CN101963763B - 一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置 - Google Patents
一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101963763B CN101963763B CN2010102441481A CN201010244148A CN101963763B CN 101963763 B CN101963763 B CN 101963763B CN 2010102441481 A CN2010102441481 A CN 2010102441481A CN 201010244148 A CN201010244148 A CN 201010244148A CN 101963763 B CN101963763 B CN 101963763B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- double
- station
- type
- electric motors
- linear electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 39
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 abstract 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置属于半导体制造装备技术，该装置增加了一个具有双驱双桥结构的换台工位，两组双驱桥式结构分别由两根U型槽式直线电机定子和静压气浮导轨对称配置构成；双驱双桥换台工位结构，使X方向和Y方向气浮导轨均变成短导轨形式，可明显减小被驱动体的体积和惯量，有利于提高起、停驱动速度，缩短响应时间和定位稳定时间；硅片台的长行程直线运动单元在X方向和Y方向上都采用了严格平行对称布置的双直线电机同步驱动形式，驱动力过硅片台质心，有效减小了硅片台的惯性转矩扰动，提高了系统稳定性和可靠性，为实现系统的动态和静态定位精度提供了可靠的保障。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造装备技术领域，主要涉及一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置。
背景技术
光刻机是极大规模集成电路制造中重要的超精密装备之一，分为步进式光刻机和扫描式光刻机等。而工件台技术又是光刻机的核心技术之一，其主要特点是要实现高速和高加、减速度的超精密运动控制。光刻机工件台的超精密运动以配合光刻过程中的装片、预对准、对准、曝光和卸片等加工制造工序。无论是步进重复曝光还是步进扫描曝光，都要求工件台在高速和高加速度条件下具有纳米定位精度，所以工件台的超精密运动定位系统是光刻机重要的组成部分，而且运行效果直接影响光刻机的生产效率和光刻质量。
生产效率和最小特征尺寸是光刻机发展的主要追求目标。随着半导体芯片特征尺寸的缩小和生产效率的提高，光刻机的精度要求越来越高。为了提高生产效率，传统的方式是提高硅片台的运动速度，但需要增加大量装置以抑制系统动态性能的恶化，这将大大提高代价以保证原有精度。双工件台技术是如今提高光刻机生产效率最有效的技术手段。两工位并行工作，可缩短硅片的曝光工序时间，从而能在不提高硅片台的运动速度与加速度的情况下提高生产效率。荷兰ASML公司基于TwinScan技术(即双工件台技术)光刻机是目前最具有代表性的光刻机。
提高双工件台的运动精度是实现最小特征尺寸的主要技术手段之一。所以具有超精密运动精度特性的双工件台系统是未来光刻机的主要发展目标之一。但目前双工件台系统受限于机械结构，很难保证各自在X和Y两个方向上都实现对称双驱动方式，一般是在Y方向上采用双驱动方式，在X方向上采用单电机驱动方式。例如专利200610116453.6采用此非对称驱动方式，其存在的最主要问题就是单电机驱动将导致驱动力方向不过硅片台质心，运动过程中因产生不对称的惯性力而出现转矩。其次，气浮导轨较长，增加了被驱动体的体积惯量，不利于提高起、停驱动速度和缩短响应时间和定位稳定时间。光刻机系统静压气浮导轨的刚度相对较低，在高速和高加、减速度下硅片台容易产生较大的惯性转矩扰动，这将对硅片台的运动定位精度产生严重影响，同时也会降低系统的可靠性。例如专利200710119275.7采用4个双自由度驱动单元对硅片台进行推、拉配合从而实现换台运动，该专利虽然简化了系统结构，却由于难以找到硅片台质心而导致在运动过程中存在较大的转矩扰动。例如专利200810137566.3将直线电机定子嵌入到基台中，直线电机定子上表面和基台基准面经研磨后作为气浮工作面，但直线电机定子上表面作为气浮工作面一部分破坏了气浮工作面的完整性，降低了气浮的稳定性和可靠性，且高平面度要求增加了研磨难度，结构难以实现。
发明内容
本发明针对上述已有技术中存在的不足，提出了基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置。此装置可使驱动力过硅片台质心，有效减小了硅片台的惯性转矩扰动，X向被驱动体的体积和惯量明显减小，装置驱动力大，驱动速度快，可使硅片台运行更平稳，并有效缩短硅片台的定位稳定时间，提高了系统稳定性和可靠性。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置，该装置包括曝光工位和预处理工位，其曝光工位和预处理工位的机械结构包括在基台左右侧部上对称配置的硅片台、由Y向U型槽式第一直线电机和Y向U型槽式第二直线电机以及Y向静压气浮导轨构成的两个Y向长行程直线运动单元、由X向U型槽式第一直线电机、X向U型槽式第二直线电机、X向静压气浮导轨以及Y向长行程直线运动单元承载梁构成的两个X向长行程直线运动单元，左右侧部的硅片台可滑动地分别配装在左右侧部的Y向长行程直线运动单元上，两个X向长行程直线运动单元分别与左右侧的Y向长行程直线运动单元成H型配置；在曝光工位和预处理工位之间增加了一个具有双驱双桥结构的换台工位，换台工位上的两组双驱桥式结构分别由两根U型槽式直线电机定子和换台工位静压气浮导轨对称配置构成；Y向U型槽式第一直线电机和Y向U型槽式第二直线电机结构、功率全部相同；X向U型槽式第一直线电机和X向U型槽式第二直线电机结构、功率全部相同；X向U型槽式第一直线电机安装在基台表面，X向U型槽式第二直线电机内嵌于基台表面。
所述的一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置，Y向静压气浮导轨、X静压气浮导轨和换台工位静压气浮导轨采用陶瓷材料或硬质金属材料制作。
本发明的特点和效果：
1)提出X-Y向平行对称直线驱动方式，即工件台换台的过程中，硅片台的长行程直线运动单元在X方向和Y方向上都采用了严格平行对称布置的双直线电机同步驱动形式，可有效克服硅片台质心偏移产生的转矩，有效避免高速和高加、减速情况下单边驱动产生的反作用力矩引起的硅片台的偏移振动和不平稳性，为实现系统的动态和静态定位精度提供了可靠的保障。另外，双直线电机同步驱动形式驱动力大，驱动速度快，频响高，可保证硅片台运行平稳，并有效缩短定位稳定时间，提高步进精度和扫描平稳性。这是本方案区别于现有技术的特点之一；
2)提出双驱双桥换台工位结构，使X方向和Y方向气浮导轨均变成短导轨形式，可明显减小被驱动体的体积和惯量，有利于提高起、停驱动速度，缩短响应时间和定位稳定时间。这是本方案明显区别于现有技术的特点之二。
附图说明
图1本发明的总体结构示意图。
图2总体结构示意图中预处理工位部分的仰视图。
图3、4、5、6、7、8为工件台换台流程图。
图中件号：1-基台；2-曝光工位；3-预处理工位；4-硅片台；5-Y向长行程直线运动单元；5a-Y向U型槽式第一直线电机；5b-Y向U型槽式第二直线电机；5c-Y向静压气浮导轨；6-X向长行程直线运动单元；6a-X向U型槽式第一直线电机；6b-X向U型槽式第二直线电机；6c-X向静压气浮导轨；6d-Y向长行程直线运动单元承载梁；7-换台工位；7a、7b-U型槽式直线电机定子；7c-换台工位静压气浮导轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置，该装置包括曝光工位2和预处理工位3，其曝光工位2和预处理工位3的机械结构包括在基台1左右侧部上对称配置的硅片台4、由Y向U型槽式第一直线电机5a和Y向U型槽式第二直线电机5b以及Y向静压气浮导轨5c构成的两个Y向长行程直线运动单元5、由X向U型槽式第一直线电机6a、X向U型槽式第二直线电机6b、X向静压气浮导轨6c以及Y向长行程直线运动单元承载梁6d构成的两个X向长行程直线运动单元6，左右侧部的硅片台4可滑动地分别配装在左右侧部的Y向长行程直线运动单元5上，两个X向长行程直线运动单元6分别与左右侧的Y向长行程直线运动单元5成H型配置；在曝光工位2和预处理工位3之间增加了一个具有双驱双桥结构的换台工位7，换台工位7上的两组双驱桥式结构分别由两根U型槽式直线电机定子7a、7b和换台工位静压气浮导轨7c对称配置构成；Y向U型槽式第一直线电机5a和Y向U型槽式第二直线电机5b结构、功率全部相同；X向U型槽式第一直线电机6a和X向U型槽式第二直线电机6b结构、功率全部相同；X向U型槽式第一直线电机6a安装在基台表面，X向U型槽式第二直线电机6b内嵌于基台表面。
所述的一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置，Y向静压气浮导轨5c、X静压气浮导轨6c和换台工位静压气浮导轨7c采用陶瓷材料或硬质金属材料制作。
本发明提出的换台方案工作流程如下：
如图3所示，初始工作状态，处于曝光工位2的硅片台4预对准完毕，处于预处理工位3硅片台4装载新晶圆完毕。接下来，曝光工位2开始进行曝光处理，与此同时预处理工位3硅片台4上的晶圆开始进行预对准处理。两硅片台完成本工位所需时间不等，一般曝光处理时间较长，位于预处理工位3的硅片台4完成对准工作后处于等待状态，待位于曝光工位2的晶圆完成曝光工作后，进行硅片台交换。
接下来，两个硅片台分别由X向长行程直线运动单元6承载，运动到预设位置，如图4所示。此时，Y向U型槽式第一直线电机5a、Y向U型槽式第二直线电机5b以及Y向静压气浮导轨5c分别与位于换台工位7的U型槽式直线电机定子7a、7b以及换台工位静压气浮导轨7c对接，并确保对接精度。然后，如图5所示，两个硅片台4分别由Y向长行程直线电机单元5转移到换台工位7上。如图6所示，曝光工位2和预处理工位3的Y向长行程直线运动机构5此时都空载，并相互变换换台工位上所对接直线电机定子和气浮导轨。接下来，如图7所示，两个硅片台再分别从换台工位转移到Y向长行程直线运动机构5上。这样，原本位于基台左右侧完成不同工序的硅片台交换了位置。然后，此时位于曝光工位完成预处理工序的硅片台被驱动到预定位置等待曝光，位于预处理工位完成曝光处理的硅片台则被驱动到装卸晶圆处进行下片和上片，如图8所示。位于预处理工位的硅片台装载新晶圆后在预处理工位进行预对准，完成一个工作周期。接下来为下一轮曝光工序，即重复上面的工序和换台流程。
Claims (2)
1.一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置，该装置包括曝光工位(2)和预处理工位(3)，其曝光工位(2)和预处理工位(3)的机械结构包括在基台(1)左右侧部上对称配置的硅片台(4)、由Y向U型槽式第一直线电机(5a)和Y向U型槽式第二直线电机(5b)以及Y向静压气浮导轨(5c)构成的两个Y向长行程直线运动单元(5)、由X向U型槽式第一直线电机(6a)、X向U型槽式第二直线电机(6b)、X向静压气浮导轨(6c)以及Y向长行程直线运动单元承载梁(6d)构成的两个X向长行程直线运动单元(6)，左右侧部的硅片台(4)可滑动地分别配装在左右侧部的Y向长行程直线运动单元(5)上，两个X向长行程直线运动单元(6)分别与左右侧的Y向长行程直线运动单元(5)成H型配置；其特征在于：在曝光工位(2)和预处理工位(3)之间增加了一个具有双驱双桥结构的换台工位(7)，换台工位(7)上的两组双驱桥式结构分别由两根U型槽式直线电机定子(7a、7b)和换台工位静压气浮导轨(7c)对称配置构成；Y向U型槽式第一直线电机(5a)和Y向U型槽式第二直线电机(5b)结构、功率全部相同；X向U型槽式第一直线电机(6a)和X向U型槽式第二直线电机(6b)结构、功率全部相同；X向U型槽式第一直线电机(6a)安装在基台表面，X向U型槽式第二直线电机(6b)内嵌于基台表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置，其特征在于：Y向静压气浮导轨(5c)、X静压气浮导轨(6c)和换台工位静压气浮导轨(7c)采用陶瓷材料或硬质金属材料制作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102441481A CN101963763B (zh) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | 一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102441481A CN101963763B (zh) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | 一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101963763A CN101963763A (zh) | 2011-02-02 |
| CN101963763B true CN101963763B (zh) | 2012-06-06 |
Family
ID=43516687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010102441481A Expired - Fee Related CN101963763B (zh) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | 一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101963763B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102520587B (zh) * | 2011-11-12 | 2013-09-18 | 哈尔滨工业大学 | 基于线缆盒防转机构的双工件台回转交换方法与装置 |
| CN102495530B (zh) * | 2011-11-12 | 2014-11-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种过梁式步进扫描和三节拍双工件台交换装置与方法 |
| CN102495527B (zh) * | 2011-11-12 | 2013-09-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于单/双驱动步进扫描的双工件台交换装置与方法 |
| CN102393612B (zh) * | 2011-11-12 | 2014-02-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于双导轨双驱的三节拍双工件台交换装置与方法 |
| CN102495529B (zh) * | 2011-11-12 | 2013-09-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种过梁式双导轨双驱步进扫描双硅片台交换装置与方法 |
| CN102419517B (zh) * | 2011-11-12 | 2014-07-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法 |
| CN102393609B (zh) * | 2011-11-12 | 2014-03-05 | 哈尔滨工业大学 | 过梁式单/双导轨双驱步进扫描双工件台交换装置与方法 |
| CN103353483B (zh) * | 2013-07-08 | 2016-04-27 | 中国电子科技集团公司第四十五研究所 | 超声扫描显微镜步进轴的双驱结构 |
| CN106015334B (zh) * | 2016-05-18 | 2019-05-07 | 西安爱德华测量设备股份有限公司 | 一种气浮导轨材料及其制造方法和气浮导轨 |
| CN106909030B (zh) * | 2017-03-07 | 2019-06-18 | 无锡影速半导体科技有限公司 | 能有效减少大理石横梁长度的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101181684B1 (ko) * | 2003-08-07 | 2012-09-19 | 가부시키가이샤 니콘 | 노광 방법 및 노광 장치, 스테이지 장치, 그리고 디바이스제조 방법 |
| CN101201555A (zh) * | 2007-12-21 | 2008-06-18 | 清华大学 | 一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统 |
| CN101231471B (zh) * | 2007-12-21 | 2011-11-09 | 清华大学 | 一种采用过渡承接装置的光刻机硅片台双台交换系统 |
-
2010
- 2010-08-03 CN CN2010102441481A patent/CN101963763B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101963763A (zh) | 2011-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101963763B (zh) | 一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置 | |
| CN102096338B (zh) | 一种掩膜台系统 | |
| CN101807010B (zh) | 纳米精度六自由度磁浮微动台及应用 | |
| US8836918B2 (en) | Dual-stage exchange system for lithographic apparatus | |
| CN100468212C (zh) | 双台定位交换系统 | |
| CN101924450B (zh) | 一种固定音圈电机直驱式x-y微动平台 | |
| US9030648B2 (en) | Dual wafer stage exchanging system for lithographic device | |
| JPH11191585A (ja) | ステージ装置、およびこれを用いた露光装置、ならびにデバイス製造方法 | |
| CN103454864B (zh) | 一种粗精动一体的磁浮掩膜台系统 | |
| CN101609265A (zh) | 采用磁悬浮平面电机的硅片台多台交换系统 | |
| CN103186058B (zh) | 一种具有六自由度粗动台的掩模台系统 | |
| CN102122120A (zh) | 步进扫描光刻机双台交换系统 | |
| CN101614964B (zh) | 硅片台双台交换曝光系统及双台交换方法 | |
| CN102537049A (zh) | 径向气浮导向模块及应用其的光刻机运动平台 | |
| CN103116250B (zh) | 带激光干涉仪测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统 | |
| CN113917796A (zh) | 一种多自由度宏微混合的精密运动台 | |
| CN103926805A (zh) | 一种平面电动机驱动的粗微动一体掩模台 | |
| CN102419517B (zh) | 一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法 | |
| CN101526747A (zh) | 双工件台装置 | |
| CN103105743B (zh) | 带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统 | |
| CN102393609B (zh) | 过梁式单/双导轨双驱步进扫描双工件台交换装置与方法 | |
| CN103105742A (zh) | 带光电位置探测器测量的六自由度粗动台的掩膜台系统 | |
| CN100570496C (zh) | 一种采用十字导轨的光刻机硅片台双台交换系统 | |
| CN104049472B (zh) | 一种电磁弹射启动式掩模台系统 | |
| CN101408732A (zh) | 嵌入式共基面二维平衡双驱双工件台定位系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120606 |