CN218547250U - 晶圆对准装置及光刻装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种晶圆对准装置及光刻装置，晶圆对准装置包括：支撑板，用于放置设有第一对准标记的晶圆。掩模板，临近支撑板设有晶圆的一侧设置，掩模板朝向晶圆的一侧表面上设有第二对准标记。成像部件，位于背离掩模板设有第二对准标记的一侧。光束成形组件，设置在成像部件与掩模板之间，用于发射红外光，并将红外光投射至掩模板和晶圆，并将由掩模板和晶圆反射的红外光投射至成像部件，以使成像部件获取对准图像，对准图像中包括第一对准标记的第一标记图形和第二对准标记的第二标记图形，对准图像用于校准第一对准标记和第二对准标记。这样，大大提升了晶圆对准的效率。

Description

晶圆对准装置及光刻装置

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种晶圆对准装置及光刻装置。

背景技术

随着集成电路技术的发展，为了满足对芯片的电路设计，常常采用掩模板对晶圆进行光刻，即将掩模板上的电路图像涂覆在晶圆表面，以使得晶圆上附着有电路。

在传统技术中，为了确保掩模板上的电路图像能够涂覆在晶圆表面，在进行涂覆之前，常常通过白光相机观察掩模板和晶圆是否对准。由于白光相机难以对晶圆的对准情况进行清晰成像，为了确保成像清晰，常常将白光相机与晶圆的对准标记设置在同一侧。然而，不同晶圆中对准标记所在的表面并不相同，因此，每对一个晶圆进行对准时，都需要将白光相机设置在晶圆的对准标记所在一侧，这使得对准装置的结构十分复杂，难以迅速完成晶圆的对准操作。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高对准效率的晶圆对准装置及光刻装置。

一方面，本申请提供了一种晶圆对准装置，所述晶圆对准装置包括：

支撑板，用于放置设有第一对准标记的晶圆；

掩模板，临近所述支撑板设有所述晶圆的一侧设置，所述掩模板朝向所述晶圆的一侧表面上设有第二对准标记；

成像部件，位于背离所述掩模板设有所述第二对准标记的一侧；

光束成形组件，设置在所述成像部件与所述掩模板之间，用于发射红外光，并将所述红外光投射至所述掩模板和所述晶圆，并将由所述掩模板和所述晶圆反射的红外光投射至所述成像部件，以使所述成像部件获取对准图像，所述对准图像中包括所述第一对准标记的第一标记图形和所述第二对准标记的第二标记图形，所述对准图像用于校准所述第一对准标记和所述第二对准标记。

在其中一个实施例中，所述光束成形组件包括：红外光源，用于提供红外光；分光片，位于红外光的传输光轴上，用于将所述红外光反射至所述第一对准标记和所述第二对准标记，并将所述第二对准标记以及所述第一对准标记反射的红外光投射至所述成像部件。

在其中一个实施例中，所述成像部件包括具有红外镜头的第一相机。

在其中一个实施例中，所述第一相机为红外相机。

在其中一个实施例中，所述红外镜头为单远心镜头或者双远心镜头中的一种。

在其中一个实施例中，所述第一对准标记的数量和所述第二对准标记的数量分别为多个，多个所述第一对准标记间隔设置，其中，所述第一对准标记和所述第二对准标记成对对应设置。

在其中一个实施例中，所述第一相机、所述分光片的数量为多个，其中，每一所述第一相机用于经一所述分光片接收来自一对准标记组反射的红外光，以形成对应的所述对准图像，其中，所述对准标记组包括成对对应设置的所述第一对准标记和所述第二对准标记。

上述晶圆对准装置，通过光束成形组件发射红外光至部署有第一对准标记的晶圆以及临近支撑板设有晶圆的一侧设置的掩模板，能够使得位于背离该掩模板设有第二对准标记的一侧的成像部件直接接收由掩模板和晶圆反射而得到的对准图像。这样，无需将成像部件和晶圆的对准标记设置在同一侧，通过光束成形组件的反射功能，确保了成像部件能够直接接收由晶圆和掩模板反射的红外光，极大地简化了晶圆对准装置的结构。这样，能够迅速获取准确率高的对准图像，从而，高效完成对准操作，即大大提升了晶圆对准的效率。

另一方面，本申请提供了一种光刻装置，包括：

如上述的晶圆对准装置；

紫外光源，用于提供紫外光；

反射部件，位于所述分光片和所述掩模板之间，用于接收所述紫外光，并将所述紫外光投射至光刻胶；

第二相机，位于所述反射部件一侧，用于接收经所述光刻胶反射的紫外光，以形成光刻图像。

在其中一个实施例中，所述反射部件为分光片或者二向色镜中的一种。

在其中一个实施例中，所述第二相机的镜头为单远心镜头或者双远心镜头中的一种。

上述光刻装置，在通过晶圆对准装置实现掩模板和晶圆的对准之后，紫外光源直接发送紫外光至反射部件，反射部件将接收的紫外光投射到光刻胶上。第二相机通过接收该光刻胶反射的紫外光，能够实时且准确地观测光刻过程。这样，通过包含有具备对准功能的光刻装置，能够准确地对对准后的晶圆进行光刻，避免了在实现晶圆的对准之后，重新移动或设置光刻装置，极大地提高了整个光刻过程的效率。

附图说明

图1为一个实施例中晶圆对准装置的结构示意图；

图2为另一个实施例中晶圆对准装置的结构示意图；

图3为另一个实施例中晶圆对准装置的结构示意图；

图4为另一个实施例中晶圆对准装置的结构示意图；

图5为一个实施例中对准图像的示意图；

图6为一个实施例中光刻装置的结构示意图；

图7为另一个实施例中光刻装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、支撑板；2、掩模板；21、第二对准标记；3、成像部件；31、第一相机；4、光束成形组件；41、红外光源；42、分光片；5、紫外光源；6、反射部件；7、第二相机；9、晶圆；91、光刻胶；92、第一对准标记。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

正如背景技术所述，在通过白光相机观察掩模板和晶圆是否对准时，为了确保成像清晰，常常将白光相机与晶圆的对准标记设置在同一侧。然而，不同晶圆中对准标记所在的表面并不相同，因此，每对一个晶圆进行对准时，都需要将白光相机设置在晶圆的对准标记所在一侧，这使得对准装置的结构十分复杂，难以迅速完成晶圆的对准操作，从而，极大地降低了晶圆对准的效率。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，本申请提供的晶圆对准装置结构简单，能够迅速获取准确率高的对准图像，从而高效的完成对准操作。

在一个实施例中，如图1和图2所示，本申请提供了一种晶圆对准装置，该装置包括：支撑板1、掩模板2、成像部件3和光束成形组件4。其中，支撑板1用于放置设有第一对准标记92的晶圆9，晶圆9包括相背设置的第一表面和第二表面，其中，第一表面上设有光刻胶91，第一表面和第二表面中至少一个表面设有第一对准标记92。掩模板2临近支撑板1设有晶圆9的一侧设置，掩模板2朝向晶圆9的一侧表面上设有第二对准标记21。成像部件3位于掩模板2背离第二对准标记21的一侧，也就是说，成像部件3和掩模板2位于支撑板1的同一侧。光束成形组件4设置在成像部件3与掩模板2之间，用于发射红外光，并将红外光投射至掩模板2和晶圆9，并将由掩模板2和晶圆9反射的红外光投射至成像部件3，成像部件3获取对准图像，根据对准图像对应移动晶圆9进行对准操作，直至对准。其中，对准图像也即掩模板2的第二对准标记21与晶圆9的第一对准标记92的相对位置。

其中，晶圆9由硅材料制成，晶圆9的表面平整，且晶圆9的第一表面和第二表面平行。光刻胶91用作抗腐蚀涂层材料，是一种通过紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。掩模板2与晶圆9平行，即掩模板2的两个表面均与第一表面平行，或者掩模板2的两个表面均与第二表面平行。其中，支撑板1只是起到支撑的作用，支撑板1的结构不作限定。

具体地，光束成形组件4发射红外光，红外光先投射到掩模板2，得到掩模板2所反射的红外光。投射到掩模板2的红外光透射到晶圆9中，并得到晶圆9所反射的红外光。掩模板2所反射的红外光和晶圆9所反射的红外光均投射至成像部件3，以得到对准图像。其中，对准图像包括第一对准标记92的第一标记图形和第二对准标记21的第二标记图形，第一标记图形和第二标记图形的形状相同，比如，形状为“十”字。

需要说明的是，对准图像用于将晶圆9和掩模板2进行对准，若对准图像表征晶圆9上的第一对准标记92和掩模板2上的第二对准标记21未对准，则控制支撑板1带动晶圆9进行移动或者控制掩模板2进行移动，直至晶圆9和掩模板2完成对准。其中，在支撑板1带动晶圆9进行移动或者控制掩模板2进行移动的过程中，所涉及到的移动可以是进行上下左右四个方位的微小移动，或者按照预设角度运行预设距离的微小移动，具体不作限定。

可以理解的是，根据光路可逆，经晶圆9和掩模板2反射的红外光能够直接被成像部件3所接收，避免了现有技术中需要实时将白光相机和晶圆9的对准标记部署在同一侧，简化了对准装置的结构，进而极大地减少了对准操作，降低了对准操作的复杂度。

需要说明的是，晶圆9与掩模板2之间具有间隔，即掩模板2不是贴合或者接近晶圆9，避免了晶圆9的污染或者光的衍生问题，提高了对准图像的清晰度，从而能够获取准确率高的对准图像。

本实施例中，通过光束成形组件4发射红外光至部署有第一对准标记92的晶圆9以及临近支撑板1设有晶圆9的一侧设置的掩模板2，能够使得位于背离掩模板2设有第二对准标记21的一侧的成像部件3直接接收由掩模板2和晶圆9反射而得到的对准图像。这样，无需将成像部件3与晶圆9的第一对准标记92设置在同一侧，通过光束成形组件4的反射功能，确保了成像部件3能够直接接收由晶圆9和掩模板2反射的红外光，不仅极大地简化了晶圆对准装置的结构，降低了成本及对准操作的复杂度，而且能够迅速获取准确率高的对准图像，从而高效完成对准操作，即大大提升了晶圆对准的效率。

在一个实施例中，光束成形组件4包括：红外光源41，用于提供红外光，红外光具有穿透特性，能够投射至位于晶圆9的第一表面和第二表面中至少一个表面的第一对准标记92上。分光片42，用于将该红外光反射至第一对准标记92和第二对准标记21，并将第二对准标记21以及第一对准标记92反射的红外光投射至成像部件3。

需要说明的是，为了确保到达分光片42的光能够尽可能到达掩模板2和晶圆9，需要将分光片42设置在红外光的传输光轴上。

具体地，红外光源41将红外光投射到分光片42上，分光片42将投射的红外光反射至掩模板2，得到掩模板2所反射的红外光。投射到掩模板2的红外光透射到晶圆9中，并得到晶圆9所反射的红外光。根据光路可逆原理，掩模板2所反射的红外光和晶圆9所反射的红外光均经过分光片42，并投射至成像部件3，以得到对准图像。

在本实施例中，红外光源41将红外光发射至位于红外光的传输光轴上的分光片42，能够避免光束因斜射至分光片42而导致的光损失，确保成像质量。分光片42将红外光投射至第一对准标记92和第二对准标记21，并将第二对准标记21以及第一对准标记92反射的红外光投射至成像部件3，能够得到成像质量高的对准图像，确保了晶圆9对准的准确率。

在一个实施例中，成像部件3包括具有红外镜头的第一相机31。

其中，如图1所示，成像部件3包括一个第一相机31。为了确保成像部件3能够透过经第一对准标记92和第二对准标记21所反射的红外光，成像部件3的第一相机31的镜头采用红外镜头。

在本实施例中，通过配置有红外镜头的第一相机31接收第一对准标记92和第二对准标记21所反射的红外光，避免了因第一相机31无法透过红外光而导致不清晰的对准图像。这样，基于透过效率高的红外镜头能够得到清晰度高的对准图像。

在一个实施例中，第一相机31为红外相机。

其中，在通过红外镜头接收由掩模板2和晶圆9反射的红外光之后，通过红外相机对红外光进行成像。

在本实施例中，通过红外相机能够得到高质量且清晰的对准图像。

在一个实施例中，该红外镜头为单远心镜头或者双远心镜头中的一种。

其中，单远心镜头和双远心镜头均属于远心镜头。远心镜头能够确保在一定的物距范围内，得到的图像放大倍率不会变化，能够使得光束准直。

在本实施例中，通过使用单远心镜头或者双远心镜头能够确保光束的准直性，避免图像失真，确保对准图像的准确性。

在一个实施例中，第一对准标记92的数量和第二对准标记21的数量分别为多个，多个第一对准标记92间隔设置，其中，第一对准标记92和第二对准标记21成对对应设置。

需要说明的是，第一对准标记92的数量为一个的情况下，第二对准标记21的数量为一个，此时，通过一个第一对准标记92和一个第二对准标记21进行对准，无法确保晶圆9和掩模板2是对准的。因此，第一对准标记92的数量和第二对准标记21的数量分别为至少两个，即第一对准标记92的数量和第二对准标记21的数量分别为多个。

在本实施例中，通过将第一对准标记92和第二对准标记21成对对应设置，且设置多个第一对准标记92和多个第二对准标记21，确保了对准操作的有效性和准确性。

在一个实施例中，若第一对准标记92的尺寸很小，或者各个第一对准标记92之间的间距很小，第一相机31的数量和分光片42的数量为至少一个。其中，每一第一相机31用于经一分光片42接收来自至少一个对准标记组反射的红外光，以形成对应的对准图像。其中，对准标记组包括成对对应设置的第一对准标记92和第二对准标记21。

例如，在第一相机31的数量和分光片42的数量为一个的情况下，第一相机31用于经分光片42来自多个对准标记组反射的红外光，以形成多个对准图像。其中，对准标记组包括成对对应设置第一对准标记92和第二对准标记21。

在本实施例中，第一对准标记92的尺寸很小或者各个第一对准标记92之间的间隔很小，能够通过移动掩模板2或者晶圆9使得多个对准标记组所形成的对准图像在一个第一相机31上。这样，能够在确保成像质量的情况下，降低第一相机31的成本，并进一步简化晶圆对准装置的结构，提升晶圆9对准的效率。

在一个实施例中，第一相机31、分光片42的数量为多个，其中，第一相机31和分光片42成对间隔设置，每一第一相机31用于接收经一与其对应的分光片42投射的来自一对准标记组反射的红外光，以形成对应的该对准图像，其中，每个第一相机31均对应一对准标记组，对准标记组包括成对对应设置的第一对准标记92和第二对准标记21。

需要说明的是，第一相机31的数量与分光片42的数量相等，且第一相机31的数量与对准标记组的数量相等。每个对准标记组包括一个第二对准标记21以及至少一个第一对准标记92。比如，在晶圆9的第一表面或者第二表面上设有第一对准标记92的情况下，每个对准标记组包含一个第一对准标记92和一个第二对准标记21，如图3所示。在晶圆9的第一表面和第二表面均设置有第一对准标记92，且第一表面中的第一对准标记92与第二表面中的第一对准标记92是成对对应设置的，每个对准标记组包含两个第一对准标记92和一个第二对准标记21，如图4所示。

例如，如图3和图4所示，第一相机31和分光片42的数量均为两个，其中，第一相机31和分光片42成对间隔设置，每个第一相机31用于接收经与其对应的分光片42投射的来自一对准标记组反射的红外光，以形成与各个第一相机31分别对应的对准图像，即形成了左右视场的两个对准图像，如图5所示，左视场的对准图像是通过一个第一相机31成像得到的，左视场的对准图像中包括第一对准图形A1和第二标记图形B1。很显然，第一标记图形A1和第二标记图形B1并未对准。右视场的对准图像是通过另一个第一相机31成像得到的，右视场的对准图像中包括第一标记图形A2和第二标记图形B2。很显然，第一标记图形A2和第二标记图形B2并未对准。

在本实施例中，每个第一相机31通过接收与其对应的分光片42投射的来自一对准标记组反射的红外光，能够得到与对准标记组对应的对准图像。这样，基于多个对准图像进行晶圆9和掩模板2的对准操作，能够确保对准操作的有效性。

在一个实施例中，如图6和图7所示，本申请提供了一种光刻装置，光刻装置包括上述晶圆对准装置、紫外光源5、反射部件6和第二相机7。反射部件6位于分光片42和掩模板2之间，用于接收紫外光，并将紫外光投射至光刻胶91。第二相机7位于反射部件6一侧，用于接收经光刻胶91反射的紫外光，以形成光刻图像。

其中，紫外光源5与第二相机7间隔设置，且位于第二相机7的上方，用于提供紫外光。

具体地，在确定晶圆9对准操作完成的情况下，紫外光源5将紫外光投射至第二相机7，第二相机7将紫外光投射至反射部件6，反射部件6将该紫外光反射至光刻胶91，并反射紫外光至第二相机7的成像面，得到光刻操作过程中的光刻图像。

需要说明的是，紫外光源5所发出的光束能够覆盖整个光刻胶91，确保将掩模板2所对应的电路设计图像光刻至晶圆9中。因此，第二相机7是对晶圆9所被照射到的全局特征进行观测的。

需要说明的是，在对准操作完成后，无需挪动用于对准的成像部件3和光束成形组件4，可直接控制紫外光源5发射紫外光，避免了现有技术中对准装置和光刻装置的切换操作，进一步提高了操作的效率。

上述光刻装置，在通过晶圆对准装置实现掩模板2和晶圆9的对准之后，紫外光源5直接发射紫外光至反射部件6，反射部件6将接收的紫外光投射到光刻胶91上。第二相机7通过接收光刻胶91反射的紫外光，能够实时且准确地观测光刻过程。这样，通过包含有具备对准功能的光刻装置，能够准确地对对准后的晶圆9进行光刻，避免了在实现晶圆9的对准之后，重新移动或设置光刻装置，极大地提高了整个光刻过程的效率。

在一个实施例中，反射部件6为分光片或者二向色镜中的一种。

其中，反光片和二向色镜均具备反射功能。其中，对于反光片的选择，可以根据紫外光的反射需求确定反射比，并根据反射比选取反光片。对于二向色镜的选择，可以根据二向色镜曲线，选择能够实现紫外光的反射且实现红外光的透射的二向色镜。这样，能够确保第二相机7投射至反射部件6的紫外光，都能够投射到光刻胶91上，以实现对整个晶圆9的光刻，确保光刻操作的有效性。

在本实施例中，通过分光片或者二向色镜中的一种确保紫外光能够投射到光刻胶91上，以对整个晶圆9进行光刻操作，避免因紫外光没有完全覆盖光刻胶91而导致的光刻缺陷，确保了光刻操作的有效性。

在一个实施例中，第二相机7的镜头为单远心镜头或者双远心镜头中的一种。

在本实施例中，单远心镜头和双远心镜头均属于远心镜头。远心镜头能够确保在一定的物距范围内，得到的图像放大倍率不会变化，能够使得光束准直，能够对光刻过程中的晶圆9进行清晰的成像，有利于对整个晶圆9进行全局观测。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆对准装置，其特征在于，包括：

支撑板，用于放置设有第一对准标记的晶圆；

掩模板，临近所述支撑板设有所述晶圆的一侧设置，所述掩模板朝向所述晶圆的一侧表面上设有第二对准标记；

成像部件，位于背离所述掩模板设有所述第二对准标记的一侧；

光束成形组件，设置在所述成像部件与所述掩模板之间，用于发射红外光，并将所述红外光投射至所述掩模板和所述晶圆，并将由所述掩模板和所述晶圆反射的红外光投射至所述成像部件，以使所述成像部件获取对准图像，所述对准图像中包括所述第一对准标记的第一标记图形和所述第二对准标记的第二标记图形，所述对准图像用于校准所述第一对准标记和所述第二对准标记。

2.根据权利要求1所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述光束成形组件包括：

红外光源，用于提供红外光；

分光片，位于红外光的传输光轴上，用于将所述红外光反射至所述第一对准标记和所述第二对准标记，并将所述第二对准标记以及所述第一对准标记反射的红外光投射至所述成像部件。

3.根据权利要求2所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述成像部件包括具有红外镜头的第一相机。

4.根据权利要求3所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述第一相机为红外相机。

5.根据权利要求3所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述红外镜头为单远心镜头或者双远心镜头中的一种。

6.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述第一对准标记的数量和所述第二对准标记的数量分别为多个，多个所述第一对准标记间隔设置，其中，所述第一对准标记和所述第二对准标记成对对应设置。

7.根据权利要求3所述的晶圆对准装置，其特征在于，所述第一相机、所述分光片的数量为多个，其中，每一所述第一相机用于经一所述分光片接收来自一对准标记组反射的红外光，以形成对应的所述对准图像，其中，所述对准标记组包括成对对应设置的所述第一对准标记和所述第二对准标记。

8.一种光刻装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至7任一项所述的晶圆对准装置；

紫外光源，用于提供紫外光；

反射部件，位于所述光束成形组件的分光片和所述掩模板之间，用于接收所述紫外光，并将所述紫外光投射至光刻胶；

第二相机，位于所述反射部件一侧，用于接收经所述光刻胶反射的紫外光，以形成光刻图像。

9.根据权利要求8所述的光刻装置，其特征在于，所述反射部件为分光片或者二向色镜中的一种。

10.根据权利要求8所述的光刻装置，其特征在于，所述第二相机的镜头为单远心镜头或者双远心镜头中的一种。

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