一種用于晶圓曝光的工件臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種工件臺，特別涉及一種用于晶圓曝光的工件臺。
【背景技術】
[0002]用于晶圓曝光的精密工件臺，特別是大行程的精密工件臺是集精密機械、精密測量、運動控制等多項技術于一體的復雜系統(tǒng)，將一個大的曝光面積分解成多個可以在視場范圍內(nèi)曝光的部分，通過控制工件臺對硅片多次曝光實現(xiàn)大面積的光刻，其定位精度決定著套刻精度，并影響光刻線寬尺寸，其步進速度決定了產(chǎn)率。
[0003]精密定位工件臺必須具有快速步進以提高曝光效率、精確定位以實現(xiàn)高精度的圖形切換和大行程運動以實現(xiàn)大面積曝光適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，工件臺控制系統(tǒng)及其有效補償是獲得高性能、高產(chǎn)率的重要條件，因此高精度、高速度和大行程將是今后工件臺技術發(fā)展的必然趨勢。
[0004]現(xiàn)有技術中揭示了一種調(diào)平調(diào)焦機構及使用所述機構的微動臺和工件臺，這種調(diào)平調(diào)焦機構通過在承載曝光臺的調(diào)平調(diào)焦板上連接水平向微調(diào)裝置，使得曝光臺可以在水平方向上微調(diào)；在水平向微調(diào)裝置的下方設置垂向驅(qū)動裝置，使得底板在垂直方向上精確移動，此外還設置支撐部，用于支撐調(diào)平調(diào)焦板、水平向微調(diào)裝置以及垂直驅(qū)動裝置，使用這種調(diào)平調(diào)焦機構的微動臺包括放置在調(diào)平調(diào)焦機構上的曝光臺，兩者之間通過氣浮區(qū)域和真空區(qū)域連接；所述工件臺包括上述微動臺，以及設置在微動臺下方的X、Y向驅(qū)動結構，以及在X、Y向驅(qū)動結構下方設置的大理石基座，X、Y向驅(qū)動結構通過氣浮裝置浮于大理石基座上。這種曝光工件臺中的調(diào)平調(diào)焦機構由于水平向微調(diào)裝置與垂向驅(qū)動裝置分開，這樣使得在兩個方向加速運動不會互相影響，提高運動精度。
[0005]但是，這種工件臺中的垂向驅(qū)動裝置由于采用滑動裝置，在垂直運動中容易有機構平行度不穩(wěn)定的情況，此外在工作過程中對于機構的運動距離的測量無法進行實時監(jiān)測，導致設定的位移與實際位移之間產(chǎn)生誤差，因此有必要發(fā)明一種可以實時監(jiān)測裝置運動位置的位移，并且可以改善機構垂直運動中平行度不穩(wěn)定的問題的工件臺，用于適應精密性要求更高、行程要求越大、速度要求更快的曝光工藝。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種在垂向機構中設置凸輪驅(qū)動單元并且分別在硅片交接機構、旋轉(zhuǎn)機構、垂向機構以及XY方向移動臺上設置實時監(jiān)測運動位置的光柵尺的工件臺，用來解決機構垂直運動中平行度不穩(wěn)定以及設定位移和實際位移之間有誤差的問題。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型所提供一種用于晶圓曝光的工件臺，從上至下依次包括曝光旋轉(zhuǎn)機構、XY方向移動臺以及大理石基座，所述曝光旋轉(zhuǎn)機構從上至下依次包括硅片交接機構、旋轉(zhuǎn)機構、垂向機構以及氣足系統(tǒng)，所述XY方向移動臺主要由三個相互獨立的第一 X向永磁直線電機、第二 X向永磁直線電機和Y向永磁直線電機組成，其中，所述垂向機構在底板上安裝有凸輪驅(qū)動單元，用于減少垂向機構設計時垂直方向的公差。
[0008]作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)機構設置有光柵尺，用于測量位于所述旋轉(zhuǎn)機構上的吸盤在X、Y和Z三個方向上的移動距離。
[0009]作為優(yōu)選，所述垂向機構在底板上安裝有三組凸輪驅(qū)動單元，并通過三角簧片將所述凸輪驅(qū)動單元固定在一起。
[0010]作為優(yōu)選，每兩個所述凸輪驅(qū)動單元之間設置垂向光柵尺，所述垂向機構的左側(cè)部與后部都安裝有反射鏡。
[0011]作為優(yōu)選，所述凸輪驅(qū)動單元分別安裝在所述底板上的垂向調(diào)整墊的斜面上，所述垂向調(diào)整墊前側(cè)安裝有調(diào)整螺釘，所述凸輪驅(qū)動單元中的凸輪安裝在凸輪座中，所述凸輪的半徑范圍在14.5mm到18mm之間。
[0012]作為優(yōu)選，所述硅片交接機構采用光斷續(xù)器作為電氣限位，在所述光斷續(xù)器后安裝橡膠墊作為機械限位。
[0013]作為優(yōu)選，所述三個相互獨立的第一 X向永磁直線電機、第二 X向永磁直線電機和Y向永磁直線電機在同一平面上排列形成“工”字形狀，所述Y向永磁直線電機位于所述第一 X向永磁直線電機與所述第二 X向永磁直線電機中間，并垂直于所述第一 X向永磁直線電機與所述第二 X向永磁直線電機。
[0014]作為優(yōu)選，所述第一 X向永磁直線電機、第二 X向永磁直線電機和Y向永磁直線電機為三相或者多相永磁直線電機。
[0015]作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)機構采用傳感器作為電氣限位，在與所述電氣限位相距半個圓周處設置機械限位。
[0016]作為優(yōu)選，所述XY方向移動臺兩側(cè)的所述第一 X向永磁直線電機通過第一 X向浮動側(cè)板浮于所述大理石基座一側(cè)，所述第一 X向永磁直線電機與第一 X向浮動側(cè)板中間夾有第一 X向陶瓷導軌，所述第二 X向永磁直線電機通過第二 X向浮動側(cè)板浮于所述大理石基座的另一側(cè)，所述第二 X向永磁直線電機與所述第二 X向浮動側(cè)板之間夾有第二 X向陶瓷導軌，所述第一 X向陶瓷導軌與所述第二 X向陶瓷導軌分別與Y向橫梁陶瓷導軌固定連接，所述第二 X向陶瓷導軌中部設置X向光柵尺，所述Y向橫梁陶瓷導軌中部設置Y向光柵尺。
[0017]作為優(yōu)選，所述XY方向移動臺中的第一 X向浮動側(cè)板為第一 X向氣浮側(cè)板，所述第二 X向浮動側(cè)板為第二 X向氣浮側(cè)板。
[0018]作為優(yōu)選，所述XY方向移動臺中的第一 X向浮動側(cè)板為第一 X向磁浮側(cè)板，所述第二 X向浮動側(cè)板為第二 X向磁浮側(cè)板。
[0019]作為優(yōu)選，采用激光干涉儀獲取X、Y向位置和速度的信息，用于補償X向光柵尺和Y向光柵尺的數(shù)據(jù)誤差.
[0020]作為優(yōu)選，在所述XY方向移動臺上X與Y方向運動的電氣限位為傳感器，機械限位為緩沖器。
[0021]作為優(yōu)選，所述氣足系統(tǒng)設置在所述XY方向移動臺上并與所述大理石基座的暴露部分形成氣膜，所述氣足系統(tǒng)由氣足底板和兩側(cè)氣足側(cè)板組成，所述氣足底板氣浮面與大理石基座形成氣膜，所述氣足底板的四角為開泄壓槽，氣浮區(qū)域在所述開泄壓槽內(nèi)部聯(lián)通，所述開泄壓槽周圍分布著真空吸附區(qū)域，分布在四角的每個所述真空吸附區(qū)域中各自設有一個真空吸附孔。
[0022]作為優(yōu)選，所述大理石基座在與所述氣足系統(tǒng)接觸的氣浮區(qū)域的變形量小于I μ m0
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:本實用新型在曝光臺中的垂向機構中設置凸輪驅(qū)動單元，在凸輪座的下方設置垂向調(diào)整墊，利用凸輪滾動保證機構整體垂向運動時平行度的穩(wěn)定性；在旋轉(zhuǎn)機構、垂向機構以及XY方向移動臺中設置實時監(jiān)測位置的光柵尺，使得曝光工件臺在工作過程中，可以監(jiān)測運動后的實時位置，產(chǎn)生相應的調(diào)整，避免由于實際位移與設定位移產(chǎn)生的誤差而導致曝光精度下降，因此這種工件臺具有運動精度高、可以實時監(jiān)測的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型提供的工件臺中硅片交接機構的示意圖；
[0025]圖2為本實用新型提供的工件臺中旋轉(zhuǎn)機構的示意圖；
[0026]圖3為圖2中旋轉(zhuǎn)機構預載磁鐵分布示意圖；
[0027]圖4為本實用新型提供的工件臺中垂向機構的示意圖；
[0028]圖5為圖4中凸輪驅(qū)動單元的放大圖；
[0029]圖6為本實用新型提供的工件臺氣足系統(tǒng)中氣足底板的氣浮面示意圖；
[0030]圖7為本實用新型提供的XY方向移動臺的示意圖。
[0031]圖中所示:110、硅片交接機構，111、安裝板，112、音圈電機，113、垂直運動導軌，114、光柵尺，115、光斷續(xù)器，116、橡膠墊，120、旋轉(zhuǎn)機構，121、吸盤，1211、吸盤座，122、直線電機，123、弧形氣浮，124、機械限位，125、測量光柵尺，126、邊緣保護環(huán)，1261、邊緣保護環(huán)擋塊，1262保護環(huán)驅(qū)動氣缸、127、電氣限位，128、預載磁鐵，130、垂向機構，131、底板，132、凸輪驅(qū)動單元，1321、凸輪，1322、凸輪座，133、反射鏡，134、三角簧片，135、凸輪調(diào)整機構，136、調(diào)整螺釘，137、垂向調(diào)整墊，138、垂向光柵尺，140、氣足系統(tǒng)，141、氣足底板，142、開泄壓槽，143、氣浮區(qū)域，144、真空吸附區(qū)域，145、真空吸附孔，200、XY方向移動臺，210、第一 X向永磁直線電機，211、第一 X向氣浮側(cè)板，212、第一 X向陶瓷導軌，213、X向光柵尺，220、第二 X向永磁直線電機，221、第二 X向氣浮側(cè)板，222、第二 X向陶瓷導軌，230、Y向永磁直線電機，231、Y向橫梁陶瓷導軌，232、Y向氣浮側(cè)板，240、緩沖器，300、大理石基座。
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0033]實施例一
[0034]請參考圖1至7，本實用新型所提供的工件臺從上至下依次包括曝光旋轉(zhuǎn)機構、XY方向移動臺200、大理石基座300，其中曝光旋轉(zhuǎn)機構從上至下依次包括硅片交接機構110、旋轉(zhuǎn)機構120、垂向機構130以及氣足系統(tǒng)140，XY方向移動臺200主要由三個相互獨立的在同一平面上排列形成“工”字形狀的長行程第一 X向永磁直線電機210、第二 X向永磁直線電機220和Y向永磁直線電機230組成，所述Y向永磁直線電機230位于所述第一 X向直線永磁電機210與所述第二 X向永磁直線電機220中間，并垂直于所述第一 X向永磁直線電機210與所述第二 X向永磁直線電機220，具體結構如下:
[0035]請參考圖1所示，所述硅片交接機構110固定在安裝板111上，所述安裝板111上中間設置音圈電機112，所述音圈電機驅(qū)動112 —邊是垂向運動導軌113，所述垂向運動導軌113為單側(cè)導軌導向，降低了機械裝配平行度和共面度的要求，同時也降低了成本縮短了工時，所述垂向運動導軌113里的滑塊與所述音圈電機112的線圈連接，當所述硅片交接機構110接受命令時，所述娃片交接機構110在20mm行程范圍內(nèi)按指令運動到多個指定位置，包括交接晶圓片位置。所述硅片交接機構110垂向由光柵尺114對位置進行檢測，使用光斷續(xù)器115作為電氣限位，機械限位為橡膠墊116，安裝在電氣限位之后。
[0036]請參考圖2，所述旋轉(zhuǎn)機構120中間是吸盤121，位于吸盤座1211上，圍繞著所述吸盤座1211分布著直線電機122、弧形氣浮123、機械限位124、測量光柵尺125、邊緣保護環(huán)126、邊緣保護環(huán)擋塊1261、電氣限位127以及保護環(huán)驅(qū)動氣缸1262，其中所述測量光柵尺125測量的是直線位移，然后換算成旋轉(zhuǎn)位移；兩個固定的邊緣保護環(huán)擋塊1261實現(xiàn)邊緣保護環(huán)126的定位功能；所述吸盤121通過內(nèi)部的真空環(huán)槽，實現(xiàn)硅片承載和曝光時固定功能，所述吸盤121可以兼容6、8、12寸硅片；所