CN103558740A

CN103558740A - 一种mems圆片双面步进光刻方法

Info

Publication number: CN103558740A
Application number: CN201310505575.4A
Authority: CN
Inventors: 王文婧; 郭群英; 吕东锋; 徐栋; 黄斌; 陈璞; 陈博; 王鹏; 何凯旋; 刘磊; 庄须叶
Original assignee: No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Current assignee: No 214 Institute of China North Industries Group Corp
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明涉及一种MEMS圆片双面步进光刻方法，其特征在于包括以下步骤：a.晶圆片在投影步进光刻机进行正面光刻，制作出对准标记（a、a）以及器件结构；b.在双面光刻机中，将晶圆片背面制作出相应的对准标记（b,b）；c.在投影步进光刻机中，对准晶圆片背面的对准标记（b,b），在晶圆片背面光刻制作对应的器件结构。本发明是结合双面光刻技术，在投影步进光刻工艺加工中实现双面结构制作，采用双面光刻机在背面制作一个对准标记，圆片正反两面使用投影步进光刻机进行较高精度套刻工艺制作。

Description

一种MEMS圆片双面步进光刻方法

技术领域

本发明涉及微电子MEMS器件制作工艺技术领域，特别涉及一种MEMS器件实现投影步进光刻机进行双面光刻的工艺加工方法。

背景技术

面对芯片最小尺寸越来越小、集成难度越来越高、圆片尺寸越来越大的发展趋势，高精度的MEMS器件制作工艺优势愈发明显。步进光刻系统是一种混合设备，融合了投影光刻机和分布重复光刻机技术，是通过使用缩小透镜扫描一个大曝光场图像到晶片上实现的。步进光刻机的自动对准装置能保证使中间掩膜图形在片子上的象重合在0.1μm以内，分辨率高，达亚微米量级；同时，在整个扫描过程中具有调节聚焦的能力，使透镜缺陷和晶片平整度变化得到补偿等。此外，步进光刻机还具有可根据需要选择曝光区域、可在投影掩膜版上放置多个图形，一次曝光过个芯片等优点。未来发展，芯片密度高、精密，圆片面积越来越大，而大视场光学系统和电子束扫描可作出小于微米图形的非常复杂的电路。但是，一般步进光刻机不能进行双面光刻工艺，不能满足MEMS结构工艺制作。

双面光刻机可以进行双面光刻工艺制作，满足MEMS结构制作。在双面光刻机的发展过程中，其对准原理有四种方式：红外线双面对准、四物镜对准、双掩膜对准和底部对准。红外线双面对准是利用红外线具有穿透能力的特性，用红外线显微镜从正面观察基片背面的图形，达到和掩膜版图形对准的目的，其优点是可直接观察对准与否，但只能用于透射性好的基片。四物镜对准是选用四个高分辨率物镜作为专用的对准图像，上下左右成对设计。其优点是对准精度高，但是生产效率低。双掩膜对准采用了双曝光系统同时曝光，其优点是生产效率高且不受基片材料和厚度的影响，但曝光分辨率低（5微米）。底部对准是将掩模版装载固定后，分别调整底部对准显微镜左右物镜，使掩模版上的对准标记清晰成像于监视器，保存对准标记图像，插入基片，调整基片与对准标记对准，从而达到双面对准的要求，底部对准采用CCD图像处理技术，大大提高对准精度（小于1.5微米），其正面曝光分辨率可达1.5微米，但其精度远低于投影步进光刻机，也不能根据需要选择曝光区域，也不具备补偿透镜缺陷和晶片平整度变化的功能等。

发明内容

本发明的目的就是为了解决一般步进光刻机不能进行MEMS双面光刻进行体结构制作的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种MEMS圆片双面步进光刻方法，其特征在于包括以下步骤：

a.晶圆片在投影步进光刻机进行正面光刻，制作出对准标记（a、a）以及器件结构；

b.在双面光刻机中，将晶圆片背面制作出相应的对准标记（b,b）；

c.在投影步进光刻机中，对准晶圆片背面的对准标记（b,b），在晶圆片背面光刻相应的器件结构。

本发明是结合双面光刻技术，在投影步进光刻工艺加工中实现双面结构制作。采用双面光刻机在背面制作一个对准标记，圆片正反两面使用投影步进光刻机进行较高精度套刻工艺制作。

本发明的有益效果：与单独采用双面光刻机进行MEMS体结构加工相比，提高了工艺加工精度；与单独采用一般投影步进光刻机进行工艺加工相比，在保证高精度的工艺加工的同时，实现了其双面加工的能力。本发明方法简单，工艺技术全部利用公知的MEMS工艺技术，适用范围广，尤其适用于量产较高精度的MEMS器件制作中。

附图说明

图1至图7是本发明的具体实施步骤；

图5为本发明在双面光刻机背面光刻对准标记制作示意原理图，其中曝光系统1置于掩模版2及硅片3的正上方，两套CCD成像设备9、10及两套成像光学系统7、8置于掩模版2及硅片3的正下方，两套CCD成像设备9、10通过两套成像光学系统7、8分别摄取掩模版2及硅片3底面的左右对准标记a、a，由图像采集卡11采集图像数据，输入至计算机12中，通过计算机屏幕上显示的掩模版及硅片左右对准标记图像的相对位置误差，再调整硅片的位置，最终实现硅片与掩模版的套刻对准。

具体实施方式：

1.如图1所示，在清洁后的晶圆片正面亲和、匀胶；

2.如图2所示，在投影步进光刻机中，用Ⅰ号掩模版对晶圆片A面曝光、显影，然后刻蚀出晶圆片A面对准图形标记(a,a)及器件结构；

3.如图3所示，去除表面光刻胶、清洗；

4.如图4所示，将晶圆片亲和、背面B匀胶；

5.如图5所示，

在双面光刻机中，先将Ⅱ号掩模版的对准标记（b,b）通过摄像采集系统存储与电脑中，并在电脑显示器12中显示对准标记（b,b），Ⅱ号掩模版的对准标记（b,b）与Ⅰ号掩膜版的对准标记(a,a)完全相同。

然后将晶圆片A面朝下放置于承片台6上，通过摄像采集系统实时采集晶圆片A面的对准标记(a,a)，通过精密调整承片台6的位置移动晶圆片，使显示器12中显示的晶圆片A的对准标记(a,a)与Ⅱ号掩模版的对准标记（b,b）精确套刻，即完成了晶圆片A、B面的对准。

最后利用双面光刻机通过Ⅱ号掩模版对在晶圆片背面B曝光、显影，做出对应的对准标记（b,b），如图6所示。

6.如图7所示，在晶圆片背面B刻蚀出相应的对准标记（b,b），它与晶圆片A面的对准标记(a,a)套刻对准。

7.利用投影步进光刻机中，将晶圆片B面的对准标记（b,b）与Ⅲ号掩模版对准标记对准（Ⅲ号掩模版的对准标记与Ⅱ号掩模版对准标记是套刻对准关系），对晶圆片B面曝光、显影，然后刻蚀出晶圆片B面的器件结构。

Claims

1.一种MEMS圆片双面步进光刻方法，其特征在于包括以下步骤：

b.在双面光刻机中，在晶圆片背面制作出相应的对准标记（b,b）；

c.在投影步进光刻机中，对准晶圆片背面的对准标记（b,b），在晶圆片背面光刻出相应的器件结构。