CN101430503B - 用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，包括：清洗基片，烘干；在基片上旋涂LOR型抗蚀剂作为双层胶的底层胶，烘干；在LOR层上旋涂ZEP520型电子束抗蚀剂作为顶层胶，前烘；电子束光刻，对顶层胶进行曝光；对曝光后的顶层胶进行显影、定影，吹干，得到顶层胶光刻图形；利用顶层胶光刻图形做掩蔽，使用LOR腐蚀剂对底层胶进行腐蚀，得到所需的内切图形；在得到的内切图形上蒸发金属；依次去除顶层胶与底层胶，完成剥离工艺，得到所需金属图形。利用本发明，解决了双层胶的内切结构变得模糊不清的问题，具有分辨率高、可靠性高、重复性好等优点。

Description

用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法
技术领域
本发明涉及微电子学与纳米电子学中的微纳米加工技术领域，尤其涉及一种用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法。
背景技术
随着大规模集成电路的特征尺寸进入到纳米级，传统的硅基集成电路技术面临挑战，纳电子学正在蓬勃发展，新工艺的研究也成为当前热点领域。
双层胶工艺由于其底层胶的内切结构(如图1所示，图1为双层胶内切结构示意图)，降低了金属剥离工艺的难度，提高了金属剥离工艺的成品率，在制备纳电子器件金属电极、纳米压印模板等方面具有广泛的潜在应用前景。
通常，常用的电子束双层胶工艺采用不同分子量的PMMA的组合、PMMA/PMMA-MAA组合，以及PMMA/ZEP520的组合，利用其对电子束灵敏度的不同来形成内切结构(Lihua An，Yuankai Zheng，Kebin Li，PingLuo and Yihong Wu，J.Vac.Sci.Technol.B，vol.23(4)，pp.1603-1606)。
但是当特征尺寸小于100nm时，这类双层胶的内切结构变得模糊不清，其原因是此类结构由于性质类似而易产生相互扩散，导致分界线不明显的互溶现象。
所以，有必要研究新的电子束双层胶工艺以满足纳米加工技术的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，以解决双层胶的内切结构变得模糊不清的问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，该方法包括：
步骤1、清洗基片，烘干；
步骤2、在基片上旋涂LOR型抗蚀剂作为双层胶的底层胶，烘干；
步骤3、在LOR层上旋涂ZEP520型电子束抗蚀剂作为顶层胶，前烘；
步骤4、电子束光刻，对顶层胶进行曝光；
步骤5、对曝光后的顶层胶进行显影、定影，吹干，得到顶层胶光刻图形；
步骤6、利用顶层胶光刻图形做掩蔽，使用LOR腐蚀剂对底层胶进行腐蚀，得到所需的内切图形；
步骤7、在得到的内切图形上蒸发金属；
步骤8、依次去除顶层胶与底层胶，完成剥离工艺，得到所需金属图形。
上述方案中，所述基片清洗采用微电子标准清洗工艺。
上述方案中，所述前烘、烘干使用的是热板或烘箱，热板或烘箱的温度为180度，时间30分钟。
上述方案中，所述显影、定影采用ZEP520标准显影液、定影液，吹干使用高纯氮气吹干。
上述方案中，所述蒸发金属采用热蒸发、电子束蒸发以及溅射，所用金属为Cr、Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Ti、Co或W。
上述方案中，所述剥离工艺采用丙酮或异丙醇。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明提供的这种用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，采用ZEP520作为顶层胶，LOR作为底层胶的电子束光刻剥离的双层胶工艺，与之前的电子束双层胶工艺相比，主要有以下两方面的优点。
1、具有清晰可控的内切结构，降低了剥离工艺难度，提高了剥离成品率；
2、由于ZEP520是一种灵敏度很高的电子束光刻抗蚀剂，所以本发明具有很高的效率以及产率；
3、具有分辨率高、可靠性高、重复性好等优点。
附图说明
图1为双层胶内切结构示意图；
图2为本发明提供的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法流程图；
图3为本发明提供的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的工艺流程图；
图4为依照本发明实施例提供的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
LOR(Micro Chem.Corp.)对电子束不敏感，并且不溶于PMMA/ZEP520常用的显影液定影液，用于电子束双层胶中底层胶，是一种理想的选择。所以，本发明采用ZEP520作为顶层胶，LOR作为底层胶，具有较高的创新意义及实用价值。而且目前，并没有应用于电子束光刻双层胶工艺的专利申请。已申请专利(中国申请专利号：02123171.0)为光学光刻用双层胶工艺，并且采用O2/HBr气体刻蚀底层胶的方法，工艺复杂，与本发明差别较大。
如图2所示，图2为本发明提供的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法流程图，该方法包括：
步骤1、清洗基片，烘干；所述基片清洗采用微电子标准清洗工艺。
步骤2、在基片上旋涂LOR型抗蚀剂作为双层胶的底层胶，烘干；
步骤3、在LOR层上旋涂ZEP520型电子束抗蚀剂作为顶层胶，前烘；
步骤4、电子束光刻，对顶层胶进行曝光；
步骤5、对曝光后的顶层胶进行显影、定影，吹干，得到顶层胶光刻图形；
步骤6、利用顶层胶光刻图形做掩蔽，使用LOR腐蚀剂对底层胶进行腐蚀，得到所需的内切图形；
步骤7、在得到的内切图形上蒸发金属；所述蒸发金属采用热蒸发、电子束蒸发以及溅射等方法，所用金属为Cr、Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Ti、Co或W等。
步骤8、依次去除顶层胶与底层胶，完成剥离工艺，得到所需金属图形；所述剥离工艺采用丙酮或异丙醇等溶剂。
基于图2所示的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法流程图，图3示出了本发明提供的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的工艺流程图，该方法包括：
步骤1、如图3-1所示，清洗基片101，烘干；
步骤2、如图3-2所示，在基片101上旋涂LOR型抗蚀剂102作为双层胶的底层胶，烘干；
步骤3、如图3-3所示，在LOR层102上旋涂ZEP520型电子束抗蚀剂103作为顶层胶，前烘；
步骤4、如图3-4所示，电子束光刻，对103进行曝光，得到104；
步骤5、如图3-5所示，对顶层胶104显影、定影，吹干，得到顶层胶图形105；
步骤6、如图3-6所示，利用顶层图形105做掩蔽，使用LOR腐蚀剂对底层LOR胶进行腐蚀，得到所需的内切图形106，以便金属剥离；
步骤7、如图3-7所示，蒸发金属107；
步骤8、如图3-8所示，依次去除顶层105与底层106，完成剥离工艺，得到所需金属图形108。
图4示出了依照本发明实施例提供的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的工艺流程图，该方法包括：
步骤1、如图4-1所示，清洗硅片201，烘干；
步骤2、如图4-2所示，在201上旋涂300nm厚LOR型抗蚀剂202作为双层胶的底层胶，烘箱180度30分钟烘干；
步骤3、如图4-3所示，在LOR层202上旋涂150nm厚ZEP520型电子束抗蚀剂203作为顶层胶，烘箱180度30分钟前烘；
步骤4、如图4-4所示，电子束光刻，对203进行曝光，剂量100μC/cm2，得到图形204，线宽50nm；
步骤5、如图4-5所示，采用对二甲苯对204显影1分钟、异丙醇定影30秒，氮气吹干，得到顶层胶图形205；
步骤6、如图4-6所示，利用顶层图形205做掩蔽，使用60％的CD26水溶液对底层LOR胶进行腐蚀，时间2分钟，得到所需的内切图形206，以便金属剥离；
步骤7、如图4-7所示，蒸发金属层207，10nm Cr以及40nmAu；
步骤8、如图4-8所示，采用丙酮与CD26原液依次去除顶层205与底层206，完成剥离工艺，得到Cr/Au图形208。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1、清洗基片，烘干；
步骤2、在基片上旋涂LOR型抗蚀剂作为双层胶的底层胶，烘干；
步骤3、在LOR层上旋涂ZEP520型电子束抗蚀剂作为顶层胶，前烘；
步骤4、电子束光刻，对顶层胶进行曝光；
步骤5、对曝光后的顶层胶进行显影、定影，吹干，得到顶层胶光刻图形；
步骤6、利用顶层胶光刻图形做掩蔽，使用LOR腐蚀剂对底层胶进行腐蚀，得到所需的内切图形；
步骤7、在得到的内切图形上蒸发金属；
步骤8、依次去除顶层胶与底层胶，完成剥离工艺，得到所需金属图形。
2.根据权利要求1所述的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，其特征在于，所述基片清洗采用微电子标准清洗工艺。
3.根据权利要求1所述的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，其特征在于，所述前烘、烘干使用的是热板或烘箱，热板或烘箱的温度为180度，时间30分钟。
4.根据权利要求1所述的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，其特征在于，所述显影、定影采用ZEP520标准显影液、定影液，吹干使用高纯氮气吹干。
5.根据权利要求1所述的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，其特征在于，所述蒸发金属采用热蒸发、电子束蒸发以及溅射，所用金属为Cr、Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Ti、Co或W。
6.根据权利要求1所述的用于电子束光刻剥离的去除双层胶的方法，其特征在于，所述剥离工艺采用丙酮或异丙醇。
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