CN102393600B - 一种纳米压印复合模板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纳米压印技术领域，具体公开了一种纳米压印复合模板的制备方法。首先使用拉伸设备将聚二甲基硅氧烷薄片拉伸；其次在单晶硅片上旋涂紫外光固化胶，将拉伸的聚二甲基硅氧烷薄片覆盖甩过胶的硅片表面并充分吸收紫外光固化胶；利用紫外光固化胶的固化在聚二甲基硅氧烷表面形成一层硬质层，收缩拉伸的聚二甲基硅氧烷来形成图案；最后利用反应粒子束刻蚀，在复合图案上形成键合，并表面防粘处理，得到一种制备价格低廉、微纳尺寸可调的用于纳米压印的复合模板。
Description
技术领域
本发明属于微纳加工领域，具体涉及一种制备纳米压印中的复合模板的制备方法。
背景技术
在大规模集成电路制造中，应用最广泛的是光刻工艺，其中包括了黄光光刻、极紫外光刻、电子束直写、浸入式光刻等。在摩尔定律指引下，大规模集成电路已经稳步进入了纳米时代，光刻在 45 nm节点已经形成瓶颈。由于光学光刻技术固有的限制 ,已难以满足半导体产业继续沿着摩尔定律快速发展。在下一代图形转移技术中 ,电子束直写、X射线曝光和纳米压印技术占有重要地位。其中纳米压印技术率先由Stephen Y Chou教授提出，技术具有产量高、 成本低和工艺简单的优点。这是一种不同与传统光刻技术的全新图形转移技术。纳米压印技术既拥有大规模工业生产所必须的高产出率、低成本的优势，同时具备了电子束直写等技术才能达到的高分辨率。它的出现和快速发展迅速引起了全世界科研和生产部门的广泛重视。
近年来，纳米压印技术得到了迅猛的发展。在压印中模板的制备成为了关键技术。模板通常使用电子束直写技术来制备，但是电子束直写速度慢，成本高。模板的制备一直成为纳米压印技术中的关键性环节。因此，寻找一种价格低廉、复制快速的制备模板的方法尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米压印中的复合模板的制备方法，该方法制备过程简单，而且成本低廉。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种纳米压印复合模板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚二甲基硅氧烷前躯体A组分和B组分以质量比10:1均匀混合后，以转速300RPM旋涂在经防粘处理过的硅片上；
（2）在真空干燥箱里放入上述旋涂了聚二甲基硅氧烷的硅片，抽真空到0.5atm，保持温度65度，保温5小时后固化；
（3）将固化的聚二甲基硅氧烷薄片使用直尺和刀片分割成条状；
（4）使用夹具将聚二甲基硅氧烷薄片夹持，并按照一定的比例拉伸薄片；
（5）在单晶硅片上旋涂200纳米的紫外光固化胶，并将拉伸过的聚二甲基硅氧烷薄片覆盖在旋涂膜的上面，吸收10分钟，得到了吸收饱和的聚二甲基硅氧烷片；
（6）分离步骤（5）的聚二甲基硅氧烷片和旋涂膜后，在另一块洁净的单晶硅片上旋涂预定厚度的紫外光固化胶，然后将吸收饱和的聚二甲基硅氧烷片覆盖其上；
（7）将步骤（6）得到的样品一起放在氮气下，紫外曝光15分钟，固化紫外光固化胶，形成硬质层；
（8）曝光后分离聚二甲基硅氧烷片与硅片，缓慢匀速的收缩夹具，使聚二甲基硅氧烷片恢复原状，形成有规则的图案结构；
（9）对步骤（8）制备的复合图案结构进行表面防粘处理，得到由聚二甲基硅氧烷和紫外光固化胶形成的复合模板。
利用本发明的方法制备的复合模板，在制备纳米压印图案时具有以下有益效果：1）制备的复合模板可以通过控制转移紫外光层的厚度和拉伸比来控制图案结构的周期和幅度；2）由于制备的复合模板具有柔韧性，便于在曲面上转移图案。
附图说明
图1是本发明制备拉伸聚二甲基硅氧烷薄片的装置结构示意图，1-支架；2-拉伸控制阀；3-薄片控制旋钮；4-薄片压缩片。
图2是本发明基于聚二甲基硅氧烷复合模板转移图案的示意图，5-聚二甲基硅氧烷薄片；6-紫外光固化胶；7-聚甲基丙烯酸甲酯；8-衬底。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明复合模板的制备主要包括分为如下步骤：
（1）聚二甲基硅氧烷薄片的制备及其支撑。
a)将美国道康宁公司的SYLGARD® 184聚二甲基硅氧烷前躯体A组分和B组分以质量比10:1均匀混合后，以转速300RPM旋涂在防粘处理过的硅片上；
b)在真空干燥箱里放上旋涂了聚二甲基硅氧烷的硅片，抽真空到0.5atm，保持温度65度，保温5小时后固化；
c)将固化的聚二甲基硅氧烷片使用直尺和刀片分割成条状；
d)使用如图1所示的夹具将聚二甲基硅氧烷片夹持，并按要求拉伸薄片，可以按照不同比例调节。
（2）聚二甲基硅氧烷和紫外光固化胶的复合纳米压印模板的制备。
a)聚二甲基硅氧烷薄片在夹具的夹持下，固定拉伸比为原长度的30%；
b)在（100）单晶硅片上旋涂200纳米的紫外光固化胶，并将拉伸的聚二甲基硅氧烷薄片覆盖在旋涂膜的上面，吸收10分钟，制备了吸收饱和的聚二甲基硅氧烷片；
c)分离聚二甲基硅氧烷片和旋涂膜后，在另一块洁净的单晶硅片上旋涂厚度为300nm的紫外光固化胶，然后将吸收饱和的聚二甲基硅氧烷薄片覆盖其上；
d)将上述样品一起放在氮气下，紫外曝光15分钟，固化紫外光固化胶，形成硬质层；
e)曝光后分离聚二甲基硅氧烷片与硅片，缓慢匀速的收缩夹具，使聚二甲基硅氧烷恢复原状，形成有规则的图案结构；
f)对制备的复合图案结构进行表面防粘处理：首先用氧气等离子体对图案表面进行氧化，然后在全氟烷烃三氯硅烷气氛中放置30分钟，形成全氟烷烃链的单自主装分子层，降低图案结构的表面自由能。
经过上述步骤后，得到了由聚二甲基硅氧烷和紫外光固化胶形成的复合模板，该复合压印模板可在纳米压印技术中应用。如图2，使用本发明纳米压印复合模板在衬底上图案转移的方法及步骤如下：
a)在硅片或者石英衬底上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液，制备压印牺牲层；
b)聚甲基丙烯酸甲酯表面旋涂紫外光固化胶，得到双层结构，再将制备的复合模板平铺在固化胶上；
c)将上述b)复合结构放置在氮气箱中，进行紫外光照射15分钟，固化紫外光固化胶；
d)分离复合模板和双层结构,在双层膜上形成了转移的图案。
利用上述步骤得到的转移模板可制备金属光栅，具体过程如下：
a)反应离子刻蚀将残余层去除：利用反应刻刻蚀在CHF3/O2,
流量10/5sccm，功率30w的条件下刻蚀掉上层残余，聚甲基丙烯酸甲酯在O2, 流量5sccm，功率30w的条件下刻蚀至衬底；
b)蒸镀金属：利用真空蒸镀50纳米的金属光栅；
c)举离：在氯苯中，对上述试样进行超声，得到金属光栅图案。
Claims (1)
1.一种纳米压印复合模板的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将美国道康宁公司的SYLGARD®184聚二甲基硅氧烷前躯体A组分和B组分以质量比10:1均匀混合后，以转速300RPM旋涂在经防粘处理过的硅片上；
（2）在真空干燥箱里放入上述旋涂了聚二甲基硅氧烷的硅片，抽真空到0.5atm，保持温度65度，保温5小时后固化；
（3）将固化的聚二甲基硅氧烷薄片使用直尺和刀片分割成条状；
（4）使用夹具将聚二甲基硅氧烷薄片夹持，按照一定的比例拉伸薄片，并固定拉伸比；
（5）在单晶硅片上旋涂200纳米的紫外光固化胶，并将拉伸的聚二甲基硅氧烷薄片覆盖在旋涂膜的上面，吸收10分钟，得到了吸收饱和的聚二甲基硅氧烷薄片；
（6）分离步骤（5）的聚二甲基硅氧烷薄片和旋涂膜后，在另一块洁净的单晶硅片上旋涂预定厚度的紫外光固化胶，然后将吸收饱和的聚二甲基硅氧烷薄片覆盖其上；
（7）将步骤（6）得到的样品放入氮气氛中，紫外曝光15分钟，固化紫外光固化胶，形成硬质层；
（8）曝光后分离聚二甲基硅氧烷薄片与硅片，缓慢匀速的收缩夹具，使聚二甲基硅氧烷薄片恢复原状，形成有规则的图案结构；
（9）对步骤（8）制备的图案结构进行表面防粘处理，得到由聚二甲基硅氧烷和紫外光固化胶形成的复合模板。
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