[发明专利]基于主动平衡质量动线圈磁浮双工件台矢量圆弧换台方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造装备技术领域，主要涉及一种主动平衡质量动线圈磁浮双 工件台矢量圆弧回转换台方法及装置。

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。作为光刻机关键子系 统的工件台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、预处理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 术的牵扯到工件台在两个工位之间切换的问题，换台效率直接影响到光刻机工件台的运行 效率即光刻机的产率。如何在尽可能缩短换台时间的条件下减小换台对其他系统的干扰一 直是研究的重点。在传统双台切换过程中，工件台在曝光和预处理工序中一样为直线驱动， 双台专利US2001/0004105A1和W098/40791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 都产生不利影响。中国专利CN101609265提出了一种平面电机驱动的硅片台多台交换系统， 平面电机定子设置在基台顶部，动子设置在硅片台底部，相对于直线电机驱动不存在工件 台和驱动单元的分离；中国专利CN101694560中提出了一种采用气浮支撑永磁平面电机驱 动的双台交换系统，工件台采用平面电机驱动并通过气浮支撑，避免了前述换台过程中驱 动单元与工件台分离问题，减小了工件台运行阻力，减小了平面电机驱动电流，减小了散热 问题。

上述专利换台时采用直线换台方案，回转换台方案较直线换台方案有独特优势， 因此出现了采用回转换台的双工件台技术。中国专利CN101071275采用回转整个基台的方 式实现双工件台的换位，简化了系统结构，同时两个工件台运动无重叠区域，避免了碰撞安 全隐患。但是通过回转整个基台实现工件台换位存在转动惯量大，大功率回转电机精密定 位困难和发热量大引起系统温升等问题，同时回转半径大，使光刻机主机结构显著增大。中 国专利CN102495528在基台中心采用一种回转转接台完成双工件台换台，换台分为三个节 拍，提高了换台效率，但回转换台机构结构复杂，回转定位精度较低。

工件台的位置测量精度直接影响到光刻机工件台的定位精度，进而影响到光刻机 的最小线宽。工件台在运动过程中速度较大，测量方案必须满足高速测量和精度要求，在美 国专利US6498350B2和US20100279232A1中采用多个激光干涉仪来实现一个工件台的位置 测量，采用激光干涉仪测量精度高、工作距离长，但是测量光路过长，对湿度和空气紊流所 引起误差非常敏感，而且成本较高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种基于主动平衡质量动线圈磁浮双工 件台矢量圆弧回转换台方法及装置，达到实现工件台单节拍快速弧线换台、减少换台环节、 缩短换台时间、有效提高了光刻机产率的目的。

本发明的目的是这样实现的：