[發明專利]重載荷柔性支撐裝置

有效

• 申請號: 201310103211.3
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104076612A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王璟;王茜;季采云
• 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
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及光刻機領域，特別涉及一種重載荷柔性支撐裝置。

背景技術

光刻機在工作過程中，工件臺和掩模臺分別以投影物鏡的兩面一軸（物面、焦面和光軸）為基準，在控制系統的驅動下，按要求的精度實現工件臺與掩模臺之間的相對位置以及兩者相對物鏡的位置。由于光刻機具有高定位精度、高同步運動精度的特點，任何外界振動的傳入和內部振動的干擾，都會引起兩者之間或者兩者相對物鏡位置的短暫錯位，這將會嚴重影響光刻質量。引起系統內部微振動并引發錯位的主要因素有地基振動的傳入，步進或者掃描過程中產生的反作用力和力矩以及內部世界（氣液管路和氣膜的振動）和外部世界的隨機噪音等。為了消除各種振動因素對光刻機曝光質量的影響，就要對整機系統采取有效的隔振和減振措施。請參照圖1，通常的解決辦法是設法在基礎框架2上安裝一套減震器3，使光刻機的曝光單元（主要包括照明系統、掩模臺、物鏡6和主基板4）通過所述減振器3同地基1以及基礎框架2隔離開來，這樣就可以避免外界的振動通過地基1傳給曝光單元。

請繼續參照圖1，隨著大規模集成電路器件集成度的提高，光刻工作分辨力要求愈來愈高，即要求光刻機曝光系統的穩定性、測量系統的準確性和運動平臺的精度也愈來愈高（目前定位精度高于10nm），同時工作波長也愈來愈短。進入納米精度后，光刻分辨率對振動的影響已相當敏感。物鏡6作為光刻機中最精密部件及基準，對環境振動的要求非常苛刻，通過減振器3實現的單級減振已不能滿足其性能需求。需要兩級隔振系統，其中第一級采用減振器3，用于各類基礎框架2上的低頻振動，第二級采用柔性機構5，用于隔離主基板4上的殘余振動加速度。

由于，柔性機構5在垂向需承受2000N以上的重載荷，易產生應力集中，若柔性機構5的結構設計不合理，應力大于材料許用應力時，柔性機構5將產生破壞；即使應力小于材料許用應力，較大的應力長期作用于柔性機構5，也會引起柔性機構5疲勞，縮短其使用壽命。

因此，如何提供一種重載荷下結構應力較小的柔性支撐裝置，避免應力集中產生的機構破壞，提高零件疲勞壽命的重載荷柔性支撐裝置是本領域技術人員亟待解決的一個技術問題。

發明內容

本發明提供一種重載荷下結構應力較小的柔性支撐裝置，避免柔性支撐裝置因應力集中而產生機構破壞，延長使用壽命。

為解決上述技術問題，本發明提供一種重載荷柔性支撐裝置，包括三組柔性機構，所述三組柔性機構支撐物鏡，并呈等腰三角形布置在光刻機的主基板上；所述三組柔性機構的垂向剛度間為并聯關系；所述三組柔性機構的水平向剛度間為并聯關系；所述柔性機構包括：頂部橫梁和兩條側面豎梁，所述頂部橫梁的兩端分別與對稱設置的兩條側面豎梁相連；所述頂部橫梁上至少設有一組中心軸為Y向的第一柔性鉸鏈和一組中心軸為Z向的第二柔性鉸鏈，其中，第一柔性鉸鏈靠近所述頂部橫梁的中心，第二柔性鉸鏈靠近側面豎梁；所述側面豎梁上至少設有一組中心軸為X向的第三柔性鉸鏈；所述第一、第二和第三柔性鉸鏈統稱為柔性鉸鏈；所述柔性鉸鏈的剛度之間為串聯關系。

作為優選，所述等腰三角形包含一條底邊和兩條斜邊，位于所述底邊兩端點處的兩組柔性機構以等腰三角形的中線為中心對稱分布，所述等腰三角形頂點處的柔性機構與等腰三角形底邊兩端點處的兩組柔性機構平行、垂直或呈角度布置。

作為優選，所述頂部橫梁的中心至少設有一物鏡接口。

作為優選，所述兩條側面豎梁的底部分別至少設有一主基板接口。

作為優選，所述兩側面豎梁的底部通過一底部橫梁相連。

作為優選，所述第一柔性鉸鏈與所述物鏡接口邊緣的距離不小于5mm。

作為優選，所述柔性機構采用機床加工而成。

作為優選，所述柔性機構采用彈簧鋼或殷鋼。

作為優選，所述柔性機構的長度為150mm～250mm，寬度為20mm～50mm，高度為80mm～150mm。

作為優選，所述頂部橫梁和側面豎梁的厚度為8～12mm。

作為優選，所述柔性鉸鏈的截面形式包括圓形、直梁形、倒圓角直梁形或者漸變收縮形。

作為優選，所述柔性鉸鏈的截面為圓形時，所述圓形的直徑為6～30mm。

作為優選，第三柔性鉸鏈與所述側面豎梁底面的距離不小于8mm。

作為優選，還包括阻尼器，所述阻尼器安裝在所述物鏡與主基板之間。