一种具有多工位的光刻机工件台交换装置

本发明属于半导体制造装备，涉及一种交换装置，特别是一种具有多工位的光刻机工件台交换装置。

背景技术：

1、光刻机工件台与双工件台的研究背景和进展是半导体制造领域中一个非常关键的议题。工件台作为光刻机的核心部件，其性能直接影响到芯片制造的质量和效率。随着晶圆尺寸的增加，工件台需要在更大的行程范围内实现极高的定位精度，通常在百毫米的行程下达到纳米级的精度。而现有技术中的光刻机，通常只有一个工件台，这意味着在晶圆进行曝光的同时，无法进行下一片晶圆的准备。

2、中国专利(cn 101963763 b)公开了一种半导体制造设备技术中的高精度双工件台交换装置，该装置特别设计了一个具有双驱双桥结构的换台工位。中国专利(cn201181389y)公开了一种半导体制造设备领域的光刻机硅片台双台交换系统，该系统包括一个位于预处理工位的硅片台和一个位于曝光工位的硅片台。在这两个工位上，分别配备了一个h型驱动单元，该单元由两个x方向的直线电机和y方向的直线电机构成，负责驱动硅片台在各自工位上沿x轴和y轴方向移动。中国专利(cn 101727019 a)公开了一种光刻机硅片台双台交换系统及其交换方法，该系统由两个硅片台、基台、x轴直线导轨、y轴直线导轨、硅片台辅助驱动单元和四个单自由度辅助驱动单元组成。系统还特别包括了两个主驱动单元，第一主驱动单元安装在第一x轴直线导轨上，第二主驱动单元安装在第二x轴直线导轨上。

3、根据上述双工件台交换装置/系统的描述可知，驱动工件台横向移动的结构与纵向移动的结构之间是相互连接的，这样就会导致误差的累计，从而影响工件台移动的精确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能够提高工件台精准定位的光刻机工件台交换装置。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种具有多工位的光刻机工件台交换装置，包括：

3、下底座，并在下底座上设置有多条正交的第一条形凹槽和第二条形凹槽，且第一条形凹槽沿x轴方向设置，第二条形凹槽沿y轴方向设置，其中，第一条形凹槽的槽底所在的平面与第二条形凹槽的槽底所在的平面存在高度差；

4、第一滑移结构，包括沿第一条形凹槽的长度方向并在第一条形凹槽的槽底铺设连接第一滑轨，并在第一滑轨上滑移连接有第一滑块；

5、第二滑移结构，包括沿第二条形凹槽的长度方向并在第二条形凹槽的槽底铺设连接第二滑轨，并在第二滑轨上滑移连接有第二滑块；

6、粗调驱动组件，包括第一直线电机和第二直线电机，且第一直线电机包括连接于第一条形凹槽槽壁上的第一直线电机定子，和连接于第一滑块上的第一直线电机动子，第二直线电机包括连接于第二条形凹槽槽壁上的第二直线电机定子，和连接于第二滑块上的第二直线电机动子；

7、至少两个微动台，与第一滑块和第二滑块对应相连，且微动台包括底板、微调驱动组件以及载台，该微调驱动组件夹持在底板与载台之间，其中，微调驱动组件的边缘与底板相连，微调驱动组件的中部与载台相连，且其中一个微动台作为晶圆的曝光位置，另一个微动台作为晶圆的上下料和校准位置。

8、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，以第一滑轨和第二滑轨的交汇位置为基点，第一滑轨上在基点的两侧各滑接有一个所述第一滑块，第二滑轨上在基点的两侧各滑接有一个所述第二滑块，且微动台的一组对边夹持在两个第一滑块之间，微动台的另一组对边夹持在两个第二滑块之间，其中，微动台与两个第一滑块之间，或者微动台与两个第二滑块之间的夹持连接为可分离式连接，微动台通过第一直线电机在x轴方向上的单一平动，或者通过第二直线电机在y轴方向上的单一平动，或者通过第一直线电机和第二直线电机分别在x轴方向和y轴方向上的双向平动。

9、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，第一滑块包括与第一滑轨形成滑移配合的滑座，并在滑座上连接有支座，其中，支座上设置有滚轮，该滚轮与微调驱动组件上的卡槽滚动配合，且滚轮的轴线方向与滑座的移动方向相互垂直。

10、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，微调驱动组件包括分别设置于x轴方向上的第一压电陶瓷堆叠致动器和设置于y轴方向上的第二压电陶瓷堆叠致动器，以及柔性结构，且该柔性结构包括金属板，通过线切割的方式将金属板切割成呈回字形设置的固定板和活动板，该固定板与活动板之间通过多个呈菱形设置的放大结构相连，其中，固定板通过紧固件与底板相连，活动板通过紧固件与载台相连，第一压电陶瓷堆叠致动器和第二压电陶瓷堆叠致动器安装于放大结构内，放大结构中与活动板相连的一端为输出端，放大结构中与固定板相连的一端为固定端，放大结构中的另外两个端为输入端，其中，第一压电陶瓷堆叠致动器的两端和第二压电陶瓷堆叠致动器的两端分别与对应放大结构中的两个输入端对应相连。

11、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，第一压电陶瓷堆叠致动器的两端分别与对应放大结构的两端之间设置有第一倾斜运动块；第二压电陶瓷堆叠致动器的两端分别与对应放大结构的两端之间设置有第二倾斜运动块，其中，通过第一倾斜运动块和第二倾斜运动块调整载台的水平度。

12、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，位于x轴轴线上的第一压电陶瓷堆叠致动器的数量为一个，并设置于x轴的轴线上，且第一压电陶瓷堆叠致动器的两端连线与y轴轴线相互平行；位于y轴轴线上的第二压电陶瓷堆叠致动器的数量为两个，两个第二压电陶瓷堆叠致动器以y轴轴线呈对称设置于微动台同一侧，每个第二压电陶瓷堆叠致动器的两端连线与x轴轴线相互平行。

13、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，还包括，

14、上底座，且该上底座与下底座呈上下设置，在上底座上设置有第三条形凹槽，其中，第三条形凹槽的开口方向与第一条形凹槽或者第二条形凹槽的开口方向相对设置，且第三条形凹槽的两端横跨相邻两条第一条形凹槽；

15、第三滑移结构，包括沿第三条形凹槽的长度方向并在第三条形凹槽的槽底铺设连接第三滑轨，并在第三滑轨上滑移连接有两个第三滑块，其中，两个第三滑块可对微动台进行夹持；

16、第三直线电机，包括连接于第三条形凹槽槽壁上的第三直线电机定子，和连接于第三滑块上的第三直线电机动子。

17、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，第一滑移结构、第二滑移结构以及第三滑移结构的结构相同，第一直线电机、第二直线电机以及第三直线电机的结构相同。

18、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，当微动台的数量为两个时，第一滑轨、第二滑轨以及第三滑轨在下底座上的投影拼接形成“日”字形，且曝光位置与校准位置分别位于“日”字形中间一横的两端，通过第一直线电机、第二直线电机以及第三直线电机使得两个微动台沿顺时针方向或者逆时针方向移动，使得原本位于曝光位置上的微动台转移至校准位置上，原本位于校准位置上的微动台转移至曝光位置上，实现两个微动台的循环。

19、在上述的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置中，当微动台的数量为四个时，其中两个微动台作为晶圆的曝光位置，另外两个微动台作为晶圆的校准位置，且两个曝光位置和两个校准位置呈间隔设置，并形成环形分布，其中，第一滑轨、第二滑轨以及第三滑轨在下底座上的投影拼接形成“田”字形，且第一校准位置和第二校准位置位于“田”字形中间一竖的两端，第一曝光位置和第二曝光位置位于“田”字形中间一横的两端，当通过第一直线电机、第二直线电机以及第三直线电机使得四个微动台沿逆时针方向转动时，原本在第一校准位置上的微动台转移至第一曝光位置，原本在第一曝光位置上的微动台转移至第二校准位置，原本在第二校准位置上的微动台转移至第二曝光位置，原本在第二曝光位置上的微动台转移至第一校准位置；当通过第一直线电机、第二直线电机以及第三直线电机使得四个微动台沿顺时针方向转动时，原本在第一校准位置上的微动台转移至第二曝光位置，原本在第二曝光位置上的微动台转移至第二校准位置，原本在第二校准位置上的微动台转移至第一曝光位置，原本在第一曝光位置上的微动台转移至第一校准位置。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果：

21、(1)、本发明提供的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置，不仅实现了晶圆能够同步曝光和校准，提高了工作效率，而且实现了x轴方向和y轴方向的运动误差解耦，避免误差累加，提高位置调节的精准性。另外，通过微动台能够抵消第一直线电机、第二直线电机在运行过程中所产生的相应误差。

22、(2)、本发明提供的一种具有多工位的光刻机工件台交换装置，不仅能够实现两个微动台的循环换台，而且还能实现四个微动台的循环换台，甚至更多微动台的循环换台，体现了光刻机工件交换装置的扩展性，以此进一步提高工作效率。