基于X射线曝光技术制作透光纳米压印模板的方法

摘要

本发明公开了一种基于X射线曝光技术制作透光纳米压印模板的方法，透明纳米压印模板是由电子束光刻制成纳米X射线曝光模版，该方法通过X射线曝光，将纳米图形转移到不导电的石英作为衬底的光刻胶上，显影后通过蒸发金属、剥离工艺，得到石英衬底上的金属纳米图形，将金属作为阻挡层使用反应离子刻蚀石英，得到石英上的纳米图形，去除金属完成透光纳米压印模板的制作。本发明解决了无法在不导电的衬底上电子束光刻得到高分辨率图形的问题。同时，本发明实现了透光纳米压印模板，为纳米压印提供了方便的对准手段，使紫外固化纳米压印成为可能。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体学中的微细加工领域，特别是一种基于X射线曝光技术制作透光纳米压印模板的方法。

背景技术

电子束光刻是制作纳米压印模板的常用方法，具有分辨率高，特征尺寸小的特点。但是电子束光刻需要在导电的衬底上进行，通常的压印模板是使用硅作为衬底材料。由于硅衬底不透明，所以采用硅衬底的纳米压印工艺通常无法精确对位，无法进行紫外固化纳米压印。同时采用石英衬底进行电子束光刻需要增加导电层，工艺复杂，分辨率不高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于X射线曝光技术制作透光纳米压印模板的方法，以解决无法在不导电的衬底上电子束光刻得到高分辨率图形的问题，实现紫外固化纳米压印。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于X射线曝光技术制作透光纳米压印模板的方法，该方法包括：

步骤1：采用电子束光刻、电镀在自支撑薄膜上制作纳米图形；

步骤2：在石英基片上旋涂光刻胶；

步骤3：通过X射线曝光将纳米图形转移到光刻胶上；

步骤4：显影，去残胶；

步骤5：电子束蒸发、剥离金属作为反应离子刻蚀的阻挡层；

步骤6：反应离子刻蚀石英，形成石英上的纳米图形；

步骤7：去除金属阻挡层，完成透光纳米压印模板的制作。

优选地，所述步骤1包括：采用电子束光刻形成胶图形后，通过电镀金属，形成X射线曝光所需的阻挡层，阻挡层的厚度为300至500nm。

优选地，步骤2中所述在石英基片上旋涂光刻胶，需要考虑光刻胶与石英之间的粘附性，在石英上首先涂敷增粘剂，再涂敷光刻胶。

优选地，步骤3中所述X射线曝光光源为同步辐射光源，自支撑的X射线曝光模版作为光刻版，进行曝光。

优选地，步骤4中所述显影步骤之后，进一步使用反应离子刻蚀方法去除残胶，防止电子束蒸发、剥离金属时形成缺陷。

优选地，步骤5中所述采用电子束蒸发金属之后，进一步采用剥离工艺去除金属，形成金属的纳米图形。

优选地，步骤6中所述反应离子刻蚀石英采用金属层作为阻挡层，反应离子刻蚀石英，形成石英上的纳米图形。

优选地，步骤7中所述去除金属阻挡层，使用金属腐蚀液，形成最终的石英透明纳米压印模板。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下效果：

本发明通过采用X射线曝光技术，通过X射线曝光，将纳米图形转移到不导电的石英衬底上，从而解决了无法在不导电的衬底上电子束光刻得到高分辨率图形的问题。同时，本发明实现了透光纳米压印模板，为纳米压印提供了方便的对准手段，使紫外固化纳米压印成为可能。

附图说明

图1为本发明提供的基于X射线曝光技术制作透光纳米压印模板的方法流程图；

图2-1至图2-8是与图1中各步骤对应的工艺流程图；

图3-1至图3-8是依照本发明实施例制作X射线曝光掩膜的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的这种制作透明纳米压印模板的方法，透明纳米压印模板是由电子束光刻制成纳米X射线曝光模版，通过X射线曝光，将纳米图形转移到不导电的石英作为衬底的光刻胶上，显影后通过蒸发金属、剥离工艺，得到石英衬底上的金属纳米图形，将金属作为阻挡层使用反应离子刻蚀石英，得到石英上的纳米图形，去除金属完成透光纳米压印模板的制作。

如图1所示，图1是本发明提供的制作透明纳米压印模板的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤101：采用电子束光刻、电镀在自支撑薄膜上制作纳米图形；

步骤102：在石英基片上旋涂光刻胶；

步骤103：通过X射线曝光将纳米图形转移到光刻胶上；

步骤104：显影，去残胶；

步骤105：电子束蒸发、剥离金属作为反应离子刻蚀的阻挡层；

步骤106：反应离子刻蚀石英，形成石英上的纳米图形；

步骤107：去除金属阻挡层，完成透光纳米压印模板的制作。

上述步骤101中，在自支撑膜上采用电子束光刻形成胶图形后，通过电镀金属，形成X射线曝光所需的阻挡层，阻挡层的厚度为300至500nm。

上述步骤102中，旋涂的光刻胶厚度大于200nm，以满足剥离金属是能够顺利的剥掉。在石英基片上旋涂光刻胶时，需要考虑光刻胶与石英之间的粘附性，在石英上首先涂敷增粘剂，再涂敷光刻胶。

上述步骤103中，X射线曝光在采用的是同步辐射光源，接触式曝光，曝光真空度好于5×10^-4Pa。所述X射线曝光光源为同步辐射光源，自支撑的X射线曝光模版作为光刻版，进行曝光。

上述步骤104中，所述显影步骤之后，进一步使用反应离子刻蚀方法去除残胶，防止电子束蒸发、剥离金属时形成缺陷。

上述步骤105中，采用电子束蒸发，蒸发的金属厚度小于胶厚度的1/3，以保证顺利剥离。在采用电子束蒸发金属之后，进一步采用剥离工艺去除金属，形成金属的纳米图形。

上述步骤106中，采用SF₆、CHF₃作为反应气体，采用金属层作为阻挡层，反应离子刻蚀石英，形成石英上的纳米图形。

上述步骤107中，所述去除金属阻挡层，使用金属腐蚀液，形成最终的石英透明纳米压印模板。

图2-1至图2-8是与图1中各步骤对应的工艺流程图，具体包括：

如图2-1所示，采用电子束光刻、电镀在自支撑薄膜上制作纳米图形201。

如图2-2所示，在石英衬底202上涂敷增粘剂和X射线光刻胶203。

如图2-3所示，通过X射线曝光将纳米图形转移到光刻胶203上。

如图2-4所示，显影，去残胶。

如图2-5所示，电子束蒸发金属204。

如图2-6所示，剥离金属204。

如图2-7所示，反应离子刻蚀石英202，形成石英上的纳米图形。

如图2-8所示，去除金属阻挡层204，完成透光纳米压印模板的制作。

图3-1至图3-8是依照本发明实施例制作X射线曝光掩膜的工艺流程图，具体包括：

如图3-1所示，采用电子束光刻胶PMMA、电镀金在聚酰亚胺自支撑薄膜上制作纳米图形301。

如图3-2所示，在石英衬底302上涂敷增粘剂和X射线光刻胶PMMA303。

如图3-3所示，使用同步辐射X射线光源曝光将纳米图形转移到光刻胶PMMA303上。

如图3-4所示，使用MIBK/IPA＝1/3的显影液显影，使用氧等离子体去除残胶。

如图3-5所示，电子束蒸发40nm的金属Cr304。

如图3-6所示，使用丙酮剥离金属304。

如图3-7所示，使用SF₆、CHF₃反应离子刻蚀石英302，形成石英上的纳米图形。

如图3-8所示，使用去Cr液去除金属阻挡层304，完成透光纳米压印模板的制作。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。