[發明專利]一種壓縮式氣體施壓方式的納米壓印裝置

有效

• 申請號: 201110101431.3
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102253597A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 段智勇;黃震;梁二軍;鄭國恒
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 田小伍

技術領域

本發明屬于納米壓印裝置技術領域，特別涉及一種壓縮式氣體施壓方式的納米壓印裝置。

背景技術

圖形轉移是半導體制程的核心，是集成電路芯片更新換代的導向技術。長期以來一直采用光學光刻方式實現圖形轉移，在光學臨近效應校正、移相掩模、浸潤式光刻鏡頭等輔助技術支撐下，65nm/45nm特征線寬工藝已形成產能。從09?年版國際半導體藍圖來看，32nm節點和22nm?節點也可能采用光學路線實現，但更小特征線寬節點將難以采用光學方式。而從22?nm節點以下，納米壓印一直是重要的備選支撐技術之一，以其成本低、產量高、工藝簡單、圖形轉移保真度好等諸多優點備受關注。目前很多納米器件和納米結構的制備，如納米線、納米管、NEMS、等離子波導、光子晶體、亞波長器件、Metamaterial功能結構等也都可以基于該技術實現。自1995?年Stephen?Y.?Chou?提出納米壓印技術的概念以來，納米壓印技術獲得了快速發展，相繼出現了紫外固化納米壓印技術、微接觸納米壓印技術、滾軸式納米壓印技術等。?

納米壓印領域的研究工作主要集中在納米壓印技術本身的不斷完善和基于納米壓印技術進行納米器件和結構的制備，兩個方向國內外都有很多人在從事研究工作。相繼報道了激光輔助納米壓印技術、氣壓輔助納米壓印技術（ACP）、靜電輔助納米壓印技術、超聲輔助納米壓印技術、金屬圖形直接壓印成形等。約從2001年開始，國內大陸地區開始關注納米壓印技術及其應用研究。華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學、南京大學、中科院電工所等都自主建立了納米壓印系統，如華科的基于正交柔性工作臺熱壓印系統，西交的基于紫外固化、彈性掩模、六自由度主動調節承片臺等技術的壓印系統，上交的紫外固化真空負壓系統，電工所的氣囊汽缸式壓印系統，南大的混合式壓印系統實現了15nm?特性線寬轉移。

納米壓印工藝流程中，壓力施壓是極為重要的步驟，面向大面積晶圓加工時尤為明顯，直接決定了壓印轉移圖形的均勻性，影響壓印掩模板的使用壽命、圖形保真度、系統自動控制等。早期施壓常采用平板施壓方式，為基板和掩模板平行度考慮，需要諸如多自由度主動調節、正交柔性承片臺、球型滑移、氣囊充氣、刀口支撐等方式在壓入過程中調節基板掩模板完全平行。近年來氣壓施壓路線逐漸獲得認可，先進性明顯，可以克服壓印模板在壓印過程中受應力不均勻的問題，以及基板掩模板自平行、雜物影響面積最小化、模板圖形結構微小形變影響降低、避免施壓過程中側應力作用導致模板相對基板滑移破壞轉移圖案等。早期氣體施壓的一般工藝是將基板和掩模板對準后放入施壓腔室，再利用惰性氣體或者氮氣通入施壓，通過氣體量的增加獲得壓力增強。Chou?課題組于2002?年申請的美國專利并于09?年產業化，目前其Nanonex?Corp?公司的主要產品均是采用這種方式，著名的“TOM”壓印機也是基于該原理。惠普實驗室的Wu?等人報道了一種真空負壓施壓，彈性基板變形反向壓入的方式，將掩模板圖像轉移到基板上，特征線寬可以達到10nm。國內上海交通大學和中科院電工所建立的壓印系統均采用了氣體施壓方式，上交采用的是腔室抽氣，外界大氣壓驅動貼到紫外視窗上的掩模板，克服彈性環彈力下壓將掩模板壓入轉移介質，電工所是利用氣囊充氣的方式，將固定在氣囊上的基板上頂與掩模板接觸施壓，氣囊具有施壓和平行自調節的功能。

已有報道的幾種氣體施壓系統中，Chou?等人采用對稱通氣噴嘴通入氮氣到施壓腔室，對準步驟后的掩模板和基板與氣體接觸，為避免氣體進入到掩模板和基板之間，設計了包括“O”形環、密封夾具、彈性不透膜、外圍管或重物等多種方式密封樣品。試驗表明該氣體施壓方式最終壓力分布均勻，克服雜質影響能力強。但氣體初始通入時，點對稱氣源存在初始壓力不均勻，導致掩模板基板上應力分布不均勻，影響掩模板使用壽命，如采用的掩模板是軟掩模（PMDS?等）時，對轉移圖形的保真度還有一定影響。基座與施壓腔室作為一個整體無阻尼措施，氣流通入造成的腔室振動會傳遞到承片臺。兩種負壓施壓方式中，Wu?等人的方案需要彈性基板有很均勻的彈力，才能保證抽氣過程中基板被均勻的吸壓。上交的方案是將紫外透射窗和掩模貼在一起，周邊與施壓腔室基于彈性膜封閉，抽氣時大氣壓將透射窗和掩模下壓接觸基板，對彈性膜均勻性要求也很高，試驗過程中多次出現因彈性膜彈力不均勻，掩模板與基板傾斜接觸的現象。電工所氣囊施壓方案也要求氣囊周邊彈力均勻，否則基板在上頂過程中也存在與掩模板不平行，傾斜接觸造成掩模應力不均勻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓縮式氣體施壓方式的納米壓印裝置。