TWI292187B - - Google Patents

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1292187 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本u疋有關於_種轉移奈米屢印圖宰的本 t匕種制濕式_轉移奈米壓印隨的方法。特別 [先前技術】 奈米轉印微影為-種製作奈米級結構技 以應用於半導體及#辛_从 叶頻技術，可 作流程中，是先在一美署一乂在不水轉印的製 土扳上δ又置咼为子阻劑層， 具於高分子阻劑声p嚴ρ 用才果 、 層壓印出咼低起伏的圖案，接著接田私 m 除同分子阻劑層，並關基板而使圖宰轉 移至基板上。在積Μ命故这止干一从㈤ 卞得 隹檟版包路及先電兀件製程中使用的乾式 刻，大部分是利用反應式離子钱刻（―。工⑽此 RIE)來進灯圖案轉移的步驟，所述反應式離子㈣是利用電 位差使化學鈍氣離子加速並朝向基板打入，藉此以射入適 當比例的電I氣體來敍刻基板，使基板形成圖案。 然而上述奈米轉印技術的步驟中，該蝕刻方式具有下 列缺點： (一） 需要精密複雜的的儀器設備，例如蝕刻過程中要調 控氣體的流量需要使用氣體監控裝置，而反應後的氣體必 須經由廢氣處理裝置作處理，不可任意排放。此外，由於 其過程為均勻且大面積的電漿反應，故需要高能量密度的 電磁場，因此造成儀器設備昂貴之缺失。 (二） 反應速率慢，蝕刻時間長，不符合產業上講求快速 、高效率的製程。 .1292187 (三）在部分製程中，一旦壓印出的高分子阻劑層圖案之 高低差太小，則阻劑層遮擋基板的能力不足，所以在蝕刻 時㈢將正個阻劑層钱刻完，並直接钱刻基板，因此無法使 形成於基板上的圖案具有高深寬比的結構。此外，為使其 具有咼深寬比，則需要藉由調變蝕刻製程的參數才得以提 升其結構之深度，造成步驟繁複之缺失。 、（四）其所進行的反應氣體多具有劇毒性，易污染環境而

造成環保問題，對於民眾的生命安全更是一大威脅。 【發明内容】 、因此本發明之目的即在提供—種兼具㈣刻速度快 連且均气、可大面積進行、儀器設備簡單、大幅降低製作 、並符σ絃保要求的利用濕式蝕刻轉移奈米壓印圖荦 的方法。％ 於疋，本發明利用濕式蝕刻轉移奈米壓印圖案的 ，包含以下步驟·乂 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ' / 製備基板及氧化層：製備一基板並將反之轰 化以形成氧化層。 衣面虱 π置阻劑層.在該氧化層上設置阻劑層。 阻上!印圖案:在該阻劑層上㈣出圖案，使 落部。“有弟—突出部，以及相對於第—突出部凹陷的剝 —第-次_:將該基板浸泡在—钱刻溶液中以 蝕刻’該蝕刻溶液破壞阻劑層，以及氧化層中鱼： 子應之區域，使該氧化層形成與阻劑層之 • 1292187 一突出部對應之第二突出部。 第二次餘刻：移除基板上與該阻劑居每卜 區域’圖案即形成於基板上。 ,剝洛部對應的 藉由該第—次㈣切基板浸泡在〜、 式韻刻，钱到速度快速且均勾，而且a之中進行濕 浸泡在韻刻溶液中一起進行飯刻，亦即將多片基板 式一省時間，並使本發: 間早、不需複雜昂貴的儀哭钟供^ 丁衆具有步驟 本發明較佳地更包含·· „位在成本等優點。 泡在有機溶液中以移除阻劑層殘留的第=^將基板浸 進行接下來的第二次银刻步驟。所 、容液:以利於 溶液。 合液疋例如丙酮 此外，本發明更包含：一位在第二次 :除殘餘之氧化層的步驟’該步驟是將基板浸心上 :突欠=時所使用的細容 本發明之基板是石夕基板，在基板之一表面上通氧氧化 以形成緻密的二氧切（Si〇2)氧化層，該氧化層的厚 10〜50nm 〇 于又钧 而該阻劑層是選自熱塑性高分子溶液，或高分子單體 溶液，漢度為⑽〜勤伙，當阻劑層為聚甲基丙烤酸μ (ΡΜΜΑ)所製成之熱塑性高分子溶液時，其是利用旋鐘^ 式均勻塗佈在基板上，而塗佈的厚度為1〇~5〇nm。 1292187 ，的步驟π以利用高溫壓 紫外線OJV)曝照使阻劑層 本發明之在阻劑層上壓印圖 印的方法，或者是在室溫下使用 上形成圖案。 而該弟--人㈣所使料_溶液為 (BOE)所製成之酸性溶液，將 卸虱化蝕刻浓 拉、… 在㈣刻溶液中並啼 持胸。秒，由於阻劑層之剝落部相對於第—突出" ’故㈣溶液可以自祕部滲透到位於下方的氧化/以

同時蝴且劑層，及氧化層中對應阻劑層之剝落部：區域 本發明之第二次蝕刻可以使用例如反應式離子蝕刻 的乾式_，或是亦採用濕式崎。為了節省整個製 =間及避免廢氣產生而造成環保問題，較佳地是使用渴 式姓刻的方式。而此步驟的濕式钱刻是將該基板浸泡在: 驗性溶液中，該驗性溶液是選自：氫氧化納溶液 '氫氧化 鉀溶液’及其組合。驗性溶液錢刻Si〇2氧化層及基板， 由於驗性溶液姓财基板的速率較姓刻训2氧化層的速率 2 ’因㈣性溶液主要是㈣基板’使基板與阻劑層之剝 落部對應的區域因為㈣而脫落，並在基板上形成圖案。 而且基板所形成的圖案深度，比騎形成於高分子阻劑層 」Θ案/罙$即，矛;I用較淺的麼印圖案能钱亥J轉移出高 深寬比的結構。在此步驟中，基板浸泡的時間维持4〇〜 秒’並加熱使溫度維持在4G〜机。最後，將基板浸泡在第 一次蝕刻所使用的蝕刻溶液中，例如b〇e 即可 留在基板上的氧化層。 除去^ 1292187 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中。 如圖1、2所示，本發明利用濕式蝕刻轉移奈米壓印圖 案的方法之較佳實施例，包含以下步驟： . 首先進行步驟11製備基板2及氧化層3 :在本實施例 中，該基板2切基板並具有—上表面及—下表面，將基

板2之上表面氧化並形成一層緻密的s[〇2氧化層3，且厚 度約為25nm 〇 再進行步驟12設置陴劑層4:調配〇 6 丙浠酸甲醋（PMMA)之高分子、、容、夜甲基 )门刀于，合液，以旋鍍的方式將該 PMMA溶液均句塗布至梟外思2 J 土邛主虱化層3上，旋鍍的轉速為3〇〇〇 rPm ’而阻劑層4塗佈的厚声幼盔1 η《λ 土卻幻7子度約為10〜50nm，塗佈完成後並 加熱烘乾。 上壓印圖案··使用一圖中未示 圖案壓印至阻劑層4上，使 以及相對於第一突出部41凹 續如步驟13在阻劑層4 出的模具以高溫廢印的方式將 阻劑層4具有第一突出部41， 陷的剝落部42。 如圖3戶斤示，本發明在進行步驟1卜，利用 原子力顯微鏡(細)拍攝的_阻劑層的圖宰，可 察到腹财_層在壓印之後，其表面具有高低起伏。 浸二=:至缓衝氧，液_)中進㈣ 隹持2〇秒，使該钱刻溶液溶解阻齊U 4,及氧 3 1292187 曰3中與忒剝落部42對應之區域，使該氧化層3形成與 阻劑層4之第：突出部41對應之第二突出部31。 由圖4觀察到利用AFM拍攝蝕刻後，殘留的PMMA阻 劑層所形成的圖案。 口 、 、5所示，進行步驟15移除殘餘之阻劑層4 字“元成γ驟14的基板2浸泡在丙_溶液中清洗，以去 除&留在氧化層3上的阻劑層4，清洗後基板2上即如圖2 之加工示意圖所示，僅剩下氧化層3之第二突出部31。 圖5是完成步驟15後，利甩AFM拍攝的Si〇2氧化層 ’其表面的咼低起伏較前述蝕刻後的PMMA阻劑層笔為明 顯0 ^ 續如步驟16進行第二次㈣：將基板2浸泡到氯氧化 卸（KOH)的餘刻溶液中，姓刻溫度為机，時間維持如秒 :K〇H溶液會姓刻基板2，使在基板2上與阻劑層4之剝 洛部42制的區域脫離該基板2,圖案即形成於基板2上

最後為.步驟17之移除殘餘之氧化層3 :再次把基板2 浸泡在第-次_時所使用的職_溶液中，即二 殘留在矽基板2上的Si〇2氧化層3。 夕牙、 如圖6所示，為本發明在進行所有步驟後得到的矽美 板，利用掃描式電子顯微鏡（SEM)拍攝出的圖片，圖： 出矽基板經由蝕刻後形成的圖案。 ”、、、不 由上述實驗結果得知，本發明利用濕式蝕刻轉 壓印圖案的方法具有以下優點: 10 -1292187

(一）利用濕式蝕刻的方式轉移圖案，步驟較傳統乾式蝕 刻簡便、大幅縮短製程時間，且利用該等簡單的步驟就可 以在基板上製作出高深寬比之結構。 ㈡可將基板面積加大並同時把多片基板浸泡到餘刻溶 液中進行濕式蝕刻反應，使製程速度更為快速，對於產業 應用有相當大的幫助。 ,、 Λ三)實驗儀器設備簡單，不需要昂貴的設備費用及精密 的儀器，故大幅降低製作成本。 (四)實驗過程中全程採用濕式蝕刻，不會有廢氣產生的 疑慮，達到符合環保的要求。 惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已，當不 =以此限定本發明實施之範圍’即大凡依本發明中請專利 耗圍及I明δ兄明内容所作之簡單的等效變化與修_，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1疋-流程圖，說明本發明利用濕式 壓印圖案的方法之一較佳實施例； 轉私不卡 圖2是該較佳實施例的各步驟的加工示意圖； 圖3是-原子力顯微鏡(AFM)圖片，顯示該較佳實施例 之PMMA阻劑層在壓印後得到的圖案； 圖4是該mMA阻劑層姓刻後殘留部分的綱圖片； 圖5是該PMMA阻劑層移除後，⑽氧化層的洲 圖 6是利用本發明 之方法而形成圖案的一矽基板的掃 11 • 1292187 描式電子顯微鏡（SEM)圖片。

12 -1292187 * 【主要元件符號說明】 11〜17… 步驟 ***·.*-·** -阻劑層 2........... 基板 41…… ，·第一突出部 3………^ 氧化層 42 … 〃剝落部 31 .......* 第二突出部 13

Claims (1)

1292187 V 步 申請專利範圍： 種利用濕式蝕刻轉移奈米壓印圖案的方法，包含以下 ^製備基板及氧化層：製備—基板並將基板之一表面 氧化以形成氧化層； 設置阻劑層：在該氧化層上設置阻劑層； P背i層上壓印圖案：在該阻劑層上壓印出圖案， 二_具有第-突出部，以及相對於第—突 的剝落部； A 一 =人蝕刻·將該基板浸泡在一蝕刻溶液中以進行 弟_人蝕刻，該飪刻溶液破壞阻劑層，以及氧化層中盥 =層之制落部對應之區域，使該氧化層形成；阻劑 層之苐一大出部對應之第二突出部；及 =—=刻:移除基板上與該阻劑層之剥落部對應 的區域，圖案即形成於基板上。 圍第1項所述的利用濕式餘刻轉移奈米 3.依據申請專利f二“、'的厚度為〜5〇nm。 ]乾圍弟1項所述的利用濕式蝕刻轉移太乎 壓印圖幸的士、+ ^ 」知衫/下木 所製成：哉、 該阻劑層是聚甲基丙烯酸曱§旨 基板上。’、、'塑性高分子溶液’並利用旋錄的方式塗佈在 4 ·依據申晴專利篇衝楚。在 壓印濕式則轉移奈米 ρα木的方法，其中，該阻劑層的厚度 5·依據申請專利簕囹筮、τ答说、+、沾立丨 50nm。 」靶圍弟1項所述的利用濕式蝕 14 1292187 遷印圖案的方法，苴中，兮 w、 戶斤製成之酸性溶液「且基^泡氧化钱刻液 6· 5 5印圖案的方法，其中，該第二次钱安卜4私奈水 在氨氧化卸溶液中，浸泡時間維持40〜/亥基板浸泡 維持在40〜6〇。(：。 I，亚使溫度 7· ^據h專·圍第5項所述的利用 _ 8. :::Γ:7Γ圍第1項所述_ Ρ圖木的方法，更包含一項位在第—次蝕刻及第二； :刻之間的將基板浸泡在有機溶液中以移； 層的步驟。 d 9·幻康巾料利範圍第6項所述的利用濕式㈣轉移奈 壓印_的方法，更包含—項位在第_次則及第二次 蝕刻之間的將基板浸泡在有機溶液中以移除殘餘之阻 的步驟。 10.依據申請專利範圍第9項所述的利用濕式钱刻轉移奈米 壓印圖案的方法，更包含一項位第二次蝕刻之後的:基 板浸泡在第一次蝕刻所使用的蝕刻溶液中，以移除殘餘 之氧化層的步驟。 Μ 15