專利名稱：利用普通紫外光深刻層光刻的分離曝光工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于濕法刻蝕中的光刻技術(shù)領(lǐng)域，涉及到對微電子集成電路、集成光路等制備微細結(jié)構(gòu)的光刻工藝方法的改進。
目前國際上用于微細結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的光刻工藝主要有兩種。第一種是采用常規(guī)的濕法刻蝕如圖1所示包括(1)樣品的清洗；(2)光刻膠的旋涂；(3)前烘、光刻、曝光；(4)顯影、固化、最后腐蝕。光刻時通常采用UV光作光源，也可以用DUV光，X光等作光源，如1980年初德國卡爾斯魯爾核研究中心開發(fā)而成的LIGA技術(shù)就是利用同步輻射X光作深層光刻。第二種方法是干法刻蝕。
上述制作工藝存在如下問題(1)雖然利用紫外UV光的常規(guī)光刻工藝已相當(dāng)成熟，且簡單易行，成本低，但通常情況下它要求光刻膠厚度在1-2μm左右，如果光刻膠太厚將存在曝光深度不夠而不能完全曝光的問題，這對于下一步顯影腐蝕極為不利。而對于某些特殊要求，如樣品的深度腐蝕則要求具有較厚的光刻膠作保護膜，而利用普通UV光曝光只能對較薄的光刻膠曝光，所以它不能滿足樣品的深度腐蝕。
(2)利用同步輻射X光作深層曝光，在一定條件下曝光深度可達100μm，而且光刻膠側(cè)壁光滑、陡直。雖然它滿足深度腐蝕的要求，但其工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，成本高，不利于實用化。
(3)干法刻蝕更多實用于淺溝道的腐蝕，雖然采用溴化物作氣體源可達到深度腐蝕的目的，但其原材料和設(shè)備昂貴，成本高。
本發(fā)明的目的在于解決利用普通UV光不能深度曝光以及利用同步輻射X光工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，成本高的問題，本發(fā)明為需要深度腐蝕的微細加工提供穩(wěn)定可靠、簡單易行、低成本的利用普通UV光進行深層光刻分離曝光的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案(如圖2所示)利用普通UV光深層光刻的分離曝光工藝方法，它主要由涂膠—完全曝光—再涂膠—再掩膜曝光過程組成，(1)將拋光的樣品用溶劑超聲清洗，然后用熱的保護性氣體將樣品吹干去濕，并且經(jīng)粘附增強劑處理；(2)然后用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆樣品，再在一定溫度下烘干去除溶劑；(3)前烘之后的樣品在一定時間內(nèi)不要馬上掩膜曝光，而是完全曝光；(4)再一次用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆、烘干并掩膜光刻樣品，(5)對樣品顯影之后固化，得到厚掩膜光刻膠，(6)最后腐蝕樣品。
本發(fā)明的思想是基于光刻工藝本身而來的。我們知道，無論是正性膠還是負性膠，顯影之后曝光，腐蝕時腐蝕液幾乎不對曝光的光刻膠起作用，曝光后的光刻膠仍能起到很好的掩蔽作用。本發(fā)明所利用的分離曝光工藝方法就是利用這些特點。本發(fā)明是先將樣品一次旋涂的光刻膠進行完全曝光，再用光刻膠旋涂并對樣品進行預(yù)處理，最后掩膜曝光并顯影。本發(fā)明前烘后的樣品完全曝光，克服已有技術(shù)馬上掩膜曝光帶來光刻膠較薄滿足不了深度腐蝕的要求；本發(fā)明僅利用普通UV光就能制備較厚的光刻膠保護膜，本發(fā)明解決了已有技術(shù)只能制備較薄的光刻膠保護膜的問題，同時解決了同步輻射X光工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，成本高的問題，滿足樣品深度腐蝕的需要。如果一次分離曝光后用于掩蔽的光刻膠不夠厚，也可以再一次分離曝光而不影響光刻膠保護薄膜，直至滿足深度腐蝕要求為止。本發(fā)明可廣泛用于微電子集成電路、集成光路等制備微細結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1是已有技術(shù)UV光光刻工藝流程2是本發(fā)明分離曝光工藝流成圖下面結(jié)合附圖2和具體實施例詳細介紹本發(fā)明實施例用于高功率激光器的銅微通道熱沉的銅的深度腐蝕1)將硬的無氧銅板按要求切割，得到20×20×1mm3銅片。
2)依次用金鋼砂和拋光膏對銅片進行物理拋光，再用腐蝕液化學(xué)拋光，得到表面光滑平整無劃痕的樣品。
3)依次采用丙酮、乙醇、去離子水等溶劑超聲清洗樣品5分鐘。
4)采用熱的保護性氣體可以選擇氮氣或氬氣將樣品去除濕氣，并經(jīng)三甲基甲硅烷二乙基胺等粘附增強劑處理，然后用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆。粘附增強劑還可采用六甲基環(huán)三硅氧烷，或六甲基二硅氧烷，其目的是盡量避免分辨率損失、側(cè)向腐蝕，或處理過程中整個圖形的變形。
5)將涂有光刻膠的樣品在80℃下恒溫烘烤20分鐘以去除溶劑。
6)利用UV光將前烘樣品完全曝光7)將曝光后的樣品再用光刻膠旋轉(zhuǎn)涂覆并重復(fù)前烘過程。
8)利用UV光將樣品掩膜曝光。
9)對樣品顯影固化、最后腐蝕。
10)如果一次分離曝光后用于掩蔽的光刻膠不夠厚，也可以再一次分離曝光而不影響光刻膠保護薄膜，直至光刻膠保護膜滿足深度腐蝕要求為止。
權(quán)利要求
1.利用普通紫外光深層光刻的分離曝光工藝方法，它主要由涂膠—完全曝光—再涂膠—再掩膜曝光過程組成，(1)將拋光的樣品用溶劑超聲清洗，然后用熱的保護性氣體將樣品吹干去濕，并且經(jīng)粘附增強劑處理；(2)然后用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆樣品，再在一定溫度下烘干去除溶劑；(3)前烘之后的樣品在一定時間內(nèi)完全曝光；(4)再一次用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆、烘干并掩膜光刻樣品，(5)對樣品顯影之后固化，得到厚掩膜光刻膠，(6)最后腐蝕樣品。
全文摘要
本發(fā)明涉及濕法刻蝕中的光刻技術(shù),將拋光的樣品用溶劑超聲清洗;用熱的保護性氣體將樣品吹干去濕,經(jīng)粘附增強劑處理;用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆,在一定溫度下烘干去除溶劑;前烘之后的樣品完全曝光,再用光刻膠溶液旋轉(zhuǎn)涂覆烘干并掩膜光刻,顯影之后固化,得到厚的掩膜光刻膠,最后腐蝕。采用本發(fā)明提供的用普通UV光深層光刻的分離曝光技術(shù),解決了微細加工技術(shù)中的深度腐蝕問題,簡化器件的制備工藝,降低成本。適用于微電子集成電路、集成光路等微細結(jié)構(gòu)的制備。
文檔編號G03F7/20GK1365027SQ0112096
公開日2002年8月21日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者廖新勝, 劉云, 王立軍 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所