[发明专利]在衬底上形成微图形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在衬底上形成微图形的方法；尤其涉及一种应用压缩构图工艺而在衬底上形成微图形的方法。

背景技术

一种传统的微图形构图方法是光刻工艺。在传统的光刻工艺中，因为微图形的宽度范围由照射到微图形的掩模上的光的波长所决定，所以要形成小于100纳米的结构非常困难。

另外，在传统的应用光刻工艺的技术中，构图工艺包括多个步骤，例如：图形的形成、蚀刻和清洗，这些步骤成本高而且费时。当形成图形的衬底表面不平时，就会发生光的衍射和/或反射，从而使得这种工艺难以控制。

为了改善上述问题，已经研究出了小于100纳米的微图形的构图方法。研制了一种刻印方法，其将一模型压入衬底上的热塑薄膜中，以便产生用于不同领域的微图形，诸如集成电路生产、光电磁元件制造以及其它类似过程。例如，Stephen Y.Chou等人于1995年11月20日在“应用物理学通讯(Appl.Phys.Lett.)”第67(21)期上揭示了一种微图形构图方法。

在该方法中，模型首先被压入衬底上的一个热塑聚合物薄膜中，薄膜例如由有机玻璃(PMMA)制成，衬底例如由硅制造，衬底在例如150℃-200℃的高温下被加热，比璃态转变温度要高，对于PMMA而言，璃态转变温度是104℃。高于此温度时，聚合物成为粘性流体并可在压力下流动，从而与模型相配合。然后模型被压向一个样品，直至温度降至低于玻璃温度。在例如100-150个大气压下，模型上的图形能够完全转移到聚合物薄膜，例如PMMA上。

但是，由于这种方法的压入步骤是在高温下进行的，因此该方法不能被反复或重复地操作。详细地说，在衬底的一个特定位置形成了一个图形以后，为了在衬底的另一个位置形成另一个图形，就必须再次将具有聚合物薄膜的衬底加热至璃态转变温度以上。

但是，当如上所述衬底再次在高温下被加热时，以前形成的聚合物薄膜的图形将会消失。因此，重复应用该工艺是不可能的。应当注意，上面所指出的另一个位置可以是前一图形化位置的相邻位置，或者是位于已经图形化的聚合物薄膜的顶部位置。

为了通过一次性进行压入步骤以避免上述问题，模型必须被制成具有更复杂的图形，例如一个粗糙图形与一个精细图形相连。但是在这种情况下，就会产生费用问题以及制作如此复杂模型的技术压力。

图5示出了一个应用传统的图形构图方法所形成的衬底500之上的图形化的聚合物薄膜501。当在室温下同时使图形化的聚合物受到例如大约50-150大气压的高压以进行压入步骤，则通常会在图形化的聚合物薄膜上产生一个不希望部分。例如如图5所示，由于所产生的塑性变形，因此在靠近图形化的聚合物薄膜501的顶端会出现一个不需要的突出部502。

在传统的压入步骤中，当在室温下向衬底上的聚合物薄膜施加一负载时，如果压力低于一定值，则聚合物薄膜上的自由体积通过减小其体积而吸收施加到它上面的压力。但是，如果压力大于一定值，则会在聚合物薄膜上产生不需要的塑性变形部分。

应当注意，自由体积表示聚合物薄膜中的空隙或中空部分的总体积。

综上所述，应用在室温下所进行的压入步骤，上述传统的微图形构图方法不能生成一个具有合适图形的微图形。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的是提供一种方法，该方法通过在室温下应用压缩构图工艺，从而在衬底上形成一个微图形。

根据本发明的一个方面，提供了一种衬底上的微图形，该方法包括以下步骤：(a)在衬底上涂敷具有溶剂的聚合物材料，从而在衬底上形成一个聚合物薄膜；(b)应用预定的压缩工艺以使聚合物薄膜产生塑性变形，以便将具有一预定形状的模型压入衬底上的聚合物薄膜，从而在聚合物薄膜上构造图形；(c)通过将图形化的聚合物薄膜用作一个蚀刻掩模，在衬底上进行蚀刻，从而在衬底上形成一个微图形。

根据本发明的另一方面，提供了一种在衬底上形成微图形的方法，该方法包括以下步骤：(a)在衬底上涂敷具有溶剂的聚合物材料，从而在衬底上形成一个聚合物薄膜；(b)应用预定的压缩工艺，将具有第一预定形状的第一模型压入衬底上的聚合物薄膜，以便形成第一图形化聚合物薄膜，然后将具有第二预定形状的第二模型压入第一图形化聚合物薄膜，从而形成一个图形化聚合物薄膜；(c)通过将图形化的聚合物薄膜用作一个蚀刻掩模，在衬底上进行蚀刻，从而在衬底上形成一个微图形。

附图的简要说明