CN1924712A - 双台定位交换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双台定位交换系统,至少包括基台、设置在基台上并运行于第一工位的承物台定位单元、运行于第二工位的承物台定位单元,每个承物台定位单元至少包括承载装置、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置、线性光栅,其中,承载装置包括承物台和承物台连接装置,两者可相对移动,承物台定位单元还包括驱动装置,可连接承物台连接装置,并在X向导轨上运动,X向导轨位于Y向导轨上方,可沿Y向导轨运动,系统还包括一用于过渡性缓冲的承物台连接装置,位于基台前侧的Y向导轨的中心位置。该系统不需要设计跟随双台运动的线缆台,从而使电缆线的处理简单化。
Description
所属技术领域
本发明涉及运动定位技术领域,尤其是指一种双台定位交换系统。
背景技术
双台定位交换系统用于两承载装置的位置交换。所述承载装置在基台、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置、线性光栅等的相互配合下,完成其位置的交换。上述系统可被应用于光刻机制造领域。
光刻机是集成电路芯片制造中重要的加工设备之一,用于将芯片的设计图形,曝光转印于硅片表面的光刻胶上。作为光刻机主要组成部分的硅片台定位交换系统,它的运行精度和运动速度,很大程度上影响了光刻机的生产效率。
一道完整的曝光工序包括上片、预对准、对准、调平检测、曝光、下片等。在双硅片台结构中,预处理工作包括上下片、预对准、对准、调平检测由预处理工位的硅片台完成,曝光工作由曝光工位的硅片台完成。两工位并行工作,可缩短硅片的曝光工序时间,从而提高生产效率。如图1所示,采用双硅片台结构的光刻机设备由上至下顺序,包括照明系统17、掩模台定位系统16、投影物镜系统15、调焦调平检测系统14、对准装置13、位于预处理工位的硅片台定位单元2a、位于曝光工位的硅片台定位单元2b和基台1等。
目前的双硅片台结构可实现两硅片台的定位交换,但现有实现方案的不足之处在于,针对硅片台的诸多电缆线,例如硅片台的气足供应管路、控制硅片台垂直方向调节的电缆线、硅片台X、Y向位置检测的传感器和其他传感器电路的电缆线、控制硅片升降的电路电缆线等,需要附加线缆台,并需控制线缆台与硅片台同步移动,而线缆台的运行将直接影响硅片台的运动定位精度和动态性能。因此,增加了双台结构的成本,同时增大了双台定位交换的难度。同时,现有的实现方案中也存在双台并行工作时,因工作空间有重叠,两台运行易发生干涉、运行轨迹互相牵扯的问题,需要增加防碰撞设施,从而提高了制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的双台交换定位系统,不需要设计跟随双台运动的线缆台,从而使电缆线的处理简单化。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:该系统至少包括基台、设置在基台上并运行于第一工位的承物台定位单元、运行于第二工位的承物台定位单元,每个承物台定位单元至少包括承载装置、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置,所述承载装置包括承物台和承物台连接装置,两者可相对移动,所述承物台定位单元还包括驱动装置,驱动装置连接所述的承物台连接装置,可在X向导轨上运动,X向导轨位于Y向导轨上方,可沿Y向导轨运动,所述系统还包括一用于过渡性缓冲的承物台连接装置,位于基台前侧的Y向导轨的中心位置。
如将该技术方案应用于光刻机制造领域,则第一工位是预处理工位,第二工位是曝光工位。承物台定位单元是硅片台定位单元。承载装置是硅片承载装置。承物台是承片台,所述承物台连接装置是承片台连接装置。
所述承载装置气浮或磁浮在基台上,可减少沿X、Y轴方向运动的摩擦。所述承载装置内部包括直线电机、气浮轴承、电路触点连接头、紧锁装置和真空管路单元。其中,直线电机包括永磁体和线圈,用于驱动承载装置中的承物台的交换。紧锁装置用于固定承载装置中的承物台和承物台连接装置,电路触点连接头用于承物台和承物台连接装置的连接。真空管路单元包括真空管路和蓄能器,用于维持承物台交换过程中的短暂的真空状态。承载装置中的承物台和承物台连接装置通过气浮轴承连接。所述气浮轴承是真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承,用于减少承物台相互交换运动时的摩擦。
所述运动定位检测装置是激光干涉仪,用于预处理工位硅片的调平检测与位置对准,以及曝光工位硅片的曝光位置测量与定位。所述至少一个X向导轨和至少一个Y向导轨上设有线性光栅,辅助运动定位检测装置而用于硅片承载装置的位置测量和反馈。
本发明的优点在于:双台结构的两工位在工作空间上不存在重叠,不会发生干涉,从而提高了系统的可靠性。
另外,不需要设计跟随双台运动的线缆台,使电缆线的处理简单化,从而有效降低了线缆变形引起的对系统定位精度的不良影响。
附图说明
图1是光刻机双硅片台结构的系统简图
图2是本发明的双台定位系统结构布局图
图3是硅片承载装置的结构示意图
图4是双硅片台处于交换位的俯视图
图5是承片台20b移至承片台连接装置21c过程的俯视图
图6是承片台20b移至承片台连接装置21c后的俯视图
图7是承片台20a移至承片台连接装置21b后的俯视图
图8是承片台20a和承片台连接装置21b移至曝光位置后的俯视图
图9是承片台连接装置21a移至承片台连接装置21c并拼接后的俯视图
图10是承片台20b移至承片台连接装置21a后的俯视图
图11是承片台20b和承片台连接装置21a移至预处理位置后的俯视图
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。本实施例为双台定位交换系统在光刻机制造领域的应用。
图2显示了本发明的双台定位系统结构布局图,所述系统包括基台1、设置在基台1上并运行于预处理工位的硅片台定位单元、运行于曝光工位的硅片台定位单元。运行于预处理工位的硅片台定位单元包括硅片承载装置2a,驱动装置22a,运动定位检测装置50a、51a,X向导轨30a,Y向导轨31a、31b和导轨上分别安装的线性光栅40a、41a、42a;运行于曝光工位的硅片台定位单元包括硅片承载装置2b,驱动装置22b,运动定位检测装置50b、51b,X向导轨30b,Y向导轨31a、31b和导轨上分别安装的线性光栅40b、41b、42b。其中Y向导轨31a、31b为两工位共有。对预处理工位的对准、调平检测和曝光工位的曝光位置的确定,可采用运动定位检测装置50a、51a、50b、51b进行实时检测与控制,该运动定位检测装置是激光干涉仪。线性光栅40a、41a、42a、40b、41b、42b可作为X向导轨、Y向导轨和硅片承载装置的位置反馈装置,配合激光干涉仪实现检测与控制功能。每个X向导轨30a、30b和Y向导轨31a、31b上皆安装有长行程直线电机(图未示)。X向导轨位于Y向导轨之上,可由直线电机驱动,在Y向导轨上运动。硅片承载装置2a、2b气浮或磁浮在基台1上,可在直线电机驱动下沿X、Y轴方向进行无摩擦运动。硅片承载装置2a包括承片台20a和承片台连接装置21a;硅片承载装置2b包括承片台20b和承片台连接装置21b。承片台和承片台连接装置可以相对移动。Y向导轨31b的中心位置固定有承片台连接装置21c,用于两个承片台20a、20b交换时的过渡性缓冲。
图3为本发明的硅片承载装置的结构示意图。硅片承载装置包括上侧的承片台20和下侧的承片台连接装置21。用于上述两部分连接和驱动其作直线运行的结构包括:直线电机的永磁体230、直线电机的线圈240、气浮轴承220、电路触点连接头200、紧锁装置260、真空管路单元250。其中,真空管路单元250由真空管路和蓄能器组成,可在承片台连接装置21中的真空管路控制机构控制下,使承片台20维持短暂的真空状态,以便在交换过程中使硅片保持吸附于承片台上。在承片台20交换移动时,由气浮轴承220辅助支撑承片台20,并在直线电机驱动下无摩擦移动。该气浮轴承220可为真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承。交换完毕后,再使用紧锁装置260确保承片台20与承片台连接装置21的固定连接。承片台20和承片台连接装置21上的电路触点连接头200在承片台交换时互相脱离,在其他正常工作状态下相互连接。
图4——图11为本发明的双硅片台交换的过程示意图。
图4为双硅片台处于交换位的俯视图。此时,位于曝光工位的硅片承载装置2b与过渡用的承片台连接装置21c、位于预处理工位的硅片承载装置2a分别处于拼接状态,三者皆位于基台的中心对称位置。
图5为承片台20b移至承片台连接装置21c过程的俯视图。位于曝光工位的硅片承载装置2b中的承片台20b,其电路触点连接头200与承片台连接装置21b的电路触点连接头脱离后,在直线电机驱动下,从承片台连接装置21b移动到供过渡缓冲用的承片台连接装置21c。在上述过程中,由于承片台内的真空管路提供真空维持,从而使硅片保持吸附于承片台20b上。
图6为承片台20b移至承片台连接装置21c后的俯视图。此时,位于曝光工位的承片台连接装置21b可接受预处理工位的承片台20a。
图7为承片台20a移至承片台连接装置21b后的俯视图。此时,原位于预处理工位的硅片交换至曝光工位的动作已完成。
图8为承片台20a和承片台连接装置21b移至曝光位置后的俯视图。现位于曝光工位的硅片台定位单元,也即承片台20a和承片台连接装置21b,与X向导轨30b一起移动至Y向导轨的右侧边缘位置,也即曝光位置。在保证与位于预处理工位的承片台连接装置21a不发生运动干涉的情况下,可进行一系列的曝光设定动作。位于预处理工位的承片台连接装置21a准备X向移动到过渡用的承片台连接装置21c邻近位置并与其拼接,以接受放置在承片台连接装置21c上的原位于曝光工位的承片台20b。
图9为承片台连接装置21a移至承片台连接装置21c并拼接后的俯视图。位于预处理工位的承片台连接装置21a移动至承片台连接装置21c和已曝光完毕的承片台20b附近,并与之拼接,准备接收放置在过渡用的承片台连接装置21c上的承片台20b。
图10为承片台20b移至承片台连接装置21a后的俯视图。原放置在过渡用的承片台连接装置21c上的承片台20b,在直线电机驱动下,移动到位于预处理工位的承片台连接装置21a上。此时,原位于曝光工位的硅片交换至预处理工位的动作已完成。
图11为承片台20b和承片台连接装置21a移至预处理位置后的俯视图。现位于预处理工位的硅片台定位单元,也即承片台20b和承片台连接装置21a,与X向导轨30a一起移动至Y向导轨的左侧边缘位置,也即预处理位置,进而进行一系列的硅片曝光前的预处理工作,如上下片、预对准、对准、调平检测等。
当两工位的硅片分别完成曝光前的预处理动作和曝光动作时,两硅片台定位单元移动到交换位置,如图4所示,开始图4——图11的循环。这样即可完成连续且完整的硅片曝光动作。
以上已描述了本发明的具体实施方式,但本发明不局限用于半导体光刻工序中硅片的运动定位。具体的说,可以用于任何需要精确定位,并实现两台交换和并行工作的装置或系统。因此,虽然已公开了本发明的优选实施例,但本领域技术人员将会意识到,在不背离权利要求书中公开的本发明范围的情况下,任何修改、添加和替换均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种双台定位交换系统,至少包括基台、设置在基台上并运行于第一工位的承物台定位单元、运行于第二工位的承物台定位单元,每个承物台定位单元至少包括承载装置、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置,其特征在于:所述承载装置包括承物台和承物台连接装置,两者可相对移动,所述承物台定位单元还包括驱动装置,所述驱动装置连接所述的承物台连接装置,可在所述X向导轨上运动,X向导轨位于Y向导轨上方,可沿Y向导轨运动,所述系统还包括一用于过渡性缓冲的承物台连接装置,位于基台前侧的Y向导轨的中心位置。
2.如权利要求1所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述第一工位是预处理工位,所述第二工位是曝光工位。
3.如权利要求1所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述承物台定位单元是硅片台定位单元。
4.如权利要求1所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述承载装置是硅片承载装置。
5.如权利要求1所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述承物台是承片台,所述承物台连接装置是承片台连接装置。
6.如权利要求1或4所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述承载装置气浮或磁浮在基台上。
7.如权利要求1或4所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述承载装置内部包括直线电机、气浮轴承、电路触点连接头、紧锁装置和真空管路单元。承物台和承物台连接装置通过所述气浮轴承、电路触点连接头和紧锁装置连接。
8.如权利要求7所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述真空管路单元包括真空管路和蓄能器。
9.如权利要求7所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述气浮轴承是真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承。
10.如权利要求1所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述运动定位检测装置是激光干涉仪。
11.如权利要求1所述的双台定位交换系统,其特征在于:所述至少一个X向导轨和至少一个Y向导轨上设有线性光栅。
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