TWI626516B - Manufacturing method of micron-sized imprinting mold and imprinting mold - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種微米級壓印模具的製造方法，包含一鉻膜層形成步驟，於一基板之上形成一預定厚度之鉻膜層；一光阻塗佈步驟，於該鉻膜層之上塗佈一光阻層；一曝光顯影步驟，對該光阻層執行根據一預定的壓印用圖案之曝光顯影處理，而圖案化該光阻層；一鉻膜蝕刻步驟，以該光阻層作為遮罩層而蝕刻該鉻膜層；以及一基板蝕刻步驟，將該鉻膜層作為遮罩層而以氫氟酸濕式蝕刻該基板，形成具有對應該壓印用圖案之模板形狀的微米級壓印模具，本發明並提供一種依據前述製造方法所製造的微米級壓印模具。

Description

微米級壓印模具的製造方法以及壓印模具

本發明相關於一種模具的製造方法以及模具，特別是相關於一種微米級壓印模具的製造方法以及壓印模具。

一般而言，在半導體裝置的製造步驟中，通常使用光微影法（photo-lithography）在半導體裝置上產生微細圖案。光微影法包含使用光罩對光阻進行曝光、顯影，使光阻形成對應光罩的微細圖案。

然而，曝光顯影技術有許多缺點。例如光罩上的微細圖案製作困難、曝光需消耗高能量、解析度與景深無法兼得、曝光儀器需要耗費高成本以克服光學的繞射、反射、駐波等物理特性所產生的問題。除此之外，顯影也需要使用化學藥劑以顯現出微影圖案，而半導體裝置往往需要數十次的曝光顯影製程，如此將造成成本上升。

因此，為解決上述問題，本發明的目的即在提供一種微米級壓印模具的製造方法以及壓印模具。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種應微米級壓印模具的製造方法，包含：鉻膜層形成步驟，於一基板之上形成一預定厚度之鉻膜層；一光阻塗佈步驟，於該鉻膜層之上塗佈一光阻層；一曝光顯影步驟，對該光阻層執行根據一預定的壓印用圖案之曝光顯影處理，而圖案化該光阻層；一鉻膜蝕刻步驟，以該光阻層作為遮罩層而蝕刻該鉻膜層；以及一基板蝕刻步驟，將該鉻膜層作為遮罩層而以氫氟酸濕式蝕刻該基板，形成具有對應該壓印用圖案之模板形狀的微米級壓印模具。

在本發明的一實施例中係提供一種微米級壓印模具的製造方法，於該鉻膜層形成步驟之前，更包括一研磨步驟，係研磨該基板之上表面。

在本發明的一實施例中係提供一種微米級壓印模具的製造方法，於該鉻膜層形成步驟中，係先濺鍍多層金屬鉻膜再濺鍍氧化鉻膜而形成該鉻膜層。

在本發明的一實施例中係提供一種微米級壓印模具的製造方法，於該鉻膜蝕刻步驟之後，更包括一自動光學檢查步驟，係檢查該鉻膜層之表面缺陷。

在本發明的一實施例中係提供一種微米級壓印模具的製造方法，於該自動光學檢查步驟後，更包括一修補步驟，係對該鉻膜層之表面進行一修補作業。

在本發明的一實施例中係提供一種微米級壓印模具，於該基板蝕刻步驟之後，更包括一移除步驟，移除該鉻膜層。

本發明為解決習知技術之問題所採用之另一技術手段係提供一種以前述所述之微米級壓印模具的製造方法所製造的微米級壓印模具。

在本發明的一實施例中係提供一種微米級壓印模具，該基板為石英或石英玻璃。

經由本發明所採用之技術手段，製造出來的微米級壓印模具硬度高、耐刮壽命長、斥水性油墨佳、易清潔且抗靜電，並具有很小的關鍵尺寸，可直接壓印於光阻而形成微細圖案。除了作為半導體產業的光阻的壓印模具以外，也可以根據壓印模具而製造出對應的電鍍模具。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

以下根據第1圖至第2H圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

如第1圖所示，本發明一實施例的微米級壓印模具的製造方法包含一研磨步驟S101、一鉻膜層形成步驟S102、一光阻塗佈步驟S103、一曝光顯影步驟S104、一鉻膜蝕刻步驟S105及一基板蝕刻步驟S108。

如第2A圖所示，於研磨步驟S101，提供一基板1並研磨、拋光基板1之上表面，以確保基板1的翹曲度、平整度（flatness）、表面粗度（Ra roughness）、表面平坦度（Total Thickness Variation，TTV）能達到理想值。較佳地，經研磨步驟S101的基板1達到表面粗度小於0.1奈米，平整度小於5微米。在本實施例中，基板1為石英或石英玻璃而具有較高的硬度（HRC65、摩式硬度6以上），然而本發明不限於此，亦可以為其他結晶態/非晶態的二氧化矽材料。

如第2B圖所示，於鉻膜層形成步驟S102，於基板1之上表面形成一預定厚度之鉻膜層2。在本實施例中，係利用濺鍍法先濺鍍多層金屬鉻膜再濺鍍氧化鉻膜而形成鉻膜層2。氧化鉻膜的緻密結構可以進一步保護鉻膜層2的表面，防止蝕刻液穿透鉻膜層2。在本實施例中，鉻膜層2的表面足夠細緻平坦而不具有大於2微米的缺陷。

如第2C圖所示，於光阻塗佈步驟S103，於鉻膜層2之上塗佈一光阻層3。光阻層3可以為正光阻或負光阻，且本發明不限於此。

如第2D圖及第2E圖所示，於曝光顯影步驟S104，對光阻層3執行根據一預定的壓印用圖案之曝光顯影處理，而圖案化光阻層3。在本實施例中，係使用雷射光源L經光罩M對光阻層3曝光，再經顯影劑對光阻層3執行顯影。然而本發明不限於此，亦可以用雷射直寫的方式對光阻層3曝光，而得到圖案化的光阻層3。

如第2F圖所示，於鉻膜蝕刻步驟S105，以光阻層3作為遮罩層而蝕刻鉻膜層2。蝕刻方式不限為乾式蝕刻或濕式蝕刻。舉例來說，可以以包含m硝酸銨铈的溶液作為濕式蝕刻劑而蝕刻鉻膜層2，也可以以反應性離子蝕刻法（Reactive Ion Etch，RIE）蝕刻鉻膜層2。反應性離子蝕刻法為介於濺擊蝕刻與電漿蝕刻間的乾式蝕刻技術。蝕刻的參數以高蝕刻選擇比為佳，亦即，容易且快速地蝕刻鉻膜層2，而光阻層3及基板1則不容易被蝕刻。藉由光阻層3作為遮罩層，使得光阻層3下方的鉻膜層2不被蝕刻，而沒有光阻層3作為遮罩的鉻膜層2則被蝕刻，裸露出下方的基板1，進而使鉻膜層2也以對應該壓印用圖案的方式而被圖案化。

在進行下一個步驟之前，剝除、清洗鉻膜層2上方的光阻層3。

接著，於鉻膜蝕刻步驟S105之後，本方法更可包括一自動光學檢查步驟S106，係檢查鉻膜層2之表面是否存在缺陷。如果無，則進行下一步的基板蝕刻步驟S108。

選擇性地，若於自動光學檢查步驟S106發現鉻膜層2之表面具有缺陷，則執行一修補步驟S107，係對鉻膜層2之表面進行一針孔修補作業，以使鉻膜層2的表面無孔洞(針孔)、缺陷。

接著，如第2G圖所示，於基板蝕刻步驟S108，將鉻膜層2作為遮罩層而以氫氟酸濕式蝕刻基板1，形成具有對應該壓印用圖案之模板形狀的微米級壓印模具。緻密的鉻膜層2可阻擋氫氟酸，而作為良好的蝕刻遮罩層。氫氟酸在鉻膜層2及二氧化矽成分的基板1之間具有很好的選擇蝕刻比，亦即，氫氟酸可很容易地蝕刻掉基板1，而不容易蝕刻鉻膜層2。在本實施例中，僅需厚度100奈米的鉻膜層2，就可允許氫氟酸蝕刻基板1的深度達到至少200微米。換句話說，即使氫氟酸蝕刻基板1達到200微米，也無法侵蝕掉厚度僅100奈米的鉻膜層2，顯示鉻膜層2具有很好的抗氫氟酸蝕刻的能力。

在一個例子中，微米級壓印模具的鉻膜層2被保留。選擇性地，如第2H圖所示，在另一個例子中，於基板蝕刻步驟S108之後，更包括一移除步驟S109，係為移除鉻膜層2，僅保留基板1作為微米級壓印模具。

藉由本發明的微米級壓印模具的製造方法，使製造出來的微米級壓印模具硬度高、耐刮壽命長、斥水性油墨佳、易清潔且抗靜電，除此之外，微米級壓印模具還具有很小的關鍵尺寸（Critical Dimension，CD），可製造出品質良好的微細圖案。以鈉鈣玻璃（soda-lime glass）作為基板1的材料，則關鍵尺寸為5微米；而以石英玻璃作為基板1的材料，關鍵尺寸可達2微米以下。在應用上，除了作為半導體產業的光阻的壓印模具以外，也可以根據壓印模具而製造出對應的電鍍模具。

綜上所述，本發明的微米級壓印模具的製造方法以及微米級壓印模具，相對於先前技術，可取代傳統的光微影法而直接壓印於光阻以形成微細圖案，無需對光阻進行曝光、顯影，因而使得成本大幅降低，製程簡單化，並可形成品質良好的微細圖案。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

1‧‧‧基板

2‧‧‧鉻膜層

3‧‧‧光阻層

L‧‧‧雷射光源

M‧‧‧光罩

S101‧‧‧研磨步驟

S102‧‧‧鉻膜層形成步驟

S103‧‧‧光阻塗佈步驟

S104‧‧‧曝光顯影步驟

S105‧‧‧鉻膜蝕刻步驟

S106‧‧‧自動光學檢查步驟

S107‧‧‧修補步驟

S108‧‧‧基板蝕刻步驟

S109‧‧‧移除步驟

第1圖為顯示根據本發明一實施例的微米級壓印模具的製造方法之流程圖。 第2A圖至第2H圖為顯示根據本發明的實施例的微米級壓印模具的製造方法之剖面示意圖。

Claims (8)

1. 一種微米級壓印模具的製造方法，包含：一鉻膜層形成步驟，於一基板之上形成一預定厚度之鉻膜層；一光阻塗佈步驟，於該鉻膜層之上塗佈一光阻層；一曝光顯影步驟，對該光阻層執行根據一預定的壓印用圖案之曝光顯影處理，而圖案化該光阻層；一鉻膜蝕刻步驟，以該光阻層作為遮罩層而蝕刻該鉻膜層；以及一基板蝕刻步驟，將該鉻膜層作為遮罩層而以氫氟酸濕式蝕刻該基板，形成具有對應該壓印用圖案之模板形狀的微米級壓印模具。
2. 如請求項1所述之微米級壓印模具的製造方法，於該鉻膜層形成步驟之前，更包括一研磨步驟，係研磨該基板之上表面。
3. 如請求項1所述之微米級壓印模具的製造方法，其中於該鉻膜層形成步驟中，係先濺鍍多層金屬鉻膜再濺鍍氧化鉻膜而形成該鉻膜層。
4. 如請求項1所述之微米級壓印模具的製造方法，於該鉻膜蝕刻步驟之後，更包括一自動光學檢查步驟，係檢查該鉻膜層之表面缺陷。
5. 如請求項4所述之微米級壓印模具的製造方法，於該自動光學檢查步驟後，更包括一修補步驟，係對該鉻膜層之表面進行一修補作業。
6. 如請求項1所述之微米級壓印模具的製造方法，於該基板蝕刻步驟之後，更包括一移除步驟，移除該鉻膜層。
7. 一種以如請求項1至6中任一項所述之微米級壓印模具的製造方法所製造的微米級壓印模具。
8. 如請求項7所述之微米級壓印模具，其中該基板為石英或石英玻璃。