專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙面光刻機(jī)底面套刻對(duì)準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子專(zhuān)用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是用于雙面光刻機(jī)中實(shí)現(xiàn)樣片與掩模版套刻對(duì)準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
雙面光刻機(jī)中可供選擇的對(duì)準(zhǔn)方法有多種，如紅外對(duì)準(zhǔn)、四物鏡對(duì)準(zhǔn)、雙掩模對(duì)準(zhǔn)及光柵相位對(duì)準(zhǔn)等。但是，在這些對(duì)準(zhǔn)方法中，都存在著一定的甚至致命的缺陷。其中，紅外對(duì)準(zhǔn)的不足之處在于紅外顯微鏡觀(guān)察條件差，對(duì)準(zhǔn)精度低，且對(duì)準(zhǔn)速度慢，生產(chǎn)率低；晶片達(dá)到一定厚度時(shí)，紅外線(xiàn)穿透能力降低，對(duì)準(zhǔn)很困難；且不能用于不透紅外光的晶片曝光。四物鏡對(duì)準(zhǔn)原理的不足之處是光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試?yán)щy；體積龐大且設(shè)備造價(jià)高；操作不便，生產(chǎn)率低。雙掩模對(duì)準(zhǔn)原理的主要缺點(diǎn)是設(shè)備零件要求精度高且復(fù)雜；容易因掩模變形而使曝光分辨力降低。光柵相位對(duì)準(zhǔn)更是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅涉及光、機(jī)、電、材料、工藝及計(jì)算機(jī)等多學(xué)科理論，而且，光刻機(jī)其他諸多子系統(tǒng)的任何一項(xiàng)性能的好壞都可能影響到對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的精度，另外，由于光柵對(duì)準(zhǔn)要求有自動(dòng)掃描精密工件臺(tái)，使得這種對(duì)準(zhǔn)方式在接近接觸式光刻機(jī)中的應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是提供一種在雙面光刻機(jī)中僅在掩模版及樣片一側(cè)(即底面)使用兩套完全相同光學(xué)系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)雙面光刻機(jī)底面套刻對(duì)準(zhǔn)方法，它有效地克服了其他常用對(duì)準(zhǔn)方法中的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣及套刻對(duì)準(zhǔn)精度低等缺陷。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是雙面光刻機(jī)底面套刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特點(diǎn)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(shè)備及兩套成像光學(xué)系統(tǒng)置于掩模版及樣片的正下方，兩套CCD成像設(shè)備通過(guò)兩套成像光學(xué)系統(tǒng)攝取掩模版及樣片底面的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，由圖像采集卡采集圖像數(shù)據(jù)，輸入至計(jì)算機(jī)中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像進(jìn)行處理、定位并實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的掩模版及樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像的相對(duì)位置誤差，調(diào)整樣片的位置，從而實(shí)現(xiàn)樣片與掩模版套刻的精確對(duì)準(zhǔn)。
所述的樣片與掩模版的精確套刻對(duì)準(zhǔn)的過(guò)程是在計(jì)算機(jī)屏幕上同時(shí)顯示得到的靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像及動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像，通過(guò)工件臺(tái)X、Y向及水平旋轉(zhuǎn)方向θ調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合，使動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像與靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像中心重合即實(shí)現(xiàn)了樣片與掩模版套刻的精確對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有對(duì)準(zhǔn)方法相比，采用底面套刻對(duì)準(zhǔn)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低的優(yōu)點(diǎn)；采用CCD及成像光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雙面曝光只需要一個(gè)曝光頭即可實(shí)現(xiàn)，精度易于保證；實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)所需的步驟少、操作方便、速度快，克服了現(xiàn)有對(duì)準(zhǔn)方法中繁瑣的環(huán)節(jié)對(duì)精度的影響，大大提高了套刻對(duì)準(zhǔn)精度及生產(chǎn)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(zhì)量也好。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程圖。
圖1中1、掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，2、樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，3、成像光學(xué)系統(tǒng)1，4、成像光學(xué)系統(tǒng)2，5、CCD成像設(shè)備1，6、CCD成像設(shè)備2，7、圖像采集卡，8、計(jì)算機(jī)，9、承片臺(tái)，10、樣片，11、掩模版，12、曝光系統(tǒng)。
具體實(shí)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(shè)備5和6及其成像光學(xué)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(shè)備5、6通過(guò)其成像光學(xué)系統(tǒng)3、4便可攝取掩模版及樣片底面的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1、2，由圖像采集卡7采集CCD成像設(shè)備5、6攝取的圖像數(shù)據(jù)，并輸入至計(jì)算機(jī)8中，在計(jì)算機(jī)8屏幕上同時(shí)顯示得到的靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像及動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像，通過(guò)工件臺(tái)X、Y向及水平旋轉(zhuǎn)方向θ調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合，使動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像與靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像中心重合即實(shí)現(xiàn)了樣片與掩模版套刻的精確對(duì)準(zhǔn)。
如圖1、2所示，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)在安放樣片之前，通過(guò)兩路CCD成像設(shè)備5、6及其成像光學(xué)系統(tǒng)3、4分別獲取靜態(tài)掩模版上的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后由計(jì)算機(jī)8儲(chǔ)存起來(lái)，包括儲(chǔ)存圖像及其位置數(shù)據(jù)，同時(shí)，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(tái)9上，通過(guò)調(diào)焦可獲取動(dòng)態(tài)樣片底面的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記2，此時(shí)雖然因?yàn)闃悠?0擋光不能同時(shí)獲取掩模版上的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1，但由于掩模版標(biāo)記圖像及其位置數(shù)據(jù)在步驟(1)中已經(jīng)被保存下來(lái)，所以在計(jì)算機(jī)8監(jiān)視器上仍能同時(shí)看到掩模版底面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記1及其位置數(shù)據(jù)；(3)利用掩?！獦悠軐?duì)準(zhǔn)工件臺(tái)使樣片10相對(duì)于掩模版11作X、Y及θ向(水平旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像1與靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像2的中心重合即實(shí)現(xiàn)掩模版11和樣片10的底面套刻精確對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)完成對(duì)樣片10另一面的曝光。
權(quán)利要求
1.雙面光刻機(jī)底面套刻對(duì)準(zhǔn)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(shè)備(5、6)及兩套成像光學(xué)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(shè)備(5、6)通過(guò)兩套成像光學(xué)系統(tǒng)(3、4)攝取掩模版及樣片底面的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(1、2)，由圖像采集卡(7)采集圖像數(shù)據(jù)，輸入至計(jì)算機(jī)(8)中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像進(jìn)行處理、定位并實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)計(jì)算機(jī)(8)屏幕上顯示的掩模版及樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(1、2)圖像的相對(duì)位置誤差，再調(diào)整樣片的位置，實(shí)現(xiàn)樣片與掩模版套刻的精確對(duì)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面光刻機(jī)底面套刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于所述的樣片與掩模版套刻的精確對(duì)準(zhǔn)步驟是在計(jì)算機(jī)屏幕上同時(shí)顯示得到的靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(1)圖像及動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(2)圖像，通過(guò)工件臺(tái)X、Y向及水平旋轉(zhuǎn)方向θ調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的配合，使動(dòng)態(tài)的樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(2)圖像與靜態(tài)掩模版左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(1)圖像中心重合即實(shí)現(xiàn)了樣片與掩模版套刻的精確對(duì)準(zhǔn)。
全文摘要
雙面光刻機(jī)底面套刻對(duì)準(zhǔn)方法，其特點(diǎn)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(shè)備及兩套成像光學(xué)系統(tǒng)置于掩模版及樣片的正下方，兩套CCD成像設(shè)備通過(guò)兩套成像光學(xué)系統(tǒng)攝取掩模版及樣片底面的左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，由圖像采集卡采集圖像數(shù)據(jù)，輸入至計(jì)算機(jī)中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像進(jìn)行處理、定位并實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的掩模版及樣片左右對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖像的相對(duì)位置誤差，調(diào)整樣片的位置，從而實(shí)現(xiàn)樣片與掩模版的精確套刻對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便及套刻對(duì)準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G12B5/00GK1652029SQ200510011329
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2005年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者馬平, 楊春利, 胡松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所