CN113064333A - 一种微小晶片的光刻方法、晶片载片及光刻工装 - Google Patents

一种微小晶片的光刻方法、晶片载片及光刻工装 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微小晶片的光刻方法，通过将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记；对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤；根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光；对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。本发明通过将待光刻晶片嵌设于装片卡槽中，降低了涂胶中待光刻晶片的边缘效应，使涂覆于待光刻晶片的光刻胶层的均匀性大大提升，另外，设置于晶片载片上的对准标记为投影曝光步骤提供了对准根据，可使用投影光刻机进行自动对准，大大提高了光刻的对准精度及生产效率。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的晶片载片及光刻工装。

Description

一种微小晶片的光刻方法、晶片载片及光刻工装
技术领域
本发明涉及晶片光刻领域，特别是涉及一种微小晶片的光刻方法、晶片载片及光刻工装。
背景技术
红外探测器制备工艺部分涉及圆形宝石或陶瓷片(下简称晶片)的加工工艺，晶片直径从数毫米到数十毫米不等，晶片上需要进行相应图形加工以实现不同的光学或电学效果。而最常用的图形化处理技术即为光刻技术，光刻涉及针对晶片的涂胶、曝光、显影等工艺。而晶片图形化的质量又是影响最终探测器质量的重要因素。
在现有晶片加工过程中，一般采用微小真空吸附孔对晶片直接吸附，然后进行涂胶工艺，由于晶片一般为圆形，因此无明确的参考边或参考图形，无法使用投影式光刻机进行对准及光刻，一般利用接触式光刻方式进行手动对准，不难得知，手动对准对准精度差，容易产生偏移及损失，工艺效率低；另外，由于边缘效应导致胶层在晶片边缘位置较大，涂胶均匀性差。
综上所述，如何提高光刻涂胶的均匀性及对应精度，同时提高生产效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微小晶片的光刻方法、晶片载片及光刻工装，以解决现有技术中光刻时涂胶均匀性差、对准精度低及生产效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种微小晶片的光刻方法，包括：
将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记；
对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤；
根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光；
对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。
可选地，在所述的微小晶片的光刻方法中，所述晶片载片包括多个所述装片卡槽；
相应地，所述根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光包括：
根据所述对准标记对经过烘烤的多个待光刻晶片进行步进式投影曝光。
一种晶片载片，所述晶片载片的表面包括装片卡槽及与所述装片卡槽共面设置的对准标记；
所述装片卡槽，用于嵌设待光刻晶片；
所述对准标记，在所述待光刻晶片投影曝光过程中作为定位根据。
可选地，在所述的晶片载片中，所述对准标记设置于所述晶片载片的边缘及中心。
可选地，在所述的晶片载片中，所述对准标记为十字标记。
可选地，在所述的晶片载片中，所述装片卡槽的尺寸与所述待光刻晶片的尺寸的差值的范围为5微米至10微米，包括端点值。
可选地，在所述的晶片载片中，所述装片卡槽的深度与所述待光刻晶片的厚度的差值的范围为0微米至30微米，包括端点值。
可选地，在所述的晶片载片中，所述晶片载片为抗腐蚀载片。
可选地，在所述的晶片载片中，所述晶片载片为硅片。
一种光刻工装，所述光刻工装包括如上述任一种所述的晶片载片。
本发明所提供的微小晶片的光刻方法，通过将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记；对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤；根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光；对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。本发明通过将待光刻晶片嵌设于装片卡槽中，降低了涂胶中待光刻晶片的边缘效应，使涂覆于待光刻晶片的光刻胶层的均匀性大大提升，另外，设置于晶片载片上的对准标记为投影曝光步骤提供了对准根据，可使用投影光刻机进行自动对准，大大提高了光刻的对准精度及生产效率。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的晶片载片及光刻工装。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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为现有技术中涂胶过程的待光刻晶片的位置关系示意图；
图2为现有技术中涂胶后待光刻晶片的结构示意图；
图3为本发明提供的微小晶片的光刻方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图4为本发明提供的微小晶片的光刻方法的另一种具体实施方式的流程示意图；
图5为本发明提供的晶片载片的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中的待光刻晶片会预先放在涂胶盘上进行旋转涂胶，所述待光刻晶片与所述涂胶盘的位置关系图如图1所示，如此旋涂的光刻胶层由于边缘效应，其中心位置的胶层厚度会明显小于边缘厚度，如图2所示，本申请通过将所述待光刻晶片设置于所述晶片载片中解决了这一问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。
本发明的核心是提供一种微小晶片的光刻方法，其一种具体实施方式的流程示意图如图3所示，包括：
S101：将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记。
所述嵌设指将所述待光刻晶片设置于所述装片卡槽中，所述待光刻晶片可与所述装片棵草固定连接，也可简单放置于所述装片卡槽内。
S102：对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤。
由于所述待光刻晶片的侧壁与所述装片卡槽之间很难完全贴合，则两者间的微小间隙会吸引涂胶过程中设置的光刻胶层，从而规避了单片涂胶的边缘效应，大大提升了涂胶的均匀性。
S103：根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光。
所述投影曝光可以通过投影式光刻机进行自动曝光，利用所述对准标记定位，大幅度的提升了晶片对准精度，当然，所述对准标记可为设置于所述晶片载片上的涂层，也可为在所述晶片载片上预先图形化的凹槽或其他可被机器识别的图形图案，具体手段可根据实际情况做选择。
S104：对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。
本发明所提供的微小晶片的光刻方法，通过将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记；对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤；根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光；对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。本发明通过将待光刻晶片嵌设于装片卡槽中，降低了涂胶中待光刻晶片的边缘效应，使涂覆于待光刻晶片的光刻胶层的均匀性大大提升，另外，设置于晶片载片上的对准标记为投影曝光步骤提供了对准根据，可使用投影光刻机进行自动对准，大大提高了光刻的对准精度及生产效率。
在具体实施方式一的基础上，进一步对所述投影曝光步骤做限定，得到具体实施方式二，其流程示意图如图4所示，包括：
S201：将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记。
S202：对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤。
S203：所述晶片载片包括多个所述装片卡槽，根据所述对准标记对经过烘烤的多个待光刻晶片进行步进式投影曝光。
所述步进式投影曝光指依次对同一晶片载片上的多个待光刻晶片进行投影曝光。
S204：对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。
本具体实施方式中，利用投影式光刻机依次对同一晶片载片上的多个待光刻晶片进行投影曝光，与现有技术中每光刻一个晶片就要换片，重新校准，再光刻相比，本具体实施方式在光刻完同一个晶片载片上的所述待光刻晶片前，均不需要进行换片与位置的再校准，大大提升生产效率。
下面具体举一例微小芯片光刻的完整流程，包括：
步骤1：以硅片为载片，在硅片上涂覆光刻胶，并按图2所示结构进行版图设计及光刻，其中装片卡槽图形尺寸与所需要曝光的晶片尺寸相当；
步骤2：将光刻完成后的硅片进行刻蚀工艺，通过刻蚀工艺生成装片卡槽；装片卡槽直径控制在超出晶片尺寸5～10μm，卡槽深度在晶片厚度±30μm范围内；
步骤3：将硅片上的光刻胶去除，清洗干净；将晶片依次装入装片卡槽内；
步骤4：对装有晶片的硅片进行涂胶工艺，并烘烤；
步骤5：按硅片上的对准标记进行投影曝光，可以一次性曝光完成硅片上的所有晶片，其对准偏差主要来源于5～10μm的装片偏差以及光刻机本身的1μm以内的对准偏差，较好满足工艺对对准精度的要求。
本发明同时还提供了一种晶片载片10，其一种具体实施方式的结构示意图如图5所示，称其为具体实施方式二，所述晶片载片10的表面包括装片卡槽11及与所述装片卡槽11共面设置的对准标记12；
所述装片卡槽11，用于嵌设待光刻晶片；
所述对准标记12，在所述待光刻晶片投影曝光过程中作为定位根据。
另外，所述对准标记12设置于所述晶片载片10的边缘及中心，提供更多的对准依据，提高对准精度；更进一步地，所述对准标记12为十字标记，十字标记不仅能提供二维空间的定位，同时能指明平面的x方向与y方向，即提供坐标系信息，进一步提高光刻精度。
作为一种优选实施方式，所述装片卡槽11的尺寸与所述待光刻晶片的尺寸的差值的范围为5微米至10微米，包括端点值，如5.0微米、9.4微米或10.0微米中任一个；所述装片卡槽11的深度与所述待光刻晶片的厚度的差值的范围为0微米至30微米，包括端点值，如0.0微米、15.2微米或30.0微米中任一个，当然，装片卡槽11的深度与所述待光刻晶片的厚度的差值可正可负，即所述待光刻晶片的上表面可以比所述晶片载片10的上表面低，也可以比上表面高，具体参数可以根据实际情况做更改。
进一步地，所述晶片载片10为抗腐蚀载片，作为所述待光刻晶片的载体，要经过光刻作用中的药液浸泡，使用抗腐蚀材料制作，可保证所述晶片载片10不受药液影响，以便后续的反复利用，显著降低生产成本；更进一步地，所述晶片载片10为硅片，硅片产量高，技术成熟，可进一步降低成本。
本发明所提供的晶片载片10，所述晶片载片10的表面包括装片卡槽11及与所述装片卡槽11共面设置的对准标记12；所述装片卡槽11，用于嵌设待光刻晶片；所述对准标记12，在所述待光刻晶片投影曝光过程中作为定位根据。本发明通过将待光刻晶片嵌设于装片卡槽11中，降低了涂胶中待光刻晶片的边缘效应，使涂覆于待光刻晶片的光刻胶层的均匀性大大提升，另外，设置于晶片载片10上的对准标记12为投影曝光步骤提供了对准根据，可使用投影光刻机进行自动对准，大大提高了光刻的对准精度及生产效率。
本发明还提供了一种光刻工装，所述光刻工装包括如上述任一种所述的晶片载片10。本发明所提供的晶片载片10，所述晶片载片10的表面包括装片卡槽11及与所述装片卡槽11共面设置的对准标记12；所述装片卡槽11，用于嵌设待光刻晶片；所述对准标记12，在所述待光刻晶片投影曝光过程中作为定位根据。本发明通过将待光刻晶片嵌设于装片卡槽11中，降低了涂胶中待光刻晶片的边缘效应，使涂覆于待光刻晶片的光刻胶层的均匀性大大提升，另外，设置于晶片载片10上的对准标记12为投影曝光步骤提供了对准根据，可使用投影光刻机进行自动对准，大大提高了光刻的对准精度及生产效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的微小晶片的光刻方法、晶片载片及光刻工装进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微小晶片的光刻方法，其特征在于，包括：
将待光刻晶片嵌设于晶片载片的装片卡槽上；其中，所述晶片载片包括与所述装片卡槽共面设置的对准标记；
对所述待光刻晶片进行涂胶并烘烤；
根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光；
对曝光后的待光刻晶片进行显影，得到具有图形化光刻胶层的微小晶片。
2.如权利要求1所述的微小晶片的光刻方法，其特征在于，所述晶片载片包括多个所述装片卡槽；
相应地，所述根据所述对准标记对经过烘烤的待光刻晶片进行投影曝光包括：
根据所述对准标记对经过烘烤的多个待光刻晶片进行步进式投影曝光。
3.一种晶片载片，其特征在于，所述晶片载片的表面包括装片卡槽及与所述装片卡槽共面设置的对准标记；
所述装片卡槽，用于嵌设待光刻晶片；
所述对准标记，在所述待光刻晶片投影曝光过程中作为定位根据。
4.如权利要求3所述的晶片载片，其特征在于，所述对准标记设置于所述晶片载片的边缘及中心。
5.如权利要求3所述的晶片载片，其特征在于，所述对准标记为十字标记。
6.如权利要求3所述的晶片载片，其特征在于，所述装片卡槽的尺寸与所述待光刻晶片的尺寸的差值的范围为5微米至10微米，包括端点值。
7.如权利要求3所述的晶片载片，其特征在于，所述装片卡槽的深度与所述待光刻晶片的厚度的差值的范围为0微米至30微米，包括端点值。
8.如权利要求3所述的晶片载片，其特征在于，所述晶片载片为抗腐蚀载片。
9.如权利要求8所述的晶片载片，其特征在于，所述晶片载片为硅片。
10.一种光刻工装，其特征在于，所述光刻工装包括如权利要求3至9任一项所述的晶片载片。
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