CN116149143A - 套刻曝光机及套刻曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种套刻曝光机及套刻曝光方法，套刻曝光机包括缓存站、工作站、曝光灯和上料组件，工作站设置有两个，工作站包括承片台、工作站驱动机构、掩膜版安装架，承片台用于承载晶圆，掩膜版安装架用于安装掩膜版；承片台能够运动至粗对准位置、精对准位置和曝光位置；上料组件包括两个机械手，一个机械手将晶圆从预对准台转移到粗对准位置的承片台，另一个机械手将晶圆从料盒转移到预对准台上；当其中一个工作站的承片台处于曝光位置，另一工作站的承片台处于粗对准位置或者精对准位置。该套刻曝光机，两个工作站可以交替进行曝光和交替进行晶圆的上料，套刻曝光机的生产节拍比较紧凑，对晶圆的加工效率较高。

Description

套刻曝光机及套刻曝光方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种套刻曝光机及套刻曝光方法。

背景技术

套刻曝光机是常用的一种用于对晶圆进行光刻的设备。套刻曝光机通常包括承片台，承片台用于承载晶圆；承片台上的晶圆会被输送至套刻曝光机的曝光工位，在曝光位置晶圆会与掩膜版贴合，曝光灯发出的且穿过掩膜版的光线会照射到晶圆上，从而在晶圆的芯片上形成所需要的图形。

现有技术中，部分设备仅设置一个曝光工位，设备对晶圆的处理量不高，导致对晶圆的加工效率不高。为了提高机器对晶圆的加工效率，某些套刻曝光机可能会设置有多个承片台和多个曝光工位，然而在设置有多个曝光工位时，机器中的各个模块配合不佳，生产节奏不够紧凑，导致套刻曝光机仍存在加工效率不高的问题。

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，本发明提出一种套刻曝光机，其生产节拍较紧凑，对晶圆的加工效率较高。

本发明还提出一种套刻曝光方法。

根据本发明的第一方面实施例的套刻曝光机，包括：缓存站，用于承载晶圆；工作站，设置有两个，所述工作站包括承片台、工作站驱动机构和掩膜版安装架，所述承片台用于承载晶圆，所述掩膜版安装架用于安装掩膜版，所述工作站驱动机构与所述承片台连接，所述工作站驱动机构能够驱动所述承片台运动以使所述承片台运动至粗对准位置、曝光位置和精对准位置，当所述承片台位于所述粗对准位置，所述承片台与所述掩膜版相互错开，当所述承片台位于所述精对准位置，所述承片台上的所述晶圆与所述掩膜版贴合；曝光灯，设置于两个所述工作站之间，所述曝光灯用于发出光线并照射所述掩膜版，当所述承片台位于所述曝光位置，所述承片台上的所述晶圆与所述掩膜版贴合且均位于所述曝光灯的下方；第一上料机械手，能够抓取或吸取所述晶圆；第一上料驱动机构，与所述第一上料机械手连接，所述第一上料驱动机构能够驱动所述第一上料机械手在所述缓存站和两个所述工作站之间移动，以使所述第一上料机械手将所述晶圆从所述缓存站转移至位于所述粗对准位置的所述承片台；当其中一个工作站的所述承片台处于曝光位置时，另一工作站的所述承片台处于粗对准位置或精对准位置。

根据本发明第一方面实施例的，至少具有如下有益效果：本发明的套刻曝光机，设置有两个能够对晶圆进行曝光的工作站，单台机器单位时间内能够处理的晶圆数量较多。此外，两个工作站的工作流程可以是错开的，两个工作站可以交替进行曝光和交替地进行晶圆的上料，套刻曝光机的生产节拍比较紧凑。因此，本发明的套刻曝光机对晶圆的加工效率较高。

根据本发明的一些实施例，所述缓存站还包括：预对准台，用于承载所述晶圆；第一驱动机构，与所述预对准台连接，所述预对准台的中轴线为第一轴线，所述第一轴线竖直设置，在所述第一驱动机构的驱动下，所述预对准台能够绕所述第一轴线转动且能够升降；第二驱动机构；定位板，设置有两个，所述第二驱动机构用于驱动两个定位板相互靠拢或相互分离，当两个所述定位板相互抵接，两个所述定位板共同限定出能够容纳所述晶圆的定位孔，所述定位孔的孔壁能够与所述晶圆的边缘抵接；第一视觉检测装置，设置于所述预对准台的上方并朝下设置，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述第一视觉检测装置通讯连接；所述第一视觉检测装置能够检测所述缓存站上的所述晶圆是否偏移，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构根据所述第一视觉检测装置的检测结果运行，从而对所述晶圆纠偏。

根据本发明的一些实施例，所述工作站驱动机构用于驱动所述承片台沿第一水平方向、第二水平方向运动，所述第一水平方向和所述第二水平方向垂直，所述承片台的中轴线为第二轴线，所述第二轴线竖直设置，所述工作站驱动机构还能够驱动所述承片台所述第二轴线转动；所述工作站还包括第二视觉检测装置，所述第二视觉检测装置与所述工作站驱动机构通讯连接；所述第二视觉检测装置能够检测位于所述粗对准位置的所述承片台上的所述晶圆是否偏移，所述工作站驱动机构能够根据所述第二视觉检测装置的检测结果驱动所述承片台运动，从而对所述晶圆纠偏。

根据本发明的一些实施例，所述工作站还包括视觉驱动机构，所述视觉驱动机构与所述第二视觉检测装置连接，所述视觉驱动机构用于驱动所述第二视觉检测装置运动，以使所述第二视觉检测装置运动至第一检测位置和第二检测位置；当所述第二视觉检测装置位于所述第一检测位置且所述承片台位于所述粗对准位置，所述承片台和所述掩膜版相互错开，所述第二视觉检测装置位于所述承片台的上方，所述第二视觉检测装置检测位于所述粗对准位置的所述承片台上的所述晶圆是否偏移；当所述第二视觉检测装置位于所述第二检测位置且所述承片台处于曝光位置，所述第二视觉检测装置位于所述掩膜版的上方，所述第二视觉检测装置检测所述晶圆和所述掩膜版是否对准。

根据本发明的一些实施例，所述套刻曝光机还包括：下料台，用于承载所述晶圆；次品台，用于承载所述晶圆；下料机械手，能够抓取或吸取所述晶圆；下料驱动机构，与所述下料机械手连接，所述下料驱动机构能够驱动所述下料机械手在所述承片台、所述下料台和所述次品台之间运动，所述下料机械手能够将所述曝光位置的晶圆转移至所述次品台或转移至所述下料台。

根据本发明的一些实施例，还包括：上料台，包括用于承载所述晶圆的料盒；第二上料机械手，能够抓取或吸取所述晶圆；第二上料驱动机构，与所述第二上料机械手连接，所述第二上料驱动机构能够驱动所述第二上料机械手在所述料盒和所述预对准台之间运动，以使所述第二上料机械手将所述晶圆从所述料盒转移至所述预对准台；当所述第一上料机械手位于所述预对准台时，所述第二上料机械手位于所述料盒；当所述第一上料机械手位于所述粗对准位置处的所述承片台时，所述第二上料机械手位于所述预对准台。

根据本发明的第二方面实施例的套刻曝光方法，包括以下步骤：使所述工作站的承片台在粗对准位置和曝光位置之间往复运动，且当其中一个所述工作站的所述承片台处于所述曝光位置时，另一所述工作站的所述承片台处于所述粗对准位置或所述精对准位置；所述第一上料驱动机构驱动所述第一上料机械手运动，使所述第一上料机械手将所述缓存站上的所述晶圆转移至位于所述粗对准位置的所述承片台上；所述工作站驱动机构驱动所述承片台运动至所述曝光位置；开启曝光灯，使曝光灯照射位于所述曝光位置的所述掩膜版以及晶圆。

根据本发明的一些实施例，所述套刻曝光方法还包括：在将所述预对准台上的所述晶圆转移至所述承片台上之前，对缓存站上的晶圆进行预对准以使第一视觉检测装置判定所述晶圆位置正确；所述预对准包括：所述第二驱动机构驱动两个所述定位板相互靠拢并形成定位孔，并使所述定位孔的孔壁与所述晶圆的边缘抵接；所述第一驱动机构驱动所述预对准台绕第一轴线转动以使所述晶圆自转，所述第一轴线为所述预对准台的中轴线且所述第一轴线竖直设置。

根据本发明的一些实施例，所述套刻曝光方法还包括：在所述晶圆转移至所述粗对准位置处的所述承片台之后，对所述晶圆进行粗对准以使所述第二视觉检测装置判定所述晶圆位置正确；所述粗对准包括以下步骤：所述工作站驱动机构根据所述第二视觉检测装置的检测结果，驱动所述承片台作以下三种运动中的至少一者：沿第一水平方向移动、沿第二水平方向移动和绕第二轴线转动；其中，所述第一水平方向和所述第二水平方向垂直，所述承片台的中轴线为第二轴线，所述第二轴线竖直设置。

根据本发明的一些实施例，当所述承片台位于所述粗对准位置，所述第二视觉检测装置检测所述晶圆是否与所述掩膜版对准；若所述晶圆与所述掩膜版未对准，则所述工作站驱动机构驱动所述承片台运动，直至所述晶圆与所述掩膜版对准。

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

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明一实施例中的套刻曝光机的立体示意图；

图2为图1中的套刻曝光机的俯视图；

图3为图1中的套刻曝光机的主体部分(包括工作站、上料组件和缓存站)的示意图；

图4为图3中主体部分的工作站驱动机构、承片台和掩膜版安装架的示意图；

图5为图4中的掩膜版安装架未安装掩膜版时的示意图；

图6为图1中的上料组件的内部结构示意图；

图7为图1中的上料台的示意图；

图8为图1中的缓存站的示意图；

图9为本发明另一实施例中锥形桶的导向面与晶圆的配合关系示意图；

图10为图1中的下料组件的内部结构示意图；

图11为图10中的下料机械手取走衔接位置的承片台上的晶圆时的示意图；

图12为图10中的下料机械手移动至下料台时的示意图；

图13为图10中的下料机械手移动至次品台时的示意图；

图14为本发明一实施例中的套刻曝光方法的示意图。

附图标记：

100-套刻曝光机，101-机架，102-上料组件，103-上料台，104-下料台，105-工作站，106-缓存站，107-下料组件，108-次品台；

201-第一上料机械手，202-第二上料机械手，203-工作站驱动机构，204-承片台，205-视觉驱动机构，206-掩膜版，207-第二视觉检测装置，208-曝光位置；

301-掩膜版安装架，302-透光孔，303-安装槽；

401-第一皮带轮，402-第二皮带轮，403-连接皮带，404-固定块，405-取料电机；

501-转盘，502-料盒，503-升降机构，504-晶圆，505-转动机构，506-传感器，507-伸缩机构；

601-预对准台，602-锥形桶，603-第一视觉检测装置，604-定位孔，605-导向面，606-第一驱动机构，607-定位板；

701-第一直线模组，702-第二直线模组，703-下料机械手。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种套刻曝光机100，套刻曝光机100包括缓存站106、工作站105、第一上料机械手201、曝光灯和第一上料驱动机构。

缓存站106、第一上料机械手201和第一上料驱动机构均仅设置有一个，工作站105设置有两个，缓存站106设置在两个工作站105之间。图1和图2中，两个工作站105沿左右方向分布，在左右方向上缓存站106位于两个工作站105之间。第一上料驱动机构与第一上料机械手201连接，第一上料驱动机构用于驱动第一上料机械手201在缓存站106和两个工作站105之间运动。图1和图2中未具体示出第一上料驱动机构和第一上料机械手201，图1和图2中，第一上料驱动机构和第一上料机械手201属于套刻曝光机100的上料组件102的一部分。

参照图3和图4，工作站105包括承片台204、工作站驱动机构203、掩膜版安装架301。缓存站106和承片台204均用于承载晶圆504。图1至图6中未示出晶圆504，晶圆504的形状可参照图7。掩膜版安装架301用于安装掩膜版206。掩膜版安装架301的结构可参照图5，掩膜版安装架301设置有透光孔302，透光孔302的外围设置有安装槽303；结合图4和图5，掩膜版206的边缘部分可以容纳在安装槽303中。

曝光灯未在图中示出，下面大致说明曝光灯的安装位置：参照图1，套刻曝光机100可以包括机架101和机壳(机壳未示出)，机壳连接于机架101的顶部，并将机架101上的核心部件(缓存站106、工作站105等)罩住，曝光灯安装于机壳的内侧的顶部。曝光灯设置在两个工作站105之间，参照图3，图3中示出了曝光位置208，曝光灯设置在曝光位置208的上方。当掩膜版206的底面与晶圆504的顶面贴合后，曝光灯发出的光线可以穿过掩膜版206(具体是穿过掩膜版206的透光区域)和透光孔302并照射到晶圆504上，从而在晶圆504上刻出所需要的图形。

工作站驱动机构203与承片台204连接，在工作站驱动机构203的驱动下，承片台204可以运动至“粗对准位置”和“曝光位置”。当承片台204处于曝光位置208时，承片台204上的晶圆504与掩膜版206贴合，此时曝光灯可以开启，从而对晶圆504进行曝光。具体地，图3中，对于任一工作站105，承片台204与掩膜版安装架301前后错开，承片台204也与掩膜版206相互错开，承片台204位于掩膜版安装架301的前方，两个承片台204此时均位于粗对准位置。图3中掩膜版安装架301被遮挡而未被示出，掩膜版安装架301的位置可以大致参考图3中掩膜版206的位置。图4中，对于任一工作站105，承片台204位于掩膜版206的正下方，承片台204上的晶圆504可以与掩膜版206底面贴合，且掩膜版206和曝光灯错开，两个承片台204此时均位于“精对准位置”。“精对准位置”为承片台204在粗对准位置和曝光位置208之间往返途中的一个位置。结合图3和图4，以附图中左侧的工作站105为例，左侧的承片台204和掩膜版206贴合后，一同向右移动便可以移动至曝光位置208。

为了转移晶圆504，第一上料机械手201可以抓取或者吸取晶圆504。在图6所示的实施例中，第一上料机械手201设置为能够吸取晶圆504的形式，这样可以减少对晶圆504的损伤；第一上料机械手201的表面可以设置有吸附孔，第一上料机械手201可以通过管路与真空泵连接，真空泵为第一上料机械手201提供吸力，以使第一上料机械手201吸取晶圆504。本发明下文将要提及的其他机械手(例如第二上料机械手202、下料机械手703)也可以采用与第一上料机械手201相同的结构。第一上料机械手201将晶圆504从缓存站106转移至承片台204的过程大致如下：第一上料机械手201移动至缓存站106的上方，第一上料机械手201吸取晶圆504；然后，第一上料机械手201移动至承片台204的上方，第一上料机械手201解除对晶圆504的吸附，从而将晶圆504放置到承片台204上。

两个工作站105共用一个缓存站106、一个第一上料机械手201和一个曝光灯，在套刻曝光机100的运行过程中，两个工作站105的工作流程是相互错开的，当其中一个工作站105的承片台204处于曝光位置时，另一个工作站105的承片台204处于粗对准位置。当左侧的工作站105的承片台204转移至曝光位置时，右侧的承片台204可以位于粗对准位置(可参照图3中右侧的承片台204的位置和状态)。即左侧的工作站105中的晶圆504在曝光时，右侧的工作站105可以在装载晶圆504或准备装载晶圆504，第一上料机械手201可以将晶圆504放置到右侧的工作站105的承片台204上。当左侧的工作站105的晶圆504曝光完成后，曝光后的晶圆504被取走(取走曝光后的晶圆504的机构将在下文介绍)，左侧的工作站105的承片台204向前运动复位至粗对准位置，准备接收下一个需要曝光的晶圆504。在左侧的工作站105的承片台204复位至粗对准位置的过程中，右侧的工作站105的承片台204向后运动至曝光位置，第一上料机械手201也复位至缓存站106处，准备将缓存站106的晶圆504转移至左侧的工作站105的承片台204上。即，当其中一个承片台204处于曝光位置208时，第一上料机械手201可以将缓存站106的晶圆504转移至另一个处于粗对准位置的承片台204上。

类似地，当其中一个工作站105的承片台204处于曝光位置208时，另一个工作站105的承片台204也可以处于精对准位置。当其中一个工作站105的晶圆504曝光结束后，该工作站的承片台离开曝光位置208，另一个工作站105的承片台和掩膜版移动至曝光位置208。

本发明的套刻曝光机100，设置有两个能够对晶圆504进行曝光的工作站105，单台机器单位时间内能够处理的晶圆504数量较多。此外，由于当其中一个工作站105的承片台204处于曝光位置时，另一个工作站105的承片台204处于粗对准位置或精对准位置，两个工作站105可以交替进行曝光和交替接收缓存站106的晶圆504，其中一个工作站105进行曝光时，另一个工作站105在进行曝光前的准备工作，套刻曝光机100的生产节拍比较紧凑。因此，本发明的套刻曝光机100对晶圆504的加工效率较高。而且，该套刻曝光机100中，两个工作站共用一个缓存站106、一个第一上料机械手201和一个曝光灯，这有利于节省套刻曝光机100的成本。

基于上述发明构思，本发明还提供了一种套刻曝光方法，该套刻曝光方法可以通过本发明中的套刻曝光机100实现。套刻曝光方法包括以下步骤：

S00：使工作站的承片台在粗对准位置和曝光位置之间往复运动，且满足：当其中一个工作站的承片台处于曝光位置时，另一工作站的承片台处于粗对准位置或精对准位置；

S10：第一上料驱动机构驱动第一上料机械手201运动，使第一上料机械手201将缓存站106上的晶圆504转移至位于粗对准位置的承片台204上；

S20：工作站驱动机构203驱动承片台204运动至曝光位置，从而使承片台204上的晶圆504与掩膜版206贴合；

S30：开启曝光灯，使曝光灯照射位于曝光位置208的掩膜版206以及晶圆504；

利用上述套刻曝光方法可以提高对晶圆504的套刻效率。

下面再对本发明的套刻曝光机100的其他结构和套刻曝光方法的其他步骤进行补充说明。

在一实施例中，为了保证晶圆504在承片台204上的位置稳定性，承片台204的顶面可以开设有吸附孔，当晶圆504放置到承片台204上之后，真空泵提供的吸力可以让晶圆504紧贴承片台204。此外，为了方便曝光后取走承片台204上的晶圆504，工作站105还可以包括多个顶针，顶针可以相对于承片台204升降，且顶针的顶端可以从承片台204的顶面伸出。顶针的顶端包有泡棉或硅胶，以免顶针损伤晶圆504。解除对晶圆504的吸附后，顶针可以向上伸出将晶圆504从承片台204顶起一段距离，方便后续将晶圆504取走。

在一实施例中，套刻曝光机100还包括上料台103，上料组件102还包括第二上料机械手202和第二上料驱动机构。图1中，上料台103位于套刻曝光机100的右端；第二上料机械手202的位置可以参照图3。上料台103用于承载晶圆504，第二上料机械手202能够抓取或吸取晶圆504，第二上料驱动机构与第二上料机械手202连接，第二上料驱动机构能够驱动第二上料机械手202在上料台103和缓存站106之间运动，以使第二上料机械手202将晶圆504从上料台103转移至缓存站106。上料台103存放有多个待加工的晶圆504。第二上料机械手202将晶圆504从上料台103转移至缓存站106后，第一上料机械手201再将缓存站106上的晶圆504转移至承片台204处。

参照图7，在一实施例中，上料台103可以包括转盘501和料盒502。料盒502设置有多个，多个料盒502沿转盘501的周向间隔分布，每一料盒502可以容纳多个晶圆504，同一料盒502中的多个晶圆504沿上下方向间隔设置。第二上料机械手202可以伸进开口朝向第二上料机械手202的那一个料盒502中，第二上料机械手202每一次取料都将料盒502内最下方的晶圆504取出。当某一个料盒502中的晶圆504全部被取走后，转盘501转动，使下一料盒502朝向第二上料机械手202。

参照图7，在一实施例中，上料台103还可以包括升降机构503、转动机构505、伸缩机构507和传感器506，套刻曝光机100包括机架101。转盘501、升降机构503和转动机构505均可以安装在机架101上。转动机构505可以包括电机；转动机构505用于驱动转盘501转动，以切换朝向第二上料机械手202的料盒502；伸缩机构507可设置为气缸，伸缩机构507可驱动传感器506沿左右方向水平运动。升降机构503可以设置为丝杆直线模组，升降机构503驱动料盒502相对于转盘501升降。传感器506相对于机架101固定，不随转盘501一同转动。

图7中所有的料盒502均未被升降机构503顶起。基于图7，当朝向第二上料机械手202的那一个料盒502(左侧的料盒502)升起后，伸缩机构507驱动传感器506向右运动并伸入料盒502中，传感器506位于料盒502中最底部的晶圆504的下方。传感器506可以是高度传感器506或者距离传感器506，传感器506检测料盒502中最底部的晶圆504与传感器506之间的距离。第二上料机械手202伸入料盒502并将最底部的晶圆504取出后，传感器506测得的距离值增大，基于传感器506的测量值的变化，升降机构503可以向下移动一定距离，从而使接下来将要被取走的晶圆504的高度与第二上料机械手202相互适配。当料盒502中的全部晶圆504被取走后，传感器506可以退出料盒502，料盒502下降并落在转盘501上，转盘501转动，使另一料盒502移动至升降机构503的上方并使该料盒502的开口朝向第二上料机械手202。随后，新的料盒502可以被升降机构503顶起。

参照图6，在一实施例中，第二上料驱动机构包括取料电机405、连接皮带403、第一皮带轮401、第二皮带轮402、固定块404、安装架。安装架可以固定在机架101上。第一皮带轮401和第二皮带轮402分别安装在固定块404的两端。连接皮带403绕设第一皮带轮401和第二皮带轮402，固定块404固定于连接皮带403，第二上料机械手202与固定块404固定连接。电机驱动第一皮带轮401或第二皮带轮402转动，从而驱动连接皮带403运动。其中，电机可以通过图6中未示出的其他皮带轮和皮带的传动带动第一皮带轮401或第二皮带轮402转动。第二上料机械手202会随连接皮带403的运动而运动，从而在缓存站106和上料台103之间转移。当然，在另一些实施例中，第二上料驱动机构也可以替换为其他直线模组。

需要说明的是，若为了方便第二上料机械手202取料，第二上料驱动机构还可以设置有驱动第二上料机械手202升降的功能。例如，固定块404上固定有气缸，气缸连接第二上料机械手202，气缸驱动第二上料机械手202相对于固定块404升降。又或者，第二上料驱动机构不具备驱动第二上料机械手202升降的功能，而是通过料盒502的升降来配合第二上料机械手202的取料。

用于驱动第一上料机械手201运动的第一上料驱动机构的具体结构，可以设置为与第二上料驱动机构相同，此处不重复描述。为了提高套刻曝光机100的生产节拍的紧凑性，在一实施例中，当第二上料机械手202位于上料台103的时候，第一上料机械手201可以位于缓存站106处；当第二上料机械手202位于缓存站106的时候，第一上料机械手201可以位于其中一个承片台204(该承片台204位于其粗对准位置)上。即，在第二上料机械手202将上料台103处的晶圆504转移至缓存站106这一过程进行的同时，第一上料机械手201将缓存站106的晶圆504转移至承片台204上；在第二上料机械手202复位至上料台103的这一过程进行的同时，第一上料机械手201可以复位至缓存站106处。

在一些实施例中，套刻曝光机100具备对晶圆504进行预对准的功能，即，在将晶圆504从缓存站106转移至承片台204之前，先对晶圆504进行定位和纠偏，以免晶圆504放置到承片台204后位置偏差过大而影响后续的曝光。

参照图8，在一实施例中，缓存站106包括预对准台601、第一驱动机构606、第一视觉检测装置603、第二驱动机构(未示出)以及两个定位板607。预对准台601用于承载晶圆，若将预对准台601的中轴线记为第一轴线(第一轴线竖直设置)，那么在第一驱动机构606的驱动下，预对准台601能够绕第一轴线转动(即自转)。第二驱动机构用于驱动两个定位板607相互靠拢或相互分离，如图8所示，当两个定位板607相互抵接时，两个定位板607共同限定出能够容纳晶圆的定位孔604，定位孔604的孔壁能够与晶圆抵接。第一视觉检测装置603设置在缓存站106的上方，并朝下设置。此处所述的“朝下”是指第一视觉检测装置603的相机的镜头朝下。第一视觉检测装置603用于检测缓存站106的晶圆504是否偏移。第一驱动机构606和第二驱动机构均与第一视觉检测装置603通讯连接，第一驱动机构606和第二驱动机构用于根据第一视觉检测装置603的检测结果而运行，从而对晶圆504进行纠偏。第一视觉检测装置603可以检测晶圆上的纵横沟槽或者标记点的位置，从而判断晶圆是否位于正确的位置和角度。

基于图8所示的缓存站106，预对准的过程大致如下：晶圆被放置到预对准台601之后，第二驱动机构驱动两个定位板607靠拢，两个定位板607靠拢的过程中，定位板607可以逐渐将晶圆推至正确的位置上；当两个定位板607相互抵接后，第一驱动机构606驱动预对准台601自转，直至将晶圆调整至正确的角度。

为了对晶圆进行预对准，在另一实施例中，缓存站106可以包括预对准台601、第一驱动机构606、第一视觉检测装置603以及如图9所示的锥形桶602；本实施例与上一实施例(图8所示的实施例)的主要区别在于，本实施例未设置第二驱动机构，两个定位板607替换为一个锥形桶602，且第一驱动机构606在预对准过程中的运动方式略有不同。具体来说，锥形桶602设置有用于容纳晶圆504的定位孔604，定位孔604的壁面包括导向面605，导向面605具体可以是锥面，导向面605位于定位孔604的壁面的顶端，导向面605自下而上逐渐朝定位孔604的中轴线收拢，导向面605能够与晶圆504的边缘抵持。第一驱动机构606能够驱动预对准台601升降以及绕第一轴线转动。

结合图9，采用锥形桶602的缓存站106的预对准过程大致如下：晶圆504被放置到预对准台601之后，第一驱动机构606驱动预对准台601下降，在预对准台601和晶圆504的下降过程中，在晶圆504自身的重力作用下和导向面605的引导作用下，晶圆504的中心逐渐与定位孔604的中心重合，从而消除晶圆504的水平位置的偏差；然乎，第一驱动机构606驱动预对准台601自转，从而驱动晶圆504自转，进而消除晶圆504的角度偏差。

第一驱动机构606的具体结构未在图中具体示出，下面简要介绍第一驱动机构606如何驱动预对准台601运动。第一驱动机构606可以包括用于驱动预对准台601转动的电机，电机可以通过传动组件与预对准台601连接，传动组件可以是齿轮组，还可以是皮带与皮带轮的组合。若缓存站106设置为包括锥形桶602的形式，那么第一驱动机构606还可以包括用于驱动预对准台601升降的气缸。电机、传动组件和预对准台601可以安装在同一个支架上，气缸安装在机架101上，气缸驱动支架升降，从而带动电机、传动组件和预对准台601升降。

在一实施例中，当晶圆504从缓存站106转移至位于粗对准位置的承片台204之后，套刻曝光机100可以对位于粗对准位置的承片台204上的晶圆504进行粗对准，以免影响后续的曝光。

具体地，参照图3，工作站105还包括第二视觉检测装置207，第二视觉检测装置207与工作站驱动机构203通讯连接，第二视觉检测装置207能够检测承片台204(处于粗对准位置时的承片台204)上的晶圆504是否偏移。类似地，第二视觉检测装置可以检测晶圆504是否位于第二预设位置上，并检测晶圆504的位置与第二预设位置之间的差距，工作站驱动机构203根据第二视觉检测装置207的检测结果驱动承片台204运动，直至晶圆504位于第二预设位置。图3中，承片台204处于粗对准位置，但第二视觉检测装置207位于承片台204的后方且位于掩膜版206上方，图3中的第二视觉检测装置207的位置并非进行粗对准时的位置。本实施例中的第二视觉检测装置207可以移动，基于图3所示状态，当需要进行粗对准时，第二视觉检测装置207可以向前移动至“第一检测位置”然后进行粗对准。位于第一检测位置的第二视觉检测装置207位于粗对准位置的承片台204的上方，并且与掩膜版206错开；当然，在另一些实施例中，也可以考虑将第二视觉检测装置207固定在粗对准位置的上方。

与第一预设位置类似，使用者可以在第二视觉检测装置207的图像采集范围内预先设定一个虚拟区域(呈圆形，与晶圆504的形状大小相匹配)，以及设定每一标记点在该虚拟区域中的预设点位，当晶圆504的边缘与该区域的边缘重合时，且所有标记点均位于相应的预设点位时，则可以认为晶圆504位于第二预设位置，晶圆504的位置正确。

对于在粗对准位置的承片台204上的晶圆504，若晶圆504的位置与第二预设位置之间有偏差，工作站驱动机构203可以驱动承片台204作以下三种运动的至少一种：沿第一水平方向运动、沿第二水平方向运动、绕第二轴线转动。当晶圆504移动到第二预设位置后(是否满足这一条件由第二视觉检测装置207判定)，粗对准结束。其中，第二轴线为承片台204的中轴线，第二轴线竖直设置，绕第二轴线转动也可以理解为承片台204自转。图3中，第一水平方向可对应左右方向，第二水平方向可对应前后方向；但是，第一水平方向和第二水平方向不作具体的限制，只要承片台204具有沿X轴和Y轴移动这两个运动自由度即可。

为了使承片台204能够沿第一水平方向、第二水平方向运动以及自转，工作站驱动机构203可以设置为XYZθ平台。需要说明的是，在工作站驱动机构203设置为XYZθ平台的情况下，工作站驱动机构203还能够驱动承片台204升降。以图3为例，原本处于粗对准位置的承片台204向后移动一段距离后，会移动至掩膜版206的正下方，然后工作站驱动机构203再驱动承片台204上升，使晶圆504与掩膜版206贴合，从而使承片台204处于精对准位置。当曝光完成后，工作站驱动机构203使承片台204下降，然后承片台204上的晶圆504被取走后(可以是被下料机械手703取走，下文会对下料机械手703进行介绍)，接下来承片台204再复位至粗对准位置。承片台204的升降功能是为了方便掩膜版206和晶圆504之间的贴合和分离，粗对准的过程可以不需要承片台204的升降。

相应地，在一实施例中，套刻曝光机100还包括步骤S11：在晶圆504转移至粗对准位置处的承片台之后，对晶圆504进行粗对准以使第二视觉检测装置207判定晶圆504位置正确。粗对准具体可以包括以下步骤：所述工作站驱动机构203根据所述第二视觉检测装置207的检测结果，驱动承片台204作以下三种运动中的至少一者：沿第一水平方向移动、沿第二水平方向移动和绕第二轴线转动。

在一实施例中，套刻曝光机100还可以具备精对准的功能，精对准是指是掩膜版206和晶圆504对准，从而保证套刻到晶圆504上的图形处于正确的位置上。

具体地，参照图3，在一实施例中，工作站105还包括视觉驱动机构205，视觉驱动机构205与第二视觉检测装置207连接，视觉驱动机构205用于驱动第二视觉检测装置207运动，以使第二视觉检测装置207运动至“第一检测位置”和“第二检测位置”。视觉驱动机构205可以设置为一直线模组，并驱动第二视觉检测装置207沿前后方向运动。图3中，两个工作站105中的第二视觉检测装置207均位于第二检测位置，即均位于掩膜版206的上方；基于图3，若需要将第二视觉检测装置207调整至第一检测位置，那么在图3中的承片台204不移动的情况下，第二视觉检测装置207可以向前移动并移动至承片台204的上方。

当第二视觉检测装置207位于第一检测位置且承片台204位于粗对准位置时，承片台204和掩膜版206相互错开(前后错开，承片台204在前)，第二视觉检测装置207位于承片台204的上方，第二视觉检测装置207检测晶圆504与所述第二预设位置之间的差距。此时第二视觉检测装置207用于辅助晶圆504的粗对准。

当第二视觉检测装置207位于第二检测位置(如图3所示状态)，且承片台204处于精对准位置时，第二视觉检测装置207位于掩膜版206的上方，第二视觉检测装置207检测晶圆504和掩膜版206是否对准。此时第二视觉检测装置207用于辅助晶圆504的精对准。

如上文所述，晶圆504上设置有标记点(记为第一标记点)；为了方便晶圆504和掩膜版206对准，掩膜版206上亦设置有标记点(记为第二标记点)，其中，第二标记点可以是一个孔。当第一标记点和第二标记点上下重合时，则晶圆504和掩膜版206对准。若第二视觉检测装置207检测到第一标记点和第二标记点之间存在偏差，工作站驱动机构203亦可以驱动承片台204运动，直至第一标记点和第二标记点重合。

若需要调整承片台204上的晶圆504的位置，则可以先让晶圆504和掩膜版206分离，然后再使晶圆504自转或水平移动，调整完成后再将晶圆504和掩膜版206贴合。这样可以晶圆504自转或水平运动时损伤掩膜版206。

结合上文，在精对准之前可以设置有粗对准。其中，粗对准的目的主要是防止精对准时第一标记点和第二标记点差距过大。若第一标记点和第二标记点相差过大，那么第一标记点可能被掩膜版206上的图形遮挡住，调整承片台204时所需要的位移量难以确定，这会影响晶圆504与掩膜版206之间的对准。所以粗对准主要是为了保证第一标记点和第二标记点之间差距在能够接受的范围内，保证第一标记点位于掩膜版206的透明区域的下方，保证第一标记点能够被识别。

相应地，在一实施例中，套刻曝光方法还包括步骤S21：对位于曝光位置的晶圆504进行精对准。精对准包括以下步骤：

S211：当所述承片台204位于所述精对准位置，所述第二视觉检测装置207检测所述晶圆504是否与所述掩膜版206对准；

S212：若所述晶圆504与所述掩膜版206未对准，则工作站驱动机构203驱动承片台204运动，直至晶圆504与所述掩膜版206对准。

参照图1和图2，在一实施例中，套刻曝光机100还包括下料台104和下料组件107，下料组件107和上料组件102分别位于工作站105的前后两侧。下料组件107包括下料驱动机构和下料机械手703。参照图1和图2，下料台104可以与上料台103设置在套刻曝光机100的同一端，下料台104可以采用与图7中的上料台103相同的结构，此处不重复描述。下料驱动机构与下料机械手703连接，下料驱动机构能够驱动下料机械手703在下料台104和工作站105之间运动，从而将曝光后的晶圆504(位于曝光位置的晶圆504)从承片台204转移至下料台104。

更具体地，参照图10，在一实施例中，下料驱动机构包括第一直线模组701、第二直线模组702、转向电机(转向电机未示出)。下料机械手703安装在第二直线模组702上，第二直线模组702和转向电机安装在第一直线模组701上，下料机械手703安装在第二直线模组702上。第一直线模组701用于驱动第二直线模组702和转向电机沿套刻曝光机100的长度方向运动(对应图10中的左右方向)，转向电机用于驱动第二直线模组702转动，以使下料机械手703处于第一姿态或第二姿态。图10中示出的为第二直线模组702处于第一姿态的状态，下料机械手703在第二直线模组702的驱动下的运动方向为套刻曝光机100的宽度方向(对应图10中的前后方向)。基于图10，当第二直线模组702逆时针转动90°后(以俯视角度来看)，第二直线模组702处于第二姿态，下料机械手703在第二直线模组702的驱动下的运动方向为套刻曝光机100的长度方向。其中，两个工作站105的排列方向为套刻曝光机100的长度方向，与长度方向垂直的那一个水平方向为套刻曝光机100的宽度方向。

这一种下料驱动机构的设置主要是为了适配工作站105和下料台104之间的布局。参照图11，下料机械手703向前伸出，然后吸取承片台204(位于衔接位置)上的已曝光的晶圆504；吸取晶圆504后，下料机械手703向后收回转动至第二姿态，然后第一直线模组701驱动下料机械手703运动至下料台104处(如图12所示)，使晶圆504插入下料台104的料盒502中。

参照图1和图2，在一实施例中，套刻曝光机100还包括次品台108，次品台108用于放置不合格的晶圆504。为了存放晶圆504，次品台108可以设置有如图13所示的料盒502。为了防止次品的晶圆504与上料台103、下料台104处的晶圆504被混淆，次品台108可以与下料台104分别设置在套刻曝光机100的两端。

若晶圆504的外观有瑕疵(例如破损、有灰尘、有油污、套刻图形位置有偏差等)，则晶圆504被判定为次品。当晶圆504被判定为次品，下料机械手703将承片台204上的晶圆504转移至次品台108；当晶圆504被判定为合格品，下料机械手703将承片台204上的晶圆504转移至下料台104。这样设置可以保证下料台104处存放的是合格的经曝光后的晶圆504。

本发明的描述中，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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (10)

1.套刻曝光机，用于对晶圆进行套刻曝光，其特征在于，包括：

缓存站，用于承载晶圆；

工作站，设置有两个，所述工作站包括承片台、工作站驱动机构和掩膜版安装架，所述承片台用于承载晶圆，所述掩膜版安装架用于安装掩膜版，所述工作站驱动机构与所述承片台连接，所述工作站驱动机构能够驱动所述承片台运动以使所述承片台运动至粗对准位置、曝光位置和精对准位置，当所述承片台位于所述粗对准位置，所述承片台与所述掩膜版相互错开，当所述承片台位于所述精对准位置，所述承片台上的所述晶圆与所述掩膜版贴合；

曝光灯，设置于两个所述工作站之间，所述曝光灯用于发出光线并照射所述掩膜版，当所述承片台位于所述曝光位置，所述承片台上的所述晶圆与所述掩膜版贴合且均位于所述曝光灯的下方；

第一上料机械手，能够抓取或吸取所述晶圆；

第一上料驱动机构，与所述第一上料机械手连接，所述第一上料驱动机构能够驱动所述第一上料机械手在所述缓存站和两个所述工作站之间移动，以使所述第一上料机械手将所述晶圆从所述缓存站转移至位于所述粗对准位置的所述承片台；

当其中一个工作站的所述承片台处于曝光位置时，另一工作站的所述承片台处于粗对准位置或精对准位置。

2.根据权利要求1所述的套刻曝光机，其特征在于，所述缓存站还包括：

预对准台，用于承载所述晶圆；

第一驱动机构，与所述预对准台连接，所述预对准台的中轴线为第一轴线，所述第一轴线竖直设置，在所述第一驱动机构的驱动下，所述预对准台能够绕所述第一轴线转动且能够升降；

第二驱动机构；

定位板，设置有两个，所述第二驱动机构用于驱动两个定位板相互靠拢或相互分离，当两个所述定位板相互抵接，两个所述定位板共同限定出能够容纳所述晶圆的定位孔，所述定位孔的孔壁能够与所述晶圆的边缘抵接；

第一视觉检测装置，设置于所述预对准台的上方并朝下设置，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述第一视觉检测装置通讯连接；

所述第一视觉检测装置能够检测所述缓存站上的所述晶圆是否偏移，所述第一驱动机构和所述第二驱动机构根据所述第一视觉检测装置的检测结果运行，从而对所述晶圆纠偏。

3.根据权利要求1所述的套刻曝光机，其特征在于，所述工作站驱动机构用于驱动所述承片台沿第一水平方向、第二水平方向运动，所述第一水平方向和所述第二水平方向垂直，所述承片台的中轴线为第二轴线，所述第二轴线竖直设置，所述工作站驱动机构还能够驱动所述承片台所述第二轴线转动；

所述工作站还包括第二视觉检测装置，所述第二视觉检测装置与所述工作站驱动机构通讯连接；

所述第二视觉检测装置能够检测位于所述粗对准位置的所述承片台上的所述晶圆是否偏移，所述工作站驱动机构能够根据所述第二视觉检测装置的检测结果驱动所述承片台运动，从而对所述晶圆纠偏。

4.根据权利要求3所述的套刻曝光机，其特征在于，所述工作站还包括视觉驱动机构，所述视觉驱动机构与所述第二视觉检测装置连接，所述视觉驱动机构用于驱动所述第二视觉检测装置运动，以使所述第二视觉检测装置运动至第一检测位置和第二检测位置；

当所述第二视觉检测装置位于所述第一检测位置且所述承片台位于所述粗对准位置，所述承片台和所述掩膜版相互错开，所述第二视觉检测装置位于所述承片台的上方，所述第二视觉检测装置检测位于所述粗对准位置的所述承片台上的所述晶圆是否偏移；

当所述第二视觉检测装置位于所述第二检测位置且所述承片台处于精对准位置，所述第二视觉检测装置位于所述掩膜版的上方，所述第二视觉检测装置检测所述晶圆和所述掩膜版是否对准。

5.根据权利要求1所述的套刻曝光机，其特征在于，所述套刻曝光机还包括：

下料台，用于承载所述晶圆；

次品台，用于承载所述晶圆；

下料机械手，能够抓取或吸取所述晶圆；

下料驱动机构，与所述下料机械手连接，所述下料驱动机构能够驱动所述下料机械手在所述承片台、所述下料台和所述次品台之间运动，所述下料机械手能够将所述曝光位置的晶圆转移至所述次品台或转移至所述下料台。

6.根据权利要求2所述的套刻曝光机，其特征在于，还包括：

上料台，包括用于承载所述晶圆的料盒；

第二上料机械手，能够抓取或吸取所述晶圆；

第二上料驱动机构，与所述第二上料机械手连接，所述第二上料驱动机构能够驱动所述第二上料机械手在所述料盒和所述预对准台之间运动，以使所述第二上料机械手将所述晶圆从所述料盒转移至所述预对准台；

当所述第一上料机械手位于所述预对准台时，所述第二上料机械手位于所述料盒处；当所述第一上料机械手位于所述粗对准位置处的所述承片台时，所述第二上料机械手位于所述预对准台。

7.套刻曝光方法，其特征在于，通过套刻曝光机对晶圆进行套刻曝光，所述套刻曝光机包括缓存站、工作站、第一上料机械手、第一上料驱动机构和曝光灯，所述工作站设置有两个，所述工作站包括承片台、工作站驱动机构和掩膜版安装架，所述承片台和所述缓存站用于承载晶圆，所述掩膜版安装架用于安装掩膜版，所述曝光灯设置于所述掩膜版安装架的上方，所述工作站驱动机构与所述承片台连接并用于驱动所述承片台运动至粗对准位置、精对准位置和曝光位置，当所述承片台处于所述粗对准位置，所述承片台与所述掩膜版错开，当所述承片台处于精对准位置，所述承片台上的所述晶圆与所述掩膜版贴合，当所述承片台处于所述曝光位置，所述承片台上的所述晶圆与所述掩膜版贴合且均位于所述曝光灯的下方；所述第一上料机械手能够抓取或吸取所述晶圆，第一上料驱动机构与所述第一上料机械手连接；

所述套刻曝光方法包括：

使所述工作站的承片台在粗对准位置和曝光位置之间往复运动，且当其中一个所述工作站的所述承片台处于所述曝光位置时，另一所述工作站的所述承片台处于所述粗对准位置或所述精对准位置；

所述第一上料驱动机构驱动所述第一上料机械手运动，使所述第一上料机械手将所述缓存站上的所述晶圆转移至位于所述粗对准位置的所述承片台上；

所述工作站驱动机构驱动所述承片台运动至所述曝光位置；

开启曝光灯，使曝光灯照射位于所述曝光位置的所述掩膜版以及晶圆。

8.根据权利要求7所述的套刻曝光方法，其特征在于，所述缓存站包括预对准台、第一驱动机构、第二驱动机构、第一视觉检测装置和两个定位板，所述预对准台用于承载所述晶圆，所述定位板设置有两个，所述第一视觉检测装置设置于所述预对准台的上方并朝下设置；

所述套刻曝光方法还包括：在将所述预对准台上的所述晶圆转移至所述承片台上之前，对缓存站上的晶圆进行预对准以使第一视觉检测装置判定所述晶圆位置正确；

所述预对准包括：

所述第二驱动机构驱动两个所述定位板相互靠拢并形成定位孔，并使所述定位孔的孔壁与所述晶圆的边缘抵接；

所述第一驱动机构驱动所述预对准台绕第一轴线转动以使所述晶圆自转，所述第一轴线为所述预对准台的中轴线且所述第一轴线竖直设置。

9.根据权利要求7所述的套刻曝光方法，其特征在于，所述工作站还包括第二视觉检测装置，所述第二视觉检测装置与所述工作站驱动机构通讯连接；

所述套刻曝光方法还包括：

在所述晶圆转移至所述粗对准位置处的所述承片台之后，对所述晶圆进行粗对准以使所述第二视觉检测装置判定所述晶圆位置正确；

所述粗对准包括以下步骤：

所述工作站驱动机构根据所述第二视觉检测装置的检测结果，驱动所述承片台作以下三种运动中的至少一者：沿第一水平方向移动、沿第二水平方向移动和绕第二轴线转动；

其中，所述第一水平方向和所述第二水平方向垂直，所述承片台的中轴线为第二轴线，所述第二轴线竖直设置。

10.根据权利要求9所述的套刻曝光方法，其特征在于，还包括：

当所述承片台位于所述精对准位置，所述第二视觉检测装置检测所述晶圆是否与所述掩膜版对准；

若所述晶圆与所述掩膜版未对准，则所述工作站驱动机构驱动所述承片台运动，直至所述晶圆与所述掩膜版对准。

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