CN103984208B - 掩模版传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩模版传输系统，用于将掩模版加载至掩模台或自掩模台卸载掩模版，其包括版库、机械手以及预对准装置。版库用于储存掩模版。机械手沿版库储存掩模版的方向取放掩模版，并沿掩模台加载掩模版的方向加载或卸载掩模版。预对准装置设置于机械手的传输路径上，以在机械手自版库取出掩模版后，对掩模版执行预对准，在预对准完成后，机械手将掩模版加载至掩模台。版库储存掩模版的方向与掩模台加载掩模版的方向相同，以实现机械手的直入直出。本发明公开的掩模版传输系统可实现机械手的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降低系统风险。

Description

掩模版传输系统

技术领域

本发明涉及一种传输系统，尤其涉及一种掩模版传输系统。

背景技术

光刻设备是一种将掩模图案曝光成像到硅片上的设备。已知的光刻设备包括步进重复式和步进扫描式。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模版传输系统，系统需高精确搬用掩模版以满足光刻需要。上述掩模版的搬用系统被称之为传输系统。传输系统是光刻设备重要组成部分。在传输系统传输掩模版的高速运动中，须保证掩模版始终被可靠地定位，且保证掩模版安全，也即上述掩模版和硅片的六个自由度皆被限制住。

掩模版在搬用过程中如何高速、安全直接影响了系统的好坏，高端光刻机都要求掩模版在搬用过程中运动精度为微米级别，因此如何解决掩模版的高精度，高可靠性搬用攸关重要。

中国专利公开说明书CN1493921A中公开了一种具有掩模版库的光刻设备，在正常工作之前，首先将要使用的掩模版送到处理区，对每一块掩模版一一进行识别、检查、测量厚度、清洁和初步对准处理，然后再送到真空掩模版库内，最后曝光时再送到曝光位置，各个位置之间的传送均由装有夹持装置的机器人（机械手）来完成。该技术结构的特点是：从大气区到处理区、从处理区到储藏区、从储藏区到曝光位置，都要通过一个过渡的真空区，为了保持掩模版清洁后不再被污染，这些区与区之间都设有闸门阀。缺点是机械手的运动和控制相对比较繁琐和复杂。

在美国专利公开说明书US2002/0089655中，使用了直线电机的方式实现传输的功能。该技术由直线电机携带硅片做直线运动，实现硅片在硅片台、预对准单元和下片台之间传输。直线电机只能实现在直线方向上的运动，也就是硅片交接地点比较固定，使得硅片台、预对准台和下片台需要布局在同一直线上，在机械手携带硅片运动的时候需要避让这些装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掩模版传输系统，能够避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降低系统风险。

为解决上述技术问题，本发明提供的掩模版传输系统用于将掩模版加载至掩模台或自掩模台卸载掩模版，其包括版库、机械手以及预对准装置。版库用于储存掩模版。机械手沿版库储存掩模版的方向取放掩模版，并沿掩模台加载掩模版的方向加载或卸载掩模版。预对准装置设置于机械手的传输路径上，以在机械手自版库取出掩模版后，对掩模版执行预对准，在预对准完成后，机械手将掩模版加载至掩模台。版库储存掩模版的方向与掩模台加载掩模版的方向相同，以实现机械手的直入直出。

在本发明的一实施例中，机械手包括版叉、X向运动单元、Y向运动单元和Z向运动单元。版叉夹持掩模版。Y向运动单元驱动版叉沿Y向运动，从版库取放掩模版及从掩模台加载或卸载掩模版。X向运动单元和Z向运动单元分别驱动版叉沿X向和Z向运动，到达对应版库和掩模台的位置。

在本发明的一实施例中，Z向运动单元包括Z向活动体和Z向驱动体。Z向活动体负载版叉。Z向驱动体连接于Z向活动体，以驱动Z向活动体负载版叉沿Z向运动。X向运动单元包括X向活动体和X向驱动体。X向活动体负载Z向活动体。X向驱动体连接于X向活动体，以驱动X向活动体负载Z向活动体沿X向运动。Y向运动单元包括Y向活动体和Y向驱动体。Y向活动体负载X向驱动体。Y向驱动体连接于Y向活动体，以驱动Y向活动体负载X向驱动体沿Y向运动。

在本发明的一实施例中，Z向驱动体包括Z向导轨以及驱动Z向活动体沿Z向导轨运动的Z向直线电机。X向驱动体包括X向导轨以及驱动X向活动体沿X向导轨运动的X向直线电机。

在本发明的一实施例中，Y向活动体设有两个，Y向驱动体包括沿Y向相对设置的Y1向导轨和Y2向导轨，以及分别对应驱动两个Y向活动体沿Y1向导轨和Y2向导轨运动的Y1向直线电机和Y2向直线电机。

在本发明的一实施例中，X向驱动体与两个Y向活动体之间分别通过旋转轴承对应连接。当沿Y1向导轨和Y2向导轨运动的两个Y向活动体沿Y向产生相对运动时，旋转轴承对应旋转，使X向驱动体绕Z向作旋转运动。

在本发明的一实施例中，各旋转轴承分别通过活动导轨与X向驱动体连接，活动导轨沿Y向设置并随旋转轴承旋转。

在本发明的一实施例中，预对准装置为沿X向开口的U型结构，掩模版由U型结构开口一侧沿Y向通过预对准装置，完成预对准。

在本发明提供的掩模版传输系统中，版库储存掩模版的方向与掩模台加载掩模版的方向相同，因此可实现机械手的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降低系统风险。另外，通过本发明实施例中旋转轴承与活动导轨的设计，可以实现机械手绕Z向作小角度旋转，减小调节分辨率，简化结构，便于锁紧，同时增强稳定性。同时，采用沿X向开口的U型结构的预对准装置，对于机械手版叉结构设计的约束降低。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的掩模版传输系统的结构示意图；

图2是图1中机械手的结构示意图；

图3是图2的右侧视图；

图4是图2所示机械手的部分结构示意图；

图5是图1中预对准装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明一较佳实施例的掩模版传输系统的结构示意图。请参考图1。在本实施例中，掩模版传输系统包括机械手101、版库102以及预对准装置103，用于将掩模版沿图1所示之顺时针方向加载至掩模台104，或沿图1所示之逆时针方向自掩模台104卸载掩模版。

在本实施例中，版库102用于储存掩模版，并管理掩模版信息。版库102储存掩模版的方向与掩模台104加载掩模版的方向相同。在此，例如可均为沿Y方向。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，也可沿其它任意方向，只要确保两个方向相同即可。

在本实施例中，机械手101用于在版库102与掩模台104之间传输掩模版，其可沿版库102储存掩模版的方向取放掩模版，并沿掩模台104加载掩模版的方向加载或卸载掩模版。由于版库102储存掩模版的方向与掩模台104加载掩模版的方向相同，因此，可实现机械手101的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降低系统风险。关于机械手101的具体结构容后详述。

在本实施例中，预对准装置103设置于机械手101的传输路径上，以在机械手101自版库102取出掩模版后，对掩模版执行预对准，以提高上版精度。在预对准完成后，机械手101将掩模版加载至掩模台104。

图2是图1中机械手的结构示意图。请参考图2。在本实施例中，机械手101包括版叉1010、X向运动单元、Y向运动单元和Z向运动单元。版叉1010用于夹持掩模版。Y向运动单元驱动版叉1010沿Y向运动，从版库102取放掩模版及从掩模台104加载或卸载掩模版。X向运动单元和Z向运动单元分别驱动版叉1010沿X向和Z向运动，到达对应版库102和掩模台104的位置。

具体而言，在本实施例中，Z向运动单元可包括Z向活动体1011和Z向驱动体1012。在此，Z向驱动体1012包括Z向导轨以及Z向直线电机。Z向活动体1011负载版叉1010。Z向驱动体1012连接于Z向活动体1011。系统工作时，Z向驱动体1012的Z向直线电机会驱动Z向活动体1011负载版叉1010沿Z向导轨作单自由度的Z向直线运动。

在本实施例中，X向运动单元可包括X向活动体1013和X向驱动体1014。在此，X向驱动体1014包括X向导轨以及X向直线电机。X向活动体1013负载Z向活动体1011。X向驱动体1014连接于X向活动体1013，系统工作时，X向驱动体1014的X向直线电机会驱动X向活动体1013负载Z向活动体1011沿X向导轨作单自由度的X向直线运动。

在本实施例中，Y向运动单元可包括Y向活动体1015以及Y向驱动体1016。在此，Y向活动体1015可设有两个，两个Y轴活动体1015可分别从两端负载X向驱动体1014。Y向驱动体1016连接于Y向活动体1015。在此，Y向驱动体1016可包括沿Y向相对设置的Y1向导轨和Y2向导轨、Y1向直线电机和Y2向直线电机。系统工作时，Y向驱动体1016的Y1向直线电机和Y2向直线电机会驱动两个Y向活动体1015负载X向驱动体1014分别沿Y1向导轨和Y2向导轨作单自由度的Y向直线运动。在上述结构的配合下，可实现机械手101沿图1所示之顺时针方向加载掩模版至掩模台104，并沿图1所示之逆时针方向卸载掩模版至版库102。在此，Z向驱动体1012、X向驱动体1014以及两个Y向驱动体1016可皆采用伺服马达直驱的方式，并用光栅测量其行程，因此，在全行程内精度可达8um。然而，本发明对上述四个驱动体的形式不作任何限制。

在本实施例中，机械手101还可实现绕Z向的小角度旋转，具体结构可参见图3与图4。图3是图2的右侧视图，图4是图2所示机械手的部分结构示意图。在此，机械手101还包括两个旋转轴承1017与两个活动导轨1018，设置于Y向活动体1015与X向驱动体1014之间。在此，旋转轴承1017与活动导轨1018可通过连接板1019连接。然而，本发明对此不作任何限制。在本实施例中，两个旋转轴承1017分别与两个Y向活动体1015一一对应设置，两个活动导轨1018分别与两个旋转轴承1017一一对应设置，并连接于X向驱动体1014。当沿Y1向导轨和Y2向导轨运动的两个Y向活动体1015沿Y向产生相对运动时，两个旋转轴承1017对应旋转，且两个活动导轨1018随旋转轴承1017旋转。在这些元件的共同作用下可使得X向驱动体1014绕Z向作旋转运动，从而实现机械手101绕Z向作小角度旋转，从而使得掩模版传输系统满足在预对准时作高精度的小角度调整。

图5是图1中预对准装置的结构示意图。请参考图5。在本实施例中，预对准装置103为沿X向开口的U型结构，掩模版由U型结构开口一侧沿Y向通过预对准装置103，完成预对准，由此可降低对机械手101的版叉1010结构设计约束，且可有效地减少版叉1010的悬臂长度，否则当对准位置与上版位置距离很远时，如果使用结构封闭的预对准装置，将使得版叉1010结构很长，悬臂过大，导致刚度不足，影响上版精度。

综上所述，本发明实施例提供的掩模版传输系统，版库储存掩模版的方向与掩模台加载掩模版的方向相同，因此可实现机械手的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降低系统风险。另外，通过旋转轴承与活动导轨的设计，可以实现机械手绕Z向作小角度旋转，减小调节分辨率，简化结构，便于锁紧，同时增强稳定性。同时，采用沿X向开口的U型结构的预对准装置，对于机械手版叉结构设计的约束降低。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种掩模版传输系统，用于将掩模版加载至掩模台或自所述掩模台卸载所述掩模版，其特征是，所述掩模版传输系统包括：

版库，用于储存所述掩模版；

机械手，其沿所述版库储存所述掩模版的方向取放所述掩模版，并沿所述掩模台加载所述掩模版的方向加载或卸载所述掩模版；以及

预对准装置，其设置于所述机械手的传输路径上，以在所述机械手自所述版库取出所述掩模版后，对所述掩模版执行预对准，在所述预对准完成后，所述机械手将所述掩模版加载至所述掩模台，

其中所述版库储存所述掩模版的方向与所述掩模台加载所述掩模版的方向相同，以实现所述机械手的直入直出；

所述机械手包括版叉、X向运动单元、Y向运动单元和Z向运动单元，所述版叉夹持所述掩模版，所述Y向运动单元驱动所述版叉沿Y向运动，从所述版库取放掩模版及从所述掩模台加载或卸载掩模版，所述X向运动单元和所述Z向运动单元分别驱动所述版叉沿X向和Z向运动，到达对应所述版库和所述掩模台的位置。

2.根据权利要求1所述的掩模版传输系统，其特征是，所述Z向运动单元包括：

Z向活动体，负载所述版叉；

Z向驱动体，连接于所述Z向活动体，以驱动所述Z向活动体负载所述版叉沿Z向运动；

所述X向运动单元包括：

X向活动体，负载所述Z向驱动体；

X向驱动体，连接于所述X向活动体，以驱动所述X向活动体负载所述Z向活动体沿X向运动；

所述Y向运动单元包括：

Y向活动体，负载所述X向驱动体；

Y向驱动体，连接于所述Y向活动体，以驱动所述Y向活动体负载所述X向驱动体沿Y向运动。

3.根据权利要求2所述的掩模版传输系统，其特征是，所述Z向驱动体包括Z向导轨以及驱动所述Z向活动体沿所述Z向导轨运动的Z向直线电机；所述X向驱动体包括X向导轨以及驱动所述X向活动体沿所述X向导轨运动的X向直线电机。

4.根据权利要求2所述的掩模版传输系统，其特征是，所述Y向活动体设有两个，所述Y向驱动体包括沿Y向相对设置的Y1向导轨和Y2向导轨，以及分别对应驱动所述两个Y向活动体沿所述Y1向导轨和所述Y2向导轨运动的Y1向直线电机和Y2向直线电机。

5.根据权利要求4所述的掩模版传输系统，其特征是，所述X向驱动体与所述两个Y向活动体之间分别通过一旋转轴承对应连接，当沿所述Y1向导轨和所述Y2向导轨运动的所述两个Y向活动体沿Y向产生相对运动时，所述旋转轴承对应旋转，使所述X向驱动体绕Z向作旋转运动。

6.根据权利要求5所述的掩模版传输系统，其特征是，所述各旋转轴承分别通过一活动导轨与所述X向驱动体连接，所述活动导轨沿Y向设置并随所述旋转轴承旋转。

7.根据权利要求1所述的掩模版传输系统，其特征是，所述预对准装置为沿X向开口的U型结构，所述掩模版由所述U型结构开口一侧沿Y向通过所述预对准装置，完成预对准。