CN112925169B - 在基片的表面制备光刻图形的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种在基片的表面制备光刻图形的方法，包括：在基片的表面贴附干膜，所述基片形成有贯通孔，所述干膜覆盖所述贯通孔在所述基片的表面的开口，所述干膜是光敏性干膜；在所述基片的背面贴附高分子薄膜；使用曝光机台的吸盘吸附所述高分子薄膜，并对所述干膜进行曝光处理；以及对曝光后的干膜进行显影处理，以得到所述干膜的光刻图形。根据本申请，在具有贯通孔的基片表面贴附光敏性干膜，通过对干膜进行曝光和显影，能够得到膜厚均匀、关键尺寸均匀且无塌陷的光刻图形。

Description

在基片的表面制备光刻图形的方法

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种在基片的表面制备光刻图形的方法。

背景技术

光刻技术是指在光照作用下，将掩膜版上的图形转移到基片表面的光刻胶上以形成光刻图形的技术。在光刻之后，可以以光刻图形为掩膜，对基片进行湿法或干法刻蚀，从而将光刻图形转移到基片的表面。

在对光刻胶进行曝光(即，施加光照)的工艺中，光刻胶的厚度是否均匀，会直接影响到光刻图形的精度以及关键尺寸(Critical Dimension，CD)是否均匀。在通常的光刻工艺中，采用旋涂(spin/spray)的方法在基片的表面形成光刻胶，即，将液态的光刻胶涂覆于基片的表面，通过旋转基片使光刻胶厚度均匀地分布在基片的表面。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现，对于有贯通孔的基片，例如硅通孔(Through Silicon Via，TSV)的硅晶圆，传统的旋涂涂胶方法无法使贯通孔的表面覆盖厚度均匀的光刻胶，尤其是对于有些需要在贯通孔上制作图形结构的基片来说，传统的形成光刻图形的流程无法得到膜厚均匀，关键尺寸(CD)均匀且无塌陷的光刻图形。

本申请提供一种在基片的表面制备光刻图形的方法，在具有贯通孔的基片表面贴附光敏性干膜，通过对干膜进行曝光和显影，能够得到膜厚均匀、关键尺寸(CD)均匀且无塌陷的光刻图形。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种在基片的表面制备光刻图形的方法，包括：

在基片的表面贴附干膜，所述基片形成有贯通孔，所述干膜覆盖所述贯通孔在所述基片的表面的开口，所述干膜是光敏性干膜；

在所述基片的背面贴附高分子薄膜；

使用曝光机台的吸盘吸附所述高分子薄膜，并对所述干膜进行曝光处理；以及

对曝光后的干膜进行显影处理，以得到所述干膜的光刻图形。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述方法还包括：

在对所述干膜进行曝光处理之后，去除所述基片的背面的高分子薄膜；以及

在对曝光后的干膜进行显影处理前，对曝光后的干膜进行曝光后烘烤处理。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述干膜与所述基片的表面之间没有气泡。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述干膜厚度均匀且无塌陷。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，在基片的表面贴附干膜的步骤是在真空环境中进行的。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述方法还包括：

在对所述干膜进行曝光处理之前，去除所述干膜表面的保护薄膜。

本申请的有益效果在于：在具有贯通孔的基片表面贴附光敏性干膜，通过对干膜进行曝光和显影，能够得到膜厚均匀、关键尺寸(CD)均匀且无塌陷的光刻图形。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。在附图中：

图1是本申请实施例1中在基片的表面制备光刻图形的方法的一个示意图；

图2～图8是本申请实施例1的在基片的表面制备光刻图形的方法的具体实例的各步骤示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种在基片的表面制备光刻图形的方法。

图1是本申请实施例中在基片的表面制备光刻图形的方法的一个示意图，如图1所示，该方法包括：

步骤101、在基片的表面贴附干膜，所述基片形成有贯通孔，所述干膜覆盖所述贯通孔在所述基片的表面的开口，所述干膜是光敏性干膜；

步骤102、在所述基片的背面贴附高分子薄膜；

步骤103、使用曝光机台的吸盘吸附所述高分子薄膜，并对所述干膜进行曝光处理；以及

步骤104、对曝光后的干膜进行显影处理，以得到所述干膜的光刻图形。

根据本实施例，在具有贯通孔的基片表面贴附光敏性干膜，通过对干膜进行曝光和显影得到光刻图形，由于贴附干膜的步骤中避免了传统的旋涂光刻胶的步骤，因而能够避免贯通孔的存在所导致的光刻胶厚度不匀，光刻胶在贯通孔表面塌陷等现象，从而能够得到膜厚均匀、关键尺寸(CD)均匀且无塌陷的光刻图形。

在本实施例中，基片可以是半导体制造领域中常用的衬底，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶圆等，也可以是玻璃衬底、蓝宝石衬底等，本实施例不限于上述的举例。

在本实施例的步骤101中，干膜可以是光敏性干膜，由此，能够在后续曝光操作中将掩膜版的图形转移到干膜上。干膜具有一定的机械强度，因此，位于贯通孔的上方的干膜也不会出现塌陷的现象。在本实施例中，干膜可以是预先制备完成的均匀薄膜，例如，能够从市面上购买得到的光敏性干膜，该干膜的具备较高的均匀性。

在本实施例中，步骤101可以在真空环境中进行，由此，干膜与基片的表面之间没有气泡形成。例如，步骤101可以在自动贴膜机台中进行，该自动贴膜机台例如是真空贴膜机台。

在本实施例的步骤101中，可以通过适当的干膜、适当的自动贴膜机台以及贴膜机台适当的工艺参数等方面因素的配合，达到在干膜与基片的表面之间没有气泡形成，并且，干膜在贯通孔的表面不发生塌陷等效果。

例如，对于干膜的材料，业界现有技术中干膜的材料多为后段晶圆级封装及印刷线路板(PCB)制程应用的材料，此类干膜的材料在未固化(uncured)状态下硬度较小，贴膜后容易在贯通孔上方形成塌陷结构，且此类材料通常分辨率不高，其分辨率无法满足MEMS制程的需求。在本实施例中，使用的干膜材料例如为工程材料系统(engineered materialssystems，EMS)公司的DF-1020型号的负性干膜光阻材料，例如，Negative I-Line Dry FilmPhotoresist材料，该材料硬度高，且分辨率较高，在将该干膜材料应用于本申请实施例的步骤101时，可以得到无塌陷表面的薄膜，并且其分辨率也能够满足MEMS制程需求。此外，干膜的材料的选择不限于此，也可以是其它具有类似特性的干膜材料。

又例如，本申请实施例所使用的自动贴膜机台，可以是真空贴膜机台，该真空贴膜机台例如是日本高鸟(Takatori)株式会社的TEAM-100ARF全自动真空贴膜机台。在现有的MEMS制程中，并不使用全自动真空贴膜机台，而且在现有的MEMS技术中，也尚未有使用真空贴膜机台在具有贯通孔的基片表面贴附干膜的先例。

再例如，在本申请实施例的步骤101中，在自动贴膜机台的工艺参数主要是贴膜机作业时的参数，该参数可以包括：贴膜机台腔体的真空度，用于吸附基片的台面(table)温度，吸附干膜的多孔吸盘温度，用于按压干膜的表面的层压辊(laminate roller)的温度，以及层压辊(laminate roller)的压力等参数。其中，较高的真空度能够使干膜与基片黏附的区域平整无气泡；合适的台面(table)温度，多孔吸盘温度以及层压辊(laminateroller)温度能保证干膜贴附时具有一定的硬度，例如，温度过低会导致干膜黏附性降低，黏附区域会产生气泡，温度过高会导致干膜变软，甚至融化，从而在贯通孔上方区域塌陷，本实施例中的上述台面(table)温度，多孔吸盘温度以及层压辊(laminate roller)温度可以被设置为45℃左右；合适的层压辊(laminate roller)的压力可以进一步增强干膜与基片的黏附性以及提高干膜厚度的均匀性，如果该压力过大，会使得干膜在贯通孔上方产生塌陷，在本实施例中，层压辊(laminate roller)的压力例如在250Kpa左右。

此外，在本实施例中，在步骤101之前，可以对基片进行清洗，使得基片表面无颗粒(particles)并且无水汽。由此，提高基片与干膜的粘附强度，在将干膜的光刻图形转移到基片表面时，能够提高图形的转移精度。

在本实施例中，在步骤102中，在基片的背面贴附高分子薄膜，该高分子薄膜例如可以是静电膜，该静电膜与基片的背面紧密贴附，并且覆盖贯通孔在基片的背面的开口。该高分子薄膜可以不透气的薄膜，由此，真空吸盘在对覆盖了高分子薄膜的基片的背面进行真空吸附时，真空吸附力可以作用在该高分子薄膜上，进而通过高分子薄膜与基片的背面的吸引力，将真空吸附力作用于基片的背面。如果没有贴附于基片的背面的高分子薄膜，真空吸盘在对基片的背面施加真空吸附力时，该真空吸附力会通过贯通孔在基片的背面的开口，经由贯通孔，向基片的表面的干膜施加吸引力，从而导致干膜的塌陷甚至损坏，此外，也难以对基片的背面施加足够的吸附力，降低了工艺的可靠性。

在本实施例的步骤103中，曝光机台内的吸盘，例如真空吸盘，可以向高分子薄膜施加吸附力，进而牢固地吸附基片的背面。在步骤103中，在吸盘吸附高分子薄膜的情况下，能够移动并调整基片的位置，并在曝光机台内对干膜进行曝光处理。

在本实施例的步骤104中，可以对曝光后的干膜进行显影处理，从而在干膜上形成光刻图形。

在本实施例中，如图1所示，该方法还可以包括：

步骤105、在对所述干膜进行曝光处理之后，去除所述基片的背面的高分子薄膜；以及

步骤106、在对曝光后的干膜进行显影处理前，对曝光后的干膜进行曝光后烘烤处理。

其中，在步骤105中，对干膜进行曝光处理(即，步骤103)之后，可以去除基片的背面的高分子薄膜，由此，在后续的步骤中进行针对干膜的曝光后烘烤处理中，避免高分子薄膜熔化或受损从而在烘烤处理中引入杂质。

在步骤106中，在对曝光后的干膜进行显影处理前，对曝光后的干膜进行曝光后烘烤(PEB)处理，该曝光后的烘烤处理的目的是：降低曝光过程中驻波效应的影响，并且，使曝光部分的干膜的化学反应更充分，从而使显影后形成的图形尺寸得到改善和提高图形的分辨率。

在本实施例中，如图1所示，该方法还可以包括：

步骤107、在对干膜进行曝光处理之前，去除干膜表面的保护薄膜。

在步骤101和步骤102中，干膜的表面贴附有保护薄膜，该保护薄膜例如是聚酯薄膜(polyester film，PET薄膜)。在步骤101和步骤102中，该保护薄膜能够对干膜的表面进行保护，以避免干膜的表面受到损伤。在步骤107中，将保护薄膜去除，便于在步骤103中对干膜进行曝光处理，并在之后的步骤中对干膜进行进一步的处理。

此外，在本实施例中，在步骤104之后，还可以以干膜的光刻图形为掩模，对基片的表面进行半导体工艺的处理，该处理例如是干法刻蚀或湿法腐蚀等处理。

下面，根据一个具体实例，来说明本申请的在基片的表面制备光刻图形的方法。

图2～图8是该具体实例的各步骤的示意图。在该具体实例中，在基片的表面制备光刻图形的方法包括如下步骤：

步骤1)、如图2所示，对具有贯通孔21的基片20进行贴膜前处理，该贴膜前处理例如是进行清洗和氮气吹干处理等，清洗处理的结果是使得基片20的表面无颗粒(particle)，无水汽。

步骤2)、如图3所示，在完成步骤1)后，使用贴膜机台(例如，真空贴膜机台)在基片20的表面贴附干膜22，其中，贴膜机台的型号例如是Takatori的TEAM-100ARF，干膜的型号例如是EMS(engineered materials systems)的DF-1020，此外，如图3所示，干膜22的表面贴附有保护膜23，保护膜23例如是PET薄膜。

步骤3)、如图4所示，在完成步骤2)后，在基片20的背面贴附静电膜24。

步骤4)、如图5所示，在完成步骤3)后，去除干膜22表面的保护膜23，例如，可以直接撕除保护膜23。

步骤5)、如图6所示，在完成步骤4)后，在曝光机台中对干膜进行曝光处理60，干膜成为曝光后干膜22a，其中，在曝光机台中，曝光机台的真空吸盘(chuck)吸附基片20背面的静电膜24从而能够牢固地吸附基片20，并便于调整基片20的位置。

步骤6)、如图7所示，在完成步骤5)后，去除基片20背面的静电膜24，例如，撕除静电膜24。

步骤7)、如图8所示，在完步骤成6)后，对基片20进行曝光后烘烤(PEB)，然后对基片20表面的曝光后干膜进行显影，得到干膜的光刻图形22b。

通过上述步骤1)至7)，在具有贯通孔的基片表面贴附光敏性干膜，通过对干膜进行曝光和显影得到光刻图形，由于贴附干膜的步骤中避免了传统的旋涂光刻胶的步骤，因而能够避免贯通孔的存在所导致的光刻胶厚度不匀，光刻胶在贯通孔表面塌陷等现象，从而能够得到膜厚均匀、关键尺寸(CD)均匀且无塌陷的光刻图形。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (5)

1.一种在基片的表面制备光刻图形的方法，包括：

在基片的表面贴附干膜，所述基片形成有贯通孔，所述干膜覆盖所述贯通孔在所述基片的表面的开口，所述干膜是光敏性干膜；

在所述基片的背面贴附不透气的高分子薄膜，所述高分子薄膜覆盖所述贯通孔在所述基片的所述背面的开口；

使用曝光机台的真空吸盘吸附所述高分子薄膜，并对所述干膜进行曝光处理；以及

对曝光后的干膜进行显影处理，以得到所述干膜的光刻图形，

其中，

所述干膜厚度均匀且无塌陷。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

在对所述干膜进行曝光处理之后，去除所述基片的背面的高分子薄膜；以及

在对曝光后的干膜进行显影处理前，对曝光后的干膜进行曝光后烘烤处理。

3.如权利要求1所述的方法，其中，

所述干膜与所述基片的表面之间没有气泡。

4.如权利要求3所述的方法，其中，

在基片的表面贴附干膜的步骤是在真空环境中进行的。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

在对所述干膜进行曝光处理之前，去除所述干膜表面的保护薄膜。