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1、第3期微细加工技术№132005年9月MICROFABRICATIONTECHNOLOGYSep1,2005文章编号:100328213(2005)0320031205烘焙工艺条件对厚胶光刻面形的影响11111112唐雄贵,姚欣,郭永康,杜惊雷,温圣林,刘波,刘倩,董小春(11四川大学物理科学与技术学院,成都610064;21中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室,成都610209)摘要:采用厚层正性光刻胶AZP4620进行光刻实验,考察了在前烘和坚膜阶段不同的工艺参数条件下的光刻胶浮雕面形的变化。实验
2、表明,完全显影后光刻胶的浮雕面形受前烘工艺参数的影响很小,但其显影速率有一定差别;当坚膜烘焙后,不同前烘条件下的浮雕面形差别较大;当前烘条件相同时,坚膜参数的变化对光刻胶的浮雕面形影响较大。由此得出,在前烘阶段应采取较高温度、较短时间的烘焙,而在坚膜阶段应采取较低温度、较长时间的烘焙,这样可提高厚胶光刻面形的质量。关键词:厚胶光刻;前烘;坚膜;光刻面形中图分类号:TN30517文献标识码:A1引言质量。若光刻胶的厚度大于5μm,则驻波效[5-7]应的影响可不必考虑;显影后对光刻胶与LIGA技术相比,厚胶光刻具有简单进行
3、坚膜是为了提高其抗刻蚀能力。因而,易行、成本低廉、且与IC(integratecircuit)工为优化厚胶光刻工艺参数,提高光刻浮雕面艺兼容等优点,但是厚胶光刻是一个复杂的形质量,考察烘焙工艺参数的变化对厚胶光多参量影响过程,多种非线性畸变因素的存刻面形的影响是很有必要的。在使得光刻的面形质量受工艺参数的影响很由于厚胶光刻过程中驻波效应的影响可大。烘焙过程是厚胶光刻过程中不可或缺的忽略,因而对于厚层光刻胶不必进行后烘,只环节,它包括前烘(softbaking)、后烘(post须进行前烘和坚膜。基于此,本文采用厚层exp
4、osurebaking)和坚膜(hardbaking)。前烘正性光刻胶AZP4620进行光刻实验,考察的主要目的是蒸发光刻胶中的有机溶剂以增了在前烘和坚膜阶段不同的工艺参数条件下强胶膜与基片之间的粘附性,但易引起光刻的光刻胶浮雕面形的变化。胶内部的分子浓度分布在深度方向上的不均匀,这将会导致其折射率和曝光参数的变化,2实验工艺参数[1-4]以致影响光刻胶的显影速率;后烘是为了使光敏化合物(PAC)发生热扩散运动,以AZP4620是Clariant公司生产的一种平滑PAC浓度呈驻波分布,提高其光刻面形广泛用于微系统制作的
5、正性光刻胶,属于邻收稿日期:2005203231;修订日期:2005205226基金项目:国家自然科学基金资助项目(60276018);中科院光电所微细加工技术国家重点实验室资助课题作者简介:唐雄贵(1974-),男,湖南省邵阳人,在读博士,目前主要从事衍射光学、厚层光刻技术的研究工作。32微细加工技术2005年重氮醌类化合物,它是由光敏混合物PAC、完全,底部仍残留有不同厚度的光刻胶。实树脂和有机溶剂组成。光刻胶在进行曝光前验发现,不同前烘温度下光刻胶的显影速率须经过前烘工艺处理,目的是蒸发光刻胶中略有差别,前烘温度
6、低,显影速率快。而当显的有机溶剂,以增强胶膜与基片之间的粘附影时间延长到150s时,不同前烘温度下的性,但是这将会导致光刻胶内部的分子浓度光刻胶均完全显影,且光刻面形差别很小,采分布在深度方向上发生改变,引起光刻胶的用alphastep2500台阶仪对其显影后的轮廓折射率和曝光参数的变化。一般来说,过高面形进行测量,其结果如图1所示。的前烘温度会造成肌肤效应,不利于内部胶层的溶剂挥发,且与基底的粘附力降低,感光度下降,并引起聚合物的热交联,易产生表面噪声、出现底膜;而过低的烘焙温度将造成光刻胶的溶剂难以彻底挥发,使得接
7、触曝光时胶层过软,易污染掩模版,且易使图形变形。在显影后的坚膜阶段,过高的烘焙温度会造成聚合物的塑性流动而使图形变形,同时会引起聚合物发生一些分解反应,所生成的低分子产物会影响其粘附性能;而过低的烘焙温度会造成溶剂残留在图形中,胶层易过早被破坏,且不耐刻蚀,导致其抗刻蚀能力[8-9]降低。经反复实验,现确定AZP4620光刻胶的光刻工艺参数,如表1所示。表1AZP4620光刻工艺参数光刻工序工艺参数甩胶转速:2500r/min;时间:25s前烘温度:85℃～115℃;时间:10min～40min曝光光强:216mW/c
8、m2;时间:170s显影AZ400K(1∶4),温度:20℃;时间:80s～170s漂洗去离子水坚膜温度:100℃～℃120℃;时间:10min～50min3结果与讨论本文根据表1所示的光刻工艺参数进行厚层光刻实验,考察了在该烘焙条件下厚层光刻胶浮雕面形的变化情况。前烘温度分别为85℃,100℃和115℃,其相应的前烘时图1光刻胶
