一种改善光刻胶脱落的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体微纳加工技术，适用于一种改善光刻胶脱落的方法，特别适用于制备面积小、厚度大的孤立光刻胶结构。
【背景技术】
[0002]光刻胶的脱落是微纳加工领域常遇到的问题，并且目前还没有有效方法能从根本上解决这一难题，主要因为光刻胶与衬底表面的粘附力是有限的，当所制备的图形面积变小，高度变大，即高宽比超过一定程度，孤立的光刻胶难以附着在衬底表面，就会发现脱落的现象。增加衬底与光刻胶的粘附力是改善光刻胶脱落现象的主要途径。常用的方法有，改善衬底表面的清洁程度，使用光刻胶的粘附剂，在衬底上制备粘附层，适度增加衬底的粗糙程度等。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种改善光刻胶脱落的方法，以增加衬底与光刻胶的粘附力，以改善光刻胶脱落问题。
[0005]( 二)技术方案
[0006]为达到上述目的，本发明提供了一种改善光刻胶脱落的方法，该方法首先在衬底表面采用氯化铯纳米岛自组装技术制备出一定尺寸及高度的纳米柱阵列，然后在表面具有纳米柱阵列的衬底之上旋涂光刻胶，并水平静置一段时间，使光刻胶充分嵌入纳米阵列之间。
[0007]上述方案中，所述一定尺寸及高度的纳米柱阵列，其直径为50-1500纳米，高度为
0.2-3微米。
[0008]上述方案中，所述纳米柱阵列的尺寸是根据所制备的光刻胶图形的具体形貌来选择的，对于宽度在1微米以下的细长结构的光栅，纳米阵列的尺寸要控制在50-200纳米之间；对于面积较小的孤立光刻胶图形，要保证该光刻胶图形覆盖下不少于50根纳米柱阵列。
[0009]上述方案中，所述纳米柱阵列的高度是根据所制备的光刻胶图形的具体厚度来选择的，若所要制备的光刻胶厚度大于20微米，纳米柱阵列的高度应大于2微米；若所要制备的光刻胶厚度为10微米，纳米柱阵列的高度为1微米即可。
[0010]上述方案中，所述水平静置一段时间，是水平静置20分钟。
[0011 ] 上述方案中，所述衬底采用硅片，所述在衬底表面采用氯化铯纳米岛自组装技术制备出一定尺寸及高度的纳米柱阵列，包括:将抛光的硅片清洗干净后放入真空镀膜腔体内，蒸发氯化铯薄膜，膜厚100-7000埃；氯化铯薄膜镀完后，向真空镀膜腔体内通入湿度为10% -70%的气体，显影氯化铯薄膜，氯化铯在湿度气体作用下发生团聚，在硅片表面形成一个个类似水滴的氯化铯纳米岛结构；以氯化铯纳米岛结构为掩膜，利用等离子体刻蚀技术刻蚀硅片，从而将氯化铯纳米岛结构转移到硅片表面上；将表面具有氯化铯纳米岛结构的硅片放入水中2分钟，将氯化铯溶解掉，从而制作出直径是50-1500纳米，高度为0.2-3微米的纳米柱阵列。
[0012]上述方案中，所述以氯化铯纳米岛结构为掩膜，利用等离子体刻蚀技术刻蚀硅片的步骤中，是利用SF#P C4FS为刻蚀气体，He为冷却气体；工作压强4Pa，激励功率400瓦，偏压功率为30瓦，刻蚀时间1-10分钟。
[0013]上述方案中，所述在表面具有纳米柱阵列的衬底之上旋涂光刻胶之前，还包括:对表面具有纳米柱阵列的硅片表面进行清洁，以增加光刻胶与硅片的粘附力，具体清洁过程是将表面具有纳米柱阵列的硅片放入反应离子刻蚀机中，通入氧气，被电离后的氧离子能够带走硅片表面附着的有机物。
[0014](三)有益效果
[0015]本发明提供的这种改善光刻胶脱落的方法，是在衬底表面用氯化铯纳米岛自组装技术制备出合适尺寸及高度的纳米柱阵列，旋涂光刻胶后水平静置20分钟，让光刻胶充分嵌入纳米柱阵列之间。这种方法可以有效增加光刻胶与衬底的粘附力，适用于制备厚度较高、尺寸较小的光刻胶图形，特别是孤立光刻胶图形。例如，对于边长为10微米的三角形孤立光刻胶图形，在抛光硅片表面，当厚度超过5微米，就会出现明显的光刻胶脱落现象，若采用氯化铯纳米岛自组装技术制备的纳米柱阵列作为衬底，光刻胶厚度可以达到15微米甚至更高。
【附图说明】
[0016]图1是本发明提供的改善光刻胶脱落的方法流程图。
[0017]图2是依照本发明实施例的在清洗干净的硅片表面蒸发氯化铯薄膜的示意图。
[0018]图3是依照本发明实施例的氯化铯在硅片表面形成氯化铯纳米岛结构的示意图。
[0019]图4是依照本发明实施例的将氯化铯纳米岛结构转移到硅片表面上的示意图。
[0020]图5是依照本发明实施例的将氯化铯溶解掉后得到纳米柱阵列的示意图。
[0021]图6是依照本发明实施例的在硅片表面旋涂光刻胶的示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0023]如图1所示，图1是本发明提供的改善光刻胶脱落的方法流程图。该方法包括以下步骤:
[0024]步骤1:在衬底表面采用氯化铯纳米岛自组装技术制备出一定尺寸及高度的纳米柱阵列；
[0025]步骤2:在表面具有纳米柱阵列的衬底之上旋涂光刻胶，并水平静置一段时间，使光刻胶充分嵌入纳米阵列之间。
[0026]步骤1中，一定尺寸及高度的纳米柱阵列，其直径为50-1500纳米，高度为0.2-3微米。纳米柱阵列的尺寸是根据所制备的光刻胶图形的具体形貌来选择的，对于宽度在1微米以下的细长结构的光栅，纳米阵列的尺寸要控制在50-200纳米之间；对于面积较小的孤立光刻胶图形，要保证该光刻胶图形覆盖下不少于50根纳米柱阵列。纳米柱阵列的高度是根据所制备的光刻胶图形的具体厚度来选择的，若所要制备的光刻胶厚度大于20微米，纳米柱阵列的高度应大于2微米；若所要制备的光刻胶厚度为10微米，纳米柱阵列的高度为1微米即可。
[0027]步骤2中，水平静置一段时间，一般是水平静置20分钟，让光刻胶充分嵌入纳米柱阵列之间。
[0028]在本发明提供的改善光刻胶脱落的方法中，对纳米柱阵列的尺寸及高度控制需要掌握:1、通过选择合适的纳米阵列的尺寸，保证光刻胶图形下有足够多的纳米柱阵列。对于宽度在1个微米以下的光栅这种细长的结构，纳米阵列的尺寸要尽量小，要控制在50-200纳米之间，若纳米阵列尺度太大，光刻胶所嵌入的纳米结构个数会过少，影响粘附力。对于面积较小的孤立图形，要保证图形覆盖下不少于50根纳米柱阵列。2、保证纳米阵列合适的高度。若所要制备的光刻胶厚度大于20微米，纳米柱阵列的高度也应该尽量增高一些(大于2微米)，因为光刻胶厚度越高，越容易脱胶，若选择的纳米柱阵列过浅，则不足以克服光刻胶脱落的问题。若所要制备的光刻胶厚度为10微米，纳米柱阵列的高度为1微米即可克服光刻胶脱落的问题。
[0029]在本发明提供的改善光刻胶脱落的方法中，用氯化铯自组装技术制备的纳米柱阵列适合作为衬底结构主要原因有:1、所制备的纳米柱阵列的尺寸、高度合适。用氯化铯自组装技术制备的纳米柱阵列的尺寸直径是50-1500纳米，这个尺寸适合光栅等细窄图形、孤立且面积较小的光刻胶图形的制备。用氯化铯自组装技术制备的纳米柱阵列的高度为
0.2-3微米，这个高度可以根据所需光刻胶的厚度调节，可有效改善20微米以下细小光刻胶图形的脱落问题。2、由于氯化铯纳米岛结构是通过自组装获得，生长出的氯化铯岛直径不相同，直径尺寸大致符合高斯分布，所制备的纳米柱阵列位置呈无规则分布，这种位置、直径随机分布比大小统一、分布整齐的纳米柱阵列更有利于改善光刻胶的脱落问题。3、用氯化铯自组装技术制备的纳米柱阵列占空比大约为25% -30%，这种占空比更有利于光刻胶的嵌入，防止光刻胶脱落。4、氯化铯自组装技术制备的纳米柱阵列，在整个制备过程中在硅片表面只引入了氯化铯，并用去离子水就可以完全去除，相对于其他纳米柱阵列的制备方法，这种方法对样品表面的污染较少，有利于光刻胶与衬底的粘附。
[0030]在本发明的实施例中，衬底一般采用硅片，则在衬底表面采用氯化铯纳米岛自组装技术制备出一定尺寸及高度的纳米柱阵列，包括:将抛光的硅片清洗干净后放入真空镀膜腔体内，蒸发氯化铯薄膜，膜厚100-7000埃；氯化铯薄膜镀完后，向真空镀膜