專利名稱：利用傾斜蒸鍍的光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法，尤其涉及一種通過(guò)傾斜蒸鍍(tiltedevaporation)在基板上的抗蝕劑圖案的上層形成變形的圖案掩膜的利用傾斜蒸鍍的光刻方法。本發(fā)明方法可以提高圖案轉(zhuǎn)印的效率，并且通過(guò)調(diào)整傾斜蒸鍍的角度、方向及厚度，可以形成各種類型的納米圖案。上述抗蝕劑圖案起到用來(lái)轉(zhuǎn)印圖案的中間介質(zhì)層的作用。
背景技術(shù)：
最近，隨著納米結(jié)構(gòu)體制造技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)納米結(jié)構(gòu)體具有的特殊物理現(xiàn)象的研究不斷發(fā)展，納米結(jié)構(gòu)體的應(yīng)用事例顯著增加。制造納米結(jié)構(gòu)體的方法可以考慮自上而下(Top-down)方式和自下而上(Bottom-up)方式,其中，自上而下方式(即，通過(guò)使半導(dǎo)體的加工技術(shù)進(jìn)一步微型化，從而減小尺寸的方法)具有可以更好地重復(fù)制造規(guī)則納米結(jié)構(gòu)體的優(yōu)點(diǎn)，因此，在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用。人們正在積極地研究如何減小納米圖案的尺寸，或 形成各種形狀和結(jié)構(gòu)的納米圖案，以提高其實(shí)用性。具體來(lái)看，Top-down方式采用各種光刻方法在基板上層制成抗蝕劑圖案掩膜后，利用蒸鍍或刻蝕方法在基板上轉(zhuǎn)印圖案。根據(jù)利用光束的特性制作掩膜圖案還是通過(guò)其它方式制作掩膜圖案，Top-down方式可以分為傳統(tǒng)的光刻方法和非傳統(tǒng)的光刻方法。通常，在基板上制成的納米圖案依賴于通過(guò)光刻方法形成的掩膜圖案，這種掩膜圖案的作用為將所述圖案以同樣的形狀轉(zhuǎn)印到下層基板。但這樣轉(zhuǎn)印成的納米圖案由于光刻的特性在圖案形成上具有局限性。例如，在使用光束的情況下，由于光束的衍射現(xiàn)象或在抗蝕劑和基板之間發(fā)生的電子散射現(xiàn)象(即，鄰近效應(yīng))，很難形成高解析度的納米圖案。而在利用膠體粒子的情況下，由于自聚集特性使得納米圖案形狀受到限制，并且排列不完整。因此，本發(fā)明人考慮到上述問(wèn)題，完成了下述的本發(fā)明。本發(fā)明能夠彌補(bǔ)各種光刻方法具有的局限性，通過(guò)在抗蝕劑圖案掩膜上引入傾斜蒸鍍，使抗蝕劑圖案掩膜上表面的圖案變形，從而進(jìn)一步實(shí)施光刻。到目前為止上述抗蝕劑圖案掩膜起到用于圖案轉(zhuǎn)印的中間介質(zhì)層的作用。

發(fā)明內(nèi)容
_7] 發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的。本發(fā)明的目的在于提供一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法在基板上涂布的抗蝕劑圖案的上層，通過(guò)傾斜蒸鍍(tiltedevaporation)形成變形的圖案掩膜，從而提高圖案轉(zhuǎn)印的效率，并且通過(guò)調(diào)整傾斜蒸鍍的角度、方向及厚度，可以形成各種形狀的納米圖案。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)手段在一種實(shí)施方式中，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法，所述方法的特征在于包括步驟(I)，在基板上表面涂布抗蝕劑；步驟(2)，采用光刻工藝使所述抗蝕劑圖案化；步驟(3)，在圖案化后的所述抗蝕劑的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成變形的圖案掩膜；步驟(4)，通過(guò)變形的所述圖案掩膜，在所述基板的上表面蒸鍍第二薄膜材料；及步驟(5)，去除涂布在所述基板的上表面的抗蝕劑。圖I示出概括說(shuō)明本發(fā)明的利用傾斜蒸鍍的光刻方法的流程圖。下面，參照?qǐng)DI具體說(shuō)明所述步驟。步驟(I)，在基板上涂布抗蝕劑(步驟Sll)本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“基板”指的是可以涂布抗蝕劑或能夠蒸鍍納米圖案形成材料的各種類型的板，具體地，可以選自由玻璃、石英、硅、硅氧化物、金屬、金屬氧化物、塑料及上述物質(zhì)的混合物所構(gòu)成的組。但應(yīng)注意，只要可以涂布抗蝕劑或可以蒸鍍納米圖 案形成材料，對(duì)基板的種類沒(méi)有特別的限制。本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“抗蝕劑”指的是由于光或熱，材料的性質(zhì)發(fā)生改變的高分子材料。根據(jù)光刻的種類可以使用各種形式的抗蝕劑，具體地，可以選自由正型(positive-type)感光樹(shù)脂、負(fù)型(negative-type)感光樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂(thermoplasticresin)及熱固性樹(shù)脂(thermosetting resin)所構(gòu)成的組。同時(shí)，應(yīng)注意的是，在基板上表面涂布抗蝕劑的步驟是使用現(xiàn)有的已知方法，只要能在基板上表面上均勻地涂布抗蝕劑，不生成斑點(diǎn)，對(duì)其沒(méi)有特別的限制。步驟(2)，利用光刻工藝使所述抗蝕劑圖案化(步驟S12)通過(guò)光刻工藝，使在步驟Sll中被涂布在基板上表面的抗蝕劑形成圖案。此時(shí)，用戶可以使抗蝕劑形成多種形狀的圖案。步驟S12中，利用光刻工藝使抗蝕劑圖案化，光刻工藝可以選自由光學(xué)光刻、電子束光刻、光學(xué)投影光刻、極紫外光刻、X射線光刻、全息及納米壓印光刻工藝，但應(yīng)注意的是，并不一定受限于此。步驟(3)，在圖案化后的所述抗蝕劑的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成變形的圖案掩膜(步驟S13)本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)“傾斜蒸鍍”指的是使基板傾斜的狀態(tài)下蒸鍍薄膜材料，使得在基板上表面去除抗蝕劑的區(qū)域沒(méi)有蒸鍍薄膜材料，即，傾斜蒸鍍中使用的蒸鍍材料。只在圖案化后的抗蝕劑的上層蒸鍍薄膜材料。此時(shí)，可以通過(guò)電子束蒸鍍法(E-beam evaporation)或熱蒸鍍法(Thermalevaporation)進(jìn)行傾斜蒸鍍,但應(yīng)注意的是,并不一定受限于此。此外，第一薄膜材料可以選自由鉻、鈦、金、銀、鉬、鈀、鎳、鋁、銅、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁及其混合物所構(gòu)成的組，但應(yīng)注意的是，并不一定受限于此，可以根據(jù)刻蝕工藝或納米結(jié)構(gòu)體的種類適當(dāng)?shù)剡x擇。S卩，步驟S13為通過(guò)傾斜蒸鍍?cè)趫D案化后的抗蝕劑的上層蒸鍍第一薄膜材料，從而形成變形的圖案掩膜的步驟。同時(shí)，應(yīng)注意的是，傾斜蒸鍍的角度、方向及厚度可以設(shè)置成用戶想要的程度，因此，可以形成各種大小及形狀的納米圖案。較佳地，所述傾斜蒸鍍的特征在于傾斜所述基板，使傾斜蒸鍍角度在已設(shè)定范圍內(nèi)，已設(shè)定范圍的所述傾斜蒸鍍角度是根據(jù)抗蝕劑圖案的形狀、長(zhǎng)寬比、及抗蝕劑圖案的厚度中的至少一個(gè)進(jìn)行選擇的。
較佳地，所述傾斜蒸鍍的方向的特征在于i)當(dāng)所述傾斜蒸鍍的方向?yàn)樗蟹较蚧蚋飨嗖?0°的四個(gè)方向的情況下，形成圓柱形納米圖案；ii)當(dāng)所述傾斜蒸鍍的方向?yàn)楦飨嗖?20°的三個(gè)方向的情況下，形成三角形納米圖案；iii)當(dāng)所述傾斜蒸鍍的方向?yàn)橄嗖?80°的兩個(gè)方向的情況下，形成桿狀的納米圖案。較佳地，所述傾斜蒸鍍的厚度的特征在于，通過(guò)在所述傾斜蒸鍍的每個(gè)方向設(shè)置相同的厚度或不同的厚度，形成各種尺寸和形狀的納米圖案。步驟(4)，通過(guò)變形的所述圖案掩膜，在所述基板的上表面蒸鍍第二薄膜材料(步驟 S14)步驟S14中，在包括步驟S13中形成的變形的圖案掩膜的基板上表面蒸鍍第二薄膜材料，即，最后需要在基板上部形成納米圖案的材料。因此，第二薄膜材料在變形的圖案掩膜上部及其之外的基板上表面上蒸鍍。此時(shí)，可以通過(guò)選自由派射(sputtering)、電子束蒸鍍法(E-beam evaporation)、熱蒸鍍法(Thermal evaporation)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)及低壓化學(xué)氣相沉積法 (Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)所構(gòu)成的組的方法，進(jìn)行第二薄膜材料的蒸鍍，但應(yīng)注意的是，并不一定受限于此。同時(shí)，如果在基板上表面的去除抗蝕劑的區(qū)域存在殘留的抗蝕劑，在所述步驟(3)和所述步驟(4)之間，還可以包括通過(guò)氧等離子體刻蝕(O2 plasma etch)去除殘留的所述抗蝕劑的步驟。步驟(5)，去除涂布在所述基板上表面的抗蝕劑(步驟S15)最后，步驟S15為進(jìn)行去除已用于圖案掩膜的抗蝕劑的剝離(lift-off)工序的步驟。通常，在將所述基板放入諸如丙酮(acetone)的抗蝕劑去除液后，通過(guò)應(yīng)用超聲波振動(dòng)，可以很容易地去除抗蝕劑。通過(guò)這些步驟，基板上表面只存在納米圖案，從而可以形成零維的圓柱形的納米圖案。此外，應(yīng)注意的是，所述納米圖案可以為與點(diǎn)形、圓形、桿形、三角形、四邊形、同心圓形中的至少一種相同的形狀。同時(shí)，較佳地，在所述步驟(4)和所述步驟(5)之間，還可以包括步驟i)，在蒸鍍?cè)谒隹刮g劑上部的所述第二薄膜材料的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成再變形的圖案掩膜；及步驟ii)，通過(guò)再變形的所述圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧?。?yīng)注意的是，可以反復(fù)進(jìn)行所述步驟i)和ii)。在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于包括步驟(I)，在基板上表面蒸鍍第二薄膜材料，并且在所述第二薄膜材料的上表面涂布抗蝕劑；步驟⑵，利用光刻工藝，使所述抗蝕劑圖案化；步驟⑶，在圖案化后的所述抗蝕劑上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成變形的圖案掩膜；步驟(4)，通過(guò)變形的所述圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧?；及步驟(5)，去除涂布在所述基板上表面的抗蝕劑。圖2示出概括說(shuō)明本發(fā)明的利用傾斜蒸鍍的光刻方法的流程圖。當(dāng)與圖I示出的利用傾斜蒸鍍的光刻方法比較時(shí)，圖2示出的利用傾斜蒸鍍的光刻方法除了步驟(I)及步驟(4)之外，其余步驟相同，因此，省略對(duì)此的說(shuō)明。其中，所述步驟(I)為，首先在基板上表面蒸鍍第二薄膜材料，并且在所述第二薄膜材料的上表面涂布抗蝕劑；所述步驟(4)為，通過(guò)所述變形的圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧稀２襟E(I)，首先在基板上表面蒸鍍第二薄膜材料，并且在所述第二薄膜材料的上表面涂布抗蝕劑(步驟S21)首先在基板表面蒸鍍第二薄膜材料?？梢酝ㄟ^(guò)選自由派射(sputtering)、電子束蒸鍍法(E-beam evaporation)、熱蒸鍍法(Thermal evaporation)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)及低壓化學(xué)氣相沉積法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)的方法所構(gòu)成的組，進(jìn)行第二薄膜材料的蒸鍍，但是，只要可以在基板上表面均勻地蒸鍍第二薄膜材料，對(duì)此沒(méi)有特別的限制。此后，采用與所述步驟Sll相同的方法，在第二薄膜材料的上表面涂布抗蝕劑。步驟(4)，通過(guò)所述變形的圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧?步驟S24)步驟S24為通過(guò)所述變形的圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧?材料。此時(shí)，可以通過(guò)選自濕法刻蝕(將所述基板放置在用于第二薄膜材料的特定的刻蝕液中進(jìn)行刻蝕)、干法刻蝕(例如，離子纟先削(ion milling)、反應(yīng)離子刻蝕(reactive ionetching)、電感稱合等離子體(inductively coupled plasma))的方法刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧?，但是，除了被變形的圖案掩膜遮住的區(qū)域之外，只要可以刻蝕被蒸鍍?cè)诨迳媳砻娴牡诙∧げ牧现械氖Ｓ鄥^(qū)域，對(duì)此沒(méi)有特別的限制。較佳地，在所述步驟(4)和所述步驟(5)之間，還可以包括步驟(i)，在所述第一薄膜材料的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成再變形的圖案掩膜；及步驟(ii)，通過(guò)再變形的所述圖案掩膜，在所述基板上表面蒸鍍第二薄膜材料。可以反復(fù)進(jìn)行所述步驟i)和
ii) ο有益效果根據(jù)本發(fā)明，基于預(yù)圖案形成(pre-patterning),在第一次形成圖案后的抗蝕劑圖案掩膜上導(dǎo)入2次傾斜蒸鍍。通過(guò)這樣的加工，提高光刻的實(shí)用性，并且可以有效地制造高解析度的納米圖案，及通過(guò)現(xiàn)有的方法難以實(shí)現(xiàn)的各種特殊形狀的O維、I維、2維納米結(jié)構(gòu)體。而且，根據(jù)本發(fā)明，可以與光刻方法無(wú)關(guān)地進(jìn)行應(yīng)用，因此，提高了光刻的實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)高解析度的納米圖案，并且可以制造以現(xiàn)有的方法難以實(shí)現(xiàn)的各種尺寸和形式的納米結(jié)構(gòu)體。因此，本發(fā)明可以適用于LSPR(局部表面等離子體共振)或SERS(表面增強(qiáng)拉曼光譜)等高靈敏度的生物/化學(xué)傳感器、包括高密度光盤的存儲(chǔ)器件、有機(jī)薄膜晶體管或薄膜光伏器件等半導(dǎo)體器件、光波導(dǎo)管或顯示器等光學(xué)器件。


圖I示出概括說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法的流程圖；圖2示出概括說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法的流程圖；圖3示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造O維圓柱形納米圖案的工藝示意圖4示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造I維環(huán)形納米圖案的工藝示意圖；圖5示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造2維孔形納米圖案的工藝示意圖；圖6示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造2維環(huán)型孔形納米圖案的工藝示意圖；圖7(a)、(b)示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制成的O維圓柱形納米圖案的示意圖；圖8(a)、(b)示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制成的I維環(huán)形納米圖案的示意圖； 圖9(a)、(b)示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制成的2維孔形納米圖案的示意圖；圖10(a)、(b)示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施例的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制成的2維環(huán)型孔形納米圖案的示意圖。以下，簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖的主要符號(hào)。100 :基板200 :抗蝕劑210 :抗蝕劑圖案300 :第一薄膜材料400 :第二薄膜材料410:圓柱形納米圖案440 :環(huán)形納米圖案430 :孔形納米圖案450 :環(huán)狀孔形納米圖案
具體實(shí)施例方式以下，示出優(yōu)選實(shí)施例以幫助理解本發(fā)明。但應(yīng)注意的是，提供下列實(shí)施例只是為了更容易地理解本發(fā)明，本發(fā)明的內(nèi)容并不受限于實(shí)施例。實(shí)施例I :制造O維圓柱形納米圖案圖3示出通過(guò)本發(fā)明的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造O維圓柱形納米圖案的工藝示意圖。參照?qǐng)D3的步驟(a)，首先，準(zhǔn)備基板100，并且在基板100的上表面涂布抗蝕劑200。此時(shí)，優(yōu)選地，均勻涂布抗蝕劑200以使基板100上表面不生成斑點(diǎn)，通常采用已知的抗蝕劑涂布方法。參照?qǐng)D3的步驟(b)，通過(guò)光刻工藝使在基板100上表面涂布的抗蝕劑圖案化，形成抗蝕劑圖案210。此時(shí)，一般采用已知的光刻工藝，用戶可以使抗蝕劑形成各種形狀的圖案。在圖3的步驟(b)中，抗蝕劑圖案210形成圓柱形的圖案。參照?qǐng)D3的步驟(C)，通過(guò)傾斜蒸鍍?cè)诳刮g劑圖案210的上層蒸鍍第一薄膜材料300，形成變形的圖案掩膜A。此時(shí)，使基板100傾斜以使傾斜蒸鍍角度在已設(shè)定范圍內(nèi)，并蒸鍍第一薄膜材料，使得在基板100上表面的已去除抗蝕劑的區(qū)域220沒(méi)有蒸鍍第一薄膜材料300，即，沒(méi)有蒸鍍傾斜蒸鍍中使用的蒸鍍材料，只在抗蝕劑圖案210的上層蒸鍍第一薄膜材料300。較佳地，這種已設(shè)定范圍的傾斜蒸鍍角度是根據(jù)抗蝕劑圖案210的形狀、長(zhǎng)寬比、及抗蝕劑圖案210的厚度中的至少一個(gè)進(jìn)行選擇的。尤其是，已設(shè)定范圍的所述傾斜蒸鍍角度可以設(shè)定成具有30°至90°的角度范圍，實(shí)際可以使用60°至80°的角度范圍。同時(shí)，可以通過(guò)選自由電子束蒸鍍法及熱蒸鍍法所構(gòu)成的組的方法進(jìn)行這種傾斜蒸鍍。參照?qǐng)D3的步驟(d)，在變形的圖案掩膜A及基板100上表面蒸鍍第二薄膜材料400，S卩，最后需要在基板100上層形成納米圖案的材料。此時(shí)，可以使用已知的蒸鍍方法，并且第二薄膜材料可以采用各種類型的材料。
參照?qǐng)D3的步驟(e)，最后，進(jìn)行去除抗蝕劑圖案210的剝離(lift-off)工序。去除抗蝕劑圖案210的同時(shí)一起去除被傾斜蒸鍍?cè)诳刮g劑圖案210的上層的第一薄膜材料300和第二薄膜材料400。通常，在將所述基板放入諸如丙酮(acetone)的抗蝕劑去除液中后，通過(guò)施加超聲波振動(dòng)，可以很容易地去除抗蝕劑圖案210。經(jīng)由這些工序，在基板100的上層只存在圓柱形納米圖案410。以這種方式制成的圓柱形納米圖案，通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM, scanningelectron microscope)拍照后,在圖7 (a)、(b)中示出。參照?qǐng)D7可知,形成非常均勻的圓柱形納米圖案，并且其尺寸為大約150mm。實(shí)施例2 :制造I維環(huán)形納米圖案圖4示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造I維環(huán)形納米圖案的工藝示意圖。因?yàn)閳D4的步驟(a)、步驟(b)、步驟(C)及步驟(d)為分別與圖3的步驟(a)、步驟(b)、步驟(C)及步驟(d)相對(duì)應(yīng)的工藝，因此下文只說(shuō)明圖4的步驟(e)、步驟(f)及步驟(g)。參照?qǐng)D4的步驟(e)，通過(guò)傾斜蒸鍍，在被蒸鍍?cè)谧冃魏蟮膱D案掩膜的上表面的第二薄膜材料400的上層蒸鍍第一薄膜材料300，形成再變形的圖案掩膜B。此時(shí)，使基板100傾斜的狀態(tài)下，蒸鍍第一薄膜材料300，使得在被蒸鍍?cè)诨?00上表面的第二薄膜材料400的上層沒(méi)有蒸鍍第一薄膜材料300，只在被蒸鍍?cè)谧冃蔚膱D案掩膜A的上表面的第二薄膜材料400的上層蒸鍍第一薄膜材料300?？梢酝ㄟ^(guò)選自由電子束蒸鍍法及熱蒸鍍法所構(gòu)成的組中的方法進(jìn)行這種傾斜蒸鍍。參照?qǐng)D4的步驟(f)，通過(guò)再變形的圖案掩膜B，刻蝕被蒸鍍?cè)诨?00上表面的第二薄膜材料400，從而形成環(huán)形納米圖案440?？梢酝ㄟ^(guò)選自由濕法刻蝕(將基板100放入用于第二薄膜材料的特定的刻蝕液中進(jìn)行刻蝕)、干法刻蝕(例如，離子銑削(ionmilling)、RIE、ICP)所構(gòu)成的組中的方法進(jìn)行這種刻蝕。同時(shí)，在被蒸鍍?cè)诨?00上表面的第二薄膜材料400中，只要可以刻蝕除了被再變形的圖案掩膜B遮住的區(qū)域之外的剩余區(qū)域420，對(duì)此沒(méi)有特別的限制。參照?qǐng)D4的步驟(g)，最后，進(jìn)行用于去除抗蝕劑圖案210的剝離(lift-off)工序。去除抗蝕劑圖案210的同時(shí)，一起去除在抗蝕劑圖案210的上層傾斜蒸鍍的第一薄膜材料300和第二薄膜材料400。通常，在將所述基板放入諸如丙酮(acetone)的抗蝕劑去除液中后，通過(guò)施加超聲波振動(dòng)，可以很容易地去除抗蝕劑圖案210。經(jīng)由這些工藝，在基板100的上層只存在環(huán)形納米圖案440。同時(shí)，可以反復(fù)進(jìn)行圖4的步驟(e)和圖4的步驟(f)，隨著這些工藝的反復(fù)進(jìn)行，環(huán)形納米圖案的數(shù)量增加。以這種方式制成的環(huán)形納米圖案，通過(guò)掃描電子顯微鏡拍照后，在圖8(a) (b)中示出。參照?qǐng)D8可知，形成了非常均勻的環(huán)形納米圖案，并且其尺寸為大約150mm。實(shí)施例3 :制造2維孔形納米圖案圖5示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造2維孔形納米圖案的工藝示意圖。參照?qǐng)D5的步驟(a)，首先，在基板100的上表面蒸鍍第二薄膜材料400。然后，在第二薄膜材料400的上表面涂布抗蝕劑200。此時(shí)，因?yàn)榈诙∧げ牧?00的蒸鍍方法和抗蝕劑200的涂布方法使用已知的方法，因此，省略對(duì)此的說(shuō)明。參照?qǐng)D5的步驟(b)，通過(guò)光刻工藝使抗蝕劑200圖案化，從而形成抗蝕劑圖案210。此時(shí)，一般采用已知的光刻工藝，用戶可以使抗蝕劑形成各種形狀的圖案。參照?qǐng)D5的步驟(C)，通過(guò)傾斜蒸鍍，在抗蝕劑圖案210的上層蒸鍍第一薄膜材料300，形成變形的圖案掩膜A。此時(shí)，使基板100傾斜的狀態(tài)下，蒸鍍第一薄膜材料，使得在第 二薄膜材料400的上表面的已去除抗蝕劑的區(qū)域220沒(méi)有蒸鍍第一薄膜材料300，即，傾斜蒸鍍中使用的蒸鍍材料，只在抗蝕劑圖案210的上層蒸鍍第一薄膜材料300。參照?qǐng)D5(d)，通過(guò)變形的圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)诨?00上表面的第二薄膜材料400，從而形成孔形納米圖案430?？梢酝ㄟ^(guò)選自由濕法刻蝕(將基板100放入用于第二薄膜材料的特定的刻蝕液中進(jìn)行刻蝕)、干法刻蝕(例如，離子纟先削(ion milling)、離子刻蝕(RIE)、離子束輔助自由基刻蝕(ICP))所構(gòu)成的組中的方法進(jìn)行刻蝕。參照?qǐng)D5的步驟(e)，最后，進(jìn)行用于去除抗蝕劑圖案210的剝離(lift-off)工序。去除抗蝕劑圖案210的同時(shí)，一起去除被傾斜蒸鍍?cè)诳刮g劑圖案210的上層的第一薄膜材料300。通常，在將所述基板放入諸如丙酮(acetone)的抗蝕劑去除液中后，通過(guò)施加超聲波振動(dòng)，可以很容易地去除抗蝕劑圖案210。經(jīng)由這些工藝，在基板100的上層只存在孔形的納米圖案430。以這種方式制成的2維孔形納米圖案，通過(guò)掃描電子顯微鏡拍照后，在圖9(a)、(b)中示出。參照?qǐng)D9可知，形成孔的區(qū)域顯示為黑色，孔周圍區(qū)域顯示為亮色。形成了非 常均勻的孔形納米圖案。實(shí)施例4 :制造2維環(huán)狀孔形納米圖案圖6示出通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，制造2維環(huán)型孔形納米圖案的工藝示意圖。因?yàn)閳D6的步驟(a)、步驟(b)、步驟(C)及步驟(d)分別為與圖5的步驟(a)、步驟(b)、步驟(C)及步驟(d)相對(duì)應(yīng)的工序，因此下文只說(shuō)明圖6的步驟(e)、步驟(f)及步驟(g)。參照?qǐng)D6的步驟(e)，在第一薄膜材料300的上層再次傾斜蒸鍍第一薄膜材料300，形成再變形的圖案掩膜C。因?yàn)閮A斜蒸鍍的方式與之前的描述相同，因此省略對(duì)其的說(shuō)明。參照?qǐng)D6的步驟(f)，通過(guò)再變形的圖案掩膜C，在基板100的上表面再次蒸鍍第二薄膜材料400，形成圓柱形的納米圖案410。因?yàn)榈诙∧げ牧?00的蒸鍍方式與之前的描述相同，因此省略對(duì)其的說(shuō)明。參照?qǐng)D6的步驟(g)，最后，進(jìn)行用于去除抗蝕劑圖案210的剝離(lift-off)工序。經(jīng)由這些工藝，在基板100的上層只存在圓柱形納米圖案410和孔形的納米圖案430，這被稱為環(huán)狀孔形納米圖案450。同時(shí)，可以反復(fù)進(jìn)行圖6的步驟(e)和圖6的步驟(f)，隨著反復(fù)進(jìn)行這些工藝，環(huán)狀孔形納米圖案的數(shù)量增加。以這種方式制成的環(huán)狀孔形納米圖案，通過(guò)掃描電子顯微鏡拍照后，在圖10(a)、(b)中示出。參照?qǐng)D10可知，形成了非常均勻的環(huán)狀孔形納米圖案，并且其尺寸大約為150mmo
綜上所述，采用關(guān)聯(lián)的特定實(shí)施例進(jìn)行圖示并說(shuō)明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不受限于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該很容易理解，在下列權(quán)利要求書(shū)的范圍不脫離本發(fā)明的精神和領(lǐng)域的限度內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改及變型。工業(yè)適用性本發(fā)明可以與光刻方法無(wú)關(guān)地進(jìn)行應(yīng)用，因此實(shí)用性強(qiáng)，由于能夠?qū)崿F(xiàn)高解析度的納米圖案，并且制造以現(xiàn)有的方法難以實(shí)現(xiàn)的各種尺寸和形式的納米結(jié)構(gòu)體，因此可以適用于LSPR或SERS等高靈敏度的生物/化學(xué)傳感器、包括光盤的存儲(chǔ)器件、有機(jī)薄膜晶體管或薄膜光伏器件等半導(dǎo)體器件、光波導(dǎo)管或顯示器等光學(xué)器件。
權(quán)利要求
1.一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，包括 步驟(a)，在基板上表面涂布抗蝕劑； 步驟(b)，利用光刻工藝使所述抗蝕劑圖案化； 步驟(C)，在圖案化后的所述抗蝕劑的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成變形的圖案掩膜； 步驟(d)，通過(guò)所述變形的圖案掩膜，在所述基板的上表面蒸鍍第二薄膜材料；及 步驟(e)，去除被涂布在所述基板的上表面的抗蝕劑。
2.如權(quán)利要求I所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于， 在所述步驟(d)和所述步驟(e)之間，還包括 步驟i)，在被蒸鍍?cè)谒隹刮g劑上表面的所述第二薄膜材料的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成再變形的圖案掩膜；及 步驟ii)，通過(guò)所述再變形的圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧稀?br> 3.如權(quán)利要求2所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于， 反復(fù)進(jìn)行所述步驟i)和ii)。
4.一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法,其特征在于,包括 步驟(a)，在基板上表面蒸鍍第二薄膜材料，并且在所述第二薄膜材料的上表面涂布抗蝕劑； 步驟(b)，利用光刻工藝，使所述抗蝕劑圖案化； 步驟(C)，在圖案化后的所述抗蝕劑上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成變形的圖案掩膜； 步驟(d)，通過(guò)所述變形的圖案掩膜，刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧?；? 步驟(e)，去除被涂布在所述基板上表面的抗蝕劑。
5.如權(quán)利要求4所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于， 在所述步驟(d)和所述步驟(e)之間，還包括 步驟i)，在所述第一薄膜材料的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成再變形的圖案掩膜；及 步驟ii)，通過(guò)所述再變形的圖案掩膜，在所述基板上表面蒸鍍第二薄膜材料。
6.如權(quán)利要求5所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，反復(fù)進(jìn)行所述步驟i)和 ii)。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述基板選自由玻璃、石英、硅、硅氧化物、金屬、金屬氧化物、塑料及這些物質(zhì)的混合物所構(gòu)成的組。
8.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述抗蝕劑選自由正型(positive-type)感光樹(shù)脂、負(fù)型(negative-type)感光樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂(thermoplastic resin)及熱固性樹(shù)脂(thermosetting resin)所構(gòu)成的組。
9.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，通過(guò)選自由光學(xué)光刻、電子束光刻、光學(xué)投影光刻、極紫外光刻、X射線光刻、全息及納米壓印光刻工藝所構(gòu)成的組中的光刻工藝，進(jìn)行所述步驟(2)中的利用光刻工藝的圖案化。
10.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，通過(guò)電子束蒸鍍法(E-beam evaporation)或熱蒸鍍法(Thermal evaporation)進(jìn)行所述傾斜蒸鍍。
11.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述第一薄膜材料選自由鉻、鈦、金、銀、鉬、鈀、鎳、鋁、銅、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁及其混合物所構(gòu)成的組。
12.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，通過(guò)選自由派射(sputtering)、電子束蒸鍍法(E-beam evaporation)、熱蒸鍍法(Thermalevaporation)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition, PECVD)及低壓化學(xué)氣相沉積法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)所構(gòu)成的組中的方法，在所述基板上表面蒸鍍第二薄膜材料。
13.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，在所述步驟(C)和所述步驟(d)之間，還包括如下步驟 除所述圖案化后的抗蝕劑之外，在所述基板上仍存在殘留的抗蝕劑時(shí)， 通過(guò)氧等離子體刻蝕去除所述殘留的抗蝕劑。
14.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，通過(guò)濕法刻蝕，或者選自由離子統(tǒng)削(ion milling)、反應(yīng)離子刻蝕(reactive ion etching)、電感率禹合等離子體(inductively coupled plasma)所構(gòu)成的組中的干法刻蝕,刻蝕被蒸鍍?cè)谒龌迳媳砻娴牡诙∧げ牧稀?br> 15.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述步驟(e)是通過(guò)將所述基板放入抗蝕劑去除液中后施加超聲波振動(dòng)而進(jìn)行的。
16.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)整所述傾斜蒸鍍的角度、方向及厚度，使得形成各種尺寸及形狀的納米圖案。
17.如權(quán)利要求16所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述傾斜蒸鍍是根據(jù)已設(shè)定范圍的傾斜蒸鍍角度，只在所述圖案化后的抗蝕劑上層進(jìn)行蒸鍍的。
18.如權(quán)利要求17所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述已設(shè)定范圍的傾斜蒸鍍角度的范圍為30°至90°。
19.如權(quán)利要求16所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于 i)當(dāng)傾斜蒸鍍的所述方向?yàn)樗蟹较蚧蚋飨嗖?0°的四個(gè)方向的情況下，形成圓柱形納米圖案； ii)當(dāng)傾斜蒸鍍的所述方向?yàn)楦飨嗖?20°的三個(gè)方向的情況下，形成三角形納米圖案； iii)當(dāng)傾斜蒸鍍的所述方向?yàn)橄嗖?80°的兩個(gè)方向的情況下，形成桿狀的納米圖案。
20.如權(quán)利要求16所述的利用傾斜蒸鍍的光刻方法，其特征在于，所述納米圖案具有點(diǎn)形、圓柱形、圓形、桿形、三角形、四邊形、同心圓形中的至少一種形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用傾斜蒸鍍的光刻方法，所述方法的特征在于包括步驟(1)，在基板上表面涂布抗蝕劑；步驟(2)，利用光刻工藝使所述抗蝕劑圖案化；步驟(3)，在圖案化后的所述抗蝕劑的上層傾斜蒸鍍第一薄膜材料，形成變形的圖案掩膜；步驟(4)，通過(guò)變形的所述圖案掩膜，在所述基板的上表面蒸鍍第二薄膜材料；及步驟(5)，去除涂布在所述基板的上表面的抗蝕劑。
文檔編號(hào)H01L21/027GK102714140SQ201080044742
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者慎容范, 李承雨 申請(qǐng)人:韓國(guó)生命工學(xué)研究院