專利名稱：一種零留膜的壓印模板及壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微細(xì)制造領(lǐng)域，涉及一種零留膜的壓印模板及壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移方法，該方法的特點(diǎn)是模板上圖形突出部位鍍覆有遮光層，采用該模板進(jìn)行壓印光刻時(shí)，由于模板上遮光層的作用，壓印底膜不發(fā)生交聯(lián)固化，使得壓印底膜的去除簡單高效，得到零留膜的壓印圖形，適用于圖形特征尺寸為1mm以下的高深寬比圖形的轉(zhuǎn)移，也可以直接應(yīng)用于微結(jié)構(gòu)的制作。
背景技術(shù)：
壓印光刻是一種高精度、低成本以及適用于批量生產(chǎn)的微/納米結(jié)構(gòu)制造工藝，已經(jīng)被國際半導(dǎo)體藍(lán)圖納入32nm工藝節(jié)點(diǎn)。壓印光刻由于其模具復(fù)型的工藝機(jī)理本質(zhì)，壓印后總存在一定厚度的底膜，在進(jìn)行后續(xù)的圖形轉(zhuǎn)移工藝前必須將底膜徹底去除，一般采用氧氣的反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝，由此帶來的問題是需要增加工藝步驟，而且需要在真空系統(tǒng)中進(jìn)行，提高了成本，同時(shí)由于刻蝕是非常耗時(shí)的工藝，因而成為整個(gè)壓印光刻工藝的效率瓶頸，限制了工藝產(chǎn)能。
除此之外，為了成功進(jìn)行后續(xù)圖形轉(zhuǎn)移的刻蝕工藝，要求壓印留膜在整個(gè)基片上薄而且均勻，如附圖1(a)所示。如果壓印留膜厚度不均勻，如附圖1(b)形成楔形底膜，這種非均勻的底膜使得難以確定合適的底膜去除厚度，去除不足則后續(xù)基材刻蝕難以進(jìn)行，去除過度則會(huì)使部分圖形丟失。如果留膜太厚，如附圖1(c)所示，則徹底去除底膜需要更長的刻蝕時(shí)間，圖形輪廓會(huì)遭到破壞，也不能成功進(jìn)行成功轉(zhuǎn)移。這就對壓印工藝模板與基底的調(diào)平提出了非?？量痰囊螅瑢?dǎo)致設(shè)備開發(fā)和工藝操作難度加大，成本提高。
為了提高轉(zhuǎn)移圖形的深寬比以及保證圖形轉(zhuǎn)移的可靠性，在光刻膠和基底之間增加一次平坦化工藝層是經(jīng)常采用的工藝方案。所選用的平坦化工藝層材料與壓印材料的刻蝕性能不同，采用不同的刻蝕氣體進(jìn)行刻蝕，比如首先采用鹵系刻蝕氣體如四氟化碳(CF4)或三氟甲烷(CHF3)對壓印材料底膜進(jìn)行刻蝕，之后換成氧氣對平坦化工藝層材料進(jìn)行刻蝕，此時(shí)由于刻蝕氣體對于兩種材料刻蝕的選擇性，對壓印材料影響很小，刻蝕過程中壓印圖形得到很好的保持。這種解決方案的缺點(diǎn)是工藝更為復(fù)雜，成本更高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述壓印光刻工藝壓印底膜去除過程帶來的高成本、低效率、圖形深寬比降低等問題。提出一種零留膜的壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移方法，該方法使得壓印底膜的去除簡單、徹底、廉價(jià)、高效，同時(shí)能為隨后的工藝步驟提供有益的高深寬比圖形輪廓。該方法適用于圖形特征尺寸為1mm以下的圖形轉(zhuǎn)移和結(jié)構(gòu)制作。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)解決方案一種零留膜的壓印模板及壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)模板制作用石英玻璃、玻璃或者其它透明材料制作壓印模板，并通過蒸鍍、濺射、CVD、電鍍工藝在透明壓印模板上圖形的突出部位鍍覆一層不透紫外光薄層；或者先制作透明壓印模板，然后通過蒸鍍、濺射、CVD、電鍍或其它工藝方法在模板上圖形突出部位鍍覆不透紫外光材料薄層；2)壓印光刻用步驟1)所制作的模板進(jìn)行壓印、曝光；3)脫模顯影壓印、曝光后脫模，然后采用顯影液顯影的方法去除壓印底膜，即可得到?jīng)]有壓印底膜的光刻膠圖形。
本發(fā)明通過在透明壓印模板上圖形特征的突出部位鍍覆不透紫外光材料薄層，使得壓印光刻工藝中，壓印底膜由于模板上不透光層的遮擋而未發(fā)生交聯(lián)固化，所以脫模后壓印底膜的去除可以采用顯影工藝簡單去除，得到?jīng)]有壓印底膜的光刻膠圖形。采用零留膜壓印工藝后，壓印中留膜帶來的問題得到很好解決，該工藝的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1)顯影只需15s即可徹底去除，由于避免了耗時(shí)的RIE刻蝕工藝，整個(gè)壓印光刻工藝時(shí)間大大縮短；2)RIE去除底膜一般會(huì)使圖形深寬比減小，而顯影去除對已固化膠層圖形沒有影響，所以該工藝更有利于得到高深寬比的光刻膠圖形結(jié)構(gòu)；3)與接觸式曝光比較在接觸式曝光中，由于衍射效應(yīng)的制約，分辨率和膠層厚度受到限制；零留膜壓印工藝保留了壓印光刻的優(yōu)點(diǎn)，即圖形轉(zhuǎn)移主要依靠模板擠壓改變光刻膠幾何形狀實(shí)現(xiàn)，所以可以通過增加模板圖形高度得到高深寬比圖形而不受衍射效應(yīng)的制約，同時(shí)由于未曝光的底膜一般可以控制在幾十納米，比初始膠層(一般在微米級)厚度要小得多，這種超薄的膠層有效減小了光學(xué)衍射效應(yīng)的影響，所以底部的圖形分辨率也可以得到保障。


圖1為常規(guī)的幾種不同形式的典型壓印留膜，是為了說明壓印光刻對底膜的要求及存在的問題。其中，(a)為薄而均勻的底膜，(b)為楔形底膜，(c)為過厚的底膜；圖2為本發(fā)明的壓印零留膜工藝原理圖，以描述本發(fā)明的工藝過程，其中，(a)為在模板圖形突出部位鍍覆一層不透光材料，(b)為壓印曝光，(c)為壓印光刻后未交聯(lián)固化的底膜，(d)為用顯影液顯影后的無留膜圖形。
圖3為本發(fā)明所的圖形突出部位鍍覆有遮光層的實(shí)際壓印模板照片，說明了這種模板制作思想的可行性，其中，(a)為十字圖形高度10μm，鉻層厚100nm，(b)為梳齒，高10μm，鉻層厚100nm。
圖4為本發(fā)明壓印圖形截面與常規(guī)壓印圖形截面的實(shí)際效果對比圖，描述了本發(fā)明方法在底膜去除及高深寬比圖形制作方面的優(yōu)勢，其中，(a)為常規(guī)壓印圖形截面，(b)為零留膜壓印圖形截面。
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式
圖2為本發(fā)明方法的一個(gè)具體實(shí)施案例總體流程圖，包括以下步驟壓印模板的制作(圖2a)本發(fā)明中壓印模板制作的具體工藝如下首先采用微電子技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)的掩模版制作工藝制作出掩模版，然后利用濕法刻蝕工藝對掩模版的玻璃材料進(jìn)行刻蝕，刻蝕是在超聲攪拌環(huán)境下進(jìn)行，刻蝕溫度為25℃，刻蝕劑的成分為HF∶NH4F∶HCL＝0.5mol/L∶0.75mol/L∶0.5mol/L，刻蝕速率為0.5μm/min，刻蝕時(shí)間20min，得到模板上圖形高度為10μm，刻蝕結(jié)束后，用蒸餾水超聲清洗5min去除殘余光刻膠及鉻層碎片，得到壓印模板，實(shí)際制作結(jié)果如圖3所示。
本發(fā)明的方法的核心是圖形突出部位具有遮光材料的壓印模板的制作，其關(guān)鍵技術(shù)是不透紫外光薄層材料的鍍覆方法。在此展示了一種制作方法，但不排斥采用其它工藝如蒸鍍、濺射、CVD、電鍍等進(jìn)行不透紫外光薄層材料的鍍覆。
壓印曝光(圖2b)壓印曝光與常規(guī)壓印光刻工藝相同，采用負(fù)性光刻膠，需要根據(jù)具體使用的光刻膠的粘度、感光性等控制壓印力和曝光時(shí)間。在壓印光刻過程中圖形突出部位的不透紫外光材料薄層與壓印底膜接觸，對底膜起到曝光掩模的作用，使底部的膠不發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)。
壓印曝光后脫模，然后去除底膜(圖2c、圖2d)由于遮光層的作用，底膜未固化，脫模后可以用顯影液一步簡單去除，因?yàn)橹恍柰ㄟ^一步簡單的顯影工藝即可得到?jīng)]有底膜的光刻膠圖形，因此稱該工藝為零留膜壓印工藝。具體實(shí)施中采用無水乙醇在超聲攪拌環(huán)境下進(jìn)行顯影，顯影時(shí)間15s，得到?jīng)]有留膜的光刻膠圖形。
顯影去除底膜的方法與常規(guī)耗時(shí)的壓印底膜去除工藝—反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝相比，效率大大提高，相應(yīng)地，工藝成本降低。附圖4為零留膜壓印工藝與常規(guī)壓印工藝壓印結(jié)果截面圖形比較，從圖4a可以明顯看到常規(guī)壓印的底膜，而采用新的工藝進(jìn)行壓印時(shí)，經(jīng)過簡單的顯影工藝以后壓印底膜完全去除，如圖4b所示。此外，常規(guī)壓印工藝中，壓印圖形的深度不會(huì)超過壓印模板上圖形的高度，并且經(jīng)過RIE底膜去除工藝后圖形深寬比會(huì)進(jìn)一步減??；而零留膜壓印工藝中卻相反，壓印圖形的深度為壓印模板上圖形的高度加上壓印底膜的厚度，并且由于底膜去除采用顯影的方法，對已固化圖形沒有影響，所以零留膜壓印工藝壓印圖形的深寬比更高，這一點(diǎn)也可以從圖4b中觀察到。
權(quán)利要求
1.一種零留膜的壓印模板及壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)模板制作通過蒸鍍、濺射、CVD、電鍍工藝在壓印模板材料上鍍覆一層不透紫外光材料薄層，然后采用光刻、濕法刻蝕或光刻、干法刻蝕制作壓印模板，該壓印模板上圖形突出部位保留有不透紫外光材料薄層；或者先制作透明壓印模板，然后通過蒸鍍、濺射、CVD、電鍍或其它工藝方法在模板上圖形突出部位鍍覆不透紫外光材料薄層；2)壓印光刻用步驟1)所制作的模板進(jìn)行壓印、曝光；3)脫模顯影壓印、曝光后脫模，然后采用顯影液顯影的方法去除壓印底膜，即可得到?jīng)]有壓印底膜的光刻膠圖形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的壓印模板材料為石英玻璃、玻璃或其它透明材料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的壓印模板上圖形特征尺寸為1mm以下。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的壓印方法是壓印光刻工藝。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的濕法刻蝕工藝在超聲攪拌環(huán)境下進(jìn)行，刻蝕溫度為25℃，刻蝕劑的成分為HF∶NH4F∶HCL＝0.5mol/L∶0.75mol/L∶0.5mol/L，刻蝕速率為0.5μm/min，刻蝕時(shí)間為20min。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的顯影液顯影的方法去除壓印底膜采用無水乙醇在超聲攪拌環(huán)境下進(jìn)行顯影，顯影時(shí)間15s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種零留膜的壓印模板及壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移方法，該方法包括壓印模板制作、壓印、曝光、脫模、顯影等工藝步驟，得到基材上零壓印底膜的光刻膠轉(zhuǎn)移圖形。本發(fā)明通過蒸鍍、濺射、CVD、電鍍等工藝在透明壓印模板上圖形的突出部位鍍覆一層不透紫外光材料薄層，該不透光材料薄層在壓印光刻工藝中位于壓印底膜的上方，對底膜起到曝光掩模的作用，使底膜部分不發(fā)生交聯(lián)固化。這樣，在壓印光刻脫模后底膜通過簡單的顯影工藝即可以得到?jīng)]有底膜的光刻膠圖形。采用該工藝可以避免常規(guī)壓印光刻工藝中耗時(shí)的RIE去除底膜工藝步驟，使整個(gè)壓印光刻工藝效率大大提高，同時(shí)降低了成本。本發(fā)明適用于圖形特征尺寸為1mm以下壓印光刻圖形轉(zhuǎn)移工藝。
文檔編號G03F7/00GK1996141SQ20061010526
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者段玉崗, 王權(quán)岱, 丁玉成, 盧秉恒, 劉紅忠 申請人:西安交通大學(xué)