光刻机及应用于光刻机中的工件台系统

摘要

本发明公开了一种光刻机，包括：掩模台、投影物镜、照明系统、测量框架、基础框架以及工件台系统，照明系统将掩模版上的图像经过投影物镜投射在硅片或基版上，掩模台安装于测量框架上，掩模台的反作用力通过掩模台反力支架外引至基础框架上，测量框架通过测量框架减振器安装于基础框架上，工件台系统包括用于工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，工件台安装底座可拆卸的安装于基础框架上，工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力外引至基础框架。本发明可有效隔离基础框架和工件台之间的相互影响，能简化结构并可以便于实现工件台的安装和维护。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种光刻机及应用于光刻机中的工 件台系统。

背景技术

随着光刻技术的发展，对产率以及套刻精度提出了越来越高的要求，为了 提高产率就需要提高工件台、掩模台的运动加速度，这就意味着工件台、掩模 台对框架的反作用力提高，由于反作用力的提高会激发出测量框架自身的固有 频率，必然导致测量框架的振动幅值变大，从而影响整机的套刻精度。为了解 决运动系统的反作用力对测量框架的影响，各个光刻机制造商提出了不同的解 决方案。

如在专利文献WO2010101267A1于2010年09月10日公开了一种反力处 理结构，将工件台、掩模台均布置在测量框架上，测量框架通过主动减振器隔 离基础框架的振动，运动系统的反作用力外引至基础框架。上述结构消除了工 件台、掩模台反作用力对测量框架的冲击，但是这种结构复杂，同时由于运动 质量仍位于测量框架上，减振器需要处理由于运动系统的运动引起的重心变 化。

美国专利US6493062B2于2002年12月10日公开了一种光刻机结构， 将工件台置于基础框架，掩模台置于测量框架上，测量框架通过主动减振器隔 离基础框架的振动，将掩模台的反作用力通过反力外引机构外引至基础框架。 上述结构可以消除运动系统反作用力对测量框架的影响，但是这种结构模块化 不好，同时工件台的结构不能在减小对基础框架的冲击以及隔离地基振动上取 得很好的平衡。

因此，如何提供一种在有效隔离基础框架和工件台之间的相互影响的前提 下，可以简化结构并可以便于维护工件台的光刻机及应用于光刻机中的工件台 系统是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻机及应用于光刻机中的工件台系统，以解 决现有技术中虽能有效隔离基础框架和工件台的相互影响，但是结构复杂且工 件台维修、安装不方便的技术问题。

一种光刻机，包括：用于承载掩模版的掩模台、投影物镜、照明系统、测 量框架、基础框架、工件台系统，所述照明系统将掩模版上的图像经过投影物 镜投射在硅片或基版上，所述掩模台安装于所述测量框架上，所述掩模台的反 作用力通过掩模台反力支架外引至基础框架上，所述测量框架通过测量框架减 振器安装于基础框架上，所述工件台系统包括用于承载硅片或者基版的工件 台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座，所述工件台通 过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装 于所述基础框架上，所述工件台采用工件台反力外引结构将工件台的反作用力 外引至所述基础框架。

进一步，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架、工件台反力滑块、 反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元以及反力外引支架；所述工件台反力支 架和所述反力外引支架均安装于所述工件台安装底座上，所述工件台反力滑块 设置在所述工件台反力支架上，所述工件台反力滑块的两端分别通过反力外引 阻尼单元和反力外引弹簧单元与反力外引支架连接。

进一步，所述工件台系统还包括工件台的运动系统、工件台承版台以及滑 块底座，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座上驱动所述工件台承版台 运动，所述工件台减振器设置于所述工件台安装底座和所述滑块底座之间。

进一步，所述工件台的运动系统包括工件台Y向滑块、工件台X向滑块、 以及三组工件台垂向执行机构，工件台Y向滑块实现工件台承版台的Y向运 动，工件台X向滑块实现工件台承版台的X向运动，工件台垂向执行机构实 现工件台承版台在Z、Rx、Ry方向的运动。

进一步，工件台Y向滑块的定子安装于所述工件台反力滑块上。

本发明还公开了一种应用于光刻机中的工件台系统，包括用于承载硅片或 者基版的工件台、工件台减振器、工件台反力外引结构以及工件台安装底座， 所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装底座 可拆卸的安装于光刻机的基础框架上，且工件台采用工件台反力外引结构将工 件台的反作用力外引至所述基础框架。

进一步，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架、工件台反力滑块、 反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元以及反力外引支架；所述工件台反力支 架和所述反力外引支架均安装于所述工件台安装底座上，所述工件台反力滑块 设置在所述工件台反力支架上，所述工件台反力滑块的两端分别通过反力外引 阻尼单元和反力外引弹簧单元与反力外引支架连接。

进一步，所述工件台系统包括工件台的运动系统、工件台承版台、以及滑 块底座，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座上驱动所述工件台承版台 运动，所述工件台减振器设置于所述工件台安装底座和所述滑块底座之间。

进一步，所述工件台的运动系统包括两组工件台Y向滑块、工件台X向 滑块、以及三组工件台垂向执行机构，工件台Y向滑块实现工件台承版台的 Y向运动，工件台X向滑块实现工件台承版台的X向运动，工件台垂向执行 机构实现工件台承版台在Z、Rx、Ry方向的运动。

进一步，工件台Y向滑块的定子安装于所述工件台反力滑块上。

本发明提供的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统，一方面，通过将工 件台安装于基础框架上，同时，工件台的下方安装工件台减振器，可以有效减 小工件台对基础框架的冲击，同时很好地隔离基础框架的振动对工件台运动精 度的影响；再一方面，工件台采用工件台反力外引结构将反作用力外引至所述 基础框架，可以有效降低工件台对工件台减振器的需求，从而，有效简化工件 台减振器的结构，降低了工件台减振器的开发难度以及开发成本；另一方面， 由于所述工件台通过工件台减振器安装于工件台安装底座上，所述工件台安装 底座可拆卸的安装于基础框架上，故可以快速便捷地在基础框架上安装或者拆 除工件台安装底座，即可实现对工件台的安装和维修，从而可以实现工件台的 拆装和维护，实现模块化生产，从而有效缩短整机集成以及工件台维修维护的 时间，有效提高生产和维护效率。另外，所述工件台反力外引结构采用反力外 引阻尼单元和反力外引弹簧单元，可以进一步减小工件台反作用力对基础框架 的冲击，提高工件台的运动精度。

附图说明

本发明的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统由以下的实施例及附图 给出。

图1为本发明的一实施例的光刻机的结构原理图。

图2为本发明的一实施例的工件台、工件台减振器及工件台安装底座的侧 视结构示意图。

图3为本发明的一实施例的工件台、工件台减振器及工件台安装底座的俯 视结构示意图。

图中，101——掩模台支架，102——掩模台，103——掩模台反力支架， 104——掩模台测量系统，201——测量框架，202——投影物镜，203——测量 框架减振器，204——基础框架，205——地基，206——工件台测量系统，207 ——照明系统，300——工件台，301——工件台安装底座，302——工件台减 振器，303——工件台反力支架，304——工件台反力滑块，305——工件台Y 向滑块导向气浮，306——工件台Y向滑块，307——工件台X向滑块，308 ——工件台垂向执行机构，309——工件台承版台，310——工件台滑块底座， 311——反力外引阻尼单元，312——反力外引弹簧单元，313——反力外引支 架。

具体实施方式

以下将对本发明的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统作进一步的详 细描述。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施 方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精 准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1、图2和图3，本实施例提供的光刻机，包括：用于承载掩模 版的掩模台102、投影物镜202、照明系统207、测量框架201、基础框架204 以及工件台系统，所述照明系统207将掩模版上的图像经过投影物镜202投射 在硅片或基版上，所述掩模台102通过掩模台支架101安装于所述测量框架 201上，所述掩模台102的反作用力通过掩模台反力支架103外引至基础框架 204上，所述基础框架204固定安装于地基205上，所述掩模台102的一侧还 设置有用于反馈掩模台102位置信息的掩模台测量系统104，所述测量框架201 通过测量框架减振器203安装于基础框架204上。

所述工件台系统包括用于承载硅片或者基版的工件台300、工件台减振器 302、工件台反力外引结构以及工件台安装底座301，所述工件台300通过工 件台减振器302安装于工件台安装底座301上，所述工件台安装底座301可拆 卸的安装于所述基础框架204上，且所述工件台300采用工件台反力外引结构 将该方向上的反作用力外引至所述基础框架204。所述工件台系统的工件台 300的一侧还设置有用于反馈工件台300位置信息的工件台测量系统206。

本实施例通过将工件台300外置于测量框架201，掩模台反力支架103将 掩模台102的反作用力外引，可以消除掩模台102和工件台300运动对测量框 架201的冲击，同时通过测量框架减振器203衰减基础框架204传递到测量框 架201上的振动，保证了投影物镜202、掩模台102测量系统104以及工件台 测量系统206等精密部件能够处于一个不受干扰的工作环境，确保他们各自的 工作精度。

由于所述工件台300通过工件台减振器302安装于工件台安装底座301 上，所述工件台安装底座301可拆卸的安装于基础框架204上，因此，可以快 速、便捷地在基础框架204上安装或者拆除工件台安装底座301，以实现对工 件台300的拆装和维修，因而，可以实现模块化生产，有效缩短整机集成以及 工件台300维修维护的时间，提高生产和维护效率。再者，通过在工件台300 与工件台安装底座301之间设置工件台减振器302，可以有效减小工件台300 对工件台安装底座301及基础框架204的冲击，同时能够有效地隔离基础框架 204的振动对工件台300的运动精度的影响。

另一方面，工件台300采用工件台反力外引结构将反作用力外引至所述基 础框架204，尤其是在反作用力大的方向上将反作用力外引至所述基础框架 204，可以有效降低工件台300对工件台减振器302的需求，从而，有效简化 工件台减振器302的结构，降低了工件台减振器的开发难度以及开发成本。

较佳的，所述工件台反力外引结构包括工件台反力支架303、工件台反力 滑块304、反力外引阻尼单元311、反力外引弹簧单元312以及反力外引支架 313，所述工件台反力支架303和反力外引支架313均安装于工件台安装底座 301上，所述工件台反力滑块304设置在所述工件台反力支架303上，所述工 件台反力滑块304的两端分别通过反力外引阻尼单元311和反力外引弹簧单元 312与对应的反力外引支架313连接。其中，所述工件台反力滑块304的一端 通过反力外引阻尼单元311与对应的反力外引支架313连接，以实现对工件台 反作用力的衰减，所述工件台反力滑块304的另一端通过反力外引弹簧单元 312与对应的反力外引支架313连接，以实现工件台反力滑块304的复位，通 过上述部件的组合可以实现工件台300Y向反作用力的外引，减小工件台减振 器302的设计难度，同时也减小了工件台300对基础框架204的反作用力，减 小了运动反力对测量框架201的影响。

进一步，所述工件台系统还包括工件台的运动系统、工件台承版台309 以及滑块底座310，所述工件台的运动系统安装于所述滑块底座310上用于驱 动所述工件台承版台309运动，所述工件台减振器302设置于所述工件台安装 底座301和所述滑块底座310之间。如果将工件台300的反作用力直接作用于 基础框架204上，则工件台300的反作用力会通过测量框架减振器203传递到 测量框架201上，所以工件台300置于基础框架204上，需要同时考虑隔离地 基205的振动以及减小工件台300的反作用力对基础框架204的冲击。本专利 中工件台的运动系统均安装于工件台滑块底座310上，工件台滑块底座310 安装于工件台减振器302上，通过工件台减振器302可以在隔离基础框架204 的振动同时衰减工件台300的反作用力对基础框架204的冲击。

进一步，所述工件台的运动系统包括工件台Y向滑块306、工件台X向 滑块307、以及三组工件台垂向执行机构308，工件台Y向滑块306实现工件 台承版台309的Y向运动，工件台X向滑块307实现工件台承版台309的X 向运动，工件台垂向执行机构308实现工件台承版台309在Z、Rx、Ry方向 的运动。其中，工件台Y向滑块306通过各自的工件台Y向滑块导向气浮305 进行导向，工件台X向滑块307与工件台Y向滑块306之间也通过气浮进行 导向。所述工件台300通过工件台Y向滑块306实现工件台300的Y向运动， 通过工件台X向滑块307实现工件台300的X向运动，通过工件台垂向执行 机构308（共3组）实现工件台承版台309在Z、Rx、Ry方向的运动。如果 不通过反力外引的方式，则工件台300的反作用力将直接作用于工件台减振器 302上，势必会增加工件台减振器302的设计难度，本发明中为了克服上述问 题，将工件台作用力大的方向（即Y向）采用反力外引机构，将该方向上的 反作用力外引至基础框架204上，如图2所示，工件台Y向滑块306的定子 安装于工件台反力滑块304上，工件台反力滑块304通过导向装置安装在工件 台反力支架303上，以保证工件台反力滑块304只有Y向的自由度，工件台 反力支架303则直接安装在工件台安装底座301上。

本发明提供的光刻机及应用于光刻机中的工件台系统，一方面，通过将工 件台安装于基础框架上，同时，工件台的下方安装工件台减振器，可以有效减 小工件台对基础框架的冲击，同时很好地隔离基础框架的振动对工件台运动精 度的影响；再一方面，工件台在反作用力大的方向采用工件台反力外引结构将 该方向上的反作用力外引至所述基础框架，可以有效降低工件台对工件台减振 器的需求，从而，有效简化工件台减振器的结构，降低了工件台减振器的开发 难度以及开发成本；另一方面，由于所述工件台通过工件台减振器安装于工件 台安装底座上，所述工件台安装底座可拆卸的安装于基础框架上，因此，只需 解除工件台安装底座与基础框架之间的连接，即可以实现对工件台的安装和维 修，可以实现模块化生产，从而可以有效缩短整机集成以及工件台维修维护的 时间，有效提高生产和维护效率。另外，所述工件台反力外引结构采用反力外 引阻尼单元和反力外引弹簧单元，可以进一步减小工件台反作用力对基础框架 的冲击，提高工件台的运动精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的 精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等 同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。