[發明專利]基于超導磁懸浮的光刻機工件臺平衡定位系統

在審

• 申請號: 202110885149.2
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113671801A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 張鳴;朱煜;趙家琦;成榮;王磊杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 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: 董永輝;曹素云

本發明公開了一種基于超導磁懸浮的光刻機工件臺平衡定位系統，包括平衡質量塊、承片臺模塊、超導磁懸浮模塊、漂移管理模塊和機架，超導磁懸浮模塊包括超導體和超導體磁鋼陣列；漂移管理模塊包括漂移管理線圈和漂移管理磁鋼陣列；承片臺模塊包括承片臺、承片臺線圈和承片臺磁鋼陣列；承片臺模塊用以驅動承片臺在水平方向運動，超導磁懸浮模塊用以使平衡質量塊懸浮并控制平衡質量塊在豎向運動；漂移管理模塊用以控制平衡質量塊在水平方向運動，根據平衡質量塊的位置、速度、加速度，控制漂移管理模塊補償平衡質量塊的位移。與現有技術相比，本平衡定位系統具有自穩定、穩定性高、自懸浮、無需實時控制、可工作于真空環境等優點。

技術領域

本發明涉及光刻機技術領域，具體地說，涉及一種基于超導磁懸浮的光刻機工件臺平衡定位系統。

背景技術

光刻機是芯片制造的核心裝備之一。工件臺承載硅片實現高精度曝光運動，是光刻機核心分系統之一。在芯片光刻過程中，工件臺系統的加減速運動對整機系統引入了顯著的振動源。隨著產業界對更小工藝制程與更高經濟效益的追求，光刻機工件臺朝著更高精度與更高加速度的方向不斷發展。對于納米級精度的高端光刻機而言，具有更高加速度的工件臺系統加減速帶來的振動源已不可忽略。

在高端光刻機工件臺中，平衡質量塊技術被引入以減緩工件臺加減速對整機系統的動力學影響。平衡質量塊技術是利用動量守恒原理，承片臺定子安裝于平衡質量塊上，承片臺動子由氣浮或磁浮方式支撐，在承片臺動子與承片臺定子相互作用下，承片臺動子與承片臺定子沿相反方向運動。通過平衡質量塊技術，工件臺傳遞整機的作用力大幅降低。

同樣的，為了避免平衡質量塊加減速對整機產生影響，當前光刻機工件臺中平衡質量塊采用氣浮軸承支撐或者采用柔性鉸鏈與機架連接。然而，在EUV(極紫外光源)光刻機中，氣浮軸承方案破壞EUV光刻中腔室所需的真空環境，柔性鉸鏈方案在低頻共振峰下仍舊會放大振動。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種適用于真空環境、穩定性好的基于超導磁懸浮的光刻機工件臺平衡定位系統，包括平衡質量塊、承片臺模塊、超導磁懸浮模塊、漂移管理模塊和機架，超導磁懸浮模塊包括超導體和超導體磁鋼陣列；漂移管理模塊包括漂移管理線圈和漂移管理磁鋼陣列；承片臺模塊包括承片臺、承片臺線圈和承片臺磁鋼陣列，承片臺、平衡質量塊、機架由上至下依次布置；

其中，承片臺線圈和承片臺磁鋼陣列分別布置在承片臺下端和平衡質量塊上端，用以驅動承片臺在水平方向運動，

其中，超導磁懸浮模塊的超導體和超導體磁鋼陣列分別布置在機架上端和平衡質量塊下端，用以使平衡質量塊懸浮并控制平衡質量塊在豎向運動；

其中，漂移管理模塊的漂移管理線圈和漂移管理磁鋼陣列分別布置在機架上端和平衡質量塊下端，用以控制平衡質量塊在水平方向運動，根據平衡質量塊的位置、速度、加速度，控制漂移管理模塊補償平衡質量塊的位移。

可選地，超導體磁鋼陣列和漂移管理磁鋼陣列固定于機架上，超導體和漂移管理線圈固定于平衡質量塊下端，承片臺磁鋼陣列固定于平衡質量塊上端，承片臺線圈固定于承片臺下端。

可選地，超導體和漂移管理線圈定于機架上，超導體磁鋼陣列和漂移管理磁鋼陣列固定于平衡質量塊下端，承片臺磁鋼陣列固定于承片臺下端，承片臺線圈固定于平衡質量塊上端。

可選地，超導體磁鋼陣列和漂移管理磁鋼陣列固定于機架上，超導體和漂移管理線圈固定于平衡質量塊下端，承片臺磁鋼陣列固定于承片臺下端，承片臺線圈固定于平衡質量塊上端。

可選地，超導體和漂移管理線圈定于機架上，超導體磁鋼陣列和漂移管理磁鋼陣列固定于平衡質量塊下端，承片臺磁鋼陣列固定于平衡質量塊上端，承片臺線圈固定于承片臺下端。

可選地，超導體磁鋼陣列和漂移管理磁鋼陣列共用同一磁鋼陣列。

可選地，還包括制冷系統，所述制冷系統為超導體提供低溫環境。