的負(fù)性聚合物區(qū)520曝光并發(fā)生化學(xué)改變。未被UV曝光的聚合物則可以在解脫壓模之前被熱固化。為了便于壓模的清潔解脫，壓模的表面對未被固化的聚合物應(yīng)該不具有化學(xué)親和性。例如，若未被固化的聚合物是親水性的，則壓模的表面應(yīng)該是疏水性的。UV曝光的聚合物不由于施加熱而被固化。然后，如圖5D所示，在清除OMPIM之后，可以用溶劑溶解負(fù)性聚合物的化學(xué)改變了的區(qū)域。如在前面參照圖5A-D所述的實(shí)施方案中那樣，借助于純粹的機(jī)械方法，窄的特征已經(jīng)被印制到聚合物層502上，并借助于通過選擇性地暴露于UV輻照，將有差異的化學(xué)穩(wěn)定性引入到聚合物區(qū)中，已經(jīng)通過類光刻技術(shù)制作了寬的槽形特征521。
圖6A-D示出了用代表本發(fā)明另一實(shí)施方案的OMPIM制作多晶硅薄膜晶體管。圖6A示出了具有二個以二個UV阻擋區(qū)604和605為側(cè)翼的臺階狀侵入體602和603的OMPIM 601。OMPIM已經(jīng)被壓入到涂覆在柵金屬層607、柵絕緣層608、多晶硅層609、以及襯底610上的可UV固化的聚合物層606中。OMPIM和下方的可UV固化的聚合物被UV輻照照射，以便固化二個臺階狀侵入體602-603之間的聚合物。二個UV阻擋區(qū)604和605下方的聚合物仍然未被固化。清除OMPIM，并在溶劑中溶解未被固化的聚合物，以便產(chǎn)生圖6B所示的臺階狀UV固化的聚合物特征612。注意，在圖6B中，利用清除未被UV固化的聚合物612保護(hù)的金屬的方法，未被聚合物特征612保護(hù)的柵金屬已經(jīng)被清除。接著，如圖6C所示，利用通過帶電粒子束的離子注入來對多晶硅層609進(jìn)行摻雜。倘若帶電離子通過盡可能少的上方層，則摻雜水平最高，換言之，即產(chǎn)生最高的摻雜劑濃度。于是，在未被UV固化的聚合物特征612覆蓋的區(qū)域內(nèi)，摻雜水平最高，在UV固化的聚合物特征612的中央部分的緊鄰下方，摻雜水平最低或?yàn)?，而在可UV固化的聚合物特征612的臺階狀部分下方，摻雜水平中等。然后用熱退火或激光退火方法來激活被注入的離子。接著，清除UV固化的聚合物的臺階狀部分，并用金屬腐蝕方法清除此部分下方的柵金屬。最后，清除柵金屬上方的環(huán)狀聚合物。如圖6D所示，差動摻雜過程產(chǎn)生了充分摻雜的多晶硅層區(qū)域614和615、輕摻雜的多晶硅層區(qū)域616和617、以及基本上不摻雜的多晶硅層區(qū)域618。這種差動摻雜的薄膜晶體管即所謂的輕摻雜源/漏薄膜晶體管?？拷w管漏區(qū)的低摻雜水平，在工作過程中降低了漏區(qū)附近的電場。電場的降低反過來又借助于降低“關(guān)斷”狀態(tài)下電場誘導(dǎo)的源/漏漏電流以及降低此狀態(tài)被轉(zhuǎn)換到“開通”狀態(tài)時源/漏電流的迅速增大而改善了晶體管的性能。
圖7A和7B示出了OMPIM的UV阻擋區(qū)和侵入體特征的變化。如圖7A所示，UV阻擋區(qū)可以被固定到OMPIM的表面701，可以被植入成與OMPIM的表面齊平702，或可以被埋置在OMPIM之內(nèi)703。UV阻擋區(qū)可以被層疊在OMPIM的頂部或底部表面上。UV阻擋區(qū)可以由各種金屬薄膜制成，但也可以由各種其它的對UV不透明的材料制成，包括碳黑、不透明的聚合物材料、以及衍射濾光片。如圖7B所示，OMPIM侵入體諸如侵入體704-707可以包括UV阻擋區(qū)，且各個侵入體可以具有不同的長度。借助于將UV阻擋區(qū)置于盡可能靠近襯底，可以獲得更高的分辨率。
雖然就特定的實(shí)施方案已經(jīng)描述了本發(fā)明，但不意味著本發(fā)明局限于此實(shí)施方案。對于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員來說，本發(fā)明構(gòu)思內(nèi)的各種修正是顯而易見的。例如，OMPIM可以由各種各樣不同的UV透明材料制成。OMPIM也可以被應(yīng)用于與其它物理過程的組合中來化學(xué)上改變下方的聚合物層。例如，可以采用波長更長的輻照，此時的OMPIM必須對波長更長的輻照透明。在其它的技術(shù)中，OMPIM可以對某些帶電粒子比較透明，其帶電粒子掩模層疊在OMPIM上或埋置在OMPIM之中。OMPIM能夠被制作成將幾乎數(shù)量無限的特征圖形印制到半導(dǎo)體器件和其它電子器件、電機(jī)械器件、機(jī)械器件、或電光器件的各個層上，其中窄的特征被機(jī)械地印制，而較寬的特征借助于對各層進(jìn)行選擇性的輻照誘導(dǎo)化學(xué)改變隨之以溶劑清除層中被改變了的部分來獲得。根據(jù)特定器件的圖形印制要求，能夠制造各種不同形狀和尺寸的OMPIM。如上所述，OMPIM可以被用來印制粘性聚合物膜或粘滯性小的聚合物膜，這些聚合物膜被毛細(xì)作用吸入到各個侵入體之間的空間中。
為了說明的目的，上面的描述使用了專門的術(shù)語，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但對于本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然為實(shí)施本發(fā)明并不要求具體的細(xì)節(jié)。本發(fā)明具體實(shí)施方案的上述描述是為了說明的目的提出的。不被認(rèn)為是完備的或是將本發(fā)明限制為所公開的精確形式。根據(jù)上述討論，許多修正和改變顯然是可能的。為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用而描述了各個實(shí)施方案，從而使本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員能夠最好地利用本發(fā)明以及具有適合于特定使用的各種修正的各種實(shí)施方案。本發(fā)明的范圍由下列權(quán)利要求及其同等物確定。
權(quán)利要求
1.一種用來在器件的聚合物層(402，502)中制作特征的方法，所述器件被設(shè)計成包括微米和亞微米元件和組成部分，該方法包括提供光機(jī)械圖形印制掩模(403，503)；將圖形從光機(jī)械圖形印制掩模(403，503)機(jī)械地轉(zhuǎn)移到聚合物層(402，502)上，以便在聚合物層內(nèi)產(chǎn)生窄的特征；通過光機(jī)械圖形印制掩模透射輻照以便有選擇地將聚合物的區(qū)域(411，520)暴露于輻照，導(dǎo)致暴露的聚合物區(qū)域和未被暴露的聚合物區(qū)域的有差異的化學(xué)穩(wěn)定性；以及清除對化學(xué)清除方法敏感的聚合物區(qū)域(411，520)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中光機(jī)械圖形印制掩模包括下列之一壓入到聚合物層中的位于表面上的侵入體(204-207)；以及通過毛細(xì)作用將粘滯性小的聚合物溶液吸入其間的位于表面上的侵入體(204-207)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中光機(jī)械圖形印制掩模包括輻照阻擋區(qū)(408，504-517)，其用來阻擋對選定的聚合物區(qū)域的曝光，且所述輻照是紫外光。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中聚合物由于暴露于紫外光而被固化(409，410)，且其中輻照阻擋區(qū)(408)對應(yīng)于聚合物的無特征區(qū)域。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中聚合物由于暴露于紫外光而被破壞化學(xué)穩(wěn)定性(520)，且其中輻照阻擋區(qū)(504-517)對應(yīng)于聚合物的特征區(qū)域。
6.一種光機(jī)械圖形印制掩模，包括紫外光透明本體(403，503)；形成在紫外光透明本體的表面上的紫外光透明侵入體(204-207)；以及對紫外光不透明的阻擋區(qū)(408，504-517)。
7.如權(quán)利要求6所述的光機(jī)械圖形印制掩模，其中紫外光透明本體(403，503)和紫外光透明侵入體(204-207)由下列之一制成聚二甲基硅氧烷；石英；玻璃。
8.如權(quán)利要求6所述的光機(jī)械圖形印制掩模，其中對紫外光不透明的阻擋區(qū)(408，504-517)是下列之一金屬薄膜；碳黑層；以及光學(xué)衍射材料層。
9.如權(quán)利要求6所述的光機(jī)械圖形印制掩模，其中紫外光不透明阻擋區(qū)以下列方式被包括在光機(jī)械圖形印制掩模中固定到紫外光透明本體的表面(701)；埋置在紫外光透明本體之中，并與紫外光透明本體的表面齊平(702)；以及埋置在紫外光透明本體之中，且不鄰接紫外光透明本體的表面(703)。
10.如權(quán)利要求6所述的光機(jī)械圖形印制掩模，其中紫外光透明本體(403，502)由對未被固化的聚合物具有很小或不具有化學(xué)親和性的材料制成。
全文摘要
一種用來在初期半導(dǎo)體器件或其它微米器件或納米器件的聚合物層(402，502)中制作微米和亞微米尺寸的特征的方法和系統(tǒng)。用具有相應(yīng)侵入體(204－207)的光機(jī)械壓模(403，503)來直接印制小的特征。借助于通過光機(jī)械壓模透射UV輻照而將聚合物表面被選擇區(qū)域(411，520)的表面暴露于UV輻照，以化學(xué)改變聚合物，使暴露于UV的或屏蔽掉UV的區(qū)域被溶劑清除，從而產(chǎn)生大的特征。于是，本發(fā)明的所述實(shí)施方案就提供了一種局部透明的印制掩模，其對精細(xì)的特征采用純粹機(jī)械印制，而對大的特征采用類光刻的化學(xué)聚合物清除。
文檔編號G03F1/08GK1434349SQ0310337
公開日2003年8月6日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月23日
發(fā)明者P·梅, C·P·陶西, A·H·簡斯 申請人:惠普公司