CN111736431B - 一种更换动态气体锁的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种更换动态气体锁的装置，包括：储存盘，移动设于测量支架与工件台之间，所述储存盘上设有第一安装单元，所述第一安装单元用于吸附动态气体锁以存放，或者脱吸附以释放；所述测量支架上设有第二安装单元，所述第二安装单元用于吸附所述储存盘上被释放的所述动态气体锁以安装，或者脱吸附以拆卸；移动机构，用于根据指令将所述储存盘及其存放的所述动态气体锁移动并定位至所述第二安装单元下方；控制单元，用于指令所述移动机构移动，以及控制所述第一安装单元和所述第二安装单元对所述动态气体锁的吸附或脱吸附。本发明具有能在高真空腔内更换动态气体锁的优点，并能够节省更换时间，提高设备利用率。

Description

一种更换动态气体锁的装置

技术领域

本发明涉及集成电路制造及光刻技术领域，特别是涉及一种可在高真空腔内更换动态气体锁的装置。

背景技术

在例如极紫外光曝光过程中，物镜系统及照明系统一直处于高真空环境中，目的是为了防止各种污染，包括材料在真空环境表面脱吸附以及放气所带来的污染。

为了抑制污染物对高真空环境的影响，特别是硅片表面的光刻胶在紫外光下产生光化学反应时，产生的对光学元件有污染的气体对高真空环境的影响，其中的一种解决方法是采用被称作动态气体锁的装置：一层能够透射极紫外光，并阻挡其他波段辐射和放气的薄膜。

如图1所示，其显示一种极紫外光刻机系统内部结构。动态气体锁设置在工件台上方的测量支架上，光线通过动态气体锁的薄膜照射到工件台1上的硅片上进行曝光。

在动态气体锁薄膜的上下方还有氢气流通，以进一步阻挡硅片表面光刻胶的放气，如图2所示。

近几年，动态气体锁在极紫外技术中投入量产使用，并得到验证。

然而，由于动态气体锁是薄膜，极容易被污染甚至受损，因而要求定期更换。但是，更换此动态气体锁不仅费时(需要真空腔从超高真空放气到大气压)，而且更换十分不便，造成效率降低，从而增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种更换动态气体锁的装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种更换动态气体锁的装置，包括：

储存盘，移动设于测量支架与工件台之间，所述储存盘上设有第一安装单元，所述第一安装单元用于吸附动态气体锁以存放，或者脱吸附以释放；所述测量支架上设有第二安装单元，所述第二安装单元用于吸附所述储存盘上被释放的所述动态气体锁以安装，或者脱吸附以拆卸；

移动机构，用于根据指令将所述储存盘及其存放的所述动态气体锁移动并定位至所述第二安装单元下方；

控制单元，用于指令所述移动机构移动，以及控制所述第一安装单元和所述第二安装单元对所述动态气体锁的吸附或脱吸附。

进一步地，所述储存盘上设有多个所述第一安装单元，每个所述第一安装单元用于存放一个所述动态气体锁，所述移动机构用于将其中的任意一个所述第一安装单元定位至所述第二安装单元下方。

进一步地，所述储存盘为转盘，各所述第一安装单元沿所述转盘的转动半径设于所述储存盘的表面上。

进一步地，所述第一安装单元和所述第二安装单元分设有电磁铁，所述电磁铁连接所述控制单元，所述动态气体锁的对应位置上设有永磁铁。

进一步地，所述移动机构设有转动部，所述转动部连接所述转盘。

进一步地，所述转盘设有转轴，所述转动部通过卡钳连接所述转轴。

进一步地，所述卡钳包括一副滑动设于导轨上的楔形卡爪和平面卡爪，所述楔形卡爪和平面卡爪用于夹持所述转轴，所述导轨设于一转动平台上，所述转动平台连接所述转动部。

进一步地，所述楔形卡爪和平面卡爪上分设有电磁铁，所述电磁铁连接所述移动机构。

进一步地，所述移动机构包括机械手臂，所述机械手臂连接设于所述工件台一侧的所述测量支架下方。

进一步地，所述机械手臂上设有摄像机。

本发明具有能在高真空腔内更换动态气体锁的优点，并能够节省更换时间，提高设备利用率。

附图说明

图1是现有的一种极紫外光刻机系统内部结构示意图。

图2是现有的一种极紫外光刻机系统中动态气体锁的工作状态示意图。

图3是本发明一较佳实施例的一种更换动态气体锁的装置结构示意图。

图4是图3中A部结构分解状态放大示意图。

图5是本发明一较佳实施例的一种更换动态气体锁的装置安装结构示意图。

图6是本发明一较佳实施例的一种储存盘的俯视结构示意图。

图7是本发明一较佳实施例的一种动态气体锁在测量支架上的安装状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在以下本发明的具体实施方式中，请参考图3，图3是本发明一较佳实施例的一种更换动态气体锁的装置结构示意图。如图3所示，以应用于极紫外光刻机系统为例，本发明的一种更换动态气体锁的装置，设于极紫外光刻机系统的真空腔内，包括：储存盘30，移动机构20和控制单元10等几个主要部分。

请参考图3并结合参考图5。极紫外光刻机系统的真空腔内设有工件台50，在工件台50上方设有测量支架40，动态气体锁31设置在测量支架40的下表面上，并位于光线通过缝隙之间。光线通过动态气体锁31的薄膜照射到工件台50上的硅片上进行曝光。

移动机构20可采用一个机械手臂20；机械手臂20安装在工件台50一侧的测量支架40下方。储存盘30安装在机械手臂20前端的手指上。

机械手臂20受控制单元10控制，能够根据控制单元10的指令进行多轴向移动，并将其携带的储存盘30移动至测量支架40下方指定的位置上，以便对测量支架40上的动态气体锁31进行更换。

机械手臂20可采用铝合金外壳。

控制单元10例如可以是中央控制中心10；中央控制中心10连接机械手臂20。

请参考图6并结合参考图4。储存盘30上设有第一安装单元。第一安装单元用于吸附动态气体锁31，以将动态气体锁31存放在储存盘30上；第一安装单元还用于对动态气体锁31进行脱吸附，以将动态气体锁31从储存盘30上释放。

同时，测量支架40上设有第二安装单元。第二安装单元用于吸附储存盘30上被释放的动态气体锁31，以将动态气体锁31安装到测量支架40上；第二安装单元还用于对测量支架40上的动态气体锁31进行脱吸附，以将动态气体锁31从测量支架40上拆卸下来，并可进一步被储存盘30上的第一安装单元吸附，对更换下来的动态气体锁31进行回收。

当中央控制中心10对机械手臂20发出指令时，机械手臂20即将储存盘30及其存放的动态气体锁31移动至第二安装单元下方，并对动态气体锁31的最终位置进行定位。

中央控制中心10与第一安装单元和第二安装单元分别连接，可分别控制使第一安装单元和第二安装单元对动态气体锁31进行吸附或脱吸附。

请参考图6。储存盘30上可设有多个第一安装单元；每个第一安装单元的位置上用于存放一个动态气体锁31。

作为一优选的实施方式，储存盘30可采用转盘30形式，在转盘30上设有多个第一安装单元，各第一安装单元可沿转盘30的相同转动半径设于储存盘30的表面上。每个第一安装单元的位置上可存放一个动态气体锁31。这样，一个储存盘30上就可以放置多个动态气体锁31，并且可以整体转动以更换动态气体锁31，还可以整体取下进行更换。

第一安装单元设有电磁铁32；电磁铁32设置在储存盘30的表面上。例如，每个第一安装单元可在储存盘30的表面上设置三个电磁铁32。同时，在动态气体锁31的对应位置上可设有三个永磁铁311。第一安装单元的三个电磁铁32连接中央控制中心10，这样，中央控制中心10通过控制对第一安装单元的三个电磁铁32的接通或断开，即可与动态气体锁31上的三个永磁铁311之间进行配合，从而控制对动态气体锁31的吸附或脱吸附。

请参考图7。第二安装单元也对应设有三个电磁铁41；第二安装单元的三个电磁铁41也连接中央控制中心10。

动态气体锁31在测量支架40上的固定由测量支架40上的三个电磁铁41和动态气体锁31上的三个同位置的永磁铁311完成。动态气体锁31在储存盘30上的定位和夹持由储存盘30上同位置的三个电磁铁32实现。

这样，中央控制中心10通过控制对第二安装单元的三个电磁铁41的接通或断开，即可与动态气体锁31上的三个永磁铁311之间进行配合，从而控制对动态气体锁31的吸附或脱吸附。图示(透视图)为动态气体锁31被第二安装单元的三个电磁铁41所吸附，从而安装在测量支架40上的状态。

机械手臂20的肩、肘、腕以及手指等关节部位都设有电机，电机例如可采用伺服舵机。其中，手指处设有控制储存盘30转动的电机和减速齿轮箱26；电机设有电机轴(转动部)21，电机轴21连接储存盘30，用于带动储存盘30转动。通过机械手臂20指部电机，来控制固定动态气体锁31的储存盘30的转动，并将需要的动态气体锁31移动到指定位置。通过指部电机控制储存盘30的转动，转动角度范围可在0～360度之间。

在工作状态，机械手臂20停留于图5位置。当获得中央控制中心10的中央控制信号后，机械手臂20的肩、肘部分分别在伺服舵机控制下进行转动、摆动，至少可在2个自由度上进行位置调节，并可微调移动至目标位置；中央控制中心10的中央控制器触发机械手臂20手指处的电机工作，旋转储存盘30将需更换的动态气体锁31位置对准目标位置，并进行下一步工作，如进行动态气体锁31的更换。

这样，机械手臂20通过摆动、伸缩及转动的组合运动，即可将储存盘30上的任意一个第一安装单元移动并定位至第二安装单元下方的目标位置上。

中央控制中心10可储存机械手臂20的肩、肘、腕以及手指每部分的初始位置及移动目标位置。并且，机械手臂20的实际位置可由每部分上伺服舵机内自带的传感器检测，并反馈至中央控制中心10，进行每个关节的位置调整及校准。

作为一优选的实施方式，转盘30(储存盘30)上可设有转轴32，机械手臂20手指处的电机轴21可通过卡钳连接转轴32。

卡钳采用至少2个爪。进一步地，卡钳可包括一副滑动设于导轨22上的楔形卡爪24和平面卡爪23；导轨22设于一转动平台25上，转动平台25连接电机轴21。

楔形卡爪24带有用于夹持转轴32的内凹的楔角241，平面卡爪23带有平面的夹持面，楔形卡爪24和平面卡爪23配合使用，用于夹持转轴32。楔形卡爪24和平面卡爪23上可分别设有电磁铁，电磁铁连接并受控于机械手臂20(中央控制中心10)。

卡钳的楔形卡爪24和平面卡爪23可以各自由电磁驱动，在线性轨道22上来回反向同步移动，并使得电机轴21的转动中心线与转轴32的转动中心线重合，重合精度可为±0.05mm左右，如图4所示。

进一步地，还可以采用终端位置闭环控制，来进一步提高储存盘30的定位精度，例如可在机械手臂20上安装摄像机。铝合金机械手臂20可通过摄像机和中央控制中心10自校准，进行X、Y、Z向位移精度及相对位置微调，校准周期可为30min。

铝合金机械手臂20长度可约300～600mm，合成速度在4000～5000mm/s，承重≤5kg。

铝合金机械手臂20在X轴，Y轴，Z轴上的重复定位精度分别可在±0.05mm左右。

铝合金机械手臂20工作周期约为10～15min，并在高真空环境内完成。铝合金机械手臂20的使用寿命通常在1～2年，机械手臂20更换及维护需开机，更换耗时1小时，可在保证定期维护情况下进行更新。

本发明适用于单工件台，双工件台，或者更多工件台的极紫外光刻机，可实现极紫外光刻机腔内更换动态气体锁，可减少开真空腔所需时间约48～72小时。

以上的仅为本发明的优选实施例，实施例并非用以限制本发明的保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种更换动态气体锁的装置，其特征在于，包括：

储存盘，移动设于测量支架与工件台之间，所述储存盘上设有多个第一安装单元，每个所述第一安装单元用于吸附一个动态气体锁以存放，或者脱吸附以释放；所述测量支架上设有第二安装单元，所述第二安装单元用于吸附所述储存盘上被释放的所述动态气体锁，或者脱吸附以拆卸；

移动机构，用于根据指令将所述储存盘及其存放的所述动态气体锁移动并定位至所述第二安装单元下方；

控制单元，用于指令所述移动机构移动，以及控制所述第一安装单元和所述第二安装单元对所述动态气体锁的吸附或脱吸附。

2.根据权利要求1所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述移动机构用于将其中的任意一个所述第一安装单元定位至所述第二安装单元下方。

3.根据权利要求2所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述储存盘为转盘，各所述第一安装单元沿所述转盘的转动半径设于所述储存盘的表面上。

4.根据权利要求1-3任一所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述第一安装单元和所述第二安装单元分设有电磁铁，所述电磁铁连接所述控制单元，所述动态气体锁的对应位置上设有永磁铁。

5.根据权利要求3所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述移动机构设有转动部，所述转动部连接所述转盘。

6.根据权利要求5所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述转盘设有转轴，所述转动部通过卡钳连接所述转轴。

7.根据权利要求6所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述卡钳包括一副滑动设于导轨上的楔形卡爪和平面卡爪，所述楔形卡爪和平面卡爪用于夹持所述转轴，所述导轨设于一转动平台上，所述转动平台连接所述转动部。

8.根据权利要求7所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述楔形卡爪和平面卡爪上分设有电磁铁，所述电磁铁连接所述移动机构。

9.根据权利要求1、2、3、5、6、7或8所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述移动机构包括机械手臂，所述机械手臂连接设于所述工件台一侧的所述测量支架下方。

10.根据权利要求9所述的更换动态气体锁的装置，其特征在于，所述机械手臂上设有摄像机。

Images