CN103713477A - 双面光刻机的对位结构及对位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双面光刻机的对位结构及对位方法，该对位标记包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，所述“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，所述辅助对位标记为阶梯状，每个辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成。本发明通过采用“+”字型的主对位标记与主对位标记上下左右的辅助对位标记进行对位，有利于肉眼分辨对位位置，提供了对位精度，减少手动对位引起的误差，提高了生产效率。

Description

双面光刻机的对位结构及对位方法

技术领域

本发明涉及半导体光刻技术领域，特别是涉及一种双面光刻机的对位标记结构及对位方法。

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、双掩膜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；双掩膜对准原理的主要缺点是：设备零件要求精度高且复杂，容易因掩膜变形而使曝光分辨率降低；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，光刻机其它诸多子系统的任何一项性能的好坏都有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科技中的应用收到了限制。

正常的曝光都需要预对准和对位，在掩膜版和圆片对上位后才进行曝光，以保证圆片的对位偏差在规范之内。MEMS的双面光刻机EVG620完全手动放置圆片和对位，机台对位精度只有2μm，对位精度比较大；机台误差加上手动对位（使用现有的“+”字标记），做出来的产品对位偏差较大，很多时候满足不了产品，经常需要返工。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种双面光刻机的对位标记结构及对位方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种对位精度更小的双面光刻机的对位标记结构及对位方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种双面光刻机的对位结构，所述对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，所述“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，所述辅助对位标记为阶梯状，每个辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成。

作为本发明的进一步改进，所述辅助对位标记设置为八个，主对位标记上下左右分别设有两个辅助对位标记，所述两个辅助对位标记沿水平主对位标记或垂直主对位标记的对称轴线对称设置。

作为本发明的进一步改进，所述每个辅助对位标记中的相邻的两个长方形有一条边在同一条直线上，且同一个辅助对位标记中所有长方形的与长垂直的对称轴线为同一条直线。

作为本发明的进一步改进，所述主对位标记的水平主对位标记和垂直主对位标记均为长方形，长度均设为100μm，宽度均设为20μm。

作为本发明的进一步改进，所述辅助对位标记中长方形的宽度设为10μm，长度为公差等于2μm的等差数列。

作为本发明的进一步改进，所述辅助对位标记中长度最小的长方形与主对位标记的水平距离或垂直距离最大，且辅助对位标记中长方形的最小长度设为8μm。

作为本发明的进一步改进，所述辅助对位标记与主对位标记的水平距离或垂直距离设为40μm，相邻的两个辅助对位标记的水平距离或垂直距离设为8μm。

相应地，一种双面光刻机中对位结构的对位方法，所述方法包括：

S1、通过CCD成像系统获取静态掩膜版上的左右两个对位结构，并通过图像采集系统采集图像数据并通过计算机进行对位结构的处理、定位及显示，其中，所述对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，所述“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，所述辅助对位标记为阶梯状，辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成；

S2、将圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与掩膜版上的左右两个对位结构重合，完成圆片的正面曝光；

S3、翻转圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与计算机中记录的掩膜版上左右两个对位结构重合，完成圆片的背面曝光。

本发明的有益效果是：本发明通过采用“+”字型的主对位标记与主对位标记上下左右的辅助对位标记进行对位，有利于肉眼分辨对位位置，提供了对位精度，减少手动对位引起的误差，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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中记载的一些实施例，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。

图1为本发明一实施方式中双面光刻机一个对位结构的示意图；

图2为本发明一实施方式中双面光刻机对位结构中辅助对位标记的结构示意图(图1的中的局部放大图)；

图3为本发明一实施方式中双面光刻机对位方法的具体流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种双面光刻机的对位结构，对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，辅助对位标记为阶梯状，每个辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成。

本发明还公开了一种双面光刻机对位方法，该方法包括：

S1、通过CCD成像系统获取静态掩膜版上的左右两个对位结构，并通过图像采集系统采集图像数据并通过计算机进行对位结构的处理、定位及显示，其中，对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，辅助对位标记为阶梯状，辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成；

S2、将圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与掩膜版上的左右两个对位结构重合，完成圆片的正面曝光；

S3、翻转圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与计算机中记录的掩膜版上左右两个对位结构重合，完成圆片的背面曝光。

本发明通过采用“+”字型的主对位标记与主对位标记上下左右的辅助对位标记进行对位，有利于肉眼分辨对位位置，提供了对位精度，减少手动对位引起的误差，提高了生产效率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1所示为本发明一优选实施方式中双面光刻机一对位结构的示意图。双面光刻机中掩膜版上的对位结构通常设为位于一条直线上的左右两个，通过两个对位结构对圆片进行定位。

在本实施方式中对位结构包括“+”字型的主对位标记10及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记20。

其中，“+”字型的主对位标记10由长方形的水平主对位标记11和垂直主对位标记12垂直交叉形成。现有的“+”字型对位标记一般设置为长100μm宽30μm，优选地，在本实施方式中主对位标记10中水平主对位标记11和垂直主对位标记12的长度a设为100μm，宽度b设为20μm。如此设置可以减少手动对位的误差。当然，长度100μm、宽度20μm仅为本发明优选实施方式中的数值，在其他实施方式中长度和宽度可以根据需要进行设置。

进一步地，在主对位标记10的上下左右均设有两个辅助对位标记20，辅助对位标记20为阶梯状，由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成。

在本实施方式中，辅助对位标记20设置为八个，主对位标记10上下左右分别设有两个辅助对位标记20，两个辅助对位标记20沿水平主对位标记11或垂直主对位标记12的对称轴线对称设置。具体地，在主对位标记10中水平主对位标记11的两侧延长线上对称的设有四个辅助对位标记20，主对位标记10中垂直主对位标记12的两侧延长线上对称的设有四个辅助对位标记20，优选地，在本实施方式中辅助对位标记20与主对位标记10的水平距离或垂直距离c设为40μm。

结合图2所示为本优选实施方式中双面光刻机对位结构中相邻两个辅助对位标记的结构示意图。

在本发明中，辅助对位标记20为阶梯状(或梯形塔状)，辅助对位标记20由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成。辅助对位标记20中的相邻的两个长方形有一条边在同一条直线上，且辅助对位标记20中所有长方形的与长度垂直的对称轴线为同一条直线。

参图2所示，在本实施方式中，辅助对位标记20中长方形的宽度d设为10μm，长度为公差等于2μm的等差数列，同一个辅助对位标记中相邻的长方形的宽之间的距离e为1μm，辅助对位标记20中长度最小的长方形与主对位标记10的水平距离或垂直距离最大，且最小长度f设为8μm。如此设置，从最远离主对位标记10至最靠近主对位标记10的长方形的长度依次为8μm、10μm、12μm、14μm、16μm……。图中给出了长方形设为6个的实施例，则最大的长方形长度g为18μm。且在本实施方式中，相邻的两个辅助对位标记20的水平距离或垂直距离h设为8μm。

通过以上设置，可以通过改变圆片指定位置在辅助对位标记中的位置进一步精确对位，由于同一个辅助对位标记中相邻的长方形的宽的垂直距离设为1μm，若需要将圆片向下微调1μm，则将圆片向下移动，观察对位标记，使得左右圆片掩膜版水平位置上的对位标记移动到外侧一个长方形边上，水平方向上亦如此，可以将对位误差精确到1μm以内。

当然，在其他实施方式中长方形的数量可以相应地增加或减少，阶梯状辅助对位标记20中各长方形的大小、以及相邻两个福主对位标记间的距离也可以根据不同的需要进行设置，如为了更精确地对位，可以将长方形长度的等差数列中的公差设为1μm，长方形的宽度均设为5μm，如此同一个辅助对位标记中相邻的长方形的宽之间的距离为0.5μm，可以更精确地进行定位。两个相邻的辅助对位标记20间的距离也可以根据不同的需要进行设置。

相应地，参图3所示，本发明一优选实施方式中双面光刻机对位方法，该方法包括：

S1、通过CCD成像系统获取静态掩膜版上的左右两个对位结构，并通过图像采集系统采集图像数据并通过计算机进行对位结构的处理、定位及显示，其中，对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，辅助对位标记为阶梯状，辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成，具体参上述对位结构的描述；

S2、将圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与掩膜版上的左右两个对位结构重合，完成圆片的正面曝光；

S3、翻转圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与计算机中记录的掩膜版上左右两个对位结构重合，完成圆片的背面曝光。

双面光刻机一般包括一个计算机、与计算机相连的图像采集系统以及两个CCD成像系统，每个CCD成像系统均设有用于成像的光学系统，在CCD成像系统的上方依次设有圆片承载台和掩膜版，掩膜版上设有左右两个对位标记，在掩膜版的上方设有一个曝光系统，待圆片放入双面光刻机中并对位完成后进行曝光。双面光刻机中掩膜版上的对位标记通常设为位于一条直线上的左右两个，通过两个对位标记对圆片进行定位。

本发明的具体实现方法如下：

S1、通过两个CCD成像系统分别获取静态掩膜版上的左右两个对位结构，并通过图像采集系统采集图像数据并通过计算机进行对位标记的处理、定位及显示，计算机将图像及位置数据保存起来；

S2、将圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与掩膜版上的左右两个对位结构重合，然后完成圆片的正面曝光，具体地，先将圆片中的对位结构与掩膜版上的主对位标记对应，然后在根据八个辅助对位标记进行进一步的对位，通过观察上下左右八个辅助对位标记调整圆片在水平和垂直方向上的距离，在上述实施方式中将同一个辅助对位标记中相邻的长方形的宽之间的距离设为1μm，可将对位的精度精确到1μm以内甚至更小；

S3、翻转圆片放置于掩膜版上，虽然此时圆片正面已曝光，不能同时获取掩膜版上的左右对位结构，但由于掩膜版对位标记图像和位置已经在步骤S1中被保存下来，所以在计算机的监视器上仍能同时看到掩膜版地面的对位标记图像及位置数据。调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与计算机中记录的掩膜版上左右两个对位结构重合，完成圆片的背面曝光。同步骤S2中相同地，对位时先将圆片中的对位标记与掩膜版上的主对位标记对应，然后在根据八个辅助对位标记进行进一步的对位，通过观察上下左右八个辅助对位标记调整圆片在水平和垂直方向上的距离。

当然，本发明中的辅助对位标记除了设为阶梯状外，还可以设为其他形状，如设成若干与主对位标记平行或垂直且等间距设置的直线，或者若干方格状的辅助对位标记，均可以完成对圆片的精确对位。

由上述技术方案可以看出，本发明通过采用“+”字型的主对位标记与主对位标记上下左右的辅助对位标记进行对位，有利于肉眼分辨对位位置，提供了对位精度，减少手动对位引起的误差，提高了生产效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，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，各实施例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。

Claims (8)

1.一种双面光刻机的对位结构，其特征在于，所述对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，所述“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，所述辅助对位标记为阶梯状，每个辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成。

2.根据权利要求1所述的对位结构，其特征在于，所述辅助对位标记设置为八个，主对位标记上下左右分别设有两个辅助对位标记，所述两个辅助对位标记沿水平主对位标记或垂直主对位标记的对称轴线对称设置。

3.根据权利要求2所述的对位结构，其特征在于，所述每个辅助对位标记中的相邻的两个长方形有一条边在同一条直线上，且同一个辅助对位标记中所有长方形的与长垂直的对称轴线为同一条直线。

4.根据权利要求1所述的对位结构，其特征在于，所述主对位标记的水平主对位标记和垂直主对位标记均为长方形，长度均设为100μm，宽度均设为20μm。

5.根据权利要求1或3所述的对位结构，其特征在于，所述辅助对位标记中长方形的宽度设为10μm，长度为公差等于2μm的等差数列。

6.根据权利要求5所述的对位结构，其特征在于，所述辅助对位标记中长度最小的长方形与主对位标记的水平距离或垂直距离最大，且辅助对位标记中长方形的最小长度设为8μm。

7.根据权利要求6所述的对位结构，其特征在于，所述辅助对位标记与主对位标记的水平距离或垂直距离设为40μm，相邻的两个辅助对位标记的水平距离或垂直距离设为8μm。

8.一种如权利要求1所述的双面光刻机中对位结构的对位方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、通过CCD成像系统获取静态掩膜版上的左右两个对位结构，并通过图像采集系统采集图像数据并通过计算机进行对位结构的处理、定位及显示，其中，所述对位结构包括“+”字型的主对位标记及若干对称设于主对位标记上下左右的辅助对位标记，所述“+”字型的主对位标记由水平主对位标记和垂直主对位标记垂直交叉形成，所述辅助对位标记为阶梯状，辅助对位标记由若干宽度相同、长度成等差数列的长方形组成；

S2、将圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与掩膜版上的左右两个对位结构重合，完成圆片的正面曝光；

S3、翻转圆片放置于掩膜版上，调节圆片的位置，使圆片上的左右两个对位结构与计算机中记录的掩膜版上左右两个对位结构重合，完成圆片的背面曝光。

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