[发明专利]一种投影曝光装置与拼接方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及光刻装置中的投影曝光装置及投影曝光和拼接方法。

背景技术

在高亮度发光二极管HBLED的加工工艺中，GaN基LED外延是在蓝宝石衬底上制备的。由于GaN和蓝宝石衬底材料的晶格常数相差14％，造成降低载流子的产生率，产生大量热能，缩短芯片的寿命。图形化蓝宝石基板PSS技术可以有效的提高芯片内部量子效率，改变LED光学路线，提升LED外部量子效应。

PSS的工艺流程是首先用光刻工艺在蓝宝石基底上制作出周期性图形如图1所示，在2英寸或4英寸圆形基底上光刻出圆形图案，通常图案直径和图案间距比为2∶1或3∶1排布；然后进行干法或湿法刻蚀出图形结构，最后在PSS层上进行mocvd制作GaN基发光二极管的外延层。在光刻工艺中，由于使用的蓝宝石衬底的翘曲度和总厚度偏差TTV达不到传统IC加工中使用的硅衬底的要求，所以使用接触式或接近式光刻机对整片蓝宝石衬底曝光难以达到产品的合格率要求。投影光刻机的视场小，在一片蓝宝石基底上分多次曝光如图2所示，图2中的1是矩形视场下的图案排布，视场四个边缘部分都会有半个曝光图形，将图1进行拼接曝光就可以完成整片基底的曝光如图2中的2所示。步近投影光刻机可以较好的解决基底翘曲较严重的问题，但是视场拼接会使曝光图案拼接产生误差。图3所示为理想的拼接图案和几种典型的不合格拼接图案。如图3所示，理想的拼接图案是一个完整的圆形；在实际情况中两拼接图形会产生X方向的位移，如图3中的第4和第5拼接图案所示；两拼接图形也有可能会产生Y方向的位移，如图3中的第2和第3拼接图案所示。经实验发现图案形变主要在视场之间的拼接部分，其主要原因是传统的投影光刻机的视场都是矩形，PSS工艺的图案排布成菱形而且没有切割槽，所以矩形的小视场必然会把一个图案分成几部分。实验结果如图4所示。在理想状态下可以通过图案拼接的方法完成曝光，但是投影图像会发生畸变，会使一个像点从理想位置产生位移，比如对于线宽在2微米的线条，相对畸变往往要小于0.1微米才会保证较好的套刻精度，传统的投影光刻机难以很好多的解决这个问题。

对于类似于PSS工艺中衬底的特殊的周期性图形排布方式，本发明提出了投影光刻机可以改变视场形状的曝光方法，能解决传统投影光刻机拼接图像要求高的问题，改善曝光质量。

发明内容

传统的投影光刻机的视场形状由可变狭缝处的四个刀口组成，四个刀口都能水平移动，通过四个刀口的水平移动改变矩形视场的尺寸，本发明在保留刀口水平移动的两个自由度外，还在部分刀口处增加了旋转的自由度，可以实现非矩形视场。通过该结构，可以将视场变成菱形、三角形、梯形或六边形等，以满足多种特殊光刻需求，提高曝光质量。

本发明的投影曝光装置，用于在基底表面形成曝光图案，包括：可变狭缝，所述可变狭缝包括若干刀口，其特征在于，所述可变狭缝的刀口既可平移运动也可旋转运动，根据待曝光图案的排布，调整所述刀口来调整所述可变狭缝的视场的形状和尺寸，使得所述视场边缘从所述待曝光图案之间穿过或使得所述视场包含了所述待曝光图案区域；，从而使得所述视场之间的拼接线不穿过所述曝光图案。

其中，所述刀口数目为四个，通过调整所述刀口得到菱形、矩形或梯形视场。

其中，所述刀口数目为六个，通过调整所述刀口得到六边形视场。

其中，所述刀口数目为三个，通过调整所述刀口得到三角形视场。

其中，所述待曝光图案的排布为矩形或非矩形排布。

其中，所述非矩形排布为菱形、六边形、三角形或梯形排布。

本发明还提出了一种投影曝光方法，包括：

(1)将掩模加载到掩模台，所述掩模上具有待曝光图案；

(2)将基底加载到工件台；

(3)根据待曝光图案的排布，将可变狭缝中的刀口进行平移和/或旋转运动以调整所述可变狭缝的视场尺寸及形状，使得所述视场边缘从所述待曝光图案之间穿过或使得所述视场包含了所述掩模上待曝光图案区域；

(4)移动所述工件台，将所述基底所需曝光区域移动到所述掩模下方，对所述基底逐场曝光，直至整个基底被全部曝光。

其中，曝光方式为步进式或扫描式。

其中，所述刀口数目为四个，通过调整所述刀口得到菱形、矩形或梯形视场。

其中，所述刀口数目为六个，通过调整所述刀口得到六边形视场。

其中，所述刀口数目为三个，通过调整所述刀口得到三角形视场。

其中，所述待曝光图案的排布为矩形排布或非矩形排布。

其中，所述非矩形分布为菱形、六边形、三角形、或梯形排布。