CN109326509B - 一种双层光刻胶形成图形的方法 - Google Patents

Abstract

一种双层光刻胶形成图形的方法，在外延片表面旋涂一层光刻胶，然后将第一块掩膜板与旋涂有光刻胶的外延片贴合在一起，接着在掩膜板的表面二次旋涂光刻胶，利用第二块掩膜板采用曝光、显影的方式制备出第二块掩膜板的图形，最后将第一块掩膜板去除，在第二层光刻胶上面得到第一块光刻版的图案。本发明只进行了一次光刻，避免了多次光刻，直接就在外延片的表面制备出两块光刻版的图形，简化了工艺步骤，缩短了生产周期，同时降低了原材料的消耗，增加了整个工艺的可重复性以及稳定性。同时，避免使用了干法或者湿法腐蚀的方法，减小了通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中图案转移的保真度的损失。

Description

一种双层光刻胶形成图形的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种光刻胶形成图形的方法。

背景技术

光刻技术作为一种图形复制转移的方法在半导体器件的制备过程中是一种普遍应用和非常重要的技术。光刻工艺是利用光刻胶通过曝光、显影等步骤，将掩膜板上的图形转移到晶片上，使晶片上具有想要制作的器件的光刻胶图形形貌，再通过化学或者物理方法，将图形结构转移到晶片上。随着对器件尺寸要求的越来越小，其对光刻工艺的要求也越来越高，然而，无论采用EUV光刻技术或是分辨率增强技术或是浸没式曝光技术都将极大的增加曝光设备的制作成本和工艺的复杂度。

为了得到更小的分辨率，出现了双半导体图形制作工艺和双重光刻胶工艺。双半导体图形制作工艺是采用多次光刻、显影以及多次刻蚀的方法，将其多次制备的图形组合起来形成一套完成的图形，然而这种工艺每次的操作过程都需要进行甩胶、光刻、显影、腐蚀以及去胶等过程。工艺过程中的步骤复杂，生产在线时间比较长，也会增加工艺过程中异常出现的概率以及原材料的消耗。同时，多次光刻工艺如何做到每次光刻的图形不重叠也具有一定挑战性；双重光刻胶一般由正、负两种光刻胶层叠形成，只需对该双重光刻胶进行一次曝光分别在双重光刻胶中形成不同的感光区，对上层光刻胶进行显影并通过蚀刻将所形需要的图形转移到下层光刻胶中，然后去除上层光刻胶，对下层光刻胶显影就可完成图案的制作。然而，该工艺过程在上层图形通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中，图案转移的保真度并不是很好。

中国专利CN103365092 B中提供了一种双重光刻胶及其处理方法，包括依次形成在目标层上的第一光刻胶层、第二光刻胶层，所述第一光刻胶层为正光刻胶层或负光刻胶层，所述第二光刻胶层与第一光刻胶层反性，所述第一光刻胶层与所述第二光刻形成光刻胶图案的方法胶层在同一曝光过程中曝光，所述正光刻胶为含硅的水溶性正光刻胶。其中，对所述第一光刻胶层和第二光刻胶层进行曝光，所述曝光的曝光能量具有第一阈值和第二阈值，在第一阈值的曝光能量作用下在第一光刻胶层中形成第一曝光区，在第二阈值的曝光能量作用下在第二光刻胶层中形成第二曝光区，第二曝光区与所述第一曝光区交叠。然后其工艺对于光刻机、光刻胶以及刻蚀的气体都要要求，对两层光刻胶的厚度要求也比较严格。

中国专利CN101435992 B中提供了一种形成光刻胶图案的方法，，包括：将敷掩板与基板贴合在一起；在所述敷掩板的敷掩图案上涂敷光刻胶；从基板一侧对所述光刻胶进行烘烤；从基板上移开敷掩板，形成所需的光刻胶图案。本发明通过采用敷掩板的光刻工艺，将现有光刻工艺的涂敷光刻胶、前烘、曝光、显影和后烘五个步骤简化为光刻胶涂敷和后烘二个步骤，最大限度地简单了光刻工艺，缩短了工艺时间，提高了产能，同时节省了设备投资，降低了设备维护、使用费用，降低了生产成本。其只是进行了单层光刻胶的操作，比较单一。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种只需一次光刻、简化双层光刻胶工艺中图形的形成及转移的工艺步骤的双层光刻胶形成图形的方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种双层光刻胶形成图形的方法，包括如下步骤：

a)在外延片表面旋涂光刻胶，形成第一光刻胶层；

b)将外延片在90-110℃的温度环境下烘烤，去除光刻胶中的溶剂；

c)将形状及外形尺寸与外延片相同的第一掩膜板压合于外延片上的第一光刻胶层表面；

d)在第一掩膜板图形上面旋光刻胶，形成第二光刻胶层；

e) 将外延片在90-110℃的温度环境下烘烤，去除光刻胶中的溶剂；

f)利用第二掩膜板对第二光刻胶层及第一光刻胶层进行曝光，曝光后通过显影移除曝光部分的光刻胶，在外延片上光刻出所需要的第二光刻板的图形；

g)将第一掩膜板去除，在第二光刻胶层上得到第一掩膜板的图形。

优选的，上述步骤b）中外延片烘烤采用烘箱烘烤5-15min或采用热板烘烤1-4min。

为了提高定位的精准度，上述步骤c）中第一掩膜板通过对位标记与外延片进行对位操作。

优选的，上述步骤e）中外延片烘烤采用烘箱烘烤5-15min或采用热板烘烤1-4min。

为了提高定位的精准度，上述步骤g）中第二掩膜板通过对位标记与第一掩膜板进行对位操作。

优选的，步骤a)及步骤d)中的光刻胶为正性或负性光刻胶。

优选的，上述第一掩膜板的敷掩图案采用平板印刷方法印制，第一掩膜板采用铂或

陶瓷材料制成。

优选的，上述第二掩膜板采用玻璃板制成或石英板制成。

进一步的，上述步骤b）中外延片采用热板烘烤，烘烤温度为90℃，烘烤时间为2min。

进一步的，上述步骤e）中外延片采用热板烘烤，烘烤温度为110℃，烘烤时间为3min。

本发明的有益效果是：由于在外延片表面旋涂一层光刻胶，然后将第一块掩膜板与旋涂有光刻胶的外延片贴合在一起，接着在掩膜板的表面二次旋涂光刻胶，利用第二块掩膜板采用曝光、显影的方式制备出第二块掩膜板的图形，最后将第一块掩膜板去除，在第二层光刻胶上面得到第一块光刻版的图案。本发明只进行了一次光刻，避免了多次光刻，直接就在外延片的表面制备出两块光刻版的图形，简化了工艺步骤，缩短了生产周期，同时降低了原材料的消耗，增加了整个工艺的可重复性以及稳定性。同时，避免使用了干法或者湿法腐蚀的方法，减小了通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中图案转移的保真度的损失。

附图说明

图1为本发明形成第一光刻胶层的结构示意图；

图2为本发明第一掩膜板压合于外延片上后的结构示意图；

图3为本发明形成第二光刻胶层的结构示意图；

图4本发明的光刻出所需要的第二光刻板的图形后的结构示意图；

图5为本发明的得到第一掩膜板的图形后的结构示意图；

图中，1.外延片 2.第一光刻胶层 3.第一掩膜板 4.第二光刻胶层 5.第二光刻板的图形 6. 第一掩膜板的图形。

具体实施方式

下面结合附图1至附图5对本发明做进一步说明。

一种双层光刻胶形成图形的方法，包括如下步骤：a)如附图1所示，在外延片1表面旋涂光刻胶，形成第一光刻胶层2。b)将旋涂光刻胶后的外延片1在90-110℃的温度环境下烘烤，去除光刻胶中的溶剂。c)如附图2所示，将形状及外形尺寸与外延片1相同的第一掩膜板3压合于外延片1上的第一光刻胶层2表面。d)如附图3所示，在第一掩膜板3图形上面旋光刻胶，形成第二光刻胶层4。e) 将外延片在90-110℃的温度环境下烘烤，去除光刻胶中的溶剂。f)如附图4所示，利用第二掩膜板对第二光刻胶层4及第一光刻胶层2进行曝光，曝光后通过显影移除曝光部分的光刻胶，在外延片上光刻出所需要的第二光刻板的图形5。g)如附图5所示，将第一掩膜板3去除，在第二光刻胶层4上得到第一掩膜板的图形6。由于在外延片1表面旋涂一层光刻胶，然后将第一块掩膜板3与旋涂有光刻胶的外延片1贴合在一起，接着在掩膜板的表面二次旋涂光刻胶，利用第二块掩膜板采用曝光、显影的方式制备出第二块掩膜板的图形，最后将第一块掩膜板去除，在第二层光刻胶上面得到第一块光刻版的图案。本发明只进行了一次光刻，避免了多次光刻，直接就在外延片1的表面制备出两块光刻版的图形，简化了工艺步骤，缩短了生产周期，同时降低了原材料的消耗，增加了整个工艺的可重复性以及稳定性。同时，避免使用了干法或者湿法腐蚀的方法，减小了通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中图案转移的保真度的损失。

实施例1：

步骤b）中外延片1烘烤采用烘箱烘烤5-15min或采用热板烘烤1-4min。

步骤e）中外延片1烘烤采用烘箱烘烤5-15min或采用热板烘烤1-4min。

优选的，步骤b）中外延片1采用热板烘烤，烘烤温度为90℃，烘烤时间为2min。上述步骤e）中外延片1采用热板烘烤，烘烤温度为110℃，烘烤时间为3min。

实施例2：

步骤g）中第二掩膜板通过对位标记与第一掩膜板进行对位操作。步骤c）中第一掩膜板3通过对位标记与外延片1进行对位操作。通过使用对位标记进行对位，可以提高第二掩膜板及第一掩膜板3定位时的准确度，提高曝光时的精准性。

实施例3：

步骤a)及步骤d)中的光刻胶为正性或负性光刻胶。第一掩膜板3的敷掩图案采用平板印刷方法印制，第一掩膜板3采用抗氧化能力强、耐高温、耐腐蚀的非金属材料或金属材料制成，比如铂或

陶瓷材料制成。第二掩膜板采用正常光刻所使用的玻璃板制成或石英板制成。

Claims (10)

1.一种双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)在外延片表面旋涂光刻胶，形成第一光刻胶层；

b)将外延片在90-110℃的温度环境下烘烤，去除光刻胶中的溶剂；

c)将形状及外形尺寸与外延片相同的第一掩膜板压合于外延片上的第一光刻胶层表面；

d)在第一掩膜板图形上面旋光刻胶，形成第二光刻胶层；

e) 将外延片在90-110℃的温度环境下烘烤，去除光刻胶中的溶剂；

f)利用第二掩膜板对第二光刻胶层及第一光刻胶层进行曝光，曝光后通过显影移除曝光部分的光刻胶，在外延片上光刻出所需要的第二光刻板的图形；

g)将第一掩膜板去除，在第二光刻胶层上得到第一掩膜板的图形。

2.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述步骤b）中外延片烘烤采用烘箱烘烤5-15min或采用热板烘烤1-4min。

3.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述步骤c）中第一掩膜板通过对位标记与外延片进行对位操作。

4.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述步骤e）中外延片烘烤采用烘箱烘烤5-15min或采用热板烘烤1-4min。

5.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述步骤g）中第二掩膜板通过对位标记与第一掩膜板进行对位操作。

6.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：步骤a)及步骤d)中的光刻胶为正性或负性光刻胶。

7.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述第一掩膜板的敷掩图案采用平板印刷方法印制，第一掩膜板采用铂或

陶瓷材料制成。

8.根据权利要求1所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述第二掩膜板采用玻璃板制成或石英板制成。

9.根据权利要求2所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述步骤b）中外延片采用热板烘烤，烘烤温度为90℃，烘烤时间为2min。

10.根据权利要求4所述的双层光刻胶形成图形的方法，其特征在于：所述步骤e）中外延片采用热板烘烤，烘烤温度为110℃，烘烤时间为3min。

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