专利名称：最小尺寸为纳米量级图形的印刻法制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米量级图形制备方法。更确切的说，先制备出“印”，印上刻有所需的突起图形。接着利用得到的“印”压在较为柔软的材料上，印上突起或凹进的部分就在该材料上印刻出了所需的图形。该发明属于微电子领域。
背景技术：
纳米技术正如火如荼的展开，在微电子工艺中，最小线宽已经到了0.09um，即90nm。目前工业界普遍采用的制备纳米图形的方法是Spacer技术，而在科学研究中电子束曝光也有较大的应用。Spacer技术中，先后采用PECVD(离子增强化学气相沉积)和RIE(反应离子刻蚀)来制备出纳米线条和图形，Spacer技术很大程度上解决了工业中制备纳米图形的难题，但是其工艺相当复杂，成本自然很高。而电子束曝光克服了传统光学曝光波长长的缺点，从而使其曝光的尺寸下降到几十纳米以下；但是电子束曝光的原理限制了它在工业中的应用其原理是将电子束打到涂有光胶的衬底上，于是经过电子束打击的光胶就显示出与未经打击的光胶不同的性质，再刻蚀出图形，电子是逐行扫描的，而电子束的束斑又非常小(通常为10nm以下)，所以扫描一块直径三英寸的片子需数个小时。这样的结果是其高额的成本，直接限制了它在工业中的应用。
发明内容
发明的目的在于提供一种纳米量级的图形制备方法，即所谓“印刻法”制备纳米量级的图形，它是一种低廉的价格来制备出最小可达纳米量级的图形的方法，以降低生产成本。
本发明的制备过程如下选择在一种比较硬的材料上制备出有图形的印；接着在需制备图形的衬底上沉积一层较软并且平整的薄膜，将印压在上述的薄膜上，就在薄膜上形成了所需的图形。因为薄膜较软，而印较硬，所以在压印的过程中印不会有所损坏，故可连续使用多次。
本发明具体制备过程是(1)首先制备“印”。选择硬度较高的固体材料，清洗烘干之后(清洗烘干方法详见实施例)，利用曝光加刻蚀的方法制备纳米图形，或采用Spacer技术。制备出的图形线宽为1nm-10um，印中图形凸出起，或凹进，高度和深度分别为1nm-10um。
(2)印刻。在衬底上制备硬度较低的固体材料，或采用溅射，或采用CVD，或采用电子束蒸发，或采用热蒸发。所述的基底为硅片，或为玻璃，或为GaAs，或为塑料，或为SiO2。将印压在上述薄膜材料上，施加一个压力，在较软的薄膜材料上就形成了图形(如果用的印是凸起的，则形成的图形是凹形；反之，如果印是凹进，则图形为凸起)。将印和衬底分开，把得到的印有图形的衬底烘干，坚膜，就形成了所需的图形。重复上述流程就可批量制备出同样的参数的图形。
硬度较高的“硬材料”，如硅、二氧化硅、金刚石、玻璃等。硬度较低较“软”材料，如光刻胶、塑料等有机物以及铟等无机物。硬、软材料间硬度相差愈大则印刻效果愈好，“印”可使用的次数明显增加，但不宜相差太大。
本发明提供的制备最小尺寸为纳米量级的印刻法显然具有工艺简单，能在同一条件下印刻出很多样品，具有高重复性。原来每制备出一个图形需使用一次Spacer技术或电子束曝光技术，现在只用该技术先制备出“印”，然后再“印刻”，显然成本可大大降低，而且“印”的制备又无太多的技术难度。
图1制备出的凸印的俯视图(a)和剖面图(b)图2在衬底上沉积较软的薄膜材料示意3印刻图4烘干坚膜后的俯视图(a)和剖面图(b)图中1.制备印所用较硬的固体材料 2.衬底材料 3.较软的薄膜材料具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著的进步。但决非限制本发明，本发明也决非仅局限于实施例。
实施例1制备具有数十纳米图形的方法按本发明提供的方法，具体步骤是(1)基片清洗。先用丙酮除去粘附在硅片上的油污，然后超声清洗5分钟，之后用去离子水冲洗。接着将硅片浸没在H2O∶H2O2∶NH4OH＝5∶1.5∶0.5的混合液中沸煮10分钟，然后令其自然冷却后用去离子水冲洗硅片；再将硅片浸没在H2O∶HCl∶H2O2＝5∶1∶1.5的混合液中沸煮10分钟，自然冷却后用去离子水冲洗。最后用4％的HF对硅片进行脱水处理。
(2)对上述硅片用电子束曝光机进行曝光，曝光图形为直径80nm的圆，再采用RIE对其进行刻蚀，得到上述凸起的图形，高度为100nm。通过这一步就得到了“印”。(图1a为俯视图，b为剖面图)(3)在硅衬底上甩上一层厚度为100nm的6809胶，(图2)晾干后用一个均匀的力将印轻轻的压在甩有胶的硅片上(图3)，再将印与硅片分开。由于胶比较软，就在上面形成了凹形的图形。印与硅片分开后，放入120℃的烘箱中坚膜15分钟。(图4(a)和(b))
权利要求
1.一种最小尺寸为纳米量级的图形的印刻法制备工艺，其特征在于(1)先在清洗后硬度较高的固体材料上制备出“印”，“印”上刻有所需的凸起或凹进的图形；(2)接着利用所得的“印”压在硬度较低的柔软材料上，印上突出的部分就在该材料上印刻出所需的图形，反之亦然。
2.按权利要求1所述的最小尺寸为纳米量级图形的印刻法制备工艺，其特征在于所述“印”上凸起或凹进的图形线宽为1nm-10um，高度或深度分别为1nm-10um。
3.按权利要求1所述的最小尺寸为纳米量级图形的印刻法制备工艺，其特征在于所述“印”图形采用曝光加刻蚀方法或采用Spacer技术制备。按权利要求1所述的最小尺寸为纳米量级图形的印刻法制备工艺，其特征在于硬度较低的固体材料是在基底上或采用溅射、或采用CVD、或采用电子束蒸发、或采用热蒸发制成；所述基底材料为硅片、玻璃、GaAs、SiO2、塑料中的一种。
4.按权利要求1所述的最小尺寸为纳米量级的图形印刻法制备工艺，其特征在于制备“印”之前的固体材料的洗清方法是先用丙酮除去粘附在硅片上的油污，然后超声清洗5分钟，之后用去离子水冲洗；接着将硅片浸没在H2O∶H2O2∶NH4OH＝5∶1.5∶0.5的混合液中沸煮10分钟，然后令其自然冷却后用去离子水冲洗硅片；再将硅片浸没在H2O∶HCl∶H2O2＝5∶1∶15的混合液中沸煮10分钟，自然冷却后用去离子水冲洗，最后用4％的HF对硅片进行脱水处理。
5.按权利要求1所述的最小尺寸为纳米量级的图形印刻法制备工艺，其特征在于所述的硬度较高的固体材料为硅、二氧化硅、金刚石或玻璃中一种；所述硬度较低的固体材料为光刻胶、塑料或铟中一种。
全文摘要
本发明涉及一种制备最小尺寸可达纳米量级的图形的印刻法制备工艺，属于微电子领域。其特征在于先制备出“印”，“印”上刻有所需的凸起或凹进的图形。接着利用得到的印压在较为柔软的材料上，印上突起的部分就在该材料上印刻出了所需的图形。如印凹进则相反。目前微电子工业中制备纳米图形主要采用Spacer技术。Spacer技术的工艺比较复杂，需要经过很多流程而且不易控制；而电子束曝光成本较高，不适合于大批量生产。而本发明提出的印刻方法成本低廉，只要制备出一个印，就能印刻出相同条件的很多样品，有很高的可重复性。
文档编号H01L21/00GK1554987SQ200310122870
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者宋志棠, 张挺, 夏吉林, 封松林, 陈宝明 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 中国科学院上海微系统与信息技术研究