CN105137727A - 一种多芯片边胶去除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多芯片边胶去除装置，去除装置有一个对芯片边胶进行选择性曝光的光刻掩膜版和一个用于承载并定位芯片的样品吸盘，样品吸盘上的十字凸台既可以用作定位芯片，也可以用作光刻的对版标记；样品吸盘中部开有孔槽，可配合光刻机吸盘固定芯片。光刻掩膜版上十字型图形内部有与十字凸台相对应的对准标记。将待去边胶的方形芯片放置在中央有十字定位凸台的样品吸盘上，用带有对准标记和十字掩膜图形的光刻掩膜版对芯片进行两步曝光，经过显影及定影后，去除掉芯片的边胶。该方法提高了方形芯片边胶去除效率，从而减小了后续光刻工艺的极限尺寸和套准难度。

Description

一种多芯片边胶去除装置

技术领域

本发明涉及微电子工艺中的光刻胶掩膜边胶去除技术，具体指一种多芯片光刻胶掩膜边胶去除装置。

背景技术

微电子与半导体集成电路技术的蓬勃发展，推动了与其密切相关的传感器技术的微型化、集成化。目前，无论是微型传感器的探测器芯片，还是后端的信号处理集成电路，都是基于微电子技术中的薄膜工艺和光刻工艺。因此，光刻工艺中的极限尺寸和光刻精度就成为制约微型传感器及集成电路芯片的集成规模和性能的重要因素。尽管电子束曝光及非接触式曝光技术成为提高光刻工艺极限尺寸和光刻精度的可选技术手段，但其较高的生产成本使得基于光致抗蚀剂的接触式光刻工艺仍然是目前微电子领域首选的经济型光刻技术。

然而，光致抗蚀剂在旋转涂覆过程中在芯片边缘的堆积，即所形成的“边胶”，一直都是影响光刻工艺的极限尺寸和光刻精度的技术问题，而且边胶问题随着芯片尺寸的减小而变得更加明显。对于标准的硅晶圆芯片生产工艺，已经有相应的边胶去除装置(如，中国实用新型专利，CN201359681)来清洗掉晶圆边缘堆积的边胶。尽管通过技术改进，现有的边胶去除工艺可以在一定程度上抑制光致抗蚀剂溶解剂对芯片内部的溅射及晶圆损伤(如，中国发明专利，CN101819382A)，但是仍然存在如下问题：1)目前，所有基于溶解剂洗边的边胶去除方法或装置，仅适用于标准尺寸的晶圆芯片，对于非标准形状和尺寸的芯片，这种洗边方法难以实现；2)基于洗边的边胶去除方法要求被处理的芯片晶圆具有较好的机械强度(如，Si、GaAs)，能够承受从喷嘴中喷出的溶解剂液体和保护气体的冲击，因此，对于材料机械强度较差的芯片(如，CdZnTe等)，这种洗边方法也不适用；3)为了避免芯片内部受到光致抗蚀剂喷洗的溅射作用，芯片边缘都要留出较宽的洗边区域，这对于尺寸较小的晶圆或芯片难免要浪费更多的芯片面积。

综上所述，需要设计适用于形状和尺寸不规则、材料机械强度差、尺寸较小的芯片的边胶去除方法，并通过多芯片处理能力来提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种多芯片光刻胶掩膜边胶去除装置，通过选择性地对多个芯片进行2次曝光及1次显影来去除方形芯片的边缘光刻胶。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的多芯片边胶去除方法，主要用于多片方形芯片的边缘光刻胶去除，本发明装置包含一个对芯片边胶进行选择性曝光的光刻掩膜版和一个用于承载并定位芯片的样品吸盘。

所述的光刻掩膜版上有一个覆盖整个光刻版的十字图形，十字图形内部整体为透光，其外部区域为不透光，十字图形内部有四个长条形的对版标记；所述对版标记为不透光并呈十字排列，其对称中心为十字图形的中心；每条对版标记的两端或近对称中心一端有对准图案；

所述的样品吸盘上表面中央有四个长条形定位凸台，呈十字排列；相邻凸台间所夹的区域开有吸盘孔，用于吸附芯片；样品吸盘背面作抛光处理，使其具有良好的真空吸附性。定位凸台侧壁与样品吸盘上表面夹角成90°，其高度小于待去边胶的芯片厚度，宽度大于对版标记的宽度且小于十字图形宽度与芯片边胶区域宽度的2倍之差；定位凸台两端为三角形，与对版标记两端的对准图案有套准关系。

所述的边胶去除方法为：a)、四片方形芯片表面旋转涂覆光致抗蚀剂并进行前烘，将光刻掩膜版安装在光刻机的掩膜版吸盘上；b)、将样品吸盘放置于光刻机的样品吸盘上，再将前烘好的芯片放置在样品吸盘上定位，使每片芯片任一顶角的相邻直角边侧壁与定位凸台侧壁接触，开启光刻机的真空吸片；c)、进行对版，使对准标记两端的对准图案与定位凸台两端的三角形顶点套准；d)、接触式曝光，曝光时间为该光致抗蚀剂标准曝光时间的2～5倍；e)、将每片芯片旋转180°，使与b)步骤中顶角的相对顶角直角边与凸台侧壁接触，重复(b)～(d)步骤；f)、对曝光后的芯片进行显影和定影，显影时间为该光致抗蚀剂标准显影时间的1.5～3倍；g)、将去除边胶后的芯片用N2吹干，并烘干2～5分钟，用于正式光刻。

本发明的有益效果是：1)采用具有十字定位凸台的样品吸盘承载芯片，可同时处理4片不同尺寸的方形芯片，放宽了对被处理芯片的尺寸要求，与现有光刻曝光机相兼容，并在一定程度上提高生产效率；2)采用具有对版标记的十字图形光刻掩膜版与样品吸盘的定位凸台之间的互套准方式，对芯片边胶区域进行选择性接触式曝光和显影，更适用于材料机械强度差芯片的边胶去除，避免了喷洗边胶方法对芯片的损伤。3)光刻掩膜版上的十字图形宽度可根据实际工艺中光致抗蚀剂堆积产生的边胶区域宽度最大值来进行设定，避免了喷洗边胶方法须留出较大边缘区域造成的芯片面积浪费。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是光刻掩膜版对版标记的示意图。

图3是本发明中定位凸台和吸盘孔的正视图。

图4(a)是以未去边胶并经正式光刻后的光刻胶图形为掩膜，进行离子束刻蚀后形成的T字图形和CD测试图形。

图4(b)是以本法去除边胶并经正式光刻后的光刻胶图形为掩膜，进行离子束刻蚀后形成的T字图形和CD测试图形。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

本实施例的一种多芯片边胶去除方法，包含一个对芯片边胶进行选择性曝光的5英寸光刻掩膜版1和一个用于承载并定位芯片的样品吸盘2，吸盘的直径为4英寸，如图1所示。

光刻掩膜版(1)上有一个覆盖整个光刻版的十字图形3，十字图形3内部整体为透光，其外部区域为不透光，十字图形3内部有四个长条形的对版标记4；对版标记4为不透光并呈十字排列，其对称中心为十字图形3的中心；每条对版标记的两端有对准图案，对准图案为十字形，如图2所示；

样品吸盘2上表面中央有四个长条形定位凸台5，呈十字排列；相邻凸台间所夹的区域开有吸盘孔6，用于配合光刻机样品吸盘来吸附芯片，如图3所示；样品吸盘2背面作抛光处理，使其具有良好的真空吸附性。

定位凸台5的侧壁与样品吸盘2上表面夹角成90°；定位凸台5高度小于待去边胶的芯片厚度；定位凸台5宽度大于对版标记4的宽度，且小于十字图形3宽度与芯片边胶区域宽度的2倍之差；定位凸台两端为等腰三角形，三角形的顶点与对版标记4两端的对准图案有套准关系。

去除边胶的步骤如下：a)、四片30mm×30mm方形碲锌镉衬底芯片表面旋转涂覆正性光致抗蚀剂AZ1500并进行前烘，将光刻掩膜版1安装在光刻机的掩膜版吸盘上；b)、将样品吸盘2放置于光刻机的样品吸盘上，再将前烘好的芯片放置在样品吸盘2上定位，使每片芯片任一顶角的相邻直角边侧壁与定位凸台5侧壁接触，开启光刻机的真空吸片；c)、进行对版，使对准标记4两端的对准图案与定位凸台5两端的三角形顶点套准；d)、接触式曝光，曝光时间为30s；e)、将每片芯片旋转180°，使与b)步骤中顶角的相对顶角直角边与凸台(5)侧壁接触，重复(b)～(d)步骤；f)、对曝光后的芯片进行显影和定影，显影时间30s；g)、将去除边胶后的芯片用N₂吹干，并烘干5分钟，用于正式光刻。

图4(a)是以未去边胶并经正式光刻后的光刻胶图形为掩膜，进行离子束刻蚀后在碲锌镉衬底芯片表面形成的T字图形和CD测试图形。从图中可以看出，T字图形边缘较为粗糙，并且CD值较大，小尺寸的CD图形已无法分辨。图4(b)是以本法去除边胶并经正式光刻后的光刻胶图形为掩膜，进行离子束刻蚀后在碲锌镉衬底芯片表面形成的T字图形和CD测试图形。从图中可以看出，T字图形的边缘平整，小尺寸的CD图形也清晰完整。这表明采用本法可同时去除多芯片的边胶，从而有效提高正式光刻的质量和精度。

Claims (1)

1.一种多芯片边胶去除装置，包括光刻掩膜版(1)和样品吸盘(2)，其特征在于：

所述的光刻掩膜版(1)上有一个覆盖整个光刻版的十字图形(3)，十字图形(3)内部整体为透光，其外部区域为不透光，十字图形(3)内部有四个长条形的对版标记(4)；所述的对版标记(4)为不透光并呈十字排列，其对称中心为十字图形(3)的中心；每条对版标记的两端或近对称中心一端有对准图案；

所述的样品吸盘(2)上表面中央有四个长条形定位凸台(5)，呈十字排列；相邻凸台间所夹的区域开有吸盘孔(6)，用于吸附芯片；样品吸盘(2)背面作抛光处理，使其具有良好的真空吸附性；所述的定位凸台(5)的侧壁与样品吸盘(2)上表面夹角成90°；定位凸台(5)高度小于待去边胶的芯片厚度；定位凸台(5)宽度大于对版标记(4)的宽度，且小于十字图形(3)宽度与芯片边胶区域宽度的2倍之差；定位凸台两端为三角形，与对版标记(4)两端的对准图案有套准关系。