CN101201555A - 一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统 - Google Patents

Abstract

一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统，属于半导体制造装备技术领域。本发明含有运行于预处理工位的硅片台和运行于曝光工位的硅片台；在预处理工位和曝光工位上分别设有一个H型驱动单元，所述的H型驱动单元由双侧X向直线电机以及Y向直线电机组成，用于驱动硅片台在预处理工位和曝光工位上作X方向和Y方向运动；该系统在基台两侧分别安装有传送带，在传送带的侧面固定联结有对接滑块，通过传送带和对接滑块，将硅片台1由预处理工位过渡到曝光工位。本发明由于采用传送带结构，有效避免了专利ZL03156436.4双台交换系统导轨精密对接的问题，具有操作维护简单，外形尺寸较小等特点。

Description

一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统

技术领域

本发明涉及一种新的光刻机硅片台双台交换系统，该系统主要应用于半导体光刻机中，属于半导体制造装备技术领域。

背景技术

在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在硅片表面光刻胶上的曝光转印(光刻)是其中最重要的工序之一，该工序所用的设备称为光刻机(曝光机)。光刻机的分辨率和曝光效率极大的影响着集成电路芯片的特征线宽(分辨率)和生产率。而作为光刻机关键系统的硅片超精密运动定位系统(以下简称为硅片台)的运动精度和工作效率，又在很大程度上决定了光刻机的分辨率和曝光效率。

步进扫描投影光刻机基本原理如图1所示。来自光源45的深紫外光透过掩模版47、透镜系统49将掩模版上的一部分图形成像在硅片50的某个Chip上。掩模版和硅片反向按一定的速度比例作同步运动，最终将掩模版上的全部图形成像在硅片的特定芯片(Chip)上。

硅片台运动定位系统的基本作用就是在曝光过程中承载着硅片并按设定的速度和方向运动，以实现掩模版图形向硅片上各区域的精确转移。由于芯片的线宽非常小(目前最小线宽已经达到45nm)，为保证光刻的套刻精度和分辨率，就要求硅片台具有极高的运动定位精度；由于硅片台的运动速度在很大程度上影响着光刻的生产率，从提高生产率的角度，又要求硅片台的运动速度不断提高。

传统的硅片台，如专利EP 0729073和专利US 5996437所描述的，光刻机中只有一个硅片运动定位单元，即一个硅片台。调平调焦等准备工作都要在上面完成，这些工作所需的时间很长，特别是对准，由于要求进行精度极高的低速扫描(典型的对准扫描速度为1mm/s)，因此所需时间很长。而要减少其工作时间却非常困难。这样，为了提高光刻机的生产效率，就必须不断提高硅片台的步进和曝光扫描的运动速度。而速度的提高将不可避免导致系统动态性能的恶化，需要采取大量的技术措施保障和提高硅片台的运动精度，为保持现有精度或达到更高精度要付出的代价将大大提高。

专利WO98/40791(公开日期：1998.9.17；国别：荷兰)所描述的结构采用双硅片台结构，将上下片、预对准、对准等曝光准备工作转移至第二个硅片台上，且与曝光硅片台同时独立运动。在不提高硅片台运动速度的前提下，曝光硅片台大量的准备工作由第二个硅片台分担，从而大大缩短了每片硅片在曝光硅片台上的工作时间，大幅度提高了生产效率。然而该系统存在的主要缺点在于硅片台系统的非质心驱动问题。

本申请人在2003年申请的发明专利“步进投影光刻机双台轮换曝光超精密定位硅片系统”(专利申请号：ZL03156436.4)公开了一种带双侧直线导轨的双硅片台交换结构，该双台轮换曝光超精密定位硅片系统在工作空间上不存在重叠，因此不需采用碰撞预防装置。但是该系统也存在一些问题，一是该系统要求极高的导轨对接精度；二是该系统双侧导轨只有一侧空间被同时利用，导致该硅片台系统外形尺寸较大，这对空间利用率要求较高的半导体芯片厂无疑显得很重要。三是该系统硅片台交换时需采用带驱动装置的桥接装置，增加了系统的复杂性。

发明内容

本发明针对现有技术中系统需要求极高的导轨对接精度以及系统空间不能被充分利用的不足和缺陷，提供一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统。

本发明的技术方案如下：

一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统，该双台交换系统含有运行于预处理工位的硅片台和运行于曝光工位的硅片台，所述的两个硅片台设置在一基台上，并通过气浮悬浮在基台表面，其特征在于：该系统具有2个H型驱动单元，预处理工位的硅片台和曝光工位的硅片台分别由它们驱动，所述的每个H型驱动单元由双侧X向直线电机以及Y向直线电机组成，基台两侧安装有传送带，带动硅片台由预处理工位运动到曝光工位。

本发明所述的传送带侧面固定联结有对接滑块，对接滑块下安装有直线电机，用于驱动对接滑块往复运动。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明提供的一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统，将调平、调焦、对准等曝光准备工作转移至预处理工位的硅片台上，且与曝光工位的硅片台同时独立进行，大大缩短了硅片在曝光硅片台上的工作时间，从而提高了曝光效率。同时由于该系统采用传送带结构，有效避免了专利ZL03156436.4双台交换系统导轨精密对接的问题，降低了系统结构的复杂性。具有操作维护简单，外形尺寸较小等特点。

附图说明

图1显示了步进扫描投影光刻机基本工作原理。

图2是单硅片台的运动定位系统。

图3是本发明所述的双硅片台运动定位系统。

图4a、4b、4c表示了双硅片台交换过程中的状态示意图。

图中：

1-硅片台；3-H型驱动单元；5-X向直线电机；7-Y向直线电机；8-直线电机；9-传送带；10-对接滑块；11-基台；13-预处理工位；15-曝光工位；45-光源；47-掩模版；49-透镜系统；50-硅片。

具体实施方式

传统的光刻机硅片台如图2所示，光刻机中只有一个硅片运动定位系统，即只有一个硅片台。调平、调焦及对准等准备工作都要在曝光硅片台上完成，这些工作所需的时间很长，特别是对准，由于要求进行精度极高的低速扫描(典型的对准扫描速度为1mm/s)，因此所需时间很长。为了提高光刻机的曝光效率，本发明所述的一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统，将调平、调焦、对准等曝光准备工作转移至预处理工位的硅片台上，且与曝光工位的硅片台同时独立进行，从而大大缩短硅片在曝光硅片台上的工作时间，提高曝光效率。

本发明所述的双硅片台交换系统如图3所示。该系统包含一个运行于预处理工位13的硅片台1和一个运行于曝光工位15的硅片台1，所述硅片台均由H型驱动单元3驱动，驱动硅片台1在各自工位作X、Y方向运动，所述的H型驱动单元由双侧X向直线电机5以及Y向直线电机7组成。硅片台1与H型驱动单元3之间通过真空轴承吸住。当硅片台1需要向X方向运动时，双侧X向直线电机5带动硅片台1向X方向运动；当硅片台1需要向Y方向运动时，Y向直线电机7带动硅片台1向Y方向运动。当硅片台1在H型驱动单元3带动下完成工序所需各种运动之后，硅片台1与H型驱动单元3之间完全松开(通过切断真空轴承气源)。

本发明在基台11两侧安装有传送带9，用以驱动硅片台1由预处理工位过渡到曝光工位。传送带9侧面固定联结有对接滑块10，在对接滑块10下安装有直线电机，由直线电机驱动对接滑块10往复运动。当硅片台1运动到对接滑块10附近位置时，硅片台1与对接滑块10之间通过真空轴承吸住。

所述双硅片台系统交换过程如图4所示，当预处理工位的硅片台1完成调平、调焦及对准等曝光前的准备工作后，硅片台1由H型驱动单元3带动，运动到与对接滑块10对准的位置，并与对接滑块10通过真空轴承吸住，此时H型驱动单元3与硅片台1之间松开(通过切断真空轴承气源)，这样对接滑块10吸住硅片台1，在传送带9的牵引下，将硅片台1由预处理工位过渡到曝光工位。

Claims (1)

1.一种采用传送带结构的光刻机硅片台双台交换系统，该系统含有运行于预处理工位(13)的硅片台(1)和运行于曝光工位(15)的硅片台(1)，所述的两个硅片台设置在一基台(11)上，并通过气浮轴承悬浮在基台(11)表面，在预处理工位和曝光工位上分别设有一个H型驱动单元(3)，所述的H型驱动单元(3)由双侧X向直线电机(5)以及Y向直线电机(7)组成，用于驱动所述硅片台在预处理工位和曝光工位上作X方向和Y方向运动，硅片台1与H型驱动单元3之间通过真空轴承吸住，其特征在于：在基台(11)两侧分别安装有传送带(9)，在传送带的侧面固定联结有对接滑块(10)，对接滑块(10)下面安装有直线电机，硅片台与所述对接滑块之间通过真空轴承吸住。

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