[实用新型]纳米压印用二次压印模板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纳米压印用模板。特别是涉及一种具有光栅分辨率高、重复性好，以及制作成本低，生产效率高的纳米压印用二次压印模板。

背景技术

纳米结构制造技术是整个纳米技术的核心基础，是当前世界科学研究亟待解决的难题之一。传统的加工技术已不能满足纳米技术飞速发展的需要。在开发超大规模集成电路工艺技术的过程中，人们已经开发了一些能够进行纳米尺度加工的技术，例如电子束与x射线曝光，聚焦离子束加工，扫描探针刻蚀技术等。电子束曝光技术虽然分辨率高，但产量低，加工成本高，只能用于加工关键图形。x射线光刻(使用波长0.1～10nm的x光)因高能辐射会迅速破坏掩模和透镜中的许多材料，导致光刻成本高昂。因为常规的透镜不能透过极紫外光，所以为了避免折射系统中强烈的光吸收，极紫外线光刻术(使用波长10～70nm的紫外光)必须采用精度极高的反射式光学系统，同样导致成本剧增。

由于受合成光源和光学镜片、电子聚焦等设备价格因素影响，投入上述几种光刻技术的设备研发费用急剧飙升，如此巨额的投入使绝大多数企业及科研机构根本无法承受，难以实现产业化。市场急需一种低成本的替代工艺，用于100nm以下特征线宽加工，以满足下一代IC制造的迫切需要。

针对这一挑战性，美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫做“纳米压印”(nanoimprint lithography)的新技术。“纳米压印”是一种全新的纳米图形复制方法。其特点是具有超高分辨率，高产量，低成本。高分辨率是因为它没有光学曝光中的衍射现象和电子束曝光中的散射现象。高产量是因为它可以像光学曝光那样并行处理，同时制作成百上千个器件。低成本是因为它不像光学曝光机那样需要复杂的光学系统或像电子束曝光机那样需要复杂的电磁聚焦系统。因此纳米压印可望成为一种工业化生产技术，从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景。更为重要的是，纳米压印技术可望尽快突破几十纳米线宽IC制作的世界技术难题，具有强大竞争力，从根本上展示了纳米器件生产的广阔前景。

由于分布反馈(DFB)半导体激光器的光栅图形尺寸很小(栅条尺寸约为100nm)，目前通用的工艺方法是通过深紫外激光器双光束干涉曝光的方法来实现。但是采用双光束干涉曝光法，只能制作出具有均匀周期结构的DFB光栅，无法在同一外延片上同时进行多波长激光器光栅的制作，无法进行复杂结构光栅的制作。虽然采用电子束曝光方法可以在同一外延片上制作具有不同周期的相移结构DFB光栅，但其制作成本高，耗时长。

另外，采用双光束干涉法以及电子束曝光法制作DFB光栅，均存在光栅的形状、以及占空比的重复性不好的问题，从而导致激光器的光栅耦合系数不一致，影响了器件的边模抑制比，并导致器件成品率降低；而且所制作出的DFB光栅边缘可能不光滑，导致半导体激光器腔内存在严重散射效应，影响了器件的发光效率。若从采用双光束干涉法所制作的DFB光栅的表面扫描电镜图片，可以看到其光栅线条很粗糙，占空比不均匀，重复性差。

采用纳米压印的方法进行DFB光栅的制作可以很好地解决以上问题，可以低成本地在同一外延片上同时制作出多波长的DFB激光器光栅，而且所制作出的光栅线条光滑，占空比均匀，重复性好。

尽管采用纳米压印技术可以大大降低半导体激光器的制作成本，但纳米压印用模板通常是采用电子束曝光技术制作的，其价格仍然十分昂贵而且加工速度非常慢，采用电子束曝光的方法制作一个两英寸压印用模板(均匀布满DFB光栅)的成本超过5000美元，而且需要几十个小时，不适合于批量生产。虽然电子束光刻技术目前已开发出可变形光斑，以及限角度散射投影式光子束光刻技术，已逐渐提升了加工速度，但面对未来大面积(4英寸、6英寸以及6英寸以上)压印模板的制作加工成本以及产能，这些改进的电子束光刻技术仍无法满足直接加工的要求。

另一方面，压印模板的使用寿命是有限的，特别是压印模板在使用过程中需要经历高温、高压以及急冷等周期性的恶劣环境，其中所造成的压印模板内应力严重影响了其使用寿命，同样造成了目前压印成本的增加。因此要求进一步降低纳米压印的制作成本，真正使得纳米压印技术能实现低成本的生产，首先需要解决压印模板的制作成本问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能有效降低纳米压印用模板的成本，从而进一步降低了分布反馈半导体激光器的生产成本，具有光栅分辨率高、重复性好，生产效率高的纳米压印用二次压印模板。