一種自成像雙面套刻對準方法
2023-05-13 09:08:06 1
專利名稱：一種自成像雙面套刻對準方法
技術領域：
本發明涉及微電子專用設各技術領域，尤其是用於雙面光刻機中實現樣片與掩模版套刻 對準的一種方法。
技術背景-
雙面光刻機中可供選擇的對準方法有多種，如紅外對準、四物鏡對準、雙掩模對準及光 柵相位對準等。但是，在這些對準方法中，都存在著一定的甚至致命的缺陷。其中，紅外對 準的不足之處在於紅外顯微鏡觀察條件差，對準精度低，且對準速度慢，生產率低；晶片 達到一定厚度時，紅外線穿透能力降低，對準很困難；且不能用於不透紅外光的晶片曝光。 四物鏡對準原理的不足之處是光學系統複雜，設計、裝配、調試困難；體積龐大且設備造 價高；操作不便，生產率低。雙掩模對準原理的主要缺點是設備零件要求精度高且複雜； 容易因掩模變形而使曝光分辨力降低。而光柵相位對準更是一個非常複雜的系統，它不僅涉 及光、機、電、材料、工藝及計算機等多學科理論，而且，光刻機其他諸多子系統的任何一 項性能的好壞都可能影響到對準系統的精度，另外，由於光柵對準要求有自動掃描精密工件 臺，使得這種對準方式在接近接觸式光刻機中的應用受到了限制。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種在雙面光刻機中僅在掩模版及樣片一側(即正面) 使用一套光學系統即可實現雙面套刻對準的方法。它有效地克服了其他常用對準方法中存在 的結構複雜、操作繁瑣以及套刻對準精度低等缺陷。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是利用反射式波帶片成像技術，採用正面套 刻對準、單曝光頭正面曝光的方法來實現雙面光刻的總體技術方案。使用單視場顯微鏡或CCD
成像設備及其成像光學系統從正面同時攝取掩模版對準標記自身圖像和波帶片反射形成輪 廓圖像，調整樣片的位置，實現樣片與掩模版的精確雙面套刻對準。
本發明能夠取得的技術效果是與現有常規雙面套刻對準方法相比，本發明方法只需要 一套成像設備及其成像光學系統，結構簡單，有效降低設備成本；實現對準所需的步驟少、 操作方便、速度快，克服了現有對準方法中繁瑣的環節對精度的影響，大大提高了套刻對準 精度及生產效率；適用範圍廣，可用於各種大、小直徑樣片的高精度套刻對準。
圖l是本發明的結構原理圖；圖2是本發明的對準過程圖，其中圖2a為對準標記末Xt準；圖2b為對準標記已對準。 附圖標記
101、 曝光系統；
102、 顯微鏡或CCD成像設備及其成像光學系統；
103、 掩模版；
104、 樣片；
105、 反射式波帶片；
201、 掩模版對準標記自身圖像；
202、 反射式波帶片形成的輪廓圖像。
具體實施例方式
如圖1所示，曝光系統101位於掩模版103及樣片104的上方，可180°旋轉，在需要 曝光時，曝光系統101位於掩模版103及樣片104的正上方，在需要對準時，曝光系統IOI 與掩模版103及樣片104偏離90° ;顯微鏡或CCD成像設備及其成像光學系統102位於曝光 系統101和掩模版103及樣片104之間，可沿X軸方向移動，對準時位於掩模版103及樣片 104正上方，曝光時從X方向移出曝光視場。這樣，顯微鏡或CCD成像設備及其成像光學系 統102便可同時攝取掩模版對準標記自身圖像201和反射式波帶片形成的輪廓圖像202,如 圖2所示，實現正面套刻對準。
具體套刻對準過f呈如下第一步，樣片104單面曝^;,.這樣，.第一塊掩模版103對準標記同 時複製到樣片104上，經過適當工藝處理，在樣片104標記處製作反射式波帶片105，並使 樣片104標記中心點位于波帶片105光軸上；第二步，安放掩模版103和已曝光樣片104 (已 曝光面朝下)，然後進行樣片104調平並分離間隙；第三步，調節光學成像系統調焦機構和 掩模一樣片精密對準工件臺X、 Y、 9向調節機構，通過顯微鏡或CCD成像設備及其光學成像 系統102，同時獲取清晰的掩模版對準標記自身圖像201和反射式波帶片反射形成的掩模版 對準標記輪廓圖像202;第四步利用掩模一樣片精密對準工件臺使樣片104相對於掩模版 103做X、 Y及9向運動，即可實現掩模版103和樣片104的正面套刻對準，並完成對樣片 104另一面的曝光。
權利要求
1、用於雙面光刻機中的自成像套刻對準方法，步驟在於第一步，樣片單面曝光；第二步，安放掩模版和第一步已曝光樣片，進行樣片調平並分離間隙；第三步，調節光學成像系統調焦機構和掩模-樣片精密對準工件臺X、Y、θ向調節機構，通過顯微鏡或CCD成像設備及其成像光學系統，同時獲取清晰的掩模版對準標記自身圖像和反射式波帶片反射形成的掩模版對準標記輪廓圖像；第四步，利用掩模-樣片精密對準工件臺使樣片相對於掩模版做X、Y及θ向運動，實現掩模版和樣片的正面套刻對準，並完成對樣片另一面的曝光。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於利用反射式波帶片成像技術，採用正套 刻對準，單曝光頭正面曝光的方法來實現雙面對準光刻，所述顯微鏡或CCD成像設備及其成 像光學系統位於所述掩模版及所述樣片的正面一側。
3、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述實現掩模版和樣片的底面套刻對準是通過所述顯微鏡或CCD成像設備同時攝取掩模版對準標記自身圖像與所述反射式波帶片反 射的輪廓圖像的對準，所述對準標記自身圖像與所述輪廓圖像基於所述反射式波帶片的光軸 對稱。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述對準標記自身圖像是通過所述對準 標記自身圖像反射形成，呈白色。
5、 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述輪廓圖像呈黑色。
6、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述樣片的已曝光面對準標記中心位於 所述反射式波帶片的光軸上。
7、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述反射式波帶片的焦距f與所述樣片 的厚度d的關係滿足f=d/2。
8、 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述樣片的材料對照明光源是透明的。
全文摘要
一種涉及微電子專用設備技術領域用於雙面光刻機的自成像套刻對準方法，此方法用於雙面光刻機中實現樣片與掩模版的套刻對準。該方法利用反射式波帶片成像技術，在掩模版標記上方使用單視場顯微鏡或CCD成像系統對準，實現單曝光頭正面套刻對準、正面兩次(正反)曝光的雙面對準光刻總體技術方案。該方法提供了一種在雙面光刻機中僅在掩模版及樣片一側(即正面)使用一套光學系統即可實現雙面套刻對準的方法，並有效地解決了其他常用對準方法中存在的結構複雜、操作繁瑣以及套刻對準精度低等技術問題。
文檔編號G03F7/20GK101551597SQ20091008258
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者偉 嚴, 唐小萍, 松 胡, 薇 邢, 平 馬 申請人:中國科學院光電技術研究所