本發明涉及電子器件領域，特別涉及一種基片的表面光刻和濕法刻蝕方法。

背景技術：

目前，在電子器件，尤其是光學和光電器件的結構中大量使用各種材料的小尺寸基片作為器件的功能結構組件，例如使用鍺片作為紅外濾光片；使用在二氧化硅上制備圖形作為光學系統的微型光闌、光柵；在藍寶石片上加工圖形作為光學調制機構；在藍寶石或陶瓷上加工圖形作為焊接或粘接基片并作為引線接線座等。這些組件根據器件結構需要，往往會被設計成圓形或邊緣不規則的特殊形狀，同時隨著器件工藝發展，對結構組件的加工精度也大幅提高，例如在紅外探測器中的光信號調制盤加工精度需要達到1μm，光學鍍膜厚度一般小于1μm。

小尺寸基片的表面加工主要是對材料本身或者材料表面薄膜材料進行的圖形光刻和刻蝕等，針對不同的情況通常有大尺寸材料上加工后劃片，以及先進行基材成型再進行小片加工兩種工藝方法。第一種方法主要適用于外形規則的、簡單的且易劃片的材料或基材，如方形的硅材料或陶瓷材料等，這種方法效率高，可靠性高，且使用常規的加工工藝時具有較好的圖形均勻性，但對產品外形有一定要求，工藝局限性大，同時隨著小尺寸基片加工精度要求的提高，使得先加工圖形再劃片成形的工藝方法難以滿足要求；第二種方法主要用于形狀不規則的基片，表面加工后無法進行切割的產品，以及非完全平面圖形加工的產品，這種方法可以適用于非直邊的產品加工，如圓形，同時可以在基片邊緣的斜邊上實現加工，具有較廣泛的工藝適用性，但由于需要對小尺寸的材料進行單片工藝，存在效率較低，片間均勻性差等問題。

技術實現要素：

為了解決小尺寸基片光刻、刻蝕時工藝效率和成品率之間的矛盾，使小尺寸基片在光刻曝光、顯影時提高工藝效率，同時保證良好的光刻效果和濕法刻蝕的圖形均勻性，本發明提供了一種基片的表面光刻和濕法刻蝕方法。

本發明提供的基片的表面光刻和濕法刻蝕方法，包括以下步驟：

在設有多個粘片槽的基板上涂第一光刻膠，將多個基片逐片放置在涂有第一光刻膠的各粘片槽內，將壓板覆蓋在所述基板上，并進行第一次固化處理，在經過第一次固化處理后的基板表面涂第二光刻膠，并進行第二次固化處理；

利用光刻板對經過第二次固化處理后的基片進行逐片曝光，直到所述基板上的基片全部曝光完畢；

將曝光后的基板進行顯影和濕法刻蝕。

本發明的有益效果如下：

本發明實施例將多個小尺寸基片整合在一個基板上，基板在整個工藝中起到固定基片、穩定工藝的作用；利用光刻板進行曝光，再將基板上粘接的基片進行批次性的顯影和濕法刻蝕，可以大幅提高小尺寸基片光刻工藝的效率，同時也能夠保證光刻圖形的完整性和濕法刻蝕工藝的均勻性，有效的提高了小尺寸基片圖形加工的效率和產品質量。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本發明的具體實施方式。

附圖說明

圖1是本發明實施例的基片的表面光刻和濕法刻蝕方法的流程圖；

圖2是本發明實施例中一種基片的形狀示意圖；

圖3是本發明實施例中基片放置在粘片槽的位置示意圖；

圖4是本發明實施例實例1中基板和粘片槽的結構示意圖；

圖5是本發明實施例實例1中步驟101的工藝示意圖；

圖6是本發明實施例實例1中光刻板的結構示意圖；

圖7是本發明實施例實例1中光刻曝光工藝示意圖；

圖8是本發明實施例一種不規則的基片的形狀示意圖。

圖中，1、基板；2、粘片槽；3、光刻板；4、光刻板圖形區。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

為了解決小尺寸基片光刻、刻蝕時工藝效率和成品率之間的矛盾，使小尺寸基片在光刻曝光、顯影時提高工藝效率，同時保證良好的光刻效果和濕法刻蝕的圖形均勻性，本發明提供了一種基片的表面光刻和濕法刻蝕方法，以下結合附圖以及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。

根據本發明的實施例，提供了一種基片的表面光刻和濕法刻蝕方法，圖1是本發明實施例的基片的表面光刻和濕法刻蝕方法的流程圖，如圖1所示，根據本發明實施例的基片的表面光刻和濕法刻蝕方法包括如下處理：

步驟101，在設有多個粘片槽的基板上涂第一光刻膠，將多個基片逐片放置在涂有第一光刻膠的各粘片槽內，將壓板覆蓋在所述基板上，并進行第一次固化處理，在經過第一次固化處理后的基板表面涂第二光刻膠，并進行第二次固化處理。

基板的設計。根據基片后續的顯影、刻蝕工藝使用的顯影液、刻蝕液性質，基板的材料可以使用硅、碳化硅、二氧化硅、不銹鋼或鋁等剛性易加工材料；基板的厚度應該小于1mm，表面平整度(TTV)應該在4英寸基板上小于8μm，其他尺寸同比例變化。

多個所述粘片槽在所述基板上呈圓周分布。根據小尺寸基片的具體尺寸選取基板的外觀尺寸，通常情況下，基板外觀為圓形具體的，當所述基板為圓形時，所述基板的直徑為基片上最長距離的10～15倍，多個粘片槽以所述基板的圓心為圓心呈圓周分布。

當所述粘片槽為圓形時，所述粘片槽的直徑比基片上最大外接圓的直徑大0.5～0.8mm，所述粘片槽深度為基片厚度的2/5～3/5(優選為1/2)；任意相鄰的兩個粘片槽的中心距離大于粘片槽直徑的1.5倍。

圖2是本發明實施例中一種基片的形狀示意圖，這種圖形無法使用高精度的直線型劃片機得到，如圖2所示，這種基片由兩個不等的圓鑲嵌而成，最大尺寸為18mm，厚度為1mm，對應的粘片槽的尺寸為深度為0.5mm。

具體的，將多個基片逐片放置在所述粘片槽內包括以下步驟：

將基片放置在所述粘片槽內時，基片的參考方向與基板半徑方向的夾角小于2°。所述基片的參考方向為基片圖形的對稱軸，且定義組成圖形的小圓方向為“上”。具體的，圖3是本發明實施例中基片放置在粘片槽的位置示意圖，如圖3所示，圖中基片的高(也是對稱軸)與基板的半徑重合，即與半徑夾角為0°。

在本發明實施例中，所述壓板的平整度≤5μm，可選用拋光過的平整的玻璃板或金屬等剛性材料。

在本發明實施例中，所述第一光刻膠的粘度為30～50CP，第一光刻膠的涂膠量要防止基片偏出粘片槽、基片粘接不牢、及當基片放入粘片槽時第一光刻膠溢出到基片表面。

在本發明實施例中，第二光刻膠的性質(正性或負性)根據濕法刻蝕工藝需要使用的刻蝕液堿性或氧化性強度進行選擇，例如鎳鎘合金的刻蝕通常選擇使用硝酸鈰銨和乙酸的混合酸性刻蝕液，可以使用正性光刻膠(具體型號不做規定，因為不同廠家配方完全能不同，但性質一樣)；再例如鉻的刻蝕通常使用高錳酸鉀和氫氧化鈉的混合堿性刻蝕液，可以使用負性光刻膠(一般正性光刻膠不耐堿)。

為了更加詳細的說明本發明實施例，以直徑4mm，厚度0.6mm的藍寶石基片為例給出一個具體的實例1。

在實例1中基板采用單晶硅或碳化硅材料，圖4是本發明實施例實例1中基板和粘片槽的結構示意圖，圖4a為俯視圖，圖4b為主視圖，如圖4所示，粘片槽沿基板邊緣3mm～5mm位置處圓周分布，所述粘片槽的直徑比基片直徑大直徑0.5～0.8mm，所述粘片槽深度為基片厚度的1/2，任意相鄰的兩個粘片槽的槽中心距離大于粘片槽直徑的1.5倍。這種設計主要是使基板上可以均勻的粘接更多的小尺寸基片，有利于后續工藝的效率和加工均勻性。

圖5是本發明實施例實例1中步驟101的工藝示意圖，具體的，步驟101又可以分為基板涂膠、粘片、壓片固化、二次涂膠固化四個步驟。

基板涂膠：具體的，所述第一光刻膠的粘度為30～50CP。可以根據刻蝕液根據刻蝕液特性和光刻圖形性質選擇正膠或負膠，膠量的控制既要防止基片偏出粘片槽，同時又要防止基片粘接不牢或光刻膠溢出到基片表面，一般情況下，粘片槽內的光刻膠厚度在50～200μm之間。

粘片：將小尺寸基片放入粘片槽內，使用尖頭鑷子夾住基片邊緣在粘片槽內左右推動，以保證基片和光刻膠完全接觸，避免在基片下方有較大氣泡。

壓片固化：所述壓板的平整度≤5μm。具體的，使用平整的厚玻璃板或金屬等剛性材料，均勻的垂直的壓在粘片后的基板上，并將基片放置在熱板或者烘箱內烘烤，使光刻膠固化，具體烘烤溫度和時間根據光刻膠性質和工藝需要確定，完成固化后，取下壓片板。

二次涂膠固化：在經過第一次固化處理后的基板的表面涂第二光刻膠，涂第二光刻膠后對基板進行烘烤，使光刻膠固化。

步驟102，利用光刻板對經過第二次固化處理后的基片進行逐片曝光，直到所述基板上的基片全部曝光完畢。

本發明實施例中光刻板主要針對接觸式光刻對準的精度和壓板的效果等，在同一個基板上進行多次曝光的情況下進行了重新設計，使其可以滿足工藝需要。

光刻板的設計。所述光刻板上設有一個光刻板圖形區，光刻板圖形區以外的區域不透光，光刻板圖形區到光刻板中心的距離與粘片槽到基板中心的距離相同。圖6是本發明實施例實例1中光刻板的結構示意圖。

具體的，步驟102包括單片曝光和繼續曝光：

單片曝光：將光刻板上的圖形區與基板上任意一個基片對準，然后將基片與光刻板接觸壓緊，進行曝光，至此完成一個基片曝光。具體的，將專用光刻板安裝在光刻機板夾上并固定好；將完成光刻膠固化并降至室溫的基板放置在光刻機樣品盤上；完成光刻板圖形區與基板上一個小尺寸基片的對準，然后將基片與光刻板接觸壓緊，進行曝光，光刻機的具體操作方式和曝光時間及強度，根據具體使用的光刻機型號以及光刻工藝需要確定。

繼續曝光：解除所述基片與光刻板的接觸，將基板旋轉一定角度，使基板上另一個未進行曝光的基片位于光刻板的圖形區，進行圖形對準，將基片與光刻板接觸壓緊，進行曝光；遍歷所有的基片，直到所述基板上的基片全部曝光完畢。具體的，完成一個基片曝光工藝后，解除光刻板和基片的接觸，使用光刻機樣品盤的操作桿或者手動將基片旋轉一定角度，使基板上另一個未進行曝光工藝的基片位于光刻板圖形區的位置，再進行圖形對準，然后將基片與光刻板接觸壓緊，進行曝光；重復本步驟，直到完成基板上所有小尺寸基片的曝光。

步驟103，將曝光后的基板進行顯影和濕法刻蝕。

在本發明實施例中，顯影和濕法刻蝕工藝也采用基板批次性進行，避免小尺寸晶片在濕法工藝中受刻蝕液(顯影液)流動的影響導致的圖形不均勻。

本發明的表面光刻和濕法刻蝕方法還包括將完成濕法刻蝕的基板放入去膠液中浸泡，使基片從基板上脫落，并將脫落后的基片使用去膠液清洗至無殘留光刻膠。

更加具體的，所述去膠液選取丙酮、乙酸丁酯或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一種或幾種。

具體的，步驟103包括顯影、濕法刻蝕、去膠三個步驟。

顯影：將完成全部基片曝光的基板從光刻機中取出，根據工藝需要對整個基板進行顯影工藝(可以使用顯影機，也可以使用槽式設備進行手動顯影)，完成顯影后觀察圖形完整性，以確定光刻工藝是否合格。

濕法刻蝕：將完成顯影工藝的基板整體進行濕法刻蝕，刻蝕液和刻蝕條件根據所加工的基片、薄膜性質、厚度等參數確定。

去膠：將完成濕法刻蝕的基板放入去膠液中浸泡(根據光刻膠性質不同可能是丙酮、乙酸丁酯或者NMP等)，浸泡溫度時間根據基片、基板尺寸，光刻膠性質等確定；當完成浸泡后基片將從基板上脫落，將取下的基片使用所述去膠液再次清洗3-4次，使基片表面在肉眼和顯微鏡50倍放大均無明顯殘膠，再根據需要和基片性質對基片表面進行干法清洗等表面處理，最終完成整個小尺寸基片表面圖形的加工過程。

在本發明實施例中，將全部基片完成曝光的基板作為一個整體工藝操作對象進行顯影和濕法刻蝕工藝，工藝可以使用自動化濕法工藝設備進行也可以通過手工操作進行，主要目標是要保證工藝的均勻性；去膠工藝采用常規的去膠液(如丙酮、NMP等)對完成刻蝕的基片進行長時間浸泡，可以使完成工藝的小尺寸基片脫離基板，同時通過多次沖洗和干法工藝進行去膠，從而完成整個小尺寸基片上的圖形加工過程。

使用本發明實施例提供的表面光刻和濕法刻蝕方法進行小尺寸晶片的圖形加工，可以大幅提高工藝效率和均勻性，包括涂膠厚度均勻性、顯影均勻性和濕法刻蝕均勻性，根據加工關鍵尺寸的不同，成品率相比傳統的單片加工方法提升10～30％，消除了工藝效率和成品率之間的矛盾。

本發明實施例提供的基片的表面光刻和濕法刻蝕方法特別適用于外形不規則的基片，圖8是本發明實施例一種不規則的基片的形狀示意圖，其中，圖8a為剖視圖；圖8b為俯視圖，如圖8所示，這種基片單邊帶倒角，且倒角區需要加工金屬圖形，無法通過大版加工圖形再劃片成型的方法制得。

本發明實施例根據不同具體尺寸的小尺寸基片設計專用的大尺寸基板和光刻板，采用在基板上粘片的方式使大量小尺寸基片整合；使用專用的光刻板實現圖形轉移，其特點是避免了每一個小尺寸基片在曝光后需要取出和裝入的過程，同時也可以提高圖形對準速度；將完成曝光的基板整體進行顯影，濕法刻蝕工藝，可以使多片小尺寸基片同時工藝的情況下得到更好的均勻性和成品率。

以上所述僅為本發明的實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。