一种纳米级硬质掩模的制备方法与流程

本发明涉及纳米结构构造，具体涉及一种纳米级硬质掩模的制备方法。

背景技术：

1、薄膜晶体管(thin film transistor，tft)作为微电子产品的基本元件，在柔性显示、可穿戴电子、微传感器等领域都有广泛的应用前景。随着微电子技术的发展，tft的性能与集成度越来越高，特征尺寸不断缩小，对其设计与制造提出了诸多挑战。

2、晶体管源极、漏极的制备方法主要是射频溅射或者热蒸镀，源漏极之间沟道长度对晶体管性能有着决定性的影响，同时也影响着晶体管的集成度。高性能、高集成度晶体管的制备对小沟道的加工提出了要求，需要达到纳米级别。小沟道的加工常规方法是光刻，光刻工艺能够生产纳米级的精细结构，但是需要掩模，所用设备昂贵，具有工艺复杂，生产成本高，难以大面积生产的缺点。

3、掩模最常见的制备方法为：以氮化硅和硅作为原材料，通过刻蚀的方法刻蚀出电极孔洞，从而得到想要的金属电极的硬质掩模。但该方法存在如下技术问题：氮化硅掩模在使用的过程中易碎，制备方法复杂；硅掩模刻蚀难度大，制备周期长。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种纳米级硬质掩模的制备方法，制备的纳米级硬质掩模边缘十分光滑，且整个工艺过程时间较短，大大提高了生产效率。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种纳米级硬质掩模的制备方法，包括以下步骤：

4、a1、在基底表面依次涂覆第一光刻胶和第二光刻胶，在全息干涉光路下曝光处理后，进行第一次显影处理，制得带图案化的光刻胶结构的基板；其中，所述第一光刻胶为lor光刻胶或lol光刻胶；

5、a2、在所述带图案化的光刻胶结构的基板上沉积硬质掩模层，制得预制模板；

6、a3、对所述预制模板进行光刻胶结构的剥离工艺(lift-off)，优选地还进行第二次显影处理，去除所述光刻胶结构及所述光刻胶结构上的硬质掩膜层，获得开口尺寸为1μm以下的纳米级硬质掩模。

7、进一步地，所述第一光刻胶在显影液中的溶解速率大于所述第二光刻胶的溶解速率；优选地，所述第二光刻胶为紫外光刻胶。

8、进一步地，所述第一光刻胶层的厚度为200nm～300nm。

9、进一步地，所述第二光刻胶层的厚度为400nm～500nm。

10、进一步地，所述硬质掩模层厚度小于所述第一光刻胶层，优选地，所述硬质掩模层的厚度为40nm～100nm，更优选地，所述硬质掩模层的厚度为40nm～50nm。

11、进一步地，所述硬质模板层选自金属层、金属氧化物层、非金属氧化物层、氮化物层。

12、进一步地，步骤a1中所述曝光处理的波长为400nm～500nm。

13、进一步地，所述图案化的光刻胶结构中的所述第二光刻胶层的底部面积大于所述第一光刻胶层的顶部面积，优选地，所述图案化的光刻胶结构形成“t”字型的光刻胶结构阵列。

14、进一步地，所述剥离工艺包括将所述预制模板在丙酮中进行浸泡。

15、进一步地，所述浸泡的时间为10min～20min。

16、本发明具有如下有益效果：

17、本发明提供一种纳米级硬质掩模的制备方法，采用全息干涉光路下曝光处理形成图案化的光刻胶结构，并通过对沉积硬质掩模层后的预制模板进行光刻胶结构剥离(lift-off)、显影处理，将光刻胶结构及其表面上的硬质掩模层从而预制模板上去除，实现硬质掩模层的图案化处理，从而制得纳米级金属掩模。全息干涉光路下的曝光处理是一种无掩模曝光方法，其曝光光路简单，曝光过程简便，且可大面积曝光，且全息干涉曝光能通过单次曝光，制作出周期约为半波长的光刻胶结构(即相连光刻胶结构之间的间隔为全息干涉曝光波长的一半)；本发明利用全息干涉曝光实现了快速的制作纳米级光刻胶结构，但全息干涉曝光制作出的光刻胶结构侧壁陡直度较低，不利于剥离工艺(lift-off)的进行，本发明通过第一光刻胶采用lor光刻胶或lol光刻胶，利用lor光刻胶或lol光刻胶的特点，大大提高了剥离工艺的成功率。从而，本发明得以结合全息干涉曝光和剥离工艺两种方法的优势，制作出大面积纳米级硬质掩模，用于基底材料的深刻蚀工艺。通过本发明制备方法制作出的硬质掩模边缘十分光滑，且整个工艺过程时间较短，大大提高了生产效率。

18、在优选的实施例中，本发明的第一光刻胶在显影液中的溶解速率大于上层的第二光刻胶，由此实现的光刻胶结构尤其是形成“t”字型的光刻胶结构阵列的构建，有利于剥离工艺的进行。

19、本发明的制备方法实现了大面积纳米级硬质掩模的制作，制作工艺简单，速度快，生产效率高；可使用任意材料作为掩模；可在任意基底上制作。

技术特征：

1.一种纳米级硬质掩模的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一光刻胶在显影液中的溶解速率大于所述第二光刻胶的溶解速率；优选地，所述第二光刻胶为紫外光刻胶。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一光刻胶层的厚度为200nm～300nm。

4.如权利要求1至3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二光刻胶层的厚度为400nm～500nm。

5.如权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硬质掩模层厚度小于所述第一光刻胶层，优选地，所述硬质掩模层的厚度为40nm～100nm，更优选地，所述硬质掩模层的厚度为40nm～50nm。

6.如权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硬质模板层选自金属层、金属氧化物层、非金属氧化物层、氮化物层。

7.如权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤a1中所述曝光处理的波长为400nm～500nm。

8.如权利要求1至7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述图案化的光刻胶结构中的所述第二光刻胶层的底部面积大于所述第一光刻胶层的顶部面积，优选地，所述图案化的光刻胶结构形成“t”字型的光刻胶结构阵列。

9.如权利要求1至8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述剥离工艺包括将所述预制模板在丙酮中进行浸泡。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡的时间为10min～20min。

技术总结
一种纳米级硬质掩模的制备方法，包括以下步骤：A1、在基底表面依次涂覆第一光刻胶和第二光刻胶，在全息干涉光路下曝光处理后，进行第一次显影处理，制得带图案化的光刻胶结构的基板；其中，所述第一光刻胶为LOR光刻胶或LOL光刻胶；A2、在所述带图案化的光刻胶结构的基板上沉积硬质掩模层，制得预制模板；A3、对所述预制模板进行光刻胶结构的剥离工艺(lift‑off)，去除所述光刻胶结构及所述光刻胶结构上的硬质掩膜层，获得开口尺寸为1μm以下的纳米级硬质掩模。本发明制备的纳米级硬质掩模边缘十分光滑，且整个工艺过程时间较短，大大提高了生产效率。

技术研发人员：陈垚鑫
受保护的技术使用者：深圳品微光学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13