[發明專利]精密平衡減振硅片臺運動系統

有效

• 申請號: 200710045582.5
• 申請日: 2007-09-04
• 公開（公告）號: CN101165595A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 袁志揚
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H01L21/68
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅

技術領域

本發明涉及硅片臺運動系統，尤其涉及一種精密平衡減振硅片臺運動系統。

背景技術

硅片臺運動系統的基本作用是在曝光過程中承載硅片并按預設的速度和方向運動。用于硅片的線寬非常小(通常為納米級)，因此需要硅片運動系統具有極高的運動定位精度；由于硅片臺運動系統的運動速度在很大程度上影響企業的光刻效率，致使各企業不斷在努力提高硅片臺運動系統的速度，而速度的提高相應導致了減振難度的提升，因此，各研究人員紛紛研發出不同的減振措施。

例如專利權人Canon(專利權人：Canon?Kabushiki?Kaisha，Tokyo，Japan)在專利號為US6359679的美國專利中提出，在硅片臺或掩模臺的運動系統的運動方向的延長線上安裝一個平衡質量，同樣用電機驅動，運動方向和主運動方向相反，通過精確的計算和控制，使得平衡質量運動所產生的運動反力同運動系統運動所產生的運動反力相互抵消，從而達到消振的目的。此外，其還在專利號為US6028376的美國專利中提出一種帶有平衡塊消振裝置的定位系統，該系統通過直線電機驅動質量塊運動，來抵消動工作臺運動時產生的作用力，該方案在原理上和在US6359679的專利中提出的方案相似，只是具體結構有所差別。Canon所提出的減振方法，必須通過精確的計算和控制，才能實現力的抵消，而且對控制的要求較高。同時，由于在同一運動方向上使用了兩個直線電機，使得其定位系統的運動平面的面積大大增大，驅動元件增多，而且距離硅片或掩模較近，使得硅片或掩模的周圍的溫度控制更加困難。

此外，清華大學在專利號CN?1595299A的專利中提出一種帶有平衡塊消振裝置的硅片定位系統，該系統將硅片承載裝置及其驅動導向裝置放置在具有X、Y兩自由度的平衡塊上，并裝有動量輪系統，在硅片承載裝置運動平面內的力和力矩的平衡。其余三個自由度的振動依靠減振系統，這大大提高了系統減振的難度，并最終影響到系統的定位精度。另外，這種采用平衡塊消振的方法，平衡塊的回零，以及平衡塊的旋轉使得系統的控制難度都大。

因此，如何降低硅片臺運動系統的減振難度并實現有效減振實已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種精密平衡減振硅片臺運動系統，以降低硅片臺運動系統的減振難度，有效對硅片臺運動系統進行減振。

為了達到上述的目的，本發明提供一種精密平衡減振硅片臺運動系統，其包括：承載基板；固定在所述承載基板上且與所述承載基板之間具有容置空間的基臺；固定在所述基臺的上側，設有硅片承載臺及與所述硅片承載臺相連接且能根據預先規劃的運行行程使所述硅片承載臺產生相應方向位移的第一受控運動單元的硅片臺運動裝置；與所述硅片臺運動裝置對稱固定在所述基臺的下側，且處于所述容置空間內的反向平衡運動裝置，其包括與承載臺連同被承載物體的質量特性完全相同的模擬件，與該模擬件相連接且與第一受控運動單元相似的第二受控運動單元，以及鑲嵌在基臺內的動量輪運動單元，其中，所述模擬件被夾持在所述承載基板及所述基臺之間；用于提供預先規劃的運行行程以控制所述第一受控運動單元的第一控制單元；以及用于向第一控制單元提供運動控制功能，并同時控制第二受控運動單元和動量輪運動單元的第二控制單元。

此外，在所述基臺下側表面開設多個槽體；以及分別內嵌在所述多個槽體的多個動量輪運動單元，每一動量輪運動單元設有旋轉電機、支撐所述旋轉電機的氣浮軸承及由所述氣浮軸承支撐且與所述旋轉電機相連接的輪體。

較佳的，所述第一受控運動單元包括：固定在所述基臺上側且平行設置的兩第一導軌、分別設置在兩第一導軌上的兩第一滑塊、連接兩第一滑塊且設有所述硅片承載臺的第一橫梁、分別設置在兩第一導軌且與所述兩第一滑塊相連接的兩第一直線電機、設置在第一橫梁上且與所述硅片承載臺相連接的第二直線電機、分別設置在所述兩第一導軌上用于量測所述兩第一滑塊在相應第一導軌上的位置數據的兩第一光柵尺、與所述第一控制單元相連接且將所述兩第一光柵尺測出的位置數據進行編碼后傳輸的兩第一編碼器、設在所述第一橫梁上用于量測所述硅片承載臺位置數據的第二光柵尺、以及與所述第一控制單元相連接且將所述第二光柵尺測出的位置數據進行編碼后傳輸的第二編碼器，所述硅片承載臺設置有與所述基臺相連接的第一氣浮。

在所述兩第一導軌的端側及所述第一橫梁的端側還分別設有第一防撞塊，在所述兩第一導軌的邊側及所述第一橫梁的邊側分別設有容置線路、氣浮氣管及冷卻水管路的第一電纜管、及承載所述第一電纜管的第一支架。