本发明涉及半导体制造领域,特别涉及光刻机刀口组、大视场光刻机和曝光方法。
背景技术:
此外,请参照图2与图3,在每个视场内曝光时,在y向上,y向刀片一101和y向刀片二103根据掩模台的运动需要经过严格的速度计算:在正常曝光时,可动的刀口结构的最主要功能是在正常曝光时进行遮挡对准标记,以防止将对准标记刻在硅片上。因此如图2所示,g4.5可动刀口结构为了实现遮挡标记,需要与掩模版404进行同步,需要四个步骤。当掩模版404前部标记,运行到照明装置401下方时,y向刀片一101和与掩模版404按速比1:2.9进行同步运动以确保遮蔽标记,直至规定视场宽度大小停止;当掩模版404后部标记,运行到照明装置401下方时,y向刀片二103与掩模版404按速比1:2.9进行同步运动以确保遮蔽标记,直到视场边缘停止;在静态曝光时,可动刀口结构的重要作用之一为静态曝光配合照明装置进行曝光剂量控制,曝光剂量主要跟照度、衰减率和扫描速度以及狭缝宽度有关。使用g4.5代可动刀口结构进行静态曝光如图3所示,当掩模版404运动到需要进行扫描的区域,y向刀片一101与y向刀片二103组成计算所得的狭缝宽度,照明装置401打开,两者以相同的速度进行扫描,通过位于掩模版404下方的传感器605接收透过狭缝、掩模台的照明光,从而读取数据。
由此可见,不论是正常曝光还是静态曝光,使用原可动刀口结构在曝光时皆需要对其移动速度进行控制,且当从正常曝光模式转换成静态曝光模式时,需要改变刀片的移动速度,在此过程中较容易产生误差。
技术实现要素:
为解决上述问题,本发明提出了一种光刻机刀口组、大视场光刻机和曝光方法。
为达到上述目的,本发明提供了一种光刻机刀口组,设置在光刻机内,所述光刻机在曝光时,掩模台和工件台按照相同方向运动,该方向定义为扫描方向,在水平面上与扫描方向正交的方向定义为非扫描方向;
包括
在扫描方向上运动的扫描向刀口组;
在非扫描方向上运动的非扫描向刀口组;
光刻机提供的照明光的光斑由所述扫描向刀口组和所述非扫描向刀口组形成的窗口修剪后进行曝光;
在曝光时所述扫描向刀口组对于掩模台保持相对静止,所述非扫描向刀口组保持静止。
本发明还提供一种大视场光刻机,具有多个曝光区域,从上至下
依次包括:
一照明装置,用于提供照明光;
一掩模台,用于放置有掩模版;
一工件台,用于放置有需要扫描曝光的基板,掩模台和工件台按照相同方向、相同速度运动,该方向定义为扫描方向,在水平面上与扫描方向正交的方向定义为非扫描方向;
还设置有
在曝光时所述扫描向刀口组对于掩模台保持相对静止,所述非扫描向刀口组保持静止,移动掩模台和工件台即可完成多个所述曝光区域的曝光。
作为优选,所述扫描向刀口组位于所述掩模版台的粗动台上,且高度高于所述掩模版。
作为优选,所述扫描向刀口组包括长度方向互相平行前刀片和后刀片。
作为优选,所述前刀片和所述后刀片皆为长度方向平行于非扫描方向的金属片,所述后刀片上开设有长度方向平行于非扫描方向的狭缝。
作为优选,在掩模台下方还设置有传感器,用于感应穿过所述狭缝的照明光
作为优选,所述扫描向刀口组还包括第一运动导轨和第一驱动装置,所述第一运动导轨的长度方向为非扫描方向。
作为优选,设置有两个相互平行的所述第一运动导轨,所述前刀片和所述后刀片的两个端部皆在两个第一运动导轨上移动。
作为优选,所述第一驱动装置为分别设置在所述前刀片、所述后刀片两个端部的直线电机。
作为优选,所述前刀片和所述后刀片的两端与所述第一运动导轨的连接处上皆设置有解耦装置。
作为优选,所述解耦装置为交叉滚珠轴环。
作为优选,所述前刀片和所述后刀片的两端与所述第一运动导轨的连接处上皆设置有刀片定位装置。
作为优选,所述刀片定位装置为导轨钳制器,用于使所述前刀片和所述后刀片静止在所述第一运动导轨上。
作为优选,所述第一运动导轨上各自设置有方位测量装置。
作为优选,所述方位测量装置为光栅尺。
作为优选,还包括物镜阵列组,位于所述掩模台和所述基板之间,所述物镜阵列组具有若干个呈阵列排布的物镜。
作为优选,所述非扫描向刀口组位于所述物镜阵列组与所述基板之间。
作为优选,所述非扫描向刀口组包括四个刀片,且四个所述刀片排列成两行两列。
作为优选,所述刀片为方形。
作为优选,所述非扫描向刀口组还包括长度方向为非扫描方向的第二运动导轨和第二驱动装置。
作为优选,还设置有两个相对的所述第二运动导轨,每个所述第二运动导轨上分别有两个所述刀片,两个所述刀片分别在所述第二运动导轨上移动。
作为优选,所述第二驱动装置为分别与每个所述刀片连接的旋转电机,以及在同一个所述第二运动导轨上连接在两个所述旋转电机之间的丝杆。
本发明还提供一种使用如上所述的大视场光刻机的曝光方法,包括如下步骤:
步骤一:在曝光前,由扫描向刀口组在曝光区域内在扫描向移动进行所述曝光区域内的光照测试;
步骤二:由所述非扫描向刀口组移动至所述曝光区域内形成用于修剪照明光的光斑的窗口,对所述曝光区域曝光;
步骤三:掩模台和工件台按照同一方向移动,重复步骤一和步骤二对下一个曝光区域进行曝光。
作为优选,所述掩模版具有两个呈对称分布的对准区域和若干个呈阵列排布的图形区域,两个所述对准区域位于所述掩模版两侧,每个所述图形区域对应一个曝光区域。
作为优选,所述扫描向刀口组包括前刀片和后刀片,所述前刀片放置在所述对准区域上方,阻挡照向所述对准区域的照明光。
作为优选,步骤二中由扫描向刀口组在该曝光区域内在扫描向移动进行该曝光区域内的光照测试具体为:所述后刀片上设置有狭缝,在所述掩模台下方设置有传感器,在测试时,所述前刀片固定在所述对准区域上方,所述后刀片沿着所述扫描方向移动,所述传感器通过接收依次透过所述狭缝和所述掩模台的照明光,得到在该曝光区域内的照明光的光照参数。
本发明提供的光刻机刀口组、大视场光刻机和曝光方法,在测试时,扫描向刀口组移动一次进行光照测试,测试完成后移动至对准标记上方;在曝光时,扫描向刀口组跟随掩模台以相同的速度和相同的方向移动,使扫描向刀口组与掩模版的对准标记保持相对静止。若为全视场曝光,非扫描向刀口组无需移动,若为局部曝光,则使非扫描向刀口组移动至局部曝光的视场处,由非扫描向刀口组形成的窗口形成控制照明光光斑的形状,然后非扫描向刀口组可保持静止,只需移动掩模台和工作台,即可从一个曝光区域移出该曝光视场,另一个曝光区域移入该曝光视场,继续进行曝光,从而完成所有曝光区域的曝光。
因此与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1.结构简单,所有的曝光视场皆使用一套扫描向刀口组和非扫描向刀口组,曝光时通过移动掩模台和工件台来实现不同视场的曝光,从而简化了构造;
2.在曝光时,无需使扫描向刀口组和非扫描向刀口组时时配合掩模台和工作台以特定的速度移动,降低对控制精度的要求,减少出错的几率。
附图说明
图1为现有技术中的可动刀口结构示意图;
图2为现有技术中在正常曝光时y向刀片移动流程图;
图3为现有技术中在静态曝光时y向刀片移动示意图;
图4为本发明提供的正常曝光时扫描向刀口组结构示意图;
图5为后刀片结构示意图;
图6为本发明提供的正常曝光时扫描向刀口组刀片位置示意图;
图7为本发明提供的非扫描向刀口组结构示意图;
图8为非扫描向刀口组在全视场曝光时位置示意图;
图9为非扫描向刀口组在局部视场曝光时位置示意图。
图1至图3中:401-照明装置、404-掩模版、101-y向刀片一、102-x向刀片一、103-y向刀片二、104-x向刀片二、605-传感器;
图4至图9中:201-光栅尺、202-交叉滚柱轴环、203-前刀片、204-后刀片、2041-狭缝、205-第一运动导轨、206-直线电机、207-粗动台、208-导轨钳制器、301-刀片一、302-刀片二、303-刀片三、304-刀片四、305-旋转电机、306-物镜、307-第二运动导轨、308-丝杆、4-掩模版、401-对准区域、402-图形区域;
a-曝光区域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参照图4至图7,本发明提供了一种光刻机刀口组,设置在光刻机内,所述光刻机在曝光时,掩模台和工件台按照相同方向运动,该方向定义为扫描方向,在水平面上与扫描方向正交的方向定义为非扫描方向;
所述光刻机刀口组包括:
在扫描方向上运动的扫描向刀口组,该扫描向刀口组主要用于遮挡掩模台上掩模版的对准标记,防止曝光时,将对准标记印刷在基板上,请参照图4,因此在曝光时,扫描向刀口组跟随掩模台以相同速度相同方向运动,使其相对于对准标记保持静止;
在非扫描方向上运动的非扫描向刀口组,该非扫描向刀口组主要用于在局部曝光时,非扫描向刀口组移动至该局部曝光视场的曝光区域上,形成一个窗口,照明装置提供的照明光经过该窗口的修剪后形成需要的光斑照射至该曝光区域上进行该曝光区域的曝光;
当一个曝光区域曝光完成后,非扫描向刀口组保持静止,仅移动掩模台和工件台,同时扫描向刀口组跟随掩模台移动,使得掩模版4的另一个曝光区域移动至该局部曝光视场下,进行此曝光区域的曝光,依次类推,仅需移动掩模台和工件台即可完成所有曝光区域的曝光。
本发明提供一种使用上述光刻机刀口组进行曝光的大视场光刻机,从上至下依次包括:
一照明装置(未图示),用于提供照明光;
一掩模台(未图示),表面放置有掩模版4,掩模台外围设置有使其移动的粗动台207,该粗动台207使掩模台进行大行程地移动;
物镜阵列组,在本实施例中,该物镜阵列组具有六个物镜,呈三行两列排布,其中行的方向平行于扫描方向。
一工件台(未图示),表面放置有需要扫描曝光的基板(未图示),掩模台和工件台按照相同方向、相同速度运动,该方向定义为扫描方向,在水平面上与扫描方向正交的方向定义为非扫描方向;
位于掩模台的粗动台207上、高度高于掩模版4以此遮挡住掩模版4对准标记的扫描向刀口组,避免对准标记被照明光照射从而印刷在基板上,该扫描向刀口组在扫描方向上运动;
位于物镜阵列组与基板之间的非扫描向刀口组,该非扫描向刀口组在非扫描方向上移动。
请参照图4,扫描向刀口组具体结构如下:掩模台的粗动台207的两条平行于扫描方向的边上,各自设置有长度方向平行于该条边的第一运动导轨205,该第一运动导轨205的长度即为扫描向刀口组运动的行程范围;两根刀片架设在两条第一运动导轨205上,两根刀片分别为前刀片203、后刀片204,两根刀片为长条状金属片,其长度方向平行于非扫描方向,两根刀片的两端分别位于不同的第一运动导轨205上,可沿着两端的第一运动导轨205在扫描方向上移动,每根刀片的两端皆连接有驱动装置,本实施例中驱动装置为直线电机206,较佳地,第一运动导轨205即位于直线电机206上,直线电机206的运动路线即为第一运动导轨205,也即每个直线电机206驱动各自对应的刀片移动。
较佳地,请参照图4,两根刀片的两端还设置有解耦装置,该解耦装置在本实施例中为交叉滚柱轴环202,该交叉滚柱轴环202实现了刀片在非扫描方向和垂直方向上的解耦;相对应地,两根刀片上也要设置定位装置,在本实施例中,该定位装置为导轨钳制器208,其位于刀片两端与第一运动导轨205的连接处,当刀片运动到指定位置后,导轨钳制器208将刀片定位并锁紧在该处。
较佳地,请参照图5,后刀片204中央设置有狭缝2041,该狭缝2041的长度方向平行于扫描方向,在曝光前的光照测试中,后刀片204在扫描方向上移动,在掩模台下方设置传感器(未图示),用于接收依次透过该狭缝2041以及掩模台的照明光,并进行光照测试。
较佳地,请继续参照图5,在第一运动导轨205上设置有能够测量两根刀片移动位置的方位测量装置,在本实施例中,方位测量装置即为光栅尺201。
请参照图7,非扫描向刀口组由四个刀片组成,该刀片排列成两行两列,分别为刀片一301、刀片二302、刀片三303以及刀片四304,每个刀片皆为方形;四个刀片分别在两个长度方向平行于非扫描向的第二运动导轨307上移动,每个第二运动导轨307设置在物镜306下方,且每个第二运动导轨307上还设置有丝杆308,该丝杆308的长度方向平行于第二运动导轨307,每个刀片上还设置有旋转电机305,由每个旋转电机305和丝杆308配合使得刀片各自在第二运动导轨307上移动,并且每个刀片仅在一根第二运动导轨307上移动,该四个刀片的行程由每个旋转电机305自带的编码器进行测量。
步骤一:掩模版4上设置有对准区域401和若干个周期性阵列排布的图形区域402,对准区域401位于掩模版4两侧呈对称分布,对准区域401上设置有对准标记,用于在曝光时使掩模版4与基板对准。
每一个图形区域402对应基板上一个印刷区域,由掩模版4上的一个图形区域402与基板上对应的印刷区域组成了一个曝光区域,对于任意一个曝光区域,在曝光前,将该曝光区域移动至曝光视场内,都需要对其进行光照测试,以确保基板上的不同部位接收到能够进行光刻的光照强度,该光照测试由扫描向刀口组在该曝光区域内在扫描向移动进行,具体为,请参照图4与图5,在曝光前,前刀片203在一侧的对准区域401上方保持相对静止,打开照明装置后,后刀片204在扫描方向上移动,照明光透过后刀片204上的狭缝2041,掩模台下方的传感器接收依次透过狭缝2041和掩模台的照明光,从而对该照明光进行光照参数的测试;
步骤二:请参照图8和图9,在全视场曝光时,非扫描向刀口组则无需进行移动,而在局部曝光时,在光照测试完毕后,后刀片204移动至掩模版4另一侧的对准区域401上,并使其相对于该对准区域401保持静止,此时由所述非扫描向刀口组移动至该曝光区域内,由刀片一301、刀片二302、刀片三303以及刀片四304形成用于修剪照明光的光斑的窗口,然后使工件台与掩模台按照同一方向、同一速度移动,扫描向刀口组跟随掩模台按照同一方向、同一速度移动,从而对该曝光区域曝光;
步骤三:掩模台和工件台按照同一方向移动,使得下一个曝光区域移动至该曝光视场内,重复步骤一和步骤二对此曝光区域进行曝光,直至完成所有曝光区域的曝光。
本发明提供的光刻机刀口组、大视场光刻机和曝光方法,在测试时,扫描向刀口组移动一次进行光照测试,测试完成后移动至对准标记上方;在曝光时,扫描向刀口组跟随掩模台以相同的速度和相同的方向移动,使扫描向刀口组与掩模版4的对准标记保持相对静止。若为全视场曝光,非扫描向刀口组无需移动,若为局部曝光,则使非扫描向刀口组移动至局部曝光的视场处,由非扫描向刀口组形成的窗口形成控制照明光光斑的形状,然后非扫描向刀口组可保持静止,只需移动掩模台和工作台,即可从一个曝光区域移出该曝光视场,另一个曝光区域移入该曝光视场,继续进行曝光,从而完成所有曝光区域的曝光。
2.在曝光时,无需对扫描向刀口组和非扫描向刀口组时时配合掩模台和工作台以特定的速度移动,因此降低对控制精度的要求,减少出错的几率。
显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。