一种硅片的临时键合方法与流程

1.本发明涉及硅片键合技术领域，具体涉及一种硅片的临时键合方法。

背景技术：

2.随着微纳加工技术的不断发展，光学元器件微纳加工也随之研发及大规模量产，如doe、diffuser、ar/vr等光学应用产品均离不开微纳加工制程。
3.临时键合技术是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法。
4.临时键合往往与表面硅加工和玻璃加工相结合，用在mems、光学元器件等微纳加工技术工艺中。
5.常用的临时键合技术包括阳极键合、共晶键合、胶键合等方式。
6.目前在光学元器件微纳加工中，透明基片进行光学曝光制程，常见的键合工艺是将透明基片利用uv胶膜做介质层，通过自动键合设备直接进行真空贴合在硅片上，这种临时键合方式可解决透明基片进行光学曝光制程问题，适合批量规模生产。但设备造价较贵，投入大，并不适合刚起步或处于研发阶段的团体及创业型公司。
7.因此，今常用的临时键合工艺(硅片+玻璃片)中，将透明基片利用uv胶膜与硅片进行键合，通过自动键合设备直接进行真空贴合，在利用254、405nm光源进行uv固化和uv解键，这种加工工艺的设备投入费用大、比较适合批量生产，并不适合刚起步或处于项目研发阶段，或者还未确认产品工艺路线的创业型公司。

技术实现要素：

8.为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种硅片的临时键合方法，来解决目前硅片键合工艺由于自动化键合设备的投入成本高而不适合小批量生产或试做加工的问题。
9.为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种硅片的临时键合方法，包括：
10.步骤a：在硅基片表面均匀涂覆胶状液体，形成胶状涂层；
11.步骤b：将透明基片手动贴合在带有所述胶状涂层的所述硅基片上，并保证所述透明基片与所述硅基片两者对齐，形成贴合结构；
12.步骤c：对所述贴合结构进行加热、挥发气泡；
13.步骤d：将加热完成的所述贴合结构置于真空设备内，用以低强压进行施压。
14.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤d具体包括：
15.步骤d1：将所述贴合结构送入icp刻蚀设备的真空腔体内部；
16.步骤d2：通过所述真空腔体对所述贴合结构进行物理施压，其中，物理施压包括机械施压及真空压强施压。
17.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤d1具体包括：
18.步骤d11：将所述贴合结构固定于所述icp刻蚀设备的托盘中；
19.步骤d12：将带有所述贴合结构的所述托盘传送入所述真空腔体内部。
20.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤d11具体包括：
21.将所述贴合结构放入石英下托盘的基片孔槽内；
22.将铝锭上盖板盖于所述石英下托盘上，将所述贴合结构固定于所述石英下托盘中。
23.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤c具体包括：
24.步骤c1：将所述贴合结构放置于热板装置上进行加热；其中，热板温度设置范围90～160℃，加热时间范围5～15min。
25.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤c具体包括：
26.步骤c2：将所述贴合结构放置于温控装置中进行加热、挥发气泡。
27.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤a具体包括：
28.a11：将所述硅基片置于自动均胶机上，在所述硅基片上表面中心倒入胶状液体；
29.a12：控制所述均胶机以1000～4500rmp/s转速运行15s，形成所述胶状涂层；其中，所述胶状涂层的厚度为10～100um。
30.作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤a具体包括：
31.a21：使用洁净棉签手动在将所述硅基片的表面均匀涂覆所述胶状液体，形成所述胶状涂层。
32.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述胶状液体为硅油或光刻胶或键合胶。
33.作为本发明一实施方式的进一步改进，在步骤a之前，所述方法还包括：
34.对所述硅基片和所述透明基片进行清洗。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
36.为了解决自动化键合设备投入成本高的问题，本发明中采用人工手动贴合工艺对硅片与透明基片进行临时键合；
37.具体的，先将胶状液体自动或手动均匀涂覆于硅基片表面，再将透明基片与硅基片对齐、手动将其贴合在硅基片上，使得两者通过胶状涂层进行键合、形成贴合结构；然后再对贴合结构整体进行加热、去除气泡；最后置于真空设备内进行低强压施压，从而更好地优化硅片与透明基片之间的贴合度及整体平整度；
38.由此，通过手动贴合工艺，将透明基片与表面带有胶状涂层的硅基片两者进行键合，来灵活进行小批量硅片键合加工或相应试做加工，从而避免使用投入成本高的自动化键合设备，以降低小批量加工或试做加工成本、提升加工效率。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本发明一实施例中硅片的临时键合方法的流程图；
41.图2是本发明一实施例中硅基片与透明基片两者的键合工艺的流程示意图；
42.图3是本发明一实施例中铝锭上盖板与石英下托盘的结构分布示意图；
43.图4是本发明一实施例中硅基片键合工艺的整体工艺流程示意图。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
45.下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
46.如图1所示，本发明一实施例提供了一种硅片的临时键合方法，包括：
47.步骤a：在硅基片表面均匀涂覆胶状液体，形成胶状涂层；
48.步骤b：将透明基片手动贴合在带有胶状涂层的硅基片上，并保证透明基片与硅基片两者对齐，形成贴合结构；
49.步骤c：对贴合结构进行加热、挥发气泡；
50.步骤d：将加热完成的贴合结构置于真空设备内，用以低强压进行施压。
51.为了解决自动化键合设备投入成本高的问题，本发明实施例中采用人工手动贴合工艺对硅片与透明基片进行临时键合；
52.具体的，先将胶状液体自动或手动均匀涂覆于硅基片表面，再将透明基片与硅基片对齐、手动将其贴合在硅基片上，使得两者通过胶状涂层进行键合、形成贴合结构；然后再对贴合结构整体进行加热、去除气泡；最后置于真空设备内进行低强压施压，从而更好地优化硅片与透明基片之间的贴合度及整体平整度；
53.由此，通过手动贴合工艺，将透明基片与表面带有胶状涂层的硅基片两者进行键合，来灵活进行小批量硅片键合加工或相应试做加工，从而避免使用投入成本高的自动化键合设备，以降低小批量加工或试做加工成本、提升加工效率。
54.如图2所示，本发明实施例中，手动临时键合硅片与玻璃片等透明基片，可解决微纳研发加工中无键合设备投入、又有透明基底光学曝光需求的工艺制程，可用于8吋及以下尺寸晶圆的临时键合；工艺简明易操作、成本低廉，可有效解决透明基片在光学曝光工艺中遇到的传送信号、focus信号、对位标记等一系列传感问题。
55.其中，可手动进行临时键合基底包括硅片、玻璃片、石英片、光学镀膜片等透明或非透明基底。
56.进一步的，胶状液体为硅油或光刻胶或键合胶。
57.本发明实施例中，键合中间介质层可为硅油、光刻胶、键合胶等胶状液体。
58.进一步的，步骤d具体包括：
59.步骤d1：将贴合结构送入icp刻蚀设备的真空腔体内部；
60.步骤d2：通过真空腔体对贴合结构进行物理施压，其中，物理施压包括机械施压及真空压强施压。
61.由此，通过机械施压及真空压强施压，来更好地优化硅片与透明基片之间的贴合度及整体平整度。
62.进一步的，步骤d1具体包括：
63.步骤d11：将贴合结构固定于icp刻蚀设备的托盘中；
64.步骤d12：将带有贴合结构的托盘传送入真空腔体内部。
65.由此，先将贴合结构整体固定，以保证后续的施压效果。
66.进一步的，步骤d11具体包括：
67.将贴合结构放入石英下托盘的基片孔槽内；
68.将铝锭上盖板盖于石英下托盘上，将贴合结构固定于石英下托盘中。
69.在实际工艺中，基片施压时，可使用icp刻蚀设备，其试验机型为corial 300l。
70.如图3所示，首先将基片上入石英下托盘基片孔槽内而后盖入铝锭上盖板将基片固定；
71.将带有基片的托盘传送入真空腔体内部，腔体内部可实现物理施压包括机械及真空压强进行施压，使基片贴合度更优，整个施压过程范围5～10min。
72.此步骤完成，可得到平整度范围在50～100um的键合基片表面(利用nikon stepper i8平坦度测试结果)，基本可满足nikon g/i line光刻设备基片平坦度制程需求。
73.进一步的，步骤c具体包括：
74.步骤c1：将贴合结构放置于热板装置上进行加热；其中，热板温度设置范围90～160℃，加热时间范围5～15min。
75.进一步的，步骤c具体包括：
76.步骤c2：将贴合结构放置于温控装置中进行加热、挥发气泡。
77.在实际工艺中，可将贴合结构整体置于热板或温控装置上进行加热挥发气泡，优化平整度。
78.以热板加热为例，将贴合结构放置于热板装置上，热板温度设置范围90～160℃，加热时间范围5～15min，可缓解在涂覆及贴合过程中的气泡现象。
79.进一步的，步骤a具体包括：
80.a11：将硅基片置于自动均胶机上，在硅基片上表面中心倒入胶状液体；
81.a12：控制均胶机以1000～4500rmp/s转速运行15s，形成胶状涂层；其中，胶状涂层的厚度为10～100um。
82.进一步的，步骤a具体包括：
83.a21：使用洁净棉签手动在将硅基片的表面均匀涂覆胶状液体，形成胶状涂层。
84.在实际工艺中，硅片表面涂层时，可利用自动及手动方式，将胶状液体适量均匀涂于硅片表面。
85.以涂硅油等胶状液体为例，将硅片置于均胶机上，在硅片上方中心倒入适量硅油，以1000～4500rmp/s运行15s，可重复此步骤，使涂层得到10～100um，也可利用洁净棉签将硅油手动涂覆于硅片表面。
86.进一步的，在步骤a之前，方法还包括：
87.对硅基片和透明基片进行清洗。
88.在实际工艺中，为保证键合效果，还需对硅片及透明基片提前进行清洗。
89.如图4所示，本发明实施例中，硅片临时键合工艺的具体制程步骤如下：
90.步骤一：对硅片及玻璃基底进行清洗；
91.步骤二：在硅基底表面适量涂一层如硅油、光刻胶、键合胶等胶状液体，可使用自动均胶机，也可手动涂覆；
92.步骤三：将干净的玻璃片或石英片等透明基片手动贴合在带有涂层的硅基片上，需保证notch或平边上下对齐；
93.步骤四：将(硅片+玻璃片)贴合好的片子置于热板或温控装置上进行加热挥发气泡，优化平整度；
94.步骤五：将加热完成的片子置于真空设备内，用以低强压进行施压，更好地优化硅片与玻璃片间的贴合度及整体平整度。
95.其中，
96.a)步骤二中提到的硅片表面涂层，可利用自动及手动方式，将胶状液体适量均匀涂于硅片表面；
97.以涂硅油为例，将硅片置于均胶机上，在硅片上方中心倒入适量硅油，以1000～4500rmp/s运行15s，可重复此步骤，使涂层得到10～100um，也可利用洁净棉签将硅油手动涂覆于硅片表面。
98.b)步骤四中提到的基片加热，
99.以热板加热为例，将贴合好的(硅片+玻璃片)基片放置于热板装置上，热板温度设置范围90～160℃，加热时间范围5～15min，可缓解在涂覆及贴合过程中的气泡现象。
100.c)步骤五提到的基片施压，
101.以icp刻蚀设备为例，试验机型为corial 300l，首先将基片上入石英下托盘基片孔槽内而后盖入铝锭上盖板将基片固定，将带有基片的托盘传送入真空腔体内部，腔体内部可实现物理施压包括机械及真空压强进行施压，使基片贴合度更优，整个施压过程范围5～10min，此步骤完成，可得到平整度范围在50～100um的键合基片表面(利用nikon stepper i8平坦度测试结果)，基本可满足nikon g/i line光刻设备基片平坦度制程需求。
102.综上，本发明实施例中，使用手动将硅片与玻璃片等透明基片进行临时键合，有利于在微纳研发加工中无键合设备、又有透明基底光学曝光需求的制程，测试工艺技术路线可行性，无需投入键合设备，可控制研发成本，灵活性较高、成本投入低、工艺简便、实用性高。
103.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
104.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种硅片的临时键合方法，其特征在于，包括：步骤a：在硅基片表面均匀涂覆胶状液体，形成胶状涂层；步骤b：将透明基片手动贴合在带有所述胶状涂层的所述硅基片上，并保证所述透明基片与所述硅基片两者对齐，形成贴合结构；步骤c：对所述贴合结构进行加热、挥发气泡；步骤d：将加热完成的所述贴合结构置于真空设备内，用以低强压进行施压。2.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤d具体包括：步骤d1：将所述贴合结构送入icp刻蚀设备的真空腔体内部；步骤d2：通过所述真空腔体对所述贴合结构进行物理施压，其中，物理施压包括机械施压及真空压强施压。3.根据权利要求2所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤d1具体包括：步骤d11：将所述贴合结构固定于所述icp刻蚀设备的托盘中；步骤d12：将带有所述贴合结构的所述托盘传送入所述真空腔体内部。4.根据权利要求3所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤d11具体包括：将所述贴合结构放入石英下托盘的基片孔槽内；将铝锭上盖板盖于所述石英下托盘上，将所述贴合结构固定于所述石英下托盘中。5.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤c具体包括：步骤c1：将所述贴合结构放置于热板装置上进行加热；其中，热板温度设置范围90～160℃，加热时间范围5～15min。6.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤c具体包括：步骤c2：将所述贴合结构放置于温控装置中进行加热、挥发气泡。7.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤a具体包括：a11：将所述硅基片置于自动均胶机上，在所述硅基片上表面中心倒入胶状液体；a12：控制所述均胶机以1000～4500rmp/s转速运行15s，形成所述胶状涂层；其中，所述胶状涂层的厚度为10～100um。8.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，步骤a具体包括：a21：使用洁净棉签手动在将所述硅基片的表面均匀涂覆所述胶状液体，形成所述胶状涂层。9.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，所述胶状液体为硅油或光刻胶或键合胶。10.根据权利要求1所述的硅片的临时键合方法，其特征在于，在步骤a之前，所述方法还包括：对所述硅基片和所述透明基片进行清洗。

技术总结

本发明涉及了一种硅片的临时键合方法，包括：步骤A：在硅基片表面均匀涂覆胶状液体，形成胶状涂层；步骤B：将透明基片手动贴合在带有所述胶状涂层的所述硅基片上，并保证所述透明基片与所述硅基片两者对齐，形成贴合结构；步骤C：对所述贴合结构进行加热、挥发气泡；步骤D：将加热完成的所述贴合结构置于真空设备内，用以低强压进行施压。通过上述设置，可解决目前硅片键合工艺由于自动化键合设备的投入成本高而不适合小批量生产或试做加工的问题。本高而不适合小批量生产或试做加工的问题。本高而不适合小批量生产或试做加工的问题。