CN102411267A

CN102411267A - 一种光刻机曝光方法

Info

Publication number: CN102411267A
Application number: CN2011103914345A
Authority: CN
Inventors: 朱骏; 陈力钧
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明公开了一种光刻机曝光方法，包括在光刻机连续工作的过程中执行的如下步骤：步骤101、当具有第一温度的硅片被传送至具有第二温度的硅片载片台之后，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；步骤102、在所述硅片形变完成后，开启真空设备使得所述硅片载片台吸住所述硅片；步骤103、进行对准和曝光操作。本发明提供的方法能够提高工艺套准精度，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，并且能够提高设备利用率。

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，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。

图2示例性示出采用现有技术的方法进行光刻得到的套准精度的数据，其中横坐标是硅片的编号，纵坐标是每一枚硅片测量的最大套准偏移量，单位是nm，加圆点的曲线是x轴的套准偏移量，加方块的曲线是y轴的套准偏移量。从图2中可以看出，如果采用现有技术的方法进行光刻，连续曝光的硅片由于硅片载片台发热会导致硅片与硅片之间的套准精度的漂移不断增大。

一种通常的解决方案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，但是这样一来会导致产能下降，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。

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，以提高光刻机的套准精度，并提高设备利用率。

本发明提供了一种光刻机曝光方法，包括在光刻机连续工作的过程中执行的如下步骤：

步骤101、当具有第一温度的硅片被传送至具有第二温度的硅片载片台之后，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；

步骤102、在所述硅片形变完成后，开启真空设备使得所述硅片载片台吸住所述硅片；

步骤103、进行对准和曝光操作。

其中，所述第一温度可以为22摄氏度至23摄氏度。

其中，所述第二温度可以为22摄氏度至25摄氏度。

其中，所述预设时间可以为1秒至100秒。

其中，所述预设时间优选地可以为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通过将低温(第一温度)硅片在高温(第二温度)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。

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示例性示出了本发明光刻机曝光方法的流程图；

图2示例性示出采用现有技术的方法进行光刻和采用本发明提供的方法进行光刻获得的硅片套准精度测量数据；

图3示例性示出采用现有技术的方法进行光刻获得的硅片形变示意图；

图4示例性示出采用本发明的方法进行光刻获得的硅片形变示意图；

图5示出了本发明提供的光刻方法中温度测量实验结果。

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1示例性示出了本发明光刻机曝光方法的流程图，包括在光刻机连续工作的过程中执行的如下步骤101-103：

步骤101、当具有第一温度的硅片被传送至具有第二温度的硅片载片台之后，将硅片在硅片载片台上静置预设时间，使得硅片与硅片载片台的温度相同。将硅片在硅片载片台上静置预设时间的过程相当于是温度平衡的过程，而且在该过程中硅片形变释放。

步骤102、在硅片形变完成后，开启真空设备使得硅片载片台吸住硅片。

步骤103、进行对准和曝光操作。

下面详细描述本发明光刻机曝光方法的实现过程。

在光刻机连续工作的过程中，由于硅片载片台经过发光装置(例如激光)的照射其温度会升高，因而为了防止低温硅片和高温硅片载片台之间的温差导致的硅片形变，在发明的实施例中，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，预设时间可以是预先设置好的，例如可以是1秒到100秒之间，优选地，可以将预设时间设置为10秒，从而使得硅片与硅片载片台之间的温度相同。其中，硅片的温度即第一温度可以是在22摄氏度到23摄氏度之间，温度精度可以为+/-0.5摄氏度，硅片载片台的温度即第二温度可以是在22摄氏度到25摄氏度之间，温度精度可以为+/-0.5摄氏度。

待硅片的形变完成后，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。

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，能够提高光刻精度。

下面通过分析现有技术与本发明的方法来说明本发明的效果。

现有技术中是采用间歇冷却硅片载片台来缓解硅片载片台的热量，这实质上是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，同时避免了由于硅片载片台温度不一致导致的硅片形变。

此外，现有技术中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，这样就导致了可能在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。

下面通过实验结果来证明本发明的效果。

图3示例性示出采用现有技术的方法进行光刻获得的曝光单元的形变示意图，图4示例性示出采用本发明的方法进行光刻获得的曝光单元的形变示意图。具体的实验过程如下：采用现有技术的光刻方法，连续曝光15枚硅片(每枚硅片曝光96次)，取其中第1、5、10、15枚这四枚硅片，将每一枚硅片进行96次曝光的套准测量数据叠加起来，得到形变示意图，如图3所示，图3示出了第1、5、10、15枚这四枚硅片的曝光单元(在该实验中掩模板是方形的，因此曝光单元的图形为方形)的形变示意图。采用本发明的光刻方法，在同样的实验条件下，连续曝光15枚硅片(每枚硅片曝光96次)，在每一枚硅片曝光后，放置下一枚硅片时将下一枚硅片静置10秒，使得硅片与硅片载片台温度相同，而且也模拟了具有冷却功能的硅片载片台的效果，然后进行下一枚硅片的曝光；取其中第1、5、10、15枚这四枚硅片，将每一枚硅片进行96次曝光的套准测量数据叠加起来，得到形变示意图，如图4所示，图4示出了第1、5、10、15枚这四枚硅片的曝光单元的形变示意图。

从图3中可以发现，硅片的曝光单元形变量在不断变大，由此可以进一步证明连续曝光硅片载片台的热量积累效应非常明显。从图4中可以发现，采用本发明提供的光刻方法，硅片与硅片之间的形变量减小。

另外，图5示出了本发明提供的光刻方法中温度测量实验结果，图5中横坐标是时间，单位是秒，纵坐标是温度，单位是摄氏度，图中多条曲线分别示出的是硅片上不同位置的温度曲线，图中的直线反映硅片载片台的温度。从图5中可以看出，经过大约10秒的时间后，硅片的温度上升到大约与硅片载片台一致的温度。具体而言，硅片在从140秒到150秒大约10秒的时间内温度从大约23.1摄氏度上升到大约23.3摄氏度，即上升到硅片载片台的温度。

从图5可以看出，在大约10秒的时间内，硅片温度可以达到与硅片载片台的温度几乎一致，因此将硅片在硅片载片台上静置的预设时间长度设置为10秒是合适的、可行的。

另外，图5中还示意出了现有技术中进行增强型全硅片对准(EnhancedGlobal Alignment，简称EGA)的时机，在现有技术中，将硅片放置到硅片载片台上即开始进行EGA，然而这时硅片与硅片载片台温度不一致，硅片的形变未释放，因而可能导致对准精度下降。而本发明中，是在将硅片在硅片载片台上静置10秒之后开始EGA，这时硅片的温度与硅片载片台的温度一致，硅片的形变已经释放，因此相对于现有技术，可以提高对准精度。

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

1.一种光刻机曝光方法，包括在光刻机连续工作的过程中执行的如下步骤：

步骤103、进行对准和曝光操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一温度为22摄氏度至23摄氏度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二温度为22摄氏度至25摄氏度。

4.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。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预设时间为10秒。

6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的方法，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。