圓筒形掩模板的涂布裝置和涂布方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種圓筒形掩模板的涂布裝置和涂布方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻作為半導(dǎo)體制造過程中的一道非常重要的工序，它是將掩模板上的圖形通過曝光轉(zhuǎn)移到晶圓上的工藝過程，被認(rèn)為是大規(guī)模集成電路制造中的核心步驟。半導(dǎo)體制造中一系列復(fù)雜而耗時的光刻工藝主要是由相應(yīng)的曝光機(jī)來完成。而光刻技術(shù)的發(fā)展或者說曝光機(jī)技術(shù)的進(jìn)步主要是圍繞著線寬、套刻(overlay)精度和產(chǎn)量這三大指標(biāo)展開的。
[0003]參考圖1所示，現(xiàn)有的光刻工藝包括:由一光源10產(chǎn)生照射光線；照射光穿過光柵狹縫11 (narrow slit)后，由平面光轉(zhuǎn)為線性光線，線性光線穿過開設(shè)有圖案的掩膜板12，并經(jīng)過透鏡13，將縮放后的掩膜板12上的圖像轉(zhuǎn)移至晶圓14上。
[0004]結(jié)合參考圖2所示，在半導(dǎo)體制作過程中，一個晶圓14包括多個芯片襯底141。在光刻工藝中，需要對各個芯片襯底141進(jìn)行逐一光刻。為此，繼續(xù)結(jié)合參考圖1和圖2所示，在光刻工藝中，承載掩膜板12和晶圓14的部件需要沿相反的方向作折返的移動，從而對晶圓14上相鄰的芯片襯底141進(jìn)行逐一光刻。
[0005]其中，在由一個芯片襯底轉(zhuǎn)向另一芯片襯底的光刻過程中，承載掩膜板12和晶圓14的部件的移動過程中，不斷出現(xiàn)降速和加速工序，晶圓光刻工藝實際所占時間大約只是整個光刻工藝整體的20%，其大大降低了光刻工藝的產(chǎn)量。而且持續(xù)的降速和加速工序容易造成各芯片襯底光刻圖案的位置偏移，以及會在光刻設(shè)備的各部件間產(chǎn)生大量熱量，這些熱量轉(zhuǎn)移至晶圓上，降低晶圓質(zhì)量。
[0006]此外，為了提高在晶圓光刻圖像的線寬以及刻套精度，通過透鏡13轉(zhuǎn)移至晶圓14上的掩膜板12的圖案的成像比例不斷增大，因而掩膜板12以及承載掩膜板12的部件尺寸不斷增大，設(shè)備的尺寸增大，更是增加了控制承載掩膜板12和晶圓14的部件折返移動過程中移動精度的難度。
[0007]為此，曾有人嘗試減輕承載掩膜板12和晶圓14的部件的質(zhì)量以提高承載掩膜板12和晶圓14的部件移動的精度，但該種嘗試直接降低了光刻設(shè)備的運行穩(wěn)定性。
[0008]現(xiàn)有一種圓筒形掩模板系統(tǒng)的曝光系統(tǒng)，參考圖3所不,所述圓筒形掩模板系統(tǒng)包括:基臺；晶圓承載臺，位于基臺上，用于裝載晶圓23，并在基臺上的第一位置和第二位置之間往返移動；掩膜板承載臺，位于基臺的第一位置或第二位置上方，用于裝載圓筒形掩膜板20，并控制所述圓筒形掩膜板20繞圓筒形掩膜板的中心軸旋轉(zhuǎn)，所述圓筒形掩模板20為中空的圓柱，且所述圓筒形掩膜板20的中心軸垂直于所述第一位置和第二位置的連線，所述圓筒形掩模板20包括由不透光部分和透光部分構(gòu)成的圖像區(qū)域；曝光光源21，位于圓筒形掩模板內(nèi)，用于發(fā)射曝光光線照射圓筒形掩模板20的圖像區(qū)域；光學(xué)投影單元22，位于掩膜板承載臺和基臺之間，將透過圓筒形掩膜板20的圖像區(qū)域的光投射到晶圓承載臺上晶圓23的曝光區(qū)；其中，當(dāng)晶圓承載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20繞掩膜板承載臺的中心軸旋轉(zhuǎn)，透過圓筒形掩膜板20的圖像區(qū)域光投射到晶圓承載臺上的晶圓23上，對晶圓23上的沿掃描方向排列的某一列芯片襯底231 (參考圖4所示)進(jìn)行曝光。
[0009]相比于圖1所示的光刻工藝，圓筒形掩模板系統(tǒng)的圓筒形掩膜板20單向旋轉(zhuǎn)，通過圓筒形掩膜板20內(nèi)的曝光光源21將圓筒形掩膜板20上的圖像區(qū)域投射至晶圓23上，且避免了圖1所示的光刻工藝中，掩膜板12反復(fù)移動，從而降低了對于光刻設(shè)備的控制難度，同時提高光刻效率，以及光刻晶圓的產(chǎn)量。
[0010]在圓筒形掩模板系統(tǒng)的使用過程中，當(dāng)曝光光源照射圓筒形掩模板的圖像區(qū)域時，透過透光區(qū)域的光照射在晶圓上的光刻膠層中，在光刻膠層中形成于掩膜圖形對應(yīng)的光刻膠圖形。
[0011]現(xiàn)有的圖像區(qū)域通過在圖像區(qū)域上形成不透光的材料層，然后對不透光的材料層進(jìn)行刻蝕，從而形成包括不透光部分和透光部分構(gòu)成的圖像區(qū)域。
[0012]而對不透光的材料層刻蝕時需要在不透光的材料層上形成光刻膠掩膜，之后對光刻膠掩膜進(jìn)行曝光工藝，從而形成圖案，期間，如何在圓筒形掩模板上形成厚度均勻的光刻膠層，并對光刻膠進(jìn)行曝光、顯影處理，從而獲得精確的圖案仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明解決的問題提供一種圓筒形掩模板的涂布裝置和涂布方法，從而圓筒形掩模板系統(tǒng)的圓筒形掩膜板上形成厚度均勻，且具有高精度圖案的光刻膠層。
[0014]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種圓筒形掩模板的涂布裝置，
[0015]基臺；
[0016]位移控制平臺，位于基臺上，所述位移控制平臺在基臺上沿掃描方向往返直線移動；
[0017]壓印模板，位于所述位移控制平臺上；所述壓印模板的上表面開設(shè)有凹槽；在所述凹槽內(nèi)，設(shè)有圖案印章；
[0018]光刻膠噴頭，位于壓印模板上方，用于向凹槽內(nèi)噴吐光刻膠；
[0019]掩模板承載臺，固定于所述基臺上，用于裝載圓筒形掩模板，并控制所述圓筒形掩模板繞中心軸旋轉(zhuǎn)；所述圓筒形掩模板的表面貼合壓印模板的上表面。
[0020]可選地,所述圓筒形掩膜板的中心軸的軸向垂直于所述掃描方向。
[0021]可選地，所述圖案印章的上表面與所述壓印模板的上表面齊平。
[0022]可選地，所述壓印模板的上表面、凹槽的側(cè)壁和底部表面，以及圖案印章的側(cè)壁和上表面為親水表面,所述圓筒形掩模板表面為斥水表面。
[0023]可選地，所述壓印模板和圖案印章的材料為石英。
[0024]可選地，所述凹槽的延伸方向與所述掃描方向一致，且所述凹槽上垂直于所述掃描方向上的寬度小于所述圓筒形掩模板沿中心軸向的寬度。
[0025]可選地，在所述壓印模板上，位于所述凹槽的兩側(cè)開設(shè)有刻槽，所述刻槽的一端與凹槽相通，另一端貫穿壓印模板的端面。
[0026]可選地，所述圓筒形掩模板為中空的圓柱；所述中空的圓柱表面包括沿所述圓筒形掩模板的中心軸軸向，位于中間部分的圖像區(qū)域和位于圖像區(qū)域的兩側(cè)的非圖像區(qū)域；壓印模板的凹槽上垂直于所述掃描方向上的寬度等于圖像區(qū)域沿所述圓筒形掩模板軸向的寬度，當(dāng)圓筒形掩模板表面貼合壓印模板的上表面時，所述圖像區(qū)域的位置與壓印模板的凹槽的位置相對應(yīng)。
[0027]可選地，所述掩模板承載臺包括第一驅(qū)動單元，用于驅(qū)動所述圓筒形掩模板繞中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0028]可選地，所述掩模板承載臺包括第二驅(qū)動單元，用于調(diào)節(jié)所述圓筒形掩模板的高度，使得所述圓筒形掩模板的圖像區(qū)域貼合壓印模板的上表面或者遠(yuǎn)離壓印模板的上表面。
[0029]可選地，所述基臺包括減震平臺和水平調(diào)節(jié)平臺，所述水平調(diào)節(jié)平臺位于減震平臺上，位移控制平臺位于水平調(diào)節(jié)平臺上。
[0030]可選地，所述水平調(diào)節(jié)平臺和位移控制平臺通過直線導(dǎo)軌連接，直線導(dǎo)軌的排布方向與掃描方向平行。
[0031]可選地，所述位移控制平臺包括第三驅(qū)動單元，用于驅(qū)動所述位移控制平臺在水平調(diào)節(jié)平臺上沿掃描方向直線往返移動。
[0032]可選地，所述位移控制平臺包括:相互平行的上平板和下平板、以及位于上平板和下平板之間且連接上平板和下平板相鄰的兩個端部的連接板；所述上平板和下平板與所述水平調(diào)節(jié)平臺平行，壓印模板位于位移控制平臺的上平板的上表面，水平調(diào)節(jié)平臺位于位移控制平臺的下平板下方。
[0033]可選地，所述位移控制平臺的上平板和下平板之間還設(shè)有壓力檢測單元，用于檢測位移控制平臺的上平板受到的壓力。
[0034]可選地，所述壓力檢測單元與第二驅(qū)動單元進(jìn)行通信，當(dāng)壓力檢測單元檢測的壓力大于或小于設(shè)定的閾值壓力時，壓力檢測單元給第二驅(qū)動單元發(fā)送調(diào)節(jié)信號，第二驅(qū)動單元根據(jù)調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)圓筒形掩模板的高度。
[0035]可選地，所述壓力檢測單元包括壓力傳感器和壓力施加器，壓力傳感器位于上平板的底部表面，壓力施加器位于下平板的上表面，壓力施加器頂端與壓力傳感器相接觸。
[0036]可選地，所述水平調(diào)節(jié)平臺上設(shè)有輻射裝置，且所述輻射裝置位于圓筒形掩模板與壓印模板貼合位置的正下方，用于對圓筒形掩模板上涂覆的光刻膠進(jìn)行輻射。
[0037]可選地，所述輻射裝置用于發(fā)射紅外線和紫外線。
[0038]可選地，還包括位置檢測單元，位置檢測單元用于檢測位移控制平臺的位移。
[0039]可選地，所述位置檢測單元包括:在所述圓筒形掩模板上設(shè)置的旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)線，和在壓印模板上沿所述掃描方向的兩端分別設(shè)置的一條位移基準(zhǔn)線；所述圓筒形掩模板的表面周長等于所述壓印模板上所述兩條位移基準(zhǔn)線間的長度。
[0040]本發(fā)明還提供了一種采用上述圓筒形掩模板的涂布裝置進(jìn)行光刻膠涂布的涂布方法，包括:
[0041]在掩模板承載臺上裝載圓筒形掩模板；
[0042]在所述壓印模板的凹槽內(nèi)噴吐滿光刻膠；
[0043]使圓筒形掩模板的表面貼合壓印模板的上表面