CN103472678A - 光刻机及应用于光刻机中的工件台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻机，包括：掩模台、投影物镜、照明系统、测量框架、基础框架以及工件台系统，照明系统将掩模版上的图像经过投影物镜投射在硅片或基版上，掩模台安装于测量框架上，掩模台的反作用力通过掩模台反力支架外引至基础框架上，测量框架通过测量框架减振器安装于基础框架上，工件台系统包括用于工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，工件台安装底座可拆卸的安装于基础框架上，工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力外引至基础框架。本发明可有效隔离基础框架和工件台之间的相互影响，能简化结构并可以便于实现工件台的安装和维护。

Description

光刻机及应用于光刻机中的工件台系统

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光刻机及应用于光刻机中的工件台系统。

背景技术

随着光刻技术的发展，对产率以及套刻精度提出了越来越高的要求，为了提高产率就需要提高工件台、掩模台的运动加速度，这就意味着工件台、掩模台对框架的反作用力提高，由于反作用力的提高会激发出测量框架自身的固有频率，必然导致测量框架的振动幅值变大，从而影响整机的套刻精度。为了解决运动系统的反作用力对测量框架的影响，各个光刻机制造商提出了不同的解决方案。

如在专利文献WO2010101267A1于2010年09月10日公开了一种反力处理结构，将工件台、掩模台均布置在测量框架上，测量框架通过主动减振器隔离基础框架的振动，运动系统的反作用力外引至基础框架。上述结构消除了工件台、掩模台反作用力对测量框架的冲击，但是这种结构复杂，同时由于运动质量仍位于测量框架上，减振器需要处理由于运动系统的运动引起的重心变化。

美国专利US6493062B2于2002年12月10日公开了一种光刻机结构，将工件台置于基础框架，掩模台置于测量框架上，测量框架通过主动减振器隔离基础框架的振动，将掩模台的反作用力通过反力外引机构外引至基础框架。上述结构可以消除运动系统反作用力对测量框架的影响，但是这种结构模块化不好，同时工件台的结构不能在减小对基础框架的冲击以及隔离地基振动上取得很好的平衡。

因此，如何提供一种在有效隔离基础框架和工件台之间的相互影响的前提下，可以简化结构并可以便于维护工件台的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻机及应用于光刻机中的工件台系统，以解决现有技术中虽能有效隔离基础框架和工件台的相互影响，但是结构复杂且工件台维修、安装不方便的技术问题。

一种光刻机，包括：用于承载掩模版的掩模台、投影物镜、照明系统、测量框架、基础框架、工件台系统，所述照明系统将掩模版上的图像经过投影物镜投射在硅片或基版上，所述掩模台安装于所述测量框架上，所述掩模台的反作用力通过掩模台反力支架外引至基础框架上，所述测量框架通过测量框架减振器安装于基础框架上，所述工件台系统包括用于承载硅片或者基版的工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于所述基础框架上，所述工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力外引至所述基础框架。

进一步，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架、工件台反力滑块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元以及反力外引支架；所述工件台反力支架和所述反力外引支架均安装于所述工件台安装底座上，所述工件台反力滑块设置在所述工件台反力支架上，所述工件台反力滑块的两端分别通过反力外引阻尼单元和反力外引弹簧单元与反力外引支架连接。

进一步，所述工件台系统还包括工件台的运动系统、工件台承版台以及滑块底座，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座上驱动所述工件台承版台运动，所述工件台减振器设置于所述工件台安装底座和所述滑块底座之间。

进一步，所述工件台的运动系统包括工件台Y向滑块、工件台X向滑块、以及三组工件台垂向执行机构，工件台Y向滑块实现工件台承版台的Y向运动，工件台X向滑块实现工件台承版台的X向运动，工件台垂向执行机构实现工件台承版台在Z、Rx、Ry方向的运动。

进一步，工件台Y向滑块的定子安装于所述工件台反力滑块上。

本发明还公开了一种应用于光刻机中的工件台系统，包括用于承载硅片或者基版的工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于光刻机的基础框架上，且工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力外引至所述基础框架。

进一步，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架、工件台反力滑块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元以及反力外引支架；所述工件台反力支架和所述反力外引支架均安装于所述工件台安装底座上，所述工件台反力滑块设置在所述工件台反力支架上，所述工件台反力滑块的两端分别通过反力外引阻尼单元和反力外引弹簧单元与反力外引支架连接。

进一步，所述工件台系统包括工件台的运动系统、工件台承版台、以及滑块底座，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座上驱动所述工件台承版台运动，所述工件台减振器设置于所述工件台安装底座和所述滑块底座之间。

进一步，所述工件台的运动系统包括两组工件台Y向滑块、工件台X向滑块、以及三组工件台垂向执行机构，工件台Y向滑块实现工件台承版台的Y向运动，工件台X向滑块实现工件台承版台的X向运动，工件台垂向执行机构实现工件台承版台在Z、Rx、Ry方向的运动。

进一步，工件台Y向滑块的定子安装于所述工件台反力滑块上。

本发明提供的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统，一方面，通过将工件台安装于基础框架上，同时，工件台的下方安装工件台减振器，可以有效减小工件台对基础框架的冲击，同时很好地隔离基础框架的振动对工件台运动精度的影响；再一方面，工件台采用工件台反力外引结构将反作用力外引至所述基础框架，可以有效降低工件台对工件台减振器的需求，从而，有效简化工件台减振器的结构，降低了工件台减振器的开发难度以及开发成本；另一方面，由于所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于基础框架上，故可以快速便捷地在基础框架上安装或者拆除工件台安装底座，即可实现对工件台的安装和维修，从而可以实现工件台的拆装和维护，实现模块化生产，从而有效缩短整机集成以及工件台维修维护的时间，有效提高生产和维护效率。另外，所述工件台反力外引结构采用反力外引阻尼单元和反力外引弹簧单元，可以进一步减小工件台反作用力对基础框架的冲击，提高工件台的运动精度。

附图说明

本发明的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统由以下的实施例及附图给出。

图1为本发明的一实施例的光刻机的结构原理图。

图2为本发明的一实施例的工件台、工件台减振器及工件台安装底座的侧视结构示意图。

图3为本发明的一实施例的工件台、工件台减振器及工件台安装底座的俯视结构示意图。

图中，101——掩模台支架，102——掩模台，103——掩模台反力支架，104——掩模台测量系统，201——测量框架，202——投影物镜，203——测量框架减振器，204——基础框架，205——地基，206——工件台测量系统，207——照明系统，300——工件台，301——工件台安装底座，302——工件台减振器，303——工件台反力支架，304——工件台反力滑块，305——工件台Y向滑块导向气浮，306——工件台Y向滑块，307——工件台X向滑块，308——工件台垂向执行机构，309——工件台承版台，310——工件台滑块底座，311——反力外引阻尼单元，312——反力外引弹簧单元，313——反力外引支架。

具体实施方式

以下将对本发明的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统作进一步的详细描述。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。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率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1、图2和图3，本实施例提供的光刻机，包括：用于承载掩模版的掩模台102、投影物镜202、照明系统207、测量框架201、基础框架204以及工件台系统，所述照明系统207将掩模版上的图像经过投影物镜202投射在硅片或基版上，所述掩模台102通过掩模台支架101安装于所述测量框架201上，所述掩模台102的反作用力通过掩模台反力支架103外引至基础框架204上，所述基础框架204固定安装于地基205上，所述掩模台102的一侧还设置有用于反馈掩模台102位置信息的掩模台测量系统104，所述测量框架201通过测量框架减振器203安装于基础框架204上。

所述工件台系统包括用于承载硅片或者基版的工件台300、工件台减振器302、工件台反力外引结构以及工件台安装底座301，所述工件台300通过工件台减振器302安装于工件台安装底座301上，所述工件台安装底座301可拆卸的安装于所述基础框架204上，且所述工件台300采用工件台反力外引结构将该方向上的反作用力外引至所述基础框架204。所述工件台系统的工件台300的一侧还设置有用于反馈工件台300位置信息的工件台测量系统206。

本实施例通过将工件台300外置于测量框架201，掩模台反力支架103将掩模台102的反作用力外引，可以消除掩模台102和工件台300运动对测量框架201的冲击，同时通过测量框架减振器203衰减基础框架204传递到测量框架201上的振动，保证了投影物镜202、掩模台102测量系统104以及工件台测量系统206等精密部件能够处于一个不受干扰的工作环境，确保他们各自的工作精度。

由于所述工件台300通过工件台减振器302安装于工件台安装底座301上，所述工件台安装底座301可拆卸的安装于基础框架204上，因此，可以快速、便捷地在基础框架204上安装或者拆除工件台安装底座301，以实现对工件台300的拆装和维修，因而，可以实现模块化生产，有效缩短整机集成以及工件台300维修维护的时间，提高生产和维护效率。再者，通过在工件台300与工件台安装底座301之间设置工件台减振器302，可以有效减小工件台300对工件台安装底座301及基础框架204的冲击，同时能够有效地隔离基础框架204的振动对工件台300的运动精度的影响。

另一方面，工件台300采用工件台反力外引结构将反作用力外引至所述基础框架204，尤其是在反作用力大的方向上将反作用力外引至所述基础框架204，可以有效降低工件台300对工件台减振器302的需求，从而，有效简化工件台减振器302的结构，降低了工件台减振器的开发难度以及开发成本。

较佳的，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架303、工件台反力滑块304、反力外引阻尼单元311、反力外引弹簧单元312以及反力外引支架313，所述工件台反力支架303和反力外引支架313均安装于工件台安装底座301上，所述工件台反力滑块304设置在所述工件台反力支架303上，所述工件台反力滑块304的两端分别通过反力外引阻尼单元311和反力外引弹簧单元312与对应的反力外引支架313连接。其中，所述工件台反力滑块304的一端通过反力外引阻尼单元311与对应的反力外引支架313连接，以实现对工件台反作用力的衰减，所述工件台反力滑块304的另一端通过反力外引弹簧单元312与对应的反力外引支架313连接，以实现工件台反力滑块304的复位，通过上述部件的组合可以实现工件台300Y向反作用力的外引，减小工件台减振器302的设计难度，同时也减小了工件台300对基础框架204的反作用力，减小了运动反力对测量框架201的影响。

进一步，所述工件台系统还包括工件台的运动系统、工件台承版台309以及滑块底座310，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座310上用于驱动所述工件台承版台309运动，所述工件台减振器302设置于所述工件台安装底座301和所述滑块底座310之间。如果将工件台300的反作用力直接作用于基础框架204上，则工件台300的反作用力会通过测量框架减振器203传递到测量框架201上，所以工件台300置于基础框架204上，需要同时考虑隔离地基205的振动以及减小工件台300的反作用力对基础框架204的冲击。本专利中工件台的运动系统均安装于工件台滑块底座310上，工件台滑块底座310安装于工件台减振器302上，通过工件台减振器302可以在隔离基础框架204的振动同时衰减工件台300的反作用力对基础框架204的冲击。

进一步，所述工件台的运动系统包括工件台Y向滑块306、工件台X向滑块307、以及三组工件台垂向执行机构308，工件台Y向滑块306实现工件台承版台309的Y向运动，工件台X向滑块307实现工件台承版台309的X向运动，工件台垂向执行机构308实现工件台承版台309在Z、Rx、Ry方向的运动。其中，工件台Y向滑块306通过各自的工件台Y向滑块导向气浮305进行导向，工件台X向滑块307与工件台Y向滑块306之间也通过气浮进行导向。所述工件台300通过工件台Y向滑块306实现工件台300的Y向运动，通过工件台X向滑块307实现工件台300的X向运动，通过工件台垂向执行机构308（共3组）实现工件台承版台309在Z、Rx、Ry方向的运动。如果不通过反力外引的方式，则工件台300的反作用力将直接作用于工件台减振器302上，势必会增加工件台减振器302的设计难度，本发明中为了克服上述问题，将工件台作用力大的方向（即Y向）采用反力外引机构，将该方向上的反作用力外引至基础框架204上，如图2所示，工件台Y向滑块306的定子安装于工件台反力滑块304上，工件台反力滑块304通过导向装置安装在工件台反力支架303上，以保证工件台反力滑块304只有Y向的自由度，工件台反力支架303则直接安装在工件台安装底座301上。

本发明提供的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统，一方面，通过将工件台安装于基础框架上，同时，工件台的下方安装工件台减振器，可以有效减小工件台对基础框架的冲击，同时很好地隔离基础框架的振动对工件台运动精度的影响；再一方面，工件台在反作用力大的方向采用工件台反力外引结构将该方向上的反作用力外引至所述基础框架，可以有效降低工件台对工件台减振器的需求，从而，有效简化工件台减振器的结构，降低了工件台减振器的开发难度以及开发成本；另一方面，由于所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于基础框架上，因此，只需解除工件台安装底座与基础框架之间的连接，即可以实现对工件台的安装和维修，可以实现模块化生产，从而可以有效缩短整机集成以及工件台维修维护的时间，有效提高生产和维护效率。另外，所述工件台反力外引结构采用反力外引阻尼单元和反力外引弹簧单元，可以进一步减小工件台反作用力对基础框架的冲击，提高工件台的运动精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光刻机，包括：用于承载掩模版的掩模台、投影物镜、照明系统、测量框架、基础框架以及工件台系统，所述照明系统将掩模版上的图像经过投影物镜投射在硅片或基版上，所述掩模台安装于所述测量框架上，所述掩模台的反作用力通过掩模台反力支架外引至基础框架上，所述测量框架通过测量框架减振器安装于基础框架上，其特征在于，所述工件台系统包括用于承载硅片或者基版的工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于所述基础框架上，所述工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力外引至所述基础框架。

2.根据权利要求1所述的光刻机，其特征在于，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架、工件台反力滑块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元以及反力外引支架；所述工件台反力支架和所述反力外引支架均安装于所述工件台安装底座上，所述工件台反力滑块设置在所述工件台反力支架上，所述工件台反力滑块的两端分别通过反力外引阻尼单元和反力外引弹簧单元与反力外引支架连接。

3.根据权利要求2所述的光刻机，其特征在于，所述工件台系统还包括工件台的运动系统、工件台承版台以及滑块底座，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座上驱动所述工件台承版台运动，所述工件台减振器设置于所述工件台安装底座和所述滑块底座之间。

4.根据权利要求3所述的光刻机，其特征在于，所述工件台的运动系统包括工件台Y向滑块、工件台X向滑块、以及三组工件台垂向执行机构，工件台Y向滑块实现工件台承版台的Y向运动，工件台X向滑块实现工件台承版台的X向运动，工件台垂向执行机构实现工件台承版台在Z、Rx、Ry方向的运动。

5.根据权利要求4所述的光刻机，其特征在于：工件台Y向滑块的定子安装于所述工件台反力滑块上。

6.一种应用于光刻机中的工件台系统，其特征在于，包括用于承载硅片或者基版的工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于光刻机的基础框架上，且工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力外引至所述基础框架。

7.根据权利要求6所述的工件台系统，其特征在于：所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架、工件台反力滑块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元以及反力外引支架；所述工件台反力支架和所述反力外引支架均安装于所述工件台安装底座上，所述工件台反力滑块设置在所述工件台反力支架上，所述工件台反力滑块的两端分别通过反力外引阻尼单元和反力外引弹簧单元与反力外引支架连接。

8.根据权利要求7所述的工件台系统，其特征在于，所述工件台系统包括工件台的运动系统、工件台承版台以及滑块底座，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座上驱动所述工件台承版台运动，所述工件台减振器设置于所述工件台安装底座和所述滑块底座之间。

9.根据权利要求8所述的工件台系统，其特征在于，所述工件台的运动系统包括两组工件台Y向滑块、工件台X向滑块、以及三组工件台垂向执行机构，工件台Y向滑块实现工件台承版台的Y向运动，工件台X向滑块实现工件台承版台的X向运动，工件台垂向执行机构实现工件台承版台在Z、Rx、Ry方向的运动。

10.根据权利要求9所述的光刻机，其特征在于：工件台Y向滑块的定子安装于所述工件台反力滑块上。

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