[发明专利]一种多工位硅片台多台交换系统及其交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多工位硅片台多台交换系统及其工作流程，主要应用于半导体制造技术领域。

背景技术

半导体制造中，随着半导体器件尺寸的逐渐减小，图案特征尺寸也越来越趋近于光刻处理方法的极限，在一个或多个掩膜版上分配布图图案并对硅片进行多次曝光和刻蚀的方法得到越来越多的应用。

当图案特征尺寸趋近于光刻处理方法的极限时，需要更换更高性能投影系统和投影辐射光束，设备研制困难较大，半导体器件加工成本大幅上升。在现有设备基础上，通过使用图案完全相同、相位相差180°的两块掩膜版对同一硅片进行双曝光处理，可以将曝光分辨率提高一倍；类似的，使用图案完全相同、相互具有特定相位差的多块掩膜版对同一硅片进行多重曝光处理，可以将曝光分辨率提高数倍。

当同一层上图案的差别较大或是密度极大的情况下，掩膜版的制备非常困难。将二维的图案分解成两个更容易生成的一维图案，分别制成掩膜，使用这两个掩膜版对同一硅片进行双曝光处理，可以提高线条质量，甚至可以分解成多个容易生成的简单图案，分别制成掩膜，使用这些掩膜版对同一硅片进行多重曝光处理。

双曝光技术能提高图形对比度和分辨率,可改善焦深,从而提高光刻图形质量。当前，双曝光或是多重曝光技术已经成为提高曝光分辨率的主流技术。

相邻两次曝光工序之间，需要对硅片进行相应的工艺处理，如涂制光致抗蚀剂，冷却硅片，热处理等。使用现有的双台交换光刻机光刻硅片的过程中，由于硅片台系统只有测量工位和曝光工位两个工位，都装有测量、对准仪器及辅助零件，曝光工位还装有曝光系统，不便于进行工艺处理，需要从光刻机中取出硅片，在光刻机外部进行上述工艺处理，降低了硅片加工效率；经过工艺处理后的硅片再次放入光刻机中进行对准时确定的基准，与前一次对准时确定的基准之间会产生误差；进行双曝光处理时，需要两台光刻机协同工作，增加了工作占用面积和制作成本。

在同一台光刻机内实现连续两次曝光，不仅提高了生产效率、减少了光刻机数量和总使用面积，还能有效克服由于不同光刻机间精度差别引起的基准误差及曝光误差，提高曝光精度。因此，有必要设计出能够在光刻机中实现相邻曝光工序间的工艺处理的硅片台系统，以满足双曝光技术甚至多重曝光技术中提高生产率和精度、减少成本和使用面积等需求。

发明内容

本发明提供一种多工位硅片台多台交换系统及其交换方法，目的在于在光刻机中实现相邻曝光工序间的工艺处理，使得在同一台光刻机内能够实现连续两次甚至多次曝光，以满足双曝光技术甚至多重曝光技术中提高生产率和精度、减少成本和使用面积等需求。

一种三工位硅片台多台交换系统，包括基台001、测量工位101、曝光工位102及两个承载硅片900的承片台；基台上表面100为气浮平面或磁浮平面，测量工位与曝光工位处于基台上表面内；承片台通过气浮轴承或磁悬浮设置在基台上表面，携带硅片在直线电机或平面电机的驱动下完成测量工位和曝光工位之间的交换；曝光工位对应一个曝光系统201，其特征在于：该硅片台多台交换系统还包括一个工艺处理工位103和另一个承片台，工艺处理工位与测量工位、曝光工位处于同一平面内，三个承片台在三个工位之间完成交换。

所述三工位硅片台多台交换系统对应的掩膜台采用双掩模版承版台时，三个承片台的交换顺序为：首先，硅片台处于测量工位的承片台与处于曝光工位的承片台交换，掩膜台双掩膜版承版台切换第一掩膜版312至曝光位置，对处于曝光工位的承片台所携带的硅片光刻第一掩膜版的图案；然后，硅片台处于曝光工位的承片台与处于工艺处理工位的承片台交换，掩膜台双掩膜版承版台切换第二掩膜版313至曝光位置，对处于曝光工位的承片台所携带的硅片光刻第二掩膜版的图案。