[发明专利]一种基于同步齿轮调向的双工件台回转交换装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造装备技术领域，主要涉及一种基于同步齿轮调向的双工件台回转交换装置。

背景技术

光刻机是极大规模集成电路制造中重要的超精密装备之一。光刻机的分辨率和套刻精度决定了集成电路芯片的最小线宽，同时光刻机的产率则极大的影响集成电路芯片的生产成本，而作为光刻机关键子系统的工件台又在很大程度上决定了光刻机的分辨率、套刻精度和产率。

产率是光刻机发展的主要追求目标之一。在满足分辨率和套刻精度的条件下，提高工件台运行效率进而提高光刻机产率是工件台技术的发展方向。提高工件台运行效率最直接的方式就是提高工件台的运动加速度和速度，但是为保证原有精度，速度和加速度不能无限制提高。最初的工件台只有一个硅片承载装置，光刻机一次只能处理一个硅片，全部工序串行处理，生产效率低。为此有人提出了双工件台技术，这也是目前提高光刻机生产效率的主流技术手段。双工件台技术在工件台上设有曝光工位，预处理工位两个工位和两个工件台，曝光和测量调整可并行处理，大大缩短了时间，提高了生产效率。目前的代表产品为荷兰ASML公司基于TwinScan技术即双工件台技术的光刻机。

提高双工件台的运行效率是目前光刻机工件台技术的发展目标之一。双工件台技术牵涉到工件台在两个工位之间切换的问题，换台效率直接影响双工件台的运行效率以及光刻机的产率。如何在尽可能缩短换台时间的条件下减小换台对其它系统的干扰一直是研究的重点。在传统双台切换过程中，工件台与曝光和预处理工序中一样为直线驱动。例如双工件台专利US2001/0004105A1和WO98/40791中，每个工件台有两个可交换配合的单元来实现双台的交换，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，在换台过程中工件台与驱动单元会出现短暂的分离，对工件台的定位精度产生较大影响。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，但是工件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，在工件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装置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，两个工件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。在对光刻机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。因此目前的双台直线换台方案有待改进。