一种在晶圆光刻工艺中与接触式光刻机配合使用的光刻板的制作方法

本实用新型涉及一种在晶圆光刻工艺中与接触式光刻机配合使用的光刻板。

背景技术：

接触式光刻机(参见图1)的主要特点是：

a、光线从汞灯发出后，经过透镜转化为平行线后，直接照射在光刻板上。

b、光刻板与晶圆表面贴合，间隙距离不大于10um。多次作业会影响光刻板的图形。

c、光刻机曝光一次，即可完成一片晶圆的曝光。

d、晶圆上的光刻图形和光刻板上图形一致。

砷化镓激光芯片的设计，要求芯片的谐振腔面沿着晶圆<110>解理边方向解理形成，故砷化镓晶圆在进行第一步光刻时，需要将光刻图形和表征其<110>解理边方向的平边进行对准。

目前光刻板(圆形)的设计，仅设计了一个平行的长方形图案，用于在一次光刻时晶圆平边与光刻图形的对准。这样的设计，无论是一次光刻时，还是后续的工艺检查时，均只能粗略的评估晶圆平边和光刻图形的对准情况，无法精确地计算晶圆平边和光刻图形的偏差角度。

技术实现要素：

为了精确地计算晶圆平边和光刻图形的偏差角度，本实用新型提出一种与接触式光刻机配合使用的新的光刻板。

该光刻板的特点是：光刻板上对应于晶圆平边的区域设置有标尺图形，所述标尺图形包括若干条平行标尺，其中有两条平行标尺分别作为对准基线和平行对准标示；所述对准基线位于整个标尺图形的中部，是标尺图形中最长的一条平行标尺；所述平行对准标示与对准基线之间的距离用于标示晶圆平边与对准基线可允许的最大偏差。

在以上方案的基础上，本实用新型还进一步作了如下优化：

平行对准标示的长度或方向(向左、向右)区别于其他平行标尺。

对准基线始自光刻板的左端、终于光刻板的右端。

标尺图形还包括且仅有一条垂直标尺，与所述若干条平行标尺呈十字交叉。

若干条平行标尺的自身宽度和间距均相等。

按照上述方案在平边对应的光刻板区域制作标尺图形。光刻时，通过精确地控制晶圆平边与标尺图形中对准基线的距离，既可以实现左右两侧平行对准，也可以通过计算将偏转角度转化成距离，实现精确的平边补偿对准。方案如下：

应用上述光刻板进行晶圆平边对准的方法，包括以下步骤：

(1)调整光刻机左、右两侧的显微镜，使左、右两侧的显微镜均能够观察到光刻板上的标尺图形，再调整晶圆位置，使左、右两侧的显微镜也能够分别观察到晶圆平边上两处设定的位置(可认为是两个设定位置的“点”，这两个“点”经显微放大后形成相对靠左侧的一段平边和相对靠右侧的一段平边)；

(2)通过标尺图形能够直观地判断晶圆平边与光刻板的对准偏差是否在可允许的最大偏差范围内；微调晶圆位置，将左侧显微镜观察下的晶圆左侧平边与对准基线对齐，将右侧显微镜观察下的晶圆右侧平边与对准基线对齐；

(3)光刻工艺完成后，在显微镜下观察光刻版在晶圆上留下的对准图形，测量左右两侧晶圆平边与对准基线的距离，计算出晶圆平边和光刻板标尺图形实际的偏差距离，判断其是否满足工艺需求。

应用上述光刻板进行晶圆光刻平边补偿的方法，包括以下步骤：

(1)计算光刻对准工艺需要的补偿量Xμm；

(2)调整光刻机左、右两侧的显微镜，使左、右两侧的显微镜均能够观察到光刻板上的标尺图形，再调整晶圆位置，使左、右两侧的显微镜也能够分别观察到晶圆平边上两处设定的位置；

(3)微调晶圆位置，将左侧显微镜观察下的晶圆左侧平边与对准基线对齐，将右侧显微镜观察下的晶圆右侧平边调整至与对准基线相距Xμm；

(4)光刻工艺完成后，在显微镜下观察光刻版在晶圆上留下的对准图形，测量左右两侧晶圆平边离对准基线的距离，计算出晶圆平边和光刻板标尺图形实际的偏差距离，判断其是否满足补偿工艺需求。

本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型可以精确地实现平边对准以及平边补偿对准，同时光刻显微镜检查时，也可以较为精确的评估晶圆平边和光刻板图形的实际偏差，控制了光刻对准工艺的稳定性，提升了光刻工艺的工作效率。

附图说明

图1为接触式光刻机示意图。

图2为光刻板标尺图形的位置示意图。

图3为应用本实用新型的光刻板进行晶圆平边对准的示意图。

图4为应用本实用新型的光刻板进行晶圆光刻平边补偿的示意图。

附图标号说明：

1‐汞灯；2‐透镜；3‐光刻板；4‐光刻胶；40‐光刻板标尺图形；401‐对准基线；402‐平行对准标示；5‐晶圆；50‐晶圆平边。

具体实施方式

3寸晶圆平边的尺寸为22mm。如图2所示，在晶圆平边对应的光刻板区域制作标尺图形。

如图3所示，平行对准方案：

1.调整光刻机左右两侧的显微镜，使得其可同时观察到光刻板对准图案，调整晶圆位置，使其也可观察到晶圆平边。

2.平边对准，即晶圆平边与光刻板标尺图形的对准基线的下边缘对齐。将晶圆左侧平边放置在对准基线下。将晶圆右侧平边放置在对准基线下。对准基线和平行对准标示间的距离是经过计算后晶圆平边和对准基线可允许的最大偏差，可通过该图形直观的判断晶圆平边和光刻板标尺图形的对准偏差是否在控制范围内。

3.光刻工艺完成后，在显微镜下观察晶圆上的光刻板标尺图形，测量左右两侧晶圆平边离对准基线的距离，计算出晶圆平边和光刻板标尺图形实际的偏差距离和角度，判断其是否满足工艺需求。

砷化镓晶圆在进行第一步光刻时，光刻图形和晶圆的平边的对准偏转可以控制在-0.12°～0.12°以内，但由于晶圆平边和解理边的偏转较大，通常会导致出现晶圆的解理边和光刻图形的偏转角度超出规范(解理边的偏差要求为每20000um偏差控制在60um以内，换算成对准偏转为-0.17°～0.17°内)。因此，我们可以首先从某一批衬底对应的外延片中任意挑选一片，进行光刻、腐蚀、研磨、解理；其中，在光刻工艺完成后测量光刻图形与晶圆平边之间的偏转角度，在解理工艺完成后测量解理边与光刻图形之间的偏转角度，计算得出晶圆平边与解理边之间的偏转角度；然后，根据计算出的晶圆平边与解理边之间的偏转角度，在作业该衬底批次后续晶圆的第一步光刻时，人为地对晶圆平边与解理边之间的偏转进行补偿。如图4所示，光刻补偿对准方案：

1.计算光刻对准时的补偿值(下图以右补偿30um为例)。

2.调整光刻机左右两侧的显微镜下，使得其可同时观察到光刻板对准图案，调整晶圆位置，使其也可观察到晶圆平边。

3.将晶圆左侧平边放置在对准基线下。将晶圆右侧平边放置在距离对准基线30um处。

4.光刻工艺完成后，在显微镜下观察晶圆上的光刻板标尺图形，测量左右两侧晶圆平边离对准基线的距离，计算出晶圆平边和光刻板标尺图形实际的偏差距离和角度，判断其是否满足补偿工艺需求。