CN115524925A - 改善干涉曝光的光刻对比度的方法及探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法及探测器，所述改善干涉曝光的光刻对比度的方法包括：在衬底上表面涂覆底层胶；在底层胶上表面涂覆顶层胶，顶层胶的感光灵敏度大于底层胶的感光灵敏度；利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，以在所述衬底上表面形成目标光刻胶图形。采用本发明的技术方案，在衬底上依次涂覆感光灵敏度低的底层胶与感光灵敏度高的顶层胶，使得曝光场强度小的位置少感光，曝光场强度大的位置多感光，增加了曝光的光刻对比度，减少了干涉曝光的不完全曝光区，使得干涉曝光形成的光刻图形侧壁更加陡直，提高了后续刻蚀步骤的工艺效果，提高了制备器件的质量。
Description
技术领域
本发明涉及探测器技术领域，尤其涉及一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法及探测器。
背景技术
红外焦平面探测技术因具有准确可靠、反应迅速、保密性强、抗电子干扰性强等优势，可广泛应用于气象观测、安防监控、工业监测、车辆夜视、自然资源调查以及太空天文观测等领域。随着探测需求的拓展，在红外焦平面探测器表面制备各种周期性结构以增强器件探测能力的技术被越来越多的采用，但这种周期性的表面结构需要达到很低的线宽或特征尺寸，以便获得最佳的光场调控能力。然而，能够制备这种低线宽图形的DUV(深紫外)曝光设备非常昂贵。
发明内容
本发明提供一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法及探测器，用以实现低成本制备周期性表面结构。
本发明第一方面实施例提出一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法，包括：
在衬底上表面涂覆底层胶；
在所述底层胶上表面涂覆顶层胶，所述顶层胶的感光灵敏度大于所述底层胶的感光灵敏度；
利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，以在所述衬底上表面形成目标光刻胶图形。
根据本发明的一些实施例，所述底层胶与所述顶层胶均为正胶。
根据本发明的一些实施例，所述底层胶与所述顶层胶均为负胶。
根据本发明的一些实施例，所述底层胶的厚度与所述顶层胶的厚度之比大于等于1。
根据本发明的一些实施例，所述底层胶与所述顶层胶的厚度之和小于等于1μm。
根据本发明的一些实施例，所述目标光刻胶图形为光栅图形或点阵图形。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
在衬底上表面涂覆底层胶之后，对所述底层胶进行烘干处理；
在所述底层胶上表面涂覆顶层胶之后，对所述顶层胶进行烘干处理。
根据本发明的一些实施例，所述利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
利用双光束激光干涉处理涂覆有顶层胶的衬底。
根据本发明的一些实施例，所述利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
对单束激光进行分光得到两个相干光束，利用两个所述相干光束干涉处理涂覆有顶层胶的衬底。
本发明第二方面实施例提出一种探测器，所述探测器具备如第一方面实施例中任一项所述的改善干涉曝光的光刻对比度的方法制备周期性结构。
采用本发明实施例，在衬底上依次涂覆感光灵敏度低的底层胶与感光灵敏度高的顶层胶，使得曝光场强度小的位置少感光，曝光场强度大的位置多感光，增加了曝光的光刻对比度，进而使得干涉曝光形成的光刻图形侧壁更加陡直，提高了后续刻蚀或剥离步骤的工艺效果，提高了制备器件的质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中改善干涉曝光的光刻对比度的方法的流程图；
图2是本发明实施例中涂覆有底层胶与顶层胶的衬底结构示意图；
图3是现有技术中干涉曝光形成的光刻胶形貌示意图；
图4是本发明实施例中干涉曝光形成的光刻胶形貌示意图；
图5是本发明实施例中干涉曝光的光场强度分布示意图；
图6是现有技术中干涉曝光的光场强度分布示意图；
图7是本发明实施例中干涉曝光形成的光栅结构的光刻图形；
图8是本发明实施例中干涉曝光形成的点阵结构的光刻图形。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
发明人在考虑低成本的光刻方法“干涉曝光技术”制备周期性结构时，经过实验发现，干涉曝光的光强度是按照正弦曲线变化的，曝光区和非曝光区之间的界限不明显，有很大的过渡区，参照图6所示，所以，经过干涉曝光最终形成的光刻胶图形侧壁倾斜，参照图3，在图3中，1’代表衬底，11’代表光刻胶图形(周期性结构)，进一步影响到后续的刻蚀或剥离工艺，降低了工艺效果。
基于此，本发明第一方面实施例提出一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法，参考图1，包括：
S1：在衬底上表面涂覆底层胶。例如，参照图2所示，标号1表示衬底，标号2表示底层胶，底层胶2覆盖衬底1。
S2：在所述底层胶上表面涂覆顶层胶，顶层胶的感光灵敏度大于底层胶的感光灵敏度。
可以理解，在底层胶远离衬底的一侧涂覆顶层胶，底层胶夹设于衬底与顶层胶之间。例如，参照图2所示，标号3表示顶层胶，顶层胶3覆盖底层胶2，衬底1、底层胶2、顶层胶3从下至上依次层叠设置。
这里，对于顶层胶与底层胶的具体选择不作限定，用于可以自由选择组合，只要满足顶层胶的感光灵敏度大于底层胶的感光灵敏度。S3：利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，以在所述衬底上表面形成目标光刻胶图形。可以理解的是，在执行完步骤S2后，对形成有底层胶以及顶层胶的衬底采用干涉曝光技术和显影技术进行处理。这里需要注意的是一次处理，是指在一个操作步骤中连续依次完成对设有底层胶和顶层胶的衬底进行干涉曝光与显影两个动作，在该过程中，底层胶和顶层胶都发生了变化，底层胶和顶层胶两层结构变成多个目标光刻胶图形。参照图4所示，目标光刻胶图形11由两层结构组成，分别为底层胶结构层4和顶层胶结构层5，其中，底层胶结构层4是由底层胶2在干涉曝光技术和显影技术处理下形成的，顶层胶结构层5是由顶层胶3在干涉曝光技术和显影技术处理下形成的，顶层胶结构层5的侧面倾斜度大于底层胶结构层4的侧面倾斜度。顶层胶结构层5的侧壁倾斜度大于底层胶结构层4的侧壁倾斜度，相对于只使用一种光刻胶进行干涉曝光所形成的如图3所示光刻形貌，本实施例干涉曝光形成的光刻胶图形侧壁更加陡直，便于后续的刻蚀或剥离工艺的执行。
采用本发明实施例，在衬底上依次涂覆感光灵敏度低的底层胶与感光灵敏度高的顶层胶，使得曝光场强度小的位置少感光，曝光场强度大的位置多感光，增加了曝光的光刻对比度，减少了干涉曝光的不完全曝光区。使得干涉曝光形成的光刻图形侧壁更加陡直，提高了后续刻蚀或剥离步骤的工艺效果，提高了制备器件的质量。
在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
根据本发明的一些实施例，参考图5，顶层胶的感光最小阈值大于等于底层胶的感光最大阈值。
根据本发明的一些实施例，底层胶与顶层胶均为正胶。例如，在实际操作中，底层胶可以选用北京科华公司型号为C5315的i/g line系列正胶，顶层胶可以选用北京科华公司型号为C7600的i/g line系列正胶。
在本发明的另一些实施例中，底层胶与顶层胶可以均为负胶。
根据本发明的一些实施例，底层胶的厚度与顶层胶的厚度之比大于等于1。可以理解的是，底层胶层的厚度可以等于或者大于顶层胶层的厚度。例如，底层胶与顶层胶的厚度比值可以取1、1.5、2、2.5等值。
根据本发明的一些实施例，底层胶与顶层胶的厚度之和小于等于1μm。例如，底层胶层的厚度为700纳米，顶层胶层的厚度为300纳米。经过反复测试、分析了解，将底层胶与顶层胶的厚度之和控制在1μm之内，可以便于后期干涉曝光形成较小线宽的表面结构。
图7为经过单次曝光获得的目标光刻胶图形示意图，图7给出了两种实施例，左图为竖形条状，右图为横形条状。
图8所示为经过多次曝光获得目标光刻胶图形示意图，目标光刻胶图形阵列排布。
根据本发明的一些实施例，经过干涉曝光还可以获得孔阵型的目标光刻图形。
根据本发明的一些实施例，改善干涉曝光的光刻对比度的方法还包括：
在衬底上表面涂覆底层胶之后，对底层胶进行烘干处理，使得底层胶固化，以便于后期进行干涉曝光及显影处理。
在底层胶上表面涂覆顶层胶之后，对顶层胶进行烘干处理，使得顶层胶固化，以便于后期进行干涉曝光及显影处理。
根据本发明的一些实施例，利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
利用双光束激光干涉处理涂覆有顶层胶的衬底。
根据本发明的一些实施例，利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
利用四光束激光干涉处理涂覆有顶层胶的衬底，四光束激光干涉处理形成的孔阵或点阵结构的光刻图像侧壁更陡直。
根据本发明的一些实施例，利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
对单束激光使用分光器进行分光得到两个相干光束，利用两个相干光束对涂覆有顶层胶的衬底进行曝光干涉处理。
本发明第二方面实施例提出一种探测器，探测器具备如第一方面实施例中任一项所述的改善干涉曝光的光刻对比度的方法制备的周期性结构。即探测器是依据第一方面实施例中的方案所制造完成，又或依据第一方面实施例的方案在成品的探测器表面制备周期性结构，以进一步增强探测器的探测能力。
在本发明的一些实施例中，探测器可以为红外焦平面探测器、可见光探测器、或紫外波段探测器。
下面以一个具体的实施例详细描述一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
在本实施例中，首先，将衬底清洗干净。然后，在衬底的上表面旋涂厚度为500纳米的底层胶，底层胶选用北京科华公司型号为C5315的i/g line系列正胶。对底层胶进行烘干处理使其固化。在固化的底层胶的上表面旋涂厚度为500纳米的顶层胶，顶层胶选用北京科华公司型号为C7600的i/g line系列正胶。对顶层胶进行烘干处理使其固化。C5315正胶的感光灵敏度低于C7600正胶的感光灵敏度。对比图5与图6，按照本实施例方案对正胶区域进行干涉曝光时所形成的部分曝光区，相比只使用一种光刻胶进行干涉曝光时所形成的的部分曝光区要小。最后，使用激光对涂覆有底层胶与顶层胶的衬底进行干涉曝光时，先使用分光器对单束激光进行分光得到两个相干光束，使用这两个相干光束对涂覆有底层胶与顶层胶的衬底进行干涉曝光。对衬底进行单次曝光可以得到如图7所示的光栅结构的光刻图形。对衬底多次进行曝光可以得到如图8所示的点阵结构的光刻图形。最后，对完成干涉曝光的衬底进行显影，通过显影将设计的图形转移至衬底表面的光刻胶上。
对比图3和图4，相对于只使用一种光刻胶进行干涉曝光所形成的光刻形貌，本实施例干涉曝光形成的光刻胶图形侧壁更加陡直，便于后续的刻蚀或剥离工艺的执行。
采用本实施例中的方案，在衬底上依次涂覆有感光灵敏度低的底层胶与感光灵敏度高的顶层胶，减小了不完全曝光的分布区域，增加了干涉曝光的光刻对比度，使得光刻形成的光刻胶图形侧壁更加陡直，可以提高后续刻蚀或剥离等步骤的工艺效果，进一步提高了制备器件的质量。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，可以将各个实施例进行不同的自由组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本说明书的描述中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
Claims (10)
1.一种改善干涉曝光的光刻对比度的方法，其特征在于，包括：
在衬底上表面涂覆底层胶；
在所述底层胶上表面涂覆顶层胶，所述顶层胶的感光灵敏度大于所述底层胶的感光灵敏度；
利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，以在所述衬底上表面形成目标光刻胶图形。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底层胶与所述顶层胶均为正胶。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底层胶与所述顶层胶均为负胶。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底层胶的厚度与所述顶层胶的厚度之比大于等于1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底层胶与所述顶层胶的厚度之和小于等于1μm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标光刻胶图形为光栅图形或点阵图形。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在衬底上表面涂覆底层胶之后，对所述底层胶进行烘干处理；
在所述底层胶上表面涂覆顶层胶之后，对所述顶层胶进行烘干处理。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
利用双光束激光干涉处理涂覆有顶层胶的衬底。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用干涉曝光技术和显影技术一次处理涂覆有顶层胶的衬底，包括：
对单束激光进行分光得到两个相干光束，利用两个所述相干光束干涉处理涂覆有顶层胶的衬底。
10.一种探测器，其特征在于，所述探测器具备如权利要求1-9中任一项所述的改善干涉曝光的光刻对比度的方法制备的周期性结构。
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