利用背面曝光技術(shù)的保護(hù)微細(xì)圖案及沉積金屬層的方法與流程
本發(fā)明涉及一種利用背面曝光技術(shù)的保護(hù)微細(xì)圖案及沉積金屬層的方法，其在透明基板和金屬層上形成有預(yù)定圖案的狀態(tài)下，為了附加工藝，不使用光元件掩模，無對準(zhǔn)誤差地保護(hù)已形成的圖案的同時(shí)沉積光致抗蝕劑和金屬層，并且，對加工在透明基板上的圖案執(zhí)行附加刻蝕時(shí)，可與現(xiàn)有圖案孔一致地進(jìn)行后加工，由此可實(shí)現(xiàn)精密的后加工。
背景技術(shù)：
一般，光元件或顯示面板等普遍使用透明基板。通過在這種透明基板上層疊涂布金屬層或樹脂層，形成預(yù)定的圖案，從而利用元件的特性。
在一個(gè)元件中形成多種圖案，這種圖案是用于穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電、光穿透等特性，因此相對于一個(gè)元件形成多種圖案以及每個(gè)圖案具有多種特性。
在這種元件的加工工藝中，形成基本的金屬層或圖案后，作為附加的后工藝可以形成其他金屬層或樹脂層，或者形成其他圖案。但是，就大部分基板底座為基準(zhǔn)而言，只向上一個(gè)方向執(zhí)行層疊、刻蝕及曝光等。
并且，如圖1中的例子，設(shè)置基板，在這種基板上涂布金屬層，并向金屬層上部涂布光致抗蝕劑，由此形成預(yù)定的圖案。之后用預(yù)定的圖案刻蝕金屬層及基板，之后去除光致抗蝕劑，從而在金屬層和基板上形成預(yù)定的圖案。
并且，當(dāng)對應(yīng)現(xiàn)有的圖案，再次更深地刻蝕加工基板的圖案時(shí)，可以向金屬層和圖案上部再次涂布光致抗蝕劑，之后通過曝光來去除所需部分的光致抗蝕劑，之后對通過曝光去除的部分執(zhí)行后工藝。
但是，如圖1中的例子，后工藝的圖案形成是利用上部方向上的曝光，因此，通過后工藝形成的圖案難以與最初的圖案一致。在進(jìn)行多次后工藝之后，如圖1所示，當(dāng)加工成圖案的某一部分不一致時(shí)，整個(gè)元件因無法執(zhí)行其功能而被廢除。如上所述，形成后工藝的圖案時(shí)使其與現(xiàn)有的已加工的圖案一致是很難的工藝，因此，迫切地需要一種使前后工藝的圖案準(zhǔn)確一致的技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
用于解決如上所述的問題的本發(fā)明，其目的在于，在透明基板和金屬層上形成有預(yù)定圖案的狀態(tài)下，為了附加工藝，不使用光元件掩模，在保護(hù)已形成的圖案的同時(shí)，無對準(zhǔn)誤差地沉積光致抗蝕劑金屬層。
并且，本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，在進(jìn)行后續(xù)工藝時(shí)，向透明基板側(cè)執(zhí)行背面曝光的過程中，不使用附加的額外的掩模，并在進(jìn)行背面曝光之前保護(hù)形成在元件的層上的光致抗蝕劑圖案。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)目的在于，形成二次金屬層之后，繼續(xù)執(zhí)行掩模層。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)目的在于，在對已加工在透明基板上的圖案進(jìn)行附加刻蝕時(shí)，以與現(xiàn)有圖案孔一致的方式進(jìn)行后加工，從而可實(shí)現(xiàn)精密的后加工。
(二)技術(shù)方案
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，包括：刻蝕步驟，對于形成在透明基板上的金屬層，利用刻蝕工藝在金屬層和透明基板上形成圖案孔，或者在所述金屬層上形成圖案孔；背面曝光準(zhǔn)備步驟，在形成有所述圖案孔的金屬層上部涂布由正性光致抗蝕劑組成的感光材料；背面曝光步驟，在所述透明基板側(cè)進(jìn)行背面曝光，去除在所述金屬層的圖案孔上部的感光材料；以及附加刻蝕步驟，對去除感光材料的所述圖案孔部分的所述透明基板進(jìn)行刻蝕。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，包括：刻蝕步驟，對形成在透明基板上的金屬層，利用刻蝕工藝，在金屬層和透明基板上形成圖案孔，或者在所述金屬層上形成圖案孔；背面曝光準(zhǔn)備步驟，在形成有所述圖案孔的金屬層上部涂布由負(fù)性光致抗蝕劑組成的感光材料；背面曝光步驟，在所述透明基板側(cè)進(jìn)行背面曝光，去除在所述金屬層的圖案孔上部之外的區(qū)域的感光材料，并在所述圖案孔中形成由感光材料突出而成的孔填充突起；第二金屬層形成步驟，在包括所述孔填充突起的所述金屬層上形成第二金屬層；以及二次圖案孔形成步驟，去除所述孔填充突起的感光性材料，形成二次圖案孔。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，包括附加刻蝕步驟，對去除感光材料的所述二次圖案孔部分的所述透明基板進(jìn)行刻蝕。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，所述第二金屬層由與金屬層相同或互不相同的材質(zhì)組成。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，通過剝離來去除所述孔填充突起的感光材料。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，在所述背面曝光步驟之前，還包括對準(zhǔn)步驟，通過基板治具旋轉(zhuǎn)透明基板，以透明基板朝向上側(cè)的方式對準(zhǔn)，所述基板治具包括：治具部，結(jié)合在透明基板的兩側(cè)或邊緣；以及治具底座，設(shè)有治具部。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，所述金屬層由cr、cu及ti中的任意一個(gè)組成。
本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例提供一種利用背面曝光技術(shù)的基板的加工方法，其特征在于，所述基板治具包括：治具部，結(jié)合在透明基板的兩側(cè)或邊緣；以及治具底座，設(shè)有治具部，并且，在使用基板治具支撐透明基板的狀態(tài)下，將透明基板進(jìn)行上下回轉(zhuǎn)并對準(zhǔn)。
(三)有益效果
如上所述的本發(fā)明具有在透明基板和金屬層上形成有預(yù)定圖案的狀態(tài)下，為了附加工藝，不使用光元件掩模，并在保護(hù)已形成的圖案的同時(shí)，無對準(zhǔn)誤差地沉積光致抗蝕劑金屬層的優(yōu)異的效果。
并且，本發(fā)明的另一個(gè)效果在于，在進(jìn)行后續(xù)工藝時(shí)，通過向透明基板側(cè)執(zhí)行背面曝光，使得現(xiàn)有的金屬層對光致抗蝕劑起到掩模作用，因此，不使用附加的額外的掩模，可以節(jié)省掩模制造時(shí)間和費(fèi)用。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)效果在于，在進(jìn)行背面曝光之前，利用結(jié)合在已形成的元件的層的治具，因此，可保護(hù)光致抗蝕劑圖案，由此實(shí)現(xiàn)精密的加工。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)效果在于，利用背面曝光工藝，因此，減少用于以現(xiàn)有的方式深度刻蝕而沉積的厚金屬層所產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)效果在于，在形成二次金屬層之后，可以繼續(xù)實(shí)行掩模層及附加刻蝕，并且可以沉積用于增加選擇比的新的金屬層。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)效果在于，可以容易適用于使用透明基板的光元件領(lǐng)域，并且可以通過調(diào)節(jié)曝光時(shí)間來調(diào)節(jié)光致抗蝕劑輪廓(profile)角度。
并且，本發(fā)明的又一個(gè)效果在于，在對已加工在透明基板上的圖案執(zhí)行附加刻蝕時(shí)，可進(jìn)行后加工，以與現(xiàn)有圖案孔一致，由此可實(shí)現(xiàn)精密的后加工。
附圖說明
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的工藝示意圖，是示出在光刻(photolithography)工藝中發(fā)生對準(zhǔn)誤差的狀態(tài)的圖。
圖2是本發(fā)明的利用背面曝光工藝的加工方法的基礎(chǔ)工藝的流程圖。
圖3是在本發(fā)明的利用背面曝光工藝的加工方法中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，通過正性光致抗蝕劑的工藝之后，在透明基板上形成圖案孔的工藝流程圖。
圖4是在本發(fā)明的利用背面曝光工藝的加工方法中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，通過負(fù)性光致抗蝕劑的工藝之后，在一次金屬層上形成二次金屬層的工藝的流程圖。
圖5是在本發(fā)明的背面曝光工藝中，進(jìn)行背面曝光之前，對準(zhǔn)透明基板時(shí)，利用基板治具來對準(zhǔn)的例示圖。
圖6中的a、b、c、d等是在本發(fā)明的背面曝光工藝中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，通過負(fù)性光致抗蝕劑的工藝之后，由在一次金屬層上形成二次金屬層的工藝產(chǎn)生的光元件的實(shí)施示例照片。
圖7是示出在本發(fā)明的背面曝光工藝中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，通過負(fù)性光致抗蝕劑的工藝之后，由在一次金屬層上形成二次金屬層的工藝產(chǎn)生的光元件的層結(jié)構(gòu)形狀的放大示例照片。
圖8是在本發(fā)明的背面曝光工藝中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，通過正性光致抗蝕劑的工藝之后，在透明基板上形成附加圖案孔的工藝的流程圖。
圖9是在本發(fā)明的背面曝光工藝中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，通過負(fù)性光致抗蝕劑的工藝之后，在一次金屬層上形成二次金屬層的工藝的流程圖。
最佳實(shí)施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
即，如附圖1至9所示，本發(fā)明的利用背面曝光技術(shù)的保護(hù)微細(xì)圖案及沉積金屬層的方法，在形成透明基板和金屬層的狀態(tài)下，實(shí)施背面曝光，因此容易實(shí)現(xiàn)之后的工藝。
這種本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于，在形成在透明基板21上的金屬層22及透明基板21上，根據(jù)預(yù)定的圖案形成圖案孔25，并作為后加工方法在金屬層22及所述圖案孔25涂布感光材料26，并通過背面曝光去除部分所述感光材料。
因此，在如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)在透明基板上形成圖案孔之后，要再次利用光致抗蝕劑等進(jìn)一步加工圖案孔時(shí)，需要進(jìn)行另外的掩模對準(zhǔn)，但是由于光致抗蝕劑，難以向準(zhǔn)確的位置對準(zhǔn)，因此，一次加工的圖案孔與之后加工的圖案孔不能對準(zhǔn)，導(dǎo)致發(fā)生不良。
但是，通過利用本發(fā)明的背面曝光工藝，即使多次加工圖案孔，也能夠使其與原先加工的圖案孔一致，從而具有顯著降低整個(gè)元件的不良率的優(yōu)點(diǎn)。
下面，對所述工藝技術(shù)進(jìn)行說明。
即，如圖中例子所示，執(zhí)行刻蝕步驟，相對于在透明基板21上形成的金屬層22，利用包括預(yù)定圖案的光致抗蝕劑23刻蝕金屬層22和透明基板21，在金屬層22和透明基板21上形成圖案孔25，或者通過金屬層22刻蝕在金屬層22上形成圖案孔25。
進(jìn)一步詳細(xì)觀察可知，執(zhí)行金屬層形成步驟，在準(zhǔn)備的透明基板21上形成金屬層22。這種金屬層22是在后述的背面曝光中設(shè)定加工區(qū)域的重要因素。
并且，執(zhí)行光致抗蝕劑形成步驟，在金屬層22上涂布光致抗蝕劑23，形成預(yù)定圖案。
并且，執(zhí)行刻蝕步驟，相對于在光致抗蝕劑23形成的預(yù)定圖案區(qū)域，刻蝕金屬層22和透明基板21，并形成圖案孔25。并且，在刻蝕步驟中可以適用如圖2所示的對金屬層22執(zhí)行刻蝕步驟，并且對透明基板21執(zhí)行刻蝕的實(shí)施例。并且，根據(jù)需要，可以適用根據(jù)采用的技術(shù)情況只對金屬層執(zhí)行刻蝕的實(shí)施例等，根據(jù)元件的特性或電路實(shí)施情況，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行金屬層刻蝕和透明基板刻蝕等。
并且，在進(jìn)行后加工時(shí)，當(dāng)只有金屬層被刻蝕時(shí)，可以進(jìn)行對于部分圖案區(qū)域的透明基板的刻蝕，可以進(jìn)行對于金屬層上層的形成二次金屬層的工藝。并且，就其他實(shí)施例的金屬層和透明基板被刻蝕的實(shí)施例而言，也可以對透明基板實(shí)施附加刻蝕，還可以在金屬層和透明基板被刻蝕的狀態(tài)下，執(zhí)行形成二次金屬層的實(shí)施例。并且，圖3和圖4是在金屬層和透明基板都進(jìn)行一次刻蝕的狀態(tài)下，圖3示出執(zhí)行利用正性光致抗蝕劑的背面曝光，實(shí)現(xiàn)二次透明基板的附加刻蝕的實(shí)施例，圖4示出在金屬層和透明基板進(jìn)行一次刻蝕的狀態(tài)下，執(zhí)行利用負(fù)性光致抗蝕劑的背面曝光，在金屬層上形成附加二次金屬層的實(shí)施例。下面，對這種后加工實(shí)施例進(jìn)行說明。
為了執(zhí)行后加工，執(zhí)行背面曝光準(zhǔn)備步驟，在通過刻蝕形成預(yù)定圖案的圖案孔25和金屬層22上部涂布感光材料26。
并且，背面曝光利用感光材料26(例如，光致抗蝕劑)，這種所述感光材料26選自正性光致抗蝕劑或負(fù)性光致抗蝕劑并實(shí)施。對此，將在后面進(jìn)行詳細(xì)說明。
接下來，在所述背面曝光步驟之前，執(zhí)行對準(zhǔn)步驟，根據(jù)背面曝光的位置對準(zhǔn)透明基板21。
尤其，如圖5所示，可利用元件制造設(shè)備的基板治具30支撐透明基板21。
這種對準(zhǔn)步驟的基板治具30可用于固定透明基板，并且可用于使透明基板21改變上下方向，之后進(jìn)行對準(zhǔn)。
這種對準(zhǔn)步驟可以在背面曝光準(zhǔn)備步驟之前執(zhí)行，也可以在背面曝光準(zhǔn)備步驟之后執(zhí)行，是根據(jù)實(shí)施的設(shè)施情況或元件的特性而定，如上所述，當(dāng)在背面曝光準(zhǔn)備步驟中形成感光材料時(shí)，對準(zhǔn)步驟優(yōu)選在后執(zhí)行。
因此，在對準(zhǔn)步驟中的固定基板的過程中，當(dāng)背面曝光的光照射在下面進(jìn)行時(shí)，直接固定基板，但是當(dāng)背面曝光的光照射在上側(cè)照射時(shí)，還可以通過回轉(zhuǎn)部件(未示出)旋轉(zhuǎn)，以使透明基板21朝向上部。因此，針對利用使用基板治具的回轉(zhuǎn)部件的實(shí)施例，光照射在上部進(jìn)行，從而可以以直接使用普通的光照射部件的方式實(shí)施。
并且，如圖5所示，用于對準(zhǔn)步驟的元件制造設(shè)備的所述基板治具30包括：治具部31，結(jié)合在透明基板21的兩側(cè)或邊緣；治具底座32，設(shè)有治具部31。因此，可以使透明基板21穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)或保持所處的狀態(tài)，以穩(wěn)定地執(zhí)行背面曝光。
之后，如圖3至圖5等的示例，執(zhí)行背面曝光步驟，在透明基板21側(cè)進(jìn)行背面曝光，去除部分感光材料26。
如上所述，在一次形成金屬層或在透明基板上一次形成圖案孔的狀態(tài)下，在二次形成二次金屬層及有關(guān)圖案孔的后加工中，使用本發(fā)明的背面曝光工藝技術(shù)，從而能夠容易地形成二次金屬層，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有的圖案孔準(zhǔn)確一致的加工，從而使整個(gè)元件的特性良好。
如上所述，元件制造設(shè)備還包括回轉(zhuǎn)部件(未示出)，其在用基板治具30固定基板的狀態(tài)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以在上方曝光時(shí)，旋轉(zhuǎn)透明基板21執(zhí)行背面曝光以使其從下朝向上方，之后回轉(zhuǎn)透明基板21以使其重新朝向下方。
之后，執(zhí)行背面曝光步驟，在透明基板21側(cè)進(jìn)行背面曝光，去除部分感光材料26。
并且，在進(jìn)行背面曝光時(shí)，去除部分感光材料，這種感光材料可以使用正性光致抗蝕劑(positivephotoresist)或負(fù)性光致抗蝕劑(negativephotoresist)。
即，如圖3所示，所示感光材料26可由正性光致抗蝕劑組成，并通過所述背面曝光步驟來去除預(yù)定圖案孔的感光材料。
如上所述，當(dāng)使用正性光致抗蝕劑為感光材料時(shí)，通過背面曝光只去除在一次加工時(shí)形成的圖案孔部分的感光材料。
之后，在所述背面曝光步驟之后，執(zhí)行附加刻蝕步驟，對去除感光材料的預(yù)定圖案孔部分的透明基板21進(jìn)行刻蝕。
并且，可進(jìn)行如圖3所示的實(shí)施例，為了在一次加工時(shí)通過刻蝕而在金屬層22和透明基板21上形成預(yù)定圖案孔的狀態(tài)下，再次進(jìn)行二次附加刻蝕，在背面曝光時(shí)，利用正性光致抗蝕劑，僅對不具有金屬層22的圖案孔部分去除感光材料。
并且，在附加刻蝕步驟中，可以在所述背面曝光步驟之后，對透明基板21的預(yù)定圖案區(qū)域進(jìn)行附加刻蝕。因此，可以在透明基板21上形成比現(xiàn)有圖案孔更深的孔。這樣，可以通過現(xiàn)有的一次加工使整體的元件形成均勻的深度的圖案孔，之后對預(yù)定區(qū)域的圖案孔可以根據(jù)需要形成更深的孔。這時(shí)，本發(fā)明的背面曝光是，利用正性光致抗蝕劑去除圖案孔部分的感光材料，再次通過二次刻蝕，形成比其他部分的圖案孔更深的孔。因此，具有形成更加穩(wěn)定且與現(xiàn)有的加工的圖案孔準(zhǔn)確一致的二次加工的孔的優(yōu)點(diǎn)。
并且，在一次刻蝕加工時(shí)，只實(shí)現(xiàn)了對金屬層22的刻蝕，因此在金屬層形成預(yù)定圖案孔之后，在背面曝光時(shí)，通過正性光致抗蝕劑去除圖案孔部分的感光材料的狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)以透明基板21為對象的附加刻蝕。即，在一次刻蝕時(shí)需要形成針對金屬層的預(yù)定圖案，在部分預(yù)定圖案部分中，可用于需要形成針對透明基板的圖案孔的情況。此時(shí)，也具有精密形成與現(xiàn)有的金屬層上形成的圖案孔一致的附加圖案孔的優(yōu)點(diǎn)。
接下來，所述感光材料26可以由負(fù)性光致抗蝕劑組成并實(shí)施。即，執(zhí)行在透明基板21側(cè)進(jìn)行背面曝光并去除部分感光材料26的背面曝光步驟，并且使用負(fù)性光致抗蝕劑，從而通過實(shí)施所述背面曝光步驟，以去除預(yù)定圖案孔之外的金屬層上的感光材料，并形成在預(yù)定圖案孔中感光材料突出的孔填充突起27。這是有益于如下所述的不損傷圖案孔部分的同時(shí)容易對其他區(qū)域進(jìn)行后加工的工藝。此時(shí)，在一次刻蝕時(shí)可以只在金屬層22形成預(yù)定圖案孔，并且，也可以在金屬層22和透明基板21均形成預(yù)定圖案孔。
并且，在所述背面曝光步驟之后，執(zhí)行第二金屬層形成步驟，在金屬層22上形成第二金屬層28。
并且，還執(zhí)行二次圖案孔形成步驟，去除所述孔填充突起27的感光材料，形成二次圖案孔。
優(yōu)選地，所述孔填充突起27的感光材料通過剝離(lift-off)去除。
并且，所述第二金屬層可以由與金屬層相同或互不相同的材質(zhì)組成。即，當(dāng)使用與一次形成的金屬層相同的金屬實(shí)施時(shí)，有益于形成更厚的所屬區(qū)域的金屬層?；蛘?，當(dāng)一次形成的金屬層與第二金屬層由互不相同的金屬組成時(shí)，有益于要保護(hù)現(xiàn)有的金屬層或利用導(dǎo)電等元件的有利的特性的情況。
以上所使用的所述金屬層(或第二金屬層等)由cr、cu及ti中的任意一種組成。
并且，如上所述，在形成第二金屬層的狀態(tài)下，也可以對部分圖案部分的透明基板執(zhí)行附加刻蝕。即，包括附加刻蝕步驟，對去除感光材料的所述二次圖案孔部分的所述透明基板進(jìn)行刻蝕。因此，可以對透明基板精密地執(zhí)行刻蝕。
具體實(shí)施方式
通過如上所述的本發(fā)明的光元件等的背面曝光工藝，可以保護(hù)光元件的微細(xì)圖案，同時(shí)容易沉積金屬掩模層，下面是有關(guān)實(shí)施例。
即，優(yōu)先準(zhǔn)備透明基板21。這種透明基板21大體上向上部表面形成光致抗蝕劑、金屬層等，并組成元件的底座。
并且，如圖和以下說明所示，通過多個(gè)工藝制造光元件、半導(dǎo)體層、顯示器面板等元件。因此，本發(fā)明在這種工藝中實(shí)施背面曝光，從而可以實(shí)現(xiàn)形成在透明基板的圖案孔的附加加工，容易在金屬層上部再次形成金屬層，同時(shí)具有不損傷現(xiàn)有的圖案的優(yōu)點(diǎn)。
下面，參照附圖對所述的一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說明。
1.基板1t石英晶片(substrate1tquartzwafer)
優(yōu)先準(zhǔn)備透明基板21。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用透過率優(yōu)異的石英晶片來實(shí)施，為了背面曝光，基板優(yōu)選為透明。
2.cr層沉積(crlayerdeposition)
接下來，執(zhí)行金屬層形成步驟，在透明基板21上形成金屬層22。
即，在光元件制造工藝中是使用金屬層，而本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中表示cr金屬層。
在此，cr:sio2選擇比優(yōu)選為20:1以上，附著(adhesion)特性良好。
利用濺射(sputter)設(shè)備沉積金屬層，其利用等離子，使腔內(nèi)離子濺射cr靶，并在基板沉積鉻。針對光元件，刻蝕7μm所使用的厚度一般為
3.光刻(photo-lithography)
然后，執(zhí)行光致抗蝕劑形成步驟，在金屬層22上涂布光致抗蝕劑23，并形成預(yù)定圖案。
為了進(jìn)行cr刻蝕，使用光掩模執(zhí)行光致抗蝕劑圖形化工藝。所使用的光致抗蝕劑為az5214，以4000rpm進(jìn)行工藝時(shí)鍍覆的厚度為1.4μm。接著，利用紫外線曝光機(jī)(i-lineuv)進(jìn)行曝光，并利用mif300developer形成圖案。為了使用cr刻蝕用光掩模，在110℃下硬烘1分鐘。因此，使用光掩模的cr刻蝕可以采用一般使用的技術(shù)。
當(dāng)使用厚的正性光致抗蝕劑時(shí)，因其厚度厚而具有可以得到高選擇比的優(yōu)點(diǎn)，但是，難以形成1μm的光元件圖案，隨著曝光時(shí)間延長，因駐波現(xiàn)象而正性光致抗蝕劑輪廓變差，并且可能難以實(shí)現(xiàn)微細(xì)圖案。
接下來，執(zhí)行刻蝕步驟，對形成于光致抗蝕劑23的預(yù)定圖案區(qū)域的金屬層22及透明基板21進(jìn)行刻蝕并形成圖案孔25。
4.cr刻蝕(cretch)
首先，通過刻蝕金屬層22，在金屬層形成預(yù)定圖案。對于這種金屬層可以使用cr、cu、ti等，在所述的實(shí)施例中使用了
即，使用pr圖案進(jìn)行cr刻蝕，其利用一般公知的腔內(nèi)等離子和cl2氣體(gas)，cr與cl2氣體發(fā)生反應(yīng)，并以cr2cl3揮發(fā)性氣體被去除。此工藝為一般用于cr刻蝕的技術(shù)。
5.sio2刻蝕(sio2etch)
接下來，對透明基板21執(zhí)行刻蝕。
對此，可以采用廣為人知的使用pr&crmetalmask刻蝕sio2的技術(shù)。在所述的實(shí)施例中使用cf4、c4f8、he及o2氣體對sio2進(jìn)行刻蝕，電感耦合功率(icppower)為2300w、偏置功率(biaspower)為300w，并在6mtorr工藝壓力下進(jìn)行20分鐘。cf4和c4f8氣體使用了氟碳(fluorocarbon)系的氣體，并通過icppower和biaspower，通過離子與sio2的物理沖撞來進(jìn)行刻蝕，根據(jù)該力的程度，可以調(diào)節(jié)刻蝕率、垂直性、選擇比。并且，cfx離子通過與sio2相遇并變換成sifx揮發(fā)性氣體的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行刻蝕。因此，針對光元件，優(yōu)選刻蝕6～7μm左右。
并且，在后續(xù)執(zhí)行的本發(fā)明的背面曝光可以在cr的厚度因無法預(yù)料的因素剩一些時(shí)和想要進(jìn)一步進(jìn)行附加刻蝕時(shí)使用，因此更有用。
例如，當(dāng)需要進(jìn)行10μm以上深的刻蝕工藝，但是如上所述，因厚金屬膜的薄膜應(yīng)力而不能一次性進(jìn)行時(shí)，背面曝光只需用簡單的工藝就可以執(zhí)行刻蝕工藝，而不需要如現(xiàn)有的掩模對準(zhǔn)的誤差等步驟。
并且，因難以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體工藝設(shè)備的設(shè)備維護(hù)管理，即使進(jìn)行相同工藝，也會經(jīng)常出現(xiàn)意料之外的結(jié)果。在作為實(shí)施例進(jìn)行的需要形成
(背面曝光準(zhǔn)備步驟)
執(zhí)行背面曝光準(zhǔn)備步驟，在通過前工藝的刻蝕來形成預(yù)定圖案的金屬層22和透明基板21上的所述圖案孔25和金屬層22上部涂布感光材料。因此，進(jìn)行后工藝的背面曝光時(shí)，去除部分感光材料26，從而能夠容易執(zhí)行后處理工藝。因此，所使用的感光材料可以由正性光致抗蝕劑或負(fù)性光致抗蝕劑組成并實(shí)施。
(對準(zhǔn)步驟)
此外，在后述的背面曝光步驟之前，還包括對準(zhǔn)步驟，通過元件制造設(shè)備的基板治具30執(zhí)行透明基板21等的層對準(zhǔn)。
從而在進(jìn)行背面曝光的光照射時(shí)，可以去除與所需圖案有關(guān)的光致抗蝕劑。
在一般的元件制造設(shè)備中，進(jìn)行曝光時(shí)光照射大部分在元件的上方進(jìn)行照射，本發(fā)明的部分實(shí)施例也可以以在透明基板21所處的下方進(jìn)行光照射的方式實(shí)施。
并且，更為優(yōu)選地，作為用于一般元件制造設(shè)備的技術(shù)，也可以以在上方進(jìn)行光照射的方式實(shí)施。為此，在光照射之前，使朝向下方的透明基板21旋轉(zhuǎn)以朝向上方，之后實(shí)施背面曝光。
因此，還包括回轉(zhuǎn)部件(未示出)，使透明基板21等的層穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)以朝向上方。
并且，還包括基板治具30，為了使透明基板21等的層穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)而固定透明基板21。
從而對準(zhǔn)步驟還包括旋轉(zhuǎn)透明基板21等的層以使透明基板21朝向上方的方式進(jìn)行對準(zhǔn)的工藝。
并且，如圖5所示，所述基板治具30由結(jié)合在透明基板21的兩側(cè)或邊緣的治具部31，以及設(shè)有治具部31的治具底座32組成。
6.光致抗腐蝕涂覆(photoresistcoating)(背面曝光)
之后，在透明基板21向光源側(cè)方向?qū)?zhǔn)的狀態(tài)下，對透明基板21執(zhí)行背面曝光步驟。
即，執(zhí)行在透明基板21側(cè)進(jìn)行背面曝光，以去除感光材料26的背面曝光步驟。
在進(jìn)行這種背面曝光時(shí)，感光材料均可以使用正性光致抗蝕劑、負(fù)性光致抗蝕劑等類型。
大體上厚度(thickpr)可以為8μm以上。只有在刻蝕槽中充分填充pr(感光材料)，才能順利進(jìn)行背面曝光和后續(xù)的工藝。
并且，背面曝光是在透明基板21的后方進(jìn)行光照射的，因此，在透明基板后面的異物污染必須要少，并且優(yōu)選使用對準(zhǔn)或回轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)元件的前面圖案的治具。
在部分實(shí)施例中，如果曝光機(jī)與透明基板所處的方向相同，即使沒有治具等部件，也可以實(shí)施uv光照射的背面曝光。
作為正性光致抗蝕劑也可以使用az4620，并在基板上涂覆約8～9μm左右。
作為負(fù)性光致抗蝕劑也可以使用jsrthb126n，并作為實(shí)際實(shí)驗(yàn)的pr，可以在基板上涂覆約32μm厚度。
如上所述，元件的基板由透明基板組成，并且，在形成圖案的狀態(tài)下，可以通過背面曝光工藝進(jìn)行后加工，下面將分開說明背面曝光的光致抗蝕劑(感光材料)由正性光致抗蝕劑組成的實(shí)施例和由負(fù)性光致抗蝕劑組成的實(shí)施例。
首先，如圖3所示，對背面曝光的感光材料由正性光致抗蝕劑組成的實(shí)施例進(jìn)行說明。作為涂布于金屬層21或圖案孔等的感光材料的正性光致抗蝕劑可以使用az4620。
7-1.背面曝光
向所述透明基板21方向照射光，并進(jìn)行背面曝光工藝，在此，是針對所述感光材料26由正性光致抗蝕劑組成的實(shí)施例。所使用的az4620光致抗蝕劑以2500rpm被旋涂(spincoating)，厚度約為8～9μm。之后，實(shí)施背面曝光工藝，并在mif300developer沖洗2分鐘，為了用于刻蝕透明基板21，在110℃下進(jìn)行兩分鐘硬烘(hardbaking)。
從而，如圖3所示，通過所述背面曝光步驟去除在金屬層22和透明基板21等形成的預(yù)定圖案孔的感光材料。
并且，在這種所述背面曝光步驟之后，還可以執(zhí)行對透明基板的預(yù)定圖案區(qū)域的二次刻蝕步驟。因此，在這種情況下，所述二次刻蝕步驟適用于對現(xiàn)有的已加工的透明基板21中的圖案孔以更深的深度進(jìn)行附加加工的情況。
因此，在正性光致抗蝕劑(positivephotoresist)的實(shí)施例中，進(jìn)行背面曝光時(shí)，不會透過金屬層22，從而受到光的部分被沖洗。
這其實(shí)是對根據(jù)圖案形狀而涂布在金屬層22的光致抗蝕劑實(shí)施背面曝光的，并且是在沒有額外的金屬層22的掩模的情況下實(shí)施的，從而在進(jìn)行附加工藝時(shí)，與現(xiàn)有的圖案孔相比，不存在對準(zhǔn)誤差，可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)圖案。
并且，沒有對準(zhǔn)鍵等額外的部件，因此具有縮短工藝時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。
并且，不使用掩模，因此可以節(jié)省掩模制造費(fèi)用。
并且，如上所述，利用治具保護(hù)形成在正面等現(xiàn)有的元件的圖案等。
即，這種基板治具用于使正面不與地面等接觸，優(yōu)選為不能反射的透明材質(zhì)，若可以反射，基板和治具被反射，會產(chǎn)生影響，因此使其不能反射。
因此，通過背面曝光去除無金屬層22的光致抗蝕劑(pr)，形成與現(xiàn)有的圖案相同的孔，從而可以執(zhí)行精密的曝光工藝，將現(xiàn)有的圖案孔相同地、沒有誤差地形成在透明基板21。
8-1.sio2干式刻蝕
然后，可以執(zhí)行對透明基板21的預(yù)定圖案區(qū)域的二次刻蝕。
即，將正性光致抗蝕劑當(dāng)作掩模使用，從而可以以與現(xiàn)有的圖案相同的圖案，對基板執(zhí)行附加刻蝕，由此可以實(shí)現(xiàn)精密的后工藝。
并且，針對az4620，8μm的pr可以刻蝕石英(quartz)約16μm。
并且，可以以選擇比az4620:sio2＝1:2實(shí)施。
接著，在用背面曝光進(jìn)行二次后工藝時(shí)，對透明基板21執(zhí)行二次刻蝕，然后再次執(zhí)行三次刻蝕，此時(shí)，可以從在所述金屬層或圖案孔等的上部涂布感光材料(photoresist)的步驟(6.光致抗腐蝕(背面曝光))開始重新進(jìn)行，并繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)工藝。但是，當(dāng)刻蝕過深時(shí)，需要確認(rèn)pr是否充分填充到圖案孔內(nèi)。
接下來，如圖4所示，對背面曝光的感光材料由負(fù)性光致抗蝕劑組成的實(shí)施例進(jìn)行說明。作為涂布在金屬層21或圖案孔等中的感光材料的負(fù)性光致抗蝕劑，可以使用jsrthb126n。
7-2.背面曝光
即，所述感光材料26由負(fù)性光致抗蝕劑組成，并且，通過所述背面曝光步驟去除形成在金屬層22上的預(yù)定圖案區(qū)域以外的感光材料，并在預(yù)定圖案區(qū)域中形成由感光材料突出而成的孔填充突起27。
由于這種負(fù)性光致抗蝕劑特性，受到光的部分會被硬化。在所述的實(shí)施例中，以800rpm進(jìn)行旋涂，且厚度為32μm。具有可以通過調(diào)節(jié)rpm來調(diào)節(jié)孔填充突起27的高度，通過調(diào)節(jié)背面曝光的時(shí)間來調(diào)節(jié)孔填充突起27的輪廓(profile)角度的優(yōu)點(diǎn)。作為后續(xù)工藝進(jìn)行的lift-off工藝隨著pr被去除，在圖案孔以外的金屬膜上會沉積金屬層，因此孔填充突起27應(yīng)垂直地形成。
并且，在后續(xù)沉積金屬層時(shí)，支柱形的孔填充突起27保護(hù)現(xiàn)有的已刻蝕的微細(xì)圖案完好無損。
由于負(fù)性光致抗蝕劑特性，環(huán)氧樹脂(epoxy)成分強(qiáng)，粘度高，涂布的厚度比正性光致抗蝕劑類型厚。
8-2.金屬層(metallayer)沉積(除cu)
并且，在所述背面曝光步驟之后，執(zhí)行第二金屬層形成步驟，在金屬層22上形成第二金屬層28。
并且，可以利用濺射/電子束蒸發(fā)器(sputter/e-beamevaporator)執(zhí)行金屬沉積過程。
這種第二金屬層28可以沉積cr、cu及ti等多種金屬。
由于負(fù)性光致抗蝕劑的高粘度，具有耐高溫的特性，因此可以以不發(fā)生裂紋(crack)的厚度進(jìn)行沉積。
并且，當(dāng)使用電鍍時(shí)，可以在不發(fā)生剝離的情況下進(jìn)行金屬沉積。
8-3.剝離(lift-off)
接下來，執(zhí)行二次圖案孔形成步驟，去除所述孔填充突起的感光材料。
即，在形成二次金屬層28之后，可以利用剝離劑(stripper)等對孔填充突起27進(jìn)行剝離。
或者，可以對附加的金屬層掩模進(jìn)行附加刻蝕。
由此，如圖4所示，在透明基板上部形成二次金屬層。對此，如圖6及圖7所示，可以看到負(fù)性光致抗蝕劑實(shí)施例的電子顯微鏡圖像(semimage)結(jié)果。
這種實(shí)施例的條件為如下所示。
(利用負(fù)性光致抗蝕劑的背面曝光實(shí)驗(yàn))
使用基板：8英寸石英基板(quartzsubstrate)(1t)
刻蝕圖案：16頻道刻分色器(opticalsplitter)6.76μm刻蝕
pr種類：jsrthb-126n(negativetype)
(工藝條件)
旋涂(spincoating)：800rpm/32μm
軟烘(softbaking)：90℃300sec
曝光(exposure)：65sec(780jcm-2)
沖洗(develop)：4min(dvi2000)
硬烘(hardbaking)：110℃240sec
由此，如圖6及7所示可知，形成在金屬層22和透明基板21的圖案孔25中的孔填充突起27以高32.70μm、寬19.23μm形成，圖案孔內(nèi)不存在空隙而充分填充。在如上所述的狀態(tài)下，執(zhí)行向金屬層上部再次涂布金屬層的工藝，從而在沒有額外的掩模的情況下，能夠以與現(xiàn)有的圖案孔準(zhǔn)確一致的圖案連續(xù)涂布金屬層。
以上對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，記載的一個(gè)實(shí)施例是為了使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易地實(shí)施本發(fā)明，因此本發(fā)明的技術(shù)思想不應(yīng)由所述實(shí)施例的記載而被限定性地進(jìn)行解釋。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明具有如下的卓越的效果，即，在透明基板和金屬層上形成有預(yù)定圖案的狀態(tài)下，為了附加工藝，不使用光元件掩模，保護(hù)已形成的圖案的同時(shí)，無對準(zhǔn)誤差地沉積光致抗蝕劑金屬層，并且，在進(jìn)行后續(xù)工藝時(shí)，通過向透明基板側(cè)執(zhí)行背面曝光，現(xiàn)有的金屬層對光致抗蝕劑起到掩模作用，因此不需要另外的掩模，可以節(jié)省制造時(shí)間及費(fèi)用，因此可以提高經(jīng)濟(jì)性。
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