本發(fā)明涉及一種在晶圓光刻工藝中與接觸式光刻機(jī)配合使用的光刻板及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

接觸式光刻機(jī)(參見圖1)的主要特點(diǎn)是：

a、光線從汞燈發(fā)出后，經(jīng)過透鏡轉(zhuǎn)化為平行線后，直接照射在光刻板上。

b、光刻板與晶圓表面貼合，間隙距離不大于10um。多次作業(yè)會(huì)影響光刻板的圖形。

c、光刻機(jī)曝光一次，即可完成一片晶圓的曝光。

d、晶圓上的光刻圖形和光刻板上圖形一致。

砷化鎵激光芯片的設(shè)計(jì)，要求芯片的諧振腔面沿著晶圓<110>解理邊方向解理形成，故砷化鎵晶圓在進(jìn)行第一步光刻時(shí)，需要將光刻圖形和表征其<110>解理邊方向的平邊進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

目前光刻板(圓形)的設(shè)計(jì)，僅設(shè)計(jì)了一個(gè)平行的長(zhǎng)方形圖案，用于在一次光刻時(shí)晶圓平邊與光刻圖形的對(duì)準(zhǔn)。這樣的設(shè)計(jì)，無論是一次光刻時(shí)，還是后續(xù)的工藝檢查時(shí)，均只能粗略的評(píng)估晶圓平邊和光刻圖形的對(duì)準(zhǔn)情況，無法精確地計(jì)算晶圓平邊和光刻圖形的偏差角度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了精確地計(jì)算晶圓平邊和光刻圖形的偏差角度，本發(fā)明提出一種與接觸式光刻機(jī)配合使用的新的光刻板。

該光刻板的特點(diǎn)是：光刻板上對(duì)應(yīng)于晶圓平邊的區(qū)域設(shè)置有標(biāo)尺圖形，所述標(biāo)尺圖形包括若干條平行標(biāo)尺，其中有兩條平行標(biāo)尺分別作為對(duì)準(zhǔn)基線和平行對(duì)準(zhǔn)標(biāo)示；所述對(duì)準(zhǔn)基線位于整個(gè)標(biāo)尺圖形的中部，是標(biāo)尺圖形中最長(zhǎng)的一條平行標(biāo)尺；所述平行對(duì)準(zhǔn)標(biāo)示與對(duì)準(zhǔn)基線之間的距離用于標(biāo)示晶圓平邊與對(duì)準(zhǔn)基線可允許的最大偏差。

在以上方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還進(jìn)一步作了如下優(yōu)化：

平行對(duì)準(zhǔn)標(biāo)示的長(zhǎng)度或方向(向左、向右)區(qū)別于其他平行標(biāo)尺。

對(duì)準(zhǔn)基線始自光刻板的左端、終于光刻板的右端。

標(biāo)尺圖形還包括且僅有一條垂直標(biāo)尺，與所述若干條平行標(biāo)尺呈十字交叉。

若干條平行標(biāo)尺的自身寬度和間距均相等。

按照上述方案在平邊對(duì)應(yīng)的光刻板區(qū)域制作標(biāo)尺圖形。光刻時(shí)，通過精確地控制晶圓平邊與標(biāo)尺圖形中對(duì)準(zhǔn)基線的距離，既可以實(shí)現(xiàn)左右兩側(cè)平行對(duì)準(zhǔn)，也可以通過計(jì)算將偏轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化成距離，實(shí)現(xiàn)精確的平邊補(bǔ)償對(duì)準(zhǔn)。方案如下：

應(yīng)用上述光刻板進(jìn)行晶圓平邊對(duì)準(zhǔn)的方法，包括以下步驟：

(1)調(diào)整光刻機(jī)左、右兩側(cè)的顯微鏡，使左、右兩側(cè)的顯微鏡均能夠觀察到光刻板上的標(biāo)尺圖形，再調(diào)整晶圓位置，使左、右兩側(cè)的顯微鏡也能夠分別觀察到晶圓平邊上兩處設(shè)定的位置(可認(rèn)為是兩個(gè)設(shè)定位置的“點(diǎn)”，這兩個(gè)“點(diǎn)”經(jīng)顯微放大后形成相對(duì)靠左側(cè)的一段平邊和相對(duì)靠右側(cè)的一段平邊)；

(2)通過標(biāo)尺圖形能夠直觀地判斷晶圓平邊與光刻板的對(duì)準(zhǔn)偏差是否在可允許的最大偏差范圍內(nèi)；微調(diào)晶圓位置，將左側(cè)顯微鏡觀察下的晶圓左側(cè)平邊與對(duì)準(zhǔn)基線對(duì)齊，將右側(cè)顯微鏡觀察下的晶圓右側(cè)平邊與對(duì)準(zhǔn)基線對(duì)齊；

(3)光刻工藝完成后，在顯微鏡下觀察光刻版在晶圓上留下的對(duì)準(zhǔn)圖形，測(cè)量左右兩側(cè)晶圓平邊與對(duì)準(zhǔn)基線的距離，計(jì)算出晶圓平邊和光刻板標(biāo)尺圖形實(shí)際的偏差距離，判斷其是否滿足工藝需求。

應(yīng)用上述光刻板進(jìn)行晶圓光刻平邊補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄒ韵虏襟E：

(1)計(jì)算光刻對(duì)準(zhǔn)工藝需要的補(bǔ)償量Xμm；

(2)調(diào)整光刻機(jī)左、右兩側(cè)的顯微鏡，使左、右兩側(cè)的顯微鏡均能夠觀察到光刻板上的標(biāo)尺圖形，再調(diào)整晶圓位置，使左、右兩側(cè)的顯微鏡也能夠分別觀察到晶圓平邊上兩處設(shè)定的位置；

(3)微調(diào)晶圓位置，將左側(cè)顯微鏡觀察下的晶圓左側(cè)平邊與對(duì)準(zhǔn)基線對(duì)齊，將右側(cè)顯微鏡觀察下的晶圓右側(cè)平邊調(diào)整至與對(duì)準(zhǔn)基線相距Xμm；

(4)光刻工藝完成后，在顯微鏡下觀察光刻版在晶圓上留下的對(duì)準(zhǔn)圖形，測(cè)量左右兩側(cè)晶圓平邊離對(duì)準(zhǔn)基線的距離，計(jì)算出晶圓平邊和光刻板標(biāo)尺圖形實(shí)際的偏差距離，判斷其是否滿足補(bǔ)償工藝需求。

本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明可以精確地實(shí)現(xiàn)平邊對(duì)準(zhǔn)以及平邊補(bǔ)償對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)光刻顯微鏡檢查時(shí)，也可以較為精確的評(píng)估晶圓平邊和光刻板圖形的實(shí)際偏差，控制了光刻對(duì)準(zhǔn)工藝的穩(wěn)定性，提升了光刻工藝的工作效率。

附圖說明

圖1為接觸式光刻機(jī)示意圖。

圖2為光刻板標(biāo)尺圖形的位置示意圖。

圖3為應(yīng)用本發(fā)明的光刻板進(jìn)行晶圓平邊對(duì)準(zhǔn)的示意圖。

圖4為應(yīng)用本發(fā)明的光刻板進(jìn)行晶圓光刻平邊補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D。

附圖標(biāo)號(hào)說明：

1‐汞燈；2‐透鏡；3‐光刻板；4‐光刻膠；40‐光刻板標(biāo)尺圖形；401‐對(duì)準(zhǔn)基線；402‐平行對(duì)準(zhǔn)標(biāo)示；5‐晶圓；50‐晶圓平邊。

具體實(shí)施方式

3寸晶圓平邊的尺寸為22mm。如圖2所示，在晶圓平邊對(duì)應(yīng)的光刻板區(qū)域制作標(biāo)尺圖形。

如圖3所示，平行對(duì)準(zhǔn)方案：

1.調(diào)整光刻機(jī)左右兩側(cè)的顯微鏡，使得其可同時(shí)觀察到光刻板對(duì)準(zhǔn)圖案，調(diào)整晶圓位置，使其也可觀察到晶圓平邊。

2.平邊對(duì)準(zhǔn)，即晶圓平邊與光刻板標(biāo)尺圖形的對(duì)準(zhǔn)基線的下邊緣對(duì)齊。將晶圓左側(cè)平邊放置在對(duì)準(zhǔn)基線下。將晶圓右側(cè)平邊放置在對(duì)準(zhǔn)基線下。對(duì)準(zhǔn)基線和平行對(duì)準(zhǔn)標(biāo)示間的距離是經(jīng)過計(jì)算后晶圓平邊和對(duì)準(zhǔn)基線可允許的最大偏差，可通過該圖形直觀的判斷晶圓平邊和光刻板標(biāo)尺圖形的對(duì)準(zhǔn)偏差是否在控制范圍內(nèi)。

3.光刻工藝完成后，在顯微鏡下觀察晶圓上的光刻板標(biāo)尺圖形，測(cè)量左右兩側(cè)晶圓平邊離對(duì)準(zhǔn)基線的距離，計(jì)算出晶圓平邊和光刻板標(biāo)尺圖形實(shí)際的偏差距離和角度，判斷其是否滿足工藝需求。

砷化鎵晶圓在進(jìn)行第一步光刻時(shí)，光刻圖形和晶圓的平邊的對(duì)準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)可以控制在-0.12°～0.12°以內(nèi)，但由于晶圓平邊和解理邊的偏轉(zhuǎn)較大，通常會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)晶圓的解理邊和光刻圖形的偏轉(zhuǎn)角度超出規(guī)范(解理邊的偏差要求為每20000um偏差控制在60um以內(nèi)，換算成對(duì)準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)為-0.17°～0.17°內(nèi))。因此，我們可以首先從某一批襯底對(duì)應(yīng)的外延片中任意挑選一片，進(jìn)行光刻、腐蝕、研磨、解理；其中，在光刻工藝完成后測(cè)量光刻圖形與晶圓平邊之間的偏轉(zhuǎn)角度，在解理工藝完成后測(cè)量解理邊與光刻圖形之間的偏轉(zhuǎn)角度，計(jì)算得出晶圓平邊與解理邊之間的偏轉(zhuǎn)角度；然后，根據(jù)計(jì)算出的晶圓平邊與解理邊之間的偏轉(zhuǎn)角度，在作業(yè)該襯底批次后續(xù)晶圓的第一步光刻時(shí)，人為地對(duì)晶圓平邊與解理邊之間的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。如圖4所示，光刻補(bǔ)償對(duì)準(zhǔn)方案：

1.計(jì)算光刻對(duì)準(zhǔn)時(shí)的補(bǔ)償值(下圖以右補(bǔ)償30um為例)。

2.調(diào)整光刻機(jī)左右兩側(cè)的顯微鏡下，使得其可同時(shí)觀察到光刻板對(duì)準(zhǔn)圖案，調(diào)整晶圓位置，使其也可觀察到晶圓平邊。

3.將晶圓左側(cè)平邊放置在對(duì)準(zhǔn)基線下。將晶圓右側(cè)平邊放置在距離對(duì)準(zhǔn)基線30um處。

4.光刻工藝完成后，在顯微鏡下觀察晶圓上的光刻板標(biāo)尺圖形，測(cè)量左右兩側(cè)晶圓平邊離對(duì)準(zhǔn)基線的距離，計(jì)算出晶圓平邊和光刻板標(biāo)尺圖形實(shí)際的偏差距離和角度，判斷其是否滿足補(bǔ)償工藝需求。