超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法，通過使用紫外敏感正性光刻膠作為粘結(jié)劑將超薄石英基片與承載基片拋光面粘接形成臨時(shí)鍵合體，然后在超薄石英基片上表面進(jìn)行薄膜電路圖形的光刻和刻蝕。采用上述方案，工藝簡(jiǎn)單易行，成本低廉，良品率高；超薄石英基片的取放使用真空筆吸附，避免人為損壞基片帶來廢品；該支撐基片還可重復(fù)利用，適合批量生產(chǎn)。
【專利說明】超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于毫米波、亞毫米波集成電路制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石英基片作為太赫茲頻段部件普遍采用的電路基材，材料選擇高純度的各向同性熔融石英，原因在于在數(shù)百GHz頻帶內(nèi)石英的介電常數(shù)較為穩(wěn)定，損耗低于目前微波毫米波頻段基板材料，其熱和機(jī)械性能也較為穩(wěn)定。石英基片上薄膜電路圖形通常采用半導(dǎo)體集成電路工藝的大基片、多單元方式制備，加工精度可達(dá)微米級(jí)別，然而石英基片在高頻應(yīng)用的主要限制為基片厚度。
[0003]選擇厚度< 50 μ m的石英作為THz頻段部件的薄基板材料，平面外形可為方形或圓形。由于厚度< 50 μ m的石英基片具有超薄、易碎等特點(diǎn)，在其上制作具有精細(xì)線寬的薄膜電路就變得異常困難。光刻、刻蝕工藝是加工薄膜電路圖形結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，它的成功與否，直接關(guān)系到薄膜電路制作的成敗，并影響后續(xù)的電鍍、劃片等工序。在完成清洗并形成金屬化薄膜的基片上光刻刻蝕電路圖形時(shí)，要依次經(jīng)過勻膠、前烘、曝光、顯影、后烘、刻蝕、去月父、檢驗(yàn)等一系列復(fù)雜工序，再加上厚度< 50 μ m的石英基片在材料和基片尺寸上具有的特殊性，若采用常規(guī)厚度基板(如基片厚度> 0.1mm)上的操作方法光刻蝕薄膜電路圖形時(shí)，制作的具有精細(xì)線寬的薄膜電路的成品率幾乎為零。
[0004]目前超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法為采用電路襯底背面減薄技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。典型的工藝流程包括:首先在一厚石英基片(稱為器件襯底)上表面完成器件加工，形成薄膜電路圖形，步驟包括基片清洗、真空沉積金屬薄膜、光刻和刻蝕，接下來將承載襯底和/或器件襯底旋轉(zhuǎn)涂覆一層鍵合粘合劑，然后將兩塊襯底臨時(shí)鍵合形成粘合體并轉(zhuǎn)移至鍵合腔，小心地置于鍵合腔中央，提高溫度后在真空中進(jìn)行鍵合。臨時(shí)鍵合后，對(duì)該襯底疊層進(jìn)行背面加工，包括減薄至目標(biāo)厚度、金屬化等，然后再將形成薄膜電路圖形的超薄石英基片從承載襯底上剝離下來。
[0005]但是上述方法的最大缺點(diǎn)是在超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形所用臨時(shí)鍵合機(jī)、拋光機(jī)和臨時(shí)解鍵合機(jī)等必備輔助設(shè)備價(jià)格昂貴且工藝復(fù)雜，用到的臨時(shí)鍵合材料選擇面受限度較大。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法，其中，包括以下步驟:
[0010]步驟101:將超薄石英基片雙面拋光并將其設(shè)置形成金屬薄膜，設(shè)置承載基片的至少一面為拋光面；
[0011]步驟102:將超薄石英基片的金屬薄膜表面朝上，超薄石英基片的另一面與承載基片的拋光面通過光刻膠粘接形成一臨時(shí)鍵合體；
[0012]步驟103:經(jīng)過涂覆光刻膠、前烘、曝光、顯影和后烘后，在超薄石英基片的金屬薄膜上形成抗蝕劑圖形；
[0013]步驟104:將抗蝕劑圖形通過濕法刻蝕或干法刻蝕后傳遞到金屬薄膜上；
[0014]步驟105:去除光刻膠，并將臨時(shí)鍵合體分離，得到一形成薄膜電路圖形的超薄石
英基片。
[0015]所述的方法，其中，所述步驟101中，所述超薄石英基片形狀為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則形狀，厚度為30 μ m-50 μ m,平面尺寸為10_X 10mm_76_X 76mm。
[0016]所述的方法，其中，所述步驟101中，所述設(shè)置形成金屬薄膜的超薄石英基片表面為單面或雙面；雙面金屬薄膜材料設(shè)置相同或不同。
[0017]所述的方法，其中，所述步驟101中，所述承載基片形狀為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則形狀，平面尺寸大于或等于超薄石英基片尺寸，厚度為0.254mm-0.65mm，材料為純度99.6%-100%的氧化鋁基片或純度98%的氮化鋁基片或藍(lán)寶石基片或石英基片。
[0018]所述的方法，其中，所述步驟102中，所述形成一臨時(shí)鍵合體的方法為:在承載基片上涂覆一層光刻膠濕膜，將石英基片薄膜金屬化表面朝上通過真空筆吸附迅速放置在所述承載基片的光刻膠濕膜上，然后在80-90°C溫度下干燥10分鐘或110°C溫度下干燥5分鐘。
[0019]所述的方法，其中，所述步驟102和103中，所述光刻膠為紫外敏感正性光刻膠，所述涂覆光刻膠方法為旋轉(zhuǎn)涂覆法或噴霧式涂布法。
[0020]所述的方法，其中，所述步驟104中，所述濕法刻蝕為采用濕法腐蝕工藝將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移至超薄石英基片待光刻和刻蝕的金屬薄膜上，金屬薄膜種類及層數(shù)根據(jù)器件性能要求決定；腐蝕液選擇對(duì)應(yīng)腐蝕金屬薄膜材料，設(shè)置每一種金屬腐蝕液只能腐蝕對(duì)應(yīng)金屬，而對(duì)于抗蝕劑及其它金屬膜層不發(fā)生反應(yīng)。
[0021]所述的方法，其中，所述步驟105中，所述去除光刻膠并將臨時(shí)鍵合體分離的方法為:先使用丙酮在室溫下超聲波處理10分鐘，將抗蝕劑圖形去除干凈，并將承載基片和形成薄膜電路圖形的超薄石英基片分離，然后將形成薄膜電路圖形的超薄石英基片用去離子水清洗干凈，干燥。
[0022]采用上述方案可以達(dá)到以下有益效果:
[0023]1、通過使用紫外敏感正性光刻膠作為粘結(jié)劑將超薄石英基片與承載基片拋光面粘接形成臨時(shí)鍵合體，然后在超薄石英基片上進(jìn)行薄膜電路圖形的光刻和刻蝕，工藝簡(jiǎn)單易行，成本低廉，良品率聞;
[0024]2、超薄石英基片通過粘結(jié)劑與承載基片形成臨時(shí)鍵合體后，使用常規(guī)微波薄膜混合集成電路基片所用工裝夾具即可實(shí)現(xiàn)，無需定做專用光刻刻蝕夾具和輔助設(shè)備，而且該粘接劑與光刻蝕薄膜電路圖形用光刻膠可為同一種紫外敏感正性光刻膠材料，可有效地降低成本；
[0025]3、粘結(jié)用光刻膠是軟材料，均勻涂布于支撐基片表面，可根據(jù)粒子變形，最終靠熱固化，這就使得與承載基片拋光面鍵合牢固，有較少的空位問題，而且臨時(shí)粘接并固化光刻膠的溫度低，在100°c左右，可以容忍一些粒子的污染，圖形光刻蝕完成后使用丙酮浸泡很容易將兩者分離；
[0026]4、工藝實(shí)現(xiàn)過程中超薄石英基片的取放使用真空筆吸附，避免人為損壞基片帶來廢品；該支撐基片還可重復(fù)利用，適合批量生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法的流程圖。
[0028]圖2a_圖2d分別為本發(fā)明的一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法的一個(gè)實(shí)施例的工藝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法包括以下步驟:
[0031]步驟101:將超薄石英基片雙面拋光并將其設(shè)置形成金屬薄膜，設(shè)置承載基片的至少一面為拋光面；
[0032]步驟102:將超薄石英基片的金屬薄膜表面朝上，超薄石英基片的另一面與承載基片的拋光面通過光刻膠粘接形成一臨時(shí)鍵合體；
[0033]步驟103:經(jīng)過涂覆光刻膠、前烘、曝光、顯影和后烘后，在超薄石英基片的金屬薄膜上形成抗蝕劑圖形；
[0034]步驟104:將抗蝕劑圖形通過濕法刻蝕或干法刻蝕后傳遞到金屬薄膜上；
[0035]步驟105:去除光刻膠，并將臨時(shí)鍵合體分離，得到一形成薄膜電路圖形的超薄石
英基片。
[0036]上述步驟101中，所述超薄石英基片形狀為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則形狀，厚度為 30 μ m-50 μ m,平面尺寸為 10mmX 10mm-76mmX 76mm。
[0037]上述步驟101中，所述設(shè)置形成金屬薄膜的超薄石英基片表面為單面或雙面；雙面金屬薄膜材料設(shè)置相同或不同。
[0038]上述步驟101中，所述承載基片形狀為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則形狀，平面尺寸大于或等于超薄石英基片尺寸，厚度為0.254mm-0.65mm，材料為純度99.6%-100%的氧化鋁基片或純度98%的氮化鋁基片或藍(lán)寶石基片或石英基片。
[0039]上述步驟102中，所述形成一臨時(shí)鍵合體的方法為:在承載基片上涂覆一層光刻膠濕膜，將石英基片薄膜金屬化表面朝上通過真空筆吸附迅速放置在所述承載基片的光刻膠濕膜上，然后在80-90°C溫度下干燥10分鐘或110°C溫度下干燥5分鐘。
[0040]上述步驟102、103中，所述光刻膠為紫外敏感正性光刻膠，所述涂覆光刻膠方法為旋轉(zhuǎn)涂覆法或噴霧式涂布法。
[0041]上述步驟104中，所述濕法刻蝕為采用濕法腐蝕工藝將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移至超薄石英基片待光刻和刻蝕的金屬薄膜上，金屬薄膜種類及層數(shù)根據(jù)器件性能要求決定；腐蝕液選擇對(duì)應(yīng)腐蝕金屬薄膜材料，設(shè)置每一種金屬腐蝕液只能腐蝕對(duì)應(yīng)金屬，而對(duì)于抗蝕劑及其它金屬膜層不發(fā)生反應(yīng)。[0042]上述步驟105中，所述去除光刻膠并將臨時(shí)鍵合體分離的方法為:先使用丙酮在室溫下超聲波處理10分鐘，將抗蝕劑圖形去除干凈，并將承載基片和形成薄膜電路圖形的超薄石英基片分離，然后將形成薄膜電路圖形的超薄石英基片用去離子水清洗干凈，干燥。
[0043]基于圖1中的本發(fā)明的一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法的流程圖，進(jìn)一步如圖2a_圖2d所示，提供一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法。
[0044]將超薄石英基片待光刻刻蝕金屬薄膜表面朝上，采用旋轉(zhuǎn)涂布BP-218型正性光刻膠(粘度60mPa.s)的方法將背面與承載基片拋光面膠粘接形成一臨時(shí)鍵合體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的制作。
[0045]首先提供一表面形成金屬薄膜的圓形超薄石英基片2和一正方形承載基片4。超薄石英基片2特征為雙面拋光，厚度為50 μ m,直徑為25.4mm。超薄石英基片2雙面分別形成金屬薄膜3和8，超薄石英基片2上的金屬薄膜3和8均為TiW/Au薄膜，通過磁控濺射方法制備，TiW、Au薄膜厚度分別為50nm和200nm。承載基片4雙面拋光，材料為石英，平面尺寸為 25.4mm X 25.4mm,厚度為 0.25mm。
[0046]如圖2a所示，將該超薄石英基片2待光刻刻蝕金屬薄膜3表面朝上，背面金屬薄膜8與該承載基片4的拋光面通過光刻膠5粘接形成一臨時(shí)鍵合體。具體方法為:在承載基片4上旋轉(zhuǎn)涂布一層BP-218型正性光刻膠濕膜，勻膠轉(zhuǎn)速6000rpm，勻膠時(shí)間為30s，然后將該超薄石英基片2上的金屬薄膜3表面朝上，通過真空筆吸附迅速將其放置在承載基片4的正性光刻膠濕膜上，接下來在110°C熱板內(nèi)干燥5min提高粘附力。
[0047]如圖2b所示，為在該臨時(shí)鍵合體超薄石英基片2上表面得到抗蝕劑圖形6的示意圖。在臨時(shí)鍵合體超薄石英基片2的金屬薄膜3表面上旋轉(zhuǎn)涂布一層BP-218型正性光刻膠，勻膠轉(zhuǎn)速6000rpm，勻膠時(shí)間為30s，然后在90°C恒溫干燥箱中前烘lOmin，采用紫外線接觸式曝光，曝光時(shí)將掩膜版的膠膜面朝下，光強(qiáng)6mW/cm2，曝光時(shí)間15s，曝光完后使用顯影液顯影，室溫下顯影40s，經(jīng)過去離子水漂洗15s后，用氮?dú)獯蹈?，再?20°C恒溫干燥箱中后烘20分鐘。經(jīng)過涂覆光刻膠、前烘、曝光、顯影和后烘一系列步驟，就在該臨時(shí)鍵合體超薄石英基片2的金屬薄膜3上表面得到抗蝕劑圖形6。
[0048]如圖2c所示，為將抗蝕劑圖形通過濕法腐蝕傳遞到金屬薄膜3上后的示意圖。先用碘-碘化鉀溶液在室溫下腐蝕Au薄膜20s，腐蝕干凈后，再使用雙氧水在室溫下腐蝕TiW薄膜100s，則在該臨時(shí)鍵合體超薄石英基片2的金屬薄膜3上表面重現(xiàn)與光刻膠相同的電路圖形。由于在該臨時(shí)鍵合體超薄石英基片2的四條側(cè)棱和背面有光刻膠的保護(hù)作用，不會(huì)對(duì)超薄石英基片2的背部金屬薄膜8造成腐蝕。
[0049]如圖2d所示，去除光刻膠并將該臨時(shí)鍵合體分離，得到一形成電路圖形7的超薄石英基片2。具體方法為:先使用丙酮在室溫下超聲波處理10分鐘，不但能將光刻、刻蝕用光刻膠去除干凈，而且能順利將承載基片4和表面形成電路圖形7的超薄石英基片2分離，然后將表面形成電路圖形7的超薄石英基片2用去離子水清洗干凈，干燥，即完成在超薄石英基片上光刻、刻蝕薄膜電路圖形的制作。
[0050]綜上所述，本發(fā)明的一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法，通過使用紫外敏感正性光刻膠作為粘結(jié)劑將超薄石英基片與承載基片拋光面粘接形成臨時(shí)鍵合體，然后在超薄石英基片上表面進(jìn)行電路圖形的光刻和刻蝕，工藝簡(jiǎn)單易行，成本低廉，良品率高；超薄石英基片通過粘結(jié)劑與承載基片形成臨時(shí)鍵合體后，使用常規(guī)微波薄膜混合集成電路基片所用工裝夾具即可實(shí)現(xiàn)，無需定做專用光刻刻蝕夾具和輔助設(shè)備，而且該粘接劑與光刻蝕薄膜電路圖形用光刻膠可為同一種紫外敏感正性光刻膠材料，可有效地降低成本；粘結(jié)用光刻膠是軟材料，均勻涂布于支撐基片表面，可根據(jù)粒子變形，最終靠熱固化，這就使得與承載基片拋光面鍵合牢固，有較少的空位問題，而且臨時(shí)粘接并固化光刻膠的溫度低，在100°c左右，可以容忍一些粒子的污染，圖形光刻蝕完成后使用丙酮浸泡很容易將兩者分離；工藝實(shí)現(xiàn)過程中超薄石英基片的取放使用真空筆吸附，避免人為損壞基片帶來廢品；該支撐基片還可重復(fù)利用，適合批量生產(chǎn)。
[0051]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于超薄石英基片上光刻刻蝕薄膜電路圖形的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟101:將超薄石英基片雙面拋光并將其設(shè)置形成金屬薄膜，設(shè)置承載基片的至少一面為拋光面； 步驟102:將超薄石英基片的金屬薄膜表面朝上，超薄石英基片的另一面與承載基片的拋光面通過光刻膠粘接形成一臨時(shí)鍵合體； 步驟103:經(jīng)過涂覆光刻膠、前烘、曝光、顯影和后烘后，在超薄石英基片的金屬薄膜上形成抗蝕劑圖形； 步驟104:將抗蝕劑圖形通過濕法刻蝕或干法刻蝕后傳遞到金屬薄膜上； 步驟105:去除光刻膠，并將臨時(shí)鍵合體分離，得到一形成薄膜電路圖形的超薄石英基片。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟101中，所述超薄石英基片形狀為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則形狀，厚度為30 μ m-50 μ m，平面尺寸為10mmX 10mm-76mmX 76mm。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟101中，所述設(shè)置形成金屬薄膜的超薄石英基片表面為單面或雙面；雙面金屬薄膜材料設(shè)置相同或不同。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟101中，所述承載基片形狀為圓形、長(zhǎng)方形、正方形或不規(guī)則形狀，平面尺寸大于或等于超薄石英基片尺寸，厚度為0.254mm-0.65mm,材料為純度99.6%-100%的氧化鋁基片或純度98%的氮化鋁基片或藍(lán)寶石基片或石英基片。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟102中，所述形成一臨時(shí)鍵合體的方法為:在承載基片上涂覆一層光刻膠濕膜，將石英基片薄膜金屬化表面朝上通過真空筆吸附迅速放置在所述承載基片的光刻膠濕膜上，然后在80-90°C溫度下干燥10分鐘或110°C溫度下干燥5分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟102和103中，所述光刻膠為紫外敏感正性光刻膠，所述涂覆光刻膠方法為旋轉(zhuǎn)涂覆法或噴霧式涂布法。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟104中，所述濕法刻蝕為采用濕法腐蝕工藝將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移至超薄石英基片待光刻和刻蝕的金屬薄膜上，金屬薄膜種類及層數(shù)根據(jù)器件性能要求決定；腐蝕液選擇對(duì)應(yīng)腐蝕金屬薄膜材料，設(shè)置每一種金屬腐蝕液只能腐蝕對(duì)應(yīng)金屬，而對(duì)于抗蝕劑及其它金屬膜層不發(fā)生反應(yīng)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟105中，所述去除光刻膠并將臨時(shí)鍵合體分離的方法為:先使用丙酮在室溫下超聲波處理10分鐘，將抗蝕劑圖形去除干凈，并將承載基片和形成薄膜電路圖形的超薄石英基片分離，然后將形成薄膜電路圖形的超薄石英基片用去尚子水清洗干凈，干燥。
【文檔編號(hào)】H01L21/683GK103633004SQ201310589287
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】曹乾濤, 路波, 王斌, 宋振國(guó), 胡瑩璐, 孫建華, 龍江華, 鄧建欽 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所