CN102231050B - 提高光刻机工艺效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高光刻机工艺效率的方法，光刻机包括光刻机主体、两个晶圆盒进出端口和机械手臂，光刻机主体包括对准机构、曝光机构和等待机构，包括步骤：取片、对准、曝光、等待、送片：由机械手臂从等待机构取回晶圆，送回第一端口；返回取片步骤，当机械手臂从第一端口取走最后一片晶圆后，其开始从第二端口取出第一片晶圆，送入光刻机主体中；当机械手臂从第二端口取走最后一片晶圆后，其又开始从第一端口取出第一片晶圆，送入光刻机主体中；两个晶圆盒进出端口如此循环交替。本发明将两个晶圆盒进出端口均作为送料端口和接收端口，彼此不断循环交替，使离线光刻机可持续不断地工作，缩短其闲置时间，提高工艺效率和产量。

Description

提高光刻机工艺效率的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种提高光刻机工艺效率的方法。
背景技术
在现有技术中，某些光刻机属于在线(Inline)光刻机类型(与涂胶机、显影机等连线的)，但是由于半导体代工厂自动化水平等原因，目前很多仍仅作为离线(Offline)光刻机使用(不与其他机台连线的)，没有完全发挥出在线光刻机的全部产能。
图1为现有技术中一个光刻机的平面结构示意图。如图所示，该光刻机100可以包括光刻机主体111、机械手臂105和四个晶圆盒进出端口(简称端口)101～104。其中，由于该光刻机仅作为离线使用，因此端口103和104处于空置不使用的状态，仅有端口101和102处于使用中。在这两个可以使用的端口101、102中，只能选择一个端口(例如端口101)作晶圆盒送料口使用，另一个(例如端口102)作接收端口使用。
图2为现有技术中一个光刻机对晶圆进行光刻工艺流程的简单的路线示意图。结合图1和图2来看，现有的光刻机100在实际使用的过程中，机械手臂105先从端口101中的晶圆盒中取出一片晶圆，送入光刻机主体111的进口106。在光刻机主体111内依次经历对准机构107、曝光机构108和等待机构109，在出口110处再由机械手臂105将晶圆放入端口102中的晶圆盒内，完成一片晶圆的光刻工艺流程。后续的晶圆也按照如此的流程，直至处理完端口101中的晶圆盒中的所有晶圆(一般是25片)。然后，等待操作工巡视发现该晶圆盒已经全部处理完毕，重新更换新的一盒晶圆，进行下一盒晶圆的光刻工艺。
可以看到，现有的光刻机由于只有2个晶圆料盒进出端口能够使用，因此只能一个端口作送料口使用，另一个作接受端口使用。所以同时只能有一盒晶圆在光刻机上进行制造工艺，下一盒晶圆只有等前一盒晶圆全部跑完才能重新下货。而光刻机在光刻之前将新的一盒晶圆放置到位，设置工艺菜单，进行下一盒晶圆的光刻工艺等必要步骤往往需要耗费工程师或操作工大量的时间，此时光刻机处于闲置不工作的状态。
另外，由于需要等前一盒晶圆全部跑完才能重新下货，操作工一般不会事先站在旁边准备好下一盒晶圆，等着马上替换，而是在巡视发现该晶圆盒已经全部处理完毕之后再更换新的一盒晶圆。因此，在光刻机已经处理完所有的晶圆到操作工发现该晶圆盒内的所有晶圆已经全部处理完毕这段时间内，费用昂贵的光刻机处于闲置状态，没有发挥出全部的产能。
由此，现有技术的缺陷使光刻机不能持续不断地进行工艺流程，从而影响到产量和晶圆工艺效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高光刻机工艺效率的方法，使光刻机持续不断地进行工艺流程，缩短其闲置时间，提高工艺效率和产量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高光刻机工艺效率的方法，所述光刻机包括一光刻机主体、第一晶圆盒进出端口、第二晶圆盒进出端口和一机械手臂，所述光刻机主体包括一对准机构、一曝光机构和一等待机构，所述方法包括步骤：
取片步骤：所述机械手臂从所述第一晶圆盒进出端口取出一片晶圆，送入所述光刻机主体的所述对准机构中；
对准步骤：所述对准机构将所述晶圆与光刻掩模版对准；
第一传送步骤：将所述晶圆从所述对准机构传送到所述曝光机构中；
曝光步骤：所述曝光机构对对准后的所述晶圆进行曝光；
第二传送步骤：将所述晶圆从所述曝光机构传送到所述等待机构中；
等待步骤：所述等待机构将曝光后的所述晶圆暂时存放，等待所述机械手臂将其取出；
送片步骤：所述机械手臂从所述光刻机主体中的所述等待机构中取回所述晶圆，送回所述第一晶圆盒进出端口；
返回所述取片步骤，当所述机械手臂从所述第一晶圆盒进出端口取走最后一片晶圆后，其开始从所述第二晶圆盒进出端口取出第一片晶圆，送入所述光刻机主体中；
当所述机械手臂从所述第二晶圆盒进出端口取走最后一片晶圆后，其又开始从所述第一晶圆盒进出端口取出第一片晶圆，送入所述光刻机主体中；
两个晶圆盒进出端口如此循环交替，直至所有晶圆处理完毕。
可选地，所述方法中前一片晶圆与其后的一片或者多片晶圆是并行处理的。
可选地，所述每个晶圆盒进出端口中的晶圆盒包括25片晶圆。
可选地，所述光刻机为阿斯麦步进式光刻机或者步进扫描式光刻机。
可选地，所述光刻机作为离线光刻机使用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将两个晶圆盒进出端口均作为送料端口和接收端口使用，两个晶圆盒进出端口彼此可以循环交替，使得在一个晶圆盒进出端口中的那一盒晶圆全部处理完毕之前，在另一个晶圆盒进出端口中事先放置好一盒新的待处理的晶圆，并做好所有的前期准备工作。等待前一个晶圆盒进出端口中的晶圆全部处理完毕之后，即可以紧接着处理后一个晶圆盒进出端口中的晶圆。如此不断循环交替，可以使离线光刻机也能持续不断地进行光刻工艺流程，大大缩短其闲置不工作的时间，提高工艺效率和产量。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为现有技术中一个光刻机的平面结构示意图；
图2为现有技术中一个光刻机对晶圆进行光刻工艺流程的简单的路线示意图；
图3为本发明一个实施例的提高光刻机工艺效率的方法流程图；
图4为本发明一个实施例的光刻机的第一晶圆盒进出端口中的晶圆开始光刻工艺的示意图；
图5为本发明一个实施例的光刻机的第一晶圆盒进出端口中最后一片晶圆被取走后，开始从第二晶圆盒进出端口取出第一片晶圆紧接着进行光刻工艺的示意图；
图6为本发明一个实施例的光刻机的第一晶圆盒进出端口中最后一片晶圆被送回第一晶圆盒进出端口后，从第二晶圆盒进出端口取出的多片晶圆紧接着进行光刻工艺的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述地其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图3为本发明一个实施例的提高光刻机工艺效率的方法流程图。如图所示，该方法的流程可以包括：
执行步骤S301，取片步骤：机械手臂从第一晶圆盒进出端口取出一片晶圆，送入光刻机主体的对准机构中；
执行步骤S302，对准步骤：对准机构将晶圆与光刻掩模版对准；
执行步骤S303，第一传送步骤：将晶圆从对准机构传送到曝光机构中；
执行步骤S304，曝光步骤：曝光机构对对准后的晶圆进行曝光；
执行步骤S305，第二传送步骤：将晶圆从曝光机构传送到等待机构中；
执行步骤S306，等待步骤：等待机构将曝光后的晶圆暂时存放，等待机械手臂将其取出；
执行步骤S307，送片步骤：机械手臂从光刻机主体中的等待机构中取回晶圆，送回第一晶圆盒进出端口；
执行步骤S308，返回取片步骤，直至机械手臂从第一晶圆盒进出端口取走最后一片晶圆后，其开始从第二晶圆盒进出端口取出第一片晶圆，送入到光刻机主体中；
执行步骤S309，当机械手臂从第二晶圆盒进出端口取走最后一片晶圆后，其又开始从第一晶圆盒进出端口取出第一片晶圆，送入光刻机主体中；
执行步骤S310，两个晶圆盒进出端口如此循环交替，直至所有晶圆均处理完毕。
图4为本发明一个实施例的光刻机的第一晶圆盒进出端口中的晶圆开始光刻工艺的示意图。如图所示，该光刻机200可以为阿斯麦(ASML)步进式光刻机或者步进扫描式光刻机，目前作为离线光刻机使用。该光刻机200可以包括一光刻机主体220、第一晶圆盒进出端口201、第二晶圆盒进出端口202和一机械手臂205。该光刻机主体220包括一对准机构207、一曝光机构208和一等待机构209。每个晶圆盒进出端口201、202中的晶圆盒可以包括25片晶圆。
在本实施例中，该光刻机200首先进行取片步骤：机械手臂205从第一晶圆盒进出端口201取出一片晶圆301，送入光刻机主体220的对准机构207中。
然后进行对准步骤：对准机构207将晶圆301与光刻掩模版(未图示)对准。与此同时，机械手臂205可以从第一晶圆盒进出端口201再取出一片晶圆302，等待前一片晶圆301从对准机构207转移到后续的曝光机构208中时，再送入到光刻机主体220的对准机构207中。即本实施例所述的方法中前一片晶圆与其后的一片晶圆甚至多片晶圆可以是并行处理的，只要它们处在不同的步骤中。当然，本发明也可以设定必须等待前一片晶圆完成全部的工艺流程之后，后一片晶圆才可以送入光刻机主体中，但是这么做往往会牺牲工艺效率。
接着进行第一传送步骤：将晶圆301从对准机构207传送到曝光机构208中。此时，由于对准机构207腾出了空位，第二片晶圆302也经由机械手臂205及时送入光刻机主体220的对准机构207中。另外，机械手臂205可以从第一晶圆盒进出端口201再取出一片晶圆303，等待前一片晶圆302从对准机构207转移到后续的曝光机构208中时，再送入到光刻机主体220的对准机构207中。此瞬间光刻机内的上述三片晶圆301、302、303所处的位置即如图4所示。
重新关注先前的第一片晶圆301，再接下来进行曝光步骤：曝光机构208对对准后的晶圆301进行曝光。
随后进行第二传送步骤：将晶圆301从曝光机构208传送到等待机构209中。
再进行等待步骤：等待机构209将曝光后的晶圆301暂时存放，等待机械手臂205将其取出。
最后进行送片步骤：机械手臂205从光刻机主体220中的等待机构209中取回晶圆301，送回第一晶圆盒进出端口201。
至此，对于来自第一晶圆盒进出端口201的第一片晶圆301来说，一个完整的光刻工艺流程已经结束。但是，对于第一晶圆盒进出端口201中的一般包括25片晶圆的整个晶圆盒来说，光刻工艺流程才刚刚开始。
在本实施例中，本方法还需要返回取片步骤。图5为本发明一个实施例的光刻机的第一晶圆盒进出端口中最后一片晶圆被取走后，开始从第二晶圆盒进出端口取出第一片晶圆紧接着进行光刻工艺的示意图。如图所示，当机械手臂205从第一晶圆盒进出端口201取走最后一片晶圆325后，其开始从第二晶圆盒进出端口202取出第一片晶圆401，送入光刻机主体220中，紧接着之前的一片晶圆325进行光刻工艺。
然后类似地进行对准步骤：对准机构207将晶圆401与光刻掩模版(未图示)对准。与此同时，机械手臂205可以从第二晶圆盒进出端口202再取出一片晶圆402，等待前一片晶圆401从对准机构207转移到后续的曝光机构208中时，再送入到光刻机主体220的对准机构207中进行并行处理。如图5所示的是第一晶圆盒进出端口201中的最后一片晶圆325处于等待机构209中，第二晶圆盒进出端口202中的第一片晶圆401处于曝光机构208中，而第二晶圆盒进出端口202中的第二片晶圆403即将由机械手臂205送入光刻机主体220的对准机构207中而还没有送入的那一瞬间。
图6为本发明一个实施例的光刻机的第一晶圆盒进出端口中最后一片晶圆被送回第一晶圆盒进出端口后，从第二晶圆盒进出端口取出的多片晶圆紧接着进行光刻工艺的示意图。此时，第一晶圆盒进出端口201中的最后一片晶圆325已经被机械手臂205送回第一晶圆盒进出端口201中了，第二晶圆盒进出端口202中的第一一片晶圆401即将传送到等待机构209中。而第二晶圆盒进出端口202中的后续晶圆402和403也都分别处于对准机构208和机械手臂205处，等待进行下一步的动作。
那么类似地，当机械手臂205从第二晶圆盒进出端口202取走最后一片晶圆后，其又开始从第一晶圆盒进出端口201取出第一片晶圆，送入光刻机主体220中。两个晶圆盒进出端口201、202如此循环交替，直至所有晶圆处理完毕。
当然，之前第一晶圆盒进出端口201中的那一个晶圆盒全部处理完毕后，操作工完全可以有时间(整个晶圆盒的曝光工艺大约需要10～15分钟)在第二晶圆盒进出端口202中的那一个晶圆盒也处理完毕之前，在第一晶圆盒进出端口201中放入一个新的待处理的晶圆盒，设置好工艺菜单等必要步骤。
而且同样重要的是，由于本发明是两个进出端口都可以取送晶圆，操作工只要发现其中一个端口的晶圆盒已经处理完毕，就可以更换新的一盒晶圆以待备用。如此，费用昂贵的光刻机处于闲置不工作状态的情形就可以大大避免，能够发挥出更多的产能。
本发明将两个晶圆盒进出端口均作为送料端口和接收端口使用，两个晶圆盒进出端口彼此可以循环交替，使得在一个晶圆盒进出端口中的那一盒晶圆全部处理完毕之前，在另一个晶圆盒进出端口中事先放置好一盒新的待处理的晶圆，并做好所有的前期准备工作。等待前一个晶圆盒进出端口中的晶圆全部处理完毕之后，即可以紧接着处理后一个晶圆盒进出端口中的晶圆。如此不断循环交替，可以使离线光刻机也能持续不断地进行光刻工艺流程，大大缩短其闲置不工作的时间，提高工艺效率和产量。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提高光刻机工艺效率的方法，所述光刻机包括一光刻机主体、第一晶圆盒进出端口、第二晶圆盒进出端口和一机械手臂，所述光刻机主体包括一对准机构、一曝光机构和一等待机构，所述方法包括步骤：
取片步骤：所述机械手臂从所述第一晶圆盒进出端口取出一片晶圆，送入所述光刻机主体的所述对准机构中；
对准步骤：所述对准机构将所述晶圆与光刻掩模版对准；
第一传送步骤：将所述晶圆从所述对准机构传送到所述曝光机构中；
曝光步骤：所述曝光机构对对准后的所述晶圆进行曝光；
第二传送步骤：将所述晶圆从所述曝光机构传送到所述等待机构中；
等待步骤：所述等待机构将曝光后的所述晶圆暂时存放，等待所述机械手臂将其取出；
送片步骤：所述机械手臂从所述光刻机主体中的所述等待机构中取回所述晶圆，送回所述第一晶圆盒进出端口；
返回所述取片步骤，当所述机械手臂从所述第一晶圆盒进出端口取走最后一片晶圆后，其开始从所述第二晶圆盒进出端口取出第一片晶圆，送入所述光刻机主体中，所述方法中前一片晶圆与其后的一片或者多片晶圆是并行处理的；
当所述机械手臂从所述第二晶圆盒进出端口取走最后一片晶圆后，其又开始从所述第一晶圆盒进出端口取出第一片晶圆，送入所述光刻机主体中；
两个晶圆盒进出端口如此循环交替，直至所有晶圆处理完毕。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述晶圆盒进出端口中的晶圆盒包括25片晶圆。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻机为阿斯麦步进式光刻机或者步进扫描式光刻机。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光刻机作为离线光刻机使用。
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