CN113204175B - 浸润式光刻机曝光方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种浸润式光刻机曝光方法。本申请提供一种浸润式光刻机曝光方法，所述浸润式光刻机包括曝光镜头和曝光台，所述曝光方法包括依次进行的以下步骤：上传目标晶片至所述曝光台上；所述目标晶片包括位于所述目标晶片中部的测试区，和位于所述测试区外围的外围区；使得所述曝光镜头与所述目标晶片之间充斥水层；使得所述曝光镜头通过环形曝光扫描路径，曝光所述外围区；使得所述曝光镜头曝光所述测试区。本申请提供的浸润式光刻机曝光方法，可以解决相关技术中的浸润式光刻机的曝光过程因温度波动因素，无法得出光刻机的真实光刻参数的问题。

Description

浸润式光刻机曝光方法

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种浸润式光刻机曝光方法。

背景技术

光刻工艺是半导体集成电路制造工艺中重要的一步，光刻质量的好坏直接影响产品的合格率。如今，光刻工艺已经步入了浸润工艺的时代。

在使用浸润式光刻机进行曝光时，曝光镜头与目标晶片之间充斥有水层，利用水具有更大的折射率，以代替传统技术中的空气，从而能够促进65nm以下工艺的发展。

相关技术在使用浸润式光刻机进行曝光时，是按照特定顺序逐行扫描各个曝光单元，在曝光完成后会对测试曝光单元进行光刻参数量测，以确定光刻机的真实光刻参数。

但是，在浸润式光刻机的曝光微环境中，充斥在曝光镜头与目标晶片之间的水层，会蒸发进入该曝光微环境中，水分的蒸发会带走该在曝光镜头与目标晶片之间的热量。另外在更换晶片的空档期，该曝光镜头与目标晶片之间的温度会有所上升。这些温度波动因素，会使得浸润式光刻机对不同测试曝光单元的曝光过程有所差异，从而影响测试曝光单元的光刻参数，导致无法得出光刻机的真实光刻参数。

发明内容

本申请提供了一种浸润式光刻机曝光方法，可以解决相关技术中的浸润式光刻机的曝光过程因温度波动因素，无法得出光刻机的真实光刻参数的问题。

为了解决本申请背景技术中所述的技术问题，本申请提供一种浸润式光刻机曝光方法，所述浸润式光刻机包括曝光镜头和曝光台，所述曝光方法包括依次进行的以下步骤：

上传目标晶片至所述曝光台上；所述目标晶片包括位于所述目标晶片中部的测试区，和位于所述测试区外围的外围区；

使得所述曝光镜头与所述目标晶片之间充斥水层；

使得所述曝光镜头通过环形曝光扫描路径，曝光所述外围区；所述环形曝光扫描路径为沿着所述目标晶片的周向进行的曝光扫描路径；

使得所述曝光镜头曝光所述测试区。

可选地，在所述使得所述曝光镜头在所述外围区进行环形曝光扫描的步骤完成后，在所述使得所述曝光镜头逐行扫描所述测试区的步骤进行前，所述水层蒸发达到动态平衡。

可选地，所述使得所述曝光镜头通过环形曝光扫描路径，曝光所述外围区的步骤，包括：

使得所述曝光镜头，通过多层环形曝光扫描路径，由外至内逐层曝光所述外围区。

可选地，所述外围区包括：最外层和最内层，所述最内层与所述测试区相邻，所述最外层位于所述最内层的外侧；

所述环形曝光扫描路径包括：经过所述最外层的最外层环形曝光扫描路径，和，经过所述最内层的最内层环形曝光扫描路径。

可选地，所述使得所述曝光镜头，通过多层环形曝光扫描路径，由外至内逐层曝光所述外围区的步骤，包括：

最先使得所述曝光镜头，通过最外层环形曝光扫描路径，曝光所述外围区的最外层；

最后使得所述曝光镜头，通过最内层环形曝光扫描路径，曝光所述外围区的最内层。

可选地，所述最外层和最内层均包括多个外围曝光单元；

所述最外层的外围曝光单元，沿着所述最外层环形曝光扫描路径，依次排列；

所述最内层的外围曝光单元，沿着所述最内层环形曝光扫描路径，依次排列。

可选地，所述测试区包括多个测试曝光单元，所述测试曝光单元呈阵列式排布。

可选地，所述使得所述曝光镜头曝光所述测试区的步骤，包括：

使得所述曝光镜头通过逐行曝光扫描路径，曝光所述测试区的测试曝光单元。

本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请通过对外围区进行的环形曝光扫描，使得在该环形曝光扫描结束后，水层蒸发达到动态平衡，从而使得目标晶片与曝光镜头之间的温度稳定。在温度稳定后再对测试区进行曝光，能够避免测试区中的测试曝光单元因温度变化的影响而使得曝光参数不一致。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了浸润光刻机的工作结构示意图；

图2示出了目标晶片的结构示意图；

图3示出了本申请一实施例提供的浸润式光刻机曝光方法的流程示意图；

图4示出了目标晶片的区域划分示意图；

图5示出了采用本申请实施例提供的曝光方法对多个晶片进行曝光的时序图；

图6示出了本申请和相关技术关于目标晶片，其测试曝光单元中的曝光参数变化曲线对比图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了浸润光刻机的工作结构示意图，参照图1，该浸润光刻机包括曝光镜头11，该曝光镜头11用于向曝光台12上的目标晶片13发射曝光光线。在工作时，目标晶片13被传送至曝光台12上，目标晶片13与曝光镜头11之间设有掩模板14，曝光镜头11与目标晶片13之间充斥有水层15。由曝光镜头11发射的曝光光线穿过该水层15照射到目标晶片13的曝光单元。

图2示出了目标晶片的结构示意图，参照图2，该目标晶片13包括位于所述目标晶片13中部的测试区13a，和位于所述测试区13a外围的外围区13b。该测试区13a包括多个测试曝光单元131，多个所述测试曝光单元131呈阵列式排布。该外围区13b包括多个外围曝光单元132，该外围曝光单元132从所述测试曝光单元131的外周逐层向外依次排布，形成所述外围区13b，使得所述外围区13b包围所述测试区13a。

图3示出了本申请一实施例提供的浸润式光刻机曝光方法的流程示意图，参照图3，该浸润式光刻机曝光方法包括以下步骤：

步骤S31：上传目标晶片至所述曝光台上。

参照图2，该目标晶片13包括位于中部的测试区13a，和位于该测试区13a外围的外围区13b。

步骤S32：使得所述曝光镜头与所述目标晶片之间充斥水层。

在使得曝光镜头与目标晶片之间充斥水层后形成如图1所示的浸润式光刻机工作状态结构。如背景技术中所述，浸润式光刻机的曝光微环境中，充斥在曝光镜头与目标晶片之间的水层，会蒸发进入该曝光微环境中，水分的蒸发会带走该在曝光镜头与目标晶片之间的热量。另外在更换晶片的空档期，该曝光镜头与目标晶片之间的温度会有所上升。这些温度波动因素，会使得浸润式光刻机对不同测试曝光单元的曝光过程有所差异，从而影响测试曝光单元的光刻参数，导致无法得出光刻机的真实光刻参数。

因此为了减小该温度波动因素对曝光的影响，需要在温度稳定后再对测试区13a进行曝光扫描，因此在步骤S32结束后继续进行以下步骤。

步骤S33：使得所述曝光镜头通过环形曝光扫描路径，曝光所述外围区。所述环形曝光扫描路径为沿着所述目标晶片的周向进行的曝光扫描路径；

本实施例中，可以使得所述曝光镜头从所述目标晶片的外沿，沿着所述目标晶片的周向，逐渐向所述目标晶片的中部，曝光扫描位于所述周向上的外围区。继续参照图2，该目标晶片13的外沿为该外围区13b的外侧，该目标晶片13的周向为该外围区13b的周向。

因此上述步骤S33还可以为：使得所述曝光镜头从所述外围区的外侧，沿着所述外围区的周向，进行环形曝光扫描运动，曝光扫描位于所述周向上的外围区，直至曝光扫描至所述外围区与所述测试区交界位置处。

其中，外围区包括多层，由最内层逐层向外扩展至最外层，形成所述外围区。

参照图4，其示出了目标晶片的区域划分示意图，从图4中可以看出，该外围区包括两层，分别为最内层1和最外层2，该最内层1与测试区相邻，最外层2包围在最内层1的外侧。

在对图4所示的外围区进行曝光时，该环形曝光扫描运动包括沿第一环形曝光扫描路径2AB进行的最外层环形曝光扫描运动，和沿最内层环形曝光扫描路径1AB进行的最内层环形曝光扫描运动。其中，该第一环形曝光扫描路径2AB是沿着该外围区最外层2的周向，该最内层环形曝光扫描路径1AB是沿着该外围区最内层1的周向。

最内层1和最外层2均由多个外围曝光单元组成，位于最外层2的外围曝光单元，沿着该最外层环形曝光扫描路径2AB，依次排列；位于最内层1的外围曝光单元，沿着该最内层环形曝光扫描路径1AB，依次排列。

继续参照图4，可以先从最外层2中的外围曝光单元2A开始，沿着最外层环形曝光扫描路径2AB，依次曝光扫描位于该最外层环形曝光扫描路径2AB上，最外层2中的所有外围曝光单元，直至曝光扫描外围曝光单元2B为止。再从最内层1中的外围曝光单元1A开始，沿着最内层环形曝光扫描路径1AB，依次曝光扫描位于该最内层环形曝光扫描路径1AB上，最内层1中的所有外围曝光单元，直至曝光扫描外围曝光单元1B为止。

步骤S34：使得所述曝光镜头曝光所述测试区。

测试区包括多个测试曝光单元，所述测试曝光单元呈阵列式排布。

可以参照图2和图4，目标晶片的测试区中有多个呈阵列式排布的测试曝光单元。

在对图2或图4中的测试区进行曝光时，可以使得所述曝光镜头，通过图4所示逐行曝光扫描路径CD，曝光所述测试区的测试曝光单元。

在所述步骤S33：使得所述曝光镜头在所述外围区进行环形曝光扫描完成后，在所述步骤S34：使得所述曝光镜头逐行扫描所述测试区的进行前，使得水层蒸发达到动态平衡。即，本实施例通过对外围区进行的环形曝光扫描，使得在该环形曝光扫描结束后，水层蒸发达到动态平衡，从而使得目标晶片与曝光镜头之间的温度稳定。在温度稳定后再对测试区进行曝光，能够避免测试区中的测试曝光单元因温度变化的影响而使得曝光参数不一致。

参照图5，其示出了采用本申请实施例提供的曝光方法对多个晶片进行曝光的时序图。从图5中可以看出，在进行曝光时的首片晶片为预备晶片，该对该预备晶片依照图3所示的方法曝光后，进入对各个目标晶片的正式曝光过程。

以对第一目标晶片的曝光过程为例，在时刻T2至时刻T3对第一目标晶片进行曝光，其中在时刻T2至时刻T21期间，温度逐渐降低，对外围区13b进行曝光，在时刻T21至时刻T22期间，温度平稳，对测试区13a进行曝光。时刻T22至时刻T3的期间，用于更换下一目标晶片，此过程温度会出现增高。

参照图6，其示出了本申请和相关技术关于目标晶片，其测试曝光单元中的曝光参数变化曲线对比图。从图6中可以看出，相关技术中各个测试曝光单元中的曝光参数变化浮动较大，而本申请中的各个测试曝光单元中的曝光参数变化浮动较小。

综上所述，本申请提供的浸润式光刻机曝光方法，能够避免测试区中的测试曝光单元因温度变化的影响而使得曝光参数不一致的问题。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，所述浸润式光刻机包括曝光镜头，所述曝光方法包括依次进行的以下步骤：

上传目标晶片；所述目标晶片包括位于所述目标晶片中部的测试区，和位于所述测试区外围的外围区；

使得所述曝光镜头与所述目标晶片之间充斥水层；

使得所述曝光镜头通过环形曝光扫描路径，曝光所述外围区；所述环形曝光扫描路径为沿着所述目标晶片的周向进行的曝光扫描路径；

使得所述曝光镜头曝光所述测试区；

在所述使得所述曝光镜头在所述外围区进行环形曝光扫描的步骤完成后，在所述使得所述曝光镜头逐行扫描所述测试区的步骤进行前，所述水层蒸发达到动态平衡。

2.如权利要求1所述的浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，所述使得所述曝光镜头通过环形曝光扫描路径，曝光所述外围区的步骤，包括：

使得所述曝光镜头，通过多层环形曝光扫描路径，由外至内逐层曝光所述外围区。

3.如权利要求2所述的浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，所述外围区包括：最外层和最内层，所述最内层与所述测试区相邻，所述最外层位于所述最内层的外侧；

所述环形曝光扫描路径包括：经过所述最外层的最外层环形曝光扫描路径，和，经过所述最内层的最内层环形曝光扫描路径。

4.如权利要求3所述的浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，

所述使得所述曝光镜头，通过多层环形曝光扫描路径，由外至内逐层曝光所述外围区的步骤，包括：

最先使得所述曝光镜头，通过最外层环形曝光扫描路径，曝光所述外围区的最外层；

最后使得所述曝光镜头，通过最内层环形曝光扫描路径，曝光所述外围区的最内层。

5.如权利要求3所述的浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，所述最外层和最内层均包括多个外围曝光单元；

所述最外层的外围曝光单元，沿着所述最外层环形曝光扫描路径，依次排列；

所述最内层的外围曝光单元，沿着所述最内层环形曝光扫描路径，依次排列。

6.如权利要求1所述的浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，所述测试区包括多个测试曝光单元，所述测试曝光单元呈阵列式排布。

7.如权利要求1所述的浸润式光刻机曝光方法，其特征在于，所述使得所述曝光镜头曝光所述测试区的步骤，包括：

使得所述曝光镜头通过逐行曝光扫描路径，曝光所述测试区的测试曝光单元。

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