CN114200787A - 一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法 - Google Patents

一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法。所述方法包括下述步骤：S1、形成基板，在所述基板上设置有多个曝光区域，根据设计图纸，对于每个曝光区域设置有四个矩形分布的mark点；S2、对于每个曝光区域，利用对位相机抓取对角的2个mark点，根据抓取的2个mark点，虚拟出每个曝光区域剩下的2个mark点；对于每个曝光区域，根据对位相机抓取的2个mark点和虚拟出的2个mark点，进行对位曝光。本发明的方法能减少一半抓mark点的时间，显著提高曝光产能。

Description

一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法
技术领域
本发明涉及数字化激光直写曝光技术领域，特别是涉及一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法。
背景技术
在现有技术中，激光直写曝光机通常需要根据预先打好的mark点对位曝光，一般采用四点对位，Mark点分布在矩形图形的四个顶点。曝光时先用相机抓出实际的4个mark点坐标，曝光机根据实际的mark点坐标位置，对图形进行平移旋转再曝光。
在晶圆行业，一个die(芯片)的曝光面积小，通常将多个die进行阵列，拼成一张大板再曝光。每个die有4个mark点，曝光大板时，根据每个die的4个mark点分区对位曝光。以12寸晶圆(304.8mm)为例，一个die面积15x15mm，进行15x15的阵列，一共有225个区域900个mark点，抓mark点比较费时，大大影响曝光产能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本发明提供一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，所述方法包括下述步骤：
S1、形成基板，在所述基板上设置有多个曝光区域，根据设计图纸，对于每个曝光区域设置有四个矩形分布的mark点；
S2、对于每个曝光区域，利用对位相机抓取对角的2个mark点，根据抓取的2个mark点，虚拟出每个曝光区域剩下的2个mark点；
对于每个曝光区域，根据对位相机抓取的2个mark点和虚拟出的2个mark点，进行对位曝光。
优选地，在步骤S2中，基于对位相机抓取对角的2个mark点的位置坐标，以及设计图纸中四个矩形分布的mark点的相对位置关系，计算确定每个曝光区域剩下的2个mark点的位置坐标。
优选地，对于每个曝光区域，利用对位相机抓取左上mark点和右下mark点的位置坐标，计算确定每个曝光区域的左下mark点和右上mark点的位置坐标。
优选地，对于每个曝光区域，利用对位相机抓取左下mark点和右上mark点的位置坐标，计算确定每个曝光区域的左上mark点和右下mark点的位置坐标。
优选地，在四个mark点形成的矩形的直边分别平行于相机坐标系的x轴与y轴的情况下，
利用对位相机抓取左上mark点的位置坐标为(x1,y1)；
利用对位相机抓取右下mark点的位置坐标为(x3,y3)；
虚拟的左下mark点的位置坐标(x4，y4)＝(x1,y3)
虚拟的右上mark点的位置坐标(x2，y2)＝(x3,y1)。
优选地，根据设计图纸，预先确定每个曝光区域的对位相机抓取对角的2个mark点的位置坐标与待虚拟出的2个mark点的位置坐标之间的变换矩阵，基于所述变换矩阵计算待虚拟出的2个mark点的位置坐标。
优选地，所述基板上设置的所述多个曝光区域，具有相同的形状，且采用相同的曝光图案进行曝光。
优选地，所述提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，还包括坐标系构建步骤，所述坐标系为笛卡尔坐标系，所述坐标系的原点在所述基板的中心位置处，所述坐标系的X轴与所述基板的长边方向一致，所述坐标系的Y轴与所述基板的短边方向一致。
优选地，如果曝光机只有1个对位相机，该对位相机抓取每个曝光区域的对角的2个mark点；
如果曝光机具有2个或更多的对位相机，将需要抓取的mark点分配给最近的对位相机去抓取。
优选地，抽取所述基板的角部和中心部的曝光区域，对抽取的曝光区域，利用对位相机抓取4个mark点，并校核虚拟的2个mark点与对位相机实际抓取的相应mark点的位置对应精度。
本发明的方法能减少一半抓mark点的时间，显著提高曝光产能。
附图说明
图1是是根据本发明一实施例的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法的示意图。
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
针对分区对位抓mark点时间过长的问题，本发明提出一种减小抓mark点时间的方法。抓mark点时每个单独的区域只需要抓对角的两个mark点，剩下的两个点，根据已抓的mark点虚拟出来，mark点少抓取了一半。由于虚拟mark点的方法不复杂，以当前普通办公计算机的运算速度，虚拟出mark点的时间可以忽略不计。所以该方法能减少一半抓mark点的时间，显著提高曝光产能。
具体地，根据本发明一实施例的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法包括下述步骤：
S1、形成基板，在所述基板上设置有多个曝光区域，根据设计图纸，对于每个曝光区域设置有四个矩形分布的mark点。曝光前先在基板上将这4个mark点标记出来，比如钻孔、激光打标等方式，让对位相机能看到。
S2、对于每个曝光区域，利用对位相机抓取对角的2个mark点，根据抓取的2个mark点，虚拟出每个曝光区域剩下的2个mark点；
对于每个曝光区域，根据对位相机抓取的2个mark点和虚拟出的2个mark点，进行对位曝光。
例如，根据设计图纸，曝光时先抓取各个分区(曝光区域)上的M1、M3点，通常是根据曝光图纸进行抓取。再虚拟出各个分区上的M2、M4点。曝光机根据各分区上的M1-M4进行对位曝光。每个分区可以对应一个芯片，或一个出货单元。
抓取的mark点，是基板(晶圆)上预先设置的点。基板上的mark点，不管是实际抓取的还是虚拟的，都会跟设计图纸或曝光图纸上的mark点有一一对应的关系。基板上的mark点是根据设计图纸预先转印到基板上，如打孔或激光打标，基板放到曝光平台上之后，基板在平台上的坐标会跟设计图纸的坐标有一一对应的关系，根据设计图纸可以算出基板上的mark点在平台上的大致坐标，移动对位相机到该位置拍照片即可。
可以全部抓取完所有区域，再曝光；也可以抓取一个区域就曝光一个区域。这都在本发明的保护范围之内。
在进行曝光时，根据需要，对曝光图案进行涨缩和/或旋转。具体方法为现有技术，在此不再赘述。
根据抓到的2个实际mark点和设计图纸的尺寸算出来虚拟mark点。设计图纸上只有2个mark点，跟实际要抓的mark点对应，抓出实际的2个mark点后，可以计算出基板放在曝光平台上，相对于曝光平台旋转的角度和平移，根据角度和平移，基板在平台上的坐标可以一一对应到设计图纸的坐标。比如设计图纸一个区域有M1，M3两个对角上的mark点，另外两个mark点可以这样虚拟出来，M2的XY坐标分别取M1的X坐标和M3的Y坐标，M4的XY坐标分别取M3的X坐标和M3的Y坐标。设计图纸上就有4个mark，2个是人工预设的(要设在对角上)，2个是虚拟出来的，这两个mark点根据上面的说明，可以算出在基板上的位置。
本发明上述实施例的方法能减少一半抓mark点的时间，显著提高曝光产能。例如，机台目前抓一个mark点大概1秒(S)左右。比如12寸晶圆，假如有12x12个曝光区域，一个区域4个mark点，一共有12x12x4＝576个mark点，全抓完一共需要576S，如果只抓一半，省了一半的时间。从而，能够大大提高曝光产能。
在一个备选实施例中，在步骤S2中，基于对位相机抓取对角的2个mark点的位置坐标，以及设计图纸中四个矩形分布的mark点的相对位置关系，计算确定每个曝光区域剩下的2个mark点的位置坐标。
参见图1，在一个实施例中，对于每个曝光区域，利用对位相机抓取左上mark点(M1点)和右下mark点(M3点)的位置坐标，计算确定每个曝光区域的左下mark点(M2点)和右上mark点(M3点)的位置坐标。
可选地，可以抓取另一组对角的mark点。具体而言，对于每个曝光区域，利用对位相机抓取左下mark点和右上mark点的位置坐标，计算确定每个曝光区域的左上mark点和右下mark点的位置坐标。
在四个mark点形成的矩形的直边分别平行于相机坐标系的x轴与y轴的情况下，
利用对位相机抓取左上mark点的位置坐标为(x1,y1)；
利用对位相机抓取右下mark点的位置坐标为(x3,y3)；
虚拟的左下mark点的位置坐标(x4，y4)＝(x1,y3)
虚拟的右上mark点的位置坐标(x2，y2)＝(x3,y1)。
在某些情况下，不存在上述的坐标系对应关系，需要采用稍微复杂一些的方式来确定虚拟的mark点的坐标。根据设计图纸，预先确定每个曝光区域的对位相机抓取对角的2个mark点的位置坐标与待虚拟出的2个mark点的位置坐标之间的变换矩阵，基于所述变换矩阵计算待虚拟出的2个mark点的位置坐标。
优选地，所述基板上设置的所述多个曝光区域，具有相同的形状，且采用相同的曝光图案进行曝光。
系统设计的时候，会在平台上标记一个曝光原点，对应曝光图纸的坐标原点，曝光机在加载料号之后，会知道该料号的设计图纸坐标，通过机台的曝光原点，可以将设计图纸坐标影射到平台坐标上，基板放到平台上固定之后，其平台坐标已确定，基板放到平台上，通常会跟设计图纸坐标有XY方向(平移)和角度上的偏差(旋转)。
通过对比基板上的mark点和设计图纸上对应的mark点，可算出该平移和旋转角度，曝光时会根据这2个参数实时调整出图，曝到基板上。
为了便于进行曝光，所述提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，还包括坐标系构建步骤，所述坐标系为笛卡尔坐标系，所述坐标系的原点在所述基板的中心位置处，所述坐标系的X轴与所述基板的长边方向一致，所述坐标系的Y轴与所述基板的短边方向一致。
如果曝光机只有1个对位相机，该对位相机抓取每个曝光区域的对角的2个mark点。
如果曝光机具有2个或更多的对位相机，将需要抓取的mark点分配给最近的对位相机去抓取。
为了确保虚拟的准确性，本发明一个实施例设置有校核步骤。具体地，抽取所述基板的角部和中心部的曝光区域，对抽取的曝光区域，利用对位相机抓取4个mark点，并校核虚拟的2个mark点与对位相机实际抓取的相应mark点的位置对应精度。抽取的方式，可以根据具体情况设置。例如，四个角部各抽取一个，中心部处抽取一个，进行校核。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、形成基板，在所述基板上设置有多个曝光区域，根据设计图纸，对于每个曝光区域设置有四个矩形分布的mark点；
S2、对于每个曝光区域，利用对位相机抓取对角的2个mark点，根据抓取的2个mark点，虚拟出每个曝光区域剩下的2个mark点；
对于每个曝光区域，根据对位相机抓取的2个mark点和虚拟出的2个mark点，进行对位曝光。
2.如权利要求1所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，在步骤S2中，基于对位相机抓取对角的2个mark点的位置坐标，以及设计图纸中四个矩形分布的mark点的相对位置关系，计算确定每个曝光区域剩下的2个mark点的位置坐标。
3.如权利要求2所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，对于每个曝光区域，利用对位相机抓取左上mark点和右下mark点的位置坐标，计算确定每个曝光区域的左下mark点和右上mark点的位置坐标。
4.如权利要求2所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，对于每个曝光区域，利用对位相机抓取左下mark点和右上mark点的位置坐标，计算确定每个曝光区域的左上mark点和右下mark点的位置坐标。
5.如权利要求3所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，在四个mark点形成的矩形的直边分别平行于相机坐标系的x轴与y轴的情况下，
利用对位相机抓取左上mark点的位置坐标为(x1,y1)；
利用对位相机抓取右下mark点的位置坐标为(x3,y3)；
虚拟的左下mark点的位置坐标(x4，y4)＝(x1,y3)
虚拟的右上mark点的位置坐标(x2，y2)＝(x3,y1)。
6.如权利要求3所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，
根据设计图纸，预先确定每个曝光区域的对位相机抓取对角的2个mark点的位置坐标与待虚拟出的2个mark点的位置坐标之间的变换矩阵，基于所述变换矩阵计算待虚拟出的2个mark点的位置坐标。
7.如权利要求1-6中任一项所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，所述基板上设置的所述多个曝光区域，具有相同的形状，且采用相同的曝光图案进行曝光。
8.如权利要求1-6中任一项所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，还包括坐标系构建步骤，所述坐标系为笛卡尔坐标系，所述坐标系的原点在所述基板的中心位置处，所述坐标系的X轴与所述基板的长边方向一致，所述坐标系的Y轴与所述基板的短边方向一致。
9.如权利要求1-6中任一项所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，
如果曝光机只有1个对位相机，该对位相机抓取每个曝光区域的对角的2个mark点；
如果曝光机具有2个或更多的对位相机，将需要抓取的mark点分配给最近的对位相机去抓取。
10.如权利要求1-6中任一项所述的提高数字化激光直写曝光机分区对位效率的方法，其特征在于，
抽取所述基板的角部和中心部的曝光区域，对抽取的曝光区域，利用对位相机抓取4个mark点，并校核虚拟的2个mark点与对位相机实际抓取的相应mark点的位置对应精度。
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