TW201500863A - 掩模整形裝置、方法及採用其的曝光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種掩模整形裝置，包括具有一上表面和一下表面的吸附裝置，以及具有一定位面的定位裝置，吸附裝置至少能相對於定位裝置在垂直方向上運動，吸附裝置的上表面朝向定位面且能與定位面相接合；其中，吸附裝置的下表面形成有一真空腔，用於連接至一負壓源從而通過負壓吸附一掩模；其中，吸附裝置的下表面還形成有至少一個正壓出口連接至一正壓源，用於在吸附掩模時持續向吸附裝置的下表面和掩模之間輸送正壓氣流，所述正壓氣流的大小被控制為在吸附裝置能够吸附掩模的情况下在吸附裝置的下表面和掩模之間形成一氣浮面。本發明還公開了一種掩模整形方法和曝光裝置。

Description

掩模整形裝置、方法及採用其的曝光裝置
本發明屬於光刻領域，涉及一種掩模整形裝置、方法及採用其的曝光裝置，尤其適用於大尺寸掩模的整形。
光刻裝置，主要用於積體電路(integrated circuit,IC)或平板顯示領域以及其它微型器件的製造。通過光刻裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準下依次成像在塗覆有光阻劑的晶片上，例如半導體晶片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類，一類是步進光刻裝置，掩模圖案一次曝光成像在晶片的一個曝光區域，隨後晶片相對於掩模(或稱掩模板)移動，將下一個曝光區域移動到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩模圖案曝光在晶片的另一曝光區域，重複這一過程直到晶片上所有曝光區域都擁有掩模圖案的像。另一類是步進掃描光刻裝置，在上述過程中，掩模圖案不是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像，在掩模圖案成像過程中，掩模與晶片同時相對於投影系統和投影光束移動。在上述的光刻設備中，需具有相應的裝置作為掩模板和矽片/基板的載體，裝載有掩模板的載體以及裝載有矽片/基板的載體產生精確的相對運動來滿足光刻需要。上述掩模板的載體被稱之為掩模台，矽片/基板的載體被稱之為承片台。
在掃描光刻裝置中，掩模台一般通過微動台和粗動台 構成，微動台完成掩模板的精密微調，粗動台完成掩模板的大行程掃描曝光運動。掩模板的交接是掃描光刻機中最為關鍵的一個動作流程，而對於曝光來說，掩模台的平面度(即垂向或者說Z向的變形程度)和位置精度會大大影響到曝光的品質。
但在大掩模板掃描光刻機中，比如應用於平板顯示領 域的拼接鏡頭光刻機中，G4.5代到G6一般採用520mm×610mm和520mm×800mm尺寸的掩模板，而G6以上則採用850mm×1200mm和850mm×1400mm尺寸的掩模板，甚至更大，以解决大面積曝光的效率問題。由於掩模板尺寸增大，上述掩模板厚度一般為8mm，此類大尺寸掩模板在吸附時會因本身的重量而引起變形，導致掩模板水平向位置發生變化，Z向變形可達50μm，這種情况如不加以控制，會對成像品質造成嚴重影響。
針對此問題，本領域人員採用光電探測系統對掩模水 平位置的Z向變化進行實時測量，然後將測量結果作為輸入來實時控制物鏡成像面，這一解决方案實現難度較大，對投影物鏡要求很高，成本也較大。還有一種曝光裝置，該裝置通過使用多個吸附點，對掩模板進行真空吸附，通過調節真空壓力大小來修正掩模的變形。但該裝置存在下列問題，由於掩模和其整形裝置位置固定，當掩模變形過大時，兩者間隙過大，負壓將不能形成。
本發明提供一種掩模整形裝置、方法及採用其的曝光裝置，可以克服掩模的變形，使掩模在曝光過程中有較好的平面度，從而提升曝光效果。
為了解决上述技術問題，本發明提供一種掩模整形裝 置，包括：一吸附裝置，具有一上表面和一下表面；一定位裝置，具有一定位面，所述吸附裝置至少能相對於所述定位裝置在垂直方向上運動，所述吸附裝置的上表面朝向所述定位面且能與所述定位面相接合；其中，所述吸附裝置的下表面形成有一真空腔，用於連接至一負壓源從而通過負壓吸附一掩模；其中，所述吸附裝置的下表面還形成有至少一個正壓出口連接至一正壓源，用於在吸附掩模時持續向吸附裝置的下表面和掩模之間輸送正壓氣流，所述正壓氣流的大小被控制為在吸附裝置能够吸附所述掩模的情况下在吸附裝置的下表面和掩模之間形成一氣浮面。
選擇性地，所述吸附裝置的下表面形成有多個正壓出口排列於所述真空腔的周圍。
選擇性地，所述吸附裝置包括一氣缸以及一活塞，所述活塞的一端位於氣缸內，將氣缸分為一正壓氣室和一負壓氣室，所述活塞的另一端以可活動方式連接至所述定位裝置。
進一步地，所述正壓氣室連接至所述正壓源，用於當正壓源開啟時驅使吸附裝置的上表面向定位裝置的定位面靠近。
進一步地，所述真空腔與所述負壓氣室相連通且通過所述負壓氣室連接至所述負壓源。
進一步地，所述活塞的另一端通過一球頭形鉸鏈連接至所述定位裝置。
進一步地，所述活塞及球頭形鉸鏈內形成有通道，所述負壓氣室與所述真空腔相連通且均通過所述通道連接至所述負壓源。
選擇性地，所述掩模的尺寸大於等於520mm×610 mm。
本發明還提供一種應用於上述掩模整形裝置的掩模整形方法，包括：正壓氣室內接入正壓，吸附裝置提升，等待掩模整形指令；接收掩模整形指令，停止往正壓氣室接入正壓，向負壓氣室接入負壓、向正壓出口通入正壓；吸附裝置下降到達掩模上方，吸附裝置吸附住掩模且在吸附裝置和掩模之間形成氣浮面；正壓氣室再次接入正壓，吸附裝置帶動掩模向上提升直至吸附裝置的上表面與定位面接合從而完成掩模整形。
本發明還提供一種曝光裝置，包括：至少一個照明裝置；至少一個物鏡，設置於所述至少一個照明裝置下方；一掩模台，設置於所述至少一個照明裝置和所述至少一個物鏡之間，用於承載一掩模；一基板台，設置於所述至少一個物鏡下方，用於承載一基板，所述至少一個照明裝置和所述至少一個物鏡協同工作以將掩模上的圖形轉移至基板上；以及至少一個掩模整形裝置，設置於掩模台上方，每個掩模整形裝置包括：一吸附裝置，具有一上表面和一下表面；一定位裝置，具有一定位面，所述吸附裝置至少能相對於定位裝置在垂直方向上運動，所述吸附裝置的上表面朝向所述定位面且能與所述定位面相接合；其中，所述吸附裝置的下表面形成有一真空腔，用於連接至一負壓源從而通過負壓吸附所述掩模；其中，所述至少一個掩模整形裝置的位置被設置為使得當每個掩模整形裝置的吸附裝置的上表面與定位裝置的定位面接合時，被吸附的掩模的至少部分表面是水平的；其中，每個掩模整形裝置的所述吸 附裝置的下表面還形成有至少一個正壓出口連接至一正壓源，用於在吸附掩模時持續向吸附裝置的下表面和掩模之間輸送正壓氣流，所述正壓氣流的大小被控制為在吸附裝置能够吸附所述掩模的情况下在吸附裝置的下表面和掩模之間形成一氣浮面。
選擇性地，所述曝光裝置包括多個照明裝置和多個物鏡，所述多個照明裝置在一水平方向上間隔排列，所述多個物鏡設置於所述多個照明裝置下方且與所述多個照明裝置協同工作以將掩模上的圖形轉移至基板上。
選擇性地，每個掩模整形裝置在水平方向上布置於相鄰兩個間隔排列的照明裝置之間。
選擇性地，所述掩模的至少部分表面包括位於所述至少一個照明裝置下方的部分表面。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：克服掩模的變形，使掩模在曝光過程中有較好的平面度，能較容易地在變形的掩模和吸附墊之間建立真空和氣浮面。
100‧‧‧掩模整形裝置
110‧‧‧吸附裝置
111‧‧‧真空腔
112‧‧‧正壓通道
113‧‧‧第一通道
120‧‧‧氣缸
121‧‧‧負壓氣室
122‧‧‧正壓氣室
123‧‧‧活塞
130‧‧‧球頭形鉸鏈
131‧‧‧第二通道
140‧‧‧氣浮面
150‧‧‧上表面
160‧‧‧下表面
200‧‧‧定位裝置
210‧‧‧定位面
300‧‧‧照明系統
400‧‧‧掩模台
500‧‧‧拼接物鏡
600‧‧‧基板台
700‧‧‧掩模
800‧‧‧照明視場
900‧‧‧基板
圖1為本發明一具體實施方式中掩模整形裝置的結構示意圖。
圖2為本發明一具體實施方式中掩模整形裝置的原理圖(不需要掩模整形)。
圖3為本發明一具體實施方式中掩模整形裝置的原理圖(需要掩模整形)。
圖4為本發明一具體實施方式中掩模整形裝置的工作流程圖。
圖5為本發明一具體實施方式中拼接鏡頭曝光裝置的結構示意 圖。
圖6為圖5中A-A面剖視圖。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能够更加明顯易懂，下面結合所附圖式對本發明的具體實施方式做詳細的說明。需說明的是，本發明圖式均採用簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
本發明之一種掩模整形裝置100，如圖1所示，並結合圖2~3，包括：吸附裝置110，其具有一上表面150和一下表面160，以及設置於所述吸附裝置110內的氣缸120，活塞123的一端位於所述氣缸120內，另一端通過一球頭形鉸鏈130與定位裝置200連接，所述活塞123的一端將所述氣缸120分為正壓氣室122和負壓氣室121兩部分，所述吸附裝置110底部設有一真空腔111，所述真空腔111可通過一第一通道113與所述負壓氣室121連通。具體地，正壓氣室122可連接至一外部的正壓源，從而往正壓氣室122內通正壓，負壓氣室121內可通負壓，負壓通過真空腔111進入負壓氣室121。當正壓氣室122內接入正壓時，吸附裝置110將被向上提升，從而利於將掩模700放入掩模台400(見圖5)。
請繼續參照圖1~3，所述真空腔111周圍設有正壓通道112，所述正壓通道112的入口端位於所述吸附裝置110側面，所述正壓通道112的出口端位於所述吸附裝置110的下表面160，所述正壓通道112的入口端可以與正壓氣室122連接至同一個外部的正壓源，但通過閥門分別控制正壓的接入，或者所述正壓通道112的入口端連接至不同於正壓氣室122的另一個正壓源，以單獨控制正壓 的接入。當正壓氣室122內停止接入正壓，而在往負壓氣室121內通入負壓的同時，向正壓通道112的入口端通入正壓，正壓從正壓通道112的出口端流出。因此，氣缸120和吸附裝置110會在重力的作用下下降，從而減小吸附裝置110和掩模700之間的距離，有利於真空和氣浮面的建立。當吸附裝置110將要與掩模700接觸時，在正壓通道112、負壓氣室121與真空腔111的作用下，吸附裝置110與掩模700之間會產生氣浮面140，因此吸附裝置100不能和掩模700接觸，但是由於兩者距離很近，真空腔111會產生真空，從而能將所述掩模700吸附起來。因此，本發明的掩模整形裝置100既可以吸附掩模700，又能確保吸附裝置110和掩模700的水平方向無摩擦，同時在兩者之間又有一定的連接剛度。
較佳地，由於吸附裝置110與定位裝置200之間採用球 頭形鉸鏈130連接的方式，使得當掩模700變形時，所述掩模整形裝置100會針對掩模面變形方向進行適應性的偏轉，來更好地建立真空和吸附掩模700。
較佳地，請繼續參照圖1，所述球頭形鉸鏈130中心設 有一第二通道131，所述負壓氣室121通過所述第二通道131與所述定位裝置200連通，也就是說，所述第二通道131是真空腔111和負壓氣室121的負壓端入口，該入口連接至一外部的負壓源。
請參照圖4，並結合圖1~3和圖5~6，本發明還提供一 種掩模整形方法，應用於所述的掩模整形裝置100中，包括：當掩模台400上無掩模700時，正壓氣室122內接入正壓，使得掩模整形裝置100提升，等待掩模整形指令，當然，所述掩模整形指令是由光刻機發出。
接著，接收掩模整形指令，停止往正壓氣室122接入 正壓，負壓氣室121開啟並接入負壓；具體地，當掩模台400上放置有掩模700時，光刻機向掩模整形裝置100發送掩模整形指令，掩模整形裝置100接收到指令後，正壓氣室122內停止通入正壓，負壓氣室121和真空腔111內通入負壓，同時往正壓通道112的入口端也通入正壓，當吸附裝置110的負壓形成時，負壓氣室121與真空腔111連通。
接著，吸附裝置110在自身的重力作用下下降，當吸 附裝置110將要和掩模700接觸時，吸附裝置110和掩模700之間形成氣浮面140，因此，吸附裝置110不能與掩模700接觸，又由於吸附裝置110與掩模700的距離很近，吸附裝置110的真空腔111處將產生真空，從而達到吸附掩模700的目的。
此時，吸附裝置110的負壓形成，負壓氣室121與真空 腔111連通。接著，正壓氣室122內再次接入正壓，氣缸120帶動掩模700向上提升直到吸附裝置110的上表面150與定位裝置200的定位面210接合，此時，吸附裝置110在垂直方向上具有雙向的剛度，既能够吸附掩模700，又可以保證掩模700和吸附裝置110無接觸，不會影響到掩模700隨掩模台400在水平向上的運動。較佳地，可以通過調節定位面210的高度，來保證吸附裝置110提升的高度，使得提升後的掩模700的表面保持水平，由此來克服掩模700的變形，因此，當掩模700變形較大時，只需要通過吸附裝置110將其提升即可完成整形，結構簡單，操作方便。
掩模700整形完成，實際應用過程中，只需重複上述 各步驟即可。
由上述可知，本發明的掩模整形裝置及方法可以有效 解决掩模變形的問題，因此尤其適用於大掩模的整形。下面將藉由實施例介紹本發明的掩模整形裝置及方法在大掩模板掃描光刻機中的應用。
請參照圖5~6，並結合圖1~3，本發明還涉及一種拼接 鏡頭曝光裝置，包括：所述的掩模整形裝置100(即包括吸附裝置110和定位裝置200)、照明系統300、掩模台400、拼接物鏡500和基板台600。其中，所述吸附裝置110用於吸附掩模並與所述定位裝置200的定位面210接合，所述定位面210設置於所述照明系統300與所述掩模台400之間，所述拼接物鏡500設置於所述掩模台400與所述基板台600之間，並且所述拼接物鏡500與所述照明系統300在垂直方向的位置對應。具體地，照明系統300為曝光裝置提供曝光光源，掩模台400支撑和定位掩模700，拼接物鏡500由多組鏡頭拼接而成，組成大視場曝光裝置，基板台600用於承載基板900，為基板提供支撑和定位功能。此外，本發明的拼接鏡頭曝光裝置還具有物距小、掩模700的大小尺寸兼容的特點。
請繼續參照圖1~6，所述照明系統300和拼接物鏡500 分別有多組，並且所述多組照明系統300和拼接物鏡500與所述掩模整形裝置100交叉布置。具體請重點參照圖6，可以看出各拼接鏡頭的布局位置(也就是照明光源300的照明視場800)和吸附裝置110的布置位置，通過交叉布局，將單鏡頭的小視場構成大的曝光視場，將掩模700上大的曝光圖形曝光在基板台600上，從而藉由在多個不影響視場的位置上布置吸附裝置110來克服掩模700的變形。
較佳地，如圖6所示，多組照明系統300可以沿水平X 方向排成多行，其位置可以由照明視場800反映，各行的照明系統300個數，即各行中沿水平Y方向排列的照明系統300個數，可以相同也可以不同。為了保證曝光效果，至少需要確保位於該多組照明系統300的照明視場800內的掩模部分保持平整。為此，在每一行照明系統300的每一側至少需要布置一個掩模整形裝置100，其數量及設置位置可以根據實際情况進行調整，在此不作任何形式的限制。 在遠離照明系統300和拼接物鏡500的位置，可以設置一個或多個掩模整形裝置100，也可以不設置以簡化裝置結構，因為遠離照明系統300和拼接物鏡500的掩模700表面即使存在不平整，也不會對曝光過程產生任何影響。
雖然圖5~6給出了將本發明的掩模整形裝置應用於具 有拼接物鏡的大掩模板掃描光刻機中，然而本發明不限於此，也可利用所述掩模整形裝置對中小尺寸的掩模板進行整形，以提高曝光品質。此外，所述掩模整形裝置也可以用於採用非拼接物鏡的曝光裝置中。
綜上所述，本發明提供的掩模整形裝置經由在吸附掩 模的過程中持續向掩模和吸附裝置下表面之間通入正壓氣流以形成一氣浮面，使得吸附裝置在成功吸附掩模的條件下不與掩模發生直接接觸，從而在掩模的水平移動過程中，不產生任何阻力。通過對曝光區域內的掩模部分進行吸附，可使該部分的掩模表面提升並保持平整，從而有效克服因重力作用而產生的掩模大變形，使掩模在曝光過程中有較好的平面度，從而提升曝光效果。
顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種修改和變型而不脫離本發明的精神和範圍。倘若本發明的這些修改和變型 屬於本發明申請專利範圍及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些修改和變型在內。
100‧‧‧掩模整形裝置
110‧‧‧吸附裝置
111‧‧‧真空腔
112‧‧‧正壓通道
113‧‧‧第一通道
121‧‧‧負壓氣室
122‧‧‧正壓氣室
123‧‧‧活塞
130‧‧‧球頭形鉸鏈
131‧‧‧第二通道
150‧‧‧上表面
160‧‧‧下表面
200‧‧‧定位裝置
210‧‧‧定位面

Claims (14)

  1. 一種掩模整形裝置，其特徵在於，包括：一吸附裝置，具有一上表面和一下表面；一定位裝置，具有一定位面，所述吸附裝置至少能相對於所述定位裝置在垂直方向上運動，所述吸附裝置的上表面朝向所述定位面且能與所述定位面相接合；其中，所述吸附裝置的下表面形成有一真空腔，用於連接至一負壓源從而通過負壓吸附一掩模；其中，所述吸附裝置的下表面還形成有至少一個正壓出口連接至一正壓源，用於在吸附掩模時持續向吸附裝置的下表面和掩模之間輸送正壓氣流，所述正壓氣流的大小被控制為在吸附裝置能够吸附所述掩模的情况下在吸附裝置的下表面和掩模之間形成一氣浮面。
  2. 如申請專利範圍第1項之掩模整形裝置，其中，所述吸附裝置的下表面形成有多個正壓出口排列於所述真空腔的周圍。
  3. 如申請專利範圍第1項之掩模整形裝置，其中，所述吸附裝置包括一氣缸以及一活塞，所述活塞的一端位於氣缸內，將氣缸分為一正壓氣室和一負壓氣室，所述活塞的另一端以可活動方式連接至所述定位裝置。
  4. 如申請專利範圍第3項之掩模整形裝置，其中，所述正壓氣室連接至所述正壓源，用於當正壓源開啟時驅使吸附裝置的上表面向定位裝置的定位面靠近。
  5. 如申請專利範圍第3項之掩模整形裝置，其中，所述真空腔與所述負壓氣室相連通且通過所述負壓氣室連接至所述負壓源。
  6. 如申請專利範圍第3項之掩模整形裝置，其中，所述活塞的另一 端通過一球頭形鉸鏈連接至所述定位裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項之掩模整形裝置，其中，所述活塞及球頭形鉸鏈內形成有通道，所述負壓氣室與所述真空腔相連通且均通過所述通道連接至所述負壓源。
  8. 如申請專利範圍第1項之掩模整形裝置，其中，所述掩模的尺寸大於等於520mm×610mm。
  9. 一種掩模整形方法，其係應用於申請專利範圍第3至8項中任一項之掩模整形裝置中，其特徵在於，包括：正壓氣室內接入正壓，吸附裝置提升，等待掩模整形指令；接收掩模整形指令，停止往正壓氣室接入正壓，向負壓氣室接入負壓、向正壓出口通入正壓；吸附裝置下降到達掩模上方，吸附裝置吸附住掩模且在吸附裝置和掩模之間形成氣浮面；正壓氣室再次接入正壓，吸附裝置帶動掩模向上提升直至吸附裝置的上表面與定位面接合從而完成掩模整形。
  10. 一種曝光裝置，其特徵在於，包括：至少一個照明裝置；至少一個物鏡，設置於所述至少一個照明裝置下方；一掩模台，設置於所述至少一個照明裝置和所述至少一個物鏡之間，用於承載一掩模；一基板台，設置於所述至少一個物鏡下方，用於承載一基板，所述至少一個照明裝置和所述至少一個物鏡協同工作以將掩模上的圖形轉移至基板上；以及至少一個掩模整形裝置，設置於掩模台上方，每個掩模整形裝置包括： 一吸附裝置，具有一上表面和一下表面；一定位裝置，具有一定位面，所述吸附裝置至少能相對於定位裝置在垂直方向上運動，所述吸附裝置的上表面朝向所述定位面且能與所述定位面相接合；其中，所述吸附裝置的下表面形成有一真空腔，用於連接至一負壓源從而通過負壓吸附所述掩模；其中，所述至少一個掩模整形裝置的位置被設置為使得當每個掩模整形裝置的吸附裝置的上表面與定位裝置的定位面接合時，被吸附的掩模的至少部分表面是水平的；其中，每個掩模整形裝置的所述吸附裝置的下表面還形成有至少一個正壓出口連接至一正壓源，用於在吸附掩模時持續向吸附裝置的下表面和掩模之間輸送正壓氣流，所述正壓氣流的大小被控制為在吸附裝置能够吸附所述掩模的情况下在吸附裝置的下表面和掩模之間形成一氣浮面。
  11. 如申請專利範圍第10項之曝光裝置，其中，所述曝光裝置包括多個照明裝置和多個物鏡，所述多個照明裝置在一水平方向上間隔排列，所述多個物鏡設置於所述多個照明裝置下方且與所述多個照明裝置協同工作以將掩模上的圖形轉移至基板上。
  12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，每個掩模整形裝置在水平方向上布置於相鄰兩個間隔排列的照明裝置之間。
  13. 如申請專利範圍第10項之曝光裝置，其中，所述掩模的尺寸大於等於520mm×610mm。
  14. 如申請專利範圍第10項之曝光裝置，其中，所述掩模的至少部分表面包括位於所述至少一個照明裝置下方的部分表面。
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