CN102466975A

CN102466975A - 连杆驱动工件台系统

Info

Publication number: CN102466975A
Application number: CN2010105352668A
Authority: CN
Inventors: 袁志扬; 吴小传
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-05-23

Abstract

本发明公开了一种连杆驱动工件台系统，包括工件台，所述工件台通过气浮轴承设置在基台上；它还包括连杆机构，所述连杆机构的一端与所述的工件台活动连接，另一端与参照体活动连接；所述连杆机构至少一端还设置有驱动电机，所述驱动电机通过连杆机构带动工件台运动。本发明结构简单、制造成本低。

Description

连杆驱动工件台系统

技术领域

本发明涉及半导体制造设备技术领域，具体的讲是涉及一种连杆驱动工件台系统。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，芯片的集成电路布图设计在半导体硅片表面光刻胶上的曝光转印(即光刻)是其中最重要的工序之一，制造半导体芯片时，要先将半导体硅片对位后，再进行曝光，现有技术一般采用工件台系统放置半导体硅片，其包括基台，位于基台对准区的工件台和位于曝光区的工件台。其过程如下：将在对准区的承载着硅片的工件台进行精确对位后，使其与曝光区承载着硅片的工件台进行交换，曝光完成后，再将曝光区和对准区的两工件台进行交换，取出位于对准区的曝光好的半导体芯片。对准区，是将承载着硅片的工件台进行精确对位的区域；曝光区，是将工件台上的硅片进行曝光的区域。

例如：中国专利公开号CN101101454A，公开日2008年1月9日，发明创造名称为一种光刻机硅片台(即工件台)双台交换系统的发明，该光刻机硅片台双台交换系统，含有运行于曝光工位的工件台和运行于预处理工位的工件台，所述的两个工件台设置在一基台上，在所述的基台边缘设置有4个沿X向和Y向运动的双自由度驱动单元，两个工件台位于4个双自由度驱动单元围成的空间内，并通过气浮轴承悬浮在基台上表面；所述的每个双自由度驱动单元包括上直线导轨、下直线导轨和导套，上直线导轨和下直线导轨呈十字安装在导套中；所述的双自由度驱动单元与工件台之间通过永磁预载或/和真空预载的气浮轴承连接；工件台实现X向或Y向的运动是通过一个双自由度驱动单元的上直线导轨对工件台施加推力或拉力，另一个相邻驱动单元的下直线导轨跟随工件台做等速同向同步运动实现。

以上结构的光刻机的双工件台交换系统，两个工件台是通过导轨的滑动在对准区和曝光区进行位置交换。双工件台在基台上为自由体，未与任何部件连接，在对两个交换台进行位置交换时，特别是在两个工件台直线传输时，很容易发生碰撞。由于对导轨的精度要求比较高，而且采用导轨的数量比较多，因此，导轨驱动方式的光刻机双工件台交换系统的制造成本较高。另外，每个双自由度导轨还要设置一个导套，结构比较复杂。

再如：中国专利公开号CN101551598A，公开日2009年10月7日，发明创造名称为一种光刻机硅片台(即工件台)双台交换系统的发明，该光刻机硅片台双台交换系统含有运行于曝光工位的工件台和运行于预处理工位的工件台，每个工件台各由一个六自由度微动台承载，工件台和六自由度微动台构成一个工件台组，两个工件台组设置在同一长方形的基台上。在基台每边分别设有一组双自由度驱动单元，两个工件台组通过气浮轴承悬浮在基台上表面；工件台组的六自由度微动台结构分上下两层，可实现6自由度控制，基台长边的双自由度驱动单元与六自由度微动台外壳连接，驱动整个工件台组在水平面上运动，基台短边的双自由度驱动单元与六自由度微动台上层定子线圈骨架连接，驱动六自由度微动台上层定子线圈在水平面上运动。

以上结构的光刻机的双工件台交换系统，虽然解决了两个工件台的防碰撞问题；但在自由度驱动单元的基础上又增加了六自由度微动台，结构比较复杂；上述结构的光刻机的双工件台交换系统，都是采用导轨驱动方式将两个工件台在对准区和曝光区进行位置交换，此种驱动方式对导轨的精度要求比较高，而且导轨的数量并没有减少，因此，导轨驱动方式的光刻机双工件台交换系统的制造成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服以上不足，提供一种结构简单、制造成本低的连杆驱动工件台系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种连杆驱动工件台系统，包括工件台，所述工件台通过气浮轴承设置在基台上；它还包括连杆机构，所述连杆机构的一端与所述的工件台活动连接，另一端与参照体活动连接；所述连杆机构至少一端还设置有驱动电机，所述驱动电机通过连杆机构带动工件台运动。

进一步的，所述的连杆机构至少包括两根活动连接的连杆。

进一步的，所述的连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述的第一连杆和第二连杆的活动连接处设置有驱动电机，所述驱动电机带动第一连杆和第二连杆运动。

进一步的，它还包括辅助连杆机构，所述辅助连杆机构的一端通过夹紧块与所述的工件台连接，另一端与参照体活动连接，所述的夹紧块可夹紧或者松开辅助连杆机构。

进一步的，所述辅助连杆机构至少包括两根活动连接的连杆。

采用上述技术方案后，本发明连杆驱动工件台系统与现有技术相比具有以下优点：现有技术是导轨驱动方式，一般都要采用双自由度结构，不仅结构复杂，而且还要采用多条高精度的导轨，导轨数量较多，制造成本较高；本发明采用连杆机构驱动方式，使用时，连杆机构一端活动连接在参照体上，另一端与工件台活动连接，通过连杆机构至少一端设置的驱动电机带动连杆机构运动，从而改变工件台在基台上的位置。工件台在基台上移动时，由于工件台活动连接有连杆机构，因此多个工件台之间不会因为惯性作用而发生碰撞问题。另外，本发明还设置有辅助连杆机构和夹紧块，使工件台在移动时，更加稳定。因此，本发明的结构更加简单、制造成本更低。

附图说明

图1是本发明连杆驱动工件台系统实施例1初始状态的结构示意图；

图2是本发明连杆驱动工件台系统实施例1交换过程的结构示意图；

图3是本发明连杆驱动工件台系统实施例1交换后的结构示意图；

图4是本发明连杆驱动工件台系统实施例2的结构示意图。

图中所示：1、第一工件台，2、第二工件台，3、基台，31、对准区，32、曝光区，4、第一连杆机构，41、第一连杆，42、第二连杆，5、第二连杆机构，51、第三连杆，52、第四连杆，61、第一辅助连杆机构，62、第二辅助连杆机构，71、第一夹紧块，72、第二夹紧块，81、第一参照体，82、第二参照体，83、第三参照体，84、第四参照体，91、第一电机，93、第三电机，95、第五电机，92、第二电机，94、第四电机，96、第六电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明连杆驱动工件台系统，包括工件台，所述工件台通过气浮轴承设置在基台3上；它还包括连杆机构，所述连杆机构的一端与所述的工件台活动连接，另一端与参照体活动连接；所述连杆机构至少一端还设置有驱动电机，所述驱动电机通过连杆机构带动工件台运动。

上述连杆驱动工件台系统，它还包括辅助连杆机构，所述辅助连杆机构的一端通过夹紧块与所述的工件台连接，另一端与参照体活动连接，所述的夹紧块可夹紧或者松开辅助连杆机构。

上述连杆驱动工件台系统，所述的连杆机构和辅助连杆机构至少包括两根活动连接的连杆。

上述连杆驱动工件台系统，所述的连杆机构包括第一连杆41和第二连杆42，所述的第一连杆41和第二连杆42的活动连接处设置有驱动电机，所述驱动电机带动第一连杆41和第二连杆运动42。

本发明连杆驱动工件台系统，可以单独使用，也可以将多个连杆驱动工件台组合使用。

实施例1：

如图1-3所示，本发明连杆驱动工件台系统包括基台3，位于基台3的对准区31的第一工件台1，以及位于基台3的曝光区32的第二工件台2，所述的第一工件台1和第二工件台2均通过气浮轴承设置在基台3上，它还包括分别驱动第一工件台1和第二工件台2的第一连杆机构4和第二连杆机构5；所述的第一连杆机构4的一端与第一工件台1活动连接另一端与第一参照体81活动连接，所述的第一连杆机构4至少一端设置有第一电机91；所述的第二连杆机构5的一端与第二工件台2活动连接，另一端与第二参照体82活动连接，所述第二连杆机构5的至少一端设置有第二电机92。上述对准区31是指位于基台3左面的区域，曝光区32是指位于基台3右面的区域。

所述的第一连杆机构4包括第一连杆41和第二连杆42，所述的第一连杆41与第二连杆42活动连接。此种设计，不仅结构简单，而且第一连杆机构4采用两根连杆，即第一连杆41和第二连杆42，所述的第一连杆41和第二连杆42活动连接，此处方式，使第一连杆机构4的第一工件台1移动更加灵活，方便。

所述的第一连杆41和第二连杆42的活动连接处设置有第三电机93。第三电机93的作用是：辅助第一电机91来控制第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1的位置。当第一电机91带动第一连杆机构4的第一连杆41和第二连杆42运动时，第一电机91要控制第一连杆机构四个方向的移动，移动距离较长，而且速度较慢；采用第三电机93后，可以分别设定第一电机91和第三电机93的直线运动方向，分别控制第一连杆41和第二连杆42，使第一工件台1可以快速移动。当第一连杆41和第二连杆42的活动连接处出现死角或者卡住时，可以通过第三电机93来改变第一连杆41或者第二连杆42的运动方向。

所述的第一连杆机构4与第一参照体81的活动连接处设置有第五电机95。第五电机95可以辅助第一电机91或者第三电机93控制第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1的位置。

所述的第二连杆机构5包括第三连杆51和第四连杆52，所述的第三连杆51和第四连杆52活动连接。此种设计，不仅结构简单，而且第二连杆机构5采用两根连杆，即第三连杆51和第四连杆52，所述的第三连杆51和第四连杆52活动连接，此种方式，使第二工件台2移动更加灵活，方便。

所述的第三连杆51和第四连杆52的活动连接处设置有第四电机94。第四电机94的作用是：辅助第二电机92来控制第二连杆机构5的运动方向，从而移动第二工件台2的位置。当第二电机92带动第二连杆机构5的第三连杆51和第四连杆52运动时，第二电机92要控制第二连杆机构5四个方向的移动，移动距离较长，而且速度较慢；采用第四电机94后，可以分别设定第二电机92和第四电机94的直线运动方向，分别控制第三连杆51和第四连杆52，使第二工件台2可以快速移动。当第三连杆51和第四连杆51的活动连接处出现死角或者卡住时，可以通过第四电机94来改变第三连杆51或者第四连杆52的运动方向。

所述的第二连杆机构5与第二参照体82的活动连接处设置有第六电机96。第六电机96可以辅助第二电机92或者第四电机94控制第二连杆机构5的运动方向，从而移动第二工件台2的位置。

第一工件台1与第二工件台2进行交换过程如下：

图1是本发明连杆驱动工件台系统实施例1初始状态的结构示意图，通过移动第一工件台1和第二工件台2的位置，从而将位于基台3的对准区31的第一工件台1和位于基台3的曝光区32的第二工件台2进行交换。图2是本发明连杆驱动工件台系统实施例1交换过程的状态结构示意图，图3是本发明连杆驱动工件台系统实施例1交换后的状态结构示意图。

第一工件台1与第二工件台2的交换时，电机的控制方式有以下几种：

1)通过第一电机91改变第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第二电机92控制第二连杆机构5的运运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

2)通过第三电机93改变第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第四电机94控制第二连杆机构5的运运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

3)通过第五电机95改变第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第六电机96控制第二连杆机构5的运运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

4)通过第一电机91和第三电机93控制第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第二电机92和第四电机94控制第二连杆机构5的运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

5)通过第一电机91和第五电机95控制第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第二电机92和第六电机96控制第二连杆机构5的运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

6)通过第五电机95和第三电机93控制第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第六电机96和第四电机94控制第二连杆机构5的运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

7)通过第一电机91、第三电机93和第五电机95控制第一连杆机构4的运动方向，从而移动第一工件台1在基台3上的位置；通过第二电机92、第四电机94和第五电机96控制第二连杆机构5的运动方向，从而移动第二工件台2在基台3上的位置。

实施例2：

如图4所示，本发明连杆驱动工件台系统在实施例1的基础上，在所述的第一工件台1的一侧和第二工件台2的一侧分别活动连接有第一辅助连杆机构61和第二辅助连杆机构62，所述第一辅助连杆机构61的另一端与第三参照体83活动连接，所述的第二辅助连杆机构62的另一端与第四参照体84活动连接。第一工件台1移动时，由第一连杆机构4和第一辅助连杆机构61同时或者分时牵引，比单独使用第一连杆机构4移动第一工件台1时更加平稳，即增大第一工件台1在基台3上运行的平稳性。同理，第二工件台2移动时，由第二连杆机构5和第二辅助连杆机构62同时牵引，比单独单独使用第二连杆机构5移动第二工件台2时更加平衡，即增大第二工件台2在基台3上运行的平稳性。

所述的第一工件台1与第一辅助连杆机构61通过第一夹紧块71连接；所述的第二工件台2与第二辅助连杆机构62通过第二夹紧块72连接。当第一工件台1和第二工件台2进行交换时，可以断开第一夹紧块71与第一辅助连杆机构61的连接，使第一工件台1在基台3上的移动自由度更大。同理，当第一工件台和2第二工件台2进行交换时，可以断开第二夹紧块72与第二辅助连杆机构62的连接，使第二工件台2在基台3上的移动自由度更大。

上述实施例2中，第一工件台1与第二工件台2进行交换时，交换过程与实施例1的交换方式基本原理相同。

不同之处在于：在实施例2方式第一工件台与第二工件台进行交换时，可以通过第一夹紧块71使第一辅助连杆机构61与第一工件台1连接，或者断开第一辅助连杆机构61与第一工件台1连接的第一夹紧块71。同理，可以通过第二夹紧块72使第二辅助连杆机构62与第二工件台24的连接，或者断开第二辅助连杆机构62与第二工件台2连接的第二夹紧块72。

上述两种实施例中，第一至第四参照体均是静止不动的。

Claims

1.一种连杆驱动工件台系统，包括工件台，所述工件台通过气浮轴承设置在基台上；其特征在于：它还包括连杆机构，所述连杆机构的一端与所述的工件台活动连接，另一端与参照体活动连接；所述连杆机构至少一端还设置有驱动电机，所述驱动电机通过连杆机构带动工件台运动。

2.根据权利要求1所述的连杆驱动工件台系统，其特征在于：所述的连杆机构至少包括两根活动连接的连杆。

3.根据权利要求2所述的连杆驱动工件台系统，其特征在于：所述的连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述的第一连杆和第二连杆的活动连接处设置有驱动电机，所述驱动电机带动第一连杆和第二连杆运动。

4.根据权利要求1所述的连杆驱动工件台系统，其特征在于：它还包括辅助连杆机构，所述辅助连杆机构的一端通过夹紧块与所述的工件台连接，另一端与参照体活动连接，所述的夹紧块可夹紧或者松开辅助连杆机构。

5.根据权利要求3所述的连杆驱动工件台系统，其特征在于：所述辅助连杆机构至少包括两根活动连接的连杆。