CN112666800B - 一种光刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻方法，属于芯片加工技术领域。本发明的光刻方法包括晶片，晶片包括第一台面与第二台面，第一台面的高度大于第二台面的高度，所述方法包括：在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层；在光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在第一掩膜版的上方向晶片表面进行第一曝光，第一曝光在第一预设曝光量下进行；去除第一掩膜版；在光刻胶膜层的上方设置第二掩膜版，在第二掩膜版的上方向晶片表面进行第二曝光，第二曝光在第二预设曝光量下进行；其中，第一掩膜版上设置有与第一台面对应的图形，第二掩膜版上设置有与第二台面对应的图形。本发明的光刻方法可以有效解决高低台式芯片光刻工艺中的曝光不均匀的问题，提高光刻曝光的质量。

Description

一种光刻方法

技术领域

本发明涉及芯片加工技术领域，尤其是涉及一种光刻方法。

背景技术

光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程是：首先采用紫外线通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶，后者称负性光刻胶)，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

随着光通信技术的迅猛发展，光通信传输速率越来越快，而光电探测器芯片作为光通信系统中的核心芯片，对接收速率的要求也随之越来越高，光电探测器平面式结构的芯片不能完全满足高速光电探测器芯片对宽带性能的要求，为了提高传输速率，10GHz以上高速光电探测器多采用台面式结构芯片，对于曝光的光刻胶均匀性要求很高，台面式结构由于高低台的高度差原因在曝光时曝光不均匀，出现曝光过量和曝光不足等原因，对光刻曝光质量有严重的影响。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明实施例提供一种光刻方法，可以有效解决高低台式芯片光刻工艺中的曝光不均匀的问题，提高光刻曝光的质量。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光刻方法，包括晶片，所述晶片包括第一台面与第二台面，所述第一台面的高度大于所述第二台面的高度，所述方法包括：

在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层；

在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行；

去除所述第一掩膜版；

在所述光刻胶膜层的上方设置第二掩膜版，在所述第二掩膜版的上方向所述晶片表面进行第二曝光，所述第二曝光在第二预设曝光量下进行；

其中，所述第一掩膜版上设置有与所述第一台面相对应的图形，所述第二掩膜版上设置有与所述第二台面相对应的图形。

可选的，所述第二预设曝光量大于所述第一预设曝光量。

可选的，所述第二曝光的曝光时长和/或曝光光强大于所述第一曝光的曝光时长和/或曝光光强。

可选的，所述在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层，包括：

在晶片表面涂覆增粘剂；

在晶片表面滴光刻胶；

将光刻胶涂匀在晶片表面上。

可选的，在晶片表面滴入的所述光刻胶的体积大于等于2ml。

可选的，所述将光刻胶涂匀在晶片表面上，包括：

用涂胶机先后在所述第一台面、所述第二台面上均匀旋涂。

可选的，所述在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层之后，所述在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行之前，所述方法还包括：

对所述光刻胶膜层进行烘烤。

可选的，所述对所述光刻胶膜层进行烘烤，包括：

采用100度恒温软板在所述光刻胶膜层上烘烤至少2分钟。

可选的，在进行所述第一曝光时，所述第一掩膜版紧贴于所述光刻胶膜层上。

可选的，在进行所述第二曝光时，所述第二掩膜版紧贴于所述光刻胶膜层上。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种光刻方法，包括晶片，所述晶片包括第一台面与第二台面，所述第一台面的高度大于所述第二台面的高度，所述方法包括：在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层；在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行；去除所述第一掩膜版；在所述光刻胶膜层的上方设置第二掩膜版，在所述第二掩膜版的上方向所述晶片表面进行第二曝光，所述第二曝光在第二预设曝光量下进行；其中，所述第一掩膜版上设置有与所述第一台面相对应的图形，所述第二掩膜版上设置有与所述第二台面相对应的图形。本发明的光刻方法在光刻过程中采用两次曝光，在两次曝光时，在第一掩膜版与第二掩膜版的作用下，光照分别只与第一台面、第二台面上的区域产生反应，且两次曝光采用不同的曝光量，从而实现第一台面与第二台面均得到均匀曝光，提高芯片的光刻曝光的质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是现有技术中光刻曝光过程的示意图；

图2是本发明实施例中第一曝光的示意图；

图3是本发明实施例中第二曝光的示意图；

图4是本发明实施例的光刻方法的流程示意图；

图5是本发明实施例的光刻方法的详细流程示意图。

其中图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、晶片；2、第一台面；3、第二台面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1示出了现有技术中光刻方法的示意图，如图1，包括晶片1，晶片1包括第一台面2与第二台面3，其中第一台面2的高度大于第二台面3的高度，现有技术中进行光刻时，首先在第一台面2与第二台面3涂覆光刻胶，然后涂覆的光刻胶的上方设置一掩膜版，再在掩膜版的上方向晶片表面进行曝光处理，这种光刻曝光的方式，由于第一台面2与第二台面3的高度不一致，导致第一台面2与第二台面3上的曝光量不一致，具体为当第一台面2上的曝光量均匀时，第二台面3上的曝光量不足，而第二台面3上的曝光量均匀时，第一台面2上的曝光量过量。

本发明实施例为了解决上述问题，对芯片光刻方法进行了改进，如图2和图3所示，本发明实施例中，采用两次曝光分别对第一台面2和第二台面3进行曝光，其中，在第一台面2上曝光时，首先在光刻胶的上方设置第一掩膜版，第一掩膜版上具有与第一台面2相对应的图形，在第二台面3上曝光时，首先在光刻胶的上方设置第二掩膜版，第二掩膜版上具有与第二台面3上相对应的图形，两次曝光时选取不同的曝光量，从而通过两次曝光实现第一台面2与第二台面3均得到均匀低高光，提高光刻曝光的质量。

下面详细描述本发明实施例的光刻方法的流程：

参照图3，本发明实施例的光刻方法包括：

100，在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层；

200，在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行；

300，去除所述第一掩膜版；

400，在所述光刻胶膜层的上方设置第二掩膜版，在所述第二掩膜版的上方向所述晶片表面进行第二曝光，所述第二曝光在第二预设曝光量下进行；

其中，所述第一掩膜版上设置有与第一台面相对应的图形，所述第二掩膜版上设置有与所述第二台面相对应的图形。

在本发明实施例中，采用多次曝光的方式来分别处理不同高度的台面，以使每个台面在曝光时能够得到充分而均匀地曝光。具体的，在进行第一曝光时，预先在光刻胶膜层的上方设置了第一掩膜版，此时第一掩膜版仍然覆盖晶片的整个表面，只是第一掩膜版上的图形区域与第一台面上需要刻蚀的区域相对应，即在进行第一曝光时，光照只能照射到第一台面上需要刻蚀的部位，之后，在进行第二曝光时，预先去掉第一掩膜版，并在光刻胶膜层的上方设置第二掩膜版，此时第二掩膜版覆盖晶片的整个表面，但是第二掩膜版上的图形区域与第二台面上需要刻蚀的区域相对应，故而在进行第二曝光时，光照只能照射到第二台面上需要刻蚀的部位，进行第一曝光与进行第二曝光时，分别选取曝光量，从而实现第一台面与第二台面均得到均匀地曝光，提高光刻曝光的质量。需要注意的是，本发明的构思也可以适用具有更多台面的场合。

根据本发明的一个实施例，第二预设曝光量大于第一预设曝光量。因为在第一曝光与第二曝光时，由于第二台面的高度低于第一台面的高度，所以第二台面的表面距离曝光光源的距离要大于第一台面的表面距离曝光光源的距离，晶片表面不同台面的高度差的尺寸较小，每次曝光时分别调整曝光位置十分困难，而在第一曝光的曝光量可以选取与现有技术的光刻方法的曝光量相同的情况下，只改变第二曝光的曝光量，来使第二台面得到一致的光了曝光会更加容易实现，通过可以通过多次的实验测试得到，或者也可以通过公式进行计算获得。

在光刻曝光过程中，曝光量的大小与多种因素有关，比如光刻胶型号、光刻胶厚度、曝光强度、曝光时间、衬底距离、掩膜版的高度等。其中，可以选择通过改变曝光强度和/或曝光时长来调整曝光量的大小。基于此，在一个具体的示例中，第二曝光的曝光时长和/或曝光光强大于第一曝光的时长和/或曝光光强。即在本发明实施例中，可以选择增加第二曝光的曝光时长和/或曝光光强来增加第二曝光的曝光量。至于具体将第二曝光的曝光时长和/或曝光光强，以使第二台面在第二曝光时得到合适、均匀的曝光，优选为通过多次实验测试获得，在得到最优的实验数据之后，其数据可以反复应用在芯片的光刻曝光上。

在一个具体的示例中，第一曝光与第二曝光的光源可以选取为紫外线光线。具体包括紫外光、深紫外光和极紫外管，进行曝光的紫外线光源具有适当的波长、足够的能量、曝光能量均匀地分布在曝光区等特点。

根据本发明的一个实施例，第一曝光可以选择采取接触式曝光。光刻曝光常用接触式曝光和非接触式曝光两者曝光方式，两种曝光方式主要的区别在于掩膜版与晶片间相对关系是贴紧还是分开。接触式曝光具有分辨率高、复印面积大、复印精度好、曝光设备简单、操作方便和生产效率高等特点，因而在光刻工艺中得到十分广泛的应用。基于此，在本发明实施例中，第一曝光时，第一掩膜版紧贴于光刻胶膜层上。

根据本发明的一个实施例，第二曝光可以选择采取接触式曝光，即在第二曝光时，第二掩膜版紧贴于光刻胶膜层上。

图5示出了本发明实施例的光刻方法的详细流程示意图，参照图5，步骤100中，所述在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层，包括：

101，在晶片表面涂覆增粘剂；

102，在晶片表面滴入光刻胶；

103，将光刻胶在第一台面和第二台面上涂匀。

增粘剂起到流变助剂的作用，可以选择化学分子结构通过为非离子疏水改性聚氨酯化合物，其具有良好的流变曲线，良好的成膜性和光泽特性，能够快速增稠，且具有添加量少的优点，在本发明实施例中，增加增粘剂后，可以增加光刻胶的黏稠度，减少光刻胶的用量，进而实现减小光刻胶成膜的厚度，适当降低曝光时的曝光量要求，同时还可以实现防止流淌飞溅、厚膜流挂等现象，提升光刻胶的外表流平性能。

在芯片光刻工艺中，芯片大小多选取为2英寸大小的圆片，为了确保在晶片表面形成足够厚度的光刻胶膜层，在本实施例中，在晶片表面滴入的光刻胶的体积大于等于2ml。

根据本发明的一个实施例，步骤103中，所述将光刻胶在第一台面和第二台面上涂匀，包括：先后在所述第一台面和所述第二台面上旋涂所述光刻胶。

光刻胶涂覆多是采用在涂胶机上进行，目前涂胶机多是棍式结构进行涂胶，难以满足同时将第一台面和第二台面的表面均涂覆均匀。本发明实施例中，采用先后在第一台面和第二台面上旋涂光刻胶的方式进行涂覆光刻胶，即可以预先设置进行旋转运动的涂覆棍，在进行涂覆时分别对第一台面、第二台面的表面进行涂覆，采用旋转式的涂覆方式，每次涂覆时，可以选择涂覆棍仅与被涂覆的台面的表面接触，涂覆的过程并不会被两个台面的高度不同这一因素所干扰，从而使得第一台面和第二台面都能得到均匀的涂覆，提高光刻曝光的质量。

继续参照图5，根据本发明的一个实施例，在步骤100，所述在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层之后，在步骤200，所述在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行之前，所述方法还包括：110，对所述光刻胶膜层进行烘烤。

在涂覆光刻胶之后，进行曝光工艺之前，首先需要确保涂覆上的光刻胶固化，否则会严重影响光刻曝光的质量，可以理解，在常温的条件下，光刻胶固化需要较长的时间，会影响光刻工艺的效率，为此，在本发明实施例中，通过采用对光刻胶膜层进行烘烤的方式，加速光刻胶膜层的固化，进而提高了光刻工艺的效率。

在一个具体的示例中，步骤101中，所述对所述光刻胶膜层进行烘烤，包括：采用100度恒温软板在所述光刻胶膜层上烘烤至少2分钟。光刻胶在100度温度下具有较高的固化效率，通常对光刻胶膜层在100度温度下烘烤2分钟即可满足光刻胶膜层的固化需求，当然，为了确保光刻胶膜层充分固化，可以选择适当的延长烘烤的时间，采用恒温软板对光刻胶膜层进行烘烤，可以在对光刻胶膜层进行烘烤固化的过程中，避免对光刻胶膜层的损伤，在提高固化效率的情况下，尽可能减少对光刻胶膜层的破坏，确保光刻曝光的质量。

以上是本发明实施例的光刻方法实施方式，可以理解，本发明实施例的光刻方法主要通过采用多次曝光的方式，在每次曝光时分别设置掩膜版，并选取预设的曝光量，以实现对多个台面均进行适当且均匀的曝光，提高光刻曝光的质量，进而提高芯片的质量，使加工得到的芯片具有更高的传输效率，满足光通信传输速率的要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光刻方法，包括晶片，所述晶片包括第一台面与第二台面，所述第一台面的高度大于所述第二台面的高度，其特征在于，所述方法包括：

在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层；

其中，所述在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层，包括：

在晶片表面涂覆增粘剂；

在晶片表面滴光刻胶；

将光刻胶涂在第一台面和第二台面上涂匀；

在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行；在进行所述第一曝光时，所述第一掩膜版紧贴于所述光刻胶膜层上；

去除所述第一掩膜版；

在所述光刻胶膜层的上方设置第二掩膜版，在所述第二掩膜版的上方向所述晶片表面进行第二曝光，所述第二曝光在第二预设曝光量下进行；在进行所述第二曝光时，所述第二掩膜版紧贴于所述光刻胶膜层上；

其中，所述第一掩膜版上设置有与所述第一台面相对应的图形，所述第二掩膜版上设置有与所述第二台面相对应的图形；

所述将光刻胶涂在第一台面和第二台面上涂匀，包括：预先设置进行旋转运动的涂覆棍，在进行涂覆时分别对第一台面、第二台面的表面进行涂覆，采用旋转式的涂覆方式，每次涂覆时，选择涂覆棍仅与被涂覆的台面的表面接触，涂覆的过程并不会被两个台面的高度不同这一因素所干扰，从而使得第一台面和第二台面都能得到均匀的涂覆；

所述第二预设曝光量大于所述第一预设曝光量，以使得第一台面和第二台面实际接收到的曝光量相同；

所述第二曝光的曝光时长和/或曝光光强大于所述第一曝光的曝光时长和/或曝光光强。

2.根据权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，在晶片表面滴入的所述光刻胶的体积大于等于2ml。

3.根据权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述在晶片表面均匀涂覆光刻胶，形成光刻胶膜层之后，所述在所述光刻胶膜层的上方设置第一掩膜版，在所述第一掩膜版的上方向所述晶片表面进行第一曝光，所述第一曝光在第一预设曝光量下进行之前，所述方法还包括：

对所述光刻胶膜层进行烘烤。

4.根据权利要求3所述的光刻方法，其特征在于，所述对所述光刻胶膜层进行烘烤，包括：

采用100度恒温软板在所述光刻胶膜层上烘烤至少2分钟。