TW202343134A - 利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法 - Google Patents
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Abstract
一種利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法包含提供一第一複製模具以及一第二複製模具，其中第一複製模具包含複數個第一圖案，第二複製模具上包含至少一第二圖案，其中第二圖案對應其中之一個第一圖案，然後提供一第一基板，一第一聚合性化合物層塗佈在第一基板上，接著將第一圖案奈米壓印至第一聚合性化合物層上，然後以第一聚合性化合物層為遮罩蝕刻第一基板，之後形成一第二聚合性化合物層塗佈在第一基板上，然後將第二圖案奈米壓印至第二聚合性化合物層上，最後以第二聚合性化合物層為遮罩蝕刻第一基板。
Description
本發明係關於一種利用奈米壓印製作圖案的方法，特別是一種以二次奈米壓印製作圖案的方法。
半導體產業在增加元件積集度的同時，持續爭取更大的製造良率，因此光學微影技術在遭遇物理極限以及成本的考量下，其發展將遭受嚴格挑戰。目前奈米壓印技術普遍被視為下一代最具潛力之奈米微影技術，因為此技術在其壓印過程中只需要先製作完成奈米線寬之模具，即可大量複製所設計的積體線路圖案，具量產之優勢，可彌補電子束微影製程(electron beam lithography)生產效率低之缺點，且其設備成本也遠較超深紫外光步進機來得低。
然而由於所欲形成的設計圖案經常具有疏密不同的狀況，如此會使得奈米微影技術在壓印後所形成的最終圖案和原始的設計圖案的臨界尺寸不同的狀況。
有鑑於此，本發明提供一種利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，以解決上述問題。
根據本發明之較佳實施例，一種利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，包含提供一第一複製模具以及一第二複製模具，其中第一複製模具包含複數個第一圖案，第二複製模具上包含至少一第二圖案，其中第二圖案對應其中之一個第一圖案，然後提供一第一基板，一第一聚合性化合物層塗佈在第一基板上，接著進行一第一奈米壓印製程，將第一圖案壓印至第一聚合性化合物層上，在第一奈米壓印製程後，進行一第一蝕刻製程，以第一聚合性化合物層為一第一遮罩蝕刻第一基板，在第一蝕刻製程之後，形成一第二聚合性化合物層塗佈在第一基板上，然後進行一第二奈米壓印製程，將第二圖案壓印至第二聚合性化合物層上，最後在第二奈米壓印製程後，進行一第二蝕刻製程，以第二聚合性化合物層為一第二遮罩蝕刻該第一基板。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
第1圖至第8圖為根據本發明之較佳實施例所繪示的一種利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法。
請參閱第6圖，第6圖中的第一基板S1上的多個第三圖案P3構成本發明所欲形成的設計圖案D1，各個第三圖案P3為凸出的特徵圖案，然而第三圖案P3在第一基板S1上分佈的密度不同，使得第一基板S1依不同的第三圖案P3的數量分為一高密度區H和一低密度區L。由於第三圖案P3在第一基板S1上分佈的密度不同，若是使用一個模具壓印出第三圖案P3就會因為聚合性化合物層的殘留厚度不同，使得最後形成在高密度區H和低密度區L內的第三圖案P3的臨界尺寸不同。
為了克服臨界尺寸不同的問題，如第1圖和第6圖所示，本發明將設計圖案D1拆解成第一模具M1上的多個第四圖案P4和以及第二模具M2上的第五圖案P5，以下第1圖至第8圖將詳述本發明之製作方法。
如第1圖所示，首先提供一第二基板S2，然後形成複數個第六圖案P6在第二基板S2上，其中第六圖案P6在第二基板S2上分佈的密度不均，之後形成至少一平衡圖案B位在第六圖案P6分佈密度較低的區域，在本實施例中以二個平衡圖案B以及平衡圖案B各自設置在相鄰的兩個第六圖案P6之間為例，在密度較低的第六圖案P6區域內加上平衡圖案B可以使得後續在壓印時，聚合性化合物層在各個區域有均勻的流動性，接著利用電子束微影製程以第六圖案P6和平衡圖案B為遮罩，蝕刻第二基板S2後移除剩餘的第六圖案P6和平衡圖案B即可形成第一模具M1，第一模具M1包含複數個第四圖案P4。同理，提供一第三基板S3，在第三基板S3上形成埋入在一材料層中的一第八圖案P8，第八圖案P8對應平衡圖案B，詳細來說，第八圖案P8係用來定位平衡圖案B，但是第八圖案P8的寬度大於平衡圖案B週圍的第六圖案P6之間的距離。然後以材料層為遮罩，利用電子束微影製程蝕刻第三基板S3以形成一第二模具M2，第二模具M2包含至少一第五圖案P5，其中第五圖案P5對應其中之一個第四圖案P4，請同時參閱第6圖和第1圖，第五圖案P5對應第一基板S1的低密度區L。此外，在前述第五圖案P5對應第四圖案P4所指的是：第五圖案P5係針對第四圖案P4在製程上發生作用，例如第五圖案P5係用來定位第四圖案P4所形成的壓印圖案，並且第五圖案P5不會定位除了第四圖案P4之外的圖案。
接著將第一模具M1上的第四圖案P4壓印至一第一複製模具R1上以在第一複製模具R1上以形成複數個第一圖案P1，將第二模具M2上的第五圖案P5壓印至一第二複製模具R2上以形成至少一第二圖案P2，其中第一圖案P1和第四圖案P4可相互嵌合，第二圖案P2和第五圖案P5可相互嵌合，此外，第二圖案P2至少對應其中之一個第一圖案P1，在本實施例中複數個第一圖案P1為多個凹入的溝渠圖案，第二圖案P2為二個凸出的特徵圖案，但不限於此，根據所欲形成的最終設計圖案，第一圖案P1也可以凸出的而第二圖案P2也可以是凹入的，也就是說第一圖案P1和第二圖案P2兩者形狀相異，一個為凸出另一個就必須為凹入。此外第二圖案P2是專門設計用來定位第一圖案P1所形成的壓印圖案。
再者，可以利用奈米壓印的方式壓印第一模具M1和第二模具M2上的第四圖案P4和第五圖案P5來形成第一複製模具R1和第二複製模具R2。舉例而言，請同時參閱第7圖、第8圖和第1圖，首先提供一第四基板S4和一第五基板S5，在第四基板S4和第五基板S5上各自形成一聚合性化合物層10a/10b，接著分別將第一模具M1推向在第四基板S4上的聚合性化合物層10a以及將第二模具M2推向在第五基板S5上的聚合性化合物層10b，使得聚合性化合物層10a填滿第四基板S4和第一模具M1之間以及第五基板S5和第二模具M2之間，接著固化聚合性化合物層10a/10b，之後移除第一模具M1和第二模具M2，然後以固化後的聚合性化合物層10a/10b為遮罩，蝕刻第四基板S4和第五基板S5以形成如第1圖中的第一複製模具R1和第二複製模具R2。
請同時參閱第1圖和第2圖，提供一第一基板S1，一第一聚合性化合物層12a塗佈在第一基板S1上，然後進行一第一奈米壓印製程N1，將第一複制模具R1推向第一基板S1的方向使得第一聚合性化合物層12a填滿第一基板S1和第一複製模具R1之間以將第一圖案P1壓印至第一聚合性化合物層12a上，然後固化第一聚合性化合物層12a，固化後的第一聚合性化合物層12a包含複數個第七圖案P7和一殘留層14，第七圖案P7位在殘留層14上，第七圖案P7的大小和第二基板S2上的第四圖案P4的大小相同，此外，固化後的第一聚合性化合物層12a上由多個第七圖案P7構成一個設計圖案D2，第七圖案P7構成的設計圖案D2會和第四圖案P4構成的設計圖案D3相同。接著移除第一複製模具M1。如第1圖和第3圖所示，進行一第一蝕刻製程E1，以固化後的第一聚合性化合物層12a為一遮罩蝕刻第一基板S1，然後移除固化後的第一聚合性化合物層12a。如第4圖所示，形成一第二聚合性化合物層12b塗佈在第一基板S1上，並且第二聚合性化合物層12b填入在第一蝕刻製程E1時所形成在第一基板S1上的圖案，之後進行一第二奈米壓印製程N2，將第二複制模具R2推向第一基板S1的方向使得第二聚合性化合物層12b填滿第一基板S1和第二複製模具R2之間以將第二圖案P2壓印至第二聚合性化合物層12b上，接著固化第二聚合性化合物層12b，固化後的第二聚合性化合物層12b上包含至少一第八圖案P8，第八圖案P8的大小和在第三基板S3上的第五圖案P5的大小相同，此外，固化後的第二聚合性化合物層12b上由第八圖案P8構成的一個設計圖案D4，第八圖案P8構成的設計圖案D4會和第五圖案P5構成的設計圖案D5相同，接著移除第二複製模具R2。
如第5圖所示，進行一第二蝕刻製程E2，以固化後的第二聚合性化合物層12b為一遮罩蝕刻第一基板S1，在第二蝕刻製程E2時會移除和第八圖案P8的位置在同一個直行(column)上的第一基底S1上的圖案，但其它沒有被第八圖案P8對應的圖案皆會保留。如第6圖所示，移除固化後的第二聚合性化合物層12b，至此本發明所欲形成的在第一基板S1上的第三圖案P3業已完成。
如第2圖所示，進行第一奈米壓印製程N1時，因為不會等到第一複制模具R1接觸第一基板S1後才移除第一複制模具R1(會耗費太多等待時間)，因此第一聚合性化合物層12a會在第一基底S1上留下一層殘留層14，由於第一複制模具R1上的第一圖案P1分佈平均，所以殘留層14的厚度也是平均的，如此後續以第一聚合性化合物層12a遮罩來蝕刻第一基底S1時就不會發生所形成的圖案其臨界尺寸不同的問題。若是以所欲形成的多個第三圖案P3製作成複制模具直接奈米壓印在第一基底S1上，因為聚合性化合物層在高密度區H和低密度區L的殘留層厚度不同，最終蝕刻第一基底S1所獲得的第三圖案P3也會發生在高密度區H和低密度區L內的臨界尺寸不同的問題。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10a:聚合性化合物層
10b:聚合性化合物層
12a:第一聚合性化合物層
12b:第二聚合性化合物層
B:平衡圖案
D1:設計圖案
D2:設計圖案
D3:設計圖案
D4:設計圖案
E1:第一蝕刻製程
E2:第二蝕刻製程
H:高密度區
L:低密度區
M1:第一模具
M2:第二模具
N1:第一奈米壓印製程
N2:第二奈米壓印製程
P1:第一圖案
P2:第二圖案
P3:第三圖案
P4:第四圖案
P5:第五圖案
P6:第六圖案
P7:第七圖案
P8:第八圖案
R1:第一複製模具
R2:第二複製模具
S1:第一基板
S2:第二基板
S3:第三基板
S4:第四基板
S5:第五基板
第1圖至第8圖為根據本發明之較佳實施例所繪示的一種利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法。
12b:第二聚合性化合物層
D4:設計圖案
N2:第二奈米壓印製程
P8:第八圖案
R2:第二複製模具
S1:第一基板
Claims (12)
- 一種利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，包含： 提供一第一複製模具以及一第二複製模具，其中該第一複製模具包含複數個第一圖案，該第二複製模具上包含至少一第二圖案，其中該第二圖案對應其中之一個該等第一圖案； 提供一第一基板，一第一聚合性化合物層塗佈在該第一基板上； 進行一第一奈米壓印製程，將該等第一圖案壓印至該第一聚合性化合物層上； 在該第一奈米壓印製程後，進行一第一蝕刻製程，以該第一聚合性化合物層為一第一遮罩蝕刻該第一基板； 在該第一蝕刻製程之後，形成一第二聚合性化合物層塗佈在該第一基板上； 進行一第二奈米壓印製程，將該第二圖案壓印至該第二聚合性化合物層上；以及 在該第二奈米壓印製程後，進行一第二蝕刻製程，以該第二聚合性化合物層為一第二遮罩蝕刻該第一基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中利用該第二蝕刻製程蝕刻該第一基板以在該第一基板上形成複數個第三圖案，該等第三圖案在該第一基板上分佈的密度不同，使得該第一基板依不同的該等第三圖案的數量分為一高密度區和一低密度區。
- 如申請專利範圍第2項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中該第二複製模具的該第二圖案係對應該第一基板的該低密度區。
- 如申請專利範圍第1項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，另包含： 在提供該第一複製模具以及該第二複製模具之前，提供一第一模具和一第二模具，其中該第一模具包含複數個第四圖案，該第二模具包含至少一第五圖案，其中該第五圖案對應其中之一個該等第四圖案；以及 將該第一模具上的該等第四圖案壓印至該第一複製模具上以在該第一複製模具上形成該等第一圖案，將該第二模具上的該第五圖案壓印至該第二複製模具上以形成該第二圖案，其中該等第一圖案和該等第四圖案可相互嵌合，該第二圖案和該第五圖案可相互嵌合。
- 如申請專利範圍第4項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中將該第一複製模具上的該等第一圖案壓印至該第一聚合性化合物層上後，在該第一聚合性化合物層上形成多個第七圖案，各個第七圖案的大小和該第一模具上的各個第四圖案的大小相同。
- 如申請專利範圍第4項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中將該第二複製模具上的該第二圖案壓印至該第二聚合性化合物層上後，在該第二聚合性化合物層上形成至少一第八圖案，該第八圖案的大小和該第二模具上的第五圖案的大小相同。
- 如申請專利範圍第4項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中該第一模具的製作方式包含： 提供一第二基板； 形成複數個第六圖案在該第二基板上，其中該等第六圖案在該第二基板上分佈的密度不均； 形成至少一平衡圖案位在該等第六圖案分佈密度較低的區域；以及 以該等第六圖案和該平衡圖案為一第三遮罩，蝕刻該第二基板以形成該第一模具。
- 如申請專利範圍第4項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中係利用奈米壓印的方式將該第一模具上的該等第四圖案壓印至該第一複製模具以及將該第二模具上的該第五圖案壓印至該第二複製模具。
- 如申請專利範圍第1項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，另包含在該第一蝕刻製程後以及形成該第二聚合性化合物層之前，移除該第一聚合性化合物層。
- 如申請專利範圍第1項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，另包含在該第二蝕刻製程後，移除該第二聚合性化合物層。
- 如申請專利範圍第1項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中該第一奈米壓印製程包含： 將該第一複製模具推向該第一聚合性化合物層，使得該第一聚合性化合物層填滿該第一複製模具和該第一基板之間； 固化該第一聚合性化合物層，其中固化後的該第一聚合性化合物層包含複數個第七圖案和一殘留層，該等第七圖案位在該殘留層上；以及 移除該第一複製模具。
- 如申請專利範圍第11項所述之利用二次奈米壓印在基板上製作圖案的方法，其中該殘留層厚度均勻奈米壓印製作圖案的方法。
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