專利名稱：一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻機(jī)中，屬
于半導(dǎo)體制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在集成電路芯片的生產(chǎn)過程中，芯片的設(shè)計(jì)圖形在硅片表面光刻膠上的曝光轉(zhuǎn)印 (光刻)是其中最重要的工序之一，該工序所用的設(shè)備稱為光刻機(jī)(曝光機(jī))。光刻機(jī)的分 辨率和曝光效率極大的影響著集成電路芯片的特征線寬(分辨率)和生產(chǎn)率。而作為光刻 機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)的硅片超精密運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為硅片臺(tái))的運(yùn)動(dòng)精度和工作效率，又 在很大程度上決定了光刻機(jī)的分辨率和曝光效率。 步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)基本原理如圖l所示。來自光源45的深紫外光透過掩模 版47、透鏡系統(tǒng)49將掩模版上的一部分圖形成像在硅片50的某個(gè)Chip上。掩模版和硅 片反向按一定的速度比例作同步運(yùn)動(dòng)，最終將掩模版上的全部圖形成像在硅片的特定芯片 (Chip)上，目前的光刻機(jī)是在掩模臺(tái)上只設(shè)有一塊掩模版，曝光結(jié)束后換裝其他掩模版，采 用一臺(tái)光刻機(jī)分多步完成就需要依次更換掩模版，每更換一次掩模，就要重新對(duì)準(zhǔn)一次；而 采用兩臺(tái)光刻機(jī)同時(shí)工作，就會(huì)大幅增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片 臺(tái)系統(tǒng)，以節(jié)省更換下一塊掩模版后重新對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間和在曝光過程中一次步進(jìn)的時(shí)間，降 低成本，進(jìn)而提高光刻機(jī)的曝光效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有基臺(tái)l，至少一個(gè)硅片 臺(tái)，一組光學(xué)透鏡4和掩模臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于所述的掩模臺(tái)系統(tǒng)包括掩模臺(tái)基座5、掩模 運(yùn)動(dòng)臺(tái)6和掩模承載臺(tái)7，所述的掩模臺(tái)基座5的長(zhǎng)邊為Y方向，短邊為X方向，掩模運(yùn)動(dòng) 臺(tái)6在掩模臺(tái)基座5上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)，掩模承載臺(tái)7在掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6上沿X方向作 直線運(yùn)動(dòng)；在掩模承載臺(tái)7上設(shè)有多個(gè)掩模版安裝槽，多個(gè)掩模版安裝槽呈陣列布置，每個(gè) 掩模版安裝槽內(nèi)放置一塊掩模版。 上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案是所述的多個(gè)掩模版安裝槽呈矩形陣列布置。 上述技術(shù)方案中，所述的掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6在掩模臺(tái)基座5上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)采
用氣浮導(dǎo)軌和直線電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，或采用直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和伺服電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)；掩
模承載臺(tái)7在掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6上沿X方向作直線運(yùn)動(dòng)采用氣浮導(dǎo)軌和直線電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，
或采用直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和伺服電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出性的優(yōu)點(diǎn)一是多個(gè)掩模版安裝槽呈陣列 布置，與使用一臺(tái)光刻機(jī)相比，硅片臺(tái)在掃描曝光時(shí)可以減少多次步進(jìn)的時(shí)間；二是多塊掩 模版一次安裝，節(jié)省對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間，總體上，大大提高了工作效率。


圖1為現(xiàn)有光刻機(jī)工作原理示意圖。 圖2為本發(fā)明采用四掩模的光刻機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖3為本發(fā)明采用四掩模的光刻機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的工作原理示意圖。
圖中l(wèi)-基臺(tái)；2-預(yù)處理硅片臺(tái)；3-曝光硅片臺(tái)；4_透鏡；5_掩模臺(tái)基座；6_掩模
承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)；7-掩模承載臺(tái)；8a-第一掩模版；8b-第二掩模版；8c_第三掩模版；8ch第四
掩模版；
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有基臺(tái)l，至
少一個(gè)硅片臺(tái)，一組光學(xué)透鏡4和掩模臺(tái)系統(tǒng)，所述的掩模臺(tái)系統(tǒng)包括掩模臺(tái)基座5、掩模
運(yùn)動(dòng)臺(tái)6和掩模承載臺(tái)7，所述的掩模臺(tái)基座5的長(zhǎng)邊為Y方向，短邊為X方向，掩模運(yùn)動(dòng)
臺(tái)6在掩模臺(tái)基座5上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)，掩模承載臺(tái)7在掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6上沿X方向作
直線運(yùn)動(dòng)；在掩模承載臺(tái)7上設(shè)有多個(gè)掩模版安裝槽；多個(gè)掩模版安裝槽呈陣列布置，多個(gè)
掩模版安裝槽優(yōu)選采用矩形陣列布置，每個(gè)掩模版安裝槽內(nèi)放置一塊掩模版。 本發(fā)明中的掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6在掩模臺(tái)基座5上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)采用氣浮導(dǎo)軌和
直線電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，或采用直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和伺服電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)；掩模承載臺(tái)7在
掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6上沿X方向作直線運(yùn)動(dòng)采用氣浮導(dǎo)軌和直線電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，或采用直線導(dǎo)
軌、滾珠絲杠和伺服電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)。 圖2為本發(fā)明采用四個(gè)掩模的光刻機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。該系統(tǒng)含 有基臺(tái)1 ， 一個(gè)預(yù)處理硅片臺(tái)2和一個(gè)曝光硅片臺(tái)3和一組光學(xué)透鏡4，兩硅片臺(tái)在基臺(tái)1上 表面分別做預(yù)處理運(yùn)動(dòng)和曝光運(yùn)動(dòng)，在基臺(tái)1的上方設(shè)有一個(gè)掩模臺(tái)系統(tǒng)，該掩模臺(tái)系統(tǒng) 包括一個(gè)掩模臺(tái)基座5、一個(gè)掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6和一個(gè)掩模承載臺(tái)7，在掩模承載臺(tái)7上設(shè) 有四個(gè)掩模版安裝槽，四個(gè)掩模版安裝槽呈矩形陣列布置，第一掩模版8a、第二掩模版8b、 第三掩模版8c和第四掩模版8d分別放置在四個(gè)掩模版安裝槽內(nèi)。 該掩模臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)為兩自由度直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)沿掩模臺(tái)基座5長(zhǎng)邊為Y方向，短邊 為X方向；掩模臺(tái)基座5與掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6正交層疊放置，掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6與掩模承載 臺(tái)7正交層疊放置；通過氣浮導(dǎo)軌和直線電機(jī)的導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，使掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6在掩模臺(tái)基座5 上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)，掩模承載臺(tái)7在掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)6上沿X方向作直線運(yùn)動(dòng)。
圖3為本發(fā)明采用四掩模的光刻機(jī)系統(tǒng)的實(shí)施例的工作原理示意圖。在進(jìn)行掃描 曝光工序時(shí)，根據(jù)硅片的尺寸，預(yù)先在待刻硅片上劃分出若干區(qū)域，每個(gè)這樣的區(qū)域稱為一 個(gè)場(chǎng)。在曝光每一個(gè)場(chǎng)的過程中，首先，掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6沿著Y方向向右運(yùn)動(dòng)，第一掩模 版8a和第二掩模版8b的依次經(jīng)過投影區(qū)，但只有第一掩模版8a被掃描，同時(shí)地，硅片臺(tái)做 與掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6的反向運(yùn)動(dòng)，沿著Y方向向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，第一掩模版8a的圖案刻在硅 片上，掩模承載臺(tái)6減速反向，同時(shí)，冷卻裝置使硅片上的光刻膠急速冷卻，之后，硅片臺(tái)減 速反向；然后，掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6沿著Y方向向左運(yùn)動(dòng)，第二掩模版8b、第一掩模版8a依次 再經(jīng)過投影區(qū)，此時(shí)只有第二掩模版8b被掃描，同時(shí)地，硅片臺(tái)仍做與掩模承載臺(tái)6的反向 運(yùn)動(dòng)，沿著Y方向向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第二掩模版8b圖案刻在硅片上，至此完成了一個(gè)場(chǎng)一層圖 形的掃描曝光，掩模承載運(yùn)動(dòng)臺(tái)6減速反向，同時(shí)掩模承載臺(tái)7沿X方向移動(dòng)使第三掩模版8c和第四掩模版8d進(jìn)入投影區(qū)，同時(shí)，冷卻裝置使硅片上的光刻膠急速冷卻，之后，硅片臺(tái) 減速反向等待下一次掃描，這次運(yùn)動(dòng)與掃描第一掩模版8a和第二掩模版8b時(shí)相同；當(dāng)四塊 掩模版都掃描完成后，硅片臺(tái)步進(jìn)至下一場(chǎng)繼續(xù)曝光，依次循環(huán)。
權(quán)利要求
一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有基臺(tái)(1)，至少一個(gè)硅片臺(tái)，一組光學(xué)透鏡(4)和掩模臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于所述的掩模臺(tái)系統(tǒng)包括掩模臺(tái)基座(5)、掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)(6)和掩模承載臺(tái)(7)，所述的掩模臺(tái)基座(5)的長(zhǎng)邊為Y方向，短邊為X方向，掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)(6)在掩模臺(tái)基座(5)上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)，掩模承載臺(tái)(7)在掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)(6)上沿X方向作直線運(yùn)動(dòng)；在掩模承載臺(tái)(7)上設(shè)有多個(gè)掩模版安裝槽，多個(gè)掩模版安裝槽呈陣列布置，每個(gè)掩模版安裝槽內(nèi)放置一塊掩模版。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于 多個(gè)掩模版安裝槽呈矩形陣列布置。
3. 按照權(quán)利要求1所述的一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于所述的掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)(6)在掩模臺(tái)基座(5)上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)采用氣浮導(dǎo)軌和直線電機(jī) 做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，或采用直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和伺服電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)；掩模承載臺(tái)(7)在掩模運(yùn) 動(dòng)臺(tái)(6)上沿X方向作直線運(yùn)動(dòng)采用氣浮導(dǎo)軌和直線電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)，或采用直線導(dǎo)軌、滾 珠絲杠和伺服電機(jī)做導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
一種呈陣列布置的多掩模光刻機(jī)硅片臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有基臺(tái)，至少一個(gè)硅片臺(tái)，一組光學(xué)透鏡和掩模臺(tái)系統(tǒng)，所述的掩模臺(tái)系統(tǒng)包括掩模臺(tái)基座、掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)和掩模承載臺(tái)，所述的掩模臺(tái)基座的長(zhǎng)邊為Y方向，短邊為X方向，掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)在掩模臺(tái)基座上沿Y方向作直線運(yùn)動(dòng)，掩模承載臺(tái)在掩模運(yùn)動(dòng)臺(tái)上沿X方向作直線運(yùn)動(dòng)；在掩模承載臺(tái)上設(shè)有多個(gè)掩模版安裝槽，多個(gè)掩模版安裝槽呈陣列布置，每個(gè)掩模版安裝槽內(nèi)放置一塊掩模版。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一是在掃描曝光時(shí)可以減少多次步進(jìn)的時(shí)間；二是多塊掩模版一次安裝，節(jié)省對(duì)準(zhǔn)的時(shí)間，從而顯著提高了工作效率。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101694563SQ20091017295
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者尹文生, 張鳴, 徐登峰, 朱煜, 段廣洪, 汪勁松, 田麗, 胡金春, 許巖 申請(qǐng)人:清華大學(xué);