CN101354537A - 用于光刻设备的工件台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光刻设备的工件台，包括下支撑板、调平调焦机构、接片手、曝光台和柔性调节机构。所述调平调焦机构分别与曝光台和下支撑板连接，所述接片手与下支撑板固定连接，在交接硅片时相对不动，所述曝光台上具有供接片手从中穿过的开口，在调平调焦机构的作用下可相对下支撑板作升降运动，依靠所述柔性调节结构，垂向水平向解耦，并实现精确定位。本发明具有如下优点：在省却接片手驱动机构情况下，工件台仍具有调平调焦功能和上下片功能，减小了工件台尺寸，使工件台整体结构更加简单紧凑，成本低廉；而且，相比于其他工件台结构方案，该方案重心下降，有效增强了工件台运动平稳性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备制造领域，特别涉及光刻机等光刻制造设备装置中的工件台。
背景技术
Bumping后封装光刻机由于能对集成电路(IC)高密度引脚可靠快速的封装处理，在占据IC制造成本三分之一的封装测试业中得到大规模的应用，相比于IC制造前道工序的光刻机，Bumping后封装光刻机精度较低，其结构形式也较前道光刻机差异很大，一般比前道光刻机简单。
目前应用广泛的Bumping后封装光刻机，在应用中发现其工件台系统过于复杂。例如XX公司生产的步进光刻机中硅片厚度补偿机构(也称调平调焦机构)采用了复杂的滑动丝杠和轮系相结合的传动方案，工件台的硅片接片手也采用复杂的独立驱动机构，使得整个工件台系统结构形式过于复杂，占用空间较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于光刻设备的工件台，省却了接片手复杂的驱动机构，有效减少工件台尺寸，使工件台整体结构简单紧凑，且成本低廉，同时使该工件台重心下降，有效增强工件台运动平稳性。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于光刻设备的工件台，包括下支撑板、调平调焦机构、接片手、曝光台和柔性调节机构，所述调平调焦机构分别与曝光台和下支撑板连接，所述接片手与下支撑板固定连接，在交接硅片时相对不动，所述曝光台上具有供接片手从中穿过的开口，在调平调焦机构的作用下可相对下支撑板作升降运动，依靠所述柔性调节结构，垂向水平向解耦，并实现精确定位。
所述调平调焦机构包括音圈电机组和柔性机构，所述音圈电机组的每个音圈电机的动子与下支承撑板固定连接，所述每个音圈电机的定子经柔性机构与曝光台连接。
所述音圈电机组是由固设在下支撑板上呈等边三角形分布的三个音圈电机组成。
所述柔性机构包括三角簧板、柔性簧片及波纹管，所述波纹管分别与曝光台和下支撑板连接，所述三角簧板与所述音圈电机组中的每个音圈电机的定子固定连接，所述三角簧板与柔性簧片固定连接，所述柔性簧片与曝光台固定连接。
所述波纹管的上端经一固定座与曝光台连接，所述波纹管的下端经一导向轴与固设在下支撑板上中心处的一导套连接，其中导轴与导套间具有一定厚度的气膜，所述柔性簧片和三角簧板从上至下依次穿套在导套外侧。
所述三角簧板采用不锈钢制造。
所述柔性簧片采用65Mn淬火处理。
所述曝光台包括上支撑板、吸盘座和吸盘，所述上支撑板上固连有吸盘座，所述吸盘座上固连有吸盘，所述上支撑板、吸盘座和吸盘上分别具有供接片手从中穿过的开口。
所述曝光台与下支撑板之间通过若干拉簧连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和积极效果：
其一，工件台接片手与调平调焦机构固联在下支撑板上，而不是像其他技术方案那样对接片手采用独立驱动机构。改变惯用做法，省却接片手驱动机构，减小了工件台尺寸，使工件台整体结构简单紧凑，成本低廉。
其二，工件台与传输机械手交接片时，采用工件台接片手不动，曝光台上下运动的结构方案，实现工件台上下片功能。相比于其他工件台方案，本发明重心下降，能够有效增强工件台运动平稳性。
其三，通过采用音圈电机驱动，使得工件台在垂向自由度上能够精确移动定位调整硅片，能够在高速情况下对硅片进行高精度定位。
附图说明
图1是本发明工件台的结构示意图；
图2是图1所示的工件台的侧视结构示意图；
图3是图1的A-A剖视示意图；
图4是三角簧片的结构示意图；
图5是柔性弹片的结构示意图；
图6是图5的正视示意图；
图7是图3中的B部放大示意图即柔性机构结构示意图；
图8是图3中的C部放大示意图即波纹管导套连接示意图；
图中：60-下支撑板，61-反射镜支架，62-拉簧，63-反射镜，64-上支撑板，65-吸盘座，66-吸盘，67-接片手，68-工件台对准标记，69-旋转电机安置座，70-柔性簧片，71-三角簧板，72-音圈电机，73-导向轴，74-导套，75-波纹管。
具体实施方式
以下将对本发明接片手固定不动且具有大行程运动的工件台作进一步的详细描述。
请参见图1、图2和图3：本发明的用于光刻设备的工件台，包括下支撑板60、调平调焦机构、三个接片手67和曝光台，所述调平调焦机构分别与曝光台和下支撑板60连接，所述接片手67与下支撑板60经连接杆固定连接。所述曝光台上具有大于接片手67外径的开口，可以让接片手67从曝光台中露出。所述曝光台在调平调焦机构的作用下可相对下支撑板60作升降运动。
所述曝光台包括上支撑板64、吸盘座65和吸盘66。所述上支撑板64上固设有吸盘座65，所述吸盘座65上固设有吸盘66。所述上支撑板64、吸盘座65和吸盘66上分别具有供接片手67从中穿过的开口。
所述调平调焦机构包括音圈电机组和柔性机构。所述音圈电机组的每个音圈电机72的动子与下支承撑板60固定连接，所述每个音圈电机72的定子经柔性机构与曝光台的上支撑板64固定连接。
请参见图1：所述音圈电机组是由固设在下支撑板60上呈等边三角形分布的三个音圈电机72组成。所述三个呈等边三角形布局的音圈电机72用于驱动曝光台上下运动。音圈电机72的动子与下支撑板60固联，定子安装在三角簧板71上。音圈电机72作为直线电机的一种类型，具有许多优点：比如结构简单，质量轻，体积小，定位精度非常高，灵敏度高，可以进行精密的推力控制，而且控制简单，安全可靠。采用音圈电机72驱动，使得工件台在垂向自由度上能够精确移动定位调整硅片，能够在高速情况下对硅片进行高精度定位。另外，音圈电机72装调方便，容易保证制造安装精度需求。
请参见图2：所述曝光台的上支撑板64与下支撑板60之间通过若干拉簧62连接，使得曝光台可在一定范围内相对下支撑板60运动。
请参见图7和图8：所述柔性机构包括三角簧板71、柔性簧片70及波纹管75。所述波纹管75分别与下支撑板60和曝光台中的上支撑板64连接。所述三角簧板71与所述音圈电机组中的每个音圈电机72的定子固定连接。所述三角簧板71与柔性簧片70固定连接。所述柔性簧片70与曝光台的上支撑板64固定连接。所述波纹管75的上端经固定座与曝光台的上支撑板64连接，所述波纹管75的下端经导向轴73与固设在下支撑板60上中心处的导套74呈气浮导向式连接，所述柔性簧片70和三角簧板71从上至下依次穿套在导套74外侧。曝光台和下支撑板60通过波纹管75连接，因此可以实现曝光台与下支撑板60之间在Rx、Ry两自由度的调节。由于导套74与导向轴73之间具有气浮导向，因此导向轴73在导套74中运动没有阻力。
请参见图4：所述三角簧板71是一块中心设有通孔711的等腰三角形薄板。三角簧板71的中心通孔711的外围设有三个对应于三个接片手67的通孔712。所述通孔712穿套在接片手67的外侧。所述通孔711可以穿套在导套74外面。所述三角簧板71的作用主要是传递三个音圈电机72的力，使其共同作用于柔性簧片70，最终支撑曝光台上下运动。所述三角簧板71采用不锈钢制造，
请参见图5和图6：所述柔性簧片70的中间部分是中央开孔701的正六边形，外围部分由三个等腰梯形组成，三个等腰梯形呈发射状均匀固设在正六边形相间隔的三条边上。所述柔性簧片70通过中央开孔701可以套装在导套74外侧。所述柔性簧片70采用65Mn淬火处理。使得柔性簧片70具有所需的弹性，以及足够的韧性和塑性。
本发明的工作原理如下：
在本发明中，所述调平调焦机构分别与曝光台和下支撑板连接，所述接片手与下支撑板固定连接，在交接硅片时接片手相对于下支撑板不动，所述曝光台上具有供接片手从中穿过的开口，在调平调焦机构的作用下可相对下支撑板作升降运动，依靠所述柔性调节结构，垂向水平向解耦，并实现精确定位。曝光台Z、Rx、Ry三自由度尺寸的精确调整依靠三个音圈电机72和布局其上的柔性机构来完成。
当需要调整Z向行程时，三个音圈电机72共同作用，使曝光台实现垂向的行程调节。
当需要调整Rx、Ry自由度时，其中两个或一个音圈电机72上下运动，在三角簧板71的传递作用下，柔性簧片70变形，波纹管75相应变形，使曝光台实现Rx或Ry自由度的精确调节。
本发明工件台的工作过程简述如下：
当上片时，先将工件台运动到硅片交接片位置，通过控制音圈电机组使得曝光台下移，露出接片手67，硅片传输机械手传递硅片，接片手67接片，然后通过控制音圈电机组使得曝光台上移，最后由曝光台中吸盘吸附硅片，从而完成上片动作，随后进行调焦调平。
当下片时，先将工件台运动到硅片交接片位置，通过控制音圈电机组使得曝光台下移，使接片手67从曝光台的开口中露出，传输机械手接片，抬升硅片并移出硅片，从而完成硅片下片动作。
随后，进行新一轮硅片上片流程，如此循环工作。
本发明应用于将超大规模集成电路图形通过投影装置曝光在一个大尺寸基底上形成芯片图形的设备中，比如光刻机。该工件台能在曝光时支撑硅片；上下片时与传输系统交接硅片；在垂向自由度上能够精确移动定位调整硅片，能够在高速情况下进行高精度可靠定位。
本发明中的曝光台具有大行程，其取代了现有技术中接片手所需的行程。通过增加音圈电机的行程，增大曝光台的行程，使得工件台在省却接片手的独立驱动结构情况下不但具有调平调焦功能，而且具有上下片的功能。相比于其他工件台方案，由于省却了接片手的独立驱动结构，减小了工件台尺寸，使工件台整体结构更加简单紧凑，成本低廉；而且，相比于其他工件台结构方案，该方案重心下降，有效增强了工件台运动平稳性。
另外，通过音圈电机驱动，使得工件台在垂向自由度上能够精确移动定位调整硅片，能够在高速情况下对硅片进行高精度定位。
上述实施例具体阐述了本发明的工作原理、技术方案的功能与构成，并以光刻机作为应用领域，但不仅限于此领域，包括太阳能、LCD制造工艺、MEMS微型机器制造工艺等需要曝光装置中都可以采用本发明方案。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1、一种用于光刻设备的工件台，包括下支撑板、调平调焦机构、接片手、曝光台和柔性调节机构，所述调平调焦机构分别与曝光台和下支撑板连接，其特征在于：所述接片手与下支撑板固定连接，所述曝光台上具有供接片手从中穿过的开口，所述曝光台在调平调焦机构的作用下可相对下支撑板作升降运动。
2、如权利要求1所述的用于光刻设备的工件台，其特征在于：所述调平调焦机构包括音圈电机组和柔性机构，所述音圈电机组的每个音圈电机的动子与下支承撑板固定连接，所述每个音圈电机的定子经柔性机构与曝光台连接。
3、如权利要求2所述的用于光刻设备的工件台，其特征在于：所述音圈电机组是由固设在下支撑板上呈等边三角形分布的三个音圈电机组成。
4、如权利要求2所述的用于光刻设备的工件台，其特征在于：所述柔性机构包括三角簧板、柔性簧片及波纹管，所述波纹管分别与曝光台和下支撑板连接，所述三角簧板与所述音圈电机组中的每个音圈电机的定子固定连接，所述三角簧板与柔性簧片固定连接，所述柔性簧片与曝光台固定连接。
5、如权利要求4所述的用于光刻设备的工件台，其特征在于：所述波纹管的上端经一固定座与曝光台连接，所述波纹管的下端经一导向轴与固设在下支撑板上中心处的一导套连接，其中导轴与导套间具有一定厚度的气膜，所述柔性簧片和三角簧板从上至下依次穿套在导套外侧。
6、如权利要求1所述的用于光刻设备的工件台，其特征在于：所述曝光台包括上支撑板、吸盘座和吸盘，所述上支撑板上固连有吸盘座，所述吸盘座上固连有吸盘，所述上支撑板、吸盘座和吸盘上分别具有供接片手从中穿过的开口。
7、如权利要求1所述的用于光刻设备的工件台，其特征在于：所述曝光台与下支撑板之间通过若干拉簧连接。
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