一種用單面光刻曝光機(jī)上晶圓正反面光刻圖案的對(duì)位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用單面光刻曝光機(jī)上晶圓正反面光刻圖案的對(duì)位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻是通過(guò)一系列生產(chǎn)步驟，將晶圓表面薄膜的特定部分除去的工藝。在此之后， 晶圓表面會(huì)留下帶有微圖形結(jié)構(gòu)的薄膜。光刻工藝一般要經(jīng)歷晶圓基板表面清洗烘干、涂 底、旋涂光刻膠、軟烘、對(duì)準(zhǔn)曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測(cè)等工序。
[0003] -般說(shuō)來(lái)在涂光刻膠前，晶圓的表面已經(jīng)鍍上了一層"功能層"的材料薄膜，它可 以是金屬，也可以是非金屬。所以有微圖結(jié)構(gòu)光刻膠薄膜就象面罩一樣覆蓋在這層功能層 材料薄膜上面的。這時(shí)候?qū)⒕A拿去刻蝕或鍍層，再把光刻膠去掉，晶圓表面就形成了有微 圖結(jié)構(gòu)的功能層薄膜，圖形應(yīng)該是與掩膜板上的是一樣的，也可以說(shuō)掩膜板上的圖案被"轉(zhuǎn) 移"到晶圓表面上了。
[0004] 這僅僅是完成了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中其中的一層。在晶圓上生產(chǎn)薄膜產(chǎn)品就是通過(guò)類(lèi) 似的程序，再晶圓表面一層一層搭建具有不同微圖案的材料薄膜結(jié)構(gòu)。而這層與層圖案之 間的相互位置就由對(duì)位的精度決定的。下面簡(jiǎn)單介紹一下在晶圓同一面上先后加工的兩個(gè) 圖案是如何對(duì)位的：
[0005] 首先，在第一層圖案的光刻掩膜板上同時(shí)設(shè)計(jì)若干個(gè)（例如2個(gè)）對(duì)位標(biāo)記，例如 圖1所示的兩個(gè)1呂"形狀（為對(duì)位準(zhǔn)確，業(yè)內(nèi)通常將這種標(biāo)記中相鄰"口"形之間的寬度 一般控制在100 μ m左右），分別位于晶圓左右兩側(cè)靠近邊緣處（這樣的設(shè)置便于通過(guò)設(shè)置 在左右兩端的對(duì)位目鏡進(jìn)行觀測(cè)）。當(dāng)?shù)谝粚訄D案完成后，這兩個(gè)標(biāo)記會(huì)出現(xiàn)在晶圓上面。 接著，在第二層圖案的光刻掩膜板上同時(shí)設(shè)計(jì)若干個(gè)（例如2個(gè)）與第一層上的對(duì)位標(biāo)記 相配合的對(duì)位標(biāo)記，例如圖2所示的兩個(gè)" + "形狀，分別位于晶圓左右兩側(cè)靠近邊緣處。然 后，在第二層圖案曝光前的對(duì)位時(shí)，要把掩膜板上的對(duì)位標(biāo)記與在晶圓上的第一層圖案的 對(duì)位標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，如圖3所示。
[0006] 但現(xiàn)有的這些加工方法都只能適用與單面光刻。如果采用單面光刻曝光機(jī)用于雙 面光刻時(shí)，由于沒(méi)有可正反面同時(shí)參照的參考標(biāo)記，不同圖層之間的對(duì)位精度僅靠設(shè)備本 身的調(diào)節(jié)，難以到達(dá)精度要求。所以，雙面光刻現(xiàn)在多采用昂貴的雙面光刻機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。如 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利：一種自成像雙面套刻對(duì)準(zhǔn)方法（【申請(qǐng)?zhí)枴縕L200910082586.X)中所述，或中 國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)：雙面光刻機(jī)及雙面光刻方法（【申請(qǐng)?zhí)枴?01310003776. 4)中所述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種用單面光刻曝光機(jī)上晶圓正反面光刻圖 案的對(duì)位方法。
[0008] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種用單面光刻曝光機(jī)上晶 圓正反面光刻圖案的對(duì)位方法，其步驟為：
[0009] a.在正面和反面需對(duì)位的相關(guān)掩膜板的左右中軸線的兩端處分別印制十字標(biāo)尺 及"gg"形對(duì)位標(biāo)記，十字標(biāo)尺的X軸從?"形對(duì)位標(biāo)記的中部穿過(guò)，十字標(biāo)尺的X軸標(biāo) 尺的零點(diǎn)設(shè)在正對(duì)理論上晶圓左側(cè)或右側(cè)的邊緣點(diǎn)上，X軸上向晶圓中心位置讀數(shù)增大， IOmm < X方向標(biāo)尺長(zhǎng)度< 20mm，Y軸標(biāo)尺的零點(diǎn)在X軸標(biāo)尺中部的某一整數(shù)刻度處，Y方 向標(biāo)尺長(zhǎng)度正、負(fù)向各為5mm-10mm，標(biāo)尺刻度：1大格為1mm，1大格分為10小格，1小格為 100 μ m ；
[0010] b.在晶圓的左右中軸線上的兩端各切一個(gè)小槽口，切割時(shí)從晶圓正面向下切，槽 口上位于晶圓正面的長(zhǎng)度控制在7到IOmm ;寬度在70到80 μm之間，這樣切割時(shí)，同一槽 口位于晶圓正面的長(zhǎng)度大于位于晶圓背面的長(zhǎng)度；
[0011] c.測(cè)量晶圓一側(cè)槽口正面槽口長(zhǎng)度和背面槽口長(zhǎng)度并計(jì)算兩者的差值L ;
[0012] d.在晶圓正面需對(duì)位圖層的掩膜板安裝好時(shí)，調(diào)整晶圓裝載平臺(tái)，使得掩膜板上 的各對(duì)位標(biāo)記與晶圓上相應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記或者槽口的Y向位置對(duì)準(zhǔn)，在對(duì)位光學(xué)系統(tǒng)的相應(yīng) 目鏡上讀取已測(cè)量過(guò)的槽口正面末端到十字標(biāo)尺Y軸的距離Hl ;
[0013] e.待完成正面圖案的制備、且晶圓背面曝光的準(zhǔn)備工序完成后，將晶圓背面朝上 安裝在晶圓裝載平臺(tái)，并將所需對(duì)位圖層掩膜板安裝好，調(diào)整晶圓裝載平臺(tái)的位置，使掩膜 板上的各對(duì)位標(biāo)記與晶圓上相應(yīng)的對(duì)位標(biāo)記或者槽口的Y向位置對(duì)準(zhǔn)，且使已測(cè)量過(guò)的槽 口的背面末端位于相應(yīng)的十字標(biāo)尺Y軸的左側(cè)，在對(duì)位的光學(xué)系統(tǒng)的另一端目鏡上讀取已 測(cè)量過(guò)的槽口背面末端到十字標(biāo)尺Y軸的距離H2 ;
[0014] f.計(jì)算晶圓裝載平臺(tái)需要調(diào)整的距離Λ = L-H1-H2 ;
[0015] g.將晶圓裝載平臺(tái)沿X軸方向調(diào)整Δ距離，即可實(shí)現(xiàn)正、背雙面圖案的準(zhǔn)確對(duì)位。
[0016] 作為一種優(yōu)選的方案，在步驟c中，還同時(shí)測(cè)量晶圓另一側(cè)槽口的正面槽口長(zhǎng)度 和背面槽口長(zhǎng)度并計(jì)算兩者的差值L' ；在步驟d中，還同時(shí)在對(duì)位光學(xué)系統(tǒng)的另一相應(yīng)目 鏡上讀取上述槽口正面末端到十字標(biāo)尺Y軸的距離ΗΓ ;在步驟e中，還同時(shí)在對(duì)位的光學(xué) 系統(tǒng)的另一相應(yīng)目鏡上讀取上述槽口背面末端到十字標(biāo)尺Y軸的距離H2' ；在步驟f中，同 時(shí)計(jì)算晶圓裝載平臺(tái)調(diào)整的參考距離A' =L'-H1'-H2' ；Δ'與Δ的差值彡1〇〇μπι，則進(jìn) 行步驟g，否則重新進(jìn)行步驟c-f中的測(cè)量計(jì)算。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：由于在晶圓的左右側(cè)都設(shè)有槽口，并通過(guò)在掩膜板上印制 標(biāo)尺來(lái)解決了槽口上、下表面切口長(zhǎng)度不一致所帶來(lái)的影響，使得晶圓背面在X方向能完 成精確定位；又通過(guò)在掩膜板上印制的"眧"形對(duì)位標(biāo)記與晶圓槽口在Y方向?qū)崿F(xiàn)精確定 位，使得單面光刻曝光機(jī)上可以準(zhǔn)確生產(chǎn)出精度很高的雙面光刻圖案，大大降低了生產(chǎn)成 本。
[0018] Δ '的計(jì)算用于檢驗(yàn)步驟e中得出的Δ值是否合理，以確保調(diào)整的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是第一層掩膜板結(jié)構(gòu)示意圖。（對(duì)位標(biāo)記與晶圓比例與實(shí)際比例有較大差別）
[0020] 圖2是第二層掩膜板結(jié)構(gòu)示意圖。（對(duì)位標(biāo)記與晶圓比例與實(shí)際比例有較大差別）
[0021] 圖3是第一層圖案和第二層掩膜板對(duì)位的結(jié)構(gòu)示意圖。（對(duì)位標(biāo)記與晶圓比例與 實(shí)際比例有較大差別）
[0022] 圖4是晶圓上左右兩側(cè)各切一個(gè)小槽口的結(jié)構(gòu)示意圖。（槽口與晶圓比例與實(shí)際 比例有較大差別）
[0023] 圖5是需對(duì)位掩膜板與槽口后晶圓正面對(duì)位的結(jié)構(gòu)示意圖。（槽口與晶圓比例與 實(shí)際比例有較大差別）
[0024] 圖6是需對(duì)位掩膜板與槽口后晶圓背面對(duì)位的結(jié)構(gòu)示意圖。（槽口與晶圓比例與 實(shí)際比例有較大差別）
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
[0026] -種用單面光刻曝光機(jī)上晶圓正反面光刻圖案的對(duì)位方法，其步