CN1169024C - 阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构 - Google Patents
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Abstract
阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构属于集成电路的微细工程制造领域，其特征在于，它含有：微动转台，与该转台同轴连接的转台底座，固定在该底座上的转台推动架，与该转台相连且X、Y向各贴有平面镜的X向往复运动小工作台，以导轨气垫支撑该X向小工作台的X向空气静压导轨，与该X向导轨相连的Y向运动工作台，以导轨气垫支撑Y向运动工作台的Y向空气静压导轨，固定在该Y向导轨上的Y向运动工作台微动机构，经支撑导轨带动该Y向空气静压导轨运动的滚珠丝杠，以及与滚珠丝杠连接的弹性防振工作台。上述转台推动架和Y向工作台微动机构都是用压电体驱动的，X、Y向工作台都是丁字型。它具有系统精度高，运动速度快，工作平稳，使用寿命长，维护容易等优点，既可保证扫描精度又提高了光刻效率。
Description
技术领域
一种阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，属于集成电路制造中的微细工程技术领域。
背景技术
已有的集成电路光刻系统中，工作台分为装夹硅片的工件台和装夹掩模的承片台。两个台子都要有X向和Y向的高速运动，且行程较大。装夹硅片的工件台X和Y向的行程根据所加工硅片大小决定，加工10英寸的圆片时，其行程为300mm×300mm，而装掩模的承片台的行程根据硅片大小和掩模投影的缩小比率而定，加工10英寸圆片缩小比率为4∶1时，行程为100mm×100mm。大的行程和较高的运行速度，以及两个不同行程和速度的工作台的同步都较难实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系统精度高，运动速度快，工作平稳，使用寿命长，维护容易的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构。它采用气浮导轨，三级工作台，实现了X向的高速直线往复运动，Y向的精密步进运动，保证了图形的刻写、拼接的质量和较高的工作效率，Z向的微小转动则保证了硅片多次刻写时的精密对准。
本发明的特征在于：它含有：微动转台，与该转台同轴并采用螺栓连接固定的转台底座，螺栓固定在该底座上的转台推动架，与该转台螺栓固定连接且X、Y向各贴有平面镜的X向往复运动小工作台，以导轨气垫支撑X向往复运动小工作台的X向空气静压导轨，与该X向导轨螺栓固定连接的Y向运动工作台，以导轨气垫支撑Y向运动工作台的Y向空气静压导轨，螺栓固定在该Y向导轨上的Y向运动工作台微动机构，经支撑导轨带动Y向空气静压导轨运动的滚珠丝杠，以及与滚珠丝杠通过支撑件使用螺栓固定连接的弹性防振工作台。所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于，所述的转台推动架由和转台推动杆相接触的压电陶瓷体以及内底面与该压电陶瓷体固接面两个上端面与转台推动杆用弹簧相连的压电陶瓷体架来构成。所述的Y向运动工作台微动机构由和Y向运动工作台在Y方向用弹簧相连且自身又固定在Y向空气静压导轨上的Y向压电陶瓷体架，一端从Y方向与Y向运动工作台相接触而另一端固接在Y向压电陶瓷体架内底面的压电陶瓷体以及连接在压电陶瓷体架外侧的Y向电感测微仪构成。所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的X向往复运动小工作台是受X向空气静压导轨的丁字型导轨方形气垫支撑的丁字型小工作台。所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的Y向运动工作台是受Y向空气静压导轨的丁字型导轨方形气垫支撑的丁字型工作台。所述的弹性工作台由与滚珠丝杠相连的工作台基座以及与工作台基座弹性连接的防振台构成。所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的X、Y向空气静压导轨在其导轨气垫的各侧装有气压测量仪。
所述的X、Y向空气静压导轨在其导轨气垫的各侧装有气压测量仪。
使用证明：它实现了预期目标。
附图说明
图1：工作台机构正视图。
图2：图1的A向视图。
图3：图1的局部纵向剖视图。
图4：图1的B-B向的导轨气垫剖视图。
图5：图1的C-C向的导轨气垫剖视图。
图6：图1的D-D向的导轨气垫剖视图。
图7：图1的E-E向的导轨气垫剖视图。
图8：图1的F-F向的导轨气垫剖视图。
图9：Y向运动工作台微动机构放大图
具体实施方式
请见图1～图9。1是防振台，2是工作台基座，它用弹簧213与防振台1相连。14是滚珠丝杠，它经支撑件151、152与工作台基座2螺钉连接。131、132是与工作台基座2螺钉连接的支撑导轨。Y向空气静压导轨3与支撑导轨131、132相连。Y向压电陶瓷体架4用螺钉固定在Y向空气静压导轨3上。在其内底面固定着一端在Y向顶着丁字型Y向运动工作台5的Y向压电陶瓷体111，161是它的电极；10是连接在Y向压电陶磁体架一侧的Y向电感测微仪，Y向运动工作台5用弹簧与Y向压电陶瓷架4相连。丁字型Y向运动工作台5和Y向空气静压导轨3上的丁字型导轨气垫123、124接触。X向空气静压导轨6与Y向工作台5用螺钉连接。X、Y方向两侧贴有平面镜81、82的X向往复运动丁字型小工作台7通过丁字型导轨气垫121、122和X向空气静压导轨5一起在作Y方向运动的同时又可在X方向快速直线运动。微动转台9用螺钉固定在转台底座23上，在转台底座23上固定着一个转台推动架，它由固定在转台底座23上同时又和转台推动杆用弹簧相连的压电陶瓷体架18和一端和转台推动杆接触而另一端粘在压电陶瓷体架18的内表面的压电陶瓷体112构成，162是它的电极。转台9、转台底座23和X向往复运动丁字型小工作台7都从上到下经过轴20螺母221、222用轴承193、194相连。171-174是过盈配合装在导轨气垫中的气压测量仪。
转台9在转台推动架作用下可微小转动。X向往复运动丁字型小工作台7在直线电机(未画出)驱动下相对于Y向运动的丁字型工作台5沿X向作直线高速往复运动。Y向运动丁字型工作台采用滚珠丝杠14和压电陶瓷两极驱动，既保证了有较大的行程，又保证了较高的精度。压电陶瓷体111以过盈配合嵌在支架4的矩形槽内，两端分别与Y向运动丁字型工作台5和支架4相连，整体可随直线电机驱动滚珠丝杠沿Y方向步进。当向压电陶瓷的电极161上施加一直流电压，则压电体伸长，推动Y向运动丁字型工作台5沿Y向精密步进，其位移量由Y向电感测微仪10监测。211为弹簧，保证压电陶瓷与Y向运动工作台5弹性连接。转台9用于硅片多次刻写的精密对准，由支架18和压电陶瓷体112构成的压电陶瓷驱动装置驱动。转台9比硅片略大，采用真空吸附方式固定硅片。平面镜81、82用于工作台的激光干涉仪定位。导轨3和导轨6采用开式真空吸附平衡型空气静压导轨，刚度大，承载能力高。用气垫中的真空吸附来加载，并可用气垫外环的气浮平衡来保持间隙。真空泵的真空压力和空气静压相平衡来保证导轨与工作台间有一定的间隙量。气垫121-124中的气孔分为进气孔，调整进气孔和抽气孔的位置和数量便可保证气压平衡。气浮导轨采用方形气腔气垫121-124，螺钉连接在气浮导轨上。工作台基座2由吸振材料制作，再加弹性装置减弱振动。同时，根据已测得的振动曲线从外界加上与工作台振动反向的振动来实现主动抗振。
X向往复运动丁字型小工作台7为500×500mm，转台9为直径为400mm的圆，它们沿X向最大运动速度可达0.5m/s，沿X向行程为50mm。
Y向运动丁字型工作台5由滚珠丝杠和压电陶瓷双级驱动，Y向行程50mm，步进精度可达10nm。压电体为14mm×16mm×60mm，由120片厚度为0.5mm的压电陶瓷片叠加而成，施加最大电压为500V，最大变形50μm。
由上可知，它实现了预期目标。
Claims (7)
1、阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，含有在X、Y两方向运动的工作台，其特征在于，它含有：微动转台，与该转台同轴并采用螺栓连接固定的转台底座，螺栓固定在该底座上的转台推动架，与该转台螺栓固定连接且X、Y向各贴有平面镜的X向往复运动小工作台，以导轨气垫支撑X向往复运动小工作台的X向空气静压导轨，与该X向导轨螺栓固定连接的Y向运动工作台，以导轨气垫支撑Y向运动工作台的Y向空气静压导轨，螺栓固定在该Y向导轨上的Y向运动工作台微动机构，经支撑导轨带动Y向空气静压导轨运动的滚珠丝杠，以及与滚珠丝杠通过支撑件使用螺栓固定连接的弹性防振工作台。
2、根据权利要求1所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于，所述的转台推动架由和转台推动杆相接触的压电陶瓷体以及内底面与该压电陶瓷体固接面两个上端面与转台推动杆用弹簧相连的压电陶瓷体架来构成。
3、根据权利要求1所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于，所述的Y向运动工作台微动机构由和Y向运动工作台在Y方向用弹簧相连且自身又固定在Y向空气静压导轨上的Y向压电陶瓷体架，一端从Y方向与Y向运动工作台相接触而另一端固接在Y向压电陶瓷体架内底面的压电陶瓷体以及连接在压电陶瓷体架外侧的Y向电感测微仪构成。
4、根据权利要求1所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的X向往复运动小工作台是受X向空气静压导轨的丁字型导轨方形气垫支撑的丁字型小工作台。
5、根据权利要求1所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的Y向运动工作台是受Y向空气静压导轨的丁字型导轨方形气垫支撑的丁字型工作台。
6、根据权利要求1的所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的弹性工作台由与滚珠丝杠相连的工作台基座以及与工作台基座弹性连接的防振台构成。
7、根据权利要求1所述的阵列式集成电路光刻系统中的精密工作台结构，其特征在于：所述的X、Y向空气静压导轨在其导轨气垫的各侧装有气压测量仪。
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