[发明专利]一种基于双导轨双驱的三节拍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，主要涉及一种基于双导轨双驱的三节拍双工件台交换装置与方法。

背景技术

光刻机是半导体芯片制造中重要的超精密系统型工程设备之一，步进扫描式作为目前主流的光刻技术，其对工件台的运动性能提出更高的要求。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。提高产率采取的措施主要有两种：一是增大晶圆直径，提高晶圆利用率；二是提高工件台和掩模台的运动速度，减少单片晶圆的加工时间。目前晶圆直径从150m、200mm逐步增加到了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。为此提出双工件台技术，即在工件台上设定曝光工位和预对准工位，两个工件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，从而缩短整体时间，提高加工效率。

提高双工件台的运行效率是目前光刻机工件台技术发展的目标之一，其中提高双工件台运行效率涉及到工件台在曝光工位和预对准工位的切换。换台效率对双工件台的运行效率以及光刻机产率产生直接影响。双台专利WO98/40791中，每个工件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。但是由于工件台与导轨采用耦合连接方式，在交换过程中工件台与驱动单元会存在短暂的分离，对工件台的定位精度造成影响。专利US2001/0004105A1中，采用双台交换技术，实现在不提高工件台运动速度的前提下提高了产率，但由于工件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工件台与驱动单元的短暂分离，影响工件台的定位精度。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CN101571676避免了工件台与导轨之间的耦合结构，对于系统精度产生有利影响。但是该换台方案占用较大的空间，对于空间尺寸要求较高的光刻机存在一定制约。专利CN1485694既避免了换台过程中工件台与导轨的分离，又节约了利用空间，解决了上述提到的问题，但是该专利中的结构对于运动部件传递到基台上的作用力无法减小，因此对整体的动态性能会产生不利影响。上述方案中换台时都没有考虑换台时导向装置的运动对效率的影响。在换台过程中，两个工件台需要停留一段时间使得换台动作顺利完成，即换台过程中需要五个运动节拍。在对产率要求越来越高的情况下，工件台的停留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

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于双导轨双驱的三节拍双工件台交换装置与方法，此系统两个工件台分别采用独立的三节拍控制，同时曝光工位和预对准工位采用双导轨双驱技术，可达到降低了双台交换时间、提高换台效率和光刻机产率、明显改善系统的结构刚度和角刚度、有利于改善步进扫描精度和对准精度的目的。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于双导轨双驱的三节拍双工件台交换方法，步骤如下：