TW201504767A - 一種晶圓步進曝光裝置及一種晶圓步進曝光方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶圓步進曝光裝置，應用於晶圓及光罩，晶圓表面具有光阻層，且晶圓之複數個區域中之一的尺寸與光罩之圖案區相仿，裝置包括晶圓承載台、光罩承載台以及光源。晶圓承載台用以固定晶圓；光罩承載台用以固定光罩，且與晶圓承載台間可進行相對運動，用以使光罩之圖案區對準該等區域中之一，其中，固定有光罩之光罩承載台與固定有晶圓之晶圓承載台直接接觸或僅具有空隙；光源提供光線，用以穿過光罩之圖案區而對光阻層進行曝光。另外，本發明另提供一種晶圓步進曝光方法。

Description

一種晶圓步進曝光裝置及一種晶圓步進曝光方法

一種晶圓曝光裝置及一種晶圓曝光方法，尤指一種晶圓步進曝光裝置及一種晶圓步進曝光方法。

隨著積體電路(integrated circuit)微小化與三維結構的發展，需要微米等級的曝光精度，導致製程成本非常昂貴。例如，對300毫米或450毫米尺寸的晶圓進行曝光，習知的接觸式曝光裝置(contact printing)或是近接式曝光裝置(proximity printing)則需要350毫米或500毫米尺寸的光罩，不僅造價非常貴，且生產製程中的缺點密度，也令人相當困擾。

另外，習知的投射式晶圓步進曝光裝置(projection printing)於光罩與晶圓之間配置投射透鏡(reduction lens)，而有景深(depth of focus)的限制，無法使用厚膜光阻。再者，前述晶圓曝光裝置具有水銀燈或雷射光源、濾光片、聚光透鏡(condenser lens)等多層設計，不僅造價成本高，亦因製程溫度而影響對準精度。有鑑於此，如何降低晶圓曝光裝置的製造成本，並維持良好的曝光精度，為本案發展之目的。

本發明之一目的在於降低晶圓曝光裝置的製造成本，並維持良好的曝光精度，為達前述目的，本發明提供一種晶圓步進曝光裝置，應 用於晶圓及光罩，晶圓表面具有光阻層，且晶圓之複數個區域中之一的尺寸與光罩之圖案區相仿，裝置包括晶圓承載台、光罩承載台以及光源。晶圓承載台用以固定晶圓；光罩承載台用以固定光罩，且與晶圓承載台間可進行相對運動，用以使光罩之圖案區對準該等區域中之一，其中，固定有光罩之光罩承載台與固定有晶圓之晶圓承載台可操作至直接接觸或僅具有空隙；另外，光源提供光線，用以穿過光罩之圖案區而對光阻層進行曝光。

在本發明之一實施例中，上述之光罩承載台與晶圓承載台可進行與晶圓承載台法向量垂直之相對運動，相對運動之距離介於0至450毫米間。

在本發明之一實施例中，上述之光罩承載台與晶圓承載台可進行與晶圓承載台法向量平行之相對運動，相對運動之距離介於0至30毫米。

在本發明之一實施例中，上述之晶圓尺寸係光罩尺寸的1至45倍，且光罩尺寸係其圖案區的1至45倍。

在本發明之一實施例中，上述之光罩之圖案區中的圖案線寬與經曝光後於晶圓中所完成之圖案線寬實質上相等。

為達前述目的，本發明提供一種晶圓步進曝光裝置，應用於晶圓及光罩，晶圓表面具有光阻層，且晶圓之複數個區域中之一的尺寸與光罩之圖案區相仿，裝置包括晶圓承載台、光罩承載台以及光源。晶圓承載台用以固定晶圓；光罩承載台用以固定光罩，且與晶圓承載台間可進行相對運動，用以使光罩之圖案區對準該等區域中之一，其中，光罩與光阻層直接接觸或僅具有空隙；另外，光源提供光線，用以穿過光罩之圖案區而對光阻層進行曝光。

為達前述目的，本發明提供一種晶圓步進曝光方法，其包括提供晶圓，晶圓具有複數個區域，且晶圓表面具有光阻層；將曝光模組對準晶圓之該等區域之一，其中，曝光模組包含光罩與光源，且光罩之圖案 區之尺寸與該等區域中之一相仿；將光罩鄰近光阻層至僅留空隙或與光阻層直接接觸；光源提供光線穿過光罩之圖案區而對光阻層進行曝光；以及曝光模組與晶圓進行相對運動。

在本發明之一實施例中，上述之晶圓步進曝光方法，其中利用曝光模組與晶圓間進行與晶圓法向量垂直之相對運動，相對運動之距離介於0至450毫米間，用以使該等區域中之一的部分光阻層進行曝光後，再使該等區域中之另一的部份光阻層進行曝光。

在本發明之一實施例中，上述之晶圓步進曝光方法，其中利用曝光模組與晶圓間進行與晶圓法向量平行之相對運動，相對運動之距離介於0至30毫米，使該等區域之一的部分光阻層進行曝光。

在本發明之一實施例中，上述之晶圓配置於晶圓承載台上，晶圓承載台進行移動，使曝光模組與晶圓間進行相對運動。

在本發明之一實施例中，上述之晶圓步進曝光方法，其中，經曝光後於晶圓中所完成之圖案線寬與光罩之圖案區域中的圖案線寬實質上相等。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10‧‧‧晶圓承載台

100、200‧‧‧晶圓步進曝光裝置

12‧‧‧晶圓

120‧‧‧複數個區域

121~124‧‧‧區域

13‧‧‧光阻層

20‧‧‧光罩承載台

25‧‧‧光罩

251‧‧‧圖案區

30‧‧‧光源

301‧‧‧光線

圖1係本發明之晶圓步進曝光裝置之一第一實施例之側面示意圖。

圖2係本發明之晶圓步進曝光裝置之一第二實施例之側面示意圖。

圖3係本發明之晶圓步進曝光裝置中部分元件之運作示意圖。

請參見圖1，圖1係本發明之晶圓步進曝光裝置之一第一實 施例之側面示意圖。本實施例之晶圓步進曝光裝置100包括晶圓承載台10、光罩承載台20及光源30。晶圓承載台10用以固定晶圓12，可使晶圓12固定於晶圓承載台10上，而光罩承載台20用以固定光罩25，光罩承載台20可夾住光罩25兩側或環繞光罩25邊緣(如圖3所示)，或其他類似固定的方式，只要不遮蔽住光罩25的圖案區251即可，其中，光罩25尺寸可大於圖案區251尺寸，可介於1倍至45倍之間。此外，晶圓12尺寸可為光罩25的1倍至45倍，而晶圓12表面具有光阻層13，且晶圓12具有複數個區域120，每個區域之尺寸可一致(如圖3所示)。光罩承載台20配置於晶圓承載台10上方，使光罩25可面對晶圓12具有光阻層13的那面。

本實施例之晶圓承載台10與光罩承載台20間可進行相對運動，用以使晶圓12/晶圓承載台10與光罩25進行相對運動，使光罩25之圖案區251可對準晶圓之該些區域120中之一，例如，光罩25之圖案區251對準晶圓12之區域121。請參見圖3，於本實施例中，光罩承載台20與晶圓承載台10可進行與晶圓承載台10法向量平行之相對運動，即沿著Z軸進行相對運動，例如，光罩承載台20固定不動，而晶圓承載台10向上移動，相對運動之距離可介於0至30毫米。另外，光罩承載台20與晶圓承載台10亦可進行與晶圓承載台10法向量垂直之相對運動，例如，光罩承載台20固定不動，而晶圓承載台10沿著X軸或Y軸或由X軸與Y軸所構成之平面上任一方向移動，相對運動之距離可介於0至450毫米間。

值得注意的是，晶圓步進曝光裝置100所應用之光罩25的圖案區251之尺寸與晶圓12中每個區域相仿，亦即，由於本實施例之圖案區251中的圖案線寬與經曝光後於晶圓12中所完成之圖案線寬實質上相等(圖未示)，晶圓承載台10與光罩承載台20間不需配置如習知晶圓步進曝光裝置之投射透鏡，因此，固定有光罩25之光罩承載台20與固定有晶圓12之晶圓承載台10間僅具有空隙，換言之，光罩25和光罩承載台20的組合與晶圓12和晶圓承載台10之組合間僅具有空隙，如圖1所示，光罩25 與晶圓12間僅具有空隙。據此，本實施例不僅可達到節省製程成本之目的，亦可解決景深的限制。

另外，光源30可配置於光罩承載台20上方，可提供光線301，用以穿過光罩25之圖案區251而對光阻層13進行曝光，例如對晶圓12區域121之部分光阻層13進行曝光，將光罩25圖案區251之圖案轉移至晶圓12區域121上。光源30可包含發光二極體陣列(LED array)及微透鏡(micro lens array)陣列(圖未示)，且發光二極體陣列與微透鏡陣列相互對準，據此，可取代習知曝光裝置所使用的水銀燈或雷射，以及濾光片、聚光透鏡及投射透鏡等多層設計，可避免製程熱膨脹而導致多層對準有所誤差，因此可提高穩定性，並可降低製程成本。

另外，固定有光罩之光罩承載台可直接接觸固定有晶圓之晶圓承載台，換言之，光罩和光罩承載台之組合直接接觸晶圓和晶圓承載台之組合。請參見圖2，圖2係本發明之晶圓步進曝光裝置之一第二實施例之側面示意圖。例如，在第二實施例之晶圓步進曝光裝置200中，光罩25直接接觸晶圓12，即光罩25可直接接觸晶圓12之光阻層13；或是依照其他設計變化，光罩承載台20直接接觸晶圓10承載台(圖未示)。據此，晶圓步進曝光裝置200亦可達到降低製程成本、解決景深限制以及提高裝置穩定度。

本發明另提供晶圓步進曝光方法之一實施例。請參見圖1至圖3，首先，提供晶圓12，晶圓12可具有複數個尺寸實質上相同的區域120，且晶圓12表面具有光阻層13。再提供曝光模組，其包含光罩25與光源30，其中，光罩25具有圖案區251，且圖案區251之尺寸與該等區域120中之一相仿。接著，將曝光模組與晶圓12具有光阻層13之該表面相對，並將曝光模組對準之該等區域120中之一，例如，光罩25之圖案區251對準晶圓12之該等區域120中之區域121。曝光模組亦可包括光罩承載台20，用以固定光罩25。

另外，晶圓12可配置於晶圓承載台10上，接著，曝光模組與晶圓12間可進行相對運動，如曝光模組不動，而晶圓承載台10可沿著與晶圓12/晶圓承載台10之法向量垂直的方向移動，如沿著X軸或Y軸或由X軸與Y軸所構成之平面上任一方向移動，用以使晶圓12之標的區域，如區域121，從一起始點(圖未示)移動至光罩25圖案區251下方，並與之對準。接著，光源30可提供光線301穿過光罩25之圖案區251而對標的區域121上的光阻層13進行曝光，將圖案區251之圖案轉移至晶圓區域121上。之後，晶圓承載台10可沿著X軸移動，將晶圓12之區域122或123與圖案區251對準並進行曝光；或是沿著Y軸移動，將晶圓12之區域124與圖案區251對準並進行曝光。曝光模組與晶圓12間於X軸或Y軸或由X軸與Y軸所構成之平面上任一方向之相對運動距離可介於0至450毫米間。

另外，曝光模組與晶圓12間亦可進行與晶圓12法向量平行之相對運動，如曝光模組不動，而晶圓承載台10可沿著Z軸移動，因此，晶圓12可沿著Z軸靠近光罩25，使光阻層13與光罩25間僅留空隙(如圖1所示)或使兩者直接接觸(如圖2所示)之後，再對圖案區251所對準之該些區域120中之一的部分光阻層13進行曝光。曝光模組與晶圓12間於Z軸的相對運動距離可介於0至30毫米。值得注意的是，曝光模組與晶圓12間於Z軸、X軸、Y軸或由X軸與Y軸所構成之平面上任一方向之相對運動，並無限制先後順序，可依照晶圓12之該等區域120的製程先後順序來決定。再者，本發明亦可晶圓承載台10固定不動，由曝光模組來移動。

據此，於前述的相對運動中，曝光模組或晶圓12/晶圓承載台10可由一起始點(圖未示)移動至一三維座標(x,y,z)，而x與y的數值範圍介於0至450毫米，z的數值範圍介於0至30毫米。

光源30可包含發光二極體陣列及與微透鏡陣列(圖未示)，因此，發光二極體陣列可提供光線301穿過微透鏡陣列，再穿過 光罩25之圖案區251而對晶圓12之該等區域120中之一區域上的光阻層13進行曝光，據此，本實施例取代水銀燈或雷射，以及濾光片、聚光透鏡及投射透鏡等多層設計，可提高穩定性，並可降低製程成本。另外，本實施例之圖案區251中的圖案線寬與經曝光後於晶圓12中所完成之圖案線寬實質上相等(圖未示)，因此，本實施例於晶圓12與光罩25間不需配置如習知晶圓步進曝光裝置之投射透鏡，據此，本實施例不僅可達到節省製程成本之目的，亦可解決景深的限制。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧晶圓承載台

100‧‧‧晶圓步進曝光裝置

12‧‧‧晶圓

13‧‧‧光阻層

20‧‧‧光罩承載台

25‧‧‧光罩

30‧‧‧光源

301‧‧‧光線

Claims (11)

1. 一種晶圓步進曝光裝置，應用於一晶圓及一光罩，該晶圓表面具有一光阻層，且該晶圓之複數個區域中之一的尺寸與該光罩之一圖案區相仿，該裝置包括：一晶圓承載台，用以固定該晶圓；一光罩承載台，用以固定該光罩，且與該晶圓承載台間可進行相對運動，用以使該光罩之該圖案區對準該等區域中之一，其中，該光罩承載台與該晶圓承載台可操作至直接接觸或僅具有一空隙；以及一光源，提供光線，用以穿過該光罩之該圖案區而對該光阻層進行曝光。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓步進曝光裝置，其中該光罩承載台與該晶圓承載台可進行與該晶圓承載台法向量垂直之相對運動，相對運動之距離介於0至450毫米間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓步進曝光裝置，其中該光罩承載台與該晶圓承載台可進行與該晶圓承載台法向量平行之相對運動，相對運動之距離介於0至30毫米。
4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓步進曝光裝置，其中該晶圓尺寸係該光罩尺寸的1至45倍，且該光罩尺寸係其圖案區的1至45倍。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓步進曝光裝置，其中該光罩之該圖案區中的圖案線寬與經曝光後於該晶圓中所完成之圖案線寬實質上相等。
6. 一種晶圓步進曝光方法，其包括：提供一晶圓，該晶圓具有複數個區域，且該晶圓表面具有一光阻層；將一曝光模組對準該晶圓之該等區域之一，其中，該曝光模組包含一光罩與一光源，且該光罩之一圖案區之尺寸與該等區域中之一相仿；將該光罩鄰近該光阻層至僅留一空隙或與該光阻層直接接觸；該光源提供光線穿過該光罩之該圖案區而對該光阻層進行曝光；以及該曝光模組與該晶圓進行相對運動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之晶圓步進曝光方法，其中利用該曝光模組與該晶圓間進行與該晶圓法向量垂直之相對運動，相對運動之距離介於0至450毫米間，用以使該等區域中之一的部分該光阻層進行曝光後，再使該等區域中之另一的部份該光阻層進行曝光。
8. 如申請專利範圍第6項所述之晶圓步進曝光方法，其中利用該曝光模組與該晶圓間進行與該晶圓法向量平行之相對運動，相對運動之距離介於0至30毫米，使該等區域之一的部分該光阻層進行曝光。
9. 如申請專利範圍第6項所述之晶圓步進曝光方法，其中該晶圓配置於一晶圓承載台上，該晶圓承載台進行移動，使該曝光模組與該晶圓間進行相對運動。
10. 如申請專利範圍第6項所述之晶圓步進曝光方法，其中，經曝光後於該晶圓中所完成之圖案線寬與該光罩之該圖案區域中的圖案線寬實質上相等。
11. 一種晶圓步進曝光裝置，應用於一晶圓及一光罩，該晶圓表面具有一光阻層，且該晶圓之複數個區域中之一的尺寸與該光罩之一圖案區相仿，該裝置包括：一晶圓承載台，用以固定該晶圓；一光罩承載台，用以固定該光罩，且與該晶圓承載台間可進行相對運動，用以使該光罩之該圖案區對準該等區域中之一，其中，該光罩與該光阻層直接接觸或僅具有一空隙；以及一光源，提供光線，用以穿過該光罩之該圖案區而對該光阻層進行曝光。