一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法与流程

1.本发明属于半导体工艺技术的微纳加工技术领域，具体涉及一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法。


背景技术：

2.光刻工艺是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，该步骤利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆，还可以是其他金属层、介质层，例如玻璃、sos中的蓝宝石。
3.当提到双层胶工艺，现多用于剥离工艺(lift-off)，具体工艺流程为将不含光敏的剥离胶(lol，lor，如ar-br 5400)置于紫外正胶或者负胶底层，利用上层胶的光刻胶经曝光显影后开出窗口，底层胶在显影液中继续腐蚀，并产生横向拓展，形成under cut结构。与其他图形转移手段相比，lift-off工艺更加简单易行，但是底层剥离胶的腐蚀度无法控制，因此底层的开口大小及形貌也是随机的。
4.现有的双层胶工艺应用范围限定在剥离工艺，并且底层开孔大小难以控制，当衬底存在缺陷时，对工艺影响较大，严重影响了器件良率；现有的光刻工艺基本不支持立体三维复杂结构的制备，当需要复杂图形时需要反复光刻刻蚀才得以实现，大大延长了器件工艺周期，当工艺周期延长，工艺所带来的不稳定因素则大幅提升，对应的生产效率、良率等问题也随之而来。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，具体步骤包括：步骤一：在洁净的衬底上涂一层光刻胶，并进行烘烤20-30s；
7.步骤二：对上述制备的第一层光刻胶进行精准曝光，曝光出所需底层精确结构后进行25-30s的短暂放置；
8.步骤三：对放置后的衬底进行第二次涂胶，并进行烘烤20-30s；
9.步骤四：对步骤三制备得到的第二层光刻胶进行精准曝光，第二层图案需被第一层图案完全包围；
10.步骤五：重复上述步骤一，步骤二，步骤三，步骤四，直至完成所需层数的多层光刻胶结构；
11.步骤六：使用浸泡显影的方法进行统一显影，显影后使用去离子水定影，氮气吹扫，并进行最后一次烘烤对复杂图案定型。
12.优选的，所述步骤五制得的多层光刻胶结构的最顶层涂胶在烘烤处理时，采用热气流吹扫实现烘烤。
13.优选的，多层光刻胶结构可以使用旋涂或者喷涂方法进行制备，可根据需求决定
光刻胶厚度；上层光刻胶使用略小于参考值的曝光计量实现精准曝光。
14.优选的，所述第一层光刻胶和所述第二层光刻胶必须为同种或不同种同性光刻胶，同性包含正性光刻胶、负性光刻胶或反转胶。
15.优选的，在进行曝光时，根据具体图案及每一层的光刻胶厚度决定曝光所使用的曝光计量。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用同性光刻胶制备多层结构，以简单的条件制备出复杂的形貌，并且同性光刻胶粘连性好，进行工艺前合理分配布局，最后同时显影，方法简单；
17.使用用途广泛，可用于但不局限于刻蚀工艺、剥离工艺；当用于刻蚀工艺，以光刻胶为掩膜，在同一时间下刻蚀出不同深度的图案，当用于剥离公益，取代依靠显影液腐蚀的剥离胶，精准制备下层形状大小，解决金属粘连等问题；
18.本方法可控性强，提供了广泛的光刻胶选择范围，光刻胶涂层制备方法，光刻胶烘烤方式，根据实际用途及需求制定方案，具有高实用性及适用性。
附图说明
19.图1为本发明的多层光刻胶技术的双层三维示意图。
20.图2为本发明双层三维应用于制备中空结构以及应用于lift-off工艺的结构示意图。
21.图3为本发明多层光刻胶技术的双层使用横截面示意图，其中白色区域为显影后溶解区域。
22.图4为本发明的流程示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。
24.请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：
25.一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，具体步骤包括：步骤一：在洁净的衬底上涂一层光刻胶，并进行烘烤20-30s；
26.步骤二：对上述制备的第一层光刻胶进行精准曝光，曝光出所需底层精确结构后进行25-30s的短暂放置；
27.步骤三：对放置后的衬底进行第二次涂胶，并进行烘烤20-30s；
28.步骤四：对步骤三制备得到的第二层光刻胶进行精准曝光，第二层图案需被第一层图案完全包围；
29.步骤五：重复上述步骤一，步骤二，步骤三，步骤四，直至完成所需层数的多层光刻胶结构；
30.步骤六：使用浸泡显影的方法进行统一显影，显影后使用去离子水定影，氮气吹扫，并进行最后一次烘烤对复杂图案定型。
31.优选的，所述步骤五制得的多层光刻胶结构的最顶层涂胶在烘烤处理时，采用热气流吹扫实现烘烤。
32.本实施例中，本实施例中，优选的，多层光刻胶结构可以使用旋涂或者喷涂方法进行制备，可根据需求决定光刻胶厚度；上层光刻胶使用略小于参考值的曝光计量实现精准曝光。
33.本实施例中，优选的，所述第一层光刻胶和所述第二层光刻胶必须为同种或不同种同性光刻胶，同性包含正性光刻胶、负性光刻胶或反转胶。
34.本实施例中，优选的，在进行曝光时，根据具体图案及每一层的光刻胶厚度决定曝光所使用的曝光计量。
35.lift-off工艺的应用；
36.其制备方法如下：
37.s1：在洁净的衬底上旋涂、喷涂或其他方法制备第一层az5214e光刻胶，并进行烘烤30s。
38.s2：对上述制备的第一层光刻胶进行精准曝光，曝光出所需底层精确结构后进行短暂放置30s。
39.s3：对放置后的衬底进行第二次涂胶，使用热气流进行烘烤20s，避免影响底层光刻胶。
40.s4：对上述制备得到的第二层进行精准曝光。
41.s5：统一显影，此处使用浸泡显影的方法，显影后使用去离子水定影，氮气吹扫，并进行最后一次烘烤对复杂图案定型。
42.s6：使用ibd设备进行金属蒸发，后续使用丙酮溶液进行剥离。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，其特征在于：具体步骤包括：步骤一：在洁净的衬底上涂一层光刻胶，并进行烘烤20-30s；步骤二：对上述制备的第一层光刻胶进行精准曝光，曝光出所需底层精确结构后进行25-30s的短暂放置；步骤三：对放置后的衬底进行第二次涂胶，并进行烘烤20-30s；步骤四：对步骤三制备得到的第二层光刻胶进行精准曝光，第二层图案需被第一层图案完全包围；步骤五：重复上述步骤一，步骤二，步骤三，步骤四，直至完成所需层数的多层光刻胶结构；步骤六：使用浸泡显影的方法进行统一显影，显影后使用去离子水定影，氮气吹扫，并进行最后一次烘烤对复杂图案定型。2.根据权利要求1所述的一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，其特征在于：所述步骤五制得的多层光刻胶结构的最顶层涂胶在烘烤处理时，采用热气流吹扫实现烘烤。3.根据权利要求1所述的一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，其特征在于：多层光刻胶结构可以使用旋涂或者喷涂方法进行制备，可根据需求决定光刻胶厚度；上层光刻胶使用略小于参考值的曝光计量实现精准曝光。4.根据权利要求1所述的一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，其特征在于：所述第一层光刻胶和所述第二层光刻胶必须为同种或不同种同性光刻胶，同性包含正性光刻胶、负性光刻胶或反转胶。5.根据权利要求1所述的一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，其特征在于：在进行曝光时，根据具体图案及每一层的光刻胶厚度决定曝光所使用的曝光计量。

技术总结
本发明公开了一种使用多层光刻胶制备复杂三维结构的方法，具体步骤包括：步骤一：在洁净的衬底上涂一层光刻胶，并进行烘烤；步骤二：对上述制备的第一层光刻胶进行精准曝光，曝光出所需底层精确结构后进行短暂放置；步骤三：对放置后的衬底进行第二次涂胶，并进行烘烤；步骤四：对步骤三制备得到的第二层光刻胶进行精准曝光，第二层图案需被第一层图案完全包围；使用浸泡显影的方法进行统一显影；克服了现有的双层胶工艺应用范围限定在剥离工艺、底层开孔大小难以控制的限制，在缩短工艺周期，提高器件良率的同时还可以使光刻工艺可以在微距、保真的同时得到复杂的形貌。保真的同时得到复杂的形貌。保真的同时得到复杂的形貌。


技术研发人员：张凡 袁颢轩 高华川 向运来
受保护的技术使用者：浙江超晶晟锐光电有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/24