[发明专利]无掩模曝光设备及其信号回馈控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，尤其涉及光刻设备中的曝光装置。

背景技术

光刻设备是将目标图形转移到衬底上的装置，目前在集成电路，平板显示，印刷电路板等制造领域有着广泛应用。通常的光刻设备是利用掩模来形成目标图形，曝光装置将目标图形以一定的倍率投影到涂有光敏材料层的衬底上，如曝光对象、玻璃基板。为减少掩模加工维护成本，已经开发出无掩模光刻系统，无掩模光刻系统以空间光调制器(SLM)(如微反射镜阵列，液晶显示器)取代掩模，将光投射到衬底上形成像素阵列，SLM控制每个像素的开或者关来形成所需的图形。

在现有的无掩模光刻方案中，多采用空间光调制器(SLM)加扫描曝光的方式，如US20090086176，US2009086182中所示，空间光调制器(SLM)采用了TI公司的数字微反射镜阵列(DMD)，每个微反射镜都有+/-12度两个偏转角度，并都可独立偏转，以此将所需的光线反射进入物镜并到达衬底上构成曝光图案。在这些专利所揭示的方案中，数字微反射镜阵列(DMD)将有用的光线反射到衬底形成曝光图案，而不用的光线则被反射到光阱被吸收，这部分能量或者信息实际是被浪费掉了。

另一方面，在实际应用中，衬底做扫描运动，数字微反射镜阵列(DMD)通过控制所有微反射镜的翻转获得与掩模扫描相同的效果，最终在衬底上曝光出所需的图形。因此需要有大量数据支撑数字微反射镜阵列(DMD)投射的曝光图案刷新，以0.9英寸的数字微反射镜阵列(DMD)为例，其像素1920x1080，以17kHz速率刷新，则约需22Gbps的数据传输率控制数字微反射镜阵列(DMD)刷新。在大数据量传输及数字微反射镜阵列(DMD)高速刷新过程中，数字微反射镜阵列(DMD)构图的正确性必须得到保证，它直接影响最后的成像质量。因此有必要对数字微反射镜阵列(DMD)投射的曝光图案进行监控和反馈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现在曝光过程中对空间光调制器(SLM)投射的曝光图案进行监控和反馈。

为了解决这一技术问题，本发明提供了一种无掩模曝光设备，包括：

一种无掩模曝光设备，包括：

曝光光照装置，用于提供曝光束；

空间光调制器，根据曝光图案调整曝光束，并将非用于曝光的光束排斥掉；

其特征在于，还包括：

信号回馈控制装置，采集所述空间光调制器排斥掉的非用于曝光的光束，经计算后，用于控制所述空间光调制器，及所述曝光光照装置；

所述信号回馈控制装置包括：探测器和控制器，

探测器，用于采集和探测未被所述空间光调制器投射到曝光对象上的曝光束；

控制器，分别与光源、所述空间光调制器和所述探测器连接，分别用于控制所述光源、根据所需的曝光图案控制所述空间光调制器的运作、以及根据所述探测器采集和探测的信息监测各个时间的曝光图案，从而通过所述空间光调制器对曝光图案进行补偿控制；

所述空间光调制器为数字微反射镜阵列，所述数字微反射镜阵列中的每个微反射镜均仅有两个偏转角度，所述曝光束要么通过微反射镜的一个偏转角度投射到曝光需要的方向上，要么通过另一个偏转角度投射到非曝光需要的方向上；

每个所述曝光图案包括若干像素，每个所述像素包括曝光与不曝光两个像素状态，两个像素状态分别与所述微反射镜的两种翻转角度对应，所述控制器内设有像素寄存器，所述像素寄存器用以预存每个曝光图案的每个像素状态信息，所述控制器通过所述像素寄存器中的信息控制所述微反射镜阵列中的微反射镜的翻转；具体为

所述控制器通过将投射在所述探测器上的图案转化为像素状态信息，并将该像素状态信息与所述像素寄存器中预存的对应的曝光图案的像素状态信息进行比对，如果比对结果显示应为曝光状态的像素未曝光，则自动通过后续的曝光图案对其进行补偿；如果比对结果显示应为不曝光状态的像素错误曝光，则发出警告或报错、终止程序，并进行错误记录。

较佳地，所述曝光光照装置是曝光光源通过一个照明系统将所述曝光束提供到所述空间光调制器，经所述照明系统处理的曝光束的照明视场与所述空间光调制器的尺寸相匹配。

较佳地，所述数字微反射镜阵列正对曝光对象形成视场区域，在所述曝光对象扫描经过所述视场区域的过程中，所述数字微反射镜阵列根据不同时间变换不同的曝光图案，使得扫描完成后所述曝光对象通过各曝光图案的曝光剂量的叠加形成所需的最终曝光图案。