一种用于光刻装置的双面套刻系统及方法
【专利摘要】本发明公开一种用于光刻装置的双面套刻系统，包括：一照明模块，用于提供辐射束；一支撑结构，用于支撑图案形成装置；一投影物镜，用于将图案成像至晶圆，该晶圆包括一位于背面的图案，该晶圆经过曝光后正面获得一对准标记和一套刻图案，一支撑结构，用于固定晶圆；一双面套刻误差测量装置，用于测量该套刻图案与该背面图案的相对位置误差，一正面对准系统，用于确定该晶圆正面的对准标记位置。本发明还同时公开一种用于光刻装置的双面套刻方法。
【专利说明】—种用于光刻装置的双面套刻系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻装置的双面套刻方法。
【背景技术】
[0002]半导体加工制造中，晶圆双面光刻技术已应用于微电子机械系统MEMS、射频器件制造以及先进封装【技术领域】。微机电系统加工的典型产品具体包括惯性加速度计、压力传感器、光学可变衰减片、喷墨打印头等。射频器件制造过程中通过双面光刻可减小因厚金属沉积导致的信号衰减。先进封装技术借助贯穿晶圆通孔工艺制造垂向高密度跨芯片的连接线，实现多层堆叠二维平面器件的三维集成。双面处理技术直接决定上述产品加工质量。例如压力传感器制造过程中，器件性能及质量取决于前面与背面工艺层二者间定位精度；先进封装器件内连接管道需任意布置，也对晶圆前面与背面对准的套准提出高精度需求。对于不透明的晶圆衬底，对准系统或套准机均不能同时测量晶圆正面和背面标记位置，光刻设备中双面对准技术的应用衍生出新的双面套准测量研究方向。双面套准测量工具需具备较大的测量范围，覆盖晶圆表面尽可能大的区域，且测量对象涵盖多种材料及不同厚度的衬底或薄膜。
[0003]文献Proc.0f SPIE, Vol.6520, 65202R1-10, “Development andCharacterization of a 300mm Dual-Side Alignment Stepper”和美国专利US6525805 中公开了三种实现双面套刻曝光的方法及装置:其一为可见光直接探测式，通过镶嵌至晶片台中的光学棱镜，由晶圆底部直接对背面标记进行对准；其二为红外底部照射式，将红外光源镶嵌至晶片台中，对晶圆背面标记进行对准；其三为红外顶部照射式，基于红外光穿透晶圆正面，探测晶圆背面标记。
[0004]可见光直接探测式和红外底部照射式，均依赖于光学棱镜或红外光源镶嵌至晶片台内部，在晶圆背面标记对准过程中，对标记位置有限制，只能探测特定区域的标记；红外顶部照射式需透过晶圆整体，背面标记清晰度严重依赖于晶圆厚度及材料透射特性。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种不用背面对准系统的双面套刻系统及方法。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于光刻装置的双面套刻系统，其特征在于，包括:一照明模块，用于提供辐射束；一支撑结构，用于支撑图案形成装置；一投影物镜，用于将图案成像至衬底，该衬底包括一位于背面的图案，该衬底经过曝光后正面获得一对准标记和一套刻图案，一支撑结构，用于固定衬底；一双面套刻误差测量装置，用于测量该套刻图案与该背面图案的相对位置误差，一正面对准系统，用于确定该衬底正面的对准标记位置。
[0007]本发明同时公开一种用于光刻装置的双面套刻方法，包括:步骤一:通过前道工序在一衬底背面形成一背面图案；
步骤二:上载所述衬底到衬底台上，对所述衬底进行第一次曝光，获得一正面对准标记及正面套刻图案；
步骤三:，下载所述衬底，对所述衬底显影；
步骤四:获得所述套刻图案与所述背面图案的相对位置误差；
步骤五:再次上载所述衬底，根据所述正面对准标记进行正面对准；
步骤六:补偿所述相对位置误差，对所述衬底进行第二次曝光。
[0008]更近一步地,所述步骤四中相对位置误差Δχ?、Ayd满足:
【权利要求】
1.一种用于光刻装置的双面套刻系统，其特征在于，包括:一照明模块，用于提供辐射束； 一支撑结构，用于支撑图案形成装置；一投影物镜，用于将图案成像至衬底，所述衬底包括一位于背面的图案，所述衬底经过曝光后正面获得一对准标记和一套刻图案，一支撑结构，用于固定衬底；一双面套刻误差测量装置，用于测量所述套刻图案与所述背面图案的相对位置误差，一正面对准系统，用于确定所述衬底正面的对准标记位置。
2.一种用于光刻装置的双面套刻方法，其特征在于，包括: 步骤一:通过前道工序在一衬底背面形成一背面图案； 步骤二:上载所述衬底到衬底台上，对所述衬底进行第一次曝光，获得一正面对准标记及正面套刻图案； 步骤三:，下载所述衬底，对所述衬底显影； 步骤四:获得所述套刻图案与所述背面图案的相对位置误差； 步骤五:再次上载所述衬底，根据所述正面对准标记进行正面对准； 步骤六:补偿所述相对位置误差，对所述衬底进行第二次曝光。
3.如权利要求2所述的双面套刻方法，其特征在于，所述步骤四中相对位置误差Axd、Δ yd满足:
4.如权利要求2所述的双面套刻方法，其特征在于，所述步骤五中的所述正面对准具体为，利用正面对准系统确定所述正面对准标记的位置，建立衬底相对于衬底台坐标系的位置关系。
5.如权利要求4所述的双面套刻方法，其特征在于，所述正面对准标记的位置Axa、Δ ya 为:
6.如权利要求4所述的双面套刻方法，其特征在于，所述步骤六中的补偿相对位置误差为根据所述相对位置误差和所述衬底相对于衬底台坐标系的位置关系进行补偿后，获得实际曝光场位置。
7.如权利要求6所述的双面套刻方法，其特征在于，所述实际曝光场位置(xe，xy)为:
8.如权利要求2所述的双面套刻方法，其特征在于，所述正面对准标记及正面套刻图案可合并为一种 标记。
【文档编号】G03F7/20GK103926797SQ201310009430
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月11日 优先权日:2013年1月11日
【发明者】毛方林, 李煜芝, 王健 申请人:上海微电子装备有限公司