[发明专利]利用自组装小球制作用于光刻版的金属网格模板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光刻技术领域，尤其涉及一种利用自然光刻的办法制作廉价的、亚微米级图形的光刻版的方法。

背景技术

光刻(photolithography)是半导体器件制造工艺中的一个重要技术，该技术利用曝光和显影在光刻胶上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级(从毫米级到亚微米级)，已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到0.1埃数量级范围。光刻技术已经成为一种精密的微细加工技术。

自然光刻是上世纪90年代初出现的一种利用自然形成的周期的或者非周期的掩蔽层来实现周期或者非周期的微纳级图形转移的技术。相比传统的光刻技术，自然光刻技术工艺简单、成本低廉。随着近些年化学领域自组装技术的快速发展和进步，利用自组装纳米球做光刻转移(nanospherelithography/NSL)的文章和专利纷纷出现，不仅在图形转移质量上有很大的改善，而且在图形转移的创新应用上取得很多可喜的成果。利用NSL技术可以实现亚微米甚至纳米级图形转移，也可实现三维图形的制作和转移。

但NSL技术存在如下不足：首先，图形尺寸和形状受到自然掩蔽层的限制；其次，可重复性不好，每做一次图形转移都要重新铺设自然掩蔽层；再次，对部分需要特殊处理的衬底来讲，一些自然掩蔽层并不能适应某些必要的工艺环节，比如退火或者清洗；最后，会对衬底带来污染。由于相较其它技术，NSL技术仍然显现出了蓬勃的发展态势，已经成为半导体微纳加工技术领域里面一个重要的技术手段，因此如何克服上述不足，提供一种简单易行的、可重复使用的自然光光刻的光刻版就成了本领域技术研究人员的研究重点。

发明内容

本发明就是针对上述问题而作出的，因此本发明的目的在于，提供一种可重复使用的利用自然光刻技术转移微纳图形的光刻版。

具体地，本发明通过如下方式来实现，本发明涉及一种利用自组装小球在透明衬底上制作金属网格模板当作光刻版的方法，包括：

步骤1：选择表面平整的透明材料作为透明衬底；

步骤2：在透明衬底上铺上单层自组装密排小球；

步骤3：将单层自组装密排小球刻蚀拉开，形成非密排小球；

步骤4：在非密排小球层上覆盖金属层，其中非密排小球上面也覆盖了一定厚度的金属层，形成球上金属层，非密排小球间隙处是金属网格层；

步骤5：去除非密排小球和球上金属层，留下金属网格层；制备成带有金属网格层的透明衬底模板。

优选地，对于上述步骤1所述透明衬底的选择，可以是石英玻璃，也可以使用其他对近紫外或者紫外光有良好透过率的衬底材料，比如蓝宝石、透明陶瓷、透明塑胶材料等；透明衬底的形状可以多样，尺寸可以多种，厚度可以多变。

优选地，对于上述步骤2所述的单层自组装密排小球，可以是聚苯乙烯小球(polystyrene/PS sphere)，也可以是二氧化硅小球(silica/SiO₂ sphere)，或者是其他材质的自组装小球；球的直径要根据具体使用的曝光光源的波长来确定。

优选地，对于上述步骤3所述的刻蚀拉开单层自组装密排小球的方法有多种，比如反应离子刻蚀(Reactive-ion etching/RIE)技术和感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma/ICP)刻蚀技术，或者是其他刻蚀技术；刻蚀拉开小球的球间距离范围要根据后续覆盖金属的方法以及曝光光源的波长来确定。

优选地，对于上述步骤4所述的覆盖金属层可以是近紫外以及紫外吸光性较好的各种金属，比如Cr、Ni、Au等；覆盖金属层厚度要保证紫外光透过率很低，并且最好在非密排小球的半径以内，以方便剥离；覆盖金属层的覆盖方法有多种，比如电子束蒸发(electron-beam/EB evaporation)技术以及磁控溅射(Magnetron sputtering)技术。