專利名稱：一種掩模板及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，特別涉及一種掩模板及其定位方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(CMOS)工藝和微機(jī)電(MEMS)系統(tǒng)工藝中都涉及到大量的鍍膜工 藝，使用的方法有濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積等方法。通常在鍍膜之后的晶圓上還需要制備各種圖形。常用的方法有兩種，刻蝕和剝離。 這兩種方法的工藝順序一般如下所示
刻蝕方法的工藝順序
1.在晶圓上鍍膜在晶圓的整個(gè)表面上用濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積等 方法鍍上一層薄膜；
2.旋涂一層光刻膠將光刻膠置于鍍膜的晶圓表面上，旋轉(zhuǎn)該晶圓使得光刻膠在離心 力的作用下覆蓋于整個(gè)晶圓的鍍膜表面；
3.烘烤固化在適當(dāng)?shù)臏囟认率沟霉饪棠z固化；
4.光刻對(duì)光刻膠進(jìn)行局部曝光形成所需的圖案；
5.顯影經(jīng)過(guò)顯影劑處理除去未曝光的光刻膠；
6.刻蝕通過(guò)各種刻蝕方法除去未被光刻膠保護(hù)的鍍膜層；以及
7.去膠除去剩余的光刻膠。剝離方法的工藝順序
1.在晶圓上旋涂一層光刻膠將光刻膠置于鍍膜的晶圓表面上，旋轉(zhuǎn)該晶圓使得光刻 膠在離心力的作用下覆蓋于整個(gè)晶圓的表面；
2.烘烤固化在適當(dāng)?shù)臏囟认率沟霉饪棠z固化；
3.光刻對(duì)光刻膠進(jìn)行局部曝光形成所需的圖案；
4.顯影經(jīng)過(guò)顯影劑處理除去未曝光的光刻膠；
5.鍍膜對(duì)整個(gè)晶圓表面進(jìn)行鍍膜，使得除去光刻膠的部分直接鍍?cè)诰A上，而被光 刻膠覆蓋的部分鍍?cè)诠饪棠z上；以及
6.剝離剝離剩余的光刻膠以及光刻膠上的薄膜。這兩種方法，除了鍍膜這一步以外，都需要經(jīng)歷5 - 6個(gè)步驟才能得到想要的圖 形。已經(jīng)有專門的光刻和刻蝕設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能，能獲得的圖形最小線條寬度可以達(dá)到 180 nm。上述這兩種方法有一項(xiàng)基本要求，即光刻膠必須可以均勻涂布在整個(gè)晶圓上。然 而，MEMS技術(shù)中有一些特殊工藝卻使得在某些情況下，這一基本要求不能得到滿足。與CMOS工藝不同，幾乎所有的MEMS器件都會(huì)用到體工藝，即涉及到硅晶圓的深刻 蝕，外表特征上表現(xiàn)為懸臂梁、空腔、凹槽等結(jié)構(gòu)。要獲得這些結(jié)構(gòu)，必須對(duì)硅晶圓進(jìn)行幾十 微米甚至幾百微米的深刻蝕。進(jìn)行深刻蝕之后，晶圓的表面不再平整，因此不能再用傳統(tǒng)的 旋涂方式涂布光刻膠。即使用噴涂的方式涂布光刻膠，后續(xù)的光刻、去膠也存在一系列的技術(shù)難題。如果深刻蝕之后需要進(jìn)一步在凹陷區(qū)域內(nèi)鍍膜并成圖形，原有的刻蝕和剝離方法 都將不能使用。掩模板是可以解決該問(wèn)題的一種簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)方法。通常的方式是，取一塊金屬薄 板(通常取熱膨脹系數(shù)較小的材料)，直接將需要鍍膜的區(qū)域的圖形通過(guò)機(jī)械加工的方法制 作在金屬板上，即將需要鍍膜的區(qū)域鏤空。生長(zhǎng)的時(shí)候，將掩模板置于晶圓前方，鍍膜材料 被掩模板部分遮擋后，在晶圓上直接成形。這種方法簡(jiǎn)單易行，相比于刻蝕和剝離，節(jié)省了六步工藝，并且掩模板可以重復(fù)使 用，節(jié)省了成本。盡管如此，掩模板方法并不能取代刻蝕和剝離方法，因?yàn)樗幸粋€(gè)固有的 局限性，即掩模板自身的厚度所造成的遮擋效應(yīng)。掩模板本身不能太薄，否則其剛性不能保 證，容易變形，通常的掩模板都是在幾百微米到一毫米這個(gè)范圍。需要生長(zhǎng)的圖形線寬應(yīng)該 在厚度的三倍以上時(shí)，遮擋效應(yīng)比較不明顯。因此，掩模板方法適用于在MEMS工藝和光學(xué) 鍍膜工藝中制備尺寸比較大(毫米級(jí)以上)的圖形。而微米以及微米以下尺度圖形的成形， 仍然需要通過(guò)刻蝕或剝離來(lái)完成。傳統(tǒng)的掩模板方法中有幾個(gè)缺陷
1.掩模板加工用的是機(jī)械方法，圖形加工精度比較低。
2.掩模板所用的是金屬薄板，本身的平整度比較差。3.將掩模板置于晶圓前方時(shí)，兩者采用的是手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方式，精度很差。4.掩模板與晶圓接觸，靠的是夾具固定，但在鍍膜過(guò)程中，仍然可能發(fā)生相對(duì)移 動(dòng)，造成圖形錯(cuò)位。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)掩模板方法的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種新的掩模板及其定位方法，使 得能夠更好地將掩模板的方法用于MEMS器件的制備工藝中。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種掩模板，其特征在于，所述掩模板上具有至 少一個(gè)用于定位的第一凹坑或通孔，用于與銷釘套合。優(yōu)選地，所述第一凹坑或通孔內(nèi)嵌有銷釘，所述銷釘高度大于所述第一凹坑或通 孔的深度。優(yōu)選地，所述銷釘還嵌入晶圓的第二凹坑或通孔中，所述銷釘、第一凹坑或通孔以 及第二凹坑或通孔的截面形狀相同；以及其中所述掩膜板上的第一凹坑或通孔與所述晶 圓上的第二凹坑或通孔中至少一者為凹坑，并且如果插入掩膜板和晶圓的銷釘兩端都為凹 坑，則所述銷釘高度大于所述晶圓上的第二凹坑深度，并且小于所述第一凹坑與第二凹坑 的深度之和；如果插入掩膜板和晶圓的銷釘一端為凹坑另一端為通孔，則所述銷釘?shù)母叨?大于凹坑的深度。優(yōu)選地，第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔或銷釘?shù)慕孛娉叽缭?. Imm-IOmm的范 圍內(nèi)。優(yōu)選地，第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔和銷釘?shù)募庸ふ`差小于10 μ m。優(yōu)選地，銷釘?shù)慕孛娉叽缧∮谒龅谝话伎踊蛲?、第二凹坑或通孔的截面尺寸?并且其與所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔的截面尺寸的差小于加工誤差的2倍。優(yōu)選地，所述掩模板或所述銷釘?shù)牟牧蠟閯傂圆牧希瑑?yōu)選選自以下一項(xiàng)或多項(xiàng)金屬、合金、硅或其它半導(dǎo)體材料、玻璃、氧化鋁或其它金屬氧化物材料、氮化硅或其它氮化物 材料、有機(jī)玻璃或其它聚合物材料。優(yōu)選地，所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔或銷釘通過(guò)刻蝕形成。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種掩模板的定位方法，包括步驟 提供掩模板，所述掩模板至少一個(gè)用于定位的第一凹坑或通孔，用于與銷釘套合； 通過(guò)銷釘將所述第一凹坑或通孔與待處理晶圓上相應(yīng)的第二凹坑或通孔套合實(shí)現(xiàn)所
述掩模板與所述晶圓的定位，其中所述第一凹坑或通孔與所述第二凹坑或通孔中至少一者 為凹坑。根據(jù)本發(fā)明制作和使用的掩模板，比起傳統(tǒng)的掩模板來(lái)有這幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)
1.由于掩模板上凹坑或通孔的制備、晶圓上凹坑或通孔的制備、以及銷釘?shù)闹苽涠际?使用傳統(tǒng)的光刻方法制成，其尺寸和精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于用普通機(jī)械加工方法的精度，而且沒(méi) 有機(jī)械加工過(guò)程中引起的變形。2.掩模板也可使用硅晶圓，其平整度比起普通金屬板要好。3.晶圓與掩模板靠銷釘和兩套凹坑或通孔來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，精度由設(shè)計(jì)和加工精度 保證，無(wú)需手動(dòng)調(diào)整。4.鍍膜過(guò)程中晶圓與掩模板被銷釘和凹坑或通孔約束，不會(huì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，因此 不會(huì)出現(xiàn)圖形錯(cuò)位。5.如此制備的掩模板，也可以重復(fù)使用。


通過(guò)結(jié)合附圖來(lái)參考下文中對(duì)具體實(shí)施例的描述，可獲得對(duì)本發(fā)明的原理、特征 和優(yōu)點(diǎn)的更好理解。附圖中相同或相應(yīng)的標(biāo)號(hào)表示相應(yīng)或相同的部分
圖Ia至圖Id示出了傳統(tǒng)的掩模板的工作原理示意圖；其中 圖Ia是傳統(tǒng)掩模板的三維示意圖； 圖Ib是傳統(tǒng)掩模板和晶圓的俯視圖； 圖Ic是傳統(tǒng)掩模板和晶圓的側(cè)視圖Id表示傳統(tǒng)的鍍膜工藝中掩模板沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)發(fā)生錯(cuò)位的情況； 圖加-1至圖2d示出了根據(jù)本發(fā)明的新型掩模板的工作原理示意圖；其中 圖加-1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掩模板的三維示意圖； 圖加-2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的掩模板的三維示意圖； 圖2b是根據(jù)本發(fā)明的掩模板和晶圓的俯視圖； 圖2c-l是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掩模板和晶圓的側(cè)視圖； 圖2c-2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的掩模板和晶圓的側(cè)視圖； 圖2d表示根據(jù)本發(fā)明的鍍膜工藝中掩模板對(duì)準(zhǔn)的效果。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的新型掩模板的定位方法的示意流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施 例作詳細(xì)描述。實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例 性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn) 化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且 目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重 復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此 外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到 其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形 成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。首先參考圖Ia至圖ld，其示出了傳統(tǒng)的掩模板的工作原理示意圖。參考圖la，其為傳統(tǒng)掩模板和晶圓的三維示意圖，其中示出了一個(gè)晶圓1和一個(gè) 掩模板3。在鍍膜工藝中，需要利用掩模板3對(duì)晶圓1進(jìn)行鍍膜。如圖所示，晶圓1和掩模 板3均具有一定的厚度，通常該厚度大約在幾百微米到一毫米之間。晶圓1的截面通常為圓 形，掩模板3與之類似。在掩模板3的特定位置，將需要用于鍍膜的區(qū)域進(jìn)行鏤空。該鏤空 步驟又稱為鏤板或開窗技術(shù)，主要通過(guò)機(jī)械加工的方式來(lái)完成。通常利用一塊薄板，按照晶 圓上需要鍍膜的圖形來(lái)將該薄板的對(duì)應(yīng)區(qū)域鏤空。圖中將鏤空區(qū)域示出為四個(gè)小正方形， 實(shí)際上，根據(jù)實(shí)際鍍膜的需要，該區(qū)域可以是其他的圖形和分布。參考圖lb，其為傳統(tǒng)掩模板和晶圓的俯視圖。由于理想情況下，掩模板3需要與晶 圓1完全對(duì)齊，因此圖中俯視圖僅示出了上方的掩模板3。在掩模板3與晶圓1的中心對(duì)準(zhǔn) 的情況下，掩模板3上鏤空的區(qū)域4將完全覆蓋在晶圓1的需要鍍膜的位置上。鍍膜材料 被掩模板3部分遮擋后，在晶圓1上直接生長(zhǎng)成對(duì)應(yīng)的圖形。參考圖lc，其為傳統(tǒng)掩模板和晶圓的側(cè)視圖。在實(shí)際的應(yīng)用中，由于掩模板與晶圓 的結(jié)合是采用手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的方式，因此常常會(huì)發(fā)生誤差甚至相互移動(dòng)，導(dǎo)致鍍膜的圖形發(fā)生 錯(cuò)位等不準(zhǔn)確問(wèn)題。另外由于掩模板或晶圓的表面平整度問(wèn)題，掩模板與晶圓的接觸之間 會(huì)留有一定縫隙，這可能會(huì)進(jìn)一步加劇掩模板與晶圓之間的錯(cuò)位。參考圖ld，其為傳統(tǒng)的鍍膜效果圖，虛線表示正確位置?？梢钥吹剑瑢?shí)際鍍膜形成 的圖形與正確的位置發(fā)生了錯(cuò)位?，F(xiàn)在參考圖加-1至圖2d，其示出了根據(jù)本發(fā)明的掩模板的工作原理示意圖。參考圖加-1和圖加-2，其為根據(jù)本發(fā)明的掩模板的三維示意圖，其中示出了一個(gè) 晶圓1’和一個(gè)掩模板3’。在鍍膜工藝中，需要利用掩模板3’對(duì)晶圓1’進(jìn)行鍍膜。如圖所 示，晶圓1’和掩模板3’均具有一定的厚度，通常該厚度大約在幾百微米到一毫米之間。晶 圓1’的截面通常為圓形，掩模板3’與之類似。與圖Ia所示的傳統(tǒng)掩模板3’類似地，在掩 模板3的特定位置，需要用于鍍膜的區(qū)域被鏤空。該鏤空步驟又稱為鏤板或開窗技術(shù)，主要 通過(guò)機(jī)械加工的方式來(lái)完成。通常利用一塊薄板，按照晶圓上需要鍍膜的圖形來(lái)將該薄板 的對(duì)應(yīng)區(qū)域鏤空。圖中將鏤空區(qū)域示出為四個(gè)小正方形，實(shí)際上，根據(jù)實(shí)際鍍膜的需要，該區(qū)域可以是其他的圖形和分布。與圖Ia所示的傳統(tǒng)掩模板3和晶圓1不同，根據(jù)本發(fā)明的晶圓1’和掩模板3’上 分別具有用于定位的凹坑2 (圖2a-l中未示出)和凹坑5。該凹坑2和凹坑5數(shù)量和截面 形狀相同，并且處于對(duì)應(yīng)的位置。即當(dāng)將掩模板3’和晶圓1’對(duì)準(zhǔn)時(shí)，凹坑2和凹坑5應(yīng)該 分別一一對(duì)應(yīng)。圖2a中還示出了銷釘6，其用于將凹坑2和凹坑5套合在一起。該銷釘6 的橫截面與凹坑2和凹坑5的橫截面完全相同。圖中所示凹坑和銷釘?shù)慕孛嫘螤顬閳A形，實(shí)際上，該凹坑和銷釘?shù)慕孛婵梢詾槿?何形狀，例如方形、三角形、長(zhǎng)方形、不規(guī)則形狀等。只要這些凹坑和銷釘?shù)慕孛嫘螤詈痛笮?相同，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的定位目的。圖中在掩模板3’和晶圓1’上分別示出了 3個(gè)凹坑， 實(shí)際上，凹坑的數(shù)量可以是更多或者更少的任意多個(gè)。凹坑的位置優(yōu)選地利用與鍍膜區(qū)域 分離的邊緣區(qū)域。優(yōu)選地，凹坑的截面尺寸在0. Imm-IOmm之間。凹坑和銷釘?shù)募庸?yōu)選地 采用刻蝕的方法完成，因此其加工精度遠(yuǎn)優(yōu)于機(jī)械加工得到的結(jié)構(gòu)的加工精度，其加工誤 差可以達(dá)到ΙΟμπι以下。為了能夠?qū)N釘順利地嵌入到凹坑內(nèi)，銷釘?shù)慕孛娉叽鐟?yīng)當(dāng)稍小 于凹坑的截面尺寸。但是為了定位精度的目的，銷釘與凹坑截面尺寸的差優(yōu)選地小于加工 誤差的2倍。如圖2a-l所示，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，凹坑和銷釘?shù)慕孛鏋閳A形，上 述截面尺寸意指截面直徑。圖2a_l與圖2a_2的區(qū)別在于，圖2a_l中的晶圓1，上的凹坑2沒(méi)有穿透晶圓厚 度，而圖2a-2中的晶圓1’上的凹坑2穿透了晶圓厚度形成通孔2。參考圖2b，其為根據(jù)本發(fā)明的掩模板和晶圓的俯視圖。與圖Ib所示的掩模板3與 晶圓1完全對(duì)齊的情況相似，圖中俯視圖僅示出了上方的掩模板3’。在掩模板3’與晶圓 1’的中心對(duì)準(zhǔn)的情況下，掩模板3’上鏤空的區(qū)域4將完全覆蓋在晶圓1’的需要鍍膜的位 置上。鍍膜材料被掩模板3’部分遮擋后，在晶圓1’上直接生長(zhǎng)成對(duì)應(yīng)的圖形。從圖中還 可以看出，掩模板3’上的凹坑5與晶圓1’上的凹坑2完全重合。參考圖2c_l，其為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的掩模板和晶圓的側(cè)視圖。如圖所示，掩 模板3’和晶圓1’通過(guò)銷釘6固定地貼合在一起。假設(shè)凹坑2和凹坑5的深度分別為dl， d2，銷釘6的高度為d3，則這三個(gè)尺寸滿足下面兩個(gè)條件
(1)d3>dl, d2
(2)dl+d2 ^ d3
當(dāng)將掩模板3’與晶圓1’進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，將銷釘6嵌入掩模板3’的凹坑5中。由于條件 (1)，銷釘6的頂部必然高于掩模板3’的表面，此時(shí)將晶圓1’倒扣在掩模板3’上，晶圓1’ 上的凹坑2與銷釘6套合。由于條件(2)，晶圓1’與掩模板3’的表面必然是接觸的，中間 沒(méi)有縫隙。參考圖2c_2，其為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的掩模板和晶圓的側(cè)視圖。如圖所示， 掩模板3’和晶圓1’通過(guò)銷釘6固定地貼合在一起。圖2c_l和圖2c_2分別對(duì)應(yīng)于圖2a_l和圖2a_2的通孔2的設(shè)置情況。S卩，在圖 2c-l中，銷釘6將晶圓1’和掩模板3’套合在一起時(shí)，其未穿透并達(dá)到二者的另一表面上。 在圖2c-2中，銷釘6將晶圓1’和掩模板3’套合在一起時(shí)，其通過(guò)通孔2穿透晶圓1’并達(dá) 到其另一表面上。參考圖2d，其為根據(jù)本發(fā)明的鍍膜效果圖?？梢钥吹?，實(shí)際鍍膜形成的圖形完全符合正確的位置，沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)位。盡管所有的結(jié)構(gòu)示意圖中，晶圓位于掩模板上方，但是這僅僅是為了使視圖簡(jiǎn)單并統(tǒng)一的目的，實(shí)際使用中，晶圓和掩模板的位置是可互換的。本發(fā)明方法并不限制掩模板 和晶圓的取向，無(wú)論哪一個(gè)位于上方都可以，甚至傾斜都可以。在薄膜生長(zhǎng)設(shè)備中，晶圓面 朝下、朝上、水平、傾斜的情況都不少見(jiàn)。本發(fā)明方法保證的是定位的準(zhǔn)確度和防止掩模板 和晶圓之間的相對(duì)移動(dòng)引起錯(cuò)位。至于掩模板本身如何固定則是由具體的設(shè)備和夾具來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。例如，也有可能將晶圓置于下方，此時(shí)被倒扣或被貼合的是掩模板。在這種情況下， 需要先將銷釘固定在晶圓的凹坑內(nèi)，以避免倒扣時(shí)銷釘?shù)舫鰜?lái)。并且，在如圖2a_2和圖2c_2所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，將晶圓上的凹坑2設(shè)置為 穿透其厚度形成通孔，實(shí)際上，也可以將掩模板上的凹坑5設(shè)置為穿透掩模板的厚度形成 通孔?？梢岳斫猓诰A和掩模板中至少一個(gè)凹坑被穿透形成通孔的情況下，銷釘?shù)母叨瓤?以大于晶圓凹坑深度或通孔長(zhǎng)度與掩模板凹坑深度或通孔長(zhǎng)度之和。這種凹坑穿透的實(shí)施 例尤其適合于要對(duì)多個(gè)晶圓或掩模板連續(xù)對(duì)準(zhǔn)的情況下，此時(shí)可以用一套銷釘對(duì)多個(gè)相關(guān) 目標(biāo)進(jìn)行同時(shí)定位，從而實(shí)現(xiàn)諸如立體封裝等操作。當(dāng)然，銷釘插入一套晶圓、掩膜疊層的 情況下，至少一個(gè)底層或頂層的晶圓或掩膜板由凹坑封擋該銷釘，以免銷釘?shù)舫鰜?lái)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的掩模板的定位方法流程圖。在步驟301中，方法開始。在 步驟302中，提供根據(jù)本發(fā)明的具有定位凹坑的掩模板、晶圓以及用于將二者套合的銷釘。 在掩模板上，用于鍍膜的區(qū)域鏤空，且該掩模板上具有一個(gè)或者多個(gè)用于定位的凹坑。在晶 圓上的對(duì)應(yīng)位置，具有同樣數(shù)量和截面的凹坑。所需銷釘?shù)臄?shù)量、截面與這些凹坑相同。銷 釘?shù)母叨却笥诟靼伎拥纳疃?，且小于或等于晶圓凹坑深度與掩模板凹坑深度之和。這些用于定位的凹坑和銷釘可以通過(guò)深刻蝕的方法形成。例如，在掩模板和晶圓 的制備中，首先取厚度為525 μ m的4寸硅晶圓。在其上旋涂一層U8光刻膠，之后對(duì)其進(jìn)行 烘烤、光刻，顯影出凹坑的圖形。然后進(jìn)行去膠，將多余的光刻膠去除掉，最后完成深刻蝕， 刻蝕深度例如為300 μ m,由此得到深度為300 μ m的凹坑。在銷釘?shù)闹苽渲?，過(guò)程與此類似， 只是在深刻蝕時(shí)，刻透硅片，即刻蝕深度為硅晶圓的深度。由此得到多個(gè)小圓片作為銷釘， 其高度與硅晶圓的厚度相同。根據(jù)業(yè)內(nèi)常用的晶圓規(guī)格，掩模板凹坑、晶圓凹坑或銷釘?shù)姆?圍通常在300 μ m-600 μ m的范圍內(nèi)。實(shí)際制作掩模板和銷釘?shù)臅r(shí)候，不一定必須使用和晶圓一樣的材料，其它具有一 定剛性的材料，例如金屬、合金、硅或其它半導(dǎo)體材料、玻璃、氧化鋁或其它金屬氧化物材 料、氮化硅或其它氮化物材料、有機(jī)玻璃或其它聚合物材料等都可以使用，只要加工精度能 達(dá)到ΙΟμπι以下。掩模板和銷釘可以采用相同的材料，也可以采用不同的材料。在步驟303中，將銷釘嵌入在掩模板上的凹坑內(nèi)。為使銷釘能夠插入掩模板的凹 坑內(nèi)，該銷釘?shù)慕孛娉叽鐟?yīng)略小于凹坑的截面尺寸。例如，在凹坑和銷釘截面為圓形時(shí)，凹 坑的截面直徑為3mm，而銷釘?shù)闹睆綖?mm-18 μ m。這樣，既能使得銷釘順利地嵌入凹坑內(nèi)， 又能保證利用銷釘實(shí)現(xiàn)的定位精確度。在步驟304中，將待鍍膜晶圓倒扣在掩模板上，使晶圓上的凹坑與銷釘套合。由于 銷釘?shù)母叨刃∮诨虻扔诰A凹坑深度與掩模板凹坑深度之和，因此晶圓與掩模板對(duì)應(yīng)表面 之間能夠緊密貼合，沒(méi)有縫隙。當(dāng)然，由于晶圓與掩模板的表面平整度造成的縫隙除外。在 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，銷釘?shù)母叨缺染A凹坑深度與掩模板凹坑深度之和小0. 1mm。
在步驟305中，透過(guò)掩模板上的鏤空區(qū)域?qū)A進(jìn)行鍍膜。與傳統(tǒng)鍍膜方式類似 地，鍍膜的材料在晶圓上未被掩模板遮擋的部分、即鏤空區(qū)域?qū)?yīng)的位置生長(zhǎng)，由于根據(jù)本 發(fā)明的掩模板與晶圓被銷釘和凹坑約束，能夠?qū)崿F(xiàn)緊密套合，沒(méi)有傳統(tǒng)手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的錯(cuò)位，因 此鍍膜圖形精確度很高。以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了非限制性的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解， 在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出許多其它改變和改型。例如，在 上文的描述中，以鍍膜為例來(lái)闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)掩模板還可以 用于刻蝕、外延生長(zhǎng)等其他涉及掩模的半導(dǎo)體工藝。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所描述的特定 實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。雖然關(guān)于示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)詳細(xì) 說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì) 這些實(shí)施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對(duì)于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理 解在保持本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)的同時(shí)，工藝步驟的次序可以變化。 此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說(shuō)明書中描述的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)構(gòu)、制 造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容 易地理解，對(duì)于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法 或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié) 果，依照本發(fā)明可以對(duì)它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制 造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種掩模板，其特征在于，所述掩模板上具有至少一個(gè)用于定位的第一凹坑或通孔， 用于與銷釘套合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模板，其中所述第一凹坑或通孔內(nèi)嵌有銷釘，所述銷釘高 度大于所述第一凹坑或通孔的深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掩模板，其中所述銷釘還嵌入晶圓的第二凹坑或通孔中， 所述銷釘、第一凹坑或通孔以及第二凹坑或通孔的截面形狀相同；以及其中所述掩膜板上的第一凹坑或通孔與所述晶圓上的第二凹坑或通孔中至少一者為 凹坑，并且如果插入掩膜板和晶圓的銷釘兩端都為凹坑，則所述銷釘高度大于所述晶圓上的第二 凹坑深度，并且小于所述第一凹坑與第二凹坑的深度之和；如果插入掩膜板和晶圓的銷釘一端為凹坑另一端為通孔，則所述銷釘?shù)母叨却笥诎伎?的深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掩模板，其中所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔或銷釘 的截面尺寸在0. Imm-IOmm的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的掩模板，其中所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔和銷 釘?shù)募庸ふ`差小于10 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的掩模板，其中所述銷釘?shù)慕孛娉叽缧∮谒龅谝话伎踊?通孔、第二凹坑或通孔的截面尺寸，并且其與所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔的截面 尺寸的差小于加工誤差的2倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的掩模板，其中所述掩模板或所述銷釘?shù)牟牧蠟?剛性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中任一項(xiàng)所述的掩模板，其中所述掩模板或所述銷釘?shù)牟牧线x自以 下一項(xiàng)或多項(xiàng)金屬、合金、硅或其它半導(dǎo)體材料、玻璃、氧化鋁或其它金屬氧化物材料、氮 化硅或其它氮化物材料、有機(jī)玻璃或其它聚合物材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的掩模板，其中所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔或銷 釘通過(guò)刻蝕形成。
10.一種掩模板的定位方法，包括步驟提供掩模板，所述掩模板至少一個(gè)用于定位的第一凹坑或通孔，用于與銷釘套合；通過(guò)銷釘將所述第一凹坑或通孔與待處理晶圓上相應(yīng)的第二凹坑或通孔套合實(shí)現(xiàn)所 述掩模板與所述晶圓的定位，其中所述第一凹坑或通孔與所述第二凹坑或通孔中至少一者 為凹坑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將所述銷釘嵌入在所述掩模板上的第一凹坑或者所述晶圓上的第二凹坑內(nèi)；將所述待處理晶圓或所述掩模板貼合在所述掩模板或晶圓上，使所述晶圓上的第二凹 坑或通孔或者所述掩模板的第一凹坑或通孔與所述銷釘套合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述銷釘?shù)慕孛媾c所述第一凹坑或通孔的 截面形狀相同，并且如果插入掩膜板和晶圓的銷釘兩端都為凹坑，則所述銷釘高度大于所述晶圓上的第二 凹坑深度，并且小于所述第一凹坑與第二凹坑的深度之和；如果插入掩膜板和晶圓的銷釘一端為凹坑另一端為通孔，則所述銷釘?shù)母叨却笥诎伎?的深度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或 通孔或銷釘?shù)慕孛娉叽缭?. Imm-IOmm的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或 通孔或銷釘?shù)募庸ふ`差小于10 μ m。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述銷釘?shù)慕孛娉叽缧∮谒龅?一凹坑或通孔、第二凹坑或通孔的截面尺寸，并且其與所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或通 孔的截面尺寸的差小于加工誤差的2倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述掩模板或所述銷釘?shù)牟牧蠟?剛性材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述掩模板或所述銷釘?shù)牟牧线x自以 下一項(xiàng)或多項(xiàng)金屬、合金、硅或其它半導(dǎo)體材料、玻璃、氧化鋁或其它金屬氧化物材料、氮 化硅或其它氮化物材料、有機(jī)玻璃或其它聚合物材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求10-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一凹坑或通孔、第二凹坑或 通孔或銷釘通過(guò)刻蝕形成。
全文摘要
本發(fā)明一種掩模板及其定位方法。其中該掩模板上具有至少一個(gè)用于定位的第一凹坑或通孔，用于與銷釘套合，通過(guò)銷釘將所述第一凹坑或通孔與待處理晶圓上相應(yīng)的第二凹坑或通孔套合實(shí)現(xiàn)所述掩模板與所述晶圓的定位，該第二凹坑或通孔與第一凹坑或通孔的截面形狀相同。該掩模板可以用于在濺射、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積等鍍膜工藝以及刻蝕工藝中實(shí)現(xiàn)掩模板與待處理的晶圓之間的準(zhǔn)確定位。
文檔編號(hào)C23C14/04GK102134697SQ201110021280
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者方輝, 雷述宇 申請(qǐng)人:北京廣微積電科技有限公司