[发明专利]一种基于双层光刻胶的光刻方法

说明书

本发明涉及一种基于双层光刻胶的光刻方法，该方法包括以下步骤：(1)在基底上涂抹一层正性光刻胶，并烘干；再在正性光刻胶上涂抹一层负性光刻胶，并烘干；(2)在曝光光源下，透过载有模板图案的光刻掩膜版或者通过聚焦光源直写，对两层光刻胶进行单次曝光，然后进行烘干；(3)用负胶显影液对负性光刻胶进行显影；(4)用正胶显影液对正性光刻胶进行可控显影；(5)通过材料沉积技术或者刻蚀技术，将轮廓线图案转移到基底材料上；(6)去除光刻胶。与现有单次曝光的光刻技术相比，本发明方法简单，通过图案轮廓化，实现比传统技术更高小的线宽，该方法可广泛应用于半导体工艺，并具有广泛研究和应用价值。

技术领域

本发明涉及半导体微结构加工技术领域，具体涉及一种基于双层光刻胶的光刻方法。

背景技术

集成电路的飞速发展有赖于相关的制造工艺—光刻技术的发展，光刻技术是迄今所能达到的最高精度的加工技术。光刻技术是一种精密的微细加工技术。常规光刻技术是采用波长为的紫外光作为图像信息载体，以光致抗蚀剂为中间或图像记录媒介，实现图形的变换、转移和处理，最终把图像信息传递到晶片，主要指硅片，或介质层上的一种工艺。

从原理上，光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为：首先，紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后，利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

光刻是集成电路最重要的加工工艺，它的作用，如同金工车间中车床的作用。在整个芯片制造工艺中，几乎每个工艺的实施，都离不开光刻的技术。光刻也是制造芯片的最关键技术，它占芯片制造成本的35％以上。

光刻技术按曝光光源主要分为光学光刻，常见的光源包括紫外光源(UV)、深紫外光源(DUV)、极紫外光源(EUV)，以及粒子束光刻，常见的粒子束光刻主要有X射线、电子束和离子束光刻等。

通常，在光学光刻中，UV能只能实现一微米左右的图案分辨率。而DUV、EUV等虽然能实现更高的分辨率，但需要使用到只有业界巨头才有能力入手的昂贵机器。此外，在粒子束光刻中，EBL、FIB虽然也能一定程度上提高分别率，但需要耗时长、多次循环的书写制程，大大降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法简单、比传统技术具有更小的线宽、可广泛应用于半导体工艺，并具有广泛研究和应用价值的基于双层光刻胶的光刻方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

利用正负性光刻胶，即正胶和负胶对光源响应的不同和单次曝光中得到曝光能量的不同，利用相互匹配的正负性光刻胶实际显影后图案大小差异，得到基于原图案的特征的轮廓线图案，实现轮廓线宽小于原图案特征线宽，结合针对基底材料或者沉积材料的刻蚀工艺，可将图案转移至目标材料，具体方案如下：

一种基于双层光刻胶的光刻方法，该方法包括以下步骤：

(1)在基底材料进行清洗，然后在基底上涂抹一层正性光刻胶，并烘干；再在正性光刻胶上涂抹一层负性光刻胶，并烘干；

(2)在曝光光源下，透过载有模板图案的光刻掩膜版或者通过聚焦光源直写，对两层光刻胶进行单次曝光，曝光后，在负性光刻胶和正性光刻胶上分别形成大小不同的曝光图案，然后进行烘干；

(3)用负胶显影液对负性光刻胶进行显影；

(4)用正胶显影液对正性光刻胶进行可控显影，仅洗去正性光刻胶上曝光图案的边缘部分，并暴露基底材料，从而将模板图案转换成轮廓线型图案；

(5)通过材料沉积技术或者刻蚀技术，将轮廓线图案转移到基底材料上；

(6)去除光刻胶。