一種納米壓印光刻裝置及其方法
【專利摘要】一種納米壓印光刻裝置，用于對(duì)表面涂有電感性光刻膠的襯底進(jìn)行光刻，包括：模板基板、壓印模板和電子源；壓印模板具有導(dǎo)電性，位于模板基板的表面上，與襯底上的光刻膠面相向設(shè)置，壓印模板具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案，與被刻襯底上的電感光刻膠接觸；電子源為壓印模板中凹凸圖案提供電子流；其中，當(dāng)壓印模板上的凸圖案與被刻襯底上的電感光刻膠接觸時(shí)，凸圖案上的電子流對(duì)電感性光刻膠進(jìn)行圖像化感光。本發(fā)明是結(jié)合納米壓印技術(shù)和電子束曝光技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使得其具有高度工藝兼容性，提高對(duì)準(zhǔn)和套刻精度，能更好的控制缺陷，從而獲得更高的產(chǎn)率和分辨率。
【專利說明】一種納米壓印光刻裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種納米壓印光刻裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸越來越小，集成電路產(chǎn)業(yè)面臨越來越多的挑戰(zhàn)。所面臨的重要挑戰(zhàn)之一是由于光學(xué)光刻(Photo Lithography)的光刻機(jī)曝光光源所決定,光刻關(guān)鍵尺寸已經(jīng)接近曝光機(jī)臺(tái)的極限分辨率。
[0003]半導(dǎo)體業(yè)界在著力于研發(fā)新架構(gòu)和新概念的光刻平臺(tái)，目前一種主流的開發(fā)方向?yàn)榧{米壓印光刻技術(shù)(Nano Imprint Lithography)。
[0004]納米壓印技術(shù)是指通過將一個(gè)具有納米級(jí)圖形的模板壓印在硅片上的光刻膠表面，再通過一定的處理，例如熱處理或者紫外光照射處理使得模板上的納米圖形能夠傳導(dǎo)到光刻膠表面。由于納米壓印技術(shù)不需要傳統(tǒng)光刻的復(fù)雜精密的光學(xué)系統(tǒng)和高能激光源，納米壓印技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單和成本低。且基于對(duì)模板的精加工，也可以實(shí)現(xiàn)很高的分辨率。
[0005]然而，目前的納米壓印技術(shù)還存在諸多需要解決的難題，例如:熱塑性壓印中的表面會(huì)產(chǎn)生廢氣而面臨的排氣問題；壓印模板和襯底由于加熱后膨脹而造成的對(duì)準(zhǔn)和套刻精度下降；壓印時(shí)需要相互施加壓力，反復(fù)壓印的壓力對(duì)模板的損傷問題；以及目前現(xiàn)有的熱塑性與傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝區(qū)別較大需要重新投入的兼容性問題等。
[0006]業(yè)界致力于對(duì)納米壓印技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改良，使得保留其優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)能夠盡量克服納米技術(shù)的現(xiàn)有缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種納米壓印技術(shù)，該納米技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更好的缺陷控制、更高的光刻分辨率、更高的產(chǎn)率和更好的工藝兼容性。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下一種技術(shù)方案:
[0009]一種納米壓印光刻裝置，用于對(duì)表面涂有電感性光刻膠的襯底進(jìn)行光刻，其包括:模板基板、壓印模板和電子源；壓印模板具有導(dǎo)電性，其位于模板基板的表面上，與襯底上的光刻膠面相向設(shè)置，壓印模板具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案，工作時(shí)，反向凹凸圖案與被刻襯底上的電感光刻膠接觸；電子源為壓印模板中凹凸圖案提供電子流；其中，當(dāng)壓印模板上的凸圖案與所述被刻襯底上的電感光刻膠接觸時(shí)，凸圖案上的電子流對(duì)電感性光刻膠進(jìn)行圖像化感光。
[0010]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻裝置中，其壓印模板的材料為金屬。
[0011]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻裝置中，其壓印模板的尺寸與襯底尺寸相同。
[0012]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻裝置中，其壓印模板的尺寸小于襯底尺寸。
[0013]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻裝置中，其壓印模板的形狀為矩形，三角形或者圓形。
[0014]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻裝置中，其電子源可以為電子束式，或?yàn)榻佑|式。[0015]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻裝置中，其接觸式電子源均勻的排布。
[0016]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還包括一種納米壓印光刻方法包括如下步驟:
[0017]步驟S1:在壓印模板上制作具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案；
[0018]步驟S2:在襯底表面上涂電感性光刻膠；
[0019]步驟S3:將壓印模板與襯底對(duì)準(zhǔn)；
[0020]步驟S4:使壓印模板上的凸圖案表面與襯底上的電感性光刻膠表面相接觸；
[0021]步驟S5:開啟電子束式或接觸式電子源，電子通過模板傳導(dǎo)到光刻膠表面和壓印模板圖形接觸區(qū)域；
[0022]步驟S6:光刻膠表面與模板接觸的區(qū)域被電子感光，壓印模板上的反向凹凸圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠表面，形成目標(biāo)圖案；
[0023]步驟S7:分離壓印模板與襯底；
[0024]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻方法中，在步驟S4之前，還包括步驟:在壓印模板與光刻膠面相對(duì)的接觸表面進(jìn)行親水性預(yù)處理。
[0025]優(yōu)選的，上述納米壓印光刻方法中，步驟S2中，光刻膠可以為正性光刻膠，也可以為負(fù)性光刻膠。
[0026]綜上所述，本發(fā)明采用納米壓印技術(shù)和電子束曝光技術(shù)結(jié)合，使得電子通過一個(gè)可以導(dǎo)電的模板，傳導(dǎo)到電感性光刻膠表面，對(duì)光刻膠表面實(shí)現(xiàn)感光，最終使模板上的圖形傳導(dǎo)到光刻膠表面，實(shí)現(xiàn)納米壓印光刻。
[0027]本發(fā)明的納米壓印光刻方法中壓印模板圖形表面和光刻膠表面只需接觸即可，不需施加壓力，使得缺陷大幅下降而且模板不易磨損；另外，本發(fā)明可避免壓印模板和硅片因加熱造成熱膨脹導(dǎo)致的對(duì)準(zhǔn)和套刻精度下降，提高壓印光刻分辨率，而且表面不會(huì)產(chǎn)生廢氣；而且，本發(fā)明的電子感光方式所使用的光刻膠材料以及后續(xù)的顯影和去膠等流程和現(xiàn)有的工藝，可使用相同的制作流程，具有極高的兼容性，無需開發(fā)更多的配套材料和設(shè)備；再加上，由于電子感光是瞬間完成的，在保持極高分辨率的同時(shí)，本發(fā)明可以獲得更高的生產(chǎn)率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明納米壓印光刻裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例
[0029]圖2為本發(fā)明納米壓印光刻方法的步驟流程圖
[0030]圖3-圖6為本發(fā)明納米壓印光刻方法一較佳實(shí)施例按步驟獲得的感光效果的示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下將對(duì)本發(fā)明的納米壓印光刻裝置及其方法的特征與優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0032]上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合實(shí)施例圖1對(duì)本發(fā)明的納米壓印光刻裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0033]請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明納米壓印光刻裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例。如圖所示，納米壓印光刻裝置包括用于對(duì)表面涂有電感性光刻膠的襯底進(jìn)行光刻，其包括模板基板11、壓印模板12和電子源。壓印模板12具有導(dǎo)電性,其位于模板基板11的表面上,與襯底14上的光刻膠面13相向設(shè)置，壓印模板12具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案，工作時(shí)，反向凹凸圖案與被刻襯底14上的電感光刻膠面13接觸；電子源為壓印模板12中凹凸圖案所形成的電路提供電子流。其中，當(dāng)壓印模板12上的凸圖案與所述被刻襯底14上的電感光刻膠接觸時(shí)，凸圖案上的電子流對(duì)電感性光刻膠進(jìn)行圖像化感光。
[0034]模板基板11，作用為支撐表面的壓印模板12。在一些實(shí)施例中，模板基板11材料可以與壓印模板12 —致，制造時(shí)可以與壓印模板12 —體形成。
[0035]壓印模板12的材料可以為導(dǎo)體如金屬或者經(jīng)過摻雜的半導(dǎo)體如硅、鍺硅等，金屬為較佳選擇，由于金屬具有突出的導(dǎo)電性。壓印模板12的形狀可以為傳統(tǒng)的矩形，也可以為三角形，圓形以及其他利于生產(chǎn)和質(zhì)量控制的其他形狀。壓印模板12的尺寸可以與硅片尺寸相同，也可以小于硅片尺寸；其中，壓印模板12與硅片尺寸相同的優(yōu)點(diǎn)為只需壓印一次，節(jié)約時(shí)間，提高效率；而小于硅片尺寸的優(yōu)點(diǎn)為生產(chǎn)成本低，利于生產(chǎn)，而且會(huì)顯著的提高壓印精準(zhǔn)度。壓印模板12的制作方法與現(xiàn)有光刻板制作方法相同，經(jīng)過曝光、顯影、刻蝕、缺陷掃描和修補(bǔ)等步驟完成對(duì)壓印模板12的制作。壓印模板12位于模板基板11的表面上，與襯底14上的光刻膠面13相向設(shè)置，壓印模板12具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案，與被刻襯底14上的電感性光刻膠面13接觸。
[0036]電子源為壓印模板12中凹凸圖案提供電子流；電子源可以包括兩種:電子束式及接觸式；其中，電子束式的電子源與壓印模板12物理不接觸，電子通過電子束傳遞到壓印模板12表面；接觸式為傳統(tǒng)電子源，電子通過直接與模板背面或側(cè)面物理接觸的導(dǎo)體進(jìn)入壓印模板12，較佳的，采用接觸式電子源與壓印模板12的接觸點(diǎn)平均分布在壓印模板12上的方式，可以使得壓印模板12表面電流強(qiáng)度較為均勻，從而使被刻光刻膠面14圖案的各部分具有相同的感光效果。
[0037]下面結(jié)合圖2至圖6，詳細(xì)描述一下本發(fā)明的納米壓印光刻方法。其中，圖2為納米壓印光刻方法步驟流程圖；另外圖3至圖6為納米壓印光刻方法一較佳實(shí)施例按步驟獲得的感光效果的示意圖。
[0038]請(qǐng)參閱圖2，在本發(fā)明的方法實(shí)施例中，其步驟具體為:
[0039]步驟S1:在壓印模板12上制作具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案。為了完成壓印光刻，首先要完成壓印模板12圖形的制作。在該步驟中，其制造方法和流程與現(xiàn)有光刻板制作方法相同，經(jīng)過曝光、顯影、刻蝕、缺陷掃描和修補(bǔ)等步驟，完成壓印模板12的制作。
[0040]步驟S2:在襯底14表面上涂電感性光刻膠13。在襯底14上旋涂的光刻膠13可為正性光刻膠也可為負(fù)性光刻膠。
[0041]步驟S3:對(duì)襯底14進(jìn)行烘烤等預(yù)光刻步驟；在該步驟中，可以采用常規(guī)納米壓印的預(yù)光刻工藝步驟。
[0042]步驟S4:將壓印模板12與襯底14對(duì)準(zhǔn)；將壓印模板12設(shè)置于模板基板11上，與襯底14上的光刻膠面13相向設(shè)置，然后對(duì)準(zhǔn)。
[0043]為了使后續(xù)步驟S9在分離壓印模板12與光刻膠面13時(shí)，壓印模板12不粘帶具有疏水性光刻膠面13，較佳地，可以對(duì)壓印模板12進(jìn)行親水性預(yù)處理，以使壓印模板12很容易從光刻膠面13上分離出來。
[0044]步驟S5:使壓印模板12上凸圖案表面與襯底14上的電感性光刻膠表面13接觸；如圖3所示。
[0045]步驟S6:開啟電子束式或接觸式電子源，電子通過壓印模板12傳導(dǎo)到光刻膠表面13和壓印模板12圖形接觸表面區(qū)域，此時(shí)，壓印模板12圖形接觸表面區(qū)域帶有電子e，如圖4所示。其中，具體通電量和通電時(shí)間可根據(jù)工藝的劑量需求進(jìn)行控制。
[0046]步驟S7:壓印模板12上的電子對(duì)接觸區(qū)域的電感性光刻膠面13進(jìn)行感光，使得壓印模板12的圖形傳導(dǎo)到光刻膠表面14，形成目標(biāo)圖案。壓印模板12的圖形傳導(dǎo)到光刻膠表面后，如圖5所示，光刻膠面13轉(zhuǎn)化為未被電子感光的光刻膠區(qū)域231與被電子感光的光刻膠區(qū)域232。
[0047]步驟S8:電子源停止通電。
[0048]步驟S9:分離壓印模板12與襯底14。如圖5所示，壓印模板12和襯底14上的光刻膠面分離。
[0049]步驟SlO:繼續(xù)完成后續(xù)光刻流程。如圖6所示，對(duì)襯底完成后烘和顯影等其他后續(xù)常規(guī)光刻流程，完成納米壓印光刻。
[0050]以上所述的僅為本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米壓印光刻裝置，用于對(duì)表面涂有電感性光刻膠的襯底進(jìn)行光刻，包括: 模板基板； 其特征在于，還包括: 壓印模板，具有導(dǎo)電性，位于所述模板基板的表面上，所述壓印模板表面與襯底上的光刻膠面相向設(shè)置，所述壓印模板具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案，與所述被刻襯底上的電感光刻膠接觸； 電子源，為所述壓印模板中凹凸圖案提供電子流； 其中，當(dāng)所述壓印模板上的凸圖案與所述被刻襯底上的電感光刻膠接觸時(shí)，凸圖案上的所述電子流對(duì)所述電感性光刻膠進(jìn)行圖像化感光。
2.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻裝置，其特征在于，所述壓印模板的材料為金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻裝置，其特征在于，所述壓印模板尺寸與所述襯底尺寸相同。
4.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻裝置，其特征在于，所述壓印模板尺寸小于所述襯底尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻裝置，其特征在于，所述壓印模板形狀為矩形、三角形或者圓形。
6.如權(quán)利要求1所述的納米壓印光刻裝置，其特征在于，所述電子源為電子束式或接觸式。
7.如權(quán)利要求6所述的納米壓印光刻裝置，其特征在于，所述接觸式電子源均勻地排布。
8.一種采用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行納米壓印光刻方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟S1:在壓印模板上制作具有與形成目標(biāo)圖案的反向凹凸圖案； 步驟S2:在襯底表面上涂電感性光刻膠； 步驟S3:將所述壓印模板與所述襯底對(duì)準(zhǔn)； 步驟S4:使所述壓印模板上的凸圖案表面與所述襯底上的所述電感性光刻膠表面接觸； 步驟S5:開啟電子束式或接觸式電子源，電子通過模板傳導(dǎo)到所述光刻膠表面和所述壓印模板圖形接觸區(qū)域； 步驟S6:所述光刻膠表面與所述模板接觸的區(qū)域被電子感光，所述壓印模板上的反向凹凸圖案轉(zhuǎn)移到所述光刻膠表面，形成目標(biāo)圖案； 步驟S7:分離所述壓印模板與所述襯底。
9.如權(quán)利要求8所述的納米壓印光刻方法，其特征在于，在S4之前，還包括在所述壓印模板與所述光刻膠面相對(duì)的接觸表面進(jìn)行親水性預(yù)處理的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的納米壓印光刻方法，其特征在于，步驟S2中，所述光刻膠為正性光刻膠或負(fù)性光刻膠。
【文檔編號(hào)】G03F7/00GK103488046SQ201310447608
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】袁偉 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司