光刻系统及其光刻方法与流程

本发明涉及半导体制造工艺的光刻技术领域，特别涉及一种光刻系统及其光刻方法。

背景技术：

现有技术中的光刻设备组建为一条连续生产线，半导体晶圆在生产线上通过复合设备和曝光设备分别完成涂布、曝光和显影等工艺过程。当光刻设备中的任意设备或部件出现故障时，会导致整个光刻设备生产线不能再继续工作，进而使得整个生产线上的晶圆停滞，无法继续加工，影响了晶圆产出效率。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种光刻系统及其光刻方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

根据本发明的实施例，提供一种光刻系统，包括：

至少两个生产线，具有多个工艺单元，以及各所述工艺单元用于对晶圆进行光刻处理的各个步骤；

检测单元，用于检测所述生产线中所述工艺单元的工作状态；

控制单元，与所述检测单元通信连接，接收所述检测单元发送的所述工作状态的信号，并根据所述生产线中所述工艺单元的工作状态生成控制信号；以及

调度单元，用于根据所述控制单元的所述控制信号，将所述晶圆从所述生产线输送到相邻的另一所述生产线上，以在另一所述生产线上继续进行光刻处理。

在一些实施例中，所述生产线包括传送设备，用于将所述晶圆传送至各所述工艺单元，以及用于将所述晶圆输送至所述调度单元上。

在一些实施例中，所述调度单元包括传送轨道，所述传送轨道与相邻的两所述生产线的所述传送设备连接，用于传送所述晶圆。

在一些实施例中，所述传送轨道包括第一传送轨道和第二传送轨道，所述第一传送轨道和所述第二传送轨道均与相邻的两所述生产线的所述传送设备连接，且所述第一传送轨道与所述第二传送轨道的运输方向相反，以使所述晶圆在相邻的两所述生产线之间往复输送。

在一些实施例中，所述调度单元还包括缓存区，所述缓存区与所述传送设备和/或所述传送轨道连接，用于暂存所述晶圆。

在一些实施例中，所述调度单元包括抓取臂，用于根据所述控制单元的所述控制信号抓取所述晶圆。

在一些实施例中，所述抓取臂上设置有传感器，用于感测所述抓取臂抓取所述晶圆的位置。

在一些实施例中，所述调度单元包括读取设备，用于读取所述晶圆在所述生产线上所处的所述工艺单元位置。

在一些实施例中，所述生产线包括复合设备和曝光设备，其中用于曝光处理的所述工艺单元位于所述曝光设备中，用于涂布和显影处理的所述工艺单元位于所述复合设备中。

根据本发明的另一个实施例，提供一种光刻方法，实施于上述光刻系统，包括：

从所述检测单元接收所述生产线中所述工艺单元的工作状态；

判断所述生产线中所述工艺单元的所述工作状态是否为故障；

当所述生产线中所述工艺单元的所述工作状态为故障时，所述控制单元生成第一控制信号，以使所述调度单元将所述晶圆从所述生产线输送到相邻的另一所述生产线上。

在一些实施例中，在所述控制单元生成所述第一控制信号之后，所述光刻方法还包括：

从所述检测单元接收相邻的另一所述生产线中所述工艺单元的工作状态；

判断另一所述生产线中的所述工艺单元的工作状态是否为故障；

当另一所述生产线中所述工艺单元的所述工作状态为故障时，所述控制单元生成第二控制信号，以使所述调度单元将所述晶圆从另一所述生产线传送到相邻的任一所述生产线中。

在一些实施例中，还包括：

接收所述调度单元识别的晶圆信息；

根据所述晶圆信息，确定所述晶圆的位置信息，其中所述位置信息用于表示所述晶圆在所述生产线上的所述工艺单元；以及

根据所述位置信息，生成所述第一控制信号，以使所述调度单元将所述晶圆输送到相邻的另一所述生产线的对应工艺单元上。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：光刻系统由于包括多条生产线，且各生产线之间通过调度单元连接，并且在每个生产线上设置有检测单元，因此当其中一生产线出现故障时，可以通过调度单元将该生产线上的晶圆转移到另一生产线上继续处理，使光刻系统更加灵活，能够满足晶圆批量生产的要求。各生产线之间相互作为备用设备，提高了光刻系统的容错率，提高了晶圆生产效率，避免设备损坏造成的整个光刻系统停产。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1绘示本发明实施例的光刻系统的结构示意图。

图2绘示本发明实施例的光刻系统的结构框图。

图3绘示本发明实施例的光刻系统的侧视结构示意图。

图4绘示本发明实施例的调度单元的结构示意图。

图5绘示本发明实施例的光刻方法流程图。

图6绘示本发明实施例的一种光刻系统的工作示意图。

图7绘示本发明实施例的另一种光刻系统的工作示意图。

图8绘示本发明实施例的光刻工艺的工艺流程图。

图9绘示本发明实施例的光刻方法具体应用示意图。

图10绘示本发明实施例的光刻方法的另一种具体应用示意图。

附图标号说明：

100-生产线；110-工艺单元；120-传送设备；

200调度单元；130-复合设备；140-曝光设备；

210-传送轨道；211-第一传送轨道；212-第二传送轨道；

220-抓取臂；230-缓存区；240-读取设备；

300-检测单元；400-控制单元；s100-步骤；

s200-步骤；s300-步骤。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

根据本发明的一个实施例提供了一种光刻系统，如图1、图2所示，包括：

至少两个生产线100，生产线100具有多个工艺单元110，各工艺单元110用于对晶圆进行光刻处理的各个步骤。

光刻工艺过程至少包括涂布、曝光和显影。各生产线100能够并行对若干晶圆进行光刻处理，即分别同时对若干晶圆进行光刻处理。各生产线100可以是相关联的，也可以是相对独立的。在生产线100工作状态正常的情况下，每一生产线100可以独自完成晶圆光刻处理的全过程，也可以通过多个生产线100联协完成晶圆光刻处理的全过程。

检测单元300用于检测生产线100中工艺单元110的工作状态。工作状态包括生产线上的各工艺单元110运行是否正常，各工艺单元110的零部件是否有损坏，以及各工艺单元110是否存在工作隐患或报警情况。

控制单元400与与生产线100、调度单元200以及检测单元300通信连接，接收检测单元300发送的工作状态的信号，并根据生产线100中工艺单元110的工作状态生成控制信号。

调度单元200用于根据控制单元400的控制信号，将晶圆从生产线100输送到相邻的另一生产线100上，以在另一生产线100上继续进行光刻处理。调度单元200用于将晶圆在相邻的两生产线100之间输送。

在一个实施方式中，晶圆在生产线100中应当在工艺单元110上进行粘附工艺，但是检测单元300检测到进行粘附工艺的工艺单元110故障，此时通过调度单元200将晶圆输送到另一生产线100的进行粘附工艺的工艺单元110上对晶圆继续处理。

在一个实施方式中，再如图1所示，生产线100包括传送设备120，传送设备120与各工艺单元110连接。调度单元200分别与相邻的两生产线100的传送设备120连接，传送设备120用于将位于任一工艺单元110上的晶圆输送至调度单元200上。调度单元200分别与相邻的两生产线100的传送设备120连接，传送设备120用于将位于任一工艺单元110上的晶圆输送至调度单元200上。

如图1所示，生产线100还可包括复合设备130和曝光设备140，其中用于曝光处理的工艺单元110位于曝光设备140中，用于涂布和显影处理的工艺单元110位于复合设备130中。生产线100上的复合设备130对晶圆进行涂布后，通过传送设备120将晶圆输送至曝光设备140处进行曝光，再通过传送设备120将曝光后的晶圆输送至复合设备130进行显影。

在一个实施例中，如图1、图3所示，调度单元200可包括传送轨道210，传送轨道210与相邻的两生产线100的传送设备120连接，用于传送晶圆。需要说明的是，本发明实施例中的生产线100并不限于附图中的两个生产线100和设置于两生产线100之间的一个调度单元，附图仅用于举例说明。例如，生产线100的数量可以为并行设置的三个或更多个，在每两个相邻的生产线100之间均设置有调度单元200。

为了便于晶圆在两生产线100之间往复输送，传送轨道210包括第一传送轨道211和第二传送轨道212，第一传送轨道211和第二传送轨道212均与相邻的两生产线100的传送设备120连接，且第一传送轨道211与第二传送轨道212的传送方向相反。即第一传送轨道211用于将其中一生产线100上的晶圆输送到另一生产线100上，第二传送轨道212用于将另一生产线100上的晶圆输送回原生产线100上。

在一个优选的实施方式中，第一传送轨道211和第二传送轨道212可以左右并行设置(如图1所示)。第一传送轨道211和第二传送轨道212也可以上下并行设置(如图3所示)。具体的传送轨道211和第二传送轨道212的排列方式可以根据工作需要即光刻系统布局位置进行适应性调整。并不限于上述传送轨道211和第二传送轨道212的设置方式。

在一个实施例中，如图4所示，调度单元200包括抓取臂220，抓取臂220用于抓取晶圆。抓取臂220与控制单元400(如图2所示)电连接，控制单元400用于控制抓取臂220动作。

为了保证抓取臂220能够准确的抓取晶圆，可在抓取臂220上设置传感器(图中未示出)，通过传感器感应晶圆的位置信息并传送给控制单元400，控制单元400根据晶圆的位置信息控制抓取臂220准确抓取晶圆。

当生产线100上的某一工艺单元110故障时，位于该故障工艺单元110处的晶圆较多时，且相邻的另一生产线100上与故障工艺单元110相对应的工艺单元110在处理的晶圆较多时，可将晶圆暂存到调度单元200的缓存区230中。缓存区230用于暂存故障的生产线100上的待转移晶圆。当另一生产线100上正在处理的晶圆数量变少时，可再将缓存区230中暂存的待转移晶圆转移到另一生产线100上进行后续光刻工艺处理。

在一个实施例中，缓存区230可以与传送设备120连接。当故障工艺单元110上的晶圆较多时，故障工艺单元110所在的生产线100通过传送设备120直接将位于故障工艺单元110上的晶圆输送到缓存区230中缓存，当另一生产线100上与故障工艺单元100对应的工艺单元110正在处理的晶圆数量变少后，可通过抓取臂220将位于缓存区230中的晶圆抓取到传送轨道210中，通过传送轨道210输送至另一生产线100。

在一个可变化的实施例中，缓存区230可以与传送轨道210连接。当故障工艺单元110上的晶圆较多时，故障工艺单元110所在的生产线100通过传送设备120将位于故障工艺单元110上的晶圆输送到传送轨道210上，传送轨道210再将晶圆传送到缓存区230中缓存，当另一生产线100上与故障工艺单元100对应的工艺单元110正在处理的晶圆数量变少后，位于缓存区230中的晶圆输送回传送轨道210中，通过传送轨道210输送至另一生产线100。

在另一个可变化的实施例中，缓存区230可以与传送设备120和传送轨道210连接，当故障工艺单元110上的晶圆较多时，故障工艺单元110所在的生产线100通过传送设备120将位于故障工艺单元110上的晶圆一部分直接输送到缓存区230中，另一部分通过传送轨道210输送到缓存区230中，当晶圆数量过多时，可以避免单一方式向缓存区230输送晶圆时出现堵塞问题。

在一个可变换的实施例中，调度单元200可通过抓取臂220或传送轨道210将晶圆转移到另一生产线100上，或将晶圆存入缓存区230中。

在一个实施例中，如图4所示，调度单元200可包括读取设备240，读取设备240用于读取晶圆在原生产线上所处的工艺单元110位置。当晶圆通过传送设备120输送到调度单元200上后，读取设备240可直接读取传送轨道210直接输送给另一生产线100上的晶圆。也可以读取存入在缓存区230中的晶圆。根据读取结果将晶圆输送到另一生产线单元100上相对应的工艺单元110上继续处理。

本发明的另一个实施例提供了一种基于上述光刻系统的光刻方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤s100：从检测单元300接收生产线100中工艺单元110的工作状态。

步骤s200：判断生产线100中工艺单元110的工作状态是否为故障。

其中，检测单元300用于检测工作状态包括检测工艺单元110的设备性能是否下降、内部零件是否存在损坏或可能出现损坏等。检测单元300还可以检测各工艺单元110处理后的晶圆的质量，当从某一工艺单元110中处理完成的晶圆质量不符合要求，则证明该工艺单元110故障。

步骤s300：当生产线100中工艺单元110的工作状态为故障时，控制单元400生成第一控制信号，以使调度单元将晶圆从生产线100输送到相邻的另一生产线100上。

在一个实施例中，调度单元200识别读取各待转移的晶圆信息，根据晶圆信息，确定晶圆的位置信息，其中位置信息用于表示晶圆在原生产线100上的工艺单元100。根据位置信息生成第一控制信号，控制单元400使调度单元200将晶圆输送到相邻的另一生产线100的对应工艺单元110上。

在一个实施例中，在调度单元200上可设置读取设备240，读取设备240用于读取晶圆在原生产线上所处的工艺单元110位置。当晶圆通过传送设备120输送到调度单元200上后，读取设备240可直接读取传送轨道210直接输送给另一生产线100上的晶圆；也可以读取存入在缓存区230中的晶圆。根据读取结果将晶圆输送到另一生产线单元100上相对应的工艺单元110上继续处理。

在一个实施例中，另一生产线上对应的工艺单元110对晶圆继续进行光刻处理。

在一些实施例中，如图6所示，另一生产线100对晶圆进行后续的全部光刻处理过程。

根据一个实施例，在控制单元400生成第一控制信号之后，光刻方法还包括：

从检测单元300接收相邻的另一生产线100中工艺单元110的工作状态。

判断另一生产线100中的工艺单元110的工作状态是否为故障。

当另一生产线100中工艺单元110的工作状态为故障时，控制单元400生成第二控制信号，以使调度单元将晶圆从另一生产线100传送到相邻的任一生产线100中对各晶圆进行剩余部分的光刻处理。

相邻的任一生产线100可以是原生产线100也可以是另一生产线100。

在一些实施例中，如图7所示，另一生产线100通过对应的工艺单元110对晶圆进行光刻处理后，再通过调度单元200将各晶圆转移回原生产线100上，经由各工艺单元110对各晶圆进行剩余部分的光刻处理。或通过调度单元200将各晶圆转移到又一生产线100上，经由各工艺单元110对各晶圆进行剩余部分的光刻处理。

在一个实施例中，如图8所示，每个生产线100的各工艺单元110对晶圆进行光刻工艺至少包括以下工艺流程：

将晶圆放置到生产线100的待加工工位，然后依次通过各工艺单元110对晶圆进行冷板、涂覆底层抗反射涂层、预烘烤、粘附、冷板、涂布、预烘烤、冷板、浸润式顶层涂布、预烘烤、晶边曝光、晶背刷洗处理、曝光、浸润式曝光后清洗、曝光后烘烤、冷板、显影、显影后烘烤。需要说明的是每一个工艺单元110至少对应上述的一个工艺。

上述工艺流程中有关显影和涂布处理的工艺在复合设备130中进行，上述工艺流程中有关曝光的工艺在曝光设备140中进行。

在一个具体的实施方式中，如图9所示，包括两个生产线100(第一生产线100和第二生产线100)，两个生产线100同时对多个晶圆进行光刻处理，检测单元300检测到第一生产线100中位于第一黏附处理工艺单元110之后的第一冷板、第一涂布和第一预烘烤三个工艺单元110出现故障时，并且检测到第二生产线100除与上述对应的第二冷板、第二涂布和第二预烘烤三个工艺单元110之外的其余工艺单元110故障。此时控制单元400控制第一生产线100上的传送设备120将第一黏附处理工艺单元110处理后的所有晶圆通过调用单元200的第一传送轨道211传送到第二生产线100上，第二生产线100通过传送设备120将各晶圆输送到第二生产线100的第二黏附处理工艺单元110之后的第二冷板、第二涂布和第二预烘烤三个工艺单元110中对晶圆进行处理。通过第二冷板、第二涂布和第二预烘烤三个工艺单元110对各晶圆处理结束后，各晶圆通过第二传送轨道212输送回第一生产线100上，从第一生产线100故障的第一预烘烤工艺单元110之后的第一冷板工艺单元110继续对各晶圆进行后续的光刻工艺处理。

在另一个具体的实施方式中，如图10所示，包括两个生产线100，两个生产线100同时对多个晶圆进行光刻处理，检测单元300检测到光刻处理结束后的晶圆存在涂布缺陷，但是在生产线100中存在多次涂布过程，且未检测出各涂布工艺单元110故障，因此判断为某个涂布工艺单元110性能下降。基于上述判断，用户进行初步判断，并筛选出认为可能出现问题的工艺单元110，并通过另一生产线100上相对应的工艺单元110进行验证判断是否正确。具体的，当用户认为其中一生产线100中的冷板、涂布和预烘烤三个工艺单元110性能下降时，将该生产线100中处理的需要继续进行冷板、涂布和预烘烤的晶圆一部分通过调度单元200转移到另一生产线100的冷板、涂布和预烘烤三个工艺单元110中进行处理，另一部分晶圆还通过原生产线100中认为出现问题的冷板、涂布和预烘烤三个工艺单元110进行处理，在两个生产线100的三个工艺单元110均对晶圆进行处理后，将所有晶圆送入到原生产线100的预烘烤工艺单元110之后的冷板工艺单元110中处理，处理后对晶圆进行检测，若其中一生产线100中的晶圆存在缺陷，另一生产线100中的晶圆无缺陷，则证明用户怀疑正确，冷板、涂布和预烘烤三个工艺单元110性能下降需要进行修复。各生产线100可相互作为故障监测和排查的设备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。