阅读说明：本技术 一种拼接式掩模版、曝光装置及曝光方法 (Spliced mask, exposure device and exposure method ) 是由 杨向超 张家锦 于 2018-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种拼接式掩模版、曝光装置及曝光方法。拼接式掩模版包括掩模框架、子掩模版固定模块和至少两个子掩模版；所述掩模框架包括透光区域和不透光区域；子掩模版固定模块用于将至少两个子掩模版固定在所述掩模框架上；所述子掩模版的掩模图形正对所述掩模框架的透光区域。本发明提供的拼接式掩模版,多个子掩模版固定在掩模框架上,通过调整子掩模版和掩模框架的相对位置,使子掩模版的掩模图形在基板上形成的曝光图形与基板上一个曝光场内对应的单元芯片的位置姿态匹配,提高了曝光精度。(The invention discloses a spliced mask, an exposure device and an exposure method. The spliced mask comprises a mask frame, a sub-mask fixing module and at least two sub-masks; the mask frame comprises a light-transmitting area and a light-proof area; the sub-mask fixing module is used for fixing at least two sub-masks on the mask frame; and the mask pattern of the sub-mask is opposite to the light transmission area of the mask frame. According to the spliced mask plate provided by the invention, the plurality of sub-mask plates are fixed on the mask frame, and the exposure pattern formed by the mask pattern of the sub-mask plate on the substrate is matched with the position posture of the corresponding unit chip in an exposure field on the substrate by adjusting the relative positions of the sub-mask plates and the mask frame, so that the exposure precision is improved.)

一种拼接式掩模版、曝光装置及曝光方法

技术领域

本发明实施例涉及光刻技术领域，尤其涉及一种拼接式掩模版、曝光装置及曝光方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，大规模的集成电路的发展取得了巨大的飞跃。芯片的集成数量也在日益增加，芯片制造对新的工艺的需求越来越大。芯片的先进封装技术对其结构及其性能有重要的作用。芯片封装的目的是为了保护芯片、避免外环境引起损坏，为芯片的信号输入、输出提供互连，提供物理支撑和散热。扇出型(Fan-Out)封装技术对芯片的外部连接电路进行结构的优化设计，有效的减小了芯片的尺寸同时也可以极大的增加了IO管脚的数量；同时提高了芯片的电性能与散热性，在先进封装工艺中有重要的作用。

然而，在封装的过程中芯片的切割与贴片工艺过程往往致使芯片在基底上分布具有较大的误差。在Fan-out工艺流程中，需要将单元芯片按规则贴合到基板上，通过热压成型的方法将单元芯片固化在基板上。图1是单元芯片在基板上的一种位置排布示意图，由于单元芯片(图1中标号101、102、103和104所示)通过贴片重组在基板200上，因此，如图1所示，单元芯片的位置与预定位置误差较大，导致基板200上的单元芯片排布凌乱无规则。

在单元芯片后续的重布线层(Redistribution Layer，RDL)等曝光工序中，如果采用单个掩模图形的掩模版对单元芯片逐个进行曝光的方式，虽然可以通过调整掩模版的位置，解决曝光精度的问题，但是曝光效率太低。为了提高曝光效率，通常一个掩模版包括多个固定且规则排布的掩模图形，形成的曝光场包括对应的多个规则排布曝光图形，对多个单元芯片同时曝光。由于掩模版的多个掩模图形是固定且规则排布的，形成的曝光场内的曝光图形也是固定且规则排布的，曝光图形无法与无规则排布的单元芯片对准。因此，曝光精度低，甚至无法进行曝光作业。

发明内容

本发明提供一种拼接式掩模版、曝光装置及曝光方法，以提高曝光效率，并解决采用传统的包含多个掩模图形的掩模版曝光时曝光精度低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种拼接式掩模版，包括掩模框架、子掩模版固定模块和至少两个子掩模版；

掩模框架包括透光区域和不透光区域；子掩模版固定模块用于将至少两个子掩模版固定在掩模框架上；子掩模版的掩模图形正对掩模框架的透光区域。

可选的，掩模框架包括石英玻璃板和铬层，铬层设置于石英玻璃板的第一侧，铬层包括至少两个镂空区域形成透光区域。

可选的，透光区域的形状为矩形或圆形。

可选的，子掩模版固定模块包括吸附板，吸附板位于石英玻璃板与第一侧相对的第二侧，吸附板上对应石英玻璃板的透光区域的部分镂空，子掩模版吸附在吸附板上。

可选的，吸附板为中空结构，吸附板远离石英玻璃板的一侧设有多个均匀分布的气孔。

可选的，吸附板内设有磁性吸附装置，子掩模版内设有引磁体。

可选的，子掩模版上子掩模图形以外的区域为不透光区域。

可选的，子掩模版上设有至少一个槽口，用于子掩模版的预对准。

可选的，子掩模版上设有多个对准标记，用于确定子掩模版上掩模图形的位置信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种曝光装置，包括本发明第一方面任意所述的拼接式掩模版，曝光装置还包括位置检测模块和位置调整模块；

位置检测模块用于检测基板上单元芯片和子掩模版的掩模图形的位置信息；

位置调整模块用于根据单元芯片和子掩模版的掩模图形的位置信息，调整掩模框架的位置和/或子掩模版的位置，使子掩模版的掩模图形的位置姿态与对应的单元芯片的位置姿态匹配。

可选的，曝光装置还包括子掩模版存储模块、子掩模版传输模块及预对准模块；

子掩模版存储模块用于存放子掩模版；

子掩模版传输模块用于在子掩模版存储模块和掩模框架之间进行子掩模版的交接；

预对准模块用于子掩模版的预对准，以及用于在曝光完成后对所述子掩模版进行位置回复。

第三方面，本发明实施例还提供了一种曝光方法，该方法基于本发明第二方面任意所述的曝光装置，包括：

位置检测模块获取基板上单元芯片和掩模框架上子掩模版的掩模图形的位置信息；

位置调整模块根据单元芯片和子掩模版上掩模图形的位置信息调整掩模框架的位置；

子掩模版固定模块固定子掩模版；

重复上述步骤，直至完成所有的子掩模版的拼接；

将拼接完整的掩模版传送到掩模台曝光位，开始曝光作业。

可选的，在位置检测模块获取基板上单元芯片和掩模框架上子掩模版的位置信息之前，还包括：

子掩模版传输模块从子掩模版存储模块中取出对应的子掩模版；

预对准模块对子掩模版进行预对准。

本发明实施例提供的拼接式掩模版，至少两个子掩模版固定在掩模框架上，形成拼接式掩模版，在固定过程中，可以调整掩模版和/或掩模框架的位置，使多个子掩模版的掩模图形在基板上形成的曝光图形与曝光场内对应的多个单元芯片对准，进而提高曝光精度；同时，一个曝光场内包括多个曝光图形，同时对多个单元芯片曝光，保证了曝光效率。

附图说明

图1是单元芯片在基板上的一种位置排布示意图；

图2是本发明实施例一提供的拼接式掩模版的一种掩模框架的俯视图；

图3是图2中掩模框架沿A-A’方向的剖视图；

图4是图2中掩模框架的仰视图；

图5是本发明实施例一提供的拼接式掩模版的一种子掩模版的俯视图；

图6是本发明实施例一中子掩模版的拼接过程示意图；

图7是本发明实施例一提供的拼接式掩模版的又一种子掩模版的俯视图；

图8是图7中子掩模版的正视图；

图9是本发明实施例二提供的一种曝光装置的示意图；

图10是本发明实施例三提供的一种曝光方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本发明实施例一提供一种拼接式掩模版，图2是本发明实施例一提供的拼接式掩模版的一种掩模框架的俯视图，图3是图2中掩模框架沿A-A’方向的剖视图，图4是图2中掩模框架的仰视图，图5是本发明实施例一提供的拼接式掩模版的一种子掩模版的俯视图，参考图2-5，在该实施例中，拼接式掩模版包括掩模框架10、子掩模版固定模块和四个子掩模版30。掩模框架10包括不透光区域12和四个透光区域11。子掩模版固定模块用于将四个子掩模版30固定在掩模框架10上。子掩模版30上形成有掩模图形31，子掩模版30的掩模图形31正对掩模框架10的透光区域11，透光区域11的面积大于掩模图形31的面积，确保掩模图形31不会被不透光区域12遮挡。

在曝光作业前，可以将四个子掩模版30逐个拼接在掩模框架10上，并通过子掩模版固定模块固定在正确的位置后。然后，将拼接后的掩模版送到掩模台上进行曝光作业。在拼接子掩模版30的过程中，可以通过调整子掩模版30和/或掩模框架10的位置，来调整掩模图形31的位置姿态，使各掩模图形31的位置姿态与基板200上曝光场内对应的单元芯片的位置姿态匹配，进而使各掩模图形31形成的曝光图形与曝光场内对应的单元芯片对准(位置姿态一致)，提高曝光精度。图6是本发明实施例一中子掩模版的拼接过程示意图，参考图1和图6，拼接完成后，四个子掩模版30固定在掩模框架10上，各子掩模图形31的位置姿态与图1中基板上一个曝光场内对应的单元芯片的位置姿态匹配。

本发明实施例提供的拼接式掩模版，至少两个子掩模版固定在掩模框架上，形成拼接式掩模版，在固定过程中，可以调整掩模版和/或掩模框架的位置，使多个子掩模版的掩模图形在基板上形成的曝光图形与曝光场内对应的多个单元芯片对准，进而提高曝光精度；同时，一个曝光场内包括多个曝光图形，同时对多个单元芯片曝光，提高了曝光效率。

需要说明的，上述实施例及后续实施例中是以拼接式掩模版包括四个子掩模版为例对本发明进行说明，事实上也可以根据需要，变更子掩模版的数量，相应的，掩模框架也可以相应变更透光区域的数量。

继续参考图2-4，可选的，掩模框架10包括石英玻璃板13和铬层14，铬层14为不透光层，铬层14设置于石英玻璃板13的第一侧，铬层14包括四个镂空区域，形成四个透光区域11。

可选的，参考图2，透光区域11的形状为带圆角的矩形。需要说明的是，透光区域11的形状也可以是圆形、椭圆或其他形状，只要能够满足子掩模版30和/或掩模框架10位置调整后，掩模图形31位于透光区域11内，且除掩模图形31区域外，其他部分不漏光即可。

继续参考图3和图4，可选的，子掩模版固定模块包括吸附板20，吸附板20位于石英玻璃板13与第一侧相对的第二侧，吸附板20上对应石英玻璃板13的透光区域11的部分镂空，镂空图形与透光区域11正对，且镂空图形与透光区域11的形状和尺寸一样，子掩模版30吸附在吸附板20上。

可选的，吸附板可采用真空吸附方式，对子掩模版进行吸附固定。继续参考图3和图4，吸附板20为中空结构，吸附板20远离石英玻璃板13的一侧设有多个均匀分布的气孔21。可采用真空设备对吸附板20内部抽真空，吸附板20内部形成负压，以吸附子掩模版30。

可选的，吸附板也可以采用磁吸附方式，对子掩模版进行吸附固定。图7是本发明实施例一提供的拼接式掩模版的又一种子掩模版的俯视图，图8是图7中子掩模版的正视图，参考图7和图8，具体的，子掩模版30包括石英玻璃基底32、掩模层33以及形成在石英玻璃基底32和掩模层33之间的引磁体34。掩模层33为不透光的金属层(例如铬)，掩模层33部分镂空，形成掩模图形31，子掩模版30上子掩模图形31以外的区域为不透光区域。引磁体34为环形磁性金属层，引磁体34对掩模图形31无遮挡。吸附板内设有磁性吸附装置，磁性吸附装置可以包括线圈与铁芯，通电时产生的磁场对子掩模版30的引磁体34具有吸附作用，进而吸附子掩模版30。

继续参考图5和图7，可选的，在其中一实施例中，子掩模版30上设有一个槽口35，用于在位置调整前对子掩模版30进行预对准。增加对准准确度与缩短对准时间，提高对子掩模版30和/或掩模框架10的位置调整效率。当然，为提高预对准精度，子掩模版上也可以设置多个槽口，在此本发明不再赘述。

继续参考图5和图7，可选的，在其中一实施例中，子掩模版30上设有四个对准标记36，用于确定子掩模版30上掩模图形31的位置信息。具体的，可以通过位置检测模块检测四个对准标记36的位置信息，进而确定掩模图形31的位置姿态。需要说明的是，对准标记的数量并不仅限于四个，只要能够确定掩模图形的位置姿态即可。

实施例二

本发明实施例二提供了一种曝光装置，包括本发明实施例一任意所述的拼接式掩模版，图9是本发明实施例二提供的一种曝光装置的示意图，如图9所示，曝光装置还包括位置检测模块40和位置调整模块50。

位置检测模块40用于检测基板上单元芯片和子掩模版的掩模图形的位置信息。可选的，单元芯片和子掩模版上分别设有四个对准标记，位置检测模块40用于检测单元芯片和子掩模版上对准标记的位置信息，进而得到单元芯片和掩模图形的位置信息(位置姿态)，并将该信息发送给位置调整模块50。

位置调整模块50用于根据单元芯片和子掩模版的掩模图形的位置信息，计算补偿参数；根据补偿参数调整掩模框架的位置和/或子掩模版的位置，使子掩模版的掩模图形的位置姿态与对应的单元芯片的位置姿态匹配。经位置调整后，子掩模版固定模块将子掩模版固定在掩模框架上。

当所有子掩模版都固定好后，将拼接后的掩模版送到掩模台上进行曝光作业。

本发明实施例提供的曝光装置，通过位置检测模块检测单元芯片和子掩模版的掩模图形的位置信息，并通过位置调整模块调整掩模框架的位置和/或子掩模版的位置，使多个子掩模版的掩模图形在基板上形成的曝光图形与曝光场内对应的多个单元芯片对准，进而提高曝光精度；同时，一个曝光场内包括多个曝光图形，同时对多个单元芯片曝光，保证了曝光效率。

继续参考图9，可选的，曝光装置还包括子掩模版存储模块60、子掩模版传输模块70及预对准模块80。子掩模版存储模块60用于存放子掩模版，具体的子掩模版存储模块60设有多层掩模架，用于放置子掩模版。子掩模版传输模块70用于在子掩模版存储模块和掩模框架之间进行子掩模版的交接，子掩模版传输模块70可以是机械手，机械手末端设有片叉，用于从子掩模版存储模块中取出子掩模版，并放置在预对准平台上。预对准模块80用于对预对准平台上的子掩模版进行预对准，具体的，子掩模版上设有一个槽口，预对准模块80通过检测槽口的位置，并调整子掩模版的位置姿态，对子掩模版进行预对准。预对准完成后子掩模版被送至掩模框架下方预设工位，开始掩模版的拼接过程。曝光过程完成后，通过预对准模块对子掩模版进行位置姿态回复，并送入子掩模版存储模块中，以便于储存及下次使用时，减少下次预对准的工作量，提高预对准效率。

实施例三

本发明实施例三提供了一种曝光方法，该方法基于本发明实施例二任意所述的曝光装置，图10是本发明实施例三提供的一种曝光方法的流程图，如图10所示，该方法包括：

S1：位置检测模块获取基板上单元芯片和掩模框架上子掩模版的掩模图形的位置信息。

可选的，单元芯片和子掩模版上分别设有四个对准标记，位置检测模块用于检测单元芯片和子掩模版上对准标记的位置信息，进而得到单元芯片和掩模图形的位置信息(位置姿态)，并将该信息发送给位置调整模块。

S2：位置调整模块根据单元芯片和子掩模版上掩模图形的位置信息调整掩模框架的位置，对掩模框架在其第二侧所在平面内进行平移和旋转。

S3：子掩模版固定模块固定子掩模版。

可选的，子掩模版固定模块采用真空吸附或磁吸附的方式将子掩模版固定在掩模框架上。在本发明其中一实施例中，子掩模版固定后，掩模框架回复至初始位置，此时，子掩模版的掩模图形的位置姿态与基板上对应的单元芯片的位置姿态匹配。

S4：重复上述步骤，直至完成所有的子掩模版的拼接。在完成所有子掩模版的拼接后，掩模框架上各子掩模版的掩模图形的位置姿态与基板上对应的单元芯片的位置姿态匹配。

S5：将拼接完整的掩模版传送到掩模台曝光位，开始曝光作业。由于掩模框架上各子掩模版的掩模图形的位置姿态与基板上对应的单元芯片的位置姿态匹配，各子掩模版的掩模图形形成的曝光图形与基板上一个曝光场内对应的单元芯片的位置姿态匹配，提高了曝光精度。

在本发明另一实施例中，子掩模版固定后，掩模框架无需回复至初始位置，而是根据下一单元芯片和下一子掩模版上掩模图形的位置信息计算出下一次位置调整后掩模框架相对于初始位置的相对位置信息，位置调整模块将掩模框架平移和/或旋转直至目标位置。待所有掩模版固定后，掩模框架回复至初始位置。此时，掩模框架上各子掩模版的掩模图形的位置姿态与基板上对应的单元芯片的位置姿态匹配。将拼接完整的掩模版传送到掩模台曝光位，开始曝光作业。

本发明实施例提供的曝光方法，通过检测单元芯片和子掩模版的掩模图形的位置信息，并调整掩模框架的位置，使多个子掩模版的掩模图形在基板上形成的曝光图形与曝光场内对应的多个单元芯片对准，进而提高曝光精度；同时，一个曝光场内包括多个曝光图形，同时对多个单元芯片曝光，保证了曝光效率。

可选的，曝光装置还包括子掩模版存储模块、子掩模版传输模块及预对准模块，在位置检测模块获取基板上单元芯片和掩模框架上子掩模版的位置信息之前，还包括：

子掩模版传输模块从子掩版模存储模块中取出对应的子掩模版。

子掩模版存储模块用于存放子掩模版，具体的子掩模版存储模块设有多层掩模架，用于放置子掩模版。子掩模版存储模块内(例如掩模架上)设置有识别模块，相应地，子掩模版内嵌有识别芯片，该识别芯片内存储有包括子掩模版规格、编号等信息，用于识别子掩模版信息以及对子掩模版的流通情况进行管理。子掩模版传输模块用于在子掩模版存储模块和掩模框架之间进行子掩模版的交接，子掩模版传输模块可以是机械手，机械手末端设有片叉。机械手从子掩模版存储模块中取出子掩模版，并放置在预对准平台上。

预对准模块对子掩模版进行预对准。

预对准模块对预对准平台上的子掩模版进行预对准，具体的，子掩模版上设有一个槽口，预对准模块通过检测槽口的位置，并调整子掩模版的位置姿态，对子掩模版进行预对准。预对准完成后子掩模版被送至掩模框架下方预设工位，开始掩模版的拼接过程。曝光过程完成后，通过预对准模块对子掩模版进行位置姿态回复，并送入子掩模版存储模块中，以便于储存及下次使用时，减少下次预对准的工作量，提高预对准效率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。