CN107768243A - 一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法及制备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法，用于在半导体工艺中制备刻蚀遮蔽层，其中，所述制备方法是在一待刻蚀层上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。本发明所述的免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法及制备系统，利用高压静电喷涂技术在待刻蚀层上直接形成刻蚀遮蔽层，从而免去刻蚀工艺中的光刻步骤，既简化制程，又避免了刻蚀掩蔽材料的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域，特别涉及一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法及制备系统。
背景技术
在半导体制造工艺、微电子IC制造工艺及微纳制造工艺中，光刻法是制备电路图案的核心制程，主要包括光阻涂布、曝光、显影、烘烤等步骤，存在流程复杂，效率较低，浪费材料等缺点。
请参见图1，图1是刻蚀工艺的主要流程：(1)光刻步骤：在待刻蚀层10'上涂敷刻蚀掩蔽材料20'，利用掩模30'对所述掩蔽材料20'进行选择性曝光以形成具有图形化的刻蚀掩蔽层21'；(2)腐蚀步骤：利用所述刻蚀掩蔽层21'对所述待刻蚀层10'进行腐蚀步骤，使得所述刻蚀掩蔽层21'的图形被转印到所述待刻蚀层10'；最后，去除所述刻蚀掩蔽层21'以完成一次刻蚀工艺。
然而，在半导体制程中通常需要进行多次刻蚀工艺，这导致了传统刻蚀工艺存在以下几点问题：(1)流程复杂耗时长：由于每一次刻蚀工艺均需要依次序进行掩蔽材料涂布、曝光、显影以获得刻蚀掩蔽层，使得整体制程过于复杂冗长；(2)资源浪费：由于大部分的刻蚀掩蔽材料20'均在光刻步骤中被去除而仅有少部分被留下形成刻蚀掩蔽层21'，使得掩蔽材料20'使用率低下，造成资源浪费和成本增加；(3)产品良率降低：由于在掩蔽材料涂布、曝光、显影等步骤中容易产生不良品，直接影响了最终的产品良率；以及，(4)维护成本高：由于光刻步骤中使用的曝光机设备结构复杂、价格昂贵且保养困难，因而造成整体制程的器械维护成本高昂。
因此，我们需要一种新的刻蚀掩蔽层的制备方法，以解决目前存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法及制备系统，利用高压静电喷涂技术在待刻蚀层上直接形成刻蚀遮蔽层，从而免去刻蚀工艺中的光刻步骤，既简化制程，又避免了刻蚀掩蔽材料的浪费。
为了达到上述目的，本发明首先提供一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法，用于在刻蚀工艺中制备刻蚀遮蔽层，所述制备方法是在一待刻蚀层上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。
在本发明一实施例中，利用一高压静电喷涂装置在所述待刻蚀层上静电喷射所述掩蔽材料，以形成所述刻蚀遮蔽层。所述高压静电喷涂装置具有本领域中已知的结构及部件。
在本发明一实施例中，在喷射所述掩蔽材料之前，在所述待刻蚀层上先形成一增黏层。
在本发明一实施例中，所述掩蔽材料为刻蚀工艺中常见的掩蔽材料，例如但不限于光刻胶。
在本发明一实施例中，所述增黏层为与所述遮蔽材料相容性好的材料，用以提高所形成的所述刻蚀遮蔽层的黏附性，避免所述刻蚀遮蔽层在刻蚀工艺中发生移位。所述增黏层的材料为本领域已知且有市售的商品，例如但不限于六甲基二硅亚胺(HMDS)。
在本发明一实施例中，所述高压静电喷涂装置与一控制单元导电连接，所述控制单元储存一预设的图形并控制所述高压静电喷涂装置根据所述预设的图形在所述待刻蚀层上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。
本发明还提供一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备系统，用于在刻蚀工艺中制备刻蚀遮蔽层。所述制备系统包括一控制单元和一高压静电喷涂装置；其中，所述控制单元与所述高压静电喷涂装置导电连接，用于控制所述高压静电喷涂装置根据一预设的图形在一待刻蚀层上喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。所述高压静电喷涂装置具有本领域中已知的结构及部件。
在本发明一实施例中，所述高压静电喷涂装置至少包括以下部件：至少一喷头单元、一接收装置和一供电装置；其中，所述接收装置与所述喷头单元相对设置，所述待刻蚀层置于所述接收装置上，用以在所述待刻蚀层上承接所述喷头单元喷射出来的掩蔽材料；所述供电装置用于向所述制备系统提供电源，并在所述接收装置与所述喷头单元之间施加一高压电场，所述高压电场的电压可以根据实际工艺要求进行设置。在一实施例中，所述高压电场的电压被设置为高于1KV。
在本发明一实施例中，所述喷头单元具有数个喷射针头。
在本发明一实施例中，可以根据实际布线要求选择适当的喷射针头形状。所述喷射针头的形状例如但不限于圆形、方形、椭圆形或同轴圆形等。
在本发明一实施例中，所述喷射针头的直径范围可以根据实际工艺进度要求进行设置设置。在本发明一实施例中，所述喷射针头的直径范围在10nm～100μm之间。
在本发明一实施例中，在所述喷射针头上设置一电荷稳定装置。
本领域技术人员可以知晓的是，本发明中所述的电荷稳定装置是可以稳定和调控喷涂溶液电荷量的装置。该装置一般设置有接地极和电源极，所述接地极用于引导去除多余电荷，而所述电源极则用以补充不足的电荷。任何可以实现上述功能的市售装置均可以作为本发明实施例中所述的电荷稳定装置。
本领域技术人员可以理解的是，每一所述喷头单元可以包含数个直径相同的喷射针头，以同步完成数个相同线宽的刻蚀遮蔽层图案的绘制；每一所述喷头单元也可以包含数个直径不同的喷射针头，以同步完成数个不同线宽的刻蚀遮蔽层图案的绘制。
此外，本领域技术人员可以理解的是，为了实现根据预设的图形进行绘制，所述高压静电喷涂装置的所述喷头单元与所述接收装置之间可以相对移动。
再者，本发明所述的制备方法及制备系统对于刻蚀掩蔽材料并无局限性，可以根据实际工艺要求应用于不同的刻蚀掩蔽材料，也可以用于不同制程中的刻蚀遮蔽层的制备。同时，可以根据不同的刻蚀掩蔽材料而具体选择不同增黏层材料。
在本发明中，将高压静电喷涂技术应用于刻蚀工艺中，利用控制单元进行现有高压静电喷涂装置直接在待刻蚀层上形成刻蚀遮蔽层，从而免去刻蚀工艺中的光刻步骤，既可以简化制程，又避免了刻蚀掩蔽材料的浪费。此外，由于制程的简化，使得产品良率大幅提高。因此，本发明提供了一种高效低耗且经济环保的刻蚀掩蔽层制备方法。
附图说明
图1是传统刻蚀工艺的流程示意图；
图2是本发明一实施例中所述免曝光显影的刻蚀遮蔽层制备系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例中所述免曝光显影的刻蚀遮蔽层制备方法的流程图。
具体实施方式
以下，结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。
在本实施例中，首先提供一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备系统。请参见图2，如图2所示的，所述免曝光显影的刻蚀遮蔽层制备系统10包括：一控制单元20和一高压静电喷涂装置30。所述高压静电喷涂装置30至少包括以下部件：至少一喷头单元31、一接收装置32和一供电装置33。如图2所示的，所述高压静电喷涂装置30还包括一用于放置掩蔽材料的存储装置34。
如图2所示的，所述接收装置32与所述喷头单元31相对设置，所述供电装置33用于向所述制备系统10提供电源，并在所述接收装置32与所述喷头单元31之间施加一高压电场，所述高压电场的电压可以根据工艺要求在1KV以上的范围设置。
在本实施例中，如图2所示的，在本发明一实施例中，所述喷头单元31具有数个喷射针头311，可以根据实际布线要求选择适当的喷射针头形状，例如但不限于圆形、方形、椭圆形或同轴圆形等。
可以根据工艺进度要求，使得每一所述喷射针头311具有不同的直径，通常，可以在10nm～100μm范围内选择所述喷射针头311的直径。此外，为了稳定喷头单元31的喷射速率，如图2所示的，在所述喷射针头311处增加设置一电荷稳定装置312。所述电荷稳定装置312为本领域已知的可用于控制电荷的装置。该装置可以稳定和调控喷涂溶液电荷量的装置，一般设置有接地极和电源极，所述接地极用于引导去除多余电荷，而所述电源极则用以补充不足的电荷。任何可以实现上述功能的市售装置均可以作为本发明实施例中所述的电荷稳定装置。。
本实施例还提供一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法。所述制备方法是利用所述控制单元20储存一预设的图形，并控制所述高压静电喷涂装置30根据所述预设的图形在一待刻蚀层40上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层50。当然，为了避免刻蚀遮蔽层在刻蚀工艺中发生移位，在喷射所述掩蔽材料之前，可以在所述待刻蚀层40上先形成一增黏层60。
因此，在一优选实施例中，如图3所示的流程图，所述免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法具体包括以下步骤：
S10、在所述待刻蚀层40上涂布形成一增黏层60；
S20、将涂布有一增黏层60的所述待刻蚀层40放置于所述接收装置32上，并在所述控制单元20中设置一刻蚀遮蔽层的图形；以及
S30、由所述控制单元20控制所述喷头单元31的移动，通过所述喷射针头311在所述待刻蚀层40上静电喷射掩蔽材料，固化后形成所述刻蚀遮蔽层50。
所述掩蔽材料为刻蚀工艺中常见的掩蔽材料，例如但不限于光刻胶，可以根据不同的工艺要求选择不同的掩蔽材料；而所述增黏层60则是与所述遮蔽材料相容性好的材料，用以提高所形成的所述刻蚀遮蔽层的黏附性，避免所述刻蚀遮蔽层在刻蚀工艺中发生移位。所述增黏层60的材料为本领域已知且有市售的商品，例如但不限于六甲基二硅亚胺(HMDS)，可以根据不同的工艺要求选择不同的增黏层材料。
当然，每一所述喷射针头311可以具有相同的直径，以同步完成数个相同线宽的刻蚀遮蔽层图案的绘制。此外，所述控制单元20也可以控制所述接收装置32的移动，同样可以实现在所述待刻蚀层40上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层50。
在本发明所述的制备方法及制备系统中，对于刻蚀掩蔽材料并无局限性，可以根据实际工艺要求应用于不同的刻蚀掩蔽材料，也可以用于不同制程中的刻蚀遮蔽层的制备。同时，可以根据不同的刻蚀掩蔽材料而具体选择不同增黏层材料。
在本发明中，将高压静电喷涂技术应用于刻蚀工艺中，利用控制单元进行现有高压静电喷涂装置直接在待刻蚀层上形成刻蚀遮蔽层，从而免去刻蚀工艺中的光刻步骤，既可以简化制程，又避免了刻蚀掩蔽材料的浪费。此外，由于制程的简化，使得产品良率大幅提高。因此，本发明提供了一种高效低耗且经济环保的刻蚀掩蔽层制备方法。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备方法，用于在刻蚀工艺中制备刻蚀遮蔽层，其特征在于，所述制备方法是在一待刻蚀层上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用一高压静电喷涂装置在所述待刻蚀层上静电喷射所述掩蔽材料，以形成所述刻蚀遮蔽层。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在喷射所述掩蔽材料之前，在所述待刻蚀层上先形成一增黏层。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高压静电喷涂装置与一控制单元导电连接，所述控制单元储存一预设的图形并控制所述高压静电喷涂装置根据所述预设的图形在所述待刻蚀层上静电喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。
5.一种免曝光显影的刻蚀遮蔽层的制备系统，用于在刻蚀工艺中制备刻蚀遮蔽层，其特征在于，所述制备系统包括一控制单元和一高压静电喷涂装置；其中，所述控制单元与所述高压静电喷涂装置导电连接，用于控制所述高压静电喷涂装置根据一预设的图形在一待刻蚀层上喷射掩蔽材料以形成所述刻蚀遮蔽层。
6.如权利要求5所述的制备系统，其特征在于，所述高压静电喷涂装置包括至少一喷头单元、一接收装置和一供电装置；其中，
所述接收装置与所述喷头单元相对设置，所述待刻蚀层置于所述接收装置上，用以在所述待刻蚀层上承接所述喷头单元喷射出来的掩蔽材料；
所述供电装置用于向所述制备系统提供电源，并在所述接收装置与所述喷头单元之间施加一高压电场，所述高压电场的电压大于1KV。
7.如权利要求6所述的制备系统，其特征在于，所述喷头单元具有数个喷射针头。
8.如权利要求7所述的制备系统，其特征在于，所述喷射针头的形状选自方形、椭圆形、同轴圆形或圆形。
9.如权利要求7所述的制备系统，其特征在于，所述喷射针头的直径范围在10nm～100μm。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述喷射针头上设置一电荷稳定装置。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180306 |