CN102636961A - 旋转光刻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转光刻机，所述旋转光刻机包括：主框架；用以承载硅片的硅片台，所述硅片台设置于所述主框架内；用以将曝光图形成像于硅片上的曝光装置，所述曝光装置与所述主框架连接；所述硅片台绕其中轴作水平旋转；所述曝光装置沿所述硅片台作水平向移动。本发明提供的旋转光刻机减小了光刻机机台尺寸，进一步的，减少了生产空间的占用，降低了生产成本。

Description

旋转光刻机

技术领域

本发明涉及半导体制造设备领域，特别涉及一种旋转光刻机。

背景技术

在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在硅片表面光刻胶上的曝光转印(光刻)是其中最重要的工序之一，该工序所用的设备称为光刻机(曝光机)。光刻机是集成电路加工过程中最关键的设备。国外早在多年前就已提出下一代光刻的概念，并对极紫外线光刻、电子束投影光刻、离子束投影光刻等技术进行了大量的研究，但由于工艺、生产效率、成本等诸多原因，这些技术目前仍然难以完全实用化。目前占市场主导地位的仍然是深紫外线投影光刻设备。

当前，绝大多数投入使用的是步进重复光刻机和步进扫描投影光刻机。步进重复光刻机中，整个像场同时曝光，这种***容易设计和实现。随着市场不断提高对大尺寸、细线宽、高精度、高效率和低成本集成电路生产的需求，对半导体设备带来了前所未有的挑战。步进重复光刻机采用一次成像技术，为了增大像场要求更大直径的透镜***作为支撑，但这一要求遇到了技术因素和经济因素的双重制约，从而限制了步进重复光刻机向更高精度、更大尺寸的芯片加工方向发展。

在这种情况下，步进扫描投影光刻机受到更多的青睐。步进扫描投影光刻机中，曝光过程与步进重复光刻机有所不同。光束通过一个狭缝并透过照明装置投影到掩模面上，掩模以设定的匀速通过这束光，同时，硅片在透镜的下方以相反方向运动。这种步进扫描光刻机与步进重复光刻机相比，具有更低的变形和更大面积的像场，同时，承载硅片的硅片台和承载掩模的掩模台都能够实现高速运动，使得步进扫描投影光刻机具有很高的生产率，从而更好地满足了市场对半导体芯片加工的需求。

请参考图1，其为现有的步进扫描投影光刻机的示意图。如图1所示，步进扫描投影光刻机1主要包括照明装置10、掩模台11、透镜12和硅片台13，当然，还包括连接上述各部件的框架(图1中未示出)。当需要对硅片进行光刻工艺时，将掩模100置于掩模台11上，硅片200置于硅片台13上，所述掩模台11和所述硅片台13反向(按图1中箭头所示的方向)按一定的速度比例作同步直线运动，最终将掩模100上的曝光图形成像于硅片200上，完成对硅片200的光刻工艺。

由于现有的步进扫描投影光刻机1的掩模台11和硅片台13需要反向按一定的速度比例作同步直线运动，从而导致整个步进扫描投影光刻机机台非常大，占用了大量的生产空间，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转光刻机，以解决现有的步进扫描投影光刻机机台非常大，占用了大量的生产空间，提高了生产成本的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种旋转光刻机，所述旋转光刻机包括：主框架；用以承载硅片的硅片台，所述硅片台设置于所述主框架内；用以将曝光图形成像于硅片上的曝光装置，所述曝光装置与所述主框架连接；所述硅片台绕其中轴作水平旋转；所述曝光装置沿所述硅片台作水平向移动。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述硅片台为中心旋转台，绕其中轴作360度水平旋转。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述中轴穿过所述硅片台的中心并与所述硅片台垂直。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述硅片台内设置有动平衡结构。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述曝光装置包括透镜和照明装置。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述曝光装置的数量为多个。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述曝光装置的数量为两个，两个所述曝光装置关于硅片台的中轴对称。

可选的，在所述的旋转光刻机中，还包括基础框架，所述主框架设置于所述基础框架内。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述主框架与所述基础框架间设置有减震器。

可选的，在所述的旋转光刻机中，还包括用以承载掩模的掩模台，所述掩模台与所述主框架连接。

可选的，在所述的旋转光刻机中，所述掩模台为旋转台，承载掩模作水平旋转。

可选的，在所述的旋转光刻机中，还包括用以承载掩模的掩模框，所述掩模框固定在所述硅片台上。

可选的，在所述的旋转光刻机中，还包括用以拾取掩模的掩模拾取器，所述掩模拾取器与所述主框架连接。

本发明提供的旋转光刻机，通过硅片台绕中轴作水平旋转；曝光装置沿所述硅片台作水平向移动，实现将曝光图形成像于整片硅片上的光刻工艺。在本发明提供的旋转光刻机中，硅片台虽然在作绕中轴的水平旋转运动，但是其整体的位置并没有发生改变，即其只需原有放置硅片台的空间，并不需要更多的空间，而所述曝光装置沿所述硅片台作水平向运动，其所涉及的也只是硅片台所占据的部分空间，同样不需要更多的空间。从而，相对于现有技术，本发明提供的旋转光刻机减小了光刻机机台尺寸，进一步的，减少了生产空间的占用，降低了生产成本。

附图说明

图1是现有的步进扫描投影光刻机的示意图；

图2是本发明实施例一的旋转光刻机的示意图；

图3是本发明实施例二的旋转光刻机的示意图；

图4是本发明实施例三的旋转光刻机的示意图；

图5是本发明实施例四的旋转光刻机的示意图；

图6是本发明实施例五的旋转光刻机的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的旋转光刻机作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

请参考图2，其为本发明实施例一的旋转光刻机的示意图。如图2所示，旋转光刻机2包括：主框架20；用以承载硅片200的硅片台21，所述硅片台21设置于所述主框架20内；用以将曝光图形成像于硅片200上的曝光装置22，所述曝光装置22与所述主框架20连接；所述硅片台21绕其中轴作水平旋转；所述曝光装置22沿所述硅片台21作水平向移动。

在本实施例的旋转光刻机2中，通过硅片台21绕中轴作水平旋转；曝光装置22沿所述硅片台21作水平向移动，实现将曝光图形成像于整片硅片200上的光刻工艺。在所述的旋转光刻机2中，硅片台21虽然在作绕中轴的水平旋转运动，但是其整体的位置并没有发生改变，即其只需原有放置硅片台21的空间，并不需要更多的空间，而所述曝光装置22沿所述硅片台21作水平向运动，其所涉及的也只是硅片台21所占据的部分空间，同样不需要更多的空间。从而，相对于现有技术，本发明提供的旋转光刻机2减小了光刻机机台尺寸，进一步的，减少了生产空间的占用，降低了生产成本。

在本实施例中，所述旋转光刻机2为无掩模曝光，即曝光图形由曝光装置22产生，从而节约了旋转光刻机2的成本，此外，也提高了旋转光刻机2的紧凑性，降低了光刻机机台尺寸。

在本实施例中，所述硅片台21绕中轴作水平旋转，可通过在硅片台21内设置旋转装置(图2中未示出)实现；所述曝光装置22沿所述硅片台21作水平向运动，可通过所述曝光装置22与一移动支架223连接，所述移动支架223与主框架20连接，通过所述移动支架223相对于主框架20移动或者所述曝光装置22相对于移动支架223移动来实现。

在本实施例中，所述硅片台21为中心旋转台，绕其中轴作360度水平旋转。通过所述硅片台21绕中轴作360度水平旋转，在所述硅片台21完成一次旋转后，可实现硅片200上半径相同的区域均完成一次光刻工艺，从而提高了生产效率。所述中轴(图2中未示出)穿过所述硅片台21的中心并与所述硅片台21垂直。

进一步的，所述硅片台21内设置有动平衡结构211。通过所述动平衡结构211的设置，降低了硅片台21在旋转过程中产生的振动，从而提高了旋转光刻机2的可靠性，进一步的，提高了光刻工艺的质量。

在本实施例中，所述曝光装置22包括透镜221和照明装置222，所述透镜221和所述照明装置222连接起来，进一步的提高了旋转光刻机2的紧凑性，降低了光刻机机台尺寸。

请继续参考图2，所述旋转光刻机2还包括基础框架23，所述主框架20设置于所述基础框架23内。通过将所述主框架20设置于所述基础框架23内，降低了所述主框架20内的振动，即降低了硅片台21的振动，从而提高了旋转光刻机2的可靠性，提高了光刻工艺的质量。

进一步的，所述主框架20与所述基础框架23间设置有减震器231。通过所述减震器231可进一步降低所述主框架20内的振动，即降低了硅片台21的振动，从而提高了旋转光刻机2的可靠性，提高了光刻工艺的质量。所述减震器231可由弹簧、气浮结构等实现。

实施例二

请参考图3，其为本发明实施例二的旋转光刻机的示意图。本实施例中的旋转光刻机3与实施例一中的旋转光刻机2的差别在于，在本实施例中，所述曝光装置32的数量为两个，两个所述曝光装置32关于硅片台31的中轴对称。通过两个所述曝光装置32可实现多场同时曝光，提高生产效率。在本发明的其它实施例中，所述曝光装置32也可以为更多个，例如三个、四个等，所述多个曝光装置关于硅片台31的中轴均匀分布，例如正三角形、正方形等正多边形分布。在本实施例中，同样地，所述曝光装置32包括透镜321和照明装置322，所述透镜321和所述照明装置322连接起来。

实施例三

请参考图4，其为本发明实施例三的旋转光刻机的示意图。本实施例中的旋转光刻机4与实施例一中的旋转光刻机2的差别在于，在本实施例中，旋转光刻机4还包括用以承载掩模100的掩模台44，所述掩模台44与所述主框架40连接。此外，在本实施例中，曝光装置42中的透镜421和照明装置422分开。当对硅片200进行光刻工艺时，照明装置422中发出的光束穿过掩模100，进入透镜421，最终将掩模100上的曝光图案转印到硅片200上，完成对硅片200的光刻工艺。

进一步的，所述掩模台44为旋转台，承载掩模100作水平旋转运动，特别的，所述掩模100的旋转方向与所述硅片台41的旋转方向相反，即与硅片200的旋转方向相反，从而提高光刻效率，降低生产成本。在本发明的其它实施例中，所述掩模100也可不作水平旋转运动。在本实施例中，所述曝光装置42沿硅片台41作水平向移动，以实现将曝光图形成像于整片硅片200上的光刻工艺。

实施例四

请参考图5，其为本发明实施例四的旋转光刻机的示意图。本实施例中的旋转光刻机5与实施例三中的旋转光刻机4的差别在于，在本实施例中，掩模台54通过移动支架523与主框架50连接，此外，包括透镜521和照明装置522的曝光装置52通过同一移动支架523与主框架50连接，从而进一步的提高了旋转光刻机5的紧凑性，降低了光刻机机台尺寸。

实施例五

请参考图6，其为本发明实施例五的旋转光刻机的示意图。本实施例中的旋转光刻机6与实施例一中的旋转光刻机2的差别在于，在本实施例中，旋转光刻机6还包括用以承载掩模100的掩模框65，所述掩模框65固定在硅片台61上。通过本实施例提供的旋转光刻机6可实现接触接近式曝光。当对硅片200进行光刻工艺时，照明装置622中发出的光束进入透镜621，接着，穿过掩模100，最终将掩模100上的曝光图案转印到硅片200上，完成对硅片200的光刻工艺。

进一步的，所述旋转光刻机6还包括用以拾取掩模100的掩模拾取器66，所述掩模拾取器66与所述主框架60连接。当完成对一硅片200的光刻工艺后，可通过所述掩模拾取器66将掩模100取下，更换另一待光刻硅片200，进行一次新的光刻工艺。通过所述掩模拾取器66可方便的进行硅片200的更换，简化了工艺，提高了生产效率。

在本发明的各实施例中，曝光装置(实施例一～实施例五)、照明装置(实施例三、实施例四)、拾取装置(实施例五)等与主框架的连接方式均为滚动连接，在本发明的其它实施例中，上述各装置与主框架的连接方式也可以为滑动连接或者固定连接，本发明对此并不做限制。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (13)

1.一种旋转光刻机，包括：

主框架；

用以承载硅片的硅片台，所述硅片台设置于所述主框架内；

用以将曝光图形成像于硅片上的曝光装置，所述曝光装置与所述主框架连接；

其特征在于，所述硅片台绕其中轴作水平旋转；

所述曝光装置沿所述硅片台作水平向移动。

2.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，所述硅片台为中心旋转台，绕其中轴作360度水平旋转。

3.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，所述中轴穿过所述硅片台的中心并与所述硅片台垂直。

4.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，所述硅片台内设置有动平衡结构。

5.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，所述曝光装置包括透镜和照明装置。

6.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，所述曝光装置的数量为多个。

7.如权利要求6所述的旋转光刻机，其特征在于，所述曝光装置的数量为两个，两个所述曝光装置关于硅片台的中轴对称。

8.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，还包括基础框架，所述主框架设置于所述基础框架内。

9.如权利要求8所述的旋转光刻机，其特征在于，所述主框架与所述基础框架间设置有减震器。

10.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，还包括用以承载掩模的掩模台，所述掩模台与所述主框架连接。

11.如权利要求10所述的旋转光刻机，其特征在于，所述掩模台为旋转台，承载掩模作水平旋转。

12.如权利要求1所述的旋转光刻机，其特征在于，还包括用以承载掩模的掩模框，所述掩模框固定在所述硅片台上。

13.如权利要求12所述的旋转光刻机，其特征在于，还包括用以拾取掩模的掩模拾取器，所述掩模拾取器与所述主框架连接。

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