[发明专利]一种采用紫外线固胶的电子束曝光方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳电子器件加工及微纳电子机械系统加工工艺领域，具体涉及一种采用紫外线固胶的电子束曝光工艺方法。

背景技术

随着微电子工艺向纳米量级的拓展，电子束直写曝光工艺成为纳电子器件及纳机电系统加工工艺的重要组成部分。电子束曝光工艺以其可控性好、精度高、灵活性强等优点，广泛应用于新器件研发，新结构制造等科研领域，并逐步应用于成规模的工业化批量生产。但是，由于邻近效应的存在，以及电子的高斯分布状态，决定了在电子束曝光工艺中，获得切底的光刻胶结构是非常困难的。能否得到垂直的切底结构，直接影响了后续工艺的进行，并最终影响图形转移以后的线宽精度。

针对这一问题，目前在报道中通常采用正性电子束光刻胶双层胶工艺（如PMMA/LOL），大致流程为：基片清洗，旋涂剥离层光刻胶（LOL），旋涂电子束光刻胶，电子束曝光，显影电子束光刻胶，显影LOL剥离层。通过这一工艺，可以降低邻近效应对线宽精度的影响，并得到完美的切底图形，大大提高干法刻蚀、金属剥离或其它相关工艺的成品率。但这一方法的主要问题在于：

LOL可以在一般的碱性显影液中溶解，如TMAH（四甲基氢氧化铵），所以此工艺仅适用于PMMA(polymethyl methacrylate)、ZEP520等能够兼容这一显影工艺的电子束光刻胶。有些电子束光刻胶同样使用碱性显影液显影，为完全溶解LOL并形成一定的钻蚀，必须延长显影时间，这势必使得光刻图形多度显影。图形线宽越小，过度显影造成的影响越大。因此，二者的显影工艺并不能在所有电子束加工流程中兼容，限制了LOL的应用范围。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种采用紫外线固胶的电子束曝光方法，利用电子束光刻胶本身的紫外敏感特性，通过紫外线固胶的方式提高LOL剥离层和电子束光刻胶显影速度之比，解决双层胶的工艺兼容性问题，得到陡直的光刻胶侧壁。该方法可以应用到AR-N7520/LOL等工艺中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用紫外线固胶的电子束曝光方法，包括如下步骤：

1）清洗基片，并在基片上涂敷黏附层；

2）在黏附层上旋涂剥离层光刻胶（LOL）；

3）对基片进行烘烤；

4）在剥离层光刻胶上旋涂具有紫外敏感特性的电子束光刻胶；

5）对基片进行烘烤；

6）对电子束光刻胶进行电子束曝光；

7）显影电子束光刻胶；

8）采用紫外线照射显影后的电子束光刻胶图形，使其交联固化；

9）显影剥离层光刻胶。

进一步地，步骤1）所述黏附层为HMDS（六甲基二硅胺）黏附层，利用真空烘箱实现HMDS的气态吸附或利用匀胶机进行液态旋涂。

进一步地，步骤3）根据LOL的推荐条件进行烘烤，具体是：温度为150-170℃，采用热板烘烤5～8min或采用烘箱烘烤30～40min。

进一步地，步骤4）所述电子束光刻胶是AR-N7520，或其它具有紫外敏感特性的电子束光刻胶。

更进一步地，步骤5）根据AR-N7520的推荐条件进行烘烤，具体是：温度为75～85℃，采用热板烘烤1～1.5min或采用烘箱烘烤30～35min。AR-N7520推荐烘烤温度低于LOL。

进一步地，步骤7）使用TMAH（四甲基氢氧化铵）、AR300-47等常规碱性显影液进行显影。控制显影时间，在AR-N7520显影结束或稍过显影时结束，并采用DI水（去离子水）冲洗。

进一步地，步骤8）所述紫外线的波长为310-360nm，紫外线照射的时间为3～5s。

进一步地，步骤9）使用TMAH、AR300-47等常规碱性显影液进行显影。控制显影时间，使LOL充分溶解并形成一定的钻蚀。

本发明选用紫外线照射固胶的方法，使已经图形化的电子束光刻胶进一步发生交联反应，从而提高对比度，减小在LOL显影工艺中受到的显影液腐蚀，改善最终光刻图形的截面形貌。本发明使LOL双层胶工艺克服了显影工艺不兼容的问题，使其在电子束光刻领域中的应用得到扩展。

附图说明

图1为实施例中旋涂双层光刻胶AR-N7520/LOL后的示意图。

图2为实施例中进行电子束曝光的示意图。

图3为实施例中进行AR-N7520显影的示意图。

图4为实施例中进行紫外线照射固胶的示意图。

图5为实施例中进行LOL显影的示意图。

图6为实施例中未经过紫外线照射固胶的样品照片（SEM）。