利用熱顯影增強電子束光刻膠對比度的制備高密度平整圖形的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于半導(dǎo)體及納米加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種利用熱顯影增強電子束光刻膠對比度的制備厚膠高密度光滑圖形的方法。本發(fā)明包括：對襯底表面進(jìn)行清洗和烘干處理；在襯底上旋涂光刻膠；對所述光刻膠進(jìn)行前烘和電子束曝光；對所述曝光后的光刻膠進(jìn)行顯影處理，顯影過程中實施加溫和超聲振蕩；對顯影后的光刻膠進(jìn)行定影和干燥處理。本發(fā)明方法對于電子束光刻過程中的鄰近效應(yīng)有明顯的抑制作用，有利于使用低靈敏度光刻膠制備厚膠中高密度光滑圖形，能夠用于高精度納米器件結(jié)構(gòu)的制備。
【專利說明】利用熱顯影増強電子束光刻膠對比度的制備高密度平整圖形的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體及納米加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備厚膠高密度平整圖形的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電子束光刻技術(shù)利用電子束在涂有電子束光刻膠的襯底上進(jìn)行直寫或投影復(fù)制，發(fā)揮電子束波長短、分辨率高、焦深長和控制靈活等特點，是一種具有及其廣泛應(yīng)用前景的下一代光刻技術(shù)。
[0003]電子束光刻膠是電學(xué)敏感的高分子聚合物，涂布在襯底表面用于實現(xiàn)圖形傳遞。在電子束掃描過程中光刻膠發(fā)生分子鏈重組，使被曝光部分的光刻膠化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，再經(jīng)過顯影和定影，獲得高分辨率的曝光圖形。
[0004]電子束光刻的曝光精度由設(shè)備因素和工藝因素控制。當(dāng)前電子束光刻設(shè)備早已具有制作小于1nm精細(xì)線條的能力，但是在實際實驗室研宄和工業(yè)生產(chǎn)中，電子束在光刻膠中會發(fā)生前向散射和背散射，引起鄰近效應(yīng)，使圖形邊緣模糊和圓弧化。光刻圖形密度越大，光刻膠靈敏度越低，光刻膠厚度越厚，鄰近效應(yīng)造成的影響就越強。因此，需要對光刻膠處理的工藝過程進(jìn)行改進(jìn)，抑制鄰近效應(yīng)對光刻膠的影響，從而獲得邊緣光滑的高密度平整清晰圖形，用于納米器件結(jié)構(gòu)的制造。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種能夠抑制鄰近效應(yīng)對光刻膠影響的制備厚膠高密度平整圖形的方法，以便用于納米器件結(jié)構(gòu)的制造。
[0006]本發(fā)明提出的制備厚膠高密度平整圖形的方法，利用熱顯影增強電子束光刻膠對比度，從而實現(xiàn)厚膠中高密度高精度的光滑清晰圖形，具體步驟為:
(O提供襯底材料，對襯底進(jìn)行表面清洗和烘干處理；
(2)在襯底表面旋涂光刻膠；
(3)對所述光刻膠進(jìn)行前烘和電子束曝光；
(4)對曝光后的光刻膠進(jìn)行后烘和顯影處理，顯影過程中實施加溫或超聲振蕩；
(5)對顯影后的光刻膠進(jìn)行定影和干燥處理。
[0007]本發(fā)明中，所述襯底材料可為硅、鍺、半導(dǎo)體材料，或金屬材料及其化合物等。
[0008]本發(fā)明中，在所述旋涂光刻膠過程中，光刻膠厚度為500納米~10微米。
[0009]本發(fā)明中，所述顯影過程實施加溫的方法，包括:將盛放有顯影液的容器置于熱板上，施加溫度為25~60攝氏度；所述顯影過程實施超聲振蕩的方法，包括:將盛放有顯影液的容器置于超聲振蕩設(shè)備中，振蕩時間為60秒~90秒。
[0010]本發(fā)明具有以下優(yōu)異之處:
本發(fā)明提出熱顯影增強電子束光刻膠對比度制備厚膠高密度光滑圖形的方法，在電子束光刻膠曝光后的顯影過程中進(jìn)行加溫和超聲振蕩處理，利用加溫和超聲振蕩促進(jìn)光刻膠分子材料內(nèi)部的催化化學(xué)反應(yīng)，提高低靈敏度光刻膠的對比度，抑制光刻膠在低靈敏度厚膠情況下的鄰近效應(yīng)對光刻效果的影響，確保高密度光刻圖形在顯影后邊緣保持光滑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是熱顯影增強電子束光刻膠對比度制備厚膠高密度平整圖形的工藝流程。
[0012]圖2是依照本發(fā)明進(jìn)行具體實施例中使用厚度為530納米的HSQ光刻膠制備超高高寬比高密度平整圖形的工藝流程。
[0013]圖3是依照本發(fā)明進(jìn)行具體實施例中使用厚度為5微米的SU-8光刻膠制備超高高寬比高密度平整圖形的工藝流程。
[0014]圖4是圖2的HSQ光刻膠在光柵圖形的線寬/周期分別為50納米/100納米和30納米/100納米的兩種不同尺寸，在相同電子束光刻條件進(jìn)行曝光后，使用不同顯影溫度獲得的納米光柵圖形，其中:
a是光柵圖形的線寬/周期為50納米/100納米時，使用30攝氏度溫度進(jìn)行顯影后的光刻膠圖形；
b是光柵圖形的線寬/周期為50納米/100納米時，使用50攝氏度溫度進(jìn)行顯影后的光刻膠圖形；
c是光柵圖形的線寬/周期為30納米/100納米時，使用30攝氏度溫度進(jìn)行顯影后的光刻膠圖形；
d是光柵圖形的線寬/周期為30納米/100納米時，使用50攝氏度溫度進(jìn)行顯影后的光刻膠圖形。
[0015]圖5是圖2的HSQ光刻膠制備光柵圖形的顯影過程中是否施加超聲振蕩所形成的不同顯影圖形，其中:
a是未施加超聲振蕩所獲得的HSQ顯影圖形； b是施加超聲振蕩所獲得HSQ顯影圖形。

【具體實施方式】
[0016]說明書中的實施例旨在提供本發(fā)明的示例性說明，本發(fā)明的實質(zhì)精神并不限于此。各種采用了等效或慣用技術(shù)手段的替換方案也應(yīng)該落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0017]實施例1:
以下結(jié)合附圖2對本方法進(jìn)行進(jìn)一步具體說明。
[0018]在該實例性實施例中:使用硅為襯底，HSQ光刻膠為電子束光刻膠，選用的納米圖形為光柵，其線寬/周期為--①50納米/100納米和②30納米/100納米，熱顯影過程的加熱溫度為:①30攝氏度和②50攝氏度。
[0019](I)對4英寸硅片襯底材料進(jìn)行常規(guī)清洗，并在150攝氏度烘箱中放置10分鐘烘干干燥；
(2)在硅襯底表面旋涂HSQ光刻膠，旋涂轉(zhuǎn)速為4000轉(zhuǎn)/秒，時間為60秒，獲得厚度為530納米的光刻膠；
(3)對旋涂的HSQ光刻膠在熱板上進(jìn)行前烘，其溫度為150攝氏度，時間為120秒；完畢后進(jìn)行電子束曝光制備光柵圖形；
(4)使用TMA顯影液對電子束光刻曝光后的光刻膠進(jìn)行顯影，顯影時間為60秒，顯影溫度為30攝氏度和50攝氏度，對結(jié)果可以進(jìn)行比較。在替換實施例中，還可以在顯影過程中施加使用超聲振蕩的方式，振蕩時間持續(xù)整個顯影過程，為60秒；
(5)對顯影后的光刻膠進(jìn)行去離子水沖洗定影，并使用氮氣槍吹干干燥。
[0020]圖4顯示了利用本發(fā)明方法在HSQ光刻膠中制備不同尺寸光柵圖形的過程中使用加熱顯影的顯影結(jié)果，在本實施例中，較高顯影溫度下獲得的光刻圖形光滑度優(yōu)于較低顯影溫度下獲得的光刻圖形，并且由于底部殘余光刻膠在加溫下成功顯影去除而獲得更高高寬比的光柵圖形。
[0021]圖5顯示了利用本發(fā)明方法在HSQ光刻膠中制備光柵圖形的顯影過程中使用超聲振蕩的顯影結(jié)果，在本實施例中，在顯影過程中使用超聲振蕩后獲得的光刻圖形較未使用超聲振蕩的所獲圖形更為光滑。
[0022]實施例2:
以下結(jié)合附圖2對本方法進(jìn)行進(jìn)一步具體說明。
[0023]在該實例性實施例中:使用硅襯底上的氮化硅懸空薄膜為襯底，SU-8光刻膠為電子束光刻膠，厚度為5微米，選用的納米圖形為點陣，其點直徑/周期為500納米/I微米，熱顯影過程的加熱溫度為60攝氏度。
[0024](I)在4英寸硅片襯底上制作氮化硅懸空薄膜，窗口大小為I毫米，對襯底進(jìn)行清洗和干燥處理；
(2)在硅襯底表面旋涂SU-82005系列光刻膠，旋涂轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/秒，時間為60秒，獲得厚度為5微米的光刻膠；
(3)由于旋涂了SU-8光刻膠的氮化硅懸空薄膜無法直接接觸熱板，因此前烘時間將大大加長，對旋涂的SU-8光刻膠在熱板上進(jìn)行前烘，其溫度及方法為:第一步加熱至65攝氏度，時間為10分鐘，第二步加熱至95攝氏度，時間為120分，第三步為65攝氏度，時間為I分鐘，并保證此后移除熱板后的襯底進(jìn)行緩慢降溫；完畢后進(jìn)行電子束曝光制備光柵圖形；
(4)對電子束光刻后的SU-8光刻膠進(jìn)行后烘，其溫度及方法為:第一步加熱至65攝氏度，時間為I分鐘，第二步加熱至95攝氏度，時間為5分鐘，并保證此后移除熱板后的襯底進(jìn)行緩慢降溫；使用SU-8顯影液對曝光后的SU-8光刻膠進(jìn)行顯影，顯影時間為10分鐘，顯影溫度為45攝氏度；
(5)對顯影后的光刻膠浸泡在異丙醇中定影一分鐘，定影溫度也為45攝氏度，取出后在空氣中自然干燥。
【權(quán)利要求】
1.一種利用熱顯影增強電子束光刻膠對比度的制備厚膠高密度平整圖形的方法，其特征在于具體步驟為: (1)提供襯底材料，對襯底進(jìn)行表面清洗和烘干處理； (2)在襯底表面旋涂光刻膠； (3)對所述光刻膠進(jìn)行前烘和電子束曝光； (4)對曝光后的光刻膠進(jìn)行后烘和顯影處理，顯影過程中實施加溫或超聲振蕩； (5)對顯影后的光刻膠進(jìn)行定影和干燥處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述襯底材料為硅、鍺、半導(dǎo)體材料，或金屬材料及其化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述旋涂光刻膠過程中，光刻膠厚度為500納米~10微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述顯影過程實施加溫的方法，是將盛放有顯影液的容器置于熱板上，施加溫度為25~60攝氏度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述所述顯影過程實施超聲振蕩的方法，是將盛放有顯影液的容器置于超聲振蕩設(shè)備中，振蕩時間為60秒~90秒。
【文檔編號】G03F7/20GK104483812SQ201410702650
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】陳宜方, 陸冰睿 申請人:復(fù)旦大學(xué)