CN117452762A - 一种具有可视化光刻版图的光刻板及对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种具有可视化光刻版图的光刻板及对准方法。该光刻板包括：可视化光刻版图包括用于支撑光刻板的支撑排区域，两支撑排区域相邻的区域内设置有可视化窗口；每个可视化窗口内设置有四个像元尺寸的透光区域；透光区域内开设有微孔，微孔用于阻挡光线进入可视化窗口。该对准方法包括如下步骤：制备具有可视化窗口的可视化光刻版图；基于可视化光刻版图进行底片涂覆；对齐L型标记和十字标记；通过可视化窗口精确校正对准，以使光刻版图的图案准确地对应于电极接触孔的位置。本发明的可视化窗口的设置，直观观察电极接触孔和台面的相对位置关系，并能够通过进一步微调，使得电极接触孔位于台面中心，提高光刻效率。

Description

一种具有可视化光刻版图的光刻板及对准方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种具有可视化光刻版图的光刻板及对准方法。

背景技术

正胶工艺在半导体制造领域已经被广泛应用多年，具有成熟的工艺流程和经验；制程技术人员对其熟悉程度较高；正胶工艺相对透明胶工艺来说成本较低，因为正胶相对便宜并且易于获取；正胶工艺在大规模生产中具有较好的可扩展性，能够适应高产量的需求。

正胶工艺需要确保正性光刻胶(正胶)能够均匀地旋涂在待加工芯片表面。旋涂后，经加热烘干，并通过检测显微镜观察，确保没有异常情况发生。然后，利用镀铬掩模版覆盖在芯片上方，并使用紫外接触式曝光设备对其进行曝光，曝光时长需要控制在一定范围内。曝光完成后，掩模版上透光部分下面的光刻胶会发生变性，容易被显影液去掉。而镀铬膜覆盖的部分不透光，其下方的光刻胶则不发生变性，从而形成保留图案。

相对于透明胶的固化是通过紫外线透过胶层进行曝光，正胶是从胶层上方进行曝光。因此正胶工艺需要在前一步的图案上进行对准，通过光刻机上的对准系统将光刻胶的图案与前一步的图案对准。但是，由于光刻胶的对准精度受到前一步图案的限制，因此有时无法满足高精度的要求。

例如对于大面阵光敏芯片光刻电极接触孔的光刻版图，如640ⅹ512面阵规模的光敏芯片，经过光刻-刻蚀加工后的台面边长约为10μm。台面上的接触孔直径为3μm，而后续电极生长需要的图形直径为6μm。为了确保后续电极生长不超出台面范围，需要将电极接触孔和电极图形置于台面的中心位置。

相关技术中，正胶工艺对应的光刻板仅有接触孔位置和用于对准的L型标记1和十字型标记，而该类型标记对准严重依赖前一步台面的对准精度，若台面未对准，将会影响后续光刻工艺精度，使得接触孔的位置偏离台面中心；该工艺还会连锁到表面电极的光刻，不利于工艺稳定性和一致性，难以满足芯片制备的要求。

发明内容

为克服上述光刻板及对准方法所存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种具有可视化光刻版图，光刻胶的对准精度不受前一步图案限制的光刻板及对准方法。

就具有可视化光刻版图的光刻板而言，本发明为解决所述技术问题的具有可视化光刻版图的光刻板包括：

所述可视化光刻版图包括用于支撑所述光刻板的支撑排区域，两所述支撑排区域相邻的区域内设置有可视化窗口，所述可视化窗口用于透过台面反射光线；

所述可视化窗口内有四个像元规模的透光区域；

每个所述透光区域中心设有微孔，所述微孔用于阻挡所述台面反射的光线通过所述微孔进入所述可视化窗口。作为具有可视化光刻版图的光刻板的改进，所述微孔的形状和大小与电极接触孔的形状和大小一致。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的改进，用于正胶工艺；所述光刻板在所述微孔部形成电极接触孔图形，阻挡通过所述电极接触孔图形的光线进入所述可视化窗口。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的改进，所述可视化光刻版图包括用于确定芯片和光刻版图的方向一致性的L型标记；和，用于芯片与可视化光刻版图精对准的十字标记。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的改进，所述微孔处设置不透光铬膜。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的改进，所述可视化窗口的数量为四个。

与相关技术相比，本发明的可视化窗口可以有效降低光刻精度依赖性，在十字标记完成对准后，显微镜头移动到可视化窗口位置，直观观察电极接触孔和台面的相对位置关系，并通过进一步微调，使得电极接触孔位于台面中心，使得电极接触孔与台面相对位置更准确，可以减少返工次数，提高光刻效率。

本发明实施例的可视化窗口设计在单个芯片本体结构上，电极接触孔和台面的相对位置关系更直观，不需要放置额外的对准区，最大化晶圆利用率。

就具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法而言，本发明为解决所述技术问题的具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法包括如下步骤：

制备具有可视化窗口的可视化光刻版图；基于所述可视化光刻版图进行底片涂覆；对齐L型标记和十字标记；通过所述可视化窗口精确校正对准，以使光刻版图的图案准确地对应于电极接触孔的位置。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法的改进，所述可视化窗口经过曝光暴露形成能够用于观察并检查光刻板上的图案对准情况的可视化窗口图形。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法的改进，所述可视化窗口图形与电极接触孔的形状和大小一致。

作为具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法的改进，用于正胶工艺；通过所述可视化窗口图形观察所述光刻板的电极接触孔与台面的相对位置关系。

与相关技术相比，单一对准标对多步骤光刻具有局限性，严重依赖上一步的光刻精准性，本发明基于可视化窗口的对准方法，使得电极接触孔与台面的相对位置能够更直观的呈现在工艺人员眼前，在L标和对准标粗对准完成后，还可以通过可视化窗口进行微调，使得电极接触孔与台面相对位置更准确。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电极接触孔版图的示意图；

图2为根据本发明实施例的带有可视化窗口的电极接触孔光刻版图示意图；

图3为根据本发明实施例的利用可视化窗口的光刻版曝光显影后的光敏芯片示意图；

图4为根据本发明实施例的对准方法的流程图。

附图标记：L型标记1；十字标记2；可视化窗口3；支撑排区域4；有效像元区域5；台面接触孔6；电极接触孔7。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

用正胶工艺光刻640ⅹ512面阵规模的焦平面台面电极接触孔，正胶工艺对应的光刻板仅有接触孔位置和用于对准的L型标记和十字标记，而该类型标记对准严重依赖前一步台面的对准精度，若台面未对准，将会影响后续光刻工艺精度，使得接触孔的位置偏离台面中心。该工艺还会连锁到表面电极的光刻，不利于工艺稳定性和一致性。本发明提供一种具有可视化光刻版图的光刻板及对准方法，用于大面阵光敏芯片光刻电极接触孔的对准，使得光刻胶的对准精度不受前一步图案的限制，使得电极接触孔更好地位于台面中心，保证电极接触孔图形精度。

本发明实施例提供的具有可视化光刻版图的光刻板，所述可视化光刻版图包括用于支撑所述光刻板的支撑排区域4，两所述支撑排区域4相邻的区域内设置有可视化窗口3，所述可视化窗口用于透过台面反射的光线；所述可视化窗口内有四个像元规模的透光区域；每个所述透光区域中心设有微孔，所述微孔用于阻挡所述台面反射的光线通过所述微孔进入所述可视化窗口。

图1为根据本发明实施例的电极接触孔版图的示意图，如图1所示，用于大面阵光敏芯片电极接触孔7对准的可视化光刻版图，光敏芯片的面阵尺寸为640ⅹ512，经光刻-刻蚀加工后的台面边长约10μm，台面接触孔6直径为3μm，后续电极生长需要的图形直径为6μm。

可视化光刻版图包括有效像元区域5和支撑排区域4，有效像元区域5为640ⅹ512正式像元，支撑排区域4包括640ⅹ4的支撑排和514ⅹ4的支撑排。可视化光刻版图上相对应位置均有台面接触孔6。在可视化光刻版图左上角位置有用于对准位置信息的L型标记1，L型标记1用于确定芯片和光刻版图的方向一致性，并进行粗对准；在可视化光刻版图的四周有用于对准的十字标记，十字标记2用于芯片与可视化光刻版图的精对准。

为保证电极接触孔7图形精度，选择正性光刻胶光刻，光刻版图透光区为直径3μm的台面接触孔6组成的图形区域，因此无法肉眼观察电极接触孔7与台面的相对位置。基于此，可视化光刻版图的支撑排区域4的四个角设置了2ⅹ2像元规模的可视化窗口3，每个像元中心有与电极接触孔7大小一致的不透光铬膜，如图1所示可视化窗口3的每个透光区域的中心位置呈现黑色，被认为电极接触孔绝对位置，用于直观观察电极接触孔7与台面的相对位置情况。

如图2所示，图2为根据本发明实施例的带有可视化窗口3的电极接触孔7光刻版图示意图，也就是说，在电极接触孔光刻版图的支撑排的四个角位置，各开一个四台面的可视化窗口3，并在每个台面中心设置接电极触孔形状和大小的铬膜，被认为电极接触孔绝对位置，用于进一步对准电极接触孔7与台面的相对位置，使得电极接触孔7更好地位于台面中心。

图3为根据本发明实施例的利用可视化窗口的光刻版曝光显影后的光敏芯片示意图，如图3所示，可以看到可视化窗口3位于芯片的支撑排位置，由于可视化，该位置的光刻胶曝光后发生变性被显影液洗掉，而其余位置仅位于台面中心的电极接触孔7光刻胶被洗掉，留下规则均匀分布的电极接触孔7图形。

本发明实施例的可视化窗口3可以有效降低光刻精度依赖性，在十字标记2完成对准后，显微镜头移动到可视化窗口3位置，直观观察电极接触孔7和台面的相对位置关系，并通过进一步微调，使得电极接触孔7位于台面中心。因此可以减少返工次数，提高光刻效率。

本发明实施例的可视化窗口3设计在单个芯片本体结构上，电极接触孔7和台面的相对位置关系更直观，不需要放置额外的对准区，最大化晶圆利用率。

在设计电极接触孔7光刻版图时，单一对准标对多步骤光刻具有局限性，严重依赖上一步的光刻精准性，本发明实施例的可视化窗口3设计，使得电极接触孔7与台面的相对位置能够更直观的呈现在工艺人员眼前，在L标和对准标粗对准完成后，还可以通过可视化窗口3进行微调；同时，四个支撑排区域4角部设置的可视化窗口3，在微调时相互校准位置，使得电极接触孔7与台面相对位置更准确。

本发明实施例提供用一种具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法，以面阵尺寸为640ⅹ512的大面阵光敏芯片电极接触孔7用可视化光刻版图为例，光刻版图上相对应位置均有电极接触孔7，大面阵红外探测芯片电极接触孔7对准时，对准标对准方式对台面光刻精度的依赖性较大，不能直观地观察到电极接触孔7的具体位置，导致工艺返工率较高，影响工艺进度。包括如下步骤：

制备具有可视化窗口3的可视化光刻版图；基于所述可视化光刻版图进行底片涂覆；对齐L型标记1和十字标记2；通过所述可视化窗口3精确校正对准，以使光刻版图的图案准确地对应于电极接触孔7的位置。

在一些实施例中，所述可视化窗口3经过曝光暴露形成能够用于观察并检查光刻板上的图案对准情况的可视化窗口3图形。

在一些实施例中，所述可视化窗口3图形与电极接触孔7的形状和大小一致。

在一些实施例中，该方法用于正胶工艺；

通过所述可视化窗口3图形观察所述光刻板的电极接触孔7与台面的相对位置关系。

示例性的，本发明实施例提供的具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法具体包括如下步骤：

S100：制备具有可视化窗口3的可视化光刻版图。

在可视化光刻版图左上角位置用于对准位置信息的L型标记1，在可视化光刻版图的四周设置用于对准的十字标记2，可视化光刻版图的支撑排的四个角部设置2ⅹ2台面规模的可视化窗口3。

可视化窗口3的设置，可以直观观察到电极接触孔7与台面的相对位置关系，有效提高电极接触孔7光刻精度，在十字标记2完成对准后，显微镜头移动到可视化窗口3位置，直观观察电极接触孔7和台面的相对位置关系，并通过进一步微调，使得电极接触孔7位于台面中心。因此可以减少返工次数，提高光刻效率。

S200：基于可视化光刻版图进行底片涂覆。

利用旋涂设备在芯片表面均匀涂上一定厚度光刻胶，以形成光刻胶层；经95℃恒温热板烘干5min，以去除涂覆过程中的溶剂和提高光刻胶的附着性和稳定性；最后，将处理好的光刻板放置到MJB4光刻机的样片台上，为接下来的曝光暴露步骤做准备。。

S300：对齐L型标记1和十字标记2。

电极接触孔7版图经清洗后，放置到光刻版架并固定在芯片正上方，调节光刻版与芯片到合适的距离，通过调节X轴、Y轴和旋转轴移动芯片的位置，在低倍镜下对齐L型标记1，然后旋转物镜到高倍镜，进一步对齐十字标记2。

S400：通过可视化窗口3精确校正对准，以使光刻版图的图案准确地对应于电极接触孔7的位置。

完成L型标记1和十字标记2的两步对齐后，在显微镜下移动物镜到可视化窗口3区域，由于可视化窗口3设置了与电极接触孔7大小相同的不透光铬膜，该不透光铬膜的作用是遮挡光线，使得操作人员能通过电极接触孔7来直接观察此时接触孔与台面的相对关系，并进行微调，将接触孔放置于台面正中心。

具体来说，不透光铬膜是一层不透明的材料，它被放置在每个像元透光区域的中心位置，与电极接触孔7大小相同。通过设置不透光铬膜，可以阻挡台面反射的光线该位置进入观察窗口，只允许光线通过透光区域进入观察窗口，也就是可视化窗口3。在光刻工艺中，光线通常是通过光刻板来进行传递的。光刻板上有一层光刻胶，光线透过光刻板后会被胶层吸收或反射。

在进行对准操作时，需要通过可视化窗口3观察电极接触孔7与台面的对准情况。为了确保电极接触孔的可视化，在可视化窗口3的四个像元中心有与接触孔相同尺寸的不透光铬膜，在光刻机显微镜下观察，台面反射的光可由可视化窗口透光区域观察，而微孔和电极接触孔7呈现黑色，从而使操作人员能够更清晰地观察到电极接触孔7与台面的对准情况，这样操作人员就可以更准确地观察到电极接触孔7与台面的相对位置情况，而不会受到其他干扰因素的影响。

简而言之，不透光铬膜的作用是阻挡光线透过微孔，从而在可视化窗口的四个像元中心存在用于对准电极接触孔7和台面的黑色微孔。，以便更好地观察和判断电极接触孔7的对准情况。不透光铬膜的使用可以帮助操作人员更清晰地观察到电极接触孔7的位置，以便及时发现和纠正任何偏移或错位等问题。这样可以确保电极接触孔7的准确性和对准性，从而提高制程的质量和可靠性。

此外，通过四个可视化窗口3协同配合，可保证所有的接触孔均位于台面中心位置。

S500：曝光暴露形成图形，通过该图形观察并检查光刻板上的图案对准情况。

待位置调整完毕后，选择硬接触曝光，曝光完成后经正胶显影液显影，在检测显微镜下观察正式像元区域接触孔与台面的相对位置关系，接触孔位于台面正中心，确保电极接触孔7的位置准确无误。

本发明实施例的对准方法，通过可视化窗口3可以有效降低光刻精度依赖性，在十字标记2完成对准后，显微镜头移动到可视化窗口3位置，直观观察电极接触孔7和台面的相对位置关系，并通过进一步微调，使得电极接触孔7位于台面中心，使得电极接触孔7与台面相对位置更准确，可以减少返工次数，提高光刻效率。

在设计电极接触孔光刻版图时，单一对准标对多步骤光刻具有局限性，严重依赖上一步的光刻精准性，本发明实施例的可视化窗口3设计，使得电极接触孔7与台面的相对位置能够更直观的呈现在工艺人员眼前，在L标和对准标粗对准完成后，还可以通过可视化窗口3进行微调；同时，四个支撑排区域4角部设置的可视化窗口3，在微调时相互校准位置，使得电极接触孔7与台面相对位置更准确。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种具有可视化光刻版图的光刻板，其特征在于，

所述可视化光刻版图包括用于支撑所述光刻板的支撑排区域，两所述支撑排区域相邻的区域内设置有可视化窗口，所述可视化窗口用于透过台面反射光线；

所述可视化窗口内有四个像元规模的透光区域；

每个所述透光区域中心设有微孔，所述微孔用于阻挡所述台面反射的光线通过所述微孔进入所述可视化窗口。

2.根据权利要求1所述的具有可视化光刻版图的光刻板，其特征在于，所述微孔的形状和大小与电极接触孔的形状和大小一致。

3.根据权利要求2所述的具有可视化光刻版图的光刻板，其特征在于，

用于正胶工艺；

所述光刻板在所述微孔部形成电极接触孔图形，阻挡通过所述电极接触孔图形的光线进入所述可视化窗口。

4.根据权利要求1所述的具有可视化光刻版图的光刻板，其特征在于，所述可视化光刻版图包括用于确定芯片和光刻版图的方向一致性的L型标记；和，

用于芯片与可视化光刻版图精对准的十字标记。

5.根据权利要求1所述的具有可视化光刻版图的光刻板，其特征在于，所述微孔处设置不透光铬膜。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的具有可视化光刻版图的光刻板，其特征在于，

所述可视化窗口的数量为四个。

7.一种具有可视化光刻版图的光刻板的对准方法，其特征在于，包括：

制备具有可视化窗口的可视化光刻版图；

基于所述可视化光刻版图进行底片涂覆；

对齐L型标记和十字标记；

通过所述可视化窗口精确校正对准，以使光刻版图的图案准确地对应于电极接触孔的位置。

8.根据权利要求7所述的光刻板的对准方法，其特征在于，还包括：

所述可视化窗口经过曝光暴露形成能够用于观察并检查光刻板上的图案对准情况的可视化窗口图形。

9.根据权利要求8所述的光刻板的对准方法，其特征在于，

所述可视化窗口图形与电极接触孔的形状和大小一致。

10.根据权利要求9所述的光刻板的对准方法，其特征在于，

用于正胶工艺；

通过所述可视化窗口图形观察所述光刻板的电极接触孔与台面的相对位置关系。