专利名称：双台定位交换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及运动定位技术领域，尤其是指一种双台定位交换系统。
背景技术：
双台定位交换系统用于两承载装置的位置交换。所述承载装置在基台、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置、线性光栅等的相互配合下，完成其位置的交换。上述系统可被应用于光刻机制造领域。
光刻机是集成电路芯片制造中重要的加工设备之一，用于将芯片的设计图形，曝光转印于硅片表面的光刻胶上。作为光刻机主要组成部分的硅片台定位交换系统，它的运行精度和运动速度，很大程度上影响了光刻机的生产效率。
一道完整的曝光工序包括上片、预对准、对准、调平检测、曝光、下片等。在双硅片台结构中，预处理工作包括上下片、预对准、对准、调平检测由预处理工位的硅片台完成，曝光工作由曝光工位的硅片台完成。两工位并行工作，可缩短硅片的曝光工序时间，从而提高生产效率。如图1所示，采用双硅片台结构的光刻机设备由上至下顺序，包括照明系统17、掩模台定位系统16、投影物镜系统15、调焦调平检测系统14、对准装置13、位于预处理工位的硅片台定位单元2a、位于曝光工位的硅片台定位单元2b和基台1等。
目前的双硅片台结构可实现两硅片台的定位交换，但现有实现方案的不足之处在于，针对硅片台的诸多电缆线，例如硅片台的气足供应管路、控制硅片台垂直方向调节的电缆线、硅片台X、Y向位置检测的传感器和其他传感器电路的电缆线、控制硅片升降的电路电缆线等，需要附加线缆台，并需控制线缆台与硅片台同步移动，而线缆台的运行将直接影响硅片台的运动定位精度和动态性能。因此，增加了双台结构的成本，同时增大了双台定位交换的难度。同时，现有的实现方案中也存在双台并行工作时，因工作空间有重叠，两台运行易发生干涉、运行轨迹互相牵扯的问题，需要增加防碰撞设施，从而提高了制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的双台交换定位系统，不需要设计跟随双台运动的线缆台，从而使电缆线的处理简单化。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下该系统至少包括基台、设置在基台上并运行于第一工位的承物台定位单元、运行于第二工位的承物台定位单元，每个承物台定位单元至少包括承载装置、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置，所述承载装置包括承物台和承物台连接装置，两者可相对移动，所述承物台定位单元还包括驱动装置，驱动装置连接所述的承物台连接装置，可在X向导轨上运动，X向导轨位于Y向导轨上方，可沿Y向导轨运动，所述系统还包括一用于过渡性缓冲的承物台连接装置，位于基台前侧的Y向导轨的中心位置。
如将该技术方案应用于光刻机制造领域，则第一工位是预处理工位，第二工位是曝光工位。承物台定位单元是硅片台定位单元。承载装置是硅片承载装置。承物台是承片台，所述承物台连接装置是承片台连接装置。
所述承载装置气浮或磁浮在基台上，可减少沿X、Y轴方向运动的摩擦。所述承载装置内部包括直线电机、气浮轴承、电路触点连接头、紧锁装置和真空管路单元。其中，直线电机包括永磁体和线圈，用于驱动承载装置中的承物台的交换。紧锁装置用于固定承载装置中的承物台和承物台连接装置，电路触点连接头用于承物台和承物台连接装置的连接。真空管路单元包括真空管路和蓄能器，用于维持承物台交换过程中的短暂的真空状态。承载装置中的承物台和承物台连接装置通过气浮轴承连接。所述气浮轴承是真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承，用于减少承物台相互交换运动时的摩擦。
所述运动定位检测装置是激光干涉仪，用于预处理工位硅片的调平检测与位置对准，以及曝光工位硅片的曝光位置测量与定位。所述至少一个X向导轨和至少一个Y向导轨上设有线性光栅，辅助运动定位检测装置而用于硅片承载装置的位置测量和反馈。
本发明的优点在于双台结构的两工位在工作空间上不存在重叠，不会发生干涉，从而提高了系统的可靠性。
另外，不需要设计跟随双台运动的线缆台，使电缆线的处理简单化，从而有效降低了线缆变形引起的对系统定位精度的不良影响。
图1是光刻机双硅片台结构的系统简2是本发明的双台定位系统结构布局3是硅片承载装置的结构示意4是双硅片台处于交换位的俯视5是承片台20b移至承片台连接装置21c过程的俯视6是承片台20b移至承片台连接装置21c后的俯视7是承片台20a移至承片台连接装置21b后的俯视8是承片台20a和承片台连接装置21b移至曝光位置后的俯视9是承片台连接装置21a移至承片台连接装置21c并拼接后的俯视10是承片台20b移至承片台连接装置21a后的俯视11是承片台20b和承片台连接装置21a移至预处理位置后的俯视图具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。本实施例为双台定位交换系统在光刻机制造领域的应用。
图2显示了本发明的双台定位系统结构布局图，所述系统包括基台1、设置在基台1上并运行于预处理工位的硅片台定位单元、运行于曝光工位的硅片台定位单元。运行于预处理工位的硅片台定位单元包括硅片承载装置2a，驱动装置22a，运动定位检测装置50a、51a，X向导轨30a，Y向导轨31a、31b和导轨上分别安装的线性光栅40a、41a、42a；运行于曝光工位的硅片台定位单元包括硅片承载装置2b，驱动装置22b，运动定位检测装置50b、51b，X向导轨30b，Y向导轨31a、31b和导轨上分别安装的线性光栅40b、41b、42b。其中Y向导轨31a、31b为两工位共有。对预处理工位的对准、调平检测和曝光工位的曝光位置的确定，可采用运动定位检测装置50a、51a、50b、51b进行实时检测与控制，该运动定位检测装置是激光干涉仪。线性光栅40a、41a、42a、40b、41b、42b可作为X向导轨、Y向导轨和硅片承载装置的位置反馈装置，配合激光干涉仪实现检测与控制功能。每个X向导轨30a、30b和Y向导轨31a、31b上皆安装有长行程直线电机(图未示)。X向导轨位于Y向导轨之上，可由直线电机驱动，在Y向导轨上运动。硅片承载装置2a、2b气浮或磁浮在基台1上，可在直线电机驱动下沿X、Y轴方向进行无摩擦运动。硅片承载装置2a包括承片台20a和承片台连接装置21a；硅片承载装置2b包括承片台20b和承片台连接装置21b。承片台和承片台连接装置可以相对移动。Y向导轨31b的中心位置固定有承片台连接装置21c，用于两个承片台20a、20b交换时的过渡性缓冲。
图3为本发明的硅片承载装置的结构示意图。硅片承载装置包括上侧的承片台20和下侧的承片台连接装置21。用于上述两部分连接和驱动其作直线运行的结构包括直线电机的永磁体230、直线电机的线圈240、气浮轴承220、电路触点连接头200、紧锁装置260、真空管路单元250。其中，真空管路单元250由真空管路和蓄能器组成，可在承片台连接装置21中的真空管路控制机构控制下，使承片台20维持短暂的真空状态，以便在交换过程中使硅片保持吸附于承片台上。在承片台20交换移动时，由气浮轴承220辅助支撑承片台20，并在直线电机驱动下无摩擦移动。该气浮轴承220可为真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承。交换完毕后，再使用紧锁装置260确保承片台20与承片台连接装置21的固定连接。承片台20和承片台连接装置21上的电路触点连接头200在承片台交换时互相脱离，在其他正常工作状态下相互连接。
图4——图11为本发明的双硅片台交换的过程示意图。
图4为双硅片台处于交换位的俯视图。此时，位于曝光工位的硅片承载装置2b与过渡用的承片台连接装置21c、位于预处理工位的硅片承载装置2a分别处于拼接状态，三者皆位于基台的中心对称位置。
图5为承片台20b移至承片台连接装置21c过程的俯视图。位于曝光工位的硅片承载装置2b中的承片台20b，其电路触点连接头200与承片台连接装置21b的电路触点连接头脱离后，在直线电机驱动下，从承片台连接装置21b移动到供过渡缓冲用的承片台连接装置21c。在上述过程中，由于承片台内的真空管路提供真空维持，从而使硅片保持吸附于承片台20b上。
图6为承片台20b移至承片台连接装置21c后的俯视图。此时，位于曝光工位的承片台连接装置21b可接受预处理工位的承片台20a。
图7为承片台20a移至承片台连接装置21b后的俯视图。此时，原位于预处理工位的硅片交换至曝光工位的动作已完成。
图8为承片台20a和承片台连接装置21b移至曝光位置后的俯视图。现位于曝光工位的硅片台定位单元，也即承片台20a和承片台连接装置21b，与X向导轨30b一起移动至Y向导轨的右侧边缘位置，也即曝光位置。在保证与位于预处理工位的承片台连接装置21a不发生运动干涉的情况下，可进行一系列的曝光设定动作。位于预处理工位的承片台连接装置21a准备X向移动到过渡用的承片台连接装置21c邻近位置并与其拼接，以接受放置在承片台连接装置21c上的原位于曝光工位的承片台20b。
图9为承片台连接装置21a移至承片台连接装置21c并拼接后的俯视图。位于预处理工位的承片台连接装置21a移动至承片台连接装置21c和已曝光完毕的承片台20b附近，并与之拼接，准备接收放置在过渡用的承片台连接装置21c上的承片台20b。
图10为承片台20b移至承片台连接装置21a后的俯视图。原放置在过渡用的承片台连接装置21c上的承片台20b，在直线电机驱动下，移动到位于预处理工位的承片台连接装置21a上。此时，原位于曝光工位的硅片交换至预处理工位的动作已完成。
图11为承片台20b和承片台连接装置21a移至预处理位置后的俯视图。现位于预处理工位的硅片台定位单元，也即承片台20b和承片台连接装置21a，与X向导轨30a一起移动至Y向导轨的左侧边缘位置，也即预处理位置，进而进行一系列的硅片曝光前的预处理工作，如上下片、预对准、对准、调平检测等。
当两工位的硅片分别完成曝光前的预处理动作和曝光动作时，两硅片台定位单元移动到交换位置，如图4所示，开始图4——图11的循环。这样即可完成连续且完整的硅片曝光动作。
以上已描述了本发明的具体实施方式
，但本发明不局限用于半导体光刻工序中硅片的运动定位。具体的说，可以用于任何需要精确定位，并实现两台交换和并行工作的装置或系统。因此，虽然已公开了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将会意识到，在不背离权利要求书中公开的本发明范围的情况下，任何修改、添加和替换均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种双台定位交换系统，至少包括基台、设置在基台上并运行于第一工位的承物台定位单元、运行于第二工位的承物台定位单元，每个承物台定位单元至少包括承载装置、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置，其特征在于所述承载装置包括承物台和承物台连接装置，两者可相对移动，所述承物台定位单元还包括驱动装置，所述驱动装置连接所述的承物台连接装置，可在所述X向导轨上运动，X向导轨位于Y向导轨上方，可沿Y向导轨运动，所述系统还包括一用于过渡性缓冲的承物台连接装置，位于基台前侧的Y向导轨的中心位置。
2.如权利要求1所述的双台定位交换系统，其特征在于所述第一工位是预处理工位，所述第二工位是曝光工位。
3.如权利要求1所述的双台定位交换系统，其特征在于所述承物台定位单元是硅片台定位单元。
4.如权利要求1所述的双台定位交换系统，其特征在于所述承载装置是硅片承载装置。
5.如权利要求1所述的双台定位交换系统，其特征在于所述承物台是承片台，所述承物台连接装置是承片台连接装置。
6.如权利要求1或4所述的双台定位交换系统，其特征在于所述承载装置气浮或磁浮在基台上。
7.如权利要求1或4所述的双台定位交换系统，其特征在于所述承载装置内部包括直线电机、气浮轴承、电路触点连接头、紧锁装置和真空管路单元。承物台和承物台连接装置通过所述气浮轴承、电路触点连接头和紧锁装置连接。
8.如权利要求7所述的双台定位交换系统，其特征在于所述真空管路单元包括真空管路和蓄能器。
9.如权利要求7所述的双台定位交换系统，其特征在于所述气浮轴承是真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承。
10.如权利要求1所述的双台定位交换系统，其特征在于所述运动定位检测装置是激光干涉仪。
11.如权利要求1所述的双台定位交换系统，其特征在于所述至少一个X向导轨和至少一个Y向导轨上设有线性光栅。
全文摘要
本发明公开了一种双台定位交换系统，至少包括基台、设置在基台上并运行于第一工位的承物台定位单元、运行于第二工位的承物台定位单元，每个承物台定位单元至少包括承载装置、X向导轨、Y向导轨、运动定位检测装置、线性光栅，其中，承载装置包括承物台和承物台连接装置，两者可相对移动，承物台定位单元还包括驱动装置，可连接承物台连接装置，并在X向导轨上运动，X向导轨位于Y向导轨上方，可沿Y向导轨运动，系统还包括一用于过渡性缓冲的承物台连接装置，位于基台前侧的Y向导轨的中心位置。该系统不需要设计跟随双台运动的线缆台，从而使电缆线的处理简单化。
文档编号G03F7/20GK1924712SQ20061011645
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月22日 优先权日2006年9月22日
发明者李小平, 李映笙 申请人:上海微电子装备有限公司