掩模版传输系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103984208 A (43)申请公布日 2014.08.13 C N 1 0 3 9 8 4 2 0 8 A (21)申请号 201310049274.5 (22)申请日 2013.02.07 G03F 7/20(2006.01) G03F 9/00(2006.01) (71)申请人上海微电子装备有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张东路1525 号 申请人上海微高精密机械工程有限公司 (72)发明人程永锋 王邵玉 (74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务 所(普通合伙) 31237 代理人屈蘅 李时云 (54) 发明名称 掩模版传输系统 (57) 摘。

2、要 本发明公开了一种掩模版传输系统，用于将 掩模版加载至掩模台或自掩模台卸载掩模版，其 包括版库、机械手以及预对准装置。版库用于储 存掩模版。机械手沿版库储存掩模版的方向取放 掩模版，并沿掩模台加载掩模版的方向加载或卸 载掩模版。预对准装置设置于机械手的传输路径 上，以在机械手自版库取出掩模版后，对掩模版执 行预对准，在预对准完成后，机械手将掩模版加载 至掩模台。版库储存掩模版的方向与掩模台加载 掩模版的方向相同，以实现机械手的直入直出。本 发明公开的掩模版传输系统可实现机械手的直入 直出，以避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降 低系统风险。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页。

3、 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103984208 A CN 103984208 A 1/2页 2 1.一种掩模版传输系统，用于将掩模版加载至掩模台或自所述掩模台卸载所述掩模 版，其特征是，所述掩模版传输系统包括： 版库，用于储存所述掩模版； 机械手，其沿所述版库储存所述掩模版的方向取放所述掩模版，并沿所述掩模台加载 所述掩模版的方向加载或卸载所述掩模版；以及 预对准装置，其设置于所述机械手的传输路径上，以在所述机械手自所述版库取出所 述掩模版后，对所述掩模版执行预对准，在所述预对准完成后，。

4、所述机械手将所述掩模版加 载至所述掩模台， 其中所述版库储存所述掩模版的方向与所述掩模台加载所述掩模版的方向相同，以实 现所述机械手的直入直出。 2.根据权利要求1所述的掩模版传输系统，其特征是，所述机械手包括版叉、X向运动 单元、Y向运动单元和Z向运动单元，所述版叉夹持所述掩模版，所述Y向运动单元驱动所 述版叉沿Y向运动，从所述版库取放掩模版及从所述掩模台加载或卸载掩模版，所述X向运 动单元和所述Z向运动单元分别驱动所述版叉沿X向和Z向运动，到达对应所述版库和所 述掩模台的位置。 3.根据权利要求2所述的掩模版传输系统，其特征是，所述Z向运动单元包括： Z向活动体，负载所述版叉； Z向驱动体。

5、，连接于所述Z向活动体，以驱动所述Z向活动体负载所述版叉沿Z向运动； 所述X向运动单元包括： X向活动体，负载所述Z向驱动体； X向驱动体，连接于所述X向活动体，以驱动所述X向活动体负载所述Z向活动体沿X 向运动； 所述Y向运动单元包括： Y向活动体，负载所述X向驱动体； Y向驱动体，连接于所述Y向活动体，以驱动所述Y向活动体负载所述X向驱动体沿Y 向运动。 4.根据权利要求3所述的掩模版传输系统，其特征是，所述Z向驱动体包括Z向导轨以 及驱动所述Z向活动体沿所述Z向导轨运动的Z向直线电机；所述X向驱动体包括X向导 轨以及驱动所述X向活动体沿所述X向导轨运动的X向直线电机。 5.根据权利要求3。

6、所述的掩模版传输系统，其特征是，所述Y向活动体设有两个，所述 Y向驱动体包括沿Y向相对设置的Y1向导轨和Y2向导轨，以及分别对应驱动所述两个Y向 活动体沿所述Y1向导轨和所述Y2向导轨运动的Y1向直线电机和Y2向直线电机。 6.根据权利要求5所述的掩模版传输系统，其特征是，所述X向驱动体与所述两个Y向 活动体之间分别通过一旋转轴承对应连接，当沿所述Y1向导轨和所述Y2向导轨运动的所 述两个Y向活动体沿Y向产生相对运动时，所述旋转轴承对应旋转，使所述X向驱动体绕Z 向作旋转运动。 7.根据权利要求6所述的掩模版传输系统，其特征是，所述各旋转轴承分别通过一活 动导轨与所述X向驱动体连接，所述活动导。

7、轨沿Y向设置并随所述旋转轴承旋转。 8.根据权利要求2所述的掩模版传输系统，其特征是，所述预对准装置为沿X向开口的 权 利 要 求 书CN 103984208 A 2/2页 3 U型结构，所述掩模版由所述U型结构开口一侧沿Y向通过所述预对准装置，完成预对准。 权 利 要 求 书CN 103984208 A 1/4页 4 掩模版传输系统 技术领域 0001 本发明涉及一种传输系统，尤其涉及一种掩模版传输系统。 背景技术 0002 光刻设备是一种将掩模图案曝光成像到硅片上的设备。已知的光刻设备包括步进 重复式和步进扫描式。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模版传输系统，系统 需高精确搬用掩。

8、模版以满足光刻需要。上述掩模版的搬用系统被称之为传输系统。传输系 统是光刻设备重要组成部分。在传输系统传输掩模版的高速运动中，须保证掩模版始终被 可靠地定位，且保证掩模版安全，也即上述掩模版和硅片的六个自由度皆被限制住。 0003 掩模版在搬用过程中如何高速、安全直接影响了系统的好坏，高端光刻机都要求 掩模版在搬用过程中运动精度为微米级别，因此如何解决掩模版的高精度，高可靠性搬用 攸关重要。 0004 中国专利公开说明书CN 1493921A中公开了一种具有掩模版库的光刻设备，在正 常工作之前，首先将要使用的掩模版送到处理区，对每一块掩模版一一进行识别、检查、测 量厚度、清洁和初步对准处理，然。

9、后再送到真空掩模版库内，最后曝光时再送到曝光位置， 各个位置之间的传送均由装有夹持装置的机器人（机械手）来完成。该技术结构的特点是： 从大气区到处理区、从处理区到储藏区、从储藏区到曝光位置，都要通过一个过渡的真空 区，为了保持掩模版清洁后不再被污染，这些区与区之间都设有闸门阀。缺点是机械手的运 动和控制相对比较繁琐和复杂。 0005 在美国专利公开说明书US2002/0089655中，使用了直线电机的方式实现传输的 功能。该技术由直线电机携带硅片做直线运动，实现硅片在硅片台、预对准单元和下片台之 间传输。直线电机只能实现在直线方向上的运动，也就是硅片交接地点比较固定，使得硅片 台、预对准台和下。

10、片台需要布局在同一直线上，在机械手携带硅片运动的时候需要避让这 些装置。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种掩模版传输系统，能够避免圆弧运动，使得传输路径 简化，以降低系统风险。 0007 为解决上述技术问题，本发明提供的掩模版传输系统用于将掩模版加载至掩模台 或自掩模台卸载掩模版，其包括版库、机械手以及预对准装置。版库用于储存掩模版。机 械手沿版库储存掩模版的方向取放掩模版，并沿掩模台加载掩模版的方向加载或卸载掩模 版。预对准装置设置于机械手的传输路径上，以在机械手自版库取出掩模版后，对掩模版执 行预对准，在预对准完成后，机械手将掩模版加载至掩模台。版库储存掩模版的方向与掩模 台加。

11、载掩模版的方向相同，以实现机械手的直入直出。 0008 在本发明的一实施例中，机械手包括版叉、X向运动单元、Y向运动单元和Z向运动 单元。版叉夹持掩模版。Y向运动单元驱动版叉沿Y向运动，从版库取放掩模版及从掩模台 说 明 书CN 103984208 A 2/4页 5 加载或卸载掩模版。X向运动单元和Z向运动单元分别驱动版叉沿X向和Z向运动，到达对 应版库和掩模台的位置。 0009 在本发明的一实施例中，Z向运动单元包括Z向活动体和Z向驱动体。Z向活动体 负载版叉。Z向驱动体连接于Z向活动体，以驱动Z向活动体负载版叉沿Z向运动。X向运 动单元包括X向活动体和X向驱动体。X向活动体负载Z向活动体。。

12、X向驱动体连接于X 向活动体，以驱动X向活动体负载Z向活动体沿X向运动。Y向运动单元包括Y向活动体和 Y向驱动体。Y向活动体负载X向驱动体。Y向驱动体连接于Y向活动体，以驱动Y向活动 体负载X向驱动体沿Y向运动。 0010 在本发明的一实施例中，Z向驱动体包括Z向导轨以及驱动Z向活动体沿Z向导 轨运动的Z向直线电机。X向驱动体包括X向导轨以及驱动X向活动体沿X向导轨运动的 X向直线电机。 0011 在本发明的一实施例中，Y向活动体设有两个，Y向驱动体包括沿Y向相对设置的 Y1向导轨和Y2向导轨，以及分别对应驱动两个Y向活动体沿Y1向导轨和Y2向导轨运动的 Y1向直线电机和Y2向直线电机。 00。

13、12 在本发明的一实施例中，X向驱动体与两个Y向活动体之间分别通过旋转轴承对 应连接。当沿Y1向导轨和Y2向导轨运动的两个Y向活动体沿Y向产生相对运动时，旋转 轴承对应旋转，使X向驱动体绕Z向作旋转运动。 0013 在本发明的一实施例中，各旋转轴承分别通过活动导轨与X向驱动体连接，活动 导轨沿Y向设置并随旋转轴承旋转。 0014 在本发明的一实施例中，预对准装置为沿X向开口的U型结构，掩模版由U型结构 开口一侧沿Y向通过预对准装置，完成预对准。 0015 在本发明提供的掩模版传输系统中，版库储存掩模版的方向与掩模台加载掩模版 的方向相同，因此可实现机械手的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径。

14、简化，以降低 系统风险。另外，通过本发明实施例中旋转轴承与活动导轨的设计，可以实现机械手绕Z向 作小角度旋转，减小调节分辨率，简化结构，便于锁紧，同时增强稳定性。同时，采用沿X向 开口的U型结构的预对准装置，对于机械手版叉结构设计的约束降低。 附图说明 0016 图1是本发明一较佳实施例的掩模版传输系统的结构示意图； 0017 图2是图1中机械手的结构示意图； 0018 图3是图2的右侧视图； 0019 图4是图2所示机械手的部分结构示意图； 0020 图5是图1中预对准装置的结构示意图。 具体实施方式 0021 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了。

15、解本发明的目的、特征和效果。 0022 图1是本发明一较佳实施例的掩模版传输系统的结构示意图。请参考图1。在本 实施例中，掩模版传输系统包括机械手101、版库102以及预对准装置103，用于将掩模版沿 说 明 书CN 103984208 A 3/4页 6 图1所示之顺时针方向加载至掩模台104，或沿图1所示之逆时针方向自掩模台104卸载掩 模版。 0023 在本实施例中，版库102用于储存掩模版，并管理掩模版信息。版库102储存掩模 版的方向与掩模台104加载掩模版的方向相同。在此，例如可均为沿Y方向。然而，本发明 对此不作任何限制。在其它实施例中，也可沿其它任意方向，只要确保两个方向相同即可。

16、。 0024 在本实施例中，机械手101用于在版库102与掩模台104之间传输掩模版，其可沿 版库102储存掩模版的方向取放掩模版，并沿掩模台104加载掩模版的方向加载或卸载掩 模版。由于版库102储存掩模版的方向与掩模台104加载掩模版的方向相同，因此，可实现 机械手101的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径简化，以降低系统风险。关于机械 手101的具体结构容后详述。 0025 在本实施例中，预对准装置103设置于机械手101的传输路径上，以在机械手101 自版库102取出掩模版后，对掩模版执行预对准，以提高上版精度。在预对准完成后，机械 手101将掩模版加载至掩模台104。 0026 。

17、图2是图1中机械手的结构示意图。请参考图2。在本实施例中，机械手101包 括版叉1010、X向运动单元、Y向运动单元和Z向运动单元。版叉1010用于夹持掩模版。Y 向运动单元驱动版叉1010沿Y向运动，从版库102取放掩模版及从掩模台104加载或卸载 掩模版。X向运动单元和Z向运动单元分别驱动版叉1010沿X向和Z向运动，到达对应版 库102和掩模台104的位置。 0027 具体而言，在本实施例中，Z向运动单元可包括Z向活动体1011和Z向驱动体 1012。在此，Z向驱动体1012包括Z向导轨以及Z向直线电机。Z向活动体1011负载版叉 1010。Z向驱动体1012连接于Z向活动体1011。系。

18、统工作时，Z向驱动体1012的Z向直 线电机会驱动Z向活动体1011负载版叉1010沿Z向导轨作单自由度的Z向直线运动。 0028 在本实施例中，X向运动单元可包括X向活动体1013和X向驱动体1014。在此， X向驱动体1014包括X向导轨以及X向直线电机。X向活动体1013负载Z向活动体1011。 X向驱动体1014连接于X向活动体1013，系统工作时，X向驱动体1014的X向直线电机会 驱动X向活动体1013负载Z向活动体1011沿X向导轨作单自由度的X向直线运动。 0029 在本实施例中，Y向运动单元可包括Y向活动体1015以及Y向驱动体1016。在此， Y向活动体1015可设有两个，。

19、两个Y轴活动体1015可分别从两端负载X向驱动体1014。Y 向驱动体1016连接于Y向活动体1015。在此，Y向驱动体1016可包括沿Y向相对设置的 Y1向导轨和Y2向导轨、Y1向直线电机和Y2向直线电机。系统工作时，Y向驱动体1016的 Y1向直线电机和Y2向直线电机会驱动两个Y向活动体1015负载X向驱动体1014分别沿 Y1向导轨和Y2向导轨作单自由度的Y向直线运动。在上述结构的配合下，可实现机械手 101沿图1所示之顺时针方向加载掩模版至掩模台104，并沿图1所示之逆时针方向卸载掩 模版至版库102。在此，Z向驱动体1012、X向驱动体1014以及两个Y向驱动体1016可皆 采用伺服。

20、马达直驱的方式，并用光栅测量其行程，因此，在全行程内精度可达8um。然而，本 发明对上述四个驱动体的形式不作任何限制。 0030 在本实施例中，机械手101还可实现绕Z向的小角度旋转，具体结构可参见图3 与图4。图3是图2的右侧视图，图4是图2所示机械手的部分结构示意图。在此，机械手 101还包括两个旋转轴承1017与两个活动导轨1018，设置于Y向活动体1015与X向驱动体 说 明 书CN 103984208 A 4/4页 7 1014之间。在此，旋转轴承1017与活动导轨1018可通过连接板1019连接。然而，本发明 对此不作任何限制。在本实施例中，两个旋转轴承1017分别与两个Y向活动体。

21、1015一一 对应设置，两个活动导轨1018分别与两个旋转轴承1017一一对应设置，并连接于X向驱动 体1014。当沿Y1向导轨和Y2向导轨运动的两个Y向活动体1015沿Y向产生相对运动时， 两个旋转轴承1017对应旋转，且两个活动导轨1018随旋转轴承1017旋转。在这些元件的 共同作用下可使得X向驱动体1014绕Z向作旋转运动，从而实现机械手101绕Z向作小角 度旋转，从而使得掩模版传输系统满足在预对准时作高精度的小角度调整。 0031 图5是图1中预对准装置的结构示意图。请参考图5。在本实施例中，预对准装置 103为沿X向开口的U型结构，掩模版由U型结构开口一侧沿Y向通过预对准装置103。

22、，完 成预对准，由此可降低对机械手101的版叉1010结构设计约束，且可有效地减少版叉1010 的悬臂长度，否则当对准位置与上版位置距离很远时，如果使用结构封闭的预对准装置，将 使得版叉1010结构很长，悬臂过大，导致刚度不足，影响上版精度。 0032 综上所述，本发明实施例提供的掩模版传输系统，版库储存掩模版的方向与掩模 台加载掩模版的方向相同，因此可实现机械手的直入直出，以避免圆弧运动，使得传输路径 简化，以降低系统风险。另外，通过旋转轴承与活动导轨的设计，可以实现机械手绕Z向作 小角度旋转，减小调节分辨率，简化结构，便于锁紧，同时增强稳定性。同时，采用沿X向开 口的U型结构的预对准装置，。

23、对于机械手版叉结构设计的约束降低。 0033 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创 造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员 依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术 方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。 说 明 书CN 103984208 A 1/4页 8 图1 说 明 书 附 图CN 103984208 A 2/4页 9 图2 说 明 书 附 图CN 103984208 A 3/4页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 103984208 A 10 4/4页 11 图5 说 明 书 附 图CN 103984208 A 11 。