CN105159038A - 一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法 - Google Patents
一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法，其步骤为：a.在需对位的掩膜板的左右中轴线的两端处分别印制十字标尺以及对位标记；b.在晶圆左右中轴线上的两端各切一个槽口做为参考标记，测量一侧槽口的正面槽口长度和背面槽口长度并计算二者的差值L；c.在对位的光学系统的相应目镜上读取已测量过的槽口的正面切口末端到十字标尺Y轴的距离值H1；d.调整晶圆装载平台的位置，使背面掩膜板上的各对位标记与晶圆上槽口的Y向位置对准，且使已测量过的槽口的背面末端位于相应的十字标尺Y轴的左侧，在另一目镜上读取槽口的背面末端到十字标尺Y轴的距离值H2；e.计算晶圆装载平台需要调整的距离Δ＝L-H1-H2并调整即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法。
背景技术
光刻是通过一系列生产步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。光刻工艺一般要经历晶圆基板表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
一般说来在涂光刻胶前，晶圆的表面已经镀上了一层“功能层”的材料薄膜，它可以是金属，也可以是非金属。所以有微图结构光刻胶薄膜就象面罩一样覆盖在这层功能层材料薄膜上面的。这时候将晶圆拿去刻蚀或镀层，再把光刻胶去掉，晶圆表面就形成了有微图结构的功能层薄膜，图形应该是与掩膜板上的是一样的，也可以说掩膜板上的图案被“转移”到晶圆表面上了。
这仅仅是完成了产品生产过程中其中的一层。在晶圆上生产薄膜产品就是通过类似的程序，再晶圆表面一层一层搭建具有不同微图案的材料薄膜结构。而这层与层图案之间的相互位置就由对位的精度决定的。下面简单介绍一下在晶圆同一面上先后加工的两个图案是如何对位的：
首先，在第一层图案的光刻掩膜板上同时设计若干个(例如2个)对位标记，例如图1所示的两个形状(为对位准确，业内通常将这种标记中相邻“口”形之间的宽度一般控制在100μm左右)，分别位于晶圆左右两侧靠近边缘处(这样的设置便于通过设置在左右两端的对位目镜进行观测)。当第一层图案完成后，这两个标记会出现在晶圆上面。接着，在第二层图案的光刻掩膜板上同时设计若干个(例如2个)与第一层上的对位标记相配合的对位标记，例如图2所示的两个“+”形状，分别位于晶圆左右两侧靠近边缘处。然后，在第二层图案曝光前的对位时，要把掩膜板上的对位标记与在晶圆上的第一层图案的对位标记对准，如图3所示。
但现有的这些加工方法都只能适用与单面光刻。如果采用单面光刻曝光机用于双面光刻时，由于没有可正反面同时参照的参考标记，不同图层之间的对位精度仅靠设备本身的调节，难以到达精度要求。所以，双面光刻现在多采用昂贵的双面光刻机进行生产。如中国发明专利：一种自成像双面套刻对准方法(申请号：ZL200910082586.X)中所述，或中国发明专利申请：双面光刻机及双面光刻方法(申请号：201310003776.4)中所述。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法，其步骤为：
a.在正面和反面需对位的相关掩膜板的左右中轴线的两端处分别印制十字标尺及形对位标记，十字标尺的X轴从形对位标记的中部穿过，十字标尺的X轴标尺的零点设在正对理论上晶圆左侧或右侧的边缘点上，X轴上向晶圆中心位置读数增大，10mm≤X方向标尺长度≤20mm，Y轴标尺的零点在X轴标尺中部的某一整数刻度处，Y方向标尺长度正、负向各为5mm-10mm，标尺刻度：1大格为1mm，1大格分为10小格，1小格为100μm；
b.在晶圆的左右中轴线上的两端各切一个小槽口，切割时从晶圆正面向下切，槽口上位于晶圆正面的长度控制在7到10mm；宽度在70到80μm之间，这样切割时，同一槽口位于晶圆正面的长度大于位于晶圆背面的长度；
c.测量晶圆一侧槽口正面槽口长度和背面槽口长度并计算两者的差值L；
d.在晶圆正面需对位图层的掩膜板安装好时，调整晶圆装载平台，使得掩膜板上的各对位标记与晶圆上相应的对位标记或者槽口的Y向位置对准，在对位光学系统的相应目镜上读取已测量过的槽口正面末端到十字标尺Y轴的距离H1；
e.待完成正面图案的制备、且晶圆背面曝光的准备工序完成后，将晶圆背面朝上安装在晶圆装载平台，并将所需对位图层掩膜板安装好，调整晶圆装载平台的位置，使掩膜板上的各对位标记与晶圆上相应的对位标记或者槽口的Y向位置对准，且使已测量过的槽口的背面末端位于相应的十字标尺Y轴的左侧，在对位的光学系统的另一端目镜上读取已测量过的槽口背面末端到十字标尺Y轴的距离H2；
f.计算晶圆装载平台需要调整的距离Δ＝L-H1-H2；
g.将晶圆装载平台沿X轴方向调整Δ距离，即可实现正、背双面图案的准确对位。
作为一种优选的方案，在步骤c中，还同时测量晶圆另一侧槽口的正面槽口长度和背面槽口长度并计算两者的差值L'；在步骤d中，还同时在对位光学系统的另一相应目镜上读取上述槽口正面末端到十字标尺Y轴的距离H1'；在步骤e中，还同时在对位的光学系统的另一相应目镜上读取上述槽口背面末端到十字标尺Y轴的距离H2'；在步骤f中，同时计算晶圆装载平台调整的参考距离Δ'＝L'-H1'-H2'；Δ'与Δ的差值≤100μm，则进行步骤g，否则重新进行步骤c-f中的测量计算。
本发明的有益效果是：由于在晶圆的左右侧都设有槽口，并通过在掩膜板上印制标尺来解决了槽口上、下表面切口长度不一致所带来的影响，使得晶圆背面在X方向能完成精确定位；又通过在掩膜板上印制的形对位标记与晶圆槽口在Y方向实现精确定位，使得单面光刻曝光机上可以准确生产出精度很高的双面光刻图案，大大降低了生产成本。
Δ'的计算用于检验步骤e中得出的Δ值是否合理，以确保调整的准确性。
附图说明
图1是第一层掩膜板结构示意图。(对位标记与晶圆比例与实际比例有较大差别)
图2是第二层掩膜板结构示意图。(对位标记与晶圆比例与实际比例有较大差别)
图3是第一层图案和第二层掩膜板对位的结构示意图。(对位标记与晶圆比例与实际比例有较大差别)
图4是晶圆上左右两侧各切一个小槽口的结构示意图。(槽口与晶圆比例与实际比例有较大差别)
图5是需对位掩膜板与槽口后晶圆正面对位的结构示意图。(槽口与晶圆比例与实际比例有较大差别)
图6是需对位掩膜板与槽口后晶圆背面对位的结构示意图。(槽口与晶圆比例与实际比例有较大差别)
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法，其步骤为：
a.在正面和反面需对位的相关掩膜板的左右中轴线的两端处分别印制十字标尺及形对位标记，十字标尺的X轴从形对位标记的中部穿过，十字标尺的X轴标尺的零点设在正对理论上晶圆左侧或右侧的边缘点上，X轴上向晶圆中心位置读数增大，10mm≤X方向标尺长度≤20mm，Y轴标尺的零点在X轴标尺中部的某一整数刻度处，Y方向标尺长度正、负向各为5mm-10mm，标尺刻度：1大格为1mm，1大格分为10小格，1小格为100μm；
b.如图4所示，在晶圆的左右中轴线上的两端各切一个小槽口，切割时从晶圆正面向下切，槽口上位于晶圆正面的长度控制在7到10mm；宽度在70到80μm之间，这样切割时，同一槽口位于晶圆正面的长度(图4中序号1所指为槽口正面末端)大于位于晶圆背面的长度(图4中序号2所指为槽口背面末端)；本步骤如果对正面图案没有影响时可以在晶圆开始正面光刻操作前进行，也可在需对位图层光刻操作前进行。
c.如图5所示，测量晶圆右侧槽口(此处右侧槽口与左侧槽口仅为了便于区分描述)正面槽口长度和背面槽口长度并计算两者的差值L；(μm)；测量晶圆左侧槽口的正面槽口长度和背面槽口长度并计算两者的差值L'(μm)；
d.在晶圆正面需对位图层的掩膜板安装好时，调整晶圆装载平台，如图6所示，使得掩膜板上的两个对位标记与晶圆上相应的槽口的Y向位置对准，使得槽口位于形对位标记的中间，在对位光学系统的相应目镜上读取右侧槽口正面末端到十字标尺Y轴的距离H1(μm)；还同时在对位光学系统的另一端相应目镜上读取左侧槽口正面末端到十字标尺Y轴的距离H1'(μm)；
e.待完成正面图案的制备、且晶圆背面曝光的准备工序完成后，将晶圆背面朝上安装在晶圆装载平台，并将所需对位图层掩膜板安装好，调整晶圆装载平台的位置，使掩膜板上的两个对位标记与晶圆上相应槽口的Y向位置对准，使得槽口位于形对位标记的中间，且使已测量过的槽口的背面末端位于相应的十字标尺Y轴的左侧，在对位的光学系统的另一目镜上读取已测量过的槽口背面末端到十字标尺Y轴的距离H2(μm)；在对位的光学系统的另一相应目镜上读取左侧槽口背面末端到十字标尺Y轴的距离H2'(μm)；
f.计算晶圆装载平台需要调整的距离Δ＝L-H1-H2(μm)；同时计算晶圆装载平台调整的参考距离Δ'＝L'-H1'-H2'(μm)；
Δ'与Δ的差值≤100μm，则进行步骤g，否则重新进行步骤c-f中的测量计算。
g.将晶圆装载平台沿X轴方向调整Δ距离(调整方向注意参考Δ值的正负及X轴上向晶圆中心位置读数增大的特征来判断)，即可实现正、背双面图案的准确对位。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法，其步骤为：
a.在正面和反面需对位的相关掩膜板的左右中轴线的两端处分别印制十字标尺及形对位标记，十字标尺的X轴从形对位标记的中部穿过，十字标尺的X轴标尺的零点设在正对理论上晶圆左侧或右侧的边缘点上，X轴上向晶圆中心位置读数增大，10mm≤X方向标尺长度≤20mm，Y轴标尺的零点在X轴标尺中部的某一整数刻度处，Y方向标尺长度正、负向各为5mm-10mm，标尺刻度：1大格为1mm，1大格分为10小格，1小格为100μm；
b.在晶圆的左右中轴线上的两端各切一个小槽口，切割时从晶圆正面向下切，槽口上位于晶圆正面的长度控制在7到10mm；宽度在70到80μm之间，这样切割时，同一槽口位于晶圆正面的长度大于位于晶圆背面的长度；
c.测量晶圆一侧槽口正面槽口长度和背面槽口长度并计算两者的差值L；
d.在晶圆正面需对位图层的掩膜板安装好时，调整晶圆装载平台，使得掩膜板上的各对位标记与晶圆上相应的对位标记或者槽口的Y向位置对准，在对位光学系统的相应目镜上读取已测量过的槽口正面末端到十字标尺Y轴的距离H1；
e.待完成正面图案的制备、且晶圆背面曝光的准备工序完成后，将晶圆背面朝上安装在晶圆装载平台，并将所需对位图层掩膜板安装好，调整晶圆装载平台的位置，使掩膜板上的各对位标记与晶圆上相应的对位标记或者槽口的Y向位置对准，且使已测量过的槽口的背面末端位于相应的十字标尺Y轴的左侧，在对位的光学系统的另一端目镜上读取已测量过的槽口背面末端到十字标尺Y轴的距离H2；
f.计算晶圆装载平台需要调整的距离Δ＝L-H1-H2；
g.将晶圆装载平台沿X轴方向调整Δ距离，即可实现正、背双面图案的准确对位。
2.如权利要求1所述的一种用单面光刻曝光机上晶圆正反面光刻图案的对位方法，其特征在于：在步骤c中，还同时测量晶圆另一侧槽口正面槽口长度和背面槽口长度并计算两者的差值L'；在步骤d中，还同时在对位光学系统的另一相应目镜上读取上述槽口正面末端到十字标尺Y轴的距离H1'；在步骤e中，还同时在对位的光学系统的另一相应目镜上读取上述槽口背面末端到十字标尺Y轴的距离H2'；在步骤f中，同时计算晶圆装载平台调整的参考距离Δ'＝L'-H1'-H2'；Δ'与Δ的差值≤100μm，则进行步骤g，否则重新进行步骤c-f中的测量计算。
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