一种高精度光刻胶面形控制方法与流程

本发明属于基板制造技术领域，尤其涉及一种高精度光刻胶面形控制方法。

背景技术：

传统光刻技术在烘胶(包括：样品预处理、前烘、后烘、坚膜)过程，尤其是坚膜过程中，由于较高的温度(大于100℃，超过光刻胶玻璃化转变温度)易引起光刻胶发生塑性形变，导致光刻胶面形的不均匀，这将使得所制作出的光刻元件的表面轮廓严重失真，从而会引起器件性能明显降低。但是，过低的烘焙温度又会使光刻胶溶剂难以彻底挥发，胶层过早被破坏导致刻蚀能力降低，因此仅仅通过降低烘焙温度也将无法提高光刻胶面形精度。

真空干燥是一种被广泛应用的制药、食品生产以及生化实验室样品制作与保存的干燥方式，其原理是将物料置于真空负压条件下，使水的沸点降低，实现较低温度下热敏性物质的烘干。真空干燥技术在光刻技术中的应用有：成都京东方光电科技有限公司2013年申请的授权号为CN103353209B的发明专利提出了一种真空干燥装置及光刻工艺，在前烘过程中对光刻胶进行真空干燥及加热；北京京东方显示技术有限公司2014年申请的授权号为CN203799174U的实用新型专利提出了一种减压干燥装置及阵列光刻工艺设备，用于光刻工艺中玻璃基板的减压干燥，同时进行加热，将减压干燥工艺和前烘工艺同时进行。但是上述两个专利都仅仅是在光刻胶前烘过程进行真空干燥，然而前烘后的烘胶技术仍然使用传统的烘胶技术，因此也难以保持光刻胶面形在整个光刻工艺中的均一性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高精度光刻胶面形控制方法，用于对坚膜前后光刻胶面形的控制，提高光刻胶面形在整个光刻工艺中的保真度。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种高精度光刻胶面形控制方法，该方法将传统光刻工艺中较高温度的坚膜过程替换为使用低于光刻胶玻璃化转变温度的低温真空坚膜方法，所述真空坚膜方法的工艺参数为：坚膜温度为30-80℃，坚膜时间为30min-120min，真空度为0.02-10Pa。

其中，不同光刻胶因其玻璃化转变温度不同，所述真空坚膜温度也不同，具体工艺中可根据光刻胶的玻璃化转变温度选择低于该温度的合适坚膜温度。

进一步地，通过所述低温真空坚膜方法，坚膜前后面形变化小于5％，刻蚀前后面形的变化小于5％，光刻胶刻蚀比与同等刻蚀条件下的传统光刻工艺相同或有所提高。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明使用低温真空坚膜技术，使光刻胶面形在整个光刻工艺中变化很小，同时光刻胶刻蚀比提高或不变，进而满足了高精度图形转移以及对温度敏感的特殊衬底光刻样品的制作要求。

附图说明

图1为本发明采用低温真空坚膜方法的光刻工艺流程图；

图2为本发明实施例1中采用低温真空坚膜方法的光刻工艺坚膜前后的面形对比图；

图3为本发明实施例2中标准光刻工艺(样品1)坚膜前后的面形对比图；

图4为本发明实施例2中采用低温真空坚膜方法的光刻工艺(样品2)坚膜前后的面形对比图；

图5为本发明实施例3中采用低温真空坚膜方法的光刻工艺坚膜前后的面形对比图。

具体实施方法

以下结合附图，对本发明的实施进行详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于下面的实施例，下面的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，应包括权利要求书中的全部内容；而且本领域技术人员从以下的一个实施例即可实现权力要求书中的全部内容，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

实施例1

如图1所示，以光刻胶AZ3100为例，采用低温真空坚膜方法的光刻工艺流程如下：

1.基片预处理；

2.旋涂光刻胶AZ3100，旋涂转速3000rpm，旋涂时间30s；在烤箱中对光刻胶进行前烘，温度为100℃，烘烤时间为10min；

3.曝光及显影：曝光时间24s，显影时间45s，氮气吹干，并用台阶仪测量显影后(坚膜前)高度数据并做标记，得到坚膜前面形图(图2黑色线)；

4.坚膜：在真空度为0.02Pa，坚膜温度30℃，对样品真空坚膜30min，并在低真空5000Pa保存18h，坚膜完成后用台阶仪测量坚膜后高度数据并做标记，得到坚膜后面形图(图2灰色线)。由图2可知低温真空坚膜后与坚膜前面形一致。

实施例2

首先选取2块待光刻的样品，其中样品1为标准光刻工艺，所述标准光刻工艺中的烘胶过程均采用烘箱烘焙光刻胶，其中前烘温度110℃，时间为5min，坚膜温度120℃，时间为40min；样品2为采用低温真空坚膜方法的光刻工艺。

如图1所示，以光刻胶AZ9260为例，采用低温真空坚膜方法的光刻工艺流程如下：

5.基片预处理；

6.旋涂光刻胶AZ9260，旋涂转速500rpm，旋涂时间1min30s；在烤箱中对光刻胶进行前烘，温度为110℃，烘烤时间为5min；

7.曝光及显影：曝光时间19s，显影时间40s，氮气吹干，并用台阶仪测量显影后(坚膜前)高度数据并做标记，得到坚膜前面形图(图4黑色线)；

8.坚膜：在真空度为0.1Pa，选择低于光刻胶AZ9260玻璃化转变温度的坚膜温度40℃，对样品2真空坚膜1.5h，并在低真空5000Pa保存16h，坚膜完成后用台阶仪测量坚膜后高度数据并做标记，得到坚膜后面形图(图4灰色线)；

9.刻蚀，去胶：在相同的刻蚀条件下对坚膜后的两个样品进行刻蚀，刻蚀后去除光刻胶；

10.数据处理，计算两个样品的刻蚀速率，比较两个样品的坚膜前后的面形变化。

根据上述实验过程得到图3和图4两个样品坚膜前后的面形对比图，从面形对比图来看，标准光刻工艺样品(图3)坚膜后在台阶上表面出现了明显的凸起，这是由于温度过高超过光刻胶玻璃化转变温度点，导致其面形发生变化；而采用低温真空坚膜方法的样品坚膜后与坚膜前面形一致，这是因为温度并没有达到玻璃化转变温度附近。因而，从面形均一性上来说，低温真空坚膜方法要优于传统坚膜方法。

刻蚀速率比较：标准工艺样品1：光刻胶刻蚀速率＝1.60：1；低温真空坚膜样品2：光刻胶刻蚀速率＝2.12：1，刻蚀比提高了32.5％。

实施例3

如图1所示，以光刻胶AZ3100为例，采用低温真空坚膜方法的光刻工艺流程如下：

1.基片预处理；

2.旋涂光刻胶AZ3100，旋涂转速4000rpm，旋涂时间30s；在烤箱中对光刻胶进行前烘，温度为105℃，烘烤时间为8min；

3.曝光及显影：曝光时间29s，显影时间42s，氮气吹干，并用台阶仪测量显影后(坚膜前)高度数据并做标记，得到坚膜前面形图(图5黑色线)；

4.坚膜：在真空度为10Pa，坚膜温度80℃，对样品真空坚膜120min，并在低真空4000Pa保存10h，坚膜完成后用台阶仪测量坚膜后高度数据并做标记，得到坚膜后面形图(图5灰色线)。由图5可知低温真空坚膜后与坚膜前面形一致。