[发明专利]一种具有微纳图形结构的掩膜板制作方法和纳米光刻方法

说明书

本发明涉及纳米图形化领域，具体涉及一种具有微纳图形结构的掩膜板制作方法和纳米光刻工艺，在硅片衬底上，利用图形化工艺定义需要进行刻蚀的图形；对硅片表面进行各向异性刻蚀，通过控制刻蚀过程，在硅片上制备特定形状和特定尺寸的微纳图形排列结构；将聚合物溶液涂在具有特定形状的微纳图形排列结构的硅片表面上，将硅片表面的微纳图形结构转印在聚合物上；取出转印后的聚合物，具有微纳图形结构的聚合物作为光刻掩膜板，用于光刻制备微纳图形。本发明同时具备成本低、简单、高效、可灵活调控图形的特征尺寸和几何形状的优点，该工艺可通过调整聚合物掩膜版的图形尺寸，实现全反射式的光刻曝光技术。

技术领域

本发明涉及纳米图形化领域，具体涉及一种具有微纳图形结构的掩膜板制作方法和纳米光刻方法。

背景技术

在纳米图形化领域，大尺寸、可控、高效地制备纳米特征尺寸图形尤为重要。纳米图形化工艺具有非常多的应用，可应用于多个研究领域，包括化学、物理、生物和电子。

目前，在纳米图形化研究领域，按照是否需要掩膜板，可分为光刻掩膜图形化技术和无掩膜图形化技术。目前，已经有许多无掩模纳米光刻技术，如电子束光刻（EBL）、基于扫描探针光刻（SPL）、纳米压印等。但是这些纳米光刻技术，存在成本太高、不可灵活调控图形的特征尺寸和几何形状等缺点。而光刻掩膜图形化技术，直到现在，仍是工业界和学术界图形化领域使用最为广泛的方法之一。然而，光刻图形化存在衍射极限，无法直接实现亚波长特征尺寸。虽然已经开发了许多方法来克服衍射极限，如相移掩模技术、近场光刻、移相边缘光刻等。然而，它仍存在生产成本高，而且无法实现低于100nm的微纳图形等缺点。而束笔光刻（BPL）和相关技术也使亚波长结构的任意形状广泛应用于各种技术领域，但存在束笔制备困难、容易损耗等缺点。

在这里，我们发明了一种具有微纳图形结构的聚合物掩膜板及纳米光刻工艺。该工艺成本低、简单、而且可高效实现灵活调控图形的特征尺寸和几何形状。本工艺可通过调整聚合物掩膜板的图形尺寸，实现全反射式的光刻曝光技术。而且该技术方案可突破光学衍射极限，用于制备纳米级别的微纳图形，可应用于多个研究领域，包括化学、物理、生物和电子。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种具有微纳图形结构的掩膜板制作方法和纳米光刻方法，该方法能够突破光学衍射极限，实现纳米级别图形的图形化，同时具备成本低、简单、高效、可灵活调控图形的特征尺寸和几何形状的优点，该工艺可通过调整聚合物掩膜版的图形尺寸，实现全反射式的光刻曝光技术。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有微纳图形结构的聚合物掩膜板制作方法，包括有以下步骤：

S101：在硅片上，利用图形化工艺定义需要进行刻蚀的图形；

S102：步骤S101完成后，对硅片表面进行各向异性刻蚀，通过控制刻蚀过程，在硅片上制备特定形状和特定尺寸的微纳图形排列结构；

S103：步骤S102完成后，将聚合物溶液涂在具有特定形状的微纳图形排列结构的硅片表面上，将硅片表面的微纳图形结构转印在聚合物上；

S104：步骤S103完成后，取出转印后的聚合物，具有微纳图形结构的聚合物作为光刻掩膜板，用于光刻制备微纳图形。

本发明中，首先在硅片衬底上，利用图形化工艺定义需要进行刻蚀的图形，图形定义完成后，根据定义的图形在硅片上进行各向异性刻蚀，对刻蚀过程进行精准控制，实现在硅片上制备特定形状和特定尺寸的微纳图形结构的目的。

在硅片衬底上刻蚀完成后，将聚合物溶液涂在硅片表面上，聚合物溶液与硅片充分接触，将硅片表面的微纳图形结构转印在聚合物上，在聚合物上形成微纳图形结构。取出转印后的聚合物，具有微纳图形结构的聚合物作为光刻掩膜板，用于光刻制备微纳图形。