CN114624964A - 一种曝光方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曝光方法及装置，其中所述曝光装置包括光源、照明系统、支架系统、掩模台、扫描运动台、物镜系统以及切换运动台，所述切换运动台用于实现硅片与掩模版之间相对位置的改变，以实现曝光场位置的切换。本发明通过设置切换运动台可以实现硅片与掩模版之间相对位置的改变，同时采用倍率为1：1的物镜，进而可以满足掩模图形小于硅片尺寸的情况下进行投影曝光，由于采用了比硅片或基板尺寸更小的掩模版，有效减少了设备的使用成本，满足制造高分辨率产品的条件。

Description

一种曝光方法及装置

技术领域

本发明涉及曝光设备技术领域，尤其涉及一种曝光方法及装置。

背景技术

光刻是将掩模版上的图形转移到涂覆有光致抗蚀剂(或称光刻胶)的硅片上，通过一系列生产步骤将硅片表面薄膜的特定部分除去的一种图形转移技术。其可被广泛用于集成电路(IC)及其封装、平板显示(FPD)、LED照明、微机电系统器件(MEMS)和其他精密器件的制造。

而光刻技术中的光刻设备是实现预期图形转移到基板或硅片目标区域上的一种工具。上述光刻设备具有接触式、接近式、1：1投影式和微缩投影式等多种工作方式，但不管采用上述任意一种工作方式的光刻设备均需要使用掩模版。

目前，为了在良率、分辨率和制造成本之间取得平衡，在显示面板、先进封装、LED等领域大量采用1:1投影式光刻设备，这种1:1投影式光刻设备可以分为非拼接投影式光刻机以及拼接投影式光刻机，但是这两种结构形式的光刻设备存在问题如下：

(一)非拼接投影式光刻机由于每个曝光场之间往往不需要拼接，因此单个曝光视场面积比较大，镜头成本比较高，增加了设备的使用成本。

(二)拼接投影式光刻机的运动台和镜头的成本均可大幅降低，但因为掩模版图形尺寸必须大于或等于硅片图形尺寸，造成掩模版尺寸大，掩模版加工成本高。例如生产6寸的硅片往往要用到7寸的掩模版，生产8寸的硅片需要用到9寸或10寸的掩模版，生产12寸的硅片需要用到14寸的掩模版。特别是目前掩模版制造厂商生产的高分辨率掩模版主要是6寸的，造成该类型光刻机无法制造高分辨率的产品。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种曝光方法及装置，以解决现有技术中的一个或多个问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种曝光方法，包括步骤如下：

上载掩模版以及上载硅片；

对所述掩模版对准；

对所述硅片调焦调平及对准；

还包括以下步骤：

将掩模版投影至硅片或基版的当前曝光场，使所述掩模版视场图案与当前曝光场的视场对应；

曝光完成硅片或基板当前曝光场的视场；

完成当前曝光场视场的曝光之后，切换至下一曝光场，使所述掩模版视场图案与下一曝光场的视场对应；

曝光完成硅片或基板下一曝光场的视场；

判断全部曝光场的视场是否都实现掩模版视场图案的曝光，若否，切换至未曝光曝光场的视场完成曝光；若是，取出硅片或更换未曝光硅片。

进一步的，每个所述曝光场的切换包括改变硅片相对掩模版的位置，使所述硅片曝光场的视场位置与所述掩膜版视场图案位置一致。

进一步的，每个所述曝光场的切换包括改变掩模版相对硅片的位置，使所述掩模版视场图案位置与所述硅片曝光场的视场位置一致。

进一步的，每个所述曝光场的曝光包括改变掩模版相对硅片的位置和/或改变硅片相对掩模版的位置，使所述硅片曝光场的视场位置切换至与掩模版视场图案位置一致和/或使所述掩模版视场图案位置切换至与硅片曝光场的视场位置一致。

进一步的，每个所述曝光场之间的切换按照预设切换顺序或按照非预设切换顺序进行切换。

所述预设切换顺序包括沿列方向切换和/或沿行方向切换。

相应的，本发明还提供一种使用上述曝光方法的曝光装置，所述曝光装置包括光源、照明系统、支架系统、掩模台、扫描运动台及物镜；

进一步的，所述曝光装置还包括切换运动台，所述切换运动台用于实现硅片与掩模版之间相对位置的改变，以实现曝光场位置的切换。

进一步的，所述切换运动台与所述扫描运动台连接，以用于实现硅片相对于掩模版位置可变。

进一步的，所述切换运动台与所述掩模台连接，以用于实现掩模版相对于硅片位置可变。

进一步的，所述切换运动台具有一部分与所述扫描运动台连接，所述切换运动台具有另一部分与掩模台连接，以用于实现硅片相对于掩模版位置可变和/或实现掩模版相对于硅片位置可变。

进一步的，所述切换运动台的具体结构如下：所述切换运动台包括

第一切换机构，所述第一切换机构用于实现第一方向的运动；

第二切换机构，所述第二切换机构用于实现第二方向的运动；

旋转机构，所述旋转机构用于实现旋转运动。

进一步的，所述物镜的倍率为1：1。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下

本发明通过设置切换运动台可以实现硅片与掩模版之间相对位置的改变，具体的，所述切换运动台与所述扫描运动台连接，以用于实现硅片相对于掩模版位置可变。所述切换运动台与所述掩模台连接，以用于实现掩模版相对于硅片位置可变。所述切换运动台具有一部分与所述扫描运动台连接，所述切换运动台具有另一部分与掩模台连接，以用于实现硅片相对于掩模版位置可变和/或实现掩模版相对于硅片位置可变。同时采用倍率为1：1的物镜，进而可以满足掩模图形小于硅片尺寸的情况下进行投影曝光，由于采用了比硅片或基板尺寸更小的掩模版，有效减少了设备的使用成本，满足制造高分辨率产品的条件。

附图说明

图1示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中曝光装置的结构示意图。

图2示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中掩模台的俯视图。

图3示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中掩模台的主视图。

图4示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中切换运动台的主视图。

图5示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中切换运动台的轴侧图。

图6示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中承载平台与第二垂向运动模组的连接示意图。

图7示出了本发明实施例一一种曝光方法及装置中测量机构的结构示意图。

图8为本发明实施例一一种曝光方法及装置中光源通过照明系统形成照明光、物镜视场以及曝光场的示意图。

图9为本发明实施例一一种曝光方法的流程示意图。

图10为本发明实施例一一种曝光方法及装置中将掩模版图案投影光刻至硅片曝光场的过程示意图。

图11为本发明实施例一一种曝光方法及装置中使用六边形曝光场的拼接曝光过程示意图。

图12为本发明实施例一一种曝光方法及装置中使用的六边形曝光场的结构示意图。

图13为本发明实施例一一种曝光方法及装置中使用的梯形曝光场的结构示意图。

图14为本发明实施例一一种曝光方法及装置中使用的三角形曝光场的结构示意图。

图15为本发明实施例一一种曝光方法及装置中使用的菱形曝光场的结构示意图。

图16为本发明实施例一一种曝光方法及装置中使用的四边形曝光场的结构示意图。

图17为本发明实施例一一种曝光方法及装置中各种使用拼接三角结构特征的曝光场结构示意图。

图18为本发明实施例二一种曝光方法及装置中曝光装置的结构示意图。

图19示出了本发明实施例二一种曝光方法及装置中切换运动台的主视图。

图20示出了本发明实施例二一种曝光方法及装置中切换运动台的轴侧图。

图21为本发明实施例二一种曝光方法及装置中将掩模版图案投影光刻至硅片曝光场的过程示意图。

图22示出了本发明实施例二一种曝光方法及装置中测量机构的结构示意图。

图23为本发明实施例二一种曝光方法及装置的流程示意图。

图24为本发明实施例三一种曝光方法及装置中曝光装置的结构示意图。

图25为本发明实施例三所述一种曝光方法及装置中切换运动台分别与掩模台以及扫描运动台连接的主视图。

图26为本发明实施例三所述一种曝光方法及装置中切换运动台分别与掩模台以及扫描运动台连接的轴侧图。

附图中标记：1、光源；2、照明系统；3、内部框架；4、掩模台；40、旋转轴承；41、第一底座；42、第一轴向运动机构；420、第一电机；4201、第一定子；4202、第一动子；421、第一导轨；422、第一滑块；423、第一移动板；43、第二轴向运动机构；431、第二滑块；432、第二导轨；433、第二电机；4331、第二定子；4332、第二动子；44、承版凸台；45、掩模版；46、承版台；47、第一垂向运动模组；471、伺服电机；472、滚子；473、凸轮；481、气浮垫安装座；482、气浮垫；483、真空吸附区；49、垂向模组安装座；5、物镜；6、对准机构；7、调焦调平机构；8、传输机构；9、测量机构；91、第一测量机构；92、第二测量机构；93、第三测量机构；94、第四测量机构；10、减震器；11、扫描运动台；110、第三轴向运动机构；1101、第三导轨；1102、第三滑块；111、第四轴向运动机构；1111、第四导轨；1112、第四滑块；12、切换运动台；120、旋转机构；121、第一切换机构；122、第二切换机构；13、基础框架；14、连接件；15、托盘；16、第一支撑架；17、吸附机构；18、承载平台；19、第二垂向运动模组。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种曝光方法及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。需要说明的是，附图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方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“X轴或X向”一词主要指于水平向平行的坐标轴或方向；“Y轴或Y向”一词主要指与水平向平行同时与X轴垂直的坐标轴或方向；“Z轴或Z向”一词主要指与X轴Y轴均垂直的坐标轴或方向；“Rz轴”一词主要指绕Z轴旋转的方向。

实施例一：

光刻技术中的光刻设备是实现预期图形转移到基板或硅片目标区域上的一种工具。本发明技术方案所提供的方法、装置适用于如图1所示的曝光装置，需要使用掩模版，并通过光源产生照明光，照明光通过掩模台4上的掩模版45投影至工件台上的硅片(或基板)，在光刻胶材料上光刻，形成曝光图案。

其中图1所示的曝光装置包括：照明系统2、支架系统、掩模台4、扫描运动台11以及物镜系统。

具体的，该光刻机的照明系统2可采用LED、汞灯或激光器照明，提供i线或gh线或ghi线或KrF或ArF或EUV曝光照明。需要说明的是，本发明并不局限于上述特定谱线光源，任何紫外、深紫外、极紫外等曝光光源均在本专利保护范围内容。

具体的，请继续参考图1，光源1通过照明系统2形成照明光。支架系统包括内部框架3、基础框架13以及减震器10，支架系统可将照明系统2、掩模台4、工件台系统、物镜系统固定于设备水平面进行使用。

具体的，上述基础框架13是光刻机外部世界的支撑基础，安置于隔振地基上。基础框架13上安装有减震器10，光刻机的镜头、调焦调平、对准等主要分系统均安装在减震器上面的内部框架3之上，内部框架3是整个光刻机内部世界的支撑框架。

具体的，物镜系统包括物镜5、对准机构6以及调焦调平机构7以及传输机构8，物镜5优选使用1：1倍率的物镜，对准机构6是指通过对准传感器分别或同时测量掩模面标记和硅片面标记，建立硅片与掩模图形之间精确的坐标关系。对准机构6可以采用图像识别方式，也可以采用光栅识别方式进行信号测量和提取。传输机构8可将待曝光的硅片传输至工件台系统，或者将掩模版传输至掩模台4。

下面描述所述掩模台4的具体结构如下：

请参考图3，所述掩模台4包括两组第一轴向运动机构42以及与每组所述第一轴向运动机构42连接的第二轴向运动机构43，其中所述第一轴向运动机构42设置于第一底座41的上表面。

请继续参考图3，所述第一轴向运动机构42包括第一电机420、第一导轨421以及第一滑块422，所述第一电机420采用三相直线电机并且具有第一定子4201以及第一动子4202，所述第一动子4202与第一移动板423连接，所述第一移动板423具有另一部分通过旋转轴承40与第一滑块422连接，所述第一滑块422与第一导轨421滑动连接，所述第一电机420的第一定子4201的磁场使第一动子4202在磁场中移动并带动第一滑块422相对于第一导轨421移动，以完成所述第一移动板423以及第一滑块422沿Y方向的平移运动。

进一步的，请继续参考图2和3，左右相邻的两组第一轴向运动机构42的第一动子4202与第二轴向运动机构43连接，在本发明实施例一所述的曝光装置中增加旋转轴承40，旋转轴承40与第一滑块422以及第一移动板423连接，利用旋转轴承40的解耦，第一轴向运动机构42可以实现Y向以及Rz向运动。

请继续参考图3，所述第二轴向运动机构43包括第二电机433、第二导轨432以及第二滑块431，所述第二电机433采用音圈电机并且具有第二定子4331以及第二动子4332，所述第二动子4332与第二滑块431连接，所述第二滑块431与所述第二导轨432滑动连接，承版台46与第二滑块431连接，同样的，当第二电机433通电时，第二定子4331的磁场使第二动子4332在磁场中移动并带动第二滑块431相对于第二导轨432移动，由此实现承版台46以及第二滑块431沿X方向的平移运动。

请参考图2和图3，多块承版凸台44位于所述承版台46的表面，各块承版凸台44共同将具有掩模图形的掩模版45吸附固定。为了保证所述承版台46移动的稳定性，在所述承版台46的底部设置气浮垫482，所述气浮垫482安装于气浮垫安装座481上，所述气浮垫安装座481固定于第一底座41。同时在所述承版台46的下方还设置真空吸附区483，所述承版台46的底部通过气浮垫482实现平移运动，而当承版台46运动至目标位置时，通过开启真空吸附区483的真空，并关闭气浮垫482的正压，可使所述承版台46被吸附固定。

请继续参考图2和图3，为了便于掩模版45的上版和下版动作，所述光刻系统设置至少三组第一垂向运动模组47，所述第一垂向运动模组47包括伺服电机471、滚子472以及凸轮473，利用伺服电机471带动滚子472转动并实现相对凸轮473倾斜面的移动，从而实现所述第一底座41作小幅度上升或下降运动。

当然在本发明的其他实施例中，所述第一垂向运动模组47也可以采用具有动子和定子的音圈电机直驱实现，其动子与第一底座41的下表面连接，其定子通交流电流后产生垂向移动磁场并驱动所述动子沿垂直方向运动，并驱动第一底座41以及安装于第一底座41表面的第一轴向运动机构42以及第二轴向运动机构43一起升降，从而实现掩模版45的上升或下降动作。

下面描述扫描运动台11的具体结构：

请参考图4和图5，所述扫描运动台11可以满足X方向和Y方向的长轴运动，其中水平向采用“H”型架构直驱结构控制X、Y轴长行程运动，该“H”型架构直驱结构包括第三轴向运动机构110以及第四轴向运动机构111，上述第三轴向运动机构110刚性连接于第一支撑架16，所述第一支撑架16与内部框架3连接。上述第三轴向运动机构110沿X方向运动，第四轴向运动机构111沿Y方向运动。

具体的，请继续参考图4和图5，所述第三轴向运动机构110设置在第一支撑架16的左右位置的两组第三导轨1101，在每组所述第三导轨1101上滑动连接第三滑块1102，每块所述第三滑块1102均通过电机(图中未示出)驱动，所述电机为现有公知技术，其包括定子以及动子，该动子与所述第三滑块1102连接，该电机具体为直线电机，该定子产生磁场使动子带动第三滑块1102沿X方向作平移运动。在左右相邻的两块第三滑块1102之间连接第四轴向运动机构111。

具体的，请继续参考图4和图5，所述第四轴向运动机构111包括第四导轨1111以及滑动连接于所述第四导轨1111的第四滑块1112，所述第四导轨1111连接于上述左右两块第三滑块1102之间。具体的，所述第四轴向运动机构111也具有与上述第三轴向运动机构110结构相同的电机，该电机的动子与第四滑块1112连接，通过该电机可驱动该动子控制第四滑块1112沿Y方向作平移运动。

进一步的，请继续参考图4及图5，上述第四滑块1112的上部刚性连接掩模台4，所述第四滑块1112的下部通过连接件14与托盘15连接，所述连接件14优选使用柔性簧片，所述柔性簧片保证水平高刚度和垂向低刚度。在所述托盘15的底部，于所述第一支撑架16的上表面还连接气动浮垫(图中未示出)，该气动浮垫为Y向气动浮垫，其能抵抗Y向运动的冲击力和Rz向的转矩，使托盘15可相对于第一支撑架16的表面进行滑动。

下面描述切换运动台12的具体结构如下：

请参考图4和图5，所述切换运动台12整体刚性连接于所述托盘15，所述切换运动台12包括第一切换机构121以及与所述第一切换机构121连接的第二切换机构122，所述切换运动台12还包括与第一切换机构121连接的旋转机构120。具体的，所述第一切换机构121实现沿第一方向的高精度运动，在本实施例一所述曝光装置中，所述第一切换机构121实现沿Y方向的高精度运动。同样的，所述第二切换机构122实现沿第二方向的高精度直线运动，在本实施例一所述曝光装置中，所述第二切换机构122实现沿X方向的高精度直线运动。所述旋转机构120刚性连接于第一切换机构121并实现小角度高精度的旋转运动。

具体的，请继续参考图4和图5，所述第一切换机构121与第二切换机构122互相垂直并以“十”字形布置，其中第一切换机构121、以及第二切换机构122中均具有电机(结构与上述第三轴向运动机构110、第四轴向运动机构111中的电机相同)，其中第二切换机构122中电机的动子与第一切换机构121的一部分连接，当第二切换机构122中电机的定子产生磁场之后驱动动子带动第一切换机构121整体沿Y方向运动。同样的，第一切换机构121中电机的动子与旋转机构120的一部分连接，当第一切换机构121中电机的定子产生磁场之后驱动动子带动旋转结构整体沿X方向运动。

请参考图6，所述曝光装置还具有第二垂向运动模组19，上述第二垂向运动模组19安装在旋转机构120上，所述第二垂向运动模组19采用音圈电机直驱的方式实现垂向运动。其中所述第二垂向运动模组19具有定子和动子，所述第二垂向运动模组19以三等分均布在所述承载平台18的底部，各第二垂向运动模组19的动子端与承载平台18连接，即承载平台18位于各第二垂向运动模组19的上方，所述承载平台18上具有吸附机构17用于吸附硅片，所述吸附机构17可以是一吸盘，所述吸盘通过管路与真空设备连接，以使所述吸盘具有吸附力可以吸附硅片。

当然，在本发明的其他实施例中，所述第二垂向运动模组19也可以设置三个或三个以上，其也可以是非均匀分布的，所述第二垂向运动模组19也可以采用与第一垂向运动模组47相同的结构实现上升和下降动作，如凸轮形式，其只要满足可以实现承载平台18可以上升或下降即可。

进一步的，请参考图1，本发明实施例一所述曝光装置还具有测量机构9，具体的，请参考图7，所述测量机构9靠近所述切换运动台12并且固定在内部框架3或扫描运动台11上，以用于采集切换运动台12相对于扫描运动台11的相对位置。

具体的，请参考图7，所述测量机构9包括第一测量机构91以及第二测量机构92，其中所述第一测量机构91用于测量所述切换运动台12沿Y方向的移动位置，所述第二测量机构92用于测量所述切换运动台12沿X方向的移动位置，所述第一测量机构91和所述第二测量机构92均采用激光干涉仪或激光尺。相应的，当需要测量Z向时可以通过编码器进行测量。

进一步的，请参考图1，上述曝光装置还具有调焦调平机构7，调焦调平机构7是通过调焦调平传感器测量硅片上表面，并据此调平硅片，驱动硅片进入焦深范围。所述调焦调平机构7具体采用调焦调平传感器，利用该调焦调平传感器测量硅片表面，若硅片的表面不平则控制部分第二垂向运动模组19或全部第二垂向运动模组19的动子上升或下降，以实现承载平台18整体的上升或下降，直至所述调焦调平传感器检测到硅片垂直面上的焦面误差消除之后，所述第二垂向运动模组19停止工作，以保证硅片的曝光区域处于最佳焦面位置。

请参考图1，所述对准机构6与投影物镜5连接，以用于测量掩模图形标记以及硅片标记，以建立硅片与掩模图形之间的坐标关系，在本发明实施例所述光刻系统中，所述对准机构6采用对准传感器。

请继续参考图1，所述内部框架3整体设置于隔振地基，所述内部框架3包括至少一减震器10以及与所述减震器10连接的基础框架13，在所述基础框架13上还设置传输机构8，所述传输机构8包括硅片传输装置以及掩模版传输装置，其分别实现在吸盘上放置或取出硅片以及在承版凸台44上放置或取出掩模版45。

上述光源1、照明系统2、物镜5、对准机构6及调焦调平机构7在扫描曝光过程中处于相对静止状态，掩模台4(含被其吸附的掩模版)固定于扫描运动台11中第四滑块1112的上部并随扫描运动台11一起作运动，切换运动台12置于扫描运动台11中托盘15的上部并且在扫描运动台11扫描曝光完成之后相对于扫描运动台11、掩模台4动作，使切换运动台12相对于扫描运动台11以及掩模台4的位置改变，以实现由一个曝光场向另一个曝光场切换，直至硅片上的所有曝光场均完成曝光。

基于上述曝光装置，如图11所示，本发明还提供一种曝光方法，包括：

S1：上载掩模版：请参考图1、图2、图3及图9，第一轴向运动机构42的第一电机420启动，通过第一动子4202带动第一滑块422相对于第一导轨421沿Y向移动至指定位置后，然后第二轴向运动机构43的第二电机433启动，其通过第二动子4332相对于所述第二导轨432沿X方向移动至指定位置。第一垂向运动模组47启动，所述第一垂向运动模组47的伺服电机471启动，其带动滚子472转动并实现凸轮473的转动以实现第一底座41沿Z向运动至上掩模版工位，传输机构8将掩模版45传输至承版凸台44上，掩模版45通过真空被吸附在承版凸台44上，然后通过第一垂向运动模组47运动使掩模版45到曝光垂向工位，再通过第一轴向运动机构42以及第二轴向运动机构43将所述掩模版45移动至曝光水平工位。

S2：上载硅片：请继续参考图1、图2、图3及图9，具体的，第三轴向运动机构110中定子产生磁场，动子沿X方向运动至指定位置之后第四轴向运动机构111中电机启动，第四轴向运动机构111中动子带动切换运动台12、承载平台18沿Y方向平移至指定位置，通过传输机构8将硅片放置于承载平台18上，由吸盘吸附硅片。相应的，上述硅片在本发明的其他实施例中也可以替换为PCB板、玻璃基板、化合物材料基板，对此，本发明不作进一步限定。

S3：硅片全场调焦调平：请参考图6和图9，通过调焦调平传感器对硅片的上表面进行测量，以获得硅片水平信息数据和表面信息数据，并使得硅片进入焦深范围。当需要调整硅片时，控制部分第二垂向运动模组19或全部第二垂向运动模组19的动子上升或下降，以实现承载平台18整体的上升或下降，直至所述调焦调平传感器检测到硅片垂直面上的焦面误差消除之后，所述第二垂向运动模组19停止工作，以保证硅片的曝光区域处于最佳焦面位置。

S4：硅片全场对准以及掩模对准：通过对准传感器分别或同时测量掩模版以及硅片，建立硅片与掩模版上掩模图形之间的坐标关系。

S5：请参考图8及图9，设硅片为12寸，掩膜版为6寸，假设掩模版的图形的尺寸为100mmX100mm，那么12寸的硅片可以分割成3X3的区域，在图8中具体为第一曝光场、第二曝光场、第三曝光场……至第九曝光场。切换运动台12以预设切换轨迹运动至第一曝光场的位置，该第一曝光场的位置即掩模版掩模图形与硅片的第一曝光场对应的曝光位置。

具体是驱动第一切换机构121以及第二切换机构122来进行，其中Y方向的移动是通过第一切换机构121中电机工作使定子产生磁场，通过动子带动旋转机构120、承载平台18、吸盘共同沿Y方向移动，而X方向的移动是通过第二切换机构122中电机工作使定子产生磁场，通过动子带动第一切换机构121的一部分沿X方向移动。

S6：请参考图1、图8、图9及图10，当掩模版掩模图形与硅片的第一曝光场位置固定后，扫描运动台11带动掩模台4扫描曝光硅片的第一曝光场区域(即当前曝光场区域)。图11中示意了使用六边形曝光场的拼接曝光过程示意图，其中虚线箭头示意出了扫描轨迹和方向，具体是扫描运动台11带动掩模台4运动至扫描开始(即扫描曝光的开始位置)处，由第三轴向运动机构110中定子通过磁场使动子带动第三滑块1102沿X方向运动至指定位置，然后由第四轴向运动机构111中的动子带动第四滑块1112沿Y方向移动，由于第四滑块1112通过连接件14连接托盘15，掩模台4也与第四滑块1112连接，并且切换运动台12是设置在托盘15上的，因此该第四滑块1112移动带动整个切换运动台12、掩模台4整体移动。

请继续参考图11，照明系统2收集光束并经过掩模版的掩模图形以及物镜5之后在镜头曝光视场上形成曝光光斑。请参考图12，本发明实施例一中在镜头曝光视场上形成的是六边形曝光光斑。

在沿扫描轨迹进行扫描曝光的过程中，上述掩模台机构4也可通过第一轴向运动机构42和第二轴向运动机构43的平移运动实现带有掩模图形的掩模版45相对扫描运动台11进行小范围实时调整相对位置，以掩模版45的运动来实时补偿硅片实际图形位置与硅片理论位置的偏差(根据对准标记位置的偏差计算相关误差)，从而提高光刻系统的套刻精度。当然，在本实施例一所述光刻系统中切换运动台12可在扫描运动台11扫描曝光的过程中相对扫描运动台11小范围实时调整位置，从而进一步实时补偿硅片实际图形位置和硅片理论图形位置的偏差，更进一步精确地提高了光刻系统的套刻精度。

当然，在本发明的其他实施例中，在镜头曝光视场上形成的曝光光斑形貌可以是不同的，例如图13所示可以是梯形，可以如图14所示是三角形，可以如图15所示是菱形，可以如图16所示是四边形，也可以是除上述形状之外的其他任意形状。

通过两个拼接视场拼接区域的拼接三角结构特征提高拼接精度，防止拼接曝光时拼接边缘的能量突变，如图19所示。

本应用例可采以六边形物镜静态视场拼接曝光为例说明拼接过程，如图12所示，在对曝光区域进行拼接曝光时，可以将非曝光区域，即视场中不需要曝光的区域通过掩模版铬边进行遮挡，对曝光区域通过拼接曝光场方式进行拼接曝光。

请参考图10左侧附图，以曝光场内两次拼接曝光为例，也即掩模版拼接视场图案abcd对应曝光场的拼接视场abcd，掩模版拼接视场图案efgh对应曝光场的拼接视场efgh。掩模版本次曝光按照图11所示扫描轨迹进行拼接扫描曝光当前曝光场，也即将掩模版拼接视场图案abcd投影曝光到当前曝光场的拼接视场abcd，将掩模版拼接视场图案efgh投影曝光到至当前曝光场的拼接视场efgh；请参考图10中间附图，则接下来曝光下一个曝光场时，切换运动台12移动硅片至下一个曝光场中的拼接视场efgh，使下一曝光场中的拼接视场efgh与掩模版中的拼接视场图案efgh对应，然后再按照图11所示扫描轨迹进行扫描曝光该曝光场的拼接视场abcd和拼接视场efgh即可。例如，请参考图8以及图10，以第一曝光场为例，假设掩模版本次曝光是将拼接视场图案efgh投影至第一曝光场的拼接视场efgh，则下次曝光时，切换运动台12可以移动硅片至第二曝光场的拼接视场efgh，同时对应掩模版拼接视场图案efgh。可选地，切换运动台12可以移动硅片到第二曝光场的拼接视场abcd，同时对应掩模版拼接视场图案abcd。

每个曝光场内拼接曝光次数根据需要而定，本示例并不限缩曝光场内拼接曝光次数。

S7：请参考图8、图9以及图10，当完成第一曝光场的曝光后，所述切换运动台12按照预设切换顺序以及按照预设切换轨迹切换到第二曝光场。当然，在本发明的其他实施例中，所述切换运动台12也可以按照非预设切换顺序切换到其他曝光场，例如在第一曝光场内的拼接视场扫描曝光完成之后，可以切换到除第二曝光场之外的任意曝光场进行扫描曝光，只需要满足下一个曝光场中的拼接视场与掩模版中的拼接视场图案对应即可。

具体的，请参考图10右侧附图，通过扫描运动台11动作，使掩模版和硅片相对于物镜5移动，使掩模版的拼接视场图案abcd和efgh分别投影曝光至当前曝光场相对应的拼接视场abcd和efgh。当当前曝光场的拼接视场abcd和efgh均曝光完成之后，通过切换运动台12进行场间切换将当前曝光场内的拼接视场abcd或efgh切换至下一个曝光场内的拼接视场abcd或efgh，再进行扫描曝光。

在本实施例一所述曝光方法中，所述预设切换轨迹可以沿列方向进行切换，所述预设切换顺序可以为：第一曝光场、第二曝光场、第三曝光场……至第九曝光场，在所述预设切换顺序中，第一曝光场位于整个曝光场的左上角。

当然，在本发明的其他实施例中，在所述预设轨迹以列方向切换不变的情况下，所述第一曝光场可以位于整个曝光场的左下角、右上角、右下角。第一曝光场可以是所有曝光场中的任意一个，曝光场的切换顺序也是可以随机定义的。

同样的，在本发明的其他实施例，所述切换轨迹也可以沿行方向进行切换，同样的，在该种情况下所述切换顺序也为：第一曝光场、第二曝光场、第三曝光场……至第九曝光场，所述第一曝光场可以位于整个曝光场的左上角、左下角、右上角以及右下角等，对此本发明不作进一步限定。

需要说明的是，上述针对实施例的预设切换顺序以及预设切换轨迹根据实际软件控制的需要进行设置，只要能将掩模板上的图案通过掩模台投影，并将硅片(或基板)通过扫描运动台按切换顺序和切换轨迹切换到对应区域，所述对应区域即指硅片待曝光的曝光场与掩模版的掩模图形位置相对应，就可以实现本发明技术方案所需的曝光。

S8：请参考图8及图9及图10，扫描运动台11带动掩模台4扫描曝光硅片的第二曝光场区域(即当前曝光场区域)，同样的，曝光场的扫描拼接方法可以参考步骤S6的过程及内容，此处不再赘述。

S9：请参考图9，判断硅片是否全部被曝光，若未被全部曝光，则返回至S7，由切换运动台12切换至需要曝光的曝光场的对应位置，由扫描运动台11带动掩模台4继续沿扫描轨迹进行扫描曝光，直至全部需曝光的曝光场被曝光，请参考图10，在本实施例一所述曝光装置及方法中，即需将第一曝光场至第九曝光场全部曝光完成，才可实现对当前硅片曝光完成。

S10：当前硅片曝光完成后，通过硅片传输装置下载曝光完成的硅片，并上载新的未曝光的硅片，直至完成所有硅片的曝光。

相应的，在曝光过程中若需要下载或更换掩膜版，由人工手动或由掩模版传输装置下载或更换掩模版。

实施例二：

请参考图18至图23，实施例二与实施例一的结构及工作过程大部分相同，不同的是切换运动台12由实施例一中切换运动台12与扫描运动台11连接改变为切换运动台12具有部分与掩模台4连接，以实现曝光场曝光时掩模版相对于硅片移动，以切换掩模版至硅片对应曝光场进行曝光。

请参考图19以及图20，在本发明实施例二所述曝光装置中，所述切换运动台12的第一切换机构121设置于扫描运动台11中第四滑块1112的上表面，切换运动台12的结构与实施例一相同，掩模台4设置于第二切换机构122上。所述旋转机构120设置于托盘15。

同样的，请参考图22，测量机构9设置靠近切换运动台12并且固定在内部框架3上。具体的，所述测量机构9包括对掩模台4(主要是承版台46)Y向进行检测的第三测量机构93以及对掩模台4(主要是承版台46)X向进行检测的第四测量机构94。

相应的，根据实施例二所述曝光装置实现的曝光方法与实施例一大部分相同，不同的是在步骤S5以及步骤S7中具有区别，其区别如下：

步骤S5：请参考图19至图23，由切换运动台12运动带动掩模台4相对硅片移动，使掩模版上的掩模图形移动至硅片第一曝光场对应的曝光位置，具体是驱动第一切换机构121以及第二切换机构122来进行，其中Y方向的移动是通过第一切换机构121中电机工作使定子产生磁场，通过动子带动第二切换机构122沿Y方向移动，而X方向的移动是通过第二切换机构122中电机工作使定子产生磁场，通过动子带动掩模台4沿X方向移动。

步骤S7：请参考图23，同样的，当完成第一曝光场的曝光后，所述切换运动台12按照预设切换顺序以及按照预设切换轨迹切换到第二曝光场。

具体的，请参考图8以及图21的左侧附图，假设当前曝光场即为第一曝光场，当掩模版本次曝光的拼接视场图案投影至当前曝光场中的拼接视场efgh之后，在扫描曝光完成之后，则在下一次曝光时，首先通过切换运动台12中的第一切换机构121以及第二切换机构122移动，掩模台4上掩模版的位置被改变，掩模版的拼接视场图案abcd投影至与下一个曝光场(即第二曝光场)内拼接视场图案abcd相对应，请参考图21的中间附图，附图中的虚线表示照明光，照明光以及物镜5均不与掩模版拼接视场图案abcd以及下一个曝光场内的拼接视场abcd对应，此时扫描运动台11运动，扫描运动台11中第三轴向运动机构110以及第四轴向运动机构111动作，使掩模台4上的掩模版的拼接视场图案abcd以及硅片拼接视场abcd共同移动到物镜5的中心线，并且与照明光处于同一中心线，同时由于掩膜版的拼接视场图案abcd与下一个曝光场的拼接视场abcd对应，进而可以按照图11所示扫描轨迹进行扫描曝光。可选地，切换运动台12可以移动硅片到第二曝光场的拼接视场efgh，同时对应掩模版拼接视场图案efgh。

实施例二的其余步骤均与实施例一一致，对此不作进一步赘述。

实施例三：

请参考图24至图26，实施例三与实施例一的结构及工作过程大部分相同，不同的是切换运动台12由实施例一中切换运动台12与扫描运动台11连接改变为切换运动台12具有一部分与掩模台4连接，切换运动台12具有另一部分与扫描运动台11连接，以实现曝光场曝光时掩模版相对于硅片移动和/或实现硅片相对于掩模版移动。

具体的，请参考图24至图26，所述切换运动台12中第一切换机构121与掩模台4连接，具体的，所述第一切换机构121中动子与掩模台4连接，由此可通过第一切换机构121的动子驱动掩模台4沿Y方向移动。同样的，第二切换机构122设置于托盘15，所述第二切换机构122的动子与旋转机构120连接，可通过第二切换机构122的动子带动旋转机构120沿X方向移动。

相应的，根据实施例三所述曝光装置实现的曝光方法与实施例一大部分相同，不同的是在步骤S5以及步骤S7中具有区别，其区别如下：

步骤S5：请参考图24至图26，由切换运动台12的一部分运动带动掩模台4相对硅片移动，以及由切换运动台12的另一部分运动带动硅片相对掩模台4移动，使掩模版上的掩模图形以及硅片第一曝光场分别移动至同一位置即对应的曝光位置。

具体是驱动第一切换机构121以及第二切换机构122来进行，其中Y方向的移动是通过第一切换机构121中电机工作使定子产生磁场，通过动子带动掩模台4沿Y方向移动。同样的，通过第二切换机构122中电机工作使定子产生磁场，通过动子带动旋转机构120、承载平台18、吸盘共同沿X方向移动。

步骤S7：请参考图24至图26，同样的，当完成第一曝光场的曝光后，该切换运动台12按照预设切换顺序以及按照预设切换轨迹切换到第二曝光场。

实施例三的其余步骤均与实施例一一致，对此不作进一步赘述。

作为实施例三的一种布局变化，实施例三中也可以把所述切换运动台12中第二切换机构122与掩模台4连接，由此可通过第二切换机构122的动子驱动掩模台4沿X方向移动。同样的，第一切换机构121设置于托盘15，所述第一切换机构121的动子与旋转机构120连接，可通过第一切换机构121的动子带动旋转机构120沿Y方向移动。

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 (12)

1.一种曝光方法，包括步骤如下：

上载掩模版以及上载硅片；

对所述掩模版对准；

对所述硅片调焦调平及对准；

其特征在于还包括以下步骤：

将掩模版投影至硅片或基版的当前曝光场，使所述掩模版视场图案与当前曝光场的视场对应；

曝光完成硅片或基板当前曝光场的视场；

完成当前曝光场视场的曝光之后，切换至下一曝光场，使所述掩模版视场图案与下一曝光场的视场对应；

曝光完成硅片或基板下一曝光场的视场；

判断全部曝光场的视场是否都实现掩模版视场图案的曝光，若否，切换至未曝光曝光场的视场完成曝光；若是，取出硅片或更换未曝光硅片。

2.如权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：每个所述曝光场的切换包括改变硅片相对掩模版的位置，使所述硅片曝光场的视场位置与所述掩膜版视场图案位置一致。

3.如权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：每个所述曝光场的切换包括改变掩模版相对硅片的位置，使所述掩模版视场图案位置与所述硅片曝光场的视场位置一致。

4.如权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：每个所述曝光场的曝光包括改变掩模版相对硅片的位置和/或改变硅片相对掩模版的位置，使所述硅片曝光场的视场位置切换至与掩模版视场图案位置一致和/或使所述掩模版视场图案位置切换至与硅片曝光场的视场位置一致。

5.如权利要求1所述的曝光方法，其特征在于：每个所述曝光场之间的切换按照预设切换顺序或按照非预设切换顺序进行切换。

6.如权利要求5所述的曝光方法，其特征在于：所述预设切换顺序包括沿列方向切换和/或沿行方向切换。

7.一种使用权利要求1～6任意一项曝光方法的曝光装置，所述曝光装置包括光源、照明系统、支架系统、掩模台、扫描运动台及物镜；其特征在于：

所述曝光装置还包括切换运动台，所述切换运动台用于实现硅片与掩模版之间相对位置的改变，以实现曝光场位置的切换。

8.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于：所述切换运动台与所述扫描运动台连接，以用于实现硅片相对于掩模版位置可变。

9.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于：所述切换运动台与所述掩模台连接，以用于实现掩模版相对于硅片位置可变。

10.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于：所述切换运动台具有一部分与所述扫描运动台连接，所述切换运动台具有另一部分与掩模台连接，以用于实现硅片相对于掩模版位置可变和/或实现掩模版相对于硅片位置可变。

11.如权利要求8～10所述的曝光装置，其特征在于：所述切换运动台的具体结构如下：所述切换运动台包括

第一切换机构，所述第一切换机构用于实现第一方向的运动；

第二切换机构，所述第二切换机构用于实现第二方向的运动；

旋转机构，所述旋转机构用于实现旋转运动。

12.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于：所述物镜的倍率为1：1。

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