一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法龙8国际娱乐网址 

龙8国际娱乐网址 编号:22226137 阅读:44 留言:0更新日期:2019-10-09 01:06
一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法,通过利用紫外激光直接将图案化的光刻胶转化为具有目标设计图案的石墨烯,在采用干法刻蚀或氧气等离子刻蚀去除未完全转化的有机物,将剩余的转化后图案化石墨烯作为干法刻蚀的掩膜版。本发明专利龙8国际娱乐网址 能有效解决刻蚀中传统光刻胶不稳定的问题,提高掩膜版的抗刻蚀抗力,极大地减小了掩膜版在干法刻蚀中变形、图案崩塌等问题,从而满足高精度、高深宽比刻蚀的需求。

A Method for Dry Etching of Hard Masks by Ultraviolet Laser

【龙8国际娱乐网址 实现步骤摘要】
一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法
本专利龙8国际娱乐网址 涉及微制造
,尤其涉及一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法。
龙8国际娱乐网址 介绍
随着军事、通信、汽车电子、航空航天工业、医疗和其他消费品等领域对大规模集成电路的需求日益增大,高精度、小体积的半导体元器件得到了广泛应用,集成度日益提高,器件图形的线宽及间距急剧减小,图形的高度和深宽比要求进一步增大。作为亚微米尺度下器件刻蚀的最主要方法,干法刻蚀龙8国际娱乐网址 是光刻胶(PhotoResist,PR)经过曝光显影工艺后在衬底表面形成掩膜版图形,按照掩膜版图形将部分衬底表面暴露在刻蚀气体中,以去除未被掩膜版保护的部分。目前存在的工艺难题是:由于光刻胶是有机物,在干法刻蚀中不稳定,光刻胶和未保护的衬底会被同时刻蚀,极易形成具有钝化作用的聚合物,阻碍沟槽刻蚀的进一步深入,导致无法形成极大深宽比的微结构;特别是当刻蚀图案尺寸缩小到100nm以下,在长时间的大深宽比刻蚀(如新一代10nm以下的高精度刻蚀)的应用中,极易出现图案崩溃、线宽不准确、图形极易出现摆动和弯曲、轮廓不理想、深沟槽侧壁光滑度和开口处形貌无法达标等质量问题,对半导体元器件的电气性能及物理性能造成了不良影响,导致器件良率下降。因此,亟需研发以无机物材料为主的掩膜版。中国专利CN201810386780.6一种光刻胶以及曝光方法,公开了一种添加光致变色物质的光刻胶,该光致变色物质在光刻胶曝光后,使得曝光区相对于遮光区发生变色,方便与目标图形进行尺寸对比,并能够在预处理后恢复原色,不需要剥离并重新涂覆光刻胶即可进行多次光刻指标参数确认。但该光刻胶仍然以烃类有机物为主,在高深宽比的干法刻蚀仍然不稳定,导致器件良率不理想。现有文献中,期刊《电子龙8国际娱乐网址 应用》2018年第44卷第10期论文《基于CMOS-MEMS工艺的高深宽比体硅刻蚀方法的研究》提供了利用RIE单步工艺刻蚀方法对深硅槽进行干法刻蚀,刻蚀气体SF6/O2,主刻蚀200s时,刻蚀深度为6.667μm,开口尺寸为0.675μm;刻蚀550s时,剩余掩膜版厚度为942μm,刻蚀深度为17.6μm,开口尺寸为0.813μm,剩余掩膜版厚度为317nm;刻蚀800s时,掩膜版已经完全损失,导致出现无掩膜的全区域刻蚀。Bing-LungYu等人在《APFHardMaskDistortionImprovementForHighAspectRatioPatterning》中提出,碳/石墨烯材料因其较高的杨氏模量和类金刚石结构的特点,是刻蚀中作为硬掩膜版的理想材料。Zitu-TinLin在《AmorphousCarbonStepCoverageImprovementappliedtoAdvancedHardMaskforLithographicApplication》中指出高碳氢比前驱气体C2H2中沉积的无定型碳掩膜层能改善台阶覆盖的能力,结合其他物质(SiON+SiO2)制成的多层掩膜版在多次重复刻蚀中仍能保持原有形状。但无机物材料的掩膜版由于其难以加工和极难转移,仍难以推广。亟需进一步研发新的龙8国际娱乐网址 ,提出新的易加工和转移的无机硬掩膜版。
龙8国际娱乐网址 实现思路
本专利龙8国际娱乐网址 的目的在于针对
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中的缺陷,提出一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法,以解决刻蚀中传统光刻胶不稳定的问题,提高掩膜版的抗刻蚀抗力,从而满足高精度、高深宽比刻蚀的需求。为达此目的,本专利龙8国际娱乐网址 采用以下龙8国际娱乐网址 方案:一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法,制备液体光刻胶,旋涂液体光刻胶,得到覆盖有光刻胶层的晶圆;具体步骤包括:步骤S1:利用紫外激光将晶圆上的光刻胶部分转化为具有目标设计图案的石墨烯和/或碳;步骤S2:用等离子刻蚀去除未转化的光刻胶;步骤S3:将步骤一中转化后的图案化石墨烯作为后续刻蚀掩膜板;步骤S4:刻蚀;步骤S5:去除掩膜层。优选的,在所述步骤S2中,利用紫外激光将晶圆上的光刻胶部分转化为具有目标设计图案的石墨烯和/或碳,具体步骤如下:步骤S11:将覆盖有光刻胶层的晶圆置于紫外激光加工平台上的真空腔并固定;步骤S12:打开真空泵通入氦气,使氦气流量保持在300ml/min;步骤S13:关闭真空泵,持续通入氦气,当真空度为100Kpa时关闭氦气;步骤S14:重复操作步骤S22和S23,将真空腔内的多余残留气体完全排除;步骤S15:打开真空泵,通入氮气,调节氦气流量为300ml/min,真空度为0.1Kpa;步骤S16:根据目标图案绘制由线条阵列组成的加工图案;步骤S17:设置参数并开始加工晶圆,晶圆加工完成后取出。优选的,在步骤S2中,用等离子刻蚀去除未转化的光刻胶,具体步骤如下:在感应耦合等离子体(ICP)系统中对未转化的光刻胶进行刻蚀,主刻蚀气体为H2,辅刻蚀气体为CO,刻蚀时间30秒,ICP功率为300W,RF功率20W,反应压强0.4Pa;在感应耦合等离子体(ICP)系统中对未转化的光刻胶进行刻蚀,主刻蚀气体为O2,辅刻蚀气体为CO,刻蚀时间30秒,ICP功率为300W,RF功率20W,反应压强0.4Pa。优选的,在步骤S4中,刻蚀的具体步骤如下:在感应耦合等离子体(ICP)系统中对覆盖在半导体衬底硅上的SiO2氧化膜进行刻蚀,刻蚀时间1分钟,刻蚀气体为Ar/SF6,比例为4:1,ICP功率500W,RF功率30W,反应压强0.5Pa。优选的,在步骤S5中,去除掩膜层的具体步骤如下:将晶圆置于N-甲基吡咯烷酮(NMP)液体中,置于超声波清洗机中清洗5分钟。附图说明图1是本专利龙8国际娱乐网址 的加工流程示意图;图2是本专利龙8国际娱乐网址 的衬底上旋涂光刻胶后示意图;图3是本专利龙8国际娱乐网址 的激光加工晶圆的过程示意图;图4是本专利龙8国际娱乐网址 的未转化的光刻胶被刻蚀后的示意图;图5是本专利龙8国际娱乐网址 的刻蚀示意图;图6是本专利龙8国际娱乐网址 的去胶示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利龙8国际娱乐网址 的龙8国际娱乐网址 方案。本实施例的一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法,如图1所示,具体实施例如下:制备液体光刻胶,旋涂液体光刻胶,得到覆盖有光刻胶层的晶圆;如图2所示,制备液体光刻胶:在一个安装有电动搅拌器、冷凝器、温度计、温控器、加热套及氮气入口的1000ml三口瓶中,加入2-羟乙氧基六氟异丁基-5降冰片烯98g,甲基丙烯酸-(5-降冰片-2-甲酸基)酯34g,甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷酯13g,四氢呋喃450g,在搅拌条件下,通入氮气10min,再加热至70℃,再加入偶氮二异丁晴6.5g在20g四氢呋喃中,继续反应回流8h后,冷却至室温,聚合物溶液在庚烷中沉淀,将聚合物固体重新溶于200g四氢呋喃中,再在庚烷中沉淀、过滤,重复沉淀2次,真空后得到聚合物固体。在一个洁净的500ml聚丙烯塑料瓶中,加入8g聚合物固体,0.81gTMMGU,0.42g三苯基九氟丁基鎓盐,91g电子级丙二醇甲醚醋酸酯溶液,0.05g三乙醇胺,0.02g表面活性剂,在室温下震荡10小时,以使溶剂充分混合,之后用0.5μm孔径的过滤器过滤两遍,去除沉淀,制成的光刻胶封存。旋涂光刻胶:将上述配置的光刻胶液体溶液在8寸的硅片上以2000转/分钟的速度旋转,形成0.2μm厚的膜,并在110℃热板上烘烤90s,使光刻胶层3里面的溶剂缓慢充分的溢出来,使光刻胶层3干燥并提高粘附性,光刻胶层稳

【龙8国际娱乐网址 保护点】
1.一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法,其特征在于:制备液体光刻胶,旋涂液体光刻胶,得到覆盖有光刻胶层的晶圆;具体步骤包括:步骤S1:利用紫外激光将晶圆上的光刻胶部分转化为具有目标设计图案的石墨烯和/或碳;步骤S2:用等离子刻蚀去除未转化的光刻胶;步骤S3:将步骤S1中转化后的图案化石墨烯和/或碳作为后续刻蚀掩膜板;步骤S4:刻蚀;步骤S5:去除掩膜层;其中,在所述步骤S1中,利用紫外激光将晶圆上的光刻胶部分转化为具有目标设计图案的石墨烯和/或碳,具体步骤如下:步骤S11:将覆盖有光刻胶层的晶圆置于紫外激光加工平台上的真空腔并固定;步骤S12:打开真空泵通入氦气,使氦气流量保持在300ml/min;步骤S13:关闭真空泵,持续通入氦气,当真空度为100Kpa时关闭氦气;步骤S14:重复操作步骤S12和S13,将真空腔内的多余残留气体完全排除;步骤S15:打开真空泵,通入氮气,调节氮气流量为300ml/min,真空度为0.1Kpa;步骤S16:根据目标图案绘制由线条阵列组成的加工图案;步骤S17:设置参数并开始加工晶圆,晶圆加工完成后取出;在步骤S2中,用等离子刻蚀去除未转化的光刻胶,具体步骤如下:在感应耦合等离子体(ICP)系统中对未转化的光刻胶进行刻蚀,主刻蚀气体为H2或O2,辅刻蚀气体为CO,刻蚀时间30秒,ICP功率为300W,RF功率20W,反应压强0.4Pa;在步骤S4中,刻蚀的具体步骤如下:在感应耦合等离子体(ICP)系统中对覆盖在半导体衬底硅上的SiO2氧化膜进行刻蚀,刻蚀时间1分钟,刻蚀气体为Ar/SF6,比例为4:1,ICP功率500W,RF功率30W,反应压强0.5Pa。

【龙8国际娱乐网址 特征摘要】
1.一种利用紫外激光加工干法刻蚀中硬掩膜板的方法,其特征在于:制备液体光刻胶,旋涂液体光刻胶,得到覆盖有光刻胶层的晶圆;具体步骤包括:步骤S1:利用紫外激光将晶圆上的光刻胶部分转化为具有目标设计图案的石墨烯和/或碳;步骤S2:用等离子刻蚀去除未转化的光刻胶;步骤S3:将步骤S1中转化后的图案化石墨烯和/或碳作为后续刻蚀掩膜板;步骤S4:刻蚀;步骤S5:去除掩膜层;其中,在所述步骤S1中,利用紫外激光将晶圆上的光刻胶部分转化为具有目标设计图案的石墨烯和/或碳,具体步骤如下:步骤S11:将覆盖有光刻胶层的晶圆置于紫外激光加工平台上的真空腔并固定;步骤S12:打开真空泵通入氦气,使氦气流量保持在300ml/min;步骤S13:关闭真空泵,持续通入氦气,当真空度为100Kpa时关闭氦气;步骤S14:重复操作步骤S12和S13,将真空腔内的多余残留气体完全排除;步骤S15:打开真空泵,通入氮气,调节氮气流量...

【专利龙8国际娱乐网址 属性】
龙8国际娱乐网址 研发人员:陈云丁树权李力一陈新高健刘强汪正平张胜辉
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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