CN106919008A - 曝光机及曝光系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曝光机及曝光系统，曝光机对涂布有感光材料的待曝光基板进行曝光。曝光机包括激发装置及发光装置。所述发光装置位于所述激发装置与所述待曝光基板之间。所述激发装置根据曝光图形向所述发光装置发射激发物质。所述发光装置在受到所述激发物质的激发下向所述待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。该曝光机及曝光系统无需采用掩膜版，而是在激发装置的激发下使得发光装置向待曝光基板发射光线从而实现曝光，并且只需要调节激发装置发射的激发物质的状态，即可根据不同的曝光图形对待曝光基板进行曝光，从而适用于各种不同类型的集成电路，避免了传统曝光工艺需要每次更换掩膜版的步骤，节约了成本而且降低了加工难度。

Description

曝光机及曝光系统

技术领域

本发明涉及半导体曝光工艺技术领域，特别是涉及一种曝光机及曝光系统。

背景技术

传统的半导体曝光工艺的原理通常为：利用掩膜版(mask)上的几何图形，通过光化学反应，将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感光薄膜层(光致抗蚀剂、光刻胶、光阻等)上的一种工艺步骤。这些图案可用来定义集成电路中各种不同区域，如离子注入、接触窗等。

然而，传统的半导体曝光工艺，对不同类型的集成电路曝光时，需要更换不同的掩膜版，而掩膜版的制作成本较高并且每次更换掩膜版时费时又费力，因此传统的半导体曝光工艺的制作成本较高且操作过程复杂。

发明内容

基于此，有必要针对传统的半导体曝光工艺对不同类型的集成电路曝光需要更换不同的掩膜版的问题，提供一种曝光机及曝光系统。

一种曝光机，对涂布有感光材料的待曝光基板进行曝光，包括：激发装置及发光装置；所述发光装置位于所述激发装置与所述待曝光基板之间；

所述激发装置根据曝光图形向所述发光装置发射激发物质；所述发光装置在受到所述激发物质的激发下向所述待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。

在其中一个实施例中，所述激发装置包括控制单元和发射单元；所述控制单元根据曝光图形向所述发射单元输出相应的控制信号；所述发射单元在施加了所述控制信号后，向所述发光装置发射所述激发物质。

在其中一个实施例中，所述激发物质为电子束。

在其中一个实施例中，所述发射单元为阴极射线管。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括数模转换电路及放大电路；所述数模转换电路与所述放大电路电连接；所述放大电路与所述发射单元电连接；

所述数模转换电路将所述曝光图形转换为模拟信号，并将所述模拟信号发送至所述放大电路；所述放大电路将所述模拟信号放大，并将放大后的信号施加于所述发射单元上，以触发所述发射单元产生电子束。

在其中一个实施例中，所述发光装置包括透明基板，且所述透明基板在面向所述激发装置的一侧涂布有荧光粉；所述透明基板能够透过所述发光装置发射的光线。

一种曝光系统，包括曝光机，且所述曝光机用来对涂布有感光材料的待曝光基板进行曝光，所述曝光系统还包括曝光图形生成装置；所述曝光图形生成装置向所述曝光机输出曝光图形；所述曝光机包括激发装置及发光装置；所述发光装置位于所述激发装置与所述待曝光基板之间；

所述激发装置根据曝光图形向所述发光装置发射激发物质；所述发光装置在受到所述激发物质的激发下向所述待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。

在其中一个实施例中，激发装置包括控制单元和发射单元；所述控制单元根据曝光图形向所述发射单元输出相应的控制信号；所述发射单元在施加了所述控制信号后，向所述发光装置发射所述激发物质。

在其中一个实施例中，所述激发物质为电子束。

在其中一个实施例中，所述发射单元为阴极射线管。

上述曝光机及曝光系统具有的有益效果为：该曝光机及曝光系统中，曝光机包括激发装置及发光装置，激发装置根据曝光图形向发光装置发射激发物质，发光装置在受到激发物质的激发下向待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。因此，该曝光机及曝光系统无需采用掩膜版，而是在激发装置的激发下使得发光装置向待曝光基板发射光线从而实现曝光，并且只需要调节激发装置发射的激发物质的状态，即可根据不同的曝光图形对待曝光基板进行曝光，从而适用于各种不同类型的集成电路，避免了传统曝光工艺需要每次更换掩膜版的步骤，节约了成本而且降低了加工难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的曝光机与待曝光基板的结构示意图；

图2为图1所示实施方式的曝光机内的激发装置的其中一种实施例的框图；

图3为图2所示实施例的曝光机与待曝光基板的其中一种具体结构示意图；

图4为图2所示实施例的激发装置的其中一种具体框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种曝光机，图1示出了曝光机与待曝光基板200的结构示意图。曝光机对涂布有感光材料的待曝光基板200进行曝光。其中，感光材料是指经过光照后物理性能(溶解性、亲合性等)会发生变化，例如感光材料受到光照后由不可溶物质变为可溶物质，或者感光材料受到光照后由可溶物质变为不可溶物质。具体地，感光材料可以为：光致抗蚀剂、光刻胶或光阻等物质。

曝光机包括激发装置110及发光装置120。发光装置120位于激发装置110与待曝光基板200之间。具体地，激发装置110、发光装置120、待曝光基板200相邻两者之间都是相对放置。需要说明的是，曝光机的内部结构不限于上述情况，还可以具有更多的部件，例如曝光机还可以包括固定支架，用来分别安装激发装置110、发光装置120。

其中，激发装置110根据曝光图形向发光装置120发射激发物质。曝光图形用来定义集成电路中各种不同区域，如离子注入、接触窗等。具体地，曝光图形可以由计算机工具软件(例如AutoCAD)绘制。

激发物质，是指能够激发发光材料发光的物质，激发物质例如射线、高能粒子、电子束或外电场等。并且，激发物质的数量或能量大小与曝光图形是相对应的。在实际曝光过程中，激发装置110将会按照曝光图形内各个区域的图案依次发射相应的激发物质，并且图案不同，激发装置110发射的激发物质的数量或能量大小也不同，从而最终使得待曝光基板200各区域的曝光程度与曝光图形保持一致。由此看来，对于不同的集成电路，虽然曝光图形不同，但是只要相应调节激发物质的状态(数量或能量大小)即可实现对各种集成电路的曝光。

发光装置120在受到上述激发物质的激发下向待曝光基板200发射光线，以对待曝光基板200进行曝光。其中，发光装置120受到激发物质的激发后，会发生能量的吸收、存储、传递和转换过程，并最终转换为电磁辐射(即发射光线)。另外，发光装置120发出的光线需满足能够改变上述感光材料的特性的条件，即只要待曝光基板200上的感光材料受到该光线的照射后，溶解性或亲合性等则会发生变化，从而达到对待曝光基板200进行曝光的目的。

综上所述，本发明实施方式提供的上述曝光机无需采用掩膜版，而是在激发装置110的激发下使得发光装置120向待曝光基板200发射光线从而实现曝光，并且只需要调节激发装置110发出的激发物质的状态即可根据不同的曝光图形对待曝光基板200进行曝光，从而适用于各种不同类型的集成电路，避免了传统曝光工艺需要每次更换掩膜版van的步骤，节约了成本而且降低了加工难度。

在其中一个实施例中，请参考图2，激发装置110包括控制单元111和发射单元112。其中，控制单元111根据曝光图形向发射单元112输出相应的控制信号。因此，控制单元111主要是进行数据处理的过程，以将曝光图形转换为发射单元112可以接收的信号类型。发射单元112在被施加了该控制信号后，则会向发光装置120发出激发物质。因此，发射单元112是激发物质的发生器，并且需要在控制单元111的触发下产生激发物质。

具体地，上述激发物质为电子束。因此，发射单元112的内部结构决定了最终产生的激发物质是电子束，从而利用电子束来激发发光装置120。可以理解的是，激发物质的类型不限于电子束，还可以为其他具有激发性能的物质，例如射线、高能粒子或外电场等。

可选地，发射单元112为阴极射线管。请参考图3，发射单元112例如包括阴极1121、阳极1122及偏转电极1123。其中，阴极1121在加压情况下(即控制单元111在阴极1121施加了控制信号)发热即可发射电子束，因此改变阴极1121的电流大小即可调节电子束内电子的数量。阳极1122也称加速极，其上施加有高压电，用来对电子束进行加速。偏转电极1123，控制静电场或磁场，从而使得电子束发生偏转。

因此，在上述发射单元112中，由于偏转电极1123可以改变电子束的出射方向，从而使得电子束能够到达发光装置120的任意位置，进而通过发光装置120对待曝光基板200的各个区域进行曝光。并且，利用控制信号改变阴极1121的电流，即可调节电子束内电子的数量。若电子束内电子的数量不同，发光装置120发出的光线亮度也不同，进而使得待曝光基板200相应位置的曝光程度也不同，从而能够实现多级曝光(即待曝光基板200不同位置具有不同的曝光量)。

进一步地，基于发射单元112的上述具体结构，控制单元111的具体结构请参考图4。控制单元111包括数模转换电路1111及放大电路1112。数模转换电路1111与放大电路1112电连接。放大电路1112与发射单元112电连接。

其中，数模转换电路1111将曝光图形转换为模拟信号，并将该模拟信号发送至放大电路1112。由于曝光图形通常在智能设备(例如计算机)上绘制，因此智能设备输出的曝光图形通常为数字信号，故需要通过数模转换电路1111将数字信号转换为模拟信号，从而保证能够控制阴极射线管。放大电路1112将来自数模转换电路1111的模拟信号放大，并将放大后的信号施加于发射单元112上，以触发发射单元112产生电子束。具体地，放大电路1112将放大后的信号施加于上述发射单元112的阴极1121上，进而激发阴极1121产生电子束。

可以理解的是，发射单元112和控制单元111的具体结构不限于上述情况，例如：如果激发物质为其他物质(例如射线等)，则发射单元112的具体结构要做相适应改变，从而保证发射单元112能够发射射线，并且，控制单元111的结构也要做相适应调整，以保证能够根据曝光图形来控制发射单元112发出相应的射线。

在其中一个实施例中，发光装置120包括透明基板，且该透明基板在面向激发装置110的一侧涂布有荧光粉。其中，透明基板能够透过发光装置120发射的光线，从而可以保证光线能够照射到待曝光基板200。

因此，在激发装置110采用上述能够产生电子束的具体结构的情况下，激发装置110向发光装置120发射电子束后，电子束轰击发光装置120的荧光粉，由于荧光粉在高速电子的轰击下会发生电子跃迁，即电子吸收到能量后从低能态变为高能态，而高能态很不稳定，在很短的时间内荧光粉的电子会从高能态重新回到低能态，这时发光装置120将会发出光线。可选地，曝光机的工作环境(或者至少是电子束运行过程经过的地方)为真空，从而避免其他外界因素干扰电子束的运行，以保证曝光的精确度。另外，如果发光装置120发射的光线为荧光，感光材料选用对荧光敏感(即感光材料经过光照后物理性能会发生变化)的材料即可，以实现曝光。

可以理解的是，发光装置120的具体结构不限于上述情况，只要在激发物质的激发下发出能够使得感光材料物理性能发生变化的光线即可。

另一实施方式提供了一种曝光系统，包括曝光机，且所述曝光机用来对涂布有感光材料的待曝光基板进行曝光。所述曝光系统还包括曝光图形生成装置(曝光图形生成装置例如为计算机等智能设备)。所述曝光图形生成装置向所述曝光机输出曝光图形。所述曝光机包括激发装置及发光装置。所述发光装置位于所述激发装置与所述待曝光基板之间。

所述激发装置根据曝光图形向所述发光装置发射激发物质。所述发光装置在受到所述激发物质的激发下向所述待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。

在其中一个实施例中，激发装置包括控制单元和发射单元。所述控制单元根据曝光图形向所述发射单元输出相应的控制信号。所述发射单元在施加了所述控制信号后，向所述发光装置发射所述激发物质。

在其中一个实施例中，所述激发物质为电子束。

在其中一个实施例中，所述发射单元为阴极射线管。

需要说明的是，本发明实施方式提供的曝光系统中的曝光机、待曝光基板与上述实施方式提供的曝光机、待曝光基板200的原理类似，这里就不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种曝光机，对涂布有感光材料的待曝光基板进行曝光，其特征在于，包括：激发装置及发光装置；所述发光装置位于所述激发装置与所述待曝光基板之间；

所述激发装置根据曝光图形向所述发光装置发射激发物质；所述发光装置在受到所述激发物质的激发下向所述待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。

2.根据权利要求1所述的曝光机，其特征在于，所述激发装置包括控制单元和发射单元；所述控制单元根据曝光图形向所述发射单元输出相应的控制信号；所述发射单元在施加了所述控制信号后，向所述发光装置发射所述激发物质。

3.根据权利要求2所述的曝光机，其特征在于，所述激发物质为电子束。

4.根据权利要求3所述的曝光机，其特征在于，所述发射单元为阴极射线管。

5.根据权利要求4所述的曝光机，其特征在于，所述控制单元包括数模转换电路及放大电路；所述数模转换电路与所述放大电路电连接；所述放大电路与所述发射单元电连接；

所述数模转换电路将所述曝光图形转换为模拟信号，并将所述模拟信号发送至所述放大电路；所述放大电路将所述模拟信号放大，并将放大后的信号施加于所述发射单元上，以触发所述发射单元产生电子束。

6.根据权利要求3至5中任一权利要求所述的曝光机，其特征在于，所述发光装置包括透明基板，且所述透明基板在面向所述激发装置的一侧涂布有荧光粉；所述透明基板能够透过所述发光装置发射的光线。

7.一种曝光系统，包括曝光机，且所述曝光机用来对涂布有感光材料的待曝光基板进行曝光，其特征在于，所述曝光系统还包括曝光图形生成装置；所述曝光图形生成装置向所述曝光机输出曝光图形；所述曝光机包括激发装置及发光装置；所述发光装置位于所述激发装置与所述待曝光基板之间；

所述激发装置根据曝光图形向所述发光装置发射激发物质；所述发光装置在受到所述激发物质的激发下向所述待曝光基板发射光线，以对所述待曝光基板进行曝光。

8.根据权利要求7所述的曝光系统，其特征在于，激发装置包括控制单元和发射单元；所述控制单元根据曝光图形向所述发射单元输出相应的控制信号；所述发射单元在施加了所述控制信号后，向所述发光装置发射所述激发物质。

9.根据权利要求8所述的曝光系统，其特征在于，所述激发物质为电子束。

10.根据权利要求9所述的曝光系统，其特征在于，所述发射单元为阴极射线管。