柔性、可拉伸、可變形曲面光刻模板與光刻方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及納米加工領域，具體講，涉及柔性、可拉伸、可變形的曲面光刻模板與光刻方法和裝置。
技術背景
[0002]光刻(opticallithography)是微納加工(micro-and-nano-fabricat1n)領域常用技術。幾乎所有的電子芯片都是用包括光刻技術在內的微納加工過程制造而成。光刻是將附有光刻膠的基片用紫外燈通過光刻模板的照射，光刻膠按照模板上的圖形在透光的部分改變了性狀，經過顯影之后，模板上的圖形就轉移到了光刻膠上。目前，用于集成電路加工的光刻技術可以達到14nm的空間分辨率；可以說，是光刻膠技術推動了集成電路基本按照摩爾定律向前發展。
[0003]光刻大都是在平面基底上進行，但許多應用需要在曲面上進行微納加工，而曲面光刻技術很難實現，主要原因是目前的光刻模板都是做在玻璃這樣剛性材質上，無法對曲面基底進行貼合，另外，由于曝光光源大都采用紫外汞燈，造成被照面上光強分布并不均勻，影響曝光效果，其他因素如復雜曲面噴膠技術等等，均會對曲面光刻造成不利影響。另夕卜，目前的光刻模板都是做在玻璃這樣剛性材質上，一種圖形需要一個模板。而很多應用需要相似的圖形和模板，差別僅僅在圖形的周期或間距。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，實現以往光刻系統不能實現的如下兩個功能:
[0005](I)該系統可以實現在具有復雜曲面的基底上進行光刻。
[0006](2)該光刻系統使用一個模板，可以實現具有相似圖形的光刻，這些圖形差別在于周期或者間距不同，為此，本發明采取的技術方案是，柔性、可拉伸、可變形的曲面光刻模板與光刻方法，制作可拉伸的柔性光刻掩模板；制作柔性紫外發光二極管LED面板作為曝光用的光源；將柔性可拉伸的模板在可控應力的作用下緊密附著在涂有光刻膠的基底上；將柔性LED面板緊密附著在柔性模板上；按照適當的劑量和相應的曝光時間，打開LED，對光刻膠進行曝光；取下柔性LED面板；取下掩模板；本次曝光完成；接下來可進行顯影和后續加工工藝。掩模板和柔性LED面板可以多次使用。
[0007]制作可拉伸的柔性光刻掩模板步驟具體為:可拉伸的柔性掩模板的材質是低楊氏模量的硅膠，而掩模板上的遮光部分為金屬材料，可拉伸的柔性光刻模板的制作工藝如下:首先加工出一個厚度為200-500nm的硅基板作為掩模板，將硅基板打孔后，放置到PDMS薄層表面。在硅基板放置到PDMS薄層之后，通過蒸鍍或者濺射的方法在PDMS上蒸鍍或濺射上金屬，PDMS薄層被加工成光刻所需的掩模板。
[0008]制作柔性曝光光源步驟具體為:基底為PDMS的可拉伸的紫外LED陣列，PDMS基底上附著有貼片LED紫外光源陣列，每個LED之間的距離d為3mm左右，LED之間的連接線通過微納加工的工藝制作，連接線可以承受拉伸形變；該光源的制作工藝為CINE (combinat1nof interconnects and electronics)process，即單獨生產電子組件和可伸縮的連接線，然后使用flip-chip焊接技術結合他們；具體過程包括三個步驟:1)使用標準的微納加工技術制造金屬接觸墊和可伸縮的連接線；2)使用可分解的粘合劑將接觸墊和可伸縮的連接線粘到一個可伸縮的襯底；3)使用flip-chip技術將金屬接觸墊和電子組件連接起來。
[0009]曝光過程及其過程方法具體為:
[0010]I)在復雜曲面上噴射光刻膠，以噴涂的方式進行，并加熱烘干去除有機溶劑；
[0011]2)將可拉伸的柔性模板緊密附著在基底上，金屬的表面向下，與光刻膠接觸；
[0012]3)如果需要，對可拉伸的柔性模板進行拉伸，改變圖形的周期或間距；
[0013]4)將LED柔性平板緊密附著在可拉伸的柔性光刻模板，然后打開LED，進行曝光；曝光時PDMS掩模板附著在光刻膠上之后，再將柔性LED光源附著在PDMS之上，LED表面朝下，與PDMS表面緊密接觸，然后打開LED燈進行曝光；
[0014]5)移開曝光用的柔性LED和可拉伸的柔性光刻模板，光刻膠顯影。
[0015]一種柔性、可拉伸、可變形的曲面光刻模板與光刻裝置，可拉伸的柔性光刻掩模板的材質是低楊氏模量的硅膠，而掩模板上的遮光部分為金屬材料，通過蒸鍍或者濺射的方法在PDMS上蒸鍍或濺射上金屬，PDMS薄層即為掩模板；柔性曝光光源基底為PDMS的可拉伸的紫外LED陣列，PDMS基底上附著有貼片LED紫外光源陣列，每個LED之間的距離d為3mm左右。
[0016]曝光光源采用貼片LED紫外光源陣列替代傳統的光刻所使用的紫外汞燈。貼片LED大小為左右，每個LED之間的間距為Imm左右，LED陣列發出的光通過光刻掩模板即PDMS薄膜后，由于散射的作用使得被照面上的光強分布更加均勻，光刻效果更好，避免了由于曝光不均勻產生的曝光不足和過度曝光的現象。
[0017]LED陣列可以采用二維可拉伸的電路系統替代一維可拉伸的電路系統，即在一維橫向可拉伸的電路結構基礎上，在縱向也添加可拉伸的結構。LED陣列變為二維可拉伸光源，便于柔性光源的拉伸。
[0018]與已有技術相比，本發明的技術特點與效果:
[0019](I)可在具有復雜曲面的基底上進行光刻，而之前的光刻技術只能在平面基底上進行。
[0020](2)可用一個模板實現相似但不相同的圖形的光刻。這些圖形具有不同的間距或者空間周期，大大擴展了光刻技術的應用范圍并實現模板的復用，降低模板的制作成本。
【附圖說明】
[0021]圖1具體加工過程圖，圖中，(a)準備硅基片作為掩模板，基片厚度200_500nm;(b)在掩模板上，打出的孔要貫穿整個掩模板，使得金屬濺射后可以附著在基底上；(c)將掩模板轉移到基底上，基底為PDMS ； (d)蒸鍍或濺射金屬(以下以Au為例)，金屬附著到基底上后，移開掩模板。
[0022]圖2曝光所用光源為分布式柔性LED平板圖。
[0023]圖3.制作LED陣列示意圖。
[0024]圖4.二維LED陣列電極示意圖。
[0025]圖5.噴涂過程示意圖。
[0026]圖6.附著柔性掩模板的示意圖。
[0027]圖7拉伸過程圖。
[0028]圖8LED柔性平板曝光過程示意圖。
[0029]圖9顯影后的光刻膠與基底
【具體實施方式】
[0030]本發明的技術方案為:制作可拉伸的柔性光刻掩模板；制作柔性紫外發光二極管(LED)面板作為曝光用的光源；將柔性可拉伸的模板在可控應力的作用下緊密附著在涂有光刻膠的基底上(可以是平面或者復雜曲面)；將柔性LED面板緊密附著在柔性模板上；按照適當的劑量和相應的曝光時間，打開LED，對光刻膠進行曝光；取下柔性LED面板；取下掩模板；本次曝光完成。接下來可進行顯影和后續加工工藝。掩模板和柔性LED面板可以多次使用。
[0031 ] 下面對技術方案中的步驟進行了詳細說明
[0032](I)制作可拉伸的柔性光刻掩模板
[0033]可拉伸的柔性掩模板的材質可以是低楊氏模量的娃膠，如PDMS(Polydimethylsiloxan)，Eco-flex等。而掩模板上的遮光部分可以用金、銷、銅等金屬，可拉伸的柔性光刻模板的制作工藝如下(以PDMS為例):首先加工出一個厚度為200-500nm的硅基板作為掩模板，將硅基板打孔后，放置到PDMS薄層表面。在硅基板放置到PDMS薄層之后，通過蒸鍍或者濺射的方法在PDMS上蒸鍍或濺射上金屬，PDMS薄層被加工成光刻所需的掩模板。具體加工過程如圖1所示。
[0034](2)柔性曝光光源
[0035]本發明中的曝光所用光源為分布式柔性LED平板，如圖2所示。
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