[发明专利]一种用于超薄石英基片上光刻刻蚀双面薄膜电路图形的方法

说明书

技术领域

本发明属于毫米波、亚毫米波集成电路制造技术领域，特别涉及一种用于超薄石英基片上光刻刻蚀双面薄膜电路图形的方法。

背景技术

石英基片作为太赫兹频段部件普遍采用的电路基材，材料选择高纯度的各向同性熔融石英，原因在于在数百GHz频带内石英的介电常数较为稳定，损耗低于目前微波毫米波频段基板材料，其热和机械性能也较为稳定。石英基片上薄膜电路图形通常采用半导体集成电路工艺的大基片、多单元方式制备，加工精度可达微米级别，然而石英基片在高频应用的主要限制为基片厚度和精准的双面电路制作，也就决定了电路的损耗和电路设计的灵活性和准确性。

选择厚度≤50μm的石英作为THz频段部件的薄基板材料，平面外形可为方形或圆形。由于厚度≤50μm的石英基片具有超薄、易碎等特点，再加上设计的超薄电路图形朝着小型化、高精度方向发展，图形具备以下特征：1)超薄石英微带片平面宽度已经小到100微米；2)超薄石英微带片电路图形最小线宽/线间距已达10微米或10微米以下，在超薄石英基片上制作具有精细线宽的单面薄膜电路图形难度很大，制作成轴对称的双面电路图形就变得异常困难。光刻、刻蚀工艺是加工薄膜电路图形结构的关键技术，它的成功与否，直接关系到薄膜电路制作的成败，并影响后续的电镀、划片等工序。在完成清洗并形成金属化薄膜的基片上光刻刻蚀电路图形时，正反面要依次经过匀胶、前烘、曝光、显影、后烘、刻蚀、去胶、检验等一系列复杂工序，再加上厚度≤50μm的石英基片在材料和基片尺寸上具有的特殊性，工艺难度非常大。

一般情况下，双面对准按照光刻机设备分为两种，一种为上下掩膜对准后对基片正反面同时曝光，一种为基片正反面分别对准曝光。

上下掩膜对准后对基片正反面同时曝光的方法虽然具有性能可靠，操作方便，适用性广的优点，但采用该方法在超薄石英基片上光刻蚀双面薄膜电路图形时，由于机械加工精度不够高，因此运动重复性差，如上掩膜版架重复上下移动常有微小移位，致使对准精度不够高。

利用基片正反面分别对准曝光的方法，就是从基片上的对准标记着手来进行双面光刻对准，近年来一些科研工作者做了大量的工作。王海涌等人于2006年8月在《半导体技术》发表的《玻璃基片双面光刻对准工艺流程的研究》(第31卷第8期576-578页)揭示了一种用于玻璃基片双面光刻对准的方法，即利用基片透明属性透过基片标记观测掩模标记实现对准，不再采用静态存储的掩模数字图像作为精对准基准，规避了可能由物镜侧移带来的对准误差。

申请号为201210289292.6的专利申请揭示了一种硅片的背面图形化的工艺方法，兼容薄片工艺。该方法步骤包括：在硅片的正面完成正面图形化工艺；在硅片的正面沉积保护层；采用光刻刻蚀工艺在硅片正面形成深沟槽并用深沟槽定义出器件背面部分的对准标记；将硅片反转，用硅片的正面和一载片进行键合；对硅片的背面进行研磨到需要的厚度并将对准标记从硅片的背面露出；用对准标记进行对准，在硅片的背面进行背面图形化工艺；进行解键合工艺将硅片和载片解离。

上述两种方法共同的优点为：能在进行背面图形化工艺时，不需要增加额外的光刻设备和工艺，使用与单面电路光刻蚀一样的光刻机即可实现背面图形和正面图形的对准，能够大幅度的降低生产成本。但是上述两种方法用在超薄石英基片双面电路图形光刻刻蚀时分别存在明显的缺点。王海涌等人揭示的用于玻璃基片双面光刻对准的方法，虽然利用基片透明属性制作光刻对准标记实现双面精确对准，但由于厚度≤50μm的超薄石英基片本身机械支撑不够，光刻时真空吸附基片容易导致基片发生翘曲、变形甚至破裂，用于超薄石英基片双面薄膜电路制作时成品率几乎为零。申请号为201210289292.6的专利申请揭示的一种超薄硅片的背面图形化的工艺方法，硅片背面图形化工艺采用临时键合-背部减薄-临时解键合工艺，该方法中的对准标记从正面穿透到背面，虽然靠粘接载片能有足够的机械支撑，但是对准标记制作工艺十分复杂，尤其是将硅片拓展应用到超薄石英基片上实现双面电路图形光刻刻蚀时还有很多问题亟待解决。

因此，急需开发一种用于超薄石英基片上光刻刻蚀双面薄膜电路图形的有效方法，既容易制作双面对准标记，光刻蚀过程中又有机械支撑保证基片的完整性。

发明内容

本发明的目的是提供一种既容易制作双面对准标记，光刻蚀过程中又有机械支撑保证基片的完整性来用于超薄石英基片上光刻刻蚀双面薄膜电路图形的有效方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于超薄石英基片上光刻刻蚀双面薄膜电路图形的方法，包括以下步骤：