CN103034062B - 用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统 - Google Patents

用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103034062B
CN103034062B CN201110295452.3A CN201110295452A CN103034062B CN 103034062 B CN103034062 B CN 103034062B CN 201110295452 A CN201110295452 A CN 201110295452A CN 103034062 B CN103034062 B CN 103034062B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mask plate
light
optical
optical device
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110295452.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103034062A (zh
Inventor
伍强
顾一鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Corp
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp filed Critical Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority to CN201110295452.3A priority Critical patent/CN103034062B/zh
Priority to US13/441,838 priority patent/US9081149B2/en
Publication of CN103034062A publication Critical patent/CN103034062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103034062B publication Critical patent/CN103034062B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/30—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
    • G02B7/32—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
    • G03F7/2026—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure for the removal of unwanted material, e.g. image or background correction
    • G03F7/2028—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure for the removal of unwanted material, e.g. image or background correction of an edge bead on wafers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统。所述光学模块包括光源、具有孔的掩模板和曝光光学器件。光源用于发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光。掩模板位于光源和曝光光学器件之间，从光源发射的光经过掩模板后到达曝光光学器件。曝光光学器件用于将掩模板的孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘，以形成聚焦的光斑。光源、具有孔的掩模板和曝光光学器件的位置以及孔的尺寸被设置为使得入射光的光轴垂直于晶片表面，并且使得光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖晶片边缘。由此，可以更精确地去除晶片边缘上的光致抗蚀剂。

Description

用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统
技术领域
本发明涉及一种用于去除晶片边缘的光致抗蚀剂的方法和设备，特别涉及一种能够利用晶片边缘曝光更精确地去除晶片边缘上的光致抗蚀剂的方法、光学模块和自动聚焦系统。
背景技术
微电子产业的飞速发展要求半导体器件的特征尺寸越来越小，器件特征尺寸的减小在很大程度上依赖于光刻工艺。
光刻工艺主要包括三个步骤，即光致抗蚀剂的涂敷、曝光和显影，其中光致抗蚀剂的涂敷为光刻工艺的第一步，因此光致抗蚀剂的涂敷的优劣直接影响后续工艺的成品率。对于光致抗蚀剂的涂敷而言，涂敷在晶片上的光致抗蚀剂层必须具备均匀的厚度，现有技术中一般采用旋涂的方式。旋涂是指将晶片固定于旋涂机台的旋转轴上，在晶片处于旋转的状况下进行光致抗蚀剂的涂敷，利用离心力使光致抗蚀剂均匀分布于晶片的表面。利用旋涂形成的光致抗蚀剂层虽然在晶片的中央区(也称作有效区域)具有均匀的厚度，但是在晶片边缘的区域容易产生光致抗蚀剂的堆积，这样的在晶片边缘的光致抗蚀剂的堆积称为晶边(edge bead)。在晶片边缘堆积的光致抗蚀剂在后续工艺(如烘烤)中容易发生剥离或在晶片上产生颗粒，进而影响中央区的图形转移，使得无法得到良好的图形。此外，光致抗蚀剂的堆积还可能造成机台污染等问题。因此，在光致抗蚀剂的涂敷后，一般会进行晶边去除工艺以去除晶片边缘的光致抗蚀剂。
常见的晶边去除工艺有两种。一种是化学方法，在旋涂光致抗蚀剂后，喷出少量溶剂在晶片的正反面边缘，并控制溶剂不要到达晶片的中央区。但是利用该化学方法去除晶边比较粗糙，空间分辨率较低，为约0.5-1mm。另一种方法是光学方法，即晶片边缘曝光(WEE)，在旋涂光致抗蚀剂后，通过将图形定义元件(例如具有孔的掩模)在晶片边缘的投影来将图形传递到晶片边缘的光致抗蚀剂上，例如图1所示。在完成晶片边缘上的图形曝光后，进行显影处理以去除晶片边缘的光致抗蚀剂。虽然与化学方法相比，利用该光学方法能较为精确地控制要去除的晶边的宽度和位置，提高了空间分辨率。但是，由于图形定义元件的投影将导致大约50μm的模糊边缘，因此利用该光学方法去除晶边后，仍存在相当宽的光致抗蚀剂被部分去除的过渡区域。这样的过渡区域很容易引入缺陷，降低工艺的成品率。
因此，需要一种能够更精确地去除晶片边缘的光致抗蚀剂的方法和设备。
发明内容
本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于晶片边缘曝光的光学模块，包括光源、具有孔的掩模板和曝光光学器件，所述光源用于发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光，所述掩模板位于所述光源和所述曝光光学器件之间，从所述光源发射的光经过所述掩模板后到达所述曝光光学器件，所述曝光光学器件用于将所述孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘，以形成聚焦的光斑。所述光源、具有孔的掩模板和曝光光学器件的位置以及所述孔的尺寸被设置为使得入射光的光轴垂直于晶片表面，并且使得所述光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘。
优选地，所述曝光光学器件包括透镜或透镜组。
优选地，所述光学模块还包括设置在所述光源和所述掩模板之间的光束均质器，其中所述光源发射的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光照射到所述掩模板。
根据本发明的第二方面，提供了一种利用光学模块进行晶片边缘曝光的方法，所述光学模块包括光源、具有孔的掩模板和曝光光学器件，所述方法包括如下步骤：将所述掩模板设置在所述光源和所述曝光光学器件之间；所述光源发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光；从所述光源发射的光经过所述掩模板的所述孔后到达所述曝光光学器件；所述曝光光学器件将所述孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘，以形成聚焦的光斑；以及设置所述光源、具有孔的掩模板和曝光光学器件的位置以及所述孔的尺寸，以使得入射光的光轴垂直于晶片表面，并且使得所述光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘。
优选地，所述方法还包括旋转所述晶片以利用所述聚焦的光斑使整个晶片边缘被曝光，以及进行显影处理以去除整个晶边边缘的光致抗蚀剂。
优选地，所述方法还包括使所述光源发射的光经过光束均质器后变为强度分布均匀的光照射到所述掩模板。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于晶片边缘曝光的自动聚焦系统，包括光学模块、控制模块和光路调节模块。所述光学模块包括光源、第一掩模板、第一光学器件和第二光学器件，所述光源用于发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光，从所述光源发射的光依次经过所述第一掩模板、第一光学器件和第二光学器件后到达晶片边缘，所述第一掩模板具有第一孔，所述第一光学器件用于将来自所述第一掩模板的所述第一孔的光引导到所述第二光学器件，所述第二光学器件用于将所述第一孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘以形成光斑。所述光源、第一掩模板的第一孔、第一光学器件和第二光学器件在所述光学模块中的位置以及所述第一孔的尺寸被设置为使得入射光的光轴能够垂直于晶片表面，并且使得所述光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘。所述光学模块还包括具有第二孔的第二掩模板和光探测器。所述第二掩模板的第二孔被设置为与所述第一掩模板的第一孔关于所述第一光学器件的半反射面呈镜像对称，并且所述第二掩模板的第二孔的尺寸与所述第一掩模板的第一孔的尺寸相等，其中从所述晶片边缘反射的光经过所述第二光学器件后由所述第一光学器件引导到所述第二掩模板。所述光探测器设置在与所述第二掩模板的设置有所述第一光学器件的一侧相反的一侧，用于收集进入所述第二掩模板的第二孔的光并输出光强信号。所述第二掩模板的位置被设置为使得，当所述光斑处于聚焦状态时由所述光探测器输出的第一光强信号大于当所述光斑处于离焦状态时由所述光探测器输出的光强信号。所述控制模块用于当所述光探测器输出的光强信号小于所述第一光强信号时，输出控制信号。所述光路调节模块包括：第一光路调节机构，附接到所述光学模块，用于来自所述控制模块的控制信号调节所述光学模块相对于水平面的倾斜程度以使得入射光的光轴垂直于晶片表面；和第二光路调节机构，附接到所述光学模块，用于根据来自所述控制模块的控制信号在垂直于晶片表面的方向上调节所述光学模块的位置以使得所述光斑处于聚焦状态。
优选地，所述第二光路调节机构包括平移部件、螺线管和铁磁轴，通过调节所述螺线管的电流大小来调节所述铁磁轴的位置，从而沿着平移部件移动所述光学模块。
优选地，所述第二光路调节机构包括平移部件和步进马达，通过调节所述步进马达的螺杆来沿着平移部件移动所述光学模块。
优选地，所述第一光学器件包括分束器。
优选地，所述第二光学器件包括透镜或透镜组。
优选地，所述光学模块还包括设置在所述光源和所述第一掩模板之间的光束均质器，其中所述光源发射的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光。
优选地，所述控制模块被配置用于输出增加所述光源的驱动电流的信号，以便增加所述光源的光强。
优选地，所述光源、所述光探测器、所述第二光路调节机构通过线缆连接到所述控制模块。
优选地，所述光探测器是二维阵列探测器。
优选地，所述光探测器是电荷耦合探测器或CMOS探测器的二维阵列。
优选地，所述二维阵列探测器的最小阵列为2乘以2。
优选地，所述光路调节模块还包括支撑机构，所述支撑机构包括背板、顶板和弹簧。
根据本发明的第四方面，提供了一种利用自动聚焦系统进行晶片边缘曝光的方法，所述自动聚焦系统包括光学模块、控制模块和光路调节模块，所述光学模块包括光源、具有第一孔的第一掩模板、具有第二孔的第二掩模板、第一光学器件、第二光学器件和光探测器，所述方法包括如下步骤：所述光源发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光；从所述光源发射的光经过所述第一掩模板后入射到所述第一光学器件；所述第一光学器件将来自所述第一掩模板的所述第一孔的光引导到所述第二光学器件；所述第二光学器件将所述第一孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘，以形成光斑；设置所述光源、第一掩模板的第一孔、第一光学器件和第二光学器件在所述光学模块中的位置以及所述第一孔的尺寸以使得入射光的光轴能够垂直于晶片表面，并且使得所述光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘；入射到晶片边缘的光被反射后依次经过所述第二光学器件和所述第一光学器件；所述第一光学器件将来自所述第二光学器件的光引导到所述第二掩模板；所述光探测器收集进入所述第二掩模板的第二孔的光并输出光强信号；设置所述第二掩模板的第二孔的位置和所述第二孔的尺寸，以使得所述第二掩模板的第二孔被设置为与所述第一掩模板的第一孔关于所述第一光学器件的半反射面呈镜像对称，并且所述第二掩模板的第二孔的尺寸与所述第一掩模板的第一孔的尺寸相等，其中当所述光斑处于聚焦状态时由所述光探测器输出的第一光强信号大于当所述光斑处于离焦状态时由所述光探测器输出的光强信号；当所述光探测器输出的光强信号小于所述第一光强信号时，所述控制模块向所述光路调节模块的第二光路调节机构输出控制信号；以及所述第二光路调节机构根据所述控制信号在垂直于晶片表面的方向上调节所述光学模块的位置以使得所述光斑处于聚焦状态。
优选地，所述方法还包括旋转所述晶片以利用所述聚焦的光斑使整个晶片边缘被曝光，以及进行显影处理以去除整个晶边边缘的光致抗蚀剂。
优选地，所述方法还包括使所述光源发射的光经过光束均质器后变为强度分布均匀的光照射到所述第一掩模板。
优选地，所述方法还包括所述控制模块输出增加所述光源的驱动电流的信号，以便增加所述光源的光强。
优选地，所述方法还包括利用所述第一光路调节机构调节所述光学模块相对于水平面的倾斜程度，以使得入射光的光轴垂直于晶片表面。
优选地，调节所述光学模块相对于水平面的倾斜程度包括：利用阵列探测器探测反射光，并且根据反射光在所述阵列探测器上的分布对称性来判断入射光的光轴是否垂直于晶片表面。
本发明的一个优点在于，能够更精确地去除晶片边缘上的光致抗蚀剂，提高空间分辨率，从而增加工艺的成品率。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1是示出现有技术的晶片边缘曝光系统的示意图。
图2是利用根据本发明第一实施例的光学模块20进行晶片边缘曝光的示意图。
图3是示出根据本发明第二实施例的自动聚焦系统3的示意图。
图4是详细示出图3的自动聚焦系统3的剖面图。
图5示出根据本发明第三实施例的自动聚焦系统5的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图2示出利用根据本发明第一实施例的光学模块20进行晶片边缘曝光的示意图。
如图2所示，借助于旋转轴207在晶片表面利用旋涂形成的光致抗蚀剂层包括两个区域，即晶片中央区(也称作有效区域)206和晶片边缘205。晶片中央区206在晶片表面是以O为圆心的圆，并且具有均匀的厚度。晶片边缘205是由内圆2051和外圆2052作为边界而限定的与晶片中央区206同心的圆环。在晶片边缘205存在光致抗蚀剂的堆积，即形成晶边(edge bead)。可以利用根据本发明第一实施例的光学模块20进行晶片边缘曝光，以去除晶边。
光学模块20可以包括光源201、掩模板202和曝光光学器件203。
光源201用于发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光。
掩模板202具有一定尺寸的孔202h，并且掩模板202设置在光源201和曝光光学器件203之间。
可以在光源201和掩模板202之间设置光束均质器(未示出)，以使得光源201发射的光经该光束均质器后变为强度分布均匀的光再照射到掩模板202。
从光源201发射的光经过掩模板202的孔202h后到达曝光光学器件203。
曝光光学器件203用于将孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘205，以形成聚焦的光斑204。曝光光学器件203可以是例如透镜或透镜组。
如图2所示，光源201、掩模板202和曝光光学器件203的位置被设置为使得入射光的光轴能够垂直于晶片表面，并且使得光斑204在晶片上靠近晶片圆心的一侧2041与晶片边缘205的内圆2051相切。
此外，孔202h的尺寸被设置为使得光斑204在晶片上沿晶片径向完全覆盖晶片边缘，也就是说，使得光斑204在晶片上沿晶片径向的尺寸大于或等于晶片边缘205在晶片上沿晶片径向的尺寸(即晶片边缘205的外圆2052的半径R2与内圆2051的半径R1之间的差(R2-R1))。在等于的情况下，光斑204在晶片上远离晶片圆心的一侧2042与晶片边缘205的外圆2052也相切；而在大于的情况下，光斑204在晶片上远离晶片圆心的一侧2042延伸超出晶片边缘205的外圆2052。
由此，可以通过旋转晶片以利用聚焦的光斑使整个晶片边缘被曝光，然后进行显影处理以去除整个晶边边缘的光致抗蚀剂。
利用根据本发明的光学模块进行晶片边缘曝光，可以通过下面的公式(1)评价空间分辨率和聚焦深度。
公式(1)
其中NA＝sinθ
数值孔径NA由所需要的光学空间分辨率和焦深通过公式(1)决定。因此，本领域的技术人员可以根据实际需要选择合适的数值孔径。根据上述公式(1)，选择合适的数值孔径NA可以提高空间分辨率，同时保证合适的聚焦深度以减小晶片旋转和晶片厚度的不均匀对空间分辨率的不利影响。
例如，对于波长为200nm的入射光，如果选择数值孔径NA为0.05，则空间分辨率为2μm，远远好于现有技术中的约50um。在这种情况下，聚焦深度为40μm，远大于晶片的厚度，使得可以通过对光学模块进行控制以减小晶片旋转和晶片厚度的不均匀对空间分辨率的不利影响。
虽然可以在最初设置光学模块20与晶片边缘的位置以使得光斑204处于聚焦状态，但是由于晶片旋转或者晶片厚度的不均匀可能导致光斑204偏离聚焦状态，即处于离焦状态。因此，为了保证去除晶边的高分辨率，需要即时调整光学模块的位置以使得光斑始终处于聚焦状态。
图3示出根据本发明第二实施例的自动聚焦系统3的示意图。
如图3所示，自动聚焦系统3包括光学模块30、控制模块40以及光路调节模块50。自动聚焦系统3还包括用于连接光学模块、控制模块和光路调节模块的连接部件310(例如线缆)。
图4是详细示出图3的自动聚焦系统3的沿X和Y方向的剖面图。如图4所示，光学模块30可以包括光源301、具有第一孔3021h的第一掩模板3021、具有第二孔3022h的第二掩模板3022、第一光学器件3031、第二光学器件3032和光探测器308。
光源301用于发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光，从光源301发射的光先经过第一掩模板3021。也可以在光源301和第一掩模板3021之间设置光束均质器309，以使得光源301发射的光经该光束均质器309后变为强度分布均匀的光再照射到第一掩模板3021。
通过第一掩模板3021的第一孔3021h的光入射到第一光学器件3031。第一光学器件3031用于将来自第一掩模板3021的第一孔3021h的光引导到第二光学器件3032。如图4所示，经过从第一掩模板3021的第一孔3021h的光透过第一光学器件3031后到达第二光学器件3032。第一光学器件3031可以是例如分束器。
第二光学器件3032用于将第一孔3021h成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘(与图2中的晶片边缘205相应，在图4中未示出)，形成光斑(与图2中的光斑204相应，在图4中未示出)。第二光学器件3032可以是例如透镜或透镜组。
与图2所示的情况类似地，图4中的光源301、第一掩模板3021、第一光学器件3031和第二光学器件3032在光学模块30中的位置也被设置为使得入射光的光轴能够垂直于晶片表面，并且使得光斑在晶片上靠近晶片圆心的一侧(与图2中的2041相应，在图4中未示出)与晶片边缘的内圆(与图2中的2051相应，在图4中未示出)相切。
除了设置光学模块30内的光源301、第一掩模板3021、第一光学器件3031和第二光学器件3032的相对位置之外，还需要调节光学模块30作为一个整体相对于水平面的倾斜程度以保证入射光的光轴能够垂直于晶片表面。
光路调节模块50包括第一光路调节机构(图中未示出)和第二光路调节机构502。如图4所示，光路调节模块50还包括支撑机构503。支撑机构503可以包括背板5031、顶板5032和弹簧5033。背板5031用于支撑光路调节模块50。顶板5032附接到背板5031，用于支撑控制模块40。弹簧5033将光学模块30连接到顶板5032。
光路调节模块50的第一光路调节机构可以附接到光学模块30的背板5031上，以调节光学模块30相对于水平面的倾斜程度，从而保证入射光的光轴能够垂直于晶片表面。
此外，与图2所示的情况类似地，第一孔3021h的尺寸同样被设置为使得光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘，也就是说，使得光斑304在晶片上沿晶片径向的尺寸大于或等于晶片边缘在晶片上沿晶片径向的尺寸。在等于的情况下，光斑204在晶片上远离晶片圆心的一侧(与图2中的2042相应，在图4中未示出)与晶片边缘的外圆(与图2中的2052相应，在图4中未示出)相切；而在大于的情况下，光斑304在晶片上远离晶片圆心的一侧延伸超出晶片边缘的外圆。由此，可以使得光斑既能够在晶片径向上完全覆盖晶片边缘又能够保证不覆盖到晶片的有效区域，从而可以精确地去除晶片边缘上的光致抗蚀剂。
如图4所示，入射到晶片边缘的光被反射后依次经过第二光学器件3032和第一光学器件3031。第一光学器件3031用于将来自第二光学器件3032的光引导到第二掩模板3022的第二孔3022h。第二掩模板3022的第二孔3022h被设置为与第一掩模板3021的第一孔3021h关于第一光学器件3031的半反射面呈镜像对称。例如，第二掩模板3022的第二孔3022h经过第一光学器件3031反射后所成的虚像可以在空间位置上与第一掩模板3021的第一孔3021h重合。优选地，第二掩模板3022的第二孔3022h的尺寸与第一掩模板3021的第一孔3021h的尺寸相等。从晶片边缘反射到第二光学器件3032的光经第一光学器件3031反射后到达第二掩模板3022。
光探测器308设置在第二掩模板3022的与第一光学器件3031相对的一侧，并通过例如线缆310(图3)连接到控制模块40，用于收集进入第二掩模板3022的第二孔3022h的光并输出光强信号SI到控制模块40。光探测器可以是二维(例如图3所示的沿Y和Z方向)阵列探测器。优选地，光探测器是电荷耦合探测器或CMOS探测器的二维阵列。二维阵列探测器的最小阵列为2乘以2。
本领域的技术人员也可以根据实际需要调整光源、第一掩模板的第一孔和第二掩模板的第二孔、第一光学器件和第二光学器件、以及光探测器的位置，使得光源发出的通过第一掩模板的第一孔的光经第一光学器件反射后到达第二光学器件，并且从晶片边缘反射到第二光学器件的光透过第一光学器件后到达第二掩模板，然后被光探测器收集。
第二掩模板3022的位置和第二孔3022h的尺寸被设置为使得，当光斑处于聚焦状态时由光探测器308输出的光强信号SI聚焦大于当光斑处于离焦状态时由光探测器308输出的光强信号SI离焦。
例如，可以设置第二掩模板3022的位置和第二孔3022h的尺寸以使得：当光斑处于聚焦状态时，由第一光学器件3031引导到第二掩模板3022的光全部进入第二孔3022h被光探测器308收集；当光斑处于离焦状态时，由第一光学器件3031引导到第二掩模板3022的光仅一部分进入第二孔3022h被光探测器308收集，其余部分被第二掩模板3022遮蔽而无法被光探测器308收集。
如前所述的，虽然在自动聚焦系统3开始工作之前，可以设置光学模块30与晶片边缘的位置以使得光斑处于聚焦状态，但是在系统开始工作之后，由于晶片旋转或者晶片厚度的不均匀可能导致光斑处于离焦状态。为了保证去除晶边的高分辨率，需要利用始终处于聚焦状态的光斑使整个晶片边缘被曝光。
为此，控制模块40用于根据光探测器308输出的光强信号SI输出控制信号SC。
控制信号SC可以包括向第二光路调节机构502输出的调节光学模块30的位置的信号SC1。
可选地，控制信号SC还可以包括向光源301输出的用于调节光源的驱动电流的信号SC2，以便在例如光源老化的情况下通过增加光源的驱动电流而增加光源的光强。
可选地，控制信号SC还可以包括向第一光路调节机构输出的调节光学模块相对于水平面的倾斜程度的信号。
第一光路调节机构根据反射光在阵列探测器上的分布对称性来判断入射光的光轴是否垂直于晶片表面。例如，当反射光在阵列探测器上的分布相对于Y和Z两个方向都是对称的，则认为入射光的光轴垂直于晶片表面；而当反射光在阵列探测器上的分布相对于Y和Z两个方向中的任何一个方向不对称，则认为入射光的光轴未能垂直于晶片表面。此时，需要调节光学模块的倾斜程度以使得入射光的光轴垂直于晶片表面。
需要注意的是，在调节光学模块相对于水平面的倾斜程度时，可以将第二掩模板从光路中移除。此外，在调节光学模块相对于水平面的倾斜程度时，有必要对阵列探测器进行位置的校准，例如使得阵列探测器的中央在经过第一光学元件(如分束器)的反射光的光轴上。该调节在自动聚焦系统3开始工作之前进行，并且在自动聚焦系统3开始工作之后不再进行调节。
光探测器308和光源301都可以通过例如线缆310(图3)连接到控制模块40。
当光探测器308输出的光强信号SI小于光强信号SI聚焦时，即，此时光斑处于离焦状态，控制模块40向光路调节模块50输出调节光学模块30的位置的控制信号SC1。
光路调节模块50的第二光路调节机构502可以包括步进马达5021和平移部件5022。根据来自控制模块40的控制信号SC1，第二光路调节机构502在垂直于晶片表面的方向上通过调节步进马达5021的螺杆5021c来沿着平移部件5022移动光学模块30，从而调节光学模块30的位置以使得光斑再次处于聚焦状态，即使得光探测器308输出的光强信号SI基本等于光强信号SI聚焦。
由此，可以通过旋转晶片以利用聚焦的光斑使整个晶片边缘被曝光，然后进行显影处理以去除整个晶边边缘的光致抗蚀剂。
图5示出根据本发明第三实施例的自动聚焦系统5的示意图。
如图5所示，自动聚焦系统5包括光学模块60、控制模块70以及光路调节模块80。
根据本发明第三实施例的光学模块60与图3和4所示的光学模块30类似，控制模块70与图3和4所示的控制模块40类似，第一光路调节机构类似于根据本发明第二实施例的第一光路调节机构，支撑机构503类似于根据本发明第二实施例的支撑机构803，并且根据本发明第三实施例的光源、第二光路调节机构、光探测器也是通过例如与图3所示的线缆310类似的线缆510连接到控制模块。因此，为了简洁的目的，省略相应的描述。
根据本发明第三实施例的自动聚焦系统5与根据本发明第二实施例的自动聚焦系统3的不同之处在于采用了不同的第二光路调节机构。
如图5所示，第二光路调节机构802可以包括螺线管8021、铁磁轴8022和平移部件8023，通过调节螺线管8021的电流大小来调节铁磁轴8022的位置，从而沿着平移部件8023移动光学模块60。
相比于通过调节步进马达的螺杆来移动光学模块，通过调节螺线管的电流大小来调节铁磁轴的位置可以更精细地调节光学模块的位置，以及拥有更加快的响应速度。
至此，已经详细描述了根据本发明的用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种用于晶片边缘曝光的自动聚焦系统，包括：
光学模块，
包括光源、第一掩模板、第一光学器件和第二光学器件，所述光源用于发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光，从所述光源发射的光依次经过所述第一掩模板、第一光学器件和第二光学器件后到达晶片边缘，所述第一掩模板具有第一孔，所述第一光学器件用于将来自所述第一掩模板的所述第一孔的光引导到所述第二光学器件，所述第二光学器件用于将所述第一孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘以形成光斑，其中所述光源、第一掩模板的第一孔、第一光学器件和第二光学器件在所述光学模块中的位置以及所述第一孔的尺寸被设置为使得入射光的光轴能够垂直于晶片表面，并且使得所述光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘，
所述光学模块还包括具有第二孔的第二掩模板和光探测器，所述第二掩模板的第二孔被设置为与所述第一掩模板的第一孔关于所述第一光学器件的半反射面呈镜像对称，并且所述第二掩模板的第二孔的尺寸与所述第一掩模板的第一孔的尺寸相等，其中从所述晶片边缘反射的光经过所述第二光学器件后由所述第一光学器件引导到所述第二掩模板，所述光探测器设置在与所述第二掩模板的设置有所述第一光学器件的一侧相反的一侧，用于收集进入所述第二掩模板的第二孔的光并输出光强信号，
其中，所述第二掩模板的位置被设置为使得，当所述光斑处于聚焦状态时由所述光探测器输出的第一光强信号大于当所述光斑处于离焦状态时由所述光探测器输出的光强信号；
控制模块，用于当所述光探测器输出的光强信号小于所述第一光强信号时，输出控制信号；以及
光路调节模块，包括
第一光路调节机构，附接到所述光学模块，用于根据来自所述控制模块的控制信号调节所述光学模块相对于水平面的倾斜程度以使得入射光的光轴垂直于晶片表面，和
第二光路调节机构，附接到所述光学模块，用于根据来自所述控制模块的控制信号在垂直于晶片表面的方向上调节所述光学模块的位置以使得所述光斑处于聚焦状态。
2.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述第二光路调节机构包括平移部件、螺线管和铁磁轴，通过调节所述螺线管的电流大小来调节所述铁磁轴的位置，从而沿着平移部件移动所述光学模块。
3.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述第二光路调节机构包括平移部件和步进马达，通过调节所述步进马达的螺杆来沿着平移部件移动所述光学模块。
4.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述第一光学器件包括分束器。
5.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述第二光学器件包括透镜或透镜组。
6.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，所述光学模块还包括设置在所述光源和所述第一掩模板之间的光束均质器，其中所述光源发射的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光。
7.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述控制模块被配置用于输出增加所述光源的驱动电流的信号，以便增加所述光源的光强。
8.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述光源、所述光探测器、所述第二光路调节机构通过线缆连接到所述控制模块。
9.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述光探测器是二维阵列探测器。
10.根据权利要求9所述的自动聚焦系统，其中，所述光探测器是电荷耦合探测器或CMOS探测器的二维阵列。
11.根据权利要求9所述的自动聚焦系统，其中，所述二维阵列探测器的最小阵列为2乘以2。
12.根据权利要求1所述的自动聚焦系统，其中，所述光路调节模块还包括支撑机构，所述支撑机构包括背板、顶板和弹簧。
13.一种利用自动聚焦系统进行晶片边缘曝光的方法，所述自动聚焦系统包括光学模块、控制模块和光路调节模块，所述光学模块包括光源、具有第一孔的第一掩模板、具有第二孔的第二掩模板、第一光学器件、第二光学器件和光探测器，所述光路调节模块包括附接到所述光学模块的第一光路调节机构和第二光路调节机构，所述方法包括如下步骤：
所述光源发射使光致抗蚀剂曝光所需波长的光；
从所述光源发射的光经过所述第一掩模板后入射到所述第一光学器件；
所述第一光学器件将来自所述第一掩模板的所述第一孔的光引导到所述第二光学器件；
所述第二光学器件将所述第一孔成像到涂敷有光致抗蚀剂的晶片边缘，以形成光斑；
设置所述光源、第一掩模板的第一孔、第一光学器件和第二光学器件在所述光学模块中的位置以及所述第一孔的尺寸以使得入射光的光轴能够垂直于晶片表面，并且使得所述光斑在晶片上沿晶片径向完全覆盖所述晶片边缘；
入射到晶片边缘的光被反射后依次经过所述第二光学器件和所述第一光学器件；
所述第一光学器件将来自所述第二光学器件的光引导到所述第二掩模板；
所述光探测器收集进入所述第二掩模板的第二孔的光并输出光强信号；
设置所述第二掩模板的第二孔的位置和所述第二孔的尺寸，以使得所述第二掩模板的第二孔被设置为与所述第一掩模板的第一孔关于所述第一光学器件的半反射面呈镜像对称，并且所述第二掩模板的第二孔的尺寸与所述第一掩模板的第一孔的尺寸相等，其中当所述光斑处于聚焦状态时由所述光探测器输出的第一光强信号大于当所述光斑处于离焦状态时由所述光探测器输出的光强信号；
当所述光探测器输出的光强信号小于所述第一光强信号时，所述控制模块向所述光路调节模块的第二光路调节机构输出控制信号；以及
所述第二光路调节机构根据所述控制信号在垂直于晶片表面的方向上调节所述光学模块的位置以使得所述光斑处于聚焦状态。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括旋转所述晶片以利用所述聚焦的光斑使整个晶片边缘被曝光，以及进行显影处理以去除整个晶边边缘的光致抗蚀剂。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括使所述光源发射的光经过光束均质器后变为强度分布均匀的光照射到所述第一掩模板。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括所述控制模块输出增加所述光源的驱动电流的信号，以便增加所述光源的光强。
17.根据权利要求13所述的方法，还包括利用所述第一光路调节机构调节所述光学模块相对于水平面的倾斜程度，以使得入射光的光轴垂直于晶片表面。
18.根据权利要求13所述的方法，其中调节所述光学模块相对于水平面的倾斜程度包括：利用阵列探测器探测反射光，并且根据反射光在所述阵列探测器上的分布对称性来判断入射光的光轴是否垂直于晶片表面。
CN201110295452.3A 2011-09-29 2011-09-29 用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统 Active CN103034062B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110295452.3A CN103034062B (zh) 2011-09-29 2011-09-29 用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统
US13/441,838 US9081149B2 (en) 2011-09-29 2012-04-06 Method, optical module and auto-focusing system for wafer edge exposure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110295452.3A CN103034062B (zh) 2011-09-29 2011-09-29 用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103034062A CN103034062A (zh) 2013-04-10
CN103034062B true CN103034062B (zh) 2014-11-26

Family

ID=47992293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110295452.3A Active CN103034062B (zh) 2011-09-29 2011-09-29 用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9081149B2 (zh)
CN (1) CN103034062B (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104678710B (zh) * 2013-11-26 2017-02-15 上海微电子装备有限公司 边缘曝光装置
US9891529B2 (en) * 2014-03-28 2018-02-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Light transmission device and method for semiconductor manufacturing process
US9640449B2 (en) * 2014-04-21 2017-05-02 Kla-Tencor Corporation Automated inline inspection of wafer edge strain profiles using rapid photoreflectance spectroscopy
CN105632971B (zh) * 2014-11-26 2019-06-25 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种硅片处理装置及方法
JP6661270B2 (ja) * 2015-01-16 2020-03-11 キヤノン株式会社 露光装置、露光システム、および物品の製造方法
JP6385466B2 (ja) * 2015-01-28 2018-09-05 三菱電機株式会社 周辺露光装置
JP6002261B2 (ja) * 2015-03-11 2016-10-05 Ｈｏｙａ Ｃａｎｄｅｏ Ｏｐｔｒｏｎｉｃｓ株式会社 光照射装置
JP6444909B2 (ja) * 2016-02-22 2018-12-26 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2018060001A (ja) * 2016-10-04 2018-04-12 東京エレクトロン株式会社 補助露光装置及び露光量分布取得方法
CN107918250B (zh) * 2016-10-10 2020-11-27 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Ntd工艺中的光阻去边方法以及光阻去边机台
JP6885031B2 (ja) * 2016-11-18 2021-06-09 東京エレクトロン株式会社 露光装置、露光方法及び記憶媒体
CN106783548B (zh) * 2016-12-30 2020-01-03 通富微电子股份有限公司 一种晶圆的背胶方法
JP6608507B2 (ja) * 2018-11-28 2019-11-20 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN113433799B (zh) * 2020-03-23 2023-01-20 长鑫存储技术有限公司 晶圆边缘曝光方法、晶圆边缘曝光装置及掩膜板
US11378888B1 (en) * 2021-01-07 2022-07-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lens adjustment for an edge exposure tool
CN114199884B (zh) * 2021-12-09 2023-06-13 合肥御微半导体技术有限公司 一种晶圆背检设备及其检测方法
CN114972237A (zh) * 2022-05-20 2022-08-30 苏州康钛检测科技有限公司 晶圆检测模型构建方法及检测方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960016175B1 (en) * 1987-08-28 1996-12-04 Tokyo Electron Ltd Exposing method and apparatus thereof
US5168304A (en) * 1988-08-22 1992-12-01 Nikon Corporation Exposure apparatus
US5028955A (en) * 1989-02-16 1991-07-02 Tokyo Electron Limited Exposure apparatus
JP2874280B2 (ja) * 1990-05-16 1999-03-24 株式会社ニコン 周縁露光装置及び周縁露光方法
JP2975266B2 (ja) * 1994-07-12 1999-11-10 ウシオ電機株式会社 ウエハ周辺露光装置
TW316322B (zh) * 1995-10-02 1997-09-21 Ushio Electric Inc
JP3237522B2 (ja) * 1996-02-05 2001-12-10 ウシオ電機株式会社 ウエハ周辺露光方法および装置
KR100257279B1 (ko) * 1996-06-06 2000-06-01 이시다 아키라 주변노광장치 및 방법
US5824457A (en) * 1996-10-02 1998-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Use of WEE (wafer edge exposure) to prevent polyimide contamination
KR100632628B1 (ko) * 2000-11-25 2006-10-09 주식회사 하이닉스반도체 반도체 제조 장치
TWI263120B (en) * 2001-05-08 2006-10-01 Asml Netherlands Bv Optical exposure method, device manufacturing method and lithographic projection apparatus
JP3768443B2 (ja) * 2002-01-09 2006-04-19 大日本スクリーン製造株式会社 幅寸法測定装置および薄膜位置測定装置
KR100516405B1 (ko) * 2003-02-28 2005-09-22 삼성전자주식회사 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 장치
KR100558560B1 (ko) * 2004-08-27 2006-03-10 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조를 위한 노광 장치
JP4642543B2 (ja) * 2005-05-09 2011-03-02 東京エレクトロン株式会社 周縁露光装置、塗布、現像装置及び周縁露光方法
US20080160457A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-03 Sean Michael Collins Apparatus and method for reducing defects
JP4928979B2 (ja) * 2007-02-23 2012-05-09 株式会社東芝 露光装置およびリソグラフィシステム
US7901854B2 (en) * 2009-05-08 2011-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer edge exposure unit
US8658937B2 (en) * 2010-01-08 2014-02-25 Uvtech Systems, Inc. Method and apparatus for processing substrate edges
US8625076B2 (en) * 2010-02-09 2014-01-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer edge exposure module

Also Published As

Publication number Publication date
US20130083305A1 (en) 2013-04-04
US9081149B2 (en) 2015-07-14
CN103034062A (zh) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103034062B (zh) 用于晶片边缘曝光的方法、光学模块和自动聚焦系统
TWI651599B (zh) 用於在檢測系統中聚焦的方法和裝置
CN104950584B (zh) 成像对准系统
TW200837507A (en) A scatterometer, a lithographic apparatus and a focus analysis method
US11255514B2 (en) Illumination apparatus having planar array of LEDs and movable pair of lens arrays for modifying light output
CN1438546A (zh) 曝光装置、曝光方法，以及使用该曝光装置和方法的器件制造方法
TWI633298B (zh) 用於在檢測系統中聚焦的方法及裝置
TWI722540B (zh) 度量衡裝置
TW202135192A (zh) 度量衡方法及用於量測一基板上之一週期性結構之裝置
JPH1187232A (ja) 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法
CN109952538A (zh) 测量系统、光刻系统和测量目标的方法
TWI643031B (zh) 用於微影或檢測設備之照明系統
JP2007317862A (ja) 露光装置及び露光方法
US9915519B2 (en) Measuring system and measuring method
KR20100097692A (ko) 면 위치 검출 장치, 면 위치 검출 방법, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법
KR102544422B1 (ko) 광학 투영을 이용한 기판 튜닝 시스템 및 방법
US11698589B2 (en) Light source device, illuminating apparatus, exposing apparatus, and method for manufacturing article
JP2015005542A (ja) 光源装置、およびリソグラフィ装置
JP2011114041A (ja) 光束分割装置、空間光変調ユニット、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
CN101174092B (zh) 用于监控镜头慧差导致成像畸变的方法及其透镜成像系统
US11822261B2 (en) Wafer edge exposure apparatus, wafer edge exposure method and photolithography device
JP2012149984A (ja) 変位検出装置、露光装置、及びデバイス製造方法
TWI841642B (zh) 度量系統
JP5327715B2 (ja) 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
JP4199754B2 (ja) パターンの露光方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant