[發明專利]利用相變材料進行圖案化的方法

有效

• 申請號: 201310079615.3
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103303010A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: S.林布;U.斯里尼瓦桑
• 申請（專利權）人: 帕洛阿爾托研究中心公司
• 主分類號: B41M1/06
• 分類號: B41M1/06;B41M1/26;B41M5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜娟娟;王忠忠

相關申請的交叉引用

本申請是用于2007年12月13日提交的序列號為11/956,205、名稱為“Method?for?Patterning?using?Phase-Change?Material”的專利特許證的共同未決的美國申請的部分延續案，該美國申請通過參引的方式并入并且主張其優先權。

技術領域

本公開涉及例如在半導體裝置制造中形成精細特征的印刷層的方法，并且更具體地，涉及在材料沉積期間使用印刷圖案化相變材料用于區域掩膜的方法和設備。

背景技術

當前，在晶圓處理中，例如在半導體晶圓處理中的圖案化層的制造中，存在許多眾所周知的用于選擇性材料沉積的工藝。在此關注的一種這樣的工藝稱為剝離工藝（liftoff?process）。在典型的剝離工藝中，抗蝕結構形成在晶圓的某個區域之上，以阻擋材料在該區域中的沉積。然后將該關注的材料沉積在晶圓的至少一些部分上，包括沉積在抗蝕結構上。然后例如通過溶劑溶解抗蝕結構，從而既去除抗蝕結構又去除沉積在抗蝕結構之上的所關注的材料。這樣，可以在不蝕刻的情況下獲得圖案在晶圓表面上的限定。由于剝離工藝是對更常見的光刻法蝕刻工藝的替代，所以剝離工藝通常用來限定難以蝕刻的材料（例如，金）的幾何形狀。

剝離工藝的一個要求在于，在形成抗蝕結構的過程中，必須提供用于在沉積的關注材料下引入溶劑的裝置，使得溶劑可以溶解下方的抗蝕結構。這一般要求抗蝕結構比沉積的關注材料層的厚度更高（即，更厚）。另外，抗蝕結構一般在沉積期間或沉積之后被圖案化，使得溶劑可以接觸盡可能多的抗蝕結構，并且使得溶劑盡可能快地溶解抗蝕結構，例如通過向抗蝕結構提供凹的側壁來實現。在圖7A和7B中示出了在該過程中使用的結構的示例。參照圖7A，基板50在其上上形成抗蝕結構54和目標材料層56，其中,抗蝕結構54被圖案化為具有凹的側壁，目標材料層56形成在抗蝕結構54之上使得第一部分56a覆蓋抗蝕結構54并且第二部分56b直接地覆蓋基板52（或者可替代地，覆蓋未示出的中間層）。由于抗蝕結構54的凹的側壁外形，溶劑可以被引入到區域58中，從而溶解并去除抗蝕結構54并以該溶劑去除層56的部分56a。在圖7B中示出了剝離步驟之后的裝置。

盡管剝離是用于晶圓圖案化的有效工藝，但該工藝具有若干限制。首先，抗蝕結構必須被形成為顯著地比目標材料層高，或者相反地，相對于抗蝕結構的厚度，目標層的厚度必須制得薄些。其次，抗蝕結構必須在沉積期間或沉積之后被圖案化從而具有凹的側壁外形。這些限制中的每一個都導致了該晶圓圖案化工藝的相對較高的成本和復雜性。另外，對有用的抗蝕結構的寬度并因此對掩膜區域的寬度存在限制。如果掩膜結構太寬，則溶劑需要大量的時間來對結構進行完全的沉切，從而導致溶劑對結構的其他部分的不期望的損害。因此，在本領域存在對于這樣的工藝的需求：在不需要蝕刻且不需要關于目標材料層的厚度或掩膜區域的寬度的限制的情況下，提供圖案化的晶圓的工藝。

發明內容

因此，本公開針對一種用于產生圖案化晶圓的系統和方法，該系統和方法不要求掩膜結構比要被圖案化的目標材料層顯著地高。另外，抗蝕側壁外形不需要是凹的。此外，本公開不需要在沉積之后對掩膜結構圖案化。另外，本公開并不限制要被掩膜的區域的寬度。

此外，掩膜結構的去除僅僅取決于結構的厚度，并不取決于其面積大小。與目標材料層被覆蓋相反，掩膜結構的頂部被暴露。因此，不需要沉切，并且掩膜能夠從上被腐蝕。因此，掩膜的厚度將決定去除的速率。所以，與現有技術的掩膜結構相比，根據本公開的掩膜結構的去除的復雜性較低且成本較低。因此，本公開克服了前面描述的剝離工藝的許多限制。

根據本公開的一個方面，印刷圖案化掩膜結構形成在基板上。該掩膜結構可以直接形成在基板上或者形成在形成于基板之上的中間層上。該掩膜結構可以通過使用噴墨型打印頭沉積相變材料（例如，蠟）的單個液滴來形成。然后，將目標材料沉積在掩膜結構之上及沉積在掩膜結構形成于其上（例如，基板）的層上。根據一個實施例，目標材料利用充分的能量，例如利用動能被沉積，使得投射在掩膜結構上的材料的顆粒實際上進入掩膜結構的本體，與累積成為掩膜結構的表面之上的層相反。不同于在掩膜結構之上，該目標材料累積成為統一的層。目標材料層因此在掩膜結構的區域中是不連續的。具有嵌入的目標材料的掩膜結構然后可以通過溶劑、蝕刻劑、和/或加熱被去除，留下先前被掩膜結構占據的區域敞開并且沒有目標材料。