硅片交接装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅片交接装置，包括接片手、气浮导轨装置、驱动机构以及底座，其中，所述气浮导轨装置包括气浮导轨定子和气浮导轨动子，所述气浮导轨定子固定在所述底座上，所述气浮导轨动子套设在所述气浮导轨定子上并与所述接片手固定连接，所述驱动机构驱动所述气浮导轨装置运动。本发明通过采用气浮导轨装置解决了现有技术中导向机构的摩擦问题，保证了在交接硅片后接片手能回到最低位，消除现有的技术中硅片交接由于接片手不能回到最低位存在的安全隐患，同时整个结构简单，成本低。
【专利说明】硅片交接装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻设备领域，特别涉及一种硅片交接装置。
【背景技术】
[0002]现有技术中的光刻装置，主要用于集成电路1C、平板显示领域或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。请参照图1，为现有光刻装置即光刻机的结构示意图。从图1中可以看出，光刻机包括:照明系统11、掩模台12、投影物镜13、工件台14、激光干涉仪15、硅片交接装置16以及传输系统17。其中，照明系统11为曝光装置提供曝光光源，掩模台12支撑和定位掩模版18，投影物镜13提供曝光视场，将掩模版18上的图形曝光在硅片19 (或者玻璃基板)上。工件台14承载硅片19，并为硅片19提供支撑和定位。激光干涉仪15为工件台14的精密运动控制提供位置信号。硅片交接装置16和传输系统17配合完成硅片19的上下片功能。在所述光刻机中，工件台14主要包括粗动台和微动台。粗动台完成娃片19的大彳丁程运动及定位，微动台完成娃片19的精S小彳丁程运动及定位，娃片交接装置16配合传输系统17完成硅片19的交接功能。
[0003]硅片交接装置16通常具有单自由度的垂向运动功能，并具有真空吸附功能，以完成硅片19的交接、承载和固定。具体请参考图2，其为现有的硅片交接装置16的结构示意图。如图2所示，硅片交接装置16包括:基座板161、驱动机构162、导向机构165和用以承接硅片19的承接板163，其中，驱动机构162和导向机构165固定于基座板161上，驱动机构162通过导向机构 165驱动承接板163，承接板163上还固定有数个接片手164，当传送硅片19时，可通过数个接片手164承接硅片19。此外，所述导向机构165为直线导轨，由于直线导轨在运动的过程中存在着一定的摩擦，又由于直线导轨垂直装配的精度问题，会导致电机断电时接片手164不能掉到最低位，有可能影响吸盘吸附硅片19，对硅片19交接存在一定的安全隐患。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种硅片交接装置，以克服现有技术的硅片交接过程中存在安全隐患的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种硅片交接装置，包括接片手、气浮导轨装置、驱动机构以及底座，其中，所述气浮导轨装置包括气浮导轨定子和气浮导轨动子，所述气浮导轨定子固定在所述底座上，所述气浮导轨动子套设在所述气浮导轨定子上并与所述接片手固定连接，所述驱动机构驱动所述气浮导轨装置运动。
[0006]作为优选，所述气浮导轨装置包括气浮导轨定子和气浮导轨动子，所述气浮导轨定子固定在所述底座上，所述气浮导轨动子套设在所述气浮导轨定子上并与所述接片手固定连接。
[0007]作为优选，所述气浮导轨定子为长方体、棱柱体或圆柱体。[0008]作为优选，所述气浮导轨动子为中空的长方体、棱柱体或圆柱体，且中空处的形状与所述气浮导轨定子的形状对应。
[0009]作为优选，所述气浮导轨动子包括多个气浮块，所述气浮块之间通过螺钉紧固连接。
[0010]作为优选，所述气浮块上分别设有正压气道和多个节流孔，其中，所述正压气道的两端与外部正压源连通，所述各节流孔的一端分别与所述正压气道连通，所述各节流孔的另一端通过一设置在所述气浮块内壁的均压槽相互连通，所述均压槽的位置与所述气浮导轨定子对应，在所述气浮块与所述气浮导轨定子之间形成气膜。
[0011 ] 作为优选，所述气浮导轨定子上分别设有正压气道和多个节流孔，其中，所述正压气道的一端与外部正压源连通，所述各节流孔的一端分别与所述正压气道连通，各节流孔的另一端连通到所述气浮块与气浮导轨定子的交接面，在所述气浮块与气浮导轨定子之间形成气膜。
[0012]作为优选，所述气浮块上还设有真空气道，所述真空气道的一端与外界连通，所述真空气道的另一端与所述接片手对应。
[0013]作为优选，所述节流孔的直径为0.08mnT0.2mm。
[0014]作为优选，所述均压槽的宽度为0.lmnT0.5mm,所述均压槽的深度为
0.08mnT0.2mm。
[0015]作为优选，所述气浮导轨动子与所述气浮导轨定子之间还设置有防偏转装置。
[0016]作为优选，所述驱动机构为音圈电机。
[0017]作为优选，所述驱动结构包括旋转电机、齿轮和齿条，其中，所述旋转电机固定在底座上并与所述齿轮相连，所述齿轮与所述齿条契合，所述齿条固定在所述气浮导轨动子上。
[0018]作为优选，所述旋转电机通过一电机安装板固定在所述底座上。
[0019]作为优选，所述齿轮通过一轴承座固定在所述电机安装板上。
[0020]作为优选，所述气浮导轨定子和气浮导轨动子采用非导磁材料或多孔质材料制成。
[0021]作为优选，还包括限位传感器、位置测量装置和机械限位装置，所述限位传感器和机械限位装置均设置在所述底座上，所述位置测量装置固定在所述气浮导轨装置上。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明的硅片交接装置，包括接片手、气浮导轨装置、驱动机构以及底座，其中，所述气浮导轨装置包括气浮导轨定子和气浮导轨动子，所述气浮导轨定子固定在所述底座上，所述气浮导轨动子套设在所述气浮导轨定子上并与所述接片手固定连接，所述驱动机构驱动所述气浮导轨装置运动。本发明通过采用气浮导轨装置解决了现有技术中导向机构的摩擦问题，保证了在交接硅片后接片手能回到最低位，消除现有的技术中硅片交接由于接片手不能回到最低位存在的安全隐患，同时整个结构简单，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为现有技术中光刻机的结构示意图；
[0024]图2为现有技术中硅片交接装置的结构示意图；[0025]图3为本发明实施方式I中硅片交接装置的结构示意图；
[0026]图4为本发明实施方式I中气浮导轨装置的结构示意图；
[0027]图5为本发明实施方式I中气浮块的结构示意图；
[0028]图6为本发明实施方式2中气浮导轨装置的结构示意图；
[0029]图7为本发明实施方式3中气浮导轨装置的结构示意图。
[0030]图广2中:11_照明系统、12-掩模台、13-投影物镜、14-工件台、15-激光干涉仪、
16-硅片交接装置、161-基座板、162-驱动机构、163-承接板、164-接片手、165-导向机构、
17-传输系统、18-掩膜版、19-硅片(或玻璃基板)。
[0031]图3飞中:1-接片手、2-气浮导轨装置、21-气浮导轨定子、22-气浮导轨动子、220-气浮块、2201-节流孔、2202-正压气道、2203-均压槽、2204-真空气道、3-驱动机构、31-旋转电机、32-齿轮、33-齿条、34-电机安装板、35-轴承座、4-底座、5-限位传感器、6-位置测量装置、7-机械限位装置。
[0032]图6中:2’ -气浮导轨装置、21’ -气浮导轨定子、22’ -气浮导轨动子。
[0033]图7中:2”_气浮导轨装置、21”-气浮导轨定子、22”-防偏转装置、23”-气浮导轨动子。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0035]本发明提供了一种硅片交接装置，通过采用气浮导轨装置解决了现有技术中导向机构的摩擦问题，保证了在交接硅片后接片手能回到最低位，消除现有的技术中硅片交接由于接片手不能回到最低位存在的安全隐患，同时整个结构简单，成本低。
[0036]实施例1
[0037]请参照图3，并结合图4-5，本实施例的硅片交接装置，包括接片手1、气浮导轨装置2、驱动机构3以及底座4。其中，所述接片手I固定在所述气浮导轨装置2的顶部，所述气浮导轨装置2和驱动机构3均固定在所述底座4上，所述驱动机构3驱动所述气浮导轨装置2运动。具体地，所述接片手I用于吸附硅片并为硅片提供支撑面；所述气浮导轨装置2实现硅片的真空吸附功能，即，真空通过所述气浮导轨装置2输送给所述接片手I ;所述驱动机构3为硅片交接装置提供垂向运动的驱动力，为硅片交接装置的垂向运动提供无摩擦的直线导向功能。因此，本实施例中的硅片交接装置，解决了现有技术中导向机构的摩擦问题，同时，由于本实施例中采用了气浮导轨装置2，在运动过程中，驱动机构3断电时，接片手I能够掉回到最低位，避免驱动机构3断电时因接片手I不能掉到最低位而造成碎片的风险，消除了现有技术中硅片交接由于接片手I不能回到最低位存在的安全隐患。
[0038]请参照图3~4，并结合图5，所述气浮导轨装置2包括气浮导轨定子21和气浮导轨动子22，所述气浮导轨定子21固定在所述底座4上，所述气浮导轨动子22套设在所述气浮导轨定子21上并与所述接片手I固定连接。具体地，所述气浮导轨动子22在驱动机构3的驱动下，带动所述接片手I上下移动，完成硅片交接动作，并且在动作完成或所述硅片交接装置停电时，带动所述接片手I返回至最低位，消除了硅片交接的安全隐患。[0039]较佳的，所述气浮导轨定子21为长方体，所述气浮导轨动子22为中空的长方体，且中空处的形状与所述气浮导轨定子21的形状对应，采用长方体的气浮导轨定子21和气浮导轨动子22可以有效防止气浮导轨动定子21发生偏转，避免气浮导轨定子21和气浮导轨动子22之间因发生水平转动，而造成接片手I承接的硅片损坏或者接片手I的上表面与底座4不平行，影响后续的光刻工艺。
[0040]请参照图4~5，并结合图3，本实施例中，所述气浮导轨动子22包括多个气浮块220，所述气浮块220之间通过螺钉(未图示)紧固连接。较佳的，所述气浮块220上分别设有正压气道2202和多个节流孔2201，其中，所述正压气道2202的一端与外界连通，连接正压气源，正压气道2202的另一端用堵头密封。所述节流孔2201与所述正压气道2202连通，且所述节流孔2201之间通过一均压槽2203连通，所述节流孔2201和均压槽2203的位置与所述气浮导轨定子21对应，在所述气浮块220与所述气浮导轨定子21之间形成气膜。即，所述节流孔2201和均压槽2203设置在所述气浮块220靠近所述气浮导轨定子21的面上，也就是说，节流孔2201和均压槽2203设置在气浮块220的气浮面上。较佳的，所述节流孔2201的直径为0.08mnT0.2mm,所述均压槽2203的宽度为0.lmnT0.5mm,所述均压槽2203的深度为0.08mnT0.2mm。具体地，正压气体通过正压气道2202被输送到与气浮导轨定子21相对的气浮面上，与所述气浮导轨定子21之间形成高压气膜。即，高压气体从正压气道2202输送给所述节流孔2201，由于所述节流孔2201由均压槽2203连接起来，在均压槽2203所围成的区域内形成压力较为稳定的高压区，保证高压气膜刚度的稳定性。较佳的，所述高压气膜的厚度一般为5~20um。较佳的，为防止正压气体和真空泄露，每个气浮块220的连接面上还设置有密封装置(图中未示出)。[0041 ] 请继续参照图4~5，并结合图3，所述气浮块220上还设有真空气道2204，所述真空气道2204的一端与外界连通，所述真空气道2204的另一端与所述接片手1对应。具体地，所述硅片交接装置通过所述真空气道2204将吸附硅片所需的真空输送给接片手1，实现对硅片的吸附动作。
[0042]请参照图3~5，本实施例中，所述驱动机构3包括旋转电机31、齿轮32和齿条33，其中，所述旋转电机31固定在底座4上并与所述齿轮32相连，所述齿轮32与所述齿条33契合，所述齿条33固定在所述气浮导轨动子22上。较佳的，所述旋转电机31通过一电机安装板34固定在所述底座4上，所述齿轮32通过一轴承座35固定在所述电机安装板34上。具体地，旋转电机31为所述驱动机构3提供旋转运动，通过齿轮32和齿条33转化为所述气浮导轨动子22也就是接片手I的直线运动，为硅片交接装置提供垂向运动的驱动力。因此，通过成熟的旋转电机31、齿轮32和齿条33组成的驱动机构3，控制所述旋转电机31的正、反转和起停来控制所述接片手I的运动，使得硅片交接装置的结构更为简单，成本更为低廉。当然，本实施例中也可以采用音圈电机作为所述硅片交接装置的驱动机构，使得所述硅片交接装置的整体结构简单、便于安装。
[0043]较佳的，请参照图3~5，所述气浮导轨定子21和气浮导轨动子22采用非导磁材料或多孔质材料制成，避免了驱动机构3产生的电磁和硅片交接装置所处的电磁场环境对硅片交接装置的电磁干扰，从而提高了硅片交接装置的可靠性。较佳的，所述气浮导轨装置2的材料可以为铝合金、工程陶瓷或奥氏体不锈钢。
[0044]请继续参照图3~5，所述硅片交接装置还包括限位传感器5、位置测量装置6和机械限位装置7，所述限位传感器5和机械限位装置7均设置在所述底座4上，用于检测和限定所述气浮导轨装置2的移动位置，避免所述气浮导轨装置2超出行程，所述位置测量装置6固定在所述气浮导轨装置2上，用于实时检测所述气浮导轨装置2的位置。
[0045]请继续参照图33，下面将详细说明本实施例中硅片交接装置的工作过程。
[0046]首先，光刻机的工件台在接到下片的信号后，工件台运动到硅片交接位，同时吸盘真空关闭，硅片交接装置从最低位运动到吸盘的吸附面；
[0047]接着，接片手I吸附硅片，即，气浮块220中的真空开启，通过真空气道2204到达接片手I处，接片手I吸附硅片；
[0048]同时，正压气道2202开启，旋转电机31旋转带动气浮导轨动子22移动，从而将接片手I带到交接位，此时，位置测量装置6将信号传给旋转电机31，旋转电机31停止转动；
[0049]接着，光刻机中的传输机械手将硅片取走，硅片被取走后旋转电机31得到所述位置测量装置6传来的信号后开始反转，气浮导轨动子22带动接片手I回到最低点，完成硅片交接动作。
[0050]较佳的，所述正压气道2202和节流孔2201也可以设置在气浮导轨定子21上。具体地，正压气道2202沿径向开设于气浮导轨定子21上，正压气道2202的一端与外界正压气源连通，另一端用堵头密封，节流孔2201沿径向均匀分布于气浮导轨定子21内，将正压气道2202内的正压气体引导到所述气浮块220与气浮导轨定子21的交接面，在所述气浮块220与气浮导轨定子21之 间形成高压气膜。
[0051]实施例2
[0052]本实施例与实施例1的区别点在于气浮导轨装置的结构形状不同。
[0053]请参照图6，本实施例中，气浮导轨装置2’包括气浮导轨定子21’和气浮导轨动子22’，其中，所述气浮导轨定子21’为棱柱体，所述气浮导轨动子22’为中空的棱柱体或者长方体，且中空处的形状与所述气浮导轨定子21’的形状对应。同样的，本实施例中的气浮导轨装置2’可以有效防止气浮导轨动定子21’与所述气浮导轨动子22’之间发生偏转，避免硅片发生损坏或者接片手的上表面与底座不平行，影响后续的光刻工艺。
[0054]实施例3
[0055]本实施例与实施例1和实施例2的区别点在于气浮导轨装置的结构和形状及其气流通道不同。
[0056]请参照图7，本实施例中，所述气浮导轨装置2”包括气浮导轨定子21”和气浮导轨动子23”，所述气浮导轨定子21”为圆柱体，所述气浮导轨动子23”为圆柱体或长方体，且中空处的形状与所述气浮导轨定子21”的形状对应。较佳的，所述气浮导轨动子23”与所述气浮导轨定子21”之间还设置有防偏转装置22”，避免所述气浮导轨定子21”与所述气浮导轨动子23”之间发生偏转。同样，所述气浮导轨装置2”可以有效防止气浮导轨动定子21”与所述气浮导轨动子23”之间发生偏转，避免硅片发生损坏或者接片手的上表面与底座不平行，影响后续的光刻工艺。
[0057]当然，正压气道和节流孔也可以设置在气浮导轨定子21”上，在本实施例中，正压气道沿径向开设于气浮导轨定子21”上，正压气道的一端与外界正压气源连通，另一端用堵头密封，节流孔沿径向均匀分布于气浮导轨定子21”内，将正压气道内的正压气体引导到所述气浮导轨动子23”与气浮导轨定子21”的交接面，在所述气浮导轨动子23”与气浮导轨定子21”之间形成高压气膜。
[0058]综上所述，本发明的硅片交接装置，包括接片手、气浮导轨装置、驱动机构以及底座。其中，所述气浮导轨装置包括气浮导轨定子和气浮导轨动子，所述气浮导轨定子固定在所述底座上，所述气浮导轨动子套设在所述气浮导轨定子上并与所述接片手固定连接，所述驱动机构驱动所述气浮导轨装置运动。本发明通过采用气浮导轨装置解决了现有技术中导向机构的摩擦问题，保证了在交接硅片后接片手能回到最低位，消除现有的技术中硅片交接由于接片手不能回到最低位存在的安全隐患，同时整个结构简单，成本低。
[0059]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种硅片交接装置，其特征在于，包括接片手、气浮导轨装置、驱动机构以及底座，其中，所述气浮导轨装置包括气浮导轨定子和气浮导轨动子，所述气浮导轨定子固定在所述底座上，所述气浮导轨动子套设在所述气浮导轨定子上并与所述接片手固定连接，所述驱动机构驱动所述气浮导轨装置运动。
2.如权利要求1所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮导轨定子为长方体、棱柱体或圆柱体。
3.如权利要求2所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮导轨动子为中空的长方体、棱柱体或圆柱体，且中空处的形状与所述气浮导轨定子的形状对应。
4.如权利要求3所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮导轨动子包括多个气浮块，所述气浮块之间通过螺钉紧固连接。
5.如权利要求4所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮块上分别设有正压气道和多个节流孔，其中，所述正压气道的一端与外部正压源连通，所述各节流孔的一端分别与所述正压气道连通，各节流孔的另一端通过一设置在气浮块内壁的均压槽相互连通，所述均压槽的位置与所述气浮导轨定子对应，在所述气浮块与气浮导轨定子之间形成气膜。
6.如权利要求4所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮导轨定子上分别设有正压气道和多个节流孔，其中，所述正压气道的一端与外部正压源连通，所述各节流孔的一端分别与所述正压气道连通，各节流孔的另一端连通到所述气浮块与气浮导轨定子的交接面，在所述气浮块与气浮导轨定子之间形成气膜。
7.如权利要求5或6所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮块上还设有真空气道，所述真空气道的一端与外部真空源连通，所述真空气道的另一端与所述接片手对应连通，为所述接片手输送吸附用的真空。
8.如权利要求5或6所述的硅片交接装置，其特征在于，所述节流孔的直径为0.08mnT0.2mm。
9.如权利要求5或6所述的硅片交接装置，其特征在于，所述均压槽的宽度为0.1_~0.5mm,所述均压槽的深度为0.08mm~0.2mm。
10.如权利要求4所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮导轨动子与所述气浮导轨定子之间还设置有防偏转装置。
11.如权利要求f10中任一项所述的硅片交接装置，其特征在于，所述驱动机构为音圈电机。
12.如权利要求f10中任一项所述的硅片交接装置，其特征在于，所述驱动结构包括旋转电机、齿轮和齿条，其中，所述旋转电机固定在底座上并与所述齿轮相连，所述齿轮与所述齿条契合，所述齿条固定在所述气浮导轨动子上。
13.如权利要求12所述的硅片交接装置，其特征在于，所述旋转电机通过一电机安装板固定在所述底座上。
14.如权利要求13所述的硅片交接装置，其特征在于，所述齿轮通过一轴承座固定在所述电机安装板上。
15.如权利要求10中任一项所述的硅片交接装置，其特征在于，所述气浮导轨定子和气浮导轨动子采用非导磁材料或多孔质材料制成。
16.如权利要求2~10中任一项所述的硅片交接装置，其特征在于，还包括限位传感器、位置测量装置和机械限位装置，所述限位传感器和机械限位装置均设置在所述底座上，所述位置测量装置固 定在所述气浮导轨装置上。
【文档编号】G03F7/20GK103901732SQ201210587414
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】梁晓叶, 江旭初 申请人:上海微电子装备有限公司