[發明專利]圓筒形掩模板系統、曝光裝置和曝光方法

有效

• 申請號: 201310069922.3
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104035286A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 伍強;劉暢;郝靜安
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F1/42;G03F1/44;G03F9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制作領域，特別涉及一種圓筒形掩模板系統、曝光裝置和曝光方法。

背景技術

光刻作為半導體制造過程中的一道非常重要的工序，它是將掩模板上的圖形通過曝光轉移到晶圓上的工藝過程，被認為是大規模集成電路制造中的核心步驟。半導體制造中一系列復雜而耗時的光刻工藝主要是由相應的曝光機來完成。而光刻技術的發展或者說曝光機技術的進步主要是圍繞著線寬、套刻(overlay)精度和產量這三大指標展開的。

在半導體制作中，曝光過程主要包括三大步驟：更換載物臺(stage)上晶圓的步驟；對載物臺上的晶圓進行對準的步驟；將掩模板上的圖案轉移到晶圓上的步驟。上述三個步驟依次反復的在同一個載物臺上進行。

光刻作為半導體制作流程中一個關鍵的步驟，因此現實生產中如何提高曝光裝置的產量是一個很重要的課題。

近年來，為了進一步提高曝光裝置的產量，出現了各種具有雙載物臺的曝光裝置，利用雙載物臺同時進行晶片的更換動作、對準動作和曝光動作。

參考圖1，為現有具有雙載物臺（twin-stage）的曝光裝置的結構示意圖，包括：第一載物臺101和第二載物臺102，用于放置晶圓；準檢測單元103，用于檢測晶圓上對準標記，對晶圓進行對準；掩模板載物臺107，用于裝載掩模板108；光學投影單元104，位于掩模板載物臺107下方，用于將透過掩模板108的光投射到第一載物臺101或第二載物臺102上的晶圓上，對晶圓進行曝光；照明單元109，位于掩模板載物臺107上方，用于提供曝光光源。

上述曝光裝置的曝光過程為：當第一載物臺101上的第一晶圓106完成對準后，第一載物臺101移動到光學投影單元104下方，光學投影單元104將透過掩模板108的光投射到第一載物臺101的第一晶圓106上，對第一晶圓106進行曝光，同時第二載物臺102上裝置第二晶圓105，移動到對準檢測單元103下方，對準檢測單元103檢測第二載物臺102上的第二晶圓105上的對準標記，進行對第二晶圓105的對準；在第一載物臺101上的第一晶圓106曝光完成后，在第一載物臺101裝載新的晶圓，第一載物臺101移動到對準檢測單元103下方，對準檢測單元103對新裝載的晶圓進行對準，同時第二載物臺102移動到光學投影單元104下方，光學投影單元104對第二晶圓105進行曝光。

現有曝光裝置的曝光效率和單位時間內的產出量較低。

更多關于雙載物臺的曝光裝置的介紹請參考公開號為US2005/0139790A1的美國專利。

發明內容

本發明解決的問題是提高曝光裝置的曝光效率。

為解決上述問題，本發明技術方案提供了一種圓筒形掩模板系統，包括：基座，固定于基座一側的軸柄；第一軸承和第二軸承，第一軸承位于軸柄上靠近基座一端，第二軸承位于軸柄上遠離基座一端，所述第一軸承和第二軸承均包括軸承外圈、軸承內圈和位于軸承外圈和軸承內圈之間的滾動體，第一軸承和第二軸承的軸承內圈固定于軸柄上；圓筒形掩模板，所述圓筒形掩模板為中空的圓柱，所述圓筒形掩模板包括位于中間的圖像區域和位于圖像區域的兩邊的非圖像區域，所述圖像區域上具有掩模板對準標記，圓筒形掩模板套在第一軸承和第二軸承的軸承外圈上，圓筒形掩模板的非圖像區域的內表面與第一軸承和第二軸承的軸承外圈相接觸，當第一軸承和第二軸承繞軸柄旋轉時，圓筒形掩模板也一起繞軸柄旋轉；預對準檢測單元，位于圓筒形掩模板上方，通過一延伸裝置與基座相連，用于檢測圓筒形掩模板的圖像區域上的掩模板對準標記，根據檢測的信號判斷圓筒形掩模板的裝載狀態和轉動狀態。

可選的，所述掩模板對準標記至少具有兩組，每組掩模板對準標記具有兩個掩模板對準標記，兩組中的四個掩模板對準標記位于圓筒形掩模板的圖像區域的四個角落，每組中的兩個掩模板對準標記中心之間的連線與軸柄的中軸線平行，每個掩模板對準標記包括與圓筒形掩模板旋轉方向平行的第五光柵和與第五光柵垂直的第六光柵，第五光柵和與第六光柵中心之間的連線與軸柄的中軸線平行。

可選的，預對準檢測單元具有兩個子探測單元，兩個子探測單元之間的距離等于每組掩模板對準標記中兩個掩模板對準標記之間的距離。

可選的，所述子探測單元為一維陣列光電傳感器或二維圖像傳感器。

可選的，所述軸柄為中空軸柄，所述中心軸柄的中空區域用于放置曝光光源，中空軸柄的下部具有貫穿軸柄本體的狹縫，所述狹縫與中空軸柄的軸線平行，曝光光源發出的光通過狹縫照射在圓筒形掩模板的圖像區域。