一种纳米压印结构的加工方法
阅读说明：本技术 一种纳米压印结构的加工方法 (Machining method of nano-imprinting structure ) 是由 李其凡 史晓华 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及了一种纳米压印结构的加工方法,包括：步骤A：在基片表面涂覆一层纳米压印专用胶；步骤B：用目标图形尺寸的模板对所述纳米压印专用胶进行纳米压印制程,使所述目标图形尺寸复制转移在所述基片上面、获得图形掩膜,所述基片表面未被所述图形掩膜覆盖的区域形成压印底膜；步骤C：通过干法刻蚀工艺去除所述压印底膜,并形成所述基片表面的裸露区域；步骤D：将所述目标图形尺寸转移至所述基片上。通过上述设置,可解决目前纳米压印技术制备的芯片结构中压印底膜既影响后续刻蚀工艺、又影响后续剥离工艺导致的目标图形复制效果差或失真的问题。(The invention relates to a processing method of a nano-imprinting structure, which comprises the following steps: step A: coating a layer of nanoimprint dedicated glue on the surface of the substrate; and B: carrying out a nano-imprinting process on the special nano-imprinting glue by using a template with a target pattern size, so that the target pattern size is copied and transferred on the substrate to obtain a pattern mask, and forming an imprinting bottom film in an area on the surface of the substrate, which is not covered by the pattern mask; and C: removing the imprinting bottom film through a dry etching process, and forming an exposed area on the surface of the substrate; step D: transferring the target graphic size onto the substrate. Through the arrangement, the problem that the imprint bottom film in the chip structure prepared by the existing nano-imprint technology influences the subsequent etching process and influences the subsequent stripping process to cause poor copying effect or distortion of the target pattern can be solved.)
技术领域
本发明涉及纳米压印技术领域，具体涉及一种纳米压印结构的加工方法。
背景技术
随着微纳加工技术的不断发展和进步，纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。广泛应用于半导体制造、MEMS、生物芯片等各个有涉及微纳加工之领域。
纳米压印不同于传统光学光刻，是同时利用物理和UV光照的方式进行结构复制，通常在压印结束后均会在结构底部(基片表面)形成不同厚度的压印底膜，覆盖了基片。
即纳米压印技术制备的掩膜结构在掩膜图形底部，基片表层均会产生不同厚度的压印底膜。
后续将目标图形复制到基片上时，可采用直接刻蚀、将掩膜结构转移至目标基材上；或者，通过先镀膜沉积、再剥离工艺(lift-off)来实现。
在后续直接刻蚀工艺过程中，通常是直接根据基板材料的属性进行刻蚀工艺体系的建立，这样由于压印底膜的存在，会导致基材晚于掩膜被腐蚀，降低了掩膜与基材间的刻蚀选择比，同时对目标图形的复制效果也会有所失真。
即目前大部分刻蚀工艺步骤会直接针对需刻蚀基材来定义刻蚀工艺体系，忽略纳米压印带来的底膜问题，这样会导致基材晚于掩膜被腐蚀，同时由于底膜是通过物理压合所形成，造成密度大于几何结构掩膜，刻蚀速率相对掩膜图形要慢，直接导致掩膜尺寸的消耗及失真，降低了选择比，同时可能照成图形复制转移的最终效果。
由此，基片表层不同厚度的压印底膜，会影响后续刻蚀工艺对基板材料的直接腐蚀，同时底膜的存在也会影响纳米压印后的剥离工艺(lift-off)实现。
因此，需要改进现有加工工艺，以解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纳米压印结构的加工方法，来解决目前纳米压印技术制备的芯片结构中压印底膜既影响后续刻蚀工艺、又影响后续剥离工艺导致的目标图形复制效果差或失真的问题。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种纳米压印结构的加工方法，包括：
步骤A：在基片表面涂覆一层纳米压印专用胶；
步骤B：用目标图形尺寸的模板对所述纳米压印专用胶进行纳米压印制程，使所述目标图形尺寸复制转移在所述基片上面、获得图形掩膜，所述基片表面未被所述图形掩膜覆盖的区域形成压印底膜；
步骤C：通过干法刻蚀工艺去除所述压印底膜，并形成所述基片表面的裸露区域；
步骤D：将所述目标图形尺寸转移至所述基片上。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤D具体包括：
步骤D01：对所述裸露区域进行镀膜沉积、形成介质膜层；
步骤D02：通过剥离工艺去除所述图形掩膜，在所述基片上获得以所述介质膜层为主的所述目标图形尺寸。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤D02中，“通过剥离工艺去除所述图形掩膜”具体包括：
通过剥离工艺，对所述压印掩膜进行湿法去除。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤D具体包括：
步骤D11：对所述裸露区域直接进行刻蚀工艺，在所述基片上获得所述目标图形尺寸。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤D11中，“对所述裸露区域直接进行刻蚀工艺”具体包括：
在所述基片表面的所述裸露区域进行干法刻蚀工艺。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤D11还包括：
控制所述压印底膜的刻蚀速率。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤C中，“通过干法刻蚀工艺去除所述压印底膜”具体包括：
步骤C1：在ICP干法刻蚀设备内，通过等离子气体对所述压印底膜进行去除；其中，所述等离子气体包括O2和/或Ar。
作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤C1中，所述ICP干法刻蚀设备内输入的O2气体流量范围为50～150sccm、输入的Ar气体流量范围为25～100sccm，O2/Ar气体输入流比范围为30～75％。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤C还包括：
步骤C2：控制所述压印底膜的刻蚀速率。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤C2具体包括：
设置所述ICP干法刻蚀设备的上电极功率范围为150～1000W、下电极功率范围为50～300W、内部压强调控范围为2.8mT～7mT、冷却温度的调控范围为5℃～40℃、He气压强调控范围为3T～8T，以控制所述压印底膜的刻蚀速率为60～200nm/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
在纳米压印结构中，先通过纳米压印专用胶、目标图形尺寸的模板在基片表面制成图形掩膜结构；而在基片表面未被图形掩膜覆盖的区域，纳米压印专用胶被压印后形成压印底膜；
再通过干法刻蚀工艺来去除压印底膜，直至暴露基片上表面、形成裸露区域；最后，对裸露区域再进行不同的加工工艺，来将目标图形尺寸转移至基片表面；图形尺寸的加工工艺可以是先镀膜沉积、再剥离图形掩膜，或者是直接进行刻蚀工艺；
由此，可在复制目标图形尺寸工艺之前，先将压印底膜彻底去除，从而避免压印底膜影响后续刻蚀工艺、或影响后续剥离工艺，从而避免目标图形复制效果差或图形尺寸失真的问题，提升产品质量、提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中纳米压印结构的加工方法的流程图；
图2是本发明一实施例中目标图形尺寸复制工艺中剥离工艺的工艺流程图；
图3是本发明一实施例中目标图形尺寸复制工艺中直接刻蚀工艺的工艺流程图；
图4是本发明一实施例中利用干法刻蚀工艺的加工方法的工艺示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图4所示，本发明一实施例提供了一种纳米压印结构的加工方法，包括：
步骤A：在基片表面涂覆一层纳米压印专用胶；
步骤B：用目标图形尺寸的模板对纳米压印专用胶进行纳米压印制程，使目标图形尺寸复制转移在基片上面、获得图形掩膜，基片表面未被图形掩膜覆盖的区域形成压印底膜；
步骤C：通过干法刻蚀工艺去除压印底膜，并形成基片表面的裸露区域；
步骤D：将目标图形尺寸转移至基片上。
具体的，在纳米压印结构中，先通过纳米压印专用胶、目标图形尺寸的模板在基片表面制成图形掩膜结构；而在基片表面未被图形掩膜覆盖的区域，纳米压印专用胶被压印后形成压印底膜；
再通过干法刻蚀工艺来去除压印底膜，直至暴露基片上表面、形成裸露区域；最后，对裸露区域再进行不同的加工工艺，来将目标图形尺寸转移至基片表面；图形尺寸的加工工艺可以是先镀膜沉积、再剥离图形掩膜，或者是直接进行刻蚀工艺；
由此，可在复制目标图形尺寸工艺之前，先将压印底膜彻底去除，从而避免压印底膜影响后续刻蚀工艺、或影响后续剥离工艺，从而避免目标图形复制效果差或图形尺寸失真的问题，提升产品质量、提高生产效率。
本发明实施例中，在图形尺寸复制工艺之前，针对纳米压印底膜增加一步去底膜步骤，这样可直接暴露出基材表面，对压印图形也不会失真，有助于后续图形尺寸转移工艺的开展，如后续mainetch(主刻蚀)步骤、纳米压印后正常进行的剥离工艺(lift-off)等，从而有效提升刻蚀选择比及图形复制效果。
进一步的，步骤D具体包括：
步骤D01：对裸露区域进行镀膜沉积、形成介质膜层；
步骤D02：通过剥离工艺去除图形掩膜，在基片上获得以介质膜层为主的目标图形尺寸。
进一步的，步骤D02中，“通过剥离工艺去除图形掩膜”具体包括：
通过剥离工艺，对压印掩膜进行湿法去除。
如图2所示，在实际工艺中，图形尺寸复制工艺可采用先镀膜沉积、再剥离图形掩膜的加工工艺。
即直接在基片表面未有压印胶覆盖的裸露区域进行镀膜沉积工艺膜层，然后再进行剥离工艺(lift-off)来实施。
具体的，待底膜去除、基材裸露后，可实现对未有压印胶覆盖的区域进行所需介质层镀膜，使介质膜层可直接与基材结合，最后再通过剥离工艺(lift-off)对压印掩膜进行湿法去除，这样就可以在基材上面得到以介质膜层为主的图形尺寸。
进一步的，步骤D具体包括：
步骤D11：对裸露区域直接进行刻蚀工艺，在基片上获得目标图形尺寸。
进一步的，步骤D11中，“对裸露区域直接进行刻蚀工艺”具体包括：
在基片表面的裸露区域进行干法刻蚀工艺。
进一步的，步骤D11还包括：
控制压印底膜的刻蚀速率。
如图3所示，在实际工艺中，后续图形尺寸复制工艺也可采用直接进行mainetch(主刻蚀)步骤，即直接对基板进行刻蚀工艺，以达到图形转移的目的。
具体的，在底膜去除工艺实施后，待底膜完全去除后，针对基材进行干法刻蚀工艺体系建立，以达到复制纳米压印掩膜图形或所需图形尺寸。
由此，具体实施例中，针对纳米压印结构所形成的压印底膜，利用干法刻蚀工艺方法，在主刻蚀基材步骤前，针对压印底膜厚度增加一步去底膜步骤，这样可直接暴露出基材表面，有助于mainetch(主刻蚀)步骤的工艺开展，可有效提升刻蚀选择比及工艺时间，对图形转移及形貌控制均优于直接进行刻蚀所得到的结果。
进一步的，步骤C中，“通过干法刻蚀工艺去除压印底膜”具体包括：
步骤C1：在ICP干法刻蚀设备内，通过等离子气体对压印底膜进行去除；其中，等离子气体包括O2和/或Ar。
进一步的，在步骤C1中，ICP干法刻蚀设备内输入的O2气体流量范围为50～150sccm、输入的Ar气体流量范围为25～100sccm，O2/Ar气体输入流比范围为30～75％。
在实际工艺中，去底膜工艺处理，主要通过在利用O2、Ar等离子体对压印底膜进行去除。
以MAXIS 380ICP刻蚀设备为例，ICP干法刻蚀设备内输入的O2气体流量范围为50～150sccm,Ar气体流量范围为25～100sccm，O2/Ar气体输入流比范围为30～75％。
进一步的，步骤C还包括：
步骤C2：控制压印底膜的刻蚀速率。
进一步的，步骤C2具体包括：
设置ICP干法刻蚀设备的上电极功率范围为150～1000W、下电极功率范围为50～300W、内部压强调控范围为2.8mT～7mT、冷却温度的调控范围为5℃～40℃、He气压强调控范围为3T～8T，以控制压印底膜的刻蚀速率为60～200nm/min。
此外，在使用MAXIS 380ICP刻蚀设备加工时，为控制底膜刻蚀速率范围为60～200nm/min，可ICP干法刻蚀设备内的具体参数设置如上，从而控制刻蚀速率及各项异性刻蚀，保证复制目标图形尺寸的保真度。
如图4所示，在实际操作中，本发明实施例针对纳米压印图形的干法刻蚀工艺步骤如下：
步骤一：利用纳米压印的方法获得图形掩膜；
步骤二：利用干法刻蚀工艺方法，针对纳米压印产生的底膜，进行去底膜处理；
步骤三：具体可涉及到两个方向的工艺需求，一个是直接对基板进行刻蚀工艺，以达到图形转移的目的，另一个方向是直接在未有压印胶覆盖的裸露区域进行镀膜沉积工艺膜层，然后再进行剥离工艺(lift-off)实施。
步骤一中提到的纳米压印结构，是通过在基片表面涂覆一层纳米压印专用胶，再用目标图形尺寸的模板进行纳米压印制程，使目标图形复制转移在基片上面。
步骤二中提到的去底膜工艺处理，主要通过在利用O2、Ar等离子体对压印底膜进行去除，
以MAXIS 380ICP刻蚀设备为例，ICP干法刻蚀设备内输入的O2气体流量范围为50～150sccm,Ar气体流量范围为25～100sccm，O2/Ar气体输入流比范围为30～75％。
ICP干法刻蚀设备内上电极功率范围为150～1000W，下电极功率范围为50～300W，内部压强调控范围为2.8mT～7mT，冷却温度的调控范围为5℃～40℃，He气压强调控范围为3T～8T，可得到底膜刻蚀速率范围为60～200nm/min。
步骤三中所提到两种方向的工艺，均在步骤二底膜去除工艺实施后，
一个方向是待底膜去除后，针对基材进行干法刻蚀工艺体系建立，以达到复制纳米压印掩膜图形或所需图形尺寸。
另一方向为待底膜去除基材裸露后，可实现对未有压印胶覆盖的区域进行所需介质层镀膜，使介质膜层可直接与基材结合，最后再通过剥离工艺(lift-off)对压印掩膜进行湿法去除，这样就可以在基材上面得到以介质膜层为主的图形尺寸。
综上，针对压印底膜对刻蚀工艺或剥离工艺等所带来的后续工艺问题，本发明不同的实施例中，主要体现在利用干法刻蚀方法，对纳米压印结构产生的底膜进行有效去除、直至基材裸露，同时很好的保留压印掩膜，且后续工艺包括但不仅限于：优化后续干法刻蚀工艺的有效实施，提升刻蚀选择比(即刻蚀基材与压印掩膜的选择比)、刻蚀形貌的有效控制以及图形复制保真度；或者，使沉积层有效地附着于基材表面、解决由于纳米压印底膜存在导致介质膜层未直接附着于基底上导致的剥离工艺(lift-off)失效的问题；由此，来直接高效地实现目标图形尺寸的复制或转移、保证保真度。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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