曝光裝置與曝光方法
【技術領域】
[0001]本發明集成電路制造領域，尤其涉及一種曝光裝置與曝光方法。
【背景技術】
[0002]投影曝光裝置能夠將掩模版上的電路圖形經過投影物鏡等光學系統以一定放大或縮小的倍率投影于涂有感光膠的基板上。目前投影曝光裝置已廣泛應用于集成電路的制造，并且近年來應用范圍擴展到平板顯示、印刷電路板制造等領域。
[0003]隨著市場對半導體產品需求量的不斷增大和生產商對其價格競爭力的不斷追求，初始加工的硅片、平板顯示基板和PCB基板的尺寸不斷增大。在晶圓制造領域，450_設備的需求已經提上具體日程，要求450mm曝光設備具有300mm設備相當甚至更高的產能，掩模成本在IC制造中，單套掩模板價格可達上千萬美金，與曝光設備幾乎等價；在平板顯示領域，普遍采用掃描投影式曝光裝置，為了保持、甚至提高產率，掩模的尺寸隨基板世代的提升而增大，掩模的管理和維護成本不斷上升，同時對掩模臺、掩模傳輸、框架提出了更高的要求。在PCB領域，隨著基板大小的增加，無法再使用接近接觸式光刻設備進行圖形加工；另外，由于PCB產品的附加值較小，采用類似平板顯示的掃描投影曝光裝置會導致成本增力口。因此，具備一定產能的無掩模曝光裝置能夠滿足目前的微納制造發展趨勢。
[0004]無掩模光刻能有效地降低光刻系統的復雜度(無需掩模臺、掩模傳輸、框架結構簡單)和掩模的加工、維護成本，是進行大尺寸基板光刻的發展趨勢之一，而基于空間光調制器(Spatial Light Modulator,以下簡稱SLM)的無掩模光刻方法因其制作靈活、可靠性高和產率較客觀等優勢越來越多地被用來制作印刷電路板(PCB )、薄膜液晶面板(TFT )、微機電系統(MEMS)。
[0005]US7612865、US7253882、US20090086182、US2008258069 分別公開了用于 PCB 加工的無掩模光刻設備，其特點為:汞燈或激光二極管(Laser D1de,以下簡稱LD)出射的紫外光經照明系統后入射到數字微鏡陣列(Digital Micromirror Device,以下簡稱DMD)表面，DMD生成待曝光的圖形，經過投影物鏡成像到涂膠基板表面，基板做掃描運動，DMD不斷地改變圖形，從而得到完整的待曝光圖形。
[0006]然而，以上各系統存在一個很大的缺陷。在無掩模曝光系統中，微反射鏡陣列(如DMD)所生成的圖形是離散的，而基板卻在做連續掃描。每幅曝光圖形由SLM生成后會保持一段時間，該時間為SLM的顯示周期(或稱為frame rate)，以DMD為例，目前其最大刷新率為32K fps,即31.25 μ s，若采用汞燈或LD等連續光源，假設基板以0.5m/s的速度做掃描運動，則相當于產生了 0.5m/sX31.25 μ s=15.625 μ m的衰退(fading)。這一缺陷極大的限制了無掩模光刻的應用，使之不能進行高分辨率圖形的曝光，或者只能在很慢的掃描速度下進行曝光，極大影響產率。
[0007]此外，傳統曝光設備的工作流程包含了上片、測量、曝光的過程，盡管雙臺結構問世使上片、測量的時間不影響設備產率，但卻增加了對設備空間的需求，隨著晶圓和基板尺寸的越來越大，雙臺結構所占用的空間也會逐漸使設備用戶難以負擔。
[0008]從以上背景可以看出，對基于SLM的無掩模光刻系統而言，需要考慮在保證無掩模光刻系統分辨率的情況下，提高其產率的方法。

【發明內容】

[0009]本發明的目的在于提供一種曝光裝置與曝光方法，能夠解決無掩模光刻產率與分辨率的矛盾，有效提升掃描速度，提高產率。
[0010]為了實現上述目的，本發明提出了一種曝光裝置，用于對設有標記的基板進行曝光處理，所述裝置包括:
[0011]曝光臺，所述曝光臺的表面設有基板臺和基板臺驅動機構，所述基板臺驅動機構用于驅動所述基板臺沿掃描方向移動，所述基板固定于所述基板臺上；
[0012]測量主基板，所述測量主基板設有基板對準系統和調焦系統，所述測量主基板固定于所述曝光臺的表面，并沿步進方向橫跨于所述基板臺驅動機構的上方，所述步進方向與掃描方向垂直；
[0013]曝光主基板，所述曝光主基板設有曝光系統組和光源，所述曝光主基板固定于所述曝光臺的表面，并沿步進方向橫跨于所述基板臺驅動機構的上方。
[0014]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述曝光系統組包括多個曝光單元。
[0015]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述曝光單元沿步進方向交錯排列并且剛性連接，所述光源為激光器，所述曝光單元包括多個微反射鏡陣列DMD、物鏡組和多個分光鏡和/或反射鏡，用于將激光器發出的光線通過微反射鏡陣列DMD、分光鏡和/或反射鏡和物鏡組投影至所述基板的表面。
[0016]進一步的，在所述的曝光裝置中，每個所述曝光單元均設有調焦驅動器。
[0017]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述曝光主基板設有曝光系統驅動器，用于驅動所述曝光系統組在步進方向上移動。
[0018]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述調焦系統采用多個調焦探測器。
[0019]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述基板對準系統和調焦系統沿掃描方向位于所述測量主基板兩側。
[0020]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述物鏡組包括兩排物鏡組并沿掃描方向位于所述曝光主基板兩側。
[0021]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述基板臺設有基準板，所述基準板上沿步進方向設有多個圖像對準傳感器。
[0022]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述基板臺設有運動軸，用于驅動所述基板臺沿步進方向步進。
[0023]進一步的，在所述的曝光裝置中，所述曝光臺底部設有多個減震器。
[0024]進一步的，本發明還提出了一種曝光方法，采用如上文中任意一種所述的曝光裝置，所述方法包括步驟:
[0025]離線加載掩模或無掩模圖形數據；
[0026]將所述基板加載至基板臺上；
[0027]基板臺沿掃描方向移動到測量主基板下方，由調焦系統對所述基板進行表面測量，由基板對準系統對所述基板進行基板對準；
[0028]基板臺沿掃描方向繼續移動到曝光系統組下方，由所述曝光系統組對所述基板進行圖形對準、離焦補償和掃描曝光。
[0029]進一步的，在所述的曝光方法中，所述光源為激光器，所述曝光裝置包括多個曝光單元，所述曝光單元包括多個微反射鏡陣列DMD、第一排物鏡組和第二排物鏡組，所述調焦系統對所述基板進行表面測量以及由所述曝光系統組對所述基板進行離焦補償的步驟包括:
[0030]當所述基板臺驅動機構將所述基板傳輸至所述調焦系統下方時，由所述調焦系統測量所述基板表面的高度信息；
[0031]當所述基板臺驅動機構將所述基板傳輸至所述第一排物鏡組視場區域時，由所述高度信息得出當前在所述第一排物鏡組視場區域中所述基板的離焦量；
[0032]將所述離焦量反饋至所述調焦驅動器，由所述調焦驅動器調節第一排物鏡組的像面位置對所述基板的離焦進行補償；
[0033]當所述基板臺驅動機構將所述基板傳輸至所述第二排物鏡組視場區域時，由所述高度信息得出當前在所述第二排物鏡組視場區域中所述基板的離焦量；
[0034]將所述離焦量反饋至所述調焦驅動器，由所述調焦驅動器調節第二排