CN109782547A - 光刻方法 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例提供一种光刻方法。上述方法包括放置具有多个曝光场域的一半导体晶圆在一晶圆平台上方。上述方法还包括投射一极紫外光在半导体晶圆上。上述方法还包括在极紫外光投射至半导体晶圆的第一群曝光场域的同时，通过施加一第一调控电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆在晶圆平台。第一调控电压的范围介于约1.6kV至约3.2kV。

Description

光刻方法
技术领域
本发明部分实施例涉及一种半导体晶圆加工方法及设备，特别涉及一种在半导体制造中的光刻方法及设备。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业呈指数成长，在集成电路材料以及设计上的技术进步下产生了多个世代的集成电路，且其中每一世代较前一世代具有更小更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，当几何尺寸(也就是工艺中所能产出的最小元件或者线路)缩小时，功能密度(也就是每一芯片区域所具有的互连装置的数目)通常会增加。一般而言，这种尺寸缩小的工艺可增加生产效率以及降低相关成本。这种尺寸缩小的工艺也会增加制造与生产集成电路的复杂度。
光刻曝光工艺形成用于各种图案化加工(例如蚀刻或离子注入)的图案化光刻胶层。在典型的光刻曝光工艺中，半导体基板的表面施加有一光敏层(光刻胶)，并且通过曝光光的图案至上述光敏层，定义有半导体装置的一部分特征的影像即转移至上述光敏层上。随着半导体工艺发展至提供更小的关键尺寸，并且装置尺寸减小以及在多层结构上的复杂性增加，为了改善装置的品质、可靠性、及良率，图案化特征的方式需更加精确。
尽管已经针对执行光刻曝光工艺的方法已提出许多改进，但是他们并非在所有方面都完全令人满意。因此，提供一种改进光刻系统的解决方案即被期待，以便提高半导体晶圆的良率。
发明内容
本公开部分实施例提供一种光刻方法。上述光刻方法包括放置一半导体晶圆在一晶圆平台上方并对半导体晶圆的一地形执行第一次调整。第一次调整是通过施加一初始电压至晶圆平台的一电极。上述光刻方法还包括在第一次调整完成后测量半导体晶圆的地形。上述光刻方法还包括对半导体晶圆的已调整的地形执行一第二次调整。第二次调整是根据测量结果施加一第一调控电压至晶圆平台的电极。另外，上述光刻方法包括投射一极紫外光至半导体晶圆。
本公开部分实施例更提供另一种适用于半导体生产的光刻方法。上述方法包括放置具有多个曝光场域的半导体晶圆在晶圆平台上方。上述方法还包括连同半导体晶圆一同移动晶圆平台至一测量位置并执行一测量程序。上述方法还包括在测量程序期间通过施加一初始电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆在晶圆平台。另外，上述方法包括连同半导体晶圆一同移动晶圆平台至一曝光位置并投射辐射至半导体晶圆以曝光第一群曝光场域。上述方法还包括在第一群曝光场域受辐射曝光的同时，施加与初始电压不同的第一调控电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆在晶圆平台。
本公开部分实施例亦提供一种光刻设备。上述光刻设备包括配置用于固定半导体晶圆并具有多个电极的晶圆平台。上述光刻设备还包括配置用于通过投射一极紫外光至半导体晶圆以执行一曝光工艺的曝光工具。上述光刻设备还包括在对半导体晶圆上的一第一群曝光场域执行曝光工艺的期间配置用于控制电源以施加一第一调控电压至电极的控制设备，以固定半导体晶圆至晶圆平台。第一调控电压是介于约1.6kV至约3.2kV。
附图说明
根据以下的详细说明并配合附图说明书附图做完整公开。应注意的是，根据本产业的一般作业，附图并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。
图1显示根据部分实施例的一光刻系统的示意图。
图2显示根据部分实施例的一晶圆平台的剖面示意图。
图3显示根据部分实施例的一晶圆平台的俯视示意图。
图4显示根据部分实施例的一晶圆平台的俯视示意图。
图5显示根据部分实施例的一晶圆平台的俯视示意图。
图6显示根据部分实施例中用于执行一光刻曝光工艺的方法的流程图。
图7显示根据部分实施例的一光刻曝光工艺方法中施加一初始电压至晶圆平台的操作的示意图。
图8显示根据部分实施例的一光刻曝光工艺方法中施加一初始电压至晶圆平台的操作的示意图。
图9显示根据部分实施例的一光刻曝光工艺方法中施加相异的第一调控电压(如条状图所呈现)至晶圆平台的操作的示意图。
图10显示根据部分实施例的一光刻曝光工艺方法中施加一第二调控电压至晶圆平台的操作的示意图。
附图标记列表
1～光刻系统
2～半导体晶圆
10～追踪设备
11～卡匣平台
12～卡匣
13～传送机构
14～涂布腔
15～显影腔
16～加热腔
165～测量工具
30～负载锁定室
50～曝光设备
51～真空槽
52、52a、52b、52c～晶圆平台
521～介电本体
53～光学测量工具
531～换能器
532～收集器
54～曝光工具
541～光源
542～照明器
543～掩模平台
544～掩模
545～投影光学盒
5451～光学透镜
56～传送机构
57～电源供应器
571、573、574、575、576、577、578、579～电极
580、581、582～电极
70～控制设备
80～方法
81-86～操作
C～中心
d～厚度
E1、E2～曝光场域(第一群曝光场域)
E3、E4～曝光场域(第二群曝光场域)
FP1～原始焦点
FP2～新焦点
G～间隙
P、P'～颗粒
S1～卡匣站
S2～加工站
T1、T2～目标水平
V1～初始电压
V2～第一调节电压
V3～第二调节电压
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施本发明的不同特征而本说明书以下的公开内容是叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化发明的说明。当然，这些特定的范例并非用以限定本发明。例如，若是本说明书以下的公开内容叙述了将一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与上述第二特征可能未直接接触的实施例。另外，本发明的说明中不同范例可能使用重复的参考符号及/或用字。这些重复符号或用字为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例及/或所述外观结构之间的关系。
再者，为了方便描述附图中一元件或特征部件与另一(多个)元件或(多个)特征部件的关系，可使用空间相关用语，例如“在...的下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似的用语等。可以理解的是，除了附图所示出的方位之外，空间相关用语涵盖使用或操作中的装置的不同方位。所述装置也可被另外定位(例如，旋转90度或者位于其他方位)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。可以理解的是，在所述方法之前、期间及之后，可提供额外的操作步骤，且在某些方法实施例中，所述的某些操作步骤可被替代或省略。
应注意的是，此处所讨论的实施例可能未必叙述出可能存在于结构内的每一个部件或特征。举例来说，附图中可能省略一或多个部件，例如当部件的讨论说明可能足以传达实施例的各个样态时可能将其从附图中省略。再者，此处所讨论的方法实施例可能以特定的进行顺序来讨论，然而在其他方法实施例中，可以以任何合理的顺序进行。
当前公开内容中所描述的先进光刻工艺、方法、和材料可被使用于包括鳍式场效晶体管(fin-type field effect transistors,FinFETs)的各种应用中。举例而言，鳍结构可以被图案化以在结构之间产生相对较小之间隔，而所述公开内容是适合应用于此。再者，所述公开内容可以应用在用来形成鳍式场效晶体管的鳍结构之间隙壁(spacers)的工艺。
图1是根据部分实施例的光刻系统1的示意图。在部分实施例中，光刻系统1包括一追踪设备10，一负载锁定室30，曝光设备50、及一控制设备70。应当理解，以下关于光刻系统中1所描述的特征可以在其他实施例中被替换或消除。
在部分实施例中，追踪设备10包括按顺序排列的一卡匣站S1和一加工站S2(执行诸如光刻胶涂布工艺或显影工艺的晶圆加工工艺)。在部分实施例中，卡匣站S1包括一卡匣平台11和一卡匣12。卡匣平台11为一支撑部分，用于支撑夹持多个晶圆卡匣(例如，四个晶圆卡匣)。以下晶圆卡匣简称作卡匣。每个卡匣12包含多个半导体晶圆2。每个卡匣12放置在卡匣平台11上。
在部分实施例中，加工站S2位于卡匣站S1和负载锁定室30之间。加工站S2在卡匣站S1和负载锁定室30之间传送半导体晶圆2。
在部分实施例中，加工站S2配置用于进行光刻胶涂布工艺和显影工艺。加工站S2包括一传送机构13、一涂布腔14、及一显影腔15。传送机构13为一传送部分，用于将半导体晶圆2传送至加工站S2以及自加工站S2取出。传送机构13可以升高、向左和向右移动、向前和向后移动、以及围绕一垂直轴旋转，以在涂布腔14、显影腔15和加热腔16之间传送半导体晶圆2。
加热腔16适用于对显影腔15和/或涂布腔14中所进行的加工执行一预处理和/或一后端处理。举例而言，加热腔16可以包括一加热单元(图中未示出)。加热单元适用于在经受光刻胶涂布工艺之后加热每一半导体晶圆2。或者，加热腔16可包括曝光后烘焙单元(post-exposure baking unit，PEB，图中未示出)。曝光后烘焙单元适用于在光刻曝光工艺之后加热每个芯片。或者，加热腔16可以包括后烘烤单元(post-baking unit，POST，图中未示出)。后烘烤单元适用于在显影工艺之后执行加热工艺以在每一半导体晶圆2上将水份蒸发。
在部分实施例中，如图1所示，一或多个测量工具165放置于加热腔16中。在部分实施例中，测量工具165包括适用于测量加热腔16中半导体晶圆2的热电偶(thermalcouple)。在其余实施例中，测量工具165配置用于测量位于加热腔16中的半导体晶圆2的地形高度。举例而言，测量工具165通过一喷嘴(图中未示出)将气体排放到半导体晶圆2的表面上，并通过空气压力计(图中未示出)检测气体压力的变化。接着，测量工具165提供对半导体晶圆2或其任何部分的地形(例如，高度)的判定。
测量工具165可以与控制设备70电性连接。来自测量工具165的多个测量数据传送到控制设备70，用于确定曝光设备50的一或多个工艺参数。应当理解的是测量工具165的数量不应受限制。在图1所示的实施例中，可以根据在半导体晶圆2上执行测量的区域的数量而变化。
负载锁定室30位于追踪设备10和曝光设备50之间。负载锁定室30排列于追踪设备10和曝光设备50之间。负载锁定室30通过将曝光设备50与追踪设备10隔离以保持曝光设备50内的气压。取决于半导体晶圆2下一个加载的位置，负载锁定室30能够产生与曝光设备50或追踪设备10对应的压力。负载锁定室30的气体含量可以通过增加气体或产生真空的方式，以及通过其他合适的装置对负载锁定室30中的气压进行调整。当达到正确的气压时，半导体晶圆2可由传送机构13或56夹取。
曝光设备50配置用于使用辐射或高亮度光来曝光涂布在半导体晶圆2上的光刻胶层。曝光设备50可以统称为可操作以执行光刻曝光的扫描器。扫描器可在各自的辐射源和曝光模式下操作以执行光刻曝光工艺。在部分实施例中，曝光设备50包括一真空槽51、一晶圆平台52、一光学测量工具53、一曝光工具54、及一传送机构56。
真空槽51在超高真空压力下保持真空环境。晶圆平台52、光学测量工具53、及曝光工具54放置在真空槽51中。晶圆平台52配置用于支撑半导体晶圆2。在部分实施例中，晶圆平台52位于真空槽51中并可通过一驱动构件(例如，线性马达，图中未示出)在一测量位置(由实线表示)和一曝光位置之间(由虚线表示)移动。晶圆平台52的径向运动和旋转运动可以协调或组合，以便传递和输送半导体晶圆2。
光学测量工具53配置用于测量半导体晶圆2的地形高度并提供对半导体晶圆2或半导体晶圆2任何部分的地形(例如，高度)的判定。当晶圆平台52位于测量位置时，光学测量工具53放置于晶圆平台52上方。
在部分实施例中，光学测量工具53包括一换能器531和一收集器532。换能器531配置用于发出测量信号(例如，聚焦的入射辐射束)至半导体晶圆2的表面。收集器532配置用于接收从半导体晶圆2反射的测量信号。光学测量工具53可以电性连接到控制设备70(图1)。来自光学测量工具53的多个测量数据(例如，半导体晶圆的地形)传送到控制设备70，并用于决定曝光设备50的一或多个工艺参数。
曝光工具54配置用于将包括光束横截面中的图案的辐射束投射到半导体晶圆2的表面上，以在涂布于半导体晶圆的光刻胶层上印制期望的图案。当晶圆平台52位于曝光位置时，曝光工具54放置于晶圆平台52上方。以下说明根据部分实施例描述曝光工具54的技术特征。
图2显示根据部分实施例晶圆平台52的剖面示意图，其中半导体晶圆2固定于晶圆平台52。晶圆平台52包括一介电本体521、一电源供应器57、及一对电极571。电极571嵌入在介电本体211中。介电本体211定义一绝缘体以供电极571嵌入于其中。
在部分实施例中，电极571以双极布置(bipolar arrangement)耦合到电源供应器57。在部分实施例中，电极571以单极布置(monopolar arrangement)中耦合到电源供应器57。电源供应器57向电极(例如，电极571)施加电压，并引起静电电荷(例如，负电荷)。相反极性的静电荷(例如，正电荷)则积聚在半导体晶圆2的背表面或背表面的周围。半导体晶圆2通过背表面支撑在晶圆平台52上。一间隙(例如，间隙G)可能存在于半导体晶圆2的背表面与晶圆平台52之间。此间隙可能受支撑在上晶圆平台52的晶圆背面上的一或多个特性(例如，芯片的翘曲或污染物)而发生。
具有相反极性的累积电荷之间的静电会引起一夹持力(也称为抓力或压力)。上述夹持力将半导体晶圆2保持或固定在晶圆平台52。夹持力与多个因素有关，包括间隙G的尺寸、介电本体521在多个电极571与晶圆平台52的顶面之间的厚度d、以及施加到多个电极571的电压。
晶圆平台52的配置不应限于上述实施例。下方描述晶圆平台的部分示范实施例。
图3显示根据部分实施例的晶圆平台52a的俯视示意图。晶圆平台52a包括多个电极573、574、575、576、577、及578。多个电极573、574、575、576、577、及578以弧形配置，其中每两个电极构成类似于围绕晶圆平台52a的中心的圆。多个电极573、574、575、576、577、及578电性连接至电源供应器57，并由电源供应器57独立控制。
在部分实施例中，多个电极573、574、575、576、577、及578中的至少一个中的夹持力可以与至少另一个电极的夹持力各自进行独立控制。举例而言，至少电极573中的夹持力可以独立于电极574的夹持力来进行控制。在部分实施例中，每一个电极573、574、575、576、577、及578的夹持力是可独立于另一个电极573、574、575、576、577、及578中的夹持力控制。另一个例子，每一电极573、574、575、576、577、及578都可独立控制。
在其余实施例中，如图4所示，晶圆平台52b的多个电极579配置成矩阵阵列，其中每个电极是阵列中的区域的一。在其余实施例中，如图5所示，晶圆平台52c的多个电极580、581、582是以环形形式配置，其中每一电极580、581、582同心环绕晶圆平台52c的中心C。
再次参照图1，曝光工具54配置用于提供高亮度光以曝光涂布在半导体晶圆2上的光刻胶层。在部分实施例中，曝光工具54包括一光源541、一照明器542、一掩模平台543、一掩模544、以及一投影光学盒(projection optics box，POB)545。
在部分实施例中，光源541可以是极紫外光光源。极紫外光源产生具有以约13.5nm为中心的波长的极紫外光。然而，应该理解，光源541不应限于发射极紫外光。光源541可以包括一辐射源，例如紫外(UV)光源或深紫外(DUV)光源。
在部分实施例中，照明器542包含各种折射式光学元件，例如单一透镜或具有多重透镜(波域片)的透镜系统，或可替代地为包含各种反射式光学元件(符合极紫外光刻系统使用)，例如单一反射镜或具有多重反射镜的反射镜系统，借此将光线由光源541导向掩模平台543上，特别是导向固定于掩模平台543上的掩模544。于本实施例中，反射式光学系统被使用于光源541产生极紫外光波长范围中的光线。
掩模平台543是配置来固定掩模544。在部分实施例中，掩模平台543包含了一静电吸盘(e-chuck)来固定掩模544。在本实施例中，掩模544是反射掩模，并且包括沉积在基板上的多个反射多层(ML)，以便高度反射极紫外光。
投影光学盒(或投影光学盒)545是配置来将掩模544的图案映像(imaging)至半导体晶圆2上，其中前述半导体晶圆2是固定于曝光设备50的晶圆平台52上。在部分实施例中，投影光学盒545为一组光学镜片。光学镜片具有折射式光学件(例如给紫外线光刻系统使用的)、或者替代地在各种实施例中具有反射式光学件(例如给极紫外光刻系统使用的)。从掩模544导引来的光线被投影光学盒545所收集，且前述光线带有定义在掩模上的图案的影像(image)。照明器542与投影光学盒545两者合称为曝光设备50的光学模块。
在部分实施例中，曝光设备50还包括连接到照明器具542和投影光学盒545的多个致动器(图中未示出)，以调节照明器具542与投影光学盒545的光学件的位置。致动器电性连接到控制设备70。另外，致动器根据控制装置发出的信号进行控制，以驱动照明器具542和投影光学盒545的光学元件的运动。如此一来，半导体晶圆2上扫描的光的焦距即可进行调整。
在部分实施例中，控制设备70包括信息处理系统(例如，电脑、服务器、工作站、或其他合适的设备)，并与光刻系统1的所有元件的电性连接，以执行一或多个本公开所描述的系统中的方法的各个步骤和/或功能。
举例而言，控制设备70电性连接至测量工具165及光学测量工具53。控制设备70从测量工具165接收与半导体晶圆2的高度有关的信号。另外，控制设备70与曝光设备50的晶圆平台52电性连接，以控制晶圆平台52的运动，或者可选地控制由电源供应器57提供的电力。
图6显示根据本发明的部分实施例中用于执行光刻曝光工艺的方法80的流程图。为了举例，该流程以第1、3、7-10图的示意图来说明。在不同的实施例中，部分操作可以替换或是消去。
方法80包括操作81。在操作81中放置半导体晶圆2在晶圆平台(例如，图3所示的晶圆平台52a、图4中的晶圆平台52b或晶圆平台或图5中的52c)。为简化说明，方法80搭配晶圆平台52a的操作进行描述。在部分实施例中，半导体晶圆2通过负载锁定室30从加热腔16转移到晶圆平台52a。在部分实施例中，在半导体晶圆2送到负载锁定室30之前，半导体晶圆2在涂布腔14中进行光刻胶层(图中未示出)的涂布。接着，半导体晶圆2在加热腔16中进行加热。
在部分实施例中，在加热腔16中测量半导体晶圆2的多个区域中的温度，并且将与温度相关联的数据发送到控制设备70。在其余实施例中，在加热腔16中测量半导体晶圆2的多个区域中的平坦度(或水平)，并且将与平坦度相关联的数据发送到控制设备70。在部分实施例中，并未对半导体晶圆2的高度和/或温度分布进行测量。
方法80还包括操作82。在操作82中，以一初始模式控制晶圆平台52a的多个电极573、574、575、576、577、及578，以对半导体晶圆2的地形执行第一次调整(或者，粗调)。
在部分实施例中，在初始模式中，从电源供应器57向多个电极573、574、575、576、577、及578提供不同的初始电压V1。提供至多个电极573、574、575、576、577、及578的初始电压V1是根据半导体晶圆2的地形确定的。举例而言，如图7所示，半导体晶圆2的中心区域比半导体晶圆2的边缘区域高。为了改善半导体晶圆2的平坦度，施加到多个电极573和576提供的初始电压V1高于施加到多个电极575和578的初始电压V1。如此一来，半导体晶圆2的中央区域比半导体晶圆2的边缘区域受到更大的静电力吸引，以允许半导体晶圆2实质上位于目标水平T1，如图7所示。初始电压V1可以在约1.6kV至约3.2kV的范围内。
在另一个示例中，如图8所示，半导体晶圆2的中心区域低于半导体晶圆2的边缘区域。为了改善半导体晶圆2的平坦度，施加到多个电极575和578的初始电压V1高于施加到多个电极573和576的初始电压V1。如此一来，半导体晶圆2的边缘区域比中心受到更大的静电力吸引，以允许半导体晶圆2的整个表面基本上位于目标水平T1，如图8所示。
在部分实施例中，半导体晶圆2的地形是基于与位于加热腔16中的测量工具165测量的半导体晶圆2的高度和/或温度分布相关的数据导出的。在其余实施例中，半导体晶圆2的地形是基于与半导体晶圆2的翘曲相关的历史数据导出的。上述历史数据可以呈现多个半导体晶圆2(在一或多个先前进行的批次中，以相同工艺进行加工)的平均平坦度(或水平)。或者，历史数据可以呈现多个半导体晶圆2(其在一或多个先前进行的批次中，以相同配方进行加工)的平均温度分布。历史数据可以记录在数据库中，并在操作82开始的前发送到控制单元70(图1)。
然而，应该理解的是可对本公开的实施例进行许多变化和修改。在部分实施例中，在初始模式中，多个电极573、574、575、576、577、及578被提供相同的初始电压。半导体晶圆2的整个区域被晶圆平台52a的多个电极573、574、575、576、577、及578产生的静电力均匀地吸引。
随着操作82的完成，保持在晶圆平台52上的半导体晶圆2具有已调整的地形。如此一来，半导体晶圆2的平坦度得到充分改善，并且解决了在加热腔16(图1)中的加热过程中由于不均匀的温度分布所引起的翘曲。然而，在一个特定实施例中，如图9所示，由晶圆平台52固定的半导体晶圆2尚未被调整为具有用于在真空槽51中执行特定工艺(例如，EUV光刻工艺)所需平坦度。这种不均匀的平坦度可能是由于半导体晶圆2和晶圆平台52之间的颗粒P所造成、或者由于在高度和/或温度分布的测量数据中较低的准确度而造成、或其他原因。为了改善半导体晶圆2的平坦度，进行以下操作83和84。
在操作83中，执行一个测量程序以获得在初始模式下操作的晶圆平台52所固定的半导体晶圆2在调整后的地形。在部分实施例中，在测量过程中，晶圆平台52移动到测量位置，如图1实线所示。接着，如图1所示，换能器531向半导体晶圆2的表面发射测量信号(例如，聚焦的入射辐射束)。入射辐射束从半导体晶圆2的表面反射并由收集器532接收。接着，光学测量工具53以入射以及反射的辐射的位置作为函数以确定晶圆表面的高度。来自光学测量工具53的多个测量数据(例如半导体晶圆的地形)传输到控制单元控制设备70，以确定半导体晶圆2的调整的地形(或水平)。
在操作84中，对晶圆平台52a的多个电极573、574、575、576、577、及578以第一调控模式进行控制，以对半导体晶圆2的地形执行第二次调整(或者，微调)。在部分实施例中，电源供应器57施加多个电极573、574、575、576、577、及578不同的第一调节电压V2，并且第一调节电压V2是根据在操作83中半导体晶圆2的调整地形的多个测量数据确定。举例而言，如图9所示，半导体晶圆2的不同区域具有不同的水平，并且施加与所测量水平成正比的不同电压至多个电极573、574、575、576、577、及578。如此一来，如图9所示，半导体晶圆2实质上位于目标水平T2。在部分实施例中，第一调节电压V2在约1.6kV至约3.2kV的范围内。
然而，应该理解的是可以对本公开的实施例进行许多变化和修改。在部分实施例中，在第一调控模式中，向多个电极573、574、575、576、577、及578提供相同的第一调控电压。如此一来，半导体晶圆2的整个区域被晶圆平台52a的多个电极573、574、575、576、577、及578产生的静电力均匀地吸引。
在部分实施例中，在操作84中，根据操作83中的测量结果，当半导体晶圆2的区域低于目标水平T2时，位于该区域下方的电极仍施加有一最小电压值Vmin，而不是根据调整后的地形中的多个测量数据按比例调整。举例而言，如图9所示，对应于电极574和575的区域低于目标水平T2，然而施加至电极574和574的电压(由虚线所显示的长条)仍是等于最小电压值Vmin。最小电压值Vmin可以等于施加到电极577的第一调节电压V2，其中电极577是在位于目标水平T2的晶圆区域的下方。由于所有电极都被施加有高于最小电压值Vmin的电压，所以半导体晶圆2可以牢固地由晶圆平台52夹持。最小的第一调节电压Vmin可以大约是1.6kV。
在部分实施例中，半导体晶圆2的背面可能受到颗粒P所污染。颗粒P可能导致半导体晶圆2的表面不平整。然而，一旦施加第一调节电压V2至晶圆平台52a后，半导体晶圆2会受到晶圆平台的多个电极573、574、575、576、577、及578所产生的静电力所吸引而向晶圆平台52a移动。如此一来，在半导体晶圆2和晶圆平台52a之间累积的颗粒P将受到压缩而变形为标记为P'的颗粒。于是，半导体晶圆2的背表面受颗粒污染所导致半导体晶圆2不平坦表面的情况可以获得减轻或避免。
方法80还包括操作85。在操作85中执行光刻曝光工艺。在部分实施例中，在光刻曝光工艺中，移动晶圆平台52到曝光位置，如图1所示的虚线所示。接着，具有计算过后的焦距的辐射束(例如，极紫外光)入射在半导体晶圆2上，以暴露在曝光场域(例如，半导体晶圆暴露于辐射的一部分)中的电路特征或电路特征的部分图案。由于在操作84中已对半导体晶圆2的平坦度进行了调整，故可减少光刻曝光工艺中的电路特征的重叠误差(overlayerror)。
在部分实施例中，如图10所示，半导体晶圆2具有多个多光曝光场域，例如曝光场域E1、E2、E3、及E4。多个曝光场域E1、E2、E3、及E4可以位于半导体晶圆2的任何位置。在部分实施例中，在光刻曝光工艺期间，来自曝光工具54的辐射光束依次曝光多个曝光场域E1、E2、E3、及E4，以暴露每一曝光场域E1、E2、E3、及E4中的图案。入射在半导体晶圆2上的辐射束的焦距部分地由照明器542和投影光学盒545所限定。
在部分实施例中，由于施加到照明器542或投影光学盒545的热应力，在第一群曝光场域E1和E2曝光之后发生一焦距误差。举例而言，由于在第一群多个曝光场域E1和E2曝光之后温度升高导致的光学透镜5451变形，辐射束可以从原始焦点FP1移位到新焦点FP2。如果对剩余的多个曝光场域(例如，第二群曝光场域E3和E4)以未对焦的辐射进行曝光，可能导致多个曝光场域E3和E4中的特征的临界尺寸不被接受。
为了妥善曝光剩余的多个曝光场域(例如，多个曝光场域E3和E4)，方法80还包括操作86。在操作86中，多个电极573、574、575、576、577、及578以第二调控模式进行控制，以补偿光刻曝光工艺中可能因曝光工具54异常所引起的焦距误差。
在部分实施例中，在第二调控模式中，施加第二调节电压V3到多个电极573、574、575、576、577、及578以将半导体晶圆2固定到晶圆平台52a(图7)。在向多个电极573、574、575、576、577、及578施加第二调节电压V3之后，半导体晶圆2位置降低并对齐新焦点FP2。
在部分实施例中，第二调节电压V3是根据历史数据来决定。历史数据与曝光第一群曝光场域E1、E2之后的焦距误差相关联。与焦距误差相关联的历史数据可能表示为在第一群曝光场域E1和E2曝光之后，辐射束的焦点可能从原始焦点FP1移位到新焦点FP2。历史数据可记录在数据库中并在操作86开始之前发送到控制单元70(图1)。
然而，应该理解的是可以对本公开的实施例进行许多变化和修改。在部分实施例中，在第二调控模式中，对多个电极573、574、575、576、577、及578施加相同的第二调节电压V3，使得半导体晶圆的整个区域均匀地由晶圆平台52a的多个电极573、574、575、576、577、及578所产生的静电力吸引。
通过调节在光刻曝光工艺中的夹持力，每个曝光场域E1、E2、E3、及E4可利用适当的焦距曝光。如此一来，可以将重叠误差控制在可接受的范围内，而不受因辐射束的高温所导致的光学透镜(例如，光学透镜545)变形的影响。
应当理解的是，虽然以上描述中，方法80是使用晶圆平台52a而实现，但其他实施例中所示的晶圆平台也可用于方法80。另外，虽然在三个不同的操作模式(即，初始模式、第一调控模式和第二调控模式)期间施加不同的电压V1、V2和V3至晶圆平台，但也可以在两个连续的操作模式下施加相同电压至晶圆平台。举例而言，如果测量程序的结果显示半导体晶圆的高度差处于可接受的范围内，则在第一调节模式中施加到晶圆平台的电压保持在初始电压。在另一示例中，如果焦点的偏移量是在可通过照明器542或投影光学盒545完成修改的范围内，则在第二调控模式中施加到晶圆平台的电压保持在第一调控电压。
方法和装置的实施例通过控制电源，以施加合适的电压以产生夹持力固定半导体晶圆，以改善半导体晶圆的平坦度。由于半导体晶圆上的光刻胶层可以通过合适的光刻参数进行曝光，故可减少重叠误差(根据实验数据，重叠误差改善0.3nm)。于是，提升由光刻系统所制造的半导体晶圆的产品良率。
本公开部分实施例提供一种光刻方法。上述光刻方法包括放置一半导体晶圆在一晶圆平台上方并对半导体晶圆的一地形执行一第一次调整。第一次调整是通过施加一初始电压至晶圆平台的一电极。上述光刻方法还包括在第一次调整完成后测量半导体晶圆的地形。上述光刻方法还包括对半导体晶圆的已调整的地形执行一第二次调整。第二次调整是根据测量结果施加一第一调控电压至晶圆平台的电极。另外，上述光刻方法包括投射一极紫外光至半导体晶圆。
在上述实施例中，半导体晶圆的已调整的地形的测量包括利用一测量信号扫描半导体晶圆；接收自半导体晶圆所反射的测量信号；以及根据反射的测量信号产生半导体晶圆的已调整的地形。第一调控电压是根据已调整的地形决定。
在上述实施例中，晶圆平台包括多个电极，并且上述方法包括控制晶圆平台并施加不同的第一调控电压至电极。每一电极的第一调控电压是根据半导体晶圆相对应的区域的已调整的地形决定。
在上述实施例中，上述方法还包括在测量信号扫描半导体晶圆时，通过施加初始电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆。初始电压是不同于第一调控电压。
在上述实施例中，上述方法还包括在一加热腔中加热半导体晶圆；自加热腔传送半导体晶圆至晶圆平台。初始电压是根据与半导体晶圆在加热腔加热后在半导体晶圆的不同区域间温度差异所造成的翘曲相关联的历史数据而决定。
在上述实施例中，上述方法还包括利用一组光学镜片导向一极紫外光至半导体晶圆上的一第一群曝光场域以及第二群曝光场域；在曝光极紫外光至第一群曝光场域的同时，施加第一调控电压至晶圆平台的电极；以及在曝光极紫外光至第二群曝光场域的同时，施加第二调控电压至晶圆平台的电极。第二调控电压是根据与光学元件在曝光第一群曝光场域后的一焦距误差相关联的历史数据而决定。
在上述实施例中，上述方法还包括通过晶圆平台的电极所产生的静电力挤压堆积于半导体晶圆与晶圆平台之间的颗粒。
在上述实施例中，半导体晶圆的整个区域均匀地受到晶圆平台的电极所产生的静电力所吸引。
本公开部分实施例更提供另一种适用于半导体生产的光刻方法。上述方法包括放置具有多个曝光场域的半导体晶圆在晶圆平台上方。上述方法还包括连同半导体晶圆一同移动晶圆平台至一测量位置并执行一测量程序。上述方法还包括在测量程序期间通过施加一初始电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆在晶圆平台。另外，上述方法包括连同半导体晶圆一同移动晶圆平台至一曝光位置并投射辐射至半导体晶圆以曝光第一群曝光场域。上述方法还包括在第一群曝光场域受辐射曝光的同时，施加与初始电压不同的第一调控电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆在晶圆平台。
在上述实施例中，测量程序包括利用一测量信号扫描半导体晶圆；接收自半导体晶圆所反射的测量信号；以及根据反射的测量信号产生半导体晶圆的地形。第一调控电压是根据半导体晶圆的地形决定。
在上述实施例中，上述方法包括控制晶圆平台并施加不同的第一调控电压至晶圆平台的电极。每一电极的第一调控电压是根据半导体晶圆相对应的区域的地形决定。
在上述实施例中，上述方法包括控制晶圆平台并施加不同的第一调控电压至晶圆平台的电极。每一电极的第一调控电压是根据半导体晶圆相对应的区域的地形决定。
在上述实施例中，上述方法还包括利用一组光学镜片导向一极紫外光至半导体晶圆；在曝光辐射至第二群曝光场域的同时，施加第二调控电压至晶圆平台的电极以固定半导体晶圆在晶圆平台上。根据与光学元件在曝光第一群曝光场域后的一焦距误差相关联的历史数据而决定第二调控电压。
在上述实施例中，初始电压的范围介于约1.6kV至约3.2kV，并且第一调控电压的范围介于约1.6kV至约3.2kV。
在上述实施例中，上述方法还包括通过晶圆平台的电极所产生的静电力挤压堆积于半导体晶圆与晶圆平台之间的颗粒。
在上述实施例中，半导体晶圆的整个区域均匀地受到晶圆平台的电极所产生的静电力所吸引。
本公开部分更提供一种光刻设备。上述光刻设备包括配置用于固定半导体晶圆并具有多个电极的一晶圆平台。上述光刻设备还包括配置用于通过投射一极紫外光至半导体晶圆以执行一曝光工艺的一曝光工具。上述光刻设备还包括在对半导体晶圆上的一第一群曝光场域执行曝光工艺的期间配置用于控制电源以施加一第一调控电压至电极的控制设备，以固定半导体晶圆至晶圆平台。第一调控电压是介于约1.6kV至约3.2kV。
在上述实施例中，上述光刻设备还包括配置用于执行一测量程序的一光学测量工具。并且，控制设备更配置用于根据测量程序所产生的地形决定第一调控电压。
在上述实施例中，上述光刻设备还包括在辐射投射至半导体晶圆之前配置用于加热半导体晶圆的一加热腔。控制设备更配置用于在曝光工艺之前控制来自电源供应器的电力以使电极具有一初始电压。初始电压是不同于第一调控电压，并且初始电压是根据与半导体晶圆在加热腔加热后在半导体晶圆的不同区域间温度差异所造成的翘曲相关联的历史数据而决定。
在上述实施例中，控制设备更配置用于在对半导体晶圆的一第二群曝光场域进行曝光工艺的期间，控制来自电源供应器的电力以使电极具有一第二调控电压。第二调控电压不同于第一调控电压并根据曝光工具的焦距而决定。
以上虽然详细描述了实施例及它们的优势，但应该理解，在不背离所附权利要求限定的本公开的构思和范围的情况下，对本公开可作出各种变化、替代和修改。此外，本申请的范围不旨在限制于说明书中所述的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法和步骤的特定实施例。作为本领域的普通技术人员将容易地从本公开中理解，根据本公开，可利用现有的或今后将被开发的、执行与在本公开所述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤包括它们的范围内。此外，每一个权利要求构成一个单独的实施例，且不同权利要求和实施例的组合都在本公开的范围内。

Claims (1)

1.一种光刻方法，适用于半导体生产，该光刻方法包括：
放置一半导体晶圆在一晶圆平台上方并对该半导体晶圆的一地形执行一第一次调整，其中该第一次调整是通过施加一初始电压至该晶圆平台的一电极；
在该第一次调整完成后测量该半导体晶圆的该地形；
对该半导体晶圆的已调整的该地形执行一第二次调整，其中该第二次调整是根据该测量结果施加一第一调控电压至该晶圆平台的该电极：以及
投射一极紫外光至该半导体晶圆。
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