專(zhuān)利名稱：適應(yīng)性納米形貌雕刻的制作方法
適應(yīng)性納米形貌雕刻相關(guān)申請(qǐng)交叉參考本申請(qǐng)根據(jù)35 U. S. C. § 119(e) (1)要求2008年6月9日提交的美國(guó)專(zhuān)利臨時(shí)申 請(qǐng)第61/060007號(hào)的權(quán)益，該臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)參考結(jié)合于此。本申請(qǐng)要求2009年6月6日提 交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第12/479200號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)參考結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
納米制造包括制造具有100納米或更小量級(jí)的特征的非常小的結(jié)構(gòu)。一種其中納 米制造具有相當(dāng)大影響的應(yīng)用是在集成電路的加工之中。半導(dǎo)體加工工業(yè)不斷努力以獲得 更大的生產(chǎn)率，同時(shí)增加基材上形成的單位面積電路數(shù)量，因此納米制造變得越來(lái)越重要。 納米制造提供更大的工藝控制，同時(shí)使得所形成結(jié)構(gòu)的最小特征尺寸持續(xù)降低。其中采用 納米制造的其他開(kāi)發(fā)領(lǐng)域包括生物技術(shù)，光學(xué)技術(shù)，機(jī)械系統(tǒng)等。目前使用的一種示例性納米制造技術(shù)通常稱為壓印光刻。示例性的壓印光刻法在 許多例如以下的出版物中進(jìn)行了詳細(xì)描述美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第2004/0065976號(hào)，美國(guó)專(zhuān)利公 開(kāi)第2004/0065252號(hào)，和美國(guó)專(zhuān)利第6936194號(hào)，這些文獻(xiàn)都通過(guò)參考結(jié)合于此。在各種上述美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)和專(zhuān)利中揭示的壓印光刻技術(shù)包括在可成形層(可聚 合的)中形成浮雕圖案，以及將與該浮雕圖案對(duì)應(yīng)的圖案轉(zhuǎn)移到下方基材中。所述基材可 以與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，以獲得所需的定位，以便促進(jìn)圖案化過(guò)程。該圖案化過(guò)程使用與該基材 相間隔的模板，并且在該模板和該基材之間施加可成形液體。使該可成形液體固結(jié)，以形成 剛性層，該剛性層具有的圖案與該可成形液體接觸的模板表面的形狀相符。固結(jié)之后，從該 剛性層上分離該模板，使得該模板和該基材分開(kāi)。然后對(duì)該基材和該固結(jié)的層進(jìn)行另外的 處理，從而將浮雕圖象轉(zhuǎn)移到該基材中，該圖象與該固結(jié)的層中的圖案相對(duì)應(yīng)。采用壓印光刻的加工技術(shù)可以以存在基本平坦的下方基材或基本平坦的下方層 為基礎(chǔ)。例如，逐層制造半導(dǎo)體裝置過(guò)程中的可靠性和制造簡(jiǎn)易性可能依賴于基本平坦的 基材形貌。在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，可以采用術(shù)語(yǔ)“平面化”來(lái)廣義描述兩種過(guò)程材料沉積過(guò) 程之后晶片表面的形貌改進(jìn)(例如，層間電介質(zhì)(ILD)的平面化)；或除去沉積的膜從而在 凹陷區(qū)域中提供材料(例如，淺槽隔離(STI)，鑲嵌過(guò)程等)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種平面化方案，包括加熱和再流動(dòng)技術(shù)、旋涂玻璃(SOG)法等。但是 通過(guò)目前方案獲得的平坦度是有限的。例如，一種常用的平面化技術(shù)即化學(xué)機(jī)械拋光(CMP) 一般對(duì)基于材料圖案密度的材料除去速率有依賴性。具有高的圖案密度的區(qū)域的接觸面積 可能大于具有較低圖案密度的區(qū)域的接觸面積。這會(huì)導(dǎo)致在低圖案密度區(qū)域施加較大的壓 力，導(dǎo)致在低密度區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較高的材料除去速率。首先對(duì)低密度區(qū)域進(jìn)行平面化，然后隨 著材料以恒定速率被除去，高密度區(qū)域獲得局部平面化。這會(huì)導(dǎo)致在高密度和低密度區(qū)域 之間形成階梯狀現(xiàn)象，在平面化的膜內(nèi)產(chǎn)生大范圍的厚度差異?？梢圆捎梅婪都夹g(shù)，例如模 擬填充和圖案化的光刻膠，來(lái)減小圖案密度方面的差異，但是這些技術(shù)增加了平面化過(guò)程 的復(fù)雜性。
作為CMP的代替的接觸平面化提供了用可光固化的材料旋涂并且經(jīng)過(guò)預(yù)烘焙以 除去殘余溶劑的基材?？梢栽谛康木蠅褐瞥奖砻妫仁共牧显倭鲃?dòng)，通過(guò)壓力來(lái)平 均鋪展材料用于平面化。但是平面化的品質(zhì)會(huì)受到圖案密度差異的影響。一般預(yù)計(jì)用于流 體分布的旋涂在基材上是均勻的。因此，具有變化的密度的區(qū)域一般將具有相同的流體分 布。用超平表面壓制材料時(shí)，該材料傾向于從高特征密度區(qū)域流動(dòng)到低特征密度區(qū)域。由 于該材料具有高粘度，這種再流動(dòng)會(huì)受到限制，以及/或者由于在超平表面和基材之間形 成狹窄通道，該材料的移動(dòng)性會(huì)受到限制。另外，超平表面和基材之間的流體作用力會(huì)在流 體膜中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。當(dāng)除去超平表面時(shí)，這種應(yīng)力得以撤除，導(dǎo)致表面平坦性變差。而且，CP—般不適合特征密度相差很大的情況。例如，如果模頭中有比較大的面積 具有低的圖案密度，則材料可能無(wú)法再流動(dòng)從而填充空隙，因此會(huì)影響整體平坦性。另外， CP 一般不考慮基材和/或超平表面的表面形貌的差異。例如，將超平表面抵靠基材進(jìn)行壓 制時(shí)，這兩者之間在材料厚度方面可能存在差異。使用非常厚的材料膜會(huì)改善流體的移動(dòng) 性，但是可能難以向基材轉(zhuǎn)移相同的平坦性，因?yàn)閷?duì)于較厚的膜而言，后續(xù)的材料除去過(guò)程 (如蝕刻、拋光等)的非均勻性可能占主導(dǎo)。附圖簡(jiǎn)要描述因此通過(guò)參考附圖中所示的實(shí)施方式，提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明，能更詳細(xì) 地理解本發(fā)明。但是應(yīng)該注意，附圖只說(shuō)明了本發(fā)明的典型實(shí)施方式，因此不能認(rèn)為限制了 范圍。

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的光刻系統(tǒng)的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。圖2顯示其上設(shè)置有圖案化的層的圖1中所示基材的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。圖3顯示多個(gè)膜層因?yàn)橄路交脑斐尚蚊膊町惖暮?jiǎn)化側(cè)視圖。圖4A和圖4B分別顯示局部形貌平面性差異和整體形貌平面性差異的簡(jiǎn)化側(cè)視 圖。圖5A-5D顯示采用適應(yīng)性納米形貌雕刻形成的具有所需形狀特征的表面的簡(jiǎn)化 側(cè)視圖。圖6顯示采用適應(yīng)性納米形貌雕刻形成具有所需形狀特征的表面的方法的一種 實(shí)施方式的流程圖。圖7顯示提供滴落圖案用于適應(yīng)性納米形貌雕刻的繪制過(guò)程的一種實(shí)施方式的 流程圖。圖8顯示用于預(yù)拋光基材表面的方法的一種實(shí)施方式的流程圖。圖9顯示具有所需不平坦形狀特征的表面的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。圖10A-10C顯示形成具有所需不平坦形狀特征的表面的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。發(fā)明詳述參見(jiàn)附圖，具體參見(jiàn)圖1，圖中顯示用于在基材12上形成浮雕圖案的光刻系統(tǒng)10。 基材12可以與基材卡盤(pán)14相連。如圖所示，基材卡盤(pán)14是一種真空卡盤(pán)。但是基材卡盤(pán) 14可以是任何卡盤(pán)，包括但并不限于真空卡盤(pán)、針型卡盤(pán)、槽型卡盤(pán)、電磁卡盤(pán)等。美國(guó)專(zhuān)利 第6873087號(hào)中描述了示例性卡盤(pán)，該文獻(xiàn)通過(guò)參考結(jié)合于此?；?2和基材卡盤(pán)14可以進(jìn)一步由平臺(tái)16支承。平臺(tái)16可以提供沿χ軸、y軸 和ζ軸的移動(dòng)。還可以將平臺(tái)16、基材12和基材卡盤(pán)14設(shè)置在基座(未顯示)上。
模板18與基材12相分隔。模板18可包括由其向基材12延伸的臺(tái)塊20，臺(tái)塊20 上具有圖案化表面22。而且，臺(tái)塊20可以稱為模具20。或者，所形成的模板18可以不包 括臺(tái)塊20。模板18和/或模具20可以由某些材料形成，這些材料包括但并不限于熔凝氧化 硅、石英、硅、有機(jī)聚合物、硅氧烷聚合物、硼硅酸鹽玻璃、氟碳聚合物、金屬、硬化的藍(lán)寶石 等。如本文所述，圖案化表面22包括由多個(gè)相分隔的凹陷M和/或凸起沈限定的特征， 但是本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于這些結(jié)構(gòu)。圖案化表面22可以限定任何原始圖案，這些原 始圖案形成將要在基材12上形成的圖案的基礎(chǔ)。模板18可以與卡盤(pán)28相連?？ūP(pán)觀可以設(shè)置成但并不限于真空卡盤(pán)、針型卡盤(pán)、 槽型卡盤(pán)、電磁卡盤(pán)和/或其他類(lèi)似的卡盤(pán)類(lèi)型。美國(guó)專(zhuān)利第6873087號(hào)中進(jìn)一步描述了 示例性卡盤(pán)，該文獻(xiàn)通過(guò)參考結(jié)合于此。而且，卡盤(pán)28可以與壓印頭30相連，使得卡盤(pán)28 和/或壓印頭30可以進(jìn)行設(shè)置以便于模板18的移動(dòng)。系統(tǒng)10還可包括流體分配系統(tǒng)32?？墒褂昧黧w分配系統(tǒng)32在基材12上沉積可聚 合材料34?？梢圆捎美绲温浞峙?、旋涂、浸涂、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、 薄膜沉積、厚膜沉積等技術(shù)在基材12上設(shè)置可聚合材料34。可以在根據(jù)設(shè)計(jì)考慮因素在膜 具20和基材12之間限定所需體積之前和/或之后，在基材12上設(shè)置可聚合材料34。可聚 合材料34可包含如美國(guó)專(zhuān)利第7157036號(hào)和美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第2005/0187339號(hào)中所述的單 體混合物，這些文獻(xiàn)都通過(guò)參考結(jié)合于此。參見(jiàn)圖1和圖2，系統(tǒng)10還可包括相連的能量源38，從而沿路徑42引導(dǎo)能量40。 壓印頭30和平臺(tái)16可以設(shè)置成將模板18和基材12與路徑42重疊定位?？梢酝ㄟ^(guò)與平 臺(tái)16、壓印頭30、流體分配系統(tǒng)32和/或源38通信的處理器M調(diào)節(jié)系統(tǒng)10，系統(tǒng)10可以 經(jīng)由儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器56中的計(jì)算機(jī)可讀程序運(yùn)行。壓印頭30和/或平臺(tái)16改變模具20和基材12之間的距離，從而在其間限定所 需體積，該體積中填充有可聚合材料；34。例如，壓印頭30可以向模板18施加作用力，使得 模具20接觸可聚合材料34。用可聚合材料34填充該所需體積之后，源38產(chǎn)生能量40，例 如寬帶紫外輻射，導(dǎo)致可聚合材料34依照基材12的表面44和圖案化表面22的形狀固結(jié) 和/或交聯(lián)，在基材12上限定圖案化的層46。圖案化的層46可包括殘余層48以及多個(gè)顯 示為凸起50和凹陷52的特征，凸起50厚度為t1;殘余層厚度為t2。上述系統(tǒng)和方法還可用于以下文獻(xiàn)中所述的壓印光刻法和系統(tǒng)中美國(guó)專(zhuān)利第 6932934號(hào)、美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第2004/0124566號(hào)，美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第2004/0188381號(hào)和美國(guó)專(zhuān) 利公開(kāi)第2004/02117M號(hào)，這些文獻(xiàn)都通過(guò)參考結(jié)合于此。參見(jiàn)圖3，材料沉積過(guò)程一般提供材料的膜層60，該膜層保持與下方的基材62相 同的形貌。隨著膜層60的數(shù)量增加，特征64的臺(tái)階高度hF會(huì)增大所得的臺(tái)階高度hK1，然 后甚至進(jìn)一步增大所得的臺(tái)階高度hK2，如圖3中所示。這種增加會(huì)導(dǎo)致形貌差異。大的形貌差異會(huì)阻礙制造過(guò)程和/或?qū)е驴煽啃詥?wèn)題。在半導(dǎo)體加工中，例如要 盡可能減小大的形貌差異，對(duì)晶片進(jìn)行拋光，以改善表面平坦性。粗糙度、位置前方二次 曲面形貌(site front quadratic surface topography)禾口全局背面指示范圍(global backplane indicated range) (GBIR)是用于在低、中和大空間波長(zhǎng)中對(duì)表面形貌進(jìn)行定量 的度量標(biāo)準(zhǔn)。用于在90納米結(jié)制造的典型300毫米特級(jí)(prime grade)晶片的粗糙度小于1納米，SFQR約為90納米，GB^為2微米。相比之下，75毫米特級(jí)晶片的粗糙度小于5 納米，SFQR為1000納米，GB^* 10微米。但是，對(duì)于嚴(yán)格的平坦性要求，可以對(duì)晶片進(jìn)行 若干拋光步驟，這些步驟通常會(huì)增加成本。另外，較小尺寸的晶片以及其他材料的晶片一般 不能符合嚴(yán)格的平坦性要求，因此一般不能用于制造具有亞微米特征的器件。圖4A和圖4B顯示局部形貌平坦性偏差66和全局形貌平坦性偏差68，例如在半 導(dǎo)體制造過(guò)程中看到的情況。當(dāng)沉積的材料與下方特征的形狀相符時(shí)，會(huì)導(dǎo)致局部形貌平 坦性偏差66，反映下方表面變化。這些偏差66可以具有相同的量級(jí)(例如特征高度)和/ 或具有低的空間波長(zhǎng)。如圖4B中所示，全局形貌平坦性偏差68可以具有較大的量級(jí)，具有量級(jí)為模頭尺 寸的空間波長(zhǎng)。在下方圖案密度方面具有明顯改變的區(qū)域上方可觀察到全局形貌平坦性偏 差68。雖然尺寸為^5X33毫米的圖案化區(qū)域會(huì)整體地同時(shí)進(jìn)行圖案化，但是，可能因?yàn)檎?個(gè)晶片(而不是經(jīng)過(guò)圖案化的目標(biāo)區(qū)域)的表面形貌(如厚度變化)而存在大的形貌變化。 這種大的形貌變化的量級(jí)可能近似為晶片直徑。在空間波長(zhǎng)范圍進(jìn)行分析時(shí)，表面的高度變化可以分為三個(gè)分量標(biāo)稱形狀(在 空間波長(zhǎng)大于20毫米范圍中的高度變化)，納米形貌(在空間波長(zhǎng)為0. 2-20毫米范圍中的 高度變化)，以及表面粗糙度(在空間波長(zhǎng)小于0.2毫米范圍中的高度變化)。可以采用如 本文所述的適應(yīng)性納米形貌雕刻來(lái)改變納米形貌。另外，可以采用如本文所述的適應(yīng)性納 米形貌雕刻來(lái)改變粗糙度。例如，適應(yīng)性納米形貌雕刻可以改變基材(如裸露的硅晶片)、 具有亞微米特征的基材等的表面粗糙度。應(yīng)該注意，可以采用適應(yīng)性納米形貌雕刻來(lái)改變 納米形貌和/或粗糙度，同時(shí)不改變?cè)摫砻娴臉?biāo)稱形狀。參見(jiàn)圖5A-5D，可以采用適應(yīng)性納米形貌雕刻來(lái)對(duì)納米形貌偏差(如局部和/或全 局形貌平坦性偏差)進(jìn)行納米雕刻和適應(yīng)性最小化。納米雕刻可以從第一表面74開(kāi)始，通 過(guò)使用沉積和蝕刻回到合適深度，提供具有所需表面形貌的(如平坦的)第二表面76?？梢詫?duì)適應(yīng)性納米形貌雕刻工藝進(jìn)行調(diào)適，從而利用圖1中所示的光刻系統(tǒng)10 并如本文所述改變表面74上的圖案密度。參見(jiàn)圖5B，可以將可聚合材料34沉積在膜層 60a(如SiO2)的第一表面74上?？梢岳萌绫疚乃龅牡温浞峙湓诘谝槐砻?4上設(shè)置可 聚合材料34，從而在第一表面74的特定位置設(shè)置可變量的可聚合材料34。一般來(lái)說(shuō)，模板18和第一表面74之間的距離是變化的，從而在其間限定出所需體 積，可以用可聚合材料；34來(lái)填充該體積。模板18可包括具有基本平坦的圖案化表面22的 模具20?？梢韵蚰０?8施加作用力，使得模板18與可聚合材料34接觸，引導(dǎo)可聚合材料 34形成基本鄰接的膜并基本填充該所需體積。而且，可以通過(guò)毛細(xì)管作用力控制可聚合材 料34的鋪展，形成薄膜。用可聚合材料34填充該所需體積之后，可聚合材料34可以固結(jié)， 限定出圖案化的層46a，該層具有表面78，由厚度t3限定。然后可以采用除去過(guò)程(例如 蝕刻、拋光、CMP等)來(lái)轉(zhuǎn)移圖案化的層46a的表面，從而為第二表面76提供所需的表面形 貌。在第一表面74上沉積材料(如可聚合材料34)能為第二表面76實(shí)現(xiàn)所需的表面 形貌。另外，材料的沉積能補(bǔ)償過(guò)程中的各種寄生效應(yīng)(例如降低所需表面形貌程度的效 應(yīng)，包括但并不限于圖案密度變化、長(zhǎng)程晶片形貌、蝕刻不均勻性、拋光不均勻性、CMP不均 勻性、不均勻的材料除去速率、體積收縮、蒸發(fā)等)。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)可聚合材料34進(jìn)行沉積分配，從而在第一表面74上的選定區(qū)域提供 充足體積的可聚合材料，使得在除去(如蝕刻)過(guò)程中，能夠?yàn)榈诙砻?6提供所需的表 面形貌。因此，可以針對(duì)第一表面74、下方的層等之上變化的圖案密度來(lái)調(diào)適沉積操作，從 而為第二表面76提供所需的形狀特征(例如基本類(lèi)似的基材62a的表面72的形貌、平坦 性、奇特的形狀和/或其他所需的形狀特征)。沉積操作一般根據(jù)第一表面74的形貌分配 可聚合材料34，如本文進(jìn)一步詳細(xì)描述的。例如，可以在第一表面74的低密度區(qū)域中分配 滴落體積增大或液滴數(shù)量增多的可聚合材料34，以補(bǔ)償圖案密度變化。這種圖案密度變化 可能由下方的層6 和/或特征64a的變化的圖案密度造成。參見(jiàn)圖6，適應(yīng)性納米形貌雕刻可采用(a)第一表面74的形貌，(b)提供第二表面 76所需的參數(shù)，和(c)空間分布參數(shù)來(lái)為在第一表面74上沉積可聚合材料34來(lái)提供分布 圖案。在步驟100中，為第一表面74提供初始形貌圖80。在步驟102中，確定提供具有所 需表面形貌的第二表面76的參數(shù)(例如平面化長(zhǎng)度、厚度、所需的最終形貌)。在步驟104 中，根據(jù)初始形貌圖80和第二表面76的參數(shù)提供用于可聚合材料34的滴落圖案86。在 步驟106中，根據(jù)滴落圖案86分配可聚合材料34的液滴。在步驟108中，使模板18與可 聚合材料34接觸。在步驟110中，使得可聚合材料34固結(jié)，形成圖案化的層46a。在步驟 112中，除去部分的圖案化的層46a，提供具有所需的表面形貌的第二表面76。參見(jiàn)圖7，可以采用表面掃描系統(tǒng)提供形貌圖80。例如，使用Zygoviii表面掃描系 統(tǒng)，采樣網(wǎng)格為250X250微米。為第一表面74提供的形貌圖80與第二表面76所需的形 貌之間的差別可以作為校正圖82提供，為各位置提供高度校正。這種信息可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化 以提供特征密度圖84。特征密度圖84可以為各位置提供所需的可聚合材料34的密度從而 得到滴落圖案86。參見(jiàn)圖5A-5D，可以對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行確定和/或平衡，為可聚合材料34的空間分布 提供控制，這些參數(shù)包括但并不限于圖案化的層46a的厚度t3，可聚合材料34的粘度，分配 可聚合材料；34與使可聚合材料34接觸能量之間的時(shí)間跨度，模板18的硬度等?？梢詫⒖删酆喜牧?4的空間分布與分配的可聚合材料34的體積的空間分布相關(guān) 聯(lián)。例如，可以按液滴形式分配可聚合材料34，以提供鄰接的膜，但是該膜基本保持在可聚 合材料34的液滴所分配的位置(例如，盡可能減小在表面74上的橫向移動(dòng))?？梢詫?shí)現(xiàn) 這種關(guān)聯(lián)以提供約為20-250納米的厚度t3。另外，可聚合材料34的粘度(例如3-100厘 泊)可以為可聚合材料34的橫向自由流動(dòng)提供阻力。還可將空間分布與分配可聚合材料34和使可聚合材料34接觸能量(如UV曝射) 之間的時(shí)間跨度相關(guān)聯(lián)。例如，分配可聚合材料34和使可聚合材料34接觸能量之間的時(shí) 間足夠長(zhǎng)，從而使得可聚合材料34的液滴能夠形成鄰接的膜，但是這段時(shí)間又足夠短，能 夠減少明顯的橫向流體流動(dòng)。充分的時(shí)間跨度可以為幾秒至幾分鐘。還可將模板18的硬度(例如厚度和/或材料性質(zhì))和可聚合材料34的空間分布 相關(guān)聯(lián)。例如，硬度應(yīng)當(dāng)足夠高，以盡可能減小可聚合材料34的單獨(dú)液滴的變形，從而形成 鄰接的膜，同時(shí)該硬度應(yīng)當(dāng)足夠低，從而容易適應(yīng)可聚合材料34的分布，并且與膜層60a的 表面74的低空間頻率形狀相符。足夠的硬度可以為0. 25-2毫米。適應(yīng)性納米形貌雕刻還可補(bǔ)償各種寄生效應(yīng)112。寄生效應(yīng)會(huì)影響得到的第二表 面76的形狀，可包括但并不限于圖案密度變化、長(zhǎng)程晶片形貌、蝕刻不均勻性、拋光不均勻性、材料的除去速率、體積收縮、蒸發(fā)等。例如，可以確定滴落圖案86(圖7中所示)以補(bǔ) 償因?yàn)榈谝槐砻?4上的可聚合材料34的體積發(fā)生變化而造成的圖案密度變化。這種在可 聚合材料34的體積方面的變化可以基于預(yù)先存在的圖案密度變化和/或估計(jì)的圖案密度變化。另外，可以確定在第一表面74上分配的可聚合材料34的體積，以提供圖案化的層 46a的所需形狀。調(diào)節(jié)該體積從而為圖案化的層46a提供所需形狀可以進(jìn)一步為第二表面 76提供表面形貌的納米雕刻。適應(yīng)性納米形貌雕刻還可補(bǔ)償蝕刻不均勻性的寄生效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，可以按照與 形成第二表面73的所需形狀的材料的速率相同的速率除去可聚合材料34。但是，這些過(guò)程 可能具有基于特定除去過(guò)程的特征和/或設(shè)備(如蝕刻特征圖形)的不均勻的除去速率。 不均勻的除去速率可能造成第二表面76的所需形狀特征(如表面平坦性)的劣化。可以 通過(guò)多次試驗(yàn)確定用于具體過(guò)程和/或設(shè)備的蝕刻特征圖形。一旦決定了蝕刻特征圖形， 就可以根據(jù)該蝕刻特征圖形調(diào)節(jié)可聚合材料34的體積。例如，可以根據(jù)蝕刻特征圖形調(diào)節(jié) 滴落圖案86(如圖7中所示)，對(duì)具有較高蝕刻速率的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償。還可以通過(guò)采用適應(yīng)性納米形貌雕刻來(lái)補(bǔ)償可聚合材料34的體積收縮，以提供 具有所需特征(如平坦性)的第二表面76。如以上詳細(xì)描述的，可聚合材料34在接觸能量 之后固結(jié)。這種固結(jié)過(guò)程可能伴隨有可聚合材料34的體積的收縮。例如，根據(jù)可聚合材料 ；34的組成，收縮可以約為5-25%。收縮可取決于在第一表面74上變化的局部體積，還會(huì)在 固結(jié)的可聚合材料34的膜中引起應(yīng)力。這種收縮效應(yīng)可以通過(guò)改變可聚合材料34在滴落 圖案86中的分布來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。作為補(bǔ)充或者替代的手段，可以通過(guò)模板18的除去和/或 變形來(lái)消除應(yīng)力。蒸發(fā)是另一種可以通過(guò)采用適應(yīng)性納米形貌雕刻來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募纳?yīng)。根據(jù)可 聚合材料34的組成，其蒸發(fā)速率可能較高。例如，在沉積可聚合材料34之后但在進(jìn)行壓印 之前，由于蒸發(fā)，可聚合材料34可能會(huì)有損失。在靠近第一表面74的邊緣處，蒸發(fā)一般可 能較高。還可確定預(yù)期因蒸發(fā)引起的體積損失，并在滴落圖案86中進(jìn)行補(bǔ)償，以提供具有 所需特征(如平坦性)的第二表面76。例如，為了控制濕度、溫度、顆粒累積等而保持的氣 流促進(jìn)了不均勻蒸發(fā)。這種氣流會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性的不均勻蒸發(fā)。可以確定蒸發(fā)特征圖形，并 通過(guò)調(diào)節(jié)滴落圖案86進(jìn)行補(bǔ)償，從而提供具有所需形狀特征(如平坦性)的第二表面76。適應(yīng)性納米形貌雕刻還可補(bǔ)償可聚合材料34的變化。例如，可以將第一可聚合材 料和第二可聚合材料分配在第一表面74上，其中第一可聚合材料與第二可聚合材料不同。 第一可聚合材料與第二可聚合材料具有不同的除去速率(如蝕刻速率)。因此，可以調(diào)節(jié)滴 落圖案86，從而提供準(zhǔn)備沉積的第一體積的第一可聚合材料以及準(zhǔn)備沉積的第二體積的第 二可聚合材料，以盡可能減小不同的除去速率的影響。可使用適應(yīng)性納米形貌雕刻代替一些應(yīng)用中的物理拋光，所述應(yīng)用是例如基材拋 光、經(jīng)過(guò)預(yù)先圖案化的基材的拋光、不平坦表面的拋光、不平坦形貌應(yīng)用和以下進(jìn)一步描述 的其他過(guò)程。例如，可使用適應(yīng)性納米形貌雕刻代替基材拋光，例如用于對(duì)裸露的硅基材的 標(biāo)稱表面進(jìn)行平面化的過(guò)程中。在除去步驟中，準(zhǔn)備使用適應(yīng)性納米形貌雕刻進(jìn)行蝕刻的 材料可以是包括但并不限于硅、3102、6仏8、^^、藍(lán)寶石等的大塊基材。
圖8顯示一種使用適應(yīng)性納米形貌雕刻代替對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)先圖案化的基材的拋光從 而提供平面化的表面的方法，例如在圖案化的層的應(yīng)用中。一般來(lái)說(shuō)，可以調(diào)節(jié)滴落圖案86 來(lái)形成對(duì)基于圖案設(shè)計(jì)的圖案化的特征的額外補(bǔ)償。例如，在第一表面74上分配可聚合材 料34的操作可包括由于預(yù)先存在的圖案造成的體積變化。在步驟122中，可以繪制表面的納米形貌。例如，可以使用Zygo儀器、輪廓曲線儀 等繪制第一表面74的納米形貌。在步驟124中，可以確定第一表面74和所需的最終形貌 (如第二表面76)之間的差異以提供滴落圖案86。在步驟126中，可確定寄生效應(yīng)以調(diào)節(jié) 滴落圖案86。在步驟128中，可采用滴落圖案86在第一表面74上沉積可聚合材料34，以 提供具有所需形狀特征的第二表面76。在步驟130中，可以將模板17設(shè)置成與可聚合材料 ；34相接觸。在步驟132中，可以使用壓印光刻模板18使可聚合材料34固結(jié)。在步驟134 中，可蝕刻固結(jié)的可聚合材料以提供具有所需形狀特征的第二表面76。在圖案化的基材的應(yīng)用中，在可蝕刻材料(如SiO2)中存在圖案可提供1 1反 蝕刻(etch back)步驟，以轉(zhuǎn)移所需形狀特征，形成第二表面76。如果在不容易蝕刻的材 料(如銅)中存在圖案，則仍可作為補(bǔ)充或替代采用適應(yīng)性納米形貌雕刻和另一種材料除 去法(例如化學(xué)機(jī)械拋光)以提供第二表面76的所需形狀特征。參見(jiàn)圖9，可采用適應(yīng)性納米形貌雕刻為第二表面76形成所需的不平坦形狀特 征。例如，第二表面76可具有凹陷形狀、凸起形狀、球形形狀、非球面形狀、連續(xù)周期性形狀 或任何其他奇特形狀。一般來(lái)說(shuō)，在滴落圖案86(如圖7中所示)的確定過(guò)程中進(jìn)行額外 的變化(例如算法方面的調(diào)節(jié))可以為第二表面76提供變化。例如，如圖9中所示的第二 表面76可具有球形的凸起形狀，該形狀的曲率半徑較大，h在10納米至10微米范圍內(nèi)，w 在1-1000毫米范圍內(nèi)。適應(yīng)性納米形貌雕刻還可解決任何自由形式表面(即不平坦表面)的形貌問(wèn)題。 例如，整體性制造過(guò)程(如澆鑄、機(jī)加工、研磨等)會(huì)影響標(biāo)稱形狀(即，在大于20毫米的 空間波長(zhǎng)中的高度變化)，但是在拋光過(guò)程中一般不會(huì)影響標(biāo)稱形狀。拋光過(guò)程能夠與標(biāo)稱 形狀相一致。常規(guī)的拋光過(guò)程一般不影響標(biāo)稱形狀，但是可能因?yàn)閳D案密度變化的原因影 響納米形貌。而且，常規(guī)的拋光工具可能要求對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行明顯改變，以適應(yīng)基材的標(biāo)稱 形狀的改變(例如，用于對(duì)平坦表面進(jìn)行CMP而設(shè)計(jì)的機(jī)器與用于對(duì)球形表面進(jìn)行CMP而 設(shè)計(jì)的機(jī)器是截然不同的)。因此，常規(guī)的拋光工具可能只能解決球形/非球面/對(duì)稱形狀 問(wèn)題。但是適應(yīng)性納米形貌雕刻能解決自由形式表面(例如圖10A-10C中所示的自由形式 表面(如第一表面74))的納米形貌改變問(wèn)題。如這些圖中所示，可采用具有自由形式的第 一表面74的互補(bǔ)形狀的壓印光刻模板18a以提供第二表面76的相對(duì)于第一表面74的納 米形貌改變。在對(duì)球形/非球面透鏡進(jìn)行適應(yīng)性納米形貌雕刻的操作中，可以對(duì)雙透鏡物鏡進(jìn) 行機(jī)加工。例如，將雙透鏡物鏡機(jī)加工至約500微米厚度。這種球形和/或撓性的材料片 可用作壓印光刻模板18a。對(duì)于其他的自由形式形狀，可以采用澆鑄所需互補(bǔ)形狀的方式來(lái) 制造PDMS模板。可以將加壓的空腔卡盤(pán)與互補(bǔ)形狀的模板18a (如模板18) —起使用，或者使用加 壓的空腔卡盤(pán)代替互補(bǔ)形狀的模板18a (如模板18)，從而控制模板18a的標(biāo)稱形狀的半徑。 這種方法可以用于例如對(duì)球形/非球面表面的拋光中，所述表面具有由卡盤(pán)設(shè)計(jì)和/或模板18a形狀限定的特定標(biāo)稱形狀。 或者，可以將模板18a設(shè)計(jì)成具有盡可能減小的非脆性材料厚度?？梢匀芜x地將 模板18與較厚的熔凝氧化硅框架結(jié)合，以提供額外的強(qiáng)度。一般來(lái)說(shuō)，熔凝氧化硅框架可 以在卡盤(pán)和模板18之間提供適配器。
權(quán)利要求
1.一種采用壓印光刻系統(tǒng)形成具有所需形狀特征的表面的方法，其包括 確定第一表面的納米形貌；確定第二表面的所需形狀特征；評(píng)價(jià)第一表面的納米形貌和第二表面的所需形狀特征以提供滴落圖案； 依照所述滴落圖案在模板和第一表面之間沉積可聚合材料； 使模板與可聚合材料相接觸； 使可聚合材料固結(jié)；蝕刻所述可聚合材料以提供具有所需形狀特征的第二表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括確定至少一種寄生效 應(yīng)并調(diào)節(jié)所述滴落圖案以補(bǔ)償該寄生效應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述寄生效應(yīng)是可聚合材料的蒸發(fā)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述寄生效應(yīng)是圖案密度的變化。
5.如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述寄生效應(yīng)是蝕刻不均勻性。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述寄生效應(yīng)是拋光不均勻性。
7.如權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述寄生效應(yīng)是體積收縮。
8.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述蝕刻可聚合材料以提供具 有所需形狀特征的第二表面的步驟改變了第一表面的納米形貌和粗糙度。
9.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二表面的所需形狀特征 是平坦的。
10.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二表面的所需形狀特征 是不平坦的。
11.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述依照滴落圖案在模板和第 一表面之間沉積可聚合材料的步驟進(jìn)一步包括沉積具有第一蝕刻速率的第一可聚合材料以及沉積具有第二蝕刻速率的第二可聚合 材料；和調(diào)節(jié)滴落圖案以補(bǔ)償?shù)谝晃g刻速率和第二蝕刻速率。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一蝕刻速率和第二蝕刻速率是不 同的。
13.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述評(píng)價(jià)第一表面的納米形貌 和第二表面的所需形狀特征以提供滴落圖案的步驟進(jìn)一步包括評(píng)價(jià)第一表面的納米形貌和第二表面的所需形狀特征之間的差別以提供高度校正圖；基于所述高度校正圖提供密度圖；和 使用該密度圖確定滴落圖案。
14.一種使用壓印光刻系統(tǒng)形成具有所需納米形貌的表面的方法，其包括 確定表面的納米形貌；評(píng)價(jià)表面的納米形貌以確定表面納米形貌與所需納米形貌之間的高度校正； 基于表面納米形貌與所需納米形貌之間的高度校正提供密度圖； 基于密度圖確定滴落圖案；依照該滴落圖案在壓印光刻模板和表面之間沉積可聚合材料； 使模板與可聚合材料相接觸； 使可聚合材料固結(jié)；蝕刻可聚合材料以提供具有所需納米形貌的表面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括確定至少一種寄生 效應(yīng)以及調(diào)節(jié)滴落圖案以補(bǔ)償該寄生效應(yīng)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述所需納米形貌是平坦的。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述表面是不平坦的，通過(guò)蝕刻可聚合材 料提供具有平坦形貌的表面，同時(shí)保持標(biāo)稱的不平坦的表面。
18.一種使用壓印光刻系統(tǒng)形成平坦表面的方法，其包括 確定表面的納米形貌；評(píng)價(jià)表面的納米形貌以確定滴落圖案，從而用來(lái)為具有第一蝕刻速率的第一可聚合材 料和具有第二蝕刻速率的第二可聚合材料提供平坦的表面；依照所述滴落圖案在壓印光刻模板和表面之間沉積所述第一可聚合材料和第二可聚 合材料；使模板與所述第一可聚合材料和第二可聚合材料中的至少一種相接觸；使所述第一可聚合材料和第二可聚合材料中的至少一種固結(jié)；蝕刻所述第一可聚合材料和第二可聚合材料中的至少一種以提供平坦表面。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括確定至少一種寄生 效應(yīng)以及調(diào)節(jié)所述滴落圖案以補(bǔ)償該寄生效應(yīng)。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述評(píng)價(jià)表面形貌以確定滴落圖案 的步驟進(jìn)一步包括評(píng)價(jià)表面的納米形貌以確定表面納米形貌和要形成的平坦表面之間的高度校正； 基于所述高度校正提供密度圖；和 基于所述密度圖確定滴落圖案。
全文摘要
可以采用適應(yīng)性納米形貌雕刻來(lái)改變納米形貌和粗糙度，同時(shí)不改變表面的標(biāo)稱形狀。一般來(lái)說(shuō)，適應(yīng)性納米形貌雕刻提供具有所需形狀特征的表面。繪制第一表面的形貌，以提供密度圖。對(duì)該密度圖進(jìn)行評(píng)價(jià)，以提供用于在該第一表面上分配可聚合材料的滴落圖案。對(duì)可聚合材料進(jìn)行固結(jié)和蝕刻，以提供具有所需形狀特征的第二表面。
文檔編號(hào)G03F7/00GK102089708SQ200980122208
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月9日
發(fā)明者A·帕伽, S·V·斯利尼瓦森 申請(qǐng)人:得克薩斯州大學(xué)系統(tǒng)董事會(huì)