4 Импринтинг

Импринтинг (imprint lithography) – это метод литографии, предполагающий получение рисунка в резисте посредством вдавливания в него штампа, на поверхности которого заранее сформирован необходимый рельефный трёхмерный рисунок. Метод не предполагает использования света для передачи изображения шаблона в рисунок резиста.

Истоки метода импринтинга, в отличие от всех остальных типов литографии, лежат в глубокой древности. Первое упоминание о применение штампа для создания изображения относится к 1041 году, а право первенства принадлежит Китаю.

В Европе аналогичный процесс появился в 1436 и связан с именем Гуттенберга – изобретателя первого пресса для печатания книг. Штамп для импринтинга (аналог фотошаблона в оптической литографии) изготовляется из кварцевой пластины с использованием прецизионной электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления. Именно точность изготовления штампа задаёт разрешение рисунка, получаемого в резисте. Разрешение электронно-лучевой литографии может достигать единиц нанометра, поэтому предельное разрешение импринтинга может быть существенно меньше, чем предел оптической литографии. А так как один штамп используется неоднократно и практически не изнашивается, то достаточно высокие затраты на его изготовление быстро окупятся. На рис.5.10 приведена последовательность технологических операций, выполняемых при литографии методом импринтинга.

Рис. 5.10 - Типовая последовательность технологических операций, выполняемых при литографии методом импринтинга

Сначала на поверхность полупроводниковой структуры наносится планаризирующий слой органического вещества и производится взаимная ориентация пластины и штампа (совмещение). Затем на поверхность той области, где будет формироваться рисунок, через диспенсер наносится слой специального резиста, производится опускание штампа, выдавливание рисунка в слое резиста и экспонирование сквозь прозрачный штамп всей поверхности резиста ультрафиолетовым излучением. После окончания фотополимеризации (частичного отверждения) резиста штамп поднимается, а на поверхности пластины остаётся слой с точной репликой штампа. По завершении этой операции формирование резистивной маски на данном участке поверхности пластины заканчивается, производится перемещение пластины, и повторение вышерассмотренных операций до тех пор, пока вся поверхность пластины не будет покрыта резистивной маской с рисунком. Передача полученного рисунка в нижележащие слои происходит сначала с помощью реактивного ионного травления резиста в галогеносодержащей плазме, которое производится вплоть до вскрытия поверхности планаризирующего слоя, а затем с помощью реактивного ионного травления органического слоя в кислородной плазме (рис.5.11).

Рис. 5.11 - Схема передачи рисунка, полученного в резисте, в нижележащие слои

К преимуществам импринтинга следует отнести:

низкую стоимость оборудования и технологии, так как не используется дорогая оптика, источники излучения и фотошаблоны;

возможность перекрытия с помощью одной установки несколько топологических норм;

широкий спектр размеров элементов, которые можно реализовать данным методом при полной нечувствительности метода к изменению плотности рисунка;

достаточную простоту реализации метода, так как нет сложностей, характерных для оптической литографии, например, не нужна коррекция эффекта близости;

высокое разрешение (по крайней мере, вплоть до топологической нормы 22 нм);

возможность реализации позитивного и негативного процессов.

Данные преимущества обуславливают большой интерес к импринтингу и определяют перспективу его скорого внедрения в промышленность.