[發明專利]一種光刻機硅片臺雙臺交換系統

有效

• 申請號: 200910131505.0
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101551598A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 朱煜;張鳴;汪勁松;田麗;徐登峰;尹文生;段廣洪;胡金春
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種光刻機硅片臺雙臺交換系統，該系統應用于半導體光刻機中，屬于半導體制造設備技術領域。

背景技術

在集成電路芯片的生產過程中，芯片的設計圖形在硅片表面光刻膠上的曝光轉印(光刻)是其中最重要的工序之一，該工序所用的設備稱為光刻機(曝光機)。光刻機的分辨率和曝光效率極大的影響著集成電路芯片的特征線寬(分辨率)和生產率。而作為光刻機關鍵系統的硅片超精密運動定位系統(以下簡稱為硅片臺)的運動精度和工作效率，又在很大程度上決定了光刻機的分辨率和曝光效率。

步進掃描投影光刻機基本原理如圖1所示。來自光源45的深紫外光透過掩模版47、透鏡系統49將掩模版上的一部分圖形成像在硅片50的某個Chip上。掩模版和硅片反向按一定的速度比例作同步運動，最終將掩模版上的全部圖形成像在硅片的特定芯片(Chip)上。

硅片臺運動定位系統的基本作用就是在曝光過程中承載著硅片并按設定的速度和方向運動，以實現掩模版圖形向硅片上各區域的精確轉移。由于芯片的線寬非常小(目前最小線寬已經達到45nm)，為保證光刻的套刻精度和分辨率，就要求硅片臺具有極高的運動定位精度；由于硅片臺的運動速度在很大程度上影響著光刻的生產率，從提高生產率的角度，又要求硅片臺的運動速度不斷提高。

傳統的硅片臺，如專利EP?0729073和專利US?5996437所描述的，光刻機中只有一個硅片運動定位單元，即一個硅片臺。調平調焦等準備工作都要在上面完成，這些工作所需的時間很長，特別是對準，由于要求進行精度極高的低速掃描(典型的對準掃描速度為1mm/s)，因此所需時間很長。而要減少其工作時間卻非常困難。這樣，為了提高光刻機的生產效率，就必須不斷提高硅片臺的步進和曝光掃描的運動速度。而速度的提高將不可避免導致系統動態性能的惡化，需要采取大量的技術措施保障和提高硅片臺的運動精度，為保持現有精度或達到更高精度要付出的代價將大大提高。

專利W098/40791(公開日期：1998.9.17；國別：荷蘭)所描述的結構采用雙硅片臺結構，將上下片、預對準、對準等曝光準備工作轉移至第二個硅片臺上，且與曝光硅片臺同時獨立運動。在不提高硅片臺運動速度的前提下，曝光硅片臺大量的準備工作由第二個硅片臺分擔，從而大大縮短了每片硅片在曝光硅片臺上的工作時間，大幅度提高了生產效率。然而該系統存在的主要缺點在于硅片臺系統的非質心驅動問題。

本申請人在2007年申請的發明專利“一種光刻機硅片臺雙臺交換系統”(公開號：CN101101454)公開了一種光刻機的雙臺交換系統，其具有結構簡單，空間利用率高等優點，進而提高光刻機的曝光效率。但是該雙硅片臺系統也存在一些問題，一是由于多處采用氣浮軸承結構，對于零部件的加工和裝配的精度都要求微米級以上；二是硅片臺的外型尺寸一致性要求高；三是參與交換的導軌之間很難安裝用于檢測相互位置的傳感器，上直線導軌之間可能發生碰撞。

發明內容

針對現有技術的不足和缺陷，本發明的目的是提供一種新的光刻機硅片臺雙臺交換系統，以克服已有硅片臺雙臺交換系統結構復雜以及要求極高的加工和裝配精度等缺點，使其具有結構簡單，空間利用率高以及交換時不會發生雙自由度驅動單元的上直線導軌之間發生碰撞等優點，進而提高光刻機的曝光效率。

本發明的技術方案如下：

一種光刻機硅片臺雙臺交換系統，該系統含有運行于曝光工位6的第一硅片臺10和運行于預處理工位7的第二硅片臺12，每個硅片臺分別由一個六自由度微動臺承載，硅片臺和六自由度微動臺構成一個硅片臺組，六自由度微動臺采用洛倫茲電機驅動，所述的兩個硅片臺設置在一長方形基臺上表面2，設長邊為X方向，短邊為Y方向，在基臺1兩長邊分別設有X方向第一雙自由度驅動單元21a和X方向第二雙自由度驅動單元21b，兩短邊分別設有Y方向第一雙自由度驅動單元22a和Y方向第二雙自由度驅動單元22b，雙自由度驅動單元由上直線電機和下直線電機進行驅動，其特征在于：每個硅片臺組的六自由度微動臺有上下兩層驅動器，上層為水平方向驅動器，下層為垂直方向驅動器，上層驅動器實現X方向、Y方向和繞Z軸旋轉的運動，下層驅動器實現Z方向、繞X軸旋轉和繞Y軸旋轉的運動；六自由度微動臺基座62與X方向第一雙自由度驅動單元21a的推桿35固定，六自由度微動臺上層驅動器的定子線圈63與Y方向第一雙自由度驅動單元22a的推桿35固定；