CN113009788A - 光刻装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光刻装置。所述光刻装置包括投影物镜以及位于所述投影物镜上方用来放置掩模版的掩模设置区，其中，在所述掩膜设置区和所述投影物镜之间设置有消光结构。由于所述光刻装置的消光结构能够阻止杂散光进入投影物镜，可以减小甚至消除杂散光对光刻装置曝光效果的影响，降低在基片表面形成非预定图形的风险，有助于提高曝光质量及生产良率。

Description

光刻装置
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种光刻装置。
背景技术
光刻(Photolithography)工艺是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，光刻工艺通常包括以下步骤：a)在基片(例如硅基片)上涂覆光刻胶形成光刻胶层；b)以掩模版(Reticle or Mask)为掩模，对基片上的光刻胶层进行曝光，将掩模版上的图形(Pattern)转移到光刻胶层上，再对曝光后的光刻胶层进行显影，形成图形化的光刻胶层。该光刻工艺中，步骤b)使用光刻装置完成曝光。
图1为利用现有的一种光刻装置进行曝光的示意图。图2为一种掩模版的平面示意图。如图1和图2所示，在进行曝光工艺时，光刻装置产生的入射激光通过光阑150(ARB)照射进入中继透镜120(Relay Lens)，然后照射到掩模版110中的芯片图案区域110a，再经过投影物镜130(Project Lens)的聚焦，照射到基片140上，目的是将掩模版110中芯片图案区域110a内的图形转移到光刻胶层。
但是，利用现有的光刻装置进行曝光的过程中，入射激光的周围还形成了一些杂散光也进入了投影物镜130，导致曝光效果较差。并且，最后得到的基片140上常常会形成鬼影(ghost image)，即还在基片140上形成了预设图案以外的图形。
研究发现，鬼影的形成与杂散光和掩膜版110的结构有关。例如，如图2所示，掩模版110具有包围芯片图案区域110a的边缘区域110b，并且通常在边缘区域110b内会设置一些图形(例如防静电环等)。入射激光在经过中继透镜120的过程中产生散射光，并且散射光发散到周围，会被物体(如光阑150)反射，一些反射后的散射光则可能会透过掩模版110的边缘区域110b的图形入射到投影物镜130内，导致最后在基片上形成鬼影。
鬼影问题影响曝光效果，尤其是，在一些对光敏感的器件(如图像传感器)的制作工艺中，上述曝光过程中由于散射光导致的鬼影会严重降低器件的质量，甚至造成报废，降低了生产良率。
发明内容
本发明提供一种光刻装置，可以减小散射光对光刻装置曝光效果的影响，有助于提高曝光质量及生产良率。
本发明提供一种光刻装置，所述光刻装置包括投影物镜以及位于所述投影物镜上方用来放置掩模版的掩模设置区，其中，在所述掩膜设置区和所述投影物镜之间设置有消光结构。
可选的，所述掩膜设置区设置的所述掩模版包括芯片图案区域以及位于所述芯片图案区域周围的边缘区域；所述消光结构具有对应于所述芯片图案区域的开口，所述消光结构在所述掩膜版下表面的正投影位于所述边缘区域，且覆盖至少部分所述掩模版的边缘区域。
可选的，所述掩模版在所述边缘区域内设置有透光结构，所述消光结构在所述掩膜版下表面的正投影覆盖所述透光结构。
可选的，所述消光结构为一体成型且呈环状的消光板。
可选的，所述消光结构包括至少两个可拆卸或组装的消光组件。
可选的，所述消光结构的上表面与所述掩模版的下表面之间具有设定间距，所述设定间距大于0且小于等于10mm。
可选的，所述消光结构的材料包括环氧树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、亚克力树脂、乙烯酯树脂、酰亚胺类树脂、聚氨酯类树脂、尿素树脂和三聚氰胺树脂的至少一种。
可选的，所述消光结构的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽和氧化锌中的至少一种。
可选的，所述光刻装置还包括中继透镜，在所述光刻装置的主光路上，所述中继透镜的两侧分别设置有光阑和所述掩膜版。
可选的，所述光阑朝向所述中继透镜的表面设置有抗反射层。
本发明的光刻装置包括投影物镜以及位于所述投影物镜上方用来放置掩模版的掩模设置区，其中，在所述掩膜设置区和所述投影物镜之间设置有消光结构。由于曝光所需的入射激光在传播到掩模版的过程中会产生杂散光(例如散射光)，设置在所述掩膜设置区和所述投影物镜之间的消光结构能够阻止非预定的杂散光进入所述投影物镜，减小甚至消除了杂散光对光刻装置曝光效果的影响，降低在基片表面形成非预定图形(例如鬼影)的风险，有助于提高曝光质量及生产良率。
附图说明
图1为利用现有的一种光刻装置进行曝光的示意图。
图2为一种掩模版的平面示意图。
图3为利用本发明一实施例的光刻装置进行曝光的示意图。
图4为本发明一实施的光刻装置中消光结构的平面示意图。
图5为本发明另一实施的光刻装置中消光结构的平面示意图。
附图标记说明：110-掩模版；110a-芯片图案区域；110b-边缘区域；120-中继透镜；130-投影物镜；140-基片；150-光阑；160-消光结构；160a-消光结构的开口；1601-第一消光组件；1602-第二消光组件；1603-第三消光组件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光刻装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了减小散射光对光刻装置曝光效果的影响，提高曝光质量及生产良率，本实施例提供一种光刻装置，所述光刻装置包括投影物镜以及位于所述投影物镜上方用来放置掩模版的掩模设置区，其中，在所述掩膜设置区和所述投影物镜之间设置有消光结构。
图3为利用本发明一实施例的光刻装置进行曝光的示意图。如图3所示，在所述光刻装置的主光路上，所述掩模设置区设置的掩模版110位于所述投影物镜130的上方，所述消光结构160设置在所述掩模版110和所述投影物镜130之间。
如图2所示，本实施例中，所述掩模设置区设置的掩模版110可以包括芯片图案区域110a以及位于所述芯片图案区域110a周围的边缘区域110b，例如所述边缘区域110b包围所述芯片图案区域110a。
图4为本发明一实施的光刻装置中消光结构的平面示意图。如图3和图4所示，所述消光结构160可以具有对应于所述芯片图案区域110a的开口160a，所述消光结构160在所述掩膜版110下表面的正投影可以位于所述边缘区域110b，且覆盖至少部分所述掩模版的边缘区域110b。具体的，所述消光结构160可以为一体成型且呈环状的消光板。
本实施例中，所述掩模版110在所述边缘区域110b内可以设置有透光结构，所述消光结构160在所述掩膜版110下表面的正投影可以覆盖所述透光结构。所述掩模版110在所述边缘区域110b内还可以设置有半透光结构，所述消光结构160在所述掩膜版110下表面的正投影还可以覆盖所述半透光结构。作为示例，所述透光结构可以包括防静电环(ESDRing)，所述防静电环可以环绕所述芯片图案区域110a，所述消光结构160在所述掩模版110下表面的正投影覆盖所述防静电环。
参考图3，入射激光在传播过程中产生的散射光例如通过透光结构和/或半透光结构透过所述边缘区域110b且被所述消光结构160吸收和/或遮挡而不能够进入所述投影物镜130，可以减小甚至消除杂散光对光刻装置曝光效果的影响，并可以降低散射光将所述边缘区域110b内的透明结构和/或半透镜结构的图形(例如防静电环的图形)传递到基底140上而形成非预定图形的风险，有助于提高光刻装置的性能及生产良率。
为了使得所述芯片图案区域110a内的图形可以顺利的传递到基片140上，所述消光结构160的开口160a的面积可以等于或略大于所述芯片图案区域110a的面积(即所述消光结构的开口160a的面积与所述芯片图案区域110a的面积相匹配，使透过芯片图案区域110a的光线不被消光结构160遮挡)。
通常生产不同产品使用的掩模版不同，不同掩模版上的芯片图案区域的面积也不同，为了使得光刻装置可以适用于芯片图案区域面积不同的掩模版，所述消光结构160可以包括至少两个可拆卸或组装的消光组件。图5为本发明另一实施的光刻装置中消光结构的平面示意图。作为示例，如图5所示，所述消光结构160可以包括可拆卸或组装的第一消光组件1601、第二消光组件1602和第三消光组件1603，所述第一消光组件1601、第二消光组件1602和第三消光组件1603均可以为板状，所述第一消光组件1601、第二消光组件1602和第三消光组件1603均具有开口且不同消光组件的开口面积不同；当第一消光组件1601、第二消光组件1602和第三消光组件1603组装在一起时，组装形成的消光结构160的开口等于所述第三消光组件1603的开口，此时所述消光结构160的开口面积最小，可以与芯片图案区域110a面积较小的掩模版配合适用；当所述芯片图案区域110a的面积增大时，可以拆卸所述第三消光组件1603以增大所述消光结构160的开口面积；当所述芯片图案区域110a的面积进一步增大时，可以一并拆卸所述第二消光组件1602和第三消光组件1603以进一步增大所述消光结构160的开口面积。
另一实施例中，所述消光结构160可以包括多个消光组件，各个所述消光组件均具有开口，且各个消光组件的开口面积不同，当所述掩模版的芯片图案区域110a的面积确定后，可以根据所述掩模版的芯片图案区域110a的面积选择开口面积相对应的消光组件，并将对应的消光组件设置在所述掩模版110和所述投影物镜130之间。
为了使得所述消光结构160可以吸收和/或遮挡住非预定的散射光，所述消光结构160的材料可以为热固性树脂或无机绝缘材料等能够阻止激光传播的材料。具体的，所述消光结构160的材料可以包括环氧树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、亚克力树脂、乙烯酯树脂、酰亚胺类树脂、聚氨酯类树脂、尿素树脂和三聚氰胺树脂中的至少一种，或者，所述消光结构160的材料可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽和氧化锌中的至少一种。但不限于此，在其他实施例中，所述消光结构的材料还可以包含玻璃膏和黑色颜料的树脂。
由于在吸收和/或遮挡散射光的过程中，所述消光结构160的温度可能会升高，为了避免所述消光结构160的热量传递到掩模版110上而影响所述掩模版110b的图形精度，本实施例中，如图3所示，所述消光结构160的上表面与所述掩模版110的下表面之间可以具有设定间距，且所述设定间距的大小可以根据实际情况调整，只要使得散射光不能从所述消光结构160的边缘(尤其时所述开口160a的边缘)进入投影物镜130即可。所述设定间距可以大于0且小于等于10mm，例如所述设定间距为5mm或8mm。
如图3所示，本实施例的所述光刻装置还可以包括中继透镜120，在所述光刻装置的主光路上，所述中继透镜120的两侧可以分别设置有光阑150和所述掩膜版110。所述中级透镜120可以用于将曝光所需的激光(例如入射激光)投射到所述掩模版的芯片图案区域110a。
衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)是能够在保持较高衍射效率的同时对光强分布进行精确控制的光学元件。本实施例中，所述中继透镜120可以包括多个衍射光学元件，所述多个衍射光学元件可以用于调整所述入射激光的能量分布。
所述光刻装置还可以包括光源(图3中未示出)，所述光源用于提供入射激光。所述光阑150可以用于调整所述入射激光进入所述中继透镜120的进光量。具体的，所述光阑150可以为孔径光阑，通过调整孔径光阑的开口孔径的大小，可以调节入射激光的进入后续光路的进光量，还可以调节光刻装置的分辨率。
为了进一步减小散射光对曝光效果的影响，本实施例中，可以在所述光阑150朝向所述中继透镜120的表面设置抗反射层，以减小光阑150对散射光的反射，有助于减小散射光经所述光阑150反射后照射到掩模版的边缘区域110b的概率，进而减小散射光聚焦并投影到基片140的概率。
所述抗反射层可以由多个金属氧化物层组成，各个所述金属氧化层的折射率可以不同。作为示例，所述抗反射层包括在所述光阑150朝向所述中继透镜120的表面上依次叠加设置的第一金属氧化层、第二金属氧化物层和第三金属氧化物层，所述第一金属氧化层具有一中等折射率，所述第二金属氧化物层具有一高折射率，所述第三金属氧化物层具有一低于所述第一金属氧化物层的低折射率，此处“低折射率”“中等折射率”和“高折射率”均是对第一金属氧化层、第二金属氧化物层和第三金属氧化物层的折射率进行比较而言的。
本实施例的光刻装置包括投影物镜130以及位于所述投影物镜上方用来放置掩模版110的掩模设置区，在所述掩膜设置区和所述投影物镜130之间设置有消光结构160，其中，所述掩膜设置区设置的所述掩模版110可以包括芯片图案区域110a以及位于所述芯片图案区域周围的边缘区域110b，所述消光结构160可以具有对应于所述芯片图案区域110a的开口160a，所述消光结构160在所述掩膜版110下表面的正投影可以位于所述边缘区域110b，且覆盖至少部分所述掩模版的边缘区域110b。由于曝光所需的入射激光在传播到掩模版110的过程中会产生杂散光(例如散射光)，设置在所述掩膜设置区和所述投影物镜130之间的消光结构160能够阻止非预定的杂散光例如通过所述边缘区域110b的防静电环进入所述投影物镜130，减小甚至消除了杂散光对光刻装置曝光效果的影响，降低在基片表面形成非预定图形(例如鬼影)的风险，有助于提高曝光效果及生产良率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种光刻装置，其特征在于，包括投影物镜以及位于所述投影物镜上方用来放置掩模版的掩模设置区，其中，在所述掩膜设置区和所述投影物镜之间设置有消光结构。
2.如权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述掩膜设置区设置的所述掩模版包括芯片图案区域以及位于所述芯片图案区域周围的边缘区域；所述消光结构具有对应于所述芯片图案区域的开口，所述消光结构在所述掩膜版下表面的正投影位于所述边缘区域，且覆盖至少部分所述掩模版的边缘区域。
3.如权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，所述掩模版在所述边缘区域内设置有透光结构，所述消光结构在所述掩膜版下表面的正投影覆盖所述透光结构。
4.如权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，所述消光结构为一体成型且呈环状的消光板。
5.如权利要求2所述的光刻装置，其特征在于，所述消光结构包括至少两个可拆卸或组装的消光组件。
6.如权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述消光结构的上表面与所述掩模版的下表面之间具有设定间距，所述设定间距大于0且小于等于10mm。
7.如权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述消光结构的材料包括环氧树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、亚克力树脂、乙烯酯树脂、酰亚胺类树脂、聚氨酯类树脂、尿素树脂和三聚氰胺树脂的至少一种。
8.如权利要求1所述的光刻装置，其特征在于，所述消光结构的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽和氧化锌中的至少一种。
9.如权利要求1或8任一项所述的光刻装置，其特征在于，所述光刻装置还包括中继透镜，在所述光刻装置的主光路上，所述中继透镜的两侧分别设置有光阑和所述掩膜版。
10.如权利要求9所述的光刻装置，其特征在于，所述光阑朝向所述中继透镜的表面设置有抗反射层。
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