[发明专利]一种晶片曝光设备及其曝光方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光罩领域，特别涉及一种晶片曝光设备及其曝光方法。

背景技术

在半导体器件的制程中，通常需光刻技术在表面涂有光敏感介质（即光阻）的半导体晶片上印刷具有特征的构图。光刻制程一般包括涂胶、曝光、显影等工艺，其中曝光工艺的关键是精准对位和自动曝光两个步骤。

精准对位步骤，是在自动曝光步骤之前高精度地将光罩板和晶片进行对位。对位精度是曝光设备的重要参数之一，直接影响曝光效果，如果对位不准，将导致理论曝光位置和实际曝光位置不符合，进而影响器件的良率。现有曝光设备对位方式中，常通过移动承载晶片的晶片载台将光罩板上的对位标记和晶片上的对位标记对准，从而实现对位。但是，由于受物镜间距的限制，往往因为对位标记超出视野范围使曝光设备不能正常进行曝光，从而影响曝光设备的稼动率，降低生产效率。并且，在半导体制程中，由于种种原因导致晶片破损。对于破损晶片，其上的对位标记缺失，在手动调节曝光机晶片载台使光罩和破损晶片对位时，容易产生偏离，且作业难度高，增加破损晶片的光罩偏几率。

鉴于以上现有技术中的不足，针对对位标记超出曝光设备物镜间距的大尺寸或小尺寸的晶片或对位标记缺失的破损晶片，有必要提供一种新的曝光方法和曝光设备。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种晶片曝光设备，包括光源、物镜、光罩板及承载光罩板的光罩载台、表面涂覆有光阻的晶片及承载晶片的晶片载台、控制系统，以及位于所述晶片载台上方的对晶片进行扫描的可移动式第一光学成像系统，其特征在于：所述曝光设备还包括位于晶片载台下方的第二光学成像系统。

其中，所述晶片包括破损晶片；所述第一和第二光学成像系统为电荷耦合元件（Charge Coupled Device，CCD）；所述第一和第二光学成像系统所使用的光波为非曝光光波；所述第一光学成像系统为高分辨率CCD；所述第二光学成像系统为低分辨率CCD，其可相对于所述晶片载台移动或固定于所述晶片载台台的正下方；所述晶片载台为透明晶片载台，并且透明晶片载台可相对于光罩载台升降。

利用本发明提供的曝光设备，本发明还公开了一种晶片曝光方法。

在其一实施例中，本发明提供一种晶片曝光方法，具体步骤如下：

S101：所述第一光学成像系统扫描所述晶片正面获取晶片图像并传输至所述控制系统；

S102：所述控制系统调取预存的第一光罩图像，并生成同时具有所述晶片图像和第一光罩图像特征的模拟图像，所述第一光罩图像与晶片图像上的光罩图案一致；

S103：所述控制系统调取预存的第二光罩图像，并使所述第二光罩图像与所述模拟图像对准，同时所述控制系统调整所述晶片载台的位置，使所述晶片和光罩板对准；

S104：所述光源发出曝光光波穿过所述光罩板上的光罩图案照射到所述晶片上进行曝光。

在其另一实施例中，本发明提供另一晶片曝光方法，具体步骤如下：

S201：所述第二光学成像系统对所述晶片背面拍照获取第一晶片图像并传输至所述控制系统，所述控制系统在所述第一晶片图像上选取若干个参考点；

S202：所述第一光学成像系统扫描所述参考点对应的所述晶片正面位置获取第二晶片图像；

S203：所述第一晶片图像和第二晶片图像在所述控制系统内转化成同时具有所述第一晶片图像和第二晶片图像特征的晶片图像；

S204：所述控制系统调取预存的第一光罩图像，并生成同时具有所述晶片图像和第一光罩图像特征的模拟图像，所述第一光罩图像与晶片图像上的光罩图案一致；

S205：所述控制系统调取预存的第二光罩图像，并使所述第二光罩图像与所述模拟图像对准，同时所述控制系统调整所述晶片载台的位置，使所述晶片和光罩板对准；

S206：所述光源发出曝光光波穿过所述光罩板上的光罩图案照射到所述晶片上进行曝光。

其中，所述晶片图像、第一晶片图像、第二晶片图像、第一光罩图像、第二光罩图像均采用不同颜色填充以便区分；所述第一光罩图像和第二光罩图像上的光罩图案相同或不同；所述第一光罩图像和第二光罩图像上分别设置有位置对应的第一标记和第二标记，所述第一标记和第二标记相同；所述晶片载台与所述模拟图像行为同步；所述参考点位于第一晶片图像边缘，其尺寸与晶粒尺寸相同。