CN114171375A - 一种晶圆光刻方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种晶圆光刻方法及系统，所述方法包括：对晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤。本发明通过获取晶圆背面的灰阶值来判断晶圆背面是否存在缺陷以及缺陷的种类，避免了晶圆自身的翘曲度对检测结果的影响，以获取更加准确的检测结果，进而避免错误的检测结果对曝光步骤的影响。

Description

一种晶圆光刻方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆光刻方法。
背景技术
光刻工艺为图案化的主要工艺步骤，在半导体器件的制造过程中处于举足轻重的地位。传统的光刻工艺过程大致为晶圆预处理、涂胶、软烘、清洗、曝光、后烘、显影。
但是，在进行曝光时会发现，晶圆的背面在会在前工序中受到污染以及损伤，从而使晶圆的背面存在缺陷，从而对晶圆的曝光步骤造成影响。
现有技术中通过对晶圆背面的水平度进行检测，从而判断晶圆背面是否存在缺陷，但是，如图1所示，晶圆本身会存在一定的翘曲度，即由于重力的作用，晶圆的周边会相对于晶圆的中心下垂，通过对晶圆背面的水平度进行检测来判断晶圆背面是否存在缺陷的方法无法排除晶圆本身的翘曲度的影响。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种晶圆光刻方法，以解决现有技术中无法排除晶圆本身翘曲度的影响的问题。
本发明提供一种晶圆光刻方法，包括：
对晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；
将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
其中，对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤。
优选地，对灰阶值不在预设范围的晶圆执行清洗步骤；
清洗之后的晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；
将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
其中，对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤，灰阶值不在预设范围的晶圆进行返工。
优选地，对灰阶值大于预设范围最大值的晶圆执行清洗步骤；
清洗之后的晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；
将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
其中，对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤，灰阶值不在预设范围的晶圆进行再次清洗。
优选地，对于灰阶值小于预设范围最小值的晶圆进行返工。
优选地，对晶圆的背面进行分区域扫描。
优选地，将晶圆的背面分成多个区域，对每个区域进行扫描，以获取每个区域的灰阶值；
将每个区域的灰阶值分别与灰阶值的预设范围进行比较。
一种晶圆光刻系统，包括：
表面检测装置，对晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值，并将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
曝光装置，对灰阶值处于预设范围的晶圆进行曝光。
优选地，所述表面检测装置包括：
扫描组件，所述扫描组件包括相机以及与所述相机匹配的感测器，用于获取晶圆背面的图像；
控制组件，接收所述扫描组件的图像、获取晶圆背面的灰阶值并将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比。
优选地，所述表面检测装置还包括照明组件。
优选地，所述晶圆光刻系统还包括清洗装置，用于对晶圆进行清洗。
本发明提供的晶圆光刻方法以及系统，在曝光装置之前增加了表面检测装置，以对晶圆的背面进行检测，避免了晶圆背面携带污染物或者具有划痕的晶圆进入曝光装置，造成曝光装置的卡盘的污染或者对晶圆固定不牢的问题。
本发明实施例的晶圆光刻方法以及系统通过获取晶圆背面的灰阶值来判断晶圆背面是否存在缺陷以及缺陷的种类。避免了晶圆自身的翘曲度对检测结果的影响，以获取更加准确的检测结果，进而避免错误的检测结果对曝光步骤的影响。
同时，本发明实施例的晶圆光刻方法以及系统根据对缺陷的种类进行判断，以根据不通的缺陷种类来选择相应的步骤，节省了不必要的步骤，避免了浪费时间以及成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了晶圆在重力作用下的翘曲情况；
图2示出了本发明实施例的晶圆光刻方法的流程示意图；
图3示出了本发明实施例对晶圆背面进行分区域扫描的结构示意图；
图4示出了本发明实施例的晶圆光刻系统的结构框图；
图5示出了本发明实施例的表面检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
通常情况下，对曝光步骤造成影响的缺陷通常包括两种，一种是附着于晶圆背面的污染物，会对曝光机台的卡盘造成污染，更会污染后续进行曝光的晶圆；另一种是晶圆背面的划痕，由于曝光机台的卡盘通常通过吸附的方式对晶圆进行固定，晶圆背面过大的划痕会造成卡盘对晶圆吸附不牢。
其中附着物相对于所述晶圆表面(背面)凸起，划痕相对于晶圆表面(背面)凹陷，晶圆表面(背面)、相对于晶圆表面(背面)的凸起以及相对于晶圆表面(背面)的凹陷的图片在灰度状态下表现出的亮度不同，具体地，相对于晶圆表面(背面)的凸起的亮度大于晶圆表面(背面)的亮度，晶圆表面(背面)的亮度大于相对于晶圆表面(背面)的凹陷的亮度，即相对于晶圆表面(背面)的凸起的灰阶值大于晶圆表面(背面)的灰阶值，晶圆表面(背面)的灰阶值大于相对于晶圆表面(背面)的凹陷的灰阶值。
进而本发明实施例通过获取晶圆背面的灰阶值来判断晶圆背面是否存在缺陷以及缺陷的种类。通过对比获取的晶圆背面的灰阶值与预设灰阶值的结果，既可以判断晶圆表面是否附着有污染物，又可以判断晶圆表面是否有划痕等缺陷。
图2示出了本发明实施例的晶圆光刻方法的流程示意图，如图2所示，所述方法包括：
S10：对晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值。
本实施例中，对晶圆的背面进行分区域扫描，以防止漏检或者重复检测。
图3示出了本发明实施例对晶圆背面进行分区域扫描的结构示意图，如图3所示，晶圆背面平均分为多个区域，分别对每个区域进行扫描，获取每个区域的图像，进而获取每个区域图像的灰阶值。
本实施例中，所述晶圆背面被分为多个正方形的区域，在其他实施例中，本领域技术人员可以根据扫描组件(例如相机)与晶圆背面的距离以及扫描组件的摄取角度，对每个区域的形状以及大小做出具体的选择，本实施例对此不做限制。
S20：将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
该步骤中，将每个区域的灰阶值分别与灰阶值的预设范围进行比较，多个区域中的任意一个区域的灰阶值不在预设范围内，则判定该晶圆不合格。
其中，灰阶值的预设范围通过扫描标准的晶圆(晶圆背面没有划痕或者附着物，或者有划痕或者附着物，但是划痕或者附着物很小，对后续的曝光没有影响)背面进行扫描来获得。
在一个具体的实施例中，灰阶值的预设范围(即标准的晶圆背面的灰阶值范围)例如为a-b(其中a＜b)这个区间，晶圆背面的灰阶值在在预设范围30-80之间，判断为合格，灰阶值大于b或者小于a，判断不合格。
不难理解，灰阶值的预设范围可以根据具体的生产需求进行设定，本发明实施例对灰阶值的预设范围不做限定。
进一步地，对检测合格的晶圆直接执行曝光步骤，不需要再对其进行清洗，以节省时间以及成本。
在本实施例中，对检测不合格的晶圆执行清洗步骤。清洗过的晶圆在返回至晶圆表面检测的步骤，对清洗过的晶圆背面重新进行检测；对检测合格的晶圆直接执行曝光步骤，而对检测仍然不合格的晶圆返回至前道工序进行返工。
在其他实施例中，对检测不合格的晶圆进行缺陷种类的判断，对不同种类的缺陷执行不同的步骤。
具体地，对于灰阶值大于预设范围的晶圆进行清洗，对于灰阶值小于预设范围的晶圆直接进行返工。
其中，灰阶值大于预设范围的晶圆，代表晶圆的背面附着有污染物，该类型的缺陷可以通过清洗步骤去除，则执行清洗步骤；晶圆经过清洗步骤之后返回至表面检测步骤进行检测，检测合格的进入曝光步骤，检测不合格的可以再一次进行清洗。
灰阶值小于预设范围的晶圆，代表晶圆的背面具有划痕，该类型的缺陷是通过清洗步骤也无法去除的，进而将其返回至前道工序，直接进行返工，进一步节省时间以及成本。
本发明实施例的光刻方法通过获取晶圆背面的灰阶值来判断晶圆背面是否存在缺陷以及缺陷的种类。避免了晶圆自身的翘曲度对检测结果的影响，以获取更加准确的检测结果。
同时，本发明实施例根据对缺陷的种类进行判断，以根据不通的缺陷种类来选择相应的步骤，节省了不必要的步骤，避免了浪费时间以及成本。
图4示出了本发明实施例的晶圆光刻系统的结构框图，如图4所示，所述晶圆光刻系统至少包括表面检测装置10、曝光装置20以及清洗装置30，其中，所述表面检测装置10用于对晶圆的背面进行检测，以确定晶圆的背面是否符合要求；清洗装置用于对不符合要求的晶圆进行清洗，曝光装置20用于对符合要求的晶圆进行曝光。
图5示出了本发明实施例的表面检测装置的结构示意图；如图5所示，本实施例的表面检测装置10采用光学检查系统，包括扫描组件11以及与所述扫描组件11连接的控制组件12，所述扫描组件11用于获取晶圆背面的图像，控制组件12用于接收所述相机组件的图像、获取晶圆背面的灰阶值并将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比。
其中，所述扫描组件11包括相机111以及与所述相机匹配的感测器112，相机110可为区域扫描相机、行扫描相机或点感测器阵列。感测器例如为单色光光学感测器，其中感测器的二维像素阵列的各像素记录0－256的灰阶值，这些像素共同表现晶圆的影像。
所述表面检测装置10还包括照明组件13，本实施例中，照明组件13包括第一照明组件131，所述第一照明组件131例如通过光纤14与所述相机111连接，所述第一照明组件131的光通过光纤14导向至相机111光轴上。
所述晶圆表面检测装置10还包括第二照明组件132。通常，第一照明组件131用于明场照明，第二照明组件132适用于暗场照明时。
晶圆表面检测装置10还包括显示组件15。控制组件12耦接于扫描组件11与显示组件15之间，控制组件12获取扫描组件11传输的图像信号、对图像信号进行处理以获取图像信号的灰阶值，并通过显示组件15进行显示，显示组件15例如可为计算机。显示组件15可包括例如液晶显示器、LED显示器等等，也可具有供使用人员以触控方式操作接口的触控功能。
本实施例在曝光装置20之前增加了表面检测装置10，以对晶圆的背面进行检测，避免了晶圆背面携带污染物或者具有划痕的晶圆进入曝光装置，造成曝光装置的卡盘的污染或者对晶圆固定不牢的问题。
同时，对检测之后符合要求的晶圆直接进入曝光装置20，不需要再对其进行清洗，节省了时间以及成本。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种晶圆光刻方法，其特征在于，包括：
对晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；
将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
其中，对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤。
2.根据权利要求1所述的晶圆光刻方法，其特征在于，
对灰阶值不在预设范围的晶圆执行清洗步骤；
清洗之后的晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；
将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
其中，对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤，灰阶值不在预设范围的晶圆进行返工。
3.根据权利要求1所述的晶圆光刻方法，其特征在于，
对灰阶值大于预设范围最大值的晶圆执行清洗步骤；
清洗之后的晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值；
将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
其中，对灰阶值处于预设范围的晶圆执行曝光步骤，灰阶值不在预设范围的晶圆进行再次清洗。
4.根据权利要求3所述的晶圆光刻方法，其特征在于，对于灰阶值小于预设范围最小值的晶圆进行返工。
5.根据权利要求1所述的晶圆光刻方法，其特征在于，对晶圆的背面进行分区域扫描。
6.根据权利要求5所述的晶圆光刻方法，其特征在于，
将晶圆的背面分成多个区域，对每个区域进行扫描，以获取每个区域的灰阶值；
将每个区域的灰阶值分别与灰阶值的预设范围进行比较。
7.一种晶圆光刻系统，其特征在于，包括：
表面检测装置，对晶圆的背面进行扫描，获取晶圆背面的灰阶值，并将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比；
曝光装置，对灰阶值处于预设范围的晶圆进行曝光。
8.根据权利要求7所述的晶圆光刻系统，其特征在于，所述表面检测装置包括：
扫描组件，所述扫描组件包括相机以及与所述相机匹配的感测器，用于获取晶圆背面的图像；
控制组件，接收所述扫描组件的图像、获取晶圆背面的灰阶值并将晶圆背面的灰阶值与预设范围进行对比。
9.根据权利要求8所述的晶圆光刻系统，其特征在于，所述表面检测装置还包括照明组件。
10.根据权利要求7所述的晶圆光刻系统，其特征在于，所述晶圆光刻系统还包括清洗装置，用于对晶圆进行清洗。
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