CN109817559B - 一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，属于半导体测量技术领域，方法包括以下步骤：S01：制作晶圆正面对准标记，并进行晶圆正面工艺制作；S02：翻转晶圆，制作背面对准标记；S03：测量晶圆正面对准标记到晶圆背面对准标记的偏差距离、晶圆背面对准标记到晶圆圆心距离与晶圆正面对准标记到晶圆圆心距离之间的夹角即偏差角度，光刻机台根据偏差距离、偏差角度进行补偿，再重新制作晶圆背面对准标记；S04：光刻机台根据测量到的晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty进行补偿，再根据晶圆工艺流程要求制作晶圆背面工艺。本发明具有工艺方法简单、便捷、精度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体测量技术领域，尤其涉及一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法。
背景技术
目前在半导体制作工艺过程中，经常涉及晶圆的双面加工，双面加工的对准精度极大的影响产品的质量。但目前对晶圆进行双面加工的光刻机台不具有双面对准功能，晶圆要实现正反面光刻工艺皆在该机台上进行，就需要一种良好的双面对准工艺，以实现正反面加工的对准精度。
目前还有一种方法是通过对光刻机台单独配置背面对准装置，显而易见地，这样大大的增加了设备的运行成本。
综上所述，不具有双面对准功能的光刻机台对晶圆进行双面工艺制作过程中-一种双面对准方法的发明显得十分有必要。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中不具有双面对准功能的光刻机台无法保证晶圆进行双面工艺制作的对准精度的问题，提供了一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，所述方法适用于不具有双面对准功能的光刻机台对晶圆进行工艺制作，包括以下步骤：
S01：制作晶圆正面对准标记，并进行晶圆正面工艺制作；
S02：翻转晶圆，制作背面对准标记；
S03：测量晶圆正面对准标记到晶圆背面对准标记的偏差距离、晶圆背面对准标记到晶圆圆心距离与晶圆正面对准标记到晶圆圆心距离之间的夹角即偏差角度，光刻机台根据偏差距离、偏差角度进行补偿，再重新制作晶圆背面对准标记；
S04：光刻机台根据测量到的晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty进行补偿，再根据晶圆工艺流程要求制作晶圆背面工艺。
具体地，所述光刻机是不具有双面对准功能的ASML光刻机台。
具体地，所述正面对准标记的制作包括以下子步骤：
在与晶圆平边平行的过晶圆中心点的晶圆中心线上设置左右两个到晶圆圆心等距的正面对准标记。
具体地，所述正面对准标记的制作还包括以下方法：
在与晶圆平边垂直的过晶圆中心点的晶圆中心线上设置左右两个到晶圆圆心等距的正面对准标记。
具体地，所述晶圆背面对准标记的制作方法与晶圆正面对准标记的制作方法相同。
具体地，正面对准标记到晶圆圆心的距离与所述背面对准标记到晶圆圆心的距离相等。
具体地，所述正面工艺包括光刻工艺、蚀刻工艺、CVD工艺、PVD工艺、IMP工艺。
具体地，所述晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度及在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty的测量包括采用双面显微镜进行测量。
具体地，所述偏差距离的测量还包括以下步骤：
以正面对准标记为原点，双面显微镜中的量测十字叉放在正面对准标记中心，并观察十字叉在背面对准标记的位置，测量出正面对准标记与背面对准标记的偏差距离d。
具体地，所述偏差角度的计算通过连接晶圆左方或者右方的正面对准标记、背面对准标记和圆心构建直角三角形，通过公式tanа＝d/L计算偏差角度，即晶圆背面对准标记相对于正面对准标记的旋转角度。其中，上述公式tanа＝d/L中а为偏差角度，L为晶圆正面对准标记到圆心的距离。
具体地，通过在光刻机台上设置wafer背面工艺时的偏差距离、偏差角度及X轴的补偿参数Tx和Y轴上的补偿参数Ty，实现晶圆加工的正背面图形对准。
具体地，采用上述方法的晶圆为平边晶圆。
具体地，上述方法也适用于通过连接任意一非平边上的两点建立虚拟平边的非平边晶圆。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
本发明通过合理安排晶圆正面对准标记、背面对准标记，并采用双面显微镜对晶圆正面对准标记、背面对准标记的偏差进行测量，并在ASML光刻机台上设置补偿参数，实现晶圆双面加工时晶圆正面图形与背面图形对准的效果，具有工艺方法简单、便捷、精度高的特点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1的方法流程图；
图2为本发明实施例1的平边晶体制作正面对准标记的示意图；
图3为本发明实施例1的平边晶体测量、计算第一偏差的示意图。
图4为本发明实施例2的非平边晶体制作正面对准标记的示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
在实施例1中，如图1所示，提供了一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，尤其适用于不具有双面对准功能的光刻机对平边晶圆进行双面工艺制作，方法具体包括以下步骤：
S01：制作平边晶圆正面对准标记，并进行平边晶圆正面工艺制作；其中，正面对准标记的制作包括在与平边晶圆平边平行或垂直的过平边晶圆中心点的平边晶圆中心线上设置左右两个到晶圆圆心等距的正面对准标记。如图2所示，图中平边晶圆为6寸平边晶圆，b、c为平边晶圆的正面对准标记，h为平边晶圆平边。更为具体地，正面工艺包括光刻工艺、蚀刻工艺、CVD工艺、PVD工艺、IMP工艺。
S02：翻转平边晶圆，制作背面对准标记；背面对准标记的制作方法与正面对准标记的制作方法相同，且正面对准标记到晶圆圆心的距离与所述背面对准标记到晶圆圆心的距离相等。
S03：测量晶圆正面对准标记到晶圆背面对准标记的偏差距离、晶圆背面对准标记到晶圆圆心距离与晶圆正面对准标记到晶圆圆心距离之间的夹角即偏差角度，光刻机台根据偏差距离、偏差角度进行补偿，再重新制作晶圆背面对准标记；
其中，测量平边晶圆正面对准标记与背面对准标记的偏差距离和偏差角度包括但不限于采用双面显微镜对平边晶圆正面对准标记与背面对准标记的偏差距离和偏差角度进行测量。更为具体地，偏差距离的测量还包括以正面对准标记为原点，双面显微镜中的量测十字叉放在正面对准标记中心，并观察十字叉在背面对准标记的位置，测量出正面对准标记与背面对准标记的偏差距离d。如图3所示，图中，c为平边晶圆正面对准标记，c’为平边晶圆背面对准标记，d为偏差距离，O为平边晶圆圆心。更为具体地，偏差角度的计算通过连接晶圆左方或者右方的正面对准标记、背面对准标记和圆心构建直角三角形，通过公式tanа＝d/L计算偏差角度，即晶圆背面对准标记相对于正面对准标记的旋转角度。如图3所示，图中а为偏差角度，L为平边晶圆正面对准标记到圆心的距离，O为平边晶圆圆心。将测量到晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度输入ASML刻机台，ASML光刻机台对晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度进行补偿。
S04：光刻机台根据测量到的晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty进行补偿，再根据晶圆工艺流程要求制作晶圆背面工艺。其中，测量平边晶圆在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty包括但不限于采用双面显微镜对平边晶圆正面对准标记与背面对准标记在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty进行测量。具体地，在ASML光刻机台对晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度补偿的基础上，此时平边晶圆正面对准标记与背面对准标记基本不存在旋转偏差，仅存在X方向和Y方向的微偏差，通过双面显微镜量测出X方向和Y方向的微偏差，将平边晶圆正面对准标记与背面对准标记在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty输入到ASML光刻机台，ASML光刻机台根据X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty输入进行补偿，并根据产品工艺流程要求即可进行平边晶圆背面工艺制作，且通过此方法加工双面，操作简单、便捷且精度高。
实施例2
本实施与实施例1具有相同的发明构思，在实施例1的基础上提供了一种一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，适用于不具有双面对准功能的光刻机对非平边晶圆进行双面工艺制作，方法具体包括以下步骤：
S11：制作非平边晶圆正面对准标记，并进行非平边晶圆正面工艺制作；其中，正面对准标记的制作包括选择非非平边晶圆的一条非平边，连接任意一非平边上的两点建立一虚拟平边，如图4中的虚拟平边h’，在与虚拟平边h’平行或垂直的过非非平边晶圆中心点的非非平边晶圆中心线上设置左右两个到晶圆圆心等距的正面对准标记。如图4所示，图中非非平边晶圆为6寸非非平边晶圆，b1、c1为非非平边晶圆的正面对准标记，h’为晶圆非平边。更为具体地，正面工艺包括光刻工艺、蚀刻工艺、CVD工艺、PVD工艺、IMP工艺。
S12：翻转非平边晶圆，制作背面对准标记；背面对准标记的制作方法与正面对准标记的制作方法相同，且正面对准标记到晶圆圆心的距离与所述背面对准标记到晶圆圆心的距离相等。
S13：测量晶圆正面对准标记到晶圆背面对准标记的偏差距离、晶圆背面对准标记到晶圆圆心距离与晶圆正面对准标记到晶圆圆心距离之间的夹角即偏差角度，光刻机台根据偏差距离、偏差角度进行补偿，再重新制作晶圆背面对准标记；
其中，测量非平边晶圆正面对准标记与背面对准标记的偏差距离和偏差角度包括但不限于采用双面显微镜对非平边晶圆正面对准标记与背面对准标记的偏差距离和偏差角度进行测量。更为具体地，偏差距离的测量还包括以正面对准标记为原点，双面显微镜中的量测十字叉放在正面对准标记中心，并观察十字叉在背面对准标记的位置，测量出正面对准标记与背面对准标记的偏差距离d。更为具体地，偏差角度的计算通过连接晶圆左方或者右方的正面对准标记、背面对准标记和圆心构建直角三角形，通过公式tanа1＝d1/L1计算偏差角度，即晶圆背面对准标记相对于正面对准标记的旋转角度。上述tanа1＝d1/L1公式中，а1为偏差角度，L1为非平边晶圆正面对准标记到圆心的距离。将测量到晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度输入ASML刻机台，ASML光刻机台对晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度进行补偿。
S14：光刻机台根据测量到的晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记在X方向的微偏差Tx’和Y方向的微偏差Ty’进行补偿，再根据晶圆工艺流程要求制作晶圆背面工艺。其中，测量非平边晶圆在X方向的微偏差Tx’和Y方向的微偏差Ty’包括但不限于采用双面显微镜对非平边晶圆正面对准标记与背面对准标记在X方向的微偏差Tx’和Y方向的微偏差Ty’进行测量。具体地，在ASML光刻机台对晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度补偿的基础上，此时非平边晶圆正面对准标记与背面对准标记基本不存在旋转偏差，仅存在X方向和Y方向的微偏差，通过双面显微镜量测出X方向和Y方向的微偏差，将非平边晶圆正面对准标记与背面对准标记在X方向的微偏差Tx’和Y方向的微偏差Ty’输入到ASML光刻机台，ASML光刻机台根据X方向的微偏差Tx’和Y方向的微偏差Ty’输入进行补偿，并根据产品工艺流程要求即可进行非平边晶圆背面工艺制作，且通过此方法加工双面，操作简单、便捷且精度高。
以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述方法适用于不具有双面对准功能的光刻机台对晶圆进行双面工艺制作，包括以下步骤：
制作晶圆正面对准标记，并进行晶圆正面工艺制作；
翻转晶圆，制作背面对准标记；
测量晶圆正面对准标记到晶圆背面对准标记的偏差距离、晶圆背面对准标记到晶圆圆心距离与晶圆正面对准标记到晶圆圆心距离之间的夹角即偏差角度，光刻机台根据偏差距离、偏差角度进行补偿，再重新制作晶圆背面对准标记；
光刻机台根据测量到的晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty进行补偿，再根据晶圆工艺流程要求制作晶圆背面工艺。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述对准标记的制作包括以下子步骤：
在与晶圆平边平行的过晶圆中心点的晶圆中心线上设置左右两个到晶圆圆心等距的对准标记。
3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述对准标记的制作还包括以下方法：
在与晶圆平边垂直的过晶圆中心点的晶圆中心线上设置左右两个到晶圆圆心等距的对准标记。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述正面对准标记到晶圆圆心的距离与所述背面对准标记到晶圆圆心的距离相等。
5.根据权利要求1所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述正面工艺包括光刻工艺、蚀刻工艺、CVD工艺、PVD工艺、IMP工艺。
6.根据权利要求1所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述晶圆正面对准标记与晶圆背面对准标记的偏差距离、偏差角度及在X方向的微偏差Tx和Y方向的微偏差Ty的测量包括采用双面显微镜进行测量。
7.根据权利要求1所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述偏差距离的测量还包括以下步骤：
以正面对准标记为原点，双面显微镜中的量测十字叉放在正面对准标记中心，并观察十字叉在背面对准标记的位置，测量出正面对准标记与背面对准标记的偏差距离d。
8.根据权利要求7所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述偏差角度的计算公式为：
tanа＝d/L
其中，а为偏差角度，L为晶圆正面对准标记到圆心的距离。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述晶圆为平边晶圆。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种用于晶圆加工的双面对准工艺方法，其特征在于：所述方法也适用于通过连接任意一非平边上的两点建立虚拟平边的非平边晶圆。
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