具有吸光层的感光层结构与使用感光层结构的光刻工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种感光层结构，包括一光刻胶层及至少一吸光层，吸光层涂布在光刻胶层的顶部与底面的至少其中之一，吸光层能够吸收部份特定波长的曝光光线。另外，使用该感光层结构的光刻工艺包括以下步骤：首先，提供一衬底。再来，在该衬底上涂布一感光层结构，感光层结构包括一光刻胶层及至少一吸光层，吸光层涂布在光刻胶层的顶部与底面至少两者其中之一，吸光层能够吸收部份特定波长的曝光光线。之后，提供一光刻版，光刻版设置于该衬底上方。然后，对衬底进行以曝光。再来，对曝光后的感光层结构进行显像。本发明的有益效果是，能够解决光刻工艺精度控制的问题，并有效提升光刻工艺的精度与宽容度。
【专利说明】具有吸光层的感光层结构与使用感光层结构的光刻工艺
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种用于光刻工艺的感光层结构，且特别是关于一种具有吸光层的感光层结构与使用该感光层结构的光刻工艺。
【背景技术】
[0002]光刻工艺(Photolithography)在光电半导体与集成电路工艺中是非常重要的工序，各层薄膜上的图案(Pattern)或杂质(Dopants)区域都是由光刻工艺所决定,而光刻工艺也影响了硅芯片上的线宽。因此，能否制作出精密细小的组件，光刻工艺是个关键的步骤。
[0003]但是现有的光刻工艺是有缺陷的，请参照图1A及图1B，图1A及图1B所绘示为习知的光刻工艺的流程示意图。在光刻工艺中，会先将电路结构制作在一光刻版12上，并在金属层10上涂布一光刻胶11，之后再用光线穿过光刻版12来照射光刻胶11，进行曝光(Exposure)步骤。光刻胶11被光线照射的部份会产生化学变化，再进行显像(Development)将产生化学变化的光刻胶11去除，剩下的光刻胶11就会呈现与光刻版12上相同的图案。接下来，进行蚀刻工艺，对金属层10进行蚀刻，未被光刻胶11覆盖的金属层10便会被移除，这样就可以在金属层10上制成与光刻版12上相同的电路图案。
[0004]然而，在曝光步骤中所使用的光线，并无法完全垂直地照射在金属层10上，又光线穿过光刻版12上的图案时，会产生绕射等光学现象，因此最后有部分光线会照射在不欲曝光的部分光刻胶11上(图1A的虚线14)。又或着,若金属层10为一反光材质,光线照射时就会被金属层10的表面所反射，反射的光线会照射到原本被光刻版12遮蔽的部份光刻胶11。这样一来，请参照图1B，当进行显像步骤时，产生的结果会与理想值(图1B的虚线15)有落差，就没有办法精确的控制线路的粗细。而现今电子组件都朝向细小精密发展，若无法控制光刻的精度，就很难制造更细小精密的电子组件。换言之，习知的光刻工艺欲达到更细小精密组件变成更加困难，工艺窗口宽容度变的更为窄小，进而阻碍产品良率的提升。
[0005]因此，要如何解决习知于光刻工艺中曝光精度不佳的问题，并能够顺利制造细小精密的组件，便是值得本领域技术人员去思量的。
【发明内容】
[0006]为了解决上述的问题，本发明的目的在于解决习知光刻工艺精度的控制问题，有效提升光刻工艺的精度与宽容度。
[0007]基于上述目的与其他目的，本发明提供一种感光层结构，包括一光刻胶层及至少一吸光层，吸光层涂布在光刻胶层的顶部与底面的至少其中之一，吸光层能够吸收部份特定波长的光线。
[0008]在上述的感光层结构，其中光刻胶层为干膜光刻胶或湿膜光刻胶。
[0009]在上述的感光层结构，其中吸光层是涂布在光刻胶层的顶部与底面。
[0010]在上述的感光层结构，还包括一保护离形膜，保护离形膜贴附在感光层结构的最顶部。
[0011]基于上述目的与其他目的，本发明还提供一种使用感光层结构的光刻工艺:
[0012]提供一衬底；
[0013]A.在该衬底上涂布一感光层结构,感光层结构包括:
[0014]一光刻胶层及至少一吸光层，吸光层涂布在光刻胶层的顶部与底面的至少其中之一，吸光层能够吸收部份特定波长的曝光光线。
[0015]B.提供一光罩(光刻)，光刻版设置于该衬底上方；
[0016]C.对光刻版与衬底进行曝光；及
[0017]D.对曝光后的感光层结构进行显像。
[0018]在上述的使用感光层结构的光刻工艺，其中光刻胶层为干膜光刻胶或湿膜光刻胶。
[0019]在上述的使用感光层结构的光刻工艺，其中吸光层是涂布在光刻胶层的顶部与底面。
[0020]在上述的使用感光层结构的光刻工艺，其中感光层结构还包括一保护离形膜，保护离形膜贴附在感光层结构的最顶部。
[0021]本发明的有益效果是，解决习知光刻工艺精度的控制问题，有效提升光刻工艺的精度与宽容度。
[0022]为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，下文将以实施例并配合所附图式，作详细说明如下。需注意的是，所附图式中的各组件仅是示意，并未按照各组件的实际比例进行绘示。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1A及图1B所示为现有的光刻工艺的流程示意图。
[0024]图2A所示为本实施例的感光层结构21的示意图。
[0025]图2B所示为感光层结构21涂布于金属层10上的示意图。
[0026]图2C所示为感光层结构21曝光的示意图。
[0027]图2D所示为感光层结构21经过显像的后的示意图。
[0028]图3A所示为另一实施例的感光层结构31的示意图。
[0029]图3B所示为感光层结构31曝光的示意图。
[0030]图4所示为具有吸光层的感光层结构与无吸光层的感光层结构的实验曲线图。
[0031]图5A至图5E所示为使用本发明的感光层结构的光刻工艺方法。
[0032]图6所示为又一实施例的感光层结构。
【具体实施方式】
[0033]请参照图2A，图2A所绘示为本实施例的感光层结构21的示意图。感光层结构21主要由一光光刻胶层211及一吸光层212所构成。吸光层212是涂布在光刻胶层211的顶部，且吸光层212例如是一种染料，让吸光层212能够吸收部份特定波长的曝光光线。请参照图2B，图2B所绘示为感光层结构21涂布于金属层10上的示意图。感光层结构21是应用于光电半导体与集成电路工艺中的光刻工艺，将感光层结构21涂布于一金属层10上，做为光刻胶使用。而在本实施例中，感光层结构21是应用于光电半导体与集成电路、组装或微机电系统工艺，故感光层结构21中的光刻胶层211是一种湿膜光刻胶。当然，光刻胶层211也可以采用干膜光刻胶，并且将采用干膜光刻胶的感光层结构21应用在印刷电路板(PCB)的工艺中。
[0034]请参照图2C，图2C所绘示为感光层结构21曝光的示意图。在光刻工艺中的曝光步骤，是用光线穿过一光刻版12来照射感光层结构21与金属层10。但是穿过光刻版12的光线并不会垂直照射在感光层结构21与金属层10上，可能会因为绕射现象或其他因素使光线散射(图2C中的斜线区24)。此时，由于穿过光刻版12直接照射在感光层结构21与金属层10上的曝光量较高，能够穿透吸光层212使光刻胶层211顷利产生化学变化。而斜线区24中散射光线的曝光量较低，故在经过吸光层212时大部分就会被吸收，无法穿透吸光层212，这样就不会影响到被光刻版12遮蔽的光刻胶层211。请参照图2D，图2D所绘示为感光层结构21经过显像之后的示意图。其中，感光层结构21经过显像步骤后去除了被曝光部份的光刻胶层211，而吸光层212会在显像过程中被显像液溶解，因此整个吸光层212也会被去除。相较于图1B的显像结果，由于散射的光线被吸光层212所吸收，故使用感光层结构21后产生的显像结果将更为精确，不会因为光线散射而显像产生误差。
[0035]请参阅图3A，图3A所绘示为另一实施例的感光层结构31的示意图。本实施例的感光层结构31主要由一光刻胶层311及复数个吸光层312所构成。吸光层312分别涂布在光刻胶层311的顶部与底面，且吸光层312是一种染料，让吸光层312可以吸收部份特定波长的曝光光线。
[0036]请参阅图3B，图3B所绘示为感光层结构31曝光的示意图。在某些光电半导体与集成电路工艺中，会采用表面较为光亮的反光材质做为衬底30，因此在曝光步骤时，光线穿过感光层结构31会被衬底30反射，被基板30反射的光线可能会射向被光刻版12遮蔽的光刻胶层311 (图3B的虚线箭头34)。此时，由于穿过光刻版12直接照射在感光层结构31与基板30上的光线曝光量较高，能够穿透两层吸光层312使光刻胶层311顺利产生化学变化。而被衬底反射的光线因曝光量较低，反射时会被光刻胶层311底面的吸光层312吸收，而使绝大部分被衬底反射的光线无法再照射至光刻胶层311。通过光刻版12而散射的光线(图3B中的斜线区24)，也会因为曝光量较低被光刻胶层311顶部的吸光层所吸收。换句话说，光刻胶层311底面的吸光层312能够吸收被衬底30所反射的光线(虚线箭头34)；光刻胶层311顶部的吸光层312则能够吸收散射的光线(斜线区24)。借由光刻胶层311顶部与底面的两层吸光层312吸收多余的光线，避免被光刻版12遮蔽的光刻胶层311产生不需要的化学反应。如此一来，就能够更进一步提高光刻工艺的精度。
[0037]上述的感光层结构31，是应用于光电半导体与集成电路、组装或微机电系统工艺中，故光刻胶层311是采用湿膜光刻胶。同样的，也可以采用干膜光刻胶，并将感光层结构31应用于印刷电路板工艺中。
[0038]请参阅图4，图4所绘示为具有吸光层的感光层结构与无吸光层的感光层结构的实验曲线图。X轴是曝光量，Y轴则是导线的宽度。直线A是欲制作的线宽，虚线B及虚线C则是线宽正负百分之十误差的容许值。LI是无吸光层的感光层结构线宽与曝光量的变化曲线，L2则是具有吸光层的感光层结构线宽与曝光量的变化曲线。从图4观之，两种感光层结构的曲线在误差的容许值范围中，都可以水平投影出曝光量的容许范围，而L2的容许范围W2明显比LI的容许范围Wl大。Wl较小，表示曝光量必须精确控制在一个很小范围内，这在曝光过程中是不容易达到的，否则就必须重复加工或使用较为高价的精密设备才能够精确控制。而W2较大，曝光量可以在较大的范围中变成很容易控制。换言之，相同的线宽使用具有吸光层的感光层结构，可以使用较低阶的设备即可完成，不需要精确控制曝光量。虽然L2需要较高的曝光量，但是曝光过程时间极短，少量提高曝光量并不会因此提高制造成本。
[0039]此外，吸光层212的染料对曝光光波吸收率与厚度会影响误差容许范围的大小。而在本实施例中，吸光层212特定的染料对曝光光波吸收率与厚度，造成L2的误差容许范围为W2。然而，吸光层212的染料对曝光光波吸收率与厚度并非一定规格设定，本领域技术人员能够依据工艺需求或是设备状况来调整吸光层212的染料对曝光光波吸收率与厚度，藉此达到最适当的误差容许范围。
[0040]请参照图5A至图5E，图5A至图5E所绘示为使用本发明的感光层结构的光刻工艺方法。请先参照图5A，首先提供一衬底50。接下来，请参照图5B，在衬底50上涂布一感光层结构51，感光层结构51主要由一光刻胶层511及复数个吸光层512所构成。吸光层512分别涂布在光刻胶层511的顶部与底面，且吸光层512是一种染料，让吸光层512可以吸收部份特定波长的曝光光线。然后，请参阅图5C，在衬底50上方设置一光刻版52。再来，请参阅图5D，从光刻版52上方对基板50、感光层结构51、及光刻版52投射光线进行曝光程序。此时，未被光刻版52遮蔽的感光层结构51会产生化学变化，而散射的光线会被光刻胶层511顶部的吸光层512吸收，衬底50反射的光线则会被光刻胶层511底面的吸光层512吸收，因此能够精确的控制感光层结构51产生化学反应的区域。之后，请参照图5E，对感光层结构51进行显像，去除产生化学反应的部份，而光刻胶层511顶部吸光层512与底面被直接曝光的吸光层512在显像过程中会被显像液溶解。完成显像之后，衬底50就可以依据制程需求进行下一步制造过程，例如:蚀刻、电镀或掺杂等步骤。
[0041]在上述的实施例中，衬底10、30或50，可以依据工艺需求采用不同类型的材质，例如:玻璃、金属、陶瓷、印刷电路板、蓝宝石衬底或硅芯片。而曝光步骤也可以依据不同需求采用不同型式的光刻版曝光法，例如:接触式、近接式、投影式、浸泡或多重曝光投影式等曝光法。
[0042]请参照图6，图6所绘示为又一实施例的感光层结构61。本实施例的感光层结构61主要由一光刻胶层611及复数个吸光层612所构成。吸光层612分别涂布在光刻胶层611的顶部与底面，且吸光层612是一种染料，让吸光层612可以吸收部份特定波长的曝光光线，感光层结构61的最上方还贴附一保护离形膜613。保护离形膜613是一种可以让曝光光线穿透的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)材质。在光刻工艺的曝光步骤中，如果是采用接触式曝光法，光刻版是贴附在保护离形膜613上方，保护离形膜613可保护光刻版不被感光层结构61材料沾黏，同时可保护感光层结构61不被光刻版刮伤。在曝光步骤中，保护离形膜613的厚度与透明度均有可能会影响微影制程的精度，而顶部或底面吸光层612则具有可改善光刻工艺精度的功能。换言之，使用本发明的感光层结构61进行曝光步骤，可以采用原有的设备进行曝光，不用因为保护离形膜的影响而使用高阶的曝光设备。
[0043]上述实施例仅是为了方便说明而举例，虽遭所属【技术领域】的技术人员任意进行修改，均不会脱离如权利要求书中所欲保护的范围。
【权利要求】
1.一种感光层结构，其特征在于，包括: 一光刻胶层；及 至少一吸光层，该吸光层涂布在该光刻胶层的顶部与底面的至少其中之一； 其中，该吸光层能够吸收部份特定波长的曝光光线。
2.如权利要求1所述的感光层结构，其特征在于，该光刻胶层为干膜光刻胶或湿膜光刻胶。
3.如权利要求1所述的感光层结构，其特征在于，该吸光层是涂布在该光刻胶层的顶部与底面。
4.如权利要求1所述的感光层结构，其特征在于，还包括一保护离形膜，该保护离形膜贴附在该感光层结构的最顶部。
5.一种使用感光层结构的光刻工艺，其特征在于: A.提供一衬底； B.在该衬底上涂布一感光层结构，该感光层结构，其特征在于，包括: 一光刻胶层；及至少一吸光层，该吸光层涂布在光刻胶的顶部与底面的至少其中之一；其中，该吸光层为一染料，能够吸收部份特定波长的曝光光线； C.提供一光刻版，该光刻版设置于该衬底上方； D.对该光刻版与该衬底进行曝光；及 E.对曝光后的该感光层结构进行显像。
6.如权利要求5所述的使用感光层结构的光刻工艺,其特征在于,该光刻胶层为干膜光刻胶或湿膜光刻胶。
7.如权利要求5所述的使用感光层结构的光刻工艺，其特征在于，该吸光层是涂布在该光刻胶层的顶部与底面。
8.如权利要求5所述的感光层结构，其特征在于，还包括一保护离形膜，该保护离形膜贴附在该感光层结构的最顶部。
【文档编号】G03G5/147GK103941548SQ201410175237
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】吴钟达 申请人:吴钟达