[發明專利]用于光刻的高生產量和小占位面積掃描曝光的系統和方法

有效

• 申請號: 201410305880.3
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104460236B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 林本堅;林世杰;許照榮;王文娟
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明一般地涉及半導體技術領域，更具體地，涉及光刻系統和方法。

背景技術

半導體集成電路(IC)工業已經歷了指數式增長。IC材料和設計中的技術進步已產生了數代的IC，其中，每代IC都具有比前一代更小和更復雜的電路。在IC演進的過程中，在幾何尺寸(即，可以使用制造工藝創建的最小部件(或線))減小的同時，功能密度(即，單位芯片面積上的互連器件的數量)通常會增加。這種按比例縮小工藝通常通過增加生產效率和降低相關成本而提供益處。這樣的按比例縮小還增加了處理和制造IC的復雜性，并且為了實現這些進步，需要IC處理和制造過程中的類似發展。

光刻通常包括光刻膠的圖案化曝光，使得可以選擇性地去除光刻膠的多部分以暴露下面的區域，從而用于諸如通過蝕刻、材料沉積和注入等進行選擇性處理。光刻利用紫外線光形式的電磁能以用于光刻膠的選擇性曝光。作為電磁能(包括X射線)的替代方法，帶電粒子束已用于高分辨率光刻膠曝光。具體地，已使用電子束，這是因為質量輕的電子允許以相對較小的功率和相對較高的速度對電子束的相對準確的控制。電子束光刻系統還是一種按比例縮小部件尺寸的有效方法。然而，通過當前光刻系統的晶圓生產量和占位面積(footprint)仍然不能充分滿足IC工業中的大規模制造。

從而，需要用于增加晶圓生產量和節省光刻系統的占位面積的系統和方法。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種光刻系統，包括：輻射源；曝光工具，包括在第一方向上封裝的多個曝光柱，每個曝光柱都包括被配置成經過所述輻射源的曝光區域；以及晶圓載體，被配置成固定并且沿著垂直于所述第一方向的第二方向移動一個或多個晶圓，使得所述一個或多個晶圓通過所述曝光工具曝光，以沿著所述第二方向形成圖案，所述一個或多個晶圓覆蓋有光刻膠層，并且在所述晶圓載體上以所述第二方向對準。

在該光刻系統中，所述一個或多個晶圓被配置成在所述晶圓載體上沿著所述第一方向。

在該光刻系統中，所述晶圓載體固定被配置成沿著所述第二方向的一個或多個晶圓臺，每個所述晶圓臺都被配置成固定晶圓。

在該光刻系統中，所述多個曝光柱在所述曝光工具上封裝為沿著所述第一方向彼此鄰近。

在該光刻系統中，所述多個曝光柱沿著所述第二方向封裝為多于一行，以及所述曝光柱的兩個鄰近行沿著所述第一方向移動的距離基本類似于所述曝光柱的半徑，所述兩個鄰近行形成單元柱組件(UCA)。

在該光刻系統中，沿著所述第二方向封裝多個UCA，以及兩個鄰近UCA沿著所述第一方向移動的距離小于所述曝光柱的所述半徑。

在該光刻系統中，所述晶圓載體被配置成沿著所述第一方向使所述一個或多個晶圓相對于所述曝光工具移動的距離小于所述曝光區域在所述第一方向上的寬度。

該光刻系統進一步包括：晶圓計量系統(WMS)，被配置成測量所述晶圓載體、所述曝光工具或它們的組合的位置數據。

該光刻系統進一步包括：對準工具，被配置成調節所述一個或多個晶圓，使得要被曝光的圖案與形成在所述一個或多個晶圓上的先前圖案對準。

在該光刻系統中，所述輻射源包括光子。

在該光刻系統中，所述輻射源包括電子。

在該光刻系統中，所述輻射源包括離子。

在該光刻系統中，對包括在所述曝光工具中的所述曝光柱的數量以及包括在所述晶圓載體中的晶圓的數量進行了優化，以增加生產量并且減少占位面積。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于圖案化多個晶圓的方法，所述方法包括：提供包括在第一方向上封裝的多個曝光柱的曝光工具，每個曝光柱都包括曝光區域；將配置為沿著垂直于所述第一方向的第二方向的多個晶圓裝載到晶圓載體上，所述多個晶圓涂覆有光刻膠層；發射的輻射源通過每個曝光柱的所述曝光區域，以使多個被涂覆的晶圓曝光；沿著所述第二方向移動所述晶圓載體，使得所述曝光工具沿著所述第二方向使所述多個被涂覆的晶圓曝光，以形成光刻膠圖案；以及沿著所述第一方向使所述晶圓載體步進的距離小于所述曝光區域在所述第一方向上的寬度。

在該方法中，沿著所述第二方向移動所述晶圓載體包括：沿著所述第二方向，使所述晶圓載體上的所述多個被涂覆的晶圓加速；使用穿過每個曝光柱的所述曝光區域的所述輻射源，使所述多個被涂覆的晶圓曝光；以及使所述多個曝光后的晶圓減速。

在該方法中，以恒定速度執行使所述多個被涂覆的晶圓曝光。

在該方法中，在所述曝光工具上沿著所述第一方向彼此鄰近地封裝所述多個曝光柱。