CN116931148B - 一种光栅掩膜及光栅的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光栅掩膜及光栅的制备方法，光栅掩膜的制备方法包括：根据曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚；基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，得到设置光刻胶掩膜的基板；将设置光刻胶掩膜的基板进行所述曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜；对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜。通过本发明的光栅掩膜制备方法能够得到形貌一致的光栅掩膜。
Description
技术领域
本发明属于光栅制备技术领域，具体涉及一种光栅掩膜及光栅的制备方法。
背景技术
目前，光栅的制作工艺主要有两种，一种是机刻光栅，另一种是全息光栅。
全息光栅的制作过程一般如下：
1.在基板上制备光栅掩膜：在基板表面旋涂一层一定厚度的光刻胶，得到设置光刻胶掩膜的基板；将设置光刻胶掩膜的基板放入全息曝光系统中进行曝光，基板上的光刻胶掩膜受到曝光光场周期性明暗条纹的调制，光刻胶掩膜的性质发生变化，从而在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜；将基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜。
2.利用光栅掩膜在基板上制作光栅：利用离子束刻蚀机对基板进行刻蚀，将光栅掩膜的形貌分布复制到基板上，完成光栅的制作。
现有基板上得到的光栅掩膜形貌（比如占宽比，槽深）不一致，使得利用光栅掩膜在基板上制作的光栅形貌不一致，影响光栅的衍射效率。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种光栅掩膜及光栅的制备方法。
本发明通过如下技术方案实现：
本发明提供一种光栅掩膜制备方法，包括如下步骤：
根据曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚；
基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，得到设置光刻胶掩膜的基板；
将设置光刻胶掩膜的基板进行所述曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜；
对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜。
进一步的，所述光刻胶采用正性光刻胶。
进一步的，所述根据曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚，包括如下步骤：
获取曝光操作中曝光光场的光强分布形态；
基于获取的所述曝光光场的光强分布形态，得到基板上的匀胶分布形态；
基于基板上的匀胶分布形态，确定基板在所述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚。
进一步的，所述获取曝光操作中曝光光场的光强分布形态，包括如下步骤：
将测试板放置在所述曝光操作的曝光场内；
采用光电探测器对测试板表面的光强分布形态进行探测。
进一步的，所述基于获取的所述曝光光场的光强分布形态，得到基板上的匀胶分布形态，包括如下步骤：
确定所述曝光光场的光强分布形态即为基板上的匀胶分布形态；
基于获取的所述曝光光场的光强分布形态，即得到基板上的匀胶分布形态。
进一步的，所述确定所述曝光光场的光强分布形态即为基板上的匀胶分布形态，包括如下步骤：
根据光刻胶所受到的曝光量正比于曝光场强度与曝光时间的理论依据，在曝光时间相同的情况下，确定基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度；
根据光刻胶所受到的曝光量正比于显影操作中光刻胶的溶解量，在曝光时间相同下，进而确定基板不同位置的光刻胶在显影操作中的溶解量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度；
根据确定基板不同位置的光刻胶在显影操作中的溶解量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度，当显影操作得到的光栅掩膜各个位置形貌一致时，则确定基板上的匀胶分布形态需要与曝光光场的光强分布形态一致。
进一步的，所述基于基板上的匀胶分布形态，确定基板在所述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚，包括如下步骤：
基于基板上的胶厚分布形态，根据光刻胶在曝光操作中的曝光量以及显影操作中溶解量的对应关系，确定基板在所述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚。
进一步的，所述基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，包括如下步骤：
基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面分次匀胶的滴胶量；
基于确定的基板表面分次匀胶的滴胶量，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚。
进一步的，所述基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面分次匀胶的滴胶量，包括如下步骤：
基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面第一次匀胶的胶层厚度；
基于确定的所述基板表面第一次匀胶的胶层厚度，确定基板表面第一次匀胶的第一滴胶量；
基于所述基板不同区域的匀胶胶厚以及基板表面第一次匀胶的胶层厚度，确定基板表面第二次匀胶的第二滴胶量。
进一步的，所述基于确定的基板表面分次匀胶的滴胶量，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，包括如下步骤：
将基板放入匀胶机中；
向基板的上表面中心位置滴加所述第一滴胶量的光刻胶；
驱动匀胶机转动带动基板进行第一次匀胶旋转，使得基板的上表面均匀涂覆具有所述胶层厚度的光刻胶；
向基板的上表面中心位置滴加所述第二滴胶量的光刻胶；
驱动匀胶机转动带动基板进行第二次匀胶旋转，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚。
进一步的，在所述驱动匀胶机转动带动基板进行第一次匀胶旋转的过程中，匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为2000-3000r/min，工作转速持续时间为30-80s。
进一步的，在驱动匀胶机转动带动基板进行第二次匀胶旋转的过程中，匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为1000-1500r/min，工作转速持续时间为30-80s。
进一步的，所述将基板放入匀胶机中之前，还包括：
对基板的上表面进行增粘处理。
进一步的，所述将基板放入匀胶机中之前，还包括：
将基板浸泡在混合清洗溶液内，采用超声波辅助对基板在70-100℃下清洗1-3h；
其中，混合清洗溶液包括浓硫酸和双氧水；
浓硫酸和双氧水的质量配比为1-5:1。
进一步的，所述将基板放入匀胶机中之前，还包括：
将基板的上表面进行氧离子灰化处理5-20min。
进一步的，所述将设置光刻胶掩膜的基板进行所述曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜，包括如下步骤：
将设置光刻胶掩膜的基板放入全息曝光系统内，通过光束干涉形成的曝光场对设置光刻胶掩膜的基板进行照射，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜。
进一步的，所述对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜，包括如下步骤：
将基板上性质改变的光刻胶掩膜浸泡在显影液中进行显影操作，光刻胶掩膜的对应部分被显影液侵蚀，在基板上得到光栅掩模。
本发明还提供一种光栅制备方法，，包括：
采用上述的光栅掩膜制备方法制备得到光栅掩膜；
利用所述光栅掩膜在基板上制作光栅。
进一步的，所述利用光栅掩膜在基板上制作光栅，包括：
利用离子束刻蚀机对基板进行刻蚀，将光栅掩膜的形貌分布复制到基板上，完成光栅的制备。
和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供一种光栅掩膜的制备方法，根据曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚；基于确定的基板不同区域的匀胶胶厚，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的匀胶胶厚，得到设置光刻胶掩膜的基板；将设置光刻胶掩膜的基板进行曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜；对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜。
由于光刻胶在显影操作中的溶解量与光刻胶在曝光操作中的曝光量相关联，比如正性光刻胶在显影操作中的溶解量与曝光操作中的曝光量成正比，因此本发明先通过曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚，然后采用分次匀胶方法实现基板不同区域具有确定的匀胶厚度，使得基板不同区域的光刻胶在曝光操作中的曝光量与显影操作中溶解量相匹配，从而最终得到形貌一致的光栅掩膜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为双光束曝光系统的曝光场能量分布示意图；
图2为基板上的光刻胶掩膜经双光束曝光系统曝光然后进行显影操作得到的光栅掩膜示意图；
图3为本发明的光栅掩膜制备方法的总体流程示意图；
图4为基板清洗后的示意图；
图5为对基板旋涂增粘剂的示意图；
图6为示例对基板进行第一次匀胶旋转，在基板的上表面均匀涂覆150nm厚度光刻胶的示意图；
图7为示例对基板进行两次匀胶后，所需基板胶厚分布（基板表面中心区域匀胶厚度为230mm，基板表面边缘区域匀胶厚度为200nm）的示意图；
图8为图7所示基板胶厚分布的侧视图；
图9为图7所示基板胶厚分布中不同区域胶厚参数示意图；
图10为双光束曝光系统示意图；
图11为采用本发明的光栅掩膜制备方法得到的光栅掩膜的示意图。
其中，1-激光器，2-第一波片，3-分束棱镜，4-第二波片，5-第一反射镜，6-第二反射镜，7-第三反射镜，8-第一显微物镜，9-第二显微物镜，10-第一针孔，11-第二针孔，12-第一准直透镜，13-第二准直透镜。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个所述事物，而是表示有关描述仅仅针对所述事物中的一个，所述事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“A包括B”意在表示在逻辑上B属于A，而不表示在空间上B位于A的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“A包括B”意在表示B属于A，但是B不一定构成A的全部，A还可能包括C、D、E等其它元素。
在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“优选实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，所述替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。
在本文的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
光刻胶是一种感光物质，组成成分主要是树脂、感光化合物和溶剂，当受到光照时，光刻胶本身的特性会发生改变。根据受到光照时，光刻胶性质改变的不同情况，光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶受光照后，光照部分的胶分子会发生断链反应，可溶解于显影液中，未光照部分的胶分子不溶于显影液中；负性光刻胶受光照后，光照部分的胶分子会发生交联反应，不溶解于显影液中，未光照部分的胶分子溶于显影液中。
光刻胶的断链反应或者交联反应需要吸收一定波长的光才能完成，即光刻胶在曝光时需要受到一定曝光量才能完成对应的化学反应。曝光时，光刻胶所受曝光量与光刻胶所受的曝光场光强和曝光时间均成正比。
对于全息光栅的制备工艺，在基板上制备光栅掩膜的过程中，一般情况下，由于基板上的光刻胶掩膜为整面曝光，光刻胶掩膜各个位置曝光时间一致，所以光刻胶掩膜不同位置的曝光量取决于光刻胶掩膜不同位置所受的曝光场光强。
对于全息光栅的制备工艺，常见的全息曝光系统有两类，一类是洛埃镜曝光系统，另一类是双光束曝光系统。基板上的曝光光场将会形成中心区域光强最高，以中心区域为圆心，周围区域光强逐渐减小的分布特点。
所以，对于全息光栅的制备工艺，在基板上制备光栅掩膜的过程中，由于全息曝光系统的曝光光场的能量分布呈现高斯分布特点，使得光刻胶掩膜不同位置所受曝光量是不均匀的。
而由于光刻胶掩膜所受曝光量不同会影响光刻胶掩膜在显影液中的溶解情况，比如，对于正性光刻胶，光刻胶掩膜所受曝光量大，光刻胶掩膜在显影液中溶解多。所以光刻胶掩膜不同位置所受曝光量不均匀导致光刻胶掩膜不同位置在显影液中的溶解情况不同，最终导致制作出的光栅掩膜形貌不一致。
以利用双光束曝光系统对基板上正性光刻胶掩膜进行曝光操作为例，将光刻胶掩膜中心设于曝光光场中心区域，则光刻胶掩膜中心位置所受光强最高，使得光刻胶掩膜中心位置所受曝光量最大，光刻胶掩膜从中心位置到边缘位置所受光强逐渐减弱，光刻胶掩膜所受曝光量逐渐降低。为了保证光刻胶掩膜边缘所受的曝光量达到要求，需要曝光较长时间，此时光刻胶掩膜中心区域所受曝光量较大，使得显影后的光栅掩膜在形貌上体现为：中心区域占宽比小，槽深较浅；从中心区域向边缘区域占宽比逐渐增大，槽深逐渐变深（如图2所示）。
而制作出的光栅掩膜形貌不一致，会使得利用光栅掩膜在基板上制作的光栅形貌不一致，影响光栅的衍射效率。所以需要制备得到形貌一致的光栅掩膜，即占宽比和槽深一致的光栅掩膜。
因此，本发明提供一种光栅掩膜制备方法，如图3所示，总体包括如下步骤：
S1根据曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚。
S2基于确定的基板不同区域的匀胶胶厚，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，得到设置光刻胶掩膜的基板。
S3将设置光刻胶掩膜的基板进行曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜。
S4对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜。
由于光刻胶在显影操作中的溶解量与光刻胶在曝光操作中的曝光量相关联，因此本发明先通过曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚，然后采用分次匀胶方法实现基板不同区域具有确定的匀胶厚度，使得基板不同区域的光刻胶在曝光操作中的曝光量与显影操作中的溶解量相匹配，从而最终得到形貌一致的光栅掩膜。
具体的，上述步骤S1根据曝光操作中曝光光场的能量分布确定基板不同区域的匀胶胶厚，包括如下步骤：
S1-1获取曝光操作中曝光光场的光强分布形态。
示例性的，
将测试板放置在曝光操作的曝光场内。这里的曝光场即是对基板上光刻胶掩膜进行曝光操作的曝光场。示例性的，测试板可以采用反光板，比如在黑色氧化处理的铝板贴附一层荧光纸。
采用光电探测器对测试板表面的光强分布形态进行探测。示例性的，将光电探测器的探头紧贴在测试板表面的对应测试位置，得到对应测试位置的光强，各个对应测试位置的光强构成测试板的光强分布形态，即得到曝光光场的光强分布形态。
S1-2基于获取的曝光光场的光强分布形态，得到基板上的匀胶分布形态。
以正性光刻胶为例，
首先，确定曝光光场的光强分布形态即为基板上的匀胶分布形态。
具体的，
根据光刻胶所受到的曝光量正比于曝光场强度与曝光时间乘积的理论计算依据，在曝光时间相同下，确定基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度。
根据光刻胶所受到的曝光量正比于显影操作中光刻胶的溶解量，在曝光时间相同下，进而确定基板不同位置的光刻胶在显影操作中的溶解量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度。
根据确定基板不同位置的光刻胶在显影操作中的溶解量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度，当显影操作得到的光栅掩膜各个位置形貌一致时，则确定基板上的匀胶分布形态需要与曝光光场的光强分布形态一致。
然后，基于获取的曝光光场的光强分布形态，即得到基板上的匀胶分布形态。
S1-3根据获取的曝光光场的光强分布形态，确定基板在匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚。
示例性的，
基于基板上的胶厚分布形态，根据光刻胶在曝光操作中的曝光量以及显影操作中溶解量的对应关系，确定基板在上述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚。
以正性光刻胶为例，
光刻胶在曝光操作中的曝光量以及显影操作中溶解量的对应关系与实际采用的光刻胶的类型相关，因此需要针对具体类型的正性光刻胶的曝光量和溶解量的对应比例关系，在获取的基板胶厚分布形态下确定基板对应区域的匀胶胶厚。比如以正性光刻胶采用陶氏化学的紫外光刻胶为例，若光刻胶胶厚为200nm，则对光刻胶采用18毫焦/平方厘米的曝光量进行曝光操作，可在显影操作中完全溶解。
具体的，上述步骤S2基于确定的基板不同区域的匀胶胶厚，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚。
示例性的，包括如下步骤：
S2-1基于确定的基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面分次匀胶的滴胶量。
以正性光刻胶为例，
基于确定的基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面第一次匀胶的胶层厚度。
基于确定的基板表面第一次匀胶的胶层厚度，确定基板表面第一次匀胶的第一滴胶量。
基于基板不同区域的匀胶胶厚以及基板表面第一次匀胶的胶层厚度，确定基板表面第二次匀胶的第二滴胶量。
比如，以基板表面中心区域匀胶厚度为230mm，基板表面边缘区域匀胶厚度为200nm为例，则基板表面第一次匀胶的第一滴胶量为3-5ml，第二次匀胶的第二滴胶量为0.5ml左右。
S2-2基于确定的基板表面分次匀胶的滴胶量，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚。
以正性光刻胶为例，包括如下步骤：
S2-2-1：
将基板浸泡在混合清洗溶液内，采用超声波辅助对基板在70-100℃下清洗1-3h，得到清洗后的基板（如图4所示）。
其中，混合清洗溶液包括浓硫酸和双氧水。
浓硫酸和双氧水的质量配比为1-5:1。
示例性的，
在超声波清洗机内添加浓硫酸和双氧水的混合清洗溶液，混合清洗溶液中浓硫酸和双氧水的质量配比为3:1。
将基板放置在玻璃器皿内，将玻璃器皿放入超声波清洗机内的混合溶液中。
启动超声波清洗机，采用超声波辅助对基板在90℃下清洗2h。
这里对基板进行清洗可以去除基板表面残留杂质，保证基板表面的洁净度，从而防止基板杂质对后续制备的光栅结构造成影响。
S2-2-2：
将清洗后的基板进行氧离子灰化处理5-20min。
示例性的，
将清洗后的基板放入氧离子灰化机内，氧离子灰化机内释放的氧离子对基板上表面进行轰击10min。
对基板进行氧离子灰化处理能够改善基板的亲水性，提高基板对光刻胶的附着力。
S2-2-3：
对灰化处理后的基板进行增粘处理。
示例性的，如图5所示，
将灰化处理后的基板放入匀胶机的匀胶载台上，采用真空吸附方式将基板固定在匀胶载台上。
向基板上表面中心位置滴加增粘剂。
驱动匀胶机转动带动基板进行旋转，使得基板的上表面均匀旋涂增粘剂。
示例性的，
这里增粘剂可以采用型号为RZN-6200的增粘剂。
增粘剂的滴加量为一滴管左右。
匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为2000-3000r/min，工作转速持续时间为30-80s。
S2-2-4将上表面均匀旋涂增粘剂的基板进行烘干操作，得到牢固附着增粘剂的基板。
对基板上的增粘剂进行烘干操作，能够加速增粘剂的凝固，提高整个工艺制程效率。
S2-2-5：
将牢固附着增粘剂的基板放入匀胶机中，即把牢固附着增粘剂的基板放入匀胶机的匀胶载台上，采用真空吸附方式将基板固定在匀胶载台上。
向基板的上表面中心位置滴加上述第一滴胶量的光刻胶。需要说明的是，这里的第一滴胶量与第一次匀胶厚度、光刻胶的类型，以及不同类型光刻胶的稀释程度有关，例如表1所示。
表1
注：表中采用美国杜邦公司MICROPOSIT系列稀释剂为例说明。
驱动匀胶机转动带动基板进行第一次匀胶旋转，使得基板的上表面均匀涂覆光刻胶，光刻胶厚度为上述第一次匀胶的胶层厚度。这里，匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为2000-3000r/min，工作转速持续时间为30-80s。
通过控制第一次匀胶旋转过程中匀胶机的转速以及转速持续时间，能够保证基板上表面滴加的第一滴胶量的光刻胶能够均匀旋涂在基板上表面且基板上的光刻胶层具有所需的第一次匀胶的胶层厚度。
以基板不同区域的匀胶胶厚情形为基板表面中心区域匀胶厚度230mm，基板表面边缘区域匀胶厚度200nm示例说明，则驱动匀胶机转动带动基板进行第一次匀胶旋转，匀胶机的初始转速为200r/min，初始转速持续时间为6s，匀胶机的工作转速为2500r/min，工作转速持续时间为60s，使得基板的上表面均匀涂覆150nm胶层厚度的光刻胶（如图6所示）。
向基板的上表面中心位置滴加上述第二滴胶量的光刻胶。需要说明的是，这里的光刻胶可以和上述第一次匀胶使用的光刻胶相同。
驱动匀胶机转动带动基板进行第二次匀胶旋转，使得基板不同区域具有对应的匀胶胶厚。这里，匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为1000-1500r/min，工作转速持续时间为30-80s。
通过控制第二滴胶量以及第二次匀胶旋转过程中匀胶机的转速以及转速持续时间，从而保证在对第一次匀胶后的基板滴加第二滴胶量的光刻胶后，能够使得基板不同区域具有对应的匀胶胶厚。
以基板不同区域的匀胶胶厚情形为基板表面中心区域匀胶厚度230mm，基板表面边缘区域匀胶厚度200nm，基板第一次匀胶厚度为150nm示例说明，
则驱动匀胶机转动带动基板进行第二次匀胶旋转，匀胶机的初始转速为200r/min，初始转速持续时间为6s，匀胶机的工作转速为1200r/min，工作转速持续时间为60s，使得基板表面中心区域匀胶厚度230mm，基板表面边缘区域匀胶厚度200nm（如图7、图8以及图9所示）。
具体的，上述步骤S3将设置光刻胶掩膜的基板进行曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜，包括如下步骤：
将设置光刻胶掩膜的基板放入全息曝光系统内，通过光束干涉形成的曝光场对设置光刻胶掩膜的基板进行照射，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜。
如图10所示，为双光束曝光系统的光路示意图，激光器1发射的入射光束射入第一波片2，由第一波片调整偏振态后入射分束棱镜3，分束棱镜3将光束分为两束光束，第一光束经第三反射镜7反射后进入第一显微物镜8中，经第一显微物镜8聚焦后进入第一针孔10，经第一针孔10滤波后进入第一准直透镜12，经第一准直透镜12准直后成为第一平行光束；第二束光经过第二波片4调整偏振态后，依次经第一反射镜5、第二反射镜6反射后进入第二显微物镜9，经第二显微物镜9聚焦后进入第二针孔11，经第二针孔11滤波后进入第二准直透镜13准直后成为第二平行光束；第一平行光束、第二平行光束在设置光刻胶掩膜的基板（待曝光样品）表面发生干涉形成曝光场。其中，沿光栅矢量方向作为x方向，沿光栅栅线方向作为y方向，沿基板法线方向作为z方向。
具体的，上述步骤S4对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜，包括如下步骤：
将基板上性质改变的光刻胶掩膜浸泡在显影液中进行显影操作，光刻胶掩膜的对应部分被显影液侵蚀，在基板上得到光栅掩模。
以正性光刻胶为例，对基板上性质改变的光刻胶掩膜浸泡在显影液中进行显影操作后，光刻胶掩膜的光照部分被显影液侵蚀，在基板上得到光栅掩模。
如图11所示，为采用本发明的光栅掩膜制备方法得到的光栅掩膜示意图，从图中可以看出，光栅掩膜形貌（占宽比、槽深）较为一致。
本发明还提供一种光栅制备方法：
首先，采用上述的光栅掩膜制备方法得到光栅掩膜。
然后，利用光栅掩膜在基板上制作光栅：利用离子束刻蚀机对基板进行刻蚀，将光栅掩膜的形貌分布复制到基板上，完成光栅的制备，且光栅形貌一致。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (15)
1.一种光栅掩膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取曝光操作中曝光光场的光强分布形态；
根据光刻胶所受到的曝光量正比于曝光场强度与曝光时间的理论依据，在曝光时间相同下，确定基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度；
根据光刻胶所受到的曝光量正比于显影操作中光刻胶的溶解量，在曝光时间相同下，进而确定基板不同位置的光刻胶在显影操作中的溶解量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度；
根据确定基板不同位置的光刻胶在显影操作中的溶解量正比于基板上不同位置的光刻胶所受到的曝光场强度，当显影操作得到的光栅掩膜各个位置形貌一致时，则确定基板上的匀胶分布形态需要与曝光光场的光强分布形态一致；
基于获取的所述曝光光场的光强分布形态，即得到基板上的匀胶分布形态；
基于基板上的匀胶分布形态，确定基板在所述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚；
基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面分次匀胶的滴胶量；
基于确定的基板表面分次匀胶的滴胶量，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，得到设置光刻胶掩膜的基板；
将设置光刻胶掩膜的基板进行所述曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜；
对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜。
2.根据权利要求1所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述光刻胶为正性光刻胶。
3.根据权利要求2所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述获取曝光操作中曝光光场的光强分布形态，包括如下步骤：
将测试板放置在所述曝光操作的曝光场内；
采用光电探测器对测试板表面的光强分布形态进行探测。
4.根据权利要求2所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述基于基板上的匀胶分布形态，确定基板在所述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚，包括如下步骤：
基于基板上的胶厚分布形态，根据光刻胶在曝光操作中的曝光量以及显影操作中溶解量的对应关系，确定基板在所述匀胶分布形态下对应区域的匀胶胶厚。
5.根据权利要求1所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面分次匀胶的滴胶量，包括如下步骤：
基于确定的所述基板不同区域的匀胶胶厚，确定基板表面第一次匀胶的胶层厚度；
基于确定的所述基板表面第一次匀胶的胶层厚度，确定基板表面第一次匀胶的第一滴胶量；
基于所述基板不同区域的匀胶胶厚以及基板表面第一次匀胶的胶层厚度，确定基板表面第二次匀胶的第二滴胶量。
6.根据权利要求5所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述基于确定的基板表面分次匀胶的滴胶量，在基板上分次旋涂光刻胶，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚，包括如下步骤：
将基板放入匀胶机中；
向基板的上表面中心位置滴加所述第一滴胶量的光刻胶；
驱动匀胶机转动带动基板进行第一次匀胶旋转，使得基板的上表面均匀涂覆具有所述胶层厚度的光刻胶；
向基板的上表面中心位置滴加所述第二滴胶量的光刻胶；
驱动匀胶机转动带动基板进行第二次匀胶旋转，使得基板不同区域具有对应的所述匀胶胶厚。
7.根据权利要求6所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，在所述驱动匀胶机转动带动基板进行第一次匀胶旋转的过程中，匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为2000-3000r/min，工作转速持续时间为30-80s。
8.根据权利要求6所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，在驱动匀胶机转动带动基板进行第二次匀胶旋转的过程中，匀胶机的初始转速为100-300r/min，初始转速持续时间为5-10s，匀胶机的工作转速为1000-1500r/min，工作转速持续时间为30-80s。
9.根据权利要求6所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述将基板放入匀胶机中之前，还包括：
对基板的上表面进行增粘处理。
10.根据权利要求6或9所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述将基板放入匀胶机中之前，还包括：
将基板浸泡在混合清洗溶液内，采用超声波辅助对基板在70-100℃下清洗1-3h；
其中，混合清洗溶液包括浓硫酸和双氧水；
浓硫酸和双氧水的质量配比为1-5:1。
11.根据权利要求6或9所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述将基板放入匀胶机中之前，还包括：
将基板的上表面进行氧离子灰化处理5-20min。
12.根据权利要求1所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述将设置光刻胶掩膜的基板进行所述曝光操作，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜，包括如下步骤：
将设置光刻胶掩膜的基板放入全息曝光系统内，通过光束干涉形成的曝光场对设置光刻胶掩膜的基板进行照射，在基板上得到性质改变的光刻胶掩膜。
13.根据权利要求1所述的光栅掩膜制备方法，其特征在于，所述对基板上性质改变的光刻胶掩膜进行显影操作，在基板上得到光栅掩膜，包括如下步骤：
将基板上性质改变的光刻胶掩膜浸泡在显影液中进行显影操作，光刻胶掩膜的对应部分被显影液侵蚀，在基板上得到光栅掩模。
14.一种光栅制备方法，其特征在于，包括：
采用如权利要求1-13任一项所述的光栅掩膜制备方法制备得到光栅掩膜；
利用所述光栅掩膜在基板上制作光栅。
15.根据权利要求14所述的光栅制备方法，其特征在于，所述利用光栅掩膜在基板上制作光栅，包括：
利用离子束刻蚀机对基板进行刻蚀，将光栅掩膜的形貌分布复制到基板上，完成光栅的制备。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0955352A (ja) * | 1995-08-16 | 1997-02-25 | Sony Corp | 露光装置および露光方法 |
| KR20050115004A (ko) * | 2004-06-03 | 2005-12-07 | 동부아남반도체 주식회사 | 마스크 제조방법 |
| CN103091982A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-08 | 华中科技大学 | 一种微米管制造工艺 |
| CN103576225A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-12 | 无锡英普林纳米科技有限公司 | 位相掩膜光刻制备占空比可调的纳米周期光栅的方法 |
| CN111367142A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-03 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种包含不同透光性的新型光学掩膜版 |
| CN112764327A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光栅基板表面光刻胶涂层在线扫描曝光预处理装置及方法 |
| CN114859673A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-05 | 信利(仁寿)高端显示科技有限公司 | 一种提高光刻工艺关键尺寸均一性的光刻方法 |
-
2023
- 2023-09-15 CN CN202311187802.3A patent/CN116931148B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0955352A (ja) * | 1995-08-16 | 1997-02-25 | Sony Corp | 露光装置および露光方法 |
| KR20050115004A (ko) * | 2004-06-03 | 2005-12-07 | 동부아남반도체 주식회사 | 마스크 제조방법 |
| CN103091982A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-08 | 华中科技大学 | 一种微米管制造工艺 |
| CN103576225A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-12 | 无锡英普林纳米科技有限公司 | 位相掩膜光刻制备占空比可调的纳米周期光栅的方法 |
| CN111367142A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-03 | 聚灿光电科技（宿迁）有限公司 | 一种包含不同透光性的新型光学掩膜版 |
| CN112764327A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-05-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光栅基板表面光刻胶涂层在线扫描曝光预处理装置及方法 |
| CN114859673A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-05 | 信利(仁寿)高端显示科技有限公司 | 一种提高光刻工艺关键尺寸均一性的光刻方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 一种控制矩形光刻胶光栅槽深和占宽比的方法;赵劲松;《光学学报》;第24卷(第9期);全文 * |
| 全息光栅制作中光栅掩模槽形形状随光刻胶特性曲线的演化规律;韩建等;《光学精密工程》;第20卷(第11期);全文 * |
| 基于CCD 的光斑能量分布测量及特性分析;张爱丽等;《激光与红外》;第41卷(第6期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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