專利名稱：雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)用于兩承載裝置的位置交換。所述承載裝置在基臺(tái)、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置、線性光柵等的相互配合下，完成其位置的交換。上述系統(tǒng)可被應(yīng)用于光刻機(jī)制造領(lǐng)域。
光刻機(jī)是集成電路芯片制造中重要的加工設(shè)備之一，用于將芯片的設(shè)計(jì)圖形，曝光轉(zhuǎn)印于硅片表面的光刻膠上。作為光刻機(jī)主要組成部分的硅片臺(tái)定位交換系統(tǒng)，它的運(yùn)行精度和運(yùn)動(dòng)速度，很大程度上影響了光刻機(jī)的生產(chǎn)效率。
一道完整的曝光工序包括上片、預(yù)對(duì)準(zhǔn)、對(duì)準(zhǔn)、調(diào)平檢測(cè)、曝光、下片等。在雙硅片臺(tái)結(jié)構(gòu)中，預(yù)處理工作包括上下片、預(yù)對(duì)準(zhǔn)、對(duì)準(zhǔn)、調(diào)平檢測(cè)由預(yù)處理工位的硅片臺(tái)完成，曝光工作由曝光工位的硅片臺(tái)完成。兩工位并行工作，可縮短硅片的曝光工序時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率。如圖1所示，采用雙硅片臺(tái)結(jié)構(gòu)的光刻機(jī)設(shè)備由上至下順序，包括照明系統(tǒng)17、掩模臺(tái)定位系統(tǒng)16、投影物鏡系統(tǒng)15、調(diào)焦調(diào)平檢測(cè)系統(tǒng)14、對(duì)準(zhǔn)裝置13、位于預(yù)處理工位的硅片臺(tái)定位單元2a、位于曝光工位的硅片臺(tái)定位單元2b和基臺(tái)1等。
目前的雙硅片臺(tái)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)兩硅片臺(tái)的定位交換，但現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方案的不足之處在于，針對(duì)硅片臺(tái)的諸多電纜線，例如硅片臺(tái)的氣足供應(yīng)管路、控制硅片臺(tái)垂直方向調(diào)節(jié)的電纜線、硅片臺(tái)X、Y向位置檢測(cè)的傳感器和其他傳感器電路的電纜線、控制硅片升降的電路電纜線等，需要附加線纜臺(tái)，并需控制線纜臺(tái)與硅片臺(tái)同步移動(dòng)，而線纜臺(tái)的運(yùn)行將直接影響硅片臺(tái)的運(yùn)動(dòng)定位精度和動(dòng)態(tài)性能。因此，增加了雙臺(tái)結(jié)構(gòu)的成本，同時(shí)增大了雙臺(tái)定位交換的難度。同時(shí)，現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)方案中也存在雙臺(tái)并行工作時(shí)，因工作空間有重疊，兩臺(tái)運(yùn)行易發(fā)生干涉、運(yùn)行軌跡互相牽扯的問(wèn)題，需要增加防碰撞設(shè)施，從而提高了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的雙臺(tái)交換定位系統(tǒng)，不需要設(shè)計(jì)跟隨雙臺(tái)運(yùn)動(dòng)的線纜臺(tái)，從而使電纜線的處理簡(jiǎn)單化。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下該系統(tǒng)至少包括基臺(tái)、設(shè)置在基臺(tái)上并運(yùn)行于第一工位的承物臺(tái)定位單元、運(yùn)行于第二工位的承物臺(tái)定位單元，每個(gè)承物臺(tái)定位單元至少包括承載裝置、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置，所述承載裝置包括承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置，兩者可相對(duì)移動(dòng)，所述承物臺(tái)定位單元還包括驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置連接所述的承物臺(tái)連接裝置，可在X向?qū)к壣线\(yùn)動(dòng)，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣戏?，可沿Y向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)，所述系統(tǒng)還包括一用于過(guò)渡性緩沖的承物臺(tái)連接裝置，位于基臺(tái)前側(cè)的Y向?qū)к壍闹行奈恢谩?br> 如將該技術(shù)方案應(yīng)用于光刻機(jī)制造領(lǐng)域，則第一工位是預(yù)處理工位，第二工位是曝光工位。承物臺(tái)定位單元是硅片臺(tái)定位單元。承載裝置是硅片承載裝置。承物臺(tái)是承片臺(tái)，所述承物臺(tái)連接裝置是承片臺(tái)連接裝置。
所述承載裝置氣浮或磁浮在基臺(tái)上，可減少沿X、Y軸方向運(yùn)動(dòng)的摩擦。所述承載裝置內(nèi)部包括直線電機(jī)、氣浮軸承、電路觸點(diǎn)連接頭、緊鎖裝置和真空管路單元。其中，直線電機(jī)包括永磁體和線圈，用于驅(qū)動(dòng)承載裝置中的承物臺(tái)的交換。緊鎖裝置用于固定承載裝置中的承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置，電路觸點(diǎn)連接頭用于承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置的連接。真空管路單元包括真空管路和蓄能器，用于維持承物臺(tái)交換過(guò)程中的短暫的真空狀態(tài)。承載裝置中的承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置通過(guò)氣浮軸承連接。所述氣浮軸承是真空預(yù)載氣浮軸承或永磁預(yù)載氣浮軸承，用于減少承物臺(tái)相互交換運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦。
所述運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置是激光干涉儀，用于預(yù)處理工位硅片的調(diào)平檢測(cè)與位置對(duì)準(zhǔn)，以及曝光工位硅片的曝光位置測(cè)量與定位。所述至少一個(gè)X向?qū)к壓椭辽僖粋€(gè)Y向?qū)к壣显O(shè)有線性光柵，輔助運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置而用于硅片承載裝置的位置測(cè)量和反饋。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于雙臺(tái)結(jié)構(gòu)的兩工位在工作空間上不存在重疊，不會(huì)發(fā)生干涉，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
另外，不需要設(shè)計(jì)跟隨雙臺(tái)運(yùn)動(dòng)的線纜臺(tái)，使電纜線的處理簡(jiǎn)單化，從而有效降低了線纜變形引起的對(duì)系統(tǒng)定位精度的不良影響。


圖1是光刻機(jī)雙硅片臺(tái)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)簡(jiǎn)2是本發(fā)明的雙臺(tái)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局3是硅片承載裝置的結(jié)構(gòu)示意4是雙硅片臺(tái)處于交換位的俯視5是承片臺(tái)20b移至承片臺(tái)連接裝置21c過(guò)程的俯視6是承片臺(tái)20b移至承片臺(tái)連接裝置21c后的俯視7是承片臺(tái)20a移至承片臺(tái)連接裝置21b后的俯視8是承片臺(tái)20a和承片臺(tái)連接裝置21b移至曝光位置后的俯視9是承片臺(tái)連接裝置21a移至承片臺(tái)連接裝置21c并拼接后的俯視10是承片臺(tái)20b移至承片臺(tái)連接裝置21a后的俯視11是承片臺(tái)20b和承片臺(tái)連接裝置21a移至預(yù)處理位置后的俯視圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例為雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)在光刻機(jī)制造領(lǐng)域的應(yīng)用。
圖2顯示了本發(fā)明的雙臺(tái)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局圖，所述系統(tǒng)包括基臺(tái)1、設(shè)置在基臺(tái)1上并運(yùn)行于預(yù)處理工位的硅片臺(tái)定位單元、運(yùn)行于曝光工位的硅片臺(tái)定位單元。運(yùn)行于預(yù)處理工位的硅片臺(tái)定位單元包括硅片承載裝置2a，驅(qū)動(dòng)裝置22a，運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置50a、51a，X向?qū)к?0a，Y向?qū)к?1a、31b和導(dǎo)軌上分別安裝的線性光柵40a、41a、42a；運(yùn)行于曝光工位的硅片臺(tái)定位單元包括硅片承載裝置2b，驅(qū)動(dòng)裝置22b，運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置50b、51b，X向?qū)к?0b，Y向?qū)к?1a、31b和導(dǎo)軌上分別安裝的線性光柵40b、41b、42b。其中Y向?qū)к?1a、31b為兩工位共有。對(duì)預(yù)處理工位的對(duì)準(zhǔn)、調(diào)平檢測(cè)和曝光工位的曝光位置的確定，可采用運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置50a、51a、50b、51b進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，該運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置是激光干涉儀。線性光柵40a、41a、42a、40b、41b、42b可作為X向?qū)к?、Y向?qū)к壓凸杵休d裝置的位置反饋裝置，配合激光干涉儀實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與控制功能。每個(gè)X向?qū)к?0a、30b和Y向?qū)к?1a、31b上皆安裝有長(zhǎng)行程直線電機(jī)(圖未示)。X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壷?，可由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在Y向?qū)к壣线\(yùn)動(dòng)。硅片承載裝置2a、2b氣浮或磁浮在基臺(tái)1上，可在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿X、Y軸方向進(jìn)行無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)。硅片承載裝置2a包括承片臺(tái)20a和承片臺(tái)連接裝置21a；硅片承載裝置2b包括承片臺(tái)20b和承片臺(tái)連接裝置21b。承片臺(tái)和承片臺(tái)連接裝置可以相對(duì)移動(dòng)。Y向?qū)к?1b的中心位置固定有承片臺(tái)連接裝置21c，用于兩個(gè)承片臺(tái)20a、20b交換時(shí)的過(guò)渡性緩沖。
圖3為本發(fā)明的硅片承載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。硅片承載裝置包括上側(cè)的承片臺(tái)20和下側(cè)的承片臺(tái)連接裝置21。用于上述兩部分連接和驅(qū)動(dòng)其作直線運(yùn)行的結(jié)構(gòu)包括直線電機(jī)的永磁體230、直線電機(jī)的線圈240、氣浮軸承220、電路觸點(diǎn)連接頭200、緊鎖裝置260、真空管路單元250。其中，真空管路單元250由真空管路和蓄能器組成，可在承片臺(tái)連接裝置21中的真空管路控制機(jī)構(gòu)控制下，使承片臺(tái)20維持短暫的真空狀態(tài)，以便在交換過(guò)程中使硅片保持吸附于承片臺(tái)上。在承片臺(tái)20交換移動(dòng)時(shí)，由氣浮軸承220輔助支撐承片臺(tái)20，并在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下無(wú)摩擦移動(dòng)。該氣浮軸承220可為真空預(yù)載氣浮軸承或永磁預(yù)載氣浮軸承。交換完畢后，再使用緊鎖裝置260確保承片臺(tái)20與承片臺(tái)連接裝置21的固定連接。承片臺(tái)20和承片臺(tái)連接裝置21上的電路觸點(diǎn)連接頭200在承片臺(tái)交換時(shí)互相脫離，在其他正常工作狀態(tài)下相互連接。
圖4——圖11為本發(fā)明的雙硅片臺(tái)交換的過(guò)程示意圖。
圖4為雙硅片臺(tái)處于交換位的俯視圖。此時(shí)，位于曝光工位的硅片承載裝置2b與過(guò)渡用的承片臺(tái)連接裝置21c、位于預(yù)處理工位的硅片承載裝置2a分別處于拼接狀態(tài)，三者皆位于基臺(tái)的中心對(duì)稱位置。
圖5為承片臺(tái)20b移至承片臺(tái)連接裝置21c過(guò)程的俯視圖。位于曝光工位的硅片承載裝置2b中的承片臺(tái)20b，其電路觸點(diǎn)連接頭200與承片臺(tái)連接裝置21b的電路觸點(diǎn)連接頭脫離后，在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，從承片臺(tái)連接裝置21b移動(dòng)到供過(guò)渡緩沖用的承片臺(tái)連接裝置21c。在上述過(guò)程中，由于承片臺(tái)內(nèi)的真空管路提供真空維持，從而使硅片保持吸附于承片臺(tái)20b上。
圖6為承片臺(tái)20b移至承片臺(tái)連接裝置21c后的俯視圖。此時(shí)，位于曝光工位的承片臺(tái)連接裝置21b可接受預(yù)處理工位的承片臺(tái)20a。
圖7為承片臺(tái)20a移至承片臺(tái)連接裝置21b后的俯視圖。此時(shí)，原位于預(yù)處理工位的硅片交換至曝光工位的動(dòng)作已完成。
圖8為承片臺(tái)20a和承片臺(tái)連接裝置21b移至曝光位置后的俯視圖。現(xiàn)位于曝光工位的硅片臺(tái)定位單元，也即承片臺(tái)20a和承片臺(tái)連接裝置21b，與X向?qū)к?0b一起移動(dòng)至Y向?qū)к壍挠覀?cè)邊緣位置，也即曝光位置。在保證與位于預(yù)處理工位的承片臺(tái)連接裝置21a不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉的情況下，可進(jìn)行一系列的曝光設(shè)定動(dòng)作。位于預(yù)處理工位的承片臺(tái)連接裝置21a準(zhǔn)備X向移動(dòng)到過(guò)渡用的承片臺(tái)連接裝置21c鄰近位置并與其拼接，以接受放置在承片臺(tái)連接裝置21c上的原位于曝光工位的承片臺(tái)20b。
圖9為承片臺(tái)連接裝置21a移至承片臺(tái)連接裝置21c并拼接后的俯視圖。位于預(yù)處理工位的承片臺(tái)連接裝置21a移動(dòng)至承片臺(tái)連接裝置21c和已曝光完畢的承片臺(tái)20b附近，并與之拼接，準(zhǔn)備接收放置在過(guò)渡用的承片臺(tái)連接裝置21c上的承片臺(tái)20b。
圖10為承片臺(tái)20b移至承片臺(tái)連接裝置21a后的俯視圖。原放置在過(guò)渡用的承片臺(tái)連接裝置21c上的承片臺(tái)20b，在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，移動(dòng)到位于預(yù)處理工位的承片臺(tái)連接裝置21a上。此時(shí)，原位于曝光工位的硅片交換至預(yù)處理工位的動(dòng)作已完成。
圖11為承片臺(tái)20b和承片臺(tái)連接裝置21a移至預(yù)處理位置后的俯視圖?，F(xiàn)位于預(yù)處理工位的硅片臺(tái)定位單元，也即承片臺(tái)20b和承片臺(tái)連接裝置21a，與X向?qū)к?0a一起移動(dòng)至Y向?qū)к壍淖髠?cè)邊緣位置，也即預(yù)處理位置，進(jìn)而進(jìn)行一系列的硅片曝光前的預(yù)處理工作，如上下片、預(yù)對(duì)準(zhǔn)、對(duì)準(zhǔn)、調(diào)平檢測(cè)等。
當(dāng)兩工位的硅片分別完成曝光前的預(yù)處理動(dòng)作和曝光動(dòng)作時(shí)，兩硅片臺(tái)定位單元移動(dòng)到交換位置，如圖4所示，開(kāi)始圖4——圖11的循環(huán)。這樣即可完成連續(xù)且完整的硅片曝光動(dòng)作。
以上已描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明不局限用于半導(dǎo)體光刻工序中硅片的運(yùn)動(dòng)定位。具體的說(shuō)，可以用于任何需要精確定位，并實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)交換和并行工作的裝置或系統(tǒng)。因此，雖然已公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，在不背離權(quán)利要求書(shū)中公開(kāi)的本發(fā)明范圍的情況下，任何修改、添加和替換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，至少包括基臺(tái)、設(shè)置在基臺(tái)上并運(yùn)行于第一工位的承物臺(tái)定位單元、運(yùn)行于第二工位的承物臺(tái)定位單元，每個(gè)承物臺(tái)定位單元至少包括承載裝置、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置，其特征在于所述承載裝置包括承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置，兩者可相對(duì)移動(dòng)，所述承物臺(tái)定位單元還包括驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置連接所述的承物臺(tái)連接裝置，可在所述X向?qū)к壣线\(yùn)動(dòng)，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣戏?，可沿Y向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)，所述系統(tǒng)還包括一用于過(guò)渡性緩沖的承物臺(tái)連接裝置，位于基臺(tái)前側(cè)的Y向?qū)к壍闹行奈恢谩?br> 2.如權(quán)利要求1所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述第一工位是預(yù)處理工位，所述第二工位是曝光工位。
3.如權(quán)利要求1所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承物臺(tái)定位單元是硅片臺(tái)定位單元。
4.如權(quán)利要求1所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承載裝置是硅片承載裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承物臺(tái)是承片臺(tái)，所述承物臺(tái)連接裝置是承片臺(tái)連接裝置。
6.如權(quán)利要求1或4所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承載裝置氣浮或磁浮在基臺(tái)上。
7.如權(quán)利要求1或4所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承載裝置內(nèi)部包括直線電機(jī)、氣浮軸承、電路觸點(diǎn)連接頭、緊鎖裝置和真空管路單元。承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置通過(guò)所述氣浮軸承、電路觸點(diǎn)連接頭和緊鎖裝置連接。
8.如權(quán)利要求7所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述真空管路單元包括真空管路和蓄能器。
9.如權(quán)利要求7所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述氣浮軸承是真空預(yù)載氣浮軸承或永磁預(yù)載氣浮軸承。
10.如權(quán)利要求1所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置是激光干涉儀。
11.如權(quán)利要求1所述的雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個(gè)X向?qū)к壓椭辽僖粋€(gè)Y向?qū)к壣显O(shè)有線性光柵。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙臺(tái)定位交換系統(tǒng)，至少包括基臺(tái)、設(shè)置在基臺(tái)上并運(yùn)行于第一工位的承物臺(tái)定位單元、運(yùn)行于第二工位的承物臺(tái)定位單元，每個(gè)承物臺(tái)定位單元至少包括承載裝置、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運(yùn)動(dòng)定位檢測(cè)裝置、線性光柵，其中，承載裝置包括承物臺(tái)和承物臺(tái)連接裝置，兩者可相對(duì)移動(dòng)，承物臺(tái)定位單元還包括驅(qū)動(dòng)裝置，可連接承物臺(tái)連接裝置，并在X向?qū)к壣线\(yùn)動(dòng)，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣戏剑裳豗向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)還包括一用于過(guò)渡性緩沖的承物臺(tái)連接裝置，位于基臺(tái)前側(cè)的Y向?qū)к壍闹行奈恢?。該系統(tǒng)不需要設(shè)計(jì)跟隨雙臺(tái)運(yùn)動(dòng)的線纜臺(tái)，從而使電纜線的處理簡(jiǎn)單化。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1924712SQ20061011645
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者李小平, 李映笙 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司