专利名称：硅片吸附机构及其使用方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种光刻设备中所使用的硅片吸附机构及其使用方法。
背景技术：
光刻技术或称光学刻蚀术，已经被广泛应用于集成电路制造工艺中。该技术通过光刻系统曝光，将设计的掩模图形转移到光刻胶上。由于最终决定集成电路的特征尺寸， 光刻系统作为集成电路制造工艺中的重要设备，其精度要求对于光刻工艺的重要性不言自明。为获得最佳成像效果，在曝光时，涂有光刻胶的硅片被吸附于承片台上，且其上表面需置于最佳像面高度。现有技术中所使用的硅片吸附机构，或称承片台上面均勻分布若干真空出口，并绕其形心构成一个个等间距的同心圆。由于每个真空口都是负压真空，且大小相等，因此会使硅片吸附后的面型向下凹陷，成一弧形，这样会影响曝光质量，并减小可用焦深。此外，由于(1)由于加工工艺的原因，硅片表面并非理想平面；(2)承片台表面的不平整，也会使吸附后的硅片面型不理想；(3)投影物镜的最佳焦平面也并非是一理想的平面而是一曲面。如图1所示，在该图中，1是光刻设备的投影物镜，加是理想最佳焦平面，2b是实际最佳焦平面。以上的因素都会影响光刻设备曝光成像的质量。
发明内容
为克服上述技术缺陷，本发明公开一种硅片吸附机构及其使用方法，能够有效地改进硅片吸附的局部面型，使硅片吸附面型与最佳焦平面相吻合，并提高光刻设备曝光成像的质量。本发明公开一种硅片吸附机构，包括多个真空出口，每个真空出口连接两路通道， 分别为真空正压通道与真空负压通道，所述通道中放置一开关，用以控制所述真空出口通负压或正压。更进一步的，所述真空出口与其所连接的两通道之间还设置一流量调节阀。
于本发明中，所述多数真空出口呈矩阵排列。更进一步地，该硅片吸附机构沿X向有m个真空出口，Y向有η个真空出口，真空出口的位置为P(x，y) = (h*i，v*j) = (hi，vj)，h为X向真空出口之间的间距，ν为Y向真空出口之间的间距，i和j为自然数，且1彡i彡m，1彡j彡η。当i或j为零时表示该真空出口处于曝光场边缘位置，当i或j为非零时表示该真空出口处于曝光场内部位置。本发明同时公开一种使用该硅片吸附机构的方法，包括步骤一、只给每个场边缘位置的真空出口通负压，以保证硅片很好的吸附在承片台上，而场内的真空出口全部关闭。对包含焦面曝光矩阵的掩模版曝光，以获得最佳焦平面的一系列坐标点，并将其保存于指定的机器常数中；步骤二、使所有曝光场边缘真空出口通负压，根据步骤一中所获得的最佳焦平面控制曝光场内部真空出口通负压或正压；步骤三、根据步骤一中保存的机器常数，调节所述真空出口的流量。更进一步地，该步骤一具体包括在掩模版上设置焦点曝光矩阵，将该掩模版曝光于硅片上后，均勻移动掩模台并再次曝光于硅片上。硅片始终在同一高度平面内。利用光学显微镜观察，针对特定线宽的线条，得到最佳像点位置。所述机器常数中包括最佳像点位置(Xi，Yj)与最佳焦平面的高度值Z[i][j]的对应关系，0 < i <m，0 < j <n。更进一步地，该步骤二具体包括面形大于零，则该真空孔的通道切换至正压通道，否则切换至负压通道。更进一步地，该步骤三具体包括根据步骤一中保存的机器常数，控制所述流量调节阀的开口大小，调节所述真空出口的流量。本发明还公开一种使用该硅片吸附机构的方法，包括步骤一、通过焦面曝光矩阵曝光(Focus Exposure Matrix,简称FEM)，具体步骤同上述“步骤一”，以获得最佳焦平面的曲线Zfocus ；步骤二、对硅片进行全场调平和逐场调焦后，以获得硅片形貌ZWafCT ；步骤三、使所有曝光场边缘真空出口通负压，根据&。。us与ZWafCT的差值控制曝光场内部真空出口通负压或正压；步骤四、根据&。。us与ZWafCT差值大小调节所述真空出口的流量。更进一步地，该步骤二具体包括初始化工件台，将工件台垂向Z切换为调焦调平传感器控制，Rx和Ry切换为线性可调差分传感器控制；将用于全局调平的三个光斑之一 A 移到调焦调平传感器的视场范围之内，并读取此时线性可调差分传感器的垂向读数，记为 Zl ；依次对光斑B和光斑C重复上述步骤，可获得读数Z2和；根据上述获得的数据Z1、 Z2和计算硅片楔形，并在光斑C处调整硅片，使硅片整体处在最佳焦平面位置。更进一步地，该步骤二具体包括工件台垂向被调焦调平传感器控制，分别沿X和 Y向步进运动工件台，每次步进后，读取线性可调差分传感器的垂向读数，获得Zwafer0更进一步地，该步骤三具体包括如果ZF。。US大于ZWafCT，则所述曝光场内部真空出口通正压，否则通负压。与现有技术相比较，本发明所公开的技术方案能够有效地改进硅片吸附的局部面型，使硅片吸附面型与最佳焦平面相吻合，并具有真空流量大小调节功能。还能克服硅片上表面形貌对硅片吸附面型的影响。并进一步提高光刻设备曝光成像的质量。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图1是投影物镜最佳焦平面的示意图；图2是本发明所涉及的硅片吸附机构的真空出口分布的结构示意图；图3是本发明所涉及的硅片吸附机构的真空出口的结构示意图；图 4 是一包含 FEM (Focus Exposure Matrix)的掩模版；
图5是第一曝光在硅片上的FEM(Focus Exposure Matrix)图形；图6是多次曝光在硅片上的FEM(Focus Exposure Matrix)图形；图7是本发明所涉及的一种硅片吸附机构的控制流程图；图8是本发明所涉及的另一种硅片吸附机构的控制流程图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。鉴于现有技术所存在的缺陷，本发明提供一种硅片吸附机构，该硅片吸附机构真空出口位置可用坐标表示，以保证在不同曝光场中真空口数量和相对位置一致。下面提供一种具体实施方式
，以真空出口呈矩阵排列为例来具体说明。图2是本发明所涉及的硅片吸附机构的真空口分布的结构示意图。图3为单个曝光场真空出口示意图。图中20是真空出口，20a表示曝光场边缘真空出口，20b表示曝光场内部真空出口。在该实施方式中，分别以圆圈形状和五角星形状表示位于不同曝光区域的真空出口，并不意味着该真空出口的形状即如图所示。XY向即水平面，X向有m个真空出口，Y向有η个真空出口，则各个真空出口的位置为P (x, y) = (h*i，v*j) = (hi, vj)其中，h为X向真空出口之间的间距，ν为Y向真空出口之间的间距。i禾P j为自然数，且1 < i < m，1 < j < n，在本实施例中，当i或j为零时表示该真空出口处于曝光场边缘位置，即附图2中20a所在位置。在本发明中，每一真空出口 20连接有两路通道，分别连接真空正压和真空负压。 该真空出口 20的详细结构示意图如图3所示。该真空出口 20连接两个通道40，其中一个通道40a用于连接真空正压，另一路通道40b用于连接真空负压，通道40a与40b各自放置一选择开关，用于根据需要选择正压或负压。真空出口 20与通道40之间还设置一流量调节阀30，以便根据需要调节真空流量的大小。以下将详细说明如何利用该硅片吸附机构，通过准确调整真空流量的大小，使每个曝光场的硅片吸附面型与最佳焦平面吻合。在使用该硅片吸附机构之前，首先要测试并获得光刻设备的投影物镜的最佳焦平面，然后根据该最佳焦平面的面型确定每个真空出口通正压还是负压，并确定调节真空流量阀的开口大小，使每个曝光场的硅片吸附面型与最佳焦平面吻合。首先介绍第一种硅片吸附机构的使用方法。该使用方法的第一步为通过FEM(焦面曝光矩阵Reus Exposure Matrix)曝光找出处在最佳焦平面的一系列坐标点，并将其保存于指定的机器常数中。包含该FEM的掩模版如图4中所示。该掩模版包括位于X向和Y向的若干个标记，其中X向和Y向的标记个数与承片台(或硅片吸附机构)上各个曝光场的真空出口个数一致，且均勻排列。因此X方向m个标记，Y方向η个标记(m、η均为非零自然数)。如图4所示各标记均勻分布在掩模版上，其在掩模台坐标系下的坐标分别为(Χ1，Υ1)、(XI，
Υ2)......(XI，Yn)，(Χ2, Yl)、(Χ2，Υ2)......(Χ2, Yn)，(Xm, Yl)、(Xm, Υ2)......(Xm, Yn)。在曝
光过程中，保持硅片始终在同一高度平面内，勻速移动掩模台，从而将掩模版上的标记图样静态曝光到硅片上。曝光后的图形如附图5中所示，图5第一次曝光后硅片上标记矩阵示意图。为了避免本次曝光的标记图样覆盖上次的曝光标记图样，工件台在X向移动一定距当一次曝光完成后，将掩模台沿Z向步进移动一定距离，然后重复上述过程。当掩模台在Z向设定的步进范围内完成步进曝光后，便形成了如图6所示的曝光矩阵图样。硅片经显影后，利用光学显微镜观察，针对特定线宽的线条，可得到最佳像点位置。通过最佳像点位置即可得出各标记最佳焦平面的高度值Z[i] [j] (0 < i < m，0 < j < η)，并将该值保存到指定的机器常数数组中(见表1)，以备后用。
权利要求
1.一种硅片吸附机构，包括多个真空出口，其特征在于，每个真空出口连接两路通道， 分别为真空正压通道与真空负压通道，所述通道中放置一开关，用以控制所述真空出口通负压或正压。
2.如权利要求1所述的硅片吸附机构，其特征在于，每个真空出口与其连接的两通道之间还设置一流量调节阀。
3.如权利要求1所述的硅片吸附机构，其特征在于，该些真空出口呈矩阵排列。
4.如权利要求1所述的硅片吸附机构，其特征在于，沿X向有m个真空出口，Y向有η 个真空出口，所述真空出口的位置为P(x，y) = (h*i，v*j) = (hi，vj)，h为X向真空出口之间的间距，ν为Y向真空出口之间的间距，i和j为自然数，且1彡i彡m，1彡j彡η。
5.如权利要求4所述的硅片吸附机构，其特征在于，当i或j为零时表示该真空出口处于曝光场边缘位置，当i或j为非零时表示该真空出口处于曝光场内部位置。
6.一种使用如权利要求1至5任一项所述的硅片吸附机构的方法，包括步骤一、通过对包含焦点曝光矩阵的掩模版曝光，以获得最佳焦平面的一系列坐标点， 并将其保存于指定的机器常数中；步骤二、使所有曝光场边缘真空出口通负压，根据步骤一中所获得的最佳焦平面控制曝光场内部真空出口通负压或正压；步骤三、根据步骤一中保存的机器常数，调节所述真空出口的流量。
7.如权利要求6种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述步骤一具体包括在掩模版上设置焦点曝光矩阵，将该掩模版曝光于硅片上后，均勻移动掩模台并再次曝光于娃片上。
8.如权利要求7种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述硅片始终在同一高度平面内。
9.如权利要求7种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，利用光学显微镜观察，针对特定线宽的线条，得到最佳像点位置。
10.如权利要求9种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述机器常数中包括最佳像点位置(xi，Yj)与最佳焦平面的高度值z[i][j]的对应关系，0<i<m，0< j< Πο
11.如权利要求6种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述步骤二具体包括面形大于零，则该真空孔的通道切换至正压通道，否则切换至负压通道。
12.如权利要求6种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括根据步骤一中保存的机器常数，控制所述流量调节阀的开口大小，调节所述真空出口的流量。
13.一种使用如权利要求1至5任一项所述的硅片吸附机构的方法，包括 步骤一、通过对包含焦点曝光矩阵的掩模版曝光，以获得最佳焦平面的曲线Zfocus ； 步骤二、对硅片进行全场调平和逐场调焦后，以获得硅片形貌ZWafCT ；步骤三、使所有曝光场边缘真空出口通负压，根据ZF。。US与ZWafCT的差值控制曝光场内部真空出口通负压或正压；步骤四、根据ZF。。US调节所述真空出口的流量。
14.如权利要求13种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述步骤二具体包括初始化工件台，将工件台垂向Z切换为调焦调平传感器控制，绕X向倾斜Rx和绕Y向倾斜Ry切换为线性可调差分传感器控制；将用于全局调平的三个光斑之一A移到调焦调平传感器的视场范围之内，并读取此时线性可调差分传感器的垂向读数，记为Zl ；依次对光斑B和光斑C重复上述步骤，可获得读数Z2和；根据上述获得的数据Zl、Z2和计算硅片楔形，并在光斑C处调整硅片，使硅片整体处在最佳焦平面位置。
15.如权利要求13种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述步骤二具体包括工件台垂向被调焦调平传感器控制，分别沿X和Y向步进运动工件台，每次步进后，读取线性可调差分传感器的垂向读数，获得ZWafCT。
16.如权利要求13种所述的使用硅片吸附机构的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括如果ZF。。US大于ZWafCT，则所述曝光场内部真空出口通正压，否则通负压。
全文摘要
本发明公开一种硅片吸附机构，包括多个真空出口，其特征在于，每个真空出口连接两路通道，分别为真空正压通道与真空负压通道，所述通道中放置一开关，用以控制所述真空出口通负压或正压。本发明同时还公开一种使用该硅片吸附机构的方法。
文档编号H01L21/66GK102569147SQ201010619060
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者唐彩红, 王帆 申请人:上海微电子装备有限公司