CN108828902A - 一种介质基片光刻对准标记、对准方法及光刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种介质基片光刻对准标识，所述对准标识为使用激光机加工的“十”字对准标记，加工遍数为1次；“十”字对准标记的横线和竖线的中心具有相对边沿更亮的中心线；“十”字对准标记设置在介质基片边缘。本发明在激光加工介质基片上的“十”字对准标记时只加工1遍，在光刻机的目镜中能形成清晰的中心线，使之与掩模版上“十”字对准标记的中心线对准，提高了薄膜电路的制造精度和一致性。

Description

一种介质基片光刻对准标记、对准方法及光刻方法

技术领域

本发明涉及薄膜电路技术领域，特别涉及一种介质基片光刻对准标记，还涉及一种介质基片光刻对准方法，还涉及一种薄膜电路的光刻方法。

背景技术

近年来，微波通信、微波测量等领域技术飞速发展，超微型的微波器件不断问世，在精度和集成度方面对微波混合集成电路也提出越来越高的要求。

由于微波混合集成电路的工作频率较高，对信号传输线的尺寸精度要求高，因此电路基板一般采用薄膜工艺制作，主要包括打孔、清洗、真空镀膜、光刻、电镀等工序。对于含有金属化接地孔的薄膜电路，通常在使用激光机加工通孔的同时，在基片的边缘加工用于第一次光刻时掩模版与介质基片对准的对准标记。通孔和对准标记贯穿介质基片的正面和反面，对准标记图形可任意设定，例如在发明专利《一种用于介质基片上光刻图形的零层对准标记结构》中描述了在介质基片边缘设置直角型纵向通孔，用于水平和垂直方向对准。

常用介质基片的厚度范围为0.1mm～1mm，激光机的输出功率为几瓦到十几瓦，按照设计好的图形加工一遍只能打掉很少一部分介质材料，一个通孔或对准标记图形需要反复加工几十到上百遍才能贯穿介质基片。

激光机加工通孔和对准标记时，激光照射区域的大部分介质基片材料被气化，一部分熔化后再凝固附着在通孔和对准标记图形周围，使得通孔和对准标记图形边界不整齐。另一方面，使用光刻机进行掩模版和介质基片对准过程中，掩模版与介质基片之间应留有间隙，以便于介质基片在水平面内能顺利的移动和旋转使之与掩模版对准。

由于掩模版和介质基片不在同一平面内，在光刻机的目镜中掩模版和介质基片上的对准标记不能同时清晰成像，再加上介质基片上的对准标记图形边界不整齐，导致掩模版与介质基片的对准精度不高，限制了薄膜电路的制作精度和一致性。

发明内容

本发明提出一种介质基片光刻对准方法，解决了含有金属化接地孔的薄膜电路制作过程中掩模版与介质基片对准精度不高、一致性差的难题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种介质基片光刻对准标识，所述对准标识为使用激光机加工的“十”字对准标记，加工遍数为1次；“十”字对准标记的横线和竖线的中心具有相对边沿更亮的中心线；十”字对准标记设置在介质基片边缘。

可选地，将介质基片固定在激光机的工作台上，设定对准标记的加工参数，包括功率、扫描次数、进给距离、进给次数、扫描速度，功率设定范围为5～20W，扫描次数为1次，进给距离和进给次数用于加工通孔，加工对准标记时设定为0，扫描速度设定范围为100～400mm/s，将介质基片待加工图形定位对准后开始加工“十”字对准标记。

一种介质基片光刻对准方法，包括以下步骤：

步骤(a)，使用激光机在介质基片边缘加工至少2个“十”字对准标记，加工遍数为1次；

步骤(b)，光刻时，通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准；

可选地，掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形，等腰三角形的顶点在“十”字对准标记的中心线上，掩模版上等腰三角形的顶点定义了掩模版“十”字对准标记的中心线，介质基片上的“十”字对准标记也有中心线，光刻时将掩模版上等腰三角形的顶点与介质基片上的“十”字对准标记中心线对准。

一种薄膜电路的光刻方法，包括以下步骤：

步骤(1)，使用激光机在介质基片上按照电路设计图纸上金属化接地孔的位置加工通孔，通孔的加工遍数大于1次，直到通孔贯穿介质基片正面和反面；

步骤(2)，使用激光机在介质基片边缘加工“十”字对准标记，加工遍数为1次；

步骤(3)，清洗基片后真空溅射镀膜；

步骤(4)，在镀膜的表面涂覆光刻胶；

步骤(5)，光刻时通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准。

可选地，掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形，等腰三角形的顶点在“十”字对准标记的中心线上，掩模版上等腰三角形的顶点定义了“十”字对准标记的中心线，介质基片上用激光机加工一遍的“十”字对准标记也有中心线，光刻时将掩模版上等腰三角形的顶点与介质基片上的“十”字对准标记中心线对准。

一种薄膜电路的光刻方法，包括以下步骤：

步骤(1)，使用激光机在介质基片上按照电路设计图纸上金属化接地孔的位置加工通孔，使用的介质基片为纯度大于99.6％的氧化铝陶瓷，使用紫外激光机加工通孔；

步骤(2)，使用紫外激光机在氧化铝陶瓷基片的左侧和右侧电路图形外面加工3行“十”字对准标记；

步骤(3)，清洗基片后真空溅射镀膜，清洗基片的过程使用丙酮或酒精在加热和超声条件下清洗，基片烘干后在其正面和反面分别溅射TiW层和Au层；

步骤(4)，使用喷胶的方法在基片的正面涂覆正性光刻胶；

步骤(5)，光刻时通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准，掩模版的左右两侧有3行“十”字对准标记，中心位置与介质基片上的“十”字对准标记相同，掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形，等腰三角形的顶点在“十”字对准标记的中心线上，光刻时将两个中心线对准。

本发明的有益效果是：

激光加工介质基片上的“十”字对准标记时只加工1遍，在光刻机的目镜中能形成清晰的中心线，使之与掩模版上“十”字对准标记的中心线对准，提高了薄膜电路的制造精度和一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统方法在介质基片上加工的“十”字对准标记实物图；

图2为本发明实施例中的微带交指滤波器示意图；

图3为本发明实施例中用激光机在介质基片上加工阵列通孔和“十”字对准标记的示意图；

图4为本发明实施例中介质基片上的“十”字对准标记实物图；

图5为本发明实施例中掩模版上的“十”字对准标记示意图；

图6为本发明实施例的介质基片上的“十”字对准标记与掩模版上的“十”字对准标记对准后的实物图像。

其中：1：传统“十”字对准标记；2：微带交指滤波器；3：金属化接地孔；4：通孔；5：本发明的“十”字对准标记；6：介质基片上“十”字对准标记的中心线；7：本发明中掩模版上的“十”字对准标记；8：掩模版片上“十”字对准标记的中心线；9：等腰三角形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的“十”字对准标记贯穿介质基片的正面和反面，在光刻机的目镜中观察时没有中心线，只能依靠成像不清晰的边界线进行对准。本发明中激光加工介质基片上的“十”字对准标记时只加工1遍，在光刻机的目镜中能形成清晰的中心线，使之与掩模版上“十”字对准标记的中心线对准，提高了薄膜电路的制造精度和一致性。

本发明提出了一种介质基片光刻对准标记，设置在介质基片边缘，为使用激光机加工的“十”字对准标记，加工遍数为1次；“十”字对准标记的横线和竖线的中心具有相对边沿更亮的中心线。

将介质基片固定在激光机的工作台上，设定对准标记的加工参数，包括功率、扫描次数、进给距离、进给次数、扫描速度等，功率设定范围为5～20W，扫描次数为1次，进给距离和进给次数用于加工通孔，加工对准标记时设定为0，扫描速度设定范围为100～400mm/s，将介质基片待加工图形定位对准后开始加工“十”字对准标记。

激光机的光斑大小一般为几微米到几十微米。加工基片时，光斑中心能量最高，基片材料直接气化；边缘能量低，基片材料处于熔融状态，冷却后附着在基片上。很容易理解，光斑中心去除的材料最多，加工路径的横截面大致呈“V”字形。在光刻机的目镜中观察时，可以发现“十”字对准标记的横线和竖线的中心具有相对边沿更亮的中心线。

加工遍数为1次的目的是只去除基片表面很薄的一层材料，形成的“十”字对准标记图形与掩模版上的“十”字对准标记图形之间的间隙尽可能的小，利于在光刻机的目镜中能同时清晰成像。

在光刻对准时，基片和掩膜版之间通常设置一个很小的间隙，例如50μm，便于移动和旋转基片使之与掩膜版对准，这样造成了基片上的对准标记和掩膜版上的对准标记不在同一焦平面上。为了提高对准精度，可采用较大倍率的物镜，然而，随着放大倍数的增加，显微镜的景深减小，不在同一焦平面上的两个对准标记难以同时清晰成像，不利于进行对准操作。在介质基片上加工“十”字对准标记只加工1遍的目的是使去除的基片材料尽量的少一些，缩短基片上和掩膜版上对准标记之间的间距，利于在高倍率物镜下两个对准标记能同时清晰成像。

本发明还提出了一种介质基片光刻对准方法，包括以下步骤：

步骤(a)，使用激光机在介质基片边缘加工至少2个“十”字对准标记，加工遍数为1次；

例如，使用紫外激光机在氧化铝陶瓷基片的左侧和右侧电路图形外面加工3行“十”字对准标记5。

加工完通孔4和“十”字对准标记5的介质基片如图3所示，图3所示实施例中，介质基片上包含4行2列共8个交指滤波器的通孔。加工3行“十”字对准标记的目的是如果其中有1行或2行“十”字对准标记损坏可以使用另外2行或1行。

加工的“十”字对准标记的中心线最深，在光刻机的目镜中观察时，“十”字对准标记的中心有一条明亮的细线6，如图4所示。

步骤(b)，光刻时，通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准。

相应的，掩模版上相应位置也有与介质基片上“十”字对准标记相对应的对准标记，例如对应于图3所示实施例，掩模版的左右两侧有3行“十”字对准标记，中心位置与介质基片上的“十”字对准标记相同，掩模版上的“十”字对准标记图形宽度和长度都比介质基片上的“十”字对准标记图形小。例如，掩模版上“十”字对准标记线的宽度W2为0.03mm，长度L2为0.2mm，介质基片上用激光机加工的“十”字对准标记线的宽度W1为0.035mm，长度L1为0.4mm。光刻机对准时，掩模版在介质基片的上方，对准时掩模版上的“十”字对准标记不会完全遮挡介质基片上的“十”字对准标记，便于操作人员进行对准。

作为优选实施例，如图5所示，掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形9，等腰三角形9的顶点在“十”字对准标记的中心线8上，这样，掩模版上等腰三角形9的顶点定义了掩模版“十”字对准标记的中心线8，而介质基片上的“十”字对准标记5也有中心线6，光刻时将两个中心线对准，提高了对准精度和一致性，如图6所示。

本发明还提出了一种薄膜电路的光刻方法，包括以下步骤：

步骤(1)，使用激光机在介质基片上按照电路设计图纸上金属化接地孔的位置加工通孔。

通孔的加工遍数大于1次，直到通孔贯穿介质基片正面和反面。例如，使用的介质基片为纯度大于99.6％的氧化铝陶瓷，基片平面尺寸为50.8mm×50.8mm，基片厚度为0.254mm，加工通孔4的直径为0.2mm，使用紫外激光机加工通孔，每个通孔的加工遍数为200次。要加工如图2所示的微带交指滤波器2，金属化接地孔3与带线的相对位置会影响交指滤波器的指标和一致性。

步骤(2)，使用激光机在介质基片边缘加工“十”字对准标记，加工遍数为1次。

例如，使用紫外激光机在氧化铝陶瓷基片的左侧和右侧电路图形外面加工3行“十”字对准标记5。加工完通孔4和“十”字对准标记5的介质基片如图3所示，介质基片上包含4行2列共8个交指滤波器的通孔。加工3行“十”字对准标记的目的是如果其中有1行或2行“十”字对准标记损坏可以使用另外2行或1行。

步骤(3)，清洗基片后真空溅射镀膜。

清洗基片的过程可以使用丙酮、酒精等试剂在加热和超声条件下清洗，基片烘干后在其正面和反面分别溅射TiW层和Au层，例如TiW层的厚度为60nm，Au层的厚度为300nm。

步骤(4)，在镀膜的表面涂覆光刻胶。

例如，使用喷胶的方法在基片的正面涂覆厚度为8μm的正性光刻胶，坚膜温度110℃，坚膜时间5分钟。

步骤(5)，光刻时通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准。

如图3所示实施例，掩模版的左右两侧有3行“十”字对准标记，中心位置与介质基片上的“十”字对准标记相同。

掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形9，等腰三角形9的顶点在“十”字对准标记的中心线8上，如图5所示。这样，掩模版上等腰三角形9的顶点定义了“十”字对准标记的中心线8，而介质基片上只用激光机加工一遍的“十”字对准标记5也有中心线6，光刻时将两个中心线对准，提高了对准精度和一致性，如图6所示。

本发明中激光加工介质基片上的“十”字对准标记时只加工1遍，在光刻机的目镜中能形成清晰的中心线，使之与掩模版上“十”字对准标记的中心线对准，提高了薄膜电路的制造精度和一致性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种介质基片光刻对准标识，其特征在于，所述对准标识为使用激光机加工的“十”字对准标记，加工遍数为1次；“十”字对准标记的横线和竖线的中心具有相对边沿更亮的中心线；“十”字对准标记设置在介质基片边缘。

2.如权利要求1所述的一种介质基片光刻对准标识，其特征在于，

将介质基片固定在激光机的工作台上，设定对准标记的加工参数，包括功率、扫描次数、进给距离、进给次数、扫描速度，功率设定范围为5～20W，扫描次数为1次，进给距离和进给次数用于加工通孔，加工对准标记时设定为0，扫描速度设定范围为100～400mm/s，将介质基片待加工图形定位对准后开始加工“十”字对准标记。

3.一种介质基片光刻对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(a)，使用激光机在介质基片边缘加工至少2个“十”字对准标记，加工遍数为1次；

步骤(b)，光刻时，通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准。

4.如权利要求3所述的一种介质基片光刻对准方法，其特征在于，掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形，等腰三角形的顶点在“十”字对准标记的中心线上，掩模版上等腰三角形的顶点定义了掩模版“十”字对准标记的中心线，介质基片上的“十”字对准标记也有中心线，光刻时将掩模版上等腰三角形的顶点与介质基片上的“十”字对准标记中心线对准。

5.一种薄膜电路的光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，使用激光机在介质基片上按照电路设计图纸上金属化接地孔的位置加工通孔，通孔的加工遍数大于1次，直到通孔贯穿介质基片正面和反面；

步骤(2)，使用激光机在介质基片边缘加工“十”字对准标记，加工遍数为1次；

步骤(3)，清洗基片后真空溅射镀膜；

步骤(4)，在镀膜的表面涂覆光刻胶；

步骤(5)，光刻时通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准。

6.如权利要求5所述的一种薄膜电路的光刻方法，其特征在于，

掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形，等腰三角形的顶点在“十”字对准标记的中心线上，掩模版上等腰三角形的顶点定义了“十”字对准标记的中心线，介质基片上用激光机加工一遍的“十”字对准标记也有中心线，光刻时将掩模版上等腰三角形的顶点与介质基片上的“十”字对准标记中心线对准。

7.如权利要求6所述的一种薄膜电路的光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，使用激光机在介质基片上按照电路设计图纸上金属化接地孔的位置加工通孔，使用的介质基片为纯度大于99.6％的氧化铝陶瓷，使用紫外激光机加工通孔；

步骤(2)，使用紫外激光机在氧化铝陶瓷基片的左侧和右侧电路图形外面加工3行“十”字对准标记；

步骤(3)，清洗基片后真空溅射镀膜，清洗基片的过程使用丙酮或酒精在加热和超声条件下清洗，基片烘干后在其正面和反面分别溅射TiW层和Au层；

步骤(4)，使用喷胶的方法在基片的正面涂覆正性光刻胶；

步骤(5)，光刻时通过调整承片台使介质基片上的“十”字对准标记中心线与掩模版上的对准标记中心线对准，掩模版的左右两侧有3行“十”字对准标记，中心位置与介质基片上的“十”字对准标记相同，掩模版上的“十”字对准标记的末端是等腰三角形，等腰三角形的顶点在“十”字对准标记的中心线上，光刻时将两个中心线对准。