專利名稱：壓印光刻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成壓印模具的方法，其適用于壓印光刻，并且涉及一種適用于 壓印光刻中的壓印模具。
背景技術(shù)：
在光刻技術(shù)中，不斷需要減小光刻圖案中的特征的尺寸，以便提高在給定的襯底 區(qū)域內(nèi)的特征的密度。對更小特征的推動已經(jīng)導(dǎo)致諸如浸沒光刻和極紫外(EUV)光刻技術(shù) 等技術(shù)的發(fā)展，然而它們成本較高。一種已經(jīng)得到越來越多的關(guān)注的潛在的以低成本獲得更小特征(例如，納米尺寸 的特征或者亞微米尺寸的特征)的方法是所謂的壓印光刻術(shù)，其通常使用“印章”(通常稱 為壓印模具或壓印光刻模具)以將圖案轉(zhuǎn)移到襯底上。壓印光刻術(shù)的優(yōu)點在于特征的分辨 率不會受到例如輻射源的發(fā)射波長或投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的限制。相反，分辨率主要受限 于壓印模具上的圖案密度。壓印光刻涉及將要被圖案化的襯底的表面上的可壓印介質(zhì)的圖案化。所述圖案化 可以包括將壓印模具的圖案化表面與可壓印介質(zhì)層放在一起(例如，朝向可壓印介質(zhì)移 動壓印模具，或朝向壓印模具移動可壓印介質(zhì)，或兩者)，使得可壓印介質(zhì)流入圖案化表面 中的凹陷內(nèi)并被圖案化表面上的突起推到一邊。凹陷限定壓印模具的圖案化表面的圖案 特征。通常，在圖案化表面和可壓印介質(zhì)放在一起時可壓印介質(zhì)是可流動的。在可壓印介 質(zhì)的圖案化之后，例如通過用光化輻射照射可壓印介質(zhì)，可壓印介質(zhì)適于變成不可流動的 或凍結(jié)狀態(tài)(即固定狀態(tài))。然后，壓印模具的圖案化表面和圖案化的可壓印介質(zhì)被分開。 然后，通常襯底和圖案化的可壓印介質(zhì)被進一步處理，以便圖案化或進一步圖案化襯底。通 常，可壓印介質(zhì)設(shè)置成將要被圖案化的襯底的表面上的液滴的形式，但是可以可選地使用 旋涂或類似的方法來提供。

發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)技術(shù)通過使用電子束(e_束)寫入來形成壓印模具。這種方法產(chǎn)生的問題在 于使用e-束寫入形成壓印模具慢和/或昂貴。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種使用具有無機釋放層和可壓印介質(zhì)層的襯底形 成壓印模具的方法，所述方法包括使用主壓印模具將圖案壓印到可壓印介質(zhì)中；使可壓 印介質(zhì)固化；和蝕刻可壓印介質(zhì)和無機釋放層以在無機釋放層中形成圖案。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種壓印模具，包括襯底和無機釋放層，圖案存在于無 機釋放層中，圖案已經(jīng)使用蝕刻形成在無機釋放層內(nèi)。


下面參考附圖對本發(fā)明的實施例進行描述，在附圖中圖Ia和Ib分別示意地示出熱壓印和紫外壓印光刻術(shù)的例子；和
圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成壓印模具的方法。
具體實施例方式在圖Ia和Ib中示意地示出壓印光刻術(shù)的方法示例。圖Ia示出所謂的熱壓印光刻術(shù)(或熱模壓法)的示例。在通常的熱壓印工藝中， 壓印模具2被壓印到已經(jīng)澆注到襯底6的表面上的熱固或熱塑可壓印介質(zhì)4中?？蓧河〗?質(zhì)4可以是例如樹脂?？蓧河〗橘|(zhì)可以例如旋涂并烘焙到襯底表面上，或如所示示例，旋涂 并烘焙到襯底6的平面化轉(zhuǎn)移層8上。當(dāng)使用熱固聚合物樹脂時，樹脂被加熱到一溫度，使 得當(dāng)與壓印模具接觸時，樹脂是可充分流動的、以便流到限定在模具上的圖案特征中。然 后樹脂的溫度升高以熱固化(交聯(lián))樹脂，使得其固化并不可逆轉(zhuǎn)地形成所需的圖案。然 后，模具2被去除，圖案化的樹脂被冷卻。在采用熱塑聚合物樹脂層的熱壓印光刻術(shù)中，力口 熱熱塑性樹脂，使得就在用模具2壓印之前熱塑性樹脂處于可自由地流動的狀態(tài)。將熱塑 性樹脂加熱到遠高于樹脂的玻璃相變溫度的一溫度可能是必要的。模具被壓入可流動的樹 脂中，隨后在壓印模具2位于原位的情況下被冷卻至其玻璃相變溫度以下，以固化圖案。隨 后，模具2被去除。圖案將由可壓印介質(zhì)的剩余層中的凸起特征構(gòu)成，然后可以通過合適的 蝕刻工藝去除、僅留下圖案特征。用于熱壓印光刻工藝中的熱塑性聚合物樹脂的示例是聚 (異丁烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚(苯甲基異丁烯酸酯)或聚(甲基丙烯酸環(huán)己酯)。有關(guān)更 多的熱壓印的信息見例如美國專利第US4731155號和美國專利第5772905號。圖Ib示出紫外壓印光刻術(shù)的示例，其包括使用對紫外輻射透射的透明或半透明 模具和作為可壓印介質(zhì)的紫外可固化的液體(這里為了方便使用術(shù)語“紫外(UV) ”，但是其 應(yīng)該理解為包括任何合適的用于固化可壓印介質(zhì)的光化輻射)。紫外線可固化的液體的粘 性通常沒有用在熱壓印光刻中的熱固性和熱塑性樹脂的高，并且結(jié)果可以更快地移動以便 填充模具圖案特征。石英模具10可以以與圖Ia中的過程類似的方式應(yīng)用到紫外線可固 化的樹脂12。然而，代替如在熱壓印中使用熱或溫度循環(huán)，通過用通過石英模具10應(yīng)用到 可壓印介質(zhì)12上的紫外輻射14固化可壓印介質(zhì)12來固化圖案。在去除模具10之后，可 壓印介質(zhì)12被蝕刻。通過紫外壓印光刻術(shù)圖案化襯底的特定方式是所謂的步進_閃光壓 印光刻術(shù)(SFIL)，SFIL可以以與通常用在IC制造中的光學(xué)步進機相類似的方式以小的步 進用于圖案化襯底。更多的有關(guān)紫外壓印技術(shù)的信息可以例如參照美國專利申請出版物第 US 2004-0124566號、美國專利第US 6，334，960號、PCT專利申請出版物WO 02/067055，以 及 J. Haisma 在 J. Vac. Sci. Technol. B14(6)，Nov/Dec 1996 上發(fā)表的題為 “Mold-assisted nano 1 ithography :A process forreliable pattern replication"白勺文章。上述壓印技術(shù)的組合也是可以的。參照例如美國專利申請出版物 US2005-0274693，其中提到加熱和紫外固化可壓印介質(zhì)的組合。圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的形成壓印模具的方法。參 照圖2a，石英襯底20設(shè)置有無機釋放層21 (例如SiN)?？梢酝ㄟ^例如化學(xué)氣 相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或原子層沉積來應(yīng)用無機釋放層21。硬掩模22(例如 鉻)被提供到無機釋放層21的頂部。粘附層23(例如六甲基二硅烷(HDMS))被提供到硬 掩模22的頂部。參照圖2b，可壓印介質(zhì)層24被提供到粘附層23的頂部上。隨后壓印模具25與可壓印介質(zhì)層24接觸。壓印模具25在下文中被稱為主壓印模具25。可壓印介質(zhì)24流入到 設(shè)置在主壓印模具25的最低表面上的圖案的凹陷中。隨后，例如通過將可壓印介質(zhì)曝光到 光化輻射來固化可壓印介質(zhì)24。替換地，可壓印介質(zhì)24以其他的方法固化，例如通過加熱 或冷卻可壓印介質(zhì)。參 考圖2c，將主壓印模具與可壓印介質(zhì)24接觸。正如可以從圖2c看到的，可壓印 介質(zhì)24保持已經(jīng)通過主壓印模具形成的圖案。參考圖2d，可壓印介質(zhì)24和粘附層23被蝕刻。蝕刻可以被稱為貫穿或穿透蝕刻， 蝕刻通過可壓印介質(zhì)24和粘附層23，但是期望地，在硬掩模22處停止。該蝕刻可以是例如 干蝕刻，其使用合適的氣體(下面進一步給出其示例)。蝕刻是各向異性的，例如在圖2d中 基本上僅沿豎直方向蝕刻。作為蝕刻的結(jié)果，圖案保持在可壓印介質(zhì)24中和粘附層23中， 其對應(yīng)于由主壓印模具25形成的圖案。參照圖2e，隨后執(zhí)行第二蝕刻。第二蝕刻可以稱為硬掩模蝕刻，蝕刻通過硬掩模 22的沒有被可壓印介質(zhì)24和粘附層23覆蓋的部分。因此，由主壓印模具25形成的圖案被 蝕刻到硬掩模22中。通過硬掩模22的蝕刻貫穿硬掩模到無機釋放層21。該蝕刻也可以蝕 刻進入無機釋放層21，由此在無機釋放層中形成圖案。該蝕刻可以是例如干蝕刻，其使用適 當(dāng)?shù)臍怏w(下面進一步給出其示例)。該蝕刻是各向異性的，例如在圖2e中基本上僅沿豎 直方向蝕刻。參照圖2f，隨后執(zhí)行第三蝕刻。第三蝕刻蝕刻進入無機釋放層21的沒有被硬掩 模22覆蓋的部分。蝕刻沒有完全蝕刻通過無機釋放層21，而相反僅部分蝕刻通過無機釋放 層。該蝕刻可以例如是干蝕刻，其使用適當(dāng)?shù)臍怏w(下面進一步給出其示例)。該蝕刻是各 向異性的，例如在圖2f中基本上僅沿豎直方向蝕刻。作為蝕刻的結(jié)果，正如可以從圖2f看 到的，圖案被蝕刻進入無機釋放層21中。形成在無機釋放層21中的圖案對應(yīng)于由主壓印 模具25在可壓印介質(zhì)24中形成的圖案。在執(zhí)行參照圖2f描述的蝕刻之前，可以去除可壓印介質(zhì)24。這可以例如使用干蝕 刻或濕法蝕刻來完成。參照圖2g，隨后執(zhí)行第四蝕刻。第四蝕刻去除硬掩模22，以及粘附層23和可壓印 介質(zhì)24的任何剩余部分。蝕刻可以是例如濕法蝕刻，其使用合適的液體(下面進一步給出 其示例)。蝕刻可以是各向同性的。蝕刻可以例如溶解硬掩模22，由此去除硬掩模并允許 去除粘附層23和可壓印介質(zhì)24的任何剩余部分。正如從圖2g看到的，本發(fā)明的實施例的方法提供石英壓印模具30，其承載圖案。 石英壓印模具30包括沒有被圖案化的石英襯底20，和被圖案化的無機釋放層21。這與傳 統(tǒng)的石英壓印模具不同，在傳統(tǒng)的壓印模具中石英本身是圖案化的，而無機釋放層被提供 作為在該圖案的頂部上的具有基本上恒定厚度的層。形成在無機釋放層21中的圖案是主壓印模具25的圖案的取反(theinverse)。因 此，為了在無機釋放層21中提供想要的圖案，可以在主壓印模具25上提供所需圖案的取 反。在替代的布置中，可以布置一個或更多個材料層(例如可壓印介質(zhì))以支撐反蝕刻過 程，其中圖案的凹陷部分不被蝕刻(已知為反SFIL、反色調(diào)蝕刻(reverse-tone etching) 或SFIL-R的過程)。上述過程完成后，主壓印模具中的圖案與想要的圖案一致，而不是所需 圖案的取反。
使用相同的主壓印模具25，所述方法可以重復(fù)多次，由此形成多個壓印模具。可以提供多于一個的承載相同圖案的主壓印模具25，本發(fā)明的實施例提供一種形成多個具有無機釋放層21的壓印模具30的方法。所 述方法不需要如在許多現(xiàn)有技術(shù)的形成壓印模具的方法中看到那樣使用e-束寫入形成壓 印模具30。相反，主壓印模具25用于提供用于壓印模具30的圖案。主壓印模具25可以使 用任何合適的方法形成。例如，主壓印模具25可以使用e-束寫入形成。雖然這種方法相 對慢且昂貴，然而一旦主壓印模具25已經(jīng)形成，則隨后可以使用主壓印模具形成多樣的壓 印模具30。因此，本發(fā)明的實施例允許以相對低的成本(與使用e_束寫入來寫入每個壓印 模具對比)形成多樣的具有無機釋放層的壓印模具。例如如果期望用若干個壓印模具執(zhí)行 并行的壓印，這可能是有利的。如果期望提供一批備用的壓印模具，這可能是有利的。本發(fā)明的實施例提供一種具有圖案化的無機釋放層21的壓印模具30。與提供有 機釋放層相比，提供圖案化的無機釋放層是有利的。這是因為，有機釋放層在使用期間容易 損壞，并因此容易隨時間流逝而用壞。無機釋放層21比有機釋放層不容易損壞，并且應(yīng)該 持續(xù)相當(dāng)長的時間。例如在 Houle 等人的 J. Vac. Sci. Tech. B 2008 26 1301,and Proc. of SPIE 2008Vol. 6921.文章中描述了無機釋放層的一個或更多個優(yōu)點。本發(fā)明的實施例是有利的，因為本發(fā)明的實施例在圖案化壓印模具之前提供無機 釋放層21 (而不是在壓印模具已經(jīng)被圖案化之后提供無機釋放層)。因為無機釋放層被提 供到平的表面上，與在圖案化的表面上提供釋放層相比，可以提供具有較低的孔隙度和較 少的缺陷的無機釋放層。上面參照圖2d所述的貫穿蝕刻工藝蝕刻通過可壓印介質(zhì)24和粘附層23，但是在 硬掩模22處停止。在替換的實施例中，貫穿蝕刻還可以蝕刻穿過硬掩模22。因此，參照圖 2d和2e描述的蝕刻可以組合作為單次蝕刻。參照圖2f描述的蝕刻工藝蝕刻進入無機釋放層21。在某些情況下，這種蝕刻可以 與圖2e中描述的蝕刻進入硬掩模22的蝕刻組合。在某些情況下，參照圖2d、2e以及2f描 述的蝕刻可以組合作為單次蝕刻。粘附層23是為了輔助保持可壓印介質(zhì)24。例如，粘附層23可以幫助確保當(dāng)從可 壓印介質(zhì)去除主壓印模具25時，將可壓印介質(zhì)24保持在原位。在某些情況下，可壓印介質(zhì) 24到硬掩模22的粘接可以足夠好，以至于不需要粘附層23。粘附層23可以是例如聚合物，其旋涂到硬掩模22上，或可以例如是HDMS，其被應(yīng) 用到硬掩模上作為單層。硬掩模22可以由蝕刻慢于無機釋放層21 (或在無機釋放層蝕刻過程中完全不被 蝕刻)的材料形成。因此，硬掩模22允許在無機釋放層21中形成特征，這些特征比在不存 在硬掩模22的情形中深度更大。因此，本發(fā)明的實施例可以省略硬掩模，但是這會限制形 成在無機釋放層21中的特征的深度。硬掩模22可以例如由鉻形成，在這種情況下參照圖2e提到的硬掩模蝕刻可以使 用例如氧/氯等離子體(02/Cl2)。硬掩模22可以例如由鉬形成，在這種情形中，硬掩模蝕刻 可以使用例如CF4/02等離子體。硬掩模22可以例如由WSi形成，在這種情形中，硬掩模蝕 刻可以是例如基于氟的。硬掩模22可以例如由W形成，在這種情形中，硬掩模蝕刻可以使 用例如SF6或8F6/02。硬掩模22可以例如由Al形成，在這種情況下，硬掩模蝕刻可以例如是基于氯的。硬掩模22可以例如由Ti形成，在這種情況下，硬掩模蝕刻可以例如使用Ar/ CHF30如果使用濕法蝕刻液體溶解硬掩模22，濕法蝕刻液體將依賴于用于形成硬掩模 的材料。如果例如硬掩模由鉻形成，則濕法蝕刻可以使用例如氯化氫或乙酸/硝酸銨鈰 (acetic acid/ceric ammonium nitrate)混合物。如果硬掩模由例如W形成，則濕法蝕刻 可以使用例如鐵氰化物和亞磷酸的混合物。如果硬掩模由例如Al形成，則濕法蝕刻可以使 用例如H3PO4HNO3和醋酸的混合物。如果硬掩模由例如Ti形成，則濕法蝕刻可以例如使用 HF 禾口 H2SO4。 無機釋放層可以是化學(xué)惰性的。無機釋放層可以是機械惰性的。無機釋放層可以 由陶瓷(例如金屬氧化物或金屬氮化物)形成。無機釋放層21可以例如由SiNxB成，在這種情況下，參照圖2f提到的無機釋放 層蝕刻可以使用例如SF6或8F6/02。無機釋放層21可以例如由AlNx形成，在這種情況下， 無機釋放層蝕刻可以使用例如BCl3/Cl2/Ar。無機釋放層21可以例如由TiNx形成，在這種 情況下，無機釋放層蝕刻可以使用例如Ar/CHF3、Ar/Cl2以及Ar/BCl3。無機釋放層21可以 例如由TiOx、AlOx或TaOx形成，在這種情況下，無機釋放層蝕刻可以使用例如CF4。無機釋 放層21可以例如由GaNx形成，在這種情況下，無機釋放層蝕刻可以使用例如Ar/BCl3/Cl2。在上面描述的示例中，襯底20由石英形成。然而，襯底可以由任何合適的材料形 成。例如，襯底可以由熔融硅石、玻璃、YAG或CaF2形成。主壓印模具25可以例如由石英、熔融硅石、玻璃、YAG或CaF2形成。主壓印模具25 可以包括無機釋放層?？蓧河〗橘|(zhì)24可以是例如含硅的材料或不含硅的材料?？蓧河〗橘|(zhì)可以是例如 SFIL抗蝕劑。本發(fā)明的實施例與美國專利申請出版物第2008/0011934號中描述的方法在一個 或更多個方面不同。例如，在US 2008/0011934中，圖案被壓印到溶膠-凝膠中，并且隨后硬 化溶膠_凝膠。本發(fā)明的一個實施例將圖案壓印到可壓印介質(zhì)中，隨后將圖案蝕刻進入無 機釋放層。當(dāng)硬化時，溶膠-凝膠易于改變尺寸。這意味著，例如形成在溶膠-凝膠中的圖 案上的兩個點之間的距離與想要的距離不同。這個問題可以通過本發(fā)明的實施例來避免， 因為當(dāng)其被蝕刻的時候，無機釋放層21是固態(tài)的。在US 2008/0011934中用于在溶膠-凝膠層中形成圖案的圖案是PDMS。PDMS圖 案的尺寸的不想要的改變會發(fā)生。這個問題可以通過本發(fā)明的實施例來避免，其中主壓印 模具由石英(或其他比PDMS不容易改變尺寸的材料)形成。由于有機化合物擴散進入溶膠-凝膠中引起的膨脹，形成在溶膠-凝膠層中的圖 案的尺寸會發(fā)生改變。這個問題可以通過本發(fā)明的一個實施例來避免，其中主壓印模具由 石英(或其他無機材料)形成和/或使用無機釋放層(或其他沒有溶膠-凝膠容易由于有 機化合物擴散而膨脹的材料)。與使用溶膠-凝膠形成壓印模具相關(guān)的另一問題是溶膠-凝膠是相當(dāng)有柔性的或 是相當(dāng)易變形的。相反，使用本發(fā)明的實施例形成的壓印模具沒有溶膠-凝膠容易變形或 沒有溶膠-凝膠有柔性。使用本發(fā)明的實施例形成的壓印模具可以允許實現(xiàn)更加精確的圖案化。
使用本發(fā)明的實施例形成的壓印模具可以用于例如制造例如電子器件和集成電 路等器件。使用本發(fā)明的實施例形成的壓印模具可以例如用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇 存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭、有機發(fā)光二極管 (LEDs)等。所示并描述的實施例應(yīng)該理解為對特征是示范性的而不是限制性的，應(yīng)該理解， 這里僅示出并描述優(yōu)選的實施例，并且期望保護落在權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的全 部的改變 和修改。應(yīng)該理解，雖然在說明書中使用了例如“可優(yōu)選的”、“可優(yōu)選地”、“優(yōu)選 的”或“更優(yōu)選的”的術(shù)語來建議所述的特征是期望的，但是這并不是必須的并且沒有這種 特征的實施例也可以是在本發(fā)明范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，應(yīng)該明白，詞“一個”、“至少一個” 或“至少一部分”用于啟用一種特征，而不是限制權(quán)利要求僅有一個這樣的特征，除非在權(quán) 利要求中有相反的說明。當(dāng)使用“至少一部分”和/或“部分”，其可以包括一部分和/或整 個，除非有相反的說明。
權(quán)利要求
1.一種使用具有無機釋放層和可壓印介質(zhì)層的襯底形成壓印模具的方法，所述方法包括使用主壓印模具將圖案壓印到可壓印介質(zhì)中； 使可壓印介質(zhì)固化；和蝕刻可壓印介質(zhì)和無機釋放層以在無機釋放層中形成圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，硬掩模位于無機釋放層的頂部上，并且所述方法還 包括蝕刻所述硬掩模。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述硬掩模由下列組中的一個形成Cr、Mo、WSi、W、 Al、Si 或 Ti。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，粘附層在可壓印介質(zhì)層的下面，并且所 述方法還包括刻蝕所述粘附層。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述主壓印模具由石英、熔融硅石、玻 璃、YAG或CaF2形成。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述襯底由石英、熔融硅石、玻璃、YAG 或CaF2形成。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，無機釋放層由下列組中的一個形成 SiNx, AlNx, TiNx, TiOx, AlOx, TaOx 或 GaNx。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述蝕刻不貫穿無機層到襯底。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，還包括使用刻蝕以去除硬掩模。
10.一種壓印模具，包括襯底和無機釋放層，圖案存在于無機釋放層中，所述圖案已經(jīng) 使用蝕刻形成在無機釋放層內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的壓印模具，其中，襯底是沒有圖案化的。
12.如權(quán)利要求10或11所述的壓印模具，其中，襯底由石英、熔融硅石、玻璃、YAG或 CaF2形成。
13.如權(quán)利要求10到12中任一項所述的壓印模具，其中，無機釋放層由下列組中的一 個形成SiNx、AlNx, TiNx, TiOx, AlOx, TaOx 或 GaNx。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓印光刻，具體公開了一種使用具有無機釋放層和可壓印介質(zhì)層的襯底形成壓印模具的方法。所述方法包括使用主壓印模具將圖案壓印到可壓印介質(zhì)中，使可壓印介質(zhì)固化，和蝕刻可壓印介質(zhì)和無機釋放層以在無機釋放層中形成圖案。
文檔編號B29C43/36GK102033424SQ20101029368
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者S·F·烏伊斯特爾 申請人:Asml荷蘭有限公司