CN101551597A - 一种自成像双面套刻对准方法 - Google Patents

一种自成像双面套刻对准方法 Download PDF

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Abstract

一种涉及微电子专用设备技术领域用于双面光刻机的自成像套刻对准方法，此方法用于双面光刻机中实现样片与掩模版的套刻对准。该方法利用反射式波带片成像技术，在掩模版标记上方使用单视场显微镜或CCD成像系统对准，实现单曝光头正面套刻对准、正面两次(正反)曝光的双面对准光刻总体技术方案。该方法提供了一种在双面光刻机中仅在掩模版及样片一侧(即正面)使用一套光学系统即可实现双面套刻对准的方法，并有效地解决了其他常用对准方法中存在的结构复杂、操作繁琐以及套刻对准精度低等技术问题。

Description

一种自成像双面套刻对准方法
技术领域：
本发明涉及微电子专用设备技术领域，尤其是用于双面光刻机中实现样片与掩模版套刻对准的一种方法。
背景技术：
双面光刻机中可供选择的对准方法有多种，如红外对准、四物镜对准、双掩模对准及光栅相位对准等。但是，在这些对准方法中，都存在着一定的甚至致命的缺陷。其中，红外对准的不足之处在于：红外显微镜观察条件差，对准精度低，且对准速度慢，生产率低；晶片达到一定厚度时，红外线穿透能力降低，对准很困难；且不能用于不透红外光的晶片曝光。四物镜对准原理的不足之处是：光学系统复杂，设计、装配、调试困难；体积庞大且设备造价高；操作不便，生产率低。双掩模对准原理的主要缺点是：设备零件要求精度高且复杂；容易因掩模变形而使曝光分辨力降低。而光栅相位对准更是一个非常复杂的系统，它不仅涉及光、机、电、材料、工艺及计算机等多学科理论，而且，光刻机其他诸多子系统的任何一项性能的好坏都可能影响到对准系统的精度，另外，由于光栅对准要求有自动扫描精密工件台，使得这种对准方式在接近接触式光刻机中的应用受到了限制。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提供一种在双面光刻机中仅在掩模版及样片一侧(即正面)使用一套光学系统即可实现双面套刻对准的方法。它有效地克服了其他常用对准方法中存在的结构复杂、操作繁琐以及套刻对准精度低等缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用反射式波带片成像技术，采用正面套刻对准、单曝光头正面曝光的方法来实现双面光刻的总体技术方案。使用单视场显微镜或CCD成像设备及其成像光学系统从正面同时摄取掩模版对准标记自身图像和波带片反射形成轮廓图像，调整样片的位置，实现样片与掩模版的精确双面套刻对准。
本发明能够取得的技术效果是：与现有常规双面套刻对准方法相比，本发明方法只需要一套成像设备及其成像光学系统，结构简单，有效降低设备成本；实现对准所需的步骤少、操作方便、速度快，克服了现有对准方法中繁琐的环节对精度的影响，大大提高了套刻对准精度及生产效率；适用范围广，可用于各种大、小直径样片的高精度套刻对准。
附图说明：
图1是本发明的结构原理图；
图2是本发明的对准过程图，其中图2a为对准标记未对准；图2b为对准标记已对准。
附图标记：
101、曝光系统；
102、显微镜或CCD成像设备及其成像光学系统；
103、掩模版；
104、样片；
105、反射式波带片；
201、掩模版对准标记自身图像；
202、反射式波带片形成的轮廓图像。
具体实施方式：
如图1所示，曝光系统101位于掩模版103及样片104的上方，可180°旋转，在需要曝光时，曝光系统101位于掩模版103及样片104的正上方，在需要对准时，曝光系统101与掩模版103及样片104偏离90°；显微镜或CCD成像设备及其成像光学系统102位于曝光系统101和掩模版103及样片104之间，可沿X轴方向移动，对准时位于掩模版103及样片104正上方，曝光时从X方向移出曝光视场。这样，显微镜或CCD成像设备及其成像光学系统102便可同时摄取掩模版对准标记自身图像201和反射式波带片形成的轮廓图像202，如图2所示，实现正面套刻对准。
具体套刻对准过程如下：第一步，样片104单面曝光，这样，第一块掩模版103对准标记同时复制到样片104上，经过适当工艺处理，在样片104标记处制作反射式波带片105，并使样片104标记中心点位于波带片105光轴上；第二步，安放掩模版103和已曝光样片104(已曝光面朝下)，然后进行样片104调平并分离间隙；第三步，调节光学成像系统调焦机构和掩模-样片精密对准工件台X、Y、θ向调节机构，通过显微镜或CCD成像设备及其光学成像系统102，同时获取清晰的掩模版对准标记自身图像201和反射式波带片反射形成的掩模版对准标记轮廓图像202；第四步：利用掩模-样片精密对准工件台使样片104相对于掩模版103做X、Y及θ向运动，即可实现掩模版103和样片104的正面套刻对准，并完成对样片104另一面的曝光。

Claims (8)

1、用于双面光刻机中的自成像套刻对准方法，步骤在于：
第一步，样片单面曝光；
第二步，安放掩模版和第一步已曝光样片，进行样片调平并分离间隙；
第三步，调节光学成像系统调焦机构和掩模-样片精密对准工件台X、Y、θ向调节机构，通过显微镜或CCD成像设备及其成像光学系统，同时获取清晰的掩模版对准标记自身图像和反射式波带片反射形成的掩模版对准标记轮廓图像；
第四步，利用掩模-样片精密对准工件台使样片相对于掩模版做X、Y及θ向运动，实现掩模版和样片的正面套刻对准，并完成对样片另一面的曝光。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用反射式波带片成像技术，采用正套刻对准，单曝光头正面曝光的方法来实现双面对准光刻，所述显微镜或CCD成像设备及其成像光学系统位于所述掩模版及所述样片的正面一侧。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述实现掩模版和样片的底面套刻对准是通过所述显微镜或CCD成像设备同时摄取掩模版对准标记自身图像与所述反射式波带片反射的轮廓图像的对准，所述对准标记自身图像与所述轮廓图像基于所述反射式波带片的光轴对称。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对准标记自身图像是通过所述对准标记自身图像反射形成，呈白色。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轮廓图像呈黑色。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述样片的已曝光面对准标记中心位于所述反射式波带片的光轴上。
7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反射式波带片的焦距f与所述样片的厚度d的关系满足：f＝d/2。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述样片的材料对照明光源是透明的。
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