CN111880380A - 基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机 - Google Patents

基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机 Download PDF

Info

Publication number
CN111880380A
CN111880380A CN202010635519.2A CN202010635519A CN111880380A CN 111880380 A CN111880380 A CN 111880380A CN 202010635519 A CN202010635519 A CN 202010635519A CN 111880380 A CN111880380 A CN 111880380A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
exposure
light source
exposed
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202010635519.2A
Other languages
English (en)
Inventor
朱煜
杨开明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing U Precision Tech Co Ltd
Original Assignee
Beijing U Precision Tech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing U Precision Tech Co Ltd filed Critical Beijing U Precision Tech Co Ltd
Priority to CN202010635519.2A priority Critical patent/CN111880380A/zh
Publication of CN111880380A publication Critical patent/CN111880380A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/7015—Details of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G03F7/70725—Stages control
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073—Alignment marks and their environment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机，方法包括：利用UV‑LED光源作为光刻光源，所述UV‑LED光源的出射光束照射在微透镜阵列上，形成待曝光图形；将晶圆安装在晶圆工件台上；曝光时，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，将待曝光图形传递到晶圆上。本发明无需传统的掩模版，并可实现无限大曝光区域，提高了曝光效率。

Description

基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体地，设计一种光刻机及其曝光方法。
背景技术
光刻技术是半导体技术领域中的关键技术，而曝光是光刻技术中的关键步骤。随着对半导体制造产品的要求越来越高，对曝光的发展要求也越来越高。目前，通常采用掩模板等进行曝光，将图像转移到掩模板上，但是，掩模会增加***的复杂性。
发明内容
鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，包括：
利用UV-LED光源作为光刻光源，所述UV-LED光源的出射光束照射在微透镜阵列上，形成待曝光图形；
将晶圆安装在晶圆工件台上；
曝光时，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，将待曝光图形传递到晶圆上。
优选地，所述晶圆工件台包括：XY运动台、Z轴晶圆卡盘、真空吸盘和气压缸，真空吸盘安装在XY运动台上，Z轴晶圆卡盘用于卡在晶圆的周边，气压缸用于将晶圆吸附在真空吸盘上。
优选地，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，包括：
将晶圆表面划分为多个大小相同的矩形区域的网格单元；
将晶圆工件台按照蛇形移动，并按照蛇形路线依次曝光各个网格单元，传递待曝光图形。
优选地，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，还包括：
将每个网格单元作为一个曝光子区域；
通过微透镜阵列形成与每一个曝光子区域对应的待曝光图形；
通过曝光将与每一个曝光子区域对应的待曝光图形传递到晶圆上；
将与每一个曝光子区域对应的待曝光图形进行拼接，形成完整图形。
优选地，还包括：通过控制***调整所述UV-LED光源的光强大小，以形成设定灰度的待曝光图形。
优选地，还包括：
检测所述微透镜阵列与晶圆平面之间的垂直距离；
根据检测的距离调整所述微透镜阵列或所述晶圆平面的位置，使得所述晶圆平面始终位于所述微透镜阵列的焦平面。
本发明的另一个方面是提供一种基于数字微透镜阵列的无掩模光刻机，包括：
光源，采用UV-LED光源作为光刻光源；
微透镜阵列，用于对UV-LED的出射光束进行聚焦，形成待曝光图形；
晶圆工件台，用于安装晶圆；
控制***，用于控制驱动机构驱动晶圆工件台运动；
所述UV-LED光源的出射光束通过微透镜阵列在晶圆表面形成待曝光图形，曝光时，通过控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光。
优选地，所述控制***还用于控制所述UV-LED光源的光强大小，以在晶圆表面形成设定灰度的待曝光图形。
优选地，还包括距离检测装置，用于检测微透镜阵列与晶圆平面之间的垂直距离。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明通过将UV-LED光源发出的光经过微透镜阵列形成待曝光图形，代替了传统的掩模版，使得该无掩模曝光方法更加简便，提高曝光效率。并且，利用微透镜阵列代替了整形光路，使得光学***简单高效。
并且，UV-LED光源具有发光效率高、能耗低、寿命长等特点，使用时无需预热，使得本发明是一种安全环保的新型绿色曝光方法。
并且，本发明通过晶圆工件台的步进运动，可实现无限大曝光区域。
附图说明
图1是本发明所述基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法的流程示意图；
图2是本发明中UV-LED光源照射微透镜阵列形成曝光场的示意图；
图3是本发明中UV-LED光源与微透镜阵列的示意图；
图4是本发明中步进运动的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
图1是本发明所述基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法的流程示意图，如图1所示，本发明所述基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，包括：
S1，利用UV-LED光源1作为光刻光源，所述UV-LED光源1的出射光束照射在微透镜阵列2上，形成待曝光图形，待曝光图形指的是预先设计的集成电路设计图等。UV-LED光源1是一种紫外发光二极管，利用UV-LED 光源1替代了光刻机曝光***中复杂的光源准直光路，并且，由于UV-LED 光源1具有发光效率高、能耗低、寿命长等特点，使用时无需预热，使得本发明所述曝光方法更加绿色环保。
并且，本发明利用微透镜阵列2代替整形光路，直接透过微透镜阵列2 形成待曝光图形，无需传统的掩模版，使得光学***简单高效。
S2，将晶圆3安装在晶圆工件台上。晶圆3指的是制作硅半导体集成电路所用的硅晶片，晶圆3上涂有光刻胶，通过曝光可以实现图案转移，将待曝光图案在晶圆3上固定，可用于制作各种电路元件结构。
S3，曝光时，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆3的曝光，将待曝光图形传递到晶圆3上。
本发明的扫描曝光方法中，无需掩模与晶圆的对准步骤，简化了曝光***的结构，并提高了曝光效率。并且，通过晶圆工件台的步进运动，可以实现无限大曝光区域的曝光。
在本发明的一个实施例中，所述晶圆工件台包括：XY运动台、Z轴晶圆卡盘、真空吸盘和气压缸，真空吸盘安装在XY运动台上，Z轴晶圆卡盘用于卡在晶圆3的周边，气压缸用于将晶圆3吸附在真空吸盘上。其中，XY运动台用于在XY平面内运动，调整X坐标和Y坐标，Z轴晶圆卡盘具有高分辨率的旋转轴，可以调整晶圆3的旋转角度。通过驱动机构驱动XY运动台的移动，同时带动其上吸附的晶圆3运动。
本发明中，对驱动机构的具体构成没有限定，驱动机构可以是驱动伺服电机，对驱动机构驱动XY运动台在XY平面内移动的驱动方式没有限定。
本发明中，驱动机构通过控制***控制，控制***可以采用闭环控制***。并且，控制***接收UV-LED光源1的光束信号，对驱动机构进行控制，从而控制晶圆工件台的移动。并且，控制***还可以控制UV-LED光源1的启闭与光强大小。
在一个实施例中，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，包括：将晶圆3表面划分为多个大小相同的矩形区域的网格单元，网格单元的大小具体根据曝光需求划分；将晶圆工件台按照蛇形移动，并按照蛇形路线依次曝光各个网格单元，传递待曝光图形。图4是本发明中步进运动的示意图，如图4所示，用1～9分别表示九个网格单元，箭头方向表示步进运动的方向，以蛇形路线依次对1～9九个网格单元进行曝光，实现大曝光区域的曝光。
在一个实施例中，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，还包括：
将每个网格单元作为一个曝光子区域；
通过微透镜阵列形成与每一个曝光子区域对应的待曝光图形；
通过曝光将与每一个曝光子区域对应的待曝光图形传递到晶圆上；
将与每一个曝光子区域对应的待曝光图形进行拼接，形成完整图形。
通过将各个曝光子区域的待曝光图形拼接，可以用于制作大面积的曝光图形。
在一个实施例中，所述无掩模曝光方法还包括：通过控制***调整所述 UV-LED光源的光强大小，以形成设定灰度的待曝光图形。其中，设定灰度可以根据对图形的实际需求进行设定。
在一个实施例中，所述无掩模曝光方法还包括：
检测所述微透镜阵列与晶圆平面之间的垂直距离；
根据检测的距离调整所述微透镜阵列或所述晶圆平面的位置，使得所述晶圆平面始终位于所述微透镜阵列的焦平面。
通过将晶圆平面始终保持在微透镜阵列的焦平面，使得待曝光图形可以完整地固定在晶圆上。
本发明还提供一种基于数字微透镜阵列的无掩模光刻机，包括：光源，采用UV-LED光源1；微透镜阵列2，用于对UV-LED的出射光束进行聚焦，使其形成聚焦细光束；晶圆工件台，位于微透镜阵列2的下方，用于安装晶圆3；控制***，用于控制驱动机构驱动晶圆工件台移动，所述UV-LED光源的出射光束通过微透镜阵列2在晶圆3表面形成待曝光图形，曝光时，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆3的曝光，将待曝光图形传递到晶圆3上。
在一个实施例中，所述控制***还用于控制所述UV-LED光源的光强大小，以在晶圆表面形成设定灰度的待曝光图形。
在一个实施例中，所述无掩模光刻机还包括距离检测装置，用于检测微透镜阵列与晶圆平面之间的垂直距离。通过检测垂直距离，使得晶圆所在平面始终位于微透镜阵列的焦平面，可以通过根据检测的距离来调整晶圆平面或微透镜阵列的位置实现。
上述无掩模光刻机中不包括掩模，无需掩模标记与晶圆标记对准，***结构简单。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，其特征在于，包括：
利用UV-LED光源作为光刻光源，所述UV-LED光源的出射光束照射在微透镜阵列上，形成待曝光图形；
将晶圆安装在晶圆工件台上；
曝光时，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，将待曝光图形传递到晶圆上。
2.根据权利要求1所述的基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，其特征在于，所述晶圆工件台包括：XY运动台、Z轴晶圆卡盘、真空吸盘和气压缸，真空吸盘安装在XY运动台上，Z轴晶圆卡盘用于卡在晶圆的周边，气压缸用于将晶圆吸附在真空吸盘上。
3.根据权利要求1所述的基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，其特征在于，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，包括：
将晶圆表面划分为多个大小相同的矩形区域的网格单元；
将晶圆工件台按照蛇形移动，并按照蛇形路线依次曝光各个网格单元，传递待曝光图形。
4.根据权利要求3所述的基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，其特征在于，通过控制***控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光，还包括：
将每个网格单元作为一个曝光子区域；
通过微透镜阵列形成与每一个曝光子区域对应的待曝光图形；
通过曝光将与每一个曝光子区域对应的待曝光图形传递到晶圆上；
将与每一个曝光子区域对应的待曝光图形进行拼接，形成完整图形。
5.根据权利要求1所述的基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，其特征在于，还包括：通过控制***调整所述UV-LED光源的光强大小，以形成设定灰度的待曝光图形。
6.根据权利要求1所述的基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法，其特征在于，还包括：
检测所述微透镜阵列与晶圆平面之间的垂直距离；
根据检测的距离调整所述微透镜阵列或所述晶圆平面的位置，使得所述晶圆平面始终位于所述微透镜阵列的焦平面。
7.一种基于数字微透镜阵列的无掩模光刻机，其特征在于，包括：
光源，采用UV-LED光源作为光刻光源；
微透镜阵列，用于对UV-LED的出射光束进行聚焦，形成待曝光图形；
晶圆工件台，用于安装晶圆；
控制***，用于控制驱动机构驱动晶圆工件台运动；
所述UV-LED光源的出射光束通过微透镜阵列在晶圆表面形成待曝光图形，曝光时，通过控制所述晶圆工件台进行步进运动，完成对整块晶圆的曝光。
8.根据权利要求7所述的基于数字微透镜阵列的无掩模光刻机，其特征在于，所述控制***还用于控制所述UV-LED光源的光强大小，以在晶圆表面形成设定灰度的待曝光图形。
9.根据权利要求7所述的基于数字微透镜阵列的无掩模光刻机，其特征在于，还包括距离检测装置，用于检测微透镜阵列与晶圆平面之间的垂直距离。
CN202010635519.2A 2020-07-03 2020-07-03 基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机 Withdrawn CN111880380A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010635519.2A CN111880380A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010635519.2A CN111880380A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111880380A true CN111880380A (zh) 2020-11-03

Family

ID=73150226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010635519.2A Withdrawn CN111880380A (zh) 2020-07-03 2020-07-03 基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111880380A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101980086B (zh) 浸没曝光设备以及浸没曝光方法
GB2422679A (en) Exposure method and tool
CN101266409A (zh) 激光加工装置
CN111796489A (zh) 基于uv-led面阵式光源的掩模对准光刻机
KR20170113310A (ko) 조명 장치, 광학 장치, 임프린트 장치, 투영 장치 및 물품의 제조 방법
CN104793467A (zh) 曝光装置、掩膜板及曝光方法
CN113284989A (zh) 一种Micro LED芯片剥离装置、剥离机及剥离机使用方法
CN1534386A (zh) 用于光刻设备的支撑结构
CN111796488A (zh) 基于uv-led光刻光源的步进式曝光方法
CN111880380A (zh) 基于数字微透镜阵列的无掩模曝光方法及光刻机
CN111796487A (zh) 基于uv-led光刻光源的无掩模扫描曝光方法及光刻机
CN212647263U (zh) 一种曝光设备
CN215008252U (zh) 一种Micro LED芯片剥离装置及剥离机
CN210348189U (zh) 一种直写光刻机构
CN113257978A (zh) 芯片转移装置和芯片转移方法
CN111796490A (zh) 基于uv-led光刻光源的扫描式曝光方法
JP2020046681A (ja) 露光装置
KR20070109572A (ko) 기판 파지 장치 및 이를 갖는 노광 장치
CN107430354B (zh) 曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法、及曝光方法
CN114355731B (zh) 晶圆边缘曝光***及方法
TWI824421B (zh) 微晶粒加工設備及微晶粒加工方法
CN220399796U (zh) 一种被动元件直写曝光设备
KR102493411B1 (ko) 디지털 노광 시스템
TWI410757B (zh) An electron beam exposure apparatus, an electron beam generating apparatus, and an exposure method
TWI805034B (zh) 曝光裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20201103

WW01 Invention patent application withdrawn after publication