CN108121162B - 一种投影曝光装置及曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影曝光装置及曝光方法，包括沿光路方向依次设置的照明光源、掩模版、掩模台、投影物镜阵列、对准测量系统阵列和工件台，所述工件台上设有玻璃基板，所述对准测量系统阵列中的对准测量系统与所述投影物镜阵列中的投影物镜一一对应，所述玻璃基板上设有两行对准标记阵列，所述对准标记阵列中相邻两个对准标记的间距与所述对准测量系统阵列中相邻两个对准测量系统的间距相同。本发明提高了对准标记和对准测量系统的空间布局灵活性；减少了对准标记和对准检测系统的数量，对准检测系统的数目和投影物镜的数目相同，减少了对准过程的时间消耗，提高了检测效率。

Description

一种投影曝光装置及曝光方法
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种投影曝光装置及曝光方法。
背景技术
TFT是Thin Film Transistor(薄膜场效应晶体管)的简称，是一种采用新材料和新工艺的大规模半导体全集成电路制造技术。TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(当然也可以在晶片上)通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜，通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路(LSIC)。随着相关电子消费类产品的发展，对TFT的尺寸要求越来越大，集成的单元越来越多，单一的照明系统很难满足TFT光刻的需求。通常使用在集成电路制造、封装等步进光刻设备的最大的照明视场一般为8英寸，扫描光刻也只是在扫描方向有更大的视场，一般也不超过10英寸。但是五代以上的TFT曝光视场都在17英寸以上，单一镜头的照明视场远远不能满足大视场光刻的要求，所以多视场拼接扫描投影光刻机便应运而生，其很好地解决了大面积的器件制作与产率之间的矛盾，广泛用于大面积半导体器件、平板显示(如LCD)、薄膜的生产上。
多物镜、多视场的扫描拼接技术对对准系统提出来更高的要求，因曝光器件的面积增大，为实现准确的对准需要设置多个对准视场点。如图1所示，现有技术中提出了一种多视场拼接的对准方法，N个物镜视场对应于N+1个基板对准系统2’，基板对准系统2’的数目与基板对准标记相对应；然而由于该方法需检测更多的对准标记，且对准系统的位置需限定于相邻投影物镜1’的交叠部，对准过程时间耗费长，提高了曝光的时间，降低了工作效率。
发明内容
本发明提供了一种投影曝光装置及曝光方法，以解决现有技术中存在的对准过程时间耗费长，工作效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种投影曝光装置，包括沿光路方向依次设置的照明光源、掩模版、掩模台、投影物镜阵列、对准测量系统阵列和工件台，所述工件台上设有玻璃基板，所述对准测量系统阵列中的对准测量系统与所述投影物镜阵列中的投影物镜一一对应，所述玻璃基板上设有两行对准标记阵列，所述对准标记阵列中相邻两个对准标记的间距与所述对准测量系统阵列中相邻两个对准测量系统的间距相同。
进一步的，所述投影物镜的中轴线与曝光扫描方向平行，所述对准测量系统设于对应投影物镜的中轴线上。
进一步的，所述对准测量系统沿非曝光扫描方向排列。
进一步的，所述投影物镜沿非曝光扫描方向错位排列。
进一步的，每行所述对准标记阵列中对准标记的数量与所述对准测量系统阵列中对准测量系统的数量相同。
进一步的，还包括与所述掩模台、工件台连接的控制系统，控制所述掩模台、工件台相对运动。
控制系统本发明还提供一种投影曝光装置的曝光方法，包括以下步骤：
S1：步进工件台，将玻璃基板上的第一对准标记阵列移入对准测量系统阵列的视场内；
S2：通过对准测量系统阵列测量第一对准标记阵列在工件台坐标系下的位置坐标；
S3：再次步进工件台，将玻璃基板上的第二对准标记阵列移入对准测量系统阵列的视场内；
S4：通过对准测量系统阵列测量第二对准标记阵列在工件台坐标系下的位置坐标；
S5：根据步骤S2、S4中计算得到的第一、第二对准标记阵列的位置坐标，计算掩模版与玻璃基板待曝光区域的相对位置关系；
S6：根据步骤S5得到掩模版与玻璃基板待曝光区域的相对位置关系移动工件台进行补偿；
S7：同步移动掩模台及工件台进行扫描曝光，形成图形区。
进一步的，所述步骤S1和S3中，通过控制系统控制工件台步进运动，使工件台沿着曝光扫描方向移动。
进一步的，所述步骤S5中，所述掩模版与曝光区域的相对位置关系包括旋转关系、平移关系和缩放关系。
进一步的，所述步骤S7中，通过控制系统同步移动掩模台和工件台。
本发明提供的投影曝光装置及曝光方法，包括沿光路方向依次设置的照明光源、掩模版、掩模台、投影物镜阵列、对准测量系统阵列和工件台，所述工件台上设有玻璃基板，所述对准测量系统阵列中的对准测量系统与所述投影物镜阵列中的投影物镜一一对应，所述玻璃基板上设有两行对准标记阵列，所述对准标记阵列中相邻两个对准标记的间距与所述对准测量系统阵列中相邻两个对准测量系统的间距相同。本发明提高了对准标记和对准测量系统的空间布局灵活性；减少了对准标记和对准检测系统的数量，对准检测系统的数目和投影物镜的数目相同，减少了对准过程的时间消耗，提高了检测效率。
附图说明
图1是现有的多视场拼接的对准系统的结构示意图；
图2是本发明投影曝光装置的结构示意图；
图3是本发明投影物镜阵列和对准测量系统阵列的分布示意图；
图4是本发明对准标记阵列的分布示意图；
图5是本发明投影曝光装置的曝光方法流程图。
图1中所示：1’、投影物镜；2’、基板对准系统；
图2-5中所示：1、照明光源；2、掩模版；3、掩模台；4、投影物镜阵列；401、401a～401g、投影物镜；5、对准测量系统阵列；501、501a～501g、对准测量系统；6、工件台；7、玻璃基板；81、第一对准标记阵列；810a～810g、第一对准标记；82、第二对准标记阵列；820a～820g、第二对准标记。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图2-4所示，本发明一种投影曝光装置，包括沿光路方向依次设置的照明光源1、掩模版2、掩模台3、投影物镜阵列4、对准测量系统阵列5和工件台6，所述工件台6上设有玻璃基板7，所述对准测量系统阵列5中的对准测量系统501与所述投影物镜阵列4中的投影物镜401一一对应，所述玻璃基板7上设有两行对准标记阵列，分别为第一对准标记阵列81和第二对准标记阵列82，所述对准标记阵列中相邻两个对准标记的间距与所述对准测量系统阵列5中相邻两个对准测量系统501的间距相同。具体的，本实施例中，投影物镜阵列4中设有7个投影物镜401，分别为401a～401g，对准测量系统阵列5中包括7个对准测量系统501，分别为501a～501g，每个投影物镜401对应一个对准测量系统501，两行对准标记阵列均分布在投影物镜阵列4的扫描曝光场内，每行对准标记阵列中包括7个对准标记，分别为第一对准标记810a～810g和第二对准标记820a～820g，每个对准测量系统501对应一个对准标记，每个对准测量系统501测量对应对准标记在工件台坐标系中的位置坐标，根据该位置坐标计算掩模版2与玻璃基板7待曝光区域的相对位置关系，从而移动工件台6进行补偿。
请继续参照图3，所述投影物镜401的中轴线与曝光扫描方向(Y轴方向)平行，所述对准测量系统501设于对应投影物镜401的中轴线上，即对准测量系统501a～501g分别位于投影物镜401a～401g的中轴线上。所述对准测量系统501a～501g沿非曝光扫描方向(X轴方向)排列。
请继续参照图3，所述投影物镜401a～401g沿非曝光扫描方向(X轴方向)错位排列，本实施例中，投影物镜401a～401g沿X轴方向成两行排列，其中标号401a～401d为一行，标号401e～401g为另一行。
优选的，该投影曝光装置还包括与所述掩模台3、工件台6连接的控制系统(图中未标出)，控制所述掩模台3、工件台6相对运动。在曝光过程中，通过控制系统同步移动掩模台3和工件台6，形成图形区。
本发明还提供一种如上所述的投影曝光装置的曝光方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1：步进工件台6，使玻璃基板7上的第一对准标记阵列81移入对准测量系统阵列5的视场内；具体的，通过控制系统带动工件台6步进运动，工件台6沿着曝光扫描方向移动，使对准标记810a～810g分别移入对准测量系统501a～501g的视场内。
S2：通过对准测量系统阵列5测量第一对准标记阵列81在工件台坐标系下的位置坐标；即通过对准测量系统501a～501g分别测量对准标记810a～810g在工件台坐标系下的位置坐标，分别为(XA1,YA1)，(YB1,YB1)，(XC1,YC1)，(XD1,YD1)，(XE1,YE1)，(XF1,YF1)，(XG1,YG1)。
S3：再次步进工件台6，使玻璃基板7上的第二对准标记阵列82移入对准测量系统阵列5的视场内；具体的，通过控制系统带动工件台6沿着曝光扫描方向移动，使对准标记820a～820g分别移入对准测量系统501a～501g的视场内。
S4：通过对准测量系统阵列5测量第二对准标记阵列82在工件台坐标系下的位置坐标；即通过对准测量系统501a～501g分别测量对准标记820a～820g在工件台坐标系下的位置坐标，分别为(XA2,YA2)，(YB2,YB2)，(XC1,YC1)，(XD2,YD2)；(XE2,YE2)，(XF2,YF2)，(XG2,YG2)。
S5：根据步骤S2、S4中计算得到的第一、第二对准标记阵列810、820的位置坐标，计算掩模版2与玻璃基板7待曝光区域的相对位置关系，包括旋转关系、平移关系和缩放关系。
S6：根据步骤S5得到掩模版2与玻璃基板7待曝光区域的相对位置关系移动工件台6进行补偿，实现掩模版2与玻璃基板7待曝光区域对准。
S7：同步移动掩模台3及工件台6进行扫描曝光，形成图形区。具体的，通过控制系统同步移动掩模台3和工件台6，进行扫描曝光，形成图形区。
综上所述，本发明提供的投影曝光装置及曝光方法，包括沿光路方向依次设置的照明光源1、掩模版2、掩模台3、投影物镜阵列4、对准测量系统阵列5和工件台6，所述工件台6上设有玻璃基板7，所述对准测量系统阵列5中的对准测量系统501与所述投影物镜阵列4中的投影物镜401一一对应，所述玻璃基板7上设有两行对准标记阵列，所述对准标记阵列中相邻两个对准标记的间距与所述对准测量系统阵列5中相邻两个对准测量系统501的间距相同。本发明提高了对准标记和对准测量系统501的空间布局灵活性；减少了对准标记和对准测量系统501的数量，对准测量系统501的数目和投影物镜401的数目相同，减少了对准过程的时间消耗，提高了检测效率。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种投影曝光装置，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的照明光源、掩模版、掩模台、投影物镜阵列、对准测量系统阵列和工件台，所述工件台上设有玻璃基板，所述对准测量系统阵列中的对准测量系统与所述投影物镜阵列中的投影物镜一一对应，所述玻璃基板上设有两行对准标记阵列，所述对准标记阵列中相邻两个对准标记的间距与所述对准测量系统阵列中相邻两个对准测量系统的间距相同；所述投影曝光装置还包括与所述掩模台、工件台连接的控制系统，控制所述掩模台、工件台相对运动。
2.根据权利要求1所述的投影曝光装置，其特征在于，所述投影物镜的中轴线与曝光扫描方向平行，所述对准测量系统设于对应投影物镜的中轴线上。
3.根据权利要求2所述的投影曝光装置，其特征在于，所述对准测量系统沿非曝光扫描方向排列。
4.根据权利要求2所述的投影曝光装置，其特征在于，所述投影物镜沿非曝光扫描方向错位排列。
5.根据权利要求1所述的投影曝光装置，其特征在于，每行所述对准标记阵列中对准标记的数量与所述对准测量系统阵列中对准测量系统的数量相同。
6.一种投影曝光装置的曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：步进工件台，将玻璃基板上的第一对准标记阵列移入对准测量系统阵列的视场内；
S2：通过对准测量系统阵列测量第一对准标记阵列在工件台坐标系下的位置坐标；
S3：再次步进工件台，将玻璃基板上的第二对准标记阵列移入对准测量系统阵列的视场内；
S4：通过对准测量系统阵列测量第二对准标记阵列在工件台坐标系下的位置坐标；
S5：根据步骤S2、S4中计算得到的第一、第二对准标记阵列的位置坐标，计算掩模版与玻璃基板待曝光区域的相对位置关系；
S6：根据步骤S5得到掩模版与玻璃基板待曝光区域的相对位置关系移动工件台进行补偿；
S7：通过控制系统同步移动掩模台及工件台进行扫描曝光，形成图形区。
7.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述步骤S1和S3中，通过控制系统控制工件台步进运动，使工件台沿着曝光扫描方向移动。
8.根据权利要求6所述的曝光方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述掩模版与曝光区域的相对位置关系包括旋转关系、平移关系和缩放关系。
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