一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法与流程

本发明属于微电子，具体涉及一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法。

背景技术：

1、纳米科学自上世纪90年代以来蓬勃发展，目前其成果已经在很多行业得到了广泛应用。纳米材料加工技术是纳米科学的基础，目前发展出来的纳米材料加工技术主要包括极紫外光刻、电子束曝光、x射线光刻、聚焦离子束、纳米压印及模板自组装等。

2、在上述加工技术中，纳米压印技术具有生产效率高、成本低、工艺过程简单、大面积结构复制的均匀性和重复性良好的特点，是上述技术中最有可能在纳米图形加工领域实现大面积制备以及规模化量产的一项。但纳米压印过程中所用的模板往往是由电子束曝光等一些成本较高、效率较低的技术制备而成的，这使得纳米压印在一些图形灵活度较高的实验及生产领域的发展受到了很大的限制。

3、与之形成鲜明对比的是电子束曝光技术，其具有分辨率最高（最小曝光尺寸能够达到8nm）和操作相对灵活的特点，但受曝光速率的影响，电子束曝光在实际应用中存在着曝光效率低，很难实现大面积曝光的问题。如果能将纳米压印和电子束曝光两种纳米材料加工技术有机结合起来，同时满足效率和灵活性两方面的要求，则两者的应用领域都能够得到充分拓展。

4、在实际生产和实验中，很多纳米器件和结构的图形可以被划分为不需要经常变动（或在同类不同器件和结构中基本保持一致）的部分和需要经常变动（或在同类不同器件中有所差别）的部分，如果能够用纳米压印制备该类图形中的不变部分，用电子束曝光制备该类图形中的可变部分，即可将纳米压印和电子束曝光两种纳米级高精度图形的制备方法有机结合起来。实现这一目的的前提是①所用掩膜胶可以同时满足纳米压印和电子束曝光的需求；②两者之间的套刻精度要在图形所能容忍的误差范围内。

5、纳米压印和电子束曝光所用掩膜胶体均为有机聚合物，由于两者应用场景不同，因此对掩膜胶有着不同维度上的要求。在纳米压印中，对所用掩膜胶的要求是具有良好的热稳定性、粘度低和易于流动，从而能够利用模板压印出图形，并用热固化、紫外固化等方式使其固化。而在电子束曝光中，对所用胶的要求则主要是其在高速电子的作用下能够发生分子链的断裂或聚合，进而在显影步骤中被显影液去除（正胶）或得以保留（负胶）。由于两种加工方式对掩膜胶的要求存在在两个不同维度上，因此给我们寻找和选择同时满足纳米压印和电子束曝光要求的通用掩膜胶创造了空间。有了两者的通用胶做基础，我们就可以把纳米压印和电子束曝光结合起来，实现一次匀胶，同时制备纳米压印和电子束曝光两种图形的需求，这样既能满足了部分纳米图形需要灵活调整的要求，又能够极大的提高图形制备效率。

6、目前，电子束曝光技术的套刻精度在几纳米到几十纳米之间，这一套刻精度基本能满足纳米加工中大多数应用场景的需求，因此，在纳米压印和电子束曝光结合进行纳米图形制备的方案中，优选先进行纳米压印，而后用电子束曝光套刻纳米压印图形。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，提供一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，用于提高纳米图形的制备效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一、将纳米图形分为不变部分和可变部分，利用版图绘制工具将两者分别绘制版图，其中，不变部分版图上需包含电子束曝光套刻标记；

5、步骤二、取不变图形版图，制备纳米压印模板；

6、步骤三、在晶片上涂覆纳米压印和电子束曝光通用胶，并对晶片进行前烘；

7、步骤四、利用步骤二所述纳米压印模板对步骤三晶片进行压印；

8、步骤五、利用可变部分版图对所述晶片进行电子束套刻曝光；

9、步骤六、利用干法刻蚀、湿法腐蚀或金属剥离工艺对所述晶片进行图形转移。

10、进一步的，所述版图绘制工具为gdsⅱ、l-edit或k-layout。

11、进一步的，所述晶片为硅、锗、砷化镓、磷化铟、铌酸锂、蓝宝石、石英中的一种。

12、进一步的，所述图形转移方法为干法刻蚀、湿法腐蚀或金属剥离。

13、进一步的，当所述的纳米压印和电子束曝光通用胶为pmma时，对应的预烘温度为180℃、预烘时间为30min。

14、进一步的，当所述的纳米压印和电子束曝光通用胶为pmma时，对应的压印固化方式为热固化。

15、进一步的，所述电子束套刻曝光的加速电压为10-100kv。

16、进一步的，纳米压印和电子束曝光通用胶为495pmma时，对应的显影液为mibk:ipa=1:3，显影时间为60s，定影液为异丙醇，定影时间为30s。

17、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

18、1、将纳米压印和电子束曝光两种纳米级高精度图形的制备方法有机结合，既满足了部分图形需要灵活调整的实验和生产要求，又能够极大的提高图形制备效率；

19、2、在图形制备次序上，利用电子束曝光具有高套刻精度的特点，先做纳米压印再做电子束曝光，保证所制备图形具有良好的套刻精度。

技术特征：

1.一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，所述版图绘制工具为gdsⅱ、l-edit或k-layout。

3.根据权利要求1所述的一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，所述晶片为硅、锗、砷化镓、磷化铟、铌酸锂、蓝宝石、石英中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，当所述的纳米压印和电子束曝光通用胶为pmma时，对应的预烘温度为180℃、预烘时间为30min。

5.根据权利要求1所述的一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，当所述的纳米压印和电子束曝光通用胶为pmma时，对应的压印固化方式为热固化。

6.根据权利要求1所述的一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，所述电子束套刻曝光的加速电压为10-100kv。

7.根据权利要求1所述的一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，其特征在于，纳米压印和电子束曝光通用胶为495pmma时，对应的显影液为mibk:ipa=1:3，显影时间为60s，定影液为异丙醇，定影时间为30s。

技术总结
本发明公开了一种将纳米压印和电子束曝光结合的纳米图形制备方法，属于微电子技术领域，包括：步骤一、将纳米图形分为不变部分和可变部分，利用版图绘制工具将两者分别绘制版图，其中，不变部分版图上需包含电子束曝光套刻标记；步骤二、取不变图形版图，制备纳米压印模板，将纳米压印和电子束曝光两种纳米级高精度图形的制备方法有机结合，既满足了部分图形需要灵活调整的实验和生产要求，又能够极大的提高图形制备效率，在图形制备次序上，利用电子束曝光具有高套刻精度的特点，先做纳米压印再做电子束曝光，保证所制备图形具有良好的套刻精度。

技术研发人员：王岩,郭丰
受保护的技术使用者：江苏华兴激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12