專利名稱：一種接近接觸式掃描曝光裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及用于光刻裝置的接近接觸式掃描曝光裝置及方法。
背景技術(shù)：
Ium以上曝光中最常用的光刻機(jī)為掩模對(duì)準(zhǔn)MaskAligner,MaskAligner是一種常見的接近接觸式曝光方法，其常常采用整片曝光方式曝光，如美國專利US2007/0035731A1、US4479711和US4530587中就記載了這樣的曝光方法。隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)，基底尺寸越來越大，照明面積也隨之越來越大。這種情況下，如圖I所示，采用Mask Aligner曝光時(shí)，照明均勻性誤差引起了光刻膠劑量誤差，嚴(yán)重影響基底的線寬均勻性。IC行業(yè)一般采用投影式光刻機(jī)曝光。該方法曝光精度較高，CD均勻性較好。然而，投影式光刻機(jī)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Aligner，因此投影式光刻機(jī)將在很長一段時(shí)間內(nèi)無法替代Aligner成為LED曝光生產(chǎn)的主要設(shè)備。為此,如何持續(xù)改進(jìn)Alinger的性能,解決Aligner在LED曝光的各種問題，仍是一個(gè)廣泛的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種接近接觸式掃描曝光裝置方式。其視場(chǎng)比基底小，逐場(chǎng)掃描曝光。根據(jù)本發(fā)明的一種接近接觸式掃描曝光裝置，沿光傳播方向依序包括照明系統(tǒng)，用以輸出平行光；掩模，所述平行光照射所述掩模產(chǎn)生出射光輸出；基底，位于所述掩模下方，經(jīng)所述掩模出射的出射光入射至所述基底上；以及工件臺(tái)，承載所述掩模和所述基底；當(dāng)進(jìn)行掃描曝光時(shí)，所述掩模和所述基底隨所述工件臺(tái)同步移動(dòng)。更進(jìn)一步地，所述工件臺(tái)上具有用于吸附所述基底的真空吸盤和用于安裝掩模的工件臺(tái)夾具。其中，所述工件臺(tái)夾具用于微調(diào)所述掩模位置。其中，所述照明系統(tǒng)包括光源及光路系統(tǒng)，所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述光路系統(tǒng)后產(chǎn)生平行光輸出。其中，所述光路系統(tǒng)中具有快門和可變狹縫，所述可變狹縫用于調(diào)整所述平行光產(chǎn)生的照明區(qū)域的大小。更近一步地，所述曝光裝置還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用以控制所述光路系統(tǒng)出射的平行光尺寸，以及用以控制所述工件臺(tái)移動(dòng)。更近一步地，所述曝光裝置還包括對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，所述掩模具有掩模標(biāo)記，所述基底具有基底標(biāo)記，所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)利用紅外光將所述基底標(biāo)記與所述掩模標(biāo)記成像到電荷耦合成象器件CCD進(jìn)行識(shí)別，然后調(diào)整所述工件臺(tái)夾具，改變所述掩模位置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
利用上述曝光裝置進(jìn)行曝光的方法，包括如下步驟將基底上到工件臺(tái)上；將掩模上到所述工件臺(tái)上，且位于所述基底上方；通過對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量基底標(biāo)記與掩模標(biāo)記，調(diào)整所述掩模位置使得兩個(gè)標(biāo)記位置重合；控制照明系統(tǒng)以調(diào)整曝光視場(chǎng)尺寸；以及所述控制系統(tǒng)控制所述工件臺(tái)，使所述掩模和所述基底隨所述工件臺(tái)同步移動(dòng)，掃描曝光基底所述掩模和所述基底各處，直到所需曝光區(qū)域被掃描曝光完成。
進(jìn)一步還包括下載所述掩模及所述基底。其中，所述照明系統(tǒng)包括光源及光路系統(tǒng)，所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述光路系統(tǒng)后產(chǎn)生平行光輸出。其中，所述控制系統(tǒng)是控制控制所述光路系統(tǒng)，使從所述光路系統(tǒng)出射的平行光的尺寸為所要求的視場(chǎng)尺寸，打開照明光，調(diào)整到曝光所要求的光強(qiáng)。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)式光刻機(jī),提高了劑量均勻性(Dose Uniformity),進(jìn)而改善了線寬均勻性(CDU);本發(fā)明與傳統(tǒng)投影式光刻機(jī)相比，無投影物鏡，降低了成本。


圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)的曝光的示意圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的曝光裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的曝光裝置所用的掩模的結(jié)構(gòu)示例；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的曝光方法的流程圖；圖5和圖6所示為本發(fā)明采用的兩個(gè)曝光處方的示例。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。為了便于描述和突出顯示本發(fā)明，附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件，并將省略對(duì)這些公知部件的描述。圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的曝光裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述曝光裝置包括光源1，光路系統(tǒng)2，工件臺(tái)9 (包括吸盤8和夾具6)，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)3，控制系統(tǒng)4等。光源I可采用汞燈，經(jīng)過光路系統(tǒng)2為掩模5提供均勻的平行光照明，光路系統(tǒng)中具有快門和可變狹縫。掩模5安裝在工件臺(tái)夾具6上，該夾具可以微調(diào)掩模位置。掩模大小在本實(shí)施例中為IOOmm方片或圓片(4英寸片，如圖3)。工件臺(tái)內(nèi)安裝真空吸盤8，可吸附基底7，基底7在掩模5和吸盤8中間。光路系統(tǒng)中的可變狹縫，可調(diào)整照明區(qū)域的大小。工件臺(tái)9有六個(gè)自由度，其中XY方向可以大范圍運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例中，XY方向的運(yùn)動(dòng)范圍為200mm以上，ZRxRyRz方向可小范圍調(diào)整，本實(shí)施例中，Z方向的調(diào)整范圍為3mm，RxRyRz方向的調(diào)整范圍為20mrad，XYZ方向的運(yùn)動(dòng)精度在IOOnm內(nèi)，而RxRyRz方向的調(diào)整精度在Iurad內(nèi)。本實(shí)施例中對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)3，采用紅外光將基底與掩模標(biāo)記成像到CCD進(jìn)行識(shí)別，然后調(diào)整夾具6，改變掩模5位置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。掩模5安裝在工件臺(tái)9上，基底7的上方，曝光時(shí)候掩模5、基底7和工件臺(tái)9三者一起運(yùn)動(dòng)，不動(dòng)的是光源I部分，也就是視場(chǎng)。因此，曝光時(shí)候，視場(chǎng)對(duì)掩模5和基底7掃描曝光。在曝光時(shí)，基底和掩?；ハ嘟咏蚪佑|，兩者同時(shí)隨工件臺(tái)掃描運(yùn)動(dòng)曝光。
下面結(jié)合圖4的流程圖說明上述裝置的工作流程。I.上基底將基底上到工件臺(tái)的真空吸盤上，啟動(dòng)真空吸附，將基底吸附于真空吸盤上。2.上掩模將掩模上到工件臺(tái)上方的夾具上，本實(shí)施例的流程針對(duì)的掩模是如圖3所示的IOOmm方片掩模。3.對(duì)準(zhǔn)
通過對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量基底與掩模標(biāo)記，調(diào)整夾具改變掩模位置使得兩個(gè)標(biāo)記位置重
八
口 o4.工件臺(tái)步進(jìn)到初始位通過控制系統(tǒng)程序控制將工件臺(tái)移動(dòng)(即掩模和基底相互不動(dòng)，同時(shí)移動(dòng))到不能被照明光照到的掃描開始位置(如圖5)。5.打開照明光通過控制系統(tǒng)程序控制控制光路系統(tǒng)中的可變狹縫，設(shè)置為曝光處方(如圖5所示，下同)所要求的視場(chǎng)尺寸，打開照明光，調(diào)整到曝光處方所要求的光強(qiáng)。6.逐場(chǎng)掃描曝光按照曝光處方，移動(dòng)工件臺(tái)，掃描曝光基底各曝光場(chǎng)，直到全部曝光場(chǎng)掃描曝光完成，關(guān)閉照明光源。7.下掩模8.下基底經(jīng)過掃描后，基底掃描方向的劑量為視場(chǎng)掃描向照度的積分，并與掃描速度成反t匕，因此基底掃描的劑量變得比原MaskAligner靜態(tài)曝光方式更均勻，因此基底的線寬均勻性提高了。比如說，原來的靜態(tài)照明均勻性為3%，則靜態(tài)曝光的劑量均勻性也只有3%，導(dǎo)致線寬均勻性差，而采用本實(shí)施例掃描曝光后，劑量均勻性能達(dá)到0. 5 %以下，從而提高了基底線寬均勻性。為了同時(shí)改變掃描向和非掃描向的劑量均勻性，本發(fā)明給出了另外一種曝光處方如圖6，其曝光流程與上述流程相同。因?yàn)閳D6在水平兩個(gè)方向都進(jìn)行了掃描，所以水平兩個(gè)方向的劑量均勻性都顯著提高，能獲得比圖5更好的線寬均勻性。本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種接近接觸式掃描曝光裝置，沿光傳播方向依序包括 照明系統(tǒng)，用以輸出平行光； 掩模，所述平行光照射所述掩模產(chǎn)生出射光輸出； 基底，位于所述掩模下方，經(jīng)所述掩模出射的出射光入射至所述基底上；以及 工件臺(tái)，承載所述掩模和所述基底； 當(dāng)進(jìn)行掃描曝光時(shí)，所述掩模和所述基底隨所述工件臺(tái)同步移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曝光裝置，其中，所述工件臺(tái)上具有用于吸附所述基底的真空吸盤和用于安裝掩模的工件臺(tái)夾具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曝光裝置，其中，所述工件臺(tái)夾具用于微調(diào)所述掩模位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曝光裝置，其中，所述照明系統(tǒng)包括光源及光路系統(tǒng)，所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述光路系統(tǒng)后產(chǎn)生平行光輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝光裝置，其中，所述光路系統(tǒng)中具有快門和可變狹縫，所述可變狹縫用于調(diào)整所述平行光產(chǎn)生的照明區(qū)域的大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的曝光裝置，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用以控制所述光路系統(tǒng)出射的平行光尺寸，以及用以控制所述工件臺(tái)移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的曝光裝置，還包括對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，所述掩模具有掩模標(biāo)記，所述基底具有基底標(biāo)記，所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)利用紅外光將所述基底標(biāo)記與所述掩模標(biāo)記成像到電荷耦合成象器件CCD進(jìn)行識(shí)別，然后調(diào)整所述工件臺(tái)夾具，改變所述掩模位置進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
8.利用上述任一權(quán)利要求的曝光裝置進(jìn)行曝光的方法，包括 將基底上到工件臺(tái)上； 將掩模上到所述工件臺(tái)上，且位于所述基底上方； 通過對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量基底標(biāo)記與掩模標(biāo)記，調(diào)整所述掩模位置使得兩個(gè)標(biāo)記位置重合； 控制照明系統(tǒng)以調(diào)整曝光視場(chǎng)尺寸；以及 所述控制系統(tǒng)控制所述工件臺(tái)，使所述掩模和所述基底隨所述工件臺(tái)同步移動(dòng)，掃描曝光基底所述掩模和所述基底各處，直到所需曝光區(qū)域被掃描曝光完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曝光方法，還包括下載所述掩模及所述基底。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曝光方法，其中，所述照明系統(tǒng)包括光源及光路系統(tǒng)，所述光源發(fā)出的光經(jīng)所述光路系統(tǒng)后產(chǎn)生平行光輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的曝光方法，其中，所述控制系統(tǒng)是控制控制所述光路系統(tǒng)，使從所述光路系統(tǒng)出射的平行光的尺寸為所要求的視場(chǎng)尺寸，打開照明光，調(diào)整到曝光所要求的光強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明的一種接近接觸式掃描曝光裝置，沿光傳播方向依序包括照明系統(tǒng)，用以輸出平行光；掩模，所述平行光照射所述掩模產(chǎn)生出射光輸出；基底，位于所述掩模下方，經(jīng)所述掩模出射的出射光入射至所述基底上；以及工件臺(tái)，承載所述掩模和所述基底；當(dāng)進(jìn)行掃描曝光時(shí)，所述掩模和所述基底隨所述工件臺(tái)同步移動(dòng)。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)式光刻機(jī)，盡管產(chǎn)率略為降低，但是提高了劑量均勻性(Dose Uniformity)，進(jìn)而改善了線寬均勻性(CDU)；本發(fā)明與傳統(tǒng)投影式光刻機(jī)相比，盡管精度沒這么高，但是無投影物鏡，降低了成本。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102736421SQ20111008146
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者張俊, 陳勇輝 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司