本发明专利技术提供一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其主要特征在于所述发明专利技术在使用无机热模光刻胶薄膜进行任意图形曝光刻写时，通过抗氧化保护装置提高工艺稳定性。首先对高透明基底分别进行丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗，然后利用高真空磁控溅射系统在清洗干净的基底上表面沉积一层无机相变光刻胶材料薄膜，通过激光直写光刻系统进行曝光，形成特定的微纳图形，在刻写过程中使用加入惰性气体的抗氧化保护罩进行抗氧化保护，将保护刻写后的样品，利用显影液显影出相应的微纳图形结构，完成特定微纳图形的高保真度制备。本发明专利技术作为提高无机相变光刻胶图形保真度工艺稳定性的方法，有效地解决了曝光过程中氧化造成的曝光显影工艺不稳定的问题，该方法是激光热模光刻技术实现曝光显影工艺稳定的有力支撑。力支撑。力支撑。
【技术实现步骤摘要】
提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性方法及抗氧化保护装置
[0001]本专利技术涉及一种光刻技术中任意微纳结构制备方法，特别是涉及一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性方法及抗氧化保护装置。
技术介绍
[0002]芯片设计、制造和封装是集成电路行业中的一个巨大的产业链。芯片制造产业由于高端设备价格高昂及光刻技术限制是目前门槛最高、成本最大的制造行业之一。光刻技术是芯片制造中非常关键的一步。传统光刻技术一般是通过高速旋转涂敷机涂制一层均匀的有机光刻胶，然后经过电子束光刻、投影式光刻、无掩膜激光直写光刻等曝光手段在光刻胶表面形成微纳结构，然后利用干法或湿法工艺完成各种不同基底上微纳结构的制备，主要包括匀胶、软烤、曝光、前烘、显影、后烘、刻蚀、去胶等步骤。基于激光热模光刻技术的微纳结构制备与传统的光刻技术有明显的不同。激光热模光刻技术作为一种新型的光刻技术，一般采用无机相变材料作为光刻胶，利用无掩膜激光直写光刻系统进行曝光，具有工艺操作步骤简单、可宽波段响应、跨尺度刻写及实现亚波长小尺寸线宽的优点，在集成电路制备中具有巨大的应用前景。
[0003]尽管基于激光热模光刻的工艺流程有上述各种优点，但研究人员发现基于激光热模光刻技术的微纳结构制备的工艺稳定性和工艺良率容易受到外界环境影响。该现象造成在完成显影步骤后的微纳结构破碎，结构不完整，图形保真度不高的问题，给激光热模光刻技术的实用化带来一定的困难。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服了上述现有技术的不足，提供了一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术具体解决方案如下：
[0006]1、一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其特点在于该方法包括以下步骤：
[0007]a)采用高真空磁控溅射技术在基底上沉积一层厚度为10
‑
80nm的硫系无机相变材料薄膜，高真空磁控溅射系统的本底真空度为4.0
×
10
‑4pa,溅射功率为200w,工作气体为Ar气，气体流量为40sccm，溅射时间为22
‑
80s；
[0008]b)在惰性气体的氛围环境中，采用无掩膜激光直写光刻系统对沉积有硫系相变材料薄膜的基底进行激光直写曝光，使得经过激光曝光之后的相变薄膜材料发生晶体结构变化，曝光区由非晶态转化为晶态；
[0009]c)采用显影液对激光曝光作用后的薄膜进行选择性湿法刻蚀，非晶态的部分在显影液中的溶解速度远大于晶态的溶解速度，通过选择性刻蚀，形成具有微纳图形结构的硫系相变薄膜图形层。
[0010]优选的，所述的步骤c)中，显影液为一种高氧化性混合无机水溶液，浓度为 10％
‑
20％，显影时间为15
‑
35s,显影时温度为19
‑
25℃；
[0011]优选的，在所述的步骤1之前还包括清洗步骤，具体是采用丙酮、乙醇、去离子水超声对所述的基底进行清洗。
[0012]优选的，所述的基底是高透明石英或者K9玻璃。
[0013]优选的，所述的步骤b)中曝光过程采用的激光功率为60
‑
80mw；曝光面积为 1mm2‑
6400mm2。
[0014]优选的，所述的步骤b)采用抗氧化保护装置覆盖在无掩膜激光直写光刻系统外，使带有相变薄膜材料的基底始终处于在惰性气体的氛围环境中。
[0015]实施上述提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法的抗氧化保护装置，其特点在于，包括惰性气体钢瓶和透明保护罩箱体，所述的透明保护罩箱体侧壁上方设有进口孔，侧壁下方设有出口孔，所述钢化气瓶通过管路依次经第一节流阀、压力表、第二节流阀和进口孔通入所述透明保护罩箱体内，所述的出口孔外接设有呼吸阀的管路；所述透明保护罩箱体内侧壁上还设置有干燥室，供干燥剂放置；所述的透明保护罩箱体上设有进线硅胶，该硅胶上可自行定义进线小孔数量；所述的透明保护罩箱体上设有取样窗口，用于无掩膜激光直写光刻系统中样品的取放，该取样窗口外设有透明门板，所述的取样窗口的四周设有硅胶密封环，使门板和取样窗口密封贴合。
[0016]所述的惰性气体钢化气瓶中气体为氩气或者氮气。
[0017]所述的干燥剂为无水硫酸镁或无水氯化钙或二水氯化钙。
[0018]所述的节流阀、呼吸阀的接口处都缠绕有生胶带。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的技术效果如下：
[0020]结合抗氧化保护手段，有效地实现了激光热模相变材料任意图形刻写的图形保真度和图形结构完整性。使得基于无机相变材料制备微纳结构的工艺得到稳定提高，为激光热模光刻技术在半导体行业的广泛应用得到了工艺稳定的有利支持。
附图说明
[0021]图1显示为现有技术中基于激光热模光刻任意图形微纳结构制备的工艺流程图；
[0022]图2显示本专利技术的一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性方法的工艺流程图。
[0023]图3为实施本专利技术的提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的抗氧化保护装置的示意图
[0024]图中：
[0025]1：高透明石英或K9玻璃基底
[0026]2：沉积态的硫系无机相变薄膜材料
[0027]3：晶化态的硫系无机相变薄膜材料
[0028]4：惰性气氛保护装置
[0029]1、惰性气体钢瓶；2、第一节流阀；3、压力表；4、硅胶密封环；5、透明保护罩箱体；6、干燥室；7、取样窗口；8、呼吸阀；9、第二节流阀；10、进线硅胶
具体实施方式
[0030]下面通过实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0031]如图2所示，一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性方法包括步骤：
[0032]a)将直径为30mm的高透明无色K9玻璃使用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗30min，之后将清洗干净之后的基底，采用高真空磁控溅射技术沉积一层厚度为 25nm的AgInSbTe硫系无机相变材料薄膜，本底真空度为4.0
×
10
‑4pa,溅射功率为 200w,工作气体流量为40sccm，溅射时间为44s；
[0033]b)采用含有氮气或者惰性气体保护的抗氧化保护罩对沉积在基底上的薄膜进行保护，维持曝光过程中的惰性气体环境。从而保证曝光显影后图形结构的完整性；
[0034]c)选用波长为405nm激光束的无掩膜激光直写光刻系统对沉积有AgInSbTe硫系相变材料薄膜的高透明K9玻璃基底进行激光直写曝光,采用纳秒激光器，激光曝光时的功率为70mw；
[0035]d)采用显影液对激光曝光作用后的薄膜进行选择性湿法刻蚀，形成具有微纳图形结构的AgInSbTe硫系相变薄膜图形层，显影时间为15s,显影时温度为21℃。
[0036]图3为实施本专利技术的提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的抗氧化保护装置的示意图，如图所示，实施上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高激光热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a)采用高真空磁控溅射技术在基底上沉积一层厚度为10
‑
80nm的硫系无机相变材料薄膜，高真空磁控溅射系统的本底真空度为4.0
×
10
‑4pa,溅射功率为200w,工作气体为Ar气，气体流量为40sccm，溅射时间为22
‑
80s；b)在惰性气体的氛围环境中，采用无掩膜激光直写光刻系统对沉积有硫系相变材料薄膜的基底进行激光直写曝光，使得经过激光曝光之后的相变薄膜材料发生晶体结构变化，曝光区由非晶态转化为晶态；c)采用显影液对激光曝光作用后的薄膜进行选择性湿法刻蚀，非晶态的部分在显影液中的溶解速度远大于晶态的溶解速度，通过选择性刻蚀，形成具有微纳图形结构的硫系相变薄膜图形层。2.根据权利要求1所述的提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其特征在于，所述的步骤c)中，显影液为一种高氧化性混合无机水溶液，浓度为10％
‑
20％，显影时间为15
‑
35s,显影时温度为19
‑
25℃。3.根据权利要求1所述的提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其特征在于，在所述的步骤1之前还包括清洗步骤，具体是采用丙酮、乙醇、去离子水超声对所述的基底进行清洗。4.根据权利要求1所述的提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其特征在于，所述的基底是高透明石英或者K9玻璃。5.根据权利要求1所述的提高热模光刻图形保真度工艺稳定性的方法，其特征在于，所述的步...
【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，魏劲松，郑金轮，陈国东，王阳，周圣明，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：
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