模板制备方法转让专利
申请号 : CN201980000008.9
文献号 : CN111656283B
文献日 : 2021-09-14
发明人 : 郭康 , 王路
申请人 : 京东方科技集团股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种模板的制备方法,包括:提供基底;
在所述基底上形成光刻胶图案,包括:在所述基底上由光刻胶形成间隔排布的多个第一图案,其中,所述第一图案的远离所述基底的一端的截面宽度小于所述第一图案的靠近所述基底的一端的截面宽度;
在所述多个第一图案上形成第一材料层,在垂直于所述基底所在面的方向上,所述第一材料层至少覆盖所述至少一个第一图案的一侧;
利用所述第一材料层为掩模构图至少一个所述第一图案,使得所述第一图案形成为至少一个第一子图案;以及
去除所述第一材料层;
以所述光刻胶图案为掩模构图所述基底。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,利用所述第一材料层为掩模构图至少一个所述第一图案,使得所述第一图案形成为两个所述第一子图案。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其中,在垂直于所述基底所在面的方向上,所述第一材料层覆盖所述至少一个第一图案的两侧且暴露所述至少一个第一图案的中间部分。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其中,在所述基底上形成间隔排布的多个第一图案,包括:
在所述基底上形成光刻胶层;
构图所述光刻胶层;
后烘处理所述光刻胶层以形成多个第一图案。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其中,所述第一图案的竖截面形状包括类半圆形。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其中,所述光刻胶层包括多个竖截面为类矩形的光刻胶条,后烘所述光刻胶层包括:加热所述光刻胶条,以使得所述光刻胶条熔化;以及冷却固化所述光刻胶条以形成所述第一图案;
其中,所述光刻胶条被熔化后,所述光刻胶条竖截面形状由类矩形变为类半圆形。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其中,利用激光束构图所述光刻胶层。
8.根据权利要求1‑7任一所述的制备方法,其中,所述光刻胶图案的线宽小于或等于100nm。
9.根据权利要求1‑7任一所述的制备方法,其中,在所述多个第一图案上形成第一材料层,包括:
在所述第一图案上沉积第一材料膜层,以覆盖所述多个第一图案;以及减薄所述第一材料膜层以暴露至少一个所述第一图案的一部分;
其中,剩余的所述第一材料膜层为所述第一材料层。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其中,在所述基底上形成光刻胶图案还包括:去除所述第一材料层之后,在所述第一子图案上沉积第二材料膜层,以覆盖所述第一子图案;
减薄所述第二材料膜层以暴露至少一个所述第一子图案的一部分,剩余的所述第二材料膜层为第二材料层;
利用所述第二材料层为掩模构图至少一个所述第一子图案,使得所述第一子图案形成为至少一个第二子图案;以及去除所述第二材料层。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其中,在所述基底上形成光刻胶图案还包括:去除剩余的所述第一材料膜层之后,在所述基底上剩余的光刻胶上沉积第二材料膜层,以覆盖所述剩余的光刻胶;
减薄所述第二材料膜层以暴露所述剩余的光刻胶的一部分;
利用剩余的所述第二材料膜层为掩模构图所述剩余的光刻胶;以及去除剩余的所述第二材料膜层;
其中,重复执行上述步骤至少一次,以使得所述第一子图案形成为至少一个第三子图案。
12.根据权利要求9所述的制备方法,其中,减薄方式包括化学机械研磨。
13.根据权利要求1‑7任一所述的制备方法,其中,以所述光刻胶图案为掩模构图所述基底,包括:
利用所述光刻胶图案构图所述基底,以在所述基底的未覆盖所述光刻胶图案的区域形成凹槽或者贯穿所述基底的开口。
14.根据权利要求1‑7任一所述的制备方法,其中,所述基底包括第一衬底基板以及覆盖所述第一衬底基板的第一膜层,以所述光刻胶图案为掩模构图所述基底包括:利用所述光刻胶图案构图所述第一膜层,以在所述第一膜层的未覆盖所述光刻胶图案的区域形成贯穿所述第一膜层的第一开口,以利用所述第一膜层形成第一掩模;
利用所述第一掩模构图所述第一衬底基板,所述第一衬底基板的未被所述第一掩模覆盖的区域形成凹槽或者贯穿所述第一衬底基板的第二开口;以及去除所述第一掩模。
15.根据权利要求14所述的制备方法,其中,所述第一膜层为无机膜。
16.根据权利要求1‑7任一所述的制备方法,其中,所述第一材料层为金属层。
17.根据权利要求1‑7任一所述的制备方法,其中,在平行于基底所在面且垂直于所述第一图案的延伸方向的方向上,所述第一图案的被所述第一材料层暴露部分的尺寸为所述第一图案的尺寸的2~20%。
说明书 :
模板制备方法
技术领域
背景技术
常是通过模板将图形转移到相应的产品上,通过压印实现图案的转移。因此,压印在产品上
的图案的尺寸受压印模板的精细度影响。
发明内容
在所述基底上由光刻胶形成间隔排布的多个第一图案;在所述多个第一图案上形成第一材
料层,在垂直于所述基底所在面的方向上,所述第一材料层至少覆盖所述至少一个第一图
案的一侧;利用所述第一材料层为掩模构图至少一个所述第一图案,使得所述第一图案形
成为至少一个第一子图案;以及去除所述第一材料层,获得所述光刻胶图案。
的中间部分。
刻胶层以形成多个第一图案。
熔化;以及冷却固化所述光刻胶条以形成所述第一图案;其中,所述光刻胶条被熔化后,所
述光刻胶条竖截面形状由类矩形变为类半圆形。
减薄所述第一材料膜层以暴露至少一个所述第一图案的一部分;其中,剩余的所述第一材
料膜层为所述第一材料层。
第一子图案;减薄所述第二材料膜层以暴露至少一个所述第一子图案的一部分,剩余的所
述第二材料膜层为第二材料层;利用所述第二材料层为掩模构图至少一个所述第一子图
案,使得所述第一子图案形成为至少一个第二子图案;以及去除所述第二材料层。
料膜层,以覆盖所述剩余的光刻胶;减薄所述第二材料膜层以暴露所述剩余的光刻胶的一
部分;利用剩余的所述第二材料膜层为掩模构图所述剩余的光刻胶;以及去除剩余的所述
第二材料膜层;其中,重复执行上述步骤至少一次,以使得所述第一子图案形成为至少一个
第三子图案。
图案的区域形成凹槽或者贯穿所述基底的开口。
用所述光刻胶图案构图所述第一膜层,以在所述第一膜层的未覆盖所述光刻胶图案的区域
形成贯穿所述第一膜层的第一开口,以利用所述第一膜层形成第一掩模;利用所述第一掩
模构图所述第一衬底基板,所述第一衬底基板的未被所述第一掩模覆盖的区域形成凹槽或
者贯穿所述第一衬底基板的第二开口;以及去除所述第一掩模。
为所述第一图案的尺寸的2~20%。
附图说明
具体实施方式
开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术
人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等
类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件
及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理
的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、
“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关
系也可能相应地改变。
率低下。对于激光直写、激光干涉等方法,虽然制作效率明显优于电子束直写,但是难以得
到高精细的压印模板,获得压印模板的图案的线宽通常会大于200nm。但是,对于当前模板
的制备工艺,无论是电子束直写还是激光直写、激光干涉等方法,都难以在兼顾制作效率的
同时而进一步提高模板的精细度。模板的精细度可以表示模板的图案(例如压印图案)的线
宽大小、密集程度。例如,对具有同一面积的压印模板,如果该压印模板的精细度大,则该压
印模板的压印图案的线宽小和/或压印图案的数量多。
光刻胶形成间隔排布的多个第一图案;在多个第一图案上形成第一材料层;利用第一材料
层为掩模构图至少一个第一图案,使得第一图案形成为至少一个第一子图案;以及去除第
一材料层;以光刻胶图案为掩模构图基底;其中,在垂直于基底所在面的方向上,第一材料
层至少覆盖至少一个第一图案的一侧。
是多少,第一子图案的线宽都会小于第一图案的线宽,相应地,利用上述光刻胶图案制造的
模板的精细度高于利用第一图案制造的模板的精细度。此外,上述形成第一子图案的工艺
可以被重复执行,例如以第一子图案作为下一制程的第一图案,从而获得比第一子图案的
线宽更小的第二子图案、第三子图案等,即,获得线宽非常小的光刻胶图案。例如,该第一图
案可以利用当前的制备方法获得,该当前的制备方法可以是电子束直写、激光直写、激光干
涉等。
向上,第一材料层覆盖至少一个第一图案的两侧且暴露至少一个第一图案的中间部分。如
此,利用第一材料层构图第一图案后,第一图案可以形成两个间隔的第一子图案,从而减小
光刻胶图案的线宽并增加光刻胶图案所包括的线条的数量,使得光刻胶图案形成的模板的
精细度增加。例如,第一材料层覆盖所有第一图案的两侧且暴露所有第一图案的中间部分,
如此,利用第一材料层构图第一图案后,基底上的第一子图案数量两倍于第一图案的数量。
例如,上述用于形成第一子图案的工艺过程被重复执行后,基底上的图案的数量可以达到
第一图案的数量的四倍、八倍或以上。
等)获得的图案(相当于本公开实施例的第一图案)的线宽,难以达到200nm以下。通过上述
制备方法,可以将具有200纳米线宽的第一图案形成为线宽小于100nm的第一子图案。
第一图案。通过后烘形成的第一图案的竖截面形状为类半圆形,竖截面形状为上窄下宽的
图形,例如,第一图案的远离基底的一端的截面宽度小于第一图案的靠近基底的一端的截
面宽度,利于第一材料层覆盖第一图案的两侧。需要说明的是,在本公开至少一个实施例
中,竖截面所在面垂直于基底所在面,且类半圆形可以是半圆形,也可以是形状与半圆形相
似,例如半椭圆形等。
胶条,以使得光刻胶条熔化;以及冷却固化光刻胶条以形成第一图案;其中,光刻胶条被熔
化后,光刻胶条竖截面形状由类矩形变为类半圆形。需要说明的是,该类矩形可以是矩形,
也可以是形状与半圆形相似。例如,光刻工艺获得的光刻胶条在理论上具有矩形的竖截面,
在实际的光刻工艺中,受限于设备精度等的限制,光刻胶条的竖截面的边通常会具有一定
的倾斜、弧度,该竖截面的形状近似于矩形。
膜层以暴露至少一个第一图案的一部分(例如第一图案的背离基底的端部,如图1D所示的
第一图案210的LI区域);其中,剩余的第一材料膜层为第一材料层。例如,第一图案的远离
基底的一端的尺寸小于第一图案的靠近基底的一端的尺寸。如此,减薄第一材料膜的过程
中,第一图案的中间部分会先被暴露,第一图案的两侧部分仍被第一材料膜层覆盖,而且,
随着第一材料膜的进一步减薄,第一图案的中间部分的暴露面积会增加。
第二材料膜层以暴露至少一个第一子图案的一部分(例如光刻胶的背离基底的端部),剩余
的第二材料膜层为第二材料层;利用第二材料层为掩模构图至少一个第一子图案,使得第
一子图案形成为至少一个第二子图案;以及去除第二材料层。如此,在第一材料层覆盖第一
图案的两侧且暴露第一图案的中间部分的情况下,第二子图案数量两倍于第一子图案的数
量,且四倍于第一图案的数量。
层,以覆盖所述剩余的光刻胶;减薄所述第二材料膜层以暴露所述剩余的光刻胶的一部分
(例如光刻胶的背离基底的端部);利用剩余的所述第二材料膜层为掩模构图所述剩余的光
刻胶;以及去除剩余的所述第二材料膜层;其中,重复执行上述步骤至少一次,以使得所述
第一子图案形成为至少一个第三子图案。如此,在第一材料层覆盖第一图案的两侧且暴露
第一图案的中间部分的情况下,第三子图案数量至少四倍于第一子图案的数量,且至少八
倍于第一图案的数量。
穿基底的开口。例如,如果利用光刻胶图案在基底上形成凹槽,该基底可以形成为压印模
板;如果利用光刻胶图案在基底上形成开口,该基底可以形成为掩模板。
第一膜层,以在第一膜层的未覆盖光刻胶图案的区域形成贯穿第一膜层的第一开口,剩余
的第一膜层形成为第一掩模。例如,该第一掩模可以作为硬掩模,利用该硬掩模对第一衬底
基板进行构图,可以形成具有较大深宽比的图形。例如,该第一膜层可以为无机材料膜层。
开口;以及去除第一掩模。例如,如果利用第一掩模在第一衬底基板上形成凹槽,该第一衬
底基板可以形成为压印模板;如果利用第一掩模在第一衬底基板上形成开口,该第一衬底
基板可以形成为掩模板。
制备过程如下。
的截面图。光刻胶条201的形状可以为图1A所示的直线段型,也可以为曲线段型(例如波浪
形)或者其它的形状。
冷却固化以获得第一图案210。例如,光刻胶条具有类半圆形截面形状后,可以利用冷却设
备使得光刻胶降温,也可以自然冷却。后烘的工艺条件可以根据光刻胶的具体材料来进行
设定,例如,光刻胶的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),后烘的温度可以为170℃~250
℃,持续时间可以为0.5~2h。
盖。图1D中,图b为平面图,图a为图b沿E‑F的截面图。
多种;物理减薄方法可以包括研磨、抛光等。例如,该减薄的方式可以包括化学机械研磨。
行表面抛光,从而减薄第一材料膜层301并使得第一材料膜层301的表面变为平面,随后采
用清洗液进行清洁,以去除研磨液、研磨第一材料膜层301产生的残渣等。清洗液包括去离
子水,清洁方法可以包括喷淋、浸泡、超声等。
露部分的尺寸(宽度)L1为第一图案210的尺寸(宽度)L2的2~20%,例如进一步为5%、
10%、15%等。第一图案210的被第一材料层300暴露部分的尺寸与第一图案210的尺寸的比
值比(或面积比),可以根据形成的第一子图案的尺寸进行设计,不限于上述数值范围。
的工艺可以包括干刻,干刻的气体对第一材料层300的刻蚀速率小且对光刻胶的刻蚀速率
大。图1E中,图b为平面图,图a为图b沿G‑H的截面图。
获得的第一子图案211的竖截面形状也近似于类半圆形。干刻第一图案210的工艺条件不限
于上述范围,可以根据实际工艺需求进行调整。
氧化硅等。例如,在第一材料层300为金属层的情况下,第一材料层300与第一图案210(光刻
胶)的刻蚀选择比差异大,有利于刻蚀第一图案210。例如,光刻胶的材料可以包括聚甲基丙
烯酸甲酯(PMMA)、环氧树脂等。
切(undercut)现象,避免图案线宽失真,且有利于获得具有类半圆形截面形状的第一子图
案。
以根据基底的材料进行选择。
不做赘述。
刻。该干刻所用的材料可以根据基底的材料进行选择。图3A中,图b为平面图,图a为图b沿M‑
N的截面图。
时,在S2区域沉积的光刻胶的厚度小于在S1区域沉积的光刻胶的厚度,如此,在利用化学机
械研磨减薄的过程中,S1区域的光刻胶被第一材料层暴露时,S2区域的光刻胶仍被第一材
料层覆盖。如此,在利用第一材料层为掩模刻蚀光刻胶(第一图案)的过程中,可以防止S2区
域的光刻胶被刻蚀。
模板。利用该制备方法获得的模板为压印模板。该压印模板的具体制备过程如下。
不做赘述。
从而第一膜层120可以用于形成硬掩模。
121。第一开口111贯穿第一掩模121以暴露第一衬底基板110。构图第一膜层120的工艺可以
为干刻。该干刻所用的材料可以根据第一膜层120的材料进行选择。例如,该干刻的气氛可
以包括Cl2、N2、CH4,功率可以为100w~1500w,持续时间可以为10s~90s。干刻工艺的条件不
限于上述范围,可以根据实际工艺需求进行调整。
构图第一衬底基板110的工艺可以为干刻。该干刻所用的材料可以根据第一衬底基板110的
材料进行选择。例如,该干刻使用的气体可以具有较好的各向异性。例如,该干刻的气氛可
以包括CHF3、H2、Ar,功率可以为100w~1000w,持续时间可以为10s~90s。干刻工艺的条件不
限于上述范围,可以根据实际工艺需求进行调整。
的凹槽的宽深比至少可以达到一比几十,例如1/30、1/50、1/70等。
模板。利用该制备方法获得的模板为掩模板。该掩模板的具体制备过程如下。
的相关说明,在此不做赘述。
113,第二开口113贯穿第一衬底基板110。构图第一衬底基板110的工艺可以为干刻。该干刻
所用的材料可以根据第一衬底基板110的材料进行选择。例如,该干刻使用的气体可以具有
较好的各向异性。
苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚醚醚
酮(PEEK)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等。例如,在基底未包括第一膜
层时,基底的材料可以参考上述第一衬底基板的材料。
位面积内图案的数量)提高两倍。如果重复图1C~图1F的步骤,可以使得第一图案形成为四
个、八个或者更多个子图案,从而使得利用光刻胶图案在基底上形成的图案的精细度可以
提高四倍、八倍或者更多倍。例如,将第一图案形成为四个子图案的具体过程如下。
料层的材料,在此不做赘述。
盖。例如,该减薄的方式可以包括化学机械研磨。
工艺可以包括干刻,干刻的气体对第二材料层300a的刻蚀速率小且对光刻胶的刻蚀速率
大。
5B、图4A和图4B以及图6A和图6B所示的实施例中的相关说明,在此不做赘述。
上形成的图案的精细度(图案的数量)提高八倍。例如,对于基底上剩余的光刻胶,重复执行
多次如图7A~图7D所示的步骤,可以进一步增加由光刻胶图案构图获得的模板图案的精细
度(例如单位面积内图案的数量)。
的相关说明,在此不做赘述。
线宽相关,光刻胶图案的制备过程可以参考前述实施例中的相关说明,在此不做赘述。