一种纳米压印光刻装置及其方法
【专利摘要】一种纳米压印光刻装置，用于对表面涂有电感性光刻胶的衬底进行光刻，包括：模板基板、压印模板和电子源；压印模板具有导电性，位于模板基板的表面上，与衬底上的光刻胶面相向设置，压印模板具有与形成目标图案的反向凹凸图案，与被刻衬底上的电感光刻胶接触；电子源为压印模板中凹凸图案提供电子流；其中，当压印模板上的凸图案与被刻衬底上的电感光刻胶接触时，凸图案上的电子流对电感性光刻胶进行图像化感光。本发明是结合纳米压印技术和电子束曝光技术的优点，使得其具有高度工艺兼容性，提高对准和套刻精度，能更好的控制缺陷，从而获得更高的产率和分辨率。
【专利说明】一种纳米压印光刻装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路制造【技术领域】，特别涉及一种纳米压印光刻装置及其方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体器件的关键尺寸越来越小，集成电路产业面临越来越多的挑战。所面临的重要挑战之一是由于光学光刻(Photo Lithography)的光刻机曝光光源所决定,光刻关键尺寸已经接近曝光机台的极限分辨率。
[0003]半导体业界在着力于研发新架构和新概念的光刻平台，目前一种主流的开发方向为纳米压印光刻技术(Nano Imprint Lithography)。
[0004]纳米压印技术是指通过将一个具有纳米级图形的模板压印在硅片上的光刻胶表面，再通过一定的处理，例如热处理或者紫外光照射处理使得模板上的纳米图形能够传导到光刻胶表面。由于纳米压印技术不需要传统光刻的复杂精密的光学系统和高能激光源，纳米压印技术的一大优点是工艺简单和成本低。且基于对模板的精加工，也可以实现很高的分辨率。
[0005]然而，目前的纳米压印技术还存在诸多需要解决的难题，例如:热塑性压印中的表面会产生废气而面临的排气问题；压印模板和衬底由于加热后膨胀而造成的对准和套刻精度下降；压印时需要相互施加压力，反复压印的压力对模板的损伤问题；以及目前现有的热塑性与传统半导体工艺区别较大需要重新投入的兼容性问题等。
[0006]业界致力于对纳米压印技术进行优化改良，使得保留其优点的同时能够尽量克服纳米技术的现有缺点。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种纳米压印技术，该纳米技术可以实现更好的缺陷控制、更高的光刻分辨率、更高的产率和更好的工艺兼容性。
[0008]为达到上述目的，本发明采用如下一种技术方案:
[0009]一种纳米压印光刻装置，用于对表面涂有电感性光刻胶的衬底进行光刻，其包括:模板基板、压印模板和电子源；压印模板具有导电性，其位于模板基板的表面上，与衬底上的光刻胶面相向设置，压印模板具有与形成目标图案的反向凹凸图案，工作时，反向凹凸图案与被刻衬底上的电感光刻胶接触；电子源为压印模板中凹凸图案提供电子流；其中，当压印模板上的凸图案与所述被刻衬底上的电感光刻胶接触时，凸图案上的电子流对电感性光刻胶进行图像化感光。
[0010]优选的，上述纳米压印光刻装置中，其压印模板的材料为金属。
[0011]优选的，上述纳米压印光刻装置中，其压印模板的尺寸与衬底尺寸相同。
[0012]优选的，上述纳米压印光刻装置中，其压印模板的尺寸小于衬底尺寸。
[0013]优选的，上述纳米压印光刻装置中，其压印模板的形状为矩形，三角形或者圆形。
[0014]优选的，上述纳米压印光刻装置中，其电子源可以为电子束式，或为接触式。[0015]优选的，上述纳米压印光刻装置中，其接触式电子源均匀的排布。
[0016]为达到上述目的，本发明还包括一种纳米压印光刻方法包括如下步骤:
[0017]步骤S1:在压印模板上制作具有与形成目标图案的反向凹凸图案；
[0018]步骤S2:在衬底表面上涂电感性光刻胶；
[0019]步骤S3:将压印模板与衬底对准；
[0020]步骤S4:使压印模板上的凸图案表面与衬底上的电感性光刻胶表面相接触；
[0021]步骤S5:开启电子束式或接触式电子源，电子通过模板传导到光刻胶表面和压印模板图形接触区域；
[0022]步骤S6:光刻胶表面与模板接触的区域被电子感光，压印模板上的反向凹凸图案转移到光刻胶表面，形成目标图案；
[0023]步骤S7:分离压印模板与衬底；
[0024]优选的，上述纳米压印光刻方法中，在步骤S4之前，还包括步骤:在压印模板与光刻胶面相对的接触表面进行亲水性预处理。
[0025]优选的，上述纳米压印光刻方法中，步骤S2中，光刻胶可以为正性光刻胶，也可以为负性光刻胶。
[0026]综上所述，本发明采用纳米压印技术和电子束曝光技术结合，使得电子通过一个可以导电的模板，传导到电感性光刻胶表面，对光刻胶表面实现感光，最终使模板上的图形传导到光刻胶表面，实现纳米压印光刻。
[0027]本发明的纳米压印光刻方法中压印模板图形表面和光刻胶表面只需接触即可，不需施加压力，使得缺陷大幅下降而且模板不易磨损；另外，本发明可避免压印模板和硅片因加热造成热膨胀导致的对准和套刻精度下降，提高压印光刻分辨率，而且表面不会产生废气；而且，本发明的电子感光方式所使用的光刻胶材料以及后续的显影和去胶等流程和现有的工艺，可使用相同的制作流程，具有极高的兼容性，无需开发更多的配套材料和设备；再加上，由于电子感光是瞬间完成的，在保持极高分辨率的同时，本发明可以获得更高的生产率。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明纳米压印光刻装置的一个较佳实施例
[0029]图2为本发明纳米压印光刻方法的步骤流程图
[0030]图3-图6为本发明纳米压印光刻方法一较佳实施例按步骤获得的感光效果的示意图
【具体实施方式】
[0031]以下将对本发明的纳米压印光刻装置及其方法的特征与优点作进一步的详细描述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0032]上述及其它技术特征和有益效果，将结合实施例图1对本发明的纳米压印光刻装置进行详细说明。
[0033]请参阅图1，图1为本发明纳米压印光刻装置的一个较佳实施例。如图所示，纳米压印光刻装置包括用于对表面涂有电感性光刻胶的衬底进行光刻，其包括模板基板11、压印模板12和电子源。压印模板12具有导电性,其位于模板基板11的表面上,与衬底14上的光刻胶面13相向设置，压印模板12具有与形成目标图案的反向凹凸图案，工作时，反向凹凸图案与被刻衬底14上的电感光刻胶面13接触；电子源为压印模板12中凹凸图案所形成的电路提供电子流。其中，当压印模板12上的凸图案与所述被刻衬底14上的电感光刻胶接触时，凸图案上的电子流对电感性光刻胶进行图像化感光。
[0034]模板基板11，作用为支撑表面的压印模板12。在一些实施例中，模板基板11材料可以与压印模板12 —致，制造时可以与压印模板12 —体形成。
[0035]压印模板12的材料可以为导体如金属或者经过掺杂的半导体如硅、锗硅等，金属为较佳选择，由于金属具有突出的导电性。压印模板12的形状可以为传统的矩形，也可以为三角形，圆形以及其他利于生产和质量控制的其他形状。压印模板12的尺寸可以与硅片尺寸相同，也可以小于硅片尺寸；其中，压印模板12与硅片尺寸相同的优点为只需压印一次，节约时间，提高效率；而小于硅片尺寸的优点为生产成本低，利于生产，而且会显著的提高压印精准度。压印模板12的制作方法与现有光刻板制作方法相同，经过曝光、显影、刻蚀、缺陷扫描和修补等步骤完成对压印模板12的制作。压印模板12位于模板基板11的表面上，与衬底14上的光刻胶面13相向设置，压印模板12具有与形成目标图案的反向凹凸图案，与被刻衬底14上的电感性光刻胶面13接触。
[0036]电子源为压印模板12中凹凸图案提供电子流；电子源可以包括两种:电子束式及接触式；其中，电子束式的电子源与压印模板12物理不接触，电子通过电子束传递到压印模板12表面；接触式为传统电子源，电子通过直接与模板背面或侧面物理接触的导体进入压印模板12，较佳的，采用接触式电子源与压印模板12的接触点平均分布在压印模板12上的方式，可以使得压印模板12表面电流强度较为均匀，从而使被刻光刻胶面14图案的各部分具有相同的感光效果。
[0037]下面结合图2至图6，详细描述一下本发明的纳米压印光刻方法。其中，图2为纳米压印光刻方法步骤流程图；另外图3至图6为纳米压印光刻方法一较佳实施例按步骤获得的感光效果的示意图。
[0038]请参阅图2，在本发明的方法实施例中，其步骤具体为:
[0039]步骤S1:在压印模板12上制作具有与形成目标图案的反向凹凸图案。为了完成压印光刻，首先要完成压印模板12图形的制作。在该步骤中，其制造方法和流程与现有光刻板制作方法相同，经过曝光、显影、刻蚀、缺陷扫描和修补等步骤，完成压印模板12的制作。
[0040]步骤S2:在衬底14表面上涂电感性光刻胶13。在衬底14上旋涂的光刻胶13可为正性光刻胶也可为负性光刻胶。
[0041]步骤S3:对衬底14进行烘烤等预光刻步骤；在该步骤中，可以采用常规纳米压印的预光刻工艺步骤。
[0042]步骤S4:将压印模板12与衬底14对准；将压印模板12设置于模板基板11上，与衬底14上的光刻胶面13相向设置，然后对准。
[0043]为了使后续步骤S9在分离压印模板12与光刻胶面13时，压印模板12不粘带具有疏水性光刻胶面13，较佳地，可以对压印模板12进行亲水性预处理，以使压印模板12很容易从光刻胶面13上分离出来。
[0044]步骤S5:使压印模板12上凸图案表面与衬底14上的电感性光刻胶表面13接触；如图3所示。
[0045]步骤S6:开启电子束式或接触式电子源，电子通过压印模板12传导到光刻胶表面13和压印模板12图形接触表面区域，此时，压印模板12图形接触表面区域带有电子e，如图4所示。其中，具体通电量和通电时间可根据工艺的剂量需求进行控制。
[0046]步骤S7:压印模板12上的电子对接触区域的电感性光刻胶面13进行感光，使得压印模板12的图形传导到光刻胶表面14，形成目标图案。压印模板12的图形传导到光刻胶表面后，如图5所示，光刻胶面13转化为未被电子感光的光刻胶区域231与被电子感光的光刻胶区域232。
[0047]步骤S8:电子源停止通电。
[0048]步骤S9:分离压印模板12与衬底14。如图5所示，压印模板12和衬底14上的光刻胶面分离。
[0049]步骤SlO:继续完成后续光刻流程。如图6所示，对衬底完成后烘和显影等其他后续常规光刻流程，完成纳米压印光刻。
[0050]以上所述的仅为本发明的实施例，所述实施例并非用以限制本发明专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种纳米压印光刻装置，用于对表面涂有电感性光刻胶的衬底进行光刻，包括: 模板基板； 其特征在于，还包括: 压印模板，具有导电性，位于所述模板基板的表面上，所述压印模板表面与衬底上的光刻胶面相向设置，所述压印模板具有与形成目标图案的反向凹凸图案，与所述被刻衬底上的电感光刻胶接触； 电子源，为所述压印模板中凹凸图案提供电子流； 其中，当所述压印模板上的凸图案与所述被刻衬底上的电感光刻胶接触时，凸图案上的所述电子流对所述电感性光刻胶进行图像化感光。
2.如权利要求1所述的纳米压印光刻装置，其特征在于，所述压印模板的材料为金属。
3.如权利要求1所述的纳米压印光刻装置，其特征在于，所述压印模板尺寸与所述衬底尺寸相同。
4.如权利要求1所述的纳米压印光刻装置，其特征在于，所述压印模板尺寸小于所述衬底尺寸。
5.如权利要求1所述的纳米压印光刻装置，其特征在于，所述压印模板形状为矩形、三角形或者圆形。
6.如权利要求1所述的纳米压印光刻装置，其特征在于，所述电子源为电子束式或接触式。
7.如权利要求6所述的纳米压印光刻装置，其特征在于，所述接触式电子源均匀地排布。
8.一种采用权利要求1所述装置进行纳米压印光刻方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤S1:在压印模板上制作具有与形成目标图案的反向凹凸图案； 步骤S2:在衬底表面上涂电感性光刻胶； 步骤S3:将所述压印模板与所述衬底对准； 步骤S4:使所述压印模板上的凸图案表面与所述衬底上的所述电感性光刻胶表面接触； 步骤S5:开启电子束式或接触式电子源，电子通过模板传导到所述光刻胶表面和所述压印模板图形接触区域； 步骤S6:所述光刻胶表面与所述模板接触的区域被电子感光，所述压印模板上的反向凹凸图案转移到所述光刻胶表面，形成目标图案； 步骤S7:分离所述压印模板与所述衬底。
9.如权利要求8所述的纳米压印光刻方法，其特征在于，在S4之前，还包括在所述压印模板与所述光刻胶面相对的接触表面进行亲水性预处理的步骤。
10.如权利要求8所述的纳米压印光刻方法，其特征在于，步骤S2中，所述光刻胶为正性光刻胶或负性光刻胶。
【文档编号】G03F7/00GK103488046SQ201310447608
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】袁伟 申请人:上海集成电路研发中心有限公司