[发明专利]一种用于半导体光刻的曝光系统与曝光方法

说明书

一种用于半导体光刻的曝光系统与曝光方法，本发明通过在匀光单元与反射镜之间设置微反射镜阵列代替传统的可变狭缝装置，根据曝光时掩模板的图案以及曝光精度要求来设定曝光视场的参数，并输入微反射镜阵列的驱动软件中，计算出微反射镜阵列在曝光时的运动参数，在曝光时，控制板卡根据驱动软件中的数据持续向微反射镜中每个数字微镜发送指令，每个数字微镜在每一时刻接收指令后作出相应的翻转动作，直至曝光结束。本发明采用的微反射镜阵列，具有成千上万个数字微镜实时变化曝光视场、范围与剂量，避免了传统可变狭缝装置在变化狭缝形状时产生的机械振动以及对可变狭缝装置驱动系统的高加速度的要求，降低了曝光系统机械结构与控制系统的复杂性。

技术领域

本发明涉及半导体光刻领域，特别涉及一种用于半导体光刻的曝光系统与曝光方法。

背景技术

在半导体IC集成电路制造过程中，一个完整的芯片通常需要经过多次光刻曝光才能制作完成，而每次光刻所对应使用的掩模以及工艺要求会产生变化，在工艺要求较高的时候，需要光强度集中且杂散光需要被遮挡，在掩模板图形区域复杂的时候，某些区域的无效杂散光也需要被遮挡，才能保证曝光后在硅片上留下的图形精准。而当工艺要求较低的时候或者图形区域比较简单，光刻精度要求较低的时候，照明光源所产生的部分光强度较低的杂散光可无需遮挡，避免降低工作效率。因此需要在照明光源与曝光对象之间设置可以调节照明强度与范围的可变狭缝，这种可变狭缝负责与掩模板各边配合运动，遮挡动态扫描曝光过程中，可能照射到相邻曝光场的照明光。在最新型的前道扫描光刻机中，可变狭缝还被用于场内非扫描向高阶剂量误差的校正。

传统的可变狭缝采用刀口机械结构的高速高加速运动实现，需要在曝光系统中，设计高达5～10G高加速度的物理运动，对精密的光学系统引入了较大的动力学扰动，影响最终的照明性能。同时，为了实现场内非扫描向高阶剂量误差的校正，传统结构的可变狭缝需要在刀口上再做近20对可编程的微动结构，导致系统结构异常复杂，且可变狭缝是一种机械装置，在变化过程中必然会产生振动冲击，变化也需要可变狭缝的驱动系统具有高加速度的功能，这样使得整个曝光系统的工程可实现性和可靠性较低。因此有必要发明一种曝光装置能够简单有效地承载可变狭缝的功能且提高曝光系统的可实现性与可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种具有微反射镜阵列的曝光系统，其中微反射镜阵列代替原有的可变狭缝装置，使得这种曝光系统不仅具有可变狭缝的功能，且消除了可变狭缝装置机械变动时产生的振动冲击以及对驱动系统的高加速要求，提升了曝光系统的工程实现性和可靠性。

为达到上述目的，本发明提供一种用于半导体光刻的曝光系统，依次包括照明光源、准直扩束系统、匀光单元、反射镜、中继单元、掩模板以及工件台，在所述匀光单元与所述反射镜之间设置微反射镜阵列和吸光装置，所述微反射镜阵列将有效光束反射至所述反射镜上并传送至掩模板与工件台上，将杂散光束反射至吸光装置。

作为优选，所述微反射镜阵列包括控制板卡、芯片插座与数字微镜，所述数字微镜为外部是微反射镜的微机电系统芯片。

作为优选，所述控制板卡设置驱动软件，在所述驱动软件中输入参数调控曝光时每个所述数字微镜的反射角度与翻转速度。

作为优选，所述数字微镜的个数在一千个以上，所述数字微镜个数随曝光精度的提高而相应增多。

作为优选，所述控制板卡根据掩模板的移动速度控制微反射镜的翻转速度，根据曝光时设定的曝光剂量决定曝光每一时刻每片微反射镜的反射角度。

作为优选，所述掩模板在曝光过程中随着曝光的进行而移动。

本发明还提供一种使用上述曝光系统的曝光方法，包括以下步骤：

步骤一：根据工艺精度与掩模板的图案确定曝光视场的参数；

步骤二：将曝光视场的参数输入驱动软件中，计算出微反射镜阵列中各数字微镜在每一时刻的翻转速度与翻转角度；