CN203324648U - 用于半导体晶片的双面对线曝光装置 - Google Patents

Abstract

用于半导体晶片的双面对线曝光装置。结构简单，能够方便、快速准确实现晶片双面对线。晶片设在上、下掩膜版之间，上掩膜版贴合晶片的顶面设有上铬涂层，下掩膜版贴合晶片的底面设有下铬涂层；双面对线曝光装置包括基座、负压源一、负压源二和调节机构，基座的侧面分别设有气孔一和气孔二，基座的顶面中心设有用于放置下掩膜版的容置槽，基座的底面中心设有连通容置槽的通槽；容置槽的底面设有气路。本实用新型在工作中，实现上掩膜版与基座之间即实现上、下掩膜版之间的精准对线，同时适用范围广。在上、下掩膜版上添加方形和十字架型坐标标识，进一步提高了上、下掩膜版之间的精确对位。本实用新型操作简便、降低了生产成本、可靠性高。

Description

用于半导体晶片的双面对线曝光装置

技术领域

本实用新型涉及半导体器件光刻技术领域，尤其涉及用于在圆晶片上、下两面光刻出完全对称图像时，所必需的一种对线曝光装置。

背景技术

    半导体器件在光刻工艺处理中，首先，将光刻胶涂布在待光刻的圆晶片表面，其要求涂布好的光阻剂粘附良好、均匀、无针孔、厚度合适。然后，利用光源透过光罩版（同掩膜版）采用接触式曝光将掩膜版上的图案照射在光阻剂上，实现图案的转移。通常情况下，掩膜版上的图案转移仅发生在同一面，但对于双向TVS产品、SCR穿通扩散等需要在圆晶片两面进行对线，转移到晶片上的图案需要完全相同和对称时，则需要双向曝光机同时具有较好的对线装置，将上、下两块掩膜版可以灵活移动，并且掩膜版可以与晶片无间隙的充分接触，使得上、下图案完全吻合。

传统双面光刻的加工工艺为：采用在胶片上绘制铬层图形，预先与玻璃版上的图形对齐，使得上、下图形一致，再用胶带固定胶片的一边，然后将待对线曝光晶片放置在胶片与玻璃版之间，通过上、下两个光源对其曝光，从而得到预期图案转移的效果。

但是由于胶片呈软质，在上、下面光刻过程中容易产生变皱、突起等现象，造成虚影等异常。其次，预先将胶片与玻璃材质的光罩对齐，由于晶片存在一定的厚度，在将晶片放置在胶片与玻璃版中间时，已经发生了微小偏移，因为胶片呈软质、且一面已固定，最终所转移的图像会有微小的偏差，导致刻蚀、切割时，上、下两面切割道不一致，产生偏位的现象，影响产品的加工质量。

国家知识产权局于1994年11月9日公开的名称为“双面对版曝光机”，其在工作时，先将上、下掩膜版通过吸盘在显微镜的作用下，实现对应；然后上提上掩膜版，将硅片送入二版之间，先后分别通过吸盘与上掩膜版、下掩膜版接触，进行曝光。在工作中，通过三组吸盘分别实现对上掩膜版、硅片和下掩膜版的位移控制，同时通过显微镜实现位置的对应；整个工作过程，操作较复杂，加工不方便且设备成本高。

实用新型内容

    本实用新型针对以上问题，提供了一种结构简单，能够方便、快速准确实现晶片双面对线的用于半导体晶片的双面对线曝光装置。

    本实用新型的技术方案是：所述晶片设在上、下掩膜版之间，所述上掩膜版位于所述下掩膜版的上方，所述上掩膜版贴合所述晶片的顶面设有上铬涂层，所述下掩膜版贴合所述晶片的底面设有下铬涂层；

    所述双面对线曝光装置包括基座、负压源一、负压源二和调节机构，所述基座呈板状，所述基座的侧面分别设有气孔一和气孔二，

所述基座的顶面中心设有用于放置所述下掩膜版的容置槽，所述基座的底面中心设有连通所述容置槽的通槽，所述通槽的面积≥所述晶片的面积；

    所述容置槽的底面设有气路，所述气路呈环形、且位于所述通槽的四周，所述气路通过所述气孔一连通所述负压源一；

    所述上掩膜版设在所述基座上，所述调节机构包括密封圈和分别设在所述上掩膜版底面和基座顶面之间相对的环形凹槽，所述环形凹槽位于所述容置槽的四周，所述密封圈设在所述环形凹槽内，所述环形凹槽通过所述气孔二连通所述负压源二；使得所述上掩膜版与基座呈密封结构。

   所述调节机构还包括滚珠和设在所述上掩膜版底面和基座顶面之间相对的滚珠孔，所述滚珠活动设在所述滚珠孔内。

   所述上、下掩膜版为玻璃材质。

   所述上、下掩膜版上分别设有对应的定位标识。

   所述上掩膜版的底面设有向下凸出的十字架型定位标识，所述下掩膜版的顶面设有方形孔定位标识，所述十字架型定位标识适配地设在所述方形孔定位标识中。

本实用新型中的半导体晶片双面曝光装置在光刻工艺中，使得圆晶片的上、下两面能够套刻出完全相同且对称的图像，解决了传统工艺中存在的偏位、虚影等异常情况。

工作中，下掩膜版设置在基座上的容置槽中，通过容置槽底面的负压气路实现对下掩膜版的固定；通过调节机构即密封圈和滚珠，使上掩膜版可以在橡胶材质的密封圈上移动，滚珠提高了移动的灵活性，实现上掩膜版与基座之间即实现上、下掩膜版之间的精准对线，同时，软质的密封圈能够适应不同厚度的晶片，适用范围广，然后通过连通密封圈的负压气路实现固定。在上、下掩膜版上添加方形和十字架型坐标标识，进一步提高了上、下掩膜版之间的精确对位。本实用新型提高了对线的准确性，操作简便、降低了生产成本、可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，

图2是图1的俯视图，

图3是本实用新型中上掩膜版的结构示意图，

图4是本实用新型中下掩膜版的结构示意图，

图5是本实用新型的工作状态结构示意图；

图中1是基座，11是容置槽，12是气路，13是气孔一，14是气孔二，15是滚珠孔，16是通槽，

2是上掩膜版，21是十字架型定位标识，22是上铬涂层，

3是下掩膜版，31是方形孔定位标识，32是下铬涂层，

4是密封圈，5是滚珠，6是环形凹槽。

具体实施方式

    本实用新型如图1-5所示，：所述晶片设在上、下掩膜版之间，所述上掩膜版2位于所述下掩膜版3的上方，所述上掩膜版2贴合所述晶片的顶面设有上铬涂层22（即上掩膜版2的底面设有上铬涂层22），所述下掩膜版3贴合所述晶片的底面设有下铬涂层32（即下掩膜版3的顶面设有下铬涂层32）；

    所述双面对线曝光装置包括基座1、负压源一、负压源二和调节机构，所述基座1呈板状，所述基座1的侧面分别设有气孔一13和气孔二14，

所述基座1的顶面中心设有用于放置所述下掩膜版3的容置槽11，所述基座1的底面中心设有连通所述容置槽11的通槽16，所述通槽16的面积≥所述晶片的面积，实现下光源通过通槽16对下掩膜版3曝光，从而实现对晶片的曝光；

    所述容置槽11的底面设有气路12，所述气路12呈环形、且位于所述通槽16的四周（即容置槽11的面积＞通槽16的面积），所述气路12通过所述气孔一13连通所述负压源一；

    所述上掩膜版3设在所述基座1上，所述调节机构包括密封圈4和分别设在所述上掩膜版2底面和基座1顶面之间相对的环形凹槽6，所述环形凹槽6位于所述容置槽11的四周，所述密封圈4设在所述环形凹槽6内，所述环形凹槽6通过所述气孔二14连通所述负压源二；使得所述上掩膜版3与基座1呈密封结构，从而实现上掩膜版、晶片和下掩膜版之间的对线且固定。

 所述调节机构还包括滚珠5和设在所述上掩膜版2底面和基座1顶面之间相对的滚珠孔15，所述滚珠5活动设在所述滚珠孔15内。上掩膜版2在橡胶材质的密封圈4上移动效果差，增加可以在滚珠孔内滚动的滚珠5，可以有效的移动上掩膜版2，起到准确定位的作用。

    所述上、下掩膜版为玻璃材质。

    所述上、下掩膜版上分别设有对应的定位标识。

    所述上掩膜版2的底面设有向下凸出的十字架型定位标识21，所述下掩膜版3的顶面设有方形孔定位标识31，所述十字架型定位标识21适配地设在所述方形孔定位标识31中。

    针对双向两面对线的晶片，上、下掩膜版均采用玻璃材质的；由于晶片本身不透光，夹在上、下玻璃版中间，图形已全部被遮掩，在图形之外新增定位标识即十字架型定位标识和方形孔定位标识，进一步提高了上、下掩膜版之间的精确对位。

本实用新型中密封圈4的作用：一是调节适应不同晶片的厚度，不同型号的产品圆晶片厚度不一，密封圈采用橡胶材质，在压力的作用下可以变形，通过这种特性可以有效调节且适应待曝光晶片的厚度；二是使上掩膜版2与基座1呈现密封，空气被负压源二吸走后，上掩膜版2被有效地吸覆在晶片上。

本实用新型的工作过程为：

首先，将下掩膜版3放置在基座1上的容置槽11中，通过容置槽11底面的负压气路实现对下掩膜版3的固定；

其次，将晶片放置在下掩膜版3的下铬涂层32上；

然后，将上掩膜版2放置在基座1上（即位于晶片上），通过调节机构即密封圈4和滚珠5，使上掩膜版2可以在橡胶材质的密封圈上移动，滚珠提高了移动的灵活性，实现上、下掩膜版之间的上、下铬涂层精准对线，通过连通密封圈的负压气路将密封圈内的空气瞬间抽走，实现上掩膜版2的固定；

最后，通过上、下光源实现对晶片的双面曝光，上光源直接对上掩膜版2曝光，下光源通过通槽16对下掩膜版3曝光。

本实用新型能够实现在一般工作环境下，通过调节机构实现晶片和上、下掩膜版之间的对线功能，从经济角度而言，可以省去显微镜、省去移动或旋转掩膜版的控制装置，节省了操作空间，大大降低了企业的生产成本；从操作角度而言，操作人员通过密封圈和滚珠实现掩膜版的灵活移动，对线准确，操作简便、可行性高。本实用新型便于推广使用，实用性强。

Claims (5)

1.用于半导体晶片的双面对线曝光装置，所述晶片设在上、下掩膜版之间，所述上掩膜版位于所述下掩膜版的上方，所述上掩膜版贴合所述晶片的顶面设有上铬涂层，所述下掩膜版贴合所述晶片的底面设有下铬涂层；

    其特征在于，所述双面对线曝光装置包括基座、负压源一、负压源二和调节机构，所述基座呈板状，所述基座的侧面分别设有气孔一和气孔二，

所述基座的顶面中心设有用于放置所述下掩膜版的容置槽，所述基座的底面中心设有连通所述容置槽的通槽，所述通槽的面积≥所述晶片的面积；

    所述容置槽的底面设有气路，所述气路呈环形、且位于所述通槽的四周，所述气路通过所述气孔一连通所述负压源一；

    所述上掩膜版设在所述基座上，所述调节机构包括密封圈和分别设在所述上掩膜版底面和基座顶面之间相对的环形凹槽，所述环形凹槽位于所述容置槽的四周，所述密封圈设在所述环形凹槽内，所述环形凹槽通过所述气孔二连通所述负压源二；使得所述上掩膜版与基座呈密封结构。

2.根据权利要求1所述的用于半导体晶片的双面对线曝光装置，其特征在于，所述调节机构还包括滚珠和设在所述上掩膜版底面和基座顶面之间相对的滚珠孔，所述滚珠活动设在所述滚珠孔内。

3.根据权利要求1所述的用于半导体晶片的双面对线曝光装置，其特征在于，所述上、下掩膜版为玻璃材质。

4.根据权利要求3所述的用于半导体晶片的双面对线曝光装置，其特征在于，所述上、下掩膜版上分别设有对应的定位标识。

5.根据权利要求4所述的用于半导体晶片的双面对线曝光装置，其特征在于，所述上掩膜版的底面设有向下凸出的十字架型定位标识，所述下掩膜版的顶面设有方形孔定位标识，所述十字架型定位标识适配地设在所述方形孔定位标识中。

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