[发明专利]亚微米印花转移光刻术

说明书

关于联邦政府资助研究或开发的声明

该申请部分地由能源部资助(DEFG02-91-ER-45439)。

技术领域

本发明一般涉及光刻术，更具体地涉及软光刻术(soft lithography)。

背景技术

软光刻术是在微制造中使用以通过使用图案化的弹性体(elastomer)从母版向基板转移图案来制造微结构的图案化技术。例如，可以通过印刷、模制，或使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性印章来转移图案。该弹性印章(elastomericstamp)可以通过对用传统光刻技术图案化的母版浇铸预聚物来制备。代表性的软光刻技术包括接触印刷、复制成型、转移成型、毛细管微成型、溶剂辅助微成型等。这些软光刻术可以在包括光学、微电子、微量分析、微机电系统等中使用以制成多种功能的结构和设备。

印花转移(decal transfer)光刻术是基于通过利用适应的聚二甲基硅氧烷印章(stamp)的工程粘附性以及脱离特性把聚二甲基硅氧烷图案转移到基板的一种软光刻术。图1A、1B、1C和1D概念性地显示了一种传统印花转移光刻术。图1A示出了已经使用母版图案(master pattern)20进行图案化的含硅弹性体10。然后从母版图案20除去含硅弹性体10，如图1B所示，并且与基板30接触放置该含硅弹性体以使含硅弹性体10的与基板30接触的部分变为不可逆地粘附于基板30。含硅弹性体10的体部分40从基板30上剥离。含硅弹性体10经过粘着失效，而留下含硅弹性体10的图案部分50。

传统印花转移技术，如图1A-D所示的技术，用于转移微米级聚二甲基硅氧烷图案到平坦或弯曲的大面积电子材料如硅、二氧化硅和其他薄膜状金属是有用的。但是，由于受用于形成弹性印章的聚合物的机械特性的限制，传统印花转移技术不可能有效地转移亚微米级图案。例如，如图1A-D所示的含硅弹性体10的粘着失败的位置随着图案特征50的尺寸接近1微米量级而逐步接近图案特征50的表面。

本发明就是针对解决上述一个或多个问题。

发明内容

下文提供对本发明的简单的概述以提供对本发明一些方面的基本理解。该概述不是对本发明的详尽的概要。它不应当确定本发明的关键或重要的要素或描绘本发明的范围。其唯一的目的是为了以简单的形式陈述一些概念，并为以下将讨论的更详细的描述提供前序。

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于亚微米印花转移光刻术的方法。该方法包括：在第一含硅弹性体的表面上形成第一图案；把所述第一图案的至少一部分粘结到基板上；以及蚀刻所述含硅弹性体和所述基板中的至少一个的一部分。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于亚微米印花转移光刻术的方法。该方法包括：在含硅弹性体的表面上形成图案；把所述图案粘结到基板上以使所述图案和所述基板不可逆转地粘含；以及蚀刻所述含硅弹性体的一部分。

在本发明的再一个实施例中，提供了一种用于亚微米印花转移光刻术的方法。该方法包括：在第一含硅弹性体的表面上形成第一图案；把所述第一图案的至少一部分粘结到基板上；以及蚀刻所述基板的一部分。

附图说明

通过参照下面结合附图的描述可以理解本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1A、1B、1C和1D概念性地图示了一种传统印花转移光刻术；

图2A、2B、2C、2D和2E概念性地图示了根据本发明的包括蚀刻的一种印花转移光刻术；

图3A、3B、3C和3D概念性地图示了根据本发明的用于在基板上制造亚微米、高纵横比抗蚀图案的过程的一个示例性实施例；

图4A和图4B分别图示了根据本发明的在通过反应离子蚀刻(RIE)除去密封型PDMS印花的顶层后的2μm和300nm的线状聚二甲基硅氧烷(PDMS)的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图4C图示了根据本发明的在由O₂/CF₄ RIE除去密封型PDMS印花的顶层后在玻璃基板上图案化的2μm宽的PDMS线的SEM图像；

图5A图示了根据本发明的在由O₂/CF₄ RIE除去密封型PDMS印花的顶层后在Si(100)上图案化的5μm宽的PDMS线的SEM图像；

图5B图示了根据本发明的由四丁铵氟化物除去PDMS以后在图5A中显示的硅表面的SEM图像；

图6A和6B概念性地图示了根据本发明的在硅基板上沉积多层的示例过程；