CN113867104A - Lift-off用光刻胶结构的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光刻技术领域，公开一种Lift‑off用光刻胶结构的制备方法，在光刻胶结构显影后，进行一次无掩膜曝光，无掩膜曝光采用光刻胶敏感波长光进行，曝光剂量为800～1000mj/cm2。在显影后进行一次无掩膜曝光，使得光化学反应更充分地进行，有效提升光刻胶结构的稳定性，再结合三段式烘烤，拓宽Lift‑off蒸镀膜层烘烤温度范围，提高所镀膜层致密性和环境耐受能力，显著增强抗变形能力，产品质量和良率都得到稳定提高。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体地，涉及一种Lift-off用光刻胶结构的制备方法。
背景技术
剥离（Lift-off）工艺是针对一些难以刻蚀的材料（如贵金属、难以腐蚀材料、腐蚀剂对其他暴露的材料没有足够的选择性）进行图形化的工艺。在多层介质膜（如IR膜层）及半导体工艺尤其后端工艺中进行金属图形化，金属图形化需要依靠剥离结构来实现。
目前，用于金属图形化的剥离结构具有一层屋檐或两层屋檐结构，一层屋檐其获得方式有两种，一种是以LOR（Lift-off resist）光刻胶为衬底，在衬底上涂覆一层光刻胶并进行图形化，得到图形化的剥离结构；另一种方式是在衬底上先涂一层光刻胶，然后对该层光刻胶进行整体曝光，然后再涂覆一层光刻胶并进行光刻显影得到图形化的剥离结构。两层屋檐结构，位于衬底上表面的胶膜结构层，且胶膜结构层具有一级向上的第一台阶；位于胶膜结构层背离衬底的表面的第一光刻胶层，且第一光刻胶层与胶膜结构层形成一级向上的第二台阶。
通常得到金属图形化的剥离结构后，再沉积所需膜层，然后再将光刻胶剥离以得到图形化膜层，但上一段第一种方式得到的剥离结构其图形化膜层厚度受LOR光刻胶高度的限制，图形化边缘具有毛刺、凹凸不平，不够美观，甚至影响器件性能等异常；第二种方式得到的剥离结构受光刻胶显影的影响，使得整体曝光的光刻胶被显影掏空吃掉的悬浮结构过大，容易造成上层光刻胶塌陷，无法制作好的图形化膜层。第三种方式得到的剥离结构，需要旋涂两次，步骤繁琐，且所镀膜层受位于衬底上表面胶膜结构层厚度限制。
目前多层介质膜或者厚膜层在蒸镀过程中通常会有烘烤温度，且镀膜时间通常比较长，随着膜料粒子长时间轰击沉积到基材，镀膜腔室温度会不断升高，对Lift-off剥离结构提出了新的挑战。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种Lift-off用光刻胶结构的制备方法，通过该方法得到的光刻胶结构对复杂镀膜环境有较好的耐受性，镀膜剥离后得到的膜层边缘光滑。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种Lift-off用光刻胶结构的制备方法，在光刻胶结构显影后，进行一次无掩膜曝光。
进一步地，无掩膜曝光采用光刻胶敏感波长光曝光。
更进一步地，无掩膜曝光的曝光剂量为800～1000mj/cm2。
进一步地，在无掩膜曝光后，对光刻胶结构进行三次烘烤，三次烘烤温度呈梯度上升。
更进一步地，三次烘烤分别为：
第一次：80～90℃烘烤60～90s；第二次：100～110℃烘烤120～150s；第三次：120～125℃烘烤90～150s。
进一步地，光刻胶结构显影前的光刻步骤如下：
S1.将基片清洗干净，涂胶；
S2.将S1中涂胶所得基片在115～120℃的温度下烘烤120～180s；
S3.对S2所得基片进行曝光；
S4.将S3中曝光后的基片在105～110℃的温度下烘烤110～120s；
S5.将S4所得芯片显影。
更进一步地，S1中基片在涂胶前需在65～75℃的温度下烘烤30min。
再进一步地，S1中涂胶转速控制在1000～1250rpm，涂胶厚度大于等于10um。
再进一步地，S3中曝光时间为16～21s。
再进一步地，S4中显影时间为90～105s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）在显影后进行一次无掩膜曝光，使得光化学反应更充分地进行，有效提升光刻胶结构的稳定性，再结合三段式烘烤，拓宽Lift-off蒸镀膜层烘烤温度范围，提高所镀膜层致密性和环境耐受能力，显著增强抗变形能力，产品质量和良率都得到稳定提高；
2）通过本申请的光刻步骤可实现做出的倒梯形角度在一定范围内可控，一般来说，本申请可将倒梯形角度控制在55～75°，更有利于后续剥离方便；
3）本制备方法得到的光刻胶结构对复杂镀膜环境有较好的耐受性，镀膜剥离后得到的膜层边缘光滑，线宽可控。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种Lift-off用光刻胶结构的制备方法，以厚负胶（AZ2070光刻胶）为例，光刻后做出的形貌为倒梯形形貌，步骤如下：
S1.将基片清洗干净，并在65～75℃的温度下烘烤30min，之后进行涂胶，涂胶转速控制在1000～1250rpm，涂胶厚度大于等于10um；
S2.将S1中涂胶所得基片在115～120℃的温度下烘烤120～180s；
S3.采用带有光刻孔为23-25um的掩膜版对S2所得基片进行曝光，曝光时间为16～21s；
S4.将S3中曝光后的基片在105～110℃的温度下烘烤110～120s；
S5.将S4所得芯片放入AZ MIF 300中显影，显影时间为90～105s。
S6.将S5显影后得到的光刻胶结构进行一次无掩膜曝光，无掩膜曝光采用光刻胶敏感波长光进行，且曝光剂量为800～1000mj/cm2。
S7.在无掩膜曝光后，对光刻胶结构进行三次烘烤，三次烘烤温度呈梯度上升，具体地，三次烘烤分别为：
第一次：80～90℃烘烤60～90s；第二次：100～110℃烘烤120～150s；第三次：120～125℃烘烤90～150s；以上温度均未超过光刻胶转变温度。
相对于传统光刻步骤来说，本申请通过在S1～S5步骤中调整曝光和烘烤等参数可以实现做出的倒梯形角度在55～75°范围内可控。
在光刻后，再进行一次光刻片整面曝光，通过控制曝光剂量使显影后光刻胶充分进行光交联反应，再结合S7的三步坚膜烘烤程序处理后，得到的光刻片结构在160℃下烘烤也不变形，可知上述工艺步骤有效提高了胶的耐温性和抗形变能力。
处理后的光刻片经高温180℃多层介质膜验证，光刻蒸镀多层介质膜后SEM切片看光刻胶边缘截面形貌未有明显变形，蒸镀膜层形貌更好，有效管控蒸镀后过渡区大小，且蒸镀后剥离难度与之前基本一致。随着镀膜烘烤温度升高，所镀的膜层致密性和牢固度更高，膜层环境耐受能力更强，该Lift-off结构可以有效拓宽蒸镀时烘烤温度，有效提高产品质量，提升良率。
本申请制备方法也可应用在其它如探测器或LED行业等领域，较厚膜层Lift-off均适用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别是：在光刻胶结构显影后，直接进行坚膜烘烤，省略无掩膜曝光操作。
光刻胶坚膜烘烤温度在高于100℃时，光刻胶边缘侧壁形貌会发生形变，且光刻胶结构稳定性提升效果有限。
实施例3
本实施例的光刻胶结构采用传统工艺成型。将本实施例所得光刻胶结构在180℃的温度下蒸镀时，膜层光刻胶边缘截面形貌严重变形，影响产品品质。
实施例4
参照实施例1，在S3中第一次曝光时增加曝光剂量来提升光刻胶交联程度，得到的光刻胶倒梯形角度可调范围小，无法达到实施例1所述的角度调节范围可控的效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，在光刻胶结构显影后，进行一次无掩膜曝光。
2.根据权利要求1所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，无掩膜曝光采用光刻胶敏感波长光曝光。
3.根据权利要求2所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，无掩膜曝光的曝光剂量为800～1000mj/cm2。
4.根据权利要求1所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，在无掩膜曝光后，对光刻胶结构进行三次烘烤，三次烘烤温度呈梯度上升。
5.根据权利要求4所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，三次烘烤分别为：
第一次：80～90℃烘烤60～90s；第二次：100～110℃烘烤120～150s；第三次：120～125℃烘烤90～150s。
6.根据权利要求1所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，光刻胶结构显影前的光刻步骤如下：
S1.将基片清洗干净，涂胶；
S2.将S1中涂胶所得基片在115～120℃的温度下烘烤120～180s；
S3.对S2所得基片进行曝光；
S4.将S3中曝光后的基片在105～110℃的温度下烘烤110～120s；
S5.将S4所得芯片显影。
7.根据权利要求6所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，S1中基片在涂胶前需在65～75℃的温度下烘烤30min。
8.根据权利要求6所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，S1中涂胶转速控制在1000～1250rpm，涂胶厚度大于等于10um。
9.根据权利要求6所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，S3中曝光时间为16～21s。
10.根据权利要求6所述的Lift-off用光刻胶结构的制备方法，其特征在于，S4中显影时间为90～105s。
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