CN110320757A - 晶圆曝光机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆曝光机，包括：曝光光路系统，包括曝光光源及曝光透镜，曝光透镜用于对曝光光源聚焦，以决定所述曝光光路系统的焦距平面；及晶圆承载装置，包括基座、复数个支撑PIN、升降装置及晶圆承载平台；焦距平面与复数个支撑PIN之间的距离D介于1500μm~1825μm之间。本发明的晶圆曝光机使可曝光的最厚晶圆的厚度增大至约1625μm，同时也扩大了晶圆曝光机可曝光的晶圆厚度范围，即晶圆厚度小于1625μm的晶圆均可，最后，在满足增大可曝光的晶圆厚度以及厚度范围的同时，也可使晶圆精确传送至复数个支撑PIN上，从而提高晶圆曝光机的适用范围，降低制造成本。

Description

晶圆曝光机
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种晶圆曝光机。
背景技术
曝光机是集电子光学、电气、机械、真空、计算机技术等于一体的复杂的半导体加工设备，它常用于半导体制造、光电电子、平板、射频微波、衍射光学、微机电系统、凹凸或覆晶设备、电路板和其他要求精细印制领域。70年代以后广泛应用于半导体集成电路制造业。
在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在晶圆表面光刻胶上的曝光转印(光刻)是其中最重要的工序之一。所述光刻工艺通常包括如下步骤，先在晶圆表面涂布光阻等感光材料，在感光材料干燥后，通过曝光装置将掩模上的电路设计图形以特定光源曝光在所述的感光材料上，再以显影剂将感光材料显影，并利用显影出来的图形作为屏蔽，进行蚀刻等工艺，并最终完成掩模图形的转移。
光刻工艺所用的设备称为曝光机，所以曝光机是集成电路加工过程中最关键的设备。曝光机在曝光时，一般是通过将晶圆上表面移动到曝光光路系统确定的焦平面上进行正常曝光。目前曝光机能曝光的晶圆厚度较薄，可曝光的晶圆厚度可调范围较窄，大大限制了曝光机的适用范围，从而提高了制造成本。
因此，有必要根据晶圆的不同厚度提出一种曝光机，以使该曝光机可曝光较厚的晶圆且使可曝光的晶圆厚度可大范围调节。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆曝光机，用于解决现有技术中曝光机能曝光的晶圆厚度较薄，可曝光的晶圆厚度可调范围较窄，从而大大限制曝光机的适用范围，提高制造成本的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆曝光机，所述晶圆曝光机至少包括：
曝光光路系统，所述曝光光路系统包括曝光光源及曝光透镜，所述曝光透镜用于对所述曝光光源聚焦，以决定所述曝光光路系统的焦距平面；
晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括基座、复数个支撑PIN、升降装置及晶圆承载平台，所述复数个支撑PIN的第一端固定于所述基座，第二端用以支撑晶圆，所述升降装置的第一端固定于所述基座，第二端连接所述晶圆承载平台，用于驱动所述晶圆承载平台的升降，所述晶圆承载平台具有与所述复数个支撑PIN对应设置的复数个通孔，以使所述复数个支撑PIN在所述晶圆承载平台升降时可自由穿过；
所述焦距平面与所述复数个支撑PIN之间的距离介于1500μm～1825μm之间。
优选地，所述焦距平面与所述复数个支撑PIN之间的距离介于1650μm～1725μm之间。
优选地，所述晶圆曝光机还包括晶圆传送系统，用以承载晶圆并将晶圆传送至所述复数个支撑PIN上。
优选地，所述晶圆曝光机还包括曝光焦点侦测系统，用以测量晶圆的位置高度。
进一步地，所述曝光焦点侦测系统包括焦点侦测光源及焦点侦测器，所述焦点侦测光源发射一束入射光至晶圆表面，所述焦点侦测器通过接收晶圆表面上的反射光确定晶圆的高度。
优选地，所述晶圆承载装置包含3个所述支撑PIN。
优选地，所述曝光光源包括单一光源。
进一步地，所述单一光源包括由LED光源、卤素灯光源、汞灯光源及短弧灯光源组成群组中的一种。
如上所述，本发明的晶圆曝光机，包括曝光光路系统，包括曝光光源及曝光透镜，曝光透镜用于对所述曝光光源聚焦，以决定所述曝光光路系统的焦距平面；及晶圆承载装置，包括基座、复数个支撑PIN、升降装置及晶圆承载平台；焦距平面与复数个支撑PIN之间的距离D介于1500μm～1825μm之间。本发明的晶圆曝光机使可曝光的最厚晶圆的厚度增大至约1625μm，同时也扩大了晶圆曝光机可曝光的晶圆厚度范围，即晶圆厚度小于1625μm的晶圆均可，最后，在满足增大可曝光的晶圆厚度以及厚度范围的同时，也可使晶圆精确传送至复数个支撑PIN上，从而提高晶圆曝光机的适用范围，降低制造成本。
附图说明
图1显示为本发明的晶圆曝光机的结构示意图。
图2显示为本发明的包括晶圆传送系统的晶圆曝光机的结构示意图。
图3显示为本发明的晶圆被正常传送至支撑PIN的晶圆曝光机的结构示意图。
图4显示为本发明的晶圆被非正常传送至支撑PIN的晶圆曝光机的结构示意图。
图5显示为本发明的晶圆承载平台承接晶圆的晶圆曝光机的结构示意图。
图6显示为本发明的包括曝光焦点侦测系统的晶圆曝光机的结构示意图。
元件标号说明
1 曝光光路系统
11 曝光光源
12 曝光透镜
13 焦距平面
2 晶圆承载装置
21 基座
22 支撑PIN
23 升降装置
24 晶圆承载平台
241 通孔
3 晶圆传送系统
41 焦点侦测光源
42 焦点侦测器
5 晶圆
D 间隔距离
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术，在广义上，一般包括光复印工艺和刻蚀工艺两个主要方面。其中，光复印工艺是指，经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位置，精确传递到预涂在基片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。光复印工艺使用的主要设备为曝光机，所以曝光机是集成电路加工过程中的关键设备。
如图1所示，本发明提供一种晶圆曝光机，包括：
曝光光路系统1，所述曝光光路系统1包括曝光光源11及曝光透镜12，所述曝光透镜12用于对所述曝光光源11聚焦，以决定所述曝光光路系统1的焦距平面13；
晶圆承载装置2，所述晶圆承载装置2包括基座21、复数个支撑PIN22、升降装置23及晶圆承载平台24，所述复数个支撑PIN22的第一端固定于所述基座21，第二端用以支撑晶圆(图中未视出)，所述升降装置23的第一端固定于所述基座21，第二端连接所述晶圆承载平台24，用于驱动所述晶圆承载平台24的升降，所述晶圆承载平台24具有与所述复数个支撑PIN22对应设置的复数个通孔241，以使所述复数个支撑PIN22在所述晶圆承载平台24升降时可自由穿过；
所述焦距平面13与所述复数个支撑PIN22之间的距离D(简称间隔距离)介于1500μm～1825μm之间。一般情况下，当晶圆需要曝光的一面处于焦距平面13时，其另一面与支撑PIN22之间的间距一般需介于200μm～300μm之间，所以当间隔距离D介于1500μm～1825μm之间时，晶圆曝光机可曝光的最厚晶圆的厚度增大至约1625μm，大大提高了晶圆曝光机可曝光的晶圆厚度，同时厚度小于1625μm的晶圆都可适用该晶圆曝光机进行曝光，扩大了晶圆曝光机可曝光的晶圆厚度范围，从而提高了晶圆曝光机的适用范围，使制造成本降低。
作为示例，所述晶圆承载装置2包含3个所述支撑PIN22，3个支撑PIN22的第二端形成一个水平面，用以支撑晶圆。
作为示例，所述曝光光源包括单一光源，可以是由LED光源、卤素灯光源、汞灯光源及短弧灯光源组成群组中的一种。本实施例中，使用的是汞灯光源。
如图2所示，所述晶圆曝光机还包括晶圆传送系统3，用以承载晶圆5并将晶圆5传送至所述复数个支撑PIN22上。
如图2～图5显示了晶圆5从所述晶圆传送系统3传送至所述晶圆承载平台24的过程。首先，如图2及图3所示，所述晶圆传送系统3下降，将其承载的晶圆5传送至所述复数个支撑PIN上，所述晶圆传送系统3继续下降至与晶圆5分离，然后退出。本发明中所述焦距平面13与所述复数个支撑PIN22之间的距离D(简称间隔距离)介于1500μm～1825μm之间。如图4所示，由于所述晶圆传送系统3下降范围有限，当所述间隔距离D超过1825μm时，所述晶圆传送系统3下降到最低位置，晶圆5也接触不到所述复数个支撑PIN22，导致晶圆5传送失败。所以作为优选示例，所述焦距平面13与所述复数个支撑PIN22之间的距离D(简称间隔距离)介于1650μm～1725μm之间。最后，如图5所示，当晶圆5精确传送至所述复数个支撑PIN上后，所述升降装置23驱动所述晶圆承载平台24上升，将晶圆5从所述复数个支撑PIN22上承接至所述晶圆承载平台24上。在所述晶圆承载平台24上升过程中，所述复数个支撑PIN22通过与其一一对应的所述复数个通孔241可自由穿通所述晶圆承载平台24。
作为示例，所述晶圆曝光机还包括曝光焦点侦测系统，用以测量晶圆的位置高度。通过所述曝光焦点侦测系统，多次调整晶圆的位置高度，使需要曝光的晶圆表面移动至焦距平面13才能正常曝光。
如图6所示，所述曝光焦点侦测系统包括焦点侦测光源41及焦点侦测器42。曝光焦点侦测系统通过所述焦点侦测光源41发射一束光源至需要曝光的晶圆表面，焦点侦测器42通过接收需要曝光的晶圆表面的反射光来确定晶圆的位置高度。
基于本发明的晶圆曝光机，晶圆的曝光流程包括：将光罩(又称光掩模版、掩膜版)通过光罩传送系统传送至光罩平台上；将晶圆5通过晶圆传送系统3传送至晶圆承载平台24；曝光焦点侦测系统侦测晶圆的位置高度，并通过升降装置23驱动晶圆承载平台24的升降，使晶圆5的上表面(即曝光面)处于最佳曝光焦距平面13上(焦距平面13)；通过对准系统将光罩与晶圆的相对位置进行对准；曝光光源11通过曝光光路系统1对晶圆5的上表面进行曝光。
综上所述，本发明提供一种晶圆曝光机，包括：曝光光路系统，所述曝光光路系统包括曝光光源及曝光透镜，所述曝光透镜用于对所述曝光光源聚焦，以决定所述曝光光路系统的焦距平面；晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括基座、复数个支撑、升降装置及晶圆承载平台，所述复数个支撑的第一端固定于所述基座，第二端用以支撑晶圆，所述升降装置的第一端固定于所述基座，第二端连接所述晶圆承载平台，用于驱动所述晶圆承载平台的升降，所述晶圆承载平台具有与所述复数个支撑PIN对应设置的复数个通孔，以使所述复数个支撑PIN在所述晶圆承载平台升降时可自由穿过；所述焦距平面与所述复数个支撑PIN之间的距离D介于1500μm～1825μm之间。本发明中，焦距平面与复数个支撑PIN之间的距离介于1500μm～1825μm之间，使晶圆曝光机可曝光的最厚晶圆的厚度增大至约1625μm，同时也扩大了晶圆曝光机可曝光的晶圆厚度范围，即晶圆厚度小于1625μm的晶圆均可，最后，在满足增大可曝光的晶圆厚度以及厚度范围的同时，也可使晶圆精确传送至复数个支撑PIN上，从而提高晶圆曝光机的适用范围，降低制造成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种晶圆曝光机，其特征在于，所述晶圆曝光机至少包括：
曝光光路系统，所述曝光光路系统包括曝光光源及曝光透镜，所述曝光透镜用于对所述曝光光源聚焦，以决定所述曝光光路系统的焦距平面；
晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括基座、复数个支撑PIN、升降装置及晶圆承载平台，所述复数个支撑PIN的第一端固定于所述基座，第二端用以支撑晶圆，所述升降装置的第一端固定于所述基座，第二端连接所述晶圆承载平台，用于驱动所述晶圆承载平台的升降，所述晶圆承载平台具有与所述复数个支撑PIN对应设置的复数个通孔，以使所述复数个支撑PIN在所述晶圆承载平台升降时可自由穿过；
所述焦距平面与所述复数个支撑PIN之间的距离介于1500μm～1825μm之间。
2.根据权利要求1所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述焦距平面与所述复数个支撑PIN之间的距离介于1650μm～1725μm之间。
3.根据权利要求1所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述晶圆曝光机还包括晶圆传送系统，用以承载晶圆并将晶圆传送至所述复数个支撑PIN上。
4.根据权利要求1所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述晶圆曝光机还包括曝光焦点侦测系统，用以测量晶圆的位置高度。
5.根据权利要求4所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述曝光焦点侦测系统包括焦点侦测光源及焦点侦测器，所述焦点侦测光源发射一束入射光至晶圆表面，所述焦点侦测器通过接收晶圆表面上的反射光确定晶圆的高度。
6.根据权利要求1所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述晶圆承载装置包含3个所述支撑PIN。
7.根据权利要求1所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述曝光光源包括单一光源。
8.根据权利要求7所述的晶圆曝光机，其特征在于：所述单一光源包括由LED光源、卤素灯光源、汞灯光源及短弧灯光源组成群组中的一种。
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