CN106933039A - 一种硅片边缘保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了硅片边缘保护装置及方法，该硅片边缘保护装置包括光学保护环、与所述光学保护环连接的驱动机构以及与所述驱动机构连接的控制器，所述光学保护环设于照明系统的光源之后、掩模板之前，所述光学保护环的中部设有圆形通孔，且边缘不透光。通过在照明系统的光源之后、掩模板之前设置光学保护环，并设置控制器和驱动机构，可根据硅片上曝光场的位置，带动光学保护环移动对硅片边缘进行遮光保护，光学保护环可以根据所曝光硅片的尺寸及位置进行设置，以适应不同硅片的边缘保护要求，应用适应性强，成本低廉，效果可靠，结构简单、使用方便，且不会影响曝光效果，切实满足了接近式逐场曝光装置的应用需求。

Description

一种硅片边缘保护装置及方法

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，具体涉及一种硅片边缘保护装置及方法。

背景技术

光刻装置主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通过光刻装置，可将掩模图形成像于涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体或LCD板。光刻装置通过投影物镜曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上。

因此光刻胶是光刻过程中的重要材料，分为正光刻胶(正胶)和负光刻胶(负胶)两类，曝光部分被显影剂溶解的光刻胶称为正光刻胶，非曝光部分被显影液溶解的光刻胶称为负光刻胶。在针对负胶进行曝光的过程，硅片边缘保护是其中必不可少的部分，现有的硅片边缘保护方法通常采用在硅片边缘上放置保护环，对其进行光线遮挡。

在接触式曝光装置中，硅片与镜头之间存在较大距离，因此采用保护环可以有效防止硅片边缘曝光，然而在接近式逐场曝光装置中，如图1所示，包括照明分系统1’和工件台2’，照明分系统1’包括光源11’和匀光器12’，光源11’可采用汞灯，经凹面镜会聚和匀光器12’匀光后为掩模3’提供均匀的平行光照明。掩模3’安装在掩模台4’上，掩模上方有可变狭缝5’，可变狭缝5’可调整掩模曝光区域的大小，然而一个曝光场的尺寸为10mm*10mm，当圆形硅片6’的直径为如图2所示的100mm时，通过调整掩模曝光区域来防止对硅片边缘部分的曝光显然是行不通的，同时由于接近式逐场曝光装置中硅片6’与镜头之间的距离很小，若在硅片6’上放置保护环则会影响正常的曝光过程，因此未能切实满足实际应用的需要。

发明内容

本发明提供了一种硅片边缘保护装置及方法，以解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种硅片边缘保护装置，设于包含照明系统和掩模板的接近式逐场曝光装置中，包括光学保护环、与所述光学保护环连接的驱动机构以及与所述驱动机构连接的控制器，所述光学保护环设于照明系统的光源之后、掩模板之前，所述光学保护环的中部设有圆形通孔，且边缘不透光。

进一步的，所述照明系统还包括沿光路依次排列的若干个镜组，所述光学保护环设置于任意两个相邻的所述镜组之间，且与所述若干个镜组同轴设置。

进一步的，所述照明系统还包括沿光路依次排列的第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述光学保护环设于所述第一镜组和第二镜组之间，且与所述第一镜组、第二镜组和第三镜组同轴设置。

进一步的，所述第二镜组与所述第三镜组之间的放大倍率为1:4。

进一步的，所述驱动机构包括X向驱动机构和Y向驱动机构。

进一步的，所述光学保护环的外周为圆形结构。

进一步的，所述光学保护环的外周为多边形结构。

一种硅片边缘保护方法，包括以下步骤：

S1：将光学保护环和驱动机构安装于指定位置，并对光学保护环与工件台进行位置标定；

S2：根据当前硅片的特性对曝光场进行规划；

S3：将硅片在所述工件台上进行定位，根据曝光场在硅片上的分布，确定硅片边缘的位置；

S4：开启照明系统对硅片进行曝光，根据曝光场在硅片上的位置，控制器控制驱动机构带动光学保护环运动，对硅片相应的边缘位置进行遮挡，直至所有曝光场曝光完成，取下硅片。

进一步的，所述步骤S4中，当曝光场位于硅片的内部时，光学保护环不对曝光场形成遮挡；当曝光场位于硅片的边缘时，控制器根据曝光场的位置控制驱动机构带动光学保护环移动，对曝光场对应的硅片边缘进行遮挡。

进一步的，当曝光场位于硅片的边缘时，控制器根据坐标系统计算得到光学保护环对应该硅片边缘的坐标，控制驱动机构带动光学保护环移动到该坐标对应的位置，对照明光场的区域进行界定。

进一步的，所述步骤S4中，照明系统中，光源发出的光线经第一镜组后产生均匀的照明光线投射在光学保护环上，接着经第二镜组后实现光学保护环像的缩放，形成均匀的照明光场。

本发明提供的硅片边缘保护装置及方法，通过在照明系统的光源之后、掩模板之前设置光学保护环，并设置控制器和驱动机构，可根据硅片上曝光场的位置，带动光学保护环移动对硅片边缘进行遮光保护，光学保护环可以根据所曝光硅片的尺寸及位置进行设置，以适应不同硅片的边缘保护要求，应用适应性强，成本低廉，效果可靠，结构简单、使用方便，且不会影响曝光效果，切实满足了接近式逐场曝光装置的应用需求。

附图说明

图1是现有接近式逐场曝光装置的结构示意图；

图2是现有接近式逐场曝光装置步进曝光中的曝光场规划意图；

图3是本发明硅片边缘保护装置的结构示意图；

图4是本发明硅片边缘保护装置中照明系统的结构示意图；

图5是本发明硅片边缘保护装置中光学保护环与驱动机构的连接示意图；

图6是本发明硅片边缘保护方法流程图；

图7是本发明光学保护环对硅片边缘保护的示意图。

图1-2中所示：1’、照明分系统；11’、包括光源；12’、匀光器；2’、工件台；3’、掩模；4’、掩模台；5’、可变狭缝；6’、硅片；

图3-7中所示：1、光学保护环；11、圆形通孔；2、驱动机构；21、X向驱动机构；22、Y向驱动机构；3、控制器；4、照明系统；41、光源；42、第一镜组；43、第二镜组；44、第三镜组；5、掩模板；6、硅片；71、第一对准标记；72、第二对准标记。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图3-5所示，本发明提供了一种硅片边缘保护装置，设于接近式逐场曝光装置中，包括光学保护环1、与所述光学保护环1连接的驱动机构2以及与所述驱动机构2连接的控制器3，所述光学保护环1设于照明系统4的光源41之后、掩模板5之前，所述光学保护环1的中部设有圆形通孔11，且边缘不透光。具体的，照明系统4设于掩模板5的上方，光源41发出光线形成照明光场将掩模板5中的图案通过曝光的方式转移到硅片6上，光学保护环1设于照明系统4内光源1的后方，在驱动机构2的带动下，根据曝光场在硅片6内的位置通过其边缘不透光的部分对光源1发出的光线进行遮挡，有效实现了对硅片边缘的保护。

请重点参照图4，所述照明系统4还包括沿光路依次排列的第一镜组42、第二镜组43和第三镜组44，所述光学保护环1设于所述第一镜组42和第二镜组43之间，且与所述第一镜组42、第二镜组43和第三镜组44同轴设置，也即光学保护环1位于照明系统4的光瞳面上，同时光学保护环1与掩模板5上的照明光场成共轭关系。优选的，所述第二镜组43与所述第三镜组44之间的放大倍率为1:4，具体的，光源41发出光线经第一镜组42后产生均匀的照明光线投射在光学保护环1上，接着经第二镜组42后以1:4的倍率放大，形成均匀的照明光场，投射到硅片6的表面，此时照明光场的形状包含了光学保护环1的信息，即受到了光学保护环1的限制。由于照明光场从光学保护环1到掩模板5呈1:4放大，因此，针对直径为300mm的硅片6，光学保护环1中圆形通孔11的直径只要75mm即能满足要求，从而大大降低了材料浪费和驱动机构2的驱动行程，减少了能量消耗。

如图5所示，所述驱动机构2包括X向驱动机构21和Y向驱动机构22，X向驱动机构21带动光学保护环1沿X轴方向移动，Y向驱动机构22带动光学保护环1沿Y轴方向移动，两者可以同时工作，使光学保护环1可以移动到水平面内任意位置。优选的，所述光学保护环1的外周为多边形结构，图5中所示，为八边形结构。

优选的，所述光学保护环1的外周为圆形结构，即光学保护环1为圆环形。

本发明还提供一种硅片边缘保护方法，如图6所示，包括以下步骤：

S1：将光学保护环1和驱动机构2安装于指定位置，并对光学保护环1与工件台进行位置标定；如图5所示，光学保护环1的左上角和右下角分别有一个用于对准的第一对准标记71和第二对准标记72，用于对光学保护环1与工件台进行位置标定。

S2：根据当前硅片6的特性对曝光场进行规划，包括对曝光场的尺寸和曝光顺序进行规划，通常情况下，曝光场的尺寸为10mm*10mm，当前也可以根据硅片6的大小和形状进行调整，曝光顺序则按照当前硅片6的大小，材质结构等进行设计。

S3：将硅片6在所述工件台上进行定位，根据曝光场在硅片6上的分布，确定硅片6边缘的位置；

S4：开启照明系统4对硅片6进行曝光，光源41发出光线经第一镜组42后产生均匀的照明光线投射在光学保护环1上，接着经第二镜组42后以1:4的倍率放大，形成均匀的照明光场，投射到硅片6的表面，接着根据曝光场在硅片6上的位置，通过控制器3控制驱动机构2带动光学保护环1运动，对硅片6相应的边缘位置进行遮挡，直至所有曝光场曝光完成，具体的，当曝光场位于硅片6的内部时，驱动机构2不驱动光学保护环1移动，即此时光学保护环1不对曝光场形成遮挡，此时光线从光学保护环1中心的圆形通孔11中穿过，对硅片6内部的相应位置进行曝光；当曝光场位于硅片6的边缘时，控制器3根据曝光场的位置控制驱动机构2带动光学保护环1移动到相应位置，具体的，当曝光场位于硅片6的边缘时，控制器3根据坐标系统计算得到光学保护环1对应该硅片边缘的坐标，控制驱动机构2带动光学保护环1移动到该坐标对应位置，对照明光场的区域进行界定，如图7所示，圆心部分为硅片6，图中灰色部分为当前曝光场，黑色部分为光学保护环1在硅片6上的投影，可见光学保护环1对硅片6的边缘进行了保护。

综上所述，本发明提供的硅片边缘保护装置及方法，通过在照明系统4的光源41之后、掩模板5之前设置光学保护环1，并设置控制器3和与光学保护环1连接的驱动机构2，可根据硅片6上曝光场的位置，带动光学保护环1移动对硅片边缘进行遮光保护，光学保护环1可以根据待曝光硅片6的尺寸及位置进行设置，以适应不同硅片6的边缘保护要求，应用适应性强，成本低廉，效果可靠，结构简单、使用方便，且不会影响曝光效果，切实满足了接近式逐场曝光装置的应用需求。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种硅片边缘保护装置，设于包含照明系统和掩模板的接近式逐场曝光装置中，其特征在于，包括光学保护环、与所述光学保护环连接的驱动机构以及与所述驱动机构连接的控制器，所述光学保护环设于照明系统的光源之后、掩模板之前，所述光学保护环的中部设有圆形通孔，且边缘不透光。

2.根据权利要求1所述的硅片边缘保护装置，其特征在于，所述照明系统还包括沿光路依次排列的若干个镜组，所述光学保护环设置于任意两个相邻的所述镜组之间，且与所述若干个镜组同轴设置。

3.根据权利要求2所述的硅片边缘保护装置，其特征在于，所述照明系统还包括沿光路依次排列的第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述光学保护环设于所述第一镜组和第二镜组之间，且与所述第一镜组、第二镜组和第三镜组同轴设置。

4.根据权利要求3所述的硅片边缘保护装置，其特征在于，所述第二镜组与所述第三镜组之间的放大倍率为1:4。

5.根据权利要求1所述的硅片边缘保护装置，其特征在于，所述驱动机构包括X向驱动机构和Y向驱动机构。

6.根据权利要求1所述的硅片边缘保护装置，其特征在于，所述光学保护环的外周为圆形结构。

7.根据权利要求1所述的硅片边缘保护装置，其特征在于，所述光学保护环的外周为多边形结构。

8.一种硅片边缘保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将光学保护环和驱动机构安装于指定位置，并对光学保护环与工件台进行位置标定；

S2：根据当前硅片的特性对曝光场进行规划；

S3：将硅片在所述工件台上进行定位，根据曝光场在硅片上的分布，确定硅片边缘的位置；

S4：开启照明系统对硅片进行曝光，根据曝光场在硅片上的位置，控制器控制驱动机构带动光学保护环运动，对硅片相应的边缘位置进行遮挡，直至所有曝光场曝光完成，取下硅片。

9.根据权利要求8所述的硅片边缘保护方法，其特征在于，所述步骤S4中，当曝光场位于硅片的内部时，光学保护环不对曝光场形成遮挡；当曝光场位于硅片的边缘时，控制器根据曝光场的位置控制驱动机构带动光学保护环移动，对曝光场对应的硅片边缘进行遮挡。

10.根据权利要求9所述的硅片边缘保护方法，其特征在于，当曝光场位于硅片的边缘时，控制器根据坐标系统计算得到光学保护环对应该硅片边缘的坐标，控制驱动机构带动光学保护环移动到该坐标对应的位置，对照明光场的区域进行界定。

11.根据权利要求8所述的硅片边缘保护方法，其特征在于，所述步骤S4中，照明系统中，光源发出的光线经第一镜组后产生均匀的照明光线投射在光学保护环上，接着经第二镜组实现光学保护环像的缩放，形成均匀的照明光场。