[发明专利]制造高分辨率纳米压印母版的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米压印母版的形成。更具体而言，本发明涉及制造高分辨率、高纵横比(aspect ratio)纳米压印母版的方法。

背景技术

用于通过物理接触将亚微米图案转移到另一介质的纳米压印母版(nano-imprinting master)的期望配置包括具有在基板表面之上延伸的特征的图案。这些特征通常具有高纵横比，即与它们的宽相比而言它们高得多，最小特征宽度小于50nm。通常，高纵横比在将图案转移到聚合膜或可固化流体时是有用的，因为图案精度通过接收聚合物介质中较深的印痕(impression)得到提高。亚微米特征必须牢固地附着到基板上，因为作为母版，它们被用来重复地转移图案。从聚合膜上移开母版时会产生静摩擦(stiction)或流体摩擦力，这将去除母版中松地粘着的特征。

下面描述现有技术中公开的制造纳米压印母版的两种方法。一种方法使用减方法(subtractive method)，由此通过从沉积在基板上的毯层(blanketlayer)蚀刻材料而产生转移图案。图1(a)-(e)(现有技术)示出了减工艺。从图1(a)中沉积在基板102上的毯层104开始。通常SiN_x用于层104并且硅基板用于102。负电子束(e-beam)光致抗蚀剂层106然后施加到层104，如图1(b)。曝光和显影产生构图的层106＇，如图1(c)。然而，当前的负电子束抗蚀剂不能够产生宽度D(附图标记108)小于约40nm的结构。SiN_x层104的蚀刻之后，留下的图案尺寸D太大而不能提供高级图案母版所要求的小于40nm的结构。

现有技术的另一方法是加方法(additive method)，示于图2(a)-(e)(现有技术)、3(现有技术)和4(现有技术)。在该方法中，电子束抗蚀剂202直接沉积在基板102上，被曝光和显影从而形成图案化层202＇。该图案是所需最终图案的负图像。然后在电子束抗蚀剂图案化层202＇之上沉积SiN_x材料204，如图2(c)所示。然而，沉积SiN_x材料到狭窄的沟槽中是困难的，并且会在沟槽的底部产生缺陷和孔洞302，如图3(现有技术)所示。平坦化(图2(d)现有技术)及抗蚀剂去除之后，所完成的母版示于图2(e)。图4(现有技术)的轮廓细节示出该工艺由于与基板的界面处的孔洞和缺陷302而会导致不佳粘着结构204＇。

美国专利6753130公开了一种用于构图含碳基板的方法，该方法利用抗蚀剂材料的图案化层作为掩模且然后从基板安全地去除掩模而没有不利地影响基板，该方法包括顺序步骤：(a)提供基板，该基板包括含碳的表面；(b)在基板表面上形成薄金属层；(c)在薄金属层上形成抗蚀剂材料层；(d)构图抗蚀剂材料层；(e)利用抗蚀剂材料的图案化层作为图案定义掩模构图基板；及(f)利用薄金属层作为湿可剥离层或等离子体蚀刻/灰化停止层来去除该掩模。在该公开中，薄金属层辅助从抗蚀剂层向碳基板转移图案，并且必须在碳基板的氧化之前被蚀刻。然而，所建议的使用优选的金属铝会损害图案完整性，因为铝在碳基板的氧反应离子蚀刻步骤期间会氧化，从而改变铝掩模层中开口的尺寸。例如，25至30埃厚的氧化物，通常为在室温生长的自然Al₂O₃，可产生5至6nm的原始A1掩模开口尺寸的误差。对于小于40或50nm的尺寸，该误差是显著的并且不适于制造高分辨率母版。相同情况适用于其它推荐的金属例如铜和镍也适用，其在碳基板的基于氧的反应离子蚀刻步骤中也被氧化。抗蚀剂层在基板氧化期间在定义图案转移上没有帮助，因为它也可能被破坏。

所需要的是用于形成高分辨率、高纵横比纳米压印母版的工艺，其具有对基板的良好粘着并且能够产生低于40nm的特征。

美国专利6391216公开了一种利用一氧化碳和含氮化合物的混合气体的等离子体来反应离子蚀刻磁材料的方法，该方法包括：一步骤，其中形成在基板上的包括其上具有抗蚀剂膜的磁材料薄膜的多层膜曝光于电子束且然后被显影，从而在抗蚀剂膜上形成图案；一步骤，其中掩模材料被真空沉积；一步骤，其中抗蚀剂被溶解从而形成掩模；以及一步骤，其中磁材料薄膜的未被掩模覆盖的部分通过利用一氧化碳和含氮化合物的混合气体的等离子体的反应离子蚀刻被去除从而在磁材料薄膜上形成图案，因而获得精细实现的磁材料薄膜。