CN111724816B - 在衬底上形成图案的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在衬底上形成图案的方法，包括如下步骤：(1)提供一透光载体，在透光载体的表面铺设固定带；(2)将一衬底的第一表面固定在固定带上；(3)在衬底的第二表面附着一光刻胶层，第一表面与第一表面相对；(4)自透光载体至光刻胶层的方向进行曝光，从而在光刻胶层上形成保留区域和可去除区域；(5)显影光刻胶层从而除去可去除区域，光刻胶层的保留区域构成待光刻图案；(6)蚀刻衬底的第二表面以除去部分衬底材料和光刻胶材料，从而形成光刻图案。该在衬底上形成图案的方法利用光的边界效应限定出需要刻蚀的图案的边界范围，简化了其制造过程且降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体磁头制造技术的蚀刻工艺，尤其涉及一种在衬底上形成图案的方法。
背景技术
在导体、半导体装置和磁盘驱动装置的磁头滑块等器件的生产制造领域，刻蚀工艺必不可少。其中，光刻工艺是利用掩模版上的几何图形，通过光化学反应将图案转移到衬底上的过程，主要包括将掩模版的图形转移至光刻胶和将光刻胶图形转移至衬底表面的步骤。光刻工艺要素包括光刻胶、掩模版和光刻机，主要步骤包括在表面形成厚度均匀、没有缺陷的光刻胶薄膜；光通过掩模版照射，使照射到的光刻胶起化学反应；显影时将曝光区和非曝光区的光刻胶进行不同程度的溶解；最后进行刻蚀后，将光刻胶从表面除去。
通常，光刻胶有两种类型：正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶曝光后，光照下方的材料将被去除；负性光刻胶的特性与正性光刻胶的特性相反，曝光的负性光刻胶将留在表面上，显影时只除去非曝光部分。
图1-图2均显示了利用正性光刻胶在表面上形成图案的光刻方法。参考图1，该光刻过程包括以下步骤：在基板100上铺设一层固定带101，通过固定带101将需要进行光刻的产品103和挡板102固定；在产品103之间注入填充材料104，后进行产品表面平坦化；在平坦化表面上形成一层正性光刻胶105；将光刻胶105通过预定的掩模106曝光于光107下，然后左右移动掩模106在光刻胶105上多处进行曝光；最后显影光刻胶105以除去曝光区域的光刻胶105，从而在平坦化表面上形成光刻胶图案。随后，根据光刻胶图案，进行刻蚀，将光刻胶去除，并除去填充材料(此步骤图未示)。
如上所述，在表面上形成图案的光刻过程中，表面平坦化和图案的对准十分重要，导致制造流程的复杂化。一旦表面不均匀，就会导致光刻胶厚度不均匀形成有缺陷的光刻胶薄膜，并且若对准和曝光失败，不能确定图案的精确形状和尺寸，整个过程需要重做，更严重的，产品将会被损毁，从而导致整个成本急剧增加。再者，当刻蚀完成，去除填充材料时容易破坏产品的侧壁。
因此，急需一种能够节约成本且能简单和光效地在衬底上形成图案的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在衬底上形成图案的方法，该方法利用光的边界效应限定出需要刻蚀的图案的边界范围，简化了其制造过程且降低了成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种在衬底上形成图案的方法，包括如下步骤：(1)提供一透光载体，在透光载体的表面铺设固定带；
(2)将一衬底的第一表面固定在固定带上；
(3)在衬底的第二表面附着一光刻胶层，第二表面与第一表面相对；
(4)自透光载体到光刻胶层的方向进行曝光，从而在光刻胶层上形成保留区域和可去除区域；
(5)显影光刻胶层从而除去可去除区域，光刻胶层的保留区域构成待光刻图案；及
(6)蚀刻衬底的第二表面以除去部分衬底材料和光刻胶材料，从而形成图案。
传统的光刻方法中，需要进行表面平坦化处理和图案的对准，导致方法复杂化，增加失败的次数，另外在曝光过程中需要掩模和掩模对准光刻机等，增加了大量的成本。与其相比，本发明在衬底上形成图案的方法，在曝光过程中，光沿着衬底的边界产生边界效应，利用光的边界效应，准确的限定图案的边界和尺寸，在曝光过程中无需进行精确对准和使用掩模，简化了制造过程，减少了失败次数，且无需使用掩模和掩模对准光刻机，降低了仪器成本；利用光的边界效应，无需填充材料和表面平坦化处理，简化了制造过程，降低了材料成本，避免了在制造完成后由于去除填充材料而破坏衬底侧壁的风险。
较佳地，在衬底上形成图案的方法，还包括除去衬底上剩余的光刻胶的步骤。
较佳地，透光载体为透明载体，透明载体保证极佳的透明度，透光率好，有助于在曝光的过程中光的投射。
较佳地，固定带为透明胶带，通过固定带将衬底固定，透明胶带既能够固定衬底也有助于在曝光时光的投射，确保光均匀的透过。
较佳地，衬底有多个，多个衬底同时进行提高了制造效率。
具体地，多个衬底以预定间隙排列固定在固定带上，光通过衬底之间间隙到达衬底第二表面的侧边产生边界效应，进而确定需进行光刻的图案的边界范围。
较佳地，衬底两侧设置有挡板，挡板和衬底以预定间隙排列固定在固定带上，光通过衬底与挡板以及衬底与衬底之间的间隙，到达衬底第二表面的侧边，挡板能够吸收不必要的散射光。可以理解的，衬底可以为一个，衬底两侧设置两个挡板，衬底和挡板之间有一定的距离。
较佳地，光刻胶层为干的负性光刻胶层，负性光刻胶经曝光后曝光部分将留在表面上，显影时将除去非曝光部分，干的负性光刻胶层附着于衬底第二表面上方时不会破坏第二表面，并且更容易被除去。
较佳地，在光刻胶层上方设有反射控制层，增加反射控制层吸收不必要的透射光，减弱光的反射，改善边界效应的效果，准确限定需要刻蚀的图案的边界范围。
具体地，步骤(3)中衬底的第二表面为磁头的空气承载面。
较佳地，步骤(4)中采用UV散射光进行曝光，当衬底的侧壁是不规则侧壁时，采用散射光有助于光准确到衬底的边界，避免受到衬底侧壁的影响使光无法准确投射。
附图说明
图1是使用正性光刻胶在衬底表面上形成图案的传统方法的示意图。
图2是图1中使用正性光刻胶在衬底表面上形成图案的传统方法的俯视图。
图3是本发明一实施例在衬底表面上形成图案的方法示意图。
图4是图3中在衬底表面上形成图案的方法的俯视图。
图5是采用本发明在衬底上形成图案的方法，在添加反射控制层前形成的图案。
图6是采用本发明在衬底上形成图案的方法，在添加反射控制层后形成的图案。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明，附图中类似的元件符号代表类似的元件。
参考图3和图4，以负性光刻胶为例，本发明在衬底上形成图案的方法的较佳的实施例将在下文中进行详细描述。
首先，提供一透光载体200，接着在透光载体200的表面铺设一层固定带201，随后将衬底203的第一表面203a固定在固定带201上，然后在衬底203的第二表面203b附着光刻胶层205。具体地，第二表面203b与第一表面203a相对，即衬底的第一表面203a为衬底的下表面，衬底的第二表面203b为衬底的上表面。
具体地，透光载体200为厚度均匀的透明载体，透光性能好，可以为无机玻璃板或有机玻璃板；固定带201为透明胶带，厚度均匀，既能够固定衬底203，也能够保证良好的透光性能，但并不限于透明胶带，例如透光载体200上附着一层黏附层，只要能固定衬底203即可。较佳地，每次固定多个衬底203，衬底203以预定间隙204排列固定在固定带201上，保证光通过，以便沿着衬底203的第二表面203b边缘产生边界效应，多个衬底203同时进行提高了制造效率。当然，衬底203的数量也可以是一个，采用直射光曝光，投射到衬底203的侧边，在衬底203两侧边产生边界效应；也可以采用散射光进行曝光，更佳地，衬底203两侧以预定间隙设置两挡板202以吸收不必要的散射光。可以理解的是，若在衬底203的第二表面的两侧均限定光刻图案的边界范围，可以在透明载体200的两个最外侧设置挡板202，以吸收不必要的透射光，确保曝光过程，保证光精准射出；若仅在衬底203的一侧限定光刻图案的边界范围，不设置挡板202也可。具体地，衬底203可以是磁头，衬底203的第二表面为磁头的空气承载面。较佳地，光刻胶层205为干的负性光刻胶层，负性光刻胶经曝光后曝光部分将留在表面上，显影时将除去非曝光部分，干的负性光刻胶层附着于衬底第二表面上方时不会破坏第二表面，并且更容易被除去。更佳地，光刻胶层205为厚度均匀、附着性强，并且没有缺陷的光刻胶薄膜。
随后，自透光载体200至光刻胶层205的方向进行曝光，光207沿着衬底203的边界产生边界效应，从而在光刻胶层205上形成保留区域208和可去除区域209，在本实施例中选择负性光刻胶层，经光曝光部分和产生边界效应的部分形成保留区域208，没被曝光的部分形成可去除区域209。接着，显影光刻胶层205从而除去可去除区域209，光刻胶层205的保留区域208构成待光刻图案，即显影留下的光刻胶图形将在后续的刻蚀中作为“掩膜”。
较佳地，在光刻胶层205上方设有反射控制层206，增加反射控制层206吸收不必要的透射光，减弱光的反射，改善边界效应的效果，准确限定需要刻蚀的图案的边界范围，确定图案的精确形状和尺寸，避免在边界效应的边界处形成不规则的图案，降低出错几率。如图5和6分别为添加反射控制层206前后形成的图案，如图5没有添加反射控制层206则导致边界效应限定的边界范围模糊、参差不齐，当添加反射控制层206之后，通过边界效应能够准确限定边界范围，准确限定待光刻图案的边界范围，如图6所示。具体地，反射控制层206可以为黑色板或附着有吸光材料的面板，但不限于此。较佳地，在曝光过程中，采用UV散射光进行曝光，当衬底的侧壁是不规则侧壁时，采用散射光有助于光准确到达衬底的边界，避免受到衬底侧壁的影响使光无法准确投射。
最后，根据形成的待光刻图案，蚀刻衬底203的第二表面203b从而形成所需图案。较佳地，在衬底203上形成图案之后除去衬底203上剩余的光刻胶。
由于本发明在衬底上形成图案的方法，利用光的边界效应，准确的限定图案的边界和尺寸，在曝光过程中无需进行精确对准和使用掩模，简化了制造过程，减少了失败次数，且无需使用掩模和掩模对准光刻机，降低了仪器成本；利用光的边界效应，无需使用填充材料、表面平坦化处理和除去填充材料等步骤，简化了制造过程，降低了原料成本，避免了在制造完成后由于去除填充材料而破坏衬底侧壁的风险。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.在衬底上形成图案的方法，包括如下步骤：
(1) 提供一透光载体，在所述透光载体的表面铺设固定带；
(2) 将一衬底的第一表面固定在所述固定带上；
(3) 在所述衬底的第二表面附着一光刻胶层，所述第二表面与第一表面相对，其中，多个所述衬底以预定间隙排列固定在所述固定带上，保证光通过，以便沿着所述第二表面的边缘产生边界效应；
(4)自所述透光载体至所述光刻胶层的方向进行曝光，光沿着所述衬底的边界产生边界效应，从而在所述光刻胶层上形成保留区域和可去除区域；所述光刻胶层选择为负性光刻胶层，经光曝光部分和产生边界效应的部分形成所述保留区域，没被曝光的部分形成所述可去除区域；
(5) 显影所述光刻胶层从而除去所述可去除区域，所述光刻胶层的所述保留区域构成待光刻图案；及
(6) 蚀刻所述衬底的所述第二表面以除去部分衬底材料和光刻胶材料，从而形成所述图案。
2.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：还包括除去所述衬底上剩余的所述光刻胶的步骤。
3.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：所述透光载体为透明载体。
4.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：所述固定带为透明胶带。
5.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于，所述衬底两侧设置有挡板，所述挡板和所述衬底以预定间隙排列固定在所述固定带上。
6.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：所述光刻胶层为干的负性光刻胶层。
7.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：在所述光刻胶层上方设有反射控制层。
8.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：步骤（3）中所述衬底的所述第二表面为磁头的空气承载面。
9.如权利要求1所述的在衬底上形成图案的方法，其特征在于：步骤（4）中采用UV散射光进行曝光。
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