專利名稱：一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造裝備，主要涉及一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置。
背景技術(shù)：
光刻機是極大規(guī)模集成電路制造中重要的超精密裝備之一。光刻機的分辨率和套刻精度決定了集成電路芯片的最小線寬，同時光刻機的產(chǎn)率則極大的影響集成電路芯片的生產(chǎn)成本，而作為光刻機關(guān)鍵子系統(tǒng)的工件臺又在很大程度上決定了光刻機的分辨率、套刻精度和產(chǎn)率。產(chǎn)率是光刻機發(fā)展的主要追求目標之一。在滿足分辨率和套刻精度的條件下，提高工件臺運行效率進而提高光刻機產(chǎn)率是工件臺技術(shù)的發(fā)展方向。提高工件臺運行效率最直接的方式就是提高工件臺的運動加速度和速度，但是為保證原有精度，速度和加速度不能無限制提高。最初的工件臺只有一個硅片承載裝置，光刻機一次只能處理一個硅片，全部工序串行處理，生產(chǎn)效率低。為此有人提出了雙工件臺技術(shù)，這也是目前提高光刻機生產(chǎn)效率的主流技術(shù)手段。雙工件臺技術(shù)在工件臺上設(shè)有曝光工位，預(yù)處理工位兩個工位和兩個工件臺，曝光和測量調(diào)整可并行處理，大大縮短了時間，提高了生產(chǎn)效率。目前的代表產(chǎn)品為荷蘭ASML公司基于Twir^can技術(shù)即雙工件臺技術(shù)的光刻機。提高雙工件臺的運行效率是目前光刻機工件臺技術(shù)的發(fā)展目標之一。雙工件臺技術(shù)牽涉到工件臺在兩個工位之間切換的問題，換臺效率直接影響雙工件臺的運行效率以及光刻機的產(chǎn)率。如何在盡可能縮短換臺時間的條件下減小換臺對其它系統(tǒng)的干擾一直是研究的重點。在傳統(tǒng)雙臺切換過程中，工件臺與曝光和預(yù)處理工序中一樣為直線驅(qū)動。例如雙工件臺專利US2001/0004105A1和W098/40791中，每個工件臺有兩個可交換配合的單元來實現(xiàn)雙臺的交換，在不提高工件臺運動速度的前提下提高了產(chǎn)率，但由于工件臺與導(dǎo)軌之間也采用耦合連接方式，在換臺過程中工件臺與驅(qū)動單元會出現(xiàn)短暫的分離，對工件臺的定位精度產(chǎn)生較大影響。同時運動單元和導(dǎo)軌較長，運動質(zhì)量較大，對于運動速度和加速度的提高都產(chǎn)生不良影響。專利CN101231471A中，采用H型驅(qū)動單元與過渡承接裝置上的摩擦輪對接，以避免導(dǎo)軌對接精度問題，但是工件臺在換臺時需要等待驅(qū)動單元與摩擦輪完成對接后才可進行換臺操作，對產(chǎn)率帶來很大影響。專利CN1^8427A中，在預(yù)處理工位設(shè)置了一個X向?qū)к墸毓夤の辉O(shè)置有兩個X向?qū)к?，實現(xiàn)兩個工位的并行工作，但由于驅(qū)動單元固定在基座上，在工件臺運動時會有較大力傳遞到基座上，對整體帶來不良影響。上述方案中，換臺時都沒有考慮換臺時導(dǎo)向裝置的運動對效率的影響。從換臺節(jié)拍上考慮都采用五節(jié)拍形式，即在換臺過程中，兩個工件臺需要停留一段時間使得抓卡裝置完成交換，從而完成換臺工作。在對光刻機產(chǎn)率要求越來越高的情況下，抓卡裝置的交換時間也會對產(chǎn)率產(chǎn)生很大的影響。專利CN101201555中，利用傳送帶和對接滑塊完成換臺過程，運動節(jié)拍少，操作維護簡單，但傳送帶機構(gòu)和對接滑塊固定在基臺上，因此在換臺過程中，會有較大的力作用在基臺上，對整體動態(tài)性能影響較大。專利CN1485694中，利用Y向直線電機和直線導(dǎo)軌的對接完成換臺操作，但由于基臺中間的間隙過大而引入橋接裝置，使得運動節(jié)拍增加，增加了換臺時間，同時X向直線電機磁鋼部分固定在基臺上，換臺時運動部件的運動會對基臺產(chǎn)生較大的反作用力，進而影響整個系統(tǒng)的動態(tài)性能。專利 CN101770181中利用置換單元的對接完成換臺工作，但其導(dǎo)向裝置固定在基臺上，在換臺運動中，運動部件會對基臺產(chǎn)生較大的反作用力，進而影響整個系統(tǒng)的動態(tài)性能。因此目前的雙臺直線換臺方案有待改進。回轉(zhuǎn)換臺方案較直線換臺方案有獨特優(yōu)勢，因此出現(xiàn)了采用旋轉(zhuǎn)方式換臺的雙工件臺技術(shù)。例如歐洲專利W098/28665采用帶傳動實現(xiàn)工件臺上曝光工位和預(yù)處理工位的兩個工件臺交換位置，簡化了換臺工序，但是帶傳動難以實現(xiàn)納米定位精度。專利 CN101071275A和專利ZL 200920105252. 5采用旋轉(zhuǎn)整個基臺的方式實現(xiàn)雙工件臺的換位， 簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時兩個工件臺運動無重疊區(qū)域，避免了碰撞安全隱患。但是通過旋轉(zhuǎn)整個基臺實現(xiàn)工件臺換位存在轉(zhuǎn)動慣量大，大功率旋轉(zhuǎn)電機精密定位困難和發(fā)熱量大引起系統(tǒng)溫升等問題，同時回轉(zhuǎn)半徑大，使光刻機主機結(jié)構(gòu)顯著增加。專利CN 102141739A采用旋轉(zhuǎn)兩個工件臺的方式實現(xiàn)雙工件臺的換位，換臺過程中基臺不動，具有轉(zhuǎn)動慣量小的優(yōu)點。 但是，上述四個回轉(zhuǎn)換臺方案沒有考慮回轉(zhuǎn)換臺方式下工件臺相位反轉(zhuǎn)與光學系統(tǒng)難以配合的問題。在光刻機曝光和預(yù)處理工序中，光學系統(tǒng)需要對工件臺各位置傳感器和對準標記進行檢測，由于各位置傳感器和對準標記分布不均，各對準標記結(jié)構(gòu)原理不一致。工件臺存在朝向問題。當回轉(zhuǎn)換臺后，工件臺旋轉(zhuǎn)180°造成工件臺位置傳感器和對準標記反向， 因此目前回轉(zhuǎn)換臺方案還有待改進。此外回轉(zhuǎn)換臺方式的旋轉(zhuǎn)特性造成工件臺線纜纏繞以及激光干涉儀反射鏡旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致目標丟失等問題還有待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，設(shè)計提供一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置。本發(fā)明采用三節(jié)拍雙臺旋轉(zhuǎn)切換，換臺過程中，工件臺不自旋，解決了現(xiàn)有回轉(zhuǎn)換臺方案工件臺相位反轉(zhuǎn)、線纜纏繞、激光干涉儀目標丟失等問題。同時本發(fā)明采用工件臺繞基臺中心旋轉(zhuǎn)的換臺方式，避免旋轉(zhuǎn)整個基臺，解決了現(xiàn)有技術(shù)回轉(zhuǎn)半徑大、轉(zhuǎn)動慣量大等問題，轉(zhuǎn)動慣量小，在相同轉(zhuǎn)矩條件下，換臺時間更短，提高了工件臺的運行效率和光刻機產(chǎn)率。本發(fā)明還解決了現(xiàn)有線性換臺方案沖擊轉(zhuǎn)矩大和換臺節(jié)拍多的問題，可采用較小的質(zhì)量平衡系統(tǒng)，有利于縮短平衡時間，同時簡化系統(tǒng)，降低成本，換臺節(jié)拍減少縮短了換臺時間，可有效提高光刻機產(chǎn)率。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法，該方法步驟如下初始工作狀態(tài)，位于預(yù)處理工位的第二工件臺預(yù)對準工作完畢，曝光工位的第一工件臺曝光完畢。第一步，曝光完畢的第一工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，同樣預(yù)對準完畢的第二工件臺由Y向長行程直線運動單元和 X向第一長行程運動單元驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，然后，第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置對接，即第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件、、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件與旋轉(zhuǎn)連接件對接。第二步，回轉(zhuǎn)換臺裝置帶動第一工件臺、第二工件臺繞軸0-0'順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)180°，第一工件臺到達預(yù)對準工位，第二工件臺到達曝光工位，完成位置交換，同時第一自旋裝置與第二自旋裝置分別驅(qū)動第一工件臺和第二工件臺實現(xiàn)在繞軸0-0'旋轉(zhuǎn)時不自旋，在旋轉(zhuǎn)過程中工件臺各側(cè)面始終與初始狀態(tài)平行，安裝在工件臺上的激光干涉儀反射鏡的朝向始終不變，同時第一線纜臺與第一工件臺在Y方向保持相對靜止，第二線纜臺與第二工件臺在Y方向保持相對靜止。第三步，X向第一長行程運動單元回到預(yù)定位置，并與第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置對接， 同時X向第二長行程運動單元回到預(yù)定位置并與第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置對接，然后，旋轉(zhuǎn)連接件松開第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件和第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件，第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置分離，此時第一工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第二長行程運動單元驅(qū)動到預(yù)處理工位的預(yù)定位置下、上片、預(yù)對準處理，第二工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到曝光預(yù)定位置，并進行曝光處理，此時系統(tǒng)回到初始工作狀態(tài)，完成一個工作周期，接下來為下一輪曝光工序，即重復(fù)上面的工序和換臺流程，為避免線纜纏繞，回轉(zhuǎn)換臺裝置旋轉(zhuǎn)方向與上次相反。一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換裝置，在基臺Y方向兩端部位處設(shè)置曝光工位和預(yù)處理工位，沿基臺兩側(cè)長邊上對應(yīng)分別設(shè)置Y向長行程直線運動單元，在曝光工位和預(yù)處理工位上分別設(shè)置X向第一長行程直線運動單元和X向第二長行程直線運動單元，第一工件臺和第二工件臺可分離地分別配裝在X向第一長行程直線運動單元和X向第二長行程直線運動單元上，X向第一長行程直線運動單元和X向第二長行程直線運動單元分別與Y向長行程直線運動單元成H型配置，且可以由Y向長行程直線運動單元驅(qū)動， 第一工件臺和第二工件臺分別運行于曝光工位和預(yù)處理工位，在兩個Y向長行程直線運動單元上分別設(shè)置有與第一工件臺配套的第一線纜臺以及與第二工件臺配套的第二線纜臺， 在基臺四周裝有激光干涉儀；在曝光工位和預(yù)處理工位之間設(shè)置一個回轉(zhuǎn)換臺裝置，所述的回轉(zhuǎn)換臺裝置由配置在基臺下部的回轉(zhuǎn)換臺電機定子及回轉(zhuǎn)換臺電機動子、旋轉(zhuǎn)連接件裝配構(gòu)成，其中旋轉(zhuǎn)連接件固裝在回轉(zhuǎn)換臺電機動子上；在第一工件臺腰部設(shè)置由第一自旋電機定子、第一自旋電機動子、第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件構(gòu)成第一自旋裝置，所述的第一自旋電機定子固定在第一工件臺上，第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件固裝在第一自旋電機動子上；在第二工件臺腰部設(shè)置由第二自旋電機定子、第二自旋電機動子、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件組成的第二自旋裝置，所述的第二自旋電機定子固定在在第二工件臺上，第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件固裝在第二自旋電機動子上；第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件均與旋轉(zhuǎn)連接件對接或分離配合；在第一工件臺側(cè)面設(shè)置由第一工件臺左轉(zhuǎn)接件和第一工件臺右轉(zhuǎn)接件組成的第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置，在第二工件臺側(cè)面設(shè)置由第二工件臺左轉(zhuǎn)接件和第二工件臺右轉(zhuǎn)接件組成的第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置；基臺固裝在支撐框架上；Y向長行程直線運動單元安裝在水平運動平衡質(zhì)量塊上，X向第一長行程直線運動單元、X向第二長行程直線運動單元和Y向長行程直線運動單元驅(qū)動第一工件臺和第二工件臺做水平運動；在支撐框架上固裝旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置，旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊與回轉(zhuǎn)換臺電機定子固定成一體，旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊與旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置的徑向接觸面及地面均為氣浮軸承結(jié)構(gòu)；在第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置對接或分離前后，第一工件臺和第二工件臺質(zhì)心的連線與回轉(zhuǎn)換臺裝置回轉(zhuǎn)軸心線在同一平面上，且該平面與基臺Y向幾何中線重合，并通過水平運動平衡質(zhì)量塊的質(zhì)心；第一工件臺和第二工件臺底面為氣浮面，且通過氣浮面將第一工件臺和第二工件臺氣浮在基臺之上；Y向長行程直線運動單元由Y向U型槽式第一直線電機、Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌、Y向U型槽式第二直線電機以及Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌構(gòu)成；X向第一長行程直線運動單元由X向平板第一直線電機動子、X向平板第一直線電機定子、X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌以及第一承載梁構(gòu)成；X向第二長行程直線運動單元由 X向平板第二直線電機動子、X向平板第二直線電機定子、X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌以及第二承載梁構(gòu)成；Y向長行程直線運動單元的Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌和Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌分別可滑動地配裝第一線纜臺和第二線纜臺；所述的第一線纜臺由Y向U型槽式第一直線電機驅(qū)動，在Y方向上始終與第一工件臺保持相對靜止；所述的第二線纜臺由Y向U型槽式第二直線電機驅(qū)動，在Y方向上始終與第二工件臺保持相對靜止。本發(fā)明具有以下創(chuàng)新點和突出優(yōu)點1)提出基于回轉(zhuǎn)式三節(jié)拍雙工件臺交換方法。采用該方法換臺僅需三個節(jié)拍，即第一節(jié)拍是兩工件臺沿基臺Y向中軸線與回轉(zhuǎn)換臺裝置相向?qū)?；第二?jié)拍是回轉(zhuǎn)換臺裝置攜兩工件臺繞回轉(zhuǎn)軸線(ζ軸0-0')沿順時針(或逆時針)方向回轉(zhuǎn)180° (下一次轉(zhuǎn)位沿逆時針(或順時針)方向回轉(zhuǎn)180° )；第三節(jié)拍是兩工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置反向分離并到各自工位。該方法可解決現(xiàn)有線性換臺方法節(jié)拍過多(五個節(jié)拍)的問題，同時也可解決整體轉(zhuǎn)動平臺方式轉(zhuǎn)動慣量大，完成時間長的問題。與現(xiàn)有裝置相比，本裝置換臺時間短，可顯著提高換臺效率和光刻機的產(chǎn)片率，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之一。2)提出基于回轉(zhuǎn)式自轉(zhuǎn)調(diào)相的三節(jié)拍雙工件臺交換方法與結(jié)構(gòu)方案。兩工件臺在隨回轉(zhuǎn)換臺裝置繞軸線(Z軸0-0')回轉(zhuǎn)180°的過程中，兩工件臺通過各自的自轉(zhuǎn)電機和氣浮軸同步反向回轉(zhuǎn)，始終保持與兩工件臺在零位時的相位不變?？山鉀Q現(xiàn)有回轉(zhuǎn)換臺方式存在的三大問題，即工件臺相位反相、工件臺線纜纏繞和激光干涉儀目標丟失等問題。 可確保在換臺過程中工件臺相位始終不變，線纜不纏繞和激光干涉儀目標連續(xù)跟蹤，這是本發(fā)明專利的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之二。3)提出一種快速平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動控制方法和結(jié)構(gòu)方案。回轉(zhuǎn)換臺過程連續(xù)平穩(wěn)， 轉(zhuǎn)矩沖擊小，且速度快；同時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩嚴格作用在精密氣浮軸軸線上，不產(chǎn)生沖擊力，使平衡方向和位置及平衡力準確可控。解決了現(xiàn)有線性換臺方法與方案沖擊力和沖擊轉(zhuǎn)矩過大，力平衡方向、大小以及力與力矩平衡位置無法準確預(yù)測和準確平衡控制的難題；也解決了現(xiàn)有整體回轉(zhuǎn)換臺方案質(zhì)量和慣量過大、所需轉(zhuǎn)矩大、沖擊轉(zhuǎn)矩大和所需電機體積大、功能和發(fā)熱量大等一系列問題?？蓪崿F(xiàn)換臺過程無沖擊力、沖擊轉(zhuǎn)矩小、換臺速度快且平穩(wěn)、 力矩平衡精確且平衡時間短等多種優(yōu)點，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之三。4)提出一種換臺系統(tǒng)對沖力抵消方法和結(jié)構(gòu)方案。在兩工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置對接與分離過程中，使兩工件臺的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)換臺裝置回轉(zhuǎn)軸心在一條直線上，且該直線與雙工件臺系統(tǒng)基臺氣浮平臺Y向幾何中線重合，且過水平運動平衡質(zhì)量框架的質(zhì)心位置； 可使換臺過程中兩工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置線性對接與分離時產(chǎn)生的沖擊力大小相等，方向相反，在水平運動平衡質(zhì)量框架上的作用力合力為零，解決了現(xiàn)有線性換臺方案中線性沖擊力大和平衡質(zhì)量框架質(zhì)量與體積龐大及平衡速度慢等問題，具有實現(xiàn)換臺過程中無沖擊力、換臺對接和分離速度快、對主機框架和基臺沖擊小等多項優(yōu)點，這是本發(fā)明專利的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之四。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1第一工件臺、回轉(zhuǎn)換臺裝置、第二工件臺結(jié)構(gòu)示意剖視圖；圖3是第一工件臺、第二工件臺、回轉(zhuǎn)換臺裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4、5、6、7、8是工件臺換臺流程示意圖。圖中件號1-基臺；2-曝光工位；3-預(yù)處理工位；4a_第一工件臺；4b_第二工件臺；5-Y向長行程直線運動單元向U型槽式第一直線電機；恥-Y向U型槽式第二直線電機；5c-Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌；5d-Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌；6-X向第一長行程直線運動單元；6a-X向平板第一直線電機定子；6b-X向平板第一直線電機動子；6c-X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌；6d-第一承載梁；7-X向第二長行程直線運動單元；7a-X向平板第二直線電機； 7b-X向平板第二直線電機動子；7c-X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌；7d-第二承載梁；8a-第一線纜臺；8b-第二線纜臺；9a、9b、9C、9d、9e、9f、9g、9h-激光干涉儀；10-回轉(zhuǎn)換臺裝置；IOa-回轉(zhuǎn)換臺電機定子；IOb-回轉(zhuǎn)換臺電機動子；IOc-旋轉(zhuǎn)連接件；11-第一自旋裝置；1 Ia-第一自旋電機定子；lib-第一自旋電機動子；Ilc-第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件；12-第二自旋裝置；12a-第二自旋電機定子；12b-第二自旋電機動子；12c-第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件； 13-第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置；I3a-第一工件臺左轉(zhuǎn)接件；13b-第一工件臺右轉(zhuǎn)接件；14-第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置；14a-第二工件臺左轉(zhuǎn)接件；14b-第二工件臺右轉(zhuǎn)接件；15-水平運動平衡質(zhì)量塊；16-支撐框架；17-旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊；18-旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作實施方案詳細說明。一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法，該方法步驟如下初始工作狀態(tài)，位于預(yù)處理工位的第二工件臺預(yù)對準工作完畢，曝光工位的第一工件臺曝光完畢；第一步，曝光完畢的第一工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，同樣預(yù)對準完畢的第二工件臺由Y向長行程直線運動單元和 X向第一長行程運動單元驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，然后，第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置對接，即第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件與旋轉(zhuǎn)連接件對接；第二步，回轉(zhuǎn)換臺裝置帶動第一工件臺、第二工件臺繞軸0-0'順時針(或逆時針)旋轉(zhuǎn)180°，第一工件臺到達預(yù)對準工位，第二工件臺到達曝光工位，完成位置交換，同時第一自旋裝置與第二自旋裝置分別驅(qū)動第一工件臺和第二工件臺實現(xiàn)在繞軸0-0'旋轉(zhuǎn)時不自旋，在旋轉(zhuǎn)過程中工件臺各側(cè)面始終與初始狀態(tài)平行，因而安裝在工件臺上的激光干涉儀反射鏡的朝向始終不變，同時第一線纜臺與第一工件臺在Y方向保持相對靜止，第二線纜臺與第二工件臺在Y方向保持相對靜止；第三步，X向第一長行程運動單元回到預(yù)定位置，并與第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置對接， 同時X向第二長行程運動單元回到預(yù)定位置并與第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置對接，然后，旋轉(zhuǎn)連接件松開第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件和第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件，第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置分離，此時第一工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第二長行程運動單元驅(qū)動到預(yù)處理工位的預(yù)定位置下、上片、預(yù)對準處理，第二工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到曝光預(yù)定位置，并進行曝光處理，此時系統(tǒng)回到初始工作狀態(tài)，完成一個工作周期，接下來為下一輪曝光工序，即重復(fù)上面的工序和換臺流程，為避免線纜纏繞，回轉(zhuǎn)換臺裝置旋轉(zhuǎn)方向與上次相反。 一種如上述方法的基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換裝置，在基臺IY方向兩端部位處設(shè)置曝光工位2和預(yù)處理工位3，沿基臺1兩側(cè)長邊上對應(yīng)分別設(shè)置Y向長行程直線運動單元5，在曝光工位2和預(yù)處理工位3上分別設(shè)置X向第一長行程直線運動單元6 和X向第二長行程直線運動單元7，第一工件臺如和第二工件臺4b可分離地分別配裝在X 向第一長行程直線運動單元6和X向第二長行程直線運動單元7上，X向第一長行程直線運動單元6和X向第二長行程直線運動單元7分別與Y向長行程直線運動單元5成H型配置，且可以由Y向長行程直線運動單元5驅(qū)動，第一工件臺如和第二工件臺4b分別運行于曝光工位2和預(yù)處理工位3，在兩個Y向長行程直線運動單元5上分別設(shè)置有與第一工件臺 4a配套的第一線纜臺8a以及與第二工件臺4b配套的第二線纜臺8b，在基臺1四周裝有激光干涉儀9a、9b、9C、9d、9e、9f、9g、9h ；在曝光工位2和預(yù)處理工位3之間設(shè)置一個回轉(zhuǎn)換臺裝置10，所述的回轉(zhuǎn)換臺裝置10由配置在基臺1下部的回轉(zhuǎn)換臺電機定子IOa及回轉(zhuǎn)換臺電機動子10b、旋轉(zhuǎn)連接件IOc裝配構(gòu)成，其中旋轉(zhuǎn)連接件IOc固裝在回轉(zhuǎn)換臺電機動子IOb上；在第一工件臺如腰部設(shè)置由第一自旋電機定子11a、第一自旋電機動子lib、第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件Ilc構(gòu)成第一自旋裝置11，所述的第一自旋電機定子Ila固定在第一工件臺如上，第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件Ilc固定在第一自旋電機動子lib上；在第二工件臺4b腰部設(shè)置由第二自旋電機定子12a、第二自旋電機動子12b、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件12c組成的第二自旋裝置12，所述的第二自旋電機定子12a固定在在第二工件臺4b上， 第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件12c固定在第二自旋電機動子12b上；第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件 11c、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件12c均與旋轉(zhuǎn)連接件IOc對接或分離配合；在第一工件臺如側(cè)面設(shè)置由第一工件臺左轉(zhuǎn)接件13a和第一工件臺右轉(zhuǎn)接件1 組成的第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置13，在第二工件臺側(cè)面設(shè)置由第二工件臺左轉(zhuǎn)接件1 和第二工件臺右轉(zhuǎn)接件14b組成的第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置14 ；基臺1固裝在支撐框架16上；Y向長行程直線運動單元5安裝在水平運動平衡質(zhì)量塊15上，X向第一長行程直線運動單元6、X向第二長行程直線運動單元7和Y向長行程直線運動單元5驅(qū)動第一工件臺如和第二工件臺4b做水平運動；在支撐框架16上固裝旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置18，旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊17與回轉(zhuǎn)換臺電機定子IOa 固定成一體，旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊17與旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置18的徑向接觸面及地面均為氣浮軸承結(jié)構(gòu)；在第一工件臺如和第二工件臺4b與回轉(zhuǎn)換臺裝置10對接或分離前后，第一工件臺如和第二工件臺4b質(zhì)心連線與回轉(zhuǎn)換臺裝置10回轉(zhuǎn)軸心線在同一平面上，且該平面與基臺IY向幾何中線重合，并通過水平運動平衡質(zhì)量塊15的質(zhì)心；第一工件臺如和第二工件臺4b底面為氣浮面，且通過氣浮面將第一工件臺如和第二工件臺4b氣浮在基臺1 之上；Y向長行程直線運動單元5由Y向U型槽式第一直線電機fe、Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌 5c、Y向U型槽式第二直線電機恥以及Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌5d構(gòu)成；X向第一長行程直線運動單元6由X向平板第一直線電機動子6a、X向平板第一直線電機定子6b、X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌6c以及第一承載梁6d構(gòu)成；X向第二長行程直線運動單元7由X向平板第二直線電機動子7a、X向平板第二直線電機定子7b、X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌7c以及第二承載梁7d構(gòu)成；Y向長行程直線運動單元5的Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌5c和Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌5d分別可滑動地配裝第一線纜臺8a和第二線纜臺8b ；所述的第一線纜臺8a由Y向 U型槽式第一直線電機fe驅(qū)動，在Y方向上始終與第一工件臺如保持相對靜止；所述的第二線纜臺8b由Y向U型槽式第二直線電機恥驅(qū)動，在Y方向上始終與第二工件臺4b保持相對靜止。本發(fā)明的換臺工作流程如下如圖4所示，初始工作狀態(tài)，處于曝光工位2的第一工件臺如預(yù)對準完畢，處于預(yù)處理工位3的第二工件臺4b裝載新硅片完畢。接下來，曝光工位2開始進行曝光處理，與此同時處于預(yù)處理工位3的工件臺4b開始進行預(yù)對準處理。兩工件臺完成本工位所需時間不等，一般曝光處理時間較長，位于預(yù)處理工位3的第二工件臺4b完成對準工作后處于等待狀態(tài)，待位于曝光工位2的硅片完成曝光工作后，進行工件臺交換?；剞D(zhuǎn)換臺過程分為三個節(jié)拍，第一個節(jié)拍如圖5所示，曝光完畢的第一工件臺如由Y向長行程直線運動單元5和X向第一長行程運動單元6驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，同樣預(yù)對準完畢的第二工件臺4b由Y向長行程直線運動單元5和X向第一長行程運動單元7驅(qū)動到換臺預(yù)定位置。然后，第一工件臺如和第二工件臺4b與回轉(zhuǎn)換臺裝置10對接，即第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件11c、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件12c與旋轉(zhuǎn)連接件IOc對接。第二個節(jié)拍如圖6、圖7所示，回轉(zhuǎn)換臺裝置10帶動第一工件臺4a、第二工件臺4b 繞基臺中心順時針旋轉(zhuǎn)180°，第一工件臺如到達預(yù)對準工位3，第二工件臺4b到達曝光工位2，完成位置交換。同時第一自旋裝置11與第二自旋裝置12分別驅(qū)動第一工件臺如和第二工件臺4b實現(xiàn)在繞基臺中心旋轉(zhuǎn)時不自旋。在旋轉(zhuǎn)過程中工件臺各側(cè)面始終與初始狀態(tài)平行，因而安裝在工件臺上的激光干涉儀反射鏡的朝向始終不變，在整個換臺過程中激光干涉儀不會丟失目標。同時第一線纜臺8a與第一工件臺如在Y方向保持相對靜止， 第二線纜臺8b與第二工件臺4b在Y方向保持相對靜止，線纜不會發(fā)生纏繞。第三個節(jié)拍如圖8所示，X向第一長行程運動單元6回到預(yù)定位置，并與第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置14對接，同時X向第二長行程運動單元7回到預(yù)定位置并與第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置13對接。然后，旋轉(zhuǎn)連接件IOc松開第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件Ilc和第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件12c，第一工件臺如和第二工件臺4b與回轉(zhuǎn)換臺裝置10分離。此時第一工件臺如由Y向長行程直線運動單元5和X向第二長行程運動單元7驅(qū)動到預(yù)處理工位3的預(yù)定位置下、上片并準備預(yù)對準處理，第二工件臺4b由Y向長行程直線運動單元5和X向第一長行程運動單元6驅(qū)動到曝光預(yù)定位置，準備曝光。此時系統(tǒng)回到如圖4所示的初始狀態(tài)，完成一個工作周期。接下來為下一輪曝光工序，即重復(fù)上面的工序和換臺流程，為避免線纜纏繞，回轉(zhuǎn)換臺裝置旋轉(zhuǎn)方向與上次相反。
權(quán)利要求
1.一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法，其特征在于該方法步驟是初始工作狀態(tài)，位于預(yù)處理工位的第二工件臺預(yù)對準工作完畢，曝光工位的第一工件臺曝光完畢；第一步，曝光完畢的第一工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，同樣預(yù)對準完畢的第二工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到換臺預(yù)定位置，然后，第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置對接，即第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件與旋轉(zhuǎn)連接件對接；第二步，回轉(zhuǎn)換臺裝置帶動第一工件臺、第二工件臺繞軸0-0'順時針或逆時針旋轉(zhuǎn) 180°，第一工件臺到達預(yù)對準工位，第二工件臺到達曝光工位，完成位置交換，同時第一自旋裝置與第二自旋裝置分別驅(qū)動第一工件臺和第二工件臺實現(xiàn)在繞軸0-0'旋轉(zhuǎn)時不自旋，在旋轉(zhuǎn)過程中工件臺各側(cè)面始終與初始狀態(tài)平行，安裝在工件臺上的激光干涉儀反射鏡的朝向始終不變，同時第一線纜臺與第一工件臺在Y方向保持相對靜止，第二線纜臺與第二工件臺在Y方向保持相對靜止；第三步，X向第一長行程運動單元回到預(yù)定位置，并與第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置對接，同時 X向第二長行程運動單元回到預(yù)定位置并與第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置對接，然后，旋轉(zhuǎn)連接件松開第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件和第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件，第一工件臺和第二工件臺與回轉(zhuǎn)換臺裝置分離，此時第一工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第二長行程運動單元驅(qū)動到預(yù)處理工位的預(yù)定位置下、上片、預(yù)對準處理，第二工件臺由Y向長行程直線運動單元和X向第一長行程運動單元驅(qū)動到曝光預(yù)定位置，并進行曝光處理，此時系統(tǒng)回到初始工作狀態(tài)，完成一個工作周期，接下來為下一輪曝光工序，即重復(fù)上面的工序和換臺流程，為避免線纜纏繞，回轉(zhuǎn)換臺裝置旋轉(zhuǎn)方向與上次相反。
2.一種如權(quán)利要求1所述方法的基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換裝置，在基臺 (I)Y方向兩端部位處設(shè)置曝光工位( 和預(yù)處理工位(3)，沿基臺(1)兩側(cè)長邊上對應(yīng)分別設(shè)置Y向長行程直線運動單元(5)，在曝光工位( 和預(yù)處理工位C3)上分別設(shè)置X向第一長行程直線運動單元(6)和X向第二長行程直線運動單元(7)，第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)可分離地分別配裝在X向第一長行程直線運動單元(6)和X向第二長行程直線運動單元(7)上，X向第一長行程直線運動單元(6)和X向第二長行程直線運動單元(7)分別與Y向長行程直線運動單元( 成H型配置，且可以由Y向長行程直線運動單元( 驅(qū)動，第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)分別運行于曝光工位( 和預(yù)處理工位 (3)，在兩個Y向長行程直線運動單元( 上分別設(shè)置有與第一工件臺Ga)配套的第一線纜臺(8a)以及與第二工件臺Gb)配套的第二線纜臺(8b)，在基臺(1)四周裝有激光干涉儀(9a、9b、9C、9d、9e、9f、9g、^i)；其特征在于在曝光工位(2)和預(yù)處理工位(3)之間設(shè)置一個回轉(zhuǎn)換臺裝置(10)，所述的回轉(zhuǎn)換臺裝置(10)由配置在基臺(1)下部的回轉(zhuǎn)換臺電機定子(IOa)及回轉(zhuǎn)換臺電機動子(10b)、旋轉(zhuǎn)連接件(IOc)裝配構(gòu)成，其中旋轉(zhuǎn)連接件(IOc)固裝在回轉(zhuǎn)換臺電機動子(IOb)上；在第一工件臺Ga)腰部設(shè)置由第一自旋電機定子(11a)、第一自旋電機動子(lib)、第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件(Ilc)構(gòu)成第一自旋裝置(11)，所述的第一自旋電機定子(Ila)固定在第一工件臺Ga)上，第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件(Ilc)固裝在第一自旋電機動子(lib)上；在第二工件臺Gb)腰部設(shè)置由第二自旋電機定子(1 )、第二自旋電機動子(12b)、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件(12c)組成的第二自旋裝置(12)，所述的第二自旋電機定子(12a)固定在在第二工件臺Gb)上，第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件(12c)固裝在第二自旋電機動子(12b)上；第一自旋電機動子轉(zhuǎn)接件(11c)、第二自旋電機動子轉(zhuǎn)接件(12c)均與旋轉(zhuǎn)連接件(IOc)對接或分離配合；在第一工件臺Ga) 側(cè)面設(shè)置由第一工件臺左轉(zhuǎn)接件(13a)和第一工件臺右轉(zhuǎn)接件(13b)組成的第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置(13)，在第二工件臺側(cè)面設(shè)置由第二工件臺左轉(zhuǎn)接件(14a)和第二工件臺右轉(zhuǎn)接件 (14b)組成的第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置(14)；基臺(1)固裝在支撐框架(16)上；Y向長行程直線運動單元(5)安裝在水平運動平衡質(zhì)量塊(15)上，X向第一長行程直線運動單元(6)、X 向第二長行程直線運動單元(7)和Y向長行程直線運動單元( 驅(qū)動第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)做水平運動；在支撐框架(16)上固裝旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置(18)，旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊(17)與回轉(zhuǎn)換臺電機定子(IOa)固定成一體，旋轉(zhuǎn)運動平衡質(zhì)量塊(17)與旋轉(zhuǎn)氣浮導(dǎo)向裝置(18)的徑向接觸面及地面均為氣浮軸承結(jié)構(gòu)；在第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)與回轉(zhuǎn)換臺裝置(10)對接或分離前后，第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb) 質(zhì)心的連線與回轉(zhuǎn)換臺裝置(10)回轉(zhuǎn)軸心線在同一平面上，且該平面與基臺(I)Y向幾何中線重合，并通過水平運動平衡質(zhì)量塊(1 的質(zhì)心；第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb) 底面為氣浮面，且通過氣浮面將第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)氣浮在基臺(1)之上； Y向長行程直線運動單元(5)由Y向U型槽式第一直線電機(5a)、Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌 (5c)、Y向U型槽式第二直線電機(5b)以及Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(5d)構(gòu)成；X向第一長行程直線運動單元(6)由X向平板第一直線電機動子(6a)、X向平板第一直線電機定子 (6b)、X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌(6c)以及第一承載梁(6d)構(gòu)成；X向第二長行程直線運動單元(7)由X向平板第二直線電機動子(7a)、X向平板第二直線電機定子(7b)、X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(7c)以及第二承載梁(7d)構(gòu)成；Y向長行程直線運動單元(5)的Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌(5c)和Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(5d)分別可滑動地配裝第一線纜臺(8a)和第二線纜臺(8b)；所述的第一線纜臺(8a)由Y向U型槽式第一直線電機(5a)驅(qū)動，在Y方向上始終與第一工件臺Ga)保持相對靜止；所述的第二線纜臺(8b)由Y向U型槽式第二直線電機(5b)驅(qū)動，在Y方向上始終與第二工件臺Gb)保持相對靜止。
全文摘要
一種基于自主同步調(diào)向的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置屬于半導(dǎo)體制造裝備；該裝置包含一個由回轉(zhuǎn)換臺電機定子、回轉(zhuǎn)換臺電機動子以及旋轉(zhuǎn)連接件構(gòu)成的回轉(zhuǎn)換臺裝置，工件臺均設(shè)置有自旋裝置，該自旋裝置包括自旋電機定子、自旋電機動子、自旋電機動子轉(zhuǎn)接件，回轉(zhuǎn)換臺裝置與自旋電機動子轉(zhuǎn)接件對接帶動工件臺繞基臺中心旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)位置交換；本裝置解決了現(xiàn)有回轉(zhuǎn)換臺存在的工件臺相位反轉(zhuǎn)、線纜纏繞以及激光干涉儀目標丟失等問題，具有轉(zhuǎn)動慣量小、在相同轉(zhuǎn)矩條件下?lián)Q臺時間短、工件臺的運行效率高和光刻機產(chǎn)率高的特點。
文檔編號G03F7/20GK102495531SQ201110377988
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者楊遠源, 王雷, 譚久彬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學