[發(fā)明專(zhuān)利]一種多自由度宏微混合的精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111110623.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113917796A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳劍威;王繼堯;鄭健;王輝;李昌其;趙鵬越;譚久彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 廣州三環(huán)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;劉慧麗

本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種多自由度宏微混合的精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)，包括基座、宏動(dòng)模塊、微動(dòng)模塊和微動(dòng)臺(tái)；基座包括支承平臺(tái)，宏動(dòng)模塊包括X向驅(qū)動(dòng)模塊、Y向驅(qū)動(dòng)模塊和Z向驅(qū)動(dòng)模塊；微動(dòng)模塊包括底部框架、上部框架和垂向運(yùn)動(dòng)裝置，底部框架與Z向驅(qū)動(dòng)模塊連接，垂向運(yùn)動(dòng)裝置連接在底部框架與上部框架之間，垂向運(yùn)動(dòng)裝置包括微動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)件，傳動(dòng)件與上部框架傳動(dòng)連接；微動(dòng)臺(tái)固定布置在上部框架上。宏動(dòng)模塊的Z向驅(qū)動(dòng)模塊控制微動(dòng)臺(tái)在垂直方向上運(yùn)動(dòng)，并對(duì)微動(dòng)臺(tái)在Z向上進(jìn)行粗略調(diào)節(jié)，微動(dòng)模塊的微動(dòng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)件帶動(dòng)微動(dòng)臺(tái)在Z向上做精密移動(dòng)，提高了工件臺(tái)在Z向上的精密運(yùn)動(dòng)控制，滿足光刻機(jī)在微動(dòng)臺(tái)移動(dòng)中的精度需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多自由度宏微混合的精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)。

背景技術(shù)

光刻是半導(dǎo)體制造過(guò)程中的一道非常重要的工序，它是將一系列掩模版上的芯片圖形通過(guò)曝光依次轉(zhuǎn)移到硅片相應(yīng)層上的工藝過(guò)程，被認(rèn)為是大規(guī)模集成電路制造中的核心步驟。光刻機(jī)中的工件臺(tái)主要作用為承載硅片、并攜帶硅片在投影物鏡下完成與掩模臺(tái)相匹配的曝光運(yùn)動(dòng)。

光刻機(jī)工作臺(tái)系統(tǒng)典型的結(jié)構(gòu)形式為宏動(dòng)、微動(dòng)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，平面電機(jī)具有出力密度高，高速度、高可靠性等特點(diǎn)，并且易于將其集成到被控對(duì)象中，具有響應(yīng)速度快、控制靈敏度高、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制。工件臺(tái)精密運(yùn)動(dòng)是極重要的關(guān)鍵分系統(tǒng)，其定位精度直接影響光刻設(shè)備的性能，其運(yùn)行速度直接影響光刻設(shè)備的生產(chǎn)效率，所以對(duì)于高精度微動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)仍是限制光刻機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN102537049A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種光刻機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括：微動(dòng)臺(tái)，用于承載工件；Z向驅(qū)動(dòng)裝置，連接于微動(dòng)臺(tái)，Z向驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)微動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)；以及徑向氣浮導(dǎo)向模塊，設(shè)置于微動(dòng)臺(tái)，徑向氣浮導(dǎo)向模塊包括：圓環(huán)定子，具有氣浮導(dǎo)向部，微動(dòng)臺(tái)在Z向驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下以氣浮導(dǎo)向部為導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)；以及多個(gè)柔性鉸鏈，均勻地固定于微動(dòng)臺(tái)，每一個(gè)柔性鉸鏈分別具有固定部、柔性部以及氣浮部，固定部固定于微動(dòng)臺(tái)，柔性部連接固定部與氣浮部，氣浮部面對(duì)氣浮導(dǎo)向部，且氣浮部與氣浮導(dǎo)向部之間能夠形成均勻的壓縮空氣層。

上述的光刻機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的Z向活動(dòng)主要靠Z向驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，而Z向驅(qū)動(dòng)裝置的定位精度較低，無(wú)法滿足光刻機(jī)高精度運(yùn)行的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種多自由度宏微混合的精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)的宏動(dòng)和微動(dòng)模塊同步運(yùn)動(dòng)，提高工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度要求，解決現(xiàn)有技術(shù)中光刻機(jī)工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)臺(tái)在移動(dòng)過(guò)程中存在的精度不足的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多自由度宏微混合的精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)，包括基座、布置在所述基座上的宏動(dòng)模塊和布置在所述宏動(dòng)模塊上的微動(dòng)模塊，還包括用于承載工件的微動(dòng)臺(tái)；

所述基座包括支承平臺(tái)，所述宏動(dòng)模塊包括布置在所述支承平臺(tái)上的X向驅(qū)動(dòng)模塊、與所述X向驅(qū)動(dòng)模塊連接的Y向驅(qū)動(dòng)模塊和布置在所述Y向驅(qū)動(dòng)模塊上的Z向驅(qū)動(dòng)模塊；

所述微動(dòng)模塊布置在所述Z向驅(qū)動(dòng)模塊上，所述微動(dòng)模塊包括底部框架、上部框架和垂向運(yùn)動(dòng)裝置，所述底部框架與所述Z向驅(qū)動(dòng)模塊連接，垂向運(yùn)動(dòng)裝置連接在所述底部框架與所述上部框架之間，所述垂向運(yùn)動(dòng)裝置包括布置在所述底部框架上的微動(dòng)電機(jī)和與所述微動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接的傳動(dòng)件，所述傳動(dòng)件與所述上部框架傳動(dòng)連接；

所述微動(dòng)臺(tái)固定布置在所述上部框架上。

優(yōu)選地，所述傳動(dòng)件為與所述微動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接的凸輪，所述上部框架支撐布置在凸輪的外壁曲面上。

優(yōu)選地，所述底部框架上至少布置三個(gè)所述垂向運(yùn)動(dòng)裝置，各所述垂向運(yùn)動(dòng)裝置的所述凸輪的中心線呈中心對(duì)稱(chēng)排布。

優(yōu)選地，所述底部框架上間隔布置有多個(gè)支撐彈簧，所述支撐彈簧的頂端與所述上部框架連接。