具有對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印平板印刷模板的制作方法

專利名稱：具有對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印平板印刷模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例總的涉及刻印平板印刷術(shù)。特別地，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及具有對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印平板印刷模板。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在有一種趨向顯微制造的強(qiáng)勁趨勢，即制造較小的結(jié)構(gòu)以及使現(xiàn)有結(jié)構(gòu)縮小尺寸。例如，顯微制造通常包括制造微米或更小級(jí)別的結(jié)構(gòu)。顯微制造具有相當(dāng)大影響力的一個(gè)領(lǐng)域是在微電子領(lǐng)域。特別地，對于給定的尺寸，相對于傳統(tǒng)的電子裝置來說，微電子結(jié)構(gòu)尺寸縮小使這樣的微電子結(jié)構(gòu)更廉價(jià)、性能更高、動(dòng)力消耗減少、且包含的元件更多。雖然顯微制造廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)中，但可以看到它也應(yīng)用于其它的應(yīng)用領(lǐng)域，比如生物技術(shù)、光學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)、傳感裝置以及反應(yīng)器。
平板印刷術(shù)是顯微制造中一個(gè)重要的技術(shù)或工藝，它用于制造半導(dǎo)體集成電子電路、集成光學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械回路以及顯微裝置等。如眾所周知的，平板印刷術(shù)是用來在承載于基片或晶片上的薄片上生成圖案，從而在后面的工藝步驟中，可將該圖案復(fù)制在基片上或者沉積于基片上的另一種材料上。在一個(gè)已有技術(shù)中，平版印刷技術(shù)用于制造集成電路，薄膜是指一保護(hù)層。根據(jù)這樣一個(gè)已有技術(shù)的平板印刷技術(shù)，通過使一束漫泛光束通過一掩?；蛴靡皇劢构馐鴴呙瑁贡Ｗo(hù)層暴露于一束電子、光子或離子中。該光束改變保護(hù)層的暴露區(qū)域的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)浸在顯影劑中時(shí)，保護(hù)層的暴露區(qū)域或未暴露區(qū)域被去除，從而再現(xiàn)掩?；驋呙璧膱D案或其正面(obverse)。這種類型的平板印刷術(shù)的平板印刷分辨率通常受光束成分的波長、在保護(hù)層和基片中的散射以及保護(hù)層的特性的限制。
根據(jù)上述顯微制造的趨勢，在平板印刷工藝領(lǐng)域中有一種生產(chǎn)尺寸越來越小的圖案的需求，并且還要求開發(fā)低成本技術(shù)以批量生產(chǎn)50nm以下的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@樣的技術(shù)將對工程和科學(xué)中的許多領(lǐng)域產(chǎn)生很大的影響。不僅半導(dǎo)體集成電路的未來將受到影響，而且許多優(yōu)于現(xiàn)有裝置的革新的電子、光學(xué)、磁學(xué)、機(jī)械顯微裝置的商業(yè)化將有賴于這種技術(shù)的潛力。
已經(jīng)開發(fā)了數(shù)種平板印刷技術(shù)來滿足這一需求，但它們都有缺點(diǎn)，沒有一個(gè)能以低成本大量生產(chǎn)50nm以下級(jí)別的平板印刷制品。例如，雖然電子束平板印刷術(shù)可有10nm級(jí)別的平板印刷分辨率，但由于串聯(lián)電子束平板印刷工具固有的產(chǎn)出量較低，因此用它來生產(chǎn)50nm以下級(jí)別的結(jié)構(gòu)從經(jīng)濟(jì)上來看是不可行的。X射線平板印刷術(shù)具有較高的產(chǎn)出量并具有50nm級(jí)別的平板印刷分辨率。然而，X射線平板印刷工具非常昂貴，而且它們批量生產(chǎn)50nm以下級(jí)別結(jié)構(gòu)的能力還有待于考察。最后，基于掃描探測器的平板印刷技術(shù)可在十分薄的材料層上生產(chǎn)出了10nm以下級(jí)別的結(jié)構(gòu)。然而，這樣的平板印刷技術(shù)作為生產(chǎn)工具的實(shí)用性在當(dāng)前還難以判斷。
Chou等人在《微電子工程》(Microelectronic Engineering)35期(1997年)第237-240頁中提出一種生產(chǎn)10nm尺寸的納米級(jí)結(jié)構(gòu)的刻印平板印刷技術(shù)。為了進(jìn)行這樣的刻印平板印刷工藝，用諸如離心鑄造之類的任意合適的技術(shù)將一薄片層放置在一基片或晶片上。接下來，形成具有主體和模制層的一模具或刻印模板，該模板包括多個(gè)具有所需的形狀的特征部分。根據(jù)這樣的刻印平板印刷的典型工藝，使用電子束平板印刷、活性離子蝕刻(RIE)和/或其它適合的方法在模具或刻印模板上印上包括柱形、孔和溝槽的特征部分?？傮w來說，所選擇的模具或刻印模板比置于基片或晶片上的軟化薄片要硬，且該模板可由金屬、電介質(zhì)、半導(dǎo)體、陶瓷或它們的組合制成。例如(但非限定)，模具或刻印模板可由一層在硅模板上的二氧化硅及其它的特征部分所組成。
接下來，將模具或刻印模板壓到基片或晶片上的薄片層中以形成受壓縮的區(qū)域。根據(jù)一個(gè)這樣的工藝，并沒有將特征部分完全壓在薄片中，因此沒有與基片接觸。根據(jù)另一個(gè)此類工藝，薄片的頂部可接觸模具或刻印模板的受壓表面?？赏ㄟ^例如(但不限于)將薄片暴露在輻射中來固定它。然后，拿開模具或刻印模板，留下在薄片的壓縮區(qū)域中形成的多個(gè)凹部，這些凹部通常與模具或刻印模板的特征部分的形狀相一致。接下來，薄片可經(jīng)歷將薄片的受壓縮部分去除以使基片暴露出來的工藝步驟。這一去除薄片的工藝步驟可使用任何適當(dāng)?shù)墓に噥硗瓿?，例?但不限于)活性離子蝕刻、化學(xué)濕式蝕刻等。結(jié)果，在基片的表面上形成具有凹部的隔墻，這些凹部形成與模具或刻印模板的特征部分的形狀相一致的浮雕部分。
根據(jù)這樣的典型刻印平板印刷工藝，薄片層可包括熱塑性聚合物。對于這樣的一個(gè)例子，在加壓模制步驟中，可將薄片加熱到一溫度，以使薄片相對于模具或刻印模板足夠軟化。例如，在玻璃相變溫度以上，聚合體可具有較低的粘度并可流動(dòng)，從而可與模具或刻印模板的特征部分一致。根據(jù)一個(gè)這樣的例子，薄片是離心鑄造在硅晶片上的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。出于幾個(gè)原因，PMMA是有用的。首先，PMMA由于其親水性表面而不會(huì)很好地粘附于SiO2模具上，而較好的模具或刻印模板脫離性能對于制造納米級(jí)結(jié)構(gòu)來說是很重要的。其次，在較大的溫度和壓力變化的情況下，PMMA的收縮小于0.5％。最后，在將模具或刻印模板移開之后，可用氧等離子體去除受壓縮區(qū)域中的PMMA，使下層的硅基片暴露出來，并將模具上的圖案復(fù)制到PMMA的整個(gè)厚度上。這樣的工藝在美國專利5,772,905中有所揭示，該專利結(jié)合于此作為參照。
根據(jù)另一個(gè)刻印平板印刷技術(shù)，一轉(zhuǎn)印層置于一基片或晶片上，轉(zhuǎn)印層上覆蓋有可聚合的流體合成物。隨后，該可聚合的流體合成物由其上形成有浮雕結(jié)構(gòu)的模具或刻印模板接觸，從而可聚合的流體合成物填充模具或刻印模板中的浮雕結(jié)構(gòu)。然后，可聚合的流體合成物聚合并由該合成物在轉(zhuǎn)印層上形成固化的聚合材料。例如，可聚合的流體合成物可變成化學(xué)交聯(lián)或固化，從而形成熱固材料(即固體聚合材料)。然后將模具或刻印模板從固體聚合材料上分離下來，以使模具或刻印模板中的浮雕結(jié)構(gòu)的復(fù)制品暴露在固體聚合材料中。然后處理轉(zhuǎn)印層和固體聚合材料，從而相對于固體聚合材料選擇性地蝕刻轉(zhuǎn)印層。結(jié)果，在轉(zhuǎn)印層上形成浮雕圖像。其上置有轉(zhuǎn)印層的基片或晶片可包括多種不同的材料，例如(但非限定)硅、塑料、砷化鎵、碲化汞、以及它們的合成物。轉(zhuǎn)印層可由本領(lǐng)域已知的材料形成，例如(但不限于)熱固聚合物、熱塑性聚合物、聚環(huán)氧樹脂、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、以及它們的組合物。此外，可將轉(zhuǎn)印層制造成可形成粘附于固體聚合材料的連續(xù)、平滑、相對沒有缺陷的表面。通常，可對轉(zhuǎn)印層進(jìn)行蝕刻以將圖像從固體聚合材料轉(zhuǎn)印到下層的基片或晶片上。聚合并成固體的可聚合流體合成物通常包括可聚合材料、稀釋劑和其它用于可聚合流體中的材料，例如(但不限于)引發(fā)劑和其它材料?？删酆?或可交聯(lián))材料可包圍著各種通常形式為聚合物的含硅材料。這樣的含硅材料可包括例如(但不限于)硅烷、甲硅烷基醚、職能化硅氧烷、倍半硅氧烷(silsesquioxane)、以及它們的組合物。此外，這樣的含硅材料可為有機(jī)硅。表現(xiàn)為可聚合的流體合成物的聚合物可包括各種活性側(cè)基。側(cè)基的離子包括例如(但不限于)環(huán)氧基、乙烯酮乙?；?、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、以及上述基團(tuán)的組合。模具或刻印模板可由各種傳統(tǒng)的材料形成。通常，對材料進(jìn)行選擇以使模具或刻印模板透明，從而使模具或刻印模板所覆蓋的可聚合的流體合成物暴露于外部射線源。例如，模具或刻印模板可包括例如(但不限于)石英、硅、有機(jī)聚合體、硅氧烯聚合體、硼硅酸玻璃、碳氟化合物聚合體、金屬、以及上述材料的組合。最后，為了便于模具或刻印模板從固體聚合材料上松脫，可對模具或刻印模板施加表面調(diào)整劑?？刹捎玫谋砻嬲{(diào)整劑包括那些本領(lǐng)域中已知的試劑，表面調(diào)整劑的一個(gè)例子是碳氟化合物硅烷化試劑。這些表面調(diào)整劑或松脫材料可通過例如(但不限于)等離子源、諸如聚對二甲苯(paralene)的類似物之類的化學(xué)蒸汽沉積法(CVD)、或包括溶劑的處理方法。這樣的工藝在美國專利6,334,960中有所揭示，該專利結(jié)合于此作為參照。
根據(jù)Chou等人在刊物《自然》2002年6月的第417期835-837頁中的、題目為“在硅中超快速直接刻印納米結(jié)構(gòu)(Ultrafast and Direct Imprint ofNanostructure in Silicon)”的一文中所揭示的另一個(gè)刻印平板印刷術(shù)(稱作激光輔助直接刻印(LADI)工藝)，使基片的一個(gè)區(qū)域可以流動(dòng)，例如(但不限于)通過用激光加熱該區(qū)域使之液化。在該區(qū)域達(dá)到所希望的粘度時(shí)，將其上具有圖案的模具或刻印模板接觸該區(qū)域?？闪鲃?dòng)的區(qū)域與圖案的輪廓一致，隨后將該區(qū)域冷卻，從而使圖案固化在基片上。
總的來說，所有上述刻印技術(shù)采用分步重復(fù)工藝，在該工藝中模具或刻印模板上的圖案被復(fù)制到基片上的多個(gè)區(qū)域中。這樣，進(jìn)行分步重復(fù)工藝需要使模具或刻印模板與這些區(qū)域每個(gè)都適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)。因此，模具或刻印模板通常包括與基片上的互補(bǔ)標(biāo)記對準(zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記。為了進(jìn)行這一對準(zhǔn)，一傳感器連接于模具或刻印模板上的對準(zhǔn)標(biāo)記和基片上的標(biāo)記，從而提供用來使模具或刻印模板沿基片移動(dòng)的對準(zhǔn)信號(hào)。
根據(jù)一個(gè)眾所周知的對準(zhǔn)方法，傳感器可為光探測器，而模具或刻印模板和基片上的對準(zhǔn)標(biāo)記可為光對準(zhǔn)標(biāo)記，該標(biāo)記生成波紋對準(zhǔn)圖案，從而可利用眾所周知的波紋對準(zhǔn)技術(shù)來相對于基片定位模具或刻印模板。這種波紋對準(zhǔn)技術(shù)的例子由Nomura等人在《J.Vac.Sci.Technol》雜志B6(1)1988年的1月/2月號(hào)的第394頁上的“用于混合和匹配平板印刷系統(tǒng)的波紋對準(zhǔn)技術(shù)(A Moire Alignment Technique for Mix and MatchLithographic System)”一文以及Hara等人在《J.Vac.Sci.Technol》雜志B7(6)1989年的11月/12月號(hào)的第1977頁上的“使用衍射波紋信號(hào)的對準(zhǔn)技術(shù)(An Alignment Technique Using Diffracted Moire Signal)”一文中有所描述。另外，根據(jù)另一個(gè)眾所周知的對準(zhǔn)方法，在模具或刻印模板和基片上的對準(zhǔn)標(biāo)記可包括電容板，從而使傳感器檢測到標(biāo)記之間的電容。采用這樣的技術(shù)，則通過在平面中移動(dòng)模具或刻印模板以使模具或刻印模板和基片之間的電容最大來達(dá)到對準(zhǔn)。
現(xiàn)在，將用于刻印平板印刷的對準(zhǔn)標(biāo)記蝕刻成模具或刻印模板的外形。由于這樣的對準(zhǔn)標(biāo)記通常由與模具或刻印模板本身相同的材料所形成，因此這是有問題的。這樣，由于模具或刻印模板的折射率與用來轉(zhuǎn)印刻印圖案(至少是用于制造公差的)的折射率基本相同，因此解決模具或刻印模板中的對準(zhǔn)標(biāo)記的能力嚴(yán)重受阻。
根據(jù)以上內(nèi)容，需要一種可用于刻印平板印刷的對準(zhǔn)標(biāo)記，該標(biāo)記使模具或刻印模板可靠地對準(zhǔn)，還需要一種制造具有這樣的對準(zhǔn)標(biāo)記的模具或刻印模板的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例滿足以上定義的本領(lǐng)域中的需要。尤其是，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于刻印平板印刷的刻印模板，該模板包括埋在刻印模板的主體材料中的對準(zhǔn)標(biāo)記。


圖1示出了用來進(jìn)行圖2A-2E所示的刻印平板印刷工藝的一種的刻印平板印刷系統(tǒng)的示意圖；圖2A-2E示出了進(jìn)行一種刻印平板印刷工藝的步驟順序；圖3A-3F示出了制造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的刻印模板中的對準(zhǔn)標(biāo)記的步驟順序；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例制造的刻印模板是如何使用的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及一種用于刻印平板印刷的刻印模板或模具，它包括埋在刻印模板的主體材料之下的對準(zhǔn)標(biāo)記。此外，根據(jù)本發(fā)明中可用于光學(xué)對準(zhǔn)技術(shù)的其它的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，該對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率與至少是圍繞對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印模板主體材料不同的材料制成。另外，根據(jù)本發(fā)明的另外的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率與至少是圍繞對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印模板主體材料和制造用來進(jìn)行刻印平板印刷工藝的刻印裝置不同的材料制成。有利地，根據(jù)這樣的實(shí)施例，折射率的不同是對準(zhǔn)標(biāo)記和周圍材料之間的光反差加強(qiáng)，從而有助于光學(xué)對準(zhǔn)技術(shù)的簡化和可靠性。
圖1示出了用于進(jìn)行圖2A-2E中所示的一種刻印平板印刷工藝的刻印平板印刷系統(tǒng)，即刻印平板印刷系統(tǒng)10。如圖1所示，刻印平板印刷系統(tǒng)10包括一對互相間隔開的橋式支架12，在它們之間延伸有一橋接件14和一平臺(tái)支座16。如圖1進(jìn)一步所示，橋接件14和平臺(tái)支座16互相間隔開，而一刻印頭18與橋接件14聯(lián)結(jié)并從橋接件14向平臺(tái)支座16延伸。如圖1進(jìn)一步所示，一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20位于平臺(tái)支座16上，面對刻印頭18，且運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20被構(gòu)造成可相對于平臺(tái)支座16沿X和Y軸線運(yùn)動(dòng)。如圖1進(jìn)一步所示的，輻射源22與橋接件14聯(lián)結(jié)，而發(fā)電機(jī)23連接于輻射源22。輻射源22被構(gòu)造成將例如(但不限于)紫外線的光化輻射照射在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20上。
如圖1進(jìn)一步所示，結(jié)構(gòu)30位于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20上，而刻印模板40與刻印頭18連接。如將在下面更詳細(xì)列出的，刻印模板40包括由多個(gè)間隔開的凹部和突起形成的多個(gè)特征部分。多個(gè)特征部分形成要轉(zhuǎn)印到置于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)20上的結(jié)構(gòu)30上的原始圖案。為此，刻印頭18適于沿Z軸運(yùn)動(dòng)并改變刻印模板40和結(jié)構(gòu)30之間的距離。這樣，刻印模板40上的特征部分可刻印到結(jié)構(gòu)30上的可流動(dòng)區(qū)域中。輻射源22定位為使刻印模板40位于輻射源22和結(jié)構(gòu)30之間。結(jié)果，刻印模板40可由使它對于來自輻射源22的輸出基本可透過的材料制成。
圖2A-2E示出了用例如(但不限于)圖1所示的刻印平板印刷系統(tǒng)10來進(jìn)行刻印平板印刷的一種的步驟順序。如圖2A所示，結(jié)構(gòu)30包括其上沉積有轉(zhuǎn)印層20的基片或晶片10。根據(jù)本工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)印層20可為聚合體轉(zhuǎn)印層，它在基片10上設(shè)置有基本連續(xù)平整的表面。根據(jù)本發(fā)明的另外的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)印層20可為例如(但不限于)有機(jī)熱固聚合體、熱塑性聚合體、聚環(huán)氧樹脂、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、以及它們的組合。如圖2A進(jìn)一步所示，刻印模板40在轉(zhuǎn)印層20上方對準(zhǔn)，從而在刻印模板40和轉(zhuǎn)印層20之間形成間隙50。根據(jù)這一刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，刻印模板40可具有形成于其上的納米級(jí)浮雕結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有例如(但不限于)從大約0.1到大約10的長寬比。具體來說，刻印模板40中的浮雕結(jié)構(gòu)具有例如(但不限于)從大約12nm到5000μm的寬度w1，而這些浮雕結(jié)構(gòu)可互相分開距離d1，該距離的范圍為例如(但不限于)從大約12nm到5000μm。另外，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，刻印模板40可包括例如(但不限于)金屬、硅、石英、有機(jī)聚合體、硅氧烷聚合體、硅酸玻璃、碳氟化合物聚合體、以及它們的組合。此外，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，刻印模板40的表面可施加諸如碳氟化合物硅烷化試劑的表面調(diào)整劑以促進(jìn)轉(zhuǎn)印特征部分之后刻印模板40的松脫。此外，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可采用例如(但不限于)等離子技術(shù)、化學(xué)蒸汽沉積技術(shù)、溶劑處理技術(shù)、以及它們的組合的技術(shù)來進(jìn)行刻印模板的表面處理步驟。
如圖2B所示，可聚合的流體合成物60接觸轉(zhuǎn)印層20和刻印模板40以填充它們之間的間隙。可聚合的流體合成物60可具有較低的粘度，從而可有效地填充間隙50，例如(但不限于)在25℃下從大約0.01cps到大約100cps的粘度。根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可聚合的流體合成物60可包括含硅材料，例如(但不限于)有機(jī)硅烷。另外，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可聚合的流體合成物60可包括選自例如(但不限于)環(huán)氧基、乙烯酮乙?；?、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、以及上述基團(tuán)的組合的活性側(cè)基。還可用任何已知的技術(shù)來形成可聚合的流體合成物60，例如(但不限于)美國專利5772905中所揭示的熱壓花工藝(該專利被結(jié)合于此作為參考)，或者由Chou等人在《自然》雜志2002年6月的第417期835-837頁中的“在硅中超快速直接刻印納米結(jié)構(gòu)(Ultrafast andDirect Imprint of Nanostructure in Silicon)”一文所描述的激光輔助直接刻印(LADI)工藝。另外，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可聚合的流體合成物60可為位于轉(zhuǎn)印層20上多個(gè)間隔開的分散珠狀點(diǎn)。
接下來參見圖2C，移動(dòng)刻印模板40靠近轉(zhuǎn)印層20以排出多余的可聚合的流體合成物60，從而使刻印模板40的邊緣41a到41f接觸轉(zhuǎn)印層20?？删酆系牧黧w合成物60具有完全填充刻印模板40中的凹部所必需的特性。然后將可聚合的流體合成物60暴露于可足夠使流體聚合的環(huán)境中。例如，將可聚合的流體合成物60暴露于來自輻射源22的足夠使流體合成物聚合并形成圖2C所示的固體聚合材料70的輻射輸出。如那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員會(huì)知道的，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于這樣的聚合和設(shè)定流體合成物60的方法。事實(shí)上，在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，可以采用其它聚合可聚合的流體合成物60的方法，例如(但不限于)加熱或其它形式的輻射。引發(fā)流體合成物60的聚合方法的選擇對那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員是已知的，且通常取決于所希望的具體應(yīng)用范圍。
如圖2D所示，隨后將刻印模板40抽回，將固體聚合材料70留在轉(zhuǎn)印層20上。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，通過改變刻印模板40和結(jié)構(gòu)30之間的距離，固體聚合材料70中的特征部分可具有任意所需的高度。然后可選擇性地相對于固體聚合材料70蝕刻轉(zhuǎn)印層20，從而在轉(zhuǎn)印層20中形成與刻印模板40中的圖像對應(yīng)的浮雕圖像。根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)印層20相對于固體聚合材料70的蝕刻可選擇性的范圍為例如(但不限于)從大約1.5∶1到大約100∶1。另外，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可通過使轉(zhuǎn)印層20和固體聚合材料70經(jīng)受例如(但不限于)氬離子流、含氧等離子、活性離子蝕刻氣、含鹵素氣體、含二氧化硫氣體、以及它們的組合的環(huán)境來進(jìn)行選擇性蝕刻。
最后，如圖2E所示，在上述的工藝步驟之后，殘留材料90可留在轉(zhuǎn)印層20中的浮雕圖像中的間隙中，這些殘留材料90的形式可為(1)可聚合的流體合成物60的一部分，(2)固體聚合材料70的一部分，或者(3)(1)和(2)的組合。這樣，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，該工藝可進(jìn)一步包括使殘留材料90經(jīng)受某些情況以去除殘留材料90(例如清掃蝕刻)。可利用例如(但不限于)氬離子流、含氟等離子、活性離子蝕刻氣、以及它們的組合的已知技術(shù)來進(jìn)行清掃蝕刻。此外，應(yīng)該知道，可在刻印平板印刷工藝中的任何階段進(jìn)行該步驟。例如，去除殘留材料可以在使轉(zhuǎn)印層20和固體聚合材料70經(jīng)受相對于固體聚合材料70選擇性蝕刻轉(zhuǎn)印層20的步驟之前進(jìn)行。
如那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員應(yīng)該知道的，結(jié)構(gòu)30包括多個(gè)將通過分步重復(fù)工藝復(fù)制有刻印模板40的圖案的區(qū)域。如已知的，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行這一分步重復(fù)工藝包括將刻印模板40適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)多個(gè)區(qū)域的每一個(gè)。為此，刻印模板40包括對準(zhǔn)標(biāo)記，并且一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)30的區(qū)域包括對準(zhǔn)標(biāo)記或基準(zhǔn)標(biāo)記。通過確保刻印模板40上的對準(zhǔn)標(biāo)記與結(jié)構(gòu)30上的對準(zhǔn)或基準(zhǔn)標(biāo)記適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)，可確?？逃∧０?0與多個(gè)區(qū)域的每一個(gè)適當(dāng)對準(zhǔn)。為此，根據(jù)本刻印平板印刷工藝的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，可采用機(jī)械視覺裝置(未示出)來感應(yīng)刻印模板40上的對準(zhǔn)標(biāo)記和結(jié)構(gòu)30上的對準(zhǔn)或基準(zhǔn)標(biāo)記之間的對準(zhǔn)。這樣的機(jī)械視覺裝置可為那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員已知的用于檢測對準(zhǔn)標(biāo)記并提供對準(zhǔn)信號(hào)的多種機(jī)械視覺裝置中的任意一種。隨后，利用對準(zhǔn)信號(hào)，刻印平板印刷系統(tǒng)10將以那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員已知的方式相對于結(jié)構(gòu)30移動(dòng)刻印模板40，從而提供在公差的預(yù)定程度之內(nèi)的對準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，對準(zhǔn)標(biāo)記埋在刻印模板中。此外，根據(jù)本發(fā)明中可用于光學(xué)對準(zhǔn)技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)另外的實(shí)施例，對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率不同于至少是對準(zhǔn)標(biāo)記周圍的刻印模板的主體材料的材料制成。還有，根據(jù)本發(fā)明中可用于光學(xué)對準(zhǔn)技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)另外的實(shí)施例，對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率與至少是對準(zhǔn)標(biāo)記周圍的刻印模板的主體材料以及制造用來進(jìn)行刻印平板印刷工藝的模板的刻印裝置的材料不同的材料制成。再有，如以下將詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明中可用于利用輻射以使材料聚合、從而在基片上形成對準(zhǔn)標(biāo)記的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，在刻印模板的表面和對準(zhǔn)標(biāo)記之間的距離足夠大，從而使用于聚合材料的輻射分散在對準(zhǔn)標(biāo)記以及置于其下的聚合材料周圍(即該距離足夠大，從而使足夠量的聚合輻射照射在表面下的區(qū)域中，以使置于其間的材料聚合)。對于具體應(yīng)用場合中的合適的距離可由一個(gè)具有本領(lǐng)域一般技術(shù)的人員通過并不復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)很容易地確定。另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)另外的實(shí)施例，通過用與制造刻印模板的材料相同的材料覆蓋對準(zhǔn)標(biāo)記可將對準(zhǔn)標(biāo)記埋在刻印模板中，從而確保同施加在刻印模板上的表面調(diào)整松脫層兼容。
有利的是，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，對于用在使用輻射來固化制成刻印裝置的材料的刻印技術(shù)工藝中的刻印模板，埋設(shè)對準(zhǔn)標(biāo)記使固化輻射可直接固化其下的材料。此外，即使對用于不使用輻射來固化材料的刻印技術(shù)工藝中的刻印模板來說埋設(shè)這些對準(zhǔn)標(biāo)記也是有利的。這是因?yàn)閷?zhǔn)標(biāo)記(比如由例如(但不限于)金屬或其它材料制成的對準(zhǔn)標(biāo)記)埋設(shè)在刻印模板中使松脫層(例如(但不限于)共價(jià)鍵連接的氟碳化合物薄片)沉積在刻印模板的表面以幫助刻印模板在聚合之后從基片和固化聚合物上松脫，又不會(huì)減弱松脫層與刻印模板的活性。結(jié)果可減少或消除重復(fù)刻印而造成的缺陷。
圖3A-3F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例制造刻印模板中的對準(zhǔn)標(biāo)記的步驟順序。請注意，圖3A-3F示出的是制造刻印模板中含有對準(zhǔn)標(biāo)記的部分。為了能更容易地理解本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，將刻印模板中用來例如(但不限于)制造裝置的含有刻印圖案形狀的部分省略。
圖3A示出了刻印模板坯料300，根據(jù)那些具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員眾所周知的許多方式中的一種在該坯料上制造有圖案蝕刻掩模310。例如(但非限定)，圖案蝕刻掩模310可為一保護(hù)層，而刻印模板坯料300可包括例如(但不限于SiO2)。接下來，圖3B分別示出了刻印模板400和401，根據(jù)那些具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員眾所周知的許多方式中的一種通過將對準(zhǔn)特征部分蝕刻入刻印模板坯料300中來制作。如下所述，將對刻印模板400進(jìn)一步處理以制造具有表面特征的對準(zhǔn)標(biāo)記、即將用于對準(zhǔn)以及在基片中形成與刻印模板中的對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印模板。如以下還將描述的，將進(jìn)一步處理刻印模板坯料401以制造具有光滑表面的對準(zhǔn)標(biāo)記，即將用于對準(zhǔn)的刻印模板(注意，用于在基片上為這樣的刻印模板形成對準(zhǔn)標(biāo)記的刻印特征部分可位于刻印模板的另一個(gè)位置上)。
接下來，圖3C示出了刻印模板坯料400和401，它們是在例如金屬或其它具有預(yù)定折射率的材料根據(jù)那些具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員眾所周知的許多方式中的一種進(jìn)行各向異性沉積之后進(jìn)行例如(但不限于)噴涂，以分別形成刻印模板410和411。如圖3C所示，各個(gè)材料部分4051-405n和4061-406n分別位于刻印模板410和411的對準(zhǔn)特征部分的底部。接下來，圖3D示出了刻印模板坯料410和411，它們是根據(jù)那些具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員眾所周知的許多方式中的一種在材料沉積之后的，為例如(但不限于)與刻印模板的其余部分的主體材料相同的材料(例如SiO2)，從而分別形成刻印模板420和421。沉積步驟將對準(zhǔn)標(biāo)記4051-405n和4061-406n埋設(shè)在距離刻印模板420和421表面一段距離的位置處，該距離足夠大，以使用來在特定的應(yīng)用場合中聚合材料的輻射在對準(zhǔn)標(biāo)記和置于其下的聚合材料周圍分散。對于具體應(yīng)用中適當(dāng)?shù)木嚯x可由具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員通過并不復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)很容易地確定。如具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員會(huì)知道的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)其它的實(shí)施例，通過以具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員通過并不復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)很容易地確定的方式適當(dāng)?shù)匦薷纳鲜霾襟E，可以制造不同的對準(zhǔn)標(biāo)記來置于離刻印模板表面不同距離的深處。
接下來，圖3E示出了在提離工藝之后的刻印模板坯料420和421，該工藝根據(jù)那些具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員眾所周知的許多方式中的任何一種將圖案蝕刻掩模310和置于其上的任何薄片去除，以分別形成刻印模板430和431。在此時(shí)，根據(jù)那些具有本領(lǐng)域一般技術(shù)水平的人員眾所周知的許多方式中的一種用表面調(diào)整劑來處理刻印模板430和/或431，例如(但不限于)通過將松脫薄片置于刻印模板430和/或431上。最后，圖3F示出了反過來并準(zhǔn)備好用于刻印平板印刷工藝中的刻印模板430和431。如可從圖3F中得知的，刻印模板430包括可用來將對準(zhǔn)標(biāo)記轉(zhuǎn)印到基片上的刻印特征部分。此外，如人們可以知道的，由于對準(zhǔn)標(biāo)記被埋設(shè)在刻印模板內(nèi)部，用來例如使一覆層聚合以形成對準(zhǔn)標(biāo)記的射線可在刻印模板中的對準(zhǔn)標(biāo)記周圍散射以執(zhí)行該功能。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例制造的刻印模板是如何使用的示意圖。請注意，圖4只示出了刻印模板和基片含有對準(zhǔn)標(biāo)記的一部分。為了能更容易地理解本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，將刻印模板和基片中用來例如(但不限于)制造裝置的含有刻印圖案形狀的部分省略。如圖4所示，基片500包含在先前制造例如(但不限于)集成電路的步驟中所形成的對準(zhǔn)標(biāo)記510。如圖4所示，置于基片500上的覆層520是先前所述類型的轉(zhuǎn)印層。例如(但非限定)，轉(zhuǎn)印層是聚合層。如圖4中進(jìn)一步顯示的，置于轉(zhuǎn)印層520上的覆層530是例如在該制造步驟中制成刻印裝置的可聚合的流體合成物層，最后，如圖4所示，具有埋設(shè)的對準(zhǔn)標(biāo)記530的刻印模板540置于刻印層530位置的上方，這些標(biāo)記為例如(但不限于)金屬對準(zhǔn)標(biāo)記。
雖然已經(jīng)示出了各種結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例并在此對其進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員可結(jié)合這些描述進(jìn)行許多其它的修改，本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于任何具體類型的刻印平板印刷技術(shù)，也不限于任何具體類型的對準(zhǔn)技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于刻印平板印刷術(shù)的刻印模板，它包括埋設(shè)在刻印模板的主體材料中的諸對準(zhǔn)標(biāo)記。
2.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)對準(zhǔn)標(biāo)記與刻印模板的一表面間隔開一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的距離足以使預(yù)定的輻射照射到刻印模板的一表面下的諸預(yù)定區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，諸對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率與至少是對準(zhǔn)標(biāo)記周圍的刻印模板的主體材料的折射率不同的材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，諸對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率與至少是對準(zhǔn)標(biāo)記周圍的刻印模板的主體材料以及制成刻印裝置的材料的折射率不同的材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，對準(zhǔn)標(biāo)記為金屬的。
7.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，置于對準(zhǔn)標(biāo)記和刻印模板的一表面之間的材料是與形成刻印模板的主體材料的其它部分相同的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的刻印模板，其特征在于，刻印模板的表面包括一松脫層。
9.如權(quán)利要求8所述的刻印模板，其特征在于，松脫層是氟碳化合物松脫層。
10.如權(quán)利要求8所述的刻印模板，其特征在于，松脫層是共價(jià)鍵連接的氟碳化合物薄片。
11.一種用于刻印平板印刷術(shù)的刻印模板包括埋設(shè)在刻印模板的主體材料中的諸對準(zhǔn)標(biāo)記，所述主體材料對具有預(yù)定波長的輻射是可透過的，并且所述對準(zhǔn)標(biāo)記與刻印模板的一表面間隔開一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的距離。
12.如權(quán)利要求11所述的刻印模板，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的距離足以使預(yù)定的輻射照射到與刻印模板疊合的諸預(yù)定區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的刻印模板，其特征在于，諸對準(zhǔn)標(biāo)記由折射率與至少是對準(zhǔn)標(biāo)記周圍的刻印模板的主體材料的折射率不同的材料制成。
14.如權(quán)利要求13所述的刻印模板，其特征在于，諸對準(zhǔn)標(biāo)記的材料的折射率與制成刻印裝置的材料層的折射率不同。
15.如權(quán)利要求14所述的刻印模板，其特征在于，對準(zhǔn)標(biāo)記為金屬的。
16.如權(quán)利要求15所述的刻印模板，其特征在于，刻印模板的表面包括一松脫層。
17.如權(quán)利要求16所述的刻印模板，其特征在于，松脫層是氟碳化合物松脫層。
18.如權(quán)利要求16所述的刻印模板，其特征在于，松脫層是共價(jià)鍵連接的氟碳化合物薄片。
19.一種制造用于刻印平板印刷術(shù)的一刻印模板的方法，該方法包括以下步驟將一掩模置于一刻印模板上；通過掩模將對準(zhǔn)特征部分蝕刻入刻印模板；將對準(zhǔn)標(biāo)記置于對準(zhǔn)特征部分中；將一種材料置于對準(zhǔn)標(biāo)記的上方；以及去除掩模。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方法還包括處理刻印模板的表面。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于刻印平板印刷術(shù)的刻印模板，它包括埋設(shè)在刻印模板的主體材料中的諸對準(zhǔn)標(biāo)記。
文檔編號(hào)G03F9/00GK1871556SQ200480031429
公開日2006年11月29日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者T·C·貝利, S·C·約翰遜, M·E·科爾伯恩, 崔炳鎮(zhèn), B·J·史密斯, J·G·?？藸柼? C·G·威爾遜, S·V·斯里尼瓦桑 申請人:得克薩斯州大學(xué)系統(tǒng)董事會(huì)