專利名稱：基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造裝備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置。
背景技術(shù)：
光刻機是極大規(guī)模集成電路制造中重要的超精密裝備之一。光刻機的分辨率和套刻精度決定了集成電路芯片的最小線寬，同時光刻機的產(chǎn)率則極大的影響集成電路芯片的生產(chǎn)成本，而作為光刻機關(guān)鍵子系統(tǒng)的工件臺又在很大程度上決定了光刻機的分辨率、套刻精度和產(chǎn)率。產(chǎn)率是光刻機發(fā)展的主要追求目標(biāo)之一。在滿足分辨率和套刻精度的條件下，提高工件臺運行效率進而提高光刻機產(chǎn)率是工件臺技術(shù)的發(fā)展方向。提高工件臺運行效率最直接的方式就是提高線纜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(chǎn)效率低。為此有人提出了雙工件臺技術(shù)，這也是目前提高光刻機生產(chǎn)效率的主流技術(shù)手段。雙工件臺技術(shù)在工件臺上設(shè)有曝光工位，預(yù)處理工位兩個工位和兩個線纜臺，曝光和測量調(diào)整可并行處理，大大縮短了時間，提高了生產(chǎn)效率。目前的代表產(chǎn)品為荷蘭ASML公司基于Twir^can技術(shù)即雙工件臺技術(shù)的光刻機。提高雙工件臺的運行效率是目前光刻機工件臺技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)之一。雙工件臺技術(shù)牽涉到線纜臺在兩個工位之間切換的問題，換臺效率直接影響雙工件臺的運行效率以及光刻機的產(chǎn)率。如何在盡可能縮短換臺時間的條件下減小換臺對其它系統(tǒng)的干擾一直是研究的重點。在傳統(tǒng)雙臺切換過程中，線纜臺與曝光和預(yù)處理工序中一樣為直線驅(qū)動。雙臺專利US2001/0004105A1和W098/40791中，每個線纜臺有兩個可交換配合的單元來實現(xiàn)雙臺的交換，在不提高線纜臺運動速度的前提下提高了產(chǎn)率，但由于線纜臺與導(dǎo)軌之間也采用耦合連接方式，在換臺過程中線纜臺與驅(qū)動單元會出現(xiàn)短暫的分離，對線纜臺的定位精度產(chǎn)生較大影響。同時運動單元和導(dǎo)軌較長，運動質(zhì)量較大，對于運動速度和加速度的提高都產(chǎn)生不良影響。專利CN101231471A中，采用H型驅(qū)動單元與過渡承接裝置上的摩擦輪對接，以避免導(dǎo)軌對接精度問題，但是線纜臺在換臺時需要等待驅(qū)動單元與摩擦輪完成對接后才可進行換臺操作，對產(chǎn)率帶來很大影響。專利CN1^8427A中，在預(yù)處理工位設(shè)置了一個X向?qū)к?，曝光工位設(shè)置有兩個X向?qū)к?，實現(xiàn)兩個工位的并行工作，但由于驅(qū)動單元固定在基座上，在線纜臺運動時會有較大力傳遞到基座上，對整體帶來不良影響。上述方案中，換臺時都沒有考慮換臺時導(dǎo)向裝置的運動對效率的影響。從換臺節(jié)拍上考慮都采用五節(jié)拍形式，即在換臺過程中，兩個線纜臺需要停留一段時間使得抓卡裝置完成交換，從而完成換臺工作。在對光刻機產(chǎn)率要求越來越高的情況下，抓卡裝置的交換時間也會對產(chǎn)率產(chǎn)生很大的影響。專利CN101201555中，利用傳送帶和對接滑塊完成換臺過程，運動節(jié)拍少，操作維護簡單，但傳送帶機構(gòu)和對接滑塊固定在基臺上，因此在換臺過程中，會有較大的力作用在基臺上，對整體動態(tài)性能影響較大。專利CN1485694中，利用Y向直線電機和直線導(dǎo)軌的對接完成換臺操作，但由于基臺中間的間隙過大而引入橋接裝置，使得運動節(jié)拍增加，增加了換臺時間，同時X向直線電機磁鋼部分固定在基臺上，換臺時運動部件的運動會對基臺產(chǎn)生較大的反作用力，進而影響整個系統(tǒng)的動態(tài)性能。專利 CN101770181中利用置換單元的對接完成換臺工作，但其導(dǎo)向裝置固定在基臺上，在換臺運動中，運動部件會對基臺產(chǎn)生較大的反作用力，進而影響整個系統(tǒng)的動態(tài)性能。因此目前的雙臺直線換臺方案有待改進。
回轉(zhuǎn)換臺方案較直線換臺方案有獨特優(yōu)勢，因此出現(xiàn)了采用回轉(zhuǎn)方式換臺的雙工件臺技術(shù)。例如歐洲專利W098/28665采用帶傳動實現(xiàn)工件臺上曝光工位和預(yù)處理工位的兩個線纜臺交換位置，簡化了換臺工序，但是帶傳動難以實現(xiàn)納米定位精度。專利 CN101071275采用回轉(zhuǎn)整個基臺的方式實現(xiàn)雙線纜臺的換位，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時兩個線纜臺運動無重疊區(qū)域，避免了碰撞安全隱患。但是通過回轉(zhuǎn)整個基臺實現(xiàn)線纜臺換位存在轉(zhuǎn)動慣量大，大功率回轉(zhuǎn)電機精密定位困難和發(fā)熱量大引起系統(tǒng)溫升等問題，同時回轉(zhuǎn)半徑大，使光刻機主機結(jié)構(gòu)顯著增大。專利CN102141739采用旋轉(zhuǎn)電機完成硅片臺工位的交換，避免了大慣量的基臺旋轉(zhuǎn)，省去要求極高的導(dǎo)軌對接裝置和輔助裝置，但是該系統(tǒng)換臺過程中造成了工件臺上傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記的相位反轉(zhuǎn)，從而難以實現(xiàn)同位相的雙工件臺交換。上述方案均沒有考慮回轉(zhuǎn)換臺方式下線纜臺相位反轉(zhuǎn)與光學(xué)系統(tǒng)難以配合的問題。在光刻機曝光和預(yù)處理工序中，光學(xué)系統(tǒng)需要對線纜臺各位置傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記進行檢測， 由于各位置傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記分布不均，各對準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)原理不一致，線纜臺存在朝向問題。當(dāng)回轉(zhuǎn)換臺后，線纜臺回轉(zhuǎn)180°造成線纜臺位置傳感器和對準(zhǔn)標(biāo)記反向，因此目前回轉(zhuǎn)換臺方案還有待改進。此外回轉(zhuǎn)換臺方式的回轉(zhuǎn)特性造成線纜臺線纜纏繞以及激光干涉儀反射鏡回轉(zhuǎn)導(dǎo)致目標(biāo)丟失等問題還有待解決。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述已有技術(shù)中存在的不足，設(shè)計提供一種基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置。此裝置采用回轉(zhuǎn)方式進行雙臺切換，降低了雙臺切換時間，提高了換臺效率和光刻機的產(chǎn)率。同時解決了線纜臺相位反轉(zhuǎn)，線纜臺線纜纏繞以及激光干涉儀目標(biāo)丟失和回轉(zhuǎn)半徑大，轉(zhuǎn)動慣量大等一系列問題。本發(fā)明還可解決現(xiàn)有線性換臺方案沖擊轉(zhuǎn)矩大和換臺節(jié)拍多的問題，可采用較小的質(zhì)量平衡系統(tǒng)，有利于縮短平衡時間，同時簡化系統(tǒng)，降低成本，換臺節(jié)拍減少縮短了換臺時間，可有效提高光刻機產(chǎn)率。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法，該方法由三個節(jié)拍組成，第一個節(jié)拍是第一工件臺完成曝光工序、第二工件臺完成預(yù)處理工序后，分別從曝光工位和預(yù)處理工位向基臺中心運動，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置通過電磁吸附第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套和第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套，同時，X向第一直線電機動子和X向第二直線電機動子上的抓卡機構(gòu)分別松開第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置和第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置，同時，第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置一端與第一線纜臺連接，另一端在通入氣體后與第一工件臺的X向側(cè)面形成氣浮面，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置一端與第二線纜臺連接，另一端在通入氣體后與第二工件臺的X向側(cè)面形成氣浮面，實現(xiàn)兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺相向?qū)?；第二?jié)拍是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺吸附住第一工件臺和第二工件臺繞基臺中心軸線沿順時針或逆時針回轉(zhuǎn)180° (下一次回轉(zhuǎn)交換沿逆時針或順時針)，第一線纜臺和第二線纜臺在Y方向上分別與第一工件臺和第二工件臺保持同步運動；同時第一線纜臺上的第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置和第一線纜臺保持同步運動，防止第一工件臺在換臺過程中回轉(zhuǎn)運動帶來的相位變化；同時第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置和第二線纜臺保持同步運動，防止第二工件臺在換臺過程中回轉(zhuǎn)運動帶來的相位變化，實現(xiàn)第一工件臺和第二工件臺在整個回轉(zhuǎn)換臺傳動過程中的同相位；第三個節(jié)拍是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺回轉(zhuǎn)180°后，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置放開第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套和第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套；同時第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置停止供氣，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置停止供氣；同時X向第一直線電機動子上的抓卡機構(gòu)抓卡住第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置，并運動到曝光工位，X向第二直線電機動子上的抓卡機構(gòu)抓卡住第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置， 并運動到預(yù)處理工位，實現(xiàn)兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺反向分離并到各自工位；通過上述三個節(jié)拍完成基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換。 基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換裝置包括基臺、第一工件臺、第二工件臺，基臺長邊Y方向兩端分別為曝光工位和預(yù)處理工位，第一工件臺和第二工件臺分別運行于曝光工位和預(yù)處理工位，沿基臺長邊兩側(cè)對應(yīng)分別設(shè)置由Y向第一直線電機、Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌和由Y向第二直線電機、Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌構(gòu)成的兩個Y向長行程直線運動單元，曝光工位上設(shè)置由X向第一直線電機動子、X向第一直線電機定子、X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌和第一承載梁構(gòu)成的X向第一長行程直線運動單元，預(yù)處理工位上設(shè)置有由X向第二直線電機動子、X向第二直線電機定子、X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌和第二承載梁構(gòu)成的X向第二長行程直線運動單元，在Y向長行程直線運動單元的Y向第一直線電機和Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌上部設(shè)置與第一工件臺配套的第一線纜臺，在Y向第二直線電機和Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌上部設(shè)置與第二工件臺配套的第二線纜臺，在基臺四周裝有激光干涉儀；第一工件臺和第二工件臺分別配裝在X向第一長行程直線運動單元和X向第二長行程直線運動單元上，X向第一長行程直線運動單元和X向第二長行程直線運動單元分別與Y向長行程直線運動單元成H型配置；在基臺上位于在曝光工位和預(yù)處理工位之間部位處安裝一個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺，所述的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺包括回轉(zhuǎn)電機定子、回轉(zhuǎn)電機動子、回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置，其中回轉(zhuǎn)電機定子配裝在基臺下側(cè)部上，回轉(zhuǎn)電機動子配裝在回轉(zhuǎn)電機定子上，在回轉(zhuǎn)電機動子上端部上固裝回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置；在第一工件臺中部設(shè)置第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套，在第一工件臺底部X向側(cè)面設(shè)置第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置；在第二工件臺中部設(shè)置第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套，在第二工件臺底部X向側(cè)面設(shè)置第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置；在第一線纜臺上固裝一個第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置，在第二線纜臺上固裝一個第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置；第一工件臺和第二工件臺底面為氣浮面，且第一工件臺和第二工件臺氣浮在基臺上部；第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套與第一工件臺的接觸環(huán)面為靜壓氣浮軸承，回轉(zhuǎn)換臺時套與臺做相對回轉(zhuǎn)運動；第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套與第二工件臺的接觸面為氣浮環(huán)面，回轉(zhuǎn)換臺時套與臺做相對回轉(zhuǎn)運動；與第一工件臺配套的第一線纜臺和第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置承載第一工件臺的線纜，第一線纜臺可滑動的配裝在Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌上，由Y向第一直線電機驅(qū)動，在Y方向上始終與第一工件臺保持相對靜止；與第二工件臺配套的第二線纜臺和第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置承載第二工件臺的線纜， 第二線纜臺可滑動的配裝在Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌上，由Y向第二直線電機驅(qū)動，在Y方向上始終與第二工件臺保持相對靜止；在運行過程中，激光干涉儀發(fā)出的光束始終與第一工件臺、第二工件臺對應(yīng)的側(cè)面反射鏡垂直；Y向第一直線電機、Y向第二直線電機、X向第一直線電機動子、X向第一直線電機定子、χ向第二直線電機動子、χ向第二直線電機定子采用平板電機，或采用U型槽式電機。
本發(fā)明具有以下創(chuàng)新點和顯著優(yōu)勢
1.采用基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法換臺僅需三個節(jié)拍，即第一節(jié)拍是兩工件臺沿軸線(Z軸0-0)與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺相向?qū)?；第二?jié)拍是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺攜兩工件臺繞回轉(zhuǎn)軸線沿順時針(或逆時針)方向回轉(zhuǎn)180° (下一次轉(zhuǎn)位沿逆時針(或順時針) 方向回轉(zhuǎn)180° )；第三節(jié)拍是兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺反向分離并到各自工位。該方法解決了現(xiàn)有線性換臺方法節(jié)拍過多(五個節(jié)拍)的問題，同時也解決了整體轉(zhuǎn)動平臺方式轉(zhuǎn)動慣量大，完成時間長的問題。與現(xiàn)有方法相比，本方法換臺時間短，顯著提高了換臺效率和光刻機的產(chǎn)片率，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之。
2.提出基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換裝置。兩工件臺在隨回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺繞軸線(ζ軸0-0)回轉(zhuǎn)180°的過程中，兩工件臺通過各自對應(yīng)的線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)控制自轉(zhuǎn)運動，始終保持兩工件臺在零位時的相位不變，保證雙工件臺在換臺過程中的同相位。解決了現(xiàn)有回轉(zhuǎn)換臺方式存在的三大問題，即工件臺相位反相、工件臺線纜纏繞和激光干涉儀目標(biāo)丟失等問題，可確保在換臺過程中工件臺相位始終不變，線纜不纏繞和激光干涉儀目標(biāo)連續(xù)跟蹤，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之二。
3.提出一種快速平穩(wěn)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動控制方法和結(jié)構(gòu)方案。回轉(zhuǎn)換臺過程連續(xù)平穩(wěn)， 轉(zhuǎn)矩沖擊小，且速度快；同時回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩嚴(yán)格作用在精密氣浮軸軸線上，不產(chǎn)生沖擊力，使平衡方向和位置及平衡力準(zhǔn)確可控。解決了現(xiàn)有線性換臺方法與方案沖擊力和沖擊轉(zhuǎn)矩過大，力平衡方向、大小以及力與力矩平衡位置無法準(zhǔn)確預(yù)測和準(zhǔn)確平衡控制的難題；也解決了現(xiàn)有整體回轉(zhuǎn)換臺方案質(zhì)量和慣量過大、所需轉(zhuǎn)矩大、沖擊轉(zhuǎn)矩大和所需電機體積大、功能和發(fā)熱量大等一系列問題，具有換臺過程無沖擊力、沖擊轉(zhuǎn)矩小、換臺速度快且平穩(wěn)、力矩平衡精確且平衡時間短等多種優(yōu)點，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之三。
4.提出一種換臺系統(tǒng)對沖力抵消方法和結(jié)構(gòu)方案。在兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺對接與分離過程中，使兩工件臺的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺回轉(zhuǎn)軸心在一條直線上，且該直線與雙工件臺系統(tǒng)基臺氣浮平臺y向幾何中線重合，且過平衡質(zhì)量框架的質(zhì)心位置；可使換臺過程中兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺線性對接與分離時產(chǎn)生的沖擊力大小相等，方向相反，在平衡質(zhì)量框架上的作用力合力為零。解決了現(xiàn)有線性換臺方案中線性沖擊力大和平衡質(zhì)量框架質(zhì)量與體積龐大及平衡速度慢等問題，具有換臺過程中無沖擊力、換臺對接和分離速度快、對主機框架和基臺沖擊小等多項優(yōu)點，這是本發(fā)明的創(chuàng)新點和突出優(yōu)點之四。


圖1是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺與線纜臺、防轉(zhuǎn)裝置裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是第一工件臺軸測圖。
圖5、6、7、8、9、10、11是雙工件臺換臺流程示意圖。
圖中件號1-基臺；2-曝光工位；3-預(yù)處理工位；4a_第一工件臺；4b_第二工件臺；5-Y向長行程直線運動單元向第一直線電機；恥-Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌；5c-Y 向第二直線電機；5d-Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌；6-X向第一長行程直線運動單元；6a-X向第一直線電機動子；6b-X向第一直線電機定子；6c-X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌；6d-第一承載梁； 7-X向第二長行程直線運動單元；7a-X向第二直線電機動子；7b-X向第二直線電機定子； 7c-X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌；7d-第二承載梁；8a-第一線纜臺；8b-第二線纜臺；8c_第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置；8d-第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置；如、％、9(、9(1、96、9廠98、911-激光干涉儀；10-回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺；IOa-回轉(zhuǎn)電機定子；IOb-回轉(zhuǎn)電機動子；IOc-回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置；Ila-第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套；lib-第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套；12a-第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置；12b-第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方案作進一步詳細(xì)說明基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換方法，該方法由三個節(jié)拍組成， 第一個節(jié)拍是第一工件臺完成曝光工序、第二工件臺完成預(yù)處理工序后，分別從曝光工位和預(yù)處理工位向基臺中心運動，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置通過電磁吸附第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套和第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套，同時，X向第一直線電機動子和X向第二直線電機動子上的抓卡機構(gòu)分別松開第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置和第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置，同時，第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置一端與第一線纜臺連接，另一端在通入氣體后與第一工件臺的X向側(cè)面形成氣浮面，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置一端與第二線纜臺連接，另一端在通入氣體后與第二工件臺的X向側(cè)面形成氣浮面，實現(xiàn)兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺相向?qū)?；第二?jié)拍是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺吸附住第一工件臺和第二工件臺繞基臺中心軸線沿順時針或逆時針回轉(zhuǎn)180° (下一次回轉(zhuǎn)交換沿逆時針或順時針)， 第一線纜臺和第二線纜臺在Y方向上分別與第一工件臺和第二工件臺保持同步運動；同時第一線纜臺上的第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置和第一線纜臺保持同步運動，防止第一工件臺在換臺過程中回轉(zhuǎn)運動帶來的相位變化；同時第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置和第二線纜臺保持同步運動，防止第二工件臺在換臺過程中回轉(zhuǎn)運動帶來的相位變化，實現(xiàn)第一工件臺和第二工件臺在整個回轉(zhuǎn)換臺傳動過程中的同相位；第三個節(jié)拍是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺回轉(zhuǎn)180°后，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置放開第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套和第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套；同時第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置停止供氣，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置停止供氣；同時X向第一直線電機動子上的抓卡機構(gòu)抓卡住第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置，并運動到曝光工位，X向第二直線電機動子上的抓卡機構(gòu)抓卡住第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置，并運動到預(yù)處理工位，實現(xiàn)兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺反向分離并到各自工位；通過上述三個節(jié)拍完成基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換?；诰€纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換裝置，該裝置包括基臺1、第一工件臺4a、第二工件臺4b，基臺1長邊Y方向兩端為曝光工位2和預(yù)處理工位3，第一工件臺 4a和第二工件臺4b分別運行于曝光工二位2和預(yù)處理工位3，沿基臺1長邊兩側(cè)對應(yīng)分別設(shè)置由Y向第一直線電機如、Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌恥和由Y向第二直線電機5c、Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌5d構(gòu)成的兩個Y向長行程直線運動單元5，曝光工位2上設(shè)置有由X向第一直線電機動子6a、X向第一直線電機定子6b、X向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌6c以及第一承載梁 6d構(gòu)成的X向第一長行程直線運動單元6，預(yù)處理工位3上設(shè)置有由X向第二直線電機動子7a、X向第二直線電機定子7b、X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌7c以及第二承載梁7d構(gòu)成的X向第二長行程直線運動單元7，在Y向長行程直線運動單元5的Y向第一直線電機fe和Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌恥上部設(shè)置與第一工件臺如配套的第一線纜臺8a，在Y向第二直線電機5c和Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌5d上部設(shè)置與第二工件臺4b配套的第二線纜臺8b，在基臺1四周裝有激光干涉儀9a、9b、9C、9d、9e、9f、9g、9h ；第一工件臺如和第二工件臺4b分別配裝在X向第一長行程直線運動單元6和X向第二長行程直線運動單元7上，X向第一長行程直線運動單元6和X向第二長行程直線運動單元7分別與Y向長行程直線運動單元5 成H型配置；在基臺1上位于在曝光工位2和預(yù)處理工位3之間部位處安裝一個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺10，所述的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺10包括回轉(zhuǎn)電機定子10a、回轉(zhuǎn)電機動子10b、回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置 10c，其中回轉(zhuǎn)電機定子IOa配裝在基臺1下側(cè)部上，回轉(zhuǎn)電機動子IOb配裝在回轉(zhuǎn)電機定子IOa上，在回轉(zhuǎn)電機動子IOb上端部上固裝回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置IOc ；在第一工件臺如中部設(shè)置第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套11a，在第一工件臺如底部X向側(cè)面設(shè)置第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置 12a ；在第二工件臺4b中部設(shè)置第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套11b，在第二工件臺4b底部X向側(cè)面設(shè)置第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置12b ；在第一線纜臺8a上固裝一個第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置8c，在第二線纜臺8b上固裝一個第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置8d ；第一工件臺如和第二工件臺4b底面為氣浮面， 且第一工件臺如和第二工件臺4b氣浮在基臺1上部；第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套Ila與第一工件臺如的接觸環(huán)面為靜壓氣浮軸承，回轉(zhuǎn)換臺時套與臺做相對回轉(zhuǎn)運動；第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套lib與第二工件臺4b的接觸面為氣浮環(huán)面，回轉(zhuǎn)換臺時套與臺做相對回轉(zhuǎn)運動；與第一工件臺如配套的第一線纜臺8a和第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置8c承載第一工件臺如的線纜，第一線纜臺8a可滑動的配裝在Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌恥上，由Y向第一直線電機fe驅(qū)動， 在Y方向上始終與第一工件臺如保持相對靜止；與第二工件臺4b配套的第二線纜臺8b和第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置8d承載第二工件臺4b的線纜，第二線纜臺8b可滑動的配裝在Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌5d上，由Y向第二直線電機5c驅(qū)動，在Y方向上始終與第二工件臺4b保持相對靜止；在運行過程中，激光干涉儀如、％、9(、9(1、96、9廠98、911發(fā)出的光束始終與第一工件臺4a、第二工件臺4b對應(yīng)的側(cè)面反射鏡垂直；Y向第一直線電機fe、Y向第二直線電機 5c、X向第一直線電機動子6a、X向第一直線電機定子6b、X向第二直線電機動子7a、X向第二直線電機定子7b采用平板電機，或采用U型槽式電機。
本發(fā)明提出的換臺方案工作流程如下
如圖5所示，初始工作狀態(tài)，處于曝光工位2的第一工件臺如預(yù)對準(zhǔn)完畢，處于預(yù)處理工位3的第二工件臺4b裝載新硅片完畢；接下來，處于曝光工位2的第一工件臺如開始進行曝光處理，與此同時處于預(yù)處理工位3的第二工件臺4b開始進行預(yù)對準(zhǔn)處理。兩線纜臺完成本工位所需時間不相同，一般曝光處理時間較長，位于預(yù)處理工位3的第二工件臺4b完成對準(zhǔn)工作后處于等待狀態(tài)，當(dāng)位于曝光工位2的第一工件臺如完成曝光工作后， 進行線纜臺交換。
如圖6所示，第一工件臺如完成曝光工序、第二工件臺4b完成預(yù)處理工序后，分別從曝光工位2和預(yù)處理工位3向基臺1中心運動，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置IOc通過電磁吸附第一工件臺如的第一線纜臺回轉(zhuǎn)環(huán)套Ila和第二工件臺4b的第二線纜臺回轉(zhuǎn)環(huán)套11b，同時，X向第一直線電機動子6a和X向第二直線電機動子7a上的抓卡機構(gòu)分別松開第一工件臺如的第一線纜臺轉(zhuǎn)接裝置1 和第二工件臺4b的第二線纜臺轉(zhuǎn)接裝置12b，同時，第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置8c —端與第一線纜臺8a連接，另一端在通入氣體后與第一工件臺如的X 向側(cè)面形成氣浮面，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置8d —端與第二線纜臺8b連接，另一端在通入氣體后與第二工件臺4b的X向側(cè)面形成氣浮面
如圖7、圖8、圖9、圖10所示，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺10吸附住第一工件臺如和第二工件臺 4b繞基臺1中心回轉(zhuǎn)180°，第一線纜臺8a和第二線纜臺8b在Y方向上分別與第一工件臺如和第二工件臺4b保持同步運動；同時第一線纜臺8a上的第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置8c和第一線纜臺8a保持同步運動，防止第一工件臺如在換臺過程中回轉(zhuǎn)運動帶來的相位變化；同時第二線纜臺8b上的第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置8d和第二線纜臺8b保持同步運動，防止第二工件臺4b在換臺過程中回轉(zhuǎn)運動帶來的相位變化，實現(xiàn)第一工件臺如和第二工件臺4b在整個回轉(zhuǎn)換臺傳動過程中的同相位。如圖11所示，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺10回轉(zhuǎn)180°后，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置IOc放開第一工件臺如的第一線纜臺回轉(zhuǎn)環(huán)套Ila和第二工件臺4b的第二線纜臺回轉(zhuǎn)環(huán)套11b，第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置8c停止供氣，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置8d停止供氣，X向第一直線電機動子6a上的抓卡機構(gòu)抓卡住第二工件臺4b的第二線纜臺轉(zhuǎn)接裝置12b，并運動到曝光工位，X向第二直線電機動子7a上的抓卡機構(gòu)抓卡住第一工件臺如的第一線纜臺轉(zhuǎn)接裝置12a，并運動到預(yù)處理工位；通過上述三個節(jié)拍完成了雙工件臺換臺工序。
權(quán)利要求
1.一種基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換方法，其特征在于該方法由三個節(jié)拍組成，第一個節(jié)拍是第一工件臺完成曝光工序、第二工件臺完成預(yù)處理工序后，分別從曝光工位和預(yù)處理工位向基臺中心運動，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置通過電磁吸附第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套和第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套，同時，X向第一直線電機動子和X向第二直線電機動子上的抓卡機構(gòu)分別松開第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置和第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置，同時，第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置一端與第一線纜臺連接，另一端在通入氣體后與第一工件臺的X向側(cè)面形成氣浮面， 第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置一端與第二線纜臺連接，另一端在通入氣體后與第二工件臺的X向側(cè)面形成氣浮面，實現(xiàn)兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺相向?qū)?；第二?jié)拍是回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺吸附住第一工件臺和第二工件臺繞基臺中心軸線沿順時針或逆時針回轉(zhuǎn)180°，第一線纜臺和第二線纜臺在Y方向上分別與第一工件臺和第二工件臺保持同步運動；同時第一線纜臺上的第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置和第一線纜臺保持同步運動；同時第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置和第二線纜臺保持同步運動，實現(xiàn)第一工件臺和第二工件臺在整個回轉(zhuǎn)換臺傳動過程中的同相位；第三個節(jié)拍是 回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺回轉(zhuǎn)180°后，回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置放開第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套和第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套；同時第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置停止供氣，第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置停止供氣；同時X向第一直線電機動子上的抓卡機構(gòu)抓卡住第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置，并運動到曝光工位，X向第二直線電機動子上的抓卡機構(gòu)抓卡住第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置，并運動到預(yù)處理工位，實現(xiàn)兩工件臺與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺反向分離并到各自工位；通過上述三個節(jié)拍完成雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換。
2.一種基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺同相位回轉(zhuǎn)交換裝置，該裝置包括基臺(1)、 第一工件臺( )、第二工件臺(4b)，基臺(1)長邊Y方向兩端為曝光工位( 和預(yù)處理工位 (3)，第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)分別運行于曝光工位( 和預(yù)處理工位(3)，沿基臺(1)長邊兩側(cè)對應(yīng)分別設(shè)置由Y向第一直線電機(5a)、Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌(5b)和由 Y向第二直線電機(5c)、Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(5d)構(gòu)成的兩個Y向長行程直線運動單元 (5)，曝光工位(2)上設(shè)置有由X向第一直線電機動子(6a)、X向第一直線電機定子(6b)、X 向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌(6c)以及第一承載梁(6d)構(gòu)成的X向第一長行程直線運動單元(6)， 預(yù)處理工位(3)上設(shè)置有由X向第二直線電機動子(7a)、X向第二直線電機定子(7b)、X向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(7c)以及第二承載梁(7d)構(gòu)成的X向第二長行程直線運動單元(7)，在 Y向長行程直線運動單元(5)的Y向第一直線電機(5a)和Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌(5b)上部設(shè)置與第一工件臺Ga)配套的第一線纜臺(8a)，在Y向第二直線電機(5c)和Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(5d)上部設(shè)置與第二工件臺Gb)配套的第二線纜臺(8b)，在基臺(1)四周裝有激光干涉儀(9a、9b、9C、9d、9e、9f、9g、^i)；第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)分別配裝在X向第一長行程直線運動單元(6)和X向第二長行程直線運動單元(7)上，X向第一長行程直線運動單元(6)和X向第二長行程直線運動單元(7)分別與Y向長行程直線運動單元( 成H型配置；其特征在于在基臺(1)上位于曝光工位( 和預(yù)處理工位C3)之間部位處安裝一個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺(10)，所述的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺(10)包括回轉(zhuǎn)電機定子(10a)、回轉(zhuǎn)電機動子(10b)、回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置(10c)，其中回轉(zhuǎn)電機定子(IOa)配裝在基臺(1)下側(cè)部上，回轉(zhuǎn)電機動子(IOb)配裝在回轉(zhuǎn)電機定子(IOa)上，在回轉(zhuǎn)電機動子(IOb)上端部上固裝回轉(zhuǎn)換臺抓卡裝置(IOc)；在第一工件臺Ga)中部設(shè)置第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套(11a)，在第一工件臺Ga)底部X向側(cè)面設(shè)置第一工件臺轉(zhuǎn)接裝置(12a)；在第二工件臺Gb)中部設(shè)置第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套(11b)，在第二工件臺Gb)底部X向側(cè)面設(shè)置第二工件臺轉(zhuǎn)接裝置(12b)；在第一線纜臺(8a)上固裝一個第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置(8c)，在第二線纜臺(8b)上固裝一個第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置(8d)；第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)底面為氣浮面，且第一工件臺Ga)和第二工件臺Gb)氣浮在基臺(1)上部；第一工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套(Ila)與第一工件臺Ga)的接觸環(huán)面為靜壓氣浮軸承，回轉(zhuǎn)換臺時套與臺做相對回轉(zhuǎn)運動；第二工件臺回轉(zhuǎn)環(huán)套(lib)與第二工件臺Gb)的接觸面為氣浮環(huán)面，回轉(zhuǎn)換臺時套與臺做相對回轉(zhuǎn)運動；與第一工件臺Ga)配套的第一線纜臺(8a)和第一氣浮防轉(zhuǎn)裝置(8c)承載第一工件臺Ga)的線纜，第一線纜臺(8a)可滑動的配裝在Y向第一靜壓氣浮導(dǎo)軌(5b)上，由Y向第一直線電機(5a)驅(qū)動，在Y方向上始終與第一工件臺Ga)保持相對靜止；與第二工件臺 (4b)配套的第二線纜臺(8b)和第二氣浮防轉(zhuǎn)裝置(8d)承載第二工件臺Gb)的線纜，第二線纜臺(8b)可滑動的配裝在Y向第二靜壓氣浮導(dǎo)軌(5d)上，由Y向第二直線電機(5c)驅(qū)動，在Y方向上始終與第二工件臺Gb)保持相對靜止；在運行過程中，激光干涉儀(9a、9b、 9c、9d、9e、9f、9g、9h)發(fā)出的光束始終與第一工件臺( )、第二工件臺Gb)對應(yīng)的側(cè)面反射鏡垂直；Y向第一直線電機(5a)、Y向第二直線電機(5c)、X向第一直線電機動子(6a)、X 向第一直線電機定子(6b)、X向第二直線電機動子(7a)、X向第二直線電機定子(7b)采用平板電機，或采用U型槽式電機。
全文摘要
基于線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)的雙工件臺回轉(zhuǎn)交換方法與裝置屬于半導(dǎo)體制造裝備技術(shù)，該裝置包含兩個工件臺、一個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺和兩個線纜盒防轉(zhuǎn)裝置；在雙工件臺回轉(zhuǎn)交換過程中，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接臺抓卡住雙工件臺，繞基臺中心回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)曝光工位和預(yù)處理工位的交換，線纜盒防轉(zhuǎn)機構(gòu)控制雙工件臺的自轉(zhuǎn)，保證雙工件臺在換臺過程中的同相位；本發(fā)明解決了現(xiàn)有線性換臺方案沖擊轉(zhuǎn)矩大、換臺節(jié)拍多、現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)換臺方案雙工件臺相位反轉(zhuǎn)、線纜纏繞以及激光干涉儀目標(biāo)丟失等問題，采用較小的質(zhì)量平衡系統(tǒng)，有利于縮短平衡時間，同時簡化系統(tǒng)、降低成本、減少換臺節(jié)拍、縮短換臺時間，有效提高了光刻機產(chǎn)率。
文檔編號G03F7/20GK102520587SQ20111037810
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者劉永猛, 崔繼文, 譚久彬, 聞榮偉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)