專利名稱：一種曝光方法和曝光機臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體掩膜板的制造過程，特別是涉及一種可以避免顆粒污染的曝光方法和曝光機臺。
背景技術：
掩膜(mask)的質量是光刻工藝中很重要的一環(huán)，會影響到使用該掩膜的每一個晶圓(wafer)。掩膜板一般需要曝光波長下的高透光度，小的熱膨脹系數(shù)、以及可減少光散射的平坦的精細拋光面。在玻璃的一面覆蓋有形成圖形的不透光層，一般采用鉻層作為不透光層。掩膜上形成圖形后，可以通過與數(shù)據(jù)庫進行對比檢查是否有缺陷，可以用激光去掉不應該存在的鉻，可以用額外的淀積來修理存在的針孔，因為掩膜板上的任何一個缺陷，只要大到能夠被復制，就會存在于使用該板的每一晶圓上。
參照圖1，是掩膜(mask)原板的剖面圖。掩膜原板是指沒有經過圖形生成的掩膜板，大致可以分為三層，從上到下依次為光阻層101，鉻層102，玻璃基板103。圖1中鉻層可以由CrO層和Cr層構成，一般而言光阻層的厚度可以為4000-6000，CrO層的厚度可以為0-250，Cr層的厚度可以為0-750。
參照圖2，簡單示出了掩膜(mask)的一般制造過程，大致需要如下幾個步驟曝光(Exposure)a，顯影(Develop)b，蝕刻(Etch)c，去光阻(Stripe)d，檢查(defect inspection)、清洗(Clean)和封裝(Mount)e。曝光的作用是利用激光或者電子束使還沒加工的mask上指定的光阻被感光；顯影的過程即利用顯影液與被感光的光阻發(fā)生化學反應(顯影液不與未被感光的光阻發(fā)生反應)；蝕刻即利用蝕刻液和鉻層進行反應，形成相應的圖形(Patten)，可以采用濕法蝕刻(例如，采用酸性腐蝕液)，也可以采用干法蝕刻(例如，通入CF4氣體)；為了確保經過蝕刻之后圖案是正確的，一般需要進行蝕刻后檢視AEI(After Etch Inspection)的步驟。AEI是在MASK蝕刻后，光阻還沒有除去前，量測所寫(write)的圖形(PATTEN)的臨界尺寸CD(Critical Dimension，即所曝線條的寬度)，用于工程師作為參考判斷是否蝕刻時間不夠，是否需要加蝕刻，來控制最終的線條尺寸；圖形形成后，需要將上面的光阻層去掉；清洗(Clean)干凈后可以將制造好的掩膜板封裝(Mount)，避免灰塵或其他因素對掩膜的損壞。
中國第01141571號專利申請文件中提供了一種通過在一曝光機臺中，介于一光罩與一投射透鏡之間的部分填入一透射物質，從而改善曝光機臺的分辨率極限的方法。中國第200410031244號專利申請文件中也公開了一種用于半導體制作的曝光機臺。但是上述的曝光機臺都仍然采用從上方曝光的方式，沒有能夠解決在掩膜的曝光過程中的顆粒污染。
本發(fā)明主要涉及曝光工序，現(xiàn)有的曝光機臺一般都采用電子束從上方掃描的方式來實現(xiàn)曝光，即在掩膜的制造過程中，掩膜的表面是向上的。所以曝光內部或者頂部的灰塵顆粒(particle)，由于高溫或者重力等因素會在曝光過程中附在正在曝光的掩膜板上，從而導致電子束無法到達光阻層，腐蝕后就會形成圖3所示的缺陷產品，導致連條等線路缺陷，即本應該是線條的地方，由于光阻沒有經過完全曝光，所以造成在蝕刻中本應該被刻蝕掉的鉻層沒有去掉，從而形成了連條。雖然一般在曝光之前都會采用純凈的氣體(例如，純凈的惰性的氮氣)對掩膜板的表面進行清潔，但是在曝光的過程中還是會有灰塵顆粒(particle)的影響。雖然工藝中可以用激光去掉不應該存在的鉻(一般用于在沒有線條處形成的多余的鉻層)，可以用額外的淀積來修理存在的針孔，但是對于圖3所示的缺陷，用激光去掉不應該存在的鉻是無法實現(xiàn)掩膜板的修復的。但是圖3所示這樣的缺陷對于掩膜板來說是不可接受的，因為掩膜板上的任何一個缺陷，只要大到能夠被復制，就會存在于使用該板的每一晶圓上，降低成品率。

發(fā)明內容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種簡單方便、能夠有效避免顆粒particle附在曝光的掩膜板上，從而減少掩膜板連條缺陷，提高掩膜板質量的曝光方法和曝光機臺。
為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種曝光方法，用于掩膜板的制造過程，包括以下步驟設置掩膜原板于曝光源的上方，該掩膜原板的光阻層面向曝光源；曝光源從下方掃描所述掩膜原板，實現(xiàn)曝光。
優(yōu)選的，所述的曝光方法還可以包括采用潔凈氣體吹所述掩膜原板的光阻層表面。優(yōu)選的，所述的曝光方法可以采用激光進行曝光或者采用電子束進行曝光。
本發(fā)明還提供了一種曝光機臺，用于掩膜板的制造過程，包括光源發(fā)生器、線路數(shù)據(jù)輸入裝置、光源偏轉裝置、光源控制裝置、激光干涉儀、曝光室以及調整出射光的焦距的透鏡等，還可以包括位于曝光室內的掩膜板固定裝置，該固定裝置位于曝光出射口的上方，當掩膜原板固定在該固定裝置上時，掩膜原板的光阻層面向曝光源。
優(yōu)選的，所述的曝光機臺，還可以包括連接潔凈氣體的氣體噴射槍。所述掩膜板固定裝置可以為真空吸附機構或者為機械卡位機構。
以上技術方案可以看出，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點由于掩膜原板的光阻層是向下的，則在曝光過程中，可以避免顆粒掉落在掩膜板的曝光表面上，從而可以減少顆粒污染導致的連條等缺陷，降低掩膜板報廢區(qū)域(scrap)的比例。
由于掩膜原板的光阻層是向下的，則當采用潔凈氣體吹光阻層表面時，可以更容易的去除已經附在掩膜板光阻層表面的顆粒。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1是掩膜(mask)原板的剖面圖；圖2是掩膜板的制造步驟流程圖；圖3是顆粒污染造成的連條缺陷示意圖；圖4是本發(fā)明曝光機臺實施例的組成結構圖；圖5是本發(fā)明采用從下方掃描實現(xiàn)曝光的曝光室的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心思想在于改變現(xiàn)有的曝光方式，采用光源從下方照射的方式，將掩膜板的光阻層朝下放置，則可以避免曝光過程中掉落的顆粒污染造成的連條等缺陷。
參照圖4，是本發(fā)明曝光機臺實施例的組成結構圖。
按照曝光方式劃分，電子束曝光系統(tǒng)主要分為兩種掃描式電子束曝光系統(tǒng)和投影式電子束曝光系統(tǒng)。掃描電子束曝光機又可以分為光柵掃描方式和矢量掃描方式，其中光柵掃描方式在全場內進行掃描，依靠束閘控制電子束通斷來達到圖形區(qū)域進行曝光，空白區(qū)域不曝光，而矢量掃描方式通過控制電子束在圖形區(qū)域內進行跳轉曝光，空白區(qū)域則直接跳過。電子束用于直接對計算機設計圖形進行初級圖形刻寫。
典型的電子束系統(tǒng)由用于形成和控制電子束的電子光學柱、樣品臺和控制電子裝置構成。電子光學柱主要包括電子源、電磁透鏡、電子束消隱器和使電子束偏轉的機械裝置。電子源是一個熱發(fā)射器或熱場發(fā)射器。根據(jù)設計的不同，電子束的能量可以在1-200kev的范圍內變化，束斑尺寸可以達到幾個納米。樣品位置通過激光干涉儀反饋精確地加以控制，這樣，就可以通過將整個圖形分解成許多掃描場的方法來進行大面積的圖形曝光。
曝光源采用電子束和激光都是可行的，圖4所示的曝光系統(tǒng)采用激光作為曝光源，包括激光發(fā)生器401、線路數(shù)據(jù)輸入裝置402、激光偏轉裝置403(AOMAcousto-optical modulator)、激光控制裝置404、激光干涉儀406以及透鏡等。首先，通過激光干涉儀406反饋測量掩膜板405的X向和Y向數(shù)據(jù)，對掩膜板405的位置進行精確控制；激光產生后和線路數(shù)據(jù)一同進入激光偏轉裝置AOM403，經過偏轉后得到適合的激光；通過激光控制裝置404控制激光的通過還是遮擋，以及移動位置，實現(xiàn)一個掃描區(qū)域到下一個掃描區(qū)域的轉換；經過透鏡調整焦距后照射到需要復制圖形的掩膜板405的光阻層上，從而完成曝光過程。
AOM(Acousto-optical modulator)裝置一般可以通過聲波驅動光線而產生Bragg衍射的。在輸出光束里分解的光的強度依次取決于調制信號輸入的聲波束的功率。當聲波射入光學介質會使介質產生折射率以sin波形分布，當激光通過介質后會分解為數(shù)個序列orders。當符合設定時，第一序列first order的光束會有最強的效能，且出射角度會與聲頻成線性比例。
對于曝光系統(tǒng)的原理以及部件組成結構，是本領域技術熟知的，則不需要進一步的闡述。在曝光機臺的制造企業(yè)中，比較知名的廠商有美國的IBM、ETEC，日本的JEOL、HITACHI，英國的LEICA以及德國的RAITH。但是他們生產的都是從上方掃描的方式來實現(xiàn)曝光的。
參照圖5，是本發(fā)明采用從下方掃描實現(xiàn)曝光的曝光室的結構示意圖。
由于激光或者電子束的方向可以通過一定的設置輕易的改變，所以將激光出射方向改為向上，本領域技術人員可以采用各種可實現(xiàn)方法；當然，由于掩膜板的光阻層在下方，所以會導致激光通過AOM的偏轉以及出射角度的改變，在改造過程中需要根據(jù)實際情況加以考慮。
例如，可以利用偏轉透鏡或反射透鏡實現(xiàn)光路的轉換，而不改變光源的其他結構；這種方法只需增加幾個鏡片，不需要改動到其他的裝置，所以簡單可行。例如，也可以將原來的曝光室內部的結構整個顛倒過來實現(xiàn)從下方掃描的曝光方式，當然，這種方法需要對曝光室內部的設備改動較大。
本發(fā)明可以僅僅將曝光源(即激光或者電子束的出射口)設置在掩膜板的下方即可，不需要將光源發(fā)生器等裝置改變位置，通過光纖或透鏡將所述光源引至出射口即可。這樣的改進簡單易行，可以很方便的解決曝光室內的顆粒污染。
另外，為了保證掩膜板的圖形質量，則還需要掩膜板固定裝置，用以保證掩膜板可以穩(wěn)固、水平的固定在一個平面上。例如，采用真空依附裝置。為了方便掩膜板的放置，可以采用旋轉或者翻轉的真空依附裝置實現(xiàn)，可以保證掩膜板位置的預對準；當然，采用其他方式實現(xiàn)掩膜板的固定也是可行的，例如，機械卡位固定裝置等。本發(fā)明的一個創(chuàng)造點在于曝光機臺采用從下方掃描實現(xiàn)曝光，從而避免顆粒污染。
圖5所示的曝光機臺的曝光室中，光源501從下方出射，掩膜板502固定在曝光室上方的掩膜板固定裝置503上，光阻層面向光源501，可以有效的避免曝光過程中的顆粒污染。
當然，采用本發(fā)明所述的曝光機臺，在開始曝光之前，也可以先采用純凈的氣體(例如，純凈的惰性的氮氣)吹掩膜板的光阻層表面，去除在儲存或者運輸過程中的顆粒污染。
本發(fā)明還提供了一種曝光方法，采用上述的曝光機臺，先將掩膜原板水平固定在曝光室內的上方，掩膜原板的光阻層朝下；通過從下方出射的激光或者電子束照射該掩膜原板的光阻層，完成曝光。
以上對本發(fā)明所提供的一種曝光方法及曝光機臺進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種曝光方法，用于掩膜板的制造過程，其特征在于，包括設置掩膜原板于曝光源的上方，該掩膜原板的光阻層面向曝光源；曝光源從下方掃描所述掩膜原板，實現(xiàn)曝光。
2.如權利要求1所述的曝光方法，其特征在于，還包括采用潔凈氣體吹所述掩膜原板的光阻層表面。
3.如權利要求1或2所述曝光方法，其特征在于，采用激光進行曝光。
4.如權利要求1或2所述曝光方法，其特征在于，采用電子束進行曝光。
5.一種曝光機臺，用于掩膜板的制造過程，包括光源發(fā)生器、線路數(shù)據(jù)輸入裝置、光源偏轉裝置、光源控制裝置、激光干涉儀、曝光室以及調整出射光的焦距的透鏡，其特征在于，還包括位于曝光室內的掩膜板固定裝置，該固定裝置位于曝光出射口的上方，當掩膜原板固定在該固定裝置上時，掩膜原板的光阻層面向曝光源。
6.如權利要求5所述的曝光機臺，其特征在于，還包括連接潔凈氣體的氣體噴射槍。
7.如權利要求5所述的曝光機臺，其特征在于，所述掩膜板固定裝置為真空吸附機構。
8.如權利要求5所述的曝光機臺，其特征在于，所述掩膜板固定裝置為機械卡位機構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從下方掃描掩膜板實現(xiàn)曝光的曝光方法和一種曝光機臺，包括光源發(fā)生器、線路數(shù)據(jù)輸入裝置、光源偏轉裝置、光源控制裝置、激光干涉儀、曝光室、調整出射光的焦距的透鏡，以及位于曝光室內的掩膜板固定裝置，該固定裝置位于曝光出射口的上方，當掩膜原板固定在該固定裝置上時，掩膜原板的光阻層面向曝光源。由于掩膜原板的光阻層是向下的，則在曝光過程中，可以避免顆粒掉落在掩膜板的曝光表面上，從而可以減少顆粒污染導致的連條等缺陷，降低掩膜板報廢區(qū)域(scrap)的比例，提高掩膜板的質量和成品率。并且當采用潔凈氣體吹光阻層表面時，可以更容易的去除已經附在掩膜板光阻層表面的顆粒。
文檔編號H01L21/02GK101025570SQ200610024118
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權日2006年2月23日
發(fā)明者樊鄉(xiāng) 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司