專利名稱：一種旋轉臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領域，尤其涉及一種用于光刻過程中承載硅片的旋轉臺。
背景技術：
微電子技術的發(fā)展促進了計算機技術、通信技術和其它電子信息技術的更新?lián)Q 代，在信息產業(yè)革命中起著重要的先導和基礎作用。生產設備在整個微電子行業(yè)中扮演著 舉足輕重的角色，而在微電子器件的制造設備中，投資最大、作用最關鍵的是光刻設備。隨 著集成電路集成度的提高，光刻機的定位精度要求越來越高，而在光刻機的定位機構中，旋 轉臺起著非常關鍵的作用。2008年8月13日公開的“可補償Z向位置的六自由度精密定 位臺”(公開號CN101241314A)揭示了一種旋轉臺結構，其結構形式為旋轉電機加絲杠機構 驅動吸附硅片的吸盤繞一個鉸鏈轉動。但是該結構采用旋轉電機加絲杠機構驅動，中間環(huán) 節(jié)多，影響精度，而且沒有揭示具體結構。隨著光刻機定位精度的提高，傳統(tǒng)的旋轉電機再 加上一套變換機構組成的直線運動驅動裝置已經遠不能滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的要求。因此，如何提供一種響應速度快、精度高的旋轉臺已成為業(yè)界亟待解決的技術問 題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉臺，以解決光刻過程中旋轉電機加絲杠機構驅動 的旋轉臺中間環(huán)節(jié)多、響應速度慢、定位精度低的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種旋轉臺，所述旋轉臺包括基板、垂向支撐機構、 通過垂向支撐機構支撐在所述基板上的工作臺、旋轉中心定位機構及驅動機構，所述旋轉 中心定位機構連接所述基板和工作臺，并使工作臺繞其中心相對基板做旋轉運動，所述驅 動機構包括直線電機，并將直線電機的直線運動轉化為工作臺的旋轉運動?？蛇x的，所述垂向支撐機構包括固定在所述基板上的墊板，與所述墊板相接觸的 鋼珠滾輪及一螺柱，所述螺柱套設在所述鋼珠滾輪外面，并旋入所述工作臺中?？蛇x的，所述基板和所述工作臺之間設有垂向預緊彈簧，所述垂向預緊彈簧將所 述鋼珠滾輪的滾子部分壓緊在所述墊板上，所述鋼珠滾輪在水平方向自由滾動?？蛇x的，所述螺柱與所述工作臺通過螺紋連接，以調節(jié)支撐機構的高度?？蛇x的，所述垂向支撐機構的數量為三套。可選的，所述旋轉中心定位機構由豎直簧片和位于豎直簧片上面的圓簧片組成， 所述旋轉中心定位機構的頂部固定在工作臺上，底部固定在基板上。 可選的，所述豎直簧片的數量為四個，所述四個豎直簧片按十字形式布置，當所述 工作臺沿豎直方向旋轉時，所述豎直簧片發(fā)生扭轉，確定旋轉中心，同時產生垂直方向的微 位移，該微位移由所述圓簧片補償。 可選的，所述驅動機構還包括凸輪隨動器和推板，所述凸輪隨動器與所述推板相耦合，所述推板與所述工作臺連接，所述凸輪隨動器在直線電機的驅動下使推板運動，并帶 動所述工作臺繞旋轉中心定位機構的中心做旋轉運動?？蛇x的，所述凸輪隨動器與所述推板通過一水平預緊拉簧耦合在一起?？蛇x的，所述驅動機構還包括一導軌，所述直線電機包括動子和定子，所述定子和 所述導軌安裝在所述基板上，所述動子經過一動子轉接板安裝到所述導軌上，所述凸輪隨 動器安裝到所述動子上，并隨動子一起沿所述導軌作直線運動?？蛇x的，所述旋轉臺還包括一測量機構，所述測量機構為工作臺豎直旋轉方向測 量光柵尺，所述測量光柵尺的刻度尺部分安裝在工作臺上，其讀頭部分安裝到基板上。本發(fā)明由于采用了上述的技術方案，使之與現(xiàn)有技術相比，具有以下的優(yōu)點和積 極效果1、通過凸輪隨動器、彈簧和導軌直接把直線電機的直線運動轉化成旋轉運動，中 間環(huán)節(jié)少，響應速度快；2、垂向支撐機構與工作臺是螺紋連接的，可以方便的調節(jié)支撐機構的高度，從而 調節(jié)工作臺的實際高度和水平度，減小加工和裝配難度，提高裝配精度；3、旋轉中心定位機構是由柔性機構做成的，因此沒有間隙，位移線性好，可以實現(xiàn) 高精度的微位移。


圖IA為本發(fā)明提供的旋轉臺的立體圖；圖IB為本發(fā)明提供的旋轉臺的工作原理圖；圖2為本發(fā)明提供的旋轉臺的垂向支撐機構的結構圖；圖3為本發(fā)明提供的旋轉臺的旋轉中心定位機構的結構圖；圖4為本發(fā)明提供的旋轉臺的驅動機構的結構圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的旋轉臺作進一步詳細說明。根據下面 說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形 式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種旋轉臺，該旋轉臺通過將凸輪隨動器與推板耦 合，推板與工作臺相連，通過凸輪隨動器把直線電機的直線運動轉化成旋轉運動，從而減少 中間環(huán)節(jié)，提高響應速度，同時其旋轉中心定位機構是由柔性機構做成的，因此沒有間隙， 位移線性好，可以實現(xiàn)高精度的微位移，提高定位精度。請參考圖IA和圖1B，其中，圖IA為本發(fā)明提供的旋轉臺的立體圖，圖IB為本發(fā)明 提供的旋轉臺的工作原理圖，如圖IA所示，該旋轉臺包括基板100，工作臺101，垂向支撐機 構200，旋轉中心定位機構300，驅動機構400及測量機構500，所述基板100設置在該旋轉 臺的最下層，所述工作臺101設置在該旋轉臺的最上層，所述工作臺101通過三套垂向支撐 機構200支撐在基板100上，所述旋轉中心定位機構300使工作臺101繞所述旋轉中心定 位機構的中心做旋轉運動，所述驅動機構400提供動力，所述測量機構500反饋位置信號。 如圖IB所示，所述驅動機構400包括一直線電機401，所述驅動機構400將直線電機401的
4直線運動轉換為工作臺的旋轉運動。下面將詳細描述垂向支撐機構200，旋轉中心定位機構300及驅動機構400的結 構，從而使本發(fā)明的原理更為清晰。請參考圖2，圖2為本發(fā)明提供的旋轉臺的垂向支撐機構的結構圖，如圖2所示，該 垂向支撐機構200包括鋼珠滾輪203，套設于鋼珠滾輪外的螺柱201，用于鎖緊螺柱的鎖母 202，墊板205，以及垂向預緊拉簧206。所述墊板205固定在基板100上，所述螺柱201旋 入工作臺101中，所述垂向預緊拉簧206的上端固定在工作臺101上，下端固定在基板100 上，通過所述垂向預緊拉簧206的彈力作用使所述鋼珠滾輪203的滾子部分204接觸墊板 205，且鋼珠滾輪203在水平向可以自由滾動。因此工作臺可以自由轉動，而且垂直方向十 分穩(wěn)定。并且所述螺柱201與工作臺101通過螺紋連接，因此可以方便的調節(jié)三套支撐機構 的高度，從而調節(jié)工作臺101的實際高度和水平度，減小加工和裝配難度，提高裝配精度。請繼續(xù)參考圖3，圖3為本發(fā)明提供的旋轉臺的旋轉中心定位機構的結構圖，如圖 3所示，旋轉中心定位機構300由豎直簧片301和圓簧片302組成，所述圓簧片302位于所 述豎直簧片301的上方，所述豎直簧片的下端固定在基板100上，其上端與所述圓簧片一起 固定在工作臺101上。其中豎直簧片301的數量為4個，這4個豎直簧片301按十字形式 布置在一起，可以小角度扭轉，同時又保證水平向具有較高剛性。圓簧片302可以在垂向有 微位移，水平向高剛性。當工作臺繞豎直方向旋轉時，豎直簧片301扭轉，確定旋轉中心，同 時豎直簧片301端頭產生垂直方向的微位移，該微位移由圓簧片302補償。該旋轉中心定 位機構是由柔性機構做成，因此沒有間隙，位移線性好，可以實現(xiàn)高精度的微位移。請繼續(xù)參考圖4，圖4為本發(fā)明提供的旋轉臺的驅動機構的結構圖，如圖4所示，該 驅動機構400主要包括直線電機401、導軌403、凸輪隨動器404、水平預緊拉簧405及推板 406，所述直線電機401的定子安裝在基板100上，所述直線電機401的動子經動子轉接板 402安裝到所述導軌403上，所述導軌403安裝到基板100上。所述凸輪隨動器404通過 中間件安裝到直線電機401的動子上，并且所述凸輪隨動器404通過水平預緊拉簧405的 彈力與推板406耦合在一起，所述推板406與工作臺101相連，這樣就使得凸輪隨動器404 在直線電機401的驅動下使推板406運動，并帶動所述工作臺101繞旋轉中心定位機構300 的中心做旋轉運動。另外，凸輪隨動器404內外圈之間是滾動摩擦，因此不會有附加摩擦力 產生。此外，如圖4所示，所述旋轉臺上還安裝了一測量機構500，所述測量機構500為 工作臺豎直旋轉方向測量光柵尺501，所述測量光柵尺501的刻度尺部分安裝在工作臺101 上，讀頭部分安裝到基板100上，因此直接測量出工作臺101繞豎直方向旋轉的旋轉弧長， 從而測量出旋轉角度，實現(xiàn)位置反饋。綜上所述，本發(fā)明提供了一旋轉臺，所述旋轉臺的工作臺通過三套如圖2所示的 垂向支撐機構在豎直方向上支撐在基板上，通過如圖3所示的旋轉中心定位機構限制工作 臺繞其中心做旋轉運動，同時通過如圖4所示的驅動裝置將直線電機的直線運動轉換為工 作臺的旋轉運動。所述旋轉臺的中間環(huán)節(jié)少，響應速度快，定位精度高。顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神 和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之 內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種旋轉臺，其特征在于，包括基板、垂向支撐機構、通過垂向支撐機構支撐在所述 基板上的工作臺、旋轉中心定位機構及驅動機構，所述旋轉中心定位機構連接所述基板和 工作臺，并使工作臺繞所述旋轉中心定位機構的中心相對基板做旋轉運動，所述驅動機構 包括直線電機，并將直線電機的直線運動轉化為工作臺的旋轉運動。
2.如權利要求1所述的旋轉臺，其特征在于，所述垂向支撐機構包括固定在所述基板 上的墊板，與所述墊板相接觸的鋼珠滾輪及一螺柱，所述螺柱套設在所述鋼珠滾輪外面，并 旋入所述工作臺中。
3.如權利要求2所述的旋轉臺，其特征在于，所述基板和所述工作臺之間設有垂向預 緊彈簧，所述垂向預緊彈簧將所述鋼珠滾輪的滾子部分壓緊在所述墊板上，所述鋼珠滾輪 在水平方向自由滾動。
4.如權利要求2所述的旋轉臺，其特征在于，所述螺柱與所述工作臺通過螺紋連接，以 調節(jié)支撐機構的高度。
5.如權利要求2所述的旋轉臺，其特征在于，所述垂向支撐機構的數量為三套。
6.如權利要求1所述的旋轉臺，其特征在于，所述旋轉中心定位機構由豎直簧片和位 于豎直簧片上面的圓簧片組成，所述旋轉中心定位機構的頂部固定在工作臺上，且其底部 固定在基板上。
7.如權利要求6所述的旋轉臺，其特征在于，所述豎直簧片的數量為四個，所述四個豎 直簧片按十字形式布置，當所述工作臺繞豎直方向旋轉時，所述豎直簧片發(fā)生扭轉，同時產 生垂直方向的微位移，該微位移由所述圓簧片補償。
8.如權利要求1所述的旋轉臺，其特征在于，所述驅動機構還包括凸輪隨動器和推板， 所述凸輪隨動器與所述推板相耦合，所述推板與所述工作臺連接，所述凸輪隨動器在直線 電機的驅動下使推板運動，并帶動所述工作臺繞旋轉中心定位機構的中心做旋轉運動。
9.如權利要求8所述的旋轉臺，其特征在于，所述凸輪隨動器與所述推板通過一水平 預緊拉簧耦合在一起。
10.如權利要求8所述的旋轉臺，其特征在于，所述驅動機構還包括一導軌，所述直線 電機包括動子和定子，所述定子和所述導軌安裝在所述基板上，所述動子經過一動子轉接 板安裝到所述導軌上，所述凸輪隨動器安裝到所述動子上，并隨動子一起沿所述導軌作直 線運動。
11.如權利要求1所述的旋轉臺，其特征在于，還包括一測量機構，所述測量機構為工 作臺豎直旋轉方向測量光柵尺，所述測量光柵尺的刻度尺部分安裝在工作臺上，其讀頭部 分安裝到基板上。
全文摘要
本發(fā)明揭露了一種旋轉臺，所述旋轉臺包括工作臺、基板、垂向支撐機構、旋轉中心定位機構及驅動機構。所述垂向支撐機構將工作臺支撐在基板上，其高度可調。所述旋轉中心定位機構使工作臺沿豎直方向做旋轉運動，并確定旋轉中心。所述驅動機構把直線電機的直線運動轉化成旋轉運動。本發(fā)明提供的旋轉臺中間環(huán)節(jié)少，響應速度快，定位精度高。
文檔編號G03F7/20GK102109765SQ20091020094
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權日2009年12月25日
發(fā)明者周清華 申請人: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