[發明專利]一種光刻機硅片臺微動工作臺

無效

• 申請號: 201310152950.1
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103226295A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 成榮;朱煜;張鳴;劉召;楊開明;徐登峰;張利;田麗;葉偉楠;張金;尹文生;穆海華;胡金春;趙彥坡;秦慧超;胡清平
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京華卓精科科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種微動工作臺，尤其涉及一種光刻機硅片臺微動工作臺，主要應用于半導體光刻設備中，屬于超精密加工和檢測設備技術領域。

背景技術

具有高精度和快速響應的微動工作臺在現代制造技術中具有極其重要的地位，被視為一個國家高技術發展水平的重要標志。在超精密機床中，超精密微動工作臺用于對進給系統進行誤差補償，實現超精密加工；在大規模集成電路制造中，超精密微動工作臺用于光刻設備中進行微定位和微進給；在掃描探針顯微鏡中，超精密微動工作臺用于測量樣品表面形貌，進行納米加工；在生物工程方面，超精密微動工作臺用于完成對細胞的操作，實現生物操作工程化；在醫療科學方面，超精密微動工作臺用于顯微外科手術，以便減輕醫生負擔，縮短手術時間，提高成功率。超精密微動工作臺還被廣泛應用于光纖對接，MEMS系統加工、封裝及裝配，以及電化學加工等領域中。

在半導體光刻設備中，光刻機硅片臺和掩模臺大多采用粗精疊層結構，包含一個超精密微動工作臺。該微動臺疊加于粗動臺之上，用于對粗動臺進行精度補償。微動工作臺定位精度決定了光刻機的曝光精度，運動速度決定了光刻機的生產效率。因此，美國、日本、歐洲等發達國家均把超精密微動工作臺技術視為光刻機核心技術之一，對我國相關產品進行嚴格的進口限制。

概括目前國內外納米級微動工作臺研究現狀，超精密微動臺通常有三類，伺服電機通過滾珠絲杠傳動/直線導軌支撐微動工作臺，壓電陶瓷驅動/柔性鉸鏈支撐導向微動工作臺，以及音圈電機或變磁阻電機驅動/氣浮或磁浮支撐微動工作臺。前兩種微動臺由于支撐系統的摩擦阻尼非線性等因素影響，均無法滿足光刻設備高速度、大負載、高動態特性的要求。采用音圈電機的微動臺可以滿足光刻設備的要求，但存在結構整體性差，臺體較厚，質心高等不足，其性能受到一定局限。

本申請人在2007年6月29日申請了一種6自由度微動工作臺（申請號：200710118130.5），提供了一種應用于光刻機硅片臺中的六自由度微動工作臺，采用無摩擦阻尼的音圈電機作為驅動結構，雖然大大提高了定位精度，但是該結構體積大，結構不緊湊，不能很好地適應雙臺交換系統的需要。

發明內容

本發明旨在提供一種可應用于光刻機硅片臺中的六自由度微動工作臺，該微動工作臺用于補償光刻機硅片臺的定位誤差并實現光刻機調平調焦的功能，以實現晶圓片高精度定位的需求，也可用于超精密加工和檢測中以實現六自由度運動，具有結構簡單、緊湊，質心驅動，微動臺動子慣量小等特點。

本發明的技術方案如下：

一種光刻機硅片臺微動工作臺，含有基座，微動工作臺動子，微動工作臺定子，其特征在于：該微動工作臺還包括第一種洛倫茲電機和第二種洛倫茲電機；所述的第一種洛倫茲電機實現在水平面內沿X方向、Y方向和繞Z軸旋轉的三個自由度運動；所述的第二種洛倫茲電機實現沿Z方向、繞X軸旋轉和繞Y軸旋轉的三個自由度運動；所述的第一種洛倫茲電機采用四個，呈方形布置，且該種電機的線圈在水平面內出力；所述第二種洛倫茲電機采用四個，第二種洛倫茲電機分別對應布置在每個第一種洛倫茲電機外側，呈方形布置，且該種電機的線圈沿豎直方向出力；

四個第一種洛倫茲電機的永磁體、軛鐵和永磁體骨架以及四個第二種洛倫茲電機的永磁體、軛鐵和永磁體骨架共同組成微動工作臺的動子部分；四個第一種洛倫茲電機和四個第二種洛倫茲電機的線圈和線圈骨架以及微動臺基座共同組成微動工作臺的定子部分。

本發明所述的一種光刻機硅片臺微動工作臺，其特征還在于：所述的微動工作臺還包含一組重力補償結構，重力補償結構位于微動工作臺中心部位，該組重力補償結構包含至少三個永磁體單元和一個重力補償隔板，每個永磁體單元由永磁體和軛鐵組成，永磁體單元沿環形均布在微動臺豎直中心軸線的周圍，永磁體單元與永磁體骨架的上表面連接在一起，重力補償隔板位于永磁體單元的下部，并與微動工作臺線圈骨架連接在一起，所述的永磁體單元與重力補償隔板之間留有間隙。

本發明所述的一種光刻機硅片臺微動工作臺，其特征在于：所述的微動工作臺還包含三個位于微動工作臺的內部二維位移測量傳感器組件，每一個二維位移測量傳感器組件包括二維位移測量傳感器、激光頭、傳感器安裝座以及激光頭安裝座；每個二維位移測量傳感器安裝在傳感器安裝座上，傳感器安裝座設置在微動工作臺線圈骨架的底部；激光頭安裝在激光頭安裝座中，激光頭安裝座安裝在永磁體骨架的底部，并使激光頭與二維位移測量傳感器相對應布置，且留有間隙。

本發明所述的一種光刻機硅片臺微動工作臺，其特征在于：所述的第一種洛倫茲電機和第二種洛倫茲電機為方形洛倫茲電機。