一种光刻机硅片台双台交换装置制造方法及图纸

一种光刻机硅片台双台交换装置，该装置含有基台，运行于预处理工位硅片台，运行于曝光工位的硅片台。在基台两侧长边边缘分别设置有一条直线电机定子与两个Ｘ方向运动的单自由度驱动单元组成直线电机，一条Ｙ方向的导轨穿过硅片台，Ｙ方向的导轨分别与基台两侧的Ｘ方向运动的单自由度驱动单元联结，共同驱动硅片台在Ｘ－Ｙ平面运动，在基台下方装有大功率旋转电机，在两硅片台完成预处理和曝光运动后，旋转整个基台，以完成硅片台工位的交换。本实用新型专利技术避免了只有硅片台参与交换所带来的要求极高的导轨对接精度，以及需增加对接辅助装置等缺陷，大大简化了系统结构；二是该系统双台交换采用４个完全相同的单自由度驱动单元实现，系统的复杂性大大降低。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光刻机硅片台双台交换装置，该装置应用于半导体光刻机中， 属于半导体制造设备

技术介绍
在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在硅片表面光刻胶上的曝光转印 (光刻)是其中最重要的工序之一，该工序所用的设备称为光刻机(曝光机)。光刻机 的分辨率和曝光效率极大的影响着集成电路芯片的特征线宽(分辨率)和生产率。而作为光刻机关键系统的硅片超精密运动定位系统(以下简称为硅片台)的运动精度和工作 效率，又在很大程度上决定了光刻机的分辨率和曝光效率。步进扫描投影光刻机基本原理如图1所示。来自光源45的深紫外光透过掩模版47、 透镜系统49将掩模版上的一部分图形成像在硅片50的某个Chip上。掩模版和硅片反 向按一定的速度比例作同步运动，最终将掩模版上的全部图形成像在硅片的特定芯片 (Chip)上。硅片台运动定位系统的基本作用就是在曝光过程中承载着硅片并按设定的速度和 方向运动，以实现掩模版图形向硅片上各区域的精确转移。由于芯片的线宽非常小(目 前最小线宽已经达到45nm)，为保证光刻的套刻精度和分辨率，就要求硅片台具有极高 的运动定位精度；由于硅片台的运动速度在很大程度上影响着光刻的生产率，从提高生 产率的角度，又要求硅片台的运动速度不断提高。传统的硅片台，如专利EP 0729073和专利US 5996437所描述的，光刻机中只有一 个硅片运动定位单元，即一个硅片台。调平调焦等准备工作都要在上面完成，这些工作 所需的时间很长，特别是对准，由于要求进行精度极高的低速扫描(典型的对准扫描速 度为lmm/s)，因此所需时间很长。而要减少其工作时间却非常困难。这样，为了提高 光刻机的生产效率，就必须不断提高硅片台的步进和曝光扫描的运动速度。而速度的提 高将不可避免导致系统动态性能的恶化，需要采取大量的技术措施保障和提高硅片台的 运动精度，为保持现有精度或达到更高精度要付出的代价将大大提高。专利W098/40791 (公开日期1998.9.17;国别荷兰)所描述的结构采用双硅片 台结构，将上下片、预对准、对准等曝光准备工作转移至第二个硅片台上，且与曝光硅 片台同时独立运动。在不提高硅片台运动速度的前提下，曝光硅片台大量的准备工作由 第二个硅片台分担，从而大大縮短了每片硅片在曝光硅片台上的工作时间，大幅度提高了生产效率。然而该系统存在的主要缺点在于硅片台系统的非质心驱动问题。本申请人在2007年申请的专利技术专利"一种光刻机硅片台双台交换系统" (公开号CN101101454 )公开了一种光刻机的双台交换系统，其具有结构简单，空 间利用率高等优点，提高了光刻机的曝光效率。但是该双硅片台系统也存在一些问题， 一是在硅片台交换时气浮轴承需交换导向面，导致对硅片台尺寸一致性有极高的精度要 求，零部件的加工和装配的精度都要求微米级以上；二是参与交换的导轨之间很难安装 用于检测相互位置的传感器，上直线导轨之间可能发生碰撞；三是硅片台系统非质心驱 动等。
技术实现思路
针对现有技术的不足和缺陷，本专利技术的目的是提供一种光刻机硅片台双台交换系 统，以克服已有硅片台双台交换系统存在非质心驱动、结构复杂以及要求极高的导轨对 接精度等缺点，使其具有结构简单，空间利用率高以及无需对接辅助装置等优点，进而 提高光刻机的曝光效率。本技术的技术方案如下-一种光刻机硅片台双台交换系统，该系统含有运行于曝光工位(3)的硅片台(18) 和运行于预处理工位(2)的硅片台(17)，所述的两个硅片台设置在一基台(l)上，其特 征在于在所述的基台下层设置有一个大功率旋转电机(16)。运行于曝光工位(3)的 硅片台(18)和运行于预处理工位(2)的硅片台(17)在分别完成曝光和预处理工作 后，基台(1)和其上的硅片台17、 18，四个单自由度驱动单元4、 5、 6和7，两个Y 方向导轨14和15， 一起随基台沿逆时针方向旋转180° ，从而实现两硅片台的工位交 换。在交换过程中，基台上的硅片台17、 18，四个单自由度驱动单元4、 5、 6和7，两 个Y方向导轨14和15都停止运动，待基台旋转到位后，重新开始各自运动。本技术的技术特征还在于所述的上直线导轨和下直线导轨上均安装有线性光 栅，用于作双自由度驱动单元的位置反馈。本技术的又一技术特征是该系统还包含用于直线电机运动位置检测的线性光 栅和用于硅片台运动位置反馈的双频激光干涉仪。本技术与现有技术相比，具有以下突出性的优点 一是该系统在基台下层设有大功率旋转电机来驱动整个基台旋转，以实现两个硅片台的工位交换，因此避免了只交 换硅片台所带来的要求极高的导轨对接精度，以及需增加对接辅助装置等缺陷，大大简化了系统结构，二是该系统双台交换采用4个完全相同的单自由度驱动单元实现，系统的复杂性大大降低。附图说明图1为本技术提供的光刻机硅片台双台交换系统结构图。图2为本技术提供的光刻机硅片台双台交换系统的交换后状态。 图中1: 基台2:预处理工位3:曝光工位4:单自由度驱动单元5:单自由度驱动单元6:单自由度驱动单元7:单自由度驱动单元8:直线电机定子磁钢9:直线电机定子磁钢10:双频激光干涉仪11:双频激光干涉仪12:双频激光干涉仪13:双频激光干涉仪14: Y方向导轨15: Y方向导轨16:大功率旋转电机17:硅片台18:硅片台具体实施方式图l显示了光刻机硅片台双台交换系统的结构示意图，该系统含有基台l， 一个预 处理工位2， 一个曝光工位3。如图1所示，硅片台17运行于预处理工位2，硅片台18 运行于曝光工位3。两侧长边边缘即X方向分别设置有一条直线电机磁钢定子8和9， 由X方向运动的单自由度驱动单元4和5共用直线电机定子8，相同的，由X方向运动 的单自由度驱动单元6和7共用直线电机定子9; Y方向的导轨14穿过硅片台17并驱 动硅片台17沿Y方向运动，并且Y方向的导轨14分别与X方向运动的单自由度驱动 单元4和6联结，共同驱动硅片台17在X-Y平面运动，相同的，Y方向的导轨15穿过 硅片台18并驱动硅片台18沿Y方向运动，并且Y方向的导轨15分别与X方向运动的 单自由度驱动单元5和7联结，共同驱动硅片台18在X-Y平面运动；在基台周围分别 布置有测量X方向位移的双频激光干涉仪10和12，以及测量Y方向位移的双频激光干 涉仪11和13 。硅片台底部装有真空预载气浮轴承，基台l上表面为导向面，Y方向导轨从硅片台 内部贯穿，Y方向导轨上安装有直线电机定子磁钢，线圈作为直线电机动子安装在硅片 台上，在硅片台两个内侧垂直面装有闭式预载气浮轴承来约束Y方向导轨与硅片台沿Y 方向的相对运动。单自由度驱动单元的底部均装有直线电机线圈动子和真空预载气浮轴承，直线电机 磁钢定子8和9分别安装在基台1长边两侧。单自由度驱动单元4和6与Y方向导轨 14联接，驱动硅片台17沿X-Y平面运动。单自由度驱动单元5和7与Y方向导轨15 联接，驱动硅片台18沿X-Y平面运动。图2显示的是本专利技术提供的光刻机硅片台双台交换系统的交换过程。由于本专利技术方 案中在基台1下层设有一个大功率旋转电机16，为交换提供了另一种方式。如图2(a) 所示，当运行于曝光工位3的硅片台18完成曝光工作，运行于预处理工位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻机硅片台双台交换装置，该装置含有运行于曝光工位（３）的硅片台（１８）和运行于预处理工位（２）的硅片台（１７），所述的两个硅片台设置在一基台（１）上，其特征在于：在所述的基台下层设置有一个大功率旋转电机（１６）；　所述在基台（１ ）两侧长边两侧长边边缘Ｘ方向分别设置有一条直线电机定子磁钢（８）和直线电机定子磁钢（９），由Ｘ方向运动的第一单自由度驱动单元（４）和第二单自由度驱动单元（５）共用直线电机定子磁钢（８）；所述由Ｘ方向运动的第三单自由度驱动单元（６）和第四单自由度驱动单元（７）共用直线电机定子磁钢（９）；所述Ｙ方向的导轨（１４）分别与Ｘ方向运动的第一单自由度驱动单元（４）和第三单自由度驱动单元（６）联结，共同驱动硅片台１７在Ｘ－Ｙ平面运动；所述Ｙ方向的导轨（１５）分别与Ｘ方向运动的第二单自由度驱动单元（５）和第四单自由度驱动单元（７）联结，共同驱动硅片台１８在Ｘ－Ｙ平面运动；所述在基台（１）周围分别布置有测量Ｘ方向位移的双频激光干涉仪（１０）和（１２），测量Ｙ方向位移的双频激光干涉仪（１１）和（１３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱煜，张鸣，汪劲松，李广，徐登峰，尹文生，段广洪，贾松涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]