一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法技术

本发明专利技术公开了一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，该方法包括:将涂胶晶圆水平放置在热板或热台上，在第一阶段，单次定时顺时针旋转晶圆，旋转晶圆180°后低温烘烤光刻胶；在第二阶段，定时顺时针旋转晶圆，旋转晶圆90°后高温烘烤光刻胶；在第三阶段，按多段式定时逆时针旋转晶圆，高温保温过程中，每次旋转晶圆90°后烘烤光刻胶；在第四阶段，不旋转晶圆,使光刻胶自然冷却降温至室温。本发明专利技术利用光刻胶的材料黏度特性及自流平特性,多段式定时旋转晶圆,阶段调整提高光刻胶的厚度均匀性。该方法显著提高了光刻工艺的流畅性,也避免了类似机械抛光整平工艺带来的脱胶颗粒污染问题,并有助于降低使用成本。

A high uniformity hard film method for thick photoresist

The invention discloses a thick photoresist with high uniformity and hardening method, the method comprises the following steps: coating wafer is horizontally placed in hot plate or hot table, in the first stage, single timing clockwise rotation of 180 DEG wafer, wafer after low temperature baking photoresist; in the second stage, the timing of the clockwise rotation of the wafer 90 degree rotating wafer, after high temperature baking photoresist; in the third stage, according to the multi segment timing counter clockwise wafer, high temperature insulation in the process, each rotating wafer 90 degrees after baking photoresist; in the fourth stage, without rotating the wafer, the photoresist natural cooling to room temperature. The invention makes use of the viscosity and self leveling characteristics of the photoresist, and rotates the wafer in a multi segment type regularly, and the thickness uniformity of the photoresist is improved by the stage adjustment. The method significantly improves the smoothness of the lithography process, and avoids the problem of degumming particles pollution similar to the mechanical polishing leveling process, and helps to reduce the use cost.

【技术实现步骤摘要】
一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法
本专利技术涉及MEMS(微机电系统)
，具体涉及一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法。
技术介绍
MEMS(微机电系统,Micro-Electro-MechanicalSystem)技术，是以微电子技术(半导体制造技术)为基础发展起来的微细与精密制造技术。根据它在微机械、医药、航空、汽车、仪器仪表、消费电子等领域不同的应用需求，MEMS技术经常要用到多种光刻胶(如SU-8、聚甲基丙基酸树脂、聚酰亚胺等)来制备50μm～1200μm的厚胶膜层，通常要求厚胶的厚度均匀性至少要在5％以内。不同厚度的厚胶膜层一般采用静态涂胶来实现，即在晶圆静止时在其表面滴胶、然后加速旋转甩胶，最后再通过阶梯升温的方式对光刻胶胶层进行坚膜。由于应用于厚胶膜层的光刻胶的黏度很高，这样处理的胶层常常有褶皱缺陷，且厚度很不均匀，如200μm厚度的胶层厚度均匀性为10～15％。按照菲涅尔衍射的影响，后续曝光过程中，掩膜板与胶面存在间隙，会使光刻的精度变差，影响胶模尺寸和侧壁垂直度，无法显影出精确的图形。这样要实现高厚度均匀性的厚胶膜层就成为MEMS光刻工艺中的棘手问题。目前，解决该问题思路通常是从坚膜后的整平入手，配套专用设备进行厚胶胶膜的整平。如河南理工大学明平美等，申请的一项厚胶膜精密整平装置专利，该专利采用单立杆和横梁T型布局，竖直方向向进给运动部件集成在立杆上，采用专用刀具以刮削方式进行厚胶膜的整平。使用该方法必须要求晶圆为规则片，且易于夹持才可以，整平之后基片表面会出现刀痕，还需要在进行一次烘烤消除刀痕，在刮削过程中还可能会出现光刻胶从晶圆上脱落的情况，同时晶圆要在洁净区和灰区之间来回周转，不可避免地存在对洁净区的粉尘污染问题和对光刻胶的光污染变性问题。再如上海交通大学张晔等，在文献“UV-LIGA双层微齿轮加工工艺研究.微细加工技术，2005，(4)：69-75”中提到采用某品牌生物生理切片机，同上专利该方式处理后还需要进行后续的烘烤处理，该方法的整平精度高，基本不存在刮削过程中造成的脱胶问题，但该设备价格昂贵，整平效率较低，难以大规模推广应用，同时也存在粉尘对洁净区的污染问题。
技术实现思路
本专利技术为解决现有光刻胶坚膜方法的不足，提供一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，用于解决现有技术造成的厚胶坚膜后的厚度均匀性问题。本专利技术主要通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，该方法包括：将光刻胶所涂覆的晶圆水平放置，在光刻胶坚膜过程中的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆。优选地，在光刻胶坚膜过程中的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆的步骤具体包括：对所述光刻胶第一阶段，进行单次定时顺时针旋转晶圆，旋转角度为180°；将第一阶段处理的所述光刻胶进行第二阶段的旋转晶圆升温处理，所述第二阶段处理的晶圆，单次顺时针旋转角度为90°后，保持晶圆角度270°不变；将第二阶段处理的所述光刻胶进行第三阶段的多次逆时针旋转晶圆保温处理，所述第三阶段处理的晶圆，每次旋转角度为90°，每次旋转角度后保持晶圆角度不变；所述第四阶段为光刻胶降温阶段，保持晶圆不旋转,使光刻胶自然冷却降温至室温。优选地，所述第一阶段,晶圆的旋转角速度为60～180°/min。优选地，所述第二阶段,晶圆的旋转角速度为0.3～6°/min。优选地，所述第三阶段,逆时针旋转的总旋转角度为360°。优选地，所述第四阶段,晶圆的旋转角速度为0°/min。优选地，所述光刻胶厚胶单次坚膜的厚度为50um～600um。优选地，所述光刻胶厚胶的厚度均匀性为2～4％。优选地，所述光刻胶厚胶多次坚膜后的最大厚度为1200um。优选地，所述光刻胶厚胶多次坚膜后的厚度均匀性为3～5％。优选地，所述晶圆的材料种类为硅、玻璃、陶瓷、碳化硅、金属片、蓝宝石。优选地，所述晶圆水平放置在热板或热台上。本专利技术有益效果如下：本专利技术利用不同温度下，光刻胶不同的材料黏度以及自流平特性,在光刻胶坚膜过程中的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆,阶段调整提高光刻胶胶层的厚度均匀性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术来了解。本专利技术的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现或获得。附图说明图1是本专利技术实施例的光刻胶厚胶坚膜的流程图；图2是本专利技术实施例的光刻胶厚胶坚膜中晶圆旋转角度变化曲线。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中附图构成本申请的一部分，并与专利技术的实施例一起用于阐述本专利技术的原理。本专利技术实施例的主要目的是提供一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，本专利技术利用不同温度下，光刻胶不同的材料黏度以及液体的自流平特性,在光刻胶坚膜过程中的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆,阶段调整提高光刻胶胶层的厚度均匀性。经该方法坚膜的光刻胶厚胶可直接用于光刻工艺，显著提高了厚胶光刻工艺的流畅性。下面通过一个具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术实施例提供的一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，包括：在光刻胶坚膜过程中的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆。具体实施时，本领域的技术人员可根据实际情况，在坚膜的不同阶段，设置两段、三段或更多级数的晶圆定时旋转。本专利技术在光刻胶阶梯升温坚膜过程中,即在光刻胶在从底到顶方向上逐步固化坚膜过程中,根据其在不同温度下的黏度以及液体自流平特性,通过采用单次或多段式定时旋转晶圆的方式,实现了高厚度均匀性的坚膜,且坚膜后的光刻胶表面较平整,无褶皱缺陷。图1是本专利技术实施例的光刻胶厚胶坚膜的流程图，下面结合图1以一个具体的例子对本专利技术进行详细的解释和说明：S101、晶圆准备、涂胶，水平放置在热板或热台上，保持晶圆角度为0°，直到光刻胶温度达到低温坚膜温度。S102、定时单次以60～180°/min角速度顺时针旋转晶圆180°，旋转晶圆至180°后保持晶圆角度180°不变，全阶段继续按初步低温坚膜温度坚膜，此阶段为所述光刻胶的第一阶段。S103、定时单次以0.3～6°/min角速度顺时针旋转晶圆90°，旋转晶圆至270°后保持晶圆角度270°不变，全阶段由低温坚膜温度过渡到高温温度坚膜，此阶段为所述光刻胶的第二阶段。S104、定时多次以0.3～6°/min角速度逆时针旋转晶圆90°，每次旋转晶圆90°后保持晶圆角度不变，总的逆时针旋转晶圆角度为360°，全阶段按高温坚膜温度坚膜，此阶段为所述光刻胶的第三阶段。S105、降温阶段，不旋转晶圆，使光刻胶自然冷却降温至室温，此阶段为所述光刻胶的第四阶段。当然本领域的技术人员也可以根据实际情况设置更多的定时旋转晶圆操作,即在低温升温过程中和降温过程中设置定时旋转晶圆操作。图2为本专利技术实施例的光刻胶厚胶坚膜中晶圆旋转角度变化曲线，图2中晶圆角度从0°增加180°并保持180°的时间段为所述光刻胶第一阶段；晶圆角度从180°上升到270°的时间段为所述光刻胶第二阶段；晶圆角度从270°降低到-90°的时间段为所述光刻胶的第三阶段；此后的保持晶圆角度-90°不变段为所述光刻胶的冷却阶段。本专利技术实施例的所述光刻胶第一阶段晶圆的旋转角速度为180°/min。本专利技术实施例的所述光刻胶第二阶段晶圆的旋转角速度为4°/min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，其特征在于，包括：将涂覆光刻胶的晶圆水平放置，在光刻胶坚膜的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆调整晶圆角度,阶段性调整提高光刻胶胶层的厚度均匀性。

【技术特征摘要】
1.一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，其特征在于，包括：将涂覆光刻胶的晶圆水平放置，在光刻胶坚膜的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆调整晶圆角度,阶段性调整提高光刻胶胶层的厚度均匀性。2.根据权利要求1所述的一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，其特征在于，所述晶圆水平放置,在光刻胶坚膜的不同阶段，单次或多段式定时旋转晶圆的步骤具体包括：第一阶段为光刻胶低温坚膜阶段，将晶圆的单次定时顺时针旋转180°后，保持晶圆角度180°不变；第二阶段为光刻胶低温坚膜温度过渡到高温温度坚膜阶段，将晶圆定时顺时针旋转90°后保持晶圆角度270°不变；第三阶段为光刻胶高温坚膜阶段，将晶圆按多段式定时逆时针旋转晶圆，每段旋转晶圆的角度为90°后保持晶圆角度不变；第四阶段为光刻胶降温阶段，保持晶圆不旋转,使光刻胶自然冷却降温至室温。3.根据权利要求2所述的一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，其特征在于，所述第一阶段,晶圆的旋转角速度为60～180°/min。4.根据权利要求2所述的一种厚光刻胶高均匀性坚膜方法，其特征在于，所述第二阶段,晶圆的旋转角速度为0.3～6°/min。5.根据权利要求2所述的一种厚光刻胶高均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭旭红，陈和峰，苏玛莉，
申请(专利权)人：上海超导科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31