专利名称：大面积可溶解模板光刻的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及用于图案化基板的方法和装置。更具体地，本发明的实施例涉及用于光刻工艺的通过物理方式实现的图案转移。
背景技术：
半导体加工工业依赖于光刻以在基板上产生图案。由于基板上特征结构的密度随着摩尔定律发展而增加，因此对于以高产量在大面积上生产具有较小特征结构的可重复图案，光刻方法受到挑战。标准光刻方法利用掩模覆盖基板的一部分，以保护所述部分不受图案化辐射影响。在标准光刻方法中，将光敏的光刻胶均勻涂覆在基板上，之后通过图案方向的刻线将光刻胶暴露到辐射。这个工艺的分辨率受到所使用的光的波长的限制，在常规UV工艺中所述波长通常为MSnm或者193nm。很多光刻工艺的历史优势在于可立即暴露整个基板，由此提高产量。如今的主要缺点在于，当前的光刻工艺难以分辨尺寸小于约50nm的特征结构。例如，目前的一些光刻工艺可产生尺寸小于约50nm的特征结构，但是仅可在基板的小区域上实现。未来尺寸小于50nm的制造需要在大区域上实现更精细的分辨率。电子束或者e_束的光刻能实现非常精细的分辨率。相似地，用e_束敏感的光刻胶覆盖基板，之后将基板暴露到e-束辐射。此技术的缺点在于，必须通过用电子束扫描基板来实现所述曝光。必须用光束照射基板上的每个点。这花费了时间，明显降低了产量，且引起了均勻性的问题。混合工艺可改善结果，所述混合工艺包括用于较大特征结构的UV光刻和之后用于较小特征结构的e-束光刻，但是这种工艺成本过高，且仅当存在相当数量的较大尺寸的特征结构时才有效。随着器件变小，具有足够大到能由UV光刻分辨的尺寸的特征结构逐渐变少。在平板显示器的制造中，例如，目前对高达和超过1220mmX 1400mm的较大基板实施光刻工艺，诸如接近式曝光、分步重复式光刻、多透镜扫描和镜面投射。接近式曝光、多透镜扫描和镜面投射通常使用尺寸与被处理的基板相当的非常大面积的掩模。这些掩模每个成本可高达一百万美元。而且，随着掩模越来越大，必须将掩模制作得更厚且更重，以在工艺期间可经受处理并最小化掩模的物理变形。在一些情况下，只能通过使用复杂且昂贵的光学部件克服这种物理变形。通过物理接触实现的图案转移是一项有前景的技术，所述图案转印用于以小于 50nm且扩展至几十微米的尺寸图案化基板(包括大面积基板)。在模板中显影图案，之后将图案以物理方式施加到基板。模板用作图案化工艺的图案转移介质。但是仍需要有效的高产量方法，以便为批量生产下一代器件完全推行物理接触光刻。
发明内容
本发明的实施例提供了一种用于图案化基板的装置，所述装置包括主基板、基板支架和模板载板，所述模板载板可在所述主基板与所述基板支架之间移动，其中所述模板载板包括弯曲的模板接触面，所述模板接触面具有宽度和曲率半径，其中所述曲率半径与所述接触面的所述宽度的比率为至少约10 1。其它实施例提供了一种图案化基板的方法，所述方法包括形成模板，所述模板具有将要施加到基板上的图案；将所述模板贴附到板状载板，所述板状载板具有弯曲表面； 用图案化材料涂覆所述模板；将所述模板施加到所述基板，并且将所述模板与载板分离，所述模板涂覆有所述图案化材料；溶解所述模板；均勻去除所述图案化材料的一部分，以暴露下方基板的一部分；处理下方基板的暴露部分，以改变所述基板的性质或形貌；以及去除图案化材料。其它实施例提供了一种用于图案化基板的处理系统，所述处理系统包括第一多个主基板，每个主基板都包含图案，所述图案将要被转移到一或多个最终基板；第二多个载板，所述载板用于移动柔性模板，所述柔性模板由所述主基板形成，每个载板都具有弯曲的模板接触面；以及第三多个图案转移台，每个台都具有基板支架，其中所述多个载板中的每一个载板都在一或多个主基板与一或多个图案转移台之间移动。
为了能够详细理解本发明的上述特征，通过参考实施例，可获得如上简要说明的本发明的更具体描述，一些实施例于附图中示出。但是应注意，由于本发明可允许其它等效实施例，因此附图仅示出了本发明的典型实施例，且因此不认为限制了本发明的范围。图IA至图IH是参与根据一个实施例的方法的基板和装置的侧视图。图2A至图2C是执行根据一个实施例的方法的装置的详细视图。图3A是根据一个实施例的处理系统的侧视图。图;3B是图3A的处理系统的顶视图。图4A是根据一个实施例的装置的侧视图。图4B是根据另一实施例的装置的详细侧视图。图4C是根据另一实施例的装置的详细侧视图。为了便于理解，只要可以，使用相同参考数字表示图中共用的相同元件。设想在于，一个实施例中公开的元件可有益地用于其它实施例而不需特别说明。
具体实施例方式本发明的实施例大体提供了用于图案化基板的方法和装置。使用本文描述的实施例，可分辨尺寸从几十微米至小于约lOOnm，诸如小于约50nm或者小于约25nm，例如在约 Inm与约20nm之间或者在约Inm与约IOnm之间的特征结构。在大部分实施例中，使用模板作为图案转移介质将图案转移到基板。通常用图案化材料涂覆模板，之后将模板以物理方式施加到基板以使图案化材料接触所述基板。之后所述模板溶解以留下图案化材料，之后所述图案化材料用于在基板上产生图案。在一个实施例中，通过使用能够实现非常精细分辨率的工艺在坚硬基板中形成图案来产生主基板。通过将基板暴露到e_束光刻工艺，可在玻璃或金属基板中产生具有特征结构的图案，所述特征结构小于约50nm，诸如小于约25nm或者小于约15nm，例如在约Inm 与约20歷之间或者在约Inm与约IOnm之间。在主基板上涂覆一层对e_束处理敏感的图案化材料，并使用电子束将所述图案化材料图案化。电子束能够限定特征结构，所述特征结构的尺寸小于50nm，诸如小于25nm，诸如约IOnm或更小。电子束使图案化材料改性，使得去除图案化材料的暴露到光束的部分，从而暴露出下方的基板。然后蚀刻基板以将图案转移到基板，或者替代地将基板材料沉积到基板的暴露部分上方。可使用蚀刻剂完成所述蚀刻， 所述蚀刻剂为诸如湿法或干法蚀刻剂，基于基板的化学性质来选择所述蚀刻剂。在大部分实施例中，优选的是可用于产生很多模板的耐用且坚硬的主基板。图IA是主基板102的示意性侧视图，所述主基板102的一个表面上形成有图案。在一些替代实施例中，使用诸如一些高度局域化光刻工艺的其它工艺，可在基板中产生具有小于约50nm的特征结构的图案。形成具有主基板图案的模板。将模板材料涂覆到主基板的图案化表面，所述涂覆的方式为模板材料与主基板之间的界面反映主基板图案，但是模板材料的与图案化界面表面相对的表面基本光滑且平坦。一般使用适合于将液体或蒸汽层涂覆到基板的工艺，来涂覆作为液体或者蒸汽的模板材料，且模板材料一般为可固化、干燥或者浓缩成柔性固体材料的材料。一些实施例中，模板材料可为通过旋涂、压涂(die coating)、狭缝涂覆或者挤压涂覆(extrusion coating)涂覆到主基板的液体。又一实施例中，可通过物理气相沉积、化学气相沉积、外延或者原子层沉积来沉积作为蒸汽的模板材料，上述任一种沉积方法都可为等离子增强型的。图IB是示出主基板102的侧视图，主基板102上设置有模板106。通常固化、干燥或者处理模板材料以形成柔性固体。一些实施例中，模板材料可以是聚合物，所述聚合物作为液体涂覆并通过固化或干燥凝固。例如，可将作为水溶液的聚乙烯醇(PVA)涂覆到主基板，且所述PVA允许通过和缓加热来干燥或者促进干燥。一旦干燥，PVA就成为坚固且柔软的固体。也可通过水解聚乙酸乙烯酯制得PVA。在其它实施例中，模板材料可以是弹性材料，所述弹性材料可作为液体或者乳胶涂覆，并且所述弹性材料可通过热处理或者通过暴露到光或其它辐射来干燥或固化。通常，合适的模板材料将可通过不破坏下方材料的工艺去除。例如，如果使用模板来涂覆图案化材料，那么通常选择具有与图案化材料不同的溶解度或者反应性的模板材料。可使用PVA模板来涂覆非水溶性的抗蚀剂，或者可使用弹性模板来涂覆不溶解于碳氢化合物的抗蚀剂。当模板凝固后，将模板从主基板去除，因此所述模板可用于图案化。载板用于以仅将受控应力施加到模板的方式从主基板分离模板。受控应力分离模板，使得可对模板中表现出的任何所得图案变形做出补偿。在一个实施例中，载板是板状件，所述板状件尺寸与主基板和模板相似，所述板状件具有至少一个轻度弯曲的表面。所述弯曲可具有单轴或者多轴，所述多轴可以相平行或相交叉。弯曲的实例包括球形、圆柱形、椭圆柱形、椭球形、椭球体、球体等。一般来说，弯曲将很小。很多情况下，弯曲表面是凸起的。例如，在一个实施例中， 如果具有弯曲表面的载板位于平坦支撑表面上，使载板的中心接触支撑表面，那么载板的边缘可与支撑表面形成宽度不大于约Imm的间隙。一些实施例中，载板表面将具有一曲率半径，所述曲率半径为载板一维尺寸的至少10倍，诸如为载板主尺寸的10倍。例如，在一个实施例中，如果载板具有正方形形状，正方形的每条边长度都为3m，那么圆柱形弯曲表面的曲率半径为至少约30m。在具有多于一个曲率半径的实施例中，至少一个这种半径为载板一维尺寸的至少10倍，诸如为载板主尺寸的10倍。在其它实施例中，曲率半径与载板表面尺寸的比率可为至少约100 1，诸如至少500 1、至少约1000 1、至少约1500 1和/或至少约2000 1。在其它实施例中，曲率半径与表面尺寸的比率可在约10 1与约 2000 1之间，诸如在约10 1与约100 1之间、或者在约10 1与约1000 1之间或者在约100 1与约1000 1之间。在其中所述弯曲具有多于一个轴的实施例中，围绕每个轴的曲率半径可与围绕其它轴的曲率半径相同或不同。在一些实施例中，所述弯曲可以具有圆锥形、球形、椭圆形、或圆柱形或者上述形状的组合。而且，围绕不同轴的弯曲可具有不同感官(sense)或方向。例如，围绕一个轴的弯曲可以是凸起的，而围绕另一轴的弯曲是平的、凸起的或者凹陷的。载板的不接触模板材料的相反侧也可具有平坦或者弯曲形状，且所述相反侧可以是具有圆锥形、球形、或椭圆形的凸起或凹陷。在具有多于一个曲率轴的实施例中，曲率轴可以是平行的或者交叉的。图IC是示出主基板102的侧视图，主基板102上形成有模板106。将载板108定位成将模板106与主基板102分离。载板108具有基本与上文所述载板相似的性质，其中与模板接触的表面具有轻微的弯曲。所述弯曲能使载板108将模板106与主基板102分离，所述分离通过载板108进行的下述动作实现在第一边缘116贴附到模板106，摆动越过模板106，以便载板108在模板106的第二边缘118接触模板106，和在第二边缘118贴附到模板106。图ID是示出载板108的侧视图，其中模板106贴附在第一边缘116，并在第二边缘118接触载板108。载板108的弯曲表面，再结合上在第一边缘116贴附有模板106 的载板108的摆动动作，使模板106与主基板102在第一边缘116分离，并沿着模板106的长度分离一定距离。随着载板108摆动跨过主基板102，在载板和模板的移动接触点处，模板106同时贴附到载板并与主基板分离。将模板106与主基板102分离的这个方法导致力传递到模板106，这最小化了模板图案的变形，并允许补偿任何这种变形。不希望受理论束缚，相信通过这个分离方法传递到模板的力基本上是一维且垂直于模板106的平坦光滑表面。这个一维力最小化了应力，当模板106从主基板102剥离时，所述应力容易使模板106 中形成的图案变形，且所述一维力补偿任何容易识别的这种变形。将贴附到载板108的模板106定位成接纳图案化材料的涂层。在一些实施例中， 图案化材料可以是图案化材料或者掩模材料。可以按照诸如旋涂、压涂、或者液体的挤压涂覆、喷涂、或者汽相沉积的任意常规方式来涂覆图案化材料。一般涂覆图案化材料以形成光滑层，所述光滑层具有接触图案化模板106的图案化界面。然后使用与用于分离模板与主基板的技术相似的技术，将图形化材料的光滑表面施加到基板。由于载板的接触面是弯曲的，因此贴附至载板的模板和涂覆于模板上的图案化材料获得弯曲的载板接触面。图IE是示出当将图案化材料114涂覆到基板112上时，具有模板106和图案化材料114的载板108的侧视图。通过下述动作将图案化材料114的光滑表面120施加到基板 112 使图案化材料114的第一边缘122接触基板112的第一边缘128，使模板的第一边缘 116与载板108分离，贴附模板106的第一边缘116或图案化材料114的第一边缘122至基板112或支撑基板112的支架(未示出)。如图IF中所示，之后，摆动载板108跨过基板 112，以使图案化材料114的第二边缘IM接触基板112的第二边缘126，从而将模板106的第二边缘118与载板108分离，并将模板106的第二边缘118或图案化材料114的第二边缘IM贴附到基板112的第二边缘1 或支撑基板112的支架(未示出)。在一些实施例中，在转移到基板112之前和/或之后，可部分或全部固化或干燥图案化材料114。
图IG是示出具有图案化材料层114和图案化模板106的基板112的侧视图，图案化材料层114涂覆至所述基板112上。在其中所述模板106由溶解度与图案化材料114不同的材料形成的实施例中，可通过溶解模板106以留下图案化材料层114来去除模板106， 如图IH中所示。如果模板材料106由PVA形成，如上所述，那么所述模板材料容易溶解于水。如果模板材料106由可溶于碳氢化合物的材料形成，那么碳氢化合物清洗可将所述模板材料去除。在一些实施例中，基板可浸在溶剂槽中。其它实施例中，溶剂可流过基板表面。 在另外的其它实施例中，可将基板表面设置成与溶剂槽接触而不浸没整个基板。在另外的其它实施例中，溶解工艺可包括这些技术的组合。在替代实施例中，模板106可由化学性质与图案化材料114不同的材料形成，使得模板106具有与图案化材料114不同的对化学蒸汽或等离子体的蚀刻特性或反应性。在其中所述模板106由蚀刻特性与图案化材料114不同的材料形成的实施例中，可使用对模板材料的蚀刻选择性高于对图案化材料的蚀刻选择性的化学物质选择性蚀刻模板106。在又一实施例中，模板106可由对化学蒸汽或等离子体的反应性与图案化材料114不同的材料形成，使得可通过暴露模板材料至这种化学蒸汽或等离子体来将模板材料化学改性，之后通过在液体中溶解或蚀刻将所述模板材料去除。在去除模板106之后，可渐进地去除图案化材料114，以暴露基板112在图案化材料114较薄部分下方的部分，同时留下基板112在图案化材料114的较厚部分下方的被覆盖部分。然后对基板112进行蚀刻或设定用以改变基板的暴露部分性质的任意其它工艺， 从而将图案从主基板102转移至基板112。一些实施例中，图案化材料的不同厚度可用于差别掩模(differential masking)，而不需去除图案化材料且不需暴露出基板的任意部分。 不同厚度为用于加工或图案化基板的工艺条件提供了不同的渗透性(permeability)。基板被图案化材料的薄层覆盖的部分易受这些工艺条件影响，而被图案化材料的厚层覆盖的部分不易受这些工艺条件影响。在图案化之后，可自基板112去除图案化材料114，或者所述图案化材料114可保留在基板112上以成为最终器件的组成部分。在其中所述图案化材料114将保留在基板112 上的实施例中，图案化材料可由用作最终器件的功能部件的材料形成。在一些实施例中，图案化材料114可以是作为功能层涂覆到玻璃、石英或者塑料基板上的光学材料。图2A和图2B是示出根据一个实施例将柔性模板106贴附到模板载板108和基板 112的详细侧视图。如图2A中所示，主基板102具有延伸出载板108边缘的平台区(landing zone) 204。通过用模板材料覆盖包括平台区204的主基板102，形成具有贴附部分202的模板106。当自主基板102分离模板106并将模板106贴附到载板108时，贴附部分202粘附到载板108的贴附区206，所述贴附部分202在一些实施例中为贴附带，或者在其它实施例中为一或多个贴附片。将模板106贴附到载板108可通过任何常规方法完成，诸如在模板 106的贴附部分202与载板108的贴附区206之间涂覆粘着剂，或者在使模板材料与贴附区 206接触的同时，干燥、固化、熔融、化学键合、加热或者冷却模板材料。在其它实施例中，可通过使用诸如夹具的固定器将模板106的贴附部分202固定到载板108的贴附区206，来完成将模板106贴附到载板108。在一些实施例中，载板108的贴附区206可构造与环形固定器匹配的凹陷部分，以将模板106的贴附部分202紧固地固定至贴附区206。在一些实施例中，模板106的贴附部分202可在载板108的边缘附近延伸，以到达并贴附到载板108的正面110，所述载板108的正面110与弯曲的模板接触面相对。贴附和分离操作一般在图案转移工艺的某些点发生。在图IA至图IH的实施例中， 当载板108在第一边缘116接触模板106时，可发生如图2A中示出的贴附操作。第一边缘 116的贴附部分可贴附到载板的贴附区，以利于从主基板102释放模板106。在图ID的结构中，模板的第二边缘118可同样地贴附到载板。在图IE和图IF的结构中，模板的各个边缘可同样地与载板分离，且模板或图案化材料可贴附到基板或基板支架。图2B示出了怎样将模板106贴附到基板112以及将模板106自载板108分离。当定位载板108以使涂覆有图案化材料114的模板106在第一边缘208接触基板112时，模板106的贴附部分202自载板108分离并贴附到基板112。在一些实施例中，模板106的贴附部分202可延伸出基板112并贴附到下方的基板支架，如图2C中所示，或者模板106的贴附部分202可沿着基板的一个边缘延伸。在其它实施例中，模板106的贴附部分202可延伸出基板112的边缘至基板112的与图案化材料114接触侧相反的一侧。在所有这些实施例中，可通过如上所述的粘着剂、固定器、化学键合、熔融、固化、干燥、加热或冷却，将模板固定到基板112或者放置基板的支架上。当将模板106固定到基板112上时，通过使载板108摆动跨过模板106，从而在载板108与模板106之间产生间隙，载板108可自模板106 分离，如图2B中所示。在图2C中示出的另一实施例中，基板支架212可具有平台区210，平台区210延伸出基板112的一或多个边缘，可将模板106的贴附部分202粘附至所述平台区。在一些实施例中，通过模板、模板载板、主基板、图案化材料、基板或者上述任一项的表面改性，可促进自主基板和模板载板贴附和分离模板。在一个实施例中，在接触载板的模板表面上产生纹理结构，可促进模板在适当时间自载板分离。可通过研磨、划痕、或者其它机械化改变所述表面、或者通过涂覆化学脱模剂至所述表面来产生这样的纹理结构。如果使用脱模剂，那么有利的是使用溶解度与模板相似的脱模剂。例如，如果模板是水溶性的，那么诸如脂肪酸材料或者肥皂粉的水溶性脱模剂是有利的。在一些实施例中，也可改变载板的接触面，以利于粘附或释放。例如，根据实施例，可增加涂层至主基板表面、载板接触面、基板接触面、基板支撑面或者上述表面中的任一或全部表面，以促进粘附或释放。在一些情况下，这些表面中的一或多个表面可构造开口，可通过所述开口施加真空或压力，以促进粘附或释放。在一些实施例中，模板材料可包括磁性材料，所述磁性材料可磁性耦合到具有磁性的载板，以促进粘附。例如通过供电的磁组件，载板可具有瞬磁性，以在指定时间促进粘附或释放。例如，磁组件可被供电以具有吸引极性，从而促进磁性模板的粘附，之后磁组件可被供电以具有排斥极性，从而促进释放。在另一实例中，主基板、模板载板、基板或者基板支架可被电偏压，以促进瞬时的静电粘附。在其它实施例中，上述的可逆贴附和分离方式也可应用于结合图2A至图2C描述的平台区和贴附区。在一个实施例中，使用静电装置保持模板紧固地抵靠住载板和/或基板支架。模板载板可配置有一或多个偏压元件，诸如涂覆有介电材料的导电模板接触面，或者嵌在载板中的导电偏压元件。一或多个偏压元件可耦合至一或多个电源，以施加电偏压至模板载板。在操作中，当模板载板接触模板的一个边缘时，将功率施加到模板载板，并且随着载板滚动过整个模板，在模板上产生的静电力将模板粘附到载板并将模板与主基板分离。在一些实施例中，一或多个偏压元件可具有分段，所述分段由绝缘体分离开，以允许独立地供电载板的单个分段。这可促进以本文所述方式进行的载板的装载和卸载。特别地，随着载板滚动过整个基板，通过使模板的一个边缘接触基板，和连续断电载板的各分段，可将粘附到分段静电载板的模板施加到基板。当断电载板的各分段时，模板自载板分离且放置于基板上。图4C是根据实施例的模板载板440的示意性截面图。模板载板440具有模板接触面 442和偏压元件444，所述偏压元件444设置于载板440中。图4C的偏压元件444包括导电分段444A，所述导电分段444A由绝缘间隔物444B分离开，以允许偏压元件444按分段充电。以这种方式，在部分载板中建立电偏压，以促进模板与载板的贴附和分离。一些实施例中，可将电偏压按段反置，以促进模板在载板的一部分处的贴附和在另一部分处的分离。也可使用静电装置粘附模板至基板或基板支架。图2C的实施例示出了被配置成施加静电力的基板支架212。一或多个偏压元件214可设置在基板支架212中，以产生电偏压从而粘附基板和模板至基板支架。如上所述，一或多个偏压元件214可为分段的，以允许部分偏压。在一个方面，可对偏压元件214供电，以通过静电力使基板112和模板106紧固地抵靠着基板支架212。当载板108释放模板106，并且将模板106定位在基板支架212附近时，偏压通过静电力将模板106至少粘附至平台区210。一些实施例中，偏压可将相当大的静电力施加到模板的所有位置，而不仅施加到贴附部分202。本文描述的实施例提供了图案化基板的方法，所述方法包括形成模板，所述模板具有将要施加到基板上的图案；将模板贴附到具有弯曲表面的载板；用图案化材料涂覆模板；将被涂覆的模板施加到基板，和将被涂覆的模板自载板分离；以及溶解所述模板。一般通过将施加到主基板的图案化表面上的液体前体固化，来形成所述模板，使得固化模板获得主基板的图案。一些实施例中，通过将模板贴附到载板的第一边缘，之后将模板贴附到载板的第二边缘，来将模板贴附到载板。在将模板贴附到载板的第一边缘之后，摆动载板跨过模板，直到载板的第二边缘接触模板。用图案化材料涂覆模板，所述图案化材料可以是抗蚀剂，并且将涂覆的模板施加到将被图案化的基板。将涂覆后的模板的第一边缘设置成与基板接触，并且将所述模板自载板分离，并将模板贴附到基板或基板支架。摆动所述载板跨过基板，直到涂覆后的模板的第二边缘接触基板，之后将模板自载板分离，并且将模板贴附到基板支架。之后溶解所述模板，留下涂覆基板的图案化材料。之后，所述图案化材料可用于图案化基板。通常通过固化涂覆到主基板的图案化表面的液体前体来形成模板。主基板可由诸如玻璃或金属的任意耐用材料制成，并且主基板可通过诸如e-束工艺的任意高分辨率图案化工艺来图案化。模板前体液体可以是可固化的液体，诸如一旦干燥或暴露至热、光或辐射就固化的液体。在一个实施例中，PVA可用作模板前体。在另一实施例中，可以涂覆液体或乳化状态的聚合物。可通过干燥或暴露到热或光来固化所述液体。在PVA的情况下，干燥导致液体固化成柔性固体模板。在聚合物的情况下，干燥可通过蒸发溶剂来固化聚合物， 或者施加热量会引起固化的化学反应(诸如聚合物链的交联)，以形成柔性固体。由于在固化之前，液体已经流入到在主基板中形成的图案凹陷中，因此固体模板具有主基板的图案。 可通过旋涂(即，旋转主基板同时浇注液体至主基板上)、通过压涂(即，当细长的印模来回移动于主基板时，通过所述印模分散液体前体，所述印模的长度近似相同于主基板的一维尺寸)、通过挤压涂覆(即，其中所述主基板在挤压印模下方移动的压涂)或者通过气相沉积(诸如化学气相沉积(CVD、PECVD、M0CVD)、原子层沉积或者物理气相沉积)，将液体模板前体涂覆到主基板。一般，模板前体液体填充主基板的图案凹陷，并且模板前体液体在主基板上方形成光滑平坦的涂层。在很多实施例中，将可固化的液体模板前体涂覆到主基板的图案化区域周围的平台区。当固化模板时，涂覆到平台区的部分成为模板的贴附部分。贴附部分在促进贴附模板至载板和基板支架方面是有利的。例如，如果模板的贴附部分是围绕模板的周边的带状物，那么可使用粘着剂或者通过使用固定器，将所述带状物粘附到载板头。例如，所述带状物可插入到载板上或基板支架上的夹具的下方，以将模板贴附到所述载板或基板支架的任一个。在其它实施例中，贴附部分可以是一或多个薄片，可按照相似方式用粘着剂或者夹具来贴附所述一或多个薄片。通过将模板贴附到载板，将模板自主基板分离，之后使用载板，通过施加实质上一维的力至模板，渐进地将模板自主基板分离。在一个实施例中，将载板设置成在第一边缘接触所述模板。所述模板在第一边缘自主基板分离并贴附至载板。如果所述模板具有贴附部分，如上所述，那么所述贴附部分可自主基板分离并贴附至载板。一些实施例中，载板的边缘上或者载板的与接触模板的表面相对的一侧上可具有贴附区。可使用粘着剂或者通过夹持来完成模板至载板的贴附。接触模板的载板表面将通常是弯曲的，以利于施加一维的分离力。弯曲可以是单轴或者是多轴的。一些实施例中，具有单轴弯曲的载板表面可为最有利的。其它实施例中， 具有球形或圆锥形弯曲的载板表面可为有利的。将载板接触面设置成在第一边缘与模板接触，并且所述模板贴附到载板。之后，所述载板摆动或滚动跨过模板。随着载板滚动跨过模板，载板将分离力施加至模板，模板自主基板分离而不会损坏或变形。通过载板施加的所述分离力通常没有任何切变(shear)，所述切变会破坏在模板中形成的图案。载板的模板接触面的弯曲通常较轻微。对于大部分应用，如果载板位于平坦表面上，在中心点处接触所述表面，那么在载板边缘与所述平坦表面之间的约Imm或Imm以下的间隙将用于操控模板。很多实施例中，曲率半径可以是所述轮廓的载板表面尺寸的约1000 倍。例如，边长为1米的正方形载板可具有至少1000米的曲率半径。一些实施例中，模板接触面的曲率半径与载板的主要尺寸相比，比率可为至少约1000 1，诸如至少约1500 1， 例如至少约2000 1。摆动载板跨过模板包括绕着旋转轴旋转载板。在矩形载板贴附到矩形模板的情况下，载板围绕垂直于“剥落”方向的轴旋转。例如，如果模板将从第一边缘至第二边缘渐进地自主基板分离，那么载板在第一边缘贴附到模板并围绕一轴旋转，所述轴垂直于第一边缘和第二边缘中点之间的绘制线。随着载板摆动跨过模板，接触线横穿所述载板的模板接触面。当接触线通过模板上的一点时，所述载板开始离开主基板，从而施加使模板趋向离开主基板的分离力。载板的所述滚动动作经校准以在垂直于旋转轴的方向上转换(translate) 所述载板。例如，可在摆动的同时转换所述载板，使得旋转中心与接触线一起转换。如果接触模板的载板表面的弯曲是光滑的，那么载板表面上的每个点都遵循模板表面附近的大致摆线路径，近似尖点附近的摆线形状。因此，可以认为每个点都在一方向上移动，所述方向基本垂直于接触载板表面的模板表面。这个移动在模板上产生拉力，所述拉力也基本垂直于接触载板的模板表面，并且所述拉力基本垂直于用主模板表面描述的平面，所述平面可认为是“水平的”。这样，这个拉力实质上是一维的并垂直于主模板的平面。所述力在性质上主要是张力，使得模板远离主基板，但是在一些区域中可实现局部剪切力， 在所述区域中模板自图案特征分离，所述图案特征具有垂直的或者明显偏离水平的剖面。 由于施加到模板的拉力基本垂直于主基板的“水平”平面，因此可补偿模板图案的任何变形，所述变形由于与主基板分离而引入。在突出模板分离工艺的实施例中，其中载板自模板的第一边缘向第二边缘摆动， 当载板的第二边缘接触模板的第二边缘时，模板的第二边缘自主基板分离并由于上述贴附部分而贴附到载板。在一些实施例中，可为有利的是，围绕载板的整个周边将模板贴附到载板，以最小化任何下垂或下弯的倾向，从而最小化操控模板时可能出现的图案变形。在一些实施例中，可通过使用粘着剂或者通过真空来增强模板至载板的贴附。在其它实施例中，可为有利的是，例如通过将磁性材料嵌入到模板中来赋予模板磁性，和通过施加磁力将模板粘附到载板。在一些实施例中，贴附到载板头的模板用于将图案转移到最终基板。其它实施例中，模板可用于将图案压印到基板上。例如，可将图案化材料涂覆到基板上，并且可施加模板到图案化材料上以形成图案。在其它实施例中，可将图案化材料涂覆到模板上，并且将被涂覆的模板施加到基板上。任一种情况下，图案化材料将对用于图案化基板的一或多个工艺具有一定阻抗性。通常将作为液体的图案化材料旋涂、压涂、挤压涂覆或者喷涂到模板或基板上，或者将作为蒸汽的图案化材料在汽相沉积工艺中沉积到模板或基板上，并且在将模板施加到基板上之前、期间和/或之后，可将图案化材料部分或全部固化或干燥。当涂覆到模板上时，通过填充模板中的图案凹陷和形成覆盖模板的光滑表面，图案化材料将获得模板图案。当涂覆到基板时，由于模板接触图案化材料，图案化材料在接触力的压力下流动以填充图案凹陷，于是图案化材料将获得模板图案。如果图案化材料是粘性液体，那么填充图案凹陷所需的接触力将大于图案化材料是非粘性液体时的接触力。在一个实施例中，图案化材料可以是非粘性液体，在将图案化模板施加到图案化材料之后，将图案化材料固化。 在任一情况下，最终将模板和图案化材料施加到基板。一般通过与用于分离模板与主基板的工艺相似的工艺，将涂覆或未涂覆的模板施加到基板或涂覆了抗蚀剂的基板。涂覆或未涂覆的模板遵循载板的模板接触面的弯曲。由此，通过在第一边缘使模板与基板接触、将模板的第一边缘与载板第一边缘分离和将模板的第一边缘贴附到基板或基板支架的第一边缘、摆动载板跨过基板直到模板的第二边缘接触基板的第二边缘、将模板的第二边缘与载板第二边缘分离和将模板的第二边缘贴附到基板或基板支架的第二边缘，模板可与载板分离并贴附到基板上。很多情况下，在基板上精确对准模板可通过使用现有技术已知的对准工艺来实现。一些实施例中，可为有利的是通过表面改性来促进模板自载板的粘附和/或释放。为了促进粘附，可将粘着剂涂覆到模板或者载板的模板接触面，或者可选择用于模板或载板的模板接触面的结构的材料以促进粘附。为了促进自载板释放模板，可通过研磨或划痕使模板表面变粗糙，或者可通过研磨或划痕或者在制造期间使载板的模板接触面变粗糙。此外，诸如粉末或化学试剂的脱模剂可涂覆在模板上、载板的模板接触面上或上述模板与载板的模板接触面上。脱模剂将通常具有与模板相似的溶解度。例如，如果模板是水溶性的，那么脱模剂通常也是水溶性的，诸如是脂肪酸或肥皂粉，以促进完全去除模板。在一些实施例中，可施加一或多个力，以帮助将模板贴附到载板和将模板自载板分离。在模板载板、主基板或基板支架中的任一个中可包括力传递元件，以促进将力施加至模板，从而实现贴附和分离。在一个实施例中，力传递元件包括气动元件。可在载板的模板接触面中提供开口，例如向模板的背侧施加真空以促进粘附。在另一实施例中，模板接触面可包括多孔的、微孔的或者纳米孔的材料，所述材料能够传递正压力或负压力(例如真空)。在主要用于非常小的特征结构的光刻工艺中，当施加应力或真空时，纳米孔的模板接触面可最小化应力集中点，所述应力集中点能够使模板图案变形。另一实施例中，如果模板由磁性材料构造，那么模板载板可包括磁性元件，使得可施加磁场以将模板粘附到载板。在另一实施例中，电偏压产生元件可包括在模板载板中，以在模板上产生静电粘附力。在每种情况下，可通过反转动作将粘附力转换成排斥力。可施加压力以将模板自气动载板分离，可将磁性载板的极性反向，或者可分别将静电偏压或磁场的极性反向。而且，每一种情况下， 除了模板载板之外或代替模板载板，可包括所描述的力传递元件的是主基板、被处理的基板(例如，导电元件设置在基板中，具有暴露的接触用于给基板提供电偏压)和/或基板支架。还应当注意，可仅通过将电荷赋予模板的介电材料来赋予电绝缘模板电偏压。图4A和4B中示出了载板的一些替代实施例。图4A是载板400的侧视图，所述载板400具有第一主表面404和第二主表面414。第二主表面414也是模板接触面，并且第二主表面414以第二主表面414的宽度w的至少约1000倍的曲率半径弯曲。在图4A的实施例中，第一主表面404也是弯曲的，并且第一主表面404可具有与第二主表面相同的曲率半径，或者具有不同的曲率半径，第一主表面的曲率半径可大于或小于第二主表面414的曲率半径。载板400具有厚度t，厚度t在整个载板中可为常数。应当注意，弯曲的第一和第二主表面404和414可以是圆形的(即圆弧)或非圆形的。对于其中所述第一或第二主表面中的任一主表面是非圆形弯曲的实施例，厚度t沿着任一表面可在不同点处变化。这类实施例中，第二主表面414可具有平均曲率半径，第二主表面414形成模板接触面，所述平均曲率半径是第二主表面414的宽度w的至少约1000倍，诸如宽度w的至少约1500倍，例如宽度w的至少约2000倍。也就是说，第二主表面414的平均曲率半径与第二主表面414 的宽度w的比率可为至少约1000 1，诸如至少约1500 1，例如至少约2000 1。图4A的载板具有示范性支架412，所述支架412位于载板400的中心附近。但是可使用任意常规支架，包括旋转或可旋转的托架，使得载板头可相对于支架移动，以执行用于贴附和分离模板的摆动动作。在一些实施例中，载板400具有边缘部分402，边缘部分402 可为倾斜的。边缘部分402可相对于第一主表面404形成角度α，例如所述角度α在沿着载板周边的所有位置都是常数，或者所述角度α可以以任何所需方式变化。一些实施例中，如果需要的话，边缘部分402可具有弯曲剖面。边缘部分402的塑形和倾斜在一些实施例中是有益的，以促进模板的贴附部分的粘附。在其中所述边缘部分402相对于第一或第二主表面404、414中的任一主表面倾斜的实施例中，角度可在从接近0° (诸如约5° )至接近180° (诸如约175° )的范围内。一些实施例中，角度α范围为约80°与约100° 之间。图4Β是另一示范性载板420的详细侧视图，所述载板420被配置成施加真空或压力，以促进模板的粘附和释放。载板420具有内部空腔410，内部空腔410与导管408流体连通。图4Β的实施例具有两个导管408，但是可使用任何常规数量。导管408通过适当的管路和阀门连接到用于施加压力的气体供应(未示出)并连接到用于施加真空的真空源(未示出)。载板420的第二主表面414具有开口 406，所述开口允许将压力或真空传输到第二主表面414与模板之间的界面，所述模板与所述第二主表面相邻(未示出)。在一替代实施例中，第二主表面414不具有开口，但所述第二主表面是柔性的，能够通过施加压力或真空至内部空腔410来改变形状。分隔器416可设置在载板420的内部空腔410中，以产生个别腔。个别腔可独立加压或抽空，以在接触面414处粘附或排斥模板，从而促进载板 420的装载和卸载。在一个实施例中，设置分隔器，使得每个腔仅与一个开口 406连通。在另一实施例中，设置分隔器，使得每个腔都与多于一个开口连通。在其它实施例中，可将载板配置成圆柱状物体，使平均曲率半径足够大，以保持施加到模板的力基本一维的特性。在这种实施例中，圆柱状物体与模板接触的部分的平均曲率半径与模板主尺寸的比率通常为至少约1 1，以将基本一维的力施加到模板。在很多实施例中，主基板、载板和最终基板的材料将是基本匹配的，以避免由于温度导致的变形。例如，如果载板具有与主基板或最终基板明显不同的热膨胀系数，并且如果两者的温度明显不同，那么在贴附模板期间或之后，载板可膨胀或者收缩，从而产生图案的热变形。匹配基板和载板的热性质和匹配各步骤和装置的部件的温度最小化了图案化期间发生热变形的可能性。图3A和:3B分别示出了根据本发明实施例的用于处理基板的装置的侧视图和顶视图。在图3A和;3B中，单个主基板102被两个载板108A和108B占用(engage)，以分别图案化支架302A和302B上的基板112A和112B。如可从图3A中看出的，第一载板108A正将第一模板106A自主基板102分离，准备将第一模板106A贴附到第一基板112A，以图案化第一基板112A，同时第二载板108B正使用被涂覆的第二模板106B图案化第二基板112B，所述第二模板106B贴附至第二载板108B。在第一载板108A已经将第一模板106A自主基板 102分离之后，新模板可形成在主基板102上，且在载板108B自第二模板106B分离之后， 所述新模板贴附到载板108B。以这种方式，可使用单个主基板102有效率地图案化多个基板。可通过涂覆台(图3A中未示出)将图案化材料涂覆到模板106A和106B，所述涂覆台利用任意常规技术，诸如喷涂、旋涂、带涂覆、蘸涂(摆动或不摆动)等等。图;3B的实施例示出了基板支架302A和302B可以是移动支架，所述移动支架运载连续基板至图案化台，所述图案化台与载板108A和108B相邻。图;3B的实施例中还示出了用于图案化材料的施加台304。已经贴附模板的载板108A/B中的任一载板可将模板移动至施加台304以接收图案化材料，所述模板是使用主基板102形成的。在一些实施例中，通过将连续基板设置在每个图案化台中，单个主基板可与第一多个载板和第二多个图案化线或台一起操作。一些实施例中，第一多个在数量上可等于或少于第二多个。一些实施例中，单个主基板可与一个或两个载板和两个图案化台一起使用。 其它实施例中，单个主基板可与一个、两个或三个载板和三个图案化台一起使用。在其它实施例中，第一多个主基板、第二多个载板和第三多个图案化台可一起使用，其中第一多个、第二多个和第三多个在数量上相同或不同。第一多个主基板中的每个主基板中可形成有相同图案或者不同图案。例如，第一主基板可用于转移第一图案至基板，之后第二主基板可用于转移第二图案至同一基板。一些实施例中，多个主基板可用于转移多个连续图案至单个基板。虽然前述内容针对本发明的实施例，但是可设计本发明的其它和进一步的实施例而不脱离发明的基本范围。
权利要求
1.一种用于图案化基板的装置，所述装置包括 主基板；基板支架；以及模板载板，所述模板载板可在所述主基板与所述基板支架之间移动，其中所述模板载板包括弯曲的模板接触面，所述弯曲的模板接触面具有宽度和曲率半径，其中所述曲率半径与所述接触面的所述宽度的比率为至少约10 1。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述基板支架包括平台区，所述平台区用于保持模板紧固地抵靠所述基板支架。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述模板载板包括贴附区，所述贴附区被配置成保持所述模板紧固地抵靠所述模板载板。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述模板载板、所述主基板和所述基板支架中的至少一个包括力传递元件。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述力传递元件包括电偏压产生元件。
6.如权利要求4所述的装置，其中所述力传递元件包括气动元件。
7.如权利要求2所述的装置，其中所述主基板包括平台区，所述平台区用于形成模板的贴附部分。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述模板载板具有弯曲表面，所述弯曲表面具有多于一个弯曲轴，并且所述模板载板包括气动的力传递元件。
9.一种图案化基板的方法，所述方法包括形成模板，所述模板具有将要施加到基板上的图案； 将所述模板贴附到板状载板，所述板状载板具有弯曲表面； 用图案化材料涂覆所述模板；将所述模板施加到所述基板，并且将所述模板与所述载板分离，所述模板涂覆有所述图案化材料；溶解所述模板；和处理下方基板的易受影响的部分，以改变所述基板的性质或形貌。
10.如权利要求9所述的方法，其中将所述模板贴附到所述载板包括 在所述载板的第一边缘贴附所述模板；在所述载板的第二边缘贴附所述模板；以及通过绕着一轴旋转载板，跨过所述模板自所述载板的所述第一边缘向所述第二边缘摆动所述载板，同时在垂直于所述旋转轴的方向上转换所述载板。
11.如权利要求9所述的方法，其中将所述模板自所述载板分离包括在所述载板的第一边缘分离所述模板，之后在所述载板的第二边缘分离所述模板。
12.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括将所述模板的第一边缘贴附到基板支架，所述基板支架支撑所述基板； 跨过所述基板自所述载板的所述第一边缘向所述第二边缘摆动所述载板；以及，之后将所述模板的所述第二边缘贴附到所述基板支架。
13.如权利要求9所述的方法，其中形成所述模板包括 将模板前体涂覆到主基板；通过用所述模板前体涂所述覆主基板的平台区，形成所述模板的贴附部分；以及，之后固化所述模板前体。
14.如权利要求12所述的方法，其中贴附所述模板至板状载板，所述板状载板具有弯曲表面；将所述模板自所述载板分离；以及将所述模板的所述第一和第二边缘贴附至所述基板支架各自独立地包括选自以下组的工艺，所述组由熔融、夹持、键合、表面改性、静电粘附和分离、气动粘附和分离或者上述工艺的任意组合组成。
15.一种用于图案化基板的处理系统，所述处理系统包括第一多个主基板，每个主基板都包含图案，所述图案将要被转移到一或多个最终基板；第二多个载板，所述载板用于移动柔性模板，所述柔性模板由所述主基板形成，每个载板都具有弯曲的模板接触面；以及第三多个图案转移台，每个台都具有基板支架，其中所述多个载板中的每一个载板都在一或多个主基板与一或多个图案转移台之间移动。
全文摘要
本发明提供一种用于图案化基板的方法和装置。通过涂覆前体材料到主基板和固化或凝固所述前体材料，来形成模板。使用载板将模板与主基板分离，所述载板具有弯曲表面。用图案化材料涂覆模板，之后将模板与载板分离并将模板施加到将被图案化的基板。之后溶解模板，而不影响图案化材料，随后可修饰所述图案化材料以显影图案。在替代实施例中，可将图案化材料涂覆到基板，然后用模板来压印所述图案化材料。
文档编号H01L21/027GK102349131SQ201080011460
公开日2012年2月8日 申请日期2010年3月11日 优先权日2009年3月12日
发明者布莱恩·N·休伯特 申请人:应用材料公司