[發明專利]一種適用于無掩模光刻機的對準方法

有效

• 申請號: 201210143185.2
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102681369A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李艷麗;胡松;陳銘勇;馮金花
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F9/00
• 分類號: G03F9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;賈玉忠

技術領域

本發明涉及一種適用于無掩模光刻機的對準方法，屬于光刻領域，涉及無掩模光刻設備中對準裝置的設計及實現，用于完成光刻套刻工藝過程前的標記對準。

背景技術

隨著微納加工技術的發展，微納器件在制作時常常需要具有較強靈活性、高效、快速、低成本的光刻技術和設備，以適應小批量、多品種的生產模式。傳統的光刻方法（即電子束光刻制作掩模，用投影光刻或接近接觸光刻進行復制）不能同時滿足靈活、高效、低成本的要求。而無掩模光刻技術正好可以解決這些難題，并且該方法可采用紫外光、深紫外光、甚至更短波長的極紫外光作為光源，因而具有很強的技術延伸性和工藝兼容性，更易在光刻實踐中得到應用，有很好的應用前景。

然而無掩模光刻技術作為一種新穎的光刻技術，在很多理論和關鍵技術上尚需要更進一步地研究，尤其是無掩模光刻技術的發展對無掩模光刻對準技術提出了新的要求。對準技術作為光刻系統的三大核心技術之一，一般要求對準精度為最細線寬的1/5～1/3。雖然傳統的掩模-硅片對準技術發展越來越成熟，但目前能查閱到的國內外針對無掩模光刻中對準技術的研究報道較少，因此研究適用于無掩模光刻的對準技術十分必要。

現在提出的對準方法主要是針對掩模和硅片上均有對準標記的情況，而無掩模光刻系統由于其無掩模的特殊性，不具備直接將掩模和硅片對準的條件。這就需要提出一種適應于無掩模的對準方法。

發明內容

本發明提供一種適用于無掩模光刻設備的對準方法。應用該方法實現無掩模光刻套刻工藝過程前的標記對準，從而提高套刻精度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：在對準標記圖形已知的情況下，應用工件臺的移動配合光電耦合成像器件采集硅片上2個以上對準標記，通過圖像處理方法（如模板匹配等方法）確定硅片上的對準標記相對載物臺的坐標值，根據得到的對準標記在載物臺的坐標值和對準標記在硅片上的坐標值，建立硅片坐標系同載物臺坐標系之間的變換關系方程。

所述的無掩模光刻機的對準方法是硅片上的標記6經第一轉向棱鏡1和第二轉向棱鏡3轉向后通過聚光鏡4成像在光電耦合成像器件5的成像靶面上，經過圖像處理確定采集到的標記相對載物臺9的坐標位置一，通過承片臺7的旋轉和工件臺8的移動能夠采集到除標記6以外的其他標記并確定其相對載物臺坐標的位置二，由于采集到的標記圖像相對硅片坐標的位置是已知的，能夠建立載物臺坐標系同硅片坐標系之間的變換關系，應用坐標變換公式推導出所放硅片同首次曝光位置的偏移量及旋轉角度，通過工件臺平移及載片臺旋轉補償實現套刻對準；其具體操作步驟包括：

步驟S1：工件臺平移到一個預定的標記位置，光電耦合成像器采集第一個對準標記，并計算其相對于載物臺的坐標；

步驟S2：工件臺平移到另一個預定的標記位置，光電耦合成像器采集第二個對準標記，并計算其相對于載物臺的坐標；

步驟S3：根據計算求得的兩個對準標記在載物臺中的位置，建立硅片坐標系同載物臺坐標系之間的坐標變換方程，推導出所放硅片同首次曝光位置的偏移量及旋轉角度，如果求解失敗，則重復步驟S1；

步驟S4：應用求得的偏移量替換上次求得的偏移量，如果此次為第一次求得，則替換預設的偏移量值；

步驟S5：按得到的旋轉角度θ轉動硅片臺，之后重復步驟S1，直至旋轉角度θ小于設定的閾值時為止;其中設定的閾值為系統管理員根據具體需要設定的。

進一步的，所述的光電耦合成像器件同載物臺的位置是相對固定的，其中光電耦合成像器件是CCD相機或四象限探測器。

進一步的，所述的轉向棱鏡為一個或多個，其能夠將硅片上的對準標記成像在光電耦合成像器件上。

進一步的，所述的方法步驟S1中預定的一個標記位置是由對準標記在硅片坐標系中的坐標位置和硅片的坐標零位同載物臺的坐標零位之間的偏移量所決定的，該對準標記是硅片上的任一個對準標記。

進一步的，所述的方法步驟S2中預定的另一標記位置是由對準標記在硅片坐標系中的坐標位置和硅片的坐標零位同載物臺的坐標零位之間的偏移量所決定的，該對準標記是除了步驟S1中選定的對準標記外的任何一個硅片上的對準標記。

進一步的，所述的方法步驟S5中指定的最小轉角是按操作者的要求提供接口，由操作者個人設定。

本發明的有益效果是：提出一種適用于無掩模光刻機的對準方法。應用該方法提高了無掩模光刻機的套刻精度，增強了無掩模光刻機的實用性，并且該方法只采用一個光電耦合成像器件，結構簡單，成本低、精度高、易實現，適應未來無掩模光刻對準技術的要求，對我國在光刻技術領域的發展具有重要意義。