(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107665816 A(43)申请公布日 2018.02.06
(21)申请号 201710810998.5(22)申请日 2017.09.11
(71)申请人 中国科学院微电子研究所
地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人 符庭钊 王欢 崔绍晖 李超波
夏洋 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所
11302
代理人 房德权(51)Int.Cl.
H01L 21/027(2006.01)H01L 21/033(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图6页
(54)发明名称
一种图形转移方法(57)摘要
本发明公开了一种图形转移方法，包括：通过光刻工艺沉积可溶解金属于氧化薄膜层的部分区域，以将掩模版上的目标图形转移至氧化薄膜层上的可溶解金属层；涂覆PMMA，以在氧化薄膜层上未被可溶解金属层覆盖的区域和覆盖氧化薄膜层上部分区域的可溶解金属层上均形成PMMA层；通过反应离子刻蚀，使可溶解金属层上的PMMA层被完全刻蚀以露出可溶解金属层，氧化薄膜层上未被可溶解金属层覆盖的区域上留有PMMA层；腐蚀去氧化薄膜层上的可溶解金属层，以将可溶解金属层上的目标图形转移至未被可
将带有目标图溶解金属层覆盖的区域的PMMA层；
形的PMMA层从氧化薄膜层上剥离。本发明解决了现有技术中在半导体小加工面或者非平整加工区域加工难度大的技术问题。
CN 107665816 ACN 107665816 A
权 利 要 求 书
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1.一种图形转移方法，其特征在于，包括：在晶圆衬底表面形成氧化薄膜层；
通过光刻工艺形成可溶解金属层于所述氧化薄膜层上的部分区域，以将掩模版上的目标图形转移至所述氧化薄膜层上的可溶解金属层；
涂覆PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，以在所述氧化薄膜层上未被所述可溶解金属层覆盖的区域和覆盖所述氧化薄膜层上部分区域的可溶解金属层上均形成PMMA层；
通过反应离子刻蚀，以使所述可溶解金属层上的PMMA被完全刻蚀以露出所述可溶解金属层，以及所述氧化薄膜层上未被所述可溶解金属层覆盖的区域上留有PMMA层；
腐蚀去所述氧化薄膜层上的可溶解金属层，以将所述可溶解金属层上的目标图形转移至未被所述可溶解金属层覆盖的区域上的PMMA层；
将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离。2.如权利要求1所述的图形转移方法，其特征在于，在所述将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离之后，所述方法还包括：
将所述带有目标图形的PMMA层对准贴合在待加工的光纤端面或非平整待加工面上；隔着所述带有目标图形的PMMA层在所述光纤端面或非平整待加工面上沉积导电金属，以将所述目标图转移至所述光纤端面上或非平整待加工面上；
从所述光纤端面上或非平整待加工面上去除所述带有目标图形的PMMA层。3.如权利要求2所述的图形转移方法，其特征在于，所述晶圆衬底为硅片衬底，所述氧化薄膜层为二氧化硅薄膜层；
所述在晶圆衬底表面形成氧化薄膜层的步骤，包括：
将所述硅片衬底在浓硫酸和过氧化氢溶液的混合溶液中进行浸泡，以在所述硅片衬底的表面氧化成二氧化硅薄膜层。
4.如权利要求3所述的图形转移方法，其特征在于，所述浓硫酸与所述过氧化氢溶液的比例为1：3。
5.如权利要求2所述的图形转移方法，其特征在于，所述通过光刻工艺形成可溶解金属层于所述氧化薄膜层上的部分区域的步骤，包括：
在所述氧化薄膜层上旋涂光刻胶层；
通过曝光和显影将目标图形转移至未曝光区域的光刻胶上；
在所述未曝光区域的光刻胶上以及所述氧化薄膜层上未被所述未曝光区域的光刻胶覆盖的区域上沉积可溶解金属；
去除所述未曝光区域的光刻胶以及所述未曝光区域的光刻胶上的可溶解金属，使得掩模版上的目标图形转移至所述氧化薄膜层上的可溶解金属层。
6.如权利要求1-5中任一所述的图形转移方法，其特征在于，涂覆PMMA的厚度小于或等于所述可溶解金属层的厚度的一半。
7.如权利要求1-5中任一所述的图形转移方法，其特征在于，所述腐蚀去所述氧化薄膜层上的可溶解金属层，具体为：通过H2SO4溶液腐蚀去所述氧化薄膜层上的可溶解金属层。
8.如权利1-5中任一所述的图形转移方法，其特征在于，所述将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离，包括：通过氟化氢溶液浸泡，以带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离。
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说 明 书一种图形转移方法
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技术领域
[0001]本发明涉及半导造领域，尤其涉及一种图形转移方法。
背景技术
[0002]近些年来，随着高精尖技术的不断发展，半导体工艺的加工平台也越来越多，在半导体工艺中要实现图形转移有很多方法，例如：紫外曝光、激光直写、电子束光刻以及聚焦离子束加工等等。
[0003]随着某些特殊平台的出现，加工难度越来越大。例如要在光纤端面上实现图形转移，由于光纤端面的加工区域很小且光纤自身又极其容易断裂，再加上光纤如何固定的问题，导致传统工艺很难甚至无法对其进行加工，又如一些非平整的加工平台(如凹凸不平的曲面)进行加工就更难了。
发明内容
[0004]本发明实施例通过提供一种图形转移方法，解决了现有技术中在半导体小加工面或者非平整加工区域加工难度大的技术问题。
[0005]本发明实施例通过提供的一种图形转移方法，包括：[0006]在晶圆衬底表面形成氧化薄膜层；
[0007]通过光刻工艺沉积可溶解金属于所述氧化薄膜层上的部分区域，以将掩模版上的目标图形转移至所述氧化薄膜层上的可溶解金属层；[0008]涂覆PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，以在所述氧化薄膜层上未被所述可溶解金属层覆盖的区域和覆盖所述氧化薄膜层上部分区域的可溶解金属层上均形成PMMA层；[0009]通过反应离子刻蚀，以使所述可溶解金属层上的PMMA层被完全刻蚀以露出所述可溶解金属层，以及所述氧化薄膜层上未被所述可溶解金属层覆盖的区域上留有PMMA层；[0010]腐蚀去所述氧化薄膜层上的可溶解金属层，以将所述可溶解金属层上的目标图形转移至未被所述可溶解金属层覆盖的区域上的PMMA层；
[0011]将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离。[0012]可选的，在所述将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离之后，所述方法还包括：
[0013]将所述带有目标图形的PMMA层对准贴合在待加工的光纤端面或非平整待加工面上；
[0014]隔着所述带有目标图形的PMMA层在所述光纤端面或非平整待加工面上沉积导电金属，以将所述目标图转移至所述光纤端面上或非平整待加工面上；
[0015]从所述光纤端面上或非平整待加工面上去除所述带有目标图形的PMMA层。[0016]可选的，所述晶圆衬底为硅片衬底，所述氧化薄膜层为二氧化硅薄膜层；[0017]所述在晶圆衬底表面形成氧化薄膜层的步骤，包括：
[0018]将所述硅片衬底在浓硫酸和过氧化氢溶液的混合溶液中进行浸泡，以在所述硅片
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衬底的表面氧化成二氧化硅薄膜层。[0019]可选的，所述浓硫酸与所述过氧化氢溶液的比例为1：3。[0020]可选的，所述通过光刻工艺沉积可溶解金属于所述氧化薄膜层上的部分区域的步骤，包括：
[0021]在所述氧化薄膜层上旋涂光刻胶层；
[0022]通过曝光和显影将目标图形转移至未曝光区域的光刻胶上；
[0023]在所述未曝光区域的光刻胶上以及所述氧化薄膜层上未被所述未曝光区域的光刻胶覆盖的区域上沉积可溶解金属；
[0024]去除所述未曝光区域的光刻胶以及所述未曝光区域的光刻胶上的可溶解金属，使得掩模版上的目标图形转移至所述氧化薄膜层上的可溶解金属层。[0025]可选的，涂覆PMMA的厚度小于或等于所述可溶解金属层的厚度的一半。[0026]可选的，所述腐蚀去所述氧化薄膜层上的可溶解金属层，具体为：通过H2SO4溶液腐蚀去所述氧化薄膜层上的可溶解金属层。[0027]可选的，所述将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离，包括：通过氟化氢溶液浸泡，以将带有目标图形的PMMA层从所述氧化薄膜层上剥离。[0028]本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：[0029]在晶圆衬底表面形成氧化薄膜层；通过光刻工艺沉积可溶解金属于氧化薄膜层上的部分区域，以将掩模版上的目标图形转移至氧化薄膜层上的可溶解金属层；涂覆PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，以在氧化薄膜层上未被可溶解金属层覆盖的区域和覆盖氧化薄膜层上部分区域的可溶解金属层上均形成PMMA层；通过反应离子刻蚀，以使可溶解金属层上的PMMA层被完全刻蚀以露出可溶解金属层，以及氧化薄膜层上未被可溶解金属层覆盖的区域上留有PMMA层；腐蚀去氧化薄膜层上的可溶解金属层，以将可溶解金属层上的目标图形转移至未被可溶解金属层覆盖的区域的PMMA层；将带有目标图形的PMMA层从氧化薄膜层上剥离。从而带有目标图形的PMMA层由于是PMMA，从而为一种目标图形的软掩模，通过带有目标图形的软掩模就能够贴合到一些特殊的平台上，比如面积比较小的光纤端面或如凹凸不平的曲面，从而在特殊加工面上容易完成图形化加工，从而适用于半导体工艺中小加工面、非平整加工区域的图形转移的图形化加工。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本发明实施例提供的图形转移方法的流程图；[0032]图2A、图2B、图3～图7、图8A、图8B为本发明实施例提供的图形转移方法的过程示意图；
[0033]图9为本发明实施例提供的带有目标图形的PMMA层贴合在光纤端面的示意图；[0034]图10为本发明实施例在光纤端面上完成图形化加工后的示意图；[0035]图11为本发明实施例在光纤端面上进行图形化加工的流程示意图；
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图12为发明实施例在非平整待加工面上进行图形化加工的流程示意图。
具体实施方式
[0037]本发明实施例通过提供了一种图形转移方法，解决了现有技术中在半导体小加工面或者非平整加工区域加工难度大的技术问题。[0038]为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图形转移方法，总体思路如下：[0039]在晶圆衬底表面形成氧化薄膜层；通过光刻工艺沉积可溶解金属于氧化薄膜层上的部分区域，以将掩模版上的目标图形转移至氧化薄膜层上的可溶解金属层；涂覆PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，以在氧化薄膜层上未被可溶解金属层覆盖的区域和覆盖氧化薄膜层上部分区域的可溶解金属层上均形成PMMA层；通过反应离子刻蚀，以使可溶解金属层上的PMMA层被完全刻蚀以露出可溶解金属层，以及氧化薄膜层上未被可溶解金属层覆盖的区域上留有PMMA层；腐蚀去氧化薄膜层上的可溶解金属层，以将可溶解金属层上的目标图形转移至未被可溶解金属层覆盖的区域的PMMA层；将带有目标图形的PMMA层从氧化薄膜层上剥离。[0040]通过上述技术方案，得到的带有目标图形的PMMA层为一种目标图形的软掩模，通过带有目标图形的软掩模就能够贴合到一些特殊的平台上，比如面积比较小的光纤端面或如凹凸不平的曲面，从而在特殊加工面上容易完成图形化加工，从而适用于半导体工艺中小加工面、非平整加工区域的图形转移的图形化加工。[0041]参考图1所示，本发明实施例提供的一种图形转移方法，包括如下步骤：[0042]执行步骤S101、在晶圆衬底1表面形成氧化薄膜层2。[0043]具体的，晶圆衬底1可以为硅片，当然，晶圆衬底1还可以是其他容易在衬底表面产生一层氧化薄膜层2，并且形成的氧化薄膜层2能上层PMMA分离的材料。[0044]在一实施例中，晶圆衬底1为硅片，将硅片衬底在浓硫酸(H2SO4)和过氧化氢溶液(H2O2)的混合溶液中浸泡，以在硅片衬底的表面氧化成二氧化硅(SiO2)薄膜层。在具体实施过程中，浓硫酸(H2SO4)和过氧化氢溶液(H2O2)的混合比例可以为1：3。浸泡之后的硅片表面会产生一层二氧化硅(SiO2)薄膜，结合如图2A和图2B所示。[0045]步骤S102、通过光刻工艺形成可溶解金属层41于氧化薄膜层2上的部分区域，以将掩模版上的目标图形转移至氧化薄膜层2上的可溶解金属层41。[0046]在一实施例中，步骤S102包括如下步骤S1021～S1023：[0047]执行步骤S1021：在氧化薄膜层2上旋涂光刻胶层。[0048]接着，进行步骤S1022：通过曝光和显影将目标图形转移至未曝光区域的光刻胶3上。需要说明的是，在本实施例中所用光刻胶为正性光刻胶，通过显影会溶解曝光区域的光刻胶，留下未曝光区域的光刻胶3，从而经过S1022将目标图形转移到未曝光区域的光刻胶3上，参考图3所示。
[0049]目标图形转移到光刻胶3之后，再进行步骤S1023：在未曝光区域的光刻胶3上以及氧化薄膜层2上未被未曝光区域的光刻胶3上覆盖的区域上沉积可溶解金属4。具体的，沉积可溶解金属4的结果可以参考图4所示。在具体实施过程中，沉积可溶解金属具体可以为沉积金属镍。
[0050]在步骤S1023之后，接着执行步骤S1024：去除未曝光区域的光刻胶3以及未曝光区域的光刻胶3上的可溶解金属，使得掩模版上的目标图形转移至氧化薄膜层2上的可溶解金
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属层41。
[0051]需要说明的是，通过去除未曝光区域的光刻胶3，则去除未曝光区域的光刻胶3上的可溶解金属会与未曝光区域的光刻胶3一起被去除。去除未曝光区域的光刻胶3以及未曝光区域的光刻胶3上的可溶解金属后的效果参考图5所示。[0052]在步骤S102之后，执行步骤S103：涂覆PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)，以在氧化薄膜层2上未被可溶解金属层41覆盖的区域和覆盖氧化薄膜层2上部分区域的可溶解金属上层41均形成PMMA层5。执行步骤S103后的结果参考图6所示。[0053]在具体实施过程中，涂覆PMMA的厚度小于或等于可溶解金属层41厚度的一半，从而保证可溶解金属上层41上的PMMA被完全刻蚀以露出可溶解金属层41，而未被可溶解金属层41覆盖的区域上还会留有PMMA层51。[0054]在步骤S103之后，执行步骤S104：通过反应离子刻蚀，以使可溶解金属层41上的PMMA被完全刻蚀以露出可溶解金属层41，氧化薄膜层2上未被可溶解金属层41覆盖的区域上留有PMMA层51。
[0055]而氧化薄膜层2上未被可溶解金属层41覆盖的区域上的PMMA层51比可溶解金属上层41上的PMMA厚，因此PMMA层51在反应离子刻蚀下不会被完全刻蚀，而是变薄。[0056]S105、腐蚀去氧化薄膜层2上的可溶解金属层41，以将可溶解金属层41上的目标图形转移至未被可溶解金属层41覆盖的区域上的PMMA层51。经过步骤S105后的结果参考图7所示。
[0057]在步骤S105中，具体通过过硫酸钾溶液浸泡以腐蚀可溶解金属层41。[0058]S106、将带有目标图形的PMMA层51从氧化薄膜层2上剥离，以得到带有目标图形的软掩模版。
[0059]具体的，在步骤S106中，通过氟化氢溶液浸泡以使带有目标图形的PMMA层51从氧化薄膜层2上剥离。经过步骤S106后的结果参考图8A和图8B所示，具有通孔的PMMA层51。[0060]结合前述步骤S101～S105，在一实施例中，参考图11所示，图11为本发明实施例提供的在光纤端面上进行图形化加工的流程示意图，在步骤S105之后还包括如下步骤S107～S109：
[0061]步骤S107、将带有目标图形的PMMA层51对准贴合在待加工的光纤6的端面61上。贴合之后的效果参考图9所示。[0062]步骤S108、隔着带有目标图形的PMMA层51在光纤6的端面61上沉积导电金属7，以将目标图转移至光纤6的端面61上。[0063]步骤S109、从光纤6的端面61上去除带有目标图形的PMMA层51。去除带有目标图形的PMMA层51之后的效果参考图10所示。[00]经过步骤S109之后，则完成了在光纤6的端面61上这种小面积加工面上的图形化加工。
[0065]结合前述步骤S101～S105,在一实施例中，参考图12所示，图12为发明实施例提供的在非平整待加工面上进行图形化加工的流程示意图。在S105之后还包括如下步骤S107’～S109’：
[0066]S107’、将带有目标图形的PMMA层51对准贴合在非平整待加工面上。[0067]S108’、隔着带有目标图形的PMMA层51在非平整待加工面上上沉积导电金属，以将
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目标图转移至非平整待加工面上；[0068]S109’、从非平整待加工面上去除带有目标图形的PMMA层51。[0069]通过本发明提供的一个或多个实施例，至少实现了如下技术效果或优点：[0070]形成的带有目标图形的PMMA层为一种目标图形的软掩模，通过带有目标图形的软掩模就能够贴合到一些特殊的平台上，比如面积比较小的光纤端面或如凹凸不平的曲面，从而在特殊加工面上容易完成图形化加工，从而适用于半导体工艺中小加工面、非平整加工区域的图形转移的图形化加工。
[0071]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。[0072]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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