CN107045268B - 减缓晶圆边缘散焦的光刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，在光刻机中增加自动聚焦传感器的列数，当光刻机曝光位于晶圆边缘的曝光区域时，使用该曝光区域上方的自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值，将测量得到的非扫描向水平值补偿至该曝光区域的边缘平坦度中，这样就使得该曝光区域内有自身的通过自动聚焦传感器测量得到的边缘平坦度，无需像现有技术中借用前一个曝光区域的非扫描向水平值，减少非扫描向水平值与该曝光区域内自动聚焦使用的Z1值的差异，减缓晶圆边缘散焦现象，提高光刻精确度。

Description

减缓晶圆边缘散焦的光刻方法
技术领域
本发明涉及光刻工艺领域，特别涉及一种减缓晶圆边缘散焦的光刻方法。
背景技术
在半导体制造技术中，光刻机对晶圆的边缘平坦度(leveling数值)难以检测及控制，特别是晶圆边缘特征区域由于无法获得或是得到错误的平坦度信息而导致发生散焦(defocus)，图形变形，影响最终光刻产品电性能和良率。
曝光是光刻工艺中最为重要的一步，曝光成像受多种因素的影响，曝光的能量和成像焦点偏移尤为重要，成像焦点偏移即为散焦，其中焦点偏移多少是由光刻机做自动聚焦时候自动聚焦感应器(AF Sensor)侦测的leveling数值来决定。
晶圆边缘区域本身的形貌是起伏不平的，主要是由于晶圆为圆形，因此划分曝光区域时，晶圆边缘必然会有不少曝光区域并不完整，光刻机在做自动聚焦的时候，晶圆边缘具有一定的倾斜值，将该倾斜值分解到扫描向和非扫描向上，则分解为扫描向水平值和非扫描向水平值，一般定义扫描向为Y向，非扫描向为X向，非扫描向水平值叫做Tilt-x。
请参照图1，在曝光晶圆02边缘时，当该曝光区域内的自动聚焦传感器01只有1列有效，也即只有1列自动聚焦传感器01位于该曝光区域021时，这个曝光区域021并不测量Tilt-x，而是使用前一个曝光区域021的Tilt-x(也叫Tilt-x1)，而晶圆02边缘的自动聚焦时所测Z方向(也即垂直方向)使用的是延伸到曝光区域021中心时的Z1值(曝光距离)，若使用上一个曝光区域021的Tilt-x1，那么得到的Z值与实际的Z值有差异，请参照图2，当该曝光区域021内的Tilt-x实际对应的Z值和该曝光区域021内自动聚焦使用的Z1值差异太大时，导致散焦误差的产生。
发明内容
本发明提出了一种减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，用于解决上述问题。
为达到上述目的，本发明提供一种减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一设置有自动聚焦传感器的光刻机，光刻机光刻时的扫描方向定义为扫描向，在水平面上垂直于扫描向的方向定义为非扫描向，所述自动聚焦传感器沿着非扫描向排列定义为行，沿着扫描向排列定义为列，增加自动聚焦传感器的列数；
步骤二：晶圆被放置在所述光刻机的工件台上，并被划分为若干个曝光区域，在光刻时，分别对每个曝光区域进行曝光，在对位于晶圆边缘的曝光区域曝光时，使用自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值；
步骤三：将步骤二得到的该曝光区域的非扫描向水平值补偿至该曝光区域的边缘平坦度中。
作为优选，步骤一中增加自动聚焦传感器的列数至最少十一列。
作为优选，所述光刻机中设置有至少七行自动聚焦传感器。
作为优选，步骤二中在对位于晶圆边缘的曝光区域曝光时，最多使用三列自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值。
作为优选，步骤二中根据被曝光的曝光区域的尺寸选择最多三列自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值。
作为优选，步骤二中当晶圆边缘的曝光区域不完整时，仅使用位于该曝光区域内自动聚焦传感器以及相邻列的自动聚焦传感器进行测量，所述相邻列的自动聚焦传感器位于该曝光区域靠近所述晶圆的一侧。
作为优选，步骤二中当晶圆边缘的曝光区域完整时，使用该曝光区域内所有的自动聚焦传感器进行测量。
作为优选，还包括步骤四：在曝光晶圆边缘的曝光区域时，根据步骤三补偿后得到的该曝光区域的边缘平坦度调整所述工件台。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，在光刻机中增加自动聚焦传感器的列数，当光刻机曝光位于晶圆边缘的曝光区域时，使用该曝光区域上方的自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值，将测量得到的非扫描向水平值补偿至该曝光区域的边缘平坦度中，这样就使得该曝光区域内有自身的通过自动聚焦传感器测量得到的边缘平坦度的，无需像现有技术中借用前一个曝光区域的非扫描向水平值，减少非扫描向水平值实际对应的Z值与该曝光区域内自动聚焦使用的Z1值的差异，减缓晶圆边缘散焦现象，提高光刻精确度。
附图说明
图1为现有技术中提供的光刻机自动聚焦传感器分布示意图；
图2为现有技术中光刻时晶圆边缘leveling数值分析示意图；
图3为本发明提供的光刻机自动聚焦传感器分布示意图；
图4为本发明提供的光刻时晶圆边缘leveling数值分析示意图。
图1-图2中：01-自动聚焦传感器、02-晶圆、021-曝光区域；
图3-图4中：10-自动聚焦传感器、20-晶圆、21-曝光区域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，包括以下步骤：
步骤一：提供一设置有自动聚焦传感器10的光刻机，光刻机光刻时的扫描方向定义为扫描向，也定义为Y向，在水平面上垂直于扫描向的方向定义为非扫描向，也定义为X向，自动聚焦传感器10沿着非扫描向排列定义为排成行，沿着扫描向排列定义为排成列，本发明中相对于现有的光刻机中的自动聚焦传感器10的分布，增加自动聚焦传感器10的列数，使得自动聚焦传感器10增加为至少七行十一列，如图3所示，一般在自动聚焦传感器10阵列的两侧各增加两列，至少增加四列。
步骤二：请继续参照图3，晶圆20被放置在所述光刻机的工件台(未图示)上，并被划分为若干个曝光区域21，由于晶圆20是圆形，因此在晶圆20边缘时，大部分曝光区域21并不如晶圆20中心的曝光区域21完整，因此在光刻晶圆20中心的曝光区域21时，该曝光区域21内所有的自动聚焦传感器10皆对该区域进行测量。
本发明中，在对位于晶圆20边缘的曝光区域21曝光时，若该曝光区域21不完整时，根据该曝光区域21的尺寸，最多选择三列自动聚焦传感器10测量该曝光区域21的非扫描向水平值(Tilt-x).
具体地，请继续参照图3，在图3中，方框所示的为曝光区域21，该曝光区域21与晶圆20的边缘仅重叠了一列自动聚焦传感器10，因此使用该列自动聚焦传感器10测量该曝光区域21内的非扫描向水平值，此外，图3中，在该列自动聚焦传感器10的左侧，也就是该列自动聚焦传感器10靠近晶圆20中心的一侧的自动聚焦传感器10中选择一列，最好选择最靠近该曝光区域21的一列，使其也测量上述曝光区域21内的非扫描向水平值(Tilt-x2)。
若在晶圆20边缘处的曝光区域21较为完整，接近与晶圆20中心的曝光区域的完整度，那么使用该曝光区域21内所有的自动聚焦传感器10来测量该区域的非扫描向水平值(Tilt-x2)。
步骤三：将步骤二得到的该曝光区域21的非扫描向水平值补偿至该曝光区域21的边缘平坦度中；
步骤四：在曝光晶圆20边缘的曝光区域21时，根据步骤三补偿后得到的该曝光区域的边缘平坦度调整所述工件台，具体是调整该工件台的倾斜度，使其更好地配合光刻机对晶圆20边缘光刻，减少散焦现象产生。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的减缓晶圆20边缘散焦的光刻方法，在光刻机中增加自动聚焦传感器10的列数，当光刻机曝光位于晶圆20边缘的曝光区域21时，使用该曝光区域21上方的自动聚焦传感器10测量该曝光区域21的非扫描向水平值，将测量得到的非扫描向水平值补偿至该曝光区域21的边缘平坦度中，这样就使得该曝光区域21内有自身的通过自动聚焦传感器10测量得到的边缘平坦度，无需像现有技术中借用前一个曝光区域21的非扫描向水平值，减少非扫描向水平值实际对应的Z值与该曝光区域21内自动聚焦使用的Z2值的差异，减缓晶圆边缘散焦现象，提高光刻精确度。
本发明对上述实施例进行了描述，但本发明不仅限于上述实施例。显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：提供一设置有自动聚焦传感器的光刻机，光刻机光刻时的扫描方向定义为扫描向，在水平面上垂直于扫描向的方向定义为非扫描向，所述自动聚焦传感器沿着非扫描向排列定义为排成行，沿着扫描向排列定义为排成列，增加自动聚焦传感器的列数到至少十一列；其中，所述光刻机中设置有至少七行自动聚焦传感器；
步骤二：晶圆被放置在所述光刻机的工件台上，并被划分为若干个曝光区域，增加的自动聚焦传感器位于所述曝光区域的外围并靠近所述晶圆，在光刻时，分别对每个曝光区域进行曝光，在对位于晶圆边缘的曝光区域曝光时，使用自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值；
步骤三：将步骤二得到的该曝光区域的非扫描向水平值补偿至该曝光区域的边缘平坦度中。
2.如权利要求1所述的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，其特征在于，步骤二中在对位于晶圆边缘的曝光区域曝光时，最多使用三列自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值。
3.如权利要求2所述的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，其特征在于，步骤二中当晶圆边缘的曝光区域不完整时，根据被曝光的曝光区域的尺寸选择最多三列自动聚焦传感器测量该曝光区域的非扫描向水平值。
4.如权利要求2所述的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，其特征在于，步骤二中当晶圆边缘的曝光区域不完整时，仅使用位于该曝光区域内自动聚焦传感器以及相邻列的自动聚焦传感器进行测量，所述相邻列的自动聚焦传感器位于该曝光区域靠近所述晶圆的一侧。
5.如权利要求1所述的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，其特征在于，步骤二中当晶圆边缘的曝光区域完整时，使用该曝光区域内所有的自动聚焦传感器进行测量。
6.权利要求1所述的减缓晶圆边缘散焦的光刻方法，其特征在于，还包括步骤四：在曝光晶圆边缘的曝光区域时，根据步骤三补偿后得到的该曝光区域的边缘平坦度调整所述工件台。
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