專利名稱：批量硅片曝光的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及大視場投影物鏡光刻系統(tǒng)，尤其涉及批量硅片曝光的方法。
背景技術：
采用光刻技術制作的微器件包括集成電路IC、平板顯示器、微機電系統(tǒng)MEMS，以及用于倒裝法IC互連技術的凸塊(bump)互連等。光刻工藝采用選定的輻射源(如紫外光源)對涂有光敏物質的工件(如硅片)進行曝光。此光敏物質一般是涂布在硅片表面的光刻膠，光刻膠分為正性光刻膠和負性光刻膠，正膠即指被曝光部分經顯影后去除的光刻膠，負膠即指未被曝光部分經顯影后去除的光刻膠。一般，光刻工藝包括以下幾步在硅片上涂光刻膠、用帶圖形掩模版對硅片進行曝光以在光刻膠內形成圖形潛像、顯影以形成立體圖形、刻蝕以在硅片上形成立體圖形、去除剩余光刻膠。重復進行設計所要求的步驟就可以在硅片上獲得特定的器件結構。
在一些采用負膠的光刻工藝中，要求在硅片邊緣選定區(qū)域內的一些曝光場完全不能進行曝光操作，這是由于在該區(qū)域的光刻膠經顯影后要求去除。凸塊(bump)互連光刻技術就是這種典型情況，即在硅片上制造用于連接電路板接觸引線的導體凸塊。凸塊(bump)光刻技術制造導體凸塊需要采用電化學電鍍工藝，該工藝要求硅片邊緣與電極要充分接觸。由于此工藝要求，硅片邊緣選定區(qū)域不可以進行曝光操作，即必須保證沒有光刻膠以與電極有均勻的電接觸。如果采用接觸、接近式曝光技術，硅片整體同時曝光，這樣硅片邊緣無膠區(qū)域可以通過設計掩模圖形來一并解決。然而，在投影曝光技術中不可能通過掩模圖形預先設計來形成硅片邊緣無膠區(qū)域，這是因為投影曝光技術形成的曝光場依賴于掩模圖形尺寸與步進間距。
這樣，導體凸塊(bump)電鍍工藝要求投影曝光技術只能在硅片邊緣選定區(qū)域之外的硅片中心區(qū)域進行曝光操作，這即是標準曝光模式。硅片邊緣選定區(qū)域是指硅片邊緣無光刻膠區(qū)域的尺寸所形成的環(huán)形區(qū)域。硅片可用區(qū)域(硅片中心區(qū)域)是指硅片名義直徑減去硅片邊緣無光刻膠區(qū)域的尺寸后所形成的圓形區(qū)域。標準曝光模式是指在硅片上規(guī)劃的曝光場陣列完全位于硅片可用區(qū)域之內的一種圖形規(guī)劃方式，見圖2所示，是標準曝光模式12寸硅片圖形分布。
請參閱由Ultratech Stepper公司申請并于2004年6月22日公告的美國專利USP No.6,753,947(以下簡稱947專利)。在投影光刻技術中，無論是步進式曝光(Step-and-Repeat)、掃描式曝光(Step-and-Scan)、還是閃光式曝光(Flash-on-the-Fly)，其基本工作流程是一致的，包含上下片流程、全場調焦調平流程、全場對準流程、硅片曝光四大步驟。947專利提出一種利用光源單脈沖閃光曝光來制作器件的光刻系統(tǒng)及方法，采用經濟型小視場投影物鏡(曝光視場為11mm×11mm)達到與大視場投影物鏡(曝光視場為26mm×33mm)相同的產率，該專利是采用縮短單場曝光時間的方法來達到與大曝光視場同樣產率的目的。然而，該專利在批量硅片曝光時，由于存在不同的掩模圖形尺寸，需要進行掩模圖形的切換動作，每片硅片要進行掩模對準2次，不利于提高光刻機產率。
此外，影響光刻機產率的因素主要有曝光視場尺寸、照明光強、劑量需求、工件臺運動性能、交換片性能、調焦對準測量性能等。一般在曝光時間(由照明光強與光刻膠劑量需求所決定)、工件臺運動性能、交換片性能、調焦對準測量性能相同的條件下，曝光視場尺寸對產率的影響就是絕對的。因此，在已經有圖形分布的硅片上決定這些曝光視場的曝光次序，即合理規(guī)劃一個優(yōu)化曝光路徑對提高光刻機產率就顯得尤為重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的批量硅片曝光的方法，其可以有效提高光刻機產率。
為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種批量硅片曝光的方法，用于大視場投影物鏡光刻系統(tǒng)，該光刻系統(tǒng)采用的掩模版上的掩模圖形包括大圖形和小圖形，可以對硅片進行大視場圖形曝光和小視場圖形曝光，其中，該方法包括如下步驟a.傳送硅片到工件臺上；b.對硅片進行調焦調平以及硅片對準；c.對硅片編號；d.編號為奇數(shù)的硅片和編號為偶數(shù)的硅片分別規(guī)劃不同的曝光路徑，并對應執(zhí)行不同的曝光流程。
所述步驟d中，只有編號為1的硅片首先執(zhí)行掩模圖形對準再執(zhí)行視場圖形曝光。
所述步驟d中，編號為1的硅片需要執(zhí)行兩次掩模圖形的對準，其他編號的硅片只需執(zhí)行一次掩模圖形的對準。
所述步驟d中編號為奇數(shù)的硅片曝光流程包括如下步驟a1.判斷硅片的編號是否為1，如果編號為1，則執(zhí)行步驟b1，如果編號不為1，則直接執(zhí)行步驟c1；b1.執(zhí)行掩模大圖形對準；c1.執(zhí)行大視場圖形曝光至所有大視場圖形結束；d1.進行掩模小圖形對準，然后進行小視場圖形曝光至所有小視場圖形結束；e1.判斷批量硅片曝光是否結束，以決定是繼續(xù)曝光流程還是結束曝光流程，如果繼續(xù)曝光流程，則返回步驟a。
所述步驟d中編號為偶數(shù)的硅片曝光流程包括如下步驟a2.進行小視場圖形曝光至所有小視場圖形結束；b2.進行掩模大圖形對準，然后進行大視場圖形曝光至所有大視場圖形結束；c2.判斷批量硅片曝光是否結束，以決定是繼續(xù)曝光流程還是結束曝光流程，如果繼續(xù)曝光流程，則返回步驟a。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明批量硅片曝光的方法，針對奇數(shù)偶數(shù)編號硅片采用不同的曝光路徑，除第1片硅片之外，每片硅片只進行1次掩模對準操作，從而有效提高光刻機的產率。


通過本發(fā)明實施例并結合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結構特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖1是本發(fā)明的采用大視場投影物鏡光刻系統(tǒng)的示意圖；
圖2是標準曝光模式12寸硅片圖形分布示意圖；圖3是本發(fā)明批量硅片曝光的方法的流程圖；圖4是本發(fā)明編號為奇數(shù)的硅片的曝光路徑規(guī)劃示意圖；圖5是本發(fā)明編號為偶數(shù)的硅片的曝光路徑規(guī)劃示意圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的采用大視場投影物鏡光刻系統(tǒng)的示意圖，該光刻系統(tǒng)至少包括物平面1，投影物鏡3以及像平面5構成。物平面1中采用的掩模版(未圖示)上同時包含大圖形(圖形尺寸為44mm×44mm)和小圖形(圖形尺寸為22mm×22mm)。投影物鏡3的物方視場達到44mm×44mm，掩模版由驅動控制裝置(如掩模臺)推動以實現(xiàn)大小圖形之間的切換，使之分別與投影物鏡3的物方視場重合或充分接近。這樣就可以通過投影物鏡3分別進行對像平面5硅片的可用區(qū)域中間部分采用大視場圖形曝光，在硅片可用區(qū)域的邊緣部分采用小視場圖形曝光，從而實現(xiàn)圖2中標準曝光模式的硅片圖形分布。
請參閱圖2，是本發(fā)明中采用的標準曝光模式12寸硅片圖形分布示意圖。標準曝光模式是指在硅片上規(guī)劃的曝光場陣列完全位于硅片可用區(qū)域之內的一種圖形規(guī)劃方式。
硅片邊緣選定區(qū)域是指硅片邊緣無光刻膠區(qū)域的尺寸所形成的環(huán)形區(qū)域。硅片可用區(qū)域(硅片中心區(qū)域)是指硅片名義直徑減去硅片邊緣選定區(qū)域的尺寸后所形成的圓形區(qū)域。
請參閱圖3，是本發(fā)明批量硅片曝光方法的流程圖。首先傳送硅片到工件臺上(S21)，對硅片進行調焦調平以及硅片對準(S23)，然后對硅片編號(S25)。
如果該硅片編號為奇數(shù)，則執(zhí)行奇數(shù)編號硅片曝光子流程(S27)，如果該硅片標號為偶數(shù)，則執(zhí)行偶數(shù)編號硅片曝光子流程(S29)。
編號為奇數(shù)的硅片曝光子流程(S27)為先判斷該硅片編號是否為1，如果該硅片編號為1，則先執(zhí)行掩模大圖形對準，如果該硅片編號不為1，則不用執(zhí)行掩模大圖形對準，直接執(zhí)行大視場圖形曝光至所有大視場圖形結束，接著推動掩模小圖形至投影物鏡物方視場位置進行掩模小圖形對準，然后進行小視場圖形曝光至所有小視場圖形結束。最后判斷批量硅片曝光是否結束，以決定是繼續(xù)曝光流程還是結束曝光流程，如果繼續(xù)曝光流程，則返回步驟S21。
編號為偶數(shù)的硅片曝光子流程(S29)為由于掩模臺已經處于小圖形位置并進行了小圖形對準，因此可以直接進行小視場圖形曝光至所有小視場圖形結束，接著推動掩模大圖形至投影物鏡物方視場位置進行大圖形對準，然后進行大視場圖形曝光至所有大視場圖形結束。最后判斷批量硅片曝光是否結束，以決定是繼續(xù)曝光流程還是結束曝光流程，如果繼續(xù)曝光流程，則返回步驟S21。
請參閱圖4，是本發(fā)明編號為奇數(shù)的硅片的曝光路徑規(guī)劃示意圖，首先進行大視場圖形(44mm×44mm)曝光再進行小視場(22mm×22mm)圖形曝光，即曝光從第1個大視場圖形開始，按照箭頭所指順序曝光24個內部大視場圖形，然后掩模版切換到小圖形位置，執(zhí)行掩模版上小圖形對準，按照箭頭所指順序曝光邊緣部分24個小視場圖形，到第48場結束。
請參閱圖5，是編號為偶數(shù)的硅片的曝光路徑規(guī)劃示意圖，首先進行小視場(22mm×22mm)圖形曝光再進行大視場圖形(44mm×44mm)曝光，即曝光從第1個小視場圖形開始，按照箭頭所指順序曝光24個邊緣部分小視場圖形，然后掩模版切換到大圖形位置，執(zhí)行掩模版上大圖形對準，按照箭頭所指順序曝光內部24個大視場圖形，到第48場結束。
批量硅片曝光時，由于存在不同的掩模圖形尺寸，需要進行掩模圖形的切換動作，一般需要重新進行掩模圖形對準流程。如果按現(xiàn)有技術中不分奇數(shù)偶數(shù)編號硅片進行同樣的路徑規(guī)劃曝光，那么每片硅片需要進行掩模對準2次。而本發(fā)明提出方法，除第1片硅片之外，每片硅片只進行1次掩模對準操作，從而提高光刻機的產率，具體例子參閱表1。
表1 采用不同方法的光刻產率比較

以上描述的僅僅是基于本發(fā)明的幾個較佳實施例，并不能以此來限定本發(fā)明的范圍。任何對本發(fā)明的方法作本技術領域內熟知步驟的替換、組合、分立，以及對本發(fā)明實施步驟作本技術領域內熟知的等同改變或替換均不超出本發(fā)明的揭露以及保護范圍。
權利要求
1.一種批量硅片曝光的方法，用于大視場投影物鏡光刻系統(tǒng)，該光刻系統(tǒng)采用的掩模版上的掩模圖形包括大圖形和小圖形，可以對硅片進行大視場圖形曝光和小視場圖形曝光，其特征在于，該方法包括如下步驟a.傳送硅片到工件臺上；b.對硅片進行調焦調平以及硅片對準；c.對硅片編號；d.編號為奇數(shù)的硅片和編號為偶數(shù)的硅片分別規(guī)劃不同的曝光路徑，并對應執(zhí)行不同的曝光流程。
2.如權利要求1所述的一種批量硅片曝光的方法，其特征在于所述步驟d中，只有編號為1的硅片首先執(zhí)行掩模圖形對準再執(zhí)行視場圖形曝光。
3.如權利要求2所述的一種批量硅片曝光的方法，其特征在于所述步驟d中，編號為1的硅片需要執(zhí)行兩次掩模圖形的對準，其他編號的硅片只需執(zhí)行一次掩模圖形的對準。
4.如權利要求3所述的一種批量硅片曝光的方法，其特征在于，所述步驟d中編號為奇數(shù)的硅片曝光流程包括如下步驟a1.判斷硅片的編號是否為1，如果編號為1，則執(zhí)行步驟b1，如果編號不為1，則直接執(zhí)行步驟c1；b1.執(zhí)行掩模大圖形對準；c1.執(zhí)行大視場圖形曝光至所有大視場圖形結束；d1.進行掩模小圖形對準，然后進行小視場圖形曝光至所有小視場圖形結束；e1.判斷批量硅片曝光是否結束，以決定是繼續(xù)曝光流程還是結束曝光流程，如果繼續(xù)曝光流程，則返回步驟a。
5.如權利要求3所述的一種批量硅片曝光的方法，其特征在于，所述步驟d中編號為偶數(shù)的硅片曝光流程包括如下步驟a2.進行小視場圖形曝光至所有小視場圖形結束；b2.進行掩模大圖形對準，然后進行大視場圖形曝光至所有大視場圖形結束；c2.判斷批量硅片曝光是否結束，以決定是繼續(xù)曝光流程還是結束曝光流程，如果繼續(xù)曝光流程，則返回步驟a。
全文摘要
本發(fā)明提供一種批量硅片曝光的方法，用于大視場投影物鏡光刻系統(tǒng)，該光刻系統(tǒng)采用的掩模版上的掩模圖形包括大圖形和小圖形，可以對硅片進行大視場圖形曝光和小視場圖形曝光，其中，該方法包括如下步驟a.傳送硅片到工件臺上；b.對硅片進行調焦調平以及硅片對準；c.對硅片編號；d.編號為奇數(shù)的硅片和編號為偶數(shù)的硅片分別規(guī)劃不同的曝光路徑，并對應執(zhí)行不同的曝光流程。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法針對奇數(shù)偶數(shù)編號硅片采用不同的曝光路徑規(guī)劃，除第1片硅片之外，每片硅片只進行1次掩模對準操作，從而有效提高光刻機的產率。
文檔編號G03F9/00GK101025574SQ200710036720
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月23日 優(yōu)先權日2007年1月23日
發(fā)明者蔡燕民 申請人:上海微電子裝備有限公司