一种利用h线激光直写机进行i线SU8系列光刻胶曝光的方法与流程

本发明属于半导体领域，具体涉及一种利用h线激光直写机进行i线su8系列光刻胶曝光的方法。

背景技术：

mems传感器涉及电子、机械、物理学、生物学等诸多学科和技术，具有广阔的前景，因此近些年来发展一直较为迅速。随着mems传感器的发展，对mems工艺提出的要求也越来越高。

mems（微机电系统）工艺是在半导体工艺基础上发展起来的，但又存在其不兼容之处。典型mems工艺流程为：清洗、旋涂、前烘、光刻、显影、坚膜、离子束刻蚀/沉积、去胶。其中尤以光刻工艺最为关键。

光刻机按曝光方式常分为两类：曝光机和激光直写机。曝光机常用于工业化生产，而科研院校以激光直写机的使用居多。激光直写机以其对应的光源分为三类：365nm的i线直写机、405nm的h线直写机、436nm的g线直写机。三种直写机各有优缺点，大部分机构只含有其中一种，而h线、g线直写机能量低于i线直写机，因此部分i线光刻胶的光刻工艺在只配备有h线、g线直写机的实验室将无法完成。

光刻胶的种类繁多，su8光刻胶是一款被广泛使用的mems光刻胶。su8光刻胶拥有诸多优异性能，可制造数百nm至1000nm厚、深宽比可达50的mems微结构，而这些优点正好符合了mems领域的需求。

su8光刻胶是一种近紫外线光刻胶，尤以i线为主。当直写机能量低于i线直写机能量时，将不能对其进行光刻并成功显影。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种h线激光直写机用多次光刻方法实现i线su8系列光刻胶曝光并成功显影的方法。

本发明技术方案如下：一种利用h线激光直写机进行i线su8系列光刻胶曝光的方法，包括如下步骤：

（a）在覆盖有功能层的衬底上涂覆su8系列光刻胶，所述光刻胶完整覆盖整个功能层表面；

（b）对涂覆有su8系列光刻胶的样品进行曝光前烘烤工艺；

（c）将烘烤后的样品置于激光直写机样品台，并设定曝光条件，对su8系列光刻胶进行多次曝光；

（d）对多次曝光后的su8系列光刻胶进行显影。

进一步的，所述曝光次数为25-35次。

进一步的，所述su8系列光刻胶为su8-1030或su8-1040。

进一步的，所述激光直写机为德国海德堡公司的dwl66+。

进一步的，所述步骤d利用波长为405nm的h线激光直写机实现所需光源波长为365nm的i线su8光刻胶的光刻显影。

本发明重点关注关键工艺：光刻。su8系列光刻胶是具有厚度范围广、深宽比高等优良属性，使其在半导体领域和mems领域均被广泛应用。但su8是一类i线光刻胶，所对应光刻机曝光波长需达到365nm，是能量最高的，只可通通过i线光刻机进行曝光。本发明通过利用h线激光直写机对i线su8光刻胶原位进行多次曝光（25-35次），最终曝光后成功显影出光刻图形。

本发明的优点如下：在只配备有h线激光直写机的实验室，通过多次重复光刻的方式完成了i线su8系列光刻胶的曝光和显影。整个设计工艺步骤简单，缩短了科研开发的周期，节约了开发成本，且安全可靠。

附图说明

图1为本发明方法的的流程示意图；

图2为本发明所用样品光刻前剖面示意图；

图3为本发明所用样品光刻过程剖面示意图；

图4为本发明所用样品光刻后剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的h线激光直写机多次光刻实现i线su8系列光刻胶曝光的方法作进一步说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更加清楚。需说明的是，附图是采用较为简化的形式以辅助说明实施例的。

实施例中激光直写机为德国海德堡公司的dwl66+。

实施例1

如图1所示，h线激光直写机多次光刻实现i线su8系列光刻胶曝光的方法包括：

a、在覆盖有功能层的衬底上涂覆su8系列光刻胶，所述光刻胶完整覆盖整个功能层表面；

b、对涂覆有su8系列光刻胶的样品在热板上进行曝光前烘烤工艺（采用现有工艺）。该工艺在热板上进行，首先由20℃缓慢升温至65℃，保持65℃恒定10min，继续缓慢升温至95℃，维持95℃下恒定15min；

c、将烘烤后的样品置于激光直写机样品台，并设定曝光条件，对su8系列光刻胶进行多次曝光；

d、对多次曝光后的su8系列光刻胶进行显影。利用波长为405nm的h线激光直写机实现所需光源波长为365nm的i线su8光刻胶的光刻显影。

具体的，请结合参考图2-4，是本发明实施例的h线激光直写机多次光刻实现i线su8系列光刻胶曝光所形成的器件的剖面示意图。

如图2所示，在表面淀积有功能层2的衬底1上涂覆光刻胶3，所述光刻胶3完整覆盖于功能层2表面。其中，所述衬底材料1可以是硅、锗、锗硅衬底、三五族化合物衬底或其它常用的半导体或mems衬底。本实施例中采用的是硅衬底。旋涂工艺条件与su8系列光刻胶正常一次曝光所用工艺条件一致：静态涂胶后，首先由1rpm/s缓慢加速至3000rpm/s，保持3000rpm/s转速恒定40s，缓慢由3000rpm/s降速至1rpm/s，加速与降速加速度均为100rpm/s²。

功能层2既可以是一层金属层，也可以是一层非金属层，或者是金属层非金属层形成的复合多层结构，也可以无此功能层，而将光刻胶3直接覆盖于衬底1上。本实例中采用的是gmr磁性多层膜。

光刻胶3为未经过曝光的i线su8系列光刻胶中的一种。本实例中采用的是su8-1030。

接着，如图3所示，选择激光直写机对经过前烘工艺的光刻胶3特定区域进行多次曝光，所述直写机光源为405nm。具体的，在对所述光刻胶3进行曝光过程中，所使用曝光能量设定为最大，所使用的曝光次数为25次，以使得需要曝光的特定区域的光刻胶3与光源4充分反应。本实施例中使用激光直写机为海德堡dwl66+。

同时，在本实施例中，所使用激光直写机光源4出口与所述光刻胶3之间无阻挡物，即光刻胶3可以无遮挡地接受来自直写机的光线，最终充分曝光。

接着如图4所示，对曝光后的光刻胶3进行显影，在2b中被曝光的特定区域的光刻胶被保留，未被曝光的其他区域的光刻胶溶于显影液中。所述显影液与su8系列光刻胶正常一次曝光所用显影液一致，显影条件也一致。

实施例2

与实施例1不同之处在于：所使用的曝光次数为30次。光刻胶3采用su8-1040。

实施例3

与实施例1不同之处在于：所使用的曝光次数为35次。

本发明采用25-35次的曝光次数，是因为曝光次数在25次以上才可以实现，在25-35次之间效果较好，35次以上次数曝光，显影后效果不佳，而在25次以下曝光，显影后无图像，表示未成功曝光

本发明通过使用h线激光直写机对i线su8系列光刻胶进行多次曝光，最终成功显影。克服了h线激光直写机光源能量太小，不足以使i线su8系列光刻胶充分曝光的缺点，缩短了科研开发周期，降低了生产成本，安全可靠。