專利名稱：采用過(guò)渡承接裝置的光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻機(jī)中，屬于 半導(dǎo)體制造裝備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在集成電路芯片的生產(chǎn)過(guò)程中，芯片的設(shè)計(jì)圖形在硅片表面光刻膠上的曝光轉(zhuǎn)印(光刻) 是其中最重要的工序之一，該工序所用的設(shè)備稱為光刻機(jī)(曝光機(jī))。光刻機(jī)的分辨率和曝光 效率極大的影響著集成電路芯片的特征線寬(分辨率)和生產(chǎn)率。而作為光刻機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)的 硅片超精密運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為硅片臺(tái))的運(yùn)動(dòng)精度和工作效率，又在很大程度上決 定了光刻機(jī)的分辨率和曝光效率。
步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)基本原理如圖l所示。來(lái)自光源45的深紫外光透過(guò)掩模版47、透 鏡系統(tǒng)49將掩模版上的一部分圖形成像在硅片50的某個(gè)Chip上。掩模版和硅片反向按一定 的速度比例作同步運(yùn)動(dòng)，最終將掩模版上的全部圖形成像在硅片的特定芯片(Chip)上。
硅片臺(tái)運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)的基本作用就是在曝光過(guò)程中承載著硅片并按設(shè)定的速度和方向運(yùn) 動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)掩模版圖形向硅片上各區(qū)域的精確轉(zhuǎn)移。由于芯片的線寬非常小(目前最小線寬 已經(jīng)達(dá)到45nm)，為保證光刻的套刻精度和分辨率，就要求硅片臺(tái)具有極高的運(yùn)動(dòng)定位精度； 由于硅片臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度在很大程度上影響著光刻的生產(chǎn)率，從提高生產(chǎn)率的角度，又要求硅 片臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度不斷提高。
傳統(tǒng)的硅片臺(tái)，如專利EP 0729073和專利US 5996437所描述的，光刻機(jī)中只有一個(gè)硅 片運(yùn)動(dòng)定位單元，即一個(gè)硅片臺(tái)。調(diào)平調(diào)焦等準(zhǔn)備工作都要在上面完成，這些工作所需的時(shí) 間很長(zhǎng)，特別是對(duì)準(zhǔn)，由于要求進(jìn)行精度極高的低速掃描(典型的對(duì)準(zhǔn)掃描速度為lmm/s)， 因此所需時(shí)間很長(zhǎng)。而要減少其工作時(shí)間卻非常困難。這樣，為了提高光刻機(jī)的生產(chǎn)效率， 就必須不斷提高硅片臺(tái)的步進(jìn)和曝光掃描的運(yùn)動(dòng)速度。而速度的提高將不可避免導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng) 態(tài)性能的惡化，需要采取大量的技術(shù)措施保障和提高硅片臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度，為保持現(xiàn)有精度或 達(dá)到更高精度要付出的代價(jià)將大大提高。
專利W098/40791 (
公開日期1998.9.17;國(guó)別荷蘭)所描述的結(jié)構(gòu)采用雙硅片臺(tái)結(jié) 構(gòu)，將上下片、預(yù)對(duì)準(zhǔn)、對(duì)準(zhǔn)等曝光準(zhǔn)備工作轉(zhuǎn)移至第二個(gè)硅片臺(tái)上，且與曝光硅片臺(tái)同時(shí) 獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。在不提高硅片臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度的前提下，曝光硅片臺(tái)大量的準(zhǔn)備工作由第二個(gè)硅片臺(tái) 分擔(dān)，從而大大縮短了每片硅片在曝光硅片臺(tái)上的工作時(shí)間，大幅度提高了生產(chǎn)效率。然而 該系統(tǒng)存在的主要缺點(diǎn)在于硅片臺(tái)系統(tǒng)的非質(zhì)心驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。
本申請(qǐng)人在2003年申請(qǐng)的實(shí)用新型專利"步進(jìn)投影光刻機(jī)雙臺(tái)輪換曝光超精密定位硅片
系統(tǒng)"(專利申請(qǐng)?zhí)朲L03156436.4)公開了一種帶雙側(cè)直線導(dǎo)軌的雙硅片臺(tái)交換結(jié)構(gòu)，該雙 硅片臺(tái)系統(tǒng)在工作空間上不存在重疊，因此不需采用碰撞預(yù)防裝置。但是該雙硅片臺(tái)系統(tǒng)也 存在一些問(wèn)題， 一是該系統(tǒng)要求極高的導(dǎo)軌對(duì)接精度；二是該系統(tǒng)雙側(cè)導(dǎo)軌只有一側(cè)空間被 同時(shí)利用，導(dǎo)致該硅片臺(tái)系統(tǒng)外形尺寸較大，這對(duì)空間利用率要求較高的半導(dǎo)體芯片廠無(wú)疑 顯得很重要。三是該系統(tǒng)硅片臺(tái)交換時(shí)需采用帶驅(qū)動(dòng)裝置的橋接裝置，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)需要求極高的導(dǎo)軌對(duì)接精度以及系統(tǒng)具有復(fù)雜性的缺 陷，提出一種采用過(guò)渡承接裝置的光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下-
該系統(tǒng)含有運(yùn)行于預(yù)處理工位的硅片臺(tái)和運(yùn)行于曝光工位的硅片臺(tái)，所述的兩個(gè)硅片臺(tái) 設(shè)置在一基臺(tái)上，并通過(guò)氣浮軸承懸浮在基臺(tái)表面，該系統(tǒng)具有兩個(gè)H型驅(qū)動(dòng)單元，預(yù)處理 工位的硅片臺(tái)和曝光工位的硅片臺(tái)分別由它們驅(qū)動(dòng)，所述的H型驅(qū)動(dòng)單元由雙側(cè)X向直線電 機(jī)以及Y向直線電機(jī)組成，其特征在于在位于預(yù)處理工位和曝光工位之間的基臺(tái)上設(shè)有兩 個(gè)過(guò)渡承接裝置，所述的過(guò)渡承接裝置包括摩擦輪和用于驅(qū)動(dòng)摩擦輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)組成。當(dāng)H 型驅(qū)動(dòng)單元與過(guò)渡承接裝置精確對(duì)準(zhǔn)時(shí)，靠旋轉(zhuǎn)摩擦輪的摩擦力，實(shí)現(xiàn)硅片臺(tái)從預(yù)處理工位
過(guò)渡到曝光工位。
本實(shí)用新型所述硅片臺(tái)交換系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型提供的一種采用過(guò)渡承接裝置
的光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)，將調(diào)平、調(diào)焦、對(duì)準(zhǔn)等曝光準(zhǔn)備工作轉(zhuǎn)移至預(yù)處理工位的硅 片臺(tái)上，且與曝光工位的硅片臺(tái)同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行，大大縮短了硅片在曝光硅片臺(tái)上的工作時(shí)間， 從而提高了曝光效率。同時(shí)該系統(tǒng)采用兩個(gè)過(guò)渡承接裝置實(shí)現(xiàn)硅片臺(tái)的交換，有效避免了專
利ZL03156436.4雙臺(tái)交換系統(tǒng)導(dǎo)軌精密對(duì)接的問(wèn)題，降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。


圖1顯示了步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)基本工作原理。
圖2是單硅片臺(tái)的運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)。
圖3是所述雙硅片臺(tái)運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)。
圖4為過(guò)渡承接裝置。
圖5a、圖5b、圖5c顯示了雙硅片臺(tái)交換過(guò)程的示意圖。
圖中l(wèi)一硅片臺(tái)；3—H型驅(qū)動(dòng)單元；5 — X向直線電機(jī)；7—Y向直線電機(jī)；ll一基臺(tái)； 15—過(guò)渡承接裝置；16—摩擦輪；18 —預(yù)處理工位；19一曝光工位；45—光源；47—掩 模版；49一透鏡系統(tǒng)；50—硅片；
具體實(shí)施方式
傳統(tǒng)的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)硅片臺(tái)如圖2所示，光刻機(jī)中只有一個(gè)硅片運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)，
即只有一個(gè)硅片臺(tái)。調(diào)平、調(diào)焦等準(zhǔn)備工作都要在同一個(gè)硅片臺(tái)上完成，這些工作所需的時(shí)
間很長(zhǎng)，特別是對(duì)準(zhǔn)，由于要求進(jìn)行精度極高的低速掃描(典型的對(duì)準(zhǔn)掃描速度為1 mm/s)，因此所需時(shí)間很長(zhǎng)。為了提高光刻機(jī)的曝光效率，本實(shí)用新型提供一種帶過(guò)渡承接裝置的光 刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)，將調(diào)平、調(diào)焦及對(duì)準(zhǔn)等曝光準(zhǔn)備工作轉(zhuǎn)移至預(yù)處理工位的硅片臺(tái) 上，且與曝光工位的硅片臺(tái)同時(shí)獨(dú)立工作，從而大大縮短硅片在曝光硅片臺(tái)上的工作時(shí)間， 提高曝光效率。
本實(shí)用新型所述硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)如圖3所示。該系統(tǒng)包含一個(gè)運(yùn)行于預(yù)處理工位18 的硅片臺(tái)1和一個(gè)運(yùn)行于曝光工位19的硅片臺(tái)1,兩個(gè)硅片臺(tái)l設(shè)置在一基臺(tái)ll上，并通 過(guò)氣浮軸承懸浮在基臺(tái)11表面。所述硅片臺(tái)1均由H型驅(qū)動(dòng)單元3驅(qū)動(dòng)，在基臺(tái)上作大范圍 X、 Y方向運(yùn)動(dòng)。所述的H型驅(qū)動(dòng)單元3由雙側(cè)X向直線電機(jī)5以及Y向直線電機(jī)7組成。在 基臺(tái)11中間設(shè)有兩個(gè)過(guò)渡承接裝置15，該過(guò)渡承接裝置位于預(yù)處理工位18和曝光工位19 之間，并固定安裝在基臺(tái)上。過(guò)渡承接裝置包括摩擦輪16和用于驅(qū)動(dòng)摩擦輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。當(dāng) 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與過(guò)渡承接裝置15精確對(duì)準(zhǔn)時(shí)，靠旋轉(zhuǎn)摩擦輪16的摩擦力，實(shí)現(xiàn)硅片臺(tái)1從預(yù)處 理工位過(guò)渡到曝光工位。
當(dāng)硅片臺(tái)1完成調(diào)平、調(diào)焦及對(duì)準(zhǔn)等曝光準(zhǔn)備工作后，硅片臺(tái)1在H型驅(qū)動(dòng)單元3帶動(dòng) 下運(yùn)動(dòng)到與過(guò)渡承接裝置15對(duì)準(zhǔn)的位置，硅片臺(tái)1在Y向直線電機(jī)7推力作用下過(guò)渡至承接 裝置15上，之后另一側(cè)H型驅(qū)動(dòng)單元3運(yùn)動(dòng)至該硅片臺(tái)1位置并與其精確對(duì)接，此時(shí)摩擦輪 通過(guò)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)硅片臺(tái)1運(yùn)動(dòng)向前運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)硅片臺(tái)1從由預(yù)處理工位一側(cè)過(guò)渡到曝光工位一 側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)雙臺(tái)交換。工作過(guò)程如圖5所示。
權(quán)利要求1.一種采用過(guò)渡承接裝置的光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有運(yùn)行于預(yù)處理工位(18)的硅片臺(tái)和運(yùn)行于曝光工位(19)的硅片臺(tái)，所述的兩個(gè)硅片臺(tái)設(shè)置在一基臺(tái)(11)上，并通過(guò)氣浮軸承懸浮在基臺(tái)表面，在預(yù)處理工位和曝光工位上分別設(shè)有一個(gè)H型驅(qū)動(dòng)單元(3)，所述的H型驅(qū)動(dòng)單元(3)由雙側(cè)X向直線電機(jī)(5)以及Y向直線電機(jī)(7)組成，用于驅(qū)動(dòng)所述硅片臺(tái)在預(yù)處理工位和曝光工位上作X方向和Y方向運(yùn)動(dòng)，其特征在于在位于預(yù)處理工位和曝光工位之間的基臺(tái)上設(shè)有兩個(gè)過(guò)渡承接裝置(15)，所述的過(guò)渡承接裝置包括摩擦輪(16)和用于驅(qū)動(dòng)摩擦輪旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。
專利摘要采用過(guò)渡承接裝置的光刻機(jī)硅片臺(tái)雙臺(tái)交換系統(tǒng)，屬于半導(dǎo)體制造裝備技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型含有運(yùn)行于預(yù)處理工位的硅片臺(tái)和運(yùn)行于曝光工位的硅片臺(tái)；在預(yù)處理工位和曝光工位上分別設(shè)有一個(gè)H型驅(qū)動(dòng)單元，所述的H型驅(qū)動(dòng)單元由雙側(cè)X向直線電機(jī)以及Y向直線電機(jī)組成，用于驅(qū)動(dòng)硅片臺(tái)在預(yù)處理工位和曝光工位上作X方向和Y方向運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)是在基臺(tái)中間設(shè)置有兩個(gè)過(guò)渡承接裝置，過(guò)渡承接裝置上安裝有摩擦輪，當(dāng)H型驅(qū)動(dòng)單元與其精確對(duì)準(zhǔn)時(shí)，靠摩擦輪的摩擦力，實(shí)現(xiàn)硅片臺(tái)從預(yù)處理工位過(guò)渡到曝光工位。有效避免了導(dǎo)軌精密對(duì)接的問(wèn)題，降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
文檔編號(hào)G03F7/20GK201181389SQ20072018734
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者尹文生, 鳴 張, 徐登峰, 煜 朱, 廣 李, 楊開明, 段廣洪, 汪勁松, 胡金春, 偉 閔 申請(qǐng)人:清華大學(xué)