CN101694563B - 一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统 - Google Patents
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Abstract
一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，该系统含有基台，至少一个硅片台，一组光学透镜和掩模台系统，所述的掩模台系统包括掩模台基座、掩模运动台和掩模承载台，所述的掩模台基座的长边为Y方向，短边为X方向，掩模运动台在掩模台基座上沿Y方向作直线运动，掩模承载台在掩模运动台上沿X方向作直线运动；在掩模承载台上设有多个掩模版安装槽，多个掩模版安装槽呈阵列布置，每个掩模版安装槽内放置一块掩模版。本发明与现有技术相比，一是在扫描曝光时可以减少多次步进的时间；二是多块掩模版一次安装，节省对准的时间，从而显著提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻机硅片台双台交换系统，该系统应用于半导体光刻机中，属于半导体制造设备技术领域。
背景技术
在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在硅片表面光刻胶上的曝光转印(光刻)是其中最重要的工序之一，该工序所用的设备称为光刻机(曝光机)。光刻机的分辨率和曝光效率极大的影响着集成电路芯片的特征线宽(分辨率)和生产率。而作为光刻机关键系统的硅片超精密运动定位系统(以下简称为硅片台)的运动精度和工作效率，又在很大程度上决定了光刻机的分辨率和曝光效率。
步进扫描投影光刻机基本原理如图1所示。来自光源45的深紫外光透过掩模版47、透镜系统49将掩模版上的一部分图形成像在硅片50的某个Cbip上。掩模版和硅片反向按一定的速度比例作同步运动，最终将掩模版上的全部图形成像在硅片的特定芯片(Chip)上，目前的光刻机是在掩模台上只设有一块掩模版，曝光结束后换装其他掩模版，采用一台光刻机分多步完成就需要依次更换掩模版，每更换一次掩模，就要重新对准一次；而采用两台光刻机同时工作，就会大幅增加生产成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，以节省更换下一块掩模版后重新对准的时间和在曝光过程中一次步进的时间，降低成本，进而提高光刻机的曝光效率。
本发明的技术方案如下：
一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，该系统含有基台1，至少一个硅片台，一组光学透镜4和掩模台系统，其特征在于：所述的掩模台系统包括掩模台基座5、掩模运动台6和掩模承载台7，所述的掩模台基座5的长边为Y方向，短边为X方向，掩模运动台6在掩模台基座5上沿Y方向作直线运动，掩模承载台7在掩模运动台6上沿X方向作直线运动；在掩模承载台7上设有多个掩模版安装槽，多个掩模版安装槽呈阵列布置，每个掩模版安装槽内放置一块掩模版。
上述技术方案的优选方案是所述的多个掩模版安装槽呈矩形阵列布置。
上述技术方案中，所述的掩模运动台6在掩模台基座5上沿Y方向作直线运动采用气浮导轨和直线电机做导向驱动，或采用直线导轨、滚珠丝杠和伺服电机做导向驱动；掩模承载台7在掩模运动台6上沿X方向作直线运动采用气浮导轨和直线电机做导向驱动，或采用直线导轨、滚珠丝杠和伺服电机做导向驱动。
本发明与现有技术相比，具有以下突出性的优点：一是多个掩模版安装槽呈阵列布置，与使用一台光刻机相比，硅片台在扫描曝光时可以减少多次步进的时间；二是多块掩模版一次安装，节省对准的时间，总体上，大大提高了工作效率。
附图说明
图1为现有光刻机工作原理示意图。
图2为本发明采用四掩模的光刻机系统的实施例的结构原理示意图。
图3为本发明采用四掩模的光刻机系统的实施例的工作原理示意图。
图中：1-基台；2-预处理硅片台；3-曝光硅片台；4-透镜；5-掩模台基座；6-掩模承载运动台；7-掩模承载台；8a-第一掩模版；8b-第二掩模版；8c-第三掩模版；8d-第四掩模版；
具体实施方式
本发明提供的一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，该系统含有基台1，至少一个硅片台，一组光学透镜4和掩模台系统，所述的掩模台系统包括掩模台基座5、掩模运动台6和掩模承载台7，所述的掩模台基座5的长边为Y方向，短边为X方向，掩模运动台6在掩模台基座5上沿Y方向作直线运动，掩模承载台7在掩模运动台6上沿X方向作直线运动；在掩模承载台7上设有多个掩模版安装槽；多个掩模版安装槽呈阵列布置，多个掩模版安装槽优选采用矩形阵列布置，每个掩模版安装槽内放置一块掩模版。
本发明中的掩模运动台6在掩模台基座5上沿Y方向作直线运动采用气浮导轨和直线电机做导向驱动，或采用直线导轨、滚珠丝杠和伺服电机做导向驱动；掩模承载台7在掩模运动台6上沿X方向作直线运动采用气浮导轨和直线电机做导向驱动，或采用直线导轨、滚珠丝杠和伺服电机做导向驱动。
图2为本发明采用四个掩模的光刻机系统的实施例的结构原理示意图。该系统含有基台1，一个预处理硅片台2和一个曝光硅片台3和一组光学透镜4，两硅片台在基台1上表面分别做预处理运动和曝光运动，在基台1的上方设有一个掩模台系统，该掩模台系统包括一个掩模台基座5、一个掩模承载运动台6和一个掩模承载台7，在掩模承载台7上设有四个掩模版安装槽，四个掩模版安装槽呈矩形阵列布置，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分别放置在四个掩模版安装槽内。
该掩模台系统的运动为两自由度直线运动，设沿掩模台基座5长边为Y方向，短边为X方向；掩模台基座5与掩模承载运动台6正交层叠放置，掩模承载运动台6与掩模承载台7正交层叠放置；通过气浮导轨和直线电机的导向驱动，使掩模运动台6在掩模台基座5上沿Y方向作直线运动，掩模承载台7在掩模运动台6上沿X方向作直线运动。
图3为本发明采用四掩模的光刻机系统的实施例的工作原理示意图。在进行扫描曝光工序时，根据硅片的尺寸，预先在待刻硅片上划分出若干区域，每个这样的区域称为一个场。在曝光每一个场的过程中，首先，掩模承载运动台6沿着Y方向向右运动，第一掩模版8a和第二掩模版8b的依次经过投影区，但只有第一掩模版8a被扫描，同时地，硅片台做与掩模承载运动台6的反向运动，沿着Y方向向左运动，此时，第一掩模版8a的图案刻在硅片上，掩模承载台6减速反向，同时，冷却装置使硅片上的光刻胶急速冷却，之后，硅片台减速反向；然后，掩模承载运动台6沿着Y方向向左运动，第二掩模版8b、第一掩模版8a依次再经过投影区，此时只有第二掩模版8b被扫描，同时地，硅片台仍做与掩模承载台6的反向运动，沿着Y方向向右运动，此时第二掩模版8b图案刻在硅片上，至此完成了一个场一层图形的扫描曝光，掩模承载运动台6减速反向，同时掩模承载台7沿X方向移动使第三掩模版8c和第四掩模版8d进入投影区，同时，冷却装置使硅片上的光刻胶急速冷却，之后，硅片台减速反向等待下一次扫描，这次运动与扫描第一掩模版8a和第二掩模版8b时相同；当四块掩模版都扫描完成后，硅片台步进至下一场继续曝光，依次循环。
Claims (3)
1.一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，该系统含有基台(1)，至少一个硅片台，一组光学透镜(4)和掩模台系统，其特征在于：所述的掩模台系统包括掩模台基座(5)、掩模承载运动台(6)和掩模承载台(7)，所述的掩模台基座(5)的长边为Y方向，短边为X方向，掩模承载运动台(6)在掩模台基座(5)上沿Y方向作直线运动，掩模承载台(7)在掩模承载运动台(6)上沿X方向作直线运动；在掩模承载台(7)上设有多个掩模版安装槽，多个掩模版安装槽呈阵列布置，每个掩模版安装槽内放置一块掩模版；
在进行扫描曝光工序时，根据硅片的尺寸，预先在待刻硅片上划分出若干区域，每个这样的区域称为一个场，在曝光每一个场的过程中，首先，掩模承载运动台(6)沿着Y方向向右运动，第一掩模版(8a)和第二掩模版(8b)依次经过投影区，但只有第一掩模版(8a)被扫描，同时地，硅片台做与掩模承载运动台(6)的反向运动，沿着Y方向向左运动，此时，第一掩模版(8a)的图案刻在硅片上，掩模承载台(7)减速反向，同时，冷却装置使硅片上的光刻胶急速冷却，之后，硅片台减速反向；然后，掩模承载运动台(6)沿着Y方向向左运动，第二掩模版(8b)、第一掩模版(8a)依次再经过投影区，此时只有第二掩模版(8b)被扫描，同时地，硅片台仍做与掩模承载运动台的反向运动，沿着Y方向向右运动，此时第二掩模版(8b)图案刻在硅片上，至此完成了一个场一层图形的扫描曝光，掩模承载运动台(6)减速反向，同时掩模承载台沿X方向移动使第三掩模版(8c)和第四掩模版(8d)进入投影区，同时，冷却装置使硅片上的光刻胶急速冷却，之后，硅片台减速反向等待下一次扫描，这次运动与扫描第一掩模版(8a)和第二掩模版(8b)时相同；当四块掩模版都扫描完成后，硅片台步进至下一场继续曝光，依次循环。
2.按照权利要求1所述的一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，其特征在于：多个掩模版安装槽呈矩形阵列布置。
3.按照权利要求1所述的一种呈阵列布置的多掩模光刻机硅片台系统，其特征在于：所述的掩模承载运动台(6)在掩模台基座(5)上沿Y方向作直线运动采用气浮导轨和直线电机做导向驱动，或采用直线导轨、滚珠丝杠和伺服电机做导向驱动；掩模承载台(7)在掩模承载运动台(6)上沿X方向作直线运动采用气浮导轨和直线电机做导向驱动，或采用直线导轨、滚珠丝杠和伺服电机做导向驱动。
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