CN1776523A - 一种低成本简易制作光刻掩膜的方法 - Google Patents

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赵兴中
刘侃
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Abstract

本发明公开了一种低成本简易光刻掩膜的制作方法，其具体制作步骤为，用菲林输出带有设计图样的高分辨率胶片粘贴到石英玻璃上作为初始光刻掩膜，再将用胶片制得的光刻掩膜的图样面紧贴涂有光刻胶的镀铬玻璃，然后利用光刻技术对涂有2～40um厚光刻胶的铬玻璃曝光、显影、吹干后，在90℃～130℃温度软烘3～10分钟(优选温度为110℃～120℃)，使的光刻胶图形平滑，再用传统的湿法刻蚀技术刻蚀掉没有光刻胶保护的金属铬薄膜，除去残留光刻胶得到标准的光刻掩膜。该方法不仅制作工艺简单、成本低廉，而且特别适合于最小线宽在20um的生化分析芯片光刻掩膜及其他最小线宽在20um以上光刻掩膜的制备。

Description

一种低成本简易制作光刻掩膜的方法
技术领域
本发明涉及一种低成本简易光刻掩膜的制作方法，特别是用于生化分析芯片的掩膜制作方法，属于光电半导体领域及生化分析领域。
背景技术
目前光刻掩膜制作方法通常采用电子束刻蚀或者照相制版技术，电子束刻蚀制版技术虽然精细度高但需要昂贵的刻蚀设备，且制作要求高，工艺复杂，生产周期长，生产成本高；照相制版技术是利用照相上的缩放技术，将大的图形通过缩放转移到镀有金属的模板上制得光刻掩膜，通常需要专业的投影设备，并且存在工艺步骤多，整个工艺生产成本也相对比较高。生化分析芯片研究中，经常需要更换芯片设计，购买普通光刻掩膜价格昂贵，且设计复杂，生产周期长。这就使得传统光刻掩膜制作方法不能满足生化分析芯片研究的需要。同时生化分析芯片线宽一般在30um～200um数量级，所以寻求一种适合生化分析芯片制作需要的光刻掩膜制作方法是切实必要的。
发明内容
为克服现有的电子束刻蚀、照相制版技术在制作光刻掩膜中存在的不足，本发明提供了一种新的低成本简易光刻掩膜的制作方法，该方法具有生产工艺简单、成本低廉、加工周期短的优点，而且这种方法特别适合生化分析芯片等最低线宽不低于20um的光刻掩膜制作。
本发明提供的技术方案是：一种低成本简易制作光刻掩膜的方法，其具体制作步骤为，用菲林输出带有设计图样的高分辨率胶片粘贴到石英玻璃上作为初始光刻掩膜，再将用胶片制得的光刻掩膜的图样面紧贴涂有光刻胶的镀铬玻璃，然后利用光刻技术对涂有2～40um厚光刻胶的铬玻璃曝光(一般对铬玻璃用能量为10～20mW/cm2、300～480nm波段的紫外光曝光，曝光时间为2～90秒)、显影、吹干后，在90℃～130℃温度软烘3～10分钟(优选温度为110℃～120℃)，使的光刻胶图形平滑，消除原本菲林胶片细小图样边缘粗糙、精细度不够的不足。再用传统的湿法刻蚀技术刻蚀掉没有光刻胶保护的金属铬薄膜，除去残留光刻胶得到图样精细的光刻掩膜。
因光刻胶软化后具有自主织效应，能自动修复粗糙部分使光刻图样边缘平滑，由显微镜照片显示光刻图样边缘在软烘后有很大改善，分辨率可以提高到20um线宽。所以用上述光刻掩膜制作方法制作生化分析芯片光刻掩膜，其最小线宽在20um，沟道在小线宽(20um～30um部分)粗糙度大大降低，沟道边缘平滑，满足一般分析测试需要。
这种光刻掩膜既保持了常规光刻掩膜可重复使用、图形精细度高的性能，又兼顾了设计简单、低成本和制作周期快的优势。
本发明不仅制作工艺简单、成本低廉，而且适合于其他最小线宽在20um以上光刻掩膜的制备。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例
光刻掩膜按以下方法分别依次制作菲林胶片掩膜和铬玻璃掩膜：菲林胶片通过激光照排机制作，受到一般激光照排机最小分辨率限制，分辨打印低于30um时会出现胶片图样边缘粗糙，很难进行应用。但将胶片固定在透紫外光玻璃上，制成光刻掩膜。将商业镀铬玻璃用旋转涂覆法涂覆上2～40um厚的光刻胶，具体厚度需要综合考虑图形样式和最小线宽考虑，优先选择复杂的小线宽图样优先选择用2～10um薄胶，图样简单的一般选择用30～40um厚胶。用胶片制得的光刻掩膜对其进行光刻，胶片面图样面紧贴涂有光刻胶的镀铬玻璃。用能量为15mW/cm2的365nm波段的紫外光曝光4～50秒，用显影液显影，氮气吹干，90℃～130℃软烘3～10分钟(优选110℃～120℃)，通过光刻胶软化后自主装效应自动修复粗糙部分使光刻图样边缘平滑。显微镜照片显示光刻图样边缘在软烘后有很大改善，分辨率可以提高到20um线宽。而后再在铬腐蚀液中除去没有光刻胶保护的铬层，用除胶剂清除掉残留光刻胶，清洗烘干制得标准光刻掩膜。
按照此方法制作的光刻掩膜用在生化分析芯片中，制作的生化分析芯片的最小线宽在20um，在小线宽处沟道边缘平滑，完全能满足一般分析测试需要。

Claims (5)

1、一种低成本简易制作光刻掩膜的方法，其特征在于：将菲林输出的带有设计图样的高分辨率胶片粘贴到石英玻璃上作为初始光刻掩膜，再将用胶片制得的光刻掩膜的图样面紧贴涂有光刻胶的镀铬玻璃，然后利用光刻技术对涂有光刻胶的铬玻璃曝光、显影、吹干后，经过软烘使光刻胶图形平滑，消除原本菲林胶片细小图样边缘的粗糙，再用湿法刻蚀除掉铬玻璃上没有光刻胶保护的金属铬薄膜层，最后除去残留光刻胶即得到标准光刻掩膜。
2、根据权利要求1所述的光刻掩膜制作方法，其特征在于：铬玻璃表面的光刻胶厚度为2～40um。
3、根据权利要求1或2所述的光刻掩膜制作方法，其特征在于：对铬玻璃用能量为10～20mW/cm2、300～480nm波段的紫外光曝光，曝光时间为2～90秒。
4、根据权利要求1或2所述的光刻掩膜制作方法，其特征在于：软烘的温度为90℃～130℃，时间为3～10分钟。
5、根据权利要求4所述的光刻掩膜制作方法，其特征在于：软烘的温度最好为110℃～120℃。
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