一种低能电子照射光刻方法

本发明涉及光刻，尤其涉及一种低能电子照射光刻方法。

背景技术：

1、光刻工艺是半导体器件制造中的关键步骤，用于在目标衬底上形成所需图形。光刻工艺的步骤包括：衬底的准备、旋涂光刻胶、前烘、曝光、后烘、显影、刻蚀或薄膜沉积、光刻胶的去除。该工艺过程包括多个步骤，每个步骤均需要单一特定的设备，这增加了器件制造的时间及成本。

2、就曝光过程而言，现有的紫外光刻方法能够实现微细加工，作用面积大，曝光速率较快，但随着设备分辨率的提高，其复杂程度和价格也随之增加；在聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)用于负色调曝光时，需要加入交联剂如irgacure 651才能实现。现有的电子束光刻方法有着高分辨率的优势且无需掩膜板，但其吞吐量较小，不利于规模化的生产制造，需要的设备成本高；若进行较大电子照射剂量的曝光会出现大量电荷累积，甚至产生电火花放电的现象，这样无法保证图案的精度。

3、ecr低能电子照射技术是一种基于电子回旋共振原理的先进表面处理技术，可以实现对特定纳米结构与形貌的精确控制。利用ecr低能电子照射进行物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)生长三维石墨烯薄膜的方法已有文献报导，现有pvd方法是通过溅射离子轰击靶材材料，被轰击的粒子沉积在靶材上，形成薄膜，镀膜过程中通常使用基片电流较大，为0.6-2a。现有cvd方法是通过通入碳源气体，在氩等离子体激活作用下生成碳等离子体，将碳等离子体沉积在基片上，生成石墨烯碳膜，镀膜过程中通常使用基片电流较大，为0.2-2a。

4、在上述已有文献报导中，电流条件均远大于pmma光刻所需电流，因此现有技术不满足光刻情况，需要开发一种小剂量，小照射电流可控的光刻方法。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低能电子照射光刻方法，旨在解决现有光刻方法中较难将多种工艺集成在一台设备上、生产效率较低的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种低能电子照射光刻方法，所述低能电子照射光刻方法包括以下步骤：

4、提供表面覆盖有聚合物薄膜的基片；

5、将表面覆盖有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在所述聚合物薄膜表面覆盖具有预设图案的掩模板，在所述掩膜板前设置光阑结构，进行电子照射处理；

6、对电子照射处理后的基片在显影液中进行显影处理，在所述基片上得到所需图案；

7、其中，所述电子照射处理采用远程等离子体，所述光阑结构的中心孔直径范围为0-35mm，所述电子照射处理的照射电流为0.5-5ma。

8、优选的，所述提供表面覆盖有聚合物薄膜的基片，具体包括以下步骤：

9、提供基片和聚合物溶液；

10、将所述聚合物溶液转移到所述基片表面，进行干燥和加热处理，得到所述表面覆盖有聚合物薄膜的基片。

11、优选的，所述聚合物溶液包括聚合物和溶剂，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、环化聚丁二烯、感光树脂、聚α-甲基苯乙烯、聚异丁烯、聚甲基乙丙烯基酮、聚α-氰基丙烯酸乙酯中的一种或多种。

12、优选的，所述加热处理的温度为180℃，加热处理的时间为90s。

13、优选的，将表面覆盖有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在聚合物薄膜表面覆盖具有预设图案的掩模板，在所述掩膜板前设置有光阑结构，进行电子照射处理的步骤，具体包括：

14、将表面覆盖有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中的基片架上，在聚合物薄膜表面覆盖具有预设图案的掩模板，在所述掩膜板前设置有光阑结构，并抽真空至预设值；

15、通入氩气，在微波和磁场的共同作用下，将所述氩气离化成氩等离子体；

16、设置基片偏压为正偏压吸引所述氩等离子体中的电子对所述基片表面上的聚合物薄膜及所述聚合物薄膜上的具有预设图案的掩模板进行电子照射。

17、优选的，所述抽真空至预设值的步骤中，所述预设值4×10-4pa。

18、优选的，所述基片偏压为50-200v。

19、优选的，所述设置基片偏压为正偏压的同时还包括设置基片电流的步骤：所述基片电流为0.5-120ma。

20、优选的，所述电子照射处理的时间为1-30s。

21、优选的，所述显影处理的时间为40s，所述显影液选自甲基异丁基(甲)酮溶液、异丙醇溶液、丙酮溶液中的一种或多种。

22、有益效果：

23、本发明提供了一种低能电子照射光刻方法，可精准调控低能电子照射区域和照射剂量，比高能电子束作用面积大，加工效率高，有助于将光刻、刻蚀、离子注入、镀膜等多种工艺集成在一台设备上，能够解决现有光刻方法中生产效率较低的问题。

技术特征：

1.一种低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述低能电子照射光刻方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述提供表面覆盖有聚合物薄膜的基片，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述聚合物溶液包括聚合物和溶剂，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、环化聚丁二烯、感光树脂、聚α-甲基苯乙烯、聚异丁烯、聚甲基乙丙烯基酮、聚α-氰基丙烯酸乙酯中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述加热处理的温度为180℃，加热处理的时间为90s。

5.根据权利要求1所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，将表面覆盖有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在聚合物薄膜表面覆盖具有预设图案的掩模板，在所述掩膜板前设置有光阑结构，进行电子照射处理的步骤，具体包括：

6.根据权利要求5所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述抽真空至预设值的步骤中，所述预设值为4×10-4pa。

7.根据权利要求5所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述基片偏压为50-200v。

8.根据权利要求5所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述设置基片偏压为正偏压的同时还包括设置基片电流的步骤：所述基片电流为0.5-120ma。

9.根据权利要求5所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述电子照射处理的时间为1-30s。

10.根据权利要求1所述的低能电子照射光刻方法，其特征在于，所述显影处理的时间为40s，所述显影液选自甲基异丁基(甲)酮溶液、异丙醇溶液、丙酮溶液中的一种或多种。

技术总结
本发明公开一种低能电子照射光刻方法，包括以下步骤：提供表面覆盖有聚合物薄膜的基片；将表面覆盖有聚合物薄膜的基片放置于电子回旋共振等离子体纳米表面加工系统的真空腔室中，在所述聚合物薄膜表面覆盖具有预设图案的掩模板，在所述掩膜板前设置光阑结构，进行电子照射处理；对电子照射处理后的基片在显影液中进行显影处理，在所述基片上得到所需图案；其中，所述电子照射处理采用远程等离子体，所述光阑结构的中心孔直径范围为0‑35mm，所述电子照射处理的照射电流为0.5‑5mA。本发明方法可精准调控低能电子照射区域和照射剂量，比高能电子作用面积大，加工效率高，能够解决现有光刻方法中生产效率较低的问题。

技术研发人员：陈成,庄佳君,王佳伟,张植鑫,刁东风
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16