TWI709190B - 應用於曝光機之結構及其曝光方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種應用於曝光機之結構及其曝光方法，其係取一定位裝置，其中該定位裝置係包含一底座與一蓋體，該蓋體具有一第一開口，將一承載片放置於該底座與該蓋體之間，並於該承載片之上置放一待曝光片，且該第一開口相對應該待曝光片，該待曝光片面積設置相當於該第一開口之面積，取出具有該待曝光片之該承載片進行曝光程序。

Description

應用於曝光機之結構及其曝光方法

本發明係關於一種結構及其方法，特別是一種應用於曝光機之結構及其曝光方法。

在現代科技中，曝光機是製造微機電、光電、二極體大規模積體電路的關鍵裝置，其中，曝光機可以分為下列幾種，分別是接觸式曝光機(contact aligner)、電子束直寫系統(e-beam writer)以及利用類似投影機原理的步進式(stepper)或掃描式(scanner)曝光機，以獲得曝光圖樣。

而半導體產業的新藍海，主要是將特殊、多樣的材料應用於不同的元件來開發出不同的產品，因此需要以較快的速度將元件開發出來測試，然而這些特殊材料初期只能在特定的機台中以小破片長成，所以後續元件的製作也只能以破片形式完成。

目前破片元件製作的曝光方式，主要以接觸式曝光機或電子束直寫系統等曝光機來進行曝光，其中光罩與使用晶圓大小一致的接觸式曝光機在曝光時，曝光用的光罩會緊貼晶圓，因此僅適用解析大於數微米以上的圖案曝光作業，故此種曝光機之曝光解析度及對準度差。

且另一種電子束直寫系統曝光方式，則是使用特殊的電磁透鏡將電子束直接聚焦在所需圖形刻寫的矽晶圓光阻上，使用這種技術可以將積體電路(IC)的線寬縮小到100nm以下，但是電子束必須一筆一筆地刻寫才行，因此曝光時必須花費很長的時間，通常數小時僅能曝光一片。

而步進式或掃描式曝光機因為使用倍縮的方式曝光，因此此方法使用的光罩圖案較曝光後之圖案大，故製作時之成本較低，且曝光後之圖案具有極佳的曝光解析度，另外，步進式曝光機曝光時光罩不會跟晶圓直接進行接觸，可延長光罩的使用壽命且該方法的光罩製作成本較低，且此曝光方法可以降低光罩上微粒的影響，提高曝光時對微粒的容忍值。

雖步進式或掃描式(scanner)曝光機比接觸式曝光機曝光方式擁有較佳解析度與對準誤差，且擁有比電子束微影系統數百倍的曝光速度，但傳統的步進式或掃描式曝光機價格略高於接觸式曝光機及電子束微影直寫系統，且傳統步進式或掃描式曝光機僅可用於單一尺寸的晶圓曝光，無法再運用於其他晶圓尺寸以及其他材質。

而本發明人透過一種定位承載裝置，使曝光機利用此一定位承載裝置，可將曝光機運用於各種大小的破片或晶圓上，亦可將曝光機應用於各種材質的曝光，且此定位承載裝置之成本低廉，即可擴增步進式曝光機多種尺寸之曝光功能，實為一種高應用性且多樣性之曝光裝置。

依據上述內容可以知道，本發明開發出一種具有高解析度及高產能且高定位性的曝光技術，不但同時解決接觸式曝光機及電子束直寫系統曝光方式的缺點，更以混合(hybrid)曝光方式銜接此兩型機台，達到改良曝光之效率以及多樣性。

本發明之一目的，在於提供一種定位承載裝置，該定位承載裝置可使用於曝光機，透過該定位承載裝置，可將曝光機運用於各種不同材質、不同尺寸與形狀的晶圓曝光，擴增曝光機曝光功能，實為一種高應用性且多樣性之曝光裝置。

針對上述之目的，本發明提供一種曝光系統之曝光方法，係取一定位裝置，其係包含一底座與一蓋體，將一承載片放置於該底座與該蓋體之間，並於該承載片之上置放一待曝光片，且該蓋體設置第一開口，其面積對應於該待曝光片，將具有該待曝光片之該承載片放置於一曝光機內進行一曝光程序。

本發明提供一實施例，其中該待曝光片係包含一待曝光區域及一未曝光區。

本發明提供一實施例，其中該蓋體具有複數個定位元件，其位於該第一開口之一側，係利用該些個定位元件定位該曝光片。

本發明提供一實施例，其中於對該待曝光片進行曝光之步驟前，包含步驟將具有該待曝光片之該承載片，放置於一曝光載具。

本發明提供一實施例，其中該待曝光元件係選自晶圓破片、陶瓷晶圓、III-V化合物或透明基板之其中之一。

針對上述之目的，本發明提供一種曝光系統之結構，其結構包含一定位裝置，其包含一底座及一蓋體，該蓋體具有一第一開口；以及一承載片，其係設置於該底座與該蓋體之間，並承載一待曝光片；其中，該蓋體設置第一開口，其面積對應於該待曝光片。

本發明提供一實施例，其中該底座更包含一容置空間。

本發明提供一實施例，其中該蓋體具有複數個定位元件，其位於該第一開口之一側，係利用該些個定位元件固定該曝光片。

本發明提供一實施例，其中該底座及該蓋體之製造材料係選自鋁合金、鐵合金或不鏽鋼之其中之一。

本發明提供一實施例，其在於利用該待曝光元件係選自晶圓破片、陶瓷晶圓、III-V化合物或透明基板之其中之一。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：

在下文中，將藉由圖式來說明本發明之各種實施例來詳細描述本發明。然而本發明之概念可能以許多不同型式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例式性實施例。

在過去，傳統曝光破片元件的曝光方式，主要以接觸式曝光機或電子束直寫系統等曝光系統來進行曝光，而接觸式曝光機在曝光過程中光罩會緊貼著晶圓，且此種方法只能使用解析大於數微米以上的光罩圖案，因此此種方法光罩的使用壽命較短且解析度較差，而電子束直寫系統雖然具有較好的解析度，但其曝光速度較差。

本發明改良曝光機之一定位承載裝置，該定位承載裝置所需成本較低，並使曝光機透過該定位承載裝置，打破傳統曝光機單一機台使用單一尺寸之曝光晶圓的限制，將曝光機運用於各種不同大小與形狀的破片或晶圓之曝光，亦將此曝光機應用於各種材質的曝光，提供使用者另一種曝光方式之選擇。

首先，請參閱第1A圖，其為本發明之一較佳實施例之應用於曝光機之曝光方法流程示意圖，以及請一併參閱第1B圖，其為本發明之一較佳實施例之應用於曝光機之曝光方法之步驟流程圖，其步驟包含： 步驟S10：取定位裝置，其係包含底座與蓋體； 步驟S20：置放承載片於底座及蓋體之間，並於承載片之上置放待曝光片，蓋體係對應待曝光片之面積設置並等於第一開口之面積； 步驟S30：將具有待曝光片之承載片放置於曝光載具內；以及 步驟S40：將該曝光載具放置於曝光機內進行曝光程序。

於步驟S10至步驟S20中，如第1B圖所示，其為本發明之一種應用於曝光機之曝光方法流程圖，首先取一定位裝置10，其中該定位裝置10係包含一底座12及一蓋體14，將一承載片20放置於該底座12與該蓋體14之間，並於該承載片20之上方置放一待曝光片22，且該蓋體14係對應於該待曝光片22之面積設置，並且相當於一第一開口142之面積。

其中，該第一開口142對應該待曝光片22，且該第一開口142之面積相當於該待曝光片22之面積，該面積尺寸由10mm x 10mm至150mm x 150mm，另外，該待曝光片的尺寸限制為0.5吋以上，而該待曝光片22係包含待曝光區域222及未曝光區224。

接著，於步驟S30至步驟S40中，如第1B圖所示，將具有該待曝光片22之該承載片20放置一曝光載具30內，再放置於一曝光機40上進行一曝光程序，使發明人可透過該曝光程序來獲得曝光完成之元件。

簡單來說，在現代常用的微影技術，其係利用基片上方塗上光阻劑，透過光源照射光罩，使光罩圖案於基板上顯影，此為該曝光程序。

而本發明改良傳統曝光機曝光僅可曝光6吋、8吋晶圓的缺點，先將該承載片20放置於該定位裝置10之該底座12上方，該底座12上亦可包含一容置空間122用來容置該承載片20，使其可固定於該底座12上，再拿取該蓋體14覆蓋該底座12，在置放待曝光片22固定於該承載片20上，取出該承載片20含該待曝光片22，放置於該曝光載具30(通常為曝光晶舟)後，放入該曝光機40內進行曝光程序，本發明將傳統曝光機透過該定位裝置10使其可使用於曝光小型晶片之作用，可使用的最小晶元尺寸為0.5吋，該定位裝置10利用該第一開口142使該曝光機40可快速將該待曝光片22定位，其中，該承載片20與該待曝光片22之定位方式，是利用該定位裝置10之該蓋體14與該承載片20置於該底座12的精準對位，使該承載片20放置於該承載載具30時，可直接進行對準曝光，不因為不同曝光片，造成曝光相對位置不同而無法曝光。

而該曝光程序進行實若無對準誤差調整補值時，該曝光誤差小於0.5um，若有進行誤差調整補值時，則該誤差小於100nm，此一裝置使曝光程序精確度提高。

另外，上述所提之曝光光源波長為365nm時，其製程解析度可達350nm，若使用248nm或193nm之曝光光源波長，則製程解析度可達到150nm以下，透過不同的光源搭配該曝光系統，提升製程解析度。

此發明不僅可使用於傳統晶圓之曝光(6吋、8吋等)，更可運用於各種不同之基材，如：Si或Ge半導體、化合物半導體、陶瓷晶圓、玻璃基材、特殊材料(如:MoS2二維材料)元件之製作。

接續上述，請參閱第2圖，其為本發明之一較佳實施例之曝光結構之裝置結構示意圖，如第2圖所示，該曝光系統包含一定位裝置10、一承載片20、一曝光載具30以及一曝光機40。

該定位裝置10係包含一底座12以及一蓋體14，該蓋體14具有一第一開口142，該承載片20設置於該底座12及該蓋體14之間，且於該承載片20上方設置有該待曝光片22，上述之該第一開口142之一側更可包含有複數個定位元件144，可位移該定位元件144，將待曝光片22固定後，透過該第一開口142將真空膠帶設置於該待曝光片22四個角落，固定住該待曝光片22於該承載片20上方之位置。

且該承載片20可藉由一對位口124裝設一固定壓板16，以固定該承載片20之位置，使重複裝載該承載片20時，該承載片20之位置均相同；另外再固定該待曝光片22之程序完成後，可藉由一取出口126利用工具取出該承載片20。

其中，該底座12更可包含一容置空間122，且該底座12以及該蓋體14之製作材料係選自於鋁合金、鐵合金或不鏽鋼之其中之一。

接續上述，請一併參閱第4圖，其為本發明之一較佳實施例之曝光結構之剖視示意圖，如圖所示，將該承載片20放置於該底座12之上方，接著於該承載片20上設置該待曝光片22，將該蓋體14覆蓋該承載片20，該第一開口142相對設置於該待曝光片22，設置完成後，透過該底座12之該容置空間122一側之該取出口126，取出含有該待曝光片22之該承載片20，將該承載片20放置於該曝光載具30內，置於該曝光機40進行曝光程序，第4圖清楚呈現該第一開口142與該待曝光片22之間的相對尺寸，而在本發明中該第一開口142面積尺寸最小為10mm x 10mm，最大可至150mm x 150mm，該待曝光片22則為相對應該第一開口142之尺寸範圍。

另，請參考第3圖，其為本發明之一較佳實施例之曝光結構之裝置結構示意圖，而若該承載片20之尺寸為8吋，於該承載片上方具有一承載片凹口24，並於該底座12之該容置空間122之一側設有一固定點128，透過該固定點128設置該承載片凹口24，用以固定該承載片20之位置。

接著，請參閱第5圖，其為本發明之一較佳實施例之待曝光元件之立體示意圖，如圖所示，該待曝光片22係包含一待曝光區域222及一未曝光區224，該待曝光區域222及該未曝光區224係使用一光罩圖案226來進行分別，其中，該待曝光區域222以及及該未曝光區224經由曝光程序後將會形成一圖案228，此為使用正光阻劑之曝光程序，可提供後續蝕刻程序使用，若使用負光阻劑(光固化)進行曝光，則該待曝光區域222及該未曝光區域224以相反呈現。

而如第2圖所示，承載本發明係利用該定位裝置10於短時間內可製作複數個具有該待曝光片22之該承載片20，將該承載片20放置於該曝光載具30(通常為曝光晶舟)內後，將該承載載具30置於一曝光機40內進行曝光程序之一種使用狀態，其使用之曝光機係可選用電子束直寫系統及步進式曝光機之其中之一或或其上述任意組合之其中之一者，本發明之所使用的曝光機之較佳實施例為步進式曝光機，但不以此為限。

以上所述之實施例，本發明之方法其為一種定位承載裝置，該定位承載裝置可使用於曝光機，透過該定位承載裝置，可將曝光機運用於各種不同材質、尺吋與形狀的晶圓曝光，擴增曝光機曝光功能，實為一種高應用性且多樣性之曝光結構。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10:定位裝置

12:底座

122:容置空間

124:對位口

126:取出口

128:固定點

14:蓋體

142:第一開口

144:定位元件

16:固定壓板

20:承載片

22:待曝光片

24:承載片凹口

222:待曝光區域

224:未曝光區

226:光罩圖案

228:圖案

30:曝光載具

40:曝光機

S10:取定位裝置，其係包含底座與蓋體

S20:置放承載片於底座及蓋體之間，並於承載片之上置放待曝光片，蓋體係對應待曝光片之面積設置並等於第一開口之面積

S30:將具有待曝光片之承載片放置於曝光載具內

S40:將該曝光載具放置於曝光機內進行曝光程序

第1A圖：其為本發明之一較佳實施例之應用於曝光機之曝光方法之流程示意圖； 第1B圖：其為本發明之一較佳實施例之應用於曝光機之曝光方法之步驟流程圖； 第2圖：其為本發明之一較佳實施例之曝光結構之裝置結構示意圖； 第3圖：其為本發明之一較佳實施例之曝光結構之裝置結構示意圖 第4圖：其為本發明之一較佳實施例之曝光結構之剖視示意圖；以及 第5圖：其為本發明之一較佳實施例之待曝光元件之立體示意圖。

S10:取定位裝置，其係包含底座與蓋體

S20:置放承載片於底座及蓋體之間，並於承載片之上置放待曝光片，蓋體係對應待曝光區域之面積設置並等於第一開口之面積

S30:將具有待曝光片之承載片放置於曝光載具內

S40:將該曝光載具放置於曝光機內進行曝光程序

Claims (10)

1. 一種應用於曝光機之曝光方法，其步驟包含：取一定位裝置，其係包含一底座與一蓋體，該蓋體具有一第一開口；置放一承載片於該底座與該蓋體之間，並於該承載片之上置放一待曝光片，以由該蓋體固定該待曝光片於該定位裝置上，該蓋體對應於該待曝光片之面積，該待曝光片之面積相當於該第一開口之面積；以及將具有該待曝光片之該承載片放置於一曝光機內進行一曝光程序。
2. 如申請範圍第1項所述之應用於曝光機之曝光方法，其中該待曝光片係包含一待曝光區域及一未曝光區。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於曝光機之曝光方法，其中該蓋體具有複數個定位元件，其位於該第一開口之一側，係利用該些個定位元件固定該曝光片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於曝光機之曝光方法，其中於對該待曝光片進行曝光之步驟前，包含一步驟：將具有該待曝光片之該承載片，放置於一曝光載具。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於曝光機之曝光方法，其中該待曝光元件係選自晶圓 破片、陶瓷晶圓、III-V化合物或透明基板之其中之一。
6. 一種曝光結構，其係設置於一曝光機內，其結構包含：一定位裝置，其包含一底座及一蓋體，該蓋體具有一第一開口；以及一承載片，其係設置於該底座與該蓋體之間，並承載一待曝光片；其中，該蓋體係對應該待曝光片之面積而覆蓋於該底座並固定該承載片，該待曝光片之面積相當於該第一開口之面積。
7. 如申請範圍第6項所述之曝光結構，其中該底座更包含一容置空間。
8. 如申請專利範圍第6項所述之曝光結構，其中該蓋體更包含複數個定位元件，其位於該第一開口之一側，係利用該些個定位元件固定該曝光片。
9. 如申請專利範圍第6項所述之曝光結構，其中該底座及該蓋體之製造材料係選自鋁合金、鐵合金或不銹鋼之其中之一。
10. 如申請專利範圍第6項所述之曝光結構，其中該待曝光元件係選自晶圓破片、陶瓷晶圓、III-V化合物或透明基板之其中之一。

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