[發(fā)明專利]重力補償器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910045943.5
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN101477316A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 方潔;齊芊楓;齊寧寧
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機械工程有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術領域

本發(fā)明涉及一種重力補償器，特別涉及一種光刻技術中的重力補償器。

背景技術

近代半導體科技發(fā)展迅速，其中光刻技術扮演了重要的角色。光刻技術在半導體的應用上，是將設計好的線路制作成具有特定形狀可透光的掩模，利用曝光原理，使光源通過掩模投影至硅晶片上，可曝光顯示特定的圖案。

隨著大規(guī)模集成電路器件集成度的不斷提高，光刻分辨力的不斷增強，對光刻機的特征線寬指標要求也在不斷提升。目前，光刻機已經發(fā)展成為幾個分別減振隔振的獨立內部世界與基礎框架等其他結構的外部世界的結合體。

以工件臺分系統(tǒng)為例，如何使Chuck微動臺在曝光過程中免受工件臺系統(tǒng)和基礎框架振動的干擾至關重要，需要采用行之有效的方案對微動臺模塊進行減振和隔振。重力補償器結構就是在此背景下發(fā)展起來的新型結構，通過主動減振與被動隔振結合的方式，使工件臺的微動臺系統(tǒng)形成一個獨立的內部系統(tǒng)。

美國專利號為US6473161B2的專利公開了一種環(huán)形電機和活塞推桿型的重力補償器裝置。通過恒壓室氣體壓力經活塞推桿傳遞至微動臺，從而維持其靜態(tài)重力，通過環(huán)形電機實時調節(jié)微動臺的垂向位移。該專利方案對恒壓室氣壓的控制嚴格，對空氣壓力傳感器的精度要求很高；另外，環(huán)形電機的設計制造也是一個技術壁壘。

而另一美國專利號為US6388733B1的專利，通過水平面的三個音圈電機、大理石平臺底面的四個氣囊被動隔振系統(tǒng)和四個垂向音圈電機將工件臺大理石模塊隔離成內部世界。該方案中的四個氣囊的材料較為特殊，且橡膠氣囊容易因為前后壓差過大而影響使用壽命。

請參閱圖1，其顯示現有的層疊式及環(huán)套式一體式重力補償器示意圖，如圖所示，兩類常見的一體式重力補償器501與其動態(tài)位移補償電機502都是設置為一體的，圖中施力點503在疊層式布置中由于電機或空氣重力補償器遠離Chuck微動臺，可能產生傾覆力矩的因素；而在環(huán)套式布置的結構中(如專利US6473161B2)，設計和制造環(huán)形電機存在技術壁壘，其中需要高精度高響應速度的氣體傳感器來檢測氣腔中的氣流狀況。

有鑒于此，如何提供一種重力補償器，來綜合解決上述問題已成為業(yè)界亟待解決的技術課題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種重力補償器，能夠對微動臺進行調平調焦及隔振，且結構簡單、容易實現、使用壽命長。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種重力補償器，用于對光刻設備中的微動臺進行調平調焦和隔振，所述重力補償器從上到下依次包括止推軸承、浮板、導向柱及壓縮流體容器，其中，所述壓縮流體容器能夠充入壓縮流體且在Z向具有彈性；所述浮板表面具有高壓流體孔；所述導向柱連接在所述浮板與所述壓縮流體容器之間以引導運動方向，并能夠將所述壓縮流體引導至浮板表面的高壓流體孔，從而能夠在所述浮板與所述止推軸承下端形成流體膜，使得所述止推軸承能夠在X/Y方向運動；而所述止推軸承上端與所述微動臺下端連接，且具有柔性鉸鏈結構，能夠在RX/RY向運動。

其中，所述導向柱外圍具有襯套；所述壓縮流體容器底部固定至一底座，所述襯套通過連接在底座的支柱支撐；所述導向柱中部外側面具有高壓流體孔，能夠引導高壓流體并在所述襯套內側與所述導向柱之間形成流體膜，使得所述導向柱能夠在所述襯套的導向下在Z向無摩擦運動；所述高壓流體孔上下兩側開有泄壓槽，所述襯套內具有高壓排流孔，流過所述泄壓槽的氣體通過該高壓排流孔排出，所述泄壓槽的垂向槽寬與所述高壓排流孔的孔徑關系由所述重力補償器的垂向行程決定。

進一步的，所述壓縮流體容器側面是波紋管結構，所述波紋管結構是金屬材料，其中設置有彈簧。所述波紋管結構的上下端分別通過焊接方式連接至法蘭，所述法蘭內部具有高壓流體通道，所述導向柱、浮板的內部也具有高壓流體通道，所述浮板表面的高壓流體孔的兩側還開有泄壓槽。

本發(fā)明的重力補償器，引入側向浮板和水平浮板解決垂向和水平解耦問題，利用高壓流體通路形成高壓流體膜，提供無摩擦的解耦技術；采用的波紋管結構不僅可以通過其彈性達到垂向位移跟隨作用，且材料普通、結構簡單，易于設計和制造，使用壽命長；另外，通過分離式電機驅動，避免了疊層式布置中由于電機或空氣重力補償器遠離Chuck微動臺而產生傾覆力矩的可能因素，同時另辟蹊徑，跨越了環(huán)套式布置中設計和制造環(huán)形電機的技術壁壘，有效的達到了對Chuck微動臺動靜位移補償的功能。分離式電機和重力補償器分別對微動臺實現質心驅動的分布方式，使其可以采用相同的輸入輸出條件。

附圖說明

圖1為現有的層疊式及環(huán)套式一體式重力補償器示意圖。