一种曝光装置及适用于该曝光装置的调整装置的制作方法

1.本发明涉及曝光机技术领域，特别涉及一种曝光装置及适用于该曝光装置的调整装置。


背景技术：

2.光刻是可以在涂有光敏感介质的基板上做出图形的一种技术，可用于集成电路(ic)及其封装、平板显示(fpd)、led照明、微机电系统器件(mems)和其他精密器件的制造。光刻时使用的曝光装置是实现预期图形转移到基板目标区域上的一种工具。如图1所示的一种现有技术中的曝光装置，包括：光源1、掩模版2、调整装置3、戴森光学系统10、戴森光学系统11及感光基板12(基板指硅片、玻璃板、pcb板、化合物半导体衬底等)。戴森光学系统10包括直角反射镜4、透镜5和凹面反射镜6，戴森光学系统11包括直角反射镜7、透镜8和凹面反射镜9，调整装置3放置在掩模版2和直角反射镜4之间，调整装置3为两端为平面的无焦光学系统，调整装置可放置在多个位置，如图1中未标号的虚线方框为调整装置3其他可放置的位置。光源1照射光照2上图案成像，经调整装置、戴森光学系统10和11投影曝光于所述感光基板12上。
3.但是上述曝光装置采用了两组戴森光学系统组合构成，视场光阑设定感光基板12上的投影区域。由于采用了双戴森光学系统，视场光阑具有梯形状的开口，仅能利用该梯形状的视场光阑将感光基板12上的投影区域限定为梯形、六角形、菱形或平行四边形，可利用的镜头视场尺寸未达到实际镜头视场的50％，镜头视场利用率低，双戴森光学系统的另一个缺陷是不能满足较大数值孔径的镜头要求，随着数值孔径na的增加，系统的复杂程度增加，视场也相应的减小。


技术实现要素：

4.本发明技术方案要解决的技术问题为：在实现正一倍倍率的前提下，如何提高曝光装置的镜头视场利用率。
5.为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种曝光装置，包括：掩模版、至少一组投影物镜及感光基板，所述投影物镜包括：第一成像镜头及第二成像镜头；曝光光束可照射所述掩模版的图案成像，并经过所述第一成像镜头形成中间像面，再通过所述第二成像镜头曝光于所述感光基板；所述第一成像镜头及第二成像镜头关于所述中间像面镜头对称。
6.可选的，所述投影物镜仅有一组。
7.可选的，所述投影物镜具有1至n组，所述曝光装置还包括：分光系统及1至n个照明单元；所述分光系统适于将光源等分为1至n个光源光束，以对应进入所述1至n个照明单元；所述照明单元适于将对应光源光束匀化与整形以形成对应分光后的1至n个曝光光束，分光后的1至n个曝光光束可照射至掩模版的对应图案，并入射至对应1至n组投影物镜；n为大于或等于2的自然数。
8.可选的，所述掩模版图案设置为可由投影物镜曝光视场投射，所述感光基板的待曝光区域可对应设置为由所述投影物镜曝光视场投影的子曝光区域；所述曝光装置还包括：曝光系统、运动台及掩模台；所述曝光系统适于：在曝光时使曝光光束照射投影物镜曝光视场当前掩模版图案，并经该投影物镜将所述被照射的掩模版图案通过掩模版与感光基板在水平面同步扫描运动投影至当前的子曝光区域，以形成当前子曝光图案；通过所述掩模版与感光基板在水平面按照s形轨迹同步扫描运动以继续将所述掩模版被照射的图案投影至下一个子曝光区域，以完成当前曝光场场内子曝光区域的拼接曝光，从而实现当前曝光场曝光；调整所述运动台及掩模台使所述掩模版与感光基板在水平面相对运动以继续将所述掩模版图案投影至下一个曝光场的子曝光区域，以完成下一个曝光场的拼接曝光；直至感光基板上所有需要曝光的曝光场均完成曝光。
9.可选的，所述掩模版图案设置为可由投影物镜曝光视场投射的子掩模版图案，所述感光基板的待曝光区域可对应设置为由所述投影物镜曝光视场投影的子曝光区域；所述曝光装置还包括：曝光系统、运动台及掩模台；所述曝光系统适于：在曝光时使曝光光束照射投影物镜曝光视场当前子掩模版图案，并经该投影物镜将所述掩模版图案投影至当前的子曝光区域，掩模版与感光基板在水平面同步扫描运动以形成当前子曝光图案；调整所述运动台及掩模台使所述掩模版与感光基板在水平面按照s形轨迹同步扫描运动以继续将所述掩模版图案投影至下一个子曝光区域，以形成下一个子曝光图案，以实现感光基板所有需要曝光区域的扫描拼接曝光。
10.可选的，所述掩模版图案可对应设置为分别由1至n组投影物镜曝光视场投射的第1至第n个子掩模版图案，所述感光基板的待曝光区域可对应设置为由所述1至n组投影物镜曝光视场投影的子曝光区域组，所述子曝光区域组由所述1至n组投影物镜曝光视场可同时投影形成的第1至n个子曝光区域组成；所述曝光装置还包括：曝光系统、运动台及掩模台；所述曝光系统适于：在曝光时使分光后的1至n个曝光光束分别照射所述1至n组投影物镜曝光视场对应的第1至第n个子掩模版图案，并经该所述1至n组投影物镜将所述第1至第n个子掩模版图案投影至当前的子曝光区域组，通过掩模版与感光基板在水平面同步扫描运动以形成当前曝光场图案；调整所述运动台使所述掩模版与感光基板在水平面相对运动，以继续将所述掩模版图案投影至下一个曝光场区域，以完成下一个曝光场曝光；直至感光基板上所有需要曝光的曝光场均完成曝光。
11.可选的，所述掩模版图案可对应设置为分别由1至n组投影物镜曝光视场投射的子掩模版图案组，所述子掩模版图案组由所述1至n组投影物镜曝光视场可同时投影的第1至n个子掩模版图案组成，所述第一所述感光基板的待曝光区域可对应设置为由所述1至n组投影物镜曝光视场投影的子曝光区域组，所述子曝光区域组由所述1至n组投影物镜曝光视场可同时投影形成的第1至n个子曝光区域组成；所述曝光装置还包括：曝光系统、运动台及掩模台；所述曝光系统适于：在曝光时使分光后的1至n个曝光光束分别照射所述1至n组投影物镜曝光视场对应的子掩模版图案组，并经该所述1至n组投影物镜将当前子掩模版图案组投影至当前的子曝光区域组，掩模版与感光基板在水平面同步扫描运动以形成当前子曝光图案；调整所述运动台及掩模台使所述掩模版与感光基板在水平面按照s形轨迹同步扫描运动，以继续将下一个子掩模版图案组投影至下一个子曝光区域组以形成下一个子曝光图案，以实现感光基板所有需要曝光区域的扫描拼接曝光。
12.可选的，所述投影物镜曝光视场的视场形状为六边形、梯形、三角形、平行四边形或菱形。
13.可选的，所述第一成像镜头由1至m个第一镜片组成，所述第二成像镜头由1至m个第二镜片组成；所述1至m个第一镜片与所述1至m个第二镜片相同且关于所述中间像面镜片对称设置，m为大于或等于2的自然数。
14.可选的，所述投影物镜的放大倍率为正一倍，物像方数值孔径相同；所述第一成像镜头的放大倍率为负一倍，物像方数值孔径相同；所述第二成像镜头的放大倍率为负一倍，物像方数值孔径相同。
15.为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种适用于上述曝光装置的调整装置，包括：调整系统及多个调整元件，所述调整元件至少设于所述投影物镜与所述掩模版之间、所述投影物镜内及所述投影物镜与所述感光基板之间的至少一种曝光光束所经过的位置上；所述调整系统适于对所述调整元件进行调整以对所述曝光光束进行光路调整。
16.可选的，所述调整系统包括：对倍率解耦调整单元，所述调整元件包括：对倍率解耦元件；所述对称倍率解耦元件至少包括第一对称倍率解耦元件及第二对称倍率解耦元件，所述第一对称倍率解耦元件设于所述第一成像镜头内，所述第二对称倍率解耦元件设于所述第二成像镜头内；所述第一对称倍率解耦元件与第二对称倍率解耦元件之间具有空气距离；所述对称倍率解耦调整单元适于调整所述第一对称倍率解耦元件及第二对称倍率解耦元件的沿光轴平移，调制所述空气距离，以矫正所述投影物镜的倍率误差。
17.可选的，所述调整系统包括：第一楔形元件控制单元，所述调整元件包括：第一楔形元件组；所述第一楔形元件组包括：第一楔形元件及第二楔形元件，所述第一楔形元件具有第一斜面及第一斜角，所述第二楔形元件具有第二斜面及所述第一斜角；所述第一楔形元件组设于所述投影物镜与所述掩模版之间、所述第一成像镜头与所述中间像面之间、所述中间像面与所述第二成像镜头之间或所述投影物镜与所述感光基板之间；所述第一楔形元件控制单元适于控制所述第一楔形元件及第二楔形元件之间沿斜面相对运动，以调整对应投影物镜的焦面差异。
18.可选的，所述调整系统包括：第二楔形元件控制单元，所述调整元件包括：第二楔形元件组；所述第二楔形元件组包括：第三楔形元件及第四楔形元件，所述第三楔形元件具有第三斜面及第二斜角，所述第四楔形元件具有第四斜面及所述第二斜角；所述第二楔形元件组设于所述投影物镜与所述掩模版之间、所述第一成像镜头与所述中间像面之间、所述中间像面与所述第二成像镜头之间或所述投影物镜与所述感光基板之间；所述第二楔形元件控制单元适于控制所述第二楔形元件组倾斜，以调整对应投影物镜的非对称倍率误差。
19.可选的，所述调整系统包括：平板控制单元，所述调整元件包括：平板元件；所述平板元件设于所述投影物镜与所述掩模版之间、所述第一成像镜头与所述中间像面之间、所述中间像面与所述第二成像镜头之间或所述投影物镜与所述感光基板之间；所述平板控制单元适于控制所述平板元件相对于y轴与光轴平面绕x轴旋转或相对于x轴与光轴平面绕y轴方向旋转，以调整像点在x轴或y轴平移。
20.本发明技术方案的有益效果至少包括：
21.本发明技术方案的曝光装置采用了关于中间像面镜头对称的双镜头投影物镜，使
投影物镜具有正一倍的放大倍率的同时可利用镜头的全部视场，相较于采用戴森光学系统的曝光装置，具有结构简单、成本低的优势，并改善了双戴森光学系统视场利用率低的缺陷，在实现了正一倍的倍率前提下，大大提高了镜头视场的利用率，且系统视场的利用率不受系统数值孔径的影响。
22.在本发明技术方案曝光装置的可选方案中，投影物镜可具有多组，并具备分光系统及对应多组投影镜头的照明单元。采用多组关于中间像面镜头对称的双镜头投影物镜可进一步提高曝光效率，并适用于大尺寸的掩模版的投影曝光。
23.由于本发明技术方案的曝光装置采用了关于中间像面镜头对称的双镜头投影物镜：在对掩模版全部图案进行曝光时，可仅根据曝光区域的扫描方式使曝光系统控制运动台使感光基板相对于掩模版运动；在对掩模版部分图案进行曝光时，可根据掩模版图案的切换方式及曝光区域的扫描方式使曝光系统控制运动台系统及掩模台系统使感光基板相对于掩模版运动或二者同步运动。由于本发明技术方案的曝光装置采用了拼接曝光的方式，可进一步降低曝光成本，提高曝光效率。
24.本发明技术方案的曝光装置在采用了多组双镜头投影物镜时，也可以进一步使用拼接曝光的方式，由于多组双镜头投影物镜可增大单次曝光投影的掩模版图案尺寸，在采用上述拼接曝光方式时，又进一步提高了曝光效率。
25.本发明技术方案所提供的适用于上述曝光装置的调整装置，采用调整系统及多个调整元件，可对曝光装置的曝光光束进行光路调整，对对称倍率、非对称倍率、焦面高度及像点位置平移等参数进行微调，实现曝光装置的微调功能。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1为现有技术的一种曝光装置的结构示意图；
28.图2为本发明技术方案提供的一种曝光装置的结构示意图；
29.图3为本发明技术方案提供的一种对称式双镜头投影物镜的结构示意图；
30.图4为本发明技术方案提供的另一种曝光装置的结构示意图；
31.图5为本发明技术方案提供的一种为六边形的镜头曝光视场配置形状示意图；
32.图6为本发明技术方案提供的一种为梯形的镜头曝光视场配置形状示意图；
33.图7为本发明技术方案提供的一种为三角形的镜头曝光视场配置形状示意图；
34.图8为本发明技术方案提供的一种为菱形的镜头曝光视场配置形状示意图；
35.图9为本发明技术方案提供的一种为平行四边形的镜头曝光视场配置形状示意图；
36.图10为可适用于本发明技术方案曝光装置的镜头曝光视场配置特征示意图；
37.图11为本发明技术方案提供的一种曝光装置实现拼接曝光的过程示意图；
38.图12为本发明技术方案提供的另一种曝光装置的结构示意图；
39.图13为本发明技术方案提供的含调整装置的曝光装置的结构示意图；
40.图14为本发明技术方案提供的楔形调整元件的放置位置示意图；
41.图15为本发明技术方案提供的另一种楔形调整元件的放置位置示意图；
42.图16至图18分别为楔形调整元件平移方向示意图；
43.图19为本发明技术方案提供的平板调整元件的放置位置示意图；
44.图20为平板调整元件调整方向示意图；
45.图21为本发明技术方案提供的含调整元件的曝光装置的结构示意图；
46.图22为本发明技术方案提供的一种含多个投影物镜的曝光装置的结构示意图；
47.图23为本发明技术方案提供的另一种含多个投影物镜的曝光装置的结构示意图；
48.图24为本发明技术方案提供的另一种含多个投影物镜的曝光装置实现拼接全硅片或部分硅片区域曝光的过程示意图；
49.图25为本发明技术方案提供的另一种含多个投影物镜的曝光装置的结构示意图；
50.图26为本发明技术方案提供的另一种含多个投影物镜的曝光装置实现拼接全硅片或部分硅片区域曝光的过程示意图；
51.图27为本发明技术方案提供的另一种含多个投影物镜及调整元件的曝光装置的结构示意图。
具体实施方式
52.为了更好的使本发明的技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。
53.一种如图2所示的曝光装置a，包括：掩模版10、投影物镜11及感光基板12。其中投影物镜11包括：第一成像镜头110及第二成像镜头111。曝光光源13可通过照明单元14形成曝光光束，曝光光束可照射掩模版10的图案成像，并经过第一成像镜头110形成中间像面15，再通过第二成像镜头111曝光于感光基板12。第一成像镜头110及第二成像镜头111的镜头结构为关于中间像面15镜头对称。
54.曝光装置a采用了关于中间像面15镜头对称的第一成像镜头110及第二成像镜头111构成。第一成像镜头110及第二成像镜头111可采用多种镜头结构组成，但第一成像镜头110及第二成像镜头111的镜头组合以中间像面15为镜像对称。中间像是一种特有的光学结构，该结构在图2所示的光学系统内部具有一个像面，该像面将投影物镜11分为两部分：第一部分包括第一成像镜头110，其物面对应掩模版10，像面对应中间像面；第二部分包括第二成像镜头111，其物面为第一成像镜头110的像面，像面对应于感光基板12。在本实施例中，第一成像镜头110的放大倍率为负一倍，第二成像镜头111的放大倍率为负一倍，这使得投影物镜11的整体倍率为正一倍。
55.不同于现有技术采用戴森光学系统的投影物镜结构，曝光装置a采用的第一成像镜头110及第二成像镜头111的镜头组合以中间像面15为镜像对称，可大大提高投影物镜的视场利用率。
56.图3具体示意了一种投影物镜11’，采用了关于中间像面对称的第一成像镜头210及第二成像镜头211，组成了可供图2所示曝光装置a实现大视场投影曝光的效果。参考图3，第一成像镜头210包括：光学透镜g1～g8。第二成像镜头211包括：光学透镜g9～g16。光学透镜g1～g8与光学透镜g9～g16分别关于中间像面15镜头对称，即：光学透镜g1与光学透镜g16关于中间像面15镜头对称设置，光学透镜g2与光学透镜g15镜头对称设置，光学透镜g3与光学透镜g14镜头对称设置，
……
，光学透镜g8与光学透镜g9镜头对称设置。
57.继续参考图3，光学透镜g1～g8进一步含镜头对称关系，即光学透镜g1～g4与光学透镜g5～g8镜头对称，其中光学透镜g1与光学透镜g2的曲面匹配，光学透镜g8与光学透镜g7的曲面也同样匹配，曝光光束经掩模版图案成像，在物侧进入光学透镜g1的镜面后，通过光学透镜g1与光学透镜g2的匹配曲面，进入光学透镜g3，并进入光学透镜g4，再依次经过与透镜g1～g4对称设置的光学透镜g5、光学透镜g6、光学透镜g7、光学透镜g8，通过光学透镜g8的镜面于像侧形成中间像面15。
58.继续参考图3，光学透镜g9～g16也对称地进一步含镜头对称关系，即光学透镜g9～g12与光学透镜g13～g16镜头对称，其中光学透镜g9与光学透镜g10分别与光学透镜g8与光学透镜g7对称设置，光学透镜g9与光学透镜g10也具有曲面匹配，而因与光学透镜g9与光学透镜g10对称设置，光学透镜g16与光学透镜g15也具有曲面匹配。经中间像面15的曝光光束在物侧进入光学透镜g9的镜面后，通过光学透镜g9与光学透镜g10的匹配曲面，进入光学透镜g11，并进入光学透镜g12，再依次经过与透镜g9～g12对称设置的光学透镜g13～g16，通过光学透镜g16的镜面于曝光图案投影感光基板。
59.图3所示的投影物镜11’在双对称镜头的基础上，在镜头内部将光学透镜以对称方式组合透射，能够使系统的结构对称、像差平衡、元件重复利用率高，也可最大限度地提高曝光视场的利用率。
60.基于如图2所示的曝光装置a，继续参考图4，为了实现曝光装置大尺寸硅片(也就是感光基板)的有效曝光，一种曝光装置b，还包括：曝光系统20、掩模台(图中未示出)及运动台21。其中掩模台可以调整掩模版在水平面的运动；运动台可以调整感光基板12在水平面的运动。
61.基于曝光装置a，可根据掩模版、物镜曝光视场与硅片尺寸对应关系，与计算机系统配置的曝光系统结合，实现曝光。
62.在一种情况下，掩模版尺寸、物镜曝光视场与硅片尺寸基本一致，物镜曝光视场不小于掩模版及硅片有效图形区尺寸。在一次曝光中，将掩模版图案直接通过物镜曝光视场曝光至硅片曝光区域，完成当前硅片曝光。完成当前曝光后，光刻机可通过曝光系统控制切换当前掩模版及硅片，将下一掩模版图案通过物镜曝光视场曝光至下一硅片的曝光区域。
63.在另一种情况下，掩模版尺寸大于物镜曝光视场尺寸，硅片尺寸大于掩模版尺寸，需要对掩模版图案进行拼接曝光。在一种图4所示曝光装置b的示例中，当前掩模版图案可设置为可由投影物镜曝光视场部分投射，感光基板的待曝光区域可对应设置为由所述投影物镜曝光视场投影的子曝光区域，掩模版与感光基板在水平面同步扫描运动以形成当前子曝光图案；通过所述掩模版与感光基板在水平面按照s形轨迹同步扫描运动以继续将所述掩模版被照射的图案投影至下一个子曝光区域，以完成当前曝光场场内子曝光区域的拼接曝光，从而实现当前曝光场曝光。曝光装置b的曝光光源可采用led、汞灯或激光器照明，提供i线或gh线或ghi线或krf或arf曝光照明。需要说明的是，本发明并不局限于上述特定谱线光源，任何紫外、深紫外、极紫外等曝光光源均在本专利保护范围内容。光源光线进入照明单元14的光束被重新匀化和整形，形成曝光光束。经整形的曝光光束照射掩模面(投影物镜物面)上的图案成像，图案光束经投影物镜11(或投影物镜11’)被投影曝光于硅片面(也就是感光基板，即投影物镜像面)上。
64.投影物镜曝光视场的配置形状可如图5所示，圆形点线为物镜视野，镜头曝光视场
在扫描曝光方向上为六边形。该六边形的形状可为任意。曝光视场的配置形状也并不限于六边形，在其他实施例中，也可以为梯形和其他认为有利于拼接实现的图形，比如图6至图9所示的镜头曝光视场形状分别为梯形、三角形、菱形及平行四边形。由于在拼接曝光过程中，需要通过曝光视场在扫描曝光方向对对应该曝光视场的子曝光区域进行拼接曝光，因此需要对感光基板的子曝光区域进行拼接。结合图10，曝光视场的配置形状可选择具有拼接三角结构特征的几何形状，从而在拼接曝光过程中实现子曝光区域的拼接。在拼接曝光过程中，可以对不需要曝光的区域(即非子曝光区域)通过掩模版铬边进行遮挡，对需要曝光的子曝光区域通过拼接曝光视场的方式进行拼接曝光。
65.图11示意了曝光装置b基于六边形镜头曝光视场沿扫描曝光方向对感光基板的子曝光区域进行拼接曝光的过程。通过曝光装置b将掩模版图案曝光至硅片(即感光基板)。其中，六边形曝光视场通过其六边形中拼接三角结构(即图11中的斜边区域)特征实现子曝光区域的拼接曝光。
66.继续参考图4，并结合图11，如果曝光装置b可通过曝光系统20控制运动台，使镜头曝光视场类似于s形的扫描方式对感光基板的子曝光区域进行拼接扫描曝光。曝光系统20可适用于执行如下方式实现拼接曝光：
67.在曝光时使曝光光束照射投影物镜曝光视场当前掩模版图案，并经该投影物镜将所述掩模版图案投影至当前的子曝光区域，以形成当前子曝光图案；
68.调整所述运动台及掩模台使所述感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将掩模版图案投影至下一个子曝光区域，以完成当前曝光场的拼接曝光。重复此一过程从而实现感光基板所有需要曝光的曝光场的曝光。
69.在另一种情况下，掩模版图形区尺寸与硅片图形区尺寸一致，且都大于物镜曝光视场尺寸，物镜曝光视场仅能将部分掩模版图案投影至硅片的部分区域，需要拼接地对掩模版图案进行投影，实现拼接曝光。在一种图12所示曝光装置c的示例中，不同于图4所示的适用于大尺寸硅片但一次实现掩模版图案全部曝光的曝光装置c。曝光装置c中，感光基板的待曝光区域可对应设置为由所述投影物镜曝光视场投影的子曝光区域，当前掩模版图案为大尺寸掩模版，包括若干子掩模版图案，这些子掩模版图案设置为可由投影物镜曝光视场全部投射至对应的至少一个子曝光区域。为了实现大尺寸掩模版及大尺寸硅片(也就是感光基板)的有效曝光，图12的曝光装置c还包括：曝光系统30、运动台31及掩模台32。其中运动台31可以调整感光基板12在水平面的运动，掩模台32可调整掩模版10在水平面运动。
70.曝光装置c的曝光光束在一次扫描曝光中仅照射掩模面(投影物镜物面)上的部分图案成像，该部分图案的光束经投影物镜11(或投影物镜11’)被投影曝光于硅片面(也就是感光基板，即投影物镜像面)对应的子曝光区域上。
71.投影物镜曝光视场的配置形状可如图5所示，为六边形，并因该六边形的配置形状具有拼接三角结构特征，从而在拼接曝光过程中实现子曝光区域的拼接。在拼接曝光过程中，曝光装置c的六边形镜头曝光视场可沿扫描曝光方向将掩模版图案曝光至硅片(即感光基板)，并通过曝光视场的六边形拼接三角结构特征实现子曝光区域的拼接。由于曝光装置c还适用于大尺寸掩模版，并可对大尺寸感光基板进行拼接曝光，曝光系统30在拼接曝光时需要控制掩模台32对掩模版与运动台进行同步运动控制，以实现将掩模版的子掩模版图案投影在扫描曝光过程中曝光至对应子曝光区域。继续参考图12，曝光系统30可适用于执行
如下方式实现拼接曝光：
72.在曝光时使曝光光束照射投影物镜曝光视场当前子掩模版图案，并经该投影物镜将该子掩模版图案投影至当前对应的子曝光区域；
73.调整所述运动台及掩模台使所述感光基板沿预定的对应当前子掩模版图案的第一扫描曝光方向移动，以继续将当前子掩模版图案投影至对应的子曝光区域，以完成该当前子掩模图案在感光基板的拼接曝光；
74.调整所述运动台及掩模台使所述感光基板沿预定的对应该下一个子掩模版图案的第二扫描曝光方向移动，以继续将该下一个子掩模版图案投影至对应的子曝光区域，以完成该下一个子掩模图案在感光基板的拼接曝光，直至完成感光基板所有需要曝光区域的拼接曝光。
75.在其他实施例中，曝光系统30也可以按曝光系统30’的执行流程配置，曝光系统30’的执行按如下方式实现拼接曝光：
76.在曝光时使曝光光束照射投影物镜曝光视场当前子掩模版图案，并经该投影物镜将该子掩模版图案投影至当前对应的子曝光区域；
77.调整所述掩模台，使曝光光束照射投影物镜曝光视场下一个子掩模版图案，并经该投影物镜将该下一个子掩模版图案投影至对应的子曝光区域，直到将本次所有子掩模版图案都投影至对应的子曝光区域；
78.调整所述运动台使所述感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，下一次继续将所有子掩模版图案都投影至对应的子曝光区域，直到所有子曝光区域都曝光完毕，完成拼接曝光。
79.根据不同的曝光系统对运动台和/或掩模台的控制，硅片和掩模版需要在拼接曝光过程中相对运动或同向运动，以实现扫描控制。而由于在投影物镜物面及像面实现了正一倍投影关系，无需对中间像进行扫描控制，而仅需通过掩模台及运动台，直接实现物面及像面所对应的掩模版及硅片进行位移控制即可。
80.一种如图13所示的调整装置a，基于曝光装置a，调整装置a与曝光装置a配合使用，采用无焦光学系统构成。调整装置a包括：调整系统40及多个调整元件(图13中以长方形虚线示意了可设置调整元件的位置)。曝光装置a中可配置至少一个调整元件，调整元件原则上设于曝光光束所经过的位置上，比如调整元件可设置于投影物镜11与掩模版10之间、投影物镜11内及投影物镜11与感光基板12之间的至少一种曝光光束所经过的位置上。在投影物镜11内部，调整元件也可以设置于第一成像镜头110与中间像面15之间或者中间像面15与第二成像镜头111之间。调整系统40可根据调整元件的配置原理的不同，对调整元件进行调整，以对曝光光束实现光路调整。
81.根据调整元件的功能不同，继续参考图13，调整系统40可进一步由对倍率解耦调整单元400、第一楔形元件控制单元401、第二楔形元件控制单元402及平板控制单元403构成。
82.对应于对倍率解耦调整单元400，所述调整元件可包括：对倍率解耦元件；所述对称倍率解耦元件至少包括第一对称倍率解耦元件及第二对称倍率解耦元件，所述第一对称倍率解耦元件设于所述第一成像镜头内，所述第二对称倍率解耦元件设于所述第二成像镜头内；所述第一对称倍率解耦元件与第二对称倍率解耦元件关于所述中间像面对称设置；
所述对称倍率解耦调整单元适于调整所述第一对称倍率解耦元件及第二对称倍率解耦元件的沿光轴平移，改变物镜镜头内透镜间空气间隔的大小，以矫正所述投影物镜的倍率误差。由于任一光学系统都可以找到对倍率较为解耦的元件，不限于特定光学结构，因此也可以选择第一成像镜头或第二成像镜头内对倍率解耦性能较好的透镜，作为上述对称倍率解耦元件，通过对倍率解耦调整单元400实现对称倍率解耦元件调整，矫正所述投影物镜的倍率误差。
83.对应于第一楔形元件控制单元401，调整元件还可包括：第一楔形元件组；所述第一楔形元件组包括：第一楔形元件及第二楔形元件，所述第一楔形元件具有第一斜面及第一斜角，所述第二楔形元件具有第二斜面及所述第一斜角；所述第一楔形元件组设于所述投影物镜与所述掩模版之间、所述第一成像镜头与所述中间像面之间、所述中间像面与所述第二成像镜头之间或所述投影物镜与所述感光基板之间；所述第一楔形元件控制单元适于控制所述第一楔形元件及第二楔形元件之间沿斜面相对运动，以调整对应投影物镜的焦面差异。第一楔形元件组的位置示意图可以参考图14及图15，图14及图15楔形元件即为图中虚线所示，曝光装置a可在图14及图15中任意虚线元件位置设置该调整元件，即可采用x1至x4任意位置的第一楔形元件组。也就是说，第一楔形元件组可以设于曝光装置a的掩模版10与投影物镜11之间、投影物镜11与感光基板之间、第一镜头110与中间像面15之间或者中间像面15与第二镜头111之间。
84.第一楔形元件及第二楔形元件组成的第一楔形元件组相当于楔形透镜组，当其中一楔形透镜沿着斜面方向运动，通过增加或减小楔形透镜间厚度来改变实际照射至该第一楔形元件组的光程，可实现焦面改变，可以通过第一楔形元件控制单元401，对第一楔形元件组放置光路位置的相对光束位置进行改变，从而获得掩模版及感光基板的最佳位置。第一楔形元件组中，楔形透镜可用来调整不同投影物镜焦面的差异，楔板可以沿斜面运动，楔形透镜沿着斜面方向运动平移示意图可参考图16及图18：图16示意了楔形透镜沿斜面平移方向，图17示意了楔形透镜沿斜面向上平移，光程减小，焦面整体向上移动，图18示意了楔形透镜沿斜面向下平移，光程增加，焦面整体向下移动。
85.对应于第二楔形元件控制单元402，所述调整元件还可包括：第二楔形元件组。第二楔形元件组可以由第一楔形元件组兼作，或者与第一楔形元件组具有相同的设置结构。第二楔形元件控制单元402适于控制所述第二楔形元件组倾斜，以调整对应投影物镜的非对称倍率误差。第二楔形元件组整体可视为一块平板，其绕水平面x轴旋转可调节像面y方向平移，绕y轴旋转可调整像面x方向平移。可以通过第二楔形元件控制单元402，对第二楔形元件组(或第一楔形元件组)旋转以进行改变，从而获得准确的像点。第二楔形元件组的配置位置可参考图14及图15。
86.对应于平板控制单元403，所述调整元件还可包括：平板元件；所述平板元件设于所述投影物镜与所述掩模版之间、所述第一成像镜头与所述中间像面之间、所述中间像面与所述第二成像镜头之间或所述投影物镜与所述感光基板之间；所述平板控制单元403适于控制所述平板元件相对于y轴与光轴平面绕x轴旋转或相对于x轴与光轴平面绕y轴方向旋转，以调整像点在x轴或y轴平移。平板元件的调整方式与第二楔形元件组是类似的，只是第二楔形元件组整体可视为平板元件，二者都是通过绕x轴旋转可以调节像面y方向平移，绕y轴旋转可以调整像x方向的平移这一原理，采用不同的调整元件结构方式实现。基于曝
光装置a的平板元件的位置示意图可以参考图19所示，可配置于位置y1至y4中的任意一处，即可以设于曝光装置a的掩模版10与投影物镜11之间、投影物镜11与感光基板之间、第一镜头110与中间像面15之间或者中间像面15与第二镜头111之间。
87.平板倾斜调整像点平移示意图可参考图20，利用平板元件倾斜可以调整像点的平移，平板在y轴与光轴平面内绕x轴旋转，则会造成x像点在x轴上的平移；若平板在x轴与光轴平面内绕y轴旋转，则会造成y像点在y轴上的平移。
88.在其他实施例中，也可以对调整元件进行手动调整，亦或根据系统配置通过调整系统对对应调整元件进行微调，以实现调整元件的光路调制功能。上述各个类型的调整元件，即对倍率解耦元件、第一楔形元件组、第二楔形元件组及平板元件，可以根据需要配置一种元件或多种元件于任意的曝光装置a至c上，本发明技术方案并不限制特定的调整装置的设置方式。以调整装置a为例，结合图21，一种添加了调整元件的曝光装置a，包括：已配置好对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组(图中未示出)的投影物镜，仅对投影物镜中预定的可作为对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组的光学透镜进行了透镜间空间距离的手动调整，实现了倍率补偿；在掩模版10与投影物镜11之间配置了第一楔形元件组16，可通过手动或第一楔形元件控制单元401控制楔形元件沿斜面平移，以实现焦面调整；在投影物镜11与感光基板之间设置平板元件17，可通过手动或平板控制单元403控制平板元件绕x轴或y轴旋转，以实现像点校准。
89.在其他实施例中，投影物镜结构也可含有楔板元件，楔板元件可以倾斜可以调整非对称倍率误差，用来消除单个镜头在x和y方向的不同倍率误差等。
90.一种如图22所示的曝光装置d，包括：掩模版50、投影物镜51至53、感光基板54、分光系统55及照明单元56至58。分光系统55适于将光源等分为光源光束s1至s3，以对应进入照明单元56至58；照明单元56至58适于将对应光源光束匀化与整形以形成对应分光后的曝光光束b1至b3，分光后的曝光光束b1至b3可照射至掩模版50的对应图案，并入射至对应投影物镜51至53。在其他实施例中，投影物镜可根据需要配置有2个、4个或其他多个的数目。投影物镜51至53的结构可参考曝光装置a的投影物镜11(或投影物镜11’)的配置。
91.采用多个数量的投影物镜同时投影，可实现大尺寸掩模版图案及大尺寸硅片(即感光基板)的拼接曝光，并大大降低镜片制作成本，降低曝光生产的工业成本。
92.继续参考图22，含有多个投影物镜的曝光装置，因曝光光束将掩模版的多个图案投影到对应物镜，投影物镜具有多个中间像面及可同时对多个子曝光区域进行投影。例如，曝光装置d中，将掩模版50的三个子掩模版图案投影至投影物镜51至53，形成中间像面z1至z3，由于三个投影物镜在曝光时同时可对各自曝光视场的子曝光区域q1至q3进行曝光投影，一次曝光可在感光基板54上形成较大的子曝光区域组(子曝光区域q1至q3)。
93.基于曝光装置d，可根据掩模版、多个拼接组成的物镜曝光视场与硅片尺寸对应关系，与计算机系统配置的曝光系统结合，实现曝光。
94.在一种情况下，掩模版尺寸、拼接组成的物镜曝光视场拼接方向尺寸与硅片尺寸一致，拼接组成的物镜曝光视场拼接方向尺寸不小于掩模版及硅片有效图形区尺寸。在一次曝光中，将掩模版图案直接通过拼接物镜曝光视场一次扫描曝光至硅片曝光区域，完成当前硅片曝光。完成当前曝光后，光刻机可通过曝光系统控制切换当前掩模版及硅片，将下一掩模版图案通过拼接物镜曝光视场曝光至下一硅片的曝光区域。
95.在另一种情况下，掩模版尺寸、物镜曝光视场拼接方向尺寸一致，拼接物镜曝光视场拼接方向尺寸不小于掩模版尺寸，但硅片尺寸大于掩模版尺寸。基于如图22所示的曝光装置d，继续参考图23，为了实现大尺寸硅片有效曝光，一种曝光装置e，还包括：曝光系统60、掩模台及运动台61。其中掩模台可以调整掩模版在水平面的运动；运动台61可以调整感光基板54在水平面的运动。由于当前掩模版图案可设置为可分别由投影物镜51至53曝光视场全部投射的子掩模版图案(对应配置为三个子掩模版图案构成当前掩模版图案)，感光基板的待曝光区域可对应设置为由投影物镜曝光视场51至53投影的子曝光区域，即投影物镜曝光视场51对应若干子曝光区域、投影物镜曝光视场52对应若干子曝光区域、投影物镜曝光视场53对应若干子曝光区域。
96.投影物镜51至53的曝光视场配置形状相同，并可使用图5至图9任意所示的形状与结构特征的曝光视场，本实施例以六边形曝光视场为例。结合图24，基于曝光装置d，投影物镜51至53曝光视场同时可投影曝光形成子曝光区域组(图24中将硅片用圆形表示，曝光扫描过程中形成的子曝光区域组用方形表示，将该子曝光区域组的扫描轨迹用带箭头的线段表示，三个六边形拼接曝光视场为方形区域示意的子曝光区域组)，子曝光区域组是投影物镜同时将子掩模版图案通过曝光视场51至53投影至子曝光区域形成。图24中曝光区域不限于子曝光区域也不限于三个六边形视场，可以为多个视场，且拼接后实现整个硅片的全场曝光。图24中，曝光系统60通过控制运动台61和掩模台使硅片或感光基板及掩模版运动，使投影物镜51至53的曝光视场组合同时沿扫描曝光方向将掩模版图案曝光至硅片(即感光基板)，根据图中箭头所示方向曝光扫描，以完成拼接曝光过程。曝光系统60可适用于执行如下方式实现拼接曝光：
97.在曝光时使经分光的曝光光束照射至对应投影物镜曝光视场当前子掩模版图案，并经对应投影物镜将对应子掩模版图案投影至当前的子曝光区域，以对当前子曝光区域组扫描曝光完成当前曝光场的曝光图案；
98.调整所述运动台使所述感光基板运动到下一个需要曝光的曝光场区域，使所述掩模版和感光基板沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将对应子掩模版图案投影至下一个子曝光区域，以对下一个子曝光区域组扫描曝光完成下一个曝光场的曝光图案，直至感光基板所有需要曝光的曝光场均完成曝光。
99.在另一种情况下，掩模版图形区尺寸与硅片图形区尺寸一致，掩模版图形区尺寸及硅片图形区尺寸都大于拼接物镜曝光视场拼接方向尺寸，拼接物镜曝光视场仅能将部分掩模版图案投影至硅片的部分区域，需要拼接地对掩模版图案进行投影，实现拼接曝光。基于如图22所示的曝光装置d，继续参考图25，为了实现大尺寸硅片及大尺寸掩模版的有效曝光，一种曝光装置f，还包括：曝光系统60’、运动台61及掩模台62。当前掩模版图案可设置为可分别由投影物镜51至53曝光视场部分投射的子掩模版图案组(投影物镜51至53投射的三个子掩模版图案图案构成子掩模版图案组，根据配置大尺寸掩模版的图案配置为由若干子掩模版图案组构成)，感光基板的待曝光区域可对应设置为由投影物镜曝光视场51至53投影的子曝光区域，即投影物镜曝光视场51对应若干子曝光区域、投影物镜曝光视场52对应若干子曝光区域、投影物镜曝光视场53对应若干子曝光区域，当前投影物镜51至53曝光视场投影的子曝光区域组成当前子曝光区域组。
100.投影物镜51至53的曝光视场配置形状相同，也可使用图5至图9任意所示的形状与
结构特征的曝光视场，本实施例以六边形曝光视场为例。结合图26，基于曝光装置f，投影物镜51至53曝光视场同时将当前子掩模版图案组投影曝光形成当前子曝光区域组(在曝光装置f的曝光过程下，图26中将硅片54用圆形表示，曝光扫描过程中投影子掩模版图案组形成的子曝光区域组用硅片54圆形内的方形表示，将该子曝光区域组的扫描轨迹用硅片54圆形内带箭头的线段表示，三个六边形拼接曝光视场为方形区域示意的子曝光区域组；掩模版50用圆形表示，曝光扫描过程中子掩模版图案组用掩模版50圆形内的方形表示，将该子掩模版图案组的投影轨迹用掩模版50圆形内带箭头的线段表示，三个六边形拼接曝光视场l2为子曝光区域组示意图，三个六边形拼接曝光视场l1为子掩模版图案组示意图)，子曝光区域组是投影物镜将子掩模版图案组通过曝光视场51至53投影至对应子曝光区域形成。曝光系统60’通过控制运动台61及掩模台62使硅片或感光基板同步运动，使投影物镜51至53的曝光视场组合同时沿扫描曝光方向同步地将多个子掩模版图案组曝光至对应硅片(即感光基板)的子曝光区域组，根据图中箭头所示方向曝光扫描，以完成拼接曝光过程。曝光系统60’可适用于执行如下方式实现拼接曝光：
101.在曝光时使经分光的曝光光束照射至对应投影物镜曝光视场当前子掩模版图案组，并经投影物镜将对应子掩模版图案组投影至当前的子曝光区域，通过所述运动台及掩模台使所述感光基板及掩模版沿预定的扫描曝光方向移动，以对当前子曝光区域组完成曝光图案；
102.调整所述运动台及掩模台使所述感光基板及掩模版沿预定的扫描曝光方向移动，以继续将对应子掩模版图案组投影至下一个子曝光区域组，对下一组子曝光区域组完成曝光图案；继而通过同步扫描运动以完成感光基板所有需要曝光区域的拼接曝光。
103.对上述曝光装置d、e及f都可以与上述调整装置配合使用，实现光路调制。基于调整装置所述的各个类型的调整元件，即对倍率解耦元件、第一楔形元件组、第二楔形元件组及平板元件，可以根据需要配置一种元件或多种元件于任意的曝光装置d或e上，本发明技术方案并不限制特定的调整装置的设置方式。以曝光装置d为例，结合图27，一种添加了调整装置的曝光装置g，包括：已配置好对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组(图中未示出)的投影物镜71至73，通过对倍率解耦元件或对倍率解耦元件组的光学透镜进行了透镜间空间距离的手动调整，实现了各个物镜的倍率补偿；分别在掩模版50与投影物镜71至72之间依次配置第一楔形元件j1至j3，可通过手动或第一楔形元件控制单元401控制第一楔形元件j1至j3沿斜面平移，以实现各个物镜的焦面调整；在投影物镜71至73与感光基板之间依次设置平板元件p1至p3，可通过手动或平板控制单元403控制平板元件p1至p3分别绕x轴或y轴旋转，以实现各个物镜的像点校准。
104.在其他实施例中，投影物镜71至72内也可分别含有楔板元件，楔板元件可以倾斜可以调整物镜的非对称倍率误差，用来消除单个镜头在x和y方向的不同倍率误差等。
105.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。