光刻机工作台及其工作方法技术

本发明专利技术提供一种光刻机工作台，通过无线信号控制平面电机动子驱动工件台，实现无线工件台控制和运动，从而代替传统的线缆构架的工件台结构设计，减少了线缆扰动对高精密工件台六自由度运动的干扰，提高了整机运动精度，降低了控制难度，提高了稳定性；本发明专利技术提供的光刻机工作台还能够通过冷却装置，利用双工件台在曝光位工作时间长，而在测量位工作时间短的特性，将这两者之间的差作为交换窗口时间(等待位时间)，在这段时间内将工件台移动到等待位并对其进行冷却，使其恒温，在不影响该光刻机工作台工作效率的情况下，保证了工件台每个工作循环的温度稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光刻工艺，尤其涉及一种。
技术介绍
在半导体行业光刻设备中，工件台精密运动装置是极重要的关键分系统，其定位精度直接影响光刻设备的性能，其运行速度直接影响光刻设备的生产效率。随着超大规模集成电路器件集成度的不断提高，光刻分辨率的不断增强，对光刻机的特征线宽指标要求也在不断提升，对应的工件台的运行速度、加速度以及精度要求也不断提高。光刻机工作台系统典型的结构形式为粗、微动相结合的结构，由于平面电机具有出力密度高，高速度、高可靠性等特点，并且易于将其集成到被控对象中，具有响应速度快、控制灵敏度高、机械结构简单等优点，目前已经被应用于半导体光刻设备中，实现工件台的长行程粗动。但由于采用平面电机来实现长行程粗动的工件台无X、Y向导轨，而用于给工件台配套的各种通信线缆、功率线缆以及气管、水管等管线设施需要跟随工件台在XY平面内运动，因此需要设置线缆支撑导向装置。常见的工件台线缆设施是被动跟随工件台在XY平面内运动，在工件台进行高速运动和纳米级精确定位时，拖动的管线设施对工件台产生的扰动将不可忽略。随工件台粗动台驱动技术磁浮平面电机的发展，其平面电机的技术方案由“动线圈”向“动磁铁”转型，以真正实现微动台“自由的”、“无牵挂”的6自由度运动，其中对于粗动台(平面电机)的无线控制方案在现有技术中已有应用，而对于微动台(工件台)的高精度、小行程无线缆方案尚未实现。于2011年8月11日公开的专利号为US2011/0194085A1的专利中，提出了一种供水和放水式冷却电机用于光刻机领域的方案，然而在短时间周期循环内，既无外界冷却介质交换，又自身系统不具备制冷能力的前提下，如何解决温升的问题在该专利中并未加以解决，并且在接口处残余水滴的处理问题也未加以考虑。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以实现无线缆工件台的控制和运动，并通过冷却装置保证工件台长期温度稳定。为达到上述技术效果，本专利技术提供一种光刻机工作台，所述光刻机工作台包括平面电机、工件台、冷却装置和控制系统，所述工件台设置于所述平面电机上，所述控制系统与所述平面电机、工作台和冷却装置通过无线信号连接，所述平面电机能够带动所述工件台做长行程运动，所述工件台能够在所述平面电机上做六自由度运动，所述冷却装置设置于所述工件台内部，所述冷却装置用于给工件台提供冷却剂以保证其温度的稳定性。进一步的，所述平面电机包括粗动平面电机定子、粗动平面电机动子和第一无线信号接收装置，所述粗动平面电机动子安装于所述工件台的底部，所述粗动平面电机动子设置于所述粗动平面电子定子上所述第一无线信号接收装置设置于所述粗动平面电机定子上，所述控制系统通过所述第一无线信号接收装置控制所述粗动平面电机动子驱动所述工件台在粗动平面电机定子上做六自由度运动。进一步的，所述工件台包括承片台、支撑台、进水口、排水口、方镜和第二无线信号接收装置，所述支撑台通过平面电机动子设置于所述平面电机定子上，所述承片台设置于所述支撑台上，所述进水口设置于所述支撑台的一侧，所述排水口设置于所述支撑台的另一侧，所述方镜设置于所述承片台相对的两侧，所述第二无线信号接收装置设置于所述承片台上，所述控制系统通过所述第二无线信号接收装置控制所述工件台中的冷却装置进行该工件台的冷却控温工作。进一步的，所述冷却装置包括微型水泵、内部温度传感器、第一电磁阀和第二电磁阀，所述微型水泵和内部温度传感器串接构成回路，该回路设置于所述工件台的内部，所述第一电磁阀与第二电磁阀均与所述回路连接，所述进水口与所述第一电磁阀连接，所述排水口与所述第二电磁阀连接。进一步的，所述无线缆光刻机工作台还包括充电装置，所述工件台中支撑台的一侧还设有充电接口，所述充电装置能够通过所述充电接口对工件台进行充电。进一步的，所述无线缆光刻机工作台还包括换水机械臂，所述换水机械臂在工件台需要冷却时与所述进水口相接。进一步的，所述无线缆光刻机工作台还包括充电机械臂，所述充电机械臂在工件台需要充电时与所述充电接口相接。进一步的，所述冷却装置的使用方法为:步骤一:导通第二电磁阀，从排水口处抽空回路中使用后的冷却剂；步骤二:关闭第二电磁阀，导通第一电磁阀，从进水口泵入冷却剂；步骤三:关闭第一电磁阀，并从进水口与排水口处抽出残留的冷却剂；步骤四:冷却剂通过微型水泵的驱动在回路中循环流动。进一步的，所述冷却剂为固液两相混合物。进一步的，采用调控固液两相混合物中固体冷介质与流体的混合比例的方式来控制工件台的温度。进一步的，在冷却剂达不到冷却效果时，即内部温度传感器测出的冷却剂的温度长时间高于设定值时，重复步骤一至步骤四。进一步的，所述冷却剂为22°C的水和冰的两相混合物，所述混合物中的冰不能够阻碍所述水的流动。进一步的，所述冷却剂能够在22°C时固液共存。进一步的，还包括硅片吸盘装置，所述硅片吸盘装置设置于所述工件台中，所述硅片吸盘装置用于将硅片吸附于所述工件台上。本专利技术还提供一种上述光刻机工作台的工作方法，其运用于双光刻机工作台系统，该系统用于硅片的曝光工作，该系统中设有第一工件台与第二工件台，所述工作方法包括:步骤一:控制系统控制第一工件台从第一等待位移动到测量位，完成上、下片与测量工作，接着将第一工件台从测量位移动到曝光位，进行曝光工作，同时将第二工件台从第二等待位移动到测量位，进行上、下片与测量工作；步骤二:在第一工件台进行曝光工作时，控制系统控制第二工件台从测量位移动到第二等待位，并通过冷却装置对其进行换水冷却工作；步骤三:控制系统控制第一工件台从曝光位移动到测量位，进行上、下片及测量工作，同时将第二工件台从第二等待位移动到曝光位，进行曝光工作；步骤四:在第二工件台进行曝光工作时，控制系统控制第一工件台从测量位移动到第一等待位，并通过冷却装置对其进行换水冷却工作；步骤五:控制系统控制第二工件台从曝光位移动到测量位，进行上、下片及测量工作，同时将第一工作台从第一等待位移动到曝光位，进行曝光工作；步骤六:重复步骤二至步骤五，直至完成所有硅片的曝光及下片工作。进一步的，在步骤二与步骤四中，对处于等待位上第二工件台或第一工件台进行充电工作。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供了一种光刻机工作台，通过无线信号控制平面电机动子驱动工件台，实现无线工件台控制和运动，从而代替传统的线缆构架的工件台结构设计，减少了线缆扰动对高精密工件台六自由度运动的干扰，提高了整机运动精度，降低了控制难度，提高了稳定性；本专利技术提供的光刻机工作台还能够通过冷却装置，利用双工件台在曝光位工作时间长，而在测量位工作时间短的特性，将这两者之间的差作为交换窗口时间(等待位时间)，在这段时间内将工件台移动到等待位并对其进行冷却，使其恒温，在不影响该光刻机工作台工作效率的情况下，保证了工件台每个工作循环的温度稳定性。【附图说明】下面结合附图对本专利技术作进一步说明:图1为本专利技术实施例提供的光刻机工作台的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的光刻机工作台中工件台的主视图；图3为本专利技术实施例提供的光刻机工作台中冷却装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的光刻机工作台中冷却装置的使用方法流程图；图5为本专利技术实施例提供的光刻机工作台的工作方法流程图；图6为本专利技术实施例提供的光刻机工作台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻机工作台，其特征在于，包括平面电机、工件台、冷却装置和控制系统，所述工件台设置于所述平面电机上，所述控制系统分别与所述平面电机、工作台和冷却装置通过无线信号连接，所述平面电机带动所述工件台做长行程运动，所述工件台在所述平面电机上做六自由度运动，所述冷却装置设置于所述工件台内部，所述冷却装置用于给工件台提供冷却剂以保证其温度的稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种光刻机工作台，其特征在于，包括平面电机、工件台、冷却装置和控制系统，所述工件台设置于所述平面电机上，所述控制系统分别与所述平面电机、工作台和冷却装置通过无线信号连接，所述平面电机带动所述工件台做长行程运动，所述工件台在所述平面电机上做六自由度运动，所述冷却装置设置于所述工件台内部，所述冷却装置用于给工件台提供冷却剂以保证其温度的稳定性。2.根据权利要求1所述光刻机工作台，其特征在于，所述平面电机包括粗动平面电机定子、粗动平面电机动子和第一无线信号接收装置，所述粗动平面电机动子安装于所述工件台的底部，所述粗动平面电机动子设置于所述粗动平面电子定子上，所述第一无线信号接收装置设置于所述粗动平面电机定子上，所述控制系统通过所述第一无线信号接收装置控制所述粗动平面电机动子驱动所述工件台在粗动平面电机定子上做六自由度运动。3.根据权利要求1所述光刻机工作台，其特征在于，所述工件台包括承片台、支撑台、进水口、排水口、方镜和第二无线信号接收装置，所述支撑台通过平面电机动子设置于所述平面电机定子上，所述承片台设置于所述支撑台上，所述进水口设置于所述支撑台的一侧，所述排水口设置于所述支撑台的另一侧，所述方镜设置于所述承片台相对的两侧，所述第二无线信号接收装置设置于所述承片台上，所述控制系统通过所述第二无线信号接收装置控制所述工件台中的冷却装置进行该工件台的冷却控温工作。4.根据权利要求3所述光刻机工作台，其特征在于，所述冷却装置包括微型水泵、内部温度传感器、第一电磁阀和第二电磁阀，所述微型水泵和内部温度传感器串接构成回路，该回路设置于所述工件台的内部，所述第一电磁阀与第二电磁阀均与所述回路连接，所述进水口与所述第一电磁阀连接，所述排水口与所述第二电磁阀连接。5.根据权利要求3所述光刻机工作台，其特征在于，还包括充电装置，所述工件台中支撑台的一侧还设有充电接口，所述充电装置能够通过所述充电接口对工件台进行充电。6.根据权利要求4所述光刻机工作台，其特征在于，还包括换水机械臂，所述换水机械臂在工件台需要冷却时与所述进水口相接。7.根据权利要求5所述光刻机工作台，其特征在于，还包括充电机械臂，所述充电机械臂在工件台需要充电时与所述充电接口相接。8.根据权利要求4所述光刻机工作台，其特征在于，所述冷却装置的使用方法为: 步骤一:导通第二电磁阀，从排水口处抽空回路中使用后的冷却剂； 步骤二:关闭第二电磁阀，导通第一电磁阀，从进水口泵入冷却剂； 步骤三:关闭第一电磁阀，并从进水口与排水口处抽出残留的冷却剂； 步骤四:冷却剂通过微型水泵的驱动在回路中循环流动。9.根据权利要求8所述光刻机工作台，其特征在于，所述冷却剂为固液两相混合物。10.根据权利要求9所述光刻机工作台，其特征在于，采用调控固液两相混合物中固体冷介质与流体的混合比例的方式来控制工件台的温度。11.根据权利要求8所述光刻机工作台，其特征在于，在冷却剂达不到冷却效果时，即内部温度传感器测出的冷却剂的温度长时间高于设定值时，重复步骤一至步骤四。12.根据权利要求10所述光刻机...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，刘剑，张志钢，郑乐平，袁志扬，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：