一種用于光刻裝置的雙面套刻系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于光刻裝置的雙面套刻系統(tǒng)，包括：一照明模塊，用于提供輻射束；一支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐圖案形成裝置；一投影物鏡，用于將圖案成像至晶圓，該晶圓包括一位于背面的圖案，該晶圓經(jīng)過曝光后正面獲得一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和一套刻圖案，一支撐結(jié)構(gòu)，用于固定晶圓；一雙面套刻誤差測(cè)量裝置，用于測(cè)量該套刻圖案與該背面圖案的相對(duì)位置誤差，一正面對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于確定該晶圓正面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置。本發(fā)明還同時(shí)公開一種用于光刻裝置的雙面套刻方法。
【專利說明】—種用于光刻裝置的雙面套刻系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光刻裝置的雙面套刻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體加工制造中，晶圓雙面光刻技術(shù)已應(yīng)用于微電子機(jī)械系統(tǒng)MEMS、射頻器件制造以及先進(jìn)封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。微機(jī)電系統(tǒng)加工的典型產(chǎn)品具體包括慣性加速度計(jì)、壓力傳感器、光學(xué)可變衰減片、噴墨打印頭等。射頻器件制造過程中通過雙面光刻可減小因厚金屬沉積導(dǎo)致的信號(hào)衰減。先進(jìn)封裝技術(shù)借助貫穿晶圓通孔工藝制造垂向高密度跨芯片的連接線，實(shí)現(xiàn)多層堆疊二維平面器件的三維集成。雙面處理技術(shù)直接決定上述產(chǎn)品加工質(zhì)量。例如壓力傳感器制造過程中，器件性能及質(zhì)量取決于前面與背面工藝層二者間定位精度；先進(jìn)封裝器件內(nèi)連接管道需任意布置，也對(duì)晶圓前面與背面對(duì)準(zhǔn)的套準(zhǔn)提出高精度需求。對(duì)于不透明的晶圓襯底，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)或套準(zhǔn)機(jī)均不能同時(shí)測(cè)量晶圓正面和背面標(biāo)記位置，光刻設(shè)備中雙面對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用衍生出新的雙面套準(zhǔn)測(cè)量研究方向。雙面套準(zhǔn)測(cè)量工具需具備較大的測(cè)量范圍，覆蓋晶圓表面盡可能大的區(qū)域，且測(cè)量對(duì)象涵蓋多種材料及不同厚度的襯底或薄膜。
[0003]文獻(xiàn)Proc.0f SPIE, Vol.6520, 65202R1-10, “Development andCharacterization of a 300mm Dual-Side Alignment Stepper”和美國(guó)專利US6525805 中公開了三種實(shí)現(xiàn)雙面套刻曝光的方法及裝置:其一為可見光直接探測(cè)式，通過鑲嵌至晶片臺(tái)中的光學(xué)棱鏡，由晶圓底部直接對(duì)背面標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；其二為紅外底部照射式，將紅外光源鑲嵌至晶片臺(tái)中，對(duì)晶圓背面標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；其三為紅外頂部照射式，基于紅外光穿透晶圓正面，探測(cè)晶圓背面標(biāo)記。
[0004]可見光直接探測(cè)式和紅外底部照射式，均依賴于光學(xué)棱鏡或紅外光源鑲嵌至晶片臺(tái)內(nèi)部，在晶圓背面標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)過程中，對(duì)標(biāo)記位置有限制，只能探測(cè)特定區(qū)域的標(biāo)記；紅外頂部照射式需透過晶圓整體，背面標(biāo)記清晰度嚴(yán)重依賴于晶圓厚度及材料透射特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種不用背面對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的雙面套刻系統(tǒng)及方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種用于光刻裝置的雙面套刻系統(tǒng)，其特征在于，包括:一照明模塊，用于提供輻射束；一支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐圖案形成裝置；一投影物鏡，用于將圖案成像至襯底，該襯底包括一位于背面的圖案，該襯底經(jīng)過曝光后正面獲得一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和一套刻圖案，一支撐結(jié)構(gòu)，用于固定襯底；一雙面套刻誤差測(cè)量裝置，用于測(cè)量該套刻圖案與該背面圖案的相對(duì)位置誤差，一正面對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于確定該襯底正面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置。
[0007]本發(fā)明同時(shí)公開一種用于光刻裝置的雙面套刻方法，包括:步驟一:通過前道工序在一襯底背面形成一背面圖案；
步驟二:上載所述襯底到襯底臺(tái)上，對(duì)所述襯底進(jìn)行第一次曝光，獲得一正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及正面套刻圖案；
步驟三:，下載所述襯底，對(duì)所述襯底顯影；
步驟四:獲得所述套刻圖案與所述背面圖案的相對(duì)位置誤差；
步驟五:再次上載所述襯底，根據(jù)所述正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行正面對(duì)準(zhǔn)；
步驟六:補(bǔ)償所述相對(duì)位置誤差，對(duì)所述襯底進(jìn)行第二次曝光。
[0008]更近一步地,所述步驟四中相對(duì)位置誤差Δχ?、Ayd滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種用于光刻裝置的雙面套刻系統(tǒng)，其特征在于，包括:一照明模塊，用于提供輻射束； 一支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐圖案形成裝置；一投影物鏡，用于將圖案成像至襯底，所述襯底包括一位于背面的圖案，所述襯底經(jīng)過曝光后正面獲得一對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和一套刻圖案，一支撐結(jié)構(gòu)，用于固定襯底；一雙面套刻誤差測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述套刻圖案與所述背面圖案的相對(duì)位置誤差，一正面對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，用于確定所述襯底正面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置。
2.一種用于光刻裝置的雙面套刻方法，其特征在于，包括: 步驟一:通過前道工序在一襯底背面形成一背面圖案； 步驟二:上載所述襯底到襯底臺(tái)上，對(duì)所述襯底進(jìn)行第一次曝光，獲得一正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及正面套刻圖案； 步驟三:，下載所述襯底，對(duì)所述襯底顯影； 步驟四:獲得所述套刻圖案與所述背面圖案的相對(duì)位置誤差； 步驟五:再次上載所述襯底，根據(jù)所述正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行正面對(duì)準(zhǔn)； 步驟六:補(bǔ)償所述相對(duì)位置誤差，對(duì)所述襯底進(jìn)行第二次曝光。
3.如權(quán)利要求2所述的雙面套刻方法，其特征在于，所述步驟四中相對(duì)位置誤差A(yù)xd、Δ yd滿足:
4.如權(quán)利要求2所述的雙面套刻方法，其特征在于，所述步驟五中的所述正面對(duì)準(zhǔn)具體為，利用正面對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)確定所述正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，建立襯底相對(duì)于襯底臺(tái)坐標(biāo)系的位置關(guān)系。
5.如權(quán)利要求4所述的雙面套刻方法，其特征在于，所述正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置Axa、Δ ya 為:
6.如權(quán)利要求4所述的雙面套刻方法，其特征在于，所述步驟六中的補(bǔ)償相對(duì)位置誤差為根據(jù)所述相對(duì)位置誤差和所述襯底相對(duì)于襯底臺(tái)坐標(biāo)系的位置關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償后，獲得實(shí)際曝光場(chǎng)位置。
7.如權(quán)利要求6所述的雙面套刻方法，其特征在于，所述實(shí)際曝光場(chǎng)位置(xe，xy)為:
8.如權(quán)利要求2所述的雙面套刻方法，其特征在于，所述正面對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及正面套刻圖案可合并為一種 標(biāo)記。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK103926797SQ201310009430
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月11日
【發(fā)明者】毛方林, 李煜芝, 王健 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司