無缺陷模仁的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)于一種無缺陷模仁的制造方法，包括以下步驟：（1)提供一模仁；(2)制作一光阻圖案于該模仁上；（3)鍍制一金屬薄膜；（4)形成多個金屬圓柱；（5)進行加熱及退火；（6)進行干蝕刻；以及（7)移除金屬圓球。通過本發(fā)明方法形成的無缺陷模仁可用于制造磊晶晶圓的納米壓印制造工藝，微觀上可精確控制模仁圖案間距的一致及排除模仁圖案的錯位問題，宏觀上可消除嘉晶晶圓的格紋的廣生，大幅提局嘉晶晶圓的產(chǎn)品合格率。無缺陷模仁具有制造簡易、成本低廉又可完全復(fù)制的特性，可使納米壓印技術(shù)得以真正取代現(xiàn)今制造磊晶晶圓制造中的步進曝光機。
【專利說明】無缺陷模仁的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無缺陷模仁的制造方法，特別是涉及一種用于制造磊晶晶圓的 納米壓印的無缺陷模仁的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖案化藍寶石基板（Patterned Sapphire Substrate,PSS)多以黃光制作圖案，其 中又以步進曝光（Stepper)方式最為普遍，但是以步進曝光方法制作圖案，均會產(chǎn)生嚴重 到可被人眼清晰分辨的圖案誤差，這種圖案誤差即為現(xiàn)在的圖案化藍寶石基板業(yè)者所說的 格紋（格子狀紋路），而且圖案誤差又必定會造成圖案化藍寶石基板的缺陷，其中又以基板 刮痕與格紋所造成的基板缺陷的問題最為常見，而嚴重的格紋所導(dǎo)致的基板缺陷會貫穿磊 晶晶圓，因此格紋導(dǎo)致的基板缺陷所造成的磊晶損壞面積會遠比刮傷造成的損失為大。
[0003] 格紋問題主要有網(wǎng)格線的錯位、重迭或分離，并會造成嚴重的磊晶缺陷，所以是現(xiàn) 今磊晶廠作為PSS質(zhì)量合格與否的重要檢驗項目。磊晶廠檢驗格紋的方式，目前皆以強光 燈照射，并以人眼直視PSS表面，若網(wǎng)格線若隱若現(xiàn)，則一般均算合格；若網(wǎng)格線線條明顯， 則移至顯微鏡做表面狀況確認，確認出網(wǎng)格線清晰者就打入疵品。格紋問題在現(xiàn)今磊晶廠 典型制造工藝中皆無法避免，狀況若嚴重，則帶有格紋的PSS將造成更大面積的磊晶缺陷， 亦即代表最終打入疵品的芯片會比其他缺陷更多。
[0004] 如圖1A所不，為熟知的一種嘉晶晶圓格紋不意圖；如圖1B所不，為熟知的一種嘉 晶晶圓及格紋照片圖；如圖1C所不，為熟知的一種嘉晶晶圓刮傷不意圖?，F(xiàn)今技術(shù)所制造 的磊晶晶圓，格紋發(fā)生率經(jīng)常不低于10%，每十片磊晶晶圓中，最少有一片可被輕易觀察到 網(wǎng)格線，其浪費程度算是相當嚴重。
[0005] 由此可見，上述現(xiàn)有的磊晶晶圓的制造工藝在方法與使用上，顯然仍存在有不便 與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求 解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般工藝又沒有適切的制造方 法能夠解決上述問題，這顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。
[0006] 無格紋發(fā)生，將會是制造磊晶晶圓的制造工藝中納米壓印取代步進曝光機的一個 重要契機。而在納米壓印領(lǐng)域中，模仁的制造能力極為重要，模仁的良麻會影響制造磊晶晶 圓的所有制造工藝與合格率。因此，如何發(fā)展出一種制造工藝簡易、成本低、可有效消除模 仁的格紋又可重復(fù)制造的無缺陷模仁制造方法，便成為納米壓印領(lǐng)域、圖案化藍寶石基板 產(chǎn)業(yè)，甚至整個發(fā)光二極管產(chǎn)業(yè)一個重要的進步方向與課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的磊晶晶圓的制造工藝存在的缺陷，而提供一種新 的無缺陷模仁的制造方法，無缺陷模仁可應(yīng)用于磊晶晶圓制作的納米壓印制造工藝，大幅 提高磊晶晶圓的制作合格率。該制作方法簡易、成本低廉又可完全復(fù)制的特性，使納米壓印 制程技術(shù)得以真正取代現(xiàn)今的步進曝光制程，從而更加適于實用。
[0008] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提 出的一種無缺陷模仁的制造方法，其包括以下步驟：（1)提供一模仁；（2)制作一光阻圖案 于該模仁上，于模仁的一表面涂布一光阻層，并透過一屏蔽對光阻層曝光后再進行顯影，藉 此形成光阻圖案，其中光阻圖案具有多個孔洞；（3)鍍制一金屬薄膜，對覆蓋有光阻圖案的 模仁表面鍍制金屬薄膜，且金屬薄膜亦形成在所述孔洞中；（4)形成多個金屬圓柱，拔除覆 蓋在光阻圖案上的金屬薄膜及光阻圖案，用以在光阻圖案的孔洞相對應(yīng)的位置形成金屬圓 柱；（5)進行加熱及退火，以加熱方式使所述金屬圓柱熔化形成為多個液體區(qū)塊，其中每一 液體區(qū)塊的位置皆對應(yīng)一金屬圓柱的位置，且任二液體區(qū)塊均不相接觸，接著進行退火使 每一液體區(qū)塊均形成一金屬圓球；（6)進行干蝕刻，對覆蓋有所述金屬圓球的模仁進行干 蝕刻，用以透過這些金屬圓球間的縫隙在模仁中蝕刻出多個凹槽，并以該凹槽定義出多個 圖案，二相鄰的凹槽的一圖案間距均等于一金屬圓球的直徑；以及（7)移除所述金屬圓球， 將所述金屬圓球自模仁移除，以使模仁形成具有一致的圖案間距的一無缺陷模仁。
[0009] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0010] 前述的無缺陷模仁的制造方法，其中所述模仁為一硬質(zhì)基板，該硬質(zhì)基板的材料 為單晶硅、多晶硅、氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、鎂鋁尖晶石、硒化鋅、氧化鋅、氮化鎵、 磷化鎵或任二種以上的上述材料的混合。
[0011] 前述的無缺陷模仁的制造方法，其中所述金屬薄膜的金屬材料為鈧、鈦、釩、鉻、 錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅或任二種以上的上述金屬材料的混合。
[0012] 前述的無缺陷模仁的制造方法，其中所述金屬圓球的直徑相等。
[0013] 前述的無缺陷模仁的制造方法，其中所述金屬圓球的圓度相等。
[0014] 前述的無缺陷模仁的制造方法，其中所述無缺陷模仁是用于半導(dǎo)體制造中的納米 壓印制造工藝。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。藉由本發(fā)明的實施，至少可 以達到下列進步功效：
[0016] 一、自動修正模仁的圖案間距及發(fā)生錯位的圖案；
[0017] 二、使模仁圖案的圖型尺寸一致及圖案間距一致；及
[0018] 三、有效消除模仁的格紋，形成無缺陷模仁。
[0019] 綜上所述，通過本發(fā)明方法形成的無缺陷模仁可用于制造磊晶晶圓的納米壓印制 造過程，微觀上可精確控制模仁圖案間距的一致及排除模仁圖案的錯位問題，宏觀上可消 除磊晶晶圓的格紋的產(chǎn)生，大幅提高磊晶晶圓的產(chǎn)品合格率。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進 步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
[0020] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1A是熟知的一種嘉晶晶圓格紋不意圖。
[0022] 圖1B是熟知的一種磊晶晶圓及格紋照片圖。
[0023] 圖1C是熟知的一種嘉晶晶圓刮傷不意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明實施例的一種無缺陷模仁的制造方法步驟圖。
[0025] 圖3是本發(fā)明實施例的一種涂布一光阻層的模仁剖視圖。
[0026] 圖4是本發(fā)明實施例的一種對模仁上的光阻層進行曝光示意圖。
[0027] 圖5是本發(fā)明實施例的一種形成光阻圖案示意圖。
[0028] 圖6是本發(fā)明實施例的一種鍍制金屬薄膜剖視圖。
[0029] 圖7是本發(fā)明實施例的一種拔除金屬薄膜形成金屬柱剖視圖。
[0030] 圖8是本發(fā)明實施例的一種加熱金屬柱形成金屬區(qū)塊剖視圖。
[0031] 圖9是本發(fā)明實施例的一種退火形成金屬圓球剖視圖。
[0032] 圖10是本發(fā)明實施例的一種干蝕刻形成凹槽剖視圖。
[0033] 圖11是本發(fā)明實施例的一種拔除金屬圓球形成無缺陷模仁剖視圖。
[0034] 圖12是本發(fā)明實施例的一種應(yīng)用無缺陷模仁所制造的無格紋或刮傷的磊晶晶圓 示意圖。

【具體實施方式】
[0035] 為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié) 合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種無缺陷模仁的制造方法其【具體實施方式】、 方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0036] 如圖2所示，本實施例的一種無缺陷模仁的制造方法（S100)，其包括下列步驟： (1)提供模仁（步驟S10) ;(2)制作光阻圖案于該模仁上（步驟S20) ;(3)鍍制金屬薄膜 (步驟S30) ;(4)形成多個金屬圓柱（步驟S40) ;(5)進行加熱及退火（步驟S50) ;(6)進 行干蝕刻（步驟S60)及（7)移除金屬圓球（步驟S70)。
[0037] 如圖2及圖3所示，提供模仁（步驟S10)，模仁10是用來作為后續(xù)形成圖案的基 底，其中模仁10可以是一硬質(zhì)基板，硬質(zhì)基板的材料為單晶娃（s -Si)、多晶娃（c_Si)、氧 化硅（SiOx)、碳化硅（SiC)、氮化鋁（A1N)、氧化鋁（A120 3)、鎂鋁尖晶石（MgAl204)、硒化鋅 (ZnSe)、氧化鋅（ZnO)、氮化鎵（GaN)、磷化鎵（GaP)或任二種以上上述材料的混合。且形成 圖案后的模仁10可以用于半導(dǎo)體制造工藝中的納米壓印制造工藝的使用。
[0038] 如圖2、圖4及圖5所示，制作光阻圖案于該模仁上（步驟S20)，是于模仁10上涂 布一光阻層20,并以特定波長的一曝光光線21及一屏蔽22對光阻層20進行曝光后再進行 顯影，并形成光阻圖案30。而在對光阻層20曝光、顯影時，根據(jù)使用的曝光光線21的波長 的不同，相對應(yīng)的光阻層20主體材料也不同。例如使用氟化氪（KrF，波長為248nm)曝光 光線21時，常用聚對羥基苯乙烯及其衍生物作為光阻層20的主體材料；使用氟化氬（ArF， 波長為193nm)曝光光線21時，常用聚酯環(huán)族丙烯酸酯及其共聚物作為光阻層20的主體材 料；使用極端紫外光（Extreme Ultraviolet，EUV，波長為13. 5nm)曝光光線21時，則常用 聚酯衍生物和分子玻璃單組分材料等為光阻層20的主體材料。
[0039] 如圖2及圖6所示，鍍制金屬薄膜（步驟S30)，則是經(jīng)由光阻圖案30的阻隔，對未 被光阻圖案30覆蓋的模仁10表面鍍制一金屬薄膜40,其中用來鍍制金屬薄膜40的金屬可 以是鈧（Sc)、鈦（Ti)、釩（V)、鉻（Cr)、錳（Μη)、鐵（Fe)、鈷（Co)、鎳（Ni)、銅（Cu)、鋅（Zn) 或任二種以上上述金屬材料的混合。
[0040] 如圖2及圖7所示，形成多個金屬圓柱（步驟S40)則是將光阻圖案30及光阻圖 案30上的金屬薄膜40拔除，并于未被光阻圖案30覆蓋的模仁10表面留下與光阻圖案30 相對應(yīng)的多個金屬柱體50。
[0041] 如圖2、圖7及圖8所示，進行加熱及退火（步驟S50)，其特征在于先以加熱方式 使金屬柱體50形成為多個金屬區(qū)塊51，其中每一金屬柱體50皆對應(yīng)一金屬區(qū)塊51，且任 二金屬區(qū)塊51均不相接觸，如此金屬柱體50所形成的金屬區(qū)塊51不會互相連結(jié)。
[0042] 如圖2、圖8及圖9所示，形成金屬區(qū)塊51后接著進行退火，以控制緩慢放熱的方 式使每一金屬區(qū)塊51均降溫至室溫以形成一金屬圓球52,其中金屬圓球52的直徑相等且 圓度相等。
[0043] 如圖9所示，金屬圓球52的形成，其主要是物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)的過程中，經(jīng)由如 退火的自然緩慢放熱，則物質(zhì)皆嚴守表面能最小的定律原則進行外觀改變，而物質(zhì)表面能 又與表面積成正比，因此當表面積最小時，物質(zhì)具有最低的表面能，已知等體積下球體的表 面積最小，所以可得知球體所具備的表面能為最小，退火后的每一金屬區(qū)塊51均形成一金 屬圓球52。
[0044] 以Cr金屬為實施例，進行加熱及退火（步驟S50)是將形成有金屬柱體50的模仁 10置于高真空或常壓鈍氣快速退火爐內(nèi)，再將爐內(nèi)溫度從室溫快速升溫至1850?1905°C。 其中采用快速升溫的原則是避免金屬柱體50與模仁10在共熔點發(fā)生共晶效應(yīng)（通常合金 共熔點會低于純金屬熔點）。高真空與鈍氣環(huán)境的需求則是避免高溫下金屬與一般氣體分 子（如0 2、N2、H2、C02等）發(fā)生反應(yīng)。而快速升溫的最終溫度亦應(yīng)低于純金屬熔點（Cr為 1907。。）。
[0045] 本實施例中，退火采取1850?1905°C維持溫度30?120sec，再以-7. 5?-20°C / sec的速率快速降溫至950?1000°C維持溫度30?120sec，接著再停止供熱使其自然慢速 冷卻至常溫的方式進行。其中于1850?1905°C維持溫度是為了等待Cr金屬柱體50在接 近熔點溫度時外形自然修飾成球狀的金屬圓球52?？焖俳禍貏t是為了避免降溫過程中Cr 金屬圓球52與模仁10的原子交互擴散形成Cr-Si合金相而影響Cr金屬圓球52的體積與 真圓度。
[0046] 另外，拔除光阻圖案30會使相鄰的金屬柱體50發(fā)生邊緣變形或破碎等狀況，此時 可以藉由進行加熱及退火（步驟S50)，使金屬柱體50重新結(jié)為球狀的金屬圓球52,金屬圓 球52將會具有相同直徑，圓度也會趨于一致。如此，金屬柱體50產(chǎn)生的邊緣變形或破碎等 問題，便可以經(jīng)由進行加熱及退火（步驟S50)而加以修復(fù)。因光阻圖案30發(fā)生錯位而產(chǎn) 生的金屬柱體50的錯位，也將因金屬柱體50重新熔融塑型，發(fā)生輕微的位移而修正。
[0047] 如第2圖及第10圖所示，進行干蝕刻（步驟S60)，是對模仁10進行干蝕刻（步驟 S60)，并于未被上述金屬圓球52覆蓋的模仁10表面形成多個凹槽32,凹槽32可以形成多 個圖案，而且這些形成的圖案即為模仁10應(yīng)用至納米壓印制造工藝的圖案。
[0048] 如圖2及圖11所示，移除金屬圓球（步驟S70)，便是將金屬圓球52移除，并形成 具有一致的圖案間距d的無缺陷模仁10'。由于金屬圓球52具有相同直徑，將金屬圓球52 全部移除后，無缺陷模仁10'的圖案間便可以具有相同的圖案間距d。
[0049] 如圖12所示，納米壓印制造工藝可以使用本實施例制造方法所制造的無缺陷模 仁10'以制作磊晶晶圓，因為無缺陷模仁10'具有對變形或錯位的修正功效，因此以其應(yīng)用 的納米壓印制造工藝可以制造出如圖12所示的無格紋或刮傷的磊晶晶圓，有效提高磊晶 晶圓的生產(chǎn)合格率。
[0050] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對 以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
[0051] 符號說明
[0052] 10 模仁
[0053] 10'無缺陷模仁
[0054] 20光阻層
[0055] 21曝光光線
[0056] 22 屏蔽
[0057] 30光阻圖案
[0058] 40金屬薄膜
[0059] 50金屬柱體
[0060] 51金屬區(qū)塊
[0061] 52金屬圓球
[0062] 60 凹槽
[0063] d 圖案間距
【權(quán)利要求】
1. 一種納米壓印無缺陷模仁的制造方法，其特征在于包括下列步驟： (1) 提供一模仁； (2) 制作一光阻圖案于該模仁上，于所述模仁的一表面上涂布一光阻層，并透過一屏蔽 對該光阻層曝光后再進行顯影，藉此形成光阻圖案，其中該光阻圖案具有多個孔洞； (3) 鍍制一金屬薄膜，對覆蓋有所述光阻圖案的表面鍍制金屬薄膜，且該金屬薄膜也形 成在所述孔洞中； (4) 形成多個金屬圓柱，拔除覆蓋在所述光阻圖案上的金屬薄膜和光阻圖案，用以在所 述光阻圖案的孔洞相對應(yīng)的位置形成金屬圓柱； (5) 進行加熱及退火，以加熱方式使所述金屬圓柱熔化形成為多個液體區(qū)塊，其中每一 液體區(qū)塊的位置皆對應(yīng)一金屬圓柱的位置，且任意二液體區(qū)塊均不相接觸，接著進行退火 使每一液體區(qū)塊均形成一金屬圓球； (6) 進行干蝕刻，對覆蓋有所述金屬圓球的模仁進行干蝕刻，以透過這些金屬圓球間的 縫隙在模仁中蝕刻出多個凹槽，并以這些凹槽定義出多個圖案，二相鄰凹槽的圖案間距均 等于金屬圓球的直徑；以及 (7) 移除上述金屬圓球，將金屬圓球從所述模仁移除，用以形成具有一致圖案間距的無 缺陷模仁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無缺陷模仁的制造方法，其特征在于所述模仁為一硬質(zhì)基 板，該硬質(zhì)基板的材料為單晶硅、多晶硅、氧化硅、碳化硅、氮化鋁、氧化鋁、鎂鋁尖晶石、硒 化鋅、氧化鋅、氮化鎵、磷化鎵或任二種以上的上述材料的混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無缺陷模仁的制造方法，其特征在于所述金屬薄膜的金屬材 料為鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅或任二種以上的上述金屬材料的混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無缺陷模仁的制造方法，其特征在于所述金屬圓球的直徑相 等。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無缺陷模仁的制造方法，其特征在于所述金屬圓球的圓度相 等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無缺陷模仁的制造方法，其特征在于所述無缺陷模仁是用于 半導(dǎo)體制造中的納米壓印制造工藝。
【文檔編號】G03F7/00GK104216218SQ201310244945
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】李崇民, 李崇華 申請人:奈米晶光電股份有限公司, 廣科精密股份有限公司