[发明专利]利用相变材料进行图案化的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是用于2007年12月13日提交的序列号为11/956,205、名称为“Method for Patterning using Phase-Change Material”的专利特许证的共同未决的美国申请的部分延续案，该美国申请通过参引的方式并入并且主张其优先权。

技术领域

本公开涉及例如在半导体装置制造中形成精细特征的印刷层的方法，并且更具体地，涉及在材料沉积期间使用印刷图案化相变材料用于区域掩膜的方法和设备。

背景技术

当前，在晶圆处理中，例如在半导体晶圆处理中的图案化层的制造中，存在许多众所周知的用于选择性材料沉积的工艺。在此关注的一种这样的工艺称为剥离工艺（liftoff process）。在典型的剥离工艺中，抗蚀结构形成在晶圆的某个区域之上，以阻挡材料在该区域中的沉积。然后将该关注的材料沉积在晶圆的至少一些部分上，包括沉积在抗蚀结构上。然后例如通过溶剂溶解抗蚀结构，从而既去除抗蚀结构又去除沉积在抗蚀结构之上的所关注的材料。这样，可以在不蚀刻的情况下获得图案在晶圆表面上的限定。由于剥离工艺是对更常见的光刻法蚀刻工艺的替代，所以剥离工艺通常用来限定难以蚀刻的材料（例如，金）的几何形状。

剥离工艺的一个要求在于，在形成抗蚀结构的过程中，必须提供用于在沉积的关注材料下引入溶剂的装置，使得溶剂可以溶解下方的抗蚀结构。这一般要求抗蚀结构比沉积的关注材料层的厚度更高（即，更厚）。另外，抗蚀结构一般在沉积期间或沉积之后被图案化，使得溶剂可以接触尽可能多的抗蚀结构，并且使得溶剂尽可能快地溶解抗蚀结构，例如通过向抗蚀结构提供凹的侧壁来实现。在图7A和7B中示出了在该过程中使用的结构的示例。参照图7A，基板50在其上上形成抗蚀结构54和目标材料层56，其中,抗蚀结构54被图案化为具有凹的侧壁，目标材料层56形成在抗蚀结构54之上使得第一部分56a覆盖抗蚀结构54并且第二部分56b直接地覆盖基板52（或者可替代地，覆盖未示出的中间层）。由于抗蚀结构54的凹的侧壁外形，溶剂可以被引入到区域58中，从而溶解并去除抗蚀结构54并以该溶剂去除层56的部分56a。在图7B中示出了剥离步骤之后的装置。

尽管剥离是用于晶圆图案化的有效工艺，但该工艺具有若干限制。首先，抗蚀结构必须被形成为显著地比目标材料层高，或者相反地，相对于抗蚀结构的厚度，目标层的厚度必须制得薄些。其次，抗蚀结构必须在沉积期间或沉积之后被图案化从而具有凹的侧壁外形。这些限制中的每一个都导致了该晶圆图案化工艺的相对较高的成本和复杂性。另外，对有用的抗蚀结构的宽度并因此对掩膜区域的宽度存在限制。如果掩膜结构太宽，则溶剂需要大量的时间来对结构进行完全的沉切，从而导致溶剂对结构的其他部分的不期望的损害。因此，在本领域存在对于这样的工艺的需求：在不需要蚀刻且不需要关于目标材料层的厚度或掩膜区域的宽度的限制的情况下，提供图案化的晶圆的工艺。

发明内容

因此，本公开针对一种用于产生图案化晶圆的系统和方法，该系统和方法不要求掩膜结构比要被图案化的目标材料层显著地高。另外，抗蚀侧壁外形不需要是凹的。此外，本公开不需要在沉积之后对掩膜结构图案化。另外，本公开并不限制要被掩膜的区域的宽度。

此外，掩膜结构的去除仅仅取决于结构的厚度，并不取决于其面积大小。与目标材料层被覆盖相反，掩膜结构的顶部被暴露。因此，不需要沉切，并且掩膜能够从上被腐蚀。因此，掩膜的厚度将决定去除的速率。所以，与现有技术的掩膜结构相比，根据本公开的掩膜结构的去除的复杂性较低且成本较低。因此，本公开克服了前面描述的剥离工艺的许多限制。

根据本公开的一个方面，印刷图案化掩膜结构形成在基板上。该掩膜结构可以直接形成在基板上或者形成在形成于基板之上的中间层上。该掩膜结构可以通过使用喷墨型打印头沉积相变材料（例如，蜡）的单个液滴来形成。然后，将目标材料沉积在掩膜结构之上及沉积在掩膜结构形成于其上（例如，基板）的层上。根据一个实施例，目标材料利用充分的能量，例如利用动能被沉积，使得投射在掩膜结构上的材料的颗粒实际上进入掩膜结构的本体，与累积成为掩膜结构的表面之上的层相反。不同于在掩膜结构之上，该目标材料累积成为统一的层。目标材料层因此在掩膜结构的区域中是不连续的。具有嵌入的目标材料的掩膜结构然后可以通过溶剂、蚀刻剂、和/或加热被去除，留下先前被掩膜结构占据的区域敞开并且没有目标材料。