CN109856919B

CN109856919B - 光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统

Info

Publication number: CN109856919B
Application number: CN201711246209.6A
Authority: CN
Inventors: 任书铭
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN109856919A

Abstract

本发明提供了一种光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统，所述光阑挡片装置，包括：制作于一透明基底的第一偏光层、制作于另一透明基底的第二偏光层、第一电极部、第二电极部与液晶层；所述第一偏光层、所述第一电极部、所述液晶层、所述第二电极部与所述第二偏光层沿目标方向依次间隔设置；所述第一偏光层的偏光方向为第一方向，所述第二偏光层中设有透光区域，所述透光区域的偏光方向为第二方向，所述第二偏光层中其余部分的偏光方向为所述第一方向，所述第一方向与所述第二方向间呈90度；所述第一电极部与所述第二电极部的尺寸和形状，均与所述透光区域的外边缘匹配。本发明起到调制透光区域边缘处的光强的作用，进而通过调制解决半影缺陷。

Description

光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统。

背景技术

边缘曝光是半导体工艺中不可或缺的重要工艺，用于去除光刻胶的涂胶边缘区，以提高芯片良率及减少材料消耗。

然而，由于衍射、远心、杂散光等光学因素，会造成光刻胶边缘区的曝光能量与正常曝光区不一致，进而导致光刻胶边缘曝光机曝光后在曝光区的光刻胶边缘会出现色差、变黑、龟裂等工艺缺陷问题，其均可理解为半影缺陷。

发明内容

本发明提供了一种光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统，以解决半影缺陷的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种光阑挡片装置，包括：制作于一透明基底的第一偏光层、制作于另一透明基底的第二偏光层、第一电极部、第二电极部与液晶层；所述第一偏光层、所述第一电极部、所述液晶层、所述第二电极部与所述第二偏光层沿目标方向依次间隔设置；

所述第一偏光层的偏光方向为第一方向，所述第二偏光层中设有透光区域，所述透光区域的偏光方向为第二方向，所述第二偏光层中其余部分的偏光方向为所述第一方向，所述第一方向与所述第二方向间呈90度；所述第一电极部与所述第二电极部的尺寸和形状，与所述透光区域的至少部分外边缘匹配。

可选的，若所述光阑挡片装置用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，且曝光时所述硅片被驱动绕其轴心旋转，则：

所述第一电极部与所述第二电极部沿所述目标方向在所述第二偏光层的投影覆盖所述透光区域的第一边缘位置，所述第一边缘位置为曝光时所述透光区域中最靠近所述轴心和/或最远离所述轴心的位置。

可选的，若所述光阑挡片装置用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，且所述硅片被驱动绕其轴心旋转，则：

所述第一电极部与所述第二电极部呈轴对称形状，且在进行曝光时，所述轴对称结构的对称轴与所述硅片的直径共面。

可选的，所述轴对称图形为越靠近所述轴心尺寸越小的图形。

可选的，所述第一电极部与所述第二电极部为框结构。

可选的，所述透光区域的外边缘为矩形外边缘。

可选的，所述第一电极部与所述第二电极部均为矩形框的结构。

可选的，所述矩形框的各边的沿长度方向的中心线围合形成矩形形状，所述矩形形状与所述矩形外边缘的尺寸、形状相同。

可选的，所述矩形框的各边的宽度相同。

可选的，所述第一电极部包括互相平行的两个第一电极条，所述第二电极部包括互相平行的两个第二电极条。

可选的，所述透光区域的外边缘为矩形外边缘，所述两个第一电极条的沿长度方向的两条中心线间的距离为第一距离；所述两个第二电极条的沿长度方向的两条中心线间的距离为第二距离；所述第一距离、所述第二距离，以及所述矩形外边缘对应的边的长度均相同。

可选的，各所述第一电极条与各所述第二电极条的宽度均相同。

可选的，所述第一电极部连接有一第一接引段，所述第二电极部连接有第二接引段。

可选的，所述第一偏光层与所述第二偏光层的尺寸与形状相同。

根据本发明的第二方面，提供了一种边缘曝光镜头，用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，包括第一方面及其可选方案涉及的光阑挡片装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种光刻系统，包括第二方面及其可选方案涉及的边缘曝光镜头。

本发明提供的光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统，通过第一电极部与第二电极部的电场，改变了液晶层的液晶角度，进而根据液晶层改变了透光区域的外边缘位置的光强，从而起到调制透光区域边缘处的光强的作用，进而通过调制解决半影缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是半影缺陷的原理示意图；

图2是本发明一边缘曝光过程的俯视示意图；

图3是本发明一边缘曝光过程的平视示意图；

图4是图2中M区域的放大示意图；

图5是本发明一光阑挡片装置的结构示意图一；

图6是本发明一第一偏光层的结构示意图一；

图7是本发明一第二偏光层的结构示意图一；

图8是本发明一第一电极部的结构示意图一；

图9是本发明一第二电极部的结构示意图一；

图10是本发明一光阑挡片装置的通电原理示意图一；

图11是本发明一光阑挡片装置的通电原理示意图二；

图12是本发明一光阑挡片装置的结构示意图二；

图13是本发明一第一偏光层的结构示意图二；

图14是本发明一第二偏光层的结构示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是半影缺陷的原理示意图。

在边缘曝光镜头中，现有相关技术中，一般使用光阑挡片作为调节曝光视场的必备工装，而光阑一般采用石英玻璃基底，表面镀铬的方法进行制作，用铬进行隔离曝光光线的作用，不镀铬区域曝光光线会通过。

请参考图1，曝光光线经光阑11产生衍射光，照射于基底12的光刻胶，光线会产生光强变化区，进而在光刻胶上产生半影区域。

图2是本发明一边缘曝光过程的俯视示意图；图3是本发明一边缘曝光过程的平视示意图；图4是图2中M区域的放大示意图。

请参考图2、图3和图4，曝光镜头1对光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，硅片2由旋转吸盘3驱动旋转，光阑挡片装置4设于曝光镜头。

图5是本发明一光阑挡片装置的结构示意图一；图12是本发明一光阑挡片装置的结构示意图二。

请参考图5和图12，所述光阑挡片装置，包括：制作于一透明基底的第一偏光层41、制作于另一透明基底的第二偏光层45、第一电极部42、第二电极部44与液晶层43；所述第一偏光层41、所述第一电极部42、所述液晶层43、所述第二电极部44与所述第二偏光层45沿目标方向依次间隔设置；目标方向，可以理解为图5与图12所示的上下方向，也可理解为光照的入射方向。

图6是本发明一第一偏光层的结构示意图一；图7是本发明一第二偏光层的结构示意图一。

请参考图6与图7，所述第一偏光层41的偏光方向为第一方向，所述第二偏光层45中设有透光区域451，所述透光区域451的偏光方向为第二方向，所述第二偏光层45中其余部分的偏光方向为所述第一方向，所述第一方向与所述第二方向间呈90度。

其中一种实施方式中，所述第一偏光层41与所述第二偏光层45的尺寸与形状相同。其可理解为：第一偏光层41与第二偏光层45两层大小一致，从顶部角度往下看，其位置完全重叠。第一偏光层41与第二偏光层45，可分别制作于透明玻璃基底表面，具体的制作工艺可以为任意制作工艺。

图8是本发明一第一电极部的结构示意图一；图9是本发明一第二电极部的结构示意图一。图13是本发明一第一偏光层的结构示意图二；图14是本发明一第二偏光层的结构示意图二。

请参考图8和图9以及图13与图14，所述第一电极部42与所述第二电极部44的尺寸和形状，与所述透光区域451的至少部分外边缘匹配。

请结合图2与图4理解，在该应用场景下，即若所述光阑挡片装置用于对硅片2上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，且曝光时所述硅片2被驱动绕其轴心旋转，则：

所述第一电极部42与所述第二电极部44沿所述目标方向在所述第二偏光层45的投影覆盖所述透光区域451的第一边缘位置；所述第一边缘位置为曝光时所述透光区域中最靠近所述轴心的位置。

例如，若透光区域451的外边缘为矩形外边缘，且曝光时矩形外边缘的中线与硅片的直径共面，则其中靠近硅片轴心且垂直于该中线的边的中点位置，则为曝光时最靠近轴心和/或最远离所述轴心的位置，即所述第一边缘位置。

在其他举例中，透光区域451也可以为其他任意形状，若透光区域451的外边缘形状使得第一边缘位置的数量不止一个，则第一电极部42与第二电极部44在第二偏光层45的投影也可为任意可覆盖不止一个第一边缘位置的形状。

同时，第一电极部与第二电极部的形状在满足以上覆盖需求的情况下，可以与透光区域451的外边缘完全相同，也可以部分相同，其可理解为与所述透光区域451的至少部分外边缘匹配的一种具体实施方式。

硅片2可在旋转过程中连续曝光，也可在硅片2旋转过程中的部分旋转位置进行曝光。其中，在某一旋转位置下，硅片2上透光区域451的部分边缘对应的曝光区，会成为另一旋转位置下透光区域451的非边缘位置对应的曝光区，故而，半影缺陷在这部分曝光区产生的影响会降低或消除，而对于另部分曝光区，例如其中第一边缘位置对应的曝光区，因其最靠近轴心或最远离轴心，随着硅片的旋转，其可能始终处于透光区域451的边缘位置，所以，半影缺陷始终会发生，所以，利用第一电极部42与第二电极部44覆盖该曝光区对应的第一边缘位置，可有效消除或降低半影缺陷的影响。

其中一种实施方式中，由于硅片2绕轴心旋转的运动方式，所述第一电极部42与所述第二电极部44呈轴对称形状，且在进行曝光时，所述轴对称结构的对称轴与所述硅片的直径共面。其中，第一电极部42与第二电极部44可以呈梯形、扇形或部分扇形、圆形、矩形等。

所述轴对称图形可以为越靠近所述轴心尺寸越小的图形，例如梯形、扇形，以及部分扇形，可以更有利于不同旋转位置的曝光拼接。

所述轴对称图形也可以为中心对称图形。

其中，所述第一电极部42与所述第二电极部44可以为任意形状的框结构。

所述透光区域451的外边缘可以为矩形外边缘，对应的第一电极部42与第二电极部44的形状可以为该矩形外边缘相匹配的形状。

请参考图8与图9，所述第一电极部42与所述第二电极部44均为矩形框的结构。其中，所述矩形框的各边的沿长度方向的中心线围合形成矩形形状，所述矩形形状与所述矩形外边缘的尺寸、形状相同，即：从顶部角度往下看，电极部中心线位于偏光层分界线位置。所述矩形框的各边的宽度相同。

具体的，对于第一电极部42与第二电极部44，为框结构的形状；第一电极部42与第二电极部44的材料可以为ITO，备有高透过率特性。第一电极部42的边的长度分别为b与c，第二电极部44的边的长度分别为b’与c’为电场作用区域，e为第一电极部42的边的宽度，e’为第二电极部44的边的宽度，相互关系为:

b1＝b2＝b-e＝b'-e'；

c1＝c2＝c-e＝c'-e'。

所述第一电极部42连接有一第一接引段，所述第二电极部44连接有第二接引段。a为第一接引段的长度，a’为第二接引段的长度，此部分大小可不等，从顶部角度往下看，位置不可重叠。

液晶层43为向列型液晶，由其本身力学特征影响，呈现角度扭转90°。其中的第一层液晶431，其分子长轴方向和第一偏光层41偏光方向一致。

图10是本发明一光阑挡片装置的通电原理示意图一；图11是本发明一光阑挡片装置的通电原理示意图二。

请参考图10与图11，当第一电极部42与第二电极部44不通电时，液晶无电场作用，液晶角度不发生改变；曝光光线进入第一偏光层41后，由于第一偏光层41的偏光作用，光线形成平行与液晶分子长轴的直线偏光，经过液晶层43后，受液晶本身旋光性影响，光线扭转90°，90°偏转后的直线偏光会透过第二偏光层45中偏光方向与第一偏光层41呈90°的区域，而偏光方向与第一偏光层41一致的部分直线偏光则无法通过。

当第一电极部42与第二电极部44通电时，第一电极部42与第二电极部44产生电场，电场影响下的液晶角度发生改变，如图10所示，此区域光线角度因此也发生改变，从而使此部分光强度发生减弱，同时受液晶电学特性影响，电场大小会对应液晶扭转角度大小，通过调节电压强度，从而达到调制边缘光强度的作用。

减弱半影区域大小原理如图11所示，A、A’为不透光区，B、B’为透光区，C、C’为两者交接处，C1、C1’为不透光区的能量渐变区，C2、C2’为透光区的能量渐变区，E’为电极，E’大小要小于C2’；E_th为光刻胶反应阈值，E_op为光刻胶正常反应值，光强高于E_op区域，光刻胶正常反应；光强低于E_th区域，光刻胶不产生反应；当光强处于E_th与E_op间区域时，将产生半影区域；在电极部未导通情况下，C1与C2区域光强因受衍射等光学误差影响呈现近似线性下降趋势，d为半影区域的大小；在电极导通情况下，电极区的光强下降从而使衍射等光学误差影响的光强衰减率变大，从而减弱半影区域d’大小。

图13是本发明一第一偏光层的结构示意图二；图14是本发明一第二偏光层的结构示意图二。

请参考图13与图14，所述第一电极部42包括互相平行的两个第一电极条，所述第二电极部44包括互相平行的两个第二电极条。其中，所述两个第一电极条的沿长度方向的两条中心线间的距离为第一距离；所述两个第二电极条的沿长度方向的两条中心线间的距离为第二距离；所述第一距离、所述第二距离，以及所述矩形外边缘对应的边的长度均相同。各所述第一电极条与各所述第二电极条的宽度均相同。

其数量关系也可参考其他实施例，可理解为：

b1＝b2＝b-e＝b'-e'；

c1＝c2＝c-e＝c'-e'。

与其他实施例相类似的，所述第一电极部42连接有一第一接引段，所述第二电极部44连接有第二接引段。a为第一接引段的长度，a’为第二接引段的长度，此部分大小可不等，从顶部角度往下看，位置不可重叠。

本实施例提供了一种边缘曝光镜头，可参见图2至图4理解，用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，包括以上所涉及的光阑挡片装置。

本实施例还提供了一种光刻系统，包括以上所涉及的包括光阑挡片装置的边缘曝光镜头。

综上所述，本发明提供的光阑挡片装置、边缘曝光镜头与光刻系统，通过第一电极部与第二电极部的电场，改变了液晶层的液晶角度，进而根据液晶层改变了透光区域的外边缘位置的光强，从而起到调制透光区域边缘处的光强的作用，进而通过调制解决半影缺陷。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种光阑挡片装置，其特征在于，包括：制作于一透明基底的第一偏光层、制作于另一透明基底的第二偏光层、第一电极部、第二电极部与液晶层；所述第一偏光层、所述第一电极部、所述液晶层、所述第二电极部与所述第二偏光层沿目标方向依次间隔设置；

2.根据权利要求1所述的光阑挡片装置，其特征在于，若所述光阑挡片装置用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，且曝光时所述硅片被驱动绕其轴心旋转，则：

3.根据权利要求1所述的光阑挡片装置，其特征在于，若所述光阑挡片装置用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，且所述硅片被驱动绕其轴心旋转，则：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述第一电极部与所述第二电极部为框结构。

5.根据权利要求4所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述透光区域的外边缘为矩形外边缘，所述第一电极部与所述第二电极部均为矩形框的结构。

6.根据权利要求5所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述矩形框的各边的沿长度方向的中心线围合形成矩形形状，所述矩形形状与所述矩形外边缘的尺寸、形状相同。

7.根据权利要求5所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述矩形框的各边的宽度相同。

8.根据权利要求1至3任一项所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述第一电极部包括互相平行的两个第一电极条，所述第二电极部包括互相平行的两个第二电极条。

9.根据权利要求8所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述透光区域的外边缘为矩形外边缘，所述两个第一电极条的沿长度方向的两条中心线间的距离为第一距离；所述两个第二电极条的沿长度方向的两条中心线间的距离为第二距离；所述第一距离、所述第二距离，以及所述矩形外边缘对应的边的长度均相同。

10.根据权利要求8所述的光阑挡片装置，其特征在于，各所述第一电极条与各所述第二电极条的宽度均相同。

11.根据权利要求1至3任一项所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述第一电极部连接有一第一接引段，所述第二电极部连接有第二接引段。

12.根据权利要求1至3任一项所述的光阑挡片装置，其特征在于，所述第一偏光层与所述第二偏光层的尺寸与形状相同。

13.一种边缘曝光镜头，其特征在于，用于对硅片上光刻胶的涂胶边缘区进行曝光，包括权利要求1至12任一项所述的光阑挡片装置。

14.一种光刻系统，其特征在于，包括权利要求13所述的边缘曝光镜头。