基于平面光柵測量動磁鋼氣磁結合氣浮雙工件臺矢量圓弧換臺方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體制造裝備技術領域，主要涉及一種基于平面光柵測量動磁鋼氣磁結合氣浮雙工件臺矢量圓弧回轉換臺方法及裝置。
【背景技術】
[0002]光刻機是極大規模集成電路制造中重要的超精密裝備之一。作為光刻機關鍵子系統的工件臺在很大程度上決定了光刻機的分辨率、套刻精度和產率。
[0003]產率是光刻機發展的主要追求目標之一。在滿足分辨率和套刻精度的條件下，提尚工件臺運彳丁效率進而提尚提尚光刻機廣率是工件臺技術的發展方向。提尚工件臺運彳丁效率最直接的方式就是提高工件臺的運動加速度和速度，但是為保證原有精度，速度和加速度不能無限制提高。最初的工件臺只有一個硅片承載裝置，光刻機一次只能處理一個硅片，全部工序串行處理，生產效率低。為此有人提出了雙工件臺技術，這也是目前提高光刻機生產效率的主流技術手段。雙工件臺技術在工件臺上設有曝光、預處理兩個工位和兩個工件臺，曝光和測量調整可并行處理，大大縮短了時間，提高了生產效率。目前的代表產品為荷蘭ASML公司基于Twinscan技術即雙工件臺技術的光刻機。
[0004]提高雙工件臺的運行效率是目前光刻機工件臺技術的發展目標之一。雙工件臺技術的牽扯到工件臺在兩個工位之間切換的問題，換臺效率直接影響到光刻機工件臺的運行效率即光刻機的產率。如何在盡可能縮短換臺時間的條件下減小換臺對其他系統的干擾一直是研究的重點。在傳統雙臺切換過程中，工件臺在曝光和預處理工序中一樣為直線驅動，雙臺專利US2001/0004105A1和W098/40791中，每個工件臺有兩個可交換配合的單元來實現雙臺的交換，在不提高工件臺運動速度的前提下提高了產率，但由于工件臺與導軌之間采用親合連接方式，在換臺過程中工件臺與驅動單元會出現短暫的分離，對工件臺的定位精度產生較大影響。同時運動單元和導軌較長，運動質量較大，對于運動速度和加速度的提高都產生不利影響。中國專利CN101609265提出了一種平面電機驅動的硅片臺多臺交換系統，平面電機定子設置在基臺頂部，動子設置在硅片臺底部，相對于直線電機驅動不存在工件臺和驅動單元的分離；中國專利CN101694560中提出了一種采用氣浮支撐永磁平面電機驅動的雙臺交換系統，工件臺采用平面電機驅動并通過氣浮支撐，避免了前述換臺過程中驅動單元與工件臺分離問題，減小了工件臺運行阻力，減小了平面電機驅動電流，減小了散熱問題。
[0005]上述專利換臺時采用直線換臺方案，回轉換臺方案較直線換臺方案有獨特優勢，因此出現了采用回轉換臺的雙工件臺技術。中國專利CN101071275采用回轉整個基臺的方式實現雙工件臺的換位，簡化了系統結構，同時兩個工件臺運動無重疊區域，避免了碰撞安全隱患。但是通過回轉整個基臺實現工件臺換位存在轉動慣量大，大功率回轉電機精密定位困難和發熱量大引起系統溫升等問題，同時回轉半徑大，使光刻機主機結構顯著增大。中國專利CN102495528在基臺中心采用一種回轉轉接臺完成雙工件臺換臺，換臺分為三個節拍，提高了換臺效率，但回轉換臺機構結構復雜，回轉定位精度較低。
[0006]工件臺的位置測量精度直接影響到光刻機工件臺的定位精度，進而影響到光刻機的最小線寬。工件臺在運動過程中速度較大，測量方案必須滿足高速測量和精度要求，在美國專利US6498350B2和US20100279232A1中采用多個激光干涉儀來實現一個工件臺的位置測量，采用激光干涉儀測量精度高、工作距離長，但是測量光路過長，對濕度和空氣紊流所引起誤差非常敏感，而且成本較高。
【發明內容】
[0007]針對上述現有技術的不足，本發明提出了一種基于平面光柵測量動磁鋼氣磁結合氣浮雙工件臺矢量圓弧回轉換臺方法及裝置，達到實現工件臺單節拍快速弧線換臺、減少換臺環節、縮短換臺時間、有效提高了光刻機產率的目的。
[0008]本發明的目的是這樣實現的:
一種基于平面光柵測量動磁鋼氣磁結合氣浮雙工件臺矢量圓弧換臺方法，其特征在于該方法包括以下步驟:初始工作狀態，測量位第一工件臺處于預對準狀態，曝光位第二工件臺處于曝光狀態；第一步，測量位第一工件臺預對準完畢后由動磁鋼驅動運動到測量位換臺預定位置A并等待，曝光位第二工件臺曝光完畢后由動磁鋼驅動運動到曝光位換臺預定位置B;第二步，第一工件臺與第二工件臺通過平面電機矢量控制沿圓弧軌跡逆時針運動，在運動過程中，兩個工件臺的相位不發生變化，運動位置由平面光柵進行測量，與此同時，第一線纜臺跟隨第一工件臺由測量位一側向曝光位運動，第二線纜臺跟隨第二工件臺由曝光位一側向測量位運動，當第一工件臺運動到曝光位預定位置C、第二工件臺運動到測量位預定位置D時，換臺結束，第一工件臺在曝光位進行硅片光刻曝光，第二工件臺在測量位進行硅片上片及硅片預對準操作；第三步，測量位第二工件臺預對準完畢后由動磁鋼驅動運動到測量位換臺預定位置A’并等待，曝光位第一工件臺曝光完畢后由動磁鋼驅動運動到曝光位換臺預定位置B’ ；第四步，第二工件臺與第一工件臺通過平面電機矢量控制沿圓弧軌跡順時針運動，與此同時，第一線纜臺跟隨第一工件臺由曝光位一側向測量位運動，第二線纜臺跟隨第二工件臺由測量位一側向曝光位運動，當第二工件臺運動到曝光位預定位置C、第一工件臺運動到測量位預定位置D時，換臺結束，曝光位第二工件臺進入曝光狀態，測量位第一工件臺進行上下片及預對準操作，此時系統回到初始工作狀態，完成了包含兩次換臺操作的一個工作周期。
[0009]—種基于平面光柵測量動磁鋼氣磁結合氣浮雙工件臺矢量圓弧換臺裝置，該裝置包括支撐框架、平衡質量塊、第一工件臺、第二工件臺，所述平衡質量塊位于支撐框架上方，宏動平面電機定子安裝在平衡質量塊上的平面上，第一工件臺和第二工件臺配置在宏動平面電機定子上方，所述第一工件臺和第二工件臺運行于測量位和曝光位之間，其特征在于在第一工件臺和第二工件臺上平面上分別安裝測量位平面光柵和曝光位平面光柵，所述第一工件臺通過第一線纜臺線纜、第一工件臺防轉板與第一線纜臺相連接，第二工件臺通過第二線纜臺線纜、第二工件臺防轉板與第二線纜臺相連接，第一線纜臺和第二線纜臺分別安裝在第一線纜臺導軌和第二線纜臺導軌上；支撐框架通過由平面片簧和電磁阻尼器并行組成的運動補償機構與平衡質量塊相連接，所述平面片簧由1對X向片簧、1對Y向片簧、1個Z向片簧和1個Rz柔性鉸鏈組成，電磁阻尼器由阻尼器上背板、阻尼器下背板、Y向永磁鐵陣列和X向永磁鐵陣列、紫銅板和不銹鋼立柱裝配構成，其中阻尼器上背板和阻尼器下背板通過不銹鋼立柱相連接，Y、X向永磁鐵陣列安裝于阻尼器上、下背板之間，紫銅板固定于支撐框架上，阻尼器上背板與平衡質量塊固定，相對于上、下背板紫銅板可以產生X、Y向平動和Rz轉動；第一工件臺和第二工件臺為六自由度磁浮微動臺，所述六自由度磁浮微動臺由Chuck、吸盤、角錐棱鏡、防撞框、宏動平面電機動子，零位傳感器、調平調焦傳感器組成，微動平面電機動子與重力補償器動子集成在一起，氣足和真空吸附區均分布在六自由度磁浮微動臺的底部；所述吸盤安裝在Chuck上，Chuck四周安裝有四個角錐棱角，Chu