[發明專利]光刻機硅片臺雙臺交換系統及其交換方法

有效

• 申請號: 200910241909.5
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101727019A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 朱煜;張鳴;徐登峰;汪勁松;董立立;胡金春;尹文生;楊開明;段廣洪;馬競;張利
• 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 11327
• 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及其交換方法，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(以下簡稱為硅片臺系統)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26的深紫外光透過掩模版27、透鏡系統28將掩模版上的一部分圖形成像在硅片29的某個特定芯片(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，就必須要求硅片臺具有極高的運動定位精度；另外，硅片臺的運動速度在很大程度上影響著光刻的生產率，因此必須不斷提高硅片臺的運動速度以提高生產率。?

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其上面完成，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。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地導致系統動態性能的惡化，因此需要采取大量的技術措施保障和提高硅片臺的運動精度，且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是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，具有結構簡單、曝光效率高等優點。但是該雙硅片臺交換系統也存在一些問題，一是在硅片臺交換時氣浮軸承需交換導向面，導致對硅片臺尺寸一致性有極高的精度要求，零部件的加工和裝配的精度都要求微米級以上；二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，直線導軌之間可能發生碰撞；三是硅片臺系統非質心驅動；四是硅片臺系統的空間利用率還不夠高等。?

發明內容

本發明針對現有光刻機硅片臺雙臺交換系統存在的不足和缺陷，提出一種光刻機硅片臺雙臺交換系統及交換方法，以克服現有硅片臺雙臺交換系統非質心驅動、空間利用率還不夠高、以及加工和裝配精度要求極高等缺點，使其具有結構簡單、空間利用率較高以及交換時不會發生直線導軌間相互碰撞等優點，進一步提高光刻機的效率。?

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的第一硅片臺、運行于預處理工位的第二硅片臺、基臺、第一X方向直線導軌、第二X方向直線導軌、第一單自由度輔助驅動單元、第二單自由度輔助驅動單元、第三單自由度輔助驅動單元、第四單自由度輔助驅動單元、第一Y方向導軌、第二Y方向導軌、第一硅片臺輔助驅動單元和第二硅片臺輔助驅動單元，第一Y方向導軌穿過第一硅片臺，第二Y方向導軌穿過第二硅片臺；其特征在于：所述系統還含有設置在第一X方向直線導軌上的第一主驅動單元和設置在第二X方向直線導軌上的第二主驅動單元；所述的第一主驅動單元具有沿X方向的移動自由度和垂直于基臺平面的轉動自由度，所述的第一主驅動單元與第一Y方向導軌的一端相聯，第一Y方向導軌的另一端與第三單自由度輔助驅動單元或第四單自由度輔助驅動單元對接；所述的第二主驅動單元具有沿X方向的移動自由度，第二主驅動單元與第二Y方向導軌的一端相聯，導軌的另一端與第一單自由度輔助驅動單元或第二單自由度輔助驅動單元對接；所述的Y方向導軌與單自由度輔助驅動單元采用分離式結構，在兩硅片臺位置交換時斷開。?