一種晶圓曝光方法
2023-06-01 18:29:01 1
專利名稱：一種晶圓曝光方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造工藝，尤其涉及一種晶圓曝光方法。
背景技術：
集成電路是通過在矽片表面幾微米的範圍內形成半導體器件，再通過金屬互連線 把這些器件相互連接形成電路。隨著半導體技術的發展，為了提高產品性能，節省成本，集 成電路的密度越來越大，特徵尺寸越來越小。其中，在半導體工藝中，光刻、曝光工藝佔有舉 足輕重的地位。在半導體器件的製造過程中，各層薄膜的圖案化以及對半導體進行離子注入，都 是通過光刻來定義其範圍，具體步驟包括在晶圓表面上旋塗光刻膠形成一層光刻膠層，之 後對光刻膠層進行曝光和顯影步驟，以將掩膜版上的圖案轉移至晶圓表面上的光刻膠層。 其中，在曝光過程中，聚焦的好壞將直接決定曝光的好壞，從而會影響整個晶圓表面上的光 刻膠層的圖案化。現有技術中，進行曝光工藝的步驟一般包括將晶圓分成若干個曝光單元，移動晶 圓使每一個曝光單元依次經過曝光場，完成對每一個曝光單元的曝光，直至完成對整個晶 圓的曝光。然而經過一次曝光後，發現在晶圓的一些曝光單元，特別是離晶圓中心較遠的邊 緣區域的曝光單元存在曝光不良(例如曝光不足)的問題。為解決以上的問題，現有技術的做法為先對晶圓中心區域的曝光單元進行第一次 曝光，之後再對邊緣區域的曝光單元重新調焦進行第二次曝光，以解決邊緣區的曝光單元 曝光不良的問題。然而在第二次曝光後，發現同一個曝光單元內仍有一些區域曝光不良。國內外有許多公開的關於晶圓曝光方法的專利或專利申請，例如，申請號為 200710196496. 4的中國專利申請，然而這些專利均沒有解決以上所述的現有技術的缺點。
發明內容
本發明解決的問題是現有技術的晶圓曝光方法，對晶圓邊緣區域的曝光單元的一 些區域曝光不良的問題。為解決上述問題，本發明提供一種晶圓曝光方法，包括步驟將所述晶圓分為中心區和邊緣區，所述邊緣區包圍中心區，所述邊緣區面積佔整 個晶圓面積的比為8 12%，所述晶圓分為若干曝光單元，所述曝光單元的尺寸根據所採 用的曝光設備確定；對所述中心區的曝光單元進行第一次曝光；對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光。優選的，將所述曝光單元分為中心區的曝光單元和邊緣區的曝光單元基於曝光單 元的膜層厚度劃分。優選的，所述邊緣區包括完全位於邊緣區的第一曝光單元、以及一部分位於中心 區另一部分位於邊緣區的第二曝光單元，所述對邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光包括對第一曝光單元、第二曝光單元的第二次曝光。優選的，在對邊緣區的第一曝光單元和第二曝光單元進行第二次曝光前，還包括 將邊緣區的每一個曝光單元分成若干個曝光子區域，所述曝光子區域根據膜層厚度劃分；所述對邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光 為對每一個曝光單元的每個曝光子區域分別進行第二次曝光。優選的，所述曝光子區域的劃分依據是每一曝光子區域的膜層厚度變化範圍在 0. 1 0. 5 μ m 內。優選的，在對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第 二次曝光為對每一個曝光單元的每個曝光子區域分別進行第二次曝光前還包括分別調焦 後重新曝光。優選的，所述曝光設備為步進式光刻機。優選的，所述曝光設備為掃描式光刻機。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明的技術方案，先對中心區的曝光單元進行第一次曝光，然後根據邊緣區的 曝光單元的平整度再分別進行第二次曝光，即對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜 層厚度的區域分別進行第二次曝光，從而避免現有技術邊緣區的曝光單元的一些區域曝光 不良的問題。
圖1是本發明具體實施例的晶圓曝光方法的流程示意圖。圖2是本發明具體實施方式
的晶圓曝光方法中，對晶圓進行分區的平面示意圖。圖3為顯示本發明具體實施例的對曝光單元進行分區的示意圖。
具體實施例方式在半導體曝光工藝中，通常是在形成有數層膜層的晶圓上形成光刻膠層來進行曝 光工藝，實際上各膜層並不均勻分布於整個晶圓表面上，一般，靠近晶圓中心的區域各膜層 均勻分布，表面平整，因此對晶圓中心區的曝光單元曝光時，不會由於聚焦不好產生一些區 域曝光不良的問題；然而，晶圓的邊緣區域的各膜層並不均勻分布，表面並不平整，因此對 晶圓的邊緣區域的曝光單元曝光時，一些曝光單元會偏離焦平面出現曝光不良(例如曝光 不足)的問題，尤其在特徵尺寸小於0. 18μπι的半導體製造中，由於線寬變小引起工藝窗口 變小，使曝光對表面平整度非常敏感，而在半導體後段工藝晶圓邊緣平整度問題非常嚴重， 就會導致邊緣區域的曝光單元的曝光不良問題非常嚴重。本發明的具體實施方式
，先對晶圓中心區域的曝光單元進行第一次曝光；然後根 據晶圓邊緣的曝光單元的平整度，即曝光單元的膜層厚度，對所述邊緣區的每一個曝光單 元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光，從而避免晶圓邊緣區同一曝光單元內一 些區域曝光不良的問題。參考圖1，本發明具體實施方式
的晶圓曝光方法，包括步驟Si，將晶圓分為中心區 和邊緣區，所述邊緣區包圍中心區，所述邊緣區面積佔整個晶圓面積的比為8 12%，所述 晶圓分為若干曝光單元，所述曝光單元的尺寸根據所採用的曝光設備確定，所述晶圓的曝光單元分成中心區的曝光單元和邊緣區的曝光單元；步驟S2，對所述中心區的曝光單元進 行第一次曝光；步驟S3，對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進 行第二次曝光。其中，將所述曝光單元分成中心區的曝光單元和邊緣區的曝光單元是基於曝光單 元的膜層厚度來劃分的。所述第二次曝光包括對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域 分別重新進行調焦，使不同膜層厚度的區域位於焦平面上。下面參考圖1和圖2，結合具體實施例對本發明的具體實施方式
進行描述。執行步驟Si，提供一晶圓100，將該晶圓100置於基臺上，並根據膜層平整度將所 述晶圓100分成中心區和邊緣區，所述邊緣區面積佔整個晶圓面積的比為8 12%，如圖所 示，中心區為內圓所界定的範圍，其具有均勻的膜層厚度，邊緣區為內圓和外圓所界定的環 形區，其膜層厚度不均勻；將晶圓100分為若干個曝光單元，該若干個曝光單元分為位於中 心區的曝光單元110和位於邊緣區的曝光單元120，晶圓100的表面旋塗有光刻膠層，其中 將所述曝光單元分成中心區的曝光單元110和邊緣區的曝光單元120是基於曝光單元的膜 層厚度來劃分的。所述曝光單元的尺寸根據所採用的曝光設備確定，在本實施例中，曝光設 備為掃描式光刻機，在其他實施例中，也可以為步進式光刻機。執行步驟S2，移動所述晶圓100，利用曝光設備逐一對所述中心區的每一個曝光 單元110進行第一次曝光。執行步驟S3，對所述邊緣區的曝光單元120具有不同膜層厚度的區域分別進行第 二次曝光根據晶圓邊緣區曝光單元的膜層平整度，將膜層厚度變化在較小範圍內(例如 本實施例的膜層厚度變化在0. 1 0. 5μπι內)的區域設為一個曝光子區域，從而可以將所 述邊緣區的曝光單元120分成若干個曝光子區域，對不同曝光子區域分別重新調焦，使不 同的曝光子區域分別位於焦平面上，再進行第二次曝光。在該具體實施中，所述邊緣區的曝光單元120包括完全位於邊緣區的第一曝光單 元121、以及一部分位於中心區另一部分位於邊緣區的第二曝光單元122 ；根據膜層厚度將 所述第一曝光單元121分成若干個曝光子區域，對該若干個曝光子區域分別重新調焦，使 該若干個曝光子區域分別位於焦平面上，進行第二次曝光。根據膜層的厚度將所述第二曝 光單元122分為位於中心區的第一曝光部123和位於邊緣區的第二曝光部124 ；由於中心 區的膜層厚度均勻，因此位於中心區的第一曝光部123即為一個曝光子區域，對該曝光子 區域進行第二次曝光；將位於邊緣區的所述第二曝光部1 分成若干個曝光子區域，對該 若干個曝光子區域分別重新調焦，使該若干個曝光子區域分別位於焦平面上，進行第二次 曙光ο圖3為顯示本發明具體實施例的對曝光單元進行分區的示意圖，為了更清楚的顯 示對曝光單元的分區，圖中只顯示一部分的曝光單元。其中，對所述第一曝光單元121進行 分區時，根據所述邊緣區的第一曝光單元121的膜層平整度，對曝光單元進行分區，將膜層 厚度變化範圍在0. 1 0. 5 μ m內的區域設為一個曝光子區域，從而將所述邊緣區的第一曝 光單元121分成若干個曝光子區域125，圖中顯示為四個曝光子區域125，對四個曝光子區 域125分別重新調焦，使四個曝光子區域分別位於焦平面上，進行第二次曝光。當然在其他 的實施例中，可以根據第一曝光單元121在第一次曝光後，晶圓邊緣的膜層的平整度，將所
5述第一曝光單元121分成其他數量的曝光子區域。另外，晶圓邊緣的平整度和其與晶圓中 心的距離相關，因此在具體分區時還可以參考與中心的距離。參考圖3，根據膜層的平整度，第一曝光部123膜層厚度均勻，該第二曝光部即為 一個曝光子區域，對該第二曝光部不再細分區；根據所述第二曝光部1 膜層的平整度，對 第二曝光部1 進行分區，將膜層厚度變化範圍在0. 1 0. 5 μ m內的區域設為一個曝光子 區域，從而可以將所述第二曝光部1 分成若干個曝光子區域126，圖中顯示為分成兩個曝 光子區域126，對兩個曝光子區域1 分別重新調焦，使曝光子區域1 分別位於焦平面上， 進行第二次曝光。當然在其他的實施例中，可以根據第二曝光部在第一次曝光後，膜層的平 整度，將所述第二曝光部分成其他數量的曝光子區域。綜上所述，根據邊緣區的曝光單元的膜層的平整度，對所述邊緣區的每一個曝光 單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光，可以避免現有技術邊緣區的曝光單元 的一些區域曝光不良的問題。以上所述僅為本發明的具體實施例，為了使本領域技術人員更好的理解本發明的 精神，然而本發明的保護範圍並不以該具體實施例的具體描述為限定範圍，任何本領域的 技術人員在不脫離本發明精神的範圍內，可以對本發明的具體實施例做修改，而不脫離本 發明的保護範圍。
權利要求
1.一種晶圓曝光方法，包括步驟將所述晶圓分為中心區和邊緣區，所述邊緣區包圍中心區，所述邊緣區面積佔整個晶 圓面積的比為8 12%，所述晶圓分為若干曝光單元，所述曝光單元的尺寸根據所採用的 曝光設備確定；對所述中心區的曝光單元進行第一次曝光；其特徵在於，還包括，對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別 進行第二次曝光。
2.如權利要求1所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，將所述曝光單元分為中心區的曝 光單元和邊緣區的曝光單元基於曝光單元的膜層厚度劃分。
3.如權利要求1所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，所述邊緣區包括完全位於邊緣區 的第一曝光單元、以及一部分位於中心區另一部分位於邊緣區的第二曝光單元，所述對邊 緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光包括對第一曝光單 元、第二曝光單元的第二次曝光。
4.如權利要求3所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，在對邊緣區的第一曝光單元和第 二曝光單元進行第二次曝光前，還包括將邊緣區的每一個曝光單元分成若干個曝光子區 域，所述曝光子區域根據膜層厚度劃分；所述對邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光為對 每一個曝光單元的每個曝光子區域分別進行第二次曝光。
5.如權利要求4所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，所述曝光子區域的劃分依據是每 一曝光子區域膜層厚度變化範圍在0. 1 0. 5 μ m內。
6.如權利要求4或5所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，在對所述邊緣區的每一個曝光 單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光為對每一個曝光單元的每個曝光子區 域分別進行第二次曝光前還包括分別調焦後重新曝光。
7.如權利要求1 3任一項所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，所述曝光設備為步進式 光刻機。
8.如權利要求1 3任一項所述的晶圓曝光方法，其特徵在於，所述曝光設備為掃描式 光刻機。
全文摘要
一種晶圓曝光方法，包括步驟將所述晶圓分為中心區和邊緣區，所述邊緣區包圍中心區，所述邊緣區面積佔整個晶圓面積的比為8～12％，所述晶圓分為若干曝光單元，所述曝光單元的尺寸根據所採用的曝光設備確定；對所述中心區的曝光單元進行第一次曝光；對所述邊緣區的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區域分別進行第二次曝光。通過以上所述技術方案，避免晶圓邊緣區同一曝光單元內一些區域曝光不良的問題。
文檔編號G03F7/20GK102087477SQ20091025136
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者張辰明, 楊要華, 胡駿 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司