[发明专利]微米结构和纳米结构的复制和转移

说明书

本申请是申请日为2003年9月17日、申请号为03813786.0、 发明名称为“微米结构和纳米结构的复制和转移”的申请的分案申 请。

技术领域

本发明涉及一种用于以微米和纳米尺寸比例复制表面凸起的 新方法。此外，该方法用于将复制的图案从母基片转移到第二基片。 本发明描述了一种转移光刻术的方法，其中使用了一次性中间模 板。该方法还适用于复制和/或转移单层或多层微小元件，其可用于 光子应用、测量学应用、以及在集成电路和其它微型器件的制备中。

背景技术

最近几年中，在集成电路的微平版印刷制作图案方面已取得很 大进步。宽度小于100nm的模型器件已经展出，并预期不久以后可 进入常规生产。

这些集成器件通常通过一系列工艺步骤连续地进行组装，这些 步骤进行必要的沉积、制作图案、以及蚀刻步骤，这样获得最终器 件。现代的微型器件通常包括多于25个不同的层，每层具有其自 己的掩模以限定特征尺寸，并且整个晶片必须进行的一系列工艺步 骤以产生所需要的层。

极高分辨率的光刻术可以利用电子束(或E-光束)光刻来进行。 这种制备微型器件的现有技术在图1中进行说明。在该实例中，部 分加工的器件100，包括具有先前制备的层120(包括微米结构112 和122)的基片110，被涂布以要处理材料(例如，金属、多晶硅， 等等)的均匀层130，然后涂布以聚合物层150，通常称作保护层， 其对电子束曝光敏感。然后将感光层150暴露于电子束160的图案， 如图1a所示，其中几何布置和用量限定了所要形成的图案。然后， 将暴光的材料进行化学处理、或显影，并且，如图1b所示，将未 暴光区域152留在基片上。这些未暴光区域起保护要制作图案的部 分材料130的作用，因此在后续的处理后，如图1c所示，仅留下 要处理材料130的受保护部分132。

虽然电子束光刻可产生极高分辨率的图案，但电子束装置的一 般生产量非常低。光束必须依次对准晶片上的每个斑点，其使得该 方法通常较慢并且不能使用于大量的微米结构。作为替代，在光学 光刻中，电子束160由掩模的光学图像所取代，其平行地使感光膜 150曝光。然而，光学成像法并不具有与电子束系统相同的分辨率， 并且在这些层中制备纳米结构(具有尺寸在100nm或更小数量级 的特征)已变得成指数地更加昂贵。因此，已有人研究用于这些层 的光刻术的可替换范例。

这些新技术的制作图案范例的一个实例是毫微压印技术。在毫 微压印技术中，母片图案是通过高分辨率制作图案技术而形成，如 电子束光刻。这些高分辨率母片然后用来在集成电路(IC)层上产 生相应的图案而没有使用成像步骤，而是用某种类型的冲压或印刷 技术。这在原理上非常类似于在光盘(CD)上产生微观图案所使用 的技术。

这种技术的最直接说明是由Stephen Chou等所开发的，并且在 图2中进行。Chou的方法为将所要处理的层130涂布在部分制备 的基片100上，但用一层可变形聚合物250涂布组合的基片，如图 2a所示。母片模板210，具有对应于最终结构所需要位置的压痕212 的图案，是通过高分辨率平版印刷技术制备而成。然后模板210对 准基片100，并且如图2b所示，两者被压在一起。可变形聚合物 250填充于母片210中的压痕212。然后移走母片，在基片100上 留下结构252的图案，如图2c所示。经过后续的处理，如蚀刻， 留下所需要的由层130形成的图案132作为结果，其由剩余材料252 的位置所限定，如图2d所示。Chou已说明了利用该技术来复制小 至10nm的特征。