一种步进式光刻机的各尺寸晶圆片托的制作方法

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，具体涉及一种步进式光刻机的各尺寸晶圆片托的制作方法。

背景技术

光刻机是半导体生产制造的主要生产设备之一，也是决定整个半导体生产工艺水平高低的核心技术机台。目前主流光刻机通常采用步进式(Stepper)或扫描式(Scanner)等曝光方式，通过光源对光刻胶进行曝光，使得晶圆内产生电路图案。一台光刻机包含了光学系统、微电子系统、计算机系统、精密机械系统和控制系统等构件；

业内对于不同尺寸及一些不规格形状晶圆多采用接触式曝光机来作业，但对于线宽要求较高、套刻精度要求高的工艺接触式光刻机仍无法满足要求，需要采用步进式光刻机来做作业，一般步进式光刻机传输系统都是非常精密的结构，且改造成本昂贵；很难通过后续软硬件改造来同时兼容四寸、六寸、八寸以及部分不规格的晶圆；

目前主流的光刻设备，由于其本身精密复杂的传输系统、机械结构以及控制系统，很难做到一种机台同时兼容不同形状的晶圆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步进式光刻机的各尺寸晶圆片托的制作方法，解决在实验中光刻机台不兼容特殊晶圆形状的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种步进式光刻机的各尺寸晶圆片托的制作方法，包括以下步骤：

将目标硅晶圆贴合到玻璃晶圆的正面，在玻璃晶圆的正面生成一层金属镀层，取下目标硅晶圆，得到含有透光区域的玻璃晶圆，将含有透光区域的玻璃晶圆作为临时光刻版；

使用临时光刻版对待刻蚀硅晶圆进行光刻，得到光刻后硅晶圆；

对光刻后硅晶圆进行深硅刻蚀，得到目标晶圆治具。

优选地，使用临时光刻版对待刻蚀硅晶圆进行光刻，得到光刻后硅晶圆，具体包括以下步骤：

在待刻蚀硅晶圆上旋涂光刻胶并烘干；

将临时光刻版贴合到待刻蚀硅晶圆的正面，依次对待刻蚀硅晶圆的正面进行曝光、显影和定影；

取下临时光刻版，得到光刻后硅晶圆。

优选地，对光刻后硅晶圆进行深硅刻蚀，得到目标晶圆治具，具体包括以下步骤：

对光刻后硅晶圆进行深硅刻蚀，生成凹槽；去除光刻后硅晶圆上的光刻胶，得到目标晶圆治具。

优选地，所述凹槽的尺寸与目标硅晶圆相同。

优选地，所述目标硅晶圆、玻璃晶圆和待刻蚀硅晶圆在使用之前均进行清洗，清洗具体包括以下操作：

使用丙酮和异丙醇各超声5分钟对目标硅晶圆、玻璃晶圆和待刻蚀硅晶圆进行清洗；

清洗完成后用去离子水冲洗干净，氮气吹干。

优选地，还包括以下步骤：

在目标晶圆治具上打出真空孔。

优选地，在待刻蚀硅晶圆上旋涂光刻胶并烘干，具体包括以下步骤：

使用匀胶机在待刻蚀硅晶圆上旋涂一层10微米厚度的光刻胶，主转速设置为2500转/40S；

匀胶完成后将晶圆放置在110℃热板上烘烤300S。

优选地，依次对待刻蚀硅晶圆的正面进行曝光、显影和定影，具体包括以下步骤：

使用接触式曝光机对待刻蚀硅晶圆的正面曝光10S；

曝光完成后使用质量浓度为2.38％四甲基氢氧化铵溶液显影5分钟；

显影后待刻蚀硅晶圆转移到纯水中定影1min；

定影后氮气吹干对待刻蚀硅晶圆，将对待刻蚀硅晶圆放置在110℃热板上烘烤600S。

优选地，所述金属镀层的材料为Ti、Cr、Au或Ag。

优选地，所述金属镀层的厚度为80-100nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

在不同实验背景下，可能会有不同晶圆形状的实验需求，本发明很好的解决不同形状晶圆兼容到主流光刻设备的问题：不受晶圆形状的限制，可以通过自身实际需求匹配实验治具。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是临时光刻版的结构示意图；

图2是目标晶圆治具的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本说明书一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本说明书一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图1-2对本发明做进一步的详细描述：

一种步进式光刻机的各尺寸晶圆片托的制作方法，包括以下步骤：

将目标硅晶圆贴合到玻璃晶圆的正面，在玻璃晶圆的正面生成一层金属镀层，取下目标硅晶圆，得到含有透光区域的玻璃晶圆，将含有透光区域的玻璃晶圆作为临时光刻版；

使用临时光刻版对待刻蚀硅晶圆进行光刻，得到光刻后硅晶圆；

对光刻后硅晶圆进行深硅刻蚀，得到目标晶圆治具。

优选地，使用临时光刻版对待刻蚀硅晶圆进行光刻，得到光刻后硅晶圆，具体包括以下步骤：

在待刻蚀硅晶圆上旋涂光刻胶并烘干；

将临时光刻版贴合到待刻蚀硅晶圆的正面，依次对待刻蚀硅晶圆的正面进行曝光、显影和定影；

取下临时光刻版，得到光刻后硅晶圆。

优选地，对光刻后硅晶圆进行深硅刻蚀，得到目标晶圆治具，具体包括以下步骤：

对光刻后硅晶圆进行深硅刻蚀，生成凹槽；去除光刻后硅晶圆上的光刻胶，得到目标晶圆治具。

优选地，所述凹槽的尺寸与目标硅晶圆相同。

优选地，所述目标硅晶圆、玻璃晶圆和待刻蚀硅晶圆在使用之前均进行清洗，清洗具体包括以下操作：

使用丙酮和异丙醇各超声5分钟对目标硅晶圆、玻璃晶圆和待刻蚀硅晶圆进行清洗；

清洗完成后用去离子水冲洗干净，氮气吹干。

优选地，还包括以下步骤：

在目标晶圆治具上打出真空孔。

优选地，在待刻蚀硅晶圆上旋涂光刻胶并烘干，具体包括以下步骤：

使用匀胶机在待刻蚀硅晶圆上旋涂一层10微米厚度的光刻胶，主转速设置为2500转/40S；

匀胶完成后将晶圆放置在110℃热板上烘烤300S。

优选地，依次对待刻蚀硅晶圆的正面进行曝光、显影和定影，具体包括以下步骤：

使用接触式曝光机对待刻蚀硅晶圆的正面曝光10S；

曝光完成后使用质量浓度为2.38％四甲基氢氧化铵溶液显影5分钟；

显影后待刻蚀硅晶圆转移到纯水中定影1min；

定影后氮气吹干对待刻蚀硅晶圆，将对待刻蚀硅晶圆放置在110℃热板上烘烤600S。

优选地，所述金属镀层的材料为Ti、Cr、Au或Ag。

优选地，所述金属镀层的厚度为80-100nm。

在本发明中，清洗干净的SOI衬底上涂覆正性光刻胶，采用电子束光刻、X射线光刻或极紫外光刻工艺，在光刻胶层上曝光所设计的纳米结构图案，经过显影和定影后获得相应的光刻胶图形。

为了更好的说明本发明的技术效果，本发明提供如下具体实例说明上述技术流程：

本发明以八寸晶圆传输系统为例，制备一个四寸晶圆治具；四寸晶圆为目标硅晶圆；八寸裸硅片为待刻蚀硅晶圆；

1、清洗四寸晶圆：使用丙酮和异丙醇各超声5分钟清洗晶圆，用去离子水冲洗干净，氮气吹干。

2、清洗八寸玻璃晶圆：使用丙酮和异丙醇各超声5分钟清洗晶圆，用去离子水冲洗干净，氮气吹干。玻璃晶圆厚度控制在300um左右；

3、制备临时光刻版：将步骤1得到的四寸晶圆贴合在八寸玻璃晶圆上；使用电子束蒸镀机，在八寸玻璃晶圆贴合有四寸晶圆片的一侧面蒸镀金属，建议使用Ti/Cr/Au/Ag等结构致密的金属材质，金属厚度控制在80-100nm；蒸镀结束后，将四寸晶圆取下，得到一张中间四寸区域透光的临时光刻版；如图1所示；

4、清洗八寸裸硅片，待刻蚀硅晶圆进行刻蚀前光刻：使用丙酮和异丙醇各超声5分钟清洗晶圆，用去离子水冲洗干净，氮气吹干。使用匀胶机在硅片上旋涂一层10微米厚度的光刻胶，主转速设置为2500转/40S，匀胶完成后将八寸裸硅片放置在110℃热板上烘烤300S；

5、使用光刻技术将四寸晶圆图形转移到八寸裸硅片上：将临时光刻版和步骤4得到的八寸裸硅片贴合在一起，临时光刻版位于八寸裸硅片上面，使用接触式曝光机曝光10S(说明：此处用的是光强为10mW/cm

6、刻蚀样品：采用深硅刻蚀的方式，在步骤5所得的八寸裸硅片表面刻蚀出凹槽，凹槽的形状与四寸晶圆的形状相同，凹槽的厚度按四寸晶圆的厚度来刻蚀；

7、清洗八寸裸硅片：清洗步骤6得到的八寸裸硅片上的光刻胶，使用丙酮和异丙醇各超声5分钟清洗晶圆，用去离子水冲洗干净，氮气吹干。

8、八寸裸硅片上打出真空孔：使用硅片专业激光打孔设备，在八寸裸硅片上打出真空孔，减少翘曲对于实验结果的影响；最终得到四寸晶圆晶圆治具；如图2所示。

后续使用过程中将所需晶圆嵌入四寸晶圆晶圆治具，所需晶圆与四寸晶圆尺寸相同且带有图案。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块、模组或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元、模组或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。