一种硅片边缘芯片的保护方法及光刻曝光装置与流程

本发明涉及一种硅片边缘芯片的保护方法及光刻曝光装置，应用于半导体技术领域。

背景技术：

在半导体领域中，硅片边缘保护技术广泛应用于先进封装制造流程，特别是在硅片金属电镀相关的光刻工序中，如bump(凸块工艺)、rdl(重布线层技术)等光刻关键工序中，均需使用到硅片边缘保护技术。如图1和图2所示，通常在硅片20表层会预先铺设金属种子层21，在硅片20的金属电镀工序中，通过硅片20边缘裸露的金属种子层21与电源阴极11相连，使硅片20整个表面具备导电性，同时与带正电的阳极10形成回路，通过电流带动金属离子流动形成硅片20表面的金属沉积12，即完成金属电镀过程。因此，硅片20边缘需要在光刻工序中进行特殊保护处理，以保证硅片20边缘的金属种子层21处于裸露状态，满足后续电镀工艺的需求。在bump、rdl等光刻工序中，使用的是负性光刻胶，负性光刻胶在光照后形成不可溶物质，即光刻曝光工序后会保留下来。如图3所示，现有技术的硅片边缘保护方法在曝光过程中，使用遮光件31罩在硅片20的边缘位置，使硅片20的边缘不受光照，形成边缘保护区41。曝光后，硅片20边缘位置的负性光刻胶与显影液反应而被去除，显影后硅片20边缘底部的金属种子层21会裸露出来，从而满足金属电镀的需要。

在半导体硅片的处理工艺中，硅片的边缘位置抵抗缺陷的能力比较弱，即硅片的边缘效应。如图3和图4所示，在曝光过程中，通过掩模版30会在硅片20上形成集成电路图形区40，处于集成电路图形区40边缘的芯片图形和边缘保护区41相连，在显影液去除边缘保护区41负性光刻胶的过程中，由于显影 液的化学反应和物理冲击，会造成边缘的芯片图形出现倾倒或变形，直接降低了整个硅片的芯片良率。在后期的电镀过程中，电镀液的腐蚀也可能会对边缘芯片图形造成破坏。因此，现有技术采用集成电路图形区40和边缘保护区41的处理方法，使硅片20的边缘芯片图形容易受到破坏，导致整个硅片的良率下降。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种保护硅片边缘芯片的方法及光刻曝光装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：一种硅片边缘芯片的保护方法，包括：

步骤1.曝光前，在硅片表面依次涂覆金属种子层和负性光刻胶；

步骤2.曝光时，通过掩模版在硅片上形成集成电路图形区，通过遮光件在硅片边缘形成边缘保护区，所述遮光件与所述掩模版之间设置有光路通道；通过所述光路通道在所述集成电路图形区和边缘保护区之间形成边缘缓冲区；

步骤3.曝光后，对硅片进行显影处理，去除边缘保护区的负性光刻胶。

优选的，所述光路通道环绕在掩模版外围。

优选的，所述边缘缓冲区的形状为圆环或正多边环形。

优选的，所述负性光刻胶的分辨率大于等于2mm。

优选的，所述金属种子层采用铜种子层或合金种子层。

优选的，所述掩模版和遮光件处于同一水平位置。

为了实现上述目的，本发明还提供如下技术方案予以实现：一种光刻曝光装置，包括掩模版和遮光件，所述掩模版对准硅片上的曝光位置，在曝光时形成集成电路图形区；所述遮光件对准硅片上的边缘位置，在曝光时形成边缘保护区；所述掩模版和遮光件之间设有光路通道，在曝光时形成边缘缓冲区。

优选的，所述光路通道环绕在掩模版外围。

优选的，所述边缘保护区和边缘缓冲区的宽度之和小于等于5mm。

优选的，所述边缘保护区的宽度大于等于3mm。

优选的，所述边缘缓冲区的宽度为1～2mm。

与现有技术相比，本发明的硅片边缘芯片的保护方法及光刻曝光装置，通过掩模版在硅片上形成集成电路图形区，通过遮光件在硅片边缘形成边缘保护区，通过掩模版和遮光件之间的光路通道在所述集成电路图形区和边缘保护区之间形成边缘缓冲区，通过边缘缓冲区减少边缘保护区在显影过程中由于显影液的化学反应和物理冲击对硅片边缘芯片图形造成的缺陷，也可以在后续的处理工艺中对硅片边缘芯片图形进行保护，提升了硅片边缘芯片的良率，通过边缘保护区的显影，使硅片边缘底部的金属种子层裸露，从而满足金属电镀的需要，整个边缘优化结构通过一次曝光完成，提升了工艺的适应性，使工艺过程更加优化。

附图说明

图1是硅片金属电镀工艺的原理图；

图2是硅片金属电镀工艺的效果图；

图3是现有技术中硅片边缘芯片保护方法的流程示意图；

图4是现有技术中硅片边缘芯片保护方法的效果示意图；

图5是本发明一实施例中硅片边缘芯片保护方法的流程示意图；

图6是本发明一实施例中边缘优化结构的示意图；

图7是本发明一实施例中边缘缓冲区的示意图；

图8是本发明一实施例中边缘缓冲区的示意图；

图9是本发明一实施例中硅片边缘芯片保护方法的效果示意图。

图中所示：10、阳极；11、阴极；12、金属沉积；20、硅片；21、金属种子层；22、负性光刻胶；30、掩模版；31、遮光件；40、集成电路图形区；41、边缘保护区；42、边缘缓冲区；d、边缘保护区的宽度；s、边缘缓冲区的宽度；w、边缘保护区和边缘缓冲区的宽度之和。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图5所示，本发明提供的光刻曝光装置，包括光源、光学系统、工件台、掩模版30和遮光件31，其中，在曝光时所述掩模版30对准硅片20上的曝光位置，所述遮光件31对准硅片20上的边缘位置，所述掩模版30和遮光件31之间设有光路通道，所述光路通道环绕在掩模版30外围。

具体的，曝光前，在硅片20的表面预先铺设金属种子层21，在硅片20的金属种子层21上涂上负性光刻胶22，将处理后的硅片20放置在工件台上并进行预对准。较佳的，所述金属种子层21采用铜种子层或合金种子层。

在曝光时，光源经过光学系统照射在掩模版30和遮光件31上，通过掩模版30在硅片20上形成集成电路图形区40，通过遮光件31在硅片20边缘形成边缘保护区41，边缘保护区41的负性光刻胶22没有受到光照，通过掩模版30和遮光件31之间的光路通道在所述集成电路图形区40和边缘保护区41之间形成边缘缓冲区42，边缘缓冲区42的负性光刻胶22受到光照。

在曝光后，对硅片20进行显影处理，通过显影液与负性光刻胶22的化学反应，去除边缘保护区41的负性光刻胶22。

如图6所示，作为一种优选实施例，所述边缘保护区41和边缘缓冲区42的宽度之和w小于等于5mm。

采用这种实施方法，能够保证硅片20的集成电路图形区40的有效范围，使硅片20得到合理、充分的应用。

如图6所示，作为一种优选实施例，所述边缘保护区41的宽度d大于等于3mm。

采用这种实施方法，能够保证边缘保护区41的范围，使硅片20边缘底部的金属种子层21得到足够裸露，从而满足后续金属电镀工艺的需要。

如图6所示，作为一种优选实施例，所述边缘缓冲区42的宽度s等于1～2mm。

采用这种实施方法，通过边缘缓冲区42对硅片20的边缘芯片图形进行有 效保护，同时减少占用硅片20的面积，提高硅片20的利用率。

较佳的，所述边缘缓冲区42的形状为环形，环绕在集成电路图形区40外围。优选的，如图7和图8所示，所述边缘缓冲区42的形状为圆环或正多边环形。

采用这种实施方法，通过边缘缓冲区42环绕在集成电路图形区40外围，在保证对硅片20的边缘芯片图形进行有效保护的同时，减小边缘缓冲区42的占用面积。

较佳的，所述负性光刻胶22的分辨率大于等于2mm。

相应的，参照图5所示，本发明还提出一种硅片边缘芯片的保护方法，包括：

步骤1.曝光前，在硅片20表面依次涂覆金属种子层21和负性光刻胶22；

步骤2.曝光时，通过掩模版30在硅片20上形成集成电路图形区40，通过遮光件31在硅片20边缘形成边缘保护区41，所述遮光件31与所述掩模版30之间设置有光路通道；通过所述光路通道在所述集成电路图形区40和边缘保护区41之间形成边缘缓冲区42；

步骤3.曝光后，对硅片20进行显影处理，去除边缘保护区41的负性光刻胶22。

参照图5和图9所示，本发明的硅片20边缘芯片的保护方法及光刻曝光装置，通过掩模版30在硅片20上形成集成电路图形区40，通过遮光件31在硅片20边缘形成边缘保护区41，通过掩模版30和遮光件31之间的光路通道在所述集成电路图形区40和边缘保护区41之间形成边缘缓冲区42，通过边缘缓冲区42减少边缘保护区41在显影过程中由于显影液的化学反应和物理冲击对硅片20边缘芯片图形造成的缺陷，也可以在后续的处理工艺中对硅片20边缘芯片图形进行保护，提升了硅片20边缘芯片的良率，通过边缘保护区41的显影，使硅片20边缘底部的金属种子层21裸露，从而满足金属电镀的需要，整个边缘优化结构通过一次曝光完成，提升了工艺的适应性，使工艺过程更加优化。