CN102736421B - 一种接近接触式扫描曝光装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种接近接触式扫描曝光装置，沿光传播方向依序包括：照明系统，用以输出平行光；掩模，所述平行光照射所述掩模产生出射光输出；基底，位于所述掩模下方，经所述掩模出射的出射光入射至所述基底上；以及工件台，承载所述掩模和所述基底；当进行扫描曝光时，所述掩模和所述基底随所述工件台同步移动。本发明相对于传统对准式光刻机，尽管产率略为降低，但是提高了剂量均匀性(Dose Uniformity)，进而改善了线宽均匀性(CDU)；本发明与传统投影式光刻机相比，尽管精度没这么高，但是无投影物镜，降低了成本。

Description

一种接近接触式扫描曝光装置与方法
技术领域
本发明涉及光刻领域，尤其涉及用于光刻装置的接近接触式扫描曝光装置及方法。
背景技术
1um以上曝光中最常用的光刻机为掩模对准MaskAligner，MaskAligner是一种常见的接近接触式曝光方法，其常常采用整片曝光方式曝光，如美国专利US2007/0035731A1、US4479711和US4530587中就记载了这样的曝光方法。随着产业升级，基底尺寸越来越大，照明面积也随之越来越大。这种情况下，如图1所示，采用Mask Aligner曝光时，照明均匀性误差引起了光刻胶剂量误差，严重影响基底的线宽均匀性。
IC行业一般采用投影式光刻机曝光。该方法曝光精度较高，CD均匀性较好。然而，投影式光刻机的成本远远高于Aligner，因此投影式光刻机将在很长一段时间内无法替代Aligner成为LED曝光生产的主要设备。为此，如何持续改进Alinger的性能，解决Aligner在LED曝光的各种问题，仍是一个广泛的研究课题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种接近接触式扫描曝光装置方式。其视场比基底小，逐场扫描曝光。
根据本发明的一种接近接触式扫描曝光装置，沿光传播方向依序包括：
照明系统，用以输出平行光；
掩模，所述平行光照射所述掩模产生出射光输出；
基底，位于所述掩模下方，经所述掩模出射的出射光入射至所述基底上；以及
工件台，承载所述掩模和所述基底；
当进行扫描曝光时，所述掩模和所述基底随所述工件台同步移动。
更进一步地，所述工件台上具有用于吸附所述基底的真空吸盘和用于安装掩模的工件台夹具。
其中，所述工件台夹具用于微调所述掩模位置。
其中，所述照明系统包括光源及光路系统，所述光源发出的光经所述光路系统后产生平行光输出。
其中，所述光路系统中具有快门和可变狭缝，所述可变狭缝用于调整所述平行光产生的照明区域的大小。
更近一步地，所述曝光装置还包括控制系统，所述控制系统用以控制所述光路系统出射的平行光尺寸，以及用以控制所述工件台移动。
更近一步地，所述曝光装置还包括对准系统，所述掩模具有掩模标记，所述基底具有基底标记，所述对准系统利用红外光将所述基底标记与所述掩模标记成像到电荷耦合成象器件CCD进行识别，然后调整所述工件台夹具，改变所述掩模位置进行对准。
利用上述曝光装置进行曝光的方法，包括如下步骤：
将基底上到工件台上；
将掩模上到所述工件台上，且位于所述基底上方；
通过对准系统测量基底标记与掩模标记，调整所述掩模位置使得两个标记位置重合；
控制照明系统以调整曝光视场尺寸；以及
所述控制系统控制所述工件台，使所述掩模和所述基底随所述工件台同步移动，扫描曝光基底所述掩模和所述基底各处，直到所需曝光区域被扫描曝光完成。
进一步还包括：下载所述掩模及所述基底。
其中，所述照明系统包括光源及光路系统，所述光源发出的光经所述光路系统后产生平行光输出。
其中，所述控制系统是控制控制所述光路系统，使从所述光路系统出射的平行光的尺寸为所要求的视场尺寸，打开照明光，调整到曝光所要求的光强。
本发明相对于传统对准式光刻机，提高了剂量均匀性(Dose Uniformity)，进而改善了线宽均匀性(CDU)；本发明与传统投影式光刻机相比，无投影物镜，降低了成本。
附图说明
图1所示为现有技术的曝光的示意图；
图2所示为根据本发明的曝光装置的实施例的结构示意图；
图3所示为根据本发明的曝光装置所用的掩模的结构示例；
图4所示为根据本发明的曝光方法的流程图；
图5和图6所示为本发明采用的两个曝光处方的示例。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。
图2所示为根据本发明的曝光装置的实施例的结构示意图。所述曝光装置包括光源1，光路系统2，工件台9(包括吸盘8和夹具6)，对准系统3，控制系统4等。光源1可采用汞灯，经过光路系统2为掩模5提供均匀的平行光照明，光路系统中具有快门和可变狭缝。掩模5安装在工件台夹具6上，该夹具可以微调掩模位置。掩模大小在本实施例中为100mm方片或圆片(4英寸片，如图3)。工件台内安装真空吸盘8，可吸附基底7，基底7在掩模5和吸盘8中间。光路系统中的可变狭缝，可调整照明区域的大小。工件台9有六个自由度，其中XY方向可以大范围运动，本实施例中，XY方向的运动范围为200mm以上，ZRxRyRz方向可小范围调整，本实施例中，Z方向的调整范围为3mm，RxRyRz方向的调整范围为20mrad，XYZ方向的运动精度在100nm内，而RxRyRz方向的调整精度在1urad内。本实施例中对准系统3，采用红外光将基底与掩模标记成像到CCD进行识别，然后调整夹具6，改变掩模5位置进行对准。掩模5安装在工件台9上，基底7的上方，曝光时候掩模5、基底7和工件台9三者一起运动，不动的是光源1部分，也就是视场。因此，曝光时候，视场对掩模5和基底7扫描曝光。在曝光时，基底和掩模互相接近或接触，两者同时随工件台扫描运动曝光。
下面结合图4的流程图说明上述装置的工作流程。
1.上基底
将基底上到工件台的真空吸盘上，启动真空吸附，将基底吸附于真空吸盘上。
2.上掩模
将掩模上到工件台上方的夹具上，本实施例的流程针对的掩模是如图3所示的100mm方片掩模。
3.对准
通过对准系统测量基底与掩模标记，调整夹具改变掩模位置使得两个标记位置重合。
4.工件台步进到初始位
通过控制系统程序控制将工件台移动(即掩模和基底相互不动，同时移动)到不能被照明光照到的扫描开始位置(如图5)。
5.打开照明光
通过控制系统程序控制控制光路系统中的可变狭缝，设置为曝光处方(如图5所示，下同)所要求的视场尺寸，打开照明光，调整到曝光处方所要求的光强。
6.逐场扫描曝光
按照曝光处方，移动工件台，扫描曝光基底各曝光场，直到全部曝光场扫描曝光完成，关闭照明光源。
7.下掩模
8.下基底
经过扫描后，基底扫描方向的剂量为视场扫描向照度的积分，并与扫描速度成反比，因此基底扫描的剂量变得比原MaskAligner静态曝光方式更均匀，因此基底的线宽均匀性提高了。比如说，原来的静态照明均匀性为3％，则静态曝光的剂量均匀性也只有3％，导致线宽均匀性差，而采用本实施例扫描曝光后，剂量均匀性能达到0.5％以下，从而提高了基底线宽均匀性。
为了同时改变扫描向和非扫描向的剂量均匀性，本发明给出了另外一种曝光处方如图6，其曝光流程与上述流程相同。因为图6在水平两个方向都进行了扫描，所以水平两个方向的剂量均匀性都显著提高，能获得比图5更好的线宽均匀性。
本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种接近接触式扫描曝光装置，沿光传播方向依序包括：
照明系统，用以输出平行光垂直入射掩模；
掩模，所述平行光照射所述掩模产生出射光输出；
基底，位于所述掩模下方，经所述掩模出射的出射光入射至所述基底上；以及
工件台，承载所述掩模和所述基底；
当进行扫描曝光时，所述掩模和所述基底随所述工件台同步移动，对所述基底上的各曝光区域的水平两个方向进行扫描曝光，且两个方向垂直；
所述工件台上具有用于吸附所述基底的真空吸盘和用于安装掩模的工件台夹具；所述工件台夹具用于微调所述掩模位置。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，所述照明系统包括光源及光路系统，所述光源发出的光经所述光路系统后产生平行光输出。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其中，所述光路系统中具有快门和可变狭缝，所述可变狭缝用于调整所述平行光产生的照明区域的大小。
4.根据权利要求2所述的曝光装置，还包括控制系统，所述控制系统用以控制所述光路系统出射的平行光尺寸，以及用以控制所述工件台移动。
5.根据权利要求1所述的曝光装置，还包括对准系统，所述掩模具有掩模标记，所述基底具有基底标记，所述对准系统利用红外光将所述基底标记与所述掩模标记成像到电荷耦合成象器件CCD进行识别，然后调整所述工件台夹具，改变所述掩模位置进行对准。
6.利用上述任一权利要求的曝光装置进行曝光的方法，包括：
将基底上到工件台上；
将掩模上到所述工件台上，且位于所述基底上方；
通过对准系统测量基底标记与掩模标记，调整所述掩模位置使得两个标记位置重合；
控制照明系统以调整曝光视场尺寸；以及
所述控制系统控制所述工件台，使所述掩模和所述基底随所述工件台同步移动，扫描曝光基底所述掩模和所述基底各处，直到所需曝光区域被扫描曝光完成。
7.根据权利要求6所述的曝光方法，还包括：下载所述掩模及所述基底。
8.根据权利要求6所述的曝光方法，其中，所述照明系统包括光源及光路系统，所述光源发出的光经所述光路系统后产生平行光输出。
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