專利名稱：一種雙面光刻機底面套刻對準方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子專用設備技術領域，尤其是用于雙面光刻機中實現(xiàn)樣片與掩模版套刻對準方法。
背景技術：
雙面光刻機中可供選擇的對準方法有多種，如紅外對準、四物鏡對準、雙掩模對準及光柵相位對準等。但是，在這些對準方法中，都存在著一定的甚至致命的缺陷。其中，紅外對準的不足之處在于紅外顯微鏡觀察條件差，對準精度低，且對準速度慢，生產率低；晶片達到一定厚度時，紅外線穿透能力降低，對準很困難；且不能用于不透紅外光的晶片曝光。四物鏡對準原理的不足之處是光學系統(tǒng)復雜，設計、裝配、調試困難；體積龐大且設備造價高；操作不便，生產率低。雙掩模對準原理的主要缺點是設備零件要求精度高且復雜；容易因掩模變形而使曝光分辨力降低。光柵相位對準更是一個非常復雜的系統(tǒng)，它不僅涉及光、機、電、材料、工藝及計算機等多學科理論，而且，光刻機其他諸多子系統(tǒng)的任何一項性能的好壞都可能影響到對準系統(tǒng)的精度，另外，由于光柵對準要求有自動掃描精密工件臺，使得這種對準方式在接近接觸式光刻機中的應用受到了限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是提供一種在雙面光刻機中僅在掩模版及樣片一側(即底面)使用兩套完全相同光學系統(tǒng)即可實現(xiàn)雙面光刻機底面套刻對準方法，它有效地克服了其他常用對準方法中的結構復雜、操作繁瑣及套刻對準精度低等缺陷。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是雙面光刻機底面套刻對準方法，其特點在于將曝光系統(tǒng)置于掩模版及樣片的正上方，兩套CCD成像設備及兩套成像光學系統(tǒng)置于掩模版及樣片的正下方，兩套CCD成像設備通過兩套成像光學系統(tǒng)攝取掩模版及樣片底面的左右對準標記，由圖像采集卡采集圖像數(shù)據，輸入至計算機中對準標記圖像進行處理、定位并實時顯示，通過計算機屏幕上顯示的掩模版及樣片左右對準標記圖像的相對位置誤差，調整樣片的位置，從而實現(xiàn)樣片與掩模版套刻的精確對準。
所述的樣片與掩模版的精確套刻對準的過程是在計算機屏幕上同時顯示得到的靜態(tài)掩模版左右對準標記圖像及動態(tài)的樣片左右對準標記圖像，通過工件臺X、Y向及水平旋轉方向θ調節(jié)機構的配合，使動態(tài)的樣片左右對準標記圖像與靜態(tài)掩模版左右對準標記圖像中心重合即實現(xiàn)了樣片與掩模版套刻的精確對準。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有對準方法相比，采用底面套刻對準具有結構簡單，設備成本低的優(yōu)點；采用CCD及成像光學系統(tǒng)，結構簡單，雙面曝光只需要一個曝光頭即可實現(xiàn)，精度易于保證；實現(xiàn)對準所需的步驟少、操作方便、速度快，克服了現(xiàn)有對準方法中繁瑣的環(huán)節(jié)對精度的影響，大大提高了套刻對準精度及生產效率。本發(fā)明適用范圍廣，可用于大直徑、厚樣片的小間隙曝光，因而曝光質量也好。


圖1是本發(fā)明的結構原理圖；圖2是本發(fā)明的實現(xiàn)過程圖。
圖1中1、掩模版左右對準標記，2、樣片左右對準標記，3、成像光學系統(tǒng)1，4、成像光學系統(tǒng)2，5、CCD成像設備1，6、CCD成像設備2，7、圖像采集卡，8、計算機，9、承片臺，10、樣片，11、掩模版，12、曝光系統(tǒng)。
具體實施例方式
如圖1所示，曝光系統(tǒng)12位于掩模版11及樣片10的正上方，CCD成像設備5和6及其成像光學系統(tǒng)3和4位于掩模版11及樣片12的下方，這樣CCD成像設備5、6通過其成像光學系統(tǒng)3、4便可攝取掩模版及樣片底面的左右對準標記1、2，由圖像采集卡7采集CCD成像設備5、6攝取的圖像數(shù)據，并輸入至計算機8中，在計算機8屏幕上同時顯示得到的靜態(tài)掩模版左右對準標記圖像及動態(tài)的樣片左右對準標記圖像，通過工件臺X、Y向及水平旋轉方向θ調節(jié)機構的配合，使動態(tài)的樣片左右對準標記圖像與靜態(tài)掩模版左右對準標記圖像中心重合即實現(xiàn)了樣片與掩模版套刻的精確對準。
如圖1、2所示，本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟如下(1)在安放樣片之前，通過兩路CCD成像設備5、6及其成像光學系統(tǒng)3、4分別獲取靜態(tài)掩模版上的左右對準標記1，并經過適當處理后由計算機8儲存起來，包括儲存圖像及其位置數(shù)據，同時，在這一步中完成樣片10的正面曝光，即單面曝光；(2)將步驟(1)中已正面曝光的樣片10翻一面放入承片臺9上，通過調焦可獲取動態(tài)樣片底面的左右對準標記2，此時雖然因為樣片10擋光不能同時獲取掩模版上的左右對準標記1，但由于掩模版標記圖像及其位置數(shù)據在步驟(1)中已經被保存下來，所以在計算機8監(jiān)視器上仍能同時看到掩模版底面的對準標記1及其位置數(shù)據；(3)利用掩?！獦悠軐使ぜ_使樣片10相對于掩模版11作X、Y及θ向(水平旋轉)運動，使動態(tài)的樣片左右對準標記圖像1與靜態(tài)掩模版左右對準標記圖像2的中心重合即實現(xiàn)掩模版11和樣片10的底面套刻精確對準，同時完成對樣片10另一面的曝光。
權利要求
1.雙面光刻機底面套刻對準方法，其特征在于將曝光系統(tǒng)(12)置于掩模版(11)及樣片(10)的正上方，兩套CCD成像設備(5、6)及兩套成像光學系統(tǒng)(3、4)置于掩模版(11)及樣片(10)的正下方，兩套CCD成像設備(5、6)通過兩套成像光學系統(tǒng)(3、4)攝取掩模版及樣片底面的左右對準標記(1、2)，由圖像采集卡(7)采集圖像數(shù)據，輸入至計算機(8)中對準標記圖像進行處理、定位并實時顯示，通過計算機(8)屏幕上顯示的掩模版及樣片左右對準標記(1、2)圖像的相對位置誤差，再調整樣片的位置，實現(xiàn)樣片與掩模版套刻的精確對準。
2.根據權利要求1所述的雙面光刻機底面套刻對準方法，其特征在于所述的樣片與掩模版套刻的精確對準步驟是在計算機屏幕上同時顯示得到的靜態(tài)掩模版左右對準標記(1)圖像及動態(tài)的樣片左右對準標記(2)圖像，通過工件臺X、Y向及水平旋轉方向θ調節(jié)機構的配合，使動態(tài)的樣片左右對準標記(2)圖像與靜態(tài)掩模版左右對準標記(1)圖像中心重合即實現(xiàn)了樣片與掩模版套刻的精確對準。
全文摘要
雙面光刻機底面套刻對準方法，其特點在于將曝光系統(tǒng)置于掩模版及樣片的正上方，兩套CCD成像設備及兩套成像光學系統(tǒng)置于掩模版及樣片的正下方，兩套CCD成像設備通過兩套成像光學系統(tǒng)攝取掩模版及樣片底面的左右對準標記，由圖像采集卡采集圖像數(shù)據，輸入至計算機中對準標記圖像進行處理、定位并實時顯示，通過計算機屏幕上顯示的掩模版及樣片左右對準標記圖像的相對位置誤差，調整樣片的位置，從而實現(xiàn)樣片與掩模版的精確套刻對準。本發(fā)明具有結構簡單、操作方便及套刻對準精度高等優(yōu)點。
文檔編號G12B5/00GK1652029SQ200510011329
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月7日 優(yōu)先權日2005年2月7日
發(fā)明者馬平, 楊春利, 胡松 申請人:中國科學院光電技術研究所