CN102411266B - 一种光刻机曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻机曝光方法，包括：步骤101、将硅片传送至硅片载片台；步骤102、开启真空设备使得硅片载片台吸住硅片；步骤103、进行对准，对所述硅片上的芯片进行分批次曝光，其中，在进行每批次曝光时在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行曝光。本发明提供的方法，确保了高温的芯片能够冷却而不会将形变传递给邻近的芯片，能够获得更佳的工艺套准进度，并且能够在光刻机连续工作的过程中实现高度的硅片与硅片、批次与批次之间的均匀性。

Description

一种光刻机曝光方法

技术领域

本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种光刻机曝光方法。

背景技术

目前光刻技术伴随集成电路制造工艺的不断进步，线宽的不断缩小，半导体器件的面积正变得越来越小，半导体的布局已经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功能的集成电路；由最初的集成电路(IntegratedCircuit，简称IC)随后到大规模集成电路(Large Scale Integration，简称LSI)，超大规模集成电路(Very Large Scale Integration，简称VLSI)，直至今天的特大规模集成电路(Ultra Large Scale Integration，简称ULSI)，器件的面积进一步缩小，功能更为全面强大。考虑到工艺研发的复杂性、长期性和高昂的成本等等不利因素的制约，如何在现有技术水平的基础上进一步提高器件的集成密度，缩小芯片的面积，在同一枚硅片上尽可能多地得到有效的芯片数从而提高整体利益，将越来越受到芯片设计者和制造商的重视。其中光刻工艺就担负着关键的作用，对于光刻技术而言，光刻设备、工艺及掩模板技术即是其中的重中之重。

在光刻工艺中，需要将硅片进行对准然后曝光。对准是确定硅片上图形的位置、方向和变形的过程。对准过程的结果或者每个连续的图形与先前层匹配的精度，被称作套准。套准的精度(即套准精度)是测量套准系统把光掩模板上的图形套准到硅片上图形的能力。

在使用光掩模进行硅片光刻的过程中，传统的曝光方式如图1所示，光刻机从硅片边缘开始重复的依次曝光，图1中的圆形示出硅片2的轮廓，图1中的各个正方形示意硅片2上的芯片1，图1中的带箭头的线示意曝光的顺序和路径。需要说明的是，图1中圆形外部的部分正方形不是表示实际的芯片位置。

曝光的芯片受到高温的光线照射会发生形变，进而影响周边的未被曝光的芯片。由于连续曝光，这一影响会依次传递，从而导致硅片的整体套准精度发生漂移。图2示出了采用现有技术的光刻机曝光方法产生的芯片形变的模拟结果，其中雪花点图案示意前层曝光的芯片6，前层曝光是指上一次光刻工艺层的曝光操作，斜纹图案示意本层曝光的芯片5，本层曝光是指本次光刻工艺层的曝光操作，其中，本层和前层分别属于同一工艺流程的先后不同道工序。从图2中可以看出，本层曝光的芯片与前层曝光的芯片相比发生了形变。

图3示出了采用现有技术的光刻机曝光方法的芯片形变的实际测量数据。从图3的实际测量数据可以看出，曝光后的芯片发生了较为严重的变形。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种光刻机曝光方法，以减少曝光过程中的芯片的形变，进而提高套准精度。

本发明提供了一种光刻机曝光方法，包括：

步骤101、将硅片传送至硅片载片台；

步骤102、开启真空设备使得硅片载片台吸住硅片；

步骤103、进行对准，对所述硅片上的芯片进行分批次曝光，其中，在进行每批次曝光时在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行曝光。

其中，所述步骤103中对所述硅片上的芯片进行分批次曝光，可以包括：

在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行第一批次曝光，使得曝光路径上两两曝光了的芯片之间间隔一个未被曝光的芯片；

在所述第一批次曝光之后，以间隔方式对于在所述第一批次曝光过程中未被曝光的其余芯片进行曝光。

在上述技术方案的基础上，所述步骤101可以包括在光刻机连续工作的过程中，当具有第一温度的所述硅片被传送至具有第二温度的所述硅片载片台之后，将所述硅片在所述硅片载片台上静置预设时间，使得所述硅片与所述硅片载片台之间的温度相同。

其中，所述预设时间可以为1秒至100秒。较佳地，所述预设时间为10秒。

其中，在所述步骤101中将所述硅片在所述硅片载片台上静置预设时间的过程中，未开启所述真空设备。

本发明提供的光刻机曝光方法，在光刻机连续工作的过程中，将曝光芯片次序进行了重新安排，对硅片上的芯片进行分批次曝光，在每一批次曝光时以间隔方式进行曝光，确保任何在曝光路径上两个连续的芯片不会被依次曝光，待完成首批次曝光之后，再进行下一批次的曝光，这样确保高温的芯片能够冷却而不会将形变传递给邻近的芯片。采用本发明提供的光刻机曝光方法，能够获得更佳的工艺套准进度，并且能够在光刻机连续工作的过程中实现高度的硅片与硅片、批次与批次之间的均匀性。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1示例性示出了传统光刻机曝光方法的曝光示意图；

图2示出了采用现有技术的光刻机曝光方法产生的芯片形变的模拟结果；

图3示出了采用现有技术的光刻机曝光方法的芯片形变的实际测量数据；

图4示例性示出了本发明光刻机曝光方法的流程图；

图5示例性示出了本发明光刻机曝光方法中分批次曝光的示意图；

图6示意性示出了采用本发明提供的光刻机曝光方法的芯片形变的实际测量数据。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。

图4示例性示出了本发明光刻机曝光方法的流程图，包括

步骤101、将硅片传送至硅片载片台。

步骤102、开启真空设备使得硅片载片台吸住硅片。

步骤103、进行对准，对所述硅片上的芯片进行分批次曝光，其中，在进行每批次曝光时在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行曝光。

下面详细描述本发明光刻机曝光方法的实现过程。

如果采用传统的连续曝光方式，由于曝光的芯片受到高温光线照射会发生形变，进而影响周边未被曝光的芯片。若连续曝光，则这一影响会依次传递，进而导致硅片整体套准精度发生漂移。在本发明的实施例中，将曝光芯片的次序进行了重新安排，确保曝光路径上任何两个连续的芯片不会被依次曝光。具体而言，当硅片被传送至硅片载片台之后，开启真空设备，使得硅片载片台吸住硅片。然后进行对准，对硅片上的芯片进行分批次曝光，例如可以分成两批或多个批次进行曝光，使得硅片上任何两个连续(或相邻)的芯片不会在同一批次中被曝光。

例如，可以采用如图5所示的方式进行分批次曝光。具体地，可以在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行第一批次曝光，使得曝光路径上两两曝光了的芯片之间间隔一个未被曝光的芯片；在第一批次曝光之后，以间隔方式对于在第一批次曝光过程中未被曝光的其余芯片进行曝光。

图5中圆形示意硅片2的形状，正方形示意硅片2上的芯片，芯片1是进行第一批次曝光的芯片，芯片3是进行第二批次曝光的芯片。在对第一批次芯片1曝光之后，对第二批次芯片3进行曝光。从图5中可以看出，在曝光路径(曝光路径可以采用如图1所示的路径)上任意相邻的两个芯片均是分成两个批次来曝光的，在进行完第一批次的曝光之后，曝光路径上两两曝光了的芯片之间间隔一个未被曝光的芯片，该未被曝光的芯片在第二批次进行曝光。例如第一行的第一个芯片和第三个芯片是在第一批次进行曝光，第一行的第二个芯片是在第二批次进行曝光，第一批次曝光的芯片1和第二批次曝光的芯片3形成了一种类似于国际象棋的棋盘格的排布。这样，当进行第二批次曝光时，第一批次曝光过的芯片有时间进行冷却，从而使得第一批次曝光过的高温芯片不会将形变传递给邻近的芯片。

当还可以分成更多的批次来进行曝光，只要确保任何两个连续的芯片不会被在同一批次曝光即可。

本发明提供的光刻机曝光方法，在光刻机连续工作的过程中，将曝光芯片的次序进行了重新安排，对硅片上的芯片进行分批次曝光，确保任何两个连续的芯片不会被依次曝光，待完成首批次曝光之后，再进行下一批次的曝光，这样确保高温的芯片能够冷却而不会将形变传递给邻近的芯片。采用本发明提供的光刻机曝光方法，能够获得更佳的工艺套准精度，并且能够在光刻机连续工作的过程中实现高度的硅片与硅片、批次与批次之间的均匀性。

下面通过实验结果来证明本发明的效果。

图6示意性示出了采用本发明提供的光刻机曝光方法的芯片形变的实际测量数据，将图6与图3所示的实际测量数据比较，可以发现，采用本发明的光刻机曝光方法后，与采用现有技术的光刻机曝光方法相比，芯片的形变得到了显著的改善。

对于光刻工艺而言，在使用光掩模进行硅片光刻的过程中，当硅片载片台被光刻机的发光装置(例如激光)照射一定时间以后，会发生发热状况，热量会引起硅片的形变，进而导致在光刻机连续工作中硅片与硅片、批次与批次之间工艺套准精度下降。

现有技术中的一种方法是采用硅片曝光过程中间歇冷却硅片载片台的方法来控制套准精度，这会导致产能下降，而且设备的利用率降低。另外，由于随着曝光，温度是不断累积的，即使进行间歇冷却，批次与批次间以及硅片与硅片间的差异也是无法避免的。

为了克服上述问题，较佳地，在本发明的上述步骤101中，当具有第一温度的所述硅片被传送至具有第二温度的所述硅片载片台之后，可以将所述硅片在所述硅片载片台上静置预设时间，使得所述硅片与所述硅片载片台之间的温度相同。第一温度可以是22摄氏度至23摄氏度，温度精度可以为+/-0.5摄氏度，第二温度可以是在22摄氏度到25摄氏度之间，温度精度可以为+/-0.5摄氏度。

其中预设时间可以是1秒至100秒，较佳地可以将预设时间设置为10秒。

具体地，在光刻机连续工作的过程中，当低温的硅片被传输至高温的硅片载片台之后，先将低温硅片在硅片载片台上放置预设时间，使得硅片与硅片载片台之间的温度相同。在等待硅片与硅片在片台温度相同的过程中，硅片的形变完成，然后，开启真空设备(例如真空吸盘)，使得硅片载片台吸住硅片。然后开始对准、曝光等操作，完成光刻工艺。在曝光操作中可以采用如前述各实施例介绍的分批次曝光的方法，以避免任何两个连续的芯片被在同一批次中曝光，确保高温的芯片能够冷却而不会将形变传递给邻近的芯片。

需要说明的是，在本发明的实施例中，将硅片在硅片载片台上静置预设时间的过程中，真空设备是不开启的，而是等到硅片与硅片载片台的温度相同并且硅片形变完成后才开启真空设备。这样，可以保证是在硅片的形变完成之后进行后续的对准、曝光步骤，能够提高光刻工艺的套准精度。

下面通过分析来说明本发明的效果。

如果采用间歇冷却硅片载片台来缓解硅片载片台的热量，则实质上是采用了一种暂停光刻机工作的方法。由于间歇冷却，光刻机无法连续工作，因而，使得设备利用率下降。而本发明中是在光刻机连续工作的过程中将硅片在硅片载片台上静置预设时间，这样，不会导致光刻工艺的中断，而且通过合理设置预设时间的长度，可以既保证在尽量短的时间内使得硅片载片台与硅片的温度一致，从而使得设备利用率得以提高，同时达到了避免由于硅片与硅片载片台温度不一致导致的硅片形变。

此外，如果通过间歇冷却硅片载片台来缓解硅片载片台的热量，然而在非间隙冷却期间硅片载片台的热量仍在累积，而且在非间歇冷却期间硅片是在与硅片载片台之间仍然存在的温差的情况下进行曝光，这样就导致了可能硅片曝光后发生形变，从而使得套准精度下降。而本发明中，对于每一个硅片，是将其在硅片载片台上静置预设时间后进行曝光，经过预设时间后，硅片与硅片载片台温度相同，硅片的形变完成，然后再进行曝光，这样就避免出现曝光后硅片发生形变，从而进一步提高了套准精度。

综上所述，本发明提供的光刻机曝光方法，在光刻机连续工作的过程中，将曝光芯片次序进行了重新安排，对硅片上的芯片进行分批次曝光，确保任何两个连续的芯片不会被依次曝光，待完成首批次曝光之后，再进行下一批次的曝光，这样确保高温的芯片能够冷却而不会将形变传递给邻近的芯片。采用本发明提供的光刻机曝光方法，能够获得更佳的工艺套准进度，并且能够在光刻机连续工作的过程中实现高度的硅片与硅片、批次与批次之间的均匀性。

而且，在光刻机连续工作的过程中通过将低温硅片在高温硅片载片台上静置预设时间来使得硅片与硅片载片台之间的温度相同，从而防止了由于低温硅片和高温硅片载片台之间的温差导致的硅片形变，进而获得了更好的工艺套准精度，并且在光刻机的连续工作过程中实现了高度的硅片与硅片、批次与批次之间的均匀性。此外，由于是光刻机连续工作，不存在光刻机间隙冷却，因而使得设备利用率得以提高。

虽然已参照典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种光刻机曝光方法，包括：

步骤101、将硅片传送至硅片载片台；

步骤102、开启真空设备使得硅片载片台吸住硅片；

步骤103、进行对准，对所述硅片上的芯片进行分批次曝光，其中，在进行每批次曝光时在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行曝光；

其中，所述步骤101包括在光刻机连续工作的过程中，当具有第一温度的所述硅片被传送至具有第二温度的所述硅片载片台之后，将所述硅片在所述硅片载片台上静置预设时间，使得所述硅片与所述硅片载片台之间的温度相同；

在所述步骤101中将所述硅片在所述硅片载片台上静置预设时间的过程中，未开启所述真空设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤103中对所述硅片上的芯片进行分批次曝光，包括：

在曝光路径上以间隔的方式对芯片进行第一批次曝光，使得曝光路径上两两曝光了的芯片之间间隔一个未被曝光的芯片；

在所述第一批次曝光之后，以间隔方式对于在所述第一批次曝光过程中未被曝光的其余芯片进行曝光。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设时间为1秒至100秒。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预设时间为10秒。

Images