双台轮换曝光精密定位系统 |
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申请号 | CN200620044000.2 | 申请日 | 2006-07-18 | 公开(公告)号 | CN2938172Y | 公开(公告)日 | 2007-08-22 |
申请人 | 上海微电子装备有限公司; | 发明人 | 李映笙; 李小平; 杨志勇; 关俊; 高少文; 孙文凤; 李刚; 蔡燕民; | ||||
摘要 | 本实用新型公开了一种双台轮换曝光精密 定位 系统,至少包括 基台 、设置在基台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,每个硅片台定位单元至少包括硅片台、运动定位检测装置、X向 导轨 、Y向导轨、线性光栅。该系统的预处理工位和曝光工位均设置有两个X向导轨,所述X向导轨位于Y向导轨上方,可沿Y向导轨运动,相邻工位的X向导轨可进行对接。有益效果是:硅片台的交换路径短,导轨受 力 均匀,受工位尺寸约束小,极大地提高了系统的交换速度,运行 精度 和可扩展性。同时,本实用新型的结构不需采用额外的防碰撞装置,简化了系统,降低了成本,有效地提高了可靠性。 | ||||||
权利要求 | 1.一种双台轮换曝光精密定位系统,至少包括基台、设置在基台上并运行 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, 每个硅片台定位单元至少包括硅片台、运动定位检测装置、X向导轨、 Y向导轨、线性光栅,其特征在于:每个工位均设置两个X向导轨,所 述X向导轨位于Y向导轨上方,可沿Y向导轨运动,相邻工位的X向 导轨可进行对接。 |
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说明书全文 | 所属技术领域本实用新型涉及运动定位技术领域,特别是指一种双台轮换曝光精密定位系 统。 背景技术曝光工序是指将掩模上的芯片图形曝光转印到硅片上,它是半导体制造 过程中重要的工序之一。一道曝光工序中包含多道子工序:上下片、预对准、 对准、调平检测、曝光等。该工序所用设备称为光刻机。作为光刻机主要组 成部分的硅片台运动定位系统,该系统的运行效率很大程度上影响了光刻机 的生产效率(throughput)。 目前高分辨率的光刻机设备主要趋向于采用双硅片台结构,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4,掩模台定位 系统3,投影物镜系统2,调焦调平检测系统5、对准装置6,硅片台定位单 元100a、100b,基台1等。上下片、预对准、对准、调平检测等曝光前预处 理工作在硅片台单元100a上进行,可与执行曝光动作的硅片台单元100b并 行工作。双硅片台结构的专利如WO98/40791(公开日期:1998.9.17;国别: 荷兰)所描述,每个硅片台包含两个可交换的配合单元和一个台支持座,台支 持座与导轨相连。工作时,一个硅片可在预处理工位进行曝光前的预处理工 作,另外一个硅片在曝光工位进行曝光。当两项工作结束后,两个硅片台都 分别移动到交换位置,进行台支持座的交换,从一个台的可配合单元,移动 到另外一个台的可配合单元,从而实现两硅片台的交换。该结构可实现双台 并行工作和交换,但也存在一些问题:两硅片台交换时,在短时间内,硅片 台将处于自由状态,从而影响了系统的定位精度;另外在交换时存在碰撞的 危险,由于两硅片台的运动范围有重叠区域,并且都处于高速运行状态,任 何碰撞都会造成严重后果,虽然可用软件控制对其进行保护,但是如果软件 出错或者电源突然切断等都可能造成碰撞的发生。 实用新型内容 本实用新型的目的在于提供一种双台轮换曝光精密定位系统,以提高光 刻机设备的运行精度和生产效率。 为达到上述目的,本实用新型的技术方案如下: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,每个硅片台定位单元至少包括硅片台、运动定位检测装置、X 向导轨、Y向导轨、线性光栅,其特征在于:每个工位均设置两个X向导轨, 所述X向导轨位于Y向导轨上方,可沿Y向导轨运动,相邻工位的X向导 轨可进行对接。所述X向导轨的功能一致,皆用于承载硅片台。所述线性光 栅安装在导轨上,配合运动定位检测装置用于预处理工位硅片对准和曝光工 位硅片曝光的位置测量和反馈。 所述每个硅片台分别连接所述系统包括的线缆台,线缆台通过所述系统 包括的线缆台导轨可在基台两侧运动。 所述硅片台与X向导轨的连接,X向导轨与Y向导轨的连接采用气浮轴 承。所述气浮轴承是真空预载气浮轴承或永磁预载气浮轴承,用于减少步进 运动的摩擦。 所述硅片台位于任一个X向导轨上,并可沿该X向导轨作步进运动。每 个工位均设置两个Y向导轨,所述Y向导轨与该工位的任一个X向导轨构成 H型。安装于X向导轨两端的直线电机可驱动X向导轨在Y向导轨上作步进 运动。 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的 位置测量和反馈。 本实用新型与现有技术相比的有益效果是:由于每个工位均设有两个X 向导轨,执行硅片台交换动作时,交换路径短,极大地提高了硅片台的交换 速度,从而提高了设备的生产效率;另外,硅片台处于导轨中心线对称位置, 在两工位独立工作和相互交换过程中也始终与导轨保持连接,保证了设备的 运行精度;另外,该双台结构的工作路径消除了重叠区域,可减少额外的防 碰撞装置的设计,从而简化了系统;此外,所述系统的硅片台尺寸受整个工 位尺寸约束很小,可方便地扩展用于不同尺寸的硅片曝光,并且两工位的硅 片台定位单元相似,可方便地扩展为多台定位系统。 附图说明 图1双硅片台轮换步进扫描投影光刻机结构示意图 图2为本实用新型的双台定位系统结构布局图 图3为双硅片台处于工作状态时的俯视图 图4为双硅片台处于交换位的俯视图 图5为双硅片台交换中间过程的俯视图 图6为双硅片台交换完毕后的俯视图 图7为多台扩展示意图 具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。 图2显示了本实用新型双硅片台定位系统处于工作时的状态,其结构包 括基台1、设置在基台上并运行于预处理工位的硅片台定位单元和运行于曝光 工位的硅片台定位单元。每个硅片台定位单元包括硅片台100a(预处理工位 的硅片台)或100b(曝光工位的硅片台)、运动定位检测装置(激光干涉仪) 50a、51a、50b、51b;两个X向导轨10a、11a或10b、11b,X向导轨10a、 11a属于处于预处理工位的硅片台定位单元,X向导轨10b、11b属于处于曝 光工位的硅片台定位单元;两个Y向导轨20a、21a或20b、21b,Y向导轨 20a、21a属于处于预处理工位的硅片台定位单元,Y向导轨20b、21b属于处 于曝光工位的硅片台定位单元。硅片台安装于X向导轨上,可沿X向导轨运 动,X向导轨位于Y向导轨垂直上方,在直线电机的驱动下可沿Y向导轨运 动,两个工位的X向导轨可进行对接。导轨上安装有线性光栅40a、41a、42a、 40b、41b、42b,40a安装于X向导轨11a上,41a安装于X向导轨10a上, 42a安装于Y向导轨20a上,40b安装于X向导轨11b上,41b安装于X向导 轨10b上,42b安装于Y向导轨20b上。硅片台100a连接线缆台30a,该线 缆台在线缆台导轨39a上滑动,硅片台100b连接线缆台30b,该线缆台在线 缆台导轨39b上滑动。 如图2所示,此时X向导轨10a承载硅片台100a,在预处理工位作曝光 前的预处理工作;X向导轨11b承载硅片台100b,在曝光工位进行曝光工作。 X向导轨11a、10b暂时处于闲置状态,分别置于两个工位两端的边缘位置, 不会与处于工作状态的硅片台产生干涉。线缆台30a、30b由设置于其内部的 驱动装置驱动,保持线缆与硅片台100a、100b同步运动。 本实用新型的硅片台100a与X向导轨10a、11a之间,硅片台100b与X 向导轨10b、11b之间,X向导轨10a、11a与Y向导轨20a、21a之间,X向 导轨10b、11b与Y向导轨20b、21b之间采用了无摩擦的真空预载气浮轴承, 视需要也可以采用永磁预载气浮轴承。 本实用新型的导轨上均分别装有线性光栅40a、41a、42a、40b、41b、42b, 光栅40a、41a可作为硅片台100a沿X方向运动的位置反馈装置,光栅40b、 41b可作为硅片台100b沿X方向运动的位置反馈装置,线性光栅42a可作为 X向导轨10a、11a沿Y方向运动的位置反馈装置,线性光栅42b可作为X向 导轨10b、11b沿Y方向运动的位置反馈装置。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。 图3--图6为双台轮换的过程示意图。 图3为双硅片台处于工作状态时的俯视图,闲置的X向导轨11a、10b分 别置于两工位两端的边缘位置,保证硅片台100a、100b在正常的对准、调平 检测和曝光行程范围内运行,相互之间不产生干涉。 图4为双硅片台100a、100b处于交换位的俯视图。当硅片台100a、100b 在各自工位的工作结束后,原闲置的X向导轨11a、10b由直线电机驱动,分 别在Y向导轨20a、21a和20b、21b上从边缘位置移动到交换位置,承载硅 片台的X向导轨10a、11b也分别移动到交换位置,使得X向导轨11a与11b、 10a与10b精确对接。然后,硅片台100a、100b在直线电机驱动下X向移动, 100a从预处理工位移动到曝光工位,100b从曝光工位移动到预处理工位。 图5为双硅片台100a、100b交换中间过程的俯视图。 当两台分别交换到达指定工位后,即可进行相应工位的一系列工作。图6 为双硅片台交换完毕后的俯视图。此时,X向导轨10a、11b移动到两工位两 端的边缘位置,处于闲置状态。硅片台100a、100b分别由X向导轨10b、11a 承载,100a于曝光工位作曝光工作,100b于预处理工位作曝光前预处理工作。 当两台的曝光及预处理工作结束后,按前述的过程驱动四个X向导轨到交换 位置,重复图4、5、6的动作。这样即可完成连续且完整的硅片曝光动作。 图7为上述系统扩展为三个工位的俯视图,说明本实用新型的可扩展性。 所述系统的两个工位结构相似,在其他工作环境下,如需多工位工作时,此 系统可以很方便地扩展为多台结构。如图7所示,引入带有两个X向导轨10c、 11c的硅片台定位单元c,运行和检测方法同上述两个定位单元。当硅片台100a 或100b需移动到c工位时,同理,可进行X向导轨10c、11c与10a、11a的 对接,驱动硅片台X向移动,实现其相应的位置交换。推广之,可扩展为三 工位以上的多台系统。 以上已描述了本实用新型的具体实施方式,但本实用新型不局限用于半 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,虽然已公开了本实用新型 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 的本实用新型范围的情况下,任何修改、添加和替换均属于本实用新型的保 护范围。 |