[发明专利]曝光装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻工艺，特别是涉及一种曝光装置和方法。

背景技术

光刻工艺是集成电路制造工艺中不可或缺的重要技术。所述光刻工艺通常包括如下步骤，先在晶圆表面涂布光阻等感光材料，在感光材料干燥后，通过曝光装置将掩模上的电路设计图形以特定光源曝在所述的感光材料上，再以显影剂将感光材料显影，并利用显影出来的图形作为屏蔽，进行蚀刻等工艺，并最终完成掩模图形的转移。

随着集成电路制造工艺中器件的尺寸的越来越小，对于光刻工艺的要求也越来越高。目前，一般都是通过缩小曝光光源的曝光波长来达到曝出更小尺寸图形的目的。然而，这种仅仅借由缩小曝光波长的方式，通常会出现光刻分辨率不足的问题。为了增加光刻分辨率，如今的集成电路制造工艺已发展出光学邻近修正以及相位移掩膜等分辨率增强技术。最近，还出现了另一种提高分辨率的技术—“两次曝光技术(Double Exposure)”，所述“两次曝光技术”是将需要进行曝光的电路图形分解成两部分，首先曝光一部分电路图形，然后将已曝光图形移到邻近地方，再对剩下的一部分电路图形进行曝光。采用这一技术能够提高光刻分辨率。而当前在“两次曝光技术”中使用的是基于双极照明的两次曝光技术(以下简称为“双极曝光”)，其是先把布局图形分解成X极和Y极两套，并分别写入两张掩模版，利用两张掩模版对同一片晶圆进行两次曝光，曝光后图形在晶圆上叠加从而得到实际的器件图形。在例如申请号为03128638.0的中国专利申请中还能发现更多关于利用双极照明来得到具有较小特征尺寸的电路图形的方法。

为使掩模上的图形正确转移到晶圆上，关键的步骤是将掩模与晶圆对准，由于在双极曝光中，对应于X极和Y极的布局图形是写在两张掩模版上的，因而在两次曝光之间需要转换掩模版，在每次曝光前，需要先对掩模版的位置作出校准，再将掩模版和晶圆对准，这样的曝光过程如下所述：

请结合参考图1和图2A，步骤S11，将具有X极布局图形XG的第一掩模版MA定位在曝光装置的掩模台MS上。通过与掩模台MS连接的第一定位系统(图中未显示)可以调整放置在掩模台MS上的第一掩模版MA的位置，以将第一掩模版MA精确定位在掩模台MS上。

步骤S12，将待曝光的晶圆W定位在曝光装置的晶圆台WS上。通过与晶圆台WS连接的第二定位系统(图中未显示)可以将晶圆W精确定位在晶圆台WS上。

步骤S13，将第一掩模版MA和晶圆W对准。第一定位系统和第二定位系统可以根据第一掩模版MA的掩模对准标记MA1、MA2和晶圆W的晶圆对准标记W1、W2，精确地移动掩模台MS和晶圆台WS，以对准第一掩模版MA和晶圆W。

步骤S14，对晶圆W进行X极曝光。调整光圈AP以获得X极(第一方向DX)曝光光源XL，X极曝光光源XL经过照射系统(Condenser Lens)CL被配置成调节辐射光束，照射到第一掩模版MA上，再经过投影系统(Projection Lens)PL将第一掩模版MA上的X极布局图形XG按比例缩小投影到晶圆W的高分子聚合物层上。

请结合参考图1和图2B，步骤S15，取出第一掩模版MA，将具有Y极布局图形YG的第二掩模版MB定位在曝光装置的掩模台MS上。通过与掩模台MS连接的第一定位系统(图中未显示)可以调整放置在掩模台MS上的第二掩模版MB的位置，以将第二掩模版MB精确定位在掩模台MS上。

步骤S16，将第二掩模版MB和晶圆W对准。第一定位系统和第二定位系统可以根据第二掩模版MB的掩模对准标记MB1、MB2和晶圆W的晶圆对准标记W1、W2，精确地移动掩模台MS和晶圆台WS，以对准第二掩模版MB和晶圆W。

步骤S17，转换曝光光源，对晶圆W进行Y极曝光。调整光圈AP以获得Y极(第二方向DY)曝光光源YL，Y极曝光光源YL经过照射系统CL被配置成调节辐射光束，照射到第二掩模版MB上，再经过投影系统PL将第二掩模版MB上的Y极布局图形YG按比例缩小投影到晶圆W的高分子聚合物层上。

上述双极曝光过程由于需要转换掩模版，并分别对两张掩模版的位置作出校准，因而会增加曝光过程所需的时间，更进一步说，对多片晶圆进行双极曝光则需要更长的曝光时间，因此降低了生产效率。并且曝光时间的增加会使曝光后延迟时间增加(PED，post-exposure delay)，即对晶圆进行曝光后处理(例如，烘烤)的等待时间增加，在等待过程中晶圆就可能受环境的温度影响和酸性物质扩散等污染，由此导致曝光精度和产品性能的降低。

发明内容