CN116759310B - 一种使用正型光刻胶的金属剥离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用正型光刻胶的金属剥离方法，所述方法包括：在衬底上涂布正型光刻胶；以掩膜版与正型光刻胶相接触的方式，对光刻胶进行曝光，在光刻胶与掩模版接触的表面部分形成倒勾形区域；对光刻胶进行预烤并显影，形成上方为正梯形的光刻胶开口；在光刻胶上和光刻胶开口中蒸镀金属；剥离光刻胶，留下光刻胶开口中的金属，得到金属图形。本发明能够降低制备成本，提高芯片质量，适用于大规模化的产品生产。

Description

一种使用正型光刻胶的金属剥离方法
技术领域
本发明属于半导体芯片技术领域，具体涉及一种使用正型光刻胶的金属剥离方法。
背景技术
在半导体芯片制作过程中，利用剥离工艺制作金属图形是一种常见的技术。相对于早期技术，采用剥离工艺制作金属图形的优点在于无需购置昂贵的刻蚀设备，生产成本较低，金属图形制作过程无机械损伤，表面也不易受污染等。早期制作金属图形的方法是在芯片表面上先溅镀或蒸镀金属薄膜层，然后涂布光刻胶、曝光、显影、蚀刻（湿法或干法刻蚀金属层）、最后去胶获得金属图形。而剥离工艺的基本顺序是首先在芯片表面上涂布光刻胶，进行曝光、烘烤、显影、后烘烤等不同工艺处理后在芯片上得到正梯形光刻胶结构，然后通过蒸镀等方法，在芯片表面获得不连续的金属层，最后剥离掉光刻胶层及其上金属层，而与芯片接触的金属图形保留下来。作为现有技术，CN1397986A公开了一种金属剥离方法，CN107331601A公开了一种两次曝光的光刻胶沉积和金属剥离方法。
在剥离工艺中，显影后形成的光刻胶开口结构要求具有上小下大的正梯型开口，避免在光刻胶剥离时金属连接而无法有效达成剥离效果。一般通过两种方式达到此目的：一种是使用负型光刻胶，一种是使用正型光刻胶或反转型光刻胶并使用图形反转工艺。
但是，在使用负型光刻胶的情况下，负型光刻胶显影后分辨率较低、材料成本较高、去胶不易以及驻波效应较为严重，蒸镀工艺后金属结构底部有翘起和顶部牵丝、毛边的风险。在使用正型光刻胶的情况下，显影后其开口为上大下小的倒梯形，光刻胶开口角度≤90º，此光刻胶结构不适用于剥离工艺，因蒸镀工艺后无法有效剥离光刻胶。在使用图形反转工艺的情况下，图形反转工艺流程步骤较多，故工艺流程成本与时间成本较高，良率也有降低的风险，需求材料为厚胶时也不易使用此工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用正型光刻胶的金属剥离方法，能够降低制备成本，提高芯片质量，适用于大规模化的产品生产。
本发明的一个方面提供一种使用正型光刻胶的金属剥离方法，包括：
涂胶步骤S1：在衬底上涂布正型光刻胶；
曝光步骤S2：以掩膜版与正型光刻胶相接触的方式，对光刻胶进行曝光，在光刻胶与掩模版接触的表面部分形成倒勾形区域；
显影步骤S3：对光刻胶进行预烤并显影，形成上方为正梯形的光刻胶开口；
蒸镀步骤S4：在光刻胶上和光刻胶开口中蒸镀金属；
剥离步骤S5：剥离光刻胶，留下光刻胶开口中的金属，得到金属图形。
优选地，在曝光步骤S2中，曝光光源的高度为10～40mm，曝光剂量为光刻胶厚度所要求的最小曝光剂量的110%以上。
优选地，在曝光步骤S2中，在光刻胶的底部形成垂直的光源照射区域，在显影步骤S3中，形成上方为正梯形、下方为矩形的光刻胶开口。
优选地，在显影步骤S3中，预烤温度为80～120℃，预烤时间为30～300秒，显影时间为光刻胶显影所需的最少时间的110%以上。
优选地，在涂胶步骤S1之前还包括反射涂层涂布步骤，在反射涂层涂布步骤中，在衬底上涂布反射涂层，在涂胶步骤S1中，在反射涂层上涂布正型光刻胶，所述反射涂层的光反射率比衬底材料的光反射率大。
优选地，在曝光步骤S2中，在光刻胶的底部形成反射曝光区域，在显影步骤S3中，光刻胶开口的底部形成正梯形的底部开口。
优选地，所述步骤S2中，曝光形式包括软接触式、硬接触式、真空接触式。
优选地，在涂胶步骤S1中涂布的光刻胶厚度大于在蒸镀步骤S4中蒸镀的金属厚度500nm以上。
根据本发明上述方面的使用正型光刻胶的金属剥离方法，能够降低制备成本，提高芯片质量，适用于大规模化的产品生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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：
图1是本发明一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法的流程图。
图2是本发明一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法的处理示意图。
图3是本发明一种实施方式的倒勾形区域的形成示意图。
图4是本发明另一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法的处理示意图。
图5是本发明另一种实施方式的反射曝光区域的形成示意图。
图6是本发明另一种实施方式的光刻胶开口的形貌示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
本发明的实施方式提供一种使用正型光刻胶的金属剥离方法，图1是本发明一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法的流程图。图2是本发明一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法的处理示意图。如图1所示，本发明实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法包括步骤S1-S5。
步骤S1为涂胶步骤，在步骤S1中，如图2的（a）所示，在衬底11上涂布正型光刻胶12。该步骤中的光刻胶基本上可使用所有的正型光刻胶，工艺条件如涂布厚度一般是使蒸镀前的光刻胶厚度大于蒸镀步骤中蒸镀的金属厚度500nm以上即可，涂布转速可按需求工艺最小线宽及选定的光刻胶厚度决定。
步骤S2为曝光步骤，在步骤S2中，如图2的（b）所示，使用掩膜版13与正型光刻胶12接触的方式（即，掩膜版与正型光刻胶之间的间隙为0）对光刻胶12进行曝光，曝光形式包括软接触式、硬接触式、真空接触式等。
在该步骤中，如图3所示，利用掩模版13漏光的方式使正型光刻胶12受到曝光，由于曝光光源14的光线路径如图3中箭头所示为直进式，所以在光刻胶12与掩模版13接触的表面部分会产生一个倒勾形区域21无法受到光源14照射，而光刻胶12底部的光源照射区域22由于光照能量传递逐渐减少，所以底部光源照射区域22成为基本垂直的形状。
优选地，曝光中使用的曝光光源14的高度为10～40mm，曝光剂量设定为所选用的光刻胶厚度所要求的最小曝光剂量的110%上。当曝光光源14的高度过高或过低时，由于光源光线的直进方式以及掩模版13的遮光，会造成倒勾形区域21的角度变化，而曝光剂量过低时，因为能量传递逐渐减少会影响倒勾形区域21的深度。
步骤S3为显影步骤，在步骤S3中，对光刻胶进行预烤并显影。优选地，预烤温度为80～120℃，预烤时间为30～300秒，显影时间设定为光刻胶显影所需的最少时间的110%以上。预烤温度与时间以及光刻胶的显影时间会影响光刻胶开口结构的角度，光刻胶开口的角度（倒勾形区域21的倒勾形角度）优选为15～75゜，显影时间少于光刻胶显影所需的最少时间的110%时会造成光刻胶开口的角度大于75゜，预烤温度过低或过高(小于80℃或大于120℃)与时间过长或过短(小于30s或大于300s)也会造成光刻胶开口的角度大于75゜。显影后光刻胶开口的上方是与倒勾形区域21对应的正梯形，下方是与光源照射区域22对应的矩形（如图2的（c）所示），是符合后续剥离工艺所需的结构。
步骤S4为蒸镀步骤，在步骤S4中，在光刻胶12上和光刻胶开口中蒸镀金属15（如图2的（d）所示）。
步骤S5为剥离步骤，在步骤S5中，剥离光刻胶，留下光刻胶开口中的金属，得到金属图形（如图2的（e）所示）。
本发明另一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法还包括反射涂层涂布步骤。图4是本发明另一种实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法的处理示意图。如图4的（a）所示，在反射涂层涂布步骤中，在衬底11上涂布正型光刻胶12之前，先在衬底11上涂布反射涂层16，然后在涂胶步骤S1中，在反射涂层16上涂布正型光刻胶12。选用的反射涂层16的光反射率比衬底11材料的光反射率大。
在曝光步骤S2中，与上述实施方式同样对正型光刻胶12进行曝光（如图4的（b）所示），曝光剂量为光刻胶厚度所要求的最小曝光剂量的110%以上。在该实施方式中，配合曝光剂量110%以上的设定，曝光光源14照射到底部衬底11后反射的光对正型光刻胶12的底部进行曝光，形成反射曝光区域23，如图5所示。在显影步骤S3中显影后，如图4的（c）所示，光刻胶开口结构的底部进一步形成正梯形的底部开口24，如图6的（a）所示。然后通过蒸镀步骤S4（如图4的（d）所示）蒸镀金属15后，正型光刻胶12与蒸镀的金属15之间的距离25变大，如图6的（b）所示，从而可以避免因蒸镀工艺造成的金属牵丝的状况。然后通过剥离步骤S5（如图4的（e）所示）得到金属图形。
根据本发明上述实施方式的使用正型光刻胶的金属剥离方法，具有以下优点：
（1）得到的光刻胶开口形貌均适用于金属剥离工艺，适用于以正型光刻胶当作负型光刻胶使用的工艺；
（2）由于正型光刻胶比负型光刻胶使用更广泛，材料成本较有优势，也降低了分辨率低、去胶不易以及驻波效应带来的影响；
（3）与使用图形反转工艺相比，减少了反转烘烤和全曝光两道工艺，节省了工艺流程成本与时间成本，避免良率降低的风险，需求材料为厚胶时因反转烘烤会使显影后残胶机率大幅增加，使用本发明的工艺方法也可降低此风险，故本发明的工艺方法适用于大规模化的产品生产。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (4)

1.一种使用正型光刻胶的金属剥离方法，其特征在于，包括：
涂胶步骤S1：在衬底上涂布正型光刻胶；
曝光步骤S2：以掩膜版与正型光刻胶相接触的方式，对光刻胶直接进行曝光，以使光刻胶与掩模版接触的表面部分形成倒勾形区域，曝光光源的高度为10～40mm，曝光剂量为光刻胶厚度所要求的最小曝光剂量的110%以上；
显影步骤S3：对光刻胶进行预烤并显影，形成上方为正梯形的光刻胶开口；
蒸镀步骤S4：在光刻胶上和光刻胶开口中蒸镀金属；
剥离步骤S5：剥离光刻胶，留下光刻胶开口中的金属，得到金属图形，
在曝光步骤S2中，在光刻胶的底部形成垂直的光源照射区域，在显影步骤S3中，形成上方为正梯形、下方为矩形的光刻胶开口，
在涂胶步骤S1之前还包括反射涂层涂布步骤，在反射涂层涂布步骤中，在衬底上涂布反射涂层，在涂胶步骤S1中，在反射涂层上涂布正型光刻胶，所述反射涂层的光反射率比衬底材料的光反射率大，在曝光步骤S2中，在光刻胶的底部形成反射曝光区域，在显影步骤S3中，光刻胶开口的底部形成正梯形的底部开口。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在显影步骤S3中，预烤温度为80～120℃，预烤时间为30～300秒，显影时间为光刻胶显影所需的最少时间的110%以上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤S2中，曝光形式包括软接触式、硬接触式、真空接触式。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
在涂胶步骤S1中涂布的光刻胶厚度大于在蒸镀步骤S4中蒸镀的金属厚度500nm以上。
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