專利名稱：硅片吸附機構及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領域，尤其涉及一種光刻設備中所使用的硅片吸附機構及其使用方法。
背景技術：
光刻技術或稱光學刻蝕術，已經(jīng)被廣泛應用于集成電路制造工藝中。該技術通過光刻系統(tǒng)曝光，將設計的掩模圖形轉移到光刻膠上。由于最終決定集成電路的特征尺寸， 光刻系統(tǒng)作為集成電路制造工藝中的重要設備，其精度要求對于光刻工藝的重要性不言自明。為獲得最佳成像效果，在曝光時，涂有光刻膠的硅片被吸附于承片臺上，且其上表面需置于最佳像面高度?，F(xiàn)有技術中所使用的硅片吸附機構，或稱承片臺上面均勻分布若干真空出口，并繞其形心構成一個個等間距的同心圓。由于每個真空口都是負壓真空，且大小相等，因此會使硅片吸附后的面型向下凹陷，成一弧形，這樣會影響曝光質量，并減小可用焦深。此外，由于(1)由于加工工藝的原因，硅片表面并非理想平面；(2)承片臺表面的不平整，也會使吸附后的硅片面型不理想；(3)投影物鏡的最佳焦平面也并非是一理想的平面而是一曲面。如圖1所示，在該圖中，1是光刻設備的投影物鏡，加是理想最佳焦平面，2b是實際最佳焦平面。以上的因素都會影響光刻設備曝光成像的質量。

發(fā)明內容
為克服上述技術缺陷，本發(fā)明公開一種硅片吸附機構及其使用方法，能夠有效地改進硅片吸附的局部面型，使硅片吸附面型與最佳焦平面相吻合，并提高光刻設備曝光成像的質量。本發(fā)明公開一種硅片吸附機構，包括多個真空出口，每個真空出口連接兩路通道， 分別為真空正壓通道與真空負壓通道，所述通道中放置一開關，用以控制所述真空出口通負壓或正壓。更進一步的，所述真空出口與其所連接的兩通道之間還設置一流量調節(jié)閥。
于本發(fā)明中，所述多數(shù)真空出口呈矩陣排列。更進一步地，該硅片吸附機構沿X向有m個真空出口，Y向有η個真空出口，真空出口的位置為P(x，y) = (h*i，v*j) = (hi，vj)，h為X向真空出口之間的間距，ν為Y向真空出口之間的間距，i和j為自然數(shù)，且1彡i彡m，1彡j彡η。當i或j為零時表示該真空出口處于曝光場邊緣位置，當i或j為非零時表示該真空出口處于曝光場內部位置。本發(fā)明同時公開一種使用該硅片吸附機構的方法，包括步驟一、只給每個場邊緣位置的真空出口通負壓，以保證硅片很好的吸附在承片臺上，而場內的真空出口全部關閉。對包含焦面曝光矩陣的掩模版曝光，以獲得最佳焦平面的一系列坐標點，并將其保存于指定的機器常數(shù)中；步驟二、使所有曝光場邊緣真空出口通負壓，根據(jù)步驟一中所獲得的最佳焦平面控制曝光場內部真空出口通負壓或正壓；步驟三、根據(jù)步驟一中保存的機器常數(shù)，調節(jié)所述真空出口的流量。更進一步地，該步驟一具體包括在掩模版上設置焦點曝光矩陣，將該掩模版曝光于硅片上后，均勻移動掩模臺并再次曝光于硅片上。硅片始終在同一高度平面內。利用光學顯微鏡觀察，針對特定線寬的線條，得到最佳像點位置。所述機器常數(shù)中包括最佳像點位置(Xi，Yj)與最佳焦平面的高度值Z[i][j]的對應關系，0 < i <m，0 < j <n。更進一步地，該步驟二具體包括面形大于零，則該真空孔的通道切換至正壓通道，否則切換至負壓通道。更進一步地，該步驟三具體包括根據(jù)步驟一中保存的機器常數(shù)，控制所述流量調節(jié)閥的開口大小，調節(jié)所述真空出口的流量。本發(fā)明還公開一種使用該硅片吸附機構的方法，包括步驟一、通過焦面曝光矩陣曝光(Focus Exposure Matrix,簡稱FEM)，具體步驟同上述“步驟一”，以獲得最佳焦平面的曲線Zfocus ；步驟二、對硅片進行全場調平和逐場調焦后，以獲得硅片形貌ZWafCT ；步驟三、使所有曝光場邊緣真空出口通負壓，根據(jù)&。。us與ZWafCT的差值控制曝光場內部真空出口通負壓或正壓；步驟四、根據(jù)&。。us與ZWafCT差值大小調節(jié)所述真空出口的流量。更進一步地，該步驟二具體包括初始化工件臺，將工件臺垂向Z切換為調焦調平傳感器控制，Rx和Ry切換為線性可調差分傳感器控制；將用于全局調平的三個光斑之一 A 移到調焦調平傳感器的視場范圍之內，并讀取此時線性可調差分傳感器的垂向讀數(shù)，記為 Zl ；依次對光斑B和光斑C重復上述步驟，可獲得讀數(shù)Z2和；根據(jù)上述獲得的數(shù)據(jù)Z1、 Z2和計算硅片楔形，并在光斑C處調整硅片，使硅片整體處在最佳焦平面位置。更進一步地，該步驟二具體包括工件臺垂向被調焦調平傳感器控制，分別沿X和 Y向步進運動工件臺，每次步進后，讀取線性可調差分傳感器的垂向讀數(shù)，獲得Zwafer0更進一步地，該步驟三具體包括如果ZF。。US大于ZWafCT，則所述曝光場內部真空出口通正壓，否則通負壓。與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明所公開的技術方案能夠有效地改進硅片吸附的局部面型，使硅片吸附面型與最佳焦平面相吻合，并具有真空流量大小調節(jié)功能。還能克服硅片上表面形貌對硅片吸附面型的影響。并進一步提高光刻設備曝光成像的質量。


關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。圖1是投影物鏡最佳焦平面的示意圖；圖2是本發(fā)明所涉及的硅片吸附機構的真空出口分布的結構示意圖；圖3是本發(fā)明所涉及的硅片吸附機構的真空出口的結構示意圖；圖 4 是一包含 FEM (Focus Exposure Matrix)的掩模版；
圖5是第一曝光在硅片上的FEM(Focus Exposure Matrix)圖形；圖6是多次曝光在硅片上的FEM(Focus Exposure Matrix)圖形；圖7是本發(fā)明所涉及的一種硅片吸附機構的控制流程圖；圖8是本發(fā)明所涉及的另一種硅片吸附機構的控制流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。鑒于現(xiàn)有技術所存在的缺陷，本發(fā)明提供一種硅片吸附機構，該硅片吸附機構真空出口位置可用坐標表示，以保證在不同曝光場中真空口數(shù)量和相對位置一致。下面提供一種具體實施方式
，以真空出口呈矩陣排列為例來具體說明。圖2是本發(fā)明所涉及的硅片吸附機構的真空口分布的結構示意圖。圖3為單個曝光場真空出口示意圖。圖中20是真空出口，20a表示曝光場邊緣真空出口，20b表示曝光場內部真空出口。在該實施方式中，分別以圓圈形狀和五角星形狀表示位于不同曝光區(qū)域的真空出口，并不意味著該真空出口的形狀即如圖所示。XY向即水平面，X向有m個真空出口，Y向有η個真空出口，則各個真空出口的位置為P (x, y) = (h*i，v*j) = (hi, vj)其中，h為X向真空出口之間的間距，ν為Y向真空出口之間的間距。i禾P j為自然數(shù)，且1 < i < m，1 < j < n，在本實施例中，當i或j為零時表示該真空出口處于曝光場邊緣位置，即附圖2中20a所在位置。在本發(fā)明中，每一真空出口 20連接有兩路通道，分別連接真空正壓和真空負壓。 該真空出口 20的詳細結構示意圖如圖3所示。該真空出口 20連接兩個通道40，其中一個通道40a用于連接真空正壓，另一路通道40b用于連接真空負壓，通道40a與40b各自放置一選擇開關，用于根據(jù)需要選擇正壓或負壓。真空出口 20與通道40之間還設置一流量調節(jié)閥30，以便根據(jù)需要調節(jié)真空流量的大小。以下將詳細說明如何利用該硅片吸附機構，通過準確調整真空流量的大小，使每個曝光場的硅片吸附面型與最佳焦平面吻合。在使用該硅片吸附機構之前，首先要測試并獲得光刻設備的投影物鏡的最佳焦平面，然后根據(jù)該最佳焦平面的面型確定每個真空出口通正壓還是負壓，并確定調節(jié)真空流量閥的開口大小，使每個曝光場的硅片吸附面型與最佳焦平面吻合。首先介紹第一種硅片吸附機構的使用方法。該使用方法的第一步為通過FEM(焦面曝光矩陣Reus Exposure Matrix)曝光找出處在最佳焦平面的一系列坐標點，并將其保存于指定的機器常數(shù)中。包含該FEM的掩模版如圖4中所示。該掩模版包括位于X向和Y向的若干個標記，其中X向和Y向的標記個數(shù)與承片臺(或硅片吸附機構)上各個曝光場的真空出口個數(shù)一致，且均勻排列。因此X方向m個標記，Y方向η個標記(m、η均為非零自然數(shù))。如圖4所示各標記均勻分布在掩模版上，其在掩模臺坐標系下的坐標分別為(Χ1，Υ1)、(XI，
Υ2)......(XI，Yn)，(Χ2, Yl)、(Χ2，Υ2)......(Χ2, Yn)，(Xm, Yl)、(Xm, Υ2)......(Xm, Yn)。在曝
光過程中，保持硅片始終在同一高度平面內，勻速移動掩模臺，從而將掩模版上的標記圖樣靜態(tài)曝光到硅片上。曝光后的圖形如附圖5中所示，圖5第一次曝光后硅片上標記矩陣示意圖。為了避免本次曝光的標記圖樣覆蓋上次的曝光標記圖樣，工件臺在X向移動一定距當一次曝光完成后，將掩模臺沿Z向步進移動一定距離，然后重復上述過程。當掩模臺在Z向設定的步進范圍內完成步進曝光后，便形成了如圖6所示的曝光矩陣圖樣。硅片經(jīng)顯影后，利用光學顯微鏡觀察，針對特定線寬的線條，可得到最佳像點位置。通過最佳像點位置即可得出各標記最佳焦平面的高度值Z[i] [j] (0 < i < m，0 < j < η)，并將該值保存到指定的機器常數(shù)數(shù)組中(見表1)，以備后用。
權利要求
1.一種硅片吸附機構，包括多個真空出口，其特征在于，每個真空出口連接兩路通道， 分別為真空正壓通道與真空負壓通道，所述通道中放置一開關，用以控制所述真空出口通負壓或正壓。
2.如權利要求1所述的硅片吸附機構，其特征在于，每個真空出口與其連接的兩通道之間還設置一流量調節(jié)閥。
3.如權利要求1所述的硅片吸附機構，其特征在于，該些真空出口呈矩陣排列。
4.如權利要求1所述的硅片吸附機構，其特征在于，沿X向有m個真空出口，Y向有η 個真空出口，所述真空出口的位置為P(x，y) = (h*i，v*j) = (hi，vj)，h為X向真空出口之間的間距，ν為Y向真空出口之間的間距，i和j為自然數(shù)，且1彡i彡m，1彡j彡η。
5.如權利要求4所述的硅片吸附機構，其特征在于，當i或j為零時表示該真空出口處于曝光場邊緣位置，當i或j為非零時表示該真空出口處于曝光場內部位置。
6.一種使用如權利要求1至5任一項所述的硅片吸附機構的方法，包括步驟一、通過對包含焦點曝光矩陣的掩模版曝光，以獲得最佳焦平面的一系列坐標點， 并將其保存于指定的機器常數(shù)中；步驟二、使所有曝光場邊緣真空出口通負壓，根據(jù)步驟一中所獲得的最佳焦平面控制曝光場內部真空出口通負壓或正壓；步驟三、根據(jù)步驟一中保存的機器常數(shù)，調節(jié)所述真空出口的流量。
7.如權利要求6種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述步驟一具體包括在掩模版上設置焦點曝光矩陣，將該掩模版曝光于硅片上后，均勻移動掩模臺并再次曝光于娃片上。
8.如權利要求7種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述硅片始終在同一高度平面內。
9.如權利要求7種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，利用光學顯微鏡觀察，針對特定線寬的線條，得到最佳像點位置。
10.如權利要求9種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述機器常數(shù)中包括最佳像點位置(xi，Yj)與最佳焦平面的高度值z[i][j]的對應關系，0<i<m，0< j< Πο
11.如權利要求6種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述步驟二具體包括面形大于零，則該真空孔的通道切換至正壓通道，否則切換至負壓通道。
12.如權利要求6種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述步驟三具體包括根據(jù)步驟一中保存的機器常數(shù)，控制所述流量調節(jié)閥的開口大小，調節(jié)所述真空出口的流量。
13.一種使用如權利要求1至5任一項所述的硅片吸附機構的方法，包括 步驟一、通過對包含焦點曝光矩陣的掩模版曝光，以獲得最佳焦平面的曲線Zfocus ； 步驟二、對硅片進行全場調平和逐場調焦后，以獲得硅片形貌ZWafCT ；步驟三、使所有曝光場邊緣真空出口通負壓，根據(jù)ZF。。US與ZWafCT的差值控制曝光場內部真空出口通負壓或正壓；步驟四、根據(jù)ZF。。US調節(jié)所述真空出口的流量。
14.如權利要求13種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述步驟二具體包括初始化工件臺，將工件臺垂向Z切換為調焦調平傳感器控制，繞X向傾斜Rx和繞Y向傾斜Ry切換為線性可調差分傳感器控制；將用于全局調平的三個光斑之一A移到調焦調平傳感器的視場范圍之內，并讀取此時線性可調差分傳感器的垂向讀數(shù)，記為Zl ；依次對光斑B和光斑C重復上述步驟，可獲得讀數(shù)Z2和；根據(jù)上述獲得的數(shù)據(jù)Zl、Z2和計算硅片楔形，并在光斑C處調整硅片，使硅片整體處在最佳焦平面位置。
15.如權利要求13種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述步驟二具體包括工件臺垂向被調焦調平傳感器控制，分別沿X和Y向步進運動工件臺，每次步進后，讀取線性可調差分傳感器的垂向讀數(shù)，獲得ZWafCT。
16.如權利要求13種所述的使用硅片吸附機構的方法，其特征在于，所述步驟三具體包括如果ZF。。US大于ZWafCT，則所述曝光場內部真空出口通正壓，否則通負壓。
全文摘要
本發(fā)明公開一種硅片吸附機構，包括多個真空出口，其特征在于，每個真空出口連接兩路通道，分別為真空正壓通道與真空負壓通道，所述通道中放置一開關，用以控制所述真空出口通負壓或正壓。本發(fā)明同時還公開一種使用該硅片吸附機構的方法。
文檔編號H01L21/66GK102569147SQ201010619060
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者唐彩紅, 王帆 申請人:上海微電子裝備有限公司