一种玻璃基底双面图形制备方法与流程

1.本发明属于光学镜头制作领域，涉及一种玻璃基底双面图形制备方法。


背景技术：

2.双面光刻是针对硅及其它半导体基底发展起来的加工技术，旨在基底两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光，一般的此种工艺制作都由双面曝光机完成，传统的单面曝光机无法完成；目前国内外有成套的大型双面曝光装置，但其价格昂贵，且对位精度远低于传统的单面曝光机。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种玻璃基底双面图形制备方法，能够通过传统的单面曝光机实现双面图形的制备，且精度高于双面曝光机制备出产品的精度。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种玻璃基底双面图形制备方法，包括以下步骤；
6.s1，在玻璃基底第一面上制备薄膜图形，第一面薄膜上的对位标识设置在靠近玻璃基底边沿区域内；
7.s2，在玻璃基底第二面上涂覆第二面薄膜，然后对第二面与对位标识设置区域对应的区域进行去边；然后将对准光线穿过第二面去边区域识别该区域第一面光刻形成的对位标识，对第二面曝光；然后对第二面进行显影，得到具有双面薄膜图形的晶圆。
8.优选的，对位标识设置在距离玻璃基底边沿8
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12mm区域内。
9.优选的，薄膜采用黑胶制成。
10.优选的，去边时，采用pgmea或egmea去边溶剂对需要去边的区域进行喷涂。
11.优选的，玻璃基底第一面和第二面在涂覆黑胶后，均进行85～120℃下30～120s的软烤。
12.优选的，玻璃基底第一面和第二面在曝光时，均通过掩膜版进行曝光。
13.进一步，将对准标记多个位置进行定位，计算出曝光时的玻璃基底移动的准确位置，将掩膜版和玻璃基底对准。
14.优选的，玻璃基底第一面和第二面在显影时，进行烘烤peb，温度为90～100℃，时间为60～120s。
15.优选的，玻璃基底的厚度为70～210um，第一面薄膜和第二面薄膜薄膜的厚度均为0.8～2um。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.本发明通过将玻璃基底先制备薄膜的一面，在靠近玻璃基底边沿区域内设置对位标识，再进行第二面曝光时，将对准光线穿过第二面去边区域识别该区域第一面光刻形成的对位标识，达到定位的效果，从而使两面的图形定位一致，保证了双面图形的制备效果，
实现了通过传统的单面曝光机实现双面图形的制备，且由于传统的单面曝光机精度高于双面曝光机，因此本方法制备出的产品精度高于双面曝光机制备出产品的精度。
18.进一步，软烤目的是为了将基底上覆盖的光刻胶溶剂去除，增强光刻胶的粘附性，同时缓和在旋转过程中光刻胶胶膜内产生的应力，改善均匀性、抗蚀性、线宽控制，进一步优化光刻胶的光吸收特性。
19.进一步，peb的目的为降低或消除驻波效应，激发光刻胶的pag(光敏产酸剂)产生的酸与光刻胶上的保护基团发生反应并移除，使之能溶解于显影液。
附图说明
20.图1为本发明的双面图形结构截面图；
21.图2为本发明的去边工艺示意图。
22.其中：1
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玻璃基底1；2
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第一面薄膜2；3
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第二面薄膜3。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
24.本发明所述的玻璃基底双面图形制备方法。
25.本实施例的玻璃基体两侧薄膜均采用黑胶制成，黑胶是一种特殊负性光刻胶。光刻胶又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、电子束、离子束、x射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。由感光树脂、增感剂和溶剂3种主要成分组成的对光敏感的混合液体。半导体材料在表面加工时，若采用适当的有选择性的光刻胶，可在表面上得到所需的图像。光刻胶按其形成的图像分类有正性、负性两大类。在光刻胶工艺过程中，涂层曝光、显影后，曝光部分被溶解，未曝光部分留下来，该涂层材料为正性光刻胶。如果曝光部分被保留下来，而未曝光被溶解，该涂层材料为负性光刻胶。除了以上光刻胶的特点以外，黑胶具有极低的光透过率(小于3％)和反射率(小于15％)、抗擦伤等众多优良的物理性能，以及良好的化学稳定性和一些其他的半导体特性，容易制备成光学器件中的光遮挡图形，己经被广泛地应用于结构光，超薄指纹，摄像头光学结构等许多方面。
26.在玻璃基底1上进行第一面图形光刻，目的是完成相应的工艺图形和对位标识制作：首先运用涂胶机台给第一面spincoating式涂上一定厚度的黑胶薄膜：黑胶薄膜的厚度要做到精准控制且随产品要求进行调整，涂布完成后进行85～120℃，30～120s的软烤以蒸发黑胶中的溶剂增强黑胶薄膜与玻璃基底1的粘附力；然后利用装有第一面掩膜版的曝光机进行第一面曝光：曝光时应选取合适的曝光能量和焦点，保证黑胶膜充分曝光；之后第一面显影：对于显影来说，选取合适peb(post exposure baking)烘烤条件和显影时间控制非常重要，有助于图形形成良好的形貌，本实施例peb温度为90～100℃，时间为60～120s；最后送入箱式烘箱对黑胶薄膜进行固化；至此第一面薄膜2图形制作完成，第一面薄膜2的对位标识设置在距离玻璃基底1边沿8
‑
12mm区域内。
27.对准：为了成功地在衬底上形成图形，必须把衬底上的图形正确地与投影掩膜版上的图形对准。只有每个投影的图形都能正确地和衬底上的图形匹配，才能实现相应器件的功能。为了实现这个目标，对准就是通过识别对位标记的位置从而确定衬底上图形的位置、方向和变形的过程，然后利用这些数据与投影掩膜版图形建立起正确的关系。对准必须
快速、重复、正确和精确，对准过程的结果，或者每个连续的图形与先前层匹配的精度，被称作套准精度。套准精度是测量对准系统把版图套准到硅片上图形的能力，套准容差描述将要形成的图形层和前层图形的最大相对位移；
28.曝光机对准过程：1)玻璃基底1经过涂胶和烘烤后被传送到曝光机里，放置在晶圆工件台上；同时，掩模版被放置在光刻机的掩模工件台上。2)之后曝光机的晶圆对准系统先会调整玻璃基底1的位置，使之与晶圆工件台初步对准；掩模对准系统也会调整掩模的位置，使之与掩模工件台初步对准。3)然后光刻机的对准系统做掩模与玻璃基底1的对准。先是粗对准，只需要使用2个对准标记，一般是选取玻璃基底1上两个相距较远的对准标记。后是精细对准，需要测量多个对准标记。通过对多个对准标记的定位，对准系统可以计算出曝光时的晶圆工件台移动的准确位置，以实现极小的套刻误差(overlay)。此外对准系统还可以接受外部输入的补正参数，对曝光位置做进一步的校正。
29.第一面光刻结束并做完其它工艺之后进行第二面图形光刻:在玻璃基底1第二面spin coating式涂胶涂上一定厚度的黑胶，形成第二面薄膜3，涂胶完成后，进行宽度为8
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12mm的去边，去边范围第一面薄膜2的对位标识设置区域相同；与去边工艺(ebr)如图2，将玻璃基板边缘8
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12mm范围的光刻胶去除，这样就会在玻璃基板边缘10mm内形成无光刻胶区域；然后利用装有第二面掩膜版的曝光机进行第二面曝光：曝光机的对准激光或者ccd对准光线利用洗边工艺形成的10mm无光刻胶区穿过玻璃基底1识别该区域第一光刻形成的对位标识，进行对准曝光；之后进行第二面显影；送入箱式烘箱对黑胶薄膜进行固化；至此第二面黑胶薄膜图形制作完成。
30.去边工艺：光刻胶旋涂完成后利用化学或光学的方法去除玻璃基底1边缘处的光刻胶，称为光刻胶边缘修复edge bead removal(ebr)，也叫光刻胶去边；
31.在光刻胶旋涂的过程中，多余的胶会被离心力推到玻璃基底1的边缘，大部分被甩离玻璃基底1，有一部分残留在玻璃基底1边缘。由于玻璃基底1边缘气流相对速度很大，导致残留的胶很快固化，形成隆起的边缘。在表面张力的作用下，少量的胶甚至沿着边缘流到玻璃基底1背面，对玻璃基底1背面造成污染。且这部分胶容易发生剥离而影响其他部分的图形，或者造成污染，需要在旋涂结束后立即去除。
32.去除方法可以采用化学方法(chemical ebr)，如图2所示，旋涂结束后，用pgmea或egmea去边溶剂，喷出少量在正反边缘处，一般小于2mm,并小心控制不要达到光刻胶有效区域。
33.也可以选用光学方法(opitcal ebr)，即硅片边缘曝光(wafer edge exposure,wee)。在完成图形的曝光后，用激光曝光硅片边缘，激发化学反应，这样在最后显影时，边缘的光刻胶就与曝光图形同时溶解在显影液里达到去除光刻胶的目的。
34.玻璃基底1的厚度为70～210um，薄膜的厚度为0.8～2um。
35.使用传统单面曝光机及其工艺方法无法在精准对位的前提条件完成第二面图形的光刻，这是由传统曝光机使用顶部对准模式和黑胶膜光低透过率所决定的。
36.对于传统光刻机来说，无论采用激光对准还是图像识别对准模式，其信号均从上至下的到达晶圆表面来识别对位标识，由于黑胶膜对光的高遮挡特性导致光无法穿透第二面的黑胶膜从而穿透玻璃来识别第一面的对位标识，因此无法完成对准曝光。
37.对于双面曝光机而言，其对准原理为先通过位于曝光机承片台下部的两路ccd光
学成像系统从下而上分别摄取掩模上的左右对准标记并由计算机储存起来将标识记录在显示器上，然后将第一面已经曝光过的衬底反过来，第二面朝上，通过调整ccd，从下而上摄取样片正面已经光刻好的对准标记，此时虽然由于衬底挡光，不能同时摄取掩模上的对准标记，但因掩模标记图像在第一步中已被计算机保存起来了，所以在计算机显示器上仍能同时看到掩摸和样片底面的对准标记，最后通过调节掩膜对准位移台的x方向，y方向，角度θ的位置使正面的对准标记与显示器上记录的掩膜版上的对准标记进行对准，之后曝光。
38.与以上的双面曝光机的对准曝光相比，本方案通过对工艺的改进利用传统的单面曝光机完成双面光刻：第二面涂胶时加宽度为10mm去边(ebr)工艺：正常的去边工艺目的消除涂胶后晶圆边缘的异常区域减少污染，宽度小于2mm；而作为改进本方案第二面涂胶的去边宽度达到10mm,这样玻璃基板边缘10mm范围的黑胶薄膜被去除，就会在玻璃基板边缘10mm内形成无黑胶区域，形成10mm的第二面透光区；第二面曝光时选择边缘10mm区域的对位标识：一般对位标识的选择会根据晶圆大小决定一定数量的对位标识，同时兼顾标识在晶圆上均匀分布；而作为改进本方案第二面曝光时选择的对位标识均分布在晶圆边缘10mm区域内，只有这样曝光时曝光机的对准光才可以穿过晶圆边缘10mm的无黑胶区域识别第一面光刻形成的对位标识，从而达到第二面和第一面的精准对位曝光。
39.对位精度测试：至此第一面和第二面双面黑胶薄膜的光刻工艺完成，并且实现了精准对位。具体对位偏差视所用曝光机的对位能力，本例中所用的stepper光刻机对位偏差＜1um,双面光刻完成之后通过测量相应的套刻mark确认第一面和第二面的对准偏差也控制在1um左右，满足工艺要求。
40.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。