压印光刻设备和方法

专利名称：压印光刻设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种紫外压印光刻设备和用于制造器件的方法。
背景技术：
在光刻技术中，不断需要减小光刻图案中的特征的尺寸，以便提高在给定的衬底 区域内特征的密度。在光学光刻技术中，对更小特征的推动已经导致发展了诸如浸没光刻 和极紫外(EUV)光刻技术等技术，然而它们成本较高。一种已经得到越来越多关注的潜在的低成本的用以获得更小特征的方法是所谓 的压印光刻术，其通常使用“印章”(通常称为压印模具)以将图案转移到衬底上。压印光 刻术的优点在于特征的分辨率不会受到例如辐射源的发射波长或投影系统的数值孔径的 限制。相反，分辨率主要由压印模具上的图案密度限定。压印光刻术包括图案化将要被图案化的衬底的表面上的可压印介质。所述图案化 可以包括将压印模具的图案化表面与可压印介质的层接触，使得可压印介质流入图案化 表面中的凹陷内并被图案化表面上的突起推到一边。凹陷限定压印模具的图案化表面的图 案特征。通常，在图案化表面和可压印介质彼此接触时可压印介质是可流动的。在图案化 可压印介质之后，可压印介质适于变成不可流动的或冻结状态，并且压印模具的图案化表 面和图案化的可压印介质被分开。然后，通常衬底和图案化的可压印介质被进一步处理，以 便图案化或进一步图案化衬底。通常，可压印介质由将要被图案化的衬底的表面上的可压 印介质液滴形成。

发明内容
紫外压印光刻，尤其是步进闪光压印光刻(SFIL)，通常包括将紫外线可固化的可 压印液体介质(例如紫外线可固化的光致抗蚀剂)的液滴的阵列分散到例如衬底上，随后 对准压印模具的图案化表面和液滴的阵列，或对准压印模具的图案化表面和衬底，并且将 图案化表面和衬底放在一起(例如通过将图案化表面移向衬底，将衬底移向图案化表面， 或同时朝向彼此移动图案化表面和衬底)，使得压印模具的图案化表面接触液滴。当图案 化表面和衬底放在一起，液滴可以铺开且流动以基本上充满图案化表面中的凹陷。通常，随 后紫外线可固化的可压印介质夹在压印模具和衬底之间、压印模具和衬底保持在一起持续 一个保持时间段，紫外线可固化的可压印液体介质被固化。通常，紫外辐射被引导通过适于 透过或半透过紫外辐射的压印模具到紫外线可固化的介质。例如，压印模具可以是例如石 英等材料。一旦紫外线可固化的可压印液体介质已经充分固化，使得固化介质的最终的图 案化层自支撑，然后压印模具与衬底和最终的图案化层分开(例如，通过从衬底移离图案 化表面、通过从图案化表面移离衬底、或同时相对彼此移离图案化表面和衬底)。“自支撑” 意味着一旦压印模具与图案化层分开，图案化层具有充分高的粘度或被充分凝胶化或固化 或硬化，以保持图案化表面的压印形状。然后，压印模具可以用于压印其他衬底，或相同衬 底的其他部分，并且重复上述过程。通过传统的刻蚀技术，例如在光学光刻技术中通常使用的，使得固化的层中的图案可以转移到下面的衬底。相对于诸如光学光刻技术等其他光刻工艺，低产出率可能是例如SFIL等压印光 刻方法的问题。用于使紫外线可固化的可压印液体介质的液滴流入压印模具上的图案化表 面的凹陷中、使得凹陷基本上被充满所花费的时间是整个工艺中最花费时间的步骤之一， 通常超过2秒。因为紫外线可固化的可压印液体介质流入凹陷以基本上充满凹陷花费的时 间，紫外线可固化的可压印液体介质的粘度应该尽可能得低，以促进流动。在已知的紫外压 印光刻方法中，在已经填充图案化表面的凹陷之后，紫外线可固化的可压印液体介质开始 固化成自支撑图案化层。这使得一直到图案化表面的凹陷被充分填充之前紫外线可固化的 可压印液体介质的粘度不会增大。任何粘度的增大会潜在地导致更长的用于凹陷的填充时 间段，延长整个工艺时间或过程时间。通常，在通常发生固化期间，保持步骤需要另外的0. 5 到1秒，并且这也对总的工艺时间具有很大的贡献。通过使用较高的紫外辐射功率可以潜在地缩短保持时间段的持续时间，但是这会 导致一个或多个与压印模具、可压印介质和/或衬底升温相关的问题，例如由热膨胀引起 的应力和变形。因此，期望，例如提供一种压印光刻方法和设备，其允许更快速地分离压印模具的 图案化表面和由紫外压印光刻(尤其是SFIL)形成在衬底上的图案化层，以便提高工艺产 出。因此，期望例如提供一种压印光刻方法和设备，其能够缩短保持时间段的持续时间。因 此，期望例如提供一种压印光刻方法和设备，其不需要对紫外压印光刻设备的物理特征和 特性进行实质修改，使得可以通过对已有的紫外压印光刻设备做很小的修改就能够实现本 发明的实施例。根据本发明的一方面，提供一种压印光刻方法，用于通过使用具有包括凹陷的图 案化表面的压印模具在衬底上由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层，所述方法 包括将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体 介质放在一起持续一个填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫 外线可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上 充满在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持续一个照射时间段，所 述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一 个具有开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时 间段的所述结束时刻处开始并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外 线可固化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开，其中所述照射时间段的所述开始时刻比所述填充时间段的所述结束时刻早一个 预固化时间段。在合适的情况下，下面的特征可应用到这里所述的方法和设备中的任一个的所有 不同的实施例和各个方面。在合适的时候，可以采用下面特征的组合作为这里所述的方法 和设备中的任一个的一部分，例如在权利要求中所记载的。本发明的方法和设备的实施例尤其适于步进闪光压印光刻(SFIL)。在一实施例中，紫外线可固化的可压印液体介质存在跟随所述照射时间段的开始 之后的禁止时间段，在所述禁止时间段期间所述紫外线可固化的可压印液体介质的粘度保 持基本上不变(即在禁止时间段期间粘度不增大超过10% )，并且其中所述预固化时间段 比所述禁止时间段短。照射时间段的开始时刻可以比所述填充时间段的所述开始时刻早。当紫外线可固 化的可压印液体介质的禁止时间段比总的所需填充时间长的情况下，可以是这样。在这种 情况下，例如在将压印模具和衬底对准或放在一起期间，照射时间段的开始可以早于压印 模具的图案化表面与紫外线可固化的可压印液体介质的液滴之间发生接触。在一实施例中，保持时间段的结束时刻被选定成在将图案化表面和图案化层分开 之前提供大致的固态自支撑图案化层。“自支撑”意味着紫外线可固化的可压印液体介质在 设定的时间段结束时已经固化成具有足够高的粘度，使得其保持其形状，以例如在将图案 化表面和可压印介质分离之后进一步固化。在将图案化表面和可压印介质分开之前，可压 印介质可以硬化成固态自支撑层。照射时间段的结束时刻可以比保持时间段的结束时刻早。当紫外线可固化的可压 印液体介质是在紫外照射结束之后继续固化的介质时，这是适合的。紫外线可固化的可压 印液体介质可以是通过紫外照射开始固化并在紫外照射结束后继续固化的介质。紫外线可固化的可压印液体介质可以例如是丙烯酸盐抗蚀剂。例如含硅的丙烯酸 盐等丙烯酸盐是用于紫外线可固化的可压印液体介质中的合适的单体。这种类型的单体被 认为经过自由基聚合过程而固化(Long et al，J. Mater. Chem.，2007，17，3575)。通过紫外 照射抗蚀剂配方中存在的自由基引发剂来形成自由基。紫外线可固化的可压印液体介质可以是利用通过紫外产生催化剂催化的化学反 应来固化的介质。例如，紫外线可固化的可压印液体介质可以是乙烯醚紫外光致抗蚀剂。 乙烯醚单体，尤其是包括硅团的单体，用于本发明的实施例中(Kim et al,J. Vac Sci Tech B，2005，23，2967)。这种乙烯醚的聚合被认为由酸引发，并且在紫外照射时形成质子的光敏 酸生成剂(photo-acid generator (PAG)可以用作引发剂分子(initiator molecule)。紫外辐射具有在所述照射时间段期间变化的功率。换句话说，紫外功率可以在照 射时间段期间改变。这种改变可以是步进改变或可以是逐步改变。正如这里所用的，术语 “逐步”或“逐步地”意味着连续地且不是步进的改变，例如不是每0. 05秒超过10%的功率 改变。例如，紫外照射功率可以从在照射时间段开始时刻时的初始值逐步地减小到在照 射时间段的结束时刻时的最终值。“初始值”意味着紧接照射时间段的开始时刻之后的稳定 值，“最终值”意味着紧接照射时间段的结束时间之后的稳定值。例如，功率的最终值为零， 这意味着到照射时间段的结束时刻为止，功率逐步地降低到零。功率可以从开始时刻的初始值平滑地增大到最大值。例如，功率的初始值可以是 零。功率可以从初始值逐步地增大到最大值，然后从最大值逐步地减小到照射时间段的结 束时刻时的最终值。该最终值可以例如是零。在本发明的一方面，提供一种压印光刻方法，用于通过使用具有包括凹陷的图案 化表面的压印模具在衬底上由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层，所述方法包括将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体 介质放在一起并持续一个填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述 紫外线可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本 上充满在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持续一个照射时间段，所 述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一 个具有开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时 间段的所述结束时刻处开始并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外 线可固化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开，其中所述照射时间段的所述结束时刻比所述保持时间段的所述结束时刻早。照射时间段的开始时刻可以比填充时间段的结束时刻早一个预固化时间段。其他示例的合适的或期望的特征在上面列出。在本发明的一方面，提供一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括压印模 具布置，所述压印模具布置配置成将图案化表面和衬底上的紫外线可固化的可压印液体介 质放在一起以图案化所述紫外线可固化的可压印液体介质；紫外辐射出口，所述紫外辐射 出口布置成提供紫外辐射以固化所述紫外线可固化的可压印液体介质；以及控制器，所述 控制器布置成控制所述设备的操作，其中所述设备适于将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体 介质放在一起并持续一个填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述 紫外线可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本 上充满在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用来自所述紫外辐射出口的紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质 并持续一个照射时间段，所述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一 个具有开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时 间段的所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外 线可固化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开，其中所述控制器配置成操作所述设备，使得所述照射时间段的所述开始时刻比所 述填充时间段的所述结束时刻早一个预固化时间段。在本发明的一方面，提供一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括压印模 具布置，所述压印模具布置配置成将图案化表面和衬底上的紫外线可固化的可压印液体介 质放在一起以图案化所述紫外线可固化的可压印液体介质；紫外辐射出口，所述紫外辐射 出口布置成提供紫外辐射以固化所述紫外线可固化的可压印液体介质；以及控制器，所述 控制器布置成控制所述设备的操作，其中所述设备适于将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质放在一起并持续一个填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述 紫外线可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本 上充满在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用来自所述紫外辐射出口的紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质 并持续一个照射时间段，所述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一 个具有开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时 间段的所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外 线可固化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开，其中所述控制器配置成操作所述设备，使得所述照射时间段的所述结束时刻比所 述保持时间段的所述结束时刻早。在本发明的一方面，可以单独地提供上述设备的控制器。例如，一种控制器，配置 成操作压印光刻设备，使得照射时间段的所述开始时刻比所述填充时间段的所述结束时刻 早一个预固化时间段，或者控制器配置成操作压印光刻设备，使得照射时间段的结束时刻 比保持时间段的结束时刻早。在本发明的一方面，提供一种压印光刻方法，用于通过使用具有包括凹陷的图案 化表面的压印模具在衬底上由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层，所述方法包 括将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质放 在一起，其中所述紫外线可固化的可压印液体介质流动以基本上充满在所述图案化表面中 的所述凹陷；和在将所述图案化表面与所述紫外线可固化的可压印液体放在一起之前开始 用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质或在将所述图案化表面与所述紫外 线可固化的可压印液体放在一起期间用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介 质。在合适的情况下，上面列出的不同的特征也可以应用到这里描述的设备和控制器 实施例中。在合适的时候，可以采用上述特征的组合作为例如在权利要求中列出的设备和 控制器的一部分。


下面参考附图对本发明的具体实施例进行描述，在附图中图1示意地示出紫外压印光刻的例子；图2示意地示出用于执行紫外压印光刻的工艺；图3示意地示出根据本发明实施例的用于执行紫外压印光刻的方法；和图4示意地示出根据本发明实施例的用于执行紫外压印光刻的方法。
具体实施例方式在图1中示意地示出紫外压印光刻方法的一个示例。图1示出紫外压印光刻的示例，其包括使用透射紫外线的透明或半透明模具和 使用紫外线可固化液体作为可压印介质(这里所用的术语“紫外(UV)”是为了简便，但是应该解释为包括任何合适的用于固化可压印介质的光化辐射)。紫外线可固化液体的粘 性通常比用在热压印光刻中的热固性和热塑性树脂的粘性低，并因此可以快得多地移动 以填充模具图案特征。具有图案化表面的石英模具12被应用到衬底6上的紫外线可固 化的可压印介质(例如树脂)10。可选地，在衬底6和可压印介质10之间可提供平坦化 层。代替如在热压印光刻中使用热或温度循环，通过使用被应用通过石英模具12 (具有图 案化表面)到可压印介质10上的紫外辐射14固化可压印介质10来冻结图案。在移除模 具12之后，可压印介质10被蚀刻。通过紫外压印光刻图案化衬底的特定方式是所谓的步 进闪光压印光刻(SFIL)，SFIL可以用于以与传统上用于IC制造中的光学步进机相同的 方式、以小的步进图案化衬底。更多的有关紫外压印技术的信息可以例如参照美国专利 申请出版物第US 2004-0124566号、美国专利第US6，334，960号、PCT专利申请出版物W0 02/067055，以及 J. Haisma 在 J. Vac. Sci. Technol. B14(6)，Nov/Dec 1996 上发表的题为 "Mold-assistednanolithography :k process for reliable pattern replication，，白勺文上述压印技术和热压印光刻的组合也是可以的。参照美国专利申请出版物US 2005-0274693，其中提到加热和紫外固化可压印介质的结合。在图2中示意地示出执行紫外压印光刻的常规方法。紫外线可固化的可压印液体介质10的液滴被提供到衬底上，作为未固化的、可流 动的液体。将压印模具12的图案化表面和紫外线可固化的可压印液体介质放在一起并持 续一个填充时间段。A在图案化表面开始接触紫外线可固化的可压印液体介质的开始时刻 20开始，而在紫外线可固化的可压印液体介质已经基本上填充图案化表面中的凹陷的结束 时刻21结束。用具有一致的辐射功率的紫外辐射14照射紫外线可固化的可压印液体介质并持 续一个具有开始时刻22和结束时刻23的照射时间段B。照射时间段B的开始时刻22在填 充时间段A的结束时刻21开始。在照射时间段B期间，图案化表面和紫外线可固化的可压印液体介质被保持在一 起并持续一个保持时间段C，保持时间段具有开始时刻21和结束时刻24，保持时间段的开 始时刻在填充时间段的结束时刻开始，并且保持时间段的结束时刻与照射时间段B的结束 时刻相同。换句话说，在该方法中，照射时间段B和保持时间段C同时发生。在照射时间段和保持时间段的结束时刻，图案化表面和图案化层被分开以留下自 支撑图案化层，其随后根据需要被进一步处理。从图案化表面与液滴的初始接触20到压印模具和自支撑图案化层的分开24的总 的时间用总的时间段F表示。图3示意地示出用于执行根据本发明实施例的紫外压印光刻的方法。紫外线可固化的可压印液体介质10的液滴被提供到衬底上，作为未固化的、可流 动的液体。将压印模具12的图案化表面和紫外线可固化的可压印液体介质按压在一起并 持续一个填充时间段。A在图案化表面开始接触紫外线可固化的可压印液体介质的开始时 刻20开始，而在紫外线可固化的可压印液体介质已经基本上填充图案化表面中的凹陷的 结束时刻21结束。用具有一致的辐射功率的紫外辐射14照射紫外线可固化的可压印液体介质并持续一个具有开始时刻22和结束时刻23的照射时间段B。然而，在本实施例中，照射时间段 B的开始时刻22在填充时间段A的结束时刻21之前开始。保持时间段C的开始和照射时 间段B的开始之间的时间差表示为预固化时间段E。填充时间段A的结束时刻21之后，图案化表面和紫外线可固化的可压印液体介质 被保持在一起并持续一个保持时间段C，保持时间段C具有开始时刻21和结束时刻24，保 持时间段的开始时刻在填充时间段的结束时刻开始，保持时间段的结束时刻与照射时间段 的结束时刻相同。换句话说，照射时间段B延伸跨过填充时间段A的一部分并且延伸跨过 整个保持时间段C。在照射和保持时间段的结束时刻，图案化表面和图案化层被分开以留下自支撑图 案化层，随后自支撑图案化层被根据需要进一步处理。用于本实施例中的紫外线可固化的可压印液体介质可以是存在禁止时间段的介质。通常紫外线可固化的可压印液体介质的保持时间段C可以依赖于紫外功率、引发 剂类型和浓度(在紫外线可固化的可压印液体介质包括紫外线活化的引发剂以引起聚合 的情形中)，并且依赖于紫外线可固化的可压印液体介质的单体。用于紫外压印光刻的紫外线可固化的可压印介质可以存在开始被禁止的紫外固 化，这导致不想要的更长的保持时间段C以允许充分的固化。例如，丙烯酸盐型的抗蚀剂经 历氧限制。已经证明，溶解在抗蚀剂配方中的氧与在丙烯酸盐-引发剂混合物中的光产生 自由基反应(M. D. Dickey etal.，AlChE J.，2005，51，2547 and M.D.Dickey et al.，AlChE J.，2006，52，777)。自由基与氧反应形成稳定的过氧自由基或过氧根，并且相比于聚合反 应这种反应是快速的。可以认为，这在发生想要的丙烯酸盐聚合反应之前引起特定的禁止 时间。禁止时间可以依赖于例如引发剂浓度、氧浓度、以及紫外辐射功率(M. D.Dickey et al.，AlChE J.，2005，51，2547)。禁止时间范围从0. 5秒到几秒。乙烯醚型抗蚀剂也经历1到2秒量级的禁止时间(C. Decker et al.，Progr. Org. Coat. 2001，42，253)。在酸催化的乙烯醚聚合反应的情形中，禁止时间的潜在的机制不太清 楚。Decker等人认为，在PAG (例如硫盐)的光解作用和实际的质子产生之间存在短暂的延迟。在丙烯酸盐和乙烯醚的聚合反应中观察到的禁止时间段可能会限制紫外压印光 刻工艺的产出。本发明的一个实施例提供一种应对由于聚合反应的禁止带来的延迟的方 法。在禁止时间段期间，可压印介质配方的粘度(以及其他相关的物理性质)大致不会改 变。换句话说，紫外线可固化的可压印液体介质流到压印模具的图案化表面的凹陷中的能 力在禁止时间段期间不会削弱。因此，通过在填充时间段A期间开始照射时间段B，可以引发将最终导致紫外线可 固化的可压印液体介质的固化的化学过程，而基本上不影响在模具12的图案化表面中的 凹陷的填充。期望地，在禁止时间段过去之前，填充步骤应该结束(即，凹陷应该基本上被 紫外线可固化的可压印介质填充)。在禁止时间段结束之后，紫外线可固化介质的粘度可以 迅速增大，这将减缓或阻止紫外线可固化的可压印介质流到图案化表面的凹陷中。因为照射时间段B在保持时间段C开始之前一定时间E开始，在不损失紫外线可 固化的可压印介质能够基本上填充图案化表面中的凹陷内的能力的情况下，用应用于相同长度的时间段B的紫外照射和与图2中的方法所用的相同的功率，可以缩短从初始的接触 到释放的总的时间段F。图4示意地示出根据本发明另一实施例的一种用于执行紫外压印光刻的方法。紫外线可固化的可压印液体介质10的液滴被提供到衬底上，作为未固化的、可流 动的液体。将压印模具12的图案化表面和紫外线可固化的可压印液体介质放在一起并持 续一个填充时间段。A在图案化表面开始接触紫外线可固化的可压印液体介质的开始时刻 20开始，而在紫外线可固化的可压印液体介质已经基本上填充图案化表面中的凹陷的结束 时刻21结束。用具有一致的辐射功率的紫外辐射14照射紫外线可固化的可压印液体介质并持 续一个具有开始时刻22和结束时刻23的照射时间段B。就图3所示的实施例来说，照射时 间段B的开始时刻22在填充时间段A的结束时刻21之前开始。保持时间段C的开始和照 射时间段B的开始之间的时间差用预固化时间段E表示。照射时间段的结束时刻23在保 持时间段C的结束时刻24之前。在填充时间段A的结束时刻21之后，图案化表面和紫外线可固化的可压印液体介 质被保持在一起并持续一个保持时间段C，保持时间段C具有开始时刻21和结束时刻24， 保持时间段的开始时刻21在填充时间段的结束时刻21开始，保持时间段的结束时刻24在 照射时间段B的结束时刻23之后的某个时间。换句话说，照射时间段B延伸跨过填充时间 段A的后面的部分，并且延伸跨过保持时间段C的开始部分。在照射和保持时间段的结束时刻，图案化表面和图案化层被分开以留下自支撑图 案化层，其随后被根据需要进一步处理。对于这个实施例，总的处理时间段F与图2中示出 的实施例的相同。然而，因为在保持时间段C结束之前紫外照射已经关闭一段时间，这给予 时间以用于由于紫外照射引起的任何热量的消散，这导致在结束时刻24分开之前冷却衬 底和图案化层。虽然通过增大用于引起固化的紫外辐射的功率可以提高紫外线可固化介质的固 化速率，但是高密度的紫外辐射也会导致加热衬底。这会导致衬底和压印模具之间的热膨 胀差，并引起随后的加工步骤的问题，尤其是潜在地引起与随后的图案重叠的对准相关的 问题。因此，图4中示出的本发明的实施例可以削弱这种热诱发的问题，而不用延长总的时 间段F。一旦确定特定的紫外线可固化介质的禁止时间段，则可以确定紫外照射时间段B 到开始22的最佳时机。在禁止时间段使用减弱的紫外功率以便延长禁止时间是有利的。这 潜在地提供了用以控制填充时间段A和保持时间段C之间的重叠的方式。在使用减弱的紫 外功率的情形中，或在期望非常短的填充时间段的情形中，禁止时间段可以比填充时间段 长。在这种情形中，照射时间段B的开始22在填充时间段A的开始20之前是有利的。例 如，在对准压印模具和介质或将压印模具和介质放在一起期间，照射时间段的开始可以先 于压印模具的图案化表面与紫外线可固化的可压印液体介质的液滴的接触。对于某些紫外线可固化的可压印液体介质，例如乙烯醚，通过紫外产生催化剂实 现固化。一旦紫外照射产生了催化剂，即使在没有继续的紫外照射的情况下导致固化的聚 合反应也将继续。这意味着，对于这种紫外线可固化介质不需要继续的紫外照射。例如，乙 烯醚抗蚀剂将继续在初始的紫外照射之后“在黑暗中固化”。这就提供机会，在保持时间段C结束之前一定时间结束照射时间段B的情况下，用高功率剂量的紫外照射照射一个短的 时间段B以实现固化。这意味着，存在一个时间段，在该时间段期间没有紫外照射，在该时 间段期间可能在由初始紫外照射产生的任何热效应之后发生冷却。这允许在将压印模具和 图案化层分开之前进行充分冷却，以减少由不想要的热膨胀效应引起的问题。在照射时间段B期间使用不均勻的紫外照射功率对减小紫外照射步骤对任何随 后的图案化层的对准和重叠的热影响是有利的。例如，紫外照射功率可以在照射时间段B 期间逐步地从初始高功率减小到最终的低功率，或例如可以逐步地增大到最大值，然后在 照射时间段B结束时减小到零。在未在图中示出的一实施例中，可以使例如照射时间段B的开始时刻22与填充时 间段A的结束时刻21相同，但是照射时间段B的结束时刻23比保持时间段C的结束时刻 24早。本发明的实施例的优点在于，不需要对已有的紫外压印光刻设备进行机械的适应 或修改以实施本发明的实施例。对紫外照射步骤发生的时机的改变，如这里所述，可以通过 修改设备的控制软件来实现。本发明涉及压印光刻设备和方法。该设备和/或方法可以用于制造器件，例如电 子器件和集成电路或其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平 板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头或有机发光二极管等。尤其地，所述方法和设备适 用于图案化到衬底上的特征具有大约1 P m或更小的特征尺寸或临界尺寸，通常是lOOnm或 更小或甚至10nm或更小，的高分辨光刻技术。光刻技术包括将几个图案应用到衬底上，图案一个叠置在另一个的顶部，使得它 们一起形成例如集成电路等器件。每个图案与之前提供的图案的对准是要重点考虑的。如 果图案没有彼此充分地精确对准，则这导致层之间的一些电连接不能形成。这依次会导致 器件不起作用。因此，光刻设备通常包括对准设备，其用于将每个图案与之前提供的图案对 准，和/或与设置在衬底上的对准标记对准。通常，衬底被夹持在衬底保持装置上。通常，在压印之间，衬底保持装置相对于压 印模具是可移动的，压印模具相对于衬底保持装置是可移动的，或两者相对彼此是可移动 的。通常，在压印每个图案时，例如运行计算机程序的计算机等控制系统使用来自对准设备 的信息控制衬底和压印模具的相对位置。在上述的实施例中，单个压印模具、单个压印模具保持装置、单个衬底保持装置和 单个衬底设置在单个的室内。在其他实施例中，多于一个压印模具、多于一个压印模具保持 装置、多于一个衬底保持装置和/或多于一个衬底可以设置在一个或更多个室内，以便更 有效或更迅速地进行压印(例如并行地)。例如，在一实施例中，提供一种设备，其包括多个 (例如2、3或4)衬底保持装置。在一实施例中，提供一种设备，其包括多个(例如2、3或4) 压印模具布置(即压印模具保持装置和/或压印模具)。在一实施例中，提供一种设备，其 配置成对于每个衬底保持装置使用一个压印模具布置。在一实施例中，提供一种设备，其配 置成对于每个衬底保持装置使用多于一个压印模具布置。在一实施例中，提供一种设备，其 包括多个(例如2、3或4)可压印介质分配装置。在一实施例中，提供一种设备，其配置成 对于每个衬底保持装置使用一个可压印介质分配装置。在一实施例中，提供一种设备，其配 置成对每个压印模具布置使用一个可压印介质分配装置。在一实施例中，提供一种设备，其包括多个衬底保持装置，所述衬底保持装置可以在所述设备中共享功能部件。例如，衬底保 持装置可以共享衬底处理装置、衬底盒、气体供给系统(例如用以在压印期间产生氦气环 境)、压印介质分配装置、和/或辐射出口(用于固化可压印介质)。在一实施例中，两个或 更多个衬底保持装置(例如3或4)共享设备的一个或更多个功能部件(例如1、2、3、4或 5个功能部件)。在一实施例中，设备的一个或更多个功能部件(例如1、2、3、4或5个)在 所有衬底保持装置之间共享。为了在图案化之后帮助从可压印介质释放图案化表面，图案化表面可以包括释放 层，释放层包括或由二氧化钛、氧化铝、氧化钽或其混合物构成，或者释放层包括有机释放层。通过照射通过压印模具的光化辐射，例如紫外辐射，可以硬化可压印介质。为了便 于这种操作，压印模具可以包括多孔固态介质，其透射(即透明的或半透明的)例如紫外辐 射等光化辐射。硅对这种用途是有用的。在本说明书中，术语“衬底”表示包括形成衬底的一部分的任何表面层，或提供到 另一衬底上的例如平坦层或抗反射涂层等的表面层。在本说明书中，术语“时间段”意味着具有从该时间段的开始时刻延伸到该时间段 的结束时刻的特定长度的一段时间。一个时间段可以从另一个时间段结束开始，使得后一 个时间段的开始时刻被称为与前一个时间段的结束时刻相同。
权利要求
1.一种压印光刻方法，用于通过使用具有包括凹陷的图案化表面的压印模具在衬底上 由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层，所述方法包括步骤将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起并持续一填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫外线 可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上填充 在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持续一照射时间段，所述照射 时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一具有 开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时间段的 所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外线可固 化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开，其中所述照射时间段的所述开始时刻比所述填充时间段的所述结束时刻早一预固化 时间段。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述紫外线可固化的可压印液体介质存在跟随 所述照射时间段的所述开始时刻之后的禁止时间段，在所述禁止时间段期间所述紫外线可 固化的可压印液体介质的粘度保持基本不变，并且其中所述预固化时间段比所述禁止时间 段短。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述照射时间段的所述开始时刻比所述填充 时间段的所述开始时刻早。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述保持时间段的所述结束时刻被 选定成在将所述图案化表面和所述图案化层分开之前提供基本上固态的自支撑图案化层。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述照射时间段的所述结束时刻比 所述保持时间段的所述结束时刻早。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述紫外线可固化的可压印液体介 质是丙烯酸盐抗蚀剂或乙烯醚抗蚀剂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述紫外线可固化的可压印液体介 质是通过紫外照射开始固化并在紫外照射结束后继续固化的介质。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述紫外辐射具有在所述照射时间 段期间改变的功率。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述功率从在所述照射时间段的所述开始时刻 时的初始值逐步减小到在所述照射时间段的所述结束时刻时的最终值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述功率从在所述照射时间段的所述开始时刻 时的初始值逐步增大到最大值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述功率从所述初始值逐步增大到所述最大 值，然后从所述最大值逐步减小到在所述照射时间段的所述结束时刻时的最终值。
12.—种压印光刻方法，用于通过使用具有包括凹陷的图案化表面的压印模具在衬底 上由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层，所述方法包括步骤将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起并持续一填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫外线 可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上填充 在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持续一照射时间段，所述照射 时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一具有 开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时间段的 所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外线可固 化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开， 其中所述照射时间段的所述结束时刻比所述保持时间段的所述结束时刻早。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述照射时间段的所述开始时刻比所述填充 时间段的所述结束时刻早一预固化时间段。
14.一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括压印模具布置，所述压印模具布 置配置成将图案化表面和衬底上的紫外线可固化的可压印液体介质放在一起以图案化所 述紫外线可固化的可压印液体介质；紫外辐射出口，所述紫外辐射出口布置成提供紫外辐 射以固化所述紫外线可固化的可压印液体介质；以及控制器，所述控制器布置成控制所述 设备的操作，其中所述设备适于将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起并持续一填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫外线 可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上填充 在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用来自所述紫外辐射出口的紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持 续一照射时间段，所述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一具有 开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时间段的 所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外线可固 化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开， 其中所述控制器配置成操作所述设备，使得所述照射时间段的所述开始时刻比所述填 充时间段的所述结束时刻早一预固化时间段。
15.一种用于压印光刻设备的控制器，所述压印光刻设备包括压印模具布置，所述压 印模具布置配置成将图案化表面和衬底上的紫外线可固化的可压印液体介质放在一起以 图案化所述紫外线可固化的可压印液体介质；和紫外辐射出口，所述紫外辐射出口布置成 提供紫外辐射以固化所述紫外线可固化的可压印液体介质，其中所述压印光刻设备适于将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起并持续一填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫外线 可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上填充在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用来自所述紫外辐射出口的紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持 续一照射时间段，所述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一具有 开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时间段的 所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外线可固 化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开， 其中所述控制器配置成操作所述压印光刻设备，使得所述照射时间段的所述开始时刻 比所述填充时间段的所述结束时刻早一预固化时间段。
16.一种用于衬底的压印光刻的设备，所述设备包括压印模具布置，所述压印模具布 置配置成将图案化表面和衬底上的紫外线可固化的可压印液体介质放在一起以图案化所 述紫外线可固化的可压印液体介质；紫外辐射出口，所述紫外辐射出口布置成提供紫外辐 射以固化所述紫外线可固化的可压印液体介质；以及控制器，所述控制器布置成控制所述 设备的操作，其中所述设备适于将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起并持续一填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫外线 可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上填充 在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用来自所述紫外辐射出口的紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持 续一照射时间段，所述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一具有 开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时间段的 所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外线可固 化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开， 其中所述控制器配置成操作所述设备，使得所述照射时间段的所述结束时刻比所述保 持时间段的所述结束时刻早。
17.一种用于压印光刻设备的控制器，所述压印光刻设备包括压印模具布置，所述压 印模具布置配置成将图案化表面和衬底上的紫外线可固化的可压印液体介质放在一起以 图案化所述紫外线可固化的可压印液体介质；和紫外辐射出口，所述紫外辐射出口布置成 提供紫外辐射以固化所述紫外线可固化的可压印液体介质，其中所述压印光刻设备适于将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起并持续一填充时间段，所述填充时间段具有所述图案化表面开始接触所述紫外线 可固化的可压印液体介质的开始时刻和所述紫外线可固化的可压印液体介质基本上填充 在所述图案化表面中的所述凹陷内的结束时刻；用来自所述紫外辐射出口的紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持 续一照射时间段，所述照射时间段具有开始时刻和结束时刻；将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一具有开始时刻和结束时刻的保持时间段，所述保持时间段的所述开始时刻在所述填充时间段的 所述结束时刻处开始，并且所述保持时间段的所述结束时刻被选定成提供所述紫外线可固 化的可压印液体介质的充分固化、以形成自支撑图案化层；和在所述保持时间段的所述结束时刻将所述图案化表面和所述图案化层分开， 其中所述控制器配置成操作所述压印光刻设备，使得所述照射时间段的所述结束时刻 比所述保持时间段的所述结束时刻早。
18. —种压印光刻方法，用于通过使用具有包括凹陷的图案化表面的压印模具在衬底 上由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层，所述方法包括步骤将所述图案化表面与作为未固化的可流动的液体的紫外线可固化的可压印液体介质 放在一起，其中所述紫外线可固化的可压印液体介质流动以基本上填充在所述图案化表面 中的所述凹陷内；和在将所述图案化表面与所述紫外线可固化的可压印液体放在一起之前开始用紫外辐 射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质，或在将所述图案化表面与所述紫外线可固化 的可压印液体放在一起期间用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质。
全文摘要
本发明公开了一种压印光刻装置和方法。具体地，所述方法用于通过使用具有图案化表面的压印模具在衬底上由紫外线可固化的可压印液体介质形成图案化层。所述方法包括将所述图案化表面与紫外线可固化介质放在一起并持续一填充时间段，用紫外辐射照射所述紫外线可固化的可压印液体介质并持续一照射时间段，将所述图案化表面和所述紫外线可固化的可压印液体介质保持在一起并持续一保持时间段、使得紫外线可固化介质形成自支撑图案化层，和在所述保持时间段结束时将所述图案化表面和所述图案化层分开。照射时间段的开始时刻比所述填充时间段的结束时刻早一预固化时间段。此外，公开一种方法，其中照射时间段的结束时刻比保持时间段的结束时刻早。
文档编号G03F7/00GK101995768SQ20101025320
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月12日 优先权日2009年8月14日
发明者R·库尔, S·F·乌伊斯特尔 申请人:Asml荷兰有限公司