曝光装置、掩膜板及曝光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种曝光装置、掩膜板及曝光方法。
【背景技术】
[0002]光刻作为半导体制造过程中的一道重要的工序，它是将掩模板上的图形通过曝光转移到晶圆上的工艺过程，是大规模集成电路制造中的核心步骤之一。
[0003]光刻技术的发展经历了接触式光刻技术、接近式光刻技术、扫描投影光刻技术、分步重复光刻技术，以及目前普遍采用的步进扫描光刻技术。步进扫描光刻技术是IC光刻加工的一项先进技术。它利用掩模台(reticle stage)和晶圆台(wafer stage)的同步运动，将掩模版上的图形通过光学系统投影到涂有光刻胶的晶圆的单个曝光区域(exposureshot，一个硅片的表面区域可被划分为多个曝光区域)；在一个曝光区域的曝光扫描过程完成后，晶圆台步进以对晶圆上的另一个曝光区域进行曝光扫描，直至晶圆上的所有曝光区域曝光扫描完毕；再经过定型、显影等工艺最终在晶圆上形成具有缩小倍率的图形。现有技术中，对晶圆上某个曝光区域的曝光过程可分为三个阶段:加速阶段，曝光扫描阶段和减速阶段。整个晶圆的曝光过程由上述三个阶段交替循环构成。但是现有技术的曝光效率较低。
[0004]因此，需要一种高效的曝光设备和方法。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是现有技术曝光设备的曝光效率较低。
[0006]为解决上述问题，本发明提供了一种曝光装置，所述曝光装置包括:掩膜板载物台，用于装载掩膜板，能够载着所述掩膜板沿曝光扫描方向往复运动；晶圆载物台，位于所述掩膜板载物台下方，用于装载晶圆，能够载着所述晶圆沿曝光扫描方向往复运动；控制单元，用于控制所述掩膜板载物台和所述晶圆载物台的运动，其中，所述控制单元能够控制所述掩膜板载物台和所述晶圆载物台相互配合运动，使得所述掩膜板载物台上的掩膜板上的至少两个掩膜图形区域沿曝光扫描方向、依次连续地被投影在所述晶圆载物台上的晶圆上的对应的至少两个待曝光区域。
[0007]可选的，所述控制单元还能够控制所述晶圆载物台沿垂直于曝光扫描方向的方向运动。
[0008]可选的，当所述掩膜板载物台上的掩膜板上的一个掩膜图形区域被投影至所述晶圆载物台上的晶圆上的一个待曝光区域后，所述控制单元能够分别控制所述掩膜板载物台、晶圆载物台继续相对匀速运动、并进行扫描曝光，使得下一个掩膜图形区域被投影在所述晶圆载物台上的晶圆上的对应的待曝光区域。
[0009]可选的，当所述掩膜板载物台上的掩膜板上的所有掩膜图形区域被投影至所述晶圆载物台上的晶圆上对应待曝光区域后，所述控制单元能够分别控制所述掩膜板载物台、晶圆载物台进行运动，对所述晶圆载物台上的晶圆上的下一个至少两个待曝光区域、采用所述掩膜板载物台上的掩膜板上的至少两个掩膜图形区域沿曝光扫描方向依次连续曝光。
[0010]可选的，所述晶圆载物台的外围区域具有掩膜板对准标记检测单元，用于检测掩膜板上的掩膜板对准标记，将晶圆载物台与掩膜板对准。
[0011]可选的，所述掩膜板对准标记检测单元包括至少三组掩膜板对准标记检测子单元，所述至少三组掩膜板对准标记检测子单元在晶圆载物台的外围区域沿曝光扫描方向分布，每一组掩膜板对准标记子单元具有两个掩膜板对准标记检测器件，用于检测掩膜板上的两个掩膜板对准标记图形。
[0012]可选的，所述掩膜板对准标记检测单元包括三组掩膜板对准标记检测子单元，所述三组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度不相同，其中，第二组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度低于第一组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度，第三组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度高于第一组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度。
[0013]可选的，所述掩膜对准标记检测器件为光电传感器。
[0014]本发明还提供了一种与上述曝光装置相配合的掩膜板，所述掩膜板包括:至少两个掩膜图形区域，所述至少两个掩膜图形区域能够被依次连续地沿曝光扫描方向、转移至晶圆的对应两个待曝光区域，所述至少两个掩膜图形区域沿曝光扫描方向分布。
[0015]可选的，所述至少两个掩膜图形区域的图形相同。
[0016]可选的，还包括:掩膜板对准标记，所述掩膜板对准标记位于所述掩膜板上掩膜图形区域之外的部分。
[0017]可选的，所述掩膜板对准标记至少包括两组掩膜板对准标记单元，每组掩膜板对准标记单元至少包括两个掩膜板对准标记图形，所述至少两个掩膜板对准标记图形位于掩膜图形区域的两侧。
[0018]可选的，所述掩膜板对准标记图形包括与曝光扫描方向平行的第一光栅和与所述第一光栅垂直的第二光栅。
[0019]对应的，本发明还提供了一种曝光方法，所述曝光方法包括:在晶圆载物台上装载晶圆，所述晶圆上具有多个待曝光区域；在掩膜板载物台上装载掩膜板，所述掩膜板载物台位于所述晶圆载物台上方，所述掩膜板上具有至少两个掩膜图形区域，所述至少两个掩膜图形区域沿曝光扫描方向分布；以及控制所述掩膜板载物台和所述晶圆载物台相互配合运动，依次连续地沿曝光扫描方向，使曝光光束透过位于所述掩膜板上的至少两个掩膜图形区域，对位于所述晶圆载物台上的晶圆上的对应的至少两个待曝光区域进行曝光。
[0020]可选的，还包括，当所述掩膜板载物台上的掩膜板上的所有掩膜图形区域被投影至所述晶圆载物台上的晶圆上对应待曝光区域后，控制所述掩膜板载物台、晶圆载物台进行运动，对所述晶圆载物台上的晶圆上的下一个至少两个待曝光区域、采用所述掩膜板载物台上的掩膜板上的至少两个掩膜图形区域沿曝光扫描方向依次连续曝光。
[0021]可选的，还包括，在对位于所述晶圆载物台上的晶圆上的待曝光区域进行曝光前，将晶圆载物台与掩膜板对准，具体包括:在所述晶圆载物台和掩膜板载物台沿曝光扫描方向运动的过程中，位于所述晶圆载物台上的掩膜板对准标记检测单元检测位于掩膜板上的掩膜板对准标记，获得掩膜板与晶圆载物台的位置关系；基于掩膜板与晶圆载物台的位置关系，调整晶圆载物台和掩膜板的位置，使晶圆载物台与掩膜板对准。
[0022]可选的，所述掩膜板对准标记位于所述掩膜板上掩膜图形区域之外的部分，所述掩膜板对准标记至少包括两组掩膜板对准标记单元，每组掩膜板对准标记单元至少包括两个掩膜板对准标记图形，所述至少两个掩膜板对准标记图形位于掩膜图形区域的两侧。
[0023]可选的，所述掩膜板对准标记图形包括与曝光扫描方向平行的第一光栅和与所述第一光栅垂直的第二光栅。
[0024]可选的，所述掩膜板对准标记检测单元包括至少三组掩膜板对准标记检测子单元，所述至少三组掩膜板对准标记检测子单元在晶圆载物台的外围区域沿曝光扫描方向分布，每一组掩膜板对准标记子单元具有两个掩膜板对准标记检测器件，用于检测掩膜板上的掩膜板对准标记。
[0025]可选的，所述掩膜板对准标记检测单元包括三组掩膜板对准标记检测子单元，所述三组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度不相同，其中，第二组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度低于第一组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度，第三组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度高于第一组掩模板对准标记检测子单元的顶表面高度。
[0026]与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点:
[0027]本发明实施例的曝光装置能够控制掩膜板载物台和晶圆载物台相互配合运动，使得掩膜板上的多个掩膜图形区域沿曝光扫描方向、依次连续地被投影在晶圆上的对应的多个待曝光区域。在对晶圆上某一待曝光区域进行曝光后，掩膜板载物台和晶圆载物台无需通过减速和加速后改变运动方向对位于同一列的下一个待曝光区域进行曝光，而可以继续保持原速度沿曝光扫描方向对该列的下一个待曝光区域进行曝光，直至完成晶圆上该列的所有待曝光区域的曝光。因此本发明实施例的曝光装置在对同一列的多个待曝光区域进行曝光的过程中，不需要进行加速过程和减速过程，大大减少了整个曝光过程花费的时间，从而提闻了曝光设备的效率。
【附图说明】
[0028]图1是现有技术的曝光装置对待曝光区域进行扫描曝光的示意图；
[0029]图2是本发明实施例的曝光装置对待曝光区域进行按列扫描曝光的示意图；
[0030]图3是本发明实施例的曝光装置对待曝光区域进行按多个曝光区域进行扫描曝光的不意图；
[0031]图4至7是本发明实施例的曝光装置的结构示意图；
[0032]图8是本发明实施例的曝光装置的功能框图。
【具体实施方式】
[0033]通常地，晶圆上单个曝光区域的曝光运动可以分为三个阶段:加速阶段，曝光扫描阶段和减速阶段。晶圆台和掩膜台首先从静止状态开始加速，加速一段时间ta。后达到预定速度，然后以该预定速度开始匀速曝光扫描，经过一段时间％。的匀速曝光扫描之后，晶圆台和掩膜台开始做减速运动，经过一段时间tde后，晶圆台和掩膜台的速度减为零。由此可见，在单个曝光区域的整个曝光扫描过程中，只有在ts。时间段内在进行曝光，其他时间段(ta。、tde)为辅助扫描时间。例如，在以600mm/s的速度对单个曝光区域进行曝光扫描需要0.26s，其中，加速时间ta。为0.ls，曝光扫描时间ts。为0.06s，减速时间tde为0.ls，即有效的曝光扫描时间仅占总曝光时间的20%左右。
[0034]通常地，光刻机以扫描方式进行曝光时，晶圆台沿曝光扫描方向运动，同时掩膜台沿与晶圆台运动方向相对的方向运动，从而完成对一个曝光区域的曝光扫描。在对一个曝光区域完成曝