CN113031404B - 量产型激光直写光刻机及其控制方法 - Google Patents

量产型激光直写光刻机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种量产型激光直写光刻机及其控制方法，应用于集成电路制造，量产型激光直写光刻机包括移动平台、对准相机、光学引擎和移载装置，移动平台包括多个区域，每个区域内安装有单个或多个光学引擎；光学引擎带有同轴或旁轴的对准相机，光学引擎根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光；利用寻边器对晶圆位置进行预对准处理；移载装置将预对准过的晶圆移入移动平台相对应的区域，光学引擎根据Mark位置进行对准曝光。本发明能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。

Description

量产型激光直写光刻机及其控制方法
技术领域
本发明涉及曝光机技术领域，尤其是涉及一种量产型激光直写光刻机及其控制方法。
背景技术
目前，激光直写式光刻机普遍应用于集成电路和封装领域，由于其生产效率较低，在集成电路和封装领域多用于掩膜板的生产和研发样品的实验线里。由于激光直写式光刻机无需掩膜板可直接把计算机设计图形制备在基板上，基于直写光刻的数字化的属性，因而具有更高的灵活性和广泛适应性，可广泛用于提升新品开发效率，满足小批量多样化生产需求。
但目前的直写式光刻机的规模生产效率低，导致其无法应用在集成电路和封装领域的大规模量产线上。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种量产型激光直写光刻机，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
为此，本发明的第二个目的在于提出一种集成电路制造设备。
为此，本发明的第三个目的在于提出一种量产型激光直写光刻机的控制方法。
为实现上述目的，本发明第一方面的实施例公开了一种量产型激光直写光刻机，应用于集成电路制造，所述量产型激光直写光刻机，包括：移动平台、对准相机、光学引擎和移载装置，其中，所述移动平台包括多个区域，每个所述区域内安装有单个或多个光学引擎；所述光学引擎只对对应区域内的晶圆进行曝光，光学引擎根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光；所述光学引擎设有同轴或旁轴的对准相机，用于根据每个晶圆上的Mark位置对所述晶圆进行对准；所述移载装置用于移取所述晶圆，将所述晶圆移入或移出所述移动平台。
根据本发明实施例的量产型激光直写光刻机，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，从而提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎对其进行曝光，光学引擎只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
另外，本发明实施例的量产型激光直写光刻机还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述光学引擎由空间光调制器构成。
在一些示例中，所述光学引擎仅对所述移动平台上其对应所在区域内的晶圆进行曝光。
在一些示例中，所述光学引擎通过支架固定在所述移动平台上其对应所在区域内。
在一些示例中，所述移动平台可同步在步进方向和扫描方向移动。
在一些示例中，所述移载装置包括移载机或机械手，所述移载机或机械手上设置有移料吸盘，所述移料吸盘包括多个吸盘。
在一些示例中，所述移载机或机械手通过所述移料吸盘同时将多个晶圆移入或移出所述移动平台。
为实现上述目的，本发明第二方面的实施例公开了一种集成电路制造设备，包括如本发明上述第一方面实施例所述的量产型激光直写光刻机。
根据本发明实施例的集成电路制造设备，其具有的量产型激光直写光刻机，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，从而提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎对其进行曝光，光学引擎只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
为实现上述目的，本发明第三方面的实施例公开了一种量产型激光直写光刻机的控制方法，应用于集成电路制造，所述方法包括以下步骤：提供移动平台，所述移动平台包括多个区域，每个所述区域对应放置一片晶圆；所述移动平台移出台面，移载装置将所述晶圆移到所述移动平台上的对应区域；利用寻边器对晶圆位置进行预对准处理；移载装置将预对准过的晶圆移入移动平台相对应的区域；光学引擎根据Mark位置进行对准曝光，曝光结束后移载装置将晶圆移出移动平台。
根据本发明实施例的量产型激光直写光刻机的控制方法，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，从而提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎对其进行曝光，光学引擎只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的量产型激光直写光刻机的结构框图；
图2是根据本发明另一个实施例的量产型激光直写光刻机的结构示意图；
图3是根据本发明一个具体实施例的移载装置进行晶圆上下料的过程示意图；
图4是根据本发明一个具体实施例的量产型激光直写光刻机的控制方法的流程图。
附图标记：100-量产型激光直写光刻机；110-移动平台；120-对准相机；130-光学引擎；140-移载装置；111-区域；141-机械手；1411-移料吸盘。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的量产型激光直写光刻机及其控制方法。
图1是根据本发明一个实施例的量产型激光直写光刻机的结构框图。该量产型激光直写光刻机可应用于集成电路制造，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
如图1所示，该量产型激光直写光刻机100，包括：移动平台110、对准相机120、光学引擎130和移载装置140。
其中，移动平台110包括多个区域111，例如图2所示。每个区域111内安装有单个或多个光学引擎130。可以理解的是，每个区域111内均可放置一片晶圆，从而多个区域111可同时放置多个晶圆，即移动平台110可同时放置多个晶圆。每个区域111内安装有单个或多个光学引擎130，从而可实现对多个区域111对应的多个晶圆进行同时曝光，从而提高曝光效率。
光学引擎130只对对应区域111内的晶圆进行曝光，光学引擎130根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光。即，每个光学引擎130仅对其对应所在区域111内的晶圆进行曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光精度。
对准相机120设置在光学引擎130的同轴或旁轴，用于根据晶圆上的Mark位置对晶圆进行对准。
移载装置140用于移取晶圆，将晶圆移入或移出移动平台110。即，移载装置140用于将晶圆移入至移动平台110上对应的区域111内，或者将晶圆从对应的区域111内移出。从而，通过移载装置140可实现晶圆的上下料。
从而，该量产型激光直写光刻机100，移动平台110分为多个区域111，每个区域111可以放置一片晶圆，每个区域111内设置有单个或多个光学引擎130，对准相机120设置在光学引擎130的同轴或旁轴，光学引擎130负责对应区域111内晶圆的曝光。从而，能够同时对对应放置在多个区域111内的多片晶圆进行同时曝光，提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎130对其进行曝光，光学引擎130只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
在本发明的一个实施例中，光学引擎130可由空间光调制器构成，具体例如由激光准直透镜构成，从而可提高曝光效率高、曝光速度和可靠性，同时降低曝光能耗。
在本发明的一个实施例中，光学引擎130仅对移动平台110上其对应所在区域内的晶圆进行曝光。具体而言，即移动平台110上多个区域111内设置的光学引擎130之间相互独立工作，每个区域111内的光学引擎130仅对该区域111内的晶圆进行曝光处理，从而可实现多个晶圆同时曝光，同时缩短了曝光行程，提高了曝光精度。换言之，对每片晶圆配置有专门的光学引擎130对其进行曝光，光学引擎130只负责其所在区域内的晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光精度；多个光学引擎130可实现多个晶圆同时曝光。
在本发明的一个实施例中，光学引擎130例如通过支架固定在移动平台110上其对应所在区域111内。即，设置在移动平台110每个区域111内的单个或多个光学引擎130均通过支架固定在对应的该区域111内，从而提高安装稳固性，以便固定在该区域111内的光学引擎130仅负责对该区域111内的晶圆进行曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光精度。
在本发明的一个实施例中，移动平台110可同步在步进方向和扫描方向移动。结合图2所示，步进方向即X方向，扫描方向即Y方向，即移动平台110可同步在步进方向X和扫描方向Y移动，从而提高了移动平台110的灵活性和适配性。
在具体实施例中，移动平台110沿步进方向X和扫描方向Y运动，对准相机120根据晶圆上的Mark位置对准晶圆，相应区域111内的光学引擎130对该区域111内的晶圆进行曝光，从而实现对多片晶圆的同时曝光，提高了曝光效率和曝光精度。
在本发明的一个实施例中，移动平台110可同时将多个晶圆移入或移出台面，从而提高晶圆的移动效率。
在具体实施例中，移动平台110上的多个区域例如按照M列N行方式进行排布，以便对应放置以M列N行方式排布的多个晶圆。
在本发明的一个实施例中，结合图3所示，移载装置140包括移载机(图中未示出)或机械手141，移载机或机械手141上设置有移料吸，移料吸盘1411具有多个吸盘。
在本发明的一个实施例中，移载机或机械手141通过移料吸盘1411同时将多个晶圆移入或移出移动平台110。
具体的，在图3所示示例中，以移载装置140包括机械手141为例，机械手141可为多个，每个机械手141上设置有移料吸盘1411，即移载装置140具有多个移料吸盘1411，从而可同时抓取多个晶圆，将多个晶圆同时移入或移出移动平台110，实现多个晶圆同时上下料，从而提高了上下料效率，进而利于提升曝光机收放板效率。
其中，结合图3所示，每个移料吸盘1411包括多个吸盘，多个吸盘可同时抓取多个晶圆，提高抓取的牢固性，避免晶圆移动过程中发生掉落而产生浪费，从而提高了晶圆上下料过程的可靠性，也利于节约成本。
在具体实施例中，移载机或机械手141例如通过电控系统控制，移载机或机械手141上的多个移料吸盘1411例如以M*N阵列的方式排布，对应于移动平台110上多个区域111内放置的多个晶圆的排布方式。从而，移载机或机械手141通过移料吸盘1411把M*N阵列的晶圆对应移到移动平台110的多个区域111中，实现晶圆上料，进而移动平台110将晶圆送到指定曝光区域111进行曝光，曝光结束后，移载机或机械手141通过移料吸盘1411将晶圆移走，实现晶圆下料。
在具体实施例中，结合图1、图2和图3所示，该量产型激光直写光刻机100，包括移动平台110、光学引擎130、对准相机120和移载装置140，移载装置140包括移载机或机械手141。移动平台110分为多个区域111，每个区域111可放置一片晶圆，每个区域111的上方安装有单个或多个光学引擎130，每个区域111的光学引擎130只负责该区域内晶圆的曝光。移载机或机械手141负责把晶圆移入或移出移动平台110上对应的区域111。
具体的，移动平台110移出台面，移载机或机械手141通过移料吸盘1411将N行*M列的晶圆送到移动平台110的对应区域位置，晶圆可通过真空吸附固定在移动平台110上；移动平台110把晶圆推到指定曝光区域，每个区域位置对应的光学引擎130负责对该区域内的晶圆进行曝光；移动平台110沿步进方向X和扫描方向Y同步移动，对准相机120根据Mark位置对每片晶圆进行对准；光学引擎130根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光；曝光结束后，移载机或机械手141通过移料吸盘1411将曝光过的晶圆移取到指定位置，即将曝光过的晶圆移出移动平台110。
在具体实施例中，该量产型激光直写光刻机100的具体控制过程如下：
1)提供移动平台110，移动平台110分为多个区域111，每个区域111内可放置一片晶圆。
2)移动平台110移出台面，移载机或机械手141使用移料吸盘1411将晶圆移到移动平台110的预对准位置，使用寻边器对晶圆位置进行预对准处理。
3)移载装置将预对准过的晶圆移入移动平台相对应的区域。
4)对准相机120根据晶圆上的Mark位置对晶圆进行对准。
5)光学引擎130根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光。
6)晶圆曝光结束，移载机或机械手141使用移料吸盘1411将曝光过的晶圆移出移动平台110。
从而，在该具体实施例中，该量产型激光直写光刻机100，能同时曝光多片晶圆，解决集成电路制造曝光产率低的问题，从而实现集成电路制造和晶圆级封装的量产，其中每片晶圆有专门的光学引擎130对其进行曝光，光学引擎130只负责对应区域位置晶圆的曝光，缩短了曝光行程，提高了曝光精度。另外，该量产型激光直写光刻机100具有包括多个移料吸盘1411的移载机或机械手141，从而可以同时移取多个晶圆，大大提高了晶圆上下料效率，进而利于提升曝光机收放板效率。从而，该量产型激光直写光刻机100可有效应用于集成电路制造设备或集成电路制造工艺中。
根据本发明实施例的量产型激光直写光刻机，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，从而提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎对其进行曝光，光学引擎只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
本发明的进一步实施例提出了一种集成电路制造设备，该设备包括本发明上述任意一个实施例所描述的量产型激光直写光刻机。
从而，该集成电路制造设备在进行激光直写光刻时，其具体实现方式与本发明上述任意一个实施例所描述的量产型激光直写光刻机的具体实现方式类似，具体请参见量产型激光直写光刻机部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
根据本发明实施例的集成电路制造设备，其具有的量产型激光直写光刻机，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，从而提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎对其进行曝光，光学引擎只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
另外，根据本发明上述实施例的集成电路制造设备的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
本发明的实施例还提出了一种量产型激光直写光刻机的控制方法。其中，涉及的所述量产型激光直写光刻机例如为本发明上述任意一个实施例所描述的量产型激光直写光刻机100。该量产型激光直写光刻机的控制方法可应用于集成电路制造，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
图4是根据本发明一个实施例的量产型激光直写光刻机的控制方法的流程图。如图4所示，该量产型激光直写光刻机的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供移动平台，移动平台分包括多个区域，每个区域对应放置一片晶圆。
步骤S2：移动平台移出台面，移载装置将晶圆移到移动平台上的预对准位置，利用寻边器对每片晶圆位置进行预对准处理。
步骤S3：移载装置将预对准过的晶圆移到移动平台相对应的区域。
步骤S4：对准相机根据晶圆上的Mark位置对晶圆进行对准。
步骤S5：光学引擎根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光。
步骤S6：晶圆曝光结束，移载装置将曝光过的晶圆移出移动平台。
需要说明的是，本发明实施例的量产型激光直写光刻机的控制方法在进行激光直写光刻控制时，其具体实现方式与本发明上述任意一个实施例所描述的量产型激光直写光刻机的具体实现方式类似，具体请参见量产型激光直写光刻机部分的描述，为了减少冗余，此处不再赘述。
根据本发明实施例的量产型激光直写光刻机的控制方法，能够同时对多个区域的多片晶圆进行曝光，从而提高了曝光效率；其中每片晶圆有专门的光学引擎对其进行曝光，光学引擎只负责对应区域位置晶圆的曝光，从而缩短了曝光行程，提高了曝光对位精度。由此，解决了集成电路曝光效率低的问题，极大提高了曝光产能，进而利于实现集成电路制造和晶圆级封装的量产。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种量产型激光直写光刻机，其特征在于，应用于集成电路制造，所述量产型激光直写光刻机，包括：移动平台、对准相机、光学引擎和移载装置，其中，
所述移动平台包括多个区域，每个所述区域内安装有多个光学引擎；
所述光学引擎根据晶圆上的Mark位置对每个镜头进行图形数据变换处理，并根据变换后得到的图形位置数据在各晶圆相对应的位置进行曝光，所述光学引擎仅对所述移动平台上其对应所在区域内的晶圆进行曝光，所述光学引擎通过支架固定在所述移动平台上其对应所在区域内；
所述对准相机设置在所述光学引擎的同轴或旁轴，所述对准相机根据晶圆上的Mark位置对晶圆进行对准；
所述移载装置用于移取所述晶圆，将所述晶圆移入或移出所述移动平台，所述移载装置包括多个移载机或多个机械手，所述移载机或机械手上设置有多个移料吸盘，所述移料吸盘包括多个吸盘，所述移载机或机械手通过多个所述移料吸盘同时将多个晶圆移入或移出所述移动平台。
2.根据权利要求1所述的量产型激光直写光刻机，其特征在于，所述光学引擎由空间光调制器构成。
3.根据权利要求1所述的量产型激光直写光刻机，其特征在于，所述移动平台可同步在步进方向和扫描方向移动。
4.一种集成电路制造设备，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的量产型激光直写光刻机。
5.一种如权利要求1-3任一项所述的量产型激光直写光刻机的控制方法，其特征在于，应用于集成电路制造，所述方法包括以下步骤：
提供移动平台，所述移动平台包括多个区域，每个所述区域对应放置一片晶圆；
所述移动平台移出台面，移载装置将所述晶圆移到所述移动平台上的预对准位置，利用寻边器对晶圆位置进行预对准处理；
移载装置将预对准过的晶圆移入移动平台相对应的区域；
对准相机根据晶圆上的Mark位置对晶圆进行对准；
所述光学引擎根据晶圆上的Mark位置进行对准曝光，其中，每个所述区域内安装有多个光学引擎，所述光学引擎仅对所述移动平台上其对应所在区域内的晶圆进行曝光；
晶圆曝光结束，所述移载装置将曝光过的晶圆移出所述移动平台。
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