扫描式曝光设备的制作方法

本实用新型关于一种曝光装置，特别关于一种扫描式曝光设备。

背景技术：

微影制程在半导体产业中是基本配备，而其为半导体产业成本中单一最大成本因子。根据信息网络工业公司所发展的评估方法，曝光系统的占整个晶圆厂成本的20%。而微影设备主要掌握在Nikon、ASML和SVGL等光学设备厂。

微影设备当中的曝光设备，目前是采用一次性曝光的方式，借由复杂的光学机构让对位好的光罩与基板进行曝光。这种一次性曝光的方式，由于需要达到光线的准直性需求、一次性(可控制时间长短)以及光罩与基板的紧密贴合，所以，在对位机构上以及曝光光学机构上，要求极为严格。也因此，曝光设备的价格动辄数百万美金。此外，对于不同大小的晶圆或基板来说，需要不同大小的曝光设备。这也是曝光系统可以占整个晶圆厂成本的20%的主要原因。

自半导体工业发展至今，曝光设备的成本始终居高不下，主因在于对曝光设备的光线准直性与定位等要求极高，一般厂商不具光学设备的能力，无法设计与开发。因此，如何能开发出一个成本大幅降低，且可适用于多种不同尺寸的晶圆、基板，具有高度准直性且能达到传统曝光设备的基本要求者，成为曝光设备开发的重要方向。

技术实现要素：

为达上述目的，本实用新型提供一种扫描式曝光设备，其制程简单，合格率高。

本实用新型提供一种扫描式曝光设备，包括：

一基座，该基座具有一平台，该平台上摆置一基板以及一光罩的组合体；

一控制电路板；

一线性光源，电连接该控制电路板，并配置多个发光组件，该多个发光组件能够产生一线性准直光；以及

至少一传动机构，配置于该基座上，连接该控制电路板，该线性光源配置于至少一该传动机构的其中之一上，该至少一传动机构能够带动该线性光源进行作动。

其中该线性准直光的波长介于280纳米至550纳米之间。

其中该线性准直光的波长为365纳米、375纳米、385纳米、405纳米或437纳米。

其中该控制电路板能够调整该线性光源的输出功率。

其中该控制电路板能够调整该线性光源的移动速度。

其中该多个发光组件排列成至少一列。

其中该线性光源的长度介于5厘米至300厘米之间。

其中该至少一传动机构还包括产生直线动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该线性光源以第一轴直线式移动。

其中该至少一传动机构包括产生直线动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该线性光源以第一轴直线式移动；该传动机构还包括使该线性光源的中心产生旋转动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该线性光源旋转至与该第一轴的夹角为θ度时，控制该线性光源以第二轴直线移动。

其中该至少一传动机构还包括使该线性光源的中心产生旋转动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该线性光源进行旋转。

其中该至少一传动机构还包括一垂直移动机构，该至少一传动机带动该线性光源以一垂直轴移动，使该控制电路板能够控制该线性光源与该光罩的相对距离。

还包括对该基板与该光罩进行对位动作的一光罩对位装置，该光罩对位装置配置于该平台上。

其中该光罩对位装置至少包括一组摄像头、一光罩夹持具以及一对位基座。

本实用新型还提供一种扫描式曝光设备，包括：

一基座，该基座具有一固定平台与一可动平台，该可动平台上摆置至少一基板以及一光罩的组合体；

一控制电路板，固定于该基座上；

一线性光源，连接该控制电路板，并配置多个发光组件，该多个发光组件能够产生一线性准直光；以及

至少一传动机构，配置于该基座上，连接该控制电路板，该至少传动机构的其中之一配置于该可动平台上以使该可动平台移动。

其中该线性准直光的波长介于280纳米至550纳米之间。

其中该线性准直光的波长为365纳米、375纳米、385纳米、405纳米或437纳米。

其中该控制电路板能够调整该线性光源的输出功率。

其中该控制电路板能够调整该线性光源的移动速度。

其中该多个发光组件排列成至少一列。

其中该线性光源的长度介于5厘米至300厘米之间。

其中该至少一传动机构还包括产生直线动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该可动平台以第一轴直线式移动。

其中该至少一传动机构包括产生直线动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板可控制该可动平台以第一轴直线式移动；该传动机构还包括使该可动平台的中心产生旋转动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该可动平台旋转至与该第一轴的夹角为θ度时，控制该可动平台以第二轴直线移动。

其中该至少一传动机构还包括使该线性光源的中心产生旋转动作的机构，该至少一传动机构使该控制电路板能够控制该可动平台进行旋转。

其中该至少一传动机构还包括一垂直移动机构，该至少一传动机构带动该可动平台以一垂直轴移动，使该控制电路板能够控制该可动平台与该光罩的相对距离。

还包括对基板与该光罩进行对位动作的一光罩对位装置，该光罩对位装置配置于该可动平台上。

其中该光罩对位装置至少包括一组摄像头、一光罩夹持具以及一对位基座。

本实用新型具有的优点在于：

本实用新型运用可提供线性准直光的线性光源，再结合扫描技术将线性准直光变成面的准直光，不需要复杂的光学机构，且设备结构简单，可达到大幅降低曝光设备的成本的目的。

附图说明

图1A、图1B为本实用新型的扫描式曝光设备的一具体实施例的上视图、侧视图。

图2A、图2B为本实用新型的扫描式曝光设备的又一具体实施例的上视图、侧视图。

图3A、图3B为本实用新型的扫描式曝光设备的另一具体实施例的上视图、侧视图。

图4A、图4B为本实用新型的扫描式曝光设备的再一具体实施例的上视图、侧视图。

图5A-5E为本实用新型的扫描式曝光设备的又一具体实施例的上视图与侧视图。

图6为本实用新型的扫描式曝光设备的对位机构的侧视图。

图中：

1 基座；

2 传动机构；

3 轨道；

5a、5b 平台；

6 传动机构；

10 基板；

20 光阻层；

30 光罩；

31 图案；

40 线性光源；

41 线性准直光；

50a 传动机构；

50b 支架；

51 轨道；

60 控制电路板；

70 支架；

71 传动机构；

80 旋转平台；

90 传动机构；

100 传动机构；

101 轨道；

102 传动机构；

110 乘载平台；

120 夹持具；

130 摄像组。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

根据本实用新型的实施例，本实用新型运用可提供线性准直光的线性光源，再结合扫描技术将线性准直光变成面的准直光，不需要复杂的光学机构，且设备结构简单，可达到大幅降低曝光设备的成本的目的。

图1A，本实用新型的扫描式曝光设备的一具体实施例的上视图， 图1B为图1A中从A方向看进去的侧视图。在图1A、图1B中，扫描式曝光设备包含基座1、控制电路板60、传动机构2、传动机构50a、线性光源40。其中基座1具有平台5a，可摆置基板10、光罩30的组合体以进行微影制程，基板10上已形成有光阻层20。传动机构2、50a配置于基座1上，连接控制电路板60，线性光源40配置于传动机构50a上，传动机构50a可带动线性光源40进行作动，其以垂直于线性光源40的轴向方式作动，而是线性光源40所发出的线性准直光41可以扫描的方式构成面的曝光。线性光源40电连接控制电路板60，并配置多个发光组件，这些发光组件可产生线性准直光41，线性准直光41用以执行微影制程。线性光源40的制作方式很多，发光组件可采用发光二极管，而发光二极管的排列可采用单排发光二极管或者多排发光二极管的方式，并于出光部制作透镜，使发光二极管的光源形成准直光41。其中，控制电路板60控制传动机构50a带动线性光源40移动第一距离，并控制线性光源40于第一距离的移动期间持续产生线性准直光41，以对基板10、光罩30(包括了图案31)的组合体进行至少一次曝光，据以完成微影制程。

实作上，第一距离的设定，可依据基板10、光罩30的组合体的尺寸大小而定。举例而言，线性光源40的长度可介于5厘米至300厘米，当线性光源40的长度为150厘米时，传动机构50a可以设计为150-300厘米。于是，此曝光设备就可以对小于150厘米×300厘米以下的光罩+基板的组合进行曝光，而不受限于传统的固定尺寸的曝光设备，使曝光设备可单一化，简单化。因此，第一距离因为传动机构50a的可变动性而成为可调。调整的方式，就由控制电路板60来执行。此外，第一距离的概念，可以是单向单次，也可以是来回两次，也可以是来回三次、来回四次等。基本上，一次完整的扫描所需的第一距离，最短者为光罩+基板的大小所需的距离。较佳者为大于光罩+基板的大小。第一距离的移动，可以一作业周期称之。

其中，线性准直光41的波长介于280纳米至550纳米之间，例如365纳米、375纳米、385纳米、405纳米、437纳米等。

其中，整个传动机构，包括了横向的传动机构50a以及垂直的传动机构2。如图1B所示，垂直的传动机构2即为高度调整机构，其设有轨道3，可调整线性光源40与基板10、光罩30的组合体的相对距离，其通过带动横向的传动机构50a整体向上或向下来调整线性光源40与基板10、光罩30的组合体的相对距离。而传动机构50a则通过轨道51来带动线性光源40的横向移动。

此外，控制电路板60可调整线性光源40的输出功率，让需要不同曝光强度的基板+光罩组合同样可进行曝光制程。此外，控制电路板60也可控制传动机构50a的移动速度(扫描速度)，进而控制曝光时间。

图1A、图1B的实施例，借由将传动机构包含产生直线动作的机构，因此，可使控制电路板60控制线性光源40以第一轴直线式移动，也就是横向移动，此第一轴垂直于线性光源40的轴线。

横向的直线移动，可结合线性光源40的线而构成曝光的面。构成曝光的面的方法，另可采用基板移动的方式，请参考图2A、图2B。

图2A-图2B为本实用新型的扫描式曝光设备的又一具体实施例的上视图与侧视图， 图2B为图2A中从A看入的侧视图。

在图2A、图2B中，扫描式曝光设备包含：基座1、控制电路板60、传动机构2、传动机构6、线性光源40。其中基座1具有平台5a，可摆置基板10、光罩30的组合体以进行微影制程，基板10上已形成有光阻层20。传动机构2、6配置于基座1上，连接控制电路板60，线性光源40配置于支架70上，传动机构2借由轨道3可带动支架70作动，而使线性光源40进行垂直移动；传动机构6可带动基板10移动，使线性光源40所发出的线性准直光41可以扫描的方式构成对基板10+光罩30的面的曝光。其中，控制电路板60控制传动机构6带动基板10移动第一距离，并控制线性光源40于第一距离的移动期间持续产生线性准直光41，以对基板10、光罩30(包括了图案31)的组合体进行至少一次曝光，据以完成微影制程。

第一距离的设定与前述者相同，不再赘述。也就是，控制传动机构6进行第一距离，等同于图1A、图1B中，传动机构5a的相同动作。

整个传动机构，包括了可使基板10横向移动的传动机构6以及垂直的传动机构2。如图2B所示，垂直的传动机构2即为高度调整机构，其设有轨道3，可调整线性光源40与基板10、光罩30的组合体的相对距离，其通过带动支架70整体向上或向下来调整线性光源40与基板10、光罩30的组合体的相对距离。而传动机构6则带动线性光源40的横向移动。

图3A-图3B，本实用新型的扫描式曝光设备的另一具体实施例的上视图与侧视图，图3B为图3A中从A看入的侧视图。在图3A、图3B中，扫描式曝光设备包含：基座1、控制电路板60、传动机构2、传动机构70、线性光源40、支架50b、支架70。其中基座1具有平台5b，可摆置基板10、光罩30的组合体以进行微影制程，基板10上已形成有光阻层20。传动机构2配置于基座1上，传动机构71配置于支架70上，支架70则由支架50b固定。传动机构2、71连接控制电路板60，线性光源40配置于传动机构71而固定于支架70上，传动机构71可带动线性光源40进行旋转式作动，使线性光源40所发出的线性准直光41可以圆形方式扫描构成面的曝光。其中，控制电路板60控制传动机构50a带动线性光源40旋转至少一圈，并控制线性光源40于旋转一圈的移动期间持续产生线性准直光41，以对基板10、光罩30(包括了图案31)的组合体进行至少一次曝光，据以完成微影制程。

图3A、图3B的实施例为线性光源40旋转的实施例，另一种方式是基座1的平台进行旋转，请参考图4A-图4B，本实用新型的扫描式曝光设备的再一具体实施例的上视图与侧视图，图3B为图3A中从A看入的侧视图。在图4A、图4B图中，扫描式曝光设备包含基座1、控制电路板60、传动机构2、传动机构90、线性光源40。其中基座1具有平台5b，可摆置基板10、光罩30的组合体以进行微影制程，基板10上已形成有光阻层20。传动机构2配置于基座1上，传动机构71配置于支架70上，支架70则由支架50b固定。传动机构2、传动机构71连接控制电路板60，线性光源40固定于支架70上。传动机构90配置于旋转平台80上，可带动旋转平台80进行旋转式作动，使线性光源40所发出的线性准直光41可以圆形方式扫描移动中的基板10与光罩30，进而构成面的曝光。其中，控制电路板60控制传动机构90带动旋转平台80旋转至少一圈，并控制线性光源40于旋转一圈的移动期间持续产生线性准直光41，以对基板10、光罩30(包括了图案31)的组合体进行至少一次曝光，据以完成微影制程。于此，旋转一周即为一作业周期。同样地，旋转多次即为完成多次的作业周期；或者，正向旋转一次、逆向旋转一次，则为完成两次的作业周期。

与图1A、图1B、图2A、图2B实施例不同的是，图3A、图3B、图4A、图4B的实施例是以旋转的方式进行扫描。因此，整个曝光的范围是线性光源40旋转一圈所涵盖的圆面积。

而以上的实施例，涵盖了线性光源40移动，而基板10与光罩30不动的实施例，以及，线性光源40不动，而基板10与光罩30移动的不同实施例。换言之，本实用新型的实施例说明了产生线性光源40与基板10+光罩30的相对移动，即可构成线性光源40对基板10+光罩30的面的扫瞄型曝光。而曝光的完整度，则可通过功率的调整、线性光源40与基板10+光罩30的相对距离、扫描曝光的时间与次数等来进行调控。达到不须以复杂的光学机构，即可以极低的成本来实现过去无法解决的成本问题，实为本实用新型所达到的一大特殊技术功效。

图1A、图1B、图2A、图2B的实施例，说明了线性光源40以一轴的移动方式，来达到面的扫描的技术。另一种方式是，在曝光的期间，线性光源40可通过机构的设计，来实现第一轴的移动以执行面的曝光；将线性光源40经过旋转后，以第二轴的移动来执行面的曝光。换言之，本实用新型亦可通过让线性光源40以多个不同轴的方向进行移动与曝光，请参考图5A-图5E，本实用新型的扫描式曝光设备的又一具体实施例的上视图与侧视图。

图5A说明了线性光源40被安装于传动机构100上后，可进行横向(第一轴)的移动而进行面的曝光扫描。图5B-图5C则说明了借由传动机构102的旋转功能，可让挂于传动机构102下方的线性光源40进行旋转，并且，借由轨道101的配置，可让线性光源40进行纵向(第二轴)的移动而进行面的曝光扫描。传动机构102可执行使线性光源40旋转的功能，而旋转的θ角可以是任意角度，较佳者为90度，也就是，让线性光源40的轴向与第一轴平行。

图5D为图5A由A方向看入的侧视图，图5E则为图5A由B方向看入的侧视图。与图1B比较可发现，图5D、图5E的实施例，增加了传动机构100、轨道101与传动机构102，使得线性光源40可进行旋转θ角后的第二轴移动。这种新型架构，可让扫描行曝光机可进行不同面向的扫描，进而使各个角度的扫描均匀度提高。其他的传动机构的动作，街与前述者相同，不再赘述。

图1A-图5E的四个不同实施例，主要说明了本实用新型提供线性光源40与基板10之间的相对运动机制。而在扫描曝光之前，有基板10与光罩30的对位工作需进行。因此，本实用新型更包括了对位装置，让基板10与光罩30可进行准确对位后，再进行扫描曝光。接下来，请参考图6，本实用新型的扫描式曝光设备的对位机构的视图。在此实施例中，整个对位装置包含了夹持具120，可夹持光罩30；摄像组130，可撷取基板10与光罩30的影像，一般是配制在基板10与光罩30的对位标志处；乘载平台110，乘载基板10以进行与光罩30对位前后的软接触与硬接触，使光罩30与基板10能密合，以防止曝光过程的漏光。

图6的实施例说明，通过对位机构的配置，本实用新型的扫描式曝光设备即可执行完整的光罩对位、至少一次扫描曝光，而达到与传统的整照式曝光设备相同的功能。本实用新型的扫描式曝光设备不但成本低、且合格率高，同样可达到高分辨率的曝光效果。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。