[发明专利]一种制备球状光刻胶掩膜的方法

摘要

本发明涉及一种球状光刻胶掩膜及其制备方法，本发明采用两步光刻、两次腐蚀的方法在半导体衬底上制备出一层球状光刻胶掩膜，所制备出的球状光刻胶颗粒直径范围1‑5μm：本发明先对衬底进行第一次光刻加一次腐蚀得到高反射的金属圆环；然后经过第二次光刻得到底切的长圆柱体；第二次腐蚀将金属圆环腐蚀掉，得到包括长圆柱和短圆柱的异形柱状光刻胶；最终经过热熔之后得到直径1‑5μm的球状光刻胶颗粒掩膜，且形貌可控。本发明解决了当光刻胶圆柱直径超过1μm、高度也超过1μm后无法仅通过烤热熔得到球状形貌的技术难题，使制备球状光刻胶颗粒形貌的可控性优良。

主权项

一种制备球状光刻胶掩膜的方法，其中所述球状光刻胶掩膜，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；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。