本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種曝光裝置及曝光方法。

背景技術(shù)：

隨著液晶顯示行業(yè)的不斷發(fā)展，液晶尺寸不斷增大，對掃描光刻機(jī)的分辨率的要求也不斷提高。對準(zhǔn)傳感器和調(diào)焦調(diào)平傳感器作為光刻機(jī)中重要的水平向和垂向位姿測量傳感器，對要求更多的測量點(diǎn)，更高的精度，更高的重復(fù)性，并且能夠適應(yīng)大玻璃基板的變形和工藝技術(shù)的復(fù)雜性。于此同時，多物鏡陣列的結(jié)構(gòu)，還要求對準(zhǔn)和調(diào)焦調(diào)平傳感器具備更小的空間尺寸。

在專利CN100524024中，日本nikon公司提出了一種用于高世代TFT的曝光裝置，如圖1所示，該曝光裝置由透明系統(tǒng)IL、掩模臺、基板臺，物鏡陣列PLa~PLg等組成。該裝置沿著如附圖1所示的X向進(jìn)行掃描運(yùn)動，物鏡陣列PLa~PLg通過其在基板面的曝光視場50a~50g來實(shí)現(xiàn)對玻璃基板的曝光。而在曝光之前，為了保證線條和套刻的精度，必須進(jìn)行對準(zhǔn)測量和調(diào)焦測量，如附圖2所示，該方案在玻璃基板的寬度范圍內(nèi)，布置了多個對準(zhǔn)測量點(diǎn)和多個調(diào)焦測量點(diǎn)，可以同時對多個場進(jìn)行對準(zhǔn)測量和調(diào)焦測量，從而實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)測量和調(diào)焦測量的并行測量。對于該專利中所提供的技術(shù)方案，一方面，在掃描過程中因玻璃基板的變形、翹曲等因素，易使對準(zhǔn)標(biāo)記發(fā)生離焦現(xiàn)象，調(diào)焦與對準(zhǔn)分離布置，無法獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的精確離焦量，在計(jì)算結(jié)果中無法進(jìn)行補(bǔ)償。另一方面，調(diào)焦和對準(zhǔn)測量點(diǎn)的分離布置，也會使在整個掃描過程中需對準(zhǔn)測量的同時無法進(jìn)行調(diào)焦測量，增加了掃描運(yùn)行的時間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種測量精度更高的調(diào)焦調(diào)平裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種曝光裝置，包括：一照明系統(tǒng)，用于提供曝光所用之光束；一投影物鏡陣列，包括N個投影物鏡，用于將位于一掩模板上的圖形投影至一基板， N為大于1的自然數(shù)；一六自由度探測器陣列，由若干六自由度探測器組成，用于測量一對準(zhǔn)標(biāo)記的水平向和垂直向位置；一掩模臺，用于承載所述掩模板并提供位移；一工件臺，用于承載所述基板并提供位移；所述掩模板與所述基板相對同步移動，掃描曝光方式，可以為沿同一方向同步運(yùn)動，或者沿相反方向同步運(yùn)動。

更進(jìn)一步地，該投影物鏡陣列由N個投影物鏡，沿X軸交錯排列成至少兩組，N為大于1的自然數(shù)較佳的，該投影物鏡陣列由兩組投影物鏡組成，每組包括三個投影物鏡。

更進(jìn)一步地，該六自由度探測器陣列由N個六自由度探測器沿X軸排列而成，每個六自由度探測器的位置對應(yīng)一個投影物鏡的X向中心。

更進(jìn)一步地，該六自由度探測器陣列由2N-1個六自由度探測器沿X軸排列而成，其中N個六自由度探測器的位置分別對應(yīng)一個投影物鏡的X向中心，另外N-1個六自由度探測器位于相鄰的兩個六自由度探測器的中心。

更進(jìn)一步地，該六自由度探測器陣列由N×2個六自由度探測器沿X軸排列而成，其中沿Y軸平行的兩個六自由度探測器的位置對應(yīng)一個投影物鏡的X向中心。

更進(jìn)一步地，該六自由度探測器包括一水平向探測器和一垂向探測器，該水平向探測器和垂向探測器共用一個分光成像單元。

更進(jìn)一步地，該分光成像單元的一光源的出射光經(jīng)一照明鏡組后依次經(jīng)過一第一分光棱鏡、第二分光棱鏡、成像前組，經(jīng)該基板反射后經(jīng)該成像前組后進(jìn)入該第二分光棱鏡，該第二分光棱鏡的出射光一部分進(jìn)入該水平向探測器，另一部分經(jīng)該第一分光棱鏡進(jìn)入該垂向探測器。

更進(jìn)一步地，該水平向傳感器包括一濾光片、一成像后組以及一面陣CCD，該垂直向傳感器包括一探測前組、一棱鏡組件、一探測后組以及一線陣CCD。

更進(jìn)一步地，該分光成像單元的一光源經(jīng)過一波長選擇單元后依次經(jīng)過一照明鏡組、一照明調(diào)節(jié)單元，一分光棱鏡，經(jīng)該基板反射后進(jìn)入一分光單元，該分光單元的一部分進(jìn)入該垂向探測器，另一部分經(jīng)該分光棱鏡進(jìn)入該水平向探測器。

更進(jìn)一步地，該垂向探測器為一干涉光探測器，該水平向探測器是一機(jī)器視覺探測器。

本發(fā)明同時公開一種曝光方法，包括：步驟一、開始掃描測量，將工件臺運(yùn)動至第一個曝光場的掃描起始位置；步驟二、掃描第一列的對準(zhǔn)標(biāo)記，同時計(jì)算第一列的對準(zhǔn)標(biāo)記的水平向和垂向位置；步驟三、掃描第二列的對準(zhǔn)標(biāo)記，同時計(jì)算第二列的對準(zhǔn)標(biāo)記的水平向和垂向位置；步驟四、第一曝光場掃描完成后，計(jì)算第一曝光場的對準(zhǔn)位置和調(diào)焦位置；如果對準(zhǔn)標(biāo)記的垂向位置有離焦時，對離焦量進(jìn)行補(bǔ)償。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)更緊湊的六自由度測量傳感器，可增加更多的測量光斑，從而提高調(diào)焦調(diào)平的測量精度；在曝光場掃描過程中，既能對對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行水平向測量，同時又能進(jìn)行垂向的測量，不僅提高了產(chǎn)率，而且當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記有離焦現(xiàn)象時，可對水平向結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高了對準(zhǔn)精度。

附圖說明

關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的TFT的曝光裝置；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)焦與對準(zhǔn)測量點(diǎn)分布圖；

圖3是本發(fā)明所涉及的曝光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明所涉及的曝光場中曝光裝置和對準(zhǔn)調(diào)焦測量點(diǎn)分布圖；

圖5是本發(fā)明所涉及的對準(zhǔn)測量標(biāo)記分布圖；

圖6是本發(fā)明所涉及的六自由度測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明所涉及的曝光場掃描流程圖；

圖8是本發(fā)明所涉及的曝光場的掃描示意圖之一；

圖9是本發(fā)明所涉及的曝光場的掃描示意圖之二；

圖10是本發(fā)明所涉及的曝光場的掃描示意圖之三；

圖11是本發(fā)明所涉及的曝光場的掃描示意圖之四；

圖12是本發(fā)明所涉及的曝光場的掃描示意圖之五；

圖13是本發(fā)明提供的第二實(shí)施例中的調(diào)焦調(diào)平與對準(zhǔn)測量光斑分布圖；

圖14是本發(fā)明提供的第二實(shí)施例中的六自由度測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本發(fā)明提供的第三實(shí)施例中的調(diào)焦調(diào)平與對準(zhǔn)測量光斑分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。

本發(fā)明的目的在于提供一種測量精度更高的調(diào)焦調(diào)平裝置。

圖3為本發(fā)明所述的曝光裝置的示意圖，掩模板101經(jīng)照明系統(tǒng)100照明之后，由投影物鏡陣列103a~103f曝光玻璃基板107，玻璃基板107由基板臺108承載。投影物鏡陣列103a~103f對玻璃基板107在基板面的曝光視場分別為105a~105f。投影物鏡陣列由N投影物鏡，沿X軸交錯排列成至少兩組，其中N為大于1的自然數(shù)。在本實(shí)施例中，投影物鏡陣列共有兩組，一組三個，組成一2*3的陣列。在兩組物鏡中間放置了6個六自由度探測傳感器104a~104f，6個六自由度探測傳感器在基板面的測量點(diǎn)為106a~106f，6個六自由度探測傳感器沿著X向分布。

圖4為玻璃基板上六自由度探測傳感器測量點(diǎn)與投影物鏡曝光視場的布局示意圖，6個六自由度探測傳感器測量點(diǎn)106a~106f位于兩列曝光視場中心，并且每個測量點(diǎn)與曝光視場X向的中心對應(yīng)。

圖5為基板尺寸與曝光掃描視場、對準(zhǔn)測量標(biāo)記的分布示意圖。本實(shí)施例假定一張玻璃基板共有4個掃描曝光視場，呈2×2分布。在每個掃描曝光視場有兩排對準(zhǔn)測量標(biāo)記，兩排對準(zhǔn)測量標(biāo)記平行，每排共有6個對準(zhǔn)測量標(biāo)記，且6個對準(zhǔn)測量標(biāo)記沿X向分布。其中一排位于掃描場的開始區(qū)域，另外一排位與掃描場的結(jié)束區(qū)域。光刻機(jī)的掃描方向?yàn)閅方向。

圖6為一種六自由度測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其由水平向測量傳感器和垂向測量傳感器組成，其中光源301、照明鏡組302、分光棱鏡303和304、成像前組305為共用組件，實(shí)現(xiàn)了將光源照射到工件306上。光源經(jīng)過工件306反射后經(jīng)過成像前組305，第二分光棱鏡304、濾光片307、成像后組308后進(jìn)入面陣CCD309，共同組成了水平向測量傳感器，即對準(zhǔn)傳感器，其工作原理為典型的機(jī)器視覺對準(zhǔn)測量原理，可以通過圖像處理計(jì)算計(jì)算獲得對準(zhǔn)標(biāo)記的水平向位置。光源經(jīng)過成像前組305，兩個分光棱鏡303和304、探測前組310、棱鏡組件311、探測后組311后進(jìn)入線陣CCD312，共同組成了垂向測量傳感器，即調(diào)焦調(diào)平傳感器，其工作原理為光譜共焦測量技術(shù)，在測量工件處不同離焦量對應(yīng)著不同波長的單色光，而在線陣CCD端，不同波長的單色光在線陣CCD上的位置不同，通過計(jì)算線陣CCD上能量最大的單色光即可轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的離焦量。該測量傳感器可實(shí)現(xiàn)水平向和垂向的同時測量功能。

圖7為玻璃基板的曝光流程示意圖，其具體步驟為：

701：通過基板傳輸將玻璃基板傳輸至工件臺上。

702：通過預(yù)對準(zhǔn)計(jì)算玻璃基板的邊緣與工件臺的中心位置。

703：開始掃描測量，將工件臺運(yùn)動至第一個曝光場的掃描起始位置，如圖8所示。

704：工件臺運(yùn)動至掃描起始位置的同時，調(diào)焦調(diào)平傳感器打開測量緩存的功能，調(diào)焦調(diào)平傳感器按照一定的采樣頻率緩存6個六自由度測量傳感器的垂向測量結(jié)果，以及當(dāng)前工件臺的水平向坐標(biāo)；

705：到工件臺掃描至第一列的對準(zhǔn)標(biāo)記位置時，如圖9所示，開啟六自由度測量傳感器種的面陣CCD對每個對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行采圖，同時六自由度測量傳感器中垂向傳感器測量當(dāng)前玻璃基板的垂向測量結(jié)果，即利用六自由度測量傳感器實(shí)現(xiàn)對對準(zhǔn)標(biāo)記的水平向和垂向位置的同時測量；

706：工件臺經(jīng)過掃描，如圖10所示，運(yùn)動至第二列標(biāo)記位置時，如圖11所示，六自由度測量傳感器同時測量對準(zhǔn)標(biāo)記的水平向和垂向位置。

707：工件臺繼續(xù)沿著掃描方向運(yùn)動，直至該曝光場的掃描結(jié)束位置，如圖12所示；

708：工件臺到達(dá)曝光場的掃描結(jié)束位置后，調(diào)焦調(diào)平傳感器關(guān)閉緩存功能，停止對六自由度測量傳感器的垂向測量結(jié)果和工件臺水平向左邊的緩存；

709、710：當(dāng)掃描測量結(jié)束時，可以開始計(jì)算該場的對準(zhǔn)位置和調(diào)焦位置。通過對準(zhǔn)傳感器的計(jì)算可以獲得當(dāng)前曝光場的對準(zhǔn)測量信息(Xa1, Ya1)、(Xb1, Yb1)、(Xc1, Yc1)、(Xd1, Yd1)、(Xe1, Ye1) 、(Xf1, Yf1)，以及(Xa2, Ya2)、(Xb2, Yb2)、(Xc2, Yc2)、(Xd2, Yd2)、(Xe2, Ye2) 、(Xf2, Yf2)，對兩排標(biāo)記的位置進(jìn)行擬合計(jì)算，即可求得該場的對準(zhǔn)位置X、Y、Rz；同樣，通過緩存的調(diào)焦測量信息(Xi、Yi、Zi、Rxi、Ryi、Rzi、Za~fi)，對(Xi、Yi、Zi、Rxi、Ryi、Rzi、Za~fi)進(jìn)行擬合計(jì)算，即可獲得該曝光場總體的調(diào)焦位置Z、Rx、Ry。在此步驟中，當(dāng)對準(zhǔn)標(biāo)記的垂向位置有離焦時，可在對準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果中進(jìn)行離焦量的補(bǔ)償；

711：判斷是否所有的曝光場都完成掃描流程；

712：若還有曝光場沒完成掃描流程，則驅(qū)動工件臺至下一曝光場，并重新開始703~710步驟；

713：若完成所有曝光場的掃描，則根據(jù)之前掃描計(jì)算的每個場的對準(zhǔn)及調(diào)焦結(jié)果對每個場進(jìn)行曝光；

714：整個流程完成后把玻璃基板從工件臺上取下。

圖13是本發(fā)明提供的第二實(shí)施例中的調(diào)焦調(diào)平與對準(zhǔn)測量光斑分布圖。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的差別在于：共有406a~406k 11個測量光斑，沿X向直線排列，并且分布于兩列曝光視場的中心位置，其中測量光斑406a、406c、406e、406g、406i、406k這6個光斑與實(shí)施例1中的6個測量光斑位置一致，并與每個曝光視場的X向中心對應(yīng)。其余，測量光斑406b位于406a與406c的中心；測量光斑406d位于406c與406e的中心；測量光斑406f位于406e與406g的中心；測量光斑406h位于406g與406i的中心；測量光斑406j位于406i與406k的中心。

如上述的排列方式，其中與每個曝光視場的X向中心對應(yīng)的光斑都與對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)，其與對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)的測量光斑在使用時在對準(zhǔn)測量的同時還進(jìn)行垂向高度測量，其余光斑則只進(jìn)行垂向高度測量，增加調(diào)焦的準(zhǔn)確性。

圖14是本發(fā)明提供的第二實(shí)施例中的六自由度測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，水平向測量仍為傳統(tǒng)的機(jī)器視覺為原理的對準(zhǔn)傳感器，而垂向傳感器則為白光干涉原理，通過測量參考標(biāo)記609與工件表面608之間的相干光的光程差來確定垂向高度。

圖15是本發(fā)明提供的第三實(shí)施例中的調(diào)焦調(diào)平與對準(zhǔn)測量光斑分布圖。該第三實(shí)施方式與第一、第二實(shí)施方式的區(qū)別在于：在兩列拼接物鏡之間布置了兩列測量光斑，并且每列測量中的每個測量光斑對與每個曝光視場的X向中心對應(yīng)。

如上述的排列方式，其中一列的光斑與對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)，其與對準(zhǔn)標(biāo)記相對應(yīng)的測量光斑在使用時在對準(zhǔn)測量的同時還進(jìn)行垂向高度測量;另一列光斑則只進(jìn)行垂向高度測量，增加調(diào)焦的準(zhǔn)確性。

本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。