[发明专利]无掩模曝光方法和设备以及制造半导体装置的方法

说明书

本申请提供一种无掩模曝光方法、一种无掩模曝光设备和一种制造半导体装置的方法。无掩模曝光方法包括:将从光源输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束；将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束，第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置，第二组点光束具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置；并且利用第一组点光束和第二组点光束扫描目标层。目标层具有第一高度和与第一高度不同的第二高度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月14日提交的申请号为10-2017-0151818的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及无掩模曝光方法、无掩模曝光设备以及使用所述无掩模曝光方法制造半导体装置的方法。更具体地，示例性实施例涉及使用空间光调制器的无掩模曝光方法、无掩模曝光设备以及使用所述无掩模曝光方法制造半导体装置的方法。

背景技术

曝光设备可用于在例如平板显示器(FPD)或半导体晶圆的基板上形成图案。随着基板尺寸增加和待形成的图案需要提高精度，光掩模的制造成本增加。无掩模曝光设备可以实现成本降低。这种无掩模曝光设备可以使用一束点光束(spot beam)来曝光图案,所述点光束通过具有空间光调制器(SLM)的光学系统被引导到基板的目标层上。可以通过自动调焦功能一起调节所有点光束的焦点。然而，当目标层在单次扫描中在扫描曝光宽度内具有高度差异时，由于使用自动调焦功能使所有点光束的焦点一起改变，所以由于高度差异可以导致并非所有点光束精确地聚焦在具有不同高度的部分上。

发明内容

本发明的示例性实施例提供一种无掩模曝光方法，其能够防止由于在小于扫描曝光宽度的区域内的高度差引起的散焦所导致的分辨率劣化。

本发明的示例性实施例提供一种使用上述无掩模曝光方法制造半导体装置的方法。

本发明的示例性实施例提供一种用于执行上述方法的无掩模曝光设备。

根据本发明的示例性实施例，无掩模曝光方法包括：将从光源输出的光空间调制为具有掩模图案的图案光束；将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束，第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置，第二组点光束具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置；以及利用第一组点光束和第二组点光束扫描目标层。目标层具有第一高度和不同于所述第一高度的第二高度。

根据本发明的示例性实施例，制造半导体装置的方法包括在基板上形成目标层。目标层具有第一高度和不同于第一高度的第二高度。该方法还包括：检测第一高度和第二高度之间的高度差；基于检测到的高度差生成曝光数据；将从光源输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束；将调制的图案光束会聚成第一组点光束和第二组点光束，第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置，第二组点光束具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置；以及根据曝光数据，利用第一组点光束扫描目标层的具有第一高度的第一部分，并且根据曝光数据，利用第二组点光束扫描目标层的具有第二高度的第二部分。

根据本发明的示例性实施例，无掩模曝光设备包括载台，其支撑具有待曝光的目标层的基板。所述载台使基板在至少一个方向上移动。该设备还包括：输出光的光源；光调制器，其将输出的光空间调制成具有掩模图案的图案光束；和多透镜阵列，其包括第一微透镜阵列组和第二微透镜阵列组。第一微透镜阵列组将调制的图案光束会聚成第一组点光束，第一组点光束在实质上与目标层的曝光表面垂直的Z轴上具有第一焦点位置，并且第二微透镜阵列组将调制的图案光束会聚成具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置的第二组点光束。

根据本发明的示例性实施例，具有掩模图案的图案光束被分别会聚成具有相对于曝光表面的第一焦点位置的第一组点光束和具有与第一焦点位置不同的第二焦点位置的第二组点光束，并且第一组点光束和第二组点光束被分别扫描到目标层的具有不同高度的部分上。