纳米压印方法及纳米压印设备与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种纳米压印方法及纳米压印设备。

背景技术：

1、纳米压印具有高产量、高精度、低成本、操作简单和可以大面积生产等优点，因而近年来在半导体领域展现了独特的优势和广阔的应用前景。在众多的纳米压印工艺方法中，紫外压印技术是目前综合性能最好的压印技术，它利用透明的石英玻璃模板压在基片上，并在室温条件下用紫外光照射聚合物层实现固化成型。这项技术成功的关键主要取决于选择合适的压模、对压模表面的抗粘连修饰以及抗粘连层的使用寿命等，同时必须严格优化压印工艺条件如：稳定的压印压力以确保精确的复制压模图案，从而有利于将压印图形高保真的转移到衬底上。

2、为了得到大面积图案的均匀复制，在紫外纳米压印中可用弹性高分子模板，如软膜替代石英模板作为压印模板，并对对压印的具体工艺参数即压印压力进行了优化。纳米压印技术通过光刻胶的受力变形来实现其图形化，因而为了得到大面积均匀的且保真度高的纳米图形，精确的控制压印压力十分重要。压印压力的选择主要取决于所使用的紫外光刻胶的粘度。在压印力为5kpa-10kpa时，如图1，由于压印载荷较小，只有部分光刻胶层11可以流动到软膜20的凹坑内部，因此制备出的晶片10表面的纳米图案的表面存在一定的缺陷，同时图案的侧壁形貌也较差；当压印力为13kpa-18kpa时，如图2所示，所有的光刻胶层11都能流动并充分填充到软膜20的凹坑内部，因而所制备的晶片10表面的纳米图案具有良好的表面以及侧壁形貌，并具有较高的图案保真度，同时由于光刻胶层11充分填充至软膜20的凹坑，所以压印后残留的光刻胶层11的厚度很小，从而在后续的图案转移过程中，可用较短时间的反应离子刻蚀去除，图形失真很小；在压印力为20kpa-25kpa时，如图3所示，软膜20发生变形，光刻胶层11表面特征图案的尺寸变宽，同时特征图案出现明显失真，制备的晶片10表面的纳米图案侧壁形貌也不规则，残留的光刻胶层11厚度也不均匀。

3、因此，亟需提供一种纳米压印方法及纳米压印设备，从而解决现有技术中的上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米压印方法，能够提供稳定的模压力，改善压印的均匀性，提高压印软膜的使用寿命，从而降低生产成本。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、该纳米压印方法包括步骤：

4、s1、将软膜固定于施压定位台内，上述软膜与上述施压定位台的内腔形成有密闭的施压腔室，将晶片放置于软膜下方；

5、s2、使用第一施压机构向上述施压腔室提供第一压力，以使上述软膜朝向上述晶片凸起并贴设于上述晶片的表面；

6、s3、使用第二施压机构提供逐渐增大的压力直至不小于上述第一压力，随后解除上述第一施压机构与上述施压腔室的连通，上述第一施压机构的输出端仍保持第一压力，由上述第二施压机构向上述施压腔室施加第二压力，以使上述软膜对上述晶片完成压印，上述第二压力大于上述第一压力；

7、s4、上述第二施压机构开始泄压，直至上述第二施压机构提供的压力不大于上述第一压力，随后解除上述第二施压机构与上述施压腔室的连通，同时连通上述第一施压机构与上述施压腔室；

8、s5、向下方移动上述晶片，以使上述晶片脱离上述软膜。

9、可选地，上述第一施压机构和上述第二施压机构均连通于第一阀，上述第一施压机构连通于上述第一阀的第一进口，上述第二施压机构连通于上述第一阀的第二进口，上述第一阀的第一出口连通于上述施压腔室，上述第一出口选择性地连通于上述第一进口或上述第二进口；步骤s3中，解除上述第一施压机构与上述施压腔室的连通时，上述第一出口连通于上述第二进口；步骤s4中，解除上述第二施压机构与上述施压腔室的连通时，上述第一出口连通于上述第一进口。

10、可选地，步骤s2中，上述第一施压机构提供的压力逐渐增大直至达到上述第一压力时，上述第一出口连通于上述第一进口；步骤s3中，上述第二施压机构提供的压力逐渐增大直至达到上述第二压力时，上述第一出口连通于上述第二进口。

11、可选地，上述第一压力为1.3kpa至1.8kpa，上述第二压力为13kpa至18kpa。

12、可选地，步骤s1中，还包括步骤s11：将晶片固定于托盘内，上述托盘带动上述晶片上移至上述软膜下方的压印位置处；步骤s5中，还包括步骤s51：上述托盘带动上述晶片下移，直至上述晶片脱离上述软膜。

13、本发明的另一个目的在于提供一种纳米压印设备，该纳米压印设备用于如上述任一方案所述的纳米压印方法，包括施压定位台、第一施压机构和第二施压机构，上述施压定位台内部设置有软膜，上述软膜与上述施压定位台的内腔形成一密闭的施压腔室，上述软膜用于贴设于晶片表面并压印上述晶片；上述第一施压机构选择性地连通于上述施压腔室，上述第一施压机构用于向上述施压腔室提供恒定的第一压力；上述第二施压机构选择性地连通于上述施压腔室，上述第二施压机构用于向上述施压腔室提供恒定的第二压力；上述第二压力大于上述第一压力。

14、可选地，上述第一施压机构和上述第二施压机构均连通于第一阀，上述第一施压机构连通于上述第一阀的第一进口，上述第二施压机构连通于上述第一阀的第二进口，上述第一阀的第一出口连通于上述施压腔室，上述第一出口选择性地连通于上述第一进口或上述第二进口。

15、可选地，上述第一阀包括2个并联的电磁阀，其中一个上述电磁阀的进口连通于上述第一施压机构，另一个上述电磁阀的进口连通于上述第二施压机构，2个上述电磁阀的出口均连通于上述施压腔室。

16、可选地，上述第一施压机构和上述第二施压机构均包括壳体、密封柱塞、驱动件和驱动支架，上述壳体具有内腔；上述密封柱塞密封滑动连接于上述壳体的内腔，并将上述壳体的内腔分为驱动腔和压力腔，上述压力腔连通于上述施压腔室；上述驱动件设置于上述壳体外壁；上述驱动支架滑动连接于上述驱动腔，上述驱动支架连接于上述驱动件的输出端，上述驱动支架用于驱动上述密封柱塞压缩上述压力腔。

17、可选地，上述压力腔的出口处设置有第一单向阀，上述第一单向阀的出口分别连通于上述施压腔室和泄压阀。

18、有益效果：

19、本发明中的纳米压印方法首先使用第一施压机构向施压腔室提供第一压力，并使得软膜向晶片凸出，并贴设于晶片的表面，确保空隙中的空气顺利排出，解决空气在空隙中形成缺陷；随后第二施压机构逐渐增压，当其压力达到第二压力时，解除第一施压机构与施压腔室的连通，同时第二施压机构与施压腔室连通，第二施压机构使软膜向晶片压印图形；在压印完成后，解除第二施压机构与施压腔室的连通，第一施压机构保持的第一压力随即连通于施压腔室，在保持第一压力的同时完成晶片与软膜的脱离。整个施压压印图形与脱离晶片的过程中，施压腔室内的压力均保持恒定、稳定，能够保证软膜板上的图案精准的转移到晶片上，不至于因压力过大或过小造成图案转移过程中扭曲变形或填充不满，从而提升压印工艺制程图形转移的均匀性、完整性，也有利于软膜与固化的光刻胶图案顺利脱模，提高单个软膜的使用寿命。