曝光装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种曝光装置，包括曝光单元，用于对晶圆进行曝光；所述曝光单元包括照明系统和掩模，所述照明系统包括匀光单元，其特征在于，所述匀光单元包括正六边形的匀光石英棒，所述掩模的形状为与所述匀光石英棒相匹配的正六边形。本发明专利技术在相同曝光视场的情况下能够有效降低物镜场曲对焦深的影响，提高实际可使用的焦深；在投影物镜相同的焦深的情况下，扩大了曝光视场的曝光面积。

Exposure device and method

The invention discloses an exposure apparatus includes an exposure unit for wafer exposure; the exposure unit includes a lighting system and a mask, the illumination system includes a light uniform unit, which is characterized in that the uniform light unit includes a light uniform hexagonal quartz rod, the shape of the mask is hexagonal matching with the uniform light quartz rod. The invention can effectively reduce the influence of the depth of focus lens curvature of field exposure in the same field of view, improve the actual use of depth of focus; in the same focal depth of the projection lens under the condition of expanding the area of field exposure exposure.

【技术实现步骤摘要】
曝光装置及方法
本专利技术涉及一种光刻设备，特别涉及一种曝光装置及方法。
技术介绍
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路的制造中。在这种情况下，可认为是掩模或掩模版的图案形成装置用于生成对应于所述集成电路的单层的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。特殊的，在LED制造领域，首先需要将密集孔的图案成像到图形化蓝宝石衬底。和线条的成像相比，密集孔或密集圆柱的成像会困难得多，其实际的焦深也会大大减少，因此，对光刻而言，焦面的控制要求就非常高；另一方面，相较于硅片，图形化蓝宝石衬底本身的特点在于材质比较硬，面型翘曲较大，这又进一步降低了实际可使用的焦深(UsefulDepthOfFocus,UDOF)，在实际可使用的焦深不够的情况下，光刻系统焦面控制误差导致的离焦量会造成基底上图形的一致性超出可接收范围，宏观效果显示为在相同光照条件下，基底上不同图形的区域明暗程度不同，形成肉眼可观测到的“不一致(NotConsistent)”或“色差(ColorDifference)”现象。在产线上，肉眼观察是一个重要指标，肉眼对“不一致”或“色差”现象非常敏感，因此，对各种工艺参数的控制，尤其是焦面控制的要求就非常高。请参考图1，现有技术中的照明系统的匀光设计，采用四边形的匀光棒10。请参考图2，现有技术的掩模20采用四边形形状，掩模可以进行方形拼接，此种结构的照明系统和掩模主要用于激光退火领域，无法用于LED光刻领域。目前，曝光图形化蓝宝石衬底图形的光刻机，受镜头设计成本或控制系统设计等因素的影响，这些机器良率低，适应性差，难以满足大批量的生产需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种曝光装置，以在相同曝光视场的情况下能够有效降低物镜场曲对焦深的影响，提高实际可使用的焦深；在投影物镜相同的焦深的情况下，扩大了曝光视场的曝光面积。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种曝光装置，包括曝光单元，，用于对晶圆进行曝光；所述曝光单元包括照明系统和掩模，所述照明系统包括匀光单元，所述匀光单元包括正六边形的匀光石英棒。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述掩模的形状为与所述匀光石英棒相匹配的正六边形。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，还包括泛曝光单元，用于对曝光后的晶圆进行泛曝光。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述泛曝光单元，包括物料支撑结构，用于承载曝光后的晶圆；泛曝光源，提供泛曝光能量；泛曝光控制单元，用于控制所述泛曝光源的打开或闭合，以及控制所述泛曝光源打开或闭合的时间。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述泛曝光源密闭设置在所述物料支撑结构的下方，以阻止外部光源进入泛曝光单元。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述物料支撑结构向下兼容设置，以用于承载所有规格尺寸的晶圆。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，还包括晶圆盒单元，用于存放晶圆；提取单元，用于提取晶圆；预对准单元，用于将提取的晶圆进行对位；曝光单元，通过正六边形的匀光石英棒和掩模将对准后的晶圆进行曝光。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述提取单元为旋转机械手。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述晶圆为蓝宝石衬底或硅衬底或锗硅衬底。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述照明系统，还依次包括光源、聚光单元、中继单元，所述匀光单元位于所述聚光单元与所述中继单元之间。进一步的，本专利技术的上述曝光装置，所述照明系统，还包括设置在所述匀光单元与所述中继单元之间的可动刀口，用于开启或关闭光源以及调节光源经聚光单元的照射视场大小。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种曝光方法，至少包括以下步骤：将照明系统的匀光单元中的匀光石英棒设计成正六边形形状，将掩模的形状设计成与所述匀光石英棒相匹配的正六边形的步骤进行曝光。进一步的，本专利技术的曝光方法，在曝光步骤之后，还增加了泛曝光的步骤，使经过泛曝光的图形变成规则的柱形形状。进一步的，本专利技术的曝光方法，在曝光时，采用对晶圆的表面形貌特征进行全部测量后，然后一次性对晶圆进行曝光的步骤。进一步的，本专利技术的曝光方法，至少包括以下步骤：提取步骤，用于提取晶圆；预对准步骤；将晶圆进行对位；曝光步骤，通过正六边形的匀光石英棒和掩模将对准后的晶圆进行曝光。进一步的，本专利技术的曝光方法，在曝光时，采用对晶圆的表面形貌特征进行连续多次测量后，然后一次性对晶圆进行曝光的步骤。进一步的，本专利技术的曝光方法，所述测量的具体步骤为：采用垂向测量装置连续多次测量晶圆的表面形貌特征，将载片运动台与所述垂向测量装置的测量结果进行匹配，拟合并计算出每一个视场相对于最佳焦面的倾斜度。进一步的，本专利技术的曝光方法，所述曝光的具体步骤为：通过载片运动台的垂向传感器控制晶圆的最佳焦面，一次性的进行步进曝光。与现有技术相比，本专利技术的曝光装置及方法，将照明系统中匀光单元的匀光石英棒由四边形改进为正六边形，并将掩模匹配设计为正六边形。具有在相同曝光视场的情况下，正六边形的对角线长度要比四边形的对角线的长度要小，降低了投影物镜对焦深的影响，提高了投影物镜实际有用的焦深；在投影物镜相同的焦深的情况下，正六边形的匀光石英棒反映的正六边形曝光视场，扩大了曝光视场的曝光面积的技术效果。本专利技术由于提高了投影物镜实际有用的焦深，因此，能够克服光刻系统焦面控制误差导致的离焦量会造成基底上图形的一致性超出可接收范围的缺陷；能够克服肉眼观测到的“不一致”或“色差”的现象。本专利技术的匀光石英棒和掩模的匹配设计，以及形成的正六边形拼接，特别适应于LED制造领域等密集孔或集圆柱的成像工艺。本专利技术增加了泛曝光单元及泛曝光的步骤，以改善曝光步骤的图形的侧壁陡度，使经过泛曝光的图形变成规则的柱形形状，以提高曝光产品良率。本专利技术的曝光方法，通过连续多次测量晶圆的表面形貌特征，拟合并计算出每一个视场相对于最佳焦面的倾斜度，然后一次性对晶圆进行曝光的步骤，与现有技术中采用的测量一次曝光一次的循环步骤相比，具有降低了晶圆物料的敏感度，提高了对硬度较高的衬底例如蓝宝石衬底或者翘曲的晶圆的适应能力。本专利技术采用一次性曝光的步骤，具有节省了曝光的工时，降低制造成本的效果。附图说明图1是现有技术的匀光棒的结构示意图；图2是现有技术的掩模的拼接结构示意图；图3是本专利技术的曝光装置的结构示意图；图4是本专利技术的曝光单元的结构示意图；图5是本专利技术的匀光石英棒的结构示意图；图6是本专利技术的掩模的拼接结构示意图；图7－8是物镜视场与曝光视场关系的效果图；图9是本专利技术增加泛曝光单元的曝光装置的结构示意图；图10是本专利技术泛曝光单元的结构示意图；图11是本专利技术的物料支撑结构与泛曝光源的结构关系示意图；图12是未加入泛曝光的传统曝光效果图；图13是加入泛曝光的效果图；图14是晶圆传输系统的结构示意图；图15－16是本专利技术的照明系统的结构示意图；图17是硅片工作台位置和垂向测量装置的测量结果进行匹配的示意图；图18是拟合并计算出每一个视场相对于最佳焦面的倾斜度的示意图。现有技术图示：10、匀光棒，20、掩模。本专利技术图示：100、曝光单元，110、照明系统，111、光源，112、聚光单元，113、匀光单元，1131、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曝光装置，包括曝光单元，用于对晶圆进行曝光；所述曝光单元包括照明系统和掩模，所述照明系统包括匀光单元，其特征在于，所述匀光单元包括正六边形的匀光石英棒。

【技术特征摘要】
1.一种曝光装置，包括曝光单元，用于对晶圆进行曝光；所述曝光单元包括照明系统和掩模，所述照明系统包括匀光单元，其特征在于，所述匀光单元包括正六边形的匀光石英棒。2.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述掩模的形状为与所述匀光石英棒相匹配的正六边形。3.如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，还包括泛曝光单元，用于对曝光后的晶圆进行泛曝光。4.如权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，所述泛曝光单元，包括物料支撑结构，用于承载曝光后的晶圆；泛曝光源，提供泛曝光能量；泛曝光控制单元，用于控制所述泛曝光源的打开或闭合，以及控制所述泛曝光源打开或闭合的时间。5.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，所述泛曝光源密闭设置在所述物料支撑结构的下方，以阻止外部光源进入泛曝光单元。6.如权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，所述物料支撑结构向下兼容设置，以用于承载所有规格尺寸的晶圆。7.如权利要求3或4或5或6所述的曝光装置，其特征在于，还包括晶圆盒单元，用于存放晶圆；提取单元，用于提取晶圆；预对准单元，用于将提取的晶圆进行对位；曝光单元，通过正六边形的匀光石英棒和掩模将对准后的晶圆进行曝光。8.如权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，所述提取单元为旋转机械手。9.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述晶圆为蓝宝石衬底或硅衬底或锗硅衬底。10.如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，所述照明系统，还依次包...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢仁飚，杨志勇，白昂力，王健，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31