多载台光刻系统及曝光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种多载台光刻系统及曝光方法。
【背景技术】
[0002]专利W098/40791中披露了一种双工件台光刻机。如图1中所示，该发明的光刻机主要针对前道曝光工艺要求，在提高成像性能的同时提高了产能，其特点在于将光刻系统核心框架中的测量和曝光在空间上进行了分离，能使两个工件台分别对应测量位和曝光位进行测量和曝光，完毕后两工件台通过交换，使得曝光完的工件台进入交接位进行硅片交接和测量，测量完的工件台进入曝光位进行后续曝光，由于两个工件台分别进行曝光和测量，使得这两个操作在时间上并行，从而在提高硅片曝光质量的同时，产率也提高。但该双台方案使得整个曝光系统占地面积加大，交换过程中还存在者诸多安全隐患，面对直径450mm的硅片时，该方案所蕴含的成本问题将进一步加剧。
[0003]美国专利US2005264777A1中披露了一种能并行曝光的光刻方案。如图2中所示，该方案特征是单工件台上放置多个能承载硅片的载台，每载台对应一套曝光物镜，可同时使用多个物镜同时对多个硅片进行曝光。该方案主要针对后道封装，每次曝光时工件台静止，承载硅片的载台也静止，载台对应的曝光系统需通过对曝光场进行实时测量，再通过掩模台6自由度调整运动对曝光像面空间位置进行实时调整，从而使曝光像面与硅片场在水平和垂直方向上对准，待多个曝光系统完成曝光后，工件台再做步进运动，定位到下一曝光位。这种方式因为同时对多个硅片曝光，使得产能得以提高，但每次曝光前需进行实时测量，使得产率受到限制。
[0004]芯片生产厂为进一步提高产能同时降低成本，整个半导体行业的硅片直径正经历着从300mm向450mm的转型过程中，为适应这种发展趋势，现有技术需要一种在保证曝光质量的同时，也能提高产能的光刻机系统和方法，尤其适合处理450mm大娃片。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种高产量的多载台光刻系统及曝光方法。
[0006]为了实现上述发明目的，本发明公开一种多载台光刻系统，包括:一工件台，该工件台可沿六自由度运动；承载系统，位于该工件台之上，用于承载多个基底，该承载系统通过旋转实现基底之间的位置交换；一测量单元和一曝光单元，该测量单元对位于测量位的基底进行对准测量或形貌测量的同时，该曝光单元对位于曝光位的基底进行曝光。
[0007]更进一步地，该承载系统包括多个承载台，每个承载台用于承载一基底，通过该工件台带动该承载系统旋转。
[0008]更进一步地，该承载台的数量是2N个，其中N是自然数。
[0009]更进一步地，该工件台通过一平面电机实现旋转。
[0010]更进一步地，该承载系统为一转盘。
[0011]更进一步地，该转盘上设有转盘标记，用于探测该转盘旋转的角度。
[0012]更进一步地，进一步包括一基底交换系统，用于将未曝光的基底加载至该承载系统上，并卸载已曝光基底。
[0013]更进一步地，该测量单元位于一测量框架上，该曝光单元位于一曝光框架上。
[0014]更进一步地，该测量框架和曝光框架相互平行。
[0015]更进一步地，该承载系统沿中心位置旋转180度以实现基底之间的位置交换。
[0016]更进一步地，该测量框架和曝光框架相互垂直。
[0017]更进一步地，该承载系统沿中心位置旋转90度以实现基底之间的位置交换。
[0018]更进一步地，该基底的数量是2N个，其中N是自然数，该测量单元对N个位于测量位的基底进行对准测量或形貌测量的同时，该曝光单元对N个位于曝光位的基底进行曝光。
[0019]一种多载台光刻系统的曝光方法，包括:步骤一、卸载经曝光单元曝光过的已曝光基底，将未曝光基底装载至承载系统上；步骤二、使未曝光基底位于测量位上，已经过测量单元测量的待曝光基底位于曝光位上；步骤三、通过曝光单元对待曝光基底进行曝光，并在同一曝光路径约束下，测量单元对未曝光基底进行对准测量和形貌测量；步骤四、重复步骤一至三。
[0020]更进一步地，在步骤一之前，通过旋转该承载系统，实现该已曝光基底和待曝光基底之间的位置交换。
[0021]更进一步地，在步骤一之后、步骤二之前，通过旋转该承载系统，实现该未曝光基底和待曝光基底之间的位置交换。
[0022]与现有技术相比较，本发明在提高产率的同时占地面积明显减少且成本降低；提出测量时间和曝光时间并行，在提高产率的同时，保证曝光质量；将框架技术和工件台技术有机结合，在有限的资源内提高光刻系统的整体效益。
【附图说明】
[0023]关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
[0024]图1是现有技术中所使用的双工件台光刻设备的结构示意图；
图2是现有技术中所使用的另一种双工件台光刻设备的结构示意图；
图3是本发明所涉及的多载台光刻系统的曝光流程图；
图4是本发明所涉及的多载台光刻系统的结构示意图之一；
图5是本发明所涉及的多载台光刻系统的结构示意图之二；
图6是本发明所涉及的多载台光刻系统的结构示意图之三；
图7是本发明所涉及的多载台光刻系统的结构示意图之四。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0026]为适应光刻工艺的发展趋势，本发明提供一种在保证曝光质量的同时，也能提高产能的光刻机系统和方法，尤其适合处理450mm大娃片。
[0027]本发明中，光刻系统包括测量框架和曝光框架，测量框架上有对准测量系统和形貌测量系统，曝光框架上有曝光系统。还包括一工件台，所述工件台可沿六自由度运动；承载系统，位于所述工件台之上，用于承载多个基底，所述承载系统通过旋转实现基底之间的位置交换；一测量单元和一曝光单元，所述测量单元对位于测量位的基底进行对准测量或形貌测量的同时，所述曝光单元对位于曝光位的基底进行曝光。
[0028]可选地，承载系统为多个承载台，每个承载台能放置一基底，例如硅片，工件台可处于交换位、测量曝光位，工件台上的不同载台能同时分别处于曝光位和测量位。
[0029]单工件台的多载台中，部分载台曝光时，其余载台可同时根据既定曝光路径，对载台上的硅片作水平测量或形貌测量。部分载台硅片曝光完毕后，工件台作旋转运动，使得曝光完毕的载台硅片面向交换位，测量完毕的载台硅片面向曝光位，并运动到硅片交换位进行卸载和加载。
[0030]本发明一方面可在承载硅片上方可配置一个以上物镜，利用单台多载工件台同时放置多个硅片；另一方面，测量框架和曝光框架分别对应测量位和曝光位；工件台最佳载台数为2N，同时将其中一半硅片对应测量位置，另一半硅片对应曝光位置，其中一半载台硅片做水平位置和形貌测量时，另一半可同时对载台硅片曝光。
[0031]具体来说，就是在一个工件台上放置多个硅片，在对部分硅片沿着特定曝光路径进行曝光的同时，并在这一曝光路径的约束下，完成对另一部分硅片的位置和形貌测量。可选地，工件台做旋转，使得曝光完毕的硅片与测量完毕的硅片实现位置交换，待硅片交接完成后，工件台运动到测量位和曝光位，进行下一步测量和曝光；可选地，工件台也可先不做旋转，将曝光位的硅片交接完成后，工件台再做旋转，使得刚交接、未曝光的硅片与测量完毕的硅片实现位置交换，工件台再运动到测量位和曝光位，进行下一步测量和曝光；可选地，工件台也可以先运动到测量位和曝光位后，再进行刚交接、未曝光的硅片与测量完毕的硅片的位置交换，进行下一步测量和曝光。
[0032]可选地，曝光硅片和测量硅片数量可以相等，也可以不等，只要在曝光时能满足曝光路径的约束，并且任意一个测量硅片能在测量框架下得以测量即可。
[0033]可选地，硅片的对准测量和形貌测量可以发生在曝光单元对硅片进行曝光的时候，也可以发生在硅片交换之时、之前和/或之后，或其它任何时候，只要任意一个测量硅片能够在测量框架下得以测量即可。
[0034]如图4所示，图4是本发明所示出的多载台光刻系统的结构示意图。
[0035]光刻机系统包含测量框架401和曝光框架402,分别放在左右两边。一套娃片交换系统408放在左侧，工件台407上面放置两个载台406并分别承载硅片(图中未示出)。工件台407在载入硅片后，在光刻系统控制下运行到位，即左边载台406进入测量位403，右边载台406进入物镜405下方的曝光位404。在初始状态下先对左边硅片进行测量，如果右边硅片已被测量，可对右边硅片沿着特定曝光路径进行蛇形曝光，并在这一曝