一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法与流程

1.本发明属于半导体制备技术领域，具体涉及一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法。


背景技术：

2.随着国内芯片行业的大力崛起，半导体制造、mems、生物检测等各个领域，均有涉及微纳加工。近几年纳米压印行业也随之崛起，纳米压印工艺在半导体领域许多产品都开始有涉及，在逐步替代低端光刻机量产线。
3.现今半导体微纳制造业所涉及的产品多元化及产品工艺流程越来越广泛，对于不同图形侧壁角度需求也是多元化的，不同工艺流程所设计的图形侧壁角度也相对不同。
4.目前在不同形貌需求的图形掩膜制作上，最常见的方法就是光学光刻方式，通过不同类型的光刻胶及光刻工艺来达到掩膜图形的侧壁角度，但是光刻机限定于光学曝光及参数变更局限，无法对侧壁角度进行有效的控制，局限性较大，且对光刻胶的属性选择也相对挑剔，工艺完成难度较高，且工艺稳定性也较差。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
7.本发明公开一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法,包括以下步骤：
8.步骤一：清洗基板；
9.步骤二：制备图形掩膜；
10.步骤三：利用干法刻蚀工艺方法，根据期望的纳米压印模板结构，对基板进行刻蚀，期望的纳米压印模板的表面具有多个微结构单元，且每个微结构单元的侧壁具有倾斜面；
11.步骤四：清洗步骤三刻蚀后的纳米压印模板。
12.在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
13.作为优选的方案，步骤二中，利用光学曝光法或纳米压印法制备图形掩膜。
14.作为优选的方案，步骤三中，利用icp干法刻蚀设备进行刻蚀。
15.作为优选的方案，基板的材料为硅、氧化硅、氮化硅、玻璃中的一种或多种。
16.作为优选的方案，每个微结构单元侧壁的倾斜面的倾斜范围在30
°
～145
°
。
17.作为优选的方案，每个微结构单元的截面呈正梯形、倒梯形、矩形中的一种或多种。
18.作为优选的方案，在步骤三中，当期望的纳米压印模板的微结构单元的截面呈正梯形时，基板为硅基板；
19.利用c4f8、cf4、sf6、ar气体耦合形成等离子体对硅基板进行等离子体干法刻蚀处
理。
20.作为优选的方案，在步骤三中，当期望的纳米压印模板的微结构单元的截面呈倒梯形时，基板为硅基板；
21.利用cf4、sf6、o2气体耦合形成等离子体对硅基板进行等离子体干法刻蚀处理。
22.作为优选的方案，在步骤三中，当期望的纳米压印模板的微结构单元的截面呈倒梯形时，基板为硅基板；
23.利用cf4、sf6、ar气体耦合形成等离子体对硅基板进行等离子体干法刻蚀处理。
24.本发明公开一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法，利用干法刻蚀工艺完成不同微结构单元的侧壁结构，可以有效避开光学光刻的局限弊端，同时对压印掩膜复制工艺要求相对较低，量产稳定性及可操作性较好。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例提供的纳米压印模板制备方法的流程图。
27.图2为本发明实施例提供的纳米压印模板的结构示意图。
28.图3为本发明实施例提供的纳米压印模板的结构示意图。
29.图4为本发明实施例提供的纳米压印模板的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
33.另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件或步骤，不应当解释为排除附加的部件或步骤。
34.为了达到本发明的目的，一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法的其中一些实施例中，如图1所示，纳米压印模板制备方法包括以下步骤：
35.步骤一：清洗基板；
36.步骤二：制备图形掩膜；
37.步骤三：利用干法刻蚀工艺方法，根据期望的纳米压印模板结构，对基板进行刻蚀，期望的纳米压印模板的表面具有多个微结构单元，且每个微结构单元的侧壁具有倾斜面；
38.步骤四：清洗步骤三刻蚀后的纳米压印模板。
39.本发明公开一种基于干法刻蚀工艺的纳米压印模板制备方法，利用干法刻蚀工艺完成不同微结构单元的侧壁结构，可以有效避开光学光刻的局限弊端，同时对压印掩膜复制工艺要求相对较低，量产稳定性及可操作性较好。
40.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤二中，利用光学曝光法或纳米压印法制备图形掩膜。
41.步骤二利用光学或物理方式进行图形掩膜的制备。
42.在基板表面涂覆一层光学光刻胶或者纳米压印光刻胶，在用目标图形尺寸的掩模版或模板进行光学或物理加光学的方法进行图形掩膜制备。
43.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤三中，利用icp干法刻蚀设备进行刻蚀。
44.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，基板的材料为硅、氧化硅、氮化硅、玻璃中的一种或多种。
45.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，每个微结构单元侧壁的倾斜面的倾斜范围在30
°
～145
°
。
46.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，每个微结构单元的截面呈正梯形、倒梯形、矩形中的一种或多种。
47.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在步骤三中，当期望的纳米压印模板的微结构单元的截面呈正梯形时，基板为硅基板；
48.利用c4f8、cf4、sf6、ar气体耦合形成等离子体对硅基板进行等离子体干法刻蚀处理。
49.进一步，在一些具体实施例中，以nmc gse 200刻蚀设备为例，icp干法刻蚀设备内输入的c4f8气体流量范围为0～20sccm,cf4气体流量范围为20～100sccm，sf6气体流量范围为5～15sccm，ar气体流量范围为0～100sccm，c4f8/sf6气体输入流比范围为30～75％。
50.icp干法刻蚀设备内上电极功率范围为150～1000w，下电极功率范围为20～300w，内部压强调控范围为8mt～50mt，冷却温度的调控范围为0℃～40℃，he气压强调控范围为3t～8t，能够得到截面上小下大呈正梯形的微结构单元,如图2所示。
51.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在步骤三中，当期望的纳米压印模板的微结构单元的截面呈倒梯形时，基板为硅基板；
52.利用cf4、sf6、o2气体耦合形成等离子体对硅基板进行等离子体干法刻蚀处理。
53.进一步，在一些具体实施例中，以nmc gse 200刻蚀设备为例，icp干法刻蚀设备内输入的cf4气体流量范围为0～20sccm,sf6气体流量范围为20～60sccm，o2气体流量范围为10～60sccm，o2/sf6气体输入流比范围为50～80％。
54.icp干法刻蚀设备内上电极功率范围为200～1000w，下电极功率范围为15～300w，内部压强调控范围为8mt～50mt，冷却温度的调控范围为0℃～40℃，he气压强调控范围为3t～8t，能够得到截面上大下小呈倒梯形的微结构单元,如图3所示。
55.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相
同，不同之处在于，在步骤三中，当期望的纳米压印模板的微结构单元的截面呈倒梯形时，基板为硅基板；
56.利用cf4、sf6、ar气体耦合形成等离子体对硅基板进行等离子体干法刻蚀处理。
57.进一步，在一些具体实施例中，以nmc gse 200刻蚀设备为例，icp干法刻蚀设备内输入的cf4气体流量范围为10～100sccm,sf6气体流量范围为5～15sccm，ar气体流量范围为10～100sccm，sf6/cf4气体输入流比范围为10～80％。
58.icp干法刻蚀设备内上电极功率范围为200～1000w，下电极功率范围为15～300w，内部压强调控范围为4mt～10mt，冷却温度的调控范围为0℃～40℃，he气压强调控范围为3t～8t，能够得到截面呈矩形的微结构单元,如图4所示。
59.本发明通过等离子体干法刻蚀工艺，利用不同的干法刻蚀工艺体系完成不同的图形侧壁角度，微结构单元的截面能够为正梯形、倒梯形或矩形形等形貌，可供纳米压印用模板实现多元化产品加工，满足纳米压印相关模板产品及产品流程的多元化需求。
60.综上述，本发明通过干法刻蚀工艺控制纳米压印模板的微结构单元，制备侧壁具有不同倾斜角度倾斜面的微结构单元，用于不同的产品图形形貌需求，对压印工艺来说要求比较单一，使用范围广。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
64.本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。