一种氧化硅刻蚀的方法
【专利摘要】本发明涉及一种氧化硅刻蚀的方法。软光刻技术相对于传统光刻技术，具有方便灵活易于实现的优点，不仅如此它还能用于刻蚀复杂的空间三维结构。光刻中常用的刻蚀剂是氢氟酸，氢氟酸具有很强的腐蚀性和毒性，在条件一般的实验室中是不适合应用的。寻找氢氟酸的替代物，减小因暴露于氢氟酸环境中造成的危害，对于光刻来说是有意义的。本专利通过压印技术将氟化物转移至目标基底并在简单条件下实现了光刻，专利中利用低毒性的氟化物代替高毒性的氢氟酸在实现光刻的同时降低了氢氟酸的危害。
【专利说明】
一种氧化硅刻蚀的方法
技术领域
[0001]本发明属于光刻技术领域，具体涉及一种氧化硅压印光刻的方法。
【背景技术】
[0002]压印是光刻中常用的软光刻技术手段之一，该技术不需要昂贵的设备，能够实现柔性基底和三维结构的刻蚀。近年的研究表明压印软光刻技术在传感器、生物技术和微电子等领域有广阔的应用前景。氧化硅的光刻过程中常用的刻蚀剂是氢氟酸，氢氟酸毒性强，刻蚀要在严格的防护设备中进行，这限制了其在通常实验条件下的应用。寻找氢氟酸的替代物，减小暴露于氢氟酸环境中带来的危害，对于光刻来说无疑是有意义的。本专利通过压印技术将氟化物转移至目标基底并在一定条件下实现了光刻，专利中利用低毒性的氟化物代替高毒性的氢氟酸在实现光刻的同时降低了氢氟酸的危害。
【发明内容】
[0003]本发明针对压印技术，提出了一种利用氟化钠刻蚀氧化硅薄膜的方法。
[0004]本发明方法采用压印法以表面有图案的聚二甲基硅氧烷(PDMS)模板为印章，将氟化钠(NaF)溶液转印到氧化硅表面，然后在盐酸蒸气中在一定温度下保温一定时间，在氧化硅表面刻蚀出图案，完成PDMS表面的图案向氧化硅表面的转移。
[0005]本发明一种氧化硅刻蚀的方法的具体步骤是:
[0006]步骤(1)、PDMS印章的制作；
[0007]取单体:引发剂10?3:1的比例下，将它们混合，然后使用洁净的玻璃棒不停的搅拌约I?3小时，保证反应产生的气体不断的跑出，同时防止反应过程中试剂粘结;搅拌I?3小时后，得到的混合试剂是一种粘度大的试剂，将混合试剂倒在光栅上，用玻璃棒使试剂均匀的涂覆在光栅表面，静置10?24小时；静置完成后，于50?70°C加热5?10小时得到TOMS弹性薄膜，将PDMS薄膜从光栅表面机械剥离获得表面有光栅图案的PDMS印章。
[0008]步骤(2)、氧化硅的刻蚀。
[0009]取表面生长有300nm厚的1mm X 8mm单晶硅片(Si02/Si)，在单晶硅片上滴5?15微升NaF饱和溶液溶液，裁剪I Omm X 8mm的TOMS印章，将印有光栅图案的一面，覆盖单晶硅片上，用10?50g重的物体压在印章上面使PDMS印章与单晶硅片接触紧密，然后在离单晶硅片附近，距离单晶硅片边缘I?3cm的地方滴加2?1ml盐酸溶液。整个过程在通风橱内的15mm X 15mm X15mm的正方体容器内进行。6?20小时后将PDMS印章与单晶硅片分离，用去离子水清洗单晶硅片，获得表面有刻蚀图案的单晶硅片。
[0010]所述的光栅为玻璃光栅、有机塑料光栅。
[0011]所述的单晶硅片为单晶硅表面生长有氧化硅薄膜的基片或氧化硅玻璃基片。
[0012]本发明的有益效果:本发明方法通过氟化钠代替氢氟酸，且氟化钠用量少，降低了光刻过程中的毒性;同时利用该发明可以实现平面或三维氧化硅基体的光刻，方法简单、方便和可操作性强。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:
[0014]步骤(1)、PDMS制备过程:
[0015]取单体15ml，放入烧杯中，再取引发剂1.5ml，使单体:引发剂约10: I的比例下，将它们混合，然后使用洁净的玻璃棒不停的搅拌约I小时，保证反应产生的气体不断的跑出，同时防止反应过程中试剂粘结;搅拌I小时后，得到的混合试剂是一种粘度大的试剂，将混合试剂倒在光栅上，用玻璃棒使试剂均匀的涂覆在玻璃光栅表面，静置10小时；静置完成后，于50 °C加热5小时得到PDMS弹性薄膜，将PDMS薄膜从光栅表面机械剥离获得表面有光栅图案的PDMS印章。
[0016]步骤(2)、氧化硅的刻蚀。
[0017]取表面生长有300nm厚的1mm X 8mm单晶硅表面生长有氧化硅薄膜的基片，滴5微升NaF饱和溶液溶液，裁剪1mm X 8mm的PDMS印章，将有印有光栅图案的一面，覆盖在单晶硅表面生长有氧化硅薄膜的基片上，用1g重的物体压在印章上面使PDMS印章与基片接触紧密，然后在距离基片边缘Icm的地方滴加2毫升盐酸溶液。整个过程在通风橱内的15mm X15mm X 15mm的正方体容器内进行。6小时后将PDMS印章与基片分离，用去离子水清洗基片，获得表面有刻蚀图案的基片。
[0018]实施例2:
[0019]步骤(I)、H)MS制备过程:取单体15ml，放入烧杯中，再取引发剂5ml，使单体:引发剂约3:1的比例下，将它们混合，然后使用洁净的玻璃棒不停的搅拌约3小时，保证反应产生的气体不断的跑出，同时防止反应过程中试剂粘结;搅拌3小时后，得到的混合试剂是一种粘度大的试剂，将混合试剂倒在光栅上，用玻璃棒使试剂均匀的涂覆在有机塑料光栅表面，静置24小时;静置完成后，于70°C加热10小时得到PDMS弹性薄膜，将PDMS薄膜从光栅表面机械剥离获得表面有光栅图案的PDMS印章。
[0020]步骤(2)、氧化硅的刻蚀。
[0021]取表面生长有300nm厚的1mm X 8mm氧化硅玻璃基片，滴15微升NaF饱和溶液溶液，裁剪1mm X 8mm的PDMS印章，将印有光栅图案的一面，覆盖基片上，用50g重的物体压在印章上面使PDMS印章与基片接触紧密，然后在距离基片边缘3cm的地方滴加1ml盐酸溶液。整个过程在通风橱内的15mm X 15mm X 15mm的正方体容器内进行。20小时后将PDMS印章与基片分离，用去离子水清洗基片，获得表面有刻蚀图案的基片。
[0022]实施例3:
[0023]步骤(I)、H)MS制备过程:取单体10ml，放入烧杯中，再取引发剂2ml，使单体:引发剂约5:1的比例下，将它们混合，然后使用洁净的玻璃棒不停的搅拌约2小时，保证反应产生的气体不断的跑出，同时防止反应过程中试剂粘结;搅拌2小时后，得到的混合试剂是一种粘度大的试剂，将混合试剂倒在光栅上，用玻璃棒使试剂均匀的涂覆在塑料光栅表面，静置15小时；静置完成后，于60 °C加热7小时得到PDMS弹性薄膜，将PDMS薄膜从光栅表面机械剥离获得表面有光栅图案的PDMS印章。
[0024]步骤(2)、氧化硅的刻蚀。
[0025]取表面生长有300nm厚的1mm X 8mm氧化硅玻璃基片，滴8微升NaF饱和溶液溶液，裁剪1mm X 8mm的PDMS印章，将印有光栅图案的一面，覆盖基片上，用30g重的物体压在印章上面使I3DMS印章与基片接触紧密，然后在距离基片边缘2cm的地方滴加5毫升盐酸溶液。整个过程在通风橱内的15mm X 15mm X 15mm的正方体容器内进行。10小时后将PDMS印章与基片分离，用去离子水清洗基片，获得表面有刻蚀图案的基片。
【主权项】
1.一种氧化硅刻蚀的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤: 步骤(1)、PDMS印章的制作； 取单体:引发剂10?3:1的比例下，将它们混合，然后使用洁净的玻璃棒不停的搅拌约I?3小时，搅拌I?3小时后，得到的混合试剂，将混合试剂倒在光栅上，用玻璃棒使试剂均匀的涂覆在光栅表面，静置10?24小时;静置完成后，于50?70°C加热5?10小时得到TOMS弹性薄膜，将PDMS薄膜从光栅表面机械剥离获得表面有光栅图案的PDMS印章； 步骤(2)、氧化硅的刻蚀； 取表面生长有300nm厚的1mm X 8mm单晶硅片，在单晶硅片上滴5?15微升NaF饱和溶液溶液，裁剪1mm X 8mm的PDMS印章，将印有光栅图案的一面，覆盖单晶硅片上，用10?50g重的物体压在印章上面使PDMS印章与单晶硅片接触紧密，然后在离单晶硅片附近，距离单晶娃片边缘I?3cm的地方滴加2?1ml盐酸溶液;整个过程在通风橱内的15mm X 15mm X15mm的正方体容器内进行;6?20小时后将PDMS印章与单晶硅片分离，用去离子水清洗单晶硅片，获得表面有刻蚀图案的单晶硅片。2.根据权利要求1所述的一种氧化硅刻蚀的方法，其特征在于:所述的光栅为玻璃光栅、有机塑料光栅。3.根据权利要求1所述的一种氧化硅刻蚀的方法，其特征在于:所述的单晶硅片为单晶硅表面生长有氧化硅薄膜的基片或氧化硅玻璃基片。
【文档编号】H01L21/311GK105895521SQ201610161102
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】赵士超, 张琪, 张志豪, 吕燕飞, 金圣忠, 王昕
【申请人】杭州电子科技大学