曝光装置、掩膜板及曝光方法_2

文档序号:8472328阅读:来源:国知局
光后,接着对下一曝光区域进行曝光。所述的一个曝光区域与掩膜板上的掩膜图形区域相对应。具体请参考图1,图1为现有扫描光刻机对曝光区域的扫描方向示意图,图1所示的晶圆100上具有多个曝光区域,在沿第一方向扫描完成对第一个曝光区域101的曝光后,再沿与第一方向相反的方向扫描完成对相邻的第二曝光区域102的曝光,依次重复上述过程,直至完成对晶圆100上所有曝光区域的曝光。上述方法对每一个曝光区进行曝光时,每一个扫描过程均包括加速时间、扫描时间和减速时间,耗时较长。
[0035]本发明的发明人进一步研究发现,晶圆上的多个曝光区域通常呈规则的行列排布,因此,可以对位于一列或者一行上的多个曝光区域依次无间隔的进行曝光扫描,即对同一行或列的多个曝光区域中的一个曝光扫描后,继续使晶圆和掩膜板匀速运动对下一曝光区域进行曝光,直至完成对该列或行多个曝光区域曝光后,再进行减速过程;接着,沿相反方向对下一多个曝光区域进行曝光。所述多个曝光区域可以为2个或2个以上,比如可以为一列的曝光区域。请参考图2,图2为一种按列扫描的曝光扫描方式。图2所示的晶圆200上具有多个按行列排布的曝光区域,在沿第一方向扫描完成第一列的第一曝光区域211后,继续匀速扫描该列的剩余曝光区域,直至完成对第一列的最后一个曝光区域212的曝光;接着,沿与第一方向相反的方向扫描相邻的第二列的第一曝光区域221,直至完成对第二列的最后一个曝光区域222的曝光;依次重复上述过程,直至完成对晶圆200上所有曝光区域的曝光。按照上述方法对晶圆上的一列曝光区域进行曝光,扫描过程的加速过程仅存在于该列第一个曝光区域之前,减速过程仅存在于该列最后一个曝光区域之后,对该列的所有曝光区域的曝光在一个匀速扫描过程中完成,因此,减少了无效的加速时间和减速时间,可以提高曝光的效率。
[0036]基于以上研究,本发明的发明人提出了一种曝光装置,所述曝光装置具掩膜板载物台,掩膜板载物台上可以装载掩膜板,所述掩膜板上具有多个掩膜图形区域,在掩膜板载物台和晶圆载物台沿曝光扫描方向相对运动时,曝光光束透过掩膜板透射到晶圆载物台的晶圆上,对晶圆上的多个待曝光区域进行曝光。由于本发明的掩膜板上具有多个掩膜图形区域,每个掩膜图形区域对应所述晶圆上的一个待曝光区域,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与已曝光区域同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,然后再经过减速和加速后改变运动方向对下一列待曝光区域进行曝光,重复上述步骤,直至完成整个晶圆上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,提闻了单位时间内的广出量。
[0037]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0038]需要说明的是,提供这些附图的目的是有助于理解本发明的实施例,而不应解释为对本发明的不当的限制。为了更清楚起见,图中所示尺寸并未按比例绘制,可能会做放大、缩小或其他改变。
[0039]本发明实施例首先提供了一种曝光装置,请参考图4,所述曝光装置包括:
[0040]光源系统310,用于产生曝光光束;
[0041]掩膜板载物台(未图示),位于所述光源系统310下方,用于装载掩膜板320,能够载着所述掩膜板320沿曝光扫描方向(图中X轴方向)往复运动,所述掩膜板320包括多个掩膜图形区域322和非图形区域(未标示),所述多个掩膜图形区域322沿曝光扫描方向排布;
[0042]晶圆载物台340,位于所述掩膜板载物台下方,用于装载晶圆200,能够载着所述晶圆200沿曝光扫描方向往复运动,所述晶圆200上具有若干呈行列排布的待曝光区域。
[0043]所述曝光装置还包括光学投影系统330,位于所述晶圆载物台340和所述掩膜板载物台之间,用于将透过所述掩膜板320的曝光光束聚焦投射到晶圆200表面。
[0044]所述曝光装置还包括控制单元(未图示),所述控制单元能够控制所述掩膜板载物台320和所述晶圆载物台340相互配合运动,使得所述掩膜板载物台上的掩膜板320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340上的晶圆200上的对应的至少两个待曝光区域上。
[0045]下面将对上述曝光装置的具体结构进行详细的描述。
[0046]请继续参考图4,本实施例中,所述光源系统310包括光源311和裂隙板312,所述裂隙板312上具有狭缝312a。所述光源311发出的光源经过裂隙板312上的狭缝312a后形成线扫描光源,作为曝光光束,照到掩膜板320的掩膜图形区域,透过掩膜板320的光再通过光学投影系统330投射到晶圆载物台340上的晶圆200上,对晶圆200上的待曝光区域进行曝光。
[0047]在具体的实施例中,所述光源311可以使用Krf准分子激光(波长248nm)或Arf准分子激光(波长193nm)等远紫外光,所述光源311也可使用F2激光(波长157nm),极紫外(波长13.5nm左右)等真空紫外光,所述光源311还可以使用来自超高压汞灯的紫外区域的突光(g线、i线等)。
[0048]在具体的实施例中,所述裂隙板312上的狭缝312a的长度(沿y轴方向)与掩模板320上的掩膜图形区域322的宽度相对应(y轴方向),所述狭缝312a的宽度为I?20毫米。
[0049]所述掩膜板载物台连接至驱动单元(未图示),使得掩膜板载物台可以沿X轴方向、y轴方向、z轴方向运动以及绕X轴方向、y轴方向、z轴方向转动,也使得装载于所述掩膜板载物台上的掩膜板320也可以沿X轴方向、y轴方向、z轴方向运动以及绕X轴方向、y轴方向、z轴方向转动。
[0050]所述掩膜板320包括多个掩膜图形区域322和位于所述多个掩膜图形区域322外围的非图形区域。所述掩膜图形区域322的数量大于或者等于两个,所述掩膜图形区域322对应于所述晶圆200上的待曝光区域。在具体实施例中,例如在用于对12寸晶圆曝光的掩膜板中,所述掩膜图形区域322的数量为9,在用于对18寸晶圆曝光的掩膜板中,所述掩膜图形区域322的数量为14。所述多个掩膜图形区域322中的图形可以相同,也可以不同。当所述多个掩膜图形区域322中的图形相同时,用于在所述晶圆200的多个待曝光区域中形成相同的曝光图像,当所述多个掩膜图形区域322中的图形不同时,用于在晶圆200的多个待曝光区域形成不同的曝光图形。
[0051]所述掩膜板320的非图形区域具有掩膜板对准标记,用于将掩膜板320与晶圆载物台340对准。所述掩膜板对准标记至少包括两组掩膜板对准标记单元(未标示),每组对准标记单元至少包括两个掩膜板对准标记图形321。使得位于晶圆载物台340上的掩膜板对准标记检测单元341能够通过检测掩膜板对准标记图形321的位置信息,建立晶圆载物台340与掩膜板320之间的位置关系。并通过所述控制单元根据所述位置关系,控制所述晶圆载物台340和所述掩膜板载物台的运动,完成所述掩膜板320与晶圆载物台340的对准。
[0052]在一实施例中,每组掩膜板对准标记单元的两个掩膜板对准标记图形321位于所述掩膜图形区域322的垂直于曝光扫描方向的两侧。
[0053]在一实施例中,请参考图5,所述掩膜板对准标记图形321包括与曝光扫描方向(X轴方向)平行的第一光栅321a和与第一光栅321a垂直的第二光栅321b。位于所述晶圆载物台340上的掩膜板对准标记检测单元341能够获得掩膜板对准标记图形321的位置信息,并通过控制单元能够计算获得掩膜板320在X方向和y方向的平移系数、X方向和y方向的放大系数、xy平面内的转动系数、正交系数。
[0054]所述光学投影系统330,位于所述晶圆载物台340和所述掩膜板载物台之间,用于将透过所述掩膜板320的曝光光束聚焦投射到晶圆200表面。
[0055]当以Krf准分子激光或Arf准分子激光等作为曝光光源时,所述光学投影系统330可以为仅由折射光学元件(透镜)构成的折射系统,也可以为将折射光学元件和反射光学元件(凸面镜、分光镜等)组合的反折射系统;当采用F2激光作为曝光光源时,所述光学投影系统330可以为将折射光学元件和反射光学元件(凸面镜、分光镜等)组合的反折射系统、或者仅由反射光学元件构成的反射系统、或者也可使用折射系统。
[0056]所述晶圆载物台340位于一基台(未图示)上,所述基台为所述晶圆载物台340提供运动区域,使得所述晶圆载物台340可以在所述基台上沿曝光扫描方向往复运动。
[0057]所述晶圆载物台340可以采用磁悬浮装置驱动,使所述晶圆载物台340可以在xy平面内沿曝光扫描方向运动,也可以沿z轴方向运动。本实施例中,所述晶圆载物台340在xy平面内,所述晶圆载物台340可以沿X轴方向(曝光扫描方向)运动、y轴方向运动、以及z轴方向运动。
[0058]所述磁悬浮装置为磁悬浮平面电机,磁悬浮平面电机的定子可以设置在所述基台的顶部表面,磁悬浮平面电机的转子可以设置在所述晶圆载物台340的底部表面。所述磁悬浮平面电机可以为动圈式永磁磁悬浮平面电机、动铁式永磁磁悬浮平面电极或磁悬浮感应式平面电机。
[0059]所述晶圆载物台340在可以基台上往复运动,当装载有晶圆200的晶圆载物
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