CN104570615B - 一种扫描曝光装置 - Google Patents
一种扫描曝光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104570615B CN104570615B CN201310517418.5A CN201310517418A CN104570615B CN 104570615 B CN104570615 B CN 104570615B CN 201310517418 A CN201310517418 A CN 201310517418A CN 104570615 B CN104570615 B CN 104570615B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- field
- optical system
- microscope group
- energy
- illumination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
一种扫描曝光装置，用于将掩模图案形成在基板上，包括：照明光学系统，所述照明光学系统具有多个照明单元，所述多个照明单元在所述掩模的掩模面形成多个照明视场；能量传感器，用于探测所述照明视场的能量分布；投影光学系统，所述投影光学系统具有分别与照明光学系统中的照明单元相应的多个投影单元，所述多个照明视场经多个投影单元在基板上形成拼接视场，所述投影单元包括视场光阑，所述视场光阑由多个光阑拼接而成；以及调整单元，依据所述能量传感器的探测值，调整所述视场光阑的大小和形状。
Description
技术领域
本发明涉及光刻领域，尤其涉及用于光刻机的扫描曝光装置。
背景技术
投影曝光装置广泛应用于制造半导体元件或液晶显示元件中，将掩模上的图案经过投影光学系统，投影到硅片或者玻璃基板上。近年来，随着液晶，LED等元件尺寸的不断提高，单个投影光学系统已经不能满足尺寸需求，将多个具有相同倍率的投影光学系统以规定间隔配置起来，组成一个大的投影光学系统，一边将掩模和玻璃基板进行同时运动扫描，一边利用投影光学系统将掩模上的图案曝光至玻璃基板上。
日本专利JP2005024584提出一种多个物镜组成的拼接式光学系统，各物镜均为1倍放大倍率，单个物镜拼接方向视场80mm，对于800mm*600mm玻璃基板，采用10个物镜拼接成一个大的投影光学系统。
目前用于大尺寸TFT，LCD或者OLED制造的曝光系统，其单独的拼接视场形状多为梯形，即各曝光单元在基板上曝光图案为梯形，通过拼接得到条形曝光视场。此方法的问题主要是拼接部分的能量均匀性无法保证。本发明设计了一种曝光装置，其拼接视场为可调节的梯形结构，可以有效解决拼接部分能量不均匀的问题，在基板上得到能量均匀分布的曝光视场。
发明内容
本发明提供了一种多物镜组成的拼接式投影光学系统，其中采用了一种新的阶梯视场拼接方式，可以有效解决拼接部分能量不均匀的问题，在基板上得到能量均匀分布的曝光视场。
根据本发明的扫描曝光装置，用于将掩模图案形成在基板上，包括：照明光学系统，所述照明光学系统具有多个照明单元，所述多个照明单元在所述掩模的掩模面形成多个照明视场；能量传感器，用于探测所述照明视场的能量分布；投影光学系统，所述投影光学系统具有分别与照明光学系统中的照明单元相应的多个投影单元，所述多个照明视场经多个投影单元在基板上形成拼接视场，所述投影单元包括视场光阑，所述视场光阑由多个光阑拼接而成；以及调整单元，依据所述能量传感器的探测值，调整所述视场光阑的大小和形状。
其中，所述视场光阑的形状为阶梯状。
其中，所述视场光阑的阶梯高度H可调。
其中，根据单个照明单元在掩模上形成的照明视场能量分布决定是否调整阶梯高度H：当能量分布均匀时，不调整阶梯高度H；当能量分布不均匀，边缘视场的能量下降时对阶梯高度H进行调整，调整量H’=H*t%，t%为边缘能量下降值。
其中，所述阶梯高度H的初始高度为D/2，D为视场光阑的高度。
其中，当照明单元的照明情况不同时，通过分别调节相应的视场光阑在基板上获得均匀的能量。
其中，所述投影单元还包括两组具有相同倍率的成像镜组，所述视场光阑设置在所述两组成像镜组之间。
其中，所述投影单元的成像镜组都采用折反射式结构。
其中，所述成像镜组分别依次包括一棱镜、一镜组和一反射镜，入射光经第一成像镜组的棱镜反射后进入镜组，反射镜将镜组的出射光反射回镜组，并再次被棱镜反射，经棱镜第二次反射的光通过视场光阑后入射至第二成像镜组。
其中，所述成像镜组的放大倍率均为-1倍，从而投影单元的放大倍率为1倍。
根据本发明的扫描曝光装置，采用步进扫描方式使掩模M和玻璃基板P在扫描方向上相对于投影光学系统同步移动，由于采用了可调式阶梯形拼接视场，可以有效校正由于照明视场边缘能量下降造成的能量在基板上的不均匀性，从而可以对短边外形尺寸在600mm以上的玻璃基板进行均匀曝光。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1所示为根据本发明的扫描曝光装置中的一个照明单元和一个投影单元以及掩模和基板的基本组成以及相对位置结构；
图2所示为单个的矩形照明视场的示意图；
图3所示为视场光阑的结构示意图；
图4所示为各投影单元拼接后得到的扫描视场的示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
第一实施方式
根据本发明的第一实施方式的一种扫描曝光装置，该装置包括照明光学系统、掩模、基板和投影光学系统，照明光学系统由多个照明单元组成，投影光学系统由多个投影单元组成，图1所示为该装置中的一个照明单元和一个投影单元以及掩模和基板的基本组成以及相对位置结构。掩模M和玻璃基板P在扫描方向上相对于投影光学系统同步移动，同时在基板上形成曝光图案。此曝光装置具有提供照明视场的照明单元，该照明单元包括照明光源101、聚光和匀光单元50和聚光镜组102。照明光源101可以为汞灯。聚光和匀光单元50，可以包括具有一定光焦度的会聚透镜，以及具有匀光效果的光学元件，例如石英棒或者微透镜阵列。聚光镜组102包括一平面反射镜60，用于在掩模面M上形成具有如图2所示的形状的矩形照明视场，矩形照明视场边缘场可能存在一定的能量下降，但整体均匀性好于2%，且均匀区域E（均匀性好于0.5%）的区域范围满足一定要求。
投影光学系统PL包括多个投影单元，以其中一个投影单元201为例，该投影单元包括调整结构11，视场光阑12，以及两组具有相同倍率的成像镜组，第一成像镜组包括直角棱镜21，镜组31和反射镜41，第二成像镜组包括直角棱镜22，镜组32和反射镜42。两组成像镜组都采用折反射式结构。在第一成像镜组中，系统光轴与掩模面和基板垂直，经过棱镜一次反射后光轴转折90°，与掩模面和基板平行，经反射镜反射后再经棱镜反射，光轴第二次转折90°，此时的光轴又变为与掩模面垂直。在经过第二成像镜组时，光轴的角度变化形式与第一成像镜组中相同。
两个成像镜组均为-1倍放大倍率，组成投影单元的放大倍率为1倍。
视场光阑12位于两个成像镜组之间，其形状为阶梯状，如图3所示，其上底和下底分别为L1和L2，高为D，一个阶梯高为H，H=D/2。视场光阑的大小和形状可调，具体表现为阶梯高度H可调。阶梯高度H 的调整情况举例如下：
情况1：单个照明单元在掩模M上形成的照明视场能量分布均匀，H可以不作调整（此时H=D/2），基板上能量分布均匀。
情况2：单个照明单元在掩模M上形成的照明视场能量分布不均匀，边缘视场存在一定的能量下降时，H可以有一个调整量H'，具体表现为：若边缘能量下降t%，则调整量H’=H*t%。要求均匀区域E近似于阶梯形视场光阑上底L1。此时，各投影单元拼接后得到的扫描视场如图4所示，图中阴影部分为照明能量均匀分布的区域，黑色部分为两个投影单元视场光阑在拼接时的重合部分。例如：照明视场边缘能量下降t%，若投影单元视场光阑无调整功能，则在基板上的拼接区域能量下降t%。使用调整视场光阑功能后，则在基板上的能量下降为(t%)^2。
第二实施方式
根据本发明的第一实施方式的一种扫描曝光装置，该装置包括照明光学系统、掩模、基板和投影光学系统，照明光学系统由多个照明单元组成，投影光学系统由多个投影单元组成，与第一实施方式中的结构类似，该装置中的一个照明单元和一个投影单元以及掩模和基板的基本组成以及相对位置结构也如图1所示。掩模M和玻璃基板P在扫描方向上相对于投影光学系统同步移动，同时在基板上形成曝光图案。此曝光装置具有提供照明视场的照明单元，该照明单元包括照明光源101、聚光和匀光单元50和聚光镜组102。照明光源101可以为汞灯。聚光和匀光单元50，可以包括具有一定光焦度的会聚透镜，以及具有匀光效果的光学元件，例如石英棒或者微透镜阵列。聚光镜组102包括一平面反射镜60，用于在掩模面M上形成具有如图2所示的形状的矩形照明视场，矩形照明视场边缘场可能存在一定的能量下降，但整体均匀性好于2%，且均匀区域E（均匀性好于0.5%）的区域范围满足一定要求。
各个照明单元的照明情况可以不同，即在整体均匀性小于2%的条件下，各照明场边缘能量变化量可以不同，这种照明不均匀性对于最终曝光性能，即基板上能量不均匀性的影响可以通过调节各照明单元相对应的投影单元中的视场光阑的大小来调整。例如：照明视场一的边缘能量下降为t1%，其相邻的照明视场二的边缘能量下降为t2%，则这两个照明视场相对应的投影单元的视场光阑调整量H’分别为H*t1%和H*t2%，此时要求两个照明视场的均匀区域E近似于阶梯形视场光阑上底L1。使用这种调整方法，使由于不同照明场的边缘能量下降造成的基板上能量分布不均得到极大改善，若无视场光阑调整此时基板上照明不均匀性为(t1%+t2%)/2, 在使用视场光阑调整以后，基板上的能量分布不均匀性降低为t1%*t2% 。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，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 (7)
1.一种扫描曝光装置，用于将掩模图案形成在基板上，包括：
照明光学系统，所述照明光学系统具有多个照明单元，所述多个照明单元在所述掩模的掩模面形成多个照明视场；
能量传感器，用于探测所述照明视场的能量分布；
投影光学系统，所述投影光学系统具有分别与照明光学系统中的照明单元相应的多个投影单元，所述多个照明视场经多个投影单元在基板上形成拼接视场，所述投影单元包括视场光阑，所述视场光阑由多个光阑拼接而成；以及
调整单元，依据所述能量传感器的探测值，调整所述视场光阑的大小和形状；其中
所述视场光阑的形状为阶梯状，阶梯高度H可调，具体为根据单个照明单元在掩模上形成的照明视场能量分布决定是否调整阶梯高度H：当能量分布均匀时，不调整阶梯高度H；当能量分布不均匀，边缘视场的能量下降时对阶梯高度H进行调整，调整量H’＝H*t％，t％为边缘能量下降值。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，所述阶梯高度H的初始高度为D/2，D为视场光阑的高度。
3.根据权利要求1或2所述的曝光装置，其中，当照明单元的照明情况不同时，通过分别调节相应的视场光阑在基板上获得均匀的能量。
4.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，所述投影单元还包括两组具有相同倍率的成像镜组，所述视场光阑设置在所述两组成像镜组之间。
5.根据权利要求4所述的曝光装置，其中，所述投影单元的成像镜组都采用折反射式结构。
6.根据权利要求4所述的曝光装置，其中，所述成像镜组分别依次包括一棱镜、一镜组和一反射镜，入射光经第一成像镜组的棱镜反射后进入镜组，反射镜将镜组的出射光反射回镜组，并再次被棱镜反射，经棱镜第二次反射的光通过视场光阑后入射至第二成像镜组。
7.根据权利要求5所述的曝光装置，其中，所述成像镜组的放大倍率均为-1倍，从而投影单元的放大倍率为1倍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310517418.5A CN104570615B (zh) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 一种扫描曝光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310517418.5A CN104570615B (zh) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 一种扫描曝光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104570615A CN104570615A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104570615B true CN104570615B (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=53087035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310517418.5A Active CN104570615B (zh) | 2013-10-29 | 2013-10-29 | 一种扫描曝光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104570615B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106933040B (zh) * | 2015-12-30 | 2019-11-26 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 光刻机拼接照明系统及其调整方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3817836B2 (ja) * | 1997-06-10 | 2006-09-06 | 株式会社ニコン | 露光装置及びその製造方法並びに露光方法及びデバイス製造方法 |
| WO1999049504A1 (fr) * | 1998-03-26 | 1999-09-30 | Nikon Corporation | Procede et systeme d'exposition par projection |
| CN100426462C (zh) * | 2005-02-03 | 2008-10-15 | 日立笠户机械股份有限公司 | 图案形成方法 |
| JP2010067880A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Tokyo Electron Ltd | 電子ビーム描画装置並びにビームパターン限定アパーチャ及びその設計方法 |
| CN202486496U (zh) * | 2012-01-13 | 2012-10-10 | 合肥芯硕半导体有限公司 | 具有高能量利用率的新型孔径光阑 |
-
2013
- 2013-10-29 CN CN201310517418.5A patent/CN104570615B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104570615A (zh) | 2015-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schreiber et al. | Homogeneous LED-illumination using microlens arrays | |
| US8754936B2 (en) | Three dimensional shape measurement apparatus | |
| US9182219B1 (en) | Overlay measurement based on moire effect between structured illumination and overlay target | |
| CN103210344A (zh) | 曝光装置 | |
| US11255514B2 (en) | Illumination apparatus having planar array of LEDs and movable pair of lens arrays for modifying light output | |
| CN102906635A (zh) | 取向处理方法及取向处理装置 | |
| TW200301848A (en) | Exposure apparatus and exposure method | |
| TW201219993A (en) | Scan exposure device using micro lens array | |
| TWI803714B (zh) | 光源裝置、照明裝置、曝光裝置及製造物件之方法 | |
| US20120314197A1 (en) | Maskless processing apparatus | |
| CN104570615B (zh) | 一种扫描曝光装置 | |
| Yang et al. | Fabrication of long hexagonal micro-lens array by applying gray-scale lithography in micro-replication process | |
| CN102540752B (zh) | 一种光刻照明系统 | |
| CN106483734A (zh) | 照明组件 | |
| CN104380204B (zh) | 照明装置、处理装置、及元件制造方法 | |
| TW200307182A (en) | Exposing method, exposing device and manufacturing method for device | |
| Zhong et al. | Fabrication of high fill-factor aspheric microlens array by digital maskless lithography | |
| CN101154054B (zh) | 基板曝光装置及照明装置 | |
| CN106363909A (zh) | 一种实现大尺寸光固化3d打印的光学投影系统 | |
| CN102854754A (zh) | 曝光方法及其装置 | |
| CN112558421B (zh) | 光源设备、照明装置、曝光装置以及用于制造物品的方法 | |
| US10459343B2 (en) | Illumination device | |
| CN103092000A (zh) | 极紫外光刻复眼匀光离轴照明系统及实现离轴照明的方法 | |
| Huang et al. | Study and fabrication of 5.0-inch integrated light guide plate with high uniformity | |
| Behera | Freeform Optics/Nonimaging: An Introduction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area Zhang Road No. 1525 Patentee after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd Address before: 201203 Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area Zhang Road No. 1525 Patentee before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |