CN112578638B - 一种光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质，该方法根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形。由此，可以在同一光刻机中利用光刻机的设计掩膜原版对不同尺寸的晶圆进行光刻，例如在8寸光刻机上实现对8寸和6寸晶圆的光刻。另外，本发明的方法无需对光刻机本身的硬件进行改造或者替换，而是通过对光刻机的设计掩膜原版、基板承载装置和光刻机的投影物镜之间的垂直距离进行调整，实现同一光刻机对不同尺寸晶圆的光刻，在晶圆上形成目标图形，因此在保证晶圆制备的良率的前提下不会增加生产成本，具有良好的经济效益。

Description

一种光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体涉及共享式集成电路设计制造领域，更具体地涉及一种光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质。
背景技术
在集成电路设计制造工艺中，基板(例如晶圆)的光刻工艺是半导体制造的基础工艺，光刻机是该基础工艺中的重要光刻设备。光刻机一般包括光学系统、掩膜台系统、投影物镜系统、基板传输系统、工作台等结构。并且一台光刻机一般只适用于一种尺寸的晶圆的光刻。例如目前市面上常用的6寸晶圆光刻机、8寸晶圆光刻机及12寸晶圆光刻机等。不同尺寸的晶圆光刻机不能共享共用。
随着集成电路生产的规模化，只适用于单一尺寸晶圆的光刻机的局限性越来越明显，例如制约着原创集成线路设计的流片和验证，以及后续工厂的生产效率，进而影响经济效益等。而如果对光刻机进行硬件改造，就会造成成本的增加，因此急需一种能够适用于不同尺寸晶圆的光刻方法，以适应共享式集成电路设计制造的趋势。
发明内容
为了克服现有技术中光刻机在不同尺寸晶圆制造上的局限性，本发明提供一种光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质，本发明的光刻方法根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形。本发明的方法能够在同一光刻机上对不同尺寸的晶圆进行光刻，由此提高光刻机的利用率，加速新产品的开发，提高生产效率。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种光刻方法，包括以下步骤：
将待处理基板以及光刻机的设计掩膜原版分别放置在光刻机的基板承载装置以及掩膜台上；
根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；
其中，调整所述光刻机包括调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜中的至少一个，以调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜之间的垂直距离，使得所述设计掩膜原版以所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值在所述待处理基板上形成目标图案。
可选地，所述待处理基板具有不同的尺寸。
可选地，所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值介于1:1～4:3。
可选地，所述设计基板及所述待处理基板包括晶圆。
可选地，所述设计基板包括8寸晶圆。
可选地，所述待处理基板包括6寸晶圆。
可选地，根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形还包括以下步骤：
沿所述待处理基板的尺寸范围内水平移动所述设计掩膜原版，直至所述待处理基板完成光刻。
根据本发明的第二方面，本发明提供了一种光刻装置，该光刻装置包括曝光系统、掩膜台系统、基板承载装置、基板传输系统以及调焦对准系统，所述曝光系统包括光学系统及投影物镜，所述调焦对准系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块，
所述基板传输系统以及所述掩膜台系统分别用于将待处理基板以及光刻机的设计掩膜原版放置在光刻机的基板承载装置以及掩膜台上；
所述调焦对准系统根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；
其中，所述第一控制模块用于调整所述投影物镜相对所述基板承载装置上的待处理基板的垂直距离；
所述第二控制模块用于调整所述掩膜台系统中的掩膜台，以调整所述掩膜台上的设计掩膜原版相对所述投影物镜和/或所述待处理基板的垂直距离；
所述第三模块用于调整所述基板承载装置以调整所述待处理基板相对所述投影物镜和/或所述设计掩膜原版的距离。
可选地，该光刻装置还包括处理器及存储器；
所述存储器用于存储一种或多种计算机程序；
所述处理器用于运行一种或多种所述计算机程序以执行本发明所述的光刻方法。
根据本发明的第三方面，一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有一或多种计算机程序；其中一种计算机程序被一或多个处理器运行时执行本发明所述的方法。
如上所述，本发明的光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质具有如下有益效果：
本发明的光刻方法，根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；例如，调整所述光刻机包括调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜中的至少一个，以调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜之间的垂直距离，使得所述设计掩膜原版以所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值在所述待处理基板上形成目标图案。由此，可以在同一光刻机中利用光刻机的设计掩膜原版对不同尺寸的晶圆进行光刻，例如在8寸光刻机上实现对8寸和6寸晶圆的光刻，由此在一定范围内实现光刻机的共享，提高光刻机的利用率，加速新产品的开发，提高生产效率。
另外，本发明的方法无需对光刻机本身的硬件进行改造或者替换，而是通过对光刻机的设计掩膜原版、基板承载装置和光刻机的投影物镜之间的垂直距离进行调整，实现对不同晶圆的光刻，在晶圆上形成所需的目标图形，因此本发明的方法在保证晶圆制备的良率的前提下不会增加生产成本，具有良好的经济效益。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1显示为本发明实施例提供的光刻方法的流程示意图。
图2显示为6寸晶圆与8寸晶圆的直径关系示意图。
图3显示为用于8寸晶圆的设计掩膜原版的示意图。
图4显示为经图3所示的设计掩膜原版在8寸晶圆上形成的部分图案的示意图。
图5显示为图3所示的设计掩膜原版按比例缩小后形成的掩膜版图形的示意图。
图6显示为经图3所示的设计掩膜原版在6寸晶圆上形成的部分图案的示意图。
图7显示为本发明实施例二提供的光刻装置的功能模块示意图。
图8显示为本发明的光刻装置中的处理器和存储器连接的示意图。
附图标记
101 6寸晶圆
102 8寸晶圆
103 设计掩膜原版
103′ 设计掩膜原版按比例缩小后的掩膜版图形
104 8寸晶圆上的部分图案
104′ 6寸晶圆上的部分图案
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的下述实施例中，涉及到表示方位的词，例如，“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“垂直”等，仅仅是为了使本领域技术人员更好地理解本发明，而不能被理解为限定本发明。
实施例一
在光刻工艺中，光罩和掩膜原版是非常常用的在基板上形成图形或图案的工具。光罩的功能是经由曝光过程，将光罩上的图形以对应的方式一次复制到整个的基板上或是另外一片光罩上。掩模原版则是将包含在掩模原版上的图形以分步重复(Step&Repeat)的方式复制到整个基板或是另外一片光罩上。
无论是用光罩一次曝光或是掩模原版分步重复曝光，一般光刻机的设计所适用的基板尺寸是一定的，固定不变的。
本实施例提供一种光刻方法，通过该方法，同一光刻机可以适用于不同尺寸的基板。如图1所示，本发明的光刻方法包括如下步骤：
将待处理基板以及光刻机的设计掩膜原版分别放置在光刻机的基板承载装置以及掩膜台上；
根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；
其中，调整所述光刻机包括调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜中的至少一个，以调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜之间的垂直距离，使得所述设计掩膜原版以所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值在所述待处理基板上形成目标图案。
本实施例中，上述基板可以是通常需要进行光刻的晶圆，例如可以是硅晶圆、碳化硅晶圆、钽酸锂晶圆或氮化镓衬底晶圆等。
本实施例中以6寸晶圆在8寸晶圆的光刻机上进行光刻为例，对上述方法进行详细描述。
如图2所示，6寸晶圆101(直径150mm，厚度675μm)与8寸晶圆102(直径200mm，厚度725μm)的直径比D1：D2为3:4。在对8寸晶圆102进行光刻时，将8寸晶圆102放置在光刻机的基板承载装置上，然后调整光刻机的设计掩膜原版，即图3所示的用于8寸晶圆102的设计掩膜原版103，至光刻机的默认位置，同时将投影物镜调整至设计状态。之后对8寸晶圆102进行光刻，例如采用分步重复的方式，在8寸晶圆的尺寸范围内的水平面内移动设计掩膜原版103，将设计掩膜原版103上的图形复制到8寸晶圆102上，直至整个8寸晶圆102完成光刻，形成完整图案。图4示出了通过设计掩膜原版在8寸晶圆上形成的部分图案的示意图。
对6寸晶圆进行光刻时，同样将6寸晶圆101放置在8寸晶圆103的光刻机的基板承载装置上，6寸晶圆101与8寸晶圆102的直径比D1：D2为3:4，根据该比值3:4调整光刻机，使得设计掩膜原版103按照该比值3:4缩小以适应在6寸晶圆表面形成目标图案。在优选实施例中，设计掩膜原版、基板承载装置和投影物镜之间的相对垂直距离是可调的，将6寸晶圆放置在基板承载装置上之后，可以通过调整设计掩膜原版、基板承载装置和投影物镜中的至少一个实现设计掩膜原版103按照上述比例缩小，缩小后能够复制到6寸晶圆上的掩膜图形样式如图5的掩膜版图形103′所示，然后，同样采用分步重复的方式，在6寸晶圆的尺寸范围内的水平面内移动设计掩膜原版103，将设计掩膜原版103上的图形复制到6寸晶圆101上，直至整个6寸晶圆102完成光刻，形成完整图案。如图6所示，示出了经8寸晶圆的光刻机及设计掩膜原版在6寸晶圆上形成目标图案的示意图，图中仅示出了部分图案104′。
本实施例的方法，无需对光刻机的硬件进行任何改进或者替换，通过对光刻机的设计掩膜原版、基板承载装置和光刻机的投影物镜之间的垂直距离进行调整，实现对不同晶圆的光刻，在晶圆上形成所需的目标图形，因此本发明的方法在保证晶圆制备的良率的前提下不会增加生产成本，具有良好的经济效益。
实施例二
本实施例提供一种光刻装置，如图7所示，示出了该光刻装置的功能模块示意图，该光刻装置包括曝光系统、掩膜台系统、基板承载装置、基板传输系统以及调焦对准系统，所述曝光系统包括光学系统及投影物镜，所述调焦对准系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块。
基板传输系统在光刻准备阶段将待处理基板传送并放置在光刻机的基板承载装置上，掩膜台系统在光刻准备阶段将设计掩膜原版放置在掩膜台上。调焦对准系统根据光刻机的设计基板的尺寸与待处理基板的尺寸之间的比值，调整光刻机，以通过设计掩膜原版在待处理基板上形成目标图形。
在本实施例的优选实施例中，调焦对准系统的第一控制模块用于调整投影物镜相对基板承载装置上的待处理基板的垂直距离；第二控制模块用于调整所述掩膜台系统中的掩模台上的设计掩膜原版相对所述投影物镜和/或所述待处理基板的垂直距离；所述第三模块用于调整所述基板承载装置以调整所述待处理基板相对所述投影物镜和/或所述设计掩膜原版的距离。
在本实施例的优选实施例中，如图8所示，该光刻装置还包括通过总线连接的处理器及存储器，存储器存储有一种或多种计算机程序，处理器可以运行一种或多种计算机程序以执行本发明实施例一所述的光刻方法。
在本实施例的优选实施例中，待处理基板包括晶圆，例如可以是硅晶圆、碳化硅晶圆、钽酸锂晶圆或氮化镓衬底晶圆等。并且待处理基板可以是不同尺寸的晶圆，例如8寸晶圆、6寸晶圆等。
本实施例以8寸晶圆的光刻机为例，同时参照附图2～6进行详细说明。
以8寸晶圆的光刻机对8寸晶圆进行光刻时，基板传输系统将8寸晶圆102放置在光刻机的基板承载装置上，掩膜台系统将设计掩膜原版放置在掩膜台上，调焦对准系统调整光刻机，具体地，第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块分别将投影物镜、设计掩膜原版以及基板承载装置调整至8寸晶圆光刻机的设计位置。之后对8寸晶圆102进行光刻，例如采用分步重复的方式，在8寸晶圆的尺寸范围内的水平面内移动设计掩膜原版103，将设计掩膜原版103上的图形复制到8寸晶圆102上，直至整个8寸晶圆102完成光刻，形成完整图案。图4示出了通过设计掩膜原版在8寸晶圆上形成的部分图案的示意图。
采用8寸晶圆光刻机对6寸晶圆进行光刻时，基板传输系统将6寸晶圆101放置在光刻机的基板承载装置上，并使得晶圆101的中心位置与基板承载装置的中心位置对齐。掩膜台系统将设计掩膜原版放置在掩膜台上，调焦对准系统调整光刻机，具体地，采用以下方法中的至少一种对光刻机进行调整：第一控制模块调整投影物镜相对基板承载装置上的待处理基板的垂直距离、第二控制模块调整所述掩膜台系统中的掩模台上的设计掩膜原版相对所述投影物镜和/或所述待处理基板的垂直距离及第三控制模块调整所述基板承载装置以调整所述待处理基板相对所述投影物镜和/或所述设计掩膜原版的距离。经上述调整，设计掩膜原版按照6寸晶圆与8寸晶圆的直径比3:4整体缩小，如图5所示，形成能够复制到6寸晶圆上的掩膜版图形103′。调整完成后对6寸晶圆101进行光刻，例如同样可以采用分步重复的方式，在6寸晶圆的尺寸范围内的水平面内移动设计掩膜原版103，将设计掩膜原版103上的图形缩小后的掩膜版图形103′复制到6寸晶圆101上，直至整个6寸晶圆101完成光刻，形成完整图案。图6示出了通过设计掩膜原版在6寸晶圆上形成的部分图案的示意图。
在本实施例的优选实施例中，上述光刻机的调整通过处理器执行存储器中的计算机程序实现。所述存储器可能包括但不限于高速随机存取存储器、非易失性存储器。例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。
所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
另外，本发明中所涉及的各种计算机程序可以装载在计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(紧致盘-只读存储器)、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他物品属性的介质/机器可读介质。所述计算机可读存储介质可以是未接入计算机设备的产品，也可以是已接入计算机设备使用的部件。
在具体实现上，所述计算机程序为执行特定订单或实现特定抽象数据物品属性的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。
本实施例仅示例性描述了对6寸晶圆进行光刻的8寸晶圆的光刻机，实现6寸晶圆和8寸晶圆共享式光刻。应该理解的是，在光刻机可调整范围内，其他尺寸的晶圆也可以根据本发明的方法及装置实现光刻机共享。
如上实施例所述，本发明的光刻方法、光刻装置及计算机可读存储介质具有如下有益效果：
本发明的光刻方法，根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；例如，调整所述光刻机包括调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜中的至少一个，以调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜之间的垂直距离，使得所述设计掩膜原版以所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值在所述待处理基板上形成目标图案。由此，可以在同一光刻机中利用光刻机的设计掩膜原版对不同尺寸的晶圆进行光刻，例如在8寸光刻机上实现对8寸和6寸晶圆的光刻，由此在一定范围内实现光刻机的共享，提高光刻机的利用率，加速新产品的开发，提高生产效率。
另外，本发明的方法无需对光刻机本身的硬件进行改造或者替换，而是通过对光刻机的设计掩膜原版、基板承载装置和光刻机的投影物镜之间的垂直距离进行调整，实现对不同晶圆的光刻，在晶圆上形成所需的目标图形，因此本发明的方法在保证晶圆制备的良率的前提下不会增加生产成本，具有良好的经济效益。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待处理基板以及光刻机的设计掩膜原版分别放置在光刻机的基板承载装置以及掩膜台上；
根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；
其中，调整所述光刻机包括调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜中的至少一个，以调整所述设计掩膜原版、所述基板承载装置和所述光刻机的投影物镜之间的垂直距离，使得所述设计掩膜原版以所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值在所述待处理基板上形成目标图案。
2.根据权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述待处理基板具有不同的尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的光刻方法，其特征在于，所述设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值介于1:1～4:3。
4.根据权利要求3所述的光刻方法，其特征在于，所述设计基板及所述待处理基板包括晶圆。
5.根据权利要求4所述的光刻方法，其特征在于，所述设计基板包括8寸晶圆。
6.根据权利要求5所述的光刻方法，其特征在于，所述待处理基板包括6寸晶圆。
7.根据权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过所述设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形还包括以下步骤：
沿所述待处理基板的尺寸范围内水平移动所述设计掩膜原版，直至所述待处理基板完成光刻。
8.一种光刻装置，其特征在于，包括曝光系统、掩膜台系统、基板承载装置、基板传输系统以及调焦对准系统，所述曝光系统包括光学系统及投影物镜，所述调焦对准系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块，
所述基板传输系统以及所述掩膜台系统分别用于将待处理基板以及光刻机的设计掩膜原版放置在光刻机的基板承载装置以及掩膜台上；
所述调焦对准系统根据所述光刻机的设计基板的尺寸与所述待处理基板的尺寸之间的比值，调整所述光刻机，以通过设计掩膜原版在所述待处理基板上形成目标图形；
其中，所述第一控制模块用于调整所述投影物镜相对所述基板承载装置上的待处理基板的垂直距离；
所述第二控制模块用于调整所述掩膜台系统中的掩膜台，以调整所述掩膜台上的设计掩膜原版相对所述投影物镜和/或所述待处理基板的垂直距离；
所述第三控制 模块用于调整所述基板承载装置以调整所述待处理基板相对所述投影物镜和/或所述设计掩膜原版的距离。
9.根据权利要求8所述的光刻装置，其特征在于，还包括处理器及存储器；
所述存储器用于存储一种或多种计算机程序；
所述处理器用于运行一种或多种所述计算机程序以执行如权利要求1～7中任一项所述的光刻方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有一或多种计算机程序；其中一种计算机程序被一或多个处理器运行时执行如权利要求1～7中任一项所述的方法。
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