一种光刻方法与流程

1.本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种光刻方法。


背景技术：

2.在集成电路制造过程中，光刻是最复杂、最昂贵和关键的工艺。基于负性光刻胶，传统芯片封装的光刻工艺方法包括以下步骤：
3.将旋涂有光刻胶的晶圆片通过一次曝光、显影，将掩膜版上的图像转移至晶圆片上(如图1)，在负性光刻胶工艺中划片槽不进行曝光。在光刻工艺中的显影步骤，显影液在溶解光刻胶的过程中，不同区域的光刻胶的溶解速度存在着明显的差异，使得晶圆表面的显影反应存在差异，这种反应速率上的差异在实际的生产过程中会产生一些缺陷，划片槽附近的光刻胶的过显现象(缩边)是该类缺陷的一种表现形式(如图2)，如何去控制这种缺陷的产生，对于提高生产线良率将会显得尤为重要。
4.在解决负性光刻胶过显影缺陷的措施之一是在曝光过程中增大曝光能量，因为增大曝光能量使得光刻胶充分发生交联反应。该措施在对划片槽宽度(>80um)的光刻工艺中，可以有效的解决划片槽附近在显影后过显的缺陷。为了降低芯片的成本，在晶圆的布局中设计更窄的划片槽，但当芯片间的划片槽小于80um时，在增加曝光能量后，会出现在曝光、显影后划片槽中间会有残胶现象。这是因为当划片槽小于80um时，曝光光束因为光的散射和衍射在划片槽中间有光强的叠加，叠加区域受到光照发生交联反应形成聚合物，该聚合物在显影时不能与显影液发生反应，即不能被去掉，从而产生残胶(如图3)。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种光刻方法，解决划片槽宽度小于80um的负性光刻胶在光刻工艺中出现的划片槽残胶、靠近划片槽区域过显缺陷的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光刻方法，于玻璃晶圆上设置有若干芯片区域，相邻所述芯片区域以划片槽隔开，所述芯片区域包括芯片内开口区域以及芯片边缘无开口区域，包括如下步骤：
7.s1、涂胶：以涂胶机于玻璃晶圆表面形成光刻胶薄膜；
8.s2、曝光：划分曝光区域，所述曝光区域包括第一曝光区以及第二曝光区，所述第一曝光区为芯片区域，所述第二曝光区为芯片边缘无开口区域，于第一曝光区进行一次曝光，于第二曝光区进行二次曝光；
9.s3、显影：将经二次曝光后的玻璃晶圆进行显影。
10.进一步地，所述二次曝光的曝光能量为一次曝光的曝光能量的20％，所述二次曝光的曝光能量为100
±
50mj/cm2。
11.进一步地，所述s1中涂胶步骤具体如下：
12.s11、滴胶：于玻璃晶圆低速旋转时，滴加光刻胶于玻璃晶圆上；
13.s12、旋转铺开：加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面；
14.s13、洗边和背洗：以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶；
15.s14、软烘：对s13中所得玻璃晶圆进行软烘，所述软烘的温度为100
‑
150℃。
16.进一步地，于涂胶之后进行二次涂胶，其二次涂胶步骤具体如下：于涂胶之前以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶后重复s11～s14的步骤。
17.进一步地，一次涂胶的涂胶厚度大于所述二次涂胶的涂胶厚度。
18.进一步地，所述划片槽宽度为20
‑
80μm。
19.进一步地，所述光刻胶为负性光刻胶。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
21.于曝光过程中，以不同的曝光能量曝光芯片不同区域，可给予芯片开口区域以足够曝光能量，同时避免芯片边缘无开口区域因曝光能量过强而形成残胶。
附图说明
22.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
23.图1示意性显示了传统芯片封装的光刻工艺方法，其中箭头所指方向为曝光光线方向，由上至下依次为光刻胶以及玻璃晶圆。
24.图2示意性显示了光刻胶的过显现象。
25.图3示意性显示了光刻胶于玻璃晶圆表面形成残胶，中部为残胶。
26.图4示意性显示了以二次涂胶获得胶厚大于50μm的基板结构示意图。
27.图5位本发明所提出的光刻方法流程示意图。
28.图6示意性显示了一次曝光的区域。
29.图7示意性显示了二次曝光的区域。
30.图6至图7中d1所指向区域为一次曝光区域，d2所指向区域为二次曝光区域。
具体实施方式
31.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
32.如图5所示，一种光刻方法，于玻璃晶圆上设置有若干芯片区域，相邻芯片区域以划片槽隔开，划片槽宽度为20
‑
80μm，芯片区域包括芯片内开口区域以及芯片边缘无开口区域，包括如下步骤：
33.s1、涂胶：于玻璃晶圆表面形成光刻胶薄膜，其具体步骤如下：
34.s11、滴胶：于玻璃晶圆低速旋转时，滴加光刻胶于玻璃晶圆上。
35.s12、旋转铺开：加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面。
36.s13、洗边和背洗：以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶。
37.于该步骤完成之后，通常提升玻璃晶圆的旋转速度1
‑
3s以甩出多余的光刻胶，从而使得覆盖于玻璃晶圆表面的光刻胶薄膜达到厚度相对均匀的状态。
38.s14、软烘：对s13中所得玻璃晶圆进行软烘，所述软烘的温度为100
‑
150℃。
39.于该步骤中，通过软烘的方式使得光刻胶中的溶剂能够挥发，以此增加光刻胶与玻璃晶圆的粘附性以缓和涂胶过程中的胶层内应力。
40.步骤s11～s14提供一种一次旋涂法，该方法中将一定量的光刻胶通过胶泵将胶连续滴在晶圆片上形成初始薄膜，然后将晶圆片加速旋转到预定速度，在离心力的作用下光刻胶从中心往外流淌，光刻胶薄膜厚度不断下降，最终在晶圆片表面形成均匀薄膜。
41.在芯片封装领域，采用光刻工艺制备布线层以及焊盘等。一般情况下，光刻胶的厚度从几百纳米到上百微米不等，制备布线层的涂胶厚度小于50μm，制备焊盘的涂胶厚度大于50μm。将小于50μm的涂胶厚度作为正常胶，将不小于50μm的涂胶厚度作为厚胶。s11～s14的步骤通常用于制备正常胶，当需要制备厚胶时，通过一次涂胶无法获得符合要求的厚胶，因此，本技术实施例提供一种二次涂胶方式，包括以下步骤：于涂胶之前以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶后重复s1中涂胶过程即可获得厚度不小于50μm的光刻胶覆盖于玻璃晶圆表面。
42.二次涂胶具体包括以下步骤：
43.s110、滴胶：于玻璃晶圆低速旋转时，滴加光刻胶于玻璃晶圆上；
44.s120、旋转铺开：加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面；
45.s130、洗边和背洗：以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶；
46.s140、软烘：对s130中所得玻璃晶圆进行软烘，所述软烘的温度为100
‑
150℃；
47.s150、洗边和背洗：以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶；
48.s160、滴胶：于玻璃晶圆低速旋转时，滴加光刻胶于玻璃晶圆上；
49.s170、旋转铺开：加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面；
50.s180、洗边和背洗：以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶；
51.s190、软烘：对s180中所得玻璃晶圆进行软烘，所述软烘的温度为100
‑
150℃。
52.于二次涂胶过程主要增加s150，如果不增加s150，在s180进行洗边和背洗时边缘的胶堆积会太厚，难以通过一次清洗将位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶冲洗干净。以上述涂胶方法所得的厚胶如图4所示。
53.本技术实施例中，所用光刻胶为负性光刻胶。负性光刻胶在曝光区由于溶剂引起泡涨；曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。在后续显影过程中，曝光区由于与氮气反应而不能被显影液腐蚀，即，非曝光区能够被显影液腐蚀。
54.s2、曝光：划分曝光区域，曝光区域包括第一曝光区以及第二曝光区，第一曝光区为芯片区域(如图6所示)，第二曝光区为芯片边缘无开口区域(如图7所示)，于第一曝光区进行一次曝光，于第二曝光区进行二次曝光；二次曝光的曝光能量为一次曝光的曝光能量的20％，二次曝光的曝光能量为100
±
50mj/cm2。
55.参考图6所示的示意图，芯片为表面存在多个开口的四边形，将距离芯片边缘最近的开口到芯片边缘的区域作为芯片边缘无开口区域。芯片四条边的无开口区域宽度可能相同，也可能不同，在执行曝光过程之前，先确定芯片四条边的无开口区域宽度，将四条边对
应的无开口区域的组合作为第二曝光区。
56.第一曝光区为芯片区域，第二曝光区为芯片边缘无开口区域，也就是说，第二曝光区位于第一曝光区的内部，第一曝光区和第二曝光区存在重合。因此，第二曝光区实际上进行了两次曝光，使得第二曝光区中的光刻胶与氮气反应的更加充分，从而更加稳定，防止过显和划片槽残胶问题的出现。需要说明的是，曝光过程中，芯片开口处均不曝光。
57.s3、显影：由于使用负性光刻胶，显影时，将负性光刻胶的非曝光区的光刻胶在显影液中溶解。
58.由以上技术方案可知，本技术实施例提供一种光刻方法，包括涂胶、曝光和显影，其中，在曝光过程中，以不同的曝光能量曝光芯片不同区域，可给予芯片开口区域以足够曝光能量，同时避免芯片边缘无开口区域因曝光能量过强而形成残胶。
59.以下结合实施例作具体说明。
60.实施例1
61.一种光刻方法，于玻璃晶圆上设置有若干芯片区域，相邻芯片区域以划片槽隔开，设置划片槽宽度为20μm，芯片区域包括芯片内开口区域以及芯片边缘无开口区域，包括如下步骤：
62.s1、涂胶：滴加一定量的光刻胶于玻璃晶圆表面，加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面后以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶，之后将玻璃晶圆于100℃下进行软烘获得第一层光刻胶薄膜。
63.以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶后重复上述涂胶过程于第一层光刻胶薄膜上形成第二层光刻胶薄膜以获得厚度大于50μm的光刻胶薄膜。
64.s2、曝光：于第一曝光区进行一次曝光，于第二曝光区进行二次曝光；二次曝光的曝光能量为一次曝光的曝光能量的20％，二次曝光的曝光能量为50mj/cm2。
65.s3、显影：将上述经二次曝光后的玻璃晶圆进行显影。
66.实施例2
67.一种光刻方法，于玻璃晶圆上设置有若干芯片区域，相邻芯片区域以划片槽隔开，设置划片槽宽度为50μm，芯片区域包括芯片内开口区域以及芯片边缘无开口区域，包括如下步骤：
68.s1、涂胶：滴加一定量的光刻胶于玻璃晶圆表面，加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面后以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶，之后将玻璃晶圆于125℃下进行软烘获得第一层光刻胶薄膜。
69.以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶后重复上述涂胶过程于第一层光刻胶薄膜上形成第二层光刻胶薄膜以获得厚度大于50μm的光刻胶薄膜。
70.s2、曝光：于第一曝光区进行一次曝光，于第二曝光区进行二次曝光；二次曝光的曝光能量为一次曝光的曝光能量的20％，二次曝光的曝光能量为100mj/cm2。
71.s3、显影：将上述经二次曝光后的玻璃晶圆进行显影。
72.实施例3
73.一种光刻方法，于玻璃晶圆上设置有若干芯片区域，相邻芯片区域以划片槽隔开，设置划片槽宽度为80μm，芯片区域包括芯片内开口区域以及芯片边缘无开口区域，包括如下步骤：
74.s1、涂胶：滴加一定量的光刻胶于玻璃晶圆表面，加速旋转玻璃晶圆以铺展光刻胶于玻璃晶圆表面后以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶，之后将玻璃晶圆于150℃下进行软烘获得第一层光刻胶薄膜。
75.以洗边液、背洗液冲洗位于玻璃晶圆边缘和背部多余的光刻胶后重复上述涂胶过程于第一层光刻胶薄膜上形成第二层光刻胶薄膜以获得厚度大于50μm的光刻胶薄膜。
76.s2、曝光：于第一曝光区进行一次曝光，于第二曝光区进行二次曝光；二次曝光的曝光能量为一次曝光的曝光能量的20％，二次曝光的曝光能量为150mj/cm2。
77.s3、显影：将上述经二次曝光后的玻璃晶圆进行显影。
78.通过显微镜观察以上实施例1～3和对比例1所得玻璃晶圆内划片槽是否有残胶或者靠近划片槽区域有过显异常。
79.结果显示，实施例1至实施例3中于曝光过程中，以不同的曝光能量曝光芯片不同区域，可给予芯片开口区域以足够的曝光能量，于划片槽附近的光刻胶并未发生相应过显现象，同时二次曝光可有效避免芯片边缘无开口区域因曝光能量过强而形成残胶。
80.本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。