制造高分辨率納米壓印母版的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種制造高分辨率納米壓印母版的方法。該方法將曝光并顯影的正電子束抗蝕劑的負(fù)特征反轉(zhuǎn)為納米壓印母版的構(gòu)圖的硅氮化物層中的正特征。第一耐氧化的掩模層用來構(gòu)圖沉積在硅氮化物層上的ＤＬＣ層。構(gòu)成ＤＬＣ層之后，ＤＬＣ層的負(fù)特征被填充以沉積的金屬，該沉積的金屬在去除留下的ＤＬＣ層之后產(chǎn)生第二掩模層。第二掩模層用于蝕刻硅氮化物層，產(chǎn)生最終的納米壓印母版。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及納米壓印母版的形成。更具體而言，本專利技術(shù)涉及制造高分辨率、高縱橫比(aspect ratio)納米壓印母版的方法。
技術(shù)介紹
用于通過物理接觸將亞微米圖案轉(zhuǎn)移到另一介質(zhì)的納米壓印母版(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圖案。這些特征通常具有高縱橫比，即與它們的寬相比而言它們高得多，最小特征寬度小于50nm。通常，高縱橫比在將圖案轉(zhuǎn)移到聚合膜或可固化流體時是有用的，因?yàn)閳D案精度通過接收聚合物介質(zhì)中較深的印痕(impression)得到提高。亞微米特征必須牢固地附著到基板上，因?yàn)樽鳛槟赴?，它們被用來重?fù)地轉(zhuǎn)移圖案。從聚合膜上移開母版時會產(chǎn)生靜摩擦(stiction)或流體摩擦力，這將去除母版中松地粘著的特征。下面描述現(xiàn)有技術(shù)中公開的制造納米壓印母版的兩種方法。一種方法使用減方法(subtractive method)，由此通過從沉積在基板上的毯層(blanketlayer)蝕刻材料而產(chǎn)生轉(zhuǎn)移圖案。圖1(a)-(e)(現(xiàn)有技術(shù))示出了減工藝。從圖1(a)中沉積在基板102上的毯層104開始。通常SiNx用于層104并且硅基板用于102。負(fù)電子束(e-beam)光致抗蝕劑層106然后施加到層104，如圖1(b)。曝光和顯影產(chǎn)生構(gòu)圖的層106′，如圖1(c)。然而，當(dāng)前的負(fù)電子束抗蝕劑不能夠產(chǎn)生寬度D(附圖標(biāo)記108)小于約40nm的結(jié)構(gòu)。SiNx層104的蝕刻之后，留下的圖案尺寸D太大而不能提供高級圖案母版所要求的小于40nm的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)的另一方法是加方法(additive method)，示于圖2(a)-(e)(現(xiàn)有技術(shù))、3(現(xiàn)有技術(shù))和4(現(xiàn)有技術(shù))。在該方法中，電子束抗蝕劑202直接沉積在基板102上，被曝光和顯影從而形成圖案化層202′。該圖案是所需最終圖案的負(fù)圖像。然后在電子束抗蝕劑圖案化層202′之上沉積SiNx材料204，如圖2(c)所示。然而，沉積SiNx材料到狹窄的溝槽中是困難的，并且會在溝槽的底部產(chǎn)生缺陷和孔洞302，如圖3(現(xiàn)有技術(shù))所示。平坦化(圖2(d)現(xiàn)有技術(shù))及抗蝕劑去除之后，所完成的母版示于圖2(e)。圖4(現(xiàn)有技術(shù))的輪廓細(xì)節(jié)示出該工藝由于與基板的界面處的孔洞和缺陷302而會導(dǎo)致不佳粘著結(jié)構(gòu)204′。美國專利6753130公開了一種用于構(gòu)圖含碳基板的方法，該方法利用抗蝕劑材料的圖案化層作為掩模且然后從基板安全地去除掩模而沒有不利地影響基板，該方法包括順序步驟(a)提供基板，該基板包括含碳的表面；(b)在基板表面上形成薄金屬層；(c)在薄金屬層上形成抗蝕劑材料層；(d)構(gòu)圖抗蝕劑材料層；(e)利用抗蝕劑材料的圖案化層作為圖案定義掩模構(gòu)圖基板；及(f)利用薄金屬層作為濕可剝離層或等離子體蝕刻/灰化停止層來去除該掩模。在該公開中，薄金屬層輔助從抗蝕劑層向碳基板轉(zhuǎn)移圖案，并且必須在碳基板的氧化之前被蝕刻。然而，所建議的使用優(yōu)選的金屬鋁會損害圖案完整性，因?yàn)殇X在碳基板的氧反應(yīng)離子蝕刻步驟期間會氧化，從而改變鋁掩模層中開口的尺寸。例如，25至30埃厚的氧化物，通常為在室溫生長的自然Al2O3，可產(chǎn)生5至6nm的原始Al掩模開口尺寸的誤差。對于小于40或50nm的尺寸，該誤差是顯著的并且不適于制造高分辨率母版。相同情況適用于其它推薦的金屬例如銅和鎳也適用，其在碳基板的基于氧的反應(yīng)離子蝕刻步驟中也被氧化。抗蝕劑層在基板氧化期間在定義圖案轉(zhuǎn)移上沒有幫助，因?yàn)樗部赡鼙黄茐?。所需要的是用于形成高分辨率、高縱橫比納米壓印母版的工藝，其具有對基板的良好粘著并且能夠產(chǎn)生低于40nm的特征。美國專利6391216公開了一種利用一氧化碳和含氮化合物的混合氣體的等離子體來反應(yīng)離子蝕刻磁材料的方法，該方法包括一步驟，其中形成在基板上的包括其上具有抗蝕劑膜的磁材料薄膜的多層膜曝光于電子束且然后被顯影，從而在抗蝕劑膜上形成圖案；一步驟，其中掩模材料被真空沉積；一步驟，其中抗蝕劑被溶解從而形成掩模；以及一步驟，其中磁材料薄膜的未被掩模覆蓋的部分通過利用一氧化碳和含氮化合物的混合氣體的等離子體的反應(yīng)離子蝕刻被去除從而在磁材料薄膜上形成圖案，因而獲得精細(xì)實(shí)現(xiàn)的磁材料薄膜。美國專利6576562公開了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在目標(biāo)上形成具有芳香環(huán)和80wt％或更多碳含量的掩模材料；通過蝕刻掩模材料至所需圖案而形成掩模材料圖案；及蝕刻該目標(biāo)從而轉(zhuǎn)移作為掩模的掩模材料圖案至目標(biāo)上。美國專利6673684公開了一種制造集成電路的方法，包括在導(dǎo)電材料層之上提供金剛石層。帽層設(shè)置在金剛石層之上并被構(gòu)圖從而形成帽特征。金剛石層根據(jù)帽特征被構(gòu)圖從而形成掩模，且導(dǎo)電材料層的至少一部分根據(jù)該掩模被去除。美國專利申請2004/0180551公開了一種用于構(gòu)圖微電子器件中的鋁層的碳硬掩模。該碳硬掩模將在反應(yīng)離子蝕刻工藝期間釋放碳，由此消除對使用CHF3作為鈍化氣體的需要。RIE工藝之后殘留的部分碳硬掩模在后續(xù)的剝離鈍化工藝期間被去除而不需要單獨(dú)的掩模去除步驟。日本專利JP11092971公開了一種工藝，能夠通過由Ti、Mg、Al、Ge、Pt、Pd單金屬和主要包括這些元素的一種或更多的合金或化合物構(gòu)造掩模以高分辨率和精度實(shí)現(xiàn)簡單蝕刻。Ti、Mg、Al、Ge、Pt、Pd、主要包括這些元素的合金或化合物幾乎不與CO-NH3氣體等離子體反應(yīng)，所以它們適于用作掩模材料。特別地，Ti、其合金或主要包括Ti的化合物是優(yōu)異的。通過使用包括這些材料的掩模，不發(fā)生由于蝕刻引起的污染物在目標(biāo)材料上的再沉積，并且銳利和精確的蝕刻是可能的。蝕刻的目標(biāo)材料優(yōu)選地是磁材料坡莫合金等。當(dāng)抗蝕劑膜用于圖案形成時，使用各種有機(jī)聚合物膜。蝕刻等離子體氣體優(yōu)選地是CO和含氮化合物例如NH3和胺類的混合物氣體。日本專利JP2003140356公開了一種用于形成精細(xì)圖案的方法，包括工序在目標(biāo)基板上，沉積掩模材料在形成于第二抗蝕劑膜的表面上的圖案上；然后去除第一抗蝕劑膜和第二抗蝕劑膜從而在目標(biāo)基板上形成由掩模材料構(gòu)成的點(diǎn)圖案排列。該方法特征在于所使用的掩模材料含有精細(xì)顆粒作為結(jié)構(gòu)要素，所述精細(xì)顆粒具有碳原子的集合體(aggregate)。日本專利JP1202353公開了一種電介質(zhì)膜，選自包括鍺氮化物、鈦氮化物、硼氮化物、鉻氮化物、鋯氮化物、鈷氮化物、磷氮化物、硅碳化物、鎢碳化物、鈦碳化物、鉻碳化物、鉬碳化物和鋯碳化物的組，該電介質(zhì)膜通過真空薄膜形成技術(shù)在玻璃基板上形成至與所需信號坑(signal pit)或?qū)Р?guide groove)的深度對應(yīng)的厚度。然后在其上形成具有所需信號坑或?qū)Р鄣膱D案的抗蝕劑圖案并且通過抗蝕劑圖案暴露的電介質(zhì)膜通過蝕刻被去除，然后抗蝕劑圖案被去除。日本專利JP3252936公開了一種在基板上作為蝕刻層形成的硬氮化碳膜，其上通過涂覆形成抗蝕劑膜。將光致抗蝕劑膜曝露到激光照射并顯影之后，形成抗蝕劑圖案從而用作硬碳膜的蝕刻的掩模。通過去除留在表面上的抗蝕劑，因而獲得了包括氮化硼的表面保護(hù)膜。至于蝕刻層，可以使用鋁、鉻、硅、或這些的氧化物、或基板本身來代替硬碳膜。因而改善了壓模(stamper)的耐用性。日本專利JP62167869公開了一種在玻璃構(gòu)成的基板上由光致抗蝕劑本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制造壓印母版的方法，包括：提供具有硅氮化物構(gòu)成的表面的基板；在所述基板的所述表面上形成ＤＬＣ層；在所述ＤＬＣ層上形成第一掩模層，所述第一掩模層選自主要包括Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、它們的合金、及多晶硅的組；通過構(gòu)圖所述第一掩模層產(chǎn)生構(gòu)圖的第一掩模；通過蝕刻所述ＤＬＣ層將圖案從所述構(gòu)圖的第一掩模轉(zhuǎn)移到所述ＤＬＣ層來產(chǎn)生構(gòu)圖的ＤＬＣ掩模；在所述構(gòu)圖的ＤＬＣ掩模和所述構(gòu)圖的第一掩模之上沉積第二掩模層；通過首先去除所述構(gòu)圖的第一掩模且然后去除所述構(gòu)圖的ＤＬＣ掩模來從所述第二掩模層產(chǎn)生構(gòu)圖的第二掩模；及利用所述構(gòu)圖的第二掩模作為圖案定義模板通過蝕刻所述基板的所述表面來反轉(zhuǎn)所述圖案。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：茲沃尼米爾Z班迪克，李瑞隆，楊宏淵，
申請(專利權(quán))人：日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：NL[荷蘭]