[发明专利]一种制备球状光刻胶掩膜的方法

权利要求书

1.一种球状光刻胶掩膜，包括在半导体衬底上呈周期性排列的球状光刻胶颗粒，其特征在于，所述球状光刻胶颗粒的直径范围是1-5μm，相邻球状光刻胶颗粒之间的距离范围是1-5μm。

2.根据权利要求1所述的一种球状光刻胶掩膜，其特征在于，所述球状光刻胶颗粒呈周期性排列是指，所述球状光刻胶颗粒呈正方形对称排列。

3.根据权利要求1所述的一种球状光刻胶掩膜，其特征在于，所述球状光刻胶颗粒呈周期性排列是指，所述球状光刻胶颗粒呈蜂窝状正六边形对称排列。

4.根据权利要求1所述的球状光刻胶掩膜，其特征在于，所述的半导体衬底为蓝宝石衬底。

5.一种制备如权利要求1所述球状光刻胶掩膜的方法，其特征在于，其包括步骤如下：

(1)在蓝宝石衬底的上表面利用蒸镀或溅射的方法制备一层厚度范围为0.1-1μm的金属薄膜；所述金属膜为Al金属薄膜；

(2)在步骤(1)所述的金属薄膜上通过旋转均匀涂覆一层厚度范围为500埃-1500埃的抗反射层ARC；

(3)在抗反射层ARC上涂覆一层厚度范围为1-5μm的光刻胶，进行第一次曝光，曝光之后用碱性显影液进行显影：在光刻胶上复制出光刻版上的图案，然后进行坚膜，在光刻胶上形成周期性排列的圆环状图案，所述圆环状图案的内径范围是1-4.5μm，外径范围是2-5μm，所述相邻圆环状图案之间的距离范围是1-5μm；

(4)将经步骤(3)处理后的衬底放入质量浓度范围为5-30％的盐酸溶液中进行第一次腐蚀，腐蚀时间为10-50s，盐酸溶液腐蚀掉裸露的Al金属薄膜；将衬底放入去胶液，将光刻胶去除，光刻胶图案被复制到Al金属薄膜上，即在衬底上形成周期性排列的金属圆环，其尺寸与周期排列同步骤(3)中所述的圆环状图案；

(5)在经步骤(4)处理过的衬底上涂覆一层厚度范围为1-5μm的光刻胶，进行第二次曝光，曝光之后用碱性显影液进行显影：在光刻胶上复制出光刻版上的图案，然后进行坚膜，第二次曝光所使用的光刻版的图形为周期性排列的圆，圆的直径介于步骤(3)所述圆环图形的内径和外径之间，第二次曝光需要将光刻版上圆的中心与衬底上金属圆环的中心重合；由于衬底上的金属圆环为高反射金属层，曝光时的紫外光在金属圆环处被部分反射回光刻胶底部，使得金属圆环正上方的底部的光刻胶吸收过量的曝光而过曝光，显影后会形成底切状的长圆柱；

(6)将经步骤(5)处理后的衬底放入质量浓度范围为5-30％的盐酸溶液中进行第二次腐蚀，腐蚀时间为20-70s，在衬底上形成周期性排列的异形柱状光刻胶，所述的异形柱状，包括由上而下相连接的底切状的长圆柱和短圆柱，所述长圆柱的高为1-5μm，直径为1-5μm，所述短圆柱的高为0.1-1μm，直径为0.8-3.5μm，所述长圆柱的底端与短圆柱顶端相切连接；

(7)将经步骤(6)处理后的衬底热熔，将异形柱状的光刻胶热熔成球状，所述热熔温度大于光刻胶玻璃化的温度。

6.根据权利要求5所述球状光刻胶掩膜的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在蒸镀室内在衬底上蒸镀金属薄膜：所述蒸镀速率为1埃/秒-10埃/秒，蒸镀室真空度为5×10^-6-5×10^-5Pa，对蓝宝石衬底的加热温度为18-100℃，得到的Al金属薄膜的反射率为50-80％。

7.根据权利要求5所述球状光刻胶掩膜的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述抗反射层ARC为水溶性抗反射层ARC。

8.根据权利要求5所述球状光刻胶掩膜的方法，其特征在于，所述步骤(3)中光刻胶的分辨率小于1μm，黏度为10-50cps。

9.根据权利要求5所述球状光刻胶掩膜的方法，其特征在于，所述步骤(3)中周期性排列是指圆环呈正方形对称排列或为蜂窝状正六边形对称排列。

10.根据权利要求5所述球状光刻胶掩膜的方法，其特征在于，步骤(7)所述的热熔温度为200-300℃，热熔时间为30-180min。