专利名称：一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法
技术领域：
本发明属于半导体制造装备，主要涉及一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法。
背景技术：
光刻机是半导体芯片制造中重要的超精密系统型工程设备之一，步进扫描式作为目前主流的光刻技术，其对工件台的运动性能提出更高的要求。工件台的主要作用是在高速和高加速度的条件下承载晶圆实现纳米级定位，完成光刻过程中的上下片、预对准、对准等工序，同时与掩模台配合完成曝光动作。工件台技术对于提高光刻机分辨率、套刻精度和产率具有至关重要的作用。产率是光刻机产业化发展的主要追求目标之一。提高产率采取的措施主要有两种一是增大晶圆直径，提高晶圆利用率；二是提高工件台和掩模台的运动速度，减少单片晶圆的加工时间。目前晶圆直径从150m、200mm逐步增加到了 300mm。在晶圆直径增大的同时，工件台的运动速度和运动加速度也进行了相应的提高。工件台的运动速度和运动加速度的提高对纳米级定位提出更大的考验，对整体性能造成很大影响。为此提出双工件台技术，即在工件台上设定曝光工位和预对准工位，两个工件台分别位于曝光工位和预对准工位，采用这种方式实现预对准和曝光的同时进行，从而缩短整体时间，提高加工效率。提高双工件台的运行效率是目前光刻机工件台技术发展的目标之一，其中提高双工件台运行效率涉及到工件台在曝光工位和预对准工位的切换。换台效率对双工件台的运行效率以及光刻机产率产生直接影响。双台专利W098/40791中，每个工件台结构中有两个可交换配合的单元来实现双台的交换，实现预处理和曝光的同时独立工作，提高了生产效率。但是由于工件台与导轨采用耦合连接方式，在交换过程中工件台与驱动单元会存在短暂的分离，对工件台的定位精度造成影响。专利US2001/0004105A1中，采用双台交换技术， 实现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也采用耦合连接方式，同样在换台过程中同样会出现工件台与驱动单元的短暂分离，影响工件台的定位精度。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良影响。专利CN101571676避免了工件台与导轨之间的耦合结构，对于系统精度产生有利影响。但是该换台方案占用较大的空间，对于空间尺寸要求较高的光刻机存在一定制约。专利CN1485694既避免了换台过程中工件台与导轨的分离，又节约了利用空间，解决了上述提到的问题，但是该专利中的结构对于运动部件传递到基台上的作用力无法减小，因此对整体的动态性能会产生不利影响。上述方案中换台时都没有考虑换台时导向装置的运动对效率的影响。在换台过程中，两个工件台需要停留一段时间使得换台动作顺利完成，即换台过程中需要五个运动节拍。在对产率要求越来越高的情况下，工件台的停留时间也会对产率产生很大的影响。专利CN101201555中，利用传送带和对接滑块完成换台过程，运动节拍少，操作维护简单，但传送带机构和对接滑块固定在基台上，因此在换台过程中，会有较大的力作用在基台上，对整体动态性能影响较大。专利CN1485694中，利用Y向直线电机和直线导轨的对接完成换台操作，但由于基台中间的间隙过大而引入桥接装置，使得运动节拍增加，增加了换台时间，同时X向直线电机磁钢部分固定在基台上，换台时运动部件的运动会对基台产生较大的反作用力，进而影响整个系统的动态性能。专利CN101770181中利用置换单元的对接完成换台工作，但其导向装置固定在基台上，在换台运动中，运动部件会对基台产生较大的反作用力，进而影响整个系统的动态性能。因此目前的双台方案有待改进。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法，利用X向直线运动单元和Y向直线运动单元实现工件台三节拍换台过程，同时采用Y向双导轨双驱步进扫描技术，可达到显著节省换台时间、提高产率、 明显改善曝光系统的结构刚度和角刚度，有利于改善步进扫描精度的目的。本发明的目的是这样实现的—种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换方法，步骤如下a)初始工作状态，处于预对准工位的第二工件台装载新晶圆完毕，处于曝光工位的第一工件台预对准完毕，之后处于预处理工位的第二工件台开始进行预对准处理，与此同时处于曝光工位的第一工件台开始进行曝光处理，由于完成预对准处理和曝光处理的时间不同，曝光时间相对于预处理时间较长，因此位于预处理工位的第二工件台完成预对准操作后等待位于曝光工位的第一工件台完成曝光操作后进行工件台交换；b)曝光完毕的第一工件台和Y向第一直线运动单元以及Y向第二直线运动单元由 X向第一直线运动单元驱动到换台预定位置，此时Y向第一直线电机定子、Y向第三直线电机定子和Y向第二过渡直线电机定子完成对接操作，然后Y向第二直线运动单元运动到上顶部，预对准完毕后处于等待状态的第二工件台和Y向第四直线运动单元由X向第二直线运动单元驱动到换台预定位置，此时Y向第四直线电机定子、Y向第二直线电机定子和Y向第一过渡直线电机定子完成对接操作；C)曝光完毕的第一工件台在Y向第一直线电机动子的驱动下沿着由Y向第一直线电机定子、Y向第二过渡直线电机定子和Y向第三直线电机定子运动到预对准区域，预对准完毕的第二工件台在Y向第四直线电机动子的驱动下沿着由Y向第四直线电机定子、Y向第一过渡直线电机定子和Y向第二直线电机定子运动到曝光区域，同时Y向第一直线运动单元向上运动使得Y向第一直线电机动子二与第二工件台电磁联接，完成换台动作；d)曝光完毕的第一工件台和Y向第四直线运动单元由X向第二直线运动单元驱动到下片工位，此时Y向第一直线电机定子与Y向第二过渡直线电机定子和Y向第三直线电机定子解除对接关系，完成晶圆的下片和上片后，第一工件台运动到预对准工位，预对准完毕的第二工件台和Y向第二直线运动单元以及Y向第一直线运动单元由X向第二直线运动单元驱动到曝光工位，开始进行曝光，此时系统回到初始状态，完成一个工作周期。一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置，该系统包括基台，设定在基台上并运行于曝光工位的第一工件台和预对准工位的第二工件台，沿基台曝光工位设置有由X向第一静压气浮导轨、X向第一直线电机定子、X向第一直线电机动子、X向第二静压气浮导轨、X向第二直线电机定子、X向第二直线电机动子构成的X向第一直线运动单元，在X 向第一直线运动单元上设置有由Y向第一直线电机动子一、Y向第一直线电机定子、Y向第一静压气浮导轨以及Y向第一直线电机动子二构成的Y向第一直线运动单元和由Y向第二静压气浮导轨、Y向第二直线电机定子和Y向第二直线电机动子构成的Y向第二直线运动单元；在基台预对准工位设置有由X向第三静压气浮导轨、X向第三直线电机定子、X向第三直线电机动子、X向第四静压气浮导轨、X向第四直线电机定子、X向第四直线电机动子构成的 X向第二直线运动单元，在X向第二直线运动单元上设置有由Y向第三静压气浮导轨、Y向第三直线电机定子、Y向第三直线电机动子构成的Y向第三直线运动单元和由Y向第四直线电机动子、Y向第四直线电机定子以及Y向第四静压气浮导轨构成的Y向第四直线运动单元，Y向第一直线运动单元和Y向第二直线运动单元与X向第一直线运动单元呈井型配置， Y向第三直线运动单元和Y向第四直线运动单元与X向第二直线运动单元呈H型配置；在预对准工位和曝光工位之间设置在平衡质量单元上定位于由Y向第一过渡静压气浮导轨、 Y向第一过渡直线电机定子以及Y向第一过渡直线运动单元固定件构成的Y向第一过渡直线运动单元和由Y向第二过渡静压气浮导轨、Y向第二过渡直线电机定子以及Y向第二过渡直线运动单元固定件构成的Y向第二过渡直线运动单元，Y向第一直线运动单元、Y向第三直线运动单元和Y向第二过渡直线运动单元共用Y向第一直线电机动子一 ；Y向第二直线运动单元、Y向第四直线运动单元和Y向第一过渡直线运动单元共用Y向第四直线电机动子；Y向第一直线电机动子与第一工件台固联，Y向第四直线电机动子与第二工件台固联， Y向第一直线电机动子二和Y向第二直线电机动子可与第一工件台或第二工件台电磁联接或分离；χ向第一直线运动单元和χ向第二直线运动单元设置在平衡质量单元上，平衡质量单元底部为气浮面，平衡质量单元气浮于基台上；平衡质量单元上表面与基台上表面共面， 且第一工件台和第二工件台可以在基台和平衡质量单元的上表面运动；Y向第一直线运动单元、Y向第二直线运动单元与X向第一直线电机动子固联，且由X向第一直线运动单元沿 X向驱动；Y向第三直线运动单元、Y向第四直线运动单元与χ向第四直线电机动子固联，且由X向第二直线运动单元沿X向驱动；Y向第一过渡直线运动单元通过Y向第一过渡直线运动单元固定件固定于平衡质量单元上，Y向第二过渡直线运动单元通过Y向第二过渡直线运动单元固定件固定于平衡质量单元上。X向第一、二直线运动单元和Y向第一、二、三、四直线运动单元中的直线电机为平板型或U型电机，直线电机的布置采用立式或卧式。与现有直线运动换台方案相比，本发明的创新点和显著优势在于1、本装置实现了平行跨桥式三节拍换台。工件台与y向气浮导轨套及直线电机动子固联在一起，在换台过程中换卡动作，三个节拍即可完成两工件台位置的交换，比现有双工件台交换方案节省两个节拍；同时交换过程中第一节拍靠边接轨和第三节拍到曝光位两个动作均是X向双导轨双驱方式，驱动力大，且被驱动体，即y向导轨(小于y向全长的 1/2)和工件台，质量和惯量小，驱动速度快，综合上述技术优势，本方案的换台时间可显著短于现有方法和装置方案，这是本发明的创新点和显著优点之一；2、提出平行跨桥式双工件台系统结构方案。将两个气浮导轨和直线电机平行安置于桥上，两组G个)7向气浮导轨滑套和直线电机动子与之配合安装。在曝光时，曝光位工件台与两y向气浮导轨与直线电机构成步进扫描系统；预对准位工件台与另两y向气浮导轨与直线电机构成预对准系统(卸片、上片、测量及调整)。在两工件台交换位置时，两系统的对应上方气浮导轨和直线电机迅速滑向上底边，在桥上组成一贯穿y向平台上底边的长气浮导轨和直线电机；同理，组成一贯穿y向平台下底边的长气浮导轨和直线电机。两工件台在桥上分别沿上、下底边气浮导轨和直线电机滑向对面，并与两工位上的两组y向气浮导轨构成新的步进扫描系统和预对准系统。该结构方可保证两工件台在工作时都以短导轨形式实现χ向和y向的双导轨和双驱形式，运动质量和惯量小，整体结构刚度和角刚度明显提升，使驱动力倍增，换台和步进扫描速度显著提升，产率明显提升；同时步进扫描精度和精度稳定时间明显改善。这是本方案的创新点和显著优点之二。3、提出χ向运动单元的一体化结构方案。将工件台与y向直线电机相固联，实现了工件台和y向气浮导轨和直线电机的一体化设计，使结构更紧凑，结构刚度显著提高，有利于控制特性的提升。这既可明显提升两工件台在换台时长行程驱动的速度，而且使曝光过程中的步进和扫描速度显著提升。综合上述技术优势，本方案可使单片加工周期较现有技术明显缩短，这是本发明的创新点与显著优点之三；4、提出步进扫描的χ向和y向均为双导轨和双驱的结构方案。在双工件台交换工作位置时，曝光过程采用双导轨和双直线电机驱动的方式，可发挥双驱和双导轨方式驱动力大、角刚度大、干扰力矩小等优势，既可提高驱动速度，又可改善运动的平稳性和稳定性； 在曝光位置步进扫描时，采用双导轨和双直线电机驱动方式，可集驱动力大、角刚度大、整体结构刚度大、干扰力矩小以及被驱动体质量和惯量小等诸多优势于一体，不仅有利于换台速度提升，步进扫描速度提升，而且有利于步进扫描精度的提升。这是本发明的创新点和显著优点之四。
图1是本发明的总体结构示意图。图2是图1的仰视图。图3、4、5、6为工件台换台流程示意图。图7为去掉X向直线驱动单元中的X向第二直线电机4d、X向第四直线电机7d、Y 向第一过渡直线运动单元10和Y向第二直线运动单元11双工件台换台装置俯视图。图8为去掉X向直线驱动单元中的X向第二直线电机4d、X向第二静压气浮导轨 4c、X向第四直线电机7d、X向第四静压气浮导轨、Y向第一过渡直线运动单元10和Y向第二直线运动单元11双工件台换台装置俯视图。图中件号1-基台；2-平衡质量单元；3a_第一工件台；3b_第二工件台；4_X向第一直线运动单元；如-X向第一静压气浮导轨；4b-x向第一直线电机定子；如-X向第二静压气浮导轨；4d-X向第二直线电机定子；如-X向第一直线电机动子；4f-X向第二直线电机动子；5-Y向第一直线运动单元向第一直线电机动子一力b_Y向第一直线电机定子； 5c-Y向第一静压气浮导轨；5d-Y向第一直线电机动子二 ；6-Y向第二直线运动单元；6a-Y 向第二静压气浮导轨；6b-Y向第二直线电机定子；6c-Y向第二直线电机动子；7-X向第二直线运动单元；7a-X向第三静压气浮导轨；7b-X向第三直线电机定子；7c-X向第四静压气浮导轨；7d-X向第四直线电机定子；7e-X向第三直线电机动子；7f-X向第四直线电机动子；8-Y向第三直线运动单元；Sa-Y向第三静压气浮导轨；Sb-Y向第三直线电机定子；Sc-Y 向第三直线电机动子；9-Y向第四直线运动单元；9a-Y向第四直线电机动子；9b-Y向第四直线电机定子；9c_Y向第四静压气浮导轨；IO-Y向第一过渡直线运动单元；IOa-Y向第一过渡静压气浮导轨；IOb-Y向第一过渡直线电机定子；IOc-Y向第一过渡直线运动单元固定件；Il-Y向第二过渡直线运动单元；Ila-Y向第二过渡静压气浮导轨；Ilb-Y向第二过渡直线电机定子；Ilc-Y向第二过渡直线运行单元固定件。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。实施例1 —种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置，该系统包括基台1，设定在基台1上并运行于曝光工位的第一工件台3a和预对准工位的第二工件台北，沿基台1曝光工位设置有由X向第一静压气浮导轨4a、X向第一直线电机定子4b、X向第一直线电机动子 4e,X向第二静压气浮导轨如、X向第二直线电机定子4d、X向第二直线电机动子4f构成的 X向第一直线运动单元4，在X向第一直线运动单元4上设置有由Y向第一直线电机动子一 fe、Y向第一直线电机定子SkY向第一静压气浮导轨5c以及Y向第一直线电机动子二 5d 构成的Y向第一直线运动单元5和由Y向第二静压气浮导轨6a、Y向第二直线电机定子6b 和Y向第二直线电机动子6c构成的Y向第二直线运动单元6 ；在基台1预对准工位设置有由X向第三静压气浮导轨7a、X向第三直线电机定子7b、X向第三直线电机动子7e、X向第四静压气浮导轨7c、X向第四直线电机定子7d、X向第四直线电机动子7f构成的X向第二直线运动单元7，在X向第二直线运动单元7上设置有由Y向第三静压气浮导轨8a、Y向第三直线电机定子8b、Y向第三直线电机动子8c构成的Y向第三直线运动单元8和由Y向第四直线电机动子9a、Y向第四直线电机定子9b以及Y向第四静压气浮导轨9c构成的Y向第四直线运动单元9，Y向第一直线运动单元5和Y向第二直线运动单元6与X向第一直线运动单元4呈井型配置，Y向第三直线运动单元8和Y向第四直线运动单元9与X向第二直线运动单元7呈H型配置；在预对准工位和曝光工位之间设置在平衡质量单元2上定位于由Y向第一过渡静压气浮导轨10a、Y向第一过渡直线电机定子IOb以及Y向第一过渡直线运动单元固定件IOc构成的Y向第一过渡直线运动单元10和由Y向第二过渡静压气浮导轨lla、Y向第二过渡直线电机定子lib以及Y向第二过渡直线运动单元固定件Ilc构成的Y向第二过渡直线运动单元11，Y向第一直线运动单元5、Y向第三直线运动单元8和Y 向第二过渡直线运动单元11共用Y向第一直线电机动子一 fe ；Y向第二直线运动单元6、Y 向第四直线运动单元9和Y向第一过渡直线运动单元10共用Y向第四直线电机动子9a ；Y 向第一直线电机动子fe与第一工件台3a固联，Y向第四直线电机动子9a与第二工件台北固联，Y向第一直线电机动子二 5d和Y向第二直线电机动子6c可与第一工件台3a或第二工件台北电磁联接或分离；X向第一直线运动单元4和X向第二直线运动单元7设置在平衡质量单元2上，平衡质量单元2底部为气浮面，平衡质量单元2气浮于基台1上；平衡质量单元2上表面与基台1上表面共面，且第一工件台3a和第二工件台北可以在基台1和平衡质量单元2的上表面运动；Y向第一直线运动单元5、Y向第二直线运动单元6与X向第一直线电机动子4e固联，且由X向第一直线运动单元4沿X向驱动；Y向第三直线运动单元8、Y向第四直线运动单元9与X向第四直线电机动子7e固联，且由X向第二直线运动单元7沿X向驱动；Y向第一过渡直线运动单元10通过Y向第一过渡直线运动单元固定件 IOc固定于平衡质量单元2上，Y向第二过渡直线运动单元11通过Y向第二过渡直线运动单元固定件Ilc固定于平衡质量单元2上。X向第一、二直线运动单元4、7和Y向第一、二、三、四直线运动单元5、6、8、9中的直线电机为平板型或U型电机，直线电机的布置采用立式或卧式。本发明的换台方案工作流程如下如图3所示，初始工作状态，处于预对准工位的第二工件台北装载新晶圆完毕，处于曝光工位的第一工件台3a预对准完毕，之后处于预处理工位的第二工件台北开始进行预对准处理，与此同时处于曝光工位的第一工件台3a开始进行曝光处理，由于完成预对准处理和曝光处理的时间不同，曝光时间相对于预处理时间较长，因此位于预处理工位的第二工件台北完成预对准操作后等待位于曝光工位的第一工件台3a完成曝光操作后进行工件台交换。如图4所示，曝光完毕的第一工件台3a和Y向第一直线运动单元5以及Y向第二直线运动单元6由X向第一直线运动单元4驱动到换台预定位置，此时Y向第一直线电机定子SkY向第三直线电机定子8b和Y向第二过渡直线电机定子1 Ib完成对接操作，然后Y 向第二直线运动单元6运动到上顶部，预对准完毕后处于等待状态的第二工件台北和Y向第四直线运动单元9由X向第二直线运动单元7驱动到换台预定位置，此时Y向第四直线电机定子％、Y向第二直线电机定子6b和Y向第一过渡直线电机定子IOb完成对接操作。如图5所示，曝光完毕的第一工件台3a在Y向第一直线电机动子fe的驱动下沿着由Y向第一直线电机定子SkY向第二过渡直线电机定子lib和Y向第三直线电机定子8b 运动到预对准区域，预对准完毕的第二工件台北在Y向第四直线电机动子9a的驱动下沿着由Y向第四直线电机定子9b、Y向第一过渡直线电机定子IObY向第二直线电机定子(6b 运动到曝光区域，同时Y向第一直线运动单元5向上运动使得Y向第一直线电机动子二 5d 与第二工件台北电磁联接，完成换台动作。如图6所示，曝光完毕的第一工件台3a和Y向第四直线运动单元9由X向第二直线运动单元7驱动到下片工位，此时Y向第一直线电机定子恥与Y向第二过渡直线电机定子lib和Y向第三直线电机定子8b解除对接关系，完成晶圆的下片和上片后，第一工件台 3a运动到预对准工位，预对准完毕的第二工件台北和Y向第二直线运动单元6以及Y向第一直线运动单元5由X向第二直线运动单元7驱动到曝光工位，开始进行曝光，此时系统回到初始状态，完成一个工作周期。实施例2 去掉实施例1中的X向直线驱动单元中的X向第二直线电机4d、X向第四直线电机7d、Y向第一过渡直线运动单元10和Y向第二直线运动单元11可得到实施例2，如图7 所示。实施例2中两工件台的工位交换过程与实施例1中完全相同。不同之处在于两工件台的X向驱动形式为双导轨单电机驱动。与实施例1相比在保证X向运动角刚度的前提下可避免X向上的双电机驱动不一致的问题。同时由于过渡直线运动单元的去除可使得双工件台的运动范围增大，但会由于X向驱动力带来X向直线电机尺寸的增大。实施例3 去掉实施例1中的X向直线驱动单元中的X向第二直线电机4d、X向第二静压气浮导轨如、X向第四直线电机7d、x向第四静压气浮导轨、Y向第一过渡直线运动单元10和 Y向第二直线运动单元11可得到实施例3，如图8所示。实施例3中两工件台的工位交换过程与实施例1中完全相同。与实施例1相比，实施例2减小了 X向直线驱动单元中的X 向第二直线电机4d、X向第二静压气浮导轨k、X向第四直线电机7d、X向第四静压气浮导轨、Y向第一过渡直线运动单元10和Y向第二直线运动单元11，同样可实现双工件台的工位交换，但由于两工件台的X向驱动形式为单导轨单电机驱动，会存在非质心驱动问题。
权利要求
1.一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换方法，其特征在于完成三节拍换台过程的步骤如下a)初始工作状态，处于预对准工位的第二工件台装载新晶圆完毕，处于曝光工位的第一工件台预对准完毕，之后处于预处理工位的第二工件台开始进行预对准处理，与此同时处于曝光工位的第一工件台开始进行曝光处理，位于预处理工位的第二工件台完成预对准操作后等待位于曝光工位的第一工件台完成曝光操作后进行工件台交换；b)曝光完毕的第一工件台和Y向第一直线运动单元以及Y向第二直线运动单元由X向第一直线运动单元驱动到换台预定位置，此时Y向第一直线电机定子、Y向第三直线电机定子和Y向第二过渡直线电机定子完成对接操作，然后Y向第二直线运动单元运动到上顶部， 预对准完毕后处于等待状态的第二工件台和Y向第四直线运动单元由X向第二直线运动单元驱动到换台预定位置，此时Y向第四直线电机定子、Y向第二直线电机定子和Y向第一过渡直线电机定子完成对接操作；C)曝光完毕的第一工件台在Y向第一直线电机动子的驱动下沿着由Y向第一直线电机定子、Y向第二过渡直线电机定子和Y向第三直线电机定子运动到预对准区域，预对准完毕的第二工件台在Y向第四直线电机动子的驱动下沿着由Y向第四直线电机定子、Y向第一过渡直线电机定子和Y向第二直线电机定子运动到曝光区域，同时Y向第一直线运动单元向上运动使得Y向第一直线电机动子二与第二工件台电磁联接，完成换台动作；d)曝光完毕的第一工件台和Y向第四直线运动单元由X向第二直线运动单元驱动到下片工位，此时Y向第一直线电机定子与Y向第二过渡直线电机定子和Y向第三直线电机定子解除对接关系，完成晶圆的下片和上片后，第一工件台运动到预对准工位，预对准完毕的第二工件台和Y向第二直线运动单元以及Y向第一直线运动单元由X向第二直线运动单元驱动到曝光工位，开始进行曝光，此时系统回到初始状态，完成一个工作周期。
2.一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置，该系统包括基台(1)，设定在基台(1)上并运行于曝光工位的第一工件台(3a)和预对准工位的第二工件台(北)，其特征在于沿基台(1)曝光工位设置有由X向第一静压气浮导轨Ga)、X向第一直线电机定子Gb)、X向第一直线电机动子Ge)、X向第二静压气浮导轨Ge)、X向第二直线电机定子 Gd)、X向第二直线电机动子Gf)构成的X向第一直线运动单元G)，在X向第一直线运动单元⑷上设置有由Y向第一直线电机动子一(5a)、Y向第一直线电机定子(5b)、Y向第一静压气浮导轨(5c)以及Y向第一直线电机动子二(5d)构成的Y向第一直线运动单元 (5)和由Y向第二静压气浮导轨(6a)、Y向第二直线电机定子(6b)和Y向第二直线电机动子O^c)构成的Y向第二直线运动单元(6)；在基台(1)预对准工位设置有由X向第三静压气浮导轨(7a)、X向第三直线电机定子(7b)、X向第三直线电机动子(7e)、X向第四静压气浮导轨(7c)、X向第四直线电机定子(7d)、X向第四直线电机动子(7f)构成的X向第二直线运动单元(7)，在X向第二直线运动单元(7)上设置有由Y向第三静压气浮导轨(8a)、Y 向第三直线电机定子(8b)、Y向第三直线电机动子(8C)构成的Y向第三直线运动单元(8) 和由Y向第四直线电机动子(9a)、Υ向第四直线电机定子(9b)以及Y向第四静压气浮导轨 (9c)构成的Y向第四直线运动单元(9)，Y向第一直线运动单元(5)和Y向第二直线运动单元(6)与X向第一直线运动单元(4)呈井型配置，Y向第三直线运动单元(8)和Y向第四直线运动单元(9)与X向第二直线运动单元(7)呈H型配置；在预对准工位和曝光工位之间设置在平衡质量单元( 上定位于由Y向第一过渡静压气浮导轨(10a)、Y向第一过渡直线电机定子(IOb)以及Y向第一过渡直线运动单元固定件(IOc)构成的Y向第一过渡直线运动单元(10)和由Y向第二过渡静压气浮导轨(11a)、Y向第二过渡直线电机定子(lib)以及Y向第二过渡直线运动单元固定件(Ilc)构成的Y向第二过渡直线运动单元(11)，Y向第一直线运动单元( 、Y向第三直线运动单元(8)和Y向第二过渡直线运动单元(11)共用Y向第一直线电机动子一(5a) ；Y向第二直线运动单元(6)、Y向第四直线运动单元(9) 和Y向第一过渡直线运动单元(10)共用Y向第四直线电机动子(9a) ；Y向第一直线电机动子(5a)与第一工件台(3a)固联，Y向第四直线电机动子(9a)与第二工件台(3b)固联，Y 向第一直线电机动子二(5d)和Y向第二直线电机动子(6c)可与第一工件台(3a)或第二工件台(3b)电磁联接或分离；X向第一直线运动单元(4)和X向第二直线运动单元(7)设置在平衡质量单元( 上，平衡质量单元( 底部为气浮面，平衡质量单元( 气浮于基台 (1)上；平衡质量单元( 上表面与基台(1)上表面共面，且第一工件台(3a)和第二工件台(3b)可以在基台(1)和平衡质量单元O)的上表面运动；Y向第一直线运动单元(5)、Y 向第二直线运动单元(6)与X向第一直线电机动子Ge)固联，且由X向第一直线运动单元 (4)沿X向驱动；Y向第三直线运动单元(8)、Y向第四直线运动单元(9)与X向第四直线电机动子(7e)固联，且由X向第二直线运动单元(7)沿X向驱动；Y向第一过渡直线运动单元(10)通过Y向第一过渡直线运动单元固定件(IOc)固定于平衡质量单元(2)上，Y向第二过渡直线运动单元(11)通过Y向第二过渡直线运动单元固定件(Ilc)固定于平衡质量单元⑵上。
3.根据权利要求2所述的一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置，其特征在于X向第一、二直线运动单元(4、7)和Y向第一、二、三、四直线运动单元(5、6、8、9)中的直线电机为平板型或U型电机，直线电机的布置采用立式或卧式。
全文摘要
一种基于双导轨双驱步进扫描的双工件台交换装置与方法属于半导体制造装备技术领域，该装置包括基台，位于预对准工位和曝光工位的工件台，在平衡质量块上预设4个Y向直线运动单元和2个X向直线运动单元，通过Y向直线运动单元的直线电机定子与Y向过渡直线运动单元的对接完成工件台在预对准区域和曝光区域之间的三节拍换台；另外Y向第一直线电机动子1与第一工件台固联，Y向第四直线电机动子与第二工件台固联，Y向直线运动单元和X向直线运动单元在曝光工位构成双导轨双驱结构；本发明在换台过程中采用三节拍，提高了换台效率，同时本发明具体实施过程中具有运动惯量小，稳定时间短、结构刚度大和曝光工位质心驱动等优点。
文档编号G03F7/20GK102419517SQ20111037797
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月12日 优先权日2011年11月12日
发明者崔继文, 谭久彬, 金国良, 马伟 申请人:哈尔滨工业大学