大面積可溶解模板光刻的制作方法
【專利說明】大面積可溶解模板光刻
[0001]本申請是申請號為201080011460.4、申請日為2010年3月11日并且于2011年9月9日進入中國國家階段的PCT專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明的實施例涉及用于圖案化基板的方法和裝置。更具體地，本發明的實施例涉及用于光刻工藝的通過物理方式實現的圖案轉移。
【背景技術】
[0003]半導體加工工業依賴于光刻以在基板上產生圖案。由于基板上特征結構的密度隨著摩爾定律發展而增加，因此對于以高產量在大面積上生產具有較小特征結構的可重復圖案，光刻方法受到挑戰。
[0004]標準光刻方法利用掩模覆蓋基板的一部分，以保護所述部分不受圖案化輻射影響。在標準光刻方法中，將光敏的光刻膠均勻涂覆在基板上，之后通過圖案方向的刻線將光刻膠暴露到輻射。這個工藝的分辨率受到所使用的光的波長的限制，在常規UV工藝中所述波長通常為248nm或者193nm。很多光刻工藝的歷史優勢在于可立即暴露整個基板，由此提高產量。如今的主要缺點在于，當前的光刻工藝難以分辨尺寸小于約50nm的特征結構。例如，目前的一些光刻工藝可產生尺寸小于約50nm的特征結構，但是僅可在基板的小區域上實現。未來尺寸小于50nm的制造需要在大區域上實現更精細的分辨率。
[0005]電子束或者e_束的光刻能實現非常精細的分辨率。相似地，用e_束敏感的光刻膠覆蓋基板，之后將基板暴露到e-束輻射。此技術的缺點在于，必須通過用電子束掃描基板來實現所述曝光。必須用光束照射基板上的每個點。這花費了時間，明顯降低了產量，且引起了均勻性的問題。混合工藝可改善結果，所述混合工藝包括用于較大特征結構的UV光刻和之后用于較小特征結構的e-束光刻，但是這種工藝成本過高，且僅當存在相當數量的較大尺寸的特征結構時才有效。隨著器件變小，具有足夠大到能由UV光刻分辨的尺寸的特征結構逐漸變少。
[0006]在平板顯示器的制造中，例如，目前對高達和超過1220mmX 1400mm的較大基板實施光刻工藝，諸如接近式曝光、分步重復式光刻、多透鏡掃描和鏡面投射。接近式曝光、多透鏡掃描和鏡面投射通常使用尺寸與被處理的基板相當的非常大面積的掩模。這些掩模每個成本可高達一百萬美元。而且，隨著掩模越來越大，必須將掩模制作得更厚且更重，以在工藝期間可經受處理并最小化掩模的物理變形。在一些情況下，只能通過使用復雜且昂貴的光學部件克服這種物理變形。
[0007]通過物理接觸實現的圖案轉移是一項有前景的技術，所述圖案轉印用于以小于50nm且擴展至幾十微米的尺寸圖案化基板(包括大面積基板)。在模板中顯影圖案，之后將圖案以物理方式施加到基板。模板用作圖案化工藝的圖案轉移介質。但是仍需要有效的高產量方法，以便為批量生產下一代器件完全推行物理接觸光刻。
【發明內容】
[0008]本發明的實施例提供了一種用于圖案化基板的裝置，所述裝置包括:主基板、基板支架和模板載板，所述模板載板可在所述主基板與所述基板支架之間移動，其中所述模板載板包括彎曲的模板接觸面，所述模板接觸面具有寬度和曲率半徑，其中所述曲率半徑與所述接觸面的所述寬度的比率為至少約10:1。
[0009]其它實施例提供了一種圖案化基板的方法，所述方法包括:形成模板，所述模板具有將要施加到基板上的圖案；將所述模板貼附到板狀載板，所述板狀載板具有彎曲表面；用圖案化材料涂覆所述模板；將所述模板施加到所述基板，并且將所述模板與載板分離，所述模板涂覆有所述圖案化材料；溶解所述模板；均勻去除所述圖案化材料的一部分，以暴露下方基板的一部分；處理下方基板的暴露部分，以改變所述基板的性質或形貌；以及去除圖案化材料。
[0010]其它實施例提供了一種用于圖案化基板的處理系統，所述處理系統包括:第一多個主基板，每個主基板都包含圖案，所述圖案將要被轉移到一或多個最終基板；第二多個載板，所述載板用于移動柔性模板，所述柔性模板由所述主基板形成，每個載板都具有彎曲的模板接觸面；以及第三多個圖案轉移臺，每個臺都具有基板支架，其中所述多個載板中的每一個載板都在一或多個主基板與一或多個圖案轉移臺之間移動。
【附圖說明】
[0011]為了能夠詳細理解本發明的上述特征，通過參考實施例，可獲得如上簡要說明的本發明的更具體描述，一些實施例于附圖中示出。但是應注意，由于本發明可允許其它等效實施例，因此附圖僅示出了本發明的典型實施例，且因此不認為限制了本發明的范圍。
[0012]圖1A至圖1H是參與根據一個實施例的方法的基板和裝置的側視圖。
[0013]圖2A至圖2C是執行根據一個實施例的方法的裝置的詳細視圖。
[0014]圖3A是根據一個實施例的處理系統的側視圖。
[0015]圖3B是圖3A的處理系統的頂視圖。
[0016]圖4A是根據一個實施例的裝置的側視圖。
[0017]圖4B是根據另一實施例的裝置的詳細側視圖。
[0018]圖4C是根據另一實施例的裝置的詳細側視圖。
[0019]為了便于理解，只要可以，使用相同參考數字表示圖中共用的相同元件。設想在于，一個實施例中公開的元件可有益地用于其它實施例而不需特別說明。
【具體實施方式】
[0020]本發明的實施例大體提供了用于圖案化基板的方法和裝置。使用本文描述的實施例，可分辨尺寸從幾十微米至小于約lOOnm，諸如小于約50nm或者小于約25nm，例如在約Inm與約20nm之間或者在約Inm與約1nm之間的特征結構。在大部分實施例中，使用模板作為圖案轉移介質將圖案轉移到基板。通常用圖案化材料涂覆模板，之后將模板以物理方式施加到基板以使圖案化材料接觸所述基板。之后所述模板溶解以留下圖案化材料，之后所述圖案化材料用于在基板上產生圖案。
[0021]在一個實施例中，通過使用能夠實現非常精細分辨率的工藝在堅硬基板中形成圖案來產生主基板。通過將基板暴露到e-束光刻工藝，可在玻璃或金屬基板中產生具有特征結構的圖案，所述特征結構小于約50nm，諸如小于約25nm或者小于約15nm，例如在約Inm與約20nm之間或者在約Inm與約1nm之間。在主基板上涂覆一層對e_束處理敏感的圖案化材料，并使用電子束將所述圖案化材料圖案化。電子束能夠限定特征結構，所述特征結構的尺寸小于50nm，諸如小于25nm，諸如約1nm或更小。電子束使圖案化材料改性，使得去除圖案化材料的暴露到光束的部分，從而暴露出下方的基板。然后蝕刻基板以將圖案轉移到基板，或者替代地將基板材料沉積到基板的暴露部分上方。可使用蝕刻劑完成所述蝕刻，所述蝕刻劑為諸如濕法或干法蝕刻劑，基于基板的化學性質來選擇所述蝕刻劑。在大部分實施例中，優選的是可用于產生很多模板的耐用且堅硬的主基板。圖1A是主基板102的示意性側視圖，所述主基板102的一個表面上形成有圖案。在一些替代實施例中，使用諸如一些高度局域化光刻工藝的其它工藝，可在基板中產生具有小于約50nm的特征結構的圖案。
[0022]形成具有主基板圖案的模板。將模板材料涂覆到主基板的圖案化表面，所述涂覆的方式為:模板材料與主基板之間的界面反映主基板圖案，但是模板材料的與圖案化界面表面相對的表面基本光滑且平坦。一般使用適合于將液體或蒸汽層涂覆到基板的工藝，來涂覆作為液體或者蒸汽的模板材料，且模板材料一般為可固化、干燥或者濃縮成柔性固體材料的材料。一些實施例中，模板材料可為通過旋涂、壓涂(die coating)、狹縫涂覆或者擠壓涂覆(extrus1n coating)涂覆到主基板的液體。又一實施例中，可通過物理氣相沉積、化學氣相沉積、外延或者原子層沉積來沉積作為蒸汽的模板材料，上述任一種沉積方法都可為等離子增強型的。圖1B是示出主基板102的側視圖，主基板102上設置有模板106。
[0023]通常固化、干燥或者處理模板材料以形成柔性固體。一些實施例中，模板材料可以是聚合物，所述聚合物作為液體涂覆并通過固化或干燥凝固。例如，可將作為水溶液的聚乙烯醇(PVA)涂覆到主基板，且所述PVA允許通過和緩加熱來干燥或者促進干燥。一旦干燥，PVA就成為堅固且柔軟的固體。也可通過水解聚乙酸乙烯酯制得PVA。在其它實施例中，模板材料可以是彈性材料，所述彈性材料可作為液體或者乳膠涂覆，并且所述彈性材料可通過熱處理或者通過暴露到光或其它輻射來干燥或固化。通常，合適的模板材料將可通過不破壞下方材料的工藝去除。例如，如果使用模板來涂覆圖案化材料，那么通常選擇具有與圖案化材料不同的溶解度或者反應性的模板材料。可使用PVA模板來涂覆非水溶性的抗蝕劑，或者可使用彈性模板來涂覆不溶解于碳氫化合物的抗蝕劑。
[0024]當模板凝固后，將模板從主基板去除，因此所述模板可用于圖案化。載板用于以僅將受控應力施加到模板的方式從主基板分離模板。受控應力分離模板，