曝光裝置及其曝光方法
【專利摘要】一種曝光裝置及其曝光方法，其中曝光裝置，包括：基臺；晶圓載物臺組，晶圓載物臺組包括若干晶圓載物臺，若干晶圓載物臺依次在基臺上的第一位置和第二位置之間循環(huán)移動；對準(zhǔn)檢測單元，進(jìn)行晶圓的對準(zhǔn)；圓筒形掩模板系統(tǒng)，裝載圓筒形掩膜板，并使所述圓筒形掩膜板繞中心軸旋轉(zhuǎn)；光學(xué)投影單元，將透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓載物臺上晶圓的曝光區(qū)；當(dāng)晶圓載物臺從第一位置移動到第二位置，然后沿掃描方向的單方向掃描時，圓筒形掩膜板繞中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓上，對晶圓上的沿掃描方向排列的某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光。進(jìn)行曝光時，晶圓載物臺不需要改變掃描方向，從而節(jié)省了曝光時間，提高了曝光效率。
【專利說明】板上的圖案轉(zhuǎn)移到晶圓上的步驟。上述三
丨勺步驟，因此現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中如何提高曝光裝置
量，出現(xiàn)了各種具有雙載物臺的曝光裝置，作和曝光動作。
3七叫6)的曝光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:第；準(zhǔn)檢測單元103，用于檢測晶圓上對準(zhǔn)標(biāo)說掩模板108 ；光學(xué)投影單兀104，位于掩模:投射到第一載物臺101或第二載物臺102子掩模板載物臺107上方，用于提供曝光光:物臺101上的第一晶圓106完成對準(zhǔn)后，第學(xué)投影單元104將透過掩模板108的光投晶圓106進(jìn)行曝光，同時第二載物臺102上方，對準(zhǔn)檢測單元103檢測第二載物臺102圓載物臺組，用于裝載晶圓，位于基臺上，所述晶圓載物臺組包括若干晶圓載物臺，若干晶圓載物臺依次在基臺上的第一位置和第二位置之間循環(huán)移動；對準(zhǔn)檢測單元，位于基臺的第一位置上方，用于檢測位于第一位置的晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記，以及該晶圓載物臺上的晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，進(jìn)行晶圓的對準(zhǔn)；圓筒形掩模板系統(tǒng)，位于基臺的第二位置上方，用于裝載圓筒形掩膜板，并使所述圓筒形掩膜板繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)；光學(xué)投影單元，位于圓筒形掩模板系統(tǒng)和基臺之間，將透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓載物臺上晶圓的曝光區(qū)；當(dāng)晶圓載物臺從第一位置移動到第二位置，然后沿掃描方向的單方向掃描時，圓筒形掩膜板繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓載物臺上的晶圓上，對晶圓上的沿掃描方向排列的某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光。
[0012]可選的，所述圓筒形掩模板系統(tǒng)包括:基座，固定于基座一側(cè)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(yuǎn)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(nèi)圈和位于軸承外圈和軸承內(nèi)圈之間的滾動體，第一軸承和第二軸承的軸承內(nèi)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(qū)域和位于圖像區(qū)域的兩邊的非圖像區(qū)域，所述圖像區(qū)域上具有掩模板對準(zhǔn)標(biāo)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(qū)域的內(nèi)表面與第一軸承和第二軸承的軸承外圈相接觸，當(dāng)?shù)谝惠S承和第二軸承繞軸柄旋轉(zhuǎn)時，圓筒形掩模板也一起繞軸柄旋轉(zhuǎn)。
[0013]可選的，所述圓筒形掩模板系統(tǒng)還包括:預(yù)對準(zhǔn)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(qū)域上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，根據(jù)檢測的信號判斷圓筒形掩模板的裝載狀態(tài)和轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
[0014]可選的，所述晶圓載物臺的頂部表面包括晶圓裝載區(qū)域和包圍所述晶圓裝載區(qū)域的外圍區(qū)域，所述載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記位于晶圓載物臺的頂部表面的外圍區(qū)域。
[0015]可選的，所述載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記至少有兩組，兩組載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記在晶圓載物臺的外圍區(qū)域沿掃描方向分布，每組載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記中具有兩個呈對角分布的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記。
[0016]可選的，每個載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記包括第一光柵和第二光柵，第一光柵和第二光柵呈對角分布，第一光柵包括沿第一方向分布的第一光柵條，第二光柵包括沿第二方向分布的第二光柵條，第一方向垂直于第二方向。
[0017]可選的，晶圓載物臺上的晶圓上具有若干曝光區(qū)，曝光區(qū)之間為切割道，晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記位于切割道內(nèi)，所述晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記包括第三光柵和第四光柵，第三光柵和第四光柵對稱的分布在切割道中軸線的兩側(cè)，并與切割道中軸線具有一個夾角。
[0018]可選的，所述對準(zhǔn)檢測單元包括第一子檢測單元第一子檢測單元用于檢測晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0019]可選的，第一子檢測單元為一維陣列光電傳感器或二維圖像傳感器。
[0020]可選的，所述對準(zhǔn)檢測單元還包括第二子檢測單元，用于檢測晶圓載物臺的水平度。
[0021]可選的，晶圓裝載區(qū)域的外圍區(qū)域還具有掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元，用于檢測圓筒形掩模板的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，建立圓筒形掩模板與晶圓載物臺之間的位置關(guān)系，進(jìn)行圓筒形掩模板的對準(zhǔn)。單元，用于檢測晶圓載物臺的位置信息，所之影單元與晶圓載物臺之間的編碼光柵板，I。
去，包括:步驟1，在若干晶圓載物臺上依次義移動到第一位置，對準(zhǔn)檢測單元檢測位于上的晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，進(jìn)行晶圓的對準(zhǔn)；？依次從第一位置移動到第二位置，進(jìn)行圓0勺單方向掃描時，圓筒形掩膜板繞圓筒形3光投射到晶圓載物臺上的晶圓上，對晶圓；步驟4，對晶圓上的第一列曝光區(qū)進(jìn)行曝:置移動到第一位置；步驟5，重復(fù)步驟2至I光區(qū)完成曝光。
物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓載物臺上、方向移動，第一子檢測單元先檢測位于晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記。8時，預(yù)對準(zhǔn)檢測單元檢測位于圓筒形掩模'號，通過電信號的之間的時間滯后性、信號度等參數(shù)判斷圓筒形掩模板的安裝狀態(tài)和
3承外圈上具有若干第一夾緊裝置，當(dāng)圓筒由承的軸承外圈表面時，第一夾緊裝置能在5力，使得圓筒形掩模板更緊密的固定在軸
數(shù)量為三組，包括:第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記I三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元，所述三組一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度表面高度低于第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測元的表面高度高于第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記3己的檢測時，第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元位于曝光裝置的對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元在進(jìn)行圓筒形掩模板的光區(qū)的曝光，在對一個曝光區(qū)進(jìn)行曝光后，
I 2為現(xiàn)有的曝光裝置對每一個曝光區(qū)的掃多個曝光區(qū)，第一載物臺在沿第一方向掃描方向相反的方向掃描完成對相鄰的第二曝'第一晶圓106上所有曝光區(qū)的曝光。上述:程(或每一個曝光過程)包括加速過程、掃存在是為了實(shí)現(xiàn)曝光區(qū)的轉(zhuǎn)化時提高精度個曝光過程的時間，造成時間的損耗，使得
5曝光方法，曝光裝置具有多個載物臺和圓I統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)，同時晶圓載物臺沿掃描II晶圓載物臺上的晶圓上，從而實(shí)現(xiàn)對晶圓，在對某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光時，由于圓筒|」的一個或多個曝光區(qū)進(jìn)行曝光，圓筒形掩「向不變，即可完成對該列的其他曝光區(qū)進(jìn)-列中的每個或多個曝光區(qū)進(jìn)行曝光時，不臺301，若干晶圓載物臺301依次在基臺上的第一位置(預(yù)對準(zhǔn)位置)和第二位置(預(yù)曝光位置)之間循環(huán)移動；
[0050]對準(zhǔn)檢測單元302，位于基臺的第一位置上方，用于檢測位于第一位置的晶圓載物臺301上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記，以及該晶圓載物臺301上的晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，進(jìn)行晶圓的對準(zhǔn)；
[0051]圓筒形掩模板系統(tǒng)305，位于基臺的第二位置上方，用于裝載圓筒形掩膜板303，并使所述圓筒形掩膜板303繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)；
[0052]光學(xué)投影單元309，位于圓筒形掩模板系統(tǒng)305和基臺之間，將透過圓筒形掩膜板303的光投射到晶圓載物臺301上的晶圓的曝光區(qū)；晶圓載物臺301從第一位置移動到第二位置，然后沿掃描方向的單方向掃描時，圓筒形掩膜板303繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板303的光投射到晶圓載物臺301上的晶圓上，對晶圓上的沿掃描方向排列的某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光；
[0053]所述曝光裝置還包括主控制單元(圖中未示出)，主控制單元跟晶圓載物臺301、對準(zhǔn)檢測單元302、圓筒形掩模板系統(tǒng)305和光學(xué)投影單元309之間進(jìn)行通信，對晶圓的對準(zhǔn)和曝光過程進(jìn)行管理。所述主控制單元還包括用于發(fā)出各種控制命令、接收各單元的反饋信息、存儲曝光程序以相關(guān)位置信息等功能；
[0054]所述曝光裝置還包括時間基準(zhǔn)單元，用于提供基準(zhǔn)時間信號，使晶圓的對準(zhǔn)和曝光過程對所有的信號和數(shù)據(jù)的采集跟時間相關(guān)。
[0055]下面將對上述曝光裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0056]圓筒形掩模板系統(tǒng)的第一實(shí)施例，請參考圖4和圖5,所述圓筒形掩模板系統(tǒng)305(參考圖3)包括基座328、第一軸承304a、第二軸承304b、圓筒形掩模板303、預(yù)對準(zhǔn)檢測單元341、主控制單元(圖中未示出):
[0057]其中，所述基座328作為支撐圓筒形掩模板303的平臺，基座328的一側(cè)固定有軸柄 329 ；
[0058]第一軸承304a和第二軸承304b,第一軸承304a位于軸柄329上靠近基座328的一端，第二軸承304b位于軸柄329上遠(yuǎn)離基座328的一端，所述第一軸承304a和第二軸承304b均包括軸承外圈、軸承內(nèi)圈和位于軸承外圈和軸承內(nèi)圈之間的滾動體,第一軸承304a和第二軸承304b的軸承內(nèi)圈固定于軸柄329上；
[0059]圓筒形掩模板303,所述圓筒形掩模板303為中空的圓柱,所述圓筒形掩模板303包括位于中間的圖像區(qū)域331和位于圖像區(qū)域331的兩邊的非圖像區(qū)域332，所述圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331上具有掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，圓筒形掩模板303套在第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈上，圓筒形掩模303的非圖像區(qū)域332的內(nèi)表面與第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈相接觸，當(dāng)?shù)谝惠S承304a和第二軸承304b繞軸柄329旋轉(zhuǎn)時，圓筒形掩模板303也一起繞軸柄329 (軸柄329的中軸線相當(dāng)于圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸)旋轉(zhuǎn)；
[0060]預(yù)對準(zhǔn)檢測單元341(參考圖5)，位于圓筒形掩模板303上方，通過一延伸裝置342與基座328相連，用于檢測圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，根據(jù)檢測的信號判斷圓筒形掩模板303的裝載狀態(tài)和轉(zhuǎn)動狀態(tài)；
[0061]所述曝光裝置還包括主控制單元(圖中未示出)，主控制單元跟晶圓載物臺301、對準(zhǔn)檢測單元302、圓筒形掩模板系統(tǒng)305、光學(xué)投影單元309和預(yù)對準(zhǔn)檢測單元341等之間進(jìn)行通信，對晶圓的對準(zhǔn)和曝光過程進(jìn)行管理。所述主控制單元還包括用于發(fā)出各種控制命令、接收各單元的反饋信息、相關(guān)位置信息管理、晶圓載物臺301和圓筒形掩模板303的平移系數(shù)、轉(zhuǎn)動系數(shù)和放大系數(shù)等系數(shù)的計(jì)算的功能。
[0062]具體的，請參考圖4，所述圓筒形掩模板303上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333至少具有兩組，每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記具有兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，兩組中的四個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333位于圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331的四個角落，每組中的兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的中心之間的連線與軸柄329的中軸線平行。
[0063]所述每個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333包括與圓筒形掩模板303旋轉(zhuǎn)方向平行的第五光柵336和與第五光柵336垂直的第六光柵337，第五光柵336的對稱中心與第六光柵337的對稱中心之間的連線與軸柄329的中軸線平行，因此，晶圓載物臺301上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元通過檢測至少兩組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，獲得至少四個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的位置信息(所述位置信息為后續(xù)介紹的位置檢測單元檢測的信息)，建立晶圓載物臺301與圓筒形掩模板303之間的位置關(guān)系，并且主控制單元根據(jù)至少四個位置信息，計(jì)算獲得圓筒形掩模板303的X方向的放大系數(shù)、y方向的放大系數(shù)、轉(zhuǎn)動系數(shù)和正交系數(shù)。
[0064]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，當(dāng)所述圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331包括多個掩膜曝光區(qū)(對應(yīng)于晶圓上的多個曝光區(qū))，所述每個掩膜曝光區(qū)具有至少兩組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，當(dāng)進(jìn)行圓筒形掩模板的對準(zhǔn)時，掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元檢測每個掩膜曝光區(qū)中的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，以建立圓筒形掩模板303上的多個掩膜曝光區(qū)與晶圓上的對應(yīng)的多個曝光區(qū)的位置關(guān)系，從而將圓筒形掩模板303上多個掩膜曝光區(qū)上的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上對應(yīng)的多個曝光區(qū)。
[0065]請參考圖5，預(yù)對準(zhǔn)檢測單元341具有兩個子探測單元，包括第一子探測單元340a和第二子探測單元340b，兩個子探測(第一子探測單元340a和第二子探測單元340b)單元之間的距離等于每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記中兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333之間的距離，當(dāng)圓筒形掩模板303裝載在第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈時，第一軸承304a和第二軸承304b帶動所述圓筒形掩模板303至少旋轉(zhuǎn)一周時，預(yù)對準(zhǔn)檢測單元341檢測位于圓筒形掩模板303上的至少兩組組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，獲得隨時間變化的至少四個電信號，通過四個電信號的之間的時間滯后性、信號的重復(fù)性、信號脈沖之間的間距和信號脈沖的寬度等參數(shù)判斷圓筒形掩模板303的安裝狀態(tài)(包括:x方向位置、y方向位置)和轉(zhuǎn)動狀態(tài)(zy平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動特性)。
[0066]所述子探測單元為一維陣列光電傳感器，所述一維陣列光電傳感器包括沿X軸排列的若干傳感器子單元，當(dāng)有光線照在一維陣列光電傳感器上時，一維陣列光電傳感器輸出隨時間變化的電信號。在進(jìn)行檢測時，圓筒形掩模板303旋轉(zhuǎn)，預(yù)對準(zhǔn)檢測單元341產(chǎn)生照明光，照明光照射圓筒形掩模板303上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的反射光被一維陣列光電傳感器接收，一維陣列光電傳感器將接收的光信號轉(zhuǎn)化為隨時間變化的電信號。
[0067]在其他的實(shí)施例中，所述軸柄329上部具有第二狹縫(圖中未示出)，位于軸柄329中的曝光光源308 (參考圖4)通過第二狹縫對掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333進(jìn)行照明，透過掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的光被一維陣列光電傳感器接收。[0068]在其他的實(shí)施例中，所述子探測單元為二維圖像傳感器。
[0069]請繼續(xù)參考圖4，所述軸柄329為中空軸柄，所述中心軸柄的中空區(qū)域用于放置曝光光源308。中空軸柄的下部具有貫穿軸柄329本體的狹縫335，所述狹縫335與中空軸柄的軸線平行，曝光光源308發(fā)出的光通過狹縫335照射在圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331，透過圓筒形掩模板303的光通過光學(xué)投影單元309投射到晶圓載物臺301上的晶圓上的曝光區(qū)，對晶圓進(jìn)彳丁曝光。
[0070]在具體的實(shí)施例中，所述曝光光源308可以使用Krf準(zhǔn)分子激光(波長248nm)或Arf準(zhǔn)分子激光(波長193nm)等遠(yuǎn)紫外光，所述照射光IL也可使用F2激光(波長157nm)，極紫外(波長13.5nm左右)等真空紫外光，所述照射光IL還可以使用來自超高壓汞燈的紫外區(qū)域的輝光(g線、i線等)。
[0071]所述狹縫335的長度(X軸方向)等于圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331的寬度(x軸方向)，所述狹縫335的寬度為I?20毫米。
[0072]所述第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈上具有若干第一夾緊裝置334，當(dāng)圓筒形掩模板303沿X軸方向移動，圓筒形掩模板303的非圖像區(qū)域332套在在第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈表面時，第一夾緊裝置334能在圓筒形掩模板303的非圖像區(qū)域332的內(nèi)表面產(chǎn)生一個壓力，使得圓筒形掩模板303更緊密的固定在軸承外圈上。
[0073]在具體的實(shí)施例中，所述第一夾緊裝置334包括一個凸起部和與凸起部相連的驅(qū)動部，當(dāng)圓筒形掩模板303套在(裝載)第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈表面時，驅(qū)動部使得凸起部向外移動(遠(yuǎn)離軸柄329的方向)，使得凸起部與圓筒形掩模板303的非圖像區(qū)域332的內(nèi)表面相接觸，向非圖像區(qū)域332的內(nèi)表面產(chǎn)生一個壓力；當(dāng)圓筒形掩模板303需要從第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈表面脫離(卸載)時，驅(qū)動部使得凸起部向內(nèi)運(yùn)動(指向軸柄329的方向)，使凸起部與圓筒形掩模板303的非圖像區(qū)域332的內(nèi)表面脫離，圓筒形掩模板303可以從第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈上移出。
[0074]所述第一夾緊裝置334等角度的分布在第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈上，且第一軸承304a和第二軸承304b上的第一夾緊裝置334的數(shù)量相同，使得第一夾緊裝置334施加在圓筒形掩模板303的非圖像區(qū)域332的內(nèi)表面的壓力比較均勻，防止圓筒形掩模板303變形、并提高圓筒形掩模板303安裝的精度。
[0075]所述圓筒形掩模板系統(tǒng)還包括第二驅(qū)動單元(圖中未示出)，第二驅(qū)動單元用于在第一軸承304a和第二軸承304b的軸承外圈上裝載(沿x軸正方向)和卸載(沿x軸負(fù)方向)圓筒形掩模板303。
[0076]所述圓筒形掩模板系統(tǒng)還包括第一驅(qū)動單元(圖中未示出)，第一驅(qū)動單元與第一軸承304a和/或第二軸承304b相連，以驅(qū)動第一軸承和第二軸承繞軸柄329旋轉(zhuǎn)。
[0077]請參考圖5，所述光學(xué)投影單元309和圓筒形掩模板系統(tǒng)之間具有圓柱透鏡單元330，圓柱透鏡單元330位于圓筒形掩模板303的圖像區(qū)域331的正下方，所述圓柱透鏡單元331具有一個平面和與平面相對的凹面，圓柱透鏡單元331的平面朝向圓筒形掩模板系統(tǒng)。所述圓柱透鏡單元330用于校準(zhǔn)透過圓筒形掩模板303光的焦平面，使得透過圓筒形掩模板303光的柱面的焦平面轉(zhuǎn)換為平面的焦平面，通過圓柱透鏡單元330和光學(xué)投影單元309能準(zhǔn)確的投射到晶圓上的曝光區(qū)。所述圓柱透鏡單元330為若干柱面透鏡的組合。
[0078]所述圓筒形掩膜板303外壁周長經(jīng)圓柱透鏡單元330和光學(xué)投影單元309投射[的總長度，當(dāng)圓筒形掩膜板303旋轉(zhuǎn)一周多個曝光區(qū)進(jìn)行曝光。
反303的光投射到晶圓載物臺301上晶圓的
光等作為照射光II時，所述光學(xué)投影單元'系統(tǒng)；當(dāng)采用？2激光作為照射光II時，所乏射光學(xué)元件(凸面鏡、分光鏡等)組合的反統(tǒng)、或者也可使用折射系統(tǒng)。
妾至第四驅(qū)動單元，使得基座328可以沿X1、1軸方向、2軸方向轉(zhuǎn)動。
形掩模板系統(tǒng)包括:基座，固定于基座一側(cè)丙上靠近基座一端，第二軸承位于軸柄上遠(yuǎn)&承外圈、軸承內(nèi)圈和位于軸承外圈和軸承內(nèi)圈固定于軸柄上，第一軸承和第二軸承I形掩模板，所述圓筒形掩模板為中空的圓兄和位于圖像區(qū)域的兩邊的非圖像區(qū)域，圓時；然后第二驅(qū)動單元裝載圓筒形掩模板使得圓筒形掩模板的一邊的非圖像區(qū)域卡在第一軸承的軸承外圈的卡槽內(nèi)；接著第三驅(qū)動單元裝載著第二軸承，使第二軸承固定在軸柄上，并使圓筒形掩模板的另一邊的非圖像區(qū)域卡在第二軸承的軸承外圈的卡槽內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例的圓筒形掩模板在裝載時，圓筒形掩模板的中空區(qū)域的尺寸大于軸承的尺寸，并且在裝載時不會與第一軸承和第二軸承的軸承外圈的表面接觸，從而可以防止圓筒形掩模板的內(nèi)表面被軸柄、第一軸承和第二軸承刮傷，并且圓筒形掩模板裝載在第一軸承和第二軸承之間，使得第一軸承和第二軸承便于與第二驅(qū)動單元連接。
[0087]所述第一軸承和第二軸承的軸承外圈上具有第二夾緊裝置，當(dāng)圓筒形掩模板的非圖像區(qū)域第一軸承和第二軸承的軸承外圈的的卡槽內(nèi)，第二夾緊裝置能在圓筒形掩模板的非圖像區(qū)域的外表面產(chǎn)生一個壓力，使得圓筒形掩模板固定在軸承外圈上。
[0088]所述第二夾緊裝置等角度的分布在第一軸承和第二軸承的軸承外圈上，且第一軸承和第二軸承上的第一夾緊裝置的數(shù)量相同，使得第二夾緊裝置施加在圓筒形掩模板的非圖像區(qū)域的外表面的壓力比較均勻，防止圓筒形掩模板變形、并提高圓筒形掩模板安裝的精度。
[0089]所述軸柄為中空軸柄，所述中心軸柄的中空區(qū)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(fā)出的光通過狹縫照射在圓筒形掩模板的圖像區(qū)域，透過圓筒形掩模板的光通過光學(xué)投影單元投射到晶圓載物臺上的晶圓上的曝光區(qū)，對晶圓進(jìn)行曝光。
[0090]接著，請繼續(xù)參考圖3，所述晶圓載物臺301采用磁懸浮裝置驅(qū)動，使晶圓載物臺301可以在xy平面內(nèi)沿掃描方向移動，并使晶圓載物臺301從第一位置移動到第二位置，本發(fā)明實(shí)施例中，晶圓載物臺301在xy平面內(nèi)，晶圓載物臺301可以沿y軸正方向(掃描方向)移動、y軸負(fù)方向移動、X軸正方向移動、X軸負(fù)方向移動、還可以沿著z軸正負(fù)方向移動。
[0091]所述磁懸浮裝置為磁懸浮平面電機(jī)，磁懸浮平面電機(jī)的定子設(shè)置在基臺的頂部表面，磁懸浮平面電機(jī)的轉(zhuǎn)子設(shè)置在晶圓載物臺301的底部表面。所述磁懸浮平面電機(jī)為動圈式永磁磁懸浮平面電機(jī)、動鐵式永磁磁懸浮平面電極或磁懸浮感應(yīng)式平面電機(jī)。
[0092]所述晶圓載物臺301在基臺上循環(huán)移動，當(dāng)裝載有晶圓的若干晶圓載物臺301依次在第一位置進(jìn)行對準(zhǔn)后，可以依次移動到第二位置，同時圓筒形掩膜板繞303圓筒形掩膜板系統(tǒng)305的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板303的光投射到晶圓載物臺301上的晶圓上，從而實(shí)現(xiàn)對晶圓上的沿掃描方向排列的某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光，在對某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光后，然后晶圓載物臺301再依次從第二位置移動到第一位置，如此構(gòu)成圖3所述的流水線式的循環(huán)，直至完成對每一個晶圓載物臺301上晶圓的所有列的曝光區(qū)的曝光，因此，在對晶圓載物臺301上的晶圓進(jìn)行曝光時，晶圓載物臺301不需要改變掃描方向，同時圓筒形掩膜板303旋轉(zhuǎn)也不需要改變旋轉(zhuǎn)方向，使得本發(fā)明的曝光裝置對每一個曝光區(qū)進(jìn)行曝光時不需要加速過程和減速過程，針對每一個曝光區(qū)進(jìn)行曝光的時間大幅減小，單位時間內(nèi)曝光裝置的產(chǎn)出量大幅提高。
[0093]所述每個晶圓載物臺301具有對應(yīng)的子控制單元(圖中未示出)，子控制單元位于晶圓載物臺301內(nèi)，用于控制晶圓載物臺301的定位、晶圓載物臺301的移動以及晶圓的對準(zhǔn)，子控制單元與主控制單元、磁懸浮裝置、對準(zhǔn)檢測單元302和掩模板載物臺305等之間進(jìn)行通信。[0094]由于本發(fā)明實(shí)施例中，在曝光時，晶圓載物臺301沿y軸單方向的實(shí)現(xiàn)流水線式的掃描，同時圓筒形掩膜板303繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)305的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板303的光投射到晶圓載物臺301上的晶圓上，實(shí)現(xiàn)對晶圓上的某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光，因此，所述晶圓載物臺301的數(shù)量大于等于2個，以增加裝載晶圓的數(shù)量，提高曝光的效率，較佳的，所述晶圓載物臺301的數(shù)量為2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個。
[0095]晶圓載物臺301的數(shù)量為2個時，晶圓載物臺301上的子控制單元與主控制單元、對準(zhǔn)檢測單元302和掩模板載物臺305等之間可以采用有線電纜進(jìn)行通信。在其他的實(shí)施例中，晶圓載物臺301的數(shù)量為2個時，晶圓載物臺301上的子控制單元與外部電路(包括:主控制單元、對準(zhǔn)檢測單元302和掩模板載物臺305等)之間可以采用無線通信技術(shù)進(jìn)行通?目。
[0096]晶圓載物臺301的數(shù)量為大于2個時，所述晶圓載物臺301上的子控制單元與外部電路(包括:主控制單元、對準(zhǔn)檢測單元302和掩模板載物臺305等)之間采用無線通信技術(shù)進(jìn)行通訊，由于晶圓載物臺301在基臺上循環(huán)移動，防止采用電纜連接時，電纜布線和載物臺移動困難等問題。
[0097]所述無線通信技術(shù)包括:藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth),紅外線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)(InfraredData Associat1n, IrDA),無線保真技術(shù)(Wireless Fidelity, Wi_Fi)、無線應(yīng)用協(xié)議(Wireless Applicat1n Protocol,WAP)、超寬帶技術(shù)(UltraWideband)或近距離無線傳出技術(shù)(Near Field Communicat1n, NFC)等。
[0098]當(dāng)晶圓載物臺301采用無線通信技術(shù)與外部電路進(jìn)行通信時，本發(fā)明實(shí)施例的所述每個晶圓載物臺301上還具有電能存儲單元(圖中未示出)，用于存儲晶圓載物臺301工作用的電量，包括:晶圓載物臺301移動所需的電量、子控制單元工作需要的電量、晶圓載物臺301與外部電路進(jìn)行通信時所需的電量。所述電能存儲單元為可快速充電的電池組或超大電容組件，以存儲較多的電量和并能較快速度的充滿電荷。
[0099]為了向所述晶圓載物臺301上的電能存儲單元進(jìn)行充電，所述曝光裝置還包括充電電纜307和與電能存儲單元的相連的充電接口 310，當(dāng)充電電纜307與充電接口 310連接時，充電電纜307向電能存儲單元進(jìn)行充電。
[0100]晶圓載物臺301的數(shù)量為2個時，充電電纜307與充電接口 310為固定連接。
[0101]晶圓載物臺301的數(shù)量大于等于2個時，所述曝光裝置還包括電纜連接單元(圖中未示出)，用于將充電電纜307與所述晶圓載物臺301上的電能存儲單元的充電接口 310進(jìn)行可拆卸連接，當(dāng)晶圓載物臺301移動到某一位置時，充電電纜307與充電接口 310進(jìn)行連接時，充電電纜307向電能存儲單元進(jìn)行充電，當(dāng)充電電纜307隨著晶圓載物臺301移動到下一位置時，充電電纜307與充電接口 310斷開，完成充電過程，當(dāng)多個晶圓載物臺301循環(huán)移動時，有效解決充電電纜307布線困難的問題。
[0102]所述可拆卸連接具體為:當(dāng)晶圓載物臺301移動到某一位置(比如:基臺上的第一位置)時，電纜連接單元將充電電纜307與所述晶圓載物臺301上的電能存儲單元的充電接口 310進(jìn)行連接，通過充電電纜307對電能存儲單元進(jìn)行充電，當(dāng)充電電纜307隨著晶圓載物臺301移動到下一位置(比如:基臺上的第二位置)時，電纜連接單元使得充電電纜307與晶圓載物臺301上的電能存儲單元的充電接口 310斷開，這樣方式可以應(yīng)用在曝光裝置工的頂部表面包括晶圓裝載區(qū)域314和包圍
1讀取器313位于晶圓載物臺301的頂部表括兩個編碼檢測單元318，每個編碼檢測單元(圖中未示出),光發(fā)射單元用于發(fā)射檢測[的反射光，并將光信號轉(zhuǎn)換為隨時間變化大、濾波、辨向、脈寬計(jì)算和計(jì)數(shù)等處理，得
吋，所述每個子識別單元將經(jīng)放大、濾波等二對所有電信號進(jìn)行辨向、脈寬計(jì)算和計(jì)數(shù)定物臺的位移。所述光發(fā)射單元發(fā)出的發(fā)射射方向與編碼光柵板的法線之間存在一個大，并且兩個編碼檢測單元318上的發(fā)射光使得晶圓載物臺301沿2軸方向移動時，兩測量2軸方向的位移。
勺三個，三個編碼光柵讀取器313分別位于#實(shí)施例中，所述編碼光柵讀取器313的為勿臺303的精確定位，當(dāng)零位標(biāo)記檢測單元301移動，使得對準(zhǔn)檢測單元302檢測到晶圓載物臺301 (或載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316)的.),此時晶圓載物臺301的精準(zhǔn)位置信息作現(xiàn)對晶圓載物臺301的精對準(zhǔn)。在本發(fā)明準(zhǔn)后，相應(yīng)的將編碼檢測單元318 (參考圖晶圓載物臺301位置坐標(biāo)系的零點(diǎn)(原點(diǎn)兩組載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記在晶圓載物臺的外圍示記中心之間的連線與7軸方向平行，每組臺基準(zhǔn)標(biāo)記316，每個載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316:和第二光柵345呈對角分布，第一光柵344；45包括沿第二方向分布的第二光柵條，第糾對準(zhǔn)檢測單元302 (參考圖2),通過對準(zhǔn)示記，獲得四個載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316的位置元根據(jù)四個載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316的位置信軸排列的若干傳感器子單元，在進(jìn)行檢測時，通過對準(zhǔn)檢測單元302的光學(xué)系統(tǒng)對載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316或晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行照明，對載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記或晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記反射光通過光學(xué)系統(tǒng)被一維陣列光電傳感器接收，一維陣列光電傳感器輸出隨時間變化的電信號，通過判斷輸出的電信號的時間滯后性、電信號的脈沖的寬度和脈沖間的間距，判斷是否檢測到載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記或晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0117]在具體的檢測過程中，首先晶圓載物臺301到達(dá)在預(yù)對準(zhǔn)位置(基臺上的第一位置)，然后沿y軸方向移動時，第一子檢測單元可以先檢測位于晶圓載物臺301上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記后，然后晶圓載物臺301繼續(xù)沿y軸方向移動，第一子檢測單元檢測位于晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，晶圓載物臺301無需在xy平面內(nèi)來回移動，從而節(jié)省了晶圓對準(zhǔn)的時間，有利于提高曝光裝置的單位時間內(nèi)的產(chǎn)量。
[0118]所述第一子檢測單元還可以為二維圖像傳感器(比如CXD圖像傳感器)，對準(zhǔn)檢測單元302檢測載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316時，通過對準(zhǔn)檢測單元302的光學(xué)系統(tǒng)(參考圖3)對載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316進(jìn)行照明，載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316的反射光通過光學(xué)系統(tǒng)成像在對準(zhǔn)檢測單元302的攝像元件視場范圍內(nèi)，并通過對攝像元件上的圖像信號進(jìn)行信號處理，獲得載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316相對于視場范圍中央的位置關(guān)系，對準(zhǔn)檢測單元302將測量結(jié)果反饋給晶圓載物臺301上的子控制單元，驅(qū)動晶圓載物臺301調(diào)整位置，直至載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記316出現(xiàn)在攝像元件的視場范圍中央。
[0119]所述對準(zhǔn)檢測單元302還包括第二子檢測單元，用于檢測晶圓載物臺301的水平度。
[0120]所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338至少具有三組，每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元具有兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338，每組中的兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元之間的連線與軸柄的中軸線平行，每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元具有兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338，對應(yīng)的檢測位于圓筒形掩模板303 (參考圖5)上的每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記中的兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333。每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元中的兩個檢測單元中心之間的距離等于每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記中兩個對準(zhǔn)標(biāo)記經(jīng)曝光裝置的光學(xué)投影單元309 (參考圖3)在正常情況下投射到晶圓載物臺301上的兩對準(zhǔn)標(biāo)記投射圖形中心的之間的距離，以實(shí)現(xiàn)對掩模板對準(zhǔn)圖形的精確的檢測。
[0121]所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338為一維陣列光電傳感器343，所述一維陣列光電傳感器343包括沿X軸排列的若干傳感器子單元，當(dāng)有光線照在一維陣列光電傳感器343上時，一維陣列光電傳感器343輸出隨時間變化的電信號。
[0122]在具體的檢測過程中，曝光光源對圓筒形掩模板303 (參考圖5)上掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333進(jìn)行照明，透過掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的光經(jīng)過光學(xué)投影單元309被一維陣列光電傳感器343接收，一維陣列光電傳感器343輸出隨時間變化的電信號，通過判斷輸出的電信號的時間滯后性、電信號的脈沖的寬度和脈沖間的間距，判斷是否檢測到圓筒形掩模板303上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333。
[0123]本實(shí)施例中，所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338數(shù)量為三組,包括:第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a、第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b和第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c，所述三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度不相同，第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a的表面高度為正常高度，第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b的表面高度低于第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a的表面高度，第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c的表面高度高于第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a的表面高度，因此在進(jìn)行掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記的檢測時，第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a、第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b和第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c位于曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)投影單元)的最佳焦平面或離焦平面上，使得本發(fā)明的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338在進(jìn)行圓筒形掩模板303的對準(zhǔn)時，還可以獲得曝光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的最佳焦距。作為一個具體的實(shí)施例中，當(dāng)晶圓載物臺移動到光學(xué)投影單元309 (參考圖3)的下方，進(jìn)行掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記的檢測時，所述第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a位于光學(xué)系統(tǒng)的最佳焦平面，第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b位于負(fù)離焦的焦平面上，第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c位于正離焦的焦平面上，通過晶圓載物臺的位置信息(Z方向的高度)、第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a的高度以及光學(xué)系統(tǒng)中心與基臺的設(shè)計(jì)高度之間的換算即可獲得光學(xué)系統(tǒng)的最佳焦距。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度是指掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面相對于晶圓載物臺底部的高度。需要說明的是，第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a、第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b和第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c三者之間高度的組合可以采取其他的組合方式，組合方式的不同不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0124]進(jìn)行掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記的檢測時，首先晶圓載物臺移動，使第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a位于光學(xué)投影單元309 (參考圖3)的下方，曝光光源通過狹縫照射位于圓筒形掩模板303上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333，同時圓筒形掩模板303繞軸柄329的中軸線至少旋轉(zhuǎn)一周，透過掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的光被第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a接收；然后，晶圓載物臺301沿掃描方向(y軸正方向)繼續(xù)移動，使第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b位于光學(xué)投影單元309 (參考圖3)的下方，圓筒形掩模板303繞軸柄329的中軸線至少旋轉(zhuǎn)一周，透過掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的光被第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b接收；接著，晶圓載物臺301沿掃描方向(y軸正方向)繼續(xù)移動，使第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c位于光學(xué)投影單元309 (參考圖3)的下方，圓筒形掩模板303繞軸柄329的中軸線至少旋轉(zhuǎn)一周，透過掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記333的光被第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c接收，在整個過程中，晶圓載物臺301在z方向沒有移動。第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a、第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b和第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c分別獲得幾組電信號，通過比較第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a、第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b和第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c檢測獲得的同一掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記獲得的電信號，通過波峰值最大的電信號對應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的高度、晶圓載物臺的位置信息(Z方向的高度)以及光學(xué)系統(tǒng)中心與基臺的設(shè)計(jì)高度之間的換算即可獲得光學(xué)系統(tǒng)的最佳焦距。
[0125]第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338b的表面高度與第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a的表面高度的高度之差的范圍為50?1000納米，第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338c的表面高度與第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338a的表面高度的高度之差范圍為50?1000納米，使得掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的對最佳焦距檢測的靈敏度較高，獲得的最佳焦距較準(zhǔn)確。
[0126]所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元338位于晶圓的第一列曝光區(qū)的沿掃描方向延伸從而可以建立圓筒形掩模板于晶圓的位置
固定于曝光裝置的固定基座(圖中未不出)301的寬度，編碼光柵板306的長度大于對巧巨離，以使得晶圓載物臺301在第一位置、勾能通過對準(zhǔn)檢測單元302和編碼光柵板隹時和曝光時獲得精確的位置彳目息，提聞曝:移動時，可以通過其他的方式進(jìn)行定位，比
11和第二開口 312，第一開口 311的位置與干口 311位于對準(zhǔn)檢測單元302的下方，第301之間的光學(xué)通道；第二開口 312的位置二開口 312位于光學(xué)投影單元309下方，第！01之間的光學(xué)通道。
眷圖8，所述編碼光柵板306上具有若干等陽凸起325構(gòu)成反射光柵，凹槽326和凸起325 (凹槽326)在對稱線AB左右兩側(cè)相互對稱，并且所述第一子光柵板320上的凸起325(凹槽326)與對稱線AB相交具有第一夾角31，第二子光柵板321上的凸起325 (凹槽326)與對稱線AB相交具有第二夾角32，第一夾角31等于第二夾角32相等，使得第一子光柵板320和第二子光柵板321的精度保持一致，編碼光柵讀取器313檢測的晶圓載物臺301的位置坐標(biāo)精準(zhǔn)度高，通過判斷編碼光柵讀取器313檢測信號的相位變化、間距變化和脈沖數(shù)量等參數(shù)即可獲得晶圓載物臺301的移動方向和位移。
[0133]所述第一夾角31和第二夾角32的大小為5~85度，所述第一夾角31和第二夾角32的大小為10度、20度、30度、40度、45度、50度、60度、70度或80度，當(dāng)晶圓載物臺301在第一子光柵板320和第二子光柵板321下沿不同方向(沿X軸、y軸或z軸)直線移動時，單個編碼檢測單元318單元檢測獲得的兩個電信號之間或者多個編碼檢測單元318單元獲得的多個電信號之間存在相位和/間距的變化，從而可以判斷和計(jì)算晶圓載物臺301的移動方向和位移。
[0134]本發(fā)明實(shí)施例中，編碼光柵讀取器313的數(shù)量至少為三個，每個編碼光柵讀取器313包括兩個編碼檢測單元318，編碼光柵讀取器313與第一子光柵板320和第二子光柵板321構(gòu)成的測量系統(tǒng)，每個編碼光柵讀取器313可以實(shí)現(xiàn)晶圓載物臺301兩個自由度的測量，包括:x方向(或者y方向)和z方向，通過至少三個編碼光柵讀取器313可以實(shí)現(xiàn)晶圓載物臺301六個自由度的測量，包括:χ方向、y方向、z方向、X方向轉(zhuǎn)動、y方向轉(zhuǎn)動、z方向轉(zhuǎn)動，測量的方向簡單，精度較高，并且數(shù)據(jù)的處理較為簡單。
[0135]下面以四個編碼光柵讀取器與第一子光柵板320和第二子光柵板321構(gòu)成的測量系統(tǒng)測量晶圓載物臺的位置作為示例，請參考圖9，其中，四個編碼光柵讀取器包括第一編碼光柵讀取器313a、第二編碼光柵讀取器313b、第三編碼光柵讀取器313c、第四編碼光柵讀取器313d，第一編碼光柵讀取器313a、第二編碼光柵讀取器313b、第三編碼光柵讀取器313c和第四編碼光柵讀取器313d到晶圓載物臺表面中心的距離相等，為r，并且四個編碼光柵讀取器中心間連線構(gòu)成的圖形為矩形，第一子光柵板320和第二子光柵板321與兩者之間的對稱線的夾角為45度，上述測量系統(tǒng)獲得的晶圓載物臺的X軸坐標(biāo)Cx、y軸坐標(biāo)Cy、z軸坐標(biāo)Cz、X軸轉(zhuǎn)動系數(shù)Rx、y軸轉(zhuǎn)動系數(shù)Ry和z軸轉(zhuǎn)動系數(shù)Rz為:
【權(quán)利要求】
1.一種曝光裝置，其特征在于，包括: 基臺; 晶圓載物臺組，用于裝載晶圓，位于基臺上，所述晶圓載物臺組包括若干晶圓載物臺，若干晶圓載物臺依次在基臺上的第一位置和第二位置之間循環(huán)移動； 對準(zhǔn)檢測單元，位于基臺的第一位置上方，用于檢測位于第一位置的晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記，以及該晶圓載物臺上的晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，進(jìn)行晶圓的對準(zhǔn)； 圓筒形掩模板系統(tǒng)，位于基臺的第二位置上方，用于裝載圓筒形掩膜板，并使所述圓筒形掩膜板繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)； 光學(xué)投影單元，位于圓筒形掩模板系統(tǒng)和基臺之間，將透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓載物臺上晶圓的曝光區(qū)； 其中，當(dāng)晶圓載物臺從第一位置移動到第二位置，然后沿掃描方向的單方向掃描時，圓筒形掩膜板繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓載物臺上的晶圓上，對晶圓上的沿掃描方向排列的某一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光。
2.如權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于，所述圓筒形掩模板系統(tǒng)包括:基座，固定于基座一側(cè)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(yuǎn)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(nèi)圈和位于軸承外圈和軸承內(nèi)圈之間的滾動體，第一軸承和第二軸承的軸承內(nèi)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(qū)域和位于圖像區(qū)域的兩邊的非圖像區(qū)域，所述圖像區(qū)域上具有掩模板對準(zhǔn)標(biāo)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(qū)域的內(nèi)表面與第一軸承和第二軸承的軸承外圈相接觸，當(dāng)?shù)谝惠S承和第二軸承繞軸柄旋轉(zhuǎn)時，圓筒形掩模板也一起繞軸柄旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的曝光裝置，其特征在于，所述圓筒形掩模板系統(tǒng)還包括:預(yù)對準(zhǔn)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(qū)域上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，根據(jù)檢測的信號判斷圓筒形掩模板的裝載狀態(tài)和轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于，所述晶圓載物臺的頂部表面包括晶圓裝載區(qū)域和包圍所述晶圓裝載區(qū)域的外圍區(qū)域，所述載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記位于晶圓載物臺的頂部表面的外圍區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的曝光裝置，其特征在于，所述載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記至少有兩組，兩組載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記在晶圓載物臺的外圍區(qū)域沿掃描方向分布，每組載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記中具有兩個呈對角分布的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記。
6.如權(quán)利要求5所述的曝光裝置，其特征在于，每個載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記包括第一光柵和第二光柵，第一光柵和第二光柵呈對角分布，第一光柵包括沿第一方向分布的第一光柵條，第二光柵包括沿第二方向分布的第二光柵條，第一方向垂直于第二方向。
7.如權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于，晶圓載物臺上的晶圓上具有若干曝光區(qū)，曝光區(qū)之間為切割道，晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記位于切割道內(nèi)，所述晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記包括第三光柵和第四光柵，第三光柵和第四光柵對稱分布在切割道中軸線的兩側(cè)，并與切割道中軸線具有一個夾角。
8.如權(quán)利要求6或7所述的曝光裝置，其特征在于，所述對準(zhǔn)檢測單元包括第一子檢測單元，第一子檢測單元用于檢測晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記。
9.如權(quán)利要求8所述的曝光裝置，其特征在于，第一子檢測單元為一維陣列光電傳感器。
10.如權(quán)利要求8所述的曝光裝置，其特征在于，所述對準(zhǔn)檢測單元還包括第二子檢測單元，用于檢測晶圓載物臺的水平度。
11.如權(quán)利要求2或4所述的曝光裝置，其特征在于，晶圓裝載區(qū)域的外圍區(qū)域還具有掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元，用于檢測圓筒形掩模板上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，建立圓筒形掩模板與晶圓載物臺之間的位置關(guān)系，進(jìn)行圓筒形掩模板的對準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求11所述的曝光裝置，其特征在于，所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記至少具有兩組，每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記具有兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，兩組中的四個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記位于圓筒形掩模板的圖像區(qū)域的 四個角落，每組中的兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記中心之間的連線與軸柄的中軸線平行，每個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記包括與圓筒形掩模板旋轉(zhuǎn)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。
13.如權(quán)利要求11或12所述的曝光裝置，其特征在于，所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元至少具有三組，三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元沿掃描方向排列，每一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元具有兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元，對應(yīng)的檢測每組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記中的兩個掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記。
14.如權(quán)利要求13所述的曝光裝置，其特征在于，所述掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元數(shù)量為三組，所述三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度不相同，第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度為正常高度，第二組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度低于第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度，第三組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度高于第一組掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元的表面高度。
15.如權(quán)利要求1所述的曝光裝置，其特征在于，所述曝光裝置還具有位置檢測單元，用于檢測晶圓載物臺的位置信息，所述位置檢測單元包括位于對準(zhǔn)檢測單元、光學(xué)投影單元與晶圓載物臺之間的編碼光柵板，以及位于晶圓載物臺頂部表面的編碼光柵讀取器。
16.—種曝光方法,其特征在于,包括: 步驟1，在若干晶圓載物臺上依次裝載晶圓； 步驟2，裝載有晶圓的晶圓載物臺依次移動到第一位置，對準(zhǔn)檢測單元檢測位于晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓載物臺上的晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記，進(jìn)行晶圓的對準(zhǔn)； 步驟3，晶圓對準(zhǔn)后，裝載有該晶圓的晶圓載物臺依次從第一位置移動到第二位置，進(jìn)行圓筒形掩模板的對準(zhǔn)，然后晶圓載物臺沿掃描方向的單方向掃描時，圓筒形掩膜板繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板的光投射到晶圓載物臺上的晶圓上，對晶圓上的沿掃描方向排列的第一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光； 步驟4，對晶圓上的第一列曝光區(qū)進(jìn)行曝光后，裝載有該晶圓的晶圓載物臺依次從第二位置移動到第一位置； 步驟5，重復(fù)步驟2至步驟4直至所有晶圓載物臺上的晶圓的第N列曝光區(qū)完成曝光。
17.如權(quán)利要求16所述的曝光方法，其特征在于，對準(zhǔn)檢測單元檢測位于晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓載物臺上的晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記過程為:晶圓載物臺沿一個方向移動，第一子檢測單元先檢測位于晶圓載物臺上的載物臺基準(zhǔn)標(biāo)記，然后再檢測位于晶圓上的對準(zhǔn)標(biāo)記。
18.如權(quán)利要求16所述的曝光方法，其特征在于，還包括:在對晶圓進(jìn)行對準(zhǔn)之前，向圓筒形掩膜板系統(tǒng)的裝載圓筒形掩模板；在完成圓筒形掩模板裝載后，圓筒形掩模板繞軸柄旋轉(zhuǎn)，預(yù)對準(zhǔn)檢測單元檢測位于圓筒形掩模板上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，圓筒形掩模板的裝載狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
19.如權(quán)利要求16所述的曝光方法，其特征在于，所述圓筒形掩膜板繞圓筒形掩膜板系統(tǒng)的中心軸旋轉(zhuǎn)的一周的時間等于晶圓載物臺沿掃描方向移動一個曝光區(qū)的時間，或者等于晶圓載物臺沿掃描方向移動多個曝光區(qū)的總時間。
20.如權(quán)利要求16所述的曝光方法，其特征在于，三組表面高度不相同掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記檢測單元檢測位于圓筒形掩模板上的掩模板對準(zhǔn)標(biāo)記，建立圓筒形掩模板與晶圓載物臺的位置關(guān)系，進(jìn)行圓筒形掩模板的對準(zhǔn)，同時獲得曝光裝置光學(xué)系統(tǒng)的最佳焦距。
【文檔編號】G03F7/20GK104035287SQ201310069924
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】劉暢, 伍強(qiáng) 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司