CN100468212C

CN100468212C - 双台定位交换系统

Info

Publication number: CN100468212C
Application number: CNB2006101164536A
Authority: CN
Inventors: 李小平; 李映笙
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2026-09-22
Also published as: EP2064596A4; WO2008037131A1; EP2064596A1; EP2064596B1; US20100045961A1; CN1924712A; US8134689B2

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

双台定位交换系统

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X向导轨和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21???c，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210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

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X向导轨和Y向导轨上设有线性光栅。