專利名稱：雙臺定位交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運動定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種雙臺定位交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雙臺定位交換系統(tǒng)用于兩承載裝置的位置交換。所述承載裝置在基臺、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運動定位檢測裝置、線性光柵等的相互配合下，完成其位置的交換。上述系統(tǒng)可被應用于光刻機制造領(lǐng)域。
光刻機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)計圖形，曝光轉(zhuǎn)印于硅片表面的光刻膠上。作為光刻機主要組成部分的硅片臺定位交換系統(tǒng)，它的運行精度和運動速度，很大程度上影響了光刻機的生產(chǎn)效率。
一道完整的曝光工序包括上片、預對準、對準、調(diào)平檢測、曝光、下片等。在雙硅片臺結(jié)構(gòu)中，預處理工作包括上下片、預對準、對準、調(diào)平檢測由預處理工位的硅片臺完成，曝光工作由曝光工位的硅片臺完成。兩工位并行工作，可縮短硅片的曝光工序時間，從而提高生產(chǎn)效率。如圖1所示，采用雙硅片臺結(jié)構(gòu)的光刻機設(shè)備由上至下順序，包括照明系統(tǒng)17、掩模臺定位系統(tǒng)16、投影物鏡系統(tǒng)15、調(diào)焦調(diào)平檢測系統(tǒng)14、對準裝置13、位于預處理工位的硅片臺定位單元2a、位于曝光工位的硅片臺定位單元2b和基臺1等。
目前的雙硅片臺結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)兩硅片臺的定位交換，但現(xiàn)有實現(xiàn)方案的不足之處在于，針對硅片臺的諸多電纜線，例如硅片臺的氣足供應管路、控制硅片臺垂直方向調(diào)節(jié)的電纜線、硅片臺X、Y向位置檢測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，并需控制線纜臺與硅片臺同步移動，而線纜臺的運行將直接影響硅片臺的運動定位精度和動態(tài)性能。因此，增加了雙臺結(jié)構(gòu)的成本，同時增大了雙臺定位交換的難度。同時，現(xiàn)有的實現(xiàn)方案中也存在雙臺并行工作時，因工作空間有重疊，兩臺運行易發(fā)生干涉、運行軌跡互相牽扯的問題，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交換定位系統(tǒng)，不需要設(shè)計跟隨雙臺運動的線纜臺，從而使電纜線的處理簡單化。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下該系統(tǒng)至少包括基臺、設(shè)置在基臺上并運行于第一工位的承物臺定位單元、運行于第二工位的承物臺定位單元，每個承物臺定位單元至少包括承載裝置、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運動定位檢測裝置，所述承載裝置包括承物臺和承物臺連接裝置，兩者可相對移動，所述承物臺定位單元還包括驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置連接所述的承物臺連接裝置，可在X向?qū)к壣线\動，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣戏?，可沿Y向?qū)к夁\動，所述系統(tǒng)還包括一用于過渡性緩沖的承物臺連接裝置，位于基臺前側(cè)的Y向?qū)к壍闹行奈恢谩?br> 如將該技術(shù)方案應用于光刻機制造領(lǐng)域，則第一工位是預處理工位，第二工位是曝光工位。承物臺定位單元是硅片臺定位單元。承載裝置是硅片承載裝置。承物臺是承片臺，所述承物臺連接裝置是承片臺連接裝置。
所述承載裝置氣浮或磁浮在基臺上，可減少沿X、Y軸方向運動的摩擦。所述承載裝置內(nèi)部包括直線電機、氣浮軸承、電路觸點連接頭、緊鎖裝置和真空管路單元。其中，直線電機包括永磁體和線圈，用于驅(qū)動承載裝置中的承物臺的交換。緊鎖裝置用于固定承載裝置中的承物臺和承物臺連接裝置，電路觸點連接頭用于承物臺和承物臺連接裝置的連接。真空管路單元包括真空管路和蓄能器，用于維持承物臺交換過程中的短暫的真空狀態(tài)。承載裝置中的承物臺和承物臺連接裝置通過氣浮軸承連接。所述氣浮軸承是真空預載氣浮軸承或永磁預載氣浮軸承，用于減少承物臺相互交換運動時的摩擦。
所述運動定位檢測裝置是激光干涉儀，用于預處理工位硅片的調(diào)平檢測與位置對準，以及曝光工位硅片的曝光位置測量與定位。所述至少一個X向?qū)к壓椭辽僖粋€Y向?qū)к壣显O(shè)有線性光柵，輔助運動定位檢測裝置而用于硅片承載裝置的位置測量和反饋。
本發(fā)明的優(yōu)點在于雙臺結(jié)構(gòu)的兩工位在工作空間上不存在重疊，不會發(fā)生干涉，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。
另外，不需要設(shè)計跟隨雙臺運動的線纜臺，使電纜線的處理簡單化，從而有效降低了線纜變形引起的對系統(tǒng)定位精度的不良影響。


圖1是光刻機雙硅片臺結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)簡2是本發(fā)明的雙臺定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局3是硅片承載裝置的結(jié)構(gòu)示意4是雙硅片臺處于交換位的俯視5是承片臺20b移至承片臺連接裝置21c過程的俯視6是承片臺20b移至承片臺連接裝置21c后的俯視7是承片臺20a移至承片臺連接裝置21b后的俯視8是承片臺20a和承片臺連接裝置21b移至曝光位置后的俯視9是承片臺連接裝置21a移至承片臺連接裝置21c并拼接后的俯視10是承片臺20b移至承片臺連接裝置21a后的俯視11是承片臺20b和承片臺連接裝置21a移至預處理位置后的俯視圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作詳細說明。本實施例為雙臺定位交換系統(tǒng)在光刻機制造領(lǐng)域的應用。
圖2顯示了本發(fā)明的雙臺定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局圖，所述系統(tǒng)包括基臺1、設(shè)置在基臺1上并運行于預處理工位的硅片臺定位單元、運行于曝光工位的硅片臺定位單元。運行于預處理工位的硅片臺定位單元包括硅片承載裝置2a，驅(qū)動裝置22a，運動定位檢測裝置50a、51a，X向?qū)к?0a，Y向?qū)к?1a、31b和導軌上分別安裝的線性光柵40a、41a、42a；運行于曝光工位的硅片臺定位單元包括硅片承載裝置2b，驅(qū)動裝置22b，運動定位檢測裝置50b、51b，X向?qū)к?0b，Y向?qū)к?1a、31b和導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。對預處理工位的對準、調(diào)平檢測和曝光工位的曝光位置的確定，可采用運動定位檢測裝置50a、51a、50b、51b進行實時檢測與控制，該運動定位檢測裝置是激光干涉儀。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，配合激光干涉儀實現(xiàn)檢測與控制功能。每個X向?qū)к?0a、30b和Y向?qū)к?1a、31b上皆安裝有長行程直線電機(圖未示)。X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壷?，可由直線電機驅(qū)動，在Y向?qū)к壣线\動。硅片承載裝置2a、2b氣浮或磁浮在基臺1上，可在直線電機驅(qū)動下沿X、Y軸方向進行無摩擦運動。硅片承載裝置2a包括承片臺20a和承片臺連接裝置21a；硅片承載裝置2b包括承片臺20b和承片臺連接裝置21b。承片臺和承片臺連接裝置可以相對移動。Y向?qū)к?1b的中心位置固定有承片臺連接裝置21c，用于兩個承片臺20a、20b交換時的過渡性緩沖。
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20和下側(cè)的承片臺連接裝置21。用于上述兩部分連接和驅(qū)動其作直線運行的結(jié)構(gòu)包括直線電機的永磁體230、直線電機的線圈240、氣浮軸承220、電路觸點連接頭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，可在承片臺連接裝置21中的真空管路控制機構(gòu)控制下，使承片臺20維持短暫的真空狀態(tài)，以便在交換過程中使硅片保持吸附于承片臺上。在承片臺20交換移動時，由氣浮軸承220輔助支撐承片臺20，并在直線電機驅(qū)動下無摩擦移動。該氣浮軸承220可為真空預載氣浮軸承或永磁預載氣浮軸承。交換完畢后，再使用緊鎖裝置260確保承片臺20與承片臺連接裝置21的固定連接。承片臺20和承片臺連接裝置21上的電路觸點連接頭200在承片臺交換時互相脫離，在其他正常工作狀態(tài)下相互連接。
圖4——圖11為本發(fā)明的雙硅片臺交換的過程示意圖。
圖4為雙硅片臺處于交換位的俯視圖。此時，位于曝光工位的硅片承載裝置2b與過渡用的承片臺連接裝置21c、位于預處理工位的硅片承載裝置2a分別處于拼接狀態(tài)，三者皆位于基臺的中心對稱位置。
圖5為承片臺20b移至承片臺連接裝置21c過程的俯視圖。位于曝光工位的硅片承載裝置2b中的承片臺20b，其電路觸點連接頭200與承片臺連接裝置21b的電路觸點連接頭脫離后，在直線電機驅(qū)動下，從承片臺連接裝置21b移動到供過渡緩沖用的承片臺連接裝置21c。在上述過程中，由于承片臺內(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20b上。
圖6為承片臺20b移至承片臺連接裝置21c后的俯視圖。此時，位于曝光工位的承片臺連接裝置21b可接受預處理工位的承片臺20a。
圖7為承片臺20a移至承片臺連接裝置21b后的俯視圖。此時，原位于預處理工位的硅片交換至曝光工位的動作已完成。
圖8為承片臺20a和承片臺連接裝置21b移至曝光位置后的俯視圖?，F(xiàn)位于曝光工位的硅片臺定位單元，也即承片臺20a和承片臺連接裝置21b，與X向?qū)к?0b一起移動至Y向?qū)к壍挠覀?cè)邊緣位置，也即曝光位置。在保證與位于預處理工位的承片臺連接裝置21a不發(fā)生運動干涉的情況下，可進行一系列的曝光設(shè)定動作。位于預處理工位的承片臺連接裝置21a準備X向移動到過渡用的承片臺連接裝置21c鄰近位置并與其拼接，以接受放置在承片臺連接裝置21c上的原位于曝光工位的承片臺20b。
圖9為承片臺連接裝置21a移至承片臺連接裝置21c并拼接后的俯視圖。位于預處理工位的承片臺連接裝置21a移動至承片臺連接裝置21c和已曝光完畢的承片臺20b附近，并與之拼接，準備接收放置在過渡用的承片臺連接裝置21c上的承片臺20b。
圖10為承片臺20b移至承片臺連接裝置21a后的俯視圖。原放置在過渡用的承片臺連接裝置21c上的承片臺20b，在直線電機驅(qū)動下，移動到位于預處理工位的承片臺連接裝置21a上。此時，原位于曝光工位的硅片交換至預處理工位的動作已完成。
圖11為承片臺20b和承片臺連接裝置21a移至預處理位置后的俯視圖?，F(xiàn)位于預處理工位的硅片臺定位單元，也即承片臺20b和承片臺連接裝置21a，與X向?qū)к?0a一起移動至Y向?qū)к壍淖髠?cè)邊緣位置，也即預處理位置，進而進行一系列的硅片曝光前的預處理工作，如上下片、預對準、對準、調(diào)平檢測等。
當兩工位的硅片分別完成曝光前的預處理動作和曝光動作時，兩硅片臺定位單元移動到交換位置，如圖4所示，開始圖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作。
以上已描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明不局限用于半導體光刻工序中硅片的運動定位。具體的說，可以用于任何需要精確定位，并實現(xiàn)兩臺交換和并行工作的裝置或系統(tǒng)。因此，雖然已公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到，在不背離權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明范圍的情況下，任何修改、添加和替換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙臺定位交換系統(tǒng)，至少包括基臺、設(shè)置在基臺上并運行于第一工位的承物臺定位單元、運行于第二工位的承物臺定位單元，每個承物臺定位單元至少包括承載裝置、X向?qū)к?、Y向?qū)к?、運動定位檢測裝置，其特征在于所述承載裝置包括承物臺和承物臺連接裝置，兩者可相對移動，所述承物臺定位單元還包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置連接所述的承物臺連接裝置，可在所述X向?qū)к壣线\動，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣戏剑裳豗向?qū)к夁\動，所述系統(tǒng)還包括一用于過渡性緩沖的承物臺連接裝置，位于基臺前側(cè)的Y向?qū)к壍闹行奈恢谩?br> 2.如權(quán)利要求1所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述第一工位是預處理工位，所述第二工位是曝光工位。
3.如權(quán)利要求1所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承物臺定位單元是硅片臺定位單元。
4.如權(quán)利要求1所述的雙臺定位交換系統(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所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承物臺是承片臺，所述承物臺連接裝置是承片臺連接裝置。
6.如權(quán)利要求1或4所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承載裝置氣浮或磁浮在基臺上。
7.如權(quán)利要求1或4所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述承載裝置內(nèi)部包括直線電機、氣浮軸承、電路觸點連接頭、緊鎖裝置和真空管路單元。承物臺和承物臺連接裝置通過所述氣浮軸承、電路觸點連接頭和緊鎖裝置連接。
8.如權(quán)利要求7所述的雙臺定位交換系統(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所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述氣浮軸承是真空預載氣浮軸承或永磁預載氣浮軸承。
10.如權(quán)利要求1所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述運動定位檢測裝置是激光干涉儀。
11.如權(quán)利要求1所述的雙臺定位交換系統(tǒng)，其特征在于所述至少一個X向?qū)к壓椭辽僖粋€Y向?qū)к壣显O(shè)有線性光柵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙臺定位交換系統(tǒng)，至少包括基臺、設(shè)置在基臺上并運行于第一工位的承物臺定位單元、運行于第二工位的承物臺定位單元，每個承物臺定位單元至少包括承載裝置、X向?qū)к墶向?qū)к?、運動定位檢測裝置、線性光柵，其中，承載裝置包括承物臺和承物臺連接裝置，兩者可相對移動，承物臺定位單元還包括驅(qū)動裝置，可連接承物臺連接裝置，并在X向?qū)к壣线\動，X向?qū)к壩挥赮向?qū)к壣戏剑裳豗向?qū)к夁\動，系統(tǒng)還包括一用于過渡性緩沖的承物臺連接裝置，位于基臺前側(cè)的Y向?qū)к壍闹行奈恢谩Ｔ撓到y(tǒng)不需要設(shè)計跟隨雙臺運動的線纜臺，從而使電纜線的處理簡單化。
文檔編號G03F7/20GK1924712SQ20061011645
公開日2007年3月7日 申請日期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 申請人:上海微電子裝備有限公司