一种悬架结构光刻胶的涂胶方法技术

本发明专利技术涉及一种悬架结构光刻胶的涂胶方法，具有能够在沟槽、孔洞、微柱等结构上形成悬架结构，并用于光刻掩膜的特性。其具体步骤为：首先将少量一定浓度的光刻胶滴于极性溶液表面，使之在气-液界面自组装形成一定厚度的光刻胶膜，再将该光刻胶膜转移至已刻蚀出图形的半导体材料上，使之跨过沟槽和孔洞等形成悬架的光刻胶结构，之后对该光刻胶膜进行前烘、曝光、显影及后烘等步骤形成光刻图形。该光刻胶膜可实现刻蚀掩膜、牺牲层材料、胶保护等功能，其工艺过程简单、用料节省、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光刻胶的涂胶方法，尤其是，涉及微电子制造中的光刻领域。
技术介绍
目前，光刻胶的涂敷工艺主要有提拉法、滚涂法、喷涂法和旋涂法四种。其中提拉法和旋涂法容易获得均勻性好、厚度可低至亚微米级的光刻胶，滚涂法和喷涂法容易获得厚度至10 μ m以上的光刻胶，喷涂法还特别适用于对三位结构的涂覆和悬空结构的填充。 这些涂胶方法在涂覆时避免了空气和水分的包覆，都是光刻胶和衬底紧密接触和贴合的， 然而在应对特殊工艺要求的悬架涂覆时，传统涂胶方法遇到了难以逾越的困难。随着微电子工业的发展，各种功能特别、结构特异的器件和元件层出不穷，特别是在微机械(MEMQ领域，器件中常包含大跨度的沟槽、高深宽比的孔洞、高而细窄的柱墙等结构，有时在实现特殊工艺，如牺牲层上材料的平坦化沉积、三维结构上表面的选择性涂胶保护、互联通孔的胶封口时会遇到很多麻烦，而涂覆一层悬架结构的光致抗蚀胶膜是解决这些问题的捷径。目前，业界能够实现这种悬架光刻胶结构的产品主要是被广泛应用于印制电路制造的光致抗蚀干膜。光致抗蚀干膜(由美国杜邦公司于1%4年首先推出)是由聚醋薄膜、感光层和聚乙烯薄膜三层组成的夹心式结构，使用时作为一层薄膜贴覆于衬底材料的表面后再进行光刻，这种具有一定的强度的固态薄膜能够实现对较大尺寸的沟槽和孔洞的跨越。然而，光致抗蚀干膜的厚度通常都在几十微米以上，无法适用于当今飞速发展的微电子工业微型化、集约化的趋势。本方法提供了一种悬架光刻胶的涂覆方法，光刻胶作为平整的胶膜结构贴覆于刻蚀有图形的硅片表面，能够在沟槽、孔洞、微柱等结构上形成悬架结构，并光刻图形。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题在于提供。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤1)使光刻胶在极性溶液表面自组装形成光刻胶膜；2)将所述光刻胶膜转移至已刻蚀有图形的半导体材料上；3)晾干水份，之后对所述光刻胶膜依次进行前烘、曝光、显影、后烘。其中，所述光刻胶为固化后具有曝光显影特性的混合液体，其包括树脂、感光剂和有机溶剂。作为本专利技术的优选方案之一，所述极性溶液包括去离子水。进一步地，所述半导体材料上刻蚀有沟槽、孔洞、凹坑、微柱或其组合。作为本专利技术的优选方案之一，步骤幻将所述光刻胶膜转移至所述半导体材料上的方法为从上向下将所述半导体材料缓慢接触所述光刻胶膜，使所述光刻胶膜粘贴在所述半导体材料上，再脱离所述极性溶液表面。作为本专利技术的优选方案之一，步骤幻将所述光刻胶膜转移至所述半导体材料上的方法为将所述半导体材料置于所述极性溶液中，待所述光刻胶膜在所述极性溶液表面形成后，缓慢排液以使所述光刻胶膜下降并贴覆于所述半导体材料上，或从下向上将半导体材料缓慢接触并粘黏所述光刻胶膜，然后取出并倾斜放置所述半导体材料以排干所述半导体材料和所述光刻胶膜之间的大部分水分。作为本专利技术的优选方案之一，所述半导体材料上刻蚀有沟槽和与沟槽连通的排水孔。作为本专利技术的优选方案之一，在步骤1)之前，添加有机溶剂稀释所述光刻胶。作为本专利技术的优选方案之一，在步骤1)之前，挥发所述光刻胶中的有机溶剂以浓缩所述光刻胶。作为本专利技术的优选方案之一，重复利用步骤1)形成多层光刻胶膜后，再利用步骤 2)将其转移至所述半导体材料上，以得到更高的膜厚和机械强度。作为本专利技术的优选方案之一，重复利用步骤1)、2)，在所述半导体材料上多次贴覆，得到多层光刻胶膜，以得到更高的膜厚和机械强度。本专利技术提供的悬架光刻胶涂覆工艺，利用自组装(self-assembly)的方法使光刻胶在极性溶液表面形成极薄的胶膜，即形成自组装膜，再将该光刻胶自组装膜贴覆转移至已刻蚀图形的半导体材料表面，能够在沟槽、孔洞、凹坑、微柱等结构上形成悬架结构，之后再光刻出图形。此悬架光刻胶结构同样具备一般光刻胶作为刻蚀掩膜和沉积层下牺牲层等的作用。该方法具有工艺过程简单、用料节省、成本低廉等特点，为光刻工艺提供了新的思路和方法。附图说明图Ia-Ie为本专利技术的的基本工艺流程示意图。图为实施例一的基本工艺流程示意图。图3为实施例一中AZ5214光刻胶膜在沟槽上方形成的悬架结构的金相显微镜照片。图4为实施例一中AZ5214光刻胶膜光刻后在沟槽上方形成的胶桥结构的金相显微镜照片。图5为实施例三中AZ5214光刻胶膜的悬架胶桥结构在溅射沉积1000 A厚的Al膜后的金相显微镜照片。图6为实施例五中一种双层光刻胶膜的悬架结构光刻胶的涂胶方法示意图。图7为实施例五中AZ5214双层光刻胶膜光刻后在沟槽上方形成的胶桥结构的金相显微镜照片。图8为实施例六利用LC100光刻胶在微柱阵列上实现的悬架结构光刻胶膜的最终结构示意图。具体实施例方式请参看图la-le，本专利技术的悬架光刻胶涂覆方法，包括以下步骤1)使光刻胶在极性溶液表面自组装形成光刻胶膜，如图Ia所示；幻将所述光刻胶膜转移至已刻蚀有图形的半导体材料上，转移之后如图Id所示，所述半导体材料上刻蚀有沟槽、孔洞、凹坑、微柱或其组合；3)晾干水分，之后对光刻胶进行前烘、曝光、显影、后烘，如图Ie所示。其中，所述光刻胶即光致抗蚀剂，是一种固化后具有曝光显影特性的混合液体，其包括树脂、感光剂和有机溶剂三种主要成分。步骤1)中所述光刻胶应根据工艺要求的不同进行选择。由于所述光刻胶中所包含的物质由具有亲水和疏水基头的两性大分子组成，两性分子容易在气-液界面自组装形成薄膜(LB，Langmuir Blodgett薄膜)。而不同光刻胶在极性溶液(如去离子水)和空气的气-液界面自组装形成薄膜的粘度、厚度、硬度、均勻性等性质也不同，为增大粘附性、增大薄膜面积和提高均勻性通常选择自组装速度快、粘度较大的光刻胶。同时，可以通过去离子水的温度调节亲水基头的溶解性，以优化光刻胶膜的自组装过程。例如，AZ5214光刻胶(AZ电子材料公司生产)在2-5°C的去离子水水面上自组装形成的薄膜较20°C的具有更加均勻的厚度和更大的刚度。非特殊性地，也可根据光刻胶的特性选择除去离子水之外的其它极性溶液，使光刻胶在此极性溶液表面发生自组装成膜，该溶液的化学特性不应对光刻胶膜的感光特性发生较大影响。一般情况下，自组装形成的光刻胶膜的厚度通常在0. 3-2 μ m量级，工艺上根据对刻蚀掩膜和牺牲层功能的不同要求，常需要制作不同厚度的光刻胶膜。基于本专利技术悬架结构光刻胶涂覆工艺的原理，可通过添加有机溶剂稀释光刻胶后自组装的方法形成厚度更低的光刻胶薄膜，并通过挥发光刻胶中有机溶剂以浓缩光刻胶后自组装的方法形成厚度更高的光刻胶薄膜。特别地，也可通过贴覆多层光刻胶薄膜的方法获得更高厚度的光刻胶薄膜，例如重复利用步骤1)、2)，在所述半导体材料上多次贴覆，得到多层光刻胶膜，即多次贴覆光刻胶自组装单层膜；或重复利用步骤1)形成多层光刻胶膜后，再将其转移至所述半导体材料上，即形成多层结构的光刻胶自组装薄膜后一次贴覆。此外，步骤2~)中将光刻胶膜转移至所述半导体材料表面的方法，可以采用从上向下将所述半导体材料缓慢接触光刻胶膜，使所述光刻胶膜粘贴在所述半导体材料上，再脱离所述极性溶液表面的方法，见图lb。该方法粘覆的光刻胶膜不会引入过多的水分，粘附性较好，但薄膜在粘覆过程中容易断裂和缺损。转移也可采用从下向上的方式，将所述半导体材料置于所述极性溶液中，待所述光刻胶膜在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种悬架结构光刻胶的涂胶方法，其特征在于，包括以下步骤：１）使光刻胶在极性溶液表面自组装形成光刻胶膜；２）将所述光刻胶膜转移至已刻蚀有图形的半导体材料上；３）晾干水份，之后对所述光刻胶膜依次进行前烘、曝光、显影、后烘。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴紫阳，杨恒，李昕欣，王跃林，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31