一种可提高图形深宽比的纳米压印方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种可提高图形深宽比的纳米压印方法，包括：（a）软、硬模板的准备步骤；（b）对半导体基片清洗干燥处理后在其表面上涂覆底胶并执行固化处理，接着在该底胶层上镀上硬掩膜层且底胶层与硬掩膜层之间的刻蚀选择比为10以上；（c）在硬掩膜层上涂覆光刻胶并经烘烤处理，然后利用软模板在压印胶层上形成所需的纳米图形；（d）通过多次干法刻蚀处理，分别去除压印胶层上的残胶、刻蚀硬掩膜层和底胶层，将所需的纳米图形依次向下转移；（e）利用底胶层上的图形作为掩膜在半导体基片上形成最终的纳米图形产品。通过本发明专利技术，可以显著提高底胶掩膜的深宽比并相应获得高深宽比的纳米图形，同时进一步提高所获得纳米图形的图像精细程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像压印
，更具体地，涉及一种可提高图形深宽比的纳米压印方法及其产品。
技术介绍
随着科技的不断发展，微小化、集成化和低成本是半导体制造方向的产业趋势。因此纳米压印(Nanoimprint Lithography)技术作为一种新型的图形转移技术，由于其分辨率高、成本低的优势在半导体制造中得到越来越多的应用，相比于传统的光刻技术，纳米压印可以制作出20nm以下的小线宽图形，并相对于高精度的电子束曝光技术而言，纳米压印技术拥有极低的制作成本，适合于大规模的工业生产。传统的纳米压印技术是通过温度的控制使得基片上的压印胶软化流动，再与压印 模板进行机械接触通过压力的控制将压印模板上的图形转移到压印胶上。这种直接机械接触的压印方式有以下缺点由于不能完全保证被压印基片的平整度和清洁度，因此这种直接硬模板压印在基片不平整区域会降低压印的质量，使得周围一部分区域因为没有直接接触到压印模板而使得图形不完整；此外，由于压印模板成本较高，直接机械接触式的压印会降低模板使用寿命，相应提高纳米压印的成本。因此，现在越来越多地采用软模板(Softmold)技术来执行模板的转移，该技术首先是利用热压印方式将硬模板上的图案转移至软模板上，之后再利用软模板对基片执行紫外压印，从而在获得纳米图案的同时，能够避免对硬压印模板造成损伤。除了保护模板之夕卜，软模板压印还具有以下优势首先，由于软模板可弯曲形变的物理特性，在压印中软模板可以自适应成不平整的基片表面以及基片上的颗粒的形状，从而大大降低不完全填充区域的面积，提高图形的成品率；其次，在利用硬模板制作软模板的脱模过程中，软模板可以将硬模板表面的颗粒或其他污染物可以吸附下来，从而实现硬模板的清洁功能。鉴于软模板纳米压印具有以上优势，世界上各大公司和科研机构都对软模板进行了多方面的研究。例如，EP2005/055729A中公开了一种采用中间转移模板的图像复制方法，其利用高分子聚合物构成的中间转移模板作为软模板，并成功实现对图文复制的商用用途。另外，CN201110087571.X、CN200610125535. 7等专利申请中也分别公开了采用软模板纳米压印技术来制备GaN基光子晶体LED和DFB激光器的方法。然而，对于现有技术中的软模板纳米压印工艺而言，仍然存在以下的不足或缺陷第一、由于软模板自身具备易形变弯曲的物理特性，这样在压印过程中，对于所加工图形的深宽比不能过高，通常会限定为I.5以下，否则会造成软模板上的图形弯曲倒塌，从而影响压印到基片上胶掩膜以及刻蚀之后的图形深宽比，此现象在纳米级细线宽图形制作中体现得尤为明显；第二，当执行纳米压印之后，干法刻蚀工艺会由于普通压印胶掩膜的特性而形成正台型掩膜，造成图案线宽的损失并使得纳米图像线宽变小，相应会导致纳米图形失真的缺陷
技术实现思路
针对现有技术的缺陷或技术需求，本专利技术的目的在于提供一种可提高图形深宽比的纳米压印方法及其产品，其通过对特定层刻蚀选择比的限定以及胶掩膜与硬掩膜之间的多次转移操作，可以提高胶掩膜的高度，并相应较大程度地提高底胶掩膜及刻蚀之后最终所形成图形的深宽比，同时进一步提高所获得纳米图形的图像精细程度。按照本专利技术的一个方面，提供了一种可提高图形深宽比的纳米压印方法，该方法包括下列步骤(a)软、硬模板的准备步骤首先根据所需加工的纳米图形，通过电子束曝光的方式制作出硬模板，然后将该硬模板上的图形予以转移并制作出相应的软模板； (b)底胶涂覆和硬掩膜层的形成步骤对半导体基片进行清洗和干燥处理后，在其表面上涂覆底胶并对底胶执行固化处理，由此在半导体基片上形成底胶层；接着，在所形成的底胶层上镀上硬掩膜层，其中所述底胶层与硬掩膜层之间的刻蚀选择比为10以上；Ce)纳米压印图形的转移步骤在所形成的硬掩膜层上涂覆光刻胶，经烘烤处理后获得用于构成所需纳米图形的相应压印胶层；然后，利用步骤(a)所制得的软模板在所述压印胶层上形成所需的纳米图形；(d)干法刻蚀处理步骤，该步骤具体包括以下子步骤(dl)利用干法刻蚀工艺并以压印胶层上所形成的纳米图形为掩膜对所述压印胶层执行刻蚀处理，由此去除多余的光刻胶并露出其下部的硬掩膜层；(d2)继续利用干法刻蚀工艺并以纳米图形为掩膜对所述硬掩膜层执行刻蚀处理，由此在硬掩膜层上形成所需的纳米图形；(d3)再次利用干法刻蚀工艺并以硬掩膜层上所形成的纳米图形为掩膜对底胶层执行刻蚀处理，由此在底胶层上形成所需的纳米图形；(e)利用步骤(d)所形成的底胶层及其纳米图形，通过干法刻蚀工艺在半导体基片上形成相应的纳米图形，由此获得最终的纳米压印产品。通过以上构思的方法，由于采用软模板将所需图形转移到压印胶层上，相应能够更为完整地与压印胶层相贴合，提高图形的成品率，同时避免直接采用硬模板所导致的污染问题；此外，通过将底胶层与硬掩膜层之间的刻蚀选择比设定为10以上，这样在刻蚀处理的过程中，能够在底胶层上得到比压印胶层更深的掩膜图形，并可利用该高深宽比的掩膜图形来相应获得深宽比更高的最终产品，经测试表明，按照本专利技术所获得纳米压印图形的深宽比可为2.0以上甚至高达5.0，远远超出现有技术的水平；此外，通过多次干法刻蚀处理来形成所需的纳米图形，可以避免线宽损失或图像失真等现象，相应获得更为精细的纳米图形转印效果。作为进一步优选地，在步骤(b)中，所述底胶可选择为SU-8或STU-2，并利用紫外曝光的方式来执行固化处理，其中紫外曝光的时间为O. 5分钟 I. 5分钟。通过采用SU-8或STU-2来制作底胶层，能够利用其光敏性高的特性，经紫外曝光后形成机械强度高、化学性能稳定的立体交联结构，并有效形成几百微米厚度的器件；此夕卜，通过对紫外曝光的时间进行以上限定，较多试验表明，能够保证底胶获得稳定的固化效果，防止底胶融化，并便于按照本专利技术的纳米图形的刻蚀掩膜后续操作。作为进一步优选地，所述硬掩膜层由二氧化硅、铝或铬制成，并且底胶层与硬掩膜层的刻蚀选择比为15以上。通过对硬掩膜层的材料选择为二氧化硅、铝或铬并将其与底胶层之间的刻蚀选择比进一步设定为15以上，这样处于下部的底胶层的刻蚀速率与处于其上部的硬掩膜层相比更快，由此在相同时间内所获得的底胶图形的深宽比更高，相应能够形成与现有技术相比深宽比更高的纳米图形产品；此外，对于绝大多数的常规底胶层和硬掩膜层材料而言，以上设定都能保证得到所需的高深宽比纳米图案，因此可大大提高适用面。作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述软模板由聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯材料构成。通过将软模板的构成材料选择为聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯，相应可具备柔软性和透明性好、耐候性高等特点，便于加工成型并且不含增塑剂，因而尤其适合作 为纳米压印过程中的软模板的制备及使用。作为进一步优选地，在步骤(dl)中，所述干法刻蚀工艺的具体工艺参数包括采用氧气作为刻蚀气体，氧气流量为2(T40sCCm，用于对氧离子执行加速的离子源的射频功率为50w 70w，刻蚀机内部腔压为IOmTorr,且刻蚀速度为4(T70nm/min ;在步骤(d2)中，所述干法刻蚀工艺的具体工艺参数包括采用氧气和CHF3共同作为刻蚀气体，其中氧气流量为3 8SCCm，CHF3流量为8(Tl00sCCm，用于对刻蚀气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可提高图形深宽比的纳米压印方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：（a）软、硬模板的准备步骤：首先根据所需加工的纳米图形，通过电子束曝光的方式制作出硬模板，然后将该硬模板上的图形予以转移并制作出相应的软模板；（b）底胶涂覆和硬掩膜层的形成步骤：对半导体基片进行清洗和干燥处理后，在其表面上涂覆底胶并对底胶执行固化处理，由此在半导体基片上形成底胶层；接着，在所形成的底胶层上镀上硬掩膜层，其中所述底胶层与硬掩膜层之间的刻蚀选择比为10以上；（c）纳米压印图形的转移步骤：在所形成的硬掩膜层上涂覆光刻胶，经烘烤处理后获得用于构成所需纳米图形的相应压印胶层；然后，利用步骤（a）所制得的软模板在所述压印胶层上形成所需的纳米图形；（d）干法刻蚀处理步骤，该步骤具体包括以下子步骤：（d1）利用干法刻蚀工艺并以压印胶层上所形成的纳米图形为掩膜对所述压印胶层执行刻蚀处理，由此去除多余的光刻胶并露出其下部的硬掩膜层；（d2）继续利用干法刻蚀工艺并以纳米图形为掩膜对所述硬掩膜层执行刻蚀处理，由此在硬掩膜层上形成所需的纳米图形；（d3）再次利用干法刻蚀工艺并以硬掩膜层上所形成的纳米图形为掩膜对底胶层执行刻蚀处理，由此在底胶层上形成所需的纳米图形；（e）利用步骤（d）所形成的底胶层及其纳米图形，通过干法刻蚀工艺在半导体基片上形成相应的纳米图形，由此获得最终的纳米压印产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王智浩，刘文，孙堂友，左强，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：