一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺的制作方法

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺。

背景技术：

1、在半导体器件制造的工艺中，通常利用光刻工艺将掩膜版上的图形转移到基板上，通常分为刻蚀工艺和liftoff两种工艺，刻蚀工艺过程包括：提供基板；在基本上进行镀膜；在镀膜基板上形成光刻胶；对所述光刻胶进行曝光和显影，形成图案化的光刻胶，使得掩膜版上的图案转移到光刻胶中；以图案化的光刻胶为掩膜对基板进行刻蚀，使得光刻胶上的图案转印到基板中；去除光刻胶。 liftoff工艺过程包括：提供基板；在基板上形成光刻胶；对所述光刻胶进行曝光和显影，形成图案化的光刻胶，使得掩膜版上的图案转移到光刻胶中；以图案化的光刻胶为掩膜对基板进行镀膜加工；利用liftoff制程去除光刻胶。

2、由于刻蚀工艺对膜层材料具有选择性，只有特定的金属膜层可以采用刻蚀工艺，大部分非金属膜层或金属膜层无法进行刻蚀，市场上图形化膜层通常采用liftoff工艺，liftoff工艺市场上采用负性光刻胶，那是因为正性光刻胶经过曝光显影后，图案呈现倒“八”字形，镀膜后膜层会把光刻胶图案边缘包覆，liftoff去胶时膜层图案边缘会存在残胶现象，如果膜厚厚度厚的情况下，膜层包覆现象更严重，去胶液接触不到光刻胶，无法有效去除光刻胶，从而无法形成图形化膜层，如图1所示；负胶liftoff工艺原理如下：负性光刻胶在紫外光照射下，发生光化学反应，使光刻胶交联，被曝光的地方不溶于显影液，没有被曝光的部分在显影时溶于显影液，由于曝光时，顶部的光刻胶反应强烈，产生交联多，不溶于显影液，中部和底部的光刻胶，因为曝光时反应不够强烈，产生交联较少，部分溶于显影液，所以在显影后，留在基板上的光刻胶开口区域成“八”字型，如图2所示。

3、但负性光刻胶在显影时，光刻胶里的树脂成分会吸收显影液，引起导致光刻胶膨胀，影响分辨率，并且负胶中含有二甲苯，会影响操作人员健康，并威胁环境安全。与此同时，负性光刻胶一般粘度较高，对于300nm以下的膜层厚度，光刻胶厚度需要达到600nm以上才可以较为容易的脱胶干净，且尺寸窗口越小脱胶难度越大，市场上可选择的负胶种类较小，使用i-line（波长365nm）和h-line（波长405nm）负性光刻胶进行liftoff工艺,线宽一般在5um以上；另外随着半导体器件尺寸的不断缩小，光刻关键尺寸（critical dimension，cd）要求越来越小，由此给光刻技术提出了更加严峻的挑战。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明设计了一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，采用碱性预处理的工艺，使得曝光显影后图案呈现鹰嘴型的图案，使得去胶变得非常容易，使用i-line(波长365nm)和h-line(波长405nm)正性光刻胶，可以实现1um以上的线宽分辨率图案加工。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其工艺步骤为：

4、s1、涂胶：采用旋涂的方式在基板上涂覆一层正性光刻胶；

5、s2、前烘：使用热板对涂覆光刻胶的基板进行涂胶后烘烤，去除胶膜内丙二醇甲醚醋酸酯溶剂，使胶膜干燥，增加胶膜与基板之间的粘附性；

6、s3、预处理：对光刻胶层表面进行碱性预处理；

7、s4、曝光：对经过碱性预处理的光刻胶进行曝光处理；

8、s5、显影：对曝光后的光刻胶进行显影处理，得到图形化的光刻胶图案；

9、s6、后烘：对显影后的光刻胶进行显影后烘烤处理，蒸发光刻胶中的所有溶剂，并填充光刻胶中的流动针孔；

10、s7、镀膜：将光刻胶图形化的产品进行光学薄膜沉积镀膜，得到光学薄膜沉积后的产品；

11、s8、去胶：将镀膜后的产品通过去胶liftoff工艺方式用去胶液去除，仅保留直接沉积在基板上的光学薄膜，完成整个高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，实现在基板上图形化光学薄膜的加工。

12、作为优选，步骤s3中，所述碱性预处理的具体步骤为：将基板放置于吸附平台中心，通过胶管在基板中心滴取碱性溶剂，采用旋敷浸没式方式进行碱性处理，50rpm低转速下使碱性溶剂均匀的铺满整个基板，碱性处理时间120s。

13、作为优选，步骤s2中，所述烘烤温度为100-140℃，烘烤时间为2-5分钟。

14、作为优选，步骤s4中，所述曝光处理的强度通过光刻胶种类和胶厚确定。

15、作为优选，步骤s6中，所述烘烤温度为100-120℃，烘烤时间为3-5分钟。

16、作为优选，步骤s3中，所述碱性预处理采用ph值在12以上的碱性试剂。

17、作为优选，步骤s3中，所述去胶液选用以二甲基亚砜为主的去胶液。

18、本发明的有益效果是：（1）、本发明曝光前增加碱性预处理工艺，使光刻胶顶部与显影液反应，曝光时使得光刻胶底部比光刻胶顶部吸收更多的曝光能量，底部变得更容易显影，而光刻胶表面会形成一层硬膜，形成自上向下显影速率逐渐增加的梯度差；（2）、本发明曝光显影后光刻图案剖面呈现倒叩“碗状”形貌，避免光学薄膜沉积时镀膜层包覆光刻胶底部，有利于膜层去胶；（3）、本发明比传统的负胶liftoff工艺具有更高的图案分辨率，可实现小线宽的图形liftoff工艺。

技术特征：

1.一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，其工艺步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，步骤s3中，所述碱性预处理的具体步骤为：将基板放置于吸附平台中心，通过胶管在基板中心滴取碱性溶剂，采用旋敷浸没式方式进行碱性处理，50rpm低转速下使碱性溶剂均匀的铺满整个基板，碱性处理时间120s。

3.根据权利要求1所述的一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，步骤s2中，所述烘烤温度为100-140℃，烘烤时间为2-5分钟。

4.根据权利要求1所述的一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，步骤s4中，所述曝光处理的强度通过光刻胶种类和胶厚确定。

5.根据权利要求1所述的一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，步骤s6中，所述烘烤温度为100-120℃，烘烤时间为3-5分钟。

6.根据权利要求1所述的一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，步骤s3中，所述碱性预处理采用ph值在12以上的碱性试剂。

7.根据权利要求1所述的一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺，其特征是，步骤s3中，所述去胶液选用以二甲基亚砜为主的去胶液。

技术总结
本发明公开了一种高分辨率的光学镀膜图形化加工工艺。本发明曝光前增加碱性预处理工艺，使光刻胶顶部与显影液反应，曝光时使得光刻胶底部比光刻胶顶部吸收更多的曝光能量，底部变得更容易显影，而光刻胶表面会形成一层硬膜，形成自上向下显影速率逐渐增加的梯度差；本发明曝光显影后光刻图案剖面呈现倒叩“碗状”形貌，避免光学薄膜沉积时镀膜层包覆光刻胶底部，有利于膜层去胶；本发明比传统的负胶liftoff工艺具有更高的图案分辨率，可实现小线宽的图形liftoff工艺。

技术研发人员：余启川,李涛,余飞
受保护的技术使用者：美迪凯（浙江）智能光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27