CN101609263A - 光刻机硅片台移动装置及采用该移动装置的光刻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光刻机硅片台的移动装置及采用该移动装置的光刻机。该光刻机硅片台的移动装置包括：支撑该光刻机硅片台的支撑板；设置于该支撑板的与该硅片台相对一侧的气囊；设置于该支撑板的与该气囊同侧的气垫装置；设置于该支撑板的与该气囊同侧的滚轮；向该气囊内充气，该气囊支撑该支撑板及该光刻机的硅片台，当移动该光刻机硅片台时，该气囊释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板及该硅片台，该光刻机硅片台的移动装置利用该滚轮将该硅片台移出或移入该光刻机。采用本发明的硅片台移动装置的光刻机的硅片台的移入移出过程更加简单，能够确保硅片台与光刻机支撑框架的准确定位，并减少地面振动对硅片台的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻机硅片台移动装置及采用该移动装置的光刻机。
背景技术
光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，它是将一系列掩模版上的芯片图形通过曝光依次转移到硅片相应层上的工艺过程，被认为是大规模集成电路制造中的核心步骤。半导体制造中一系列复杂而耗时的光刻工艺主要由相应的光刻机来完成。而光刻技术的发展或者说光刻机的技术进步则主要围绕着线宽、套刻精度和生产率这三大指标展开。
在步进投影式光刻机中，硅片台的主要用途在于为直接承载硅片的吸盘提供运动平台、动力驱动等。随着半导体厂商对套刻精度和生产率要求的不断提高，光刻机中用于直接承载硅片的吸盘要求具有极高的同步运动精度和运动速度。在目前大多数步进投影式光刻机中，设计者们在吸盘底部设计了相应的气浮结构，而选用一块大理石作为整个吸盘的运动平台，从而有利于精确控制高速运动的吸盘的位置。光刻机中硅片台的支撑框架上同时设置有吸盘的动力驱动装置，为了减小吸盘高速运动时对框架的反作用力，通过引入基于动量守恒原理的平衡块实现这一目的。为了在非常有限的运动范围内有效抵消吸盘高速运动对硅片台框架的反作用力，平衡块一般具有很大的质量。加之硅片台支撑框架、以及为配合相应部件正常工作而设计的电缆、传感器、管道等，整个硅片台的重量可以达到4吨左右，直接将硅片台与光刻机整机框架装配势必造成整机框架的负担。
实际生产中，整个硅片台对外界力的干扰还有严格要求。早期光刻机中，由于硅片台的质量较轻，采用吊框式结构直接将硅片台与主基板连接，通过主基板减振器有效隔离外界力对硅片台的干扰或者硅片台对光刻机其它部件的干扰。
另一方面，在光刻机整机系统的集成过程中，按照装配流程的要求，需要频繁地将硅片台移至光刻机主体以外或恢复原来的位置。硅片台的故障维修或者定期维修维护工作的需要，同样要求能够频繁自如地移动硅片台的位置。再者，整个硅片台在与整机重新装配时，需要保证一定的重复定位精度，从而保证其在整机中的位置不变。
综上所述，合理设计硅片台与光刻机整机框架的结构布局，有效隔离硅片台受地面振动的干扰，以及如何快速、简便自如地移动硅片台并对其准确定位成为保证光刻机正常工作亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速、简便、自如地移动硅片台的光刻机硅片台的移动装置。
本发明的目的还在于提供一种采用上述光刻机硅片台移动装置的光刻机。
一种光刻机硅片台的移动装置包括：支撑该光刻机硅片台的支撑板；设置于该支撑板的与该硅片台相对一侧的气囊；设置于该支撑板的与该气囊同侧的气垫装置；设置于该支撑板的与该气囊同侧的滚轮；向该气囊内充气，该气囊支撑该支撑板及该光刻机的硅片台，当移动该光刻机硅片台时，该气囊释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板及该硅片台，该光刻机硅片台的移动装置利用该滚轮将该硅片台移出或移入该光刻机。
其中，该光刻机硅片台的移动装置还包括与该支撑板连接的驱动支架，该滚轮设置于该驱动支架。该光刻机硅片台的移动装置还包括驱动电机，该驱动电机带动该滚轮转动。该驱动电机通过传动装置带动该滚轮转动。该驱动电机和该传动装置设置于该驱动支架。该驱动支架通过片簧与该支撑板连接。
该光刻机硅片台的移动装置还包括压力检测装置，该压力检测装置与该气囊连接，检测该气囊内气体的压力。该光刻机硅片台的移动装置的气囊分为两组，分别为第一组气囊和第二组气囊，调整该第一组气囊内的气体以确保该光刻机硅片台与该光刻机的准确定位，该第一组气囊和第二组气囊共同支撑该支撑板及该硅片台。该光刻机硅片台的移动装置还包括与该第一组气囊连接的第一压力检测装置，与该第二组气囊连接的第二压力检测装置。
一种光刻机，包括一支撑框架和硅片台的移动装置，该硅片台的移动装置包括：支撑该光刻机硅片台的支撑板；设置于该支撑板的与该硅片台相对一侧的气囊；设置于该支撑板的与该气囊同侧的气垫装置；设置于该支撑板的与该气囊同侧的滚轮；向该气囊内充气，该气囊支撑该支撑板及该光刻机的硅片台；当移动该光刻机硅片台时，该气囊释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板及该硅片台，该光刻机硅片台的移动装置利用该滚轮将该硅片台移出或移入该支撑框架。
其中，该支撑板设置有硅片台和气垫装置的两个表面之间的侧壁设置有定位销，该定位销固定该光刻机硅片台与该支撑框架之间的位置。该支撑框架的侧壁向内延伸出凸块，该凸块设置有定位孔，该定位孔与该定位销相配合固定该光刻机硅片台的移动装置与该支撑框架之间的位置。
该支撑板设置有硅片台和气垫装置的两个表面之间的侧壁设置有安全销，该支撑框架的侧壁设置凹槽，当该光刻机硅片台的移动装置与该支撑框架之间定位后，该安全销插入该凹槽。
与现有技术相比，本发明的硅片台移动装置利用该第一、第二组气囊支撑该支撑板及该硅片台，该第一、第二组气囊释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板及该硅片台，该硅片台的移动装置利用该滚轮将该硅片台移出或移入该支撑框架。在该硅片台移出或移入该支撑框架时，由于该气垫装置与地基之间形成气垫，因此，本发明的硅片台移动装置的驱动电机的功率要求较低，该硅片台的移入移出过程简单易行，轻松方便。
附图说明
图1是采用本发明的硅片台移动装置的光刻机的结构示意图。
图2是本发明的光刻机硅片台的移动装置设置硅片台一侧的结构示意图。
图3是本发明的光刻机硅片台的移动装置另一侧面的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
请参阅图1，图1为采用本发明的硅片台移动装置的光刻机的结构示意图。该光刻机10包括支撑框架12、物镜13、主基板14、硅片台15和硅片台移动装置16。该支撑框架12固定在地基11上，该物镜13和主基板14设置在该支撑框架12上，该硅片台15设置于该物镜13下方，该硅片台移动装置16承载该硅片台15，用于将该硅片台15移入或者移出该支撑框架12。
该硅片台移动装置16包括：支撑该硅片台15的支撑板160；设置于该支撑板160的与该硅片台15相对一侧的气囊17；设置于该支撑板160的与该气囊17同侧的气垫装置；设置于该支撑板160的与该气囊17同侧的滚轮；向该气囊17内充气，该气囊17支撑该支撑板160及该硅片台15。当移动该硅片台15时，该气囊17释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板160及该硅片台15，该硅片台的移动装置16利用该滚轮将该硅片台15移出或移入该支撑框架12。
下面结合图2、图3详细说明本发明硅片台移动装置16的结构。请参阅图2，图2是图1所示的硅片台移动装置16的承载该硅片台15一侧的结构示意图。该硅片台移动装置16包括该支撑板160。该支撑板160靠近该硅片台15的一侧设置有接口163，该接口163用于将该硅片台15固定在该支撑板160上。本发明的硅片台移动装置16的支撑板160包括4个接口163，这4个接口163呈四边形状分布在该支撑板160上。
该支撑板160设置有硅片台15和气垫装置161的两个表面之间的侧壁设置有定位销164，该支撑框架12的侧壁设置有定位孔，该定位孔与该定位销164相配合固定该硅片台15与该支撑框架12之间的位置。优选的，该支撑框架12的侧壁向内延伸出凸块121，该定位孔设置于该凸块121上。该硅片台移动装置16通过3个定位销164与支撑框架12配合以间接确保硅片台15与支撑框架12的准确定位，不存在欠约束或过约束的问题，定位精度高，从而为该光刻机10的正常工作提供保障。
该支撑板160设置有硅片台15和气垫装置161的两个表面之间的侧壁设置有安全销165，该支撑框架12的侧壁设置凹槽。当该硅片台的移动装置16与该支撑框架12之间定位后，该安全销165插入该支撑框架12的凹槽。当该光刻机10正常工作时，如果该气囊17发生短时间的压力不足现象，该安全销165可短暂支撑硅片台15。
请再参阅图3，图3是本发明的硅片台的移动装置16另一侧面的结构示意图。该支撑板160的与该硅片台15相对的一侧设置有气垫装置161、气囊17、驱动装置18和压力检测装置。该压力检测装置与该气囊17相连，用于检测该气囊17内气体的压力。该气囊17分为两组，分别为第一组气囊171和第二组气囊172，该第一组气囊171与该第二组气囊172依次相间且呈多边形对称分布在该支撑板160一侧。优选的，该硅片台移动装置16包括六个气囊，其中三个为第一组气囊171，另外三个为第二组气囊172。该第一组气囊171与该第二组气囊172依次相间且呈六边形对称分布在该支撑板160一侧。
与该第一组气囊171连接的压力检测装置为第一压力检测装置191，该第一压力检测装置191用于控制该第一组气囊171内的气体压力。与该第二组气囊172连接的压力检测装置为第二压力检测装置192，该第二压力检测装置192用于控制该第二组气囊172内的气体压力。当该硅片台移动装置16将该硅片台15移入该支撑框架12后，该第一、第二组气囊171、172内充气来共同支撑该支撑板160及该硅片台15。该气垫装置161以及该驱动装置18停留在该支撑板160和该地基11之间。优选的，该硅片台移动装置16包括四个气垫装置161，该四个气垫装置161呈四边形对称分布在该支撑板160的与该气囊17相同的一侧。
该驱动装置18包括驱动支架181、滚轮182、传动装置183、驱动电机184和片簧185。该驱动支架181通过该片簧185与该支撑板160连接。该滚轮182、该传动装置183、该驱动电机184设置于该驱动支架181。该驱动电机184通过该传动装置183带动该滚轮182转动。优选的，该硅片台移动装置16包括两个马区动装置18。
该硅片台移动装置16的工作原理如下：
当该硅片台15将要移出该支撑框架12时，缓慢释放该第一、第二组气囊171、172内的气体，在该第一、第二组气囊171、172释放气体的同时，打开该气垫装置161的开关使该气垫装置161工作，该气垫装置161与该地基11之间形成气垫。该第一、第二组气囊171、172内的气体逐渐减少，该硅片台15的高度逐渐下降。当该硅片台15的高度下降到一定程度时，由于该气垫装置161与该地基11之间形成的气垫厚度有限，该驱动装置18上的滚轮182与该地基11直接接触，从而使该驱动支架181与该支撑板160之间的片簧185向背离地基11的方向发生变形，该片簧185产生的回复力再通过驱动支架181直接作用于该滚轮182上，该回复力对该滚轮182的作用力垂直作用于地基11上，从而使形成的气垫支撑该支撑板160及该硅片台15，此时，该第一、第二组气囊171、172处于非工作状态。该驱动电机184通过该传动装置183带动该滚轮182在地基11上缓慢滚动，该滚轮182与地面之间形成有效的摩擦，便于在地面上滚动。从而将该硅片台15移出该支撑框架12。
当该硅片台15将要移入该支撑框架12时，打开该气垫装置161的开关使该气垫装置161工作，该气垫装置161与该地基11之间形成气垫，该驱动装置18上的驱动电机184通过该传动装置183带动该滚轮182反向旋转，从而将该硅片台15移入到该支撑框架12内。然后，对该第一、第二组气囊171、172开始充气，该硅片台15的高度缓慢升高，当该硅片台15升到一定高度时，该气垫装置161与该驱动装置18离开该地基11，并处于该支撑板160和该地基11之间，该气垫装置161停止工作，该驱动装置18的片簧185恢复到自由状态，该第一、第二组气囊171、172支撑该支撑板160及该硅片台15。继续对该第一、第二组气囊171、172进行充气，直到该定位销164与该支撑框架12的定位孔良好定位后，保持该第一、第二组气囊171、172内的气体恒压。该安全销165插入该支撑框架12的凹槽，以防止该第一、第二组气囊171、172可能出现的短时间压力不足，导致该硅片台15高度下降的问题，为该光刻机10连续稳定的工作提供保障。
与现有技术相比，本发明的硅片台移动装置16利用该第一、第二组气囊171、172支撑该支撑板160及该硅片台15，该第一、第二组气囊171、172释放气体的同时打开该气垫装置161，该气垫装置161形成的气垫支撑该支撑板160及该硅片台15，该硅片台移动装置16利用该滚轮182将该硅片台15移出或移入该支撑框架12。在该硅片台15移出或移入该支撑框架12时，由于该气垫装置161与地基11之间形成气垫，因此，本发明的硅片台移动装置16对驱动电机184的功率要求较低，该硅片台15的移入移出过程简单易行，轻松方便。该硅片台15与支撑框架12多次拆装后，仍能够确保该硅片台15相对于该支撑框架12较高的重复定位精度，精度损失少。
采用本发明的硅片台移动装置16的光刻机10利用该第一、第二组气囊171、172支撑该支撑板160及该硅片台15，由于该第一、第二组气囊171、172的刚度较小，可以有效减少地基11对该硅片台15的振动影响，提高了该光刻机10的工作性能。
本发明的硅片台移动装置16的第一压力检测装置191控制第一组气囊171的气体压力，第二压力检测装置192控制第二组气囊172的气体压力。第一组气囊171除了施加垂直向上的作用力于该定位销164以使定位销164与定位孔良好配合来间接确保硅片台15与支撑框架12准确定位之外，还要联合第二组气囊172一同支撑整个硅片台15和支撑板160的重量。第一组气囊171与第二组气囊172共6个气囊成对称分布，以保证该硅片台15的受力平衡。
本发明的光刻机10的支撑框架12设置在地基11上，也可以设置在其他基座上；该驱动装置18的驱动支架181通过片簧185连接支撑板160，也可以直接设置在该支撑板160上，并不限于上述实施方式所述。
本发明的硅片台移动装置16的支撑板160包括4个接口163，也可以包括其他个数的接口；该4个接口163呈四边形分布在该支撑板160上，也可以以其他形状分布在支撑板160上，并不限于上述实施方式所述。
本发明的硅片台移动装置16包括6个对称分布的气囊17及4个对称分布的气垫装置161，该气囊17以及该气垫装置161的数量和分布情况也可以根据实际需要而做适当的调整，并不限于上述实施方式所述。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
Claims (21)
1.一种光刻机硅片台的移动装置，其特征在于，该光刻机硅片台的移动装置包括：
支撑该光刻机硅片台的支撑板；
设置于该支撑板的与该硅片台相对一侧的气囊；
设置于该支撑板的与该气囊同侧的气垫装置；
设置于该支撑板的与该气囊同侧的滚轮；
向该气囊内充气，该气囊支撑该支撑板及该光刻机的硅片台，当移动该光刻机硅片台时，该气囊释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板及该硅片台，该光刻机硅片台的移动装置利用该滚轮将该硅片台移出或移入该光刻机。
2.如权利要求1所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括与该支撑板连接的驱动支架，该滚轮设置于该驱动支架。
3.如权利要求2所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括驱动电机，该驱动电机带动该滚轮转动。
4.如权利要求3所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该驱动电机通过传动装置带动该滚轮转动。
5.如权利要求4所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该驱动电机和该传动装置设置于该驱动支架。
6.如权利要求2所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该驱动支架通过片簧与该支撑板连接。
7.如权利要求1所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括压力检测装置，该压力检测装置与该气囊连接，检测该气囊内气体的压力。
8.如权利要求1所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置的气囊分为两组，分别为第一组气囊和第二组气囊，调整该第一组气囊内的气体以确保该光刻机硅片台与该光刻机的准确定位，该第一组气囊和第二组气囊共同支撑该支撑板及硅片台。
9.如权利要求8所述的光刻机硅片台的移动装置，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括与该第一组气囊连接的第一压力检测装置，与该第二组气囊连接的第二压力检测装置。
10.一种光刻机，包括一支撑框架，其特征在于，该光刻机还包括硅片台的移动装置，该硅片台的移动装置包括：
支撑该光刻机硅片台的支撑板；
设置于该支撑板的与该硅片台相对一侧的气囊；
设置于该支撑板的与该气囊同侧的气垫装置；
设置于该支撑板的与该气囊同侧的滚轮；
向该气囊内充气，该气囊支撑该支撑板及该光刻机的硅片台；当移动该光刻机硅片台时，该气囊释放气体的同时打开该气垫装置，该气垫装置形成的气垫支撑该支撑板及该硅片台，该光刻机硅片台的移动装置利用该滚轮将该硅片台移出或移入该支撑框架。
11.如权利要求10所述的光刻机，其特征在于：该支撑板设置有硅片台和气垫装置的两个表面之间的侧壁设置有定位销，该定位销固定该光刻机硅片台与该支撑框架之间的位置。
12.如权利要求11所述的光刻机，其特征在于：该定位销的个数为3。
13.如权利要求11所述的光刻机，其特征在于：该支撑框架包括定位孔，该定位孔与该定位销相配合固定该光刻机硅片台与该支撑框架之间的位置。
14.如权利要求13所述的光刻机，其特征在于：该支撑框架的侧壁向内延伸出凸块，该定位孔设置于凸块。
15.如权利要求10所述的光刻机，其特征在于：该支撑板设置有硅片台和气垫装置的两个表面之间的侧壁设置有安全销，该支撑框架的侧壁设置凹槽，当该光刻机硅片台与该支撑框架之间定位后，该安全销插入该凹槽。
16.如权利要求10所述的光刻机，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括与该支撑板连接的驱动支架，该滚轮设置于该驱动支架。
17.如权利要求16所述的光刻机，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括驱动电机，该驱动电机带动该滚轮转动。
18.如权利要求17所述的光刻机，其特征在于：该驱动电机通过传动装置带动该滚轮转动。
19.如权利要求18所述的光刻机，其特征在于：该驱动电机和该传动装置设置于该驱动支架。
20.如权利要求10所述的光刻机，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置的气囊分为两组，分别为第一组气囊和第二组气囊，调整该第一组气囊内的气体以确保该光刻机硅片台与该光刻机的准确定位，该第一组气囊和第二组气囊共同支撑该支撑板和该硅片台。
21.如权利要求20所述的光刻机，其特征在于：该光刻机硅片台的移动装置还包括与该第一组气囊连接的第一压力检测装置，与该第二组气囊连接的第二压力检测装置。
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