CN109799676A

CN109799676A - 柔性光刻胶软模板及其制备方法

Info

Publication number: CN109799676A
Application number: CN201910160336.7A
Authority: CN
Inventors: 狄增峰; 韩晓雯; 高敏; 王雅澜; 吴宇峰; 胡涛
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-05-24

Abstract

本发明提供一种柔性光刻胶软模板及其制备方法，制备方法包括：1)提供牺牲衬底，在牺牲衬底上形成光刻胶材料层；2)对光刻胶材料层进行图形化曝光处理及显影处理，以在牺牲衬底上形成光刻胶图形层；3)采用腐蚀液去除牺牲衬底，以获得柔性光刻胶软模板；4)提供目标衬底，将柔性光刻胶软模板转移到目标衬底上。本发明可以制备出纳米尺度的柔性光刻胶软模板，可大大提高模板精度，本发明的柔性光刻胶软模板精度与光刻精度相同。本发明将制备好的柔性光刻胶软模板转移至目标衬底，不会造成目标衬底上光刻胶残留，保证了目标衬底的洁净度。

Description

柔性光刻胶软模板及其制备方法

技术领域

本发明属于纳米器件制备领域，特别是涉及一种柔性光刻胶软模板及其制备方法。

背景技术

近年来，随着器件尺度的减小，图案化纳米模板生长在微电子学、光电子学、电化学以及电动机械学等领域具有非常重要的应用前景。利用模板的方法可以便捷的制备微纳器件，常见的模板包括硅模板和金属模板，但是受限于材料性质，这些模板难以制成纳米尺寸。

常用的制备微纳器件的工艺中需要使用光刻胶，但光刻胶通常很难完全去除干净，残留的光刻胶会对器件性能产生很大的影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性光刻胶软模板及其制备方法，用于解决现有技术中纳米器件的制作模板精度较低以及光刻胶容易残留的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种柔性光刻胶软模板的制备方法，所述制备方法包括：1)提供牺牲衬底，在所述牺牲衬底上形成光刻胶材料层；2)对所述光刻胶材料层进行图形化曝光处理及显影处理，以在所述牺牲衬底上形成光刻胶图形层；3)采用腐蚀液去除所述牺牲衬底，以获得柔性光刻胶软模板。

可选地，所述牺牲衬底包括锗、铜、镍、铜镍合金及二氧化硅中的一种。

可选地，在所述牺牲衬底上形成光刻胶材料层的方法包括旋涂工艺及喷涂工艺中的一种。

可选地，所述光刻胶材料层包括基于电子束曝光用的光刻胶及紫外曝光用的光刻胶中的一种。

可选地，对所述光刻胶材料层进行图形化曝光处理的方式包括紫外曝光及电子束曝光中的一种。

可选地，所述制备方法还包括步骤：4)提供目标衬底，将所述柔性光刻胶软模板转移到所述目标衬底上。

可选地，步骤4)包括步骤：4-1)将所述柔性光刻胶软模板转移到转移液体中；4-2)提供目标衬底，采用所述目标衬底捞取所述柔性光刻胶软模板并进行烘干，以使所述柔性光刻胶软模板与所述目标衬底紧密贴合。

可选地，所述转移液体包括去离子水。

可选地，所述目标衬底包括半导体衬底、绝缘衬底、聚合物衬底及金属衬底中的一种。

本发明还提供一种如上所述的柔性光刻胶软模板的制备方法所制备的柔性光刻胶软模板。

如上所述，本发明的柔性光刻胶软模板及其制备方法，具有以下有益效果：

本发明可以制备出纳米尺度的柔性光刻胶软模板，可大大提高模板精度，本发明的柔性光刻胶软模板精度与光刻精度相同。

本发明将制备好的柔性光刻胶软模板转移至目标衬底，不会造成目标衬底上光刻胶残留，保证了目标衬底的洁净度。

本发明适用范围广泛，可以制备出任意所需图形的模板并且可以转移到任意目标衬底上使用。

附图说明

图1显示为本发明的柔性光刻胶软模板的制备方法步骤流程示意图。

图2～图9显示为本发明的柔性光刻胶软模板的制备方法各步骤所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101 牺牲衬底

102 光刻胶材料层

103 光刻胶图形层

104 腐蚀液

105 柔性光刻胶软模板

106 转移液体

107 目标衬底

S11～S14 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1～图9所示，本实施例提供一种柔性光刻胶软模板的制备方法，所述制备方法包括：

如图1及图2～图3所示，首先进行步骤1)S11，提供牺牲衬底101，在所述牺牲衬底101上形成光刻胶材料层102。

所述牺牲衬底101具有平整表面，且可以通过腐蚀液104去除，用于去除所述牺牲衬底101的腐蚀液104对光刻胶材料不具腐蚀性。例如，所述牺牲衬底101可以为但不限于锗、铜、镍、铜镍合金或二氧化硅等。

为了进一步提高所述光刻材料层的质量，可先对所述牺牲衬底101的表面进行抛光处理以及清洗处理。

在本实施例中，在所述牺牲衬底101上形成光刻胶材料层102的方法包括但不限于旋涂工艺及喷涂工艺中的一种。所述光刻胶材料层102包括但不限于基于电子束曝光用的光刻胶及紫外曝光用的光刻胶中的一种。例如，所述基于电子束曝光用的光刻胶可以选用为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等。

如图1及图4～图5所示，然后进行步骤2)S12，对所述光刻胶材料层102进行图形化曝光处理及显影处理，以在所述牺牲衬底101上形成光刻胶图形层103。

所述光刻胶图形层103的图案可依据实际需求进行定义。

例如，在一具体实施例中，所述光刻胶图形层103的图案可以为用于限制外延生长的孔阵列、槽阵列等图案。

又如，在又一具体实施例中，所述光刻胶图形层103的图案也可以为用于离子注入所定义的源、漏、阱区等注入窗口图案。

再如，在又一实施例中，所述光刻胶图形层103的图案也可以为用于刻蚀的刻蚀窗口图案，且并不限于以上所举示例。

依据所采用的光刻胶种类的不同，对所述光刻胶材料层102进行图形化曝光处理的方式包括紫外曝光及电子束曝光中的一种。

如图1及图6～图7所示，接着进行步骤3)S13，采用腐蚀液104去除所述牺牲衬底101，以获得柔性光刻胶软模板105。

例如，所述牺牲衬底101为铜时，可以采用如FeCl₃溶液去除。

又如，所述牺牲衬底101为二氧化硅时，可以采用HF或其混合溶液去除。

本发明可以制备出纳米尺度的柔性光刻胶软模板105，可大大提高模板精度，本发明的柔性光刻胶软模板105精度与光刻精度相同。

如图1及图8～图9所示，最后进行步骤4)S14，提供目标衬底107，将所述柔性光刻胶软模板105转移到所述目标衬底107上。

例如，步骤4)包括步骤：

如图8所示，进行步骤4-1)，将所述柔性光刻胶软模板105转移到转移液体106中，所述转移液体106不与所述柔性光刻胶软模板105反应。

例如，所述转移液体106可以为去离子水。

如图9所示，进行步骤4-2)，提供目标衬底107，采用所述目标衬底107捞取所述柔性光刻胶软模板105并进行烘干，以使所述柔性光刻胶软模板105与所述目标衬底107紧密贴合。

例如，所述目标衬底107包括半导体衬底、绝缘衬底、聚合物衬底及金属衬底中的一种。

所述半导体衬底，例如可以为硅衬底、锗硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底、砷化镓衬底、氮化镓衬底等。

所述绝缘衬底，例如可以为二氧化硅衬底、氮化硅衬底、氮氧化硅衬底等。

所述聚合物衬底，例如可以为聚酰亚胺PI、聚二甲基硅氧烷PDMS等。

所述金属衬底，例如可以为铜衬底、镍衬底、铜镍合金衬底等。

所述目标衬底107也可以为上述衬底组成的复合衬底，如绝缘体上硅衬底SOI等，且并不限于此处所列举的示例。

本发明将制备好的柔性光刻胶软模板105转移至目标衬底107，由于柔性光刻胶软模板105在转移时已固化成型，故不会造成目标衬底107上光刻胶残留，保证了目标衬底107的洁净度。

另外，本实施例还提供一种如上所述的柔性光刻胶软模板105的制备方法所制备的柔性光刻胶软模板105，如图7所示或图9所示。

如上所述，本发明的柔性光刻胶软模板105及其制备方法，具有以下有益效果：

本发明将制备好的柔性光刻胶软模板105转移至目标衬底107，不会造成目标衬底107上光刻胶残留，保证了目标衬底107的洁净度。

本发明适用范围广泛，可以制备出任意所需图形的模板并且可以转移到任意目标衬底107上使用。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种柔性光刻胶软模板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

1)提供牺牲衬底，在所述牺牲衬底上形成光刻胶材料层；

2)对所述光刻胶材料层进行图形化曝光处理及显影处理，以在所述牺牲衬底上形成光刻胶图形层；

3)采用腐蚀液去除所述牺牲衬底，以获得柔性光刻胶软模板。

2.根据权利要求1所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：所述牺牲衬底包括锗、铜、镍、铜镍合金及二氧化硅中的一种。

3.根据权利要求1所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：在所述牺牲衬底上形成光刻胶材料层的方法包括旋涂工艺及喷涂工艺中的一种。

4.根据权利要求1所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：所述光刻胶材料层包括基于电子束曝光用的光刻胶及紫外曝光用的光刻胶中的一种。

5.根据权利要求1所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：对所述光刻胶材料层进行图形化曝光处理的方式包括紫外曝光及电子束曝光中的一种。

6.根据权利要求1所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于，还包括步骤：

4)提供目标衬底，将所述柔性光刻胶软模板转移到所述目标衬底上。

7.根据权利要求6所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：步骤4)包括步骤：

4-1)将所述柔性光刻胶软模板转移到转移液体中；

4-2)提供目标衬底，采用所述目标衬底捞取所述柔性光刻胶软模板并进行烘干，以使所述柔性光刻胶软模板与所述目标衬底紧密贴合。

8.根据权利要求7所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：所述转移液体包括去离子水。

9.根据权利要求6所述的柔性软模板的制备方法，其特征在于：所述目标衬底包括半导体衬底、绝缘衬底、聚合物衬底及金属衬底中的一种。

10.一种采用如权利要求1～9任意一项所述的柔性光刻胶软模板的制备方法所制备的柔性光刻胶软模板。