專利名稱：一種晶圓曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種晶圓曝光方法。
背景技術(shù)：
集成電路是通過在硅片表面幾微米的范圍內(nèi)形成半導(dǎo)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(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，為了提高產(chǎn)品性能，節(jié)省成本，集 成電路的密度越來越大，特征尺寸越來越小。其中，在半導(dǎo)體工藝中，光刻、曝光工藝占有舉 足輕重的地位。在半導(dǎo)體器件的制造過程中，各層薄膜的圖案化以及對半導(dǎo)體進(jìn)行離子注入，都 是通過光刻來定義其范圍，具體步驟包括在晶圓表面上旋涂光刻膠形成一層光刻膠層，之 后對光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影步驟，以將掩膜版上的圖案轉(zhuǎn)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?，F(xiàn)有技術(shù)中，進(jìn)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(jīng)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(jīng)過一次曝光后，發(fā)現(xiàn)在晶圓的一些曝光單元，特別是離晶圓中心較遠(yuǎn)的邊 緣區(qū)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(xiàn)有技術(shù)的做法為先對晶圓中心區(qū)域的曝光單元進(jìn)行第一次 曝光，之后再對邊緣區(qū)域的曝光單元重新調(diào)焦進(jìn)行第二次曝光，以解決邊緣區(qū)的曝光單元 曝光不良的問題。然而在第二次曝光后，發(fā)現(xiàn)同一個曝光單元內(nèi)仍有一些區(qū)域曝光不良。國內(nèi)外有許多公開的關(guān)于晶圓曝光方法的專利或?qū)＠暾?，例如，申請?zhí)枮?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(xiàn)有技術(shù)的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)的晶圓曝光方法，對晶圓邊緣區(qū)域的曝光單元的一 些區(qū)域曝光不良的問題。為解決上述問題，本發(fā)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(qū)和邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍中心區(qū)，所述邊緣區(qū)面積占整 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(jù)所采 用的曝光設(shè)備確定；對所述中心區(qū)的曝光單元進(jìn)行第一次曝光；對所述邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光。優(yōu)選的，將所述曝光單元分為中心區(qū)的曝光單元和邊緣區(qū)的曝光單元基于曝光單 元的膜層厚度劃分。優(yōu)選的，所述邊緣區(qū)包括完全位于邊緣區(qū)的第一曝光單元、以及一部分位于中心 區(qū)另一部分位于邊緣區(qū)的第二曝光單元，所述對邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)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(yōu)選的，在對邊緣區(qū)的第一曝光單元和第二曝光單元進(jìn)行第二次曝光前，還包括 將邊緣區(qū)的每一個曝光單元分成若干個曝光子區(qū)域，所述曝光子區(qū)域根據(jù)膜層厚度劃分；所述對邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光 為對每一個曝光單元的每個曝光子區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光。優(yōu)選的，所述曝光子區(qū)域的劃分依據(jù)是每一曝光子區(qū)域的膜層厚度變化范圍在 0. 1 0. 5 μ m 內(nèi)。優(yōu)選的，在對所述邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第 二次曝光為對每一個曝光單元的每個曝光子區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光前還包括分別調(diào)焦 后重新曝光。優(yōu)選的，所述曝光設(shè)備為步進(jìn)式光刻機(jī)。優(yōu)選的，所述曝光設(shè)備為掃描式光刻機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明的技術(shù)方案，先對中心區(qū)的曝光單元進(jìn)行第一次曝光，然后根據(jù)邊緣區(qū)的 曝光單元的平整度再分別進(jìn)行第二次曝光，即對所述邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜 層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光，從而避免現(xiàn)有技術(shù)邊緣區(qū)的曝光單元的一些區(qū)域曝光 不良的問題。


圖1是本發(fā)明具體實施例的晶圓曝光方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明具體實施方式
的晶圓曝光方法中，對晶圓進(jìn)行分區(qū)的平面示意圖。圖3為顯示本發(fā)明具體實施例的對曝光單元進(jìn)行分區(qū)的示意圖。
具體實施例方式在半導(dǎo)體曝光工藝中，通常是在形成有數(shù)層膜層的晶圓上形成光刻膠層來進(jìn)行曝 光工藝，實際上各膜層并不均勻分布于整個晶圓表面上，一般，靠近晶圓中心的區(qū)域各膜層 均勻分布，表面平整，因此對晶圓中心區(qū)的曝光單元曝光時，不會由于聚焦不好產(chǎn)生一些區(qū) 域曝光不良的問題；然而，晶圓的邊緣區(qū)域的各膜層并不均勻分布，表面并不平整，因此對 晶圓的邊緣區(qū)域的曝光單元曝光時，一些曝光單元會偏離焦平面出現(xiàn)曝光不良(例如曝光 不足)的問題，尤其在特征尺寸小于0. 18μπι的半導(dǎo)體制造中，由于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(dǎo)體后段工藝晶圓邊緣平整度問題非常嚴(yán)重， 就會導(dǎo)致邊緣區(qū)域的曝光單元的曝光不良問題非常嚴(yán)重。本發(fā)明的具體實施方式
，先對晶圓中心區(qū)域的曝光單元進(jìn)行第一次曝光；然后根 據(jù)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(qū)的每一個曝光單 元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光，從而避免晶圓邊緣區(qū)同一曝光單元內(nèi)一 些區(qū)域曝光不良的問題。參考圖1，本發(fā)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(qū) 和邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍中心區(qū)，所述邊緣區(qū)面積占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(jù)所采用的曝光設(shè)備確定，所述晶圓的曝光單元分成中心區(qū)的曝光單元和邊緣區(qū)的曝光單元；步驟S2，對所述中心區(qū)的曝光單元進(jìn) 行第一次曝光；步驟S3，對所述邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn) 行第二次曝光。其中，將所述曝光單元分成中心區(qū)的曝光單元和邊緣區(qū)的曝光單元是基于曝光單 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(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域 分別重新進(jìn)行調(diào)焦，使不同膜層厚度的區(qū)域位于焦平面上。下面參考圖1和圖2，結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行描述。執(zhí)行步驟Si，提供一晶圓100，將該晶圓100置于基臺上，并根據(jù)膜層平整度將所 述晶圓100分成中心區(qū)和邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)面積占整個晶圓面積的比為8 12%，如圖所 示，中心區(qū)為內(nèi)圓所界定的范圍，其具有均勻的膜層厚度，邊緣區(qū)為內(nèi)圓和外圓所界定的環(huán) 形區(qū)，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于中 心區(qū)的曝光單元110和位于邊緣區(qū)的曝光單元120，晶圓100的表面旋涂有光刻膠層，其中 將所述曝光單元分成中心區(qū)的曝光單元110和邊緣區(qū)的曝光單元120是基于曝光單元的膜 層厚度來劃分的。所述曝光單元的尺寸根據(jù)所采用的曝光設(shè)備確定，在本實施例中，曝光設(shè) 備為掃描式光刻機(jī)，在其他實施例中，也可以為步進(jìn)式光刻機(jī)。執(zhí)行步驟S2，移動所述晶圓100，利用曝光設(shè)備逐一對所述中心區(qū)的每一個曝光 單元110進(jìn)行第一次曝光。執(zhí)行步驟S3，對所述邊緣區(qū)的曝光單元120具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第 二次曝光根據(jù)晶圓邊緣區(qū)曝光單元的膜層平整度，將膜層厚度變化在較小范圍內(nèi)(例如 本實施例的膜層厚度變化在0. 1 0. 5μπι內(nèi))的區(qū)域設(shè)為一個曝光子區(qū)域，從而可以將所 述邊緣區(qū)的曝光單元120分成若干個曝光子區(qū)域，對不同曝光子區(qū)域分別重新調(diào)焦，使不 同的曝光子區(qū)域分別位于焦平面上，再進(jìn)行第二次曝光。在該具體實施中，所述邊緣區(qū)的曝光單元120包括完全位于邊緣區(qū)的第一曝光單 元121、以及一部分位于中心區(qū)另一部分位于邊緣區(qū)的第二曝光單元122 ；根據(jù)膜層厚度將 所述第一曝光單元121分成若干個曝光子區(qū)域，對該若干個曝光子區(qū)域分別重新調(diào)焦，使 該若干個曝光子區(qū)域分別位于焦平面上，進(jìn)行第二次曝光。根據(jù)膜層的厚度將所述第二曝 光單元122分為位于中心區(qū)的第一曝光部123和位于邊緣區(qū)的第二曝光部124 ；由于中心 區(qū)的膜層厚度均勻，因此位于中心區(qū)的第一曝光部123即為一個曝光子區(qū)域，對該曝光子 區(qū)域進(jìn)行第二次曝光；將位于邊緣區(qū)的所述第二曝光部1 分成若干個曝光子區(qū)域，對該 若干個曝光子區(qū)域分別重新調(diào)焦，使該若干個曝光子區(qū)域分別位于焦平面上，進(jìn)行第二次 曙光ο圖3為顯示本發(fā)明具體實施例的對曝光單元進(jìn)行分區(qū)的示意圖，為了更清楚的顯 示對曝光單元的分區(qū)，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(jìn)行 分區(qū)時，根據(jù)所述邊緣區(qū)的第一曝光單元121的膜層平整度，對曝光單元進(jìn)行分區(qū)，將膜層 厚度變化范圍在0. 1 0. 5 μ m內(nèi)的區(qū)域設(shè)為一個曝光子區(qū)域，從而將所述邊緣區(qū)的第一曝 光單元121分成若干個曝光子區(qū)域125，圖中顯示為四個曝光子區(qū)域125，對四個曝光子區(qū) 域125分別重新調(diào)焦，使四個曝光子區(qū)域分別位于焦平面上，進(jìn)行第二次曝光。當(dāng)然在其他 的實施例中，可以根據(jù)第一曝光單元121在第一次曝光后，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(shù)量的曝光子區(qū)域。另外，晶圓邊緣的平整度和其與晶圓中 心的距離相關(guān)，因此在具體分區(qū)時還可以參考與中心的距離。參考圖3，根據(jù)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(qū)域，對該第二曝光部不再細(xì)分區(qū)；根據(jù)所述第二曝光部1 膜層的平整度，對 第二曝光部1 進(jìn)行分區(qū)，將膜層厚度變化范圍在0. 1 0. 5 μ m內(nèi)的區(qū)域設(shè)為一個曝光子 區(qū)域，從而可以將所述第二曝光部1 分成若干個曝光子區(qū)域126，圖中顯示為分成兩個曝 光子區(qū)域126，對兩個曝光子區(qū)域1 分別重新調(diào)焦，使曝光子區(qū)域1 分別位于焦平面上， 進(jìn)行第二次曝光。當(dāng)然在其他的實施例中，可以根據(jù)第二曝光部在第一次曝光后，膜層的平 整度，將所述第二曝光部分成其他數(shù)量的曝光子區(qū)域。綜上所述，根據(jù)邊緣區(qū)的曝光單元的膜層的平整度，對所述邊緣區(qū)的每一個曝光 單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光，可以避免現(xiàn)有技術(shù)邊緣區(qū)的曝光單元 的一些區(qū)域曝光不良的問題。以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的 精神，然而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以該具體實施例的具體描述為限定范圍，任何本領(lǐng)域的 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的具體實施例做修改，而不脫離本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)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(qū)和邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍中心區(qū)，所述邊緣區(qū)面積占整個晶 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(jù)所采用的 曝光設(shè)備確定；對所述中心區(qū)的曝光單元進(jìn)行第一次曝光；其特征在于，還包括，對所述邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別 進(jìn)行第二次曝光。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓曝光方法，其特征在于，將所述曝光單元分為中心區(qū)的曝 光單元和邊緣區(qū)的曝光單元基于曝光單元的膜層厚度劃分。
3.如權(quán)利要求1所述的晶圓曝光方法，其特征在于，所述邊緣區(qū)包括完全位于邊緣區(qū) 的第一曝光單元、以及一部分位于中心區(qū)另一部分位于邊緣區(qū)的第二曝光單元，所述對邊 緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)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(quán)利要求3所述的晶圓曝光方法，其特征在于，在對邊緣區(qū)的第一曝光單元和第 二曝光單元進(jìn)行第二次曝光前，還包括將邊緣區(qū)的每一個曝光單元分成若干個曝光子區(qū) 域，所述曝光子區(qū)域根據(jù)膜層厚度劃分；所述對邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光為對 每一個曝光單元的每個曝光子區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光。
5.如權(quán)利要求4所述的晶圓曝光方法，其特征在于，所述曝光子區(qū)域的劃分依據(jù)是每 一曝光子區(qū)域膜層厚度變化范圍在0. 1 0. 5 μ m內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的晶圓曝光方法，其特征在于，在對所述邊緣區(qū)的每一個曝光 單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光為對每一個曝光單元的每個曝光子區(qū) 域分別進(jìn)行第二次曝光前還包括分別調(diào)焦后重新曝光。
7.如權(quán)利要求1 3任一項所述的晶圓曝光方法，其特征在于，所述曝光設(shè)備為步進(jìn)式 光刻機(jī)。
8.如權(quán)利要求1 3任一項所述的晶圓曝光方法，其特征在于，所述曝光設(shè)備為掃描式 光刻機(jī)。
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(qū)和邊緣區(qū)，所述邊緣區(qū)包圍中心區(qū)，所述邊緣區(qū)面積占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(jù)所采用的曝光設(shè)備確定；對所述中心區(qū)的曝光單元進(jìn)行第一次曝光；對所述邊緣區(qū)的每一個曝光單元具有不同膜層厚度的區(qū)域分別進(jìn)行第二次曝光。通過以上所述技術(shù)方案，避免晶圓邊緣區(qū)同一曝光單元內(nèi)一些區(qū)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(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者張辰明, 楊要華, 胡駿 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司