[发明专利]过梁式单/双导轨双驱步进扫描双工件台交换装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造装备技术领域，主要涉及一种过梁式单/双导轨双驱步进扫描双工件台交换装置与方法。

背景技术

光刻技术是通过曝光的方法将掩模版上的图形转移到涂覆于硅片表面的光刻胶上，利用后续的显影、刻蚀等技术将光刻胶上的图形转移到硅片上。光刻机是光刻技术中重要的超精密系统型工程设备之一，其整体性能对于整个光刻工艺具有非常重要的作用。工件台的主要作用是在高速和高加速度的条件下承载晶圆实现纳米级定位，完成光刻过程中的上下片、预对准、对准等工序，同时与掩模台配合完成曝光动作。工件台技术对于提高光刻机分辨率、套刻精度和产率具有至关重要的作用。

产率是光刻机产业化发展的主要追求目标之一。为了提高产率，避免频繁更换晶圆，目前晶圆直径从150m、200mm逐步增加到目前的300mm。在晶圆直径增大的同时，工件台的运动速度和运动加速度也进行了相应的提高。工件台的运动速度和运动加速度的提高对纳米级定位提出更大的考验，对整体性能造成很大影响。为了进一步提高产率，从减小对准测量的时间出发，有人提出双工件台技术，即在工件台上设定曝光工位和预对准工位，两个硅片台分别位于曝光工位和预对准工位，采用这种方式实现预对准和曝光的同时进行。荷兰ASML公司的TwinScan系统是国际上最早提出的双工件台系统，基于TwinScan技术(即双工件台技术)光刻机也是目前最具有代表性的双工件台光刻机。采用双工件台技术可以很大的提高光刻机的运行效率，提高产率。不同的公司采用不同的实现方法。双台专利WO98/40791中，每个硅片台结构中有两个可交换配合的单元来实现双台的交换，实现预处理和曝光的同时独立工作，提高了生产效率。但是由于硅片台与导轨采用耦合连接方式，在交换过程中硅片台与驱动单元会存在短暂的分离，对硅片台的定位精度造成影响。专利US2001/0004105A1中，采用双台交换技术，实现在不提高硅片台运动速度的前提下提高了产率，但由于硅片台与导轨之间也采用耦合连接方式，同样在换台过程中同样会出现硅片台与驱动单元的短暂分离，影响硅片台的定位精度。同时运动单元和导轨较长，运动质量较大，对于运动速度和加速度的提高都产生不良影响。专利CN101231471A中，采用H型驱动单元与过渡承接装置上的摩擦轮对接，以避免导轨对接精度问题，但是硅片台在换台时需要等待驱动单元与摩擦轮完成对接后才可进行换台操作，对产率带来很大影响。专利CN1828427A中，在预处理工位设置了一个X向导轨，曝光工位设置有两个X向导轨，实现两个工位的并行工作，但由于驱动单元固定在基座上，在硅片台运动时会有较大力传递到基座上，对整体带来不良影响。

上述方案中，换台时都没有考虑换台时导向驱动单元的运动对效率的影响。从换台节拍上考虑都采用五节拍形式，即在换台过程中，两个硅片台需要停留一段时间使得抓卡装置完成交换，从而完成换台工作。在对产率要求越来越高的情况下，抓卡装置的交换时间也会对产率产生很大的影响。专利CN101201555中，利用传送带和对接滑块完成换台过程，运动节拍少，操作维护简单，但传送带机构和对接滑块固定在基台上，因此在换台过程中，会有较大的力作用在基台上，对整体动态性能影响较大。专利CN1485694中，利用Y向直线电机和直线导轨的对接完成换台操作，但由于基台中间的间隙过大而引入桥接装置，使得运动节拍增加，增加了换台时间，同时X向直线电机磁钢部分固定在基台上，换台时运动部件的运动会对基台产生较大的反作用力，进而影响整个系统的动态性能。专利CN101770181中利用置换单元的对接完成换台工作，但其导向装置固定在基台上，在换台运动中，运动部件会对基台产生较大的反作用力，进而影响整个系统的动态性能。因此目前的双台方案有待改进。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种过梁式单/双导轨双驱步进扫描双工件台交换装置与方法，通过XY双向双导轨同时驱动硅片台做曝光运动，有效的改善因为单导轨两端驱动时因驱动力偏差引起的导轨扭矩，进而有效改善该扭转引起的位置偏差和形变偏差，提高硅片台曝光运动的精度；同时，本发明采用一体化设计方案，避免了现有双工件台交换过程中抓卡和换卡动作和节拍，整个交换过程只需要三个节拍，大大缩短了双台交换所需要的时间，提高了光刻机的生产效率。

本发明的技术方案如下：