厚胶光刻方法及微结构器件技术

本发明专利技术公开了一种厚胶光刻方法及微结构器件，其中的厚胶光刻方法包括：在衬底上形成光刻胶层；所述光刻胶层的厚度为20～100微米；对包括光刻胶层的衬底进行N次曝光显影处理，N≥2且为整数；一次所述曝光显影处理包括：对所述包括光刻胶层的衬底进行曝光，控制曝光能量为200～2000mj/cm2；对曝光后的衬底进行显影，控制显影时间为3～10分钟。上述方法能够使光刻胶层的孔侧壁陡直，提高了器件的可靠性。提高了器件的可靠性。提高了器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
厚胶光刻方法及微结构器件


[0001]本申请涉及微机电系统MEMS
，尤其涉及一种厚胶光刻方法及微结构器件。

技术介绍

[0002]光刻技术在MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)中存在广泛的应用。目前为了适应制程的需要，某些光刻工艺需要涂布比较厚的光刻胶；例如在电铸制程中，需要电镀几十微米甚至上百微米的金属镀层，而依靠传统的沉积方法无法生长如此厚的牺牲层充当铸模，其次在湿法去除牺牲层铸模的过程中，由于湿法刻蚀的各向同性及镀层与牺牲层刻蚀选择比小等问题无法保证器件结构的完整。所以光刻胶铸模技术开始得到发展，但目前的高深宽比厚胶光刻工艺，容易造成光刻胶侧壁非陡直或非竖直，如此会导致后续工艺，如电铸失真，进而影响MEMS器件的性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种厚胶光刻方法及微结构器件，以解决或者部分解决目前的厚胶光刻容易产生光刻胶侧壁非陡直的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术实施例第一方面提供了一种厚胶光刻方法，包括：
[0005]在衬底上形成光刻胶层；所述光刻胶层的厚度为20～100微米；
[0006]对包括光刻胶层的衬底进行N次曝光显影处理，N≥2且为整数；一次所述曝光显影处理包括：对所述包括光刻胶层的衬底进行曝光，控制曝光能量为200～2000mj/cm2；对曝光后的衬底进行显影，控制显影时间为3～10分钟。
[0007]可选的，所述N的取值范围为3～5。
[0008]可选的，在所述对包括光刻胶层的衬底进行N次曝光显影处理之前，所述方法还包括：
[0009]对所述包括光刻胶层的衬底进行第一烘烤。
[0010]可选的，所述对所述包括光刻胶层的衬底进行第一烘烤，包括：
[0011]在烘烤所述包括光刻胶层的衬底时，控制烘烤温度为60～150℃，烘烤时间为1～5分钟。
[0012]可选的，在所述对曝光后的衬底进行显影之前，所述曝光显影处理还包括：
[0013]对曝光后的衬底进行第二烘烤。
[0014]可选的，在所述对包括光刻胶层的衬底进行N次曝光显影处理之后，所述方法还包括：
[0015]对曝光显影后的衬底进行第三烘烤。
[0016]可选的，所述对曝光显影后的衬底进行第三烘烤，包括：
[0017]在烘烤所述曝光显影后的衬底时，控制烘烤温度为60～120℃，烘烤时间为5～15分钟。
[0018]可选的，在所述在衬底上形成光刻胶层之前，所述方法还包括：
[0019]在所述衬底上涂布六甲基二硅氮烷；
[0020]所述在衬底上形成光刻胶层，包括：
[0021]在涂布有所述六甲基二硅氮烷的衬底上形成光刻胶层。
[0022]可选的，所述在所述衬底上涂布六甲基二硅氮烷，包括：
[0023]在所述衬底上涂布六甲基二硅氮烷时，控制涂布温度为110～130℃，涂布时间为30～50秒。
[0024]基于相同的专利技术构思，本专利技术实施例第二方面提供了一种微结构器件，所述微结构器件采用第一方面所述的厚胶光刻方法进行光刻。
[0025]通过本专利技术的一个或者多个技术方案，本专利技术具有以下有益效果或者优点：
[0026]本专利技术提供了一种厚胶光刻方法，通过采用多次曝光和显影工艺，在每次曝光和显影过程中，将曝光能量控制在200～2000mj/cm2，显影时间控制在3～10分钟，两者结合使光刻胶层处的孔侧壁残留的光刻胶显影，并使孔侧壁陡直，如此修复了光刻胶层刻蚀成孔的侧壁形貌，保证了光刻图案的真实性，有利于提高后续工艺，如电铸的尺寸和形貌的精确度，从而提高了最终制备的半导体器件的可靠性。
[0027]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0028]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
[0029]在附图中：
[0030]图1示出了光刻胶层的孔侧壁为非陡直状态的示意图；
[0031]图2示出了根据本专利技术一个实施例的厚胶光刻方法流程示意图；
[0032]图3示出了根据本专利技术一个实施例的在衬底上涂覆六甲基二硅氮烷的示意图；
[0033]图4示出了根据本专利技术一个实施例的在衬底上形成光刻胶层的示意图；
[0034]图5示出了根据本专利技术一个实施例进行曝光的示意图；
[0035]图6示出了根据本专利技术一个实施例的进行显影的示意图；
[0036]图7示出了根据本专利技术一个实施例的再次进行曝光的示意图；
[0037]图8示出了根据本专利技术实施例的光刻胶层的孔侧壁为陡直状态的示意图；
[0038]附图标记说明：
[0039]1、衬底；2、光刻胶层；3、掩膜版；4、六甲基二硅氮烷；5、显影液。
具体实施方式
[0040]为了使本申请所属
中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有
技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0041]目前传统的厚胶光刻工艺流程是先在衬底1上涂布光刻胶层2，然后再进行对焦曝光、光刻胶显影得到所需的图形。但由于光刻胶层2很厚，达数十微米以上，因此在显影后光刻胶层2的刻蚀孔容易产生侧壁非陡直的问题，如图1所示，孔的竖直截面形状为上宽下窄的倒梯形，而理想的情况是侧壁呈上下一致的陡直或竖直状态。非陡直的侧壁形貌会影响后续工艺，如电铸的尺寸及形貌，会致使电镀失真，对器件性能造成一定的影响。
[0042]目前为了解决这个问题，一种可选方案是通过硬烤手段坚模，得到尺寸较好的线宽及具有良好形貌的侧壁；但这种方法适用于厚度不大的光刻胶层，但对于厚胶光刻来说，由于厚胶深宽比大，通过一些烘烤技术难以修复侧壁，达到使侧壁陡直的效果，而且烘烤工艺窗口小，烘烤条件不当很容易造成光阻翘曲。另一种可选方案是加强显影能力，但对于厚胶来说，加强显影也不能良好的修复侧壁非陡直的问题，反而容易引入其它的缺陷；以正性光刻胶为例，加强显影是提高显影液对正性光刻胶的溶解能力，实践发现加强显影容易使光刻胶层出现明显的底切(undercut)，即在显影过程中，显影液更容易嵌入光刻胶底层，开始对刻蚀掩膜图案边缘的底部进行蚀掏，并且单次的加强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚胶光刻方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底上形成光刻胶层；所述光刻胶层的厚度为20～100微米；对包括光刻胶层的衬底进行N次曝光显影处理，N≥2且为整数；一次所述曝光显影处理包括：对所述包括光刻胶层的衬底进行曝光，控制曝光能量为200～2000mj/cm2；对曝光后的衬底进行显影，控制显影时间为3～10分钟。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N的取值范围为3～5。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对包括光刻胶层的衬底进行N次曝光显影处理之前，所述方法还包括：对所述包括光刻胶层的衬底进行第一烘烤。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述包括光刻胶层的衬底进行第一烘烤，包括：在烘烤所述包括光刻胶层的衬底时，控制烘烤温度为60～150℃，烘烤时间为1～5分钟。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对曝光后的衬底进行显影之前，所述曝光显影处理还包括：对曝光后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨星，杨云春，陆原，张拴，
申请(专利权)人：北京海创微芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：