一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)的制作方法
【專利摘要】一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)包括粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)、平衡質(zhì)量、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、掩模板、基座、隔振系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)；隔振系統(tǒng)位于平衡質(zhì)量與基座之間，掩模板安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上；掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)，該平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子為安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)頂面的永磁體陣列，平面電動(dòng)機(jī)定子為安裝在平衡質(zhì)量上的線圈陣列。本實(shí)用新型可降低掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性；與直線電動(dòng)機(jī)相比，平面電動(dòng)機(jī)能夠提供更多方向的推力，減少電動(dòng)機(jī)的數(shù)量，使粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)更加緊湊，提高粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的固有頻率及控制帶寬，進(jìn)而提高控制精度。
【專利說(shuō)明】—種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，尤其涉及動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]光刻工藝直接決定了大規(guī)模集成電路的特征尺寸，是大規(guī)模集成電路制造的關(guān)鍵工藝。光刻機(jī)是光刻工藝中最重要設(shè)備之一。投影物鏡系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和超精密工件臺(tái)系統(tǒng)是光刻機(jī)的三大核心技術(shù)。其中，超精密工件臺(tái)系統(tǒng)包括承載掩模板的掩模臺(tái)系統(tǒng)和承載硅片的硅片臺(tái)系統(tǒng)兩部分。
[0003]掩模臺(tái)系統(tǒng)由掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)、平衡質(zhì)量、動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、掩模板、基座、隔振系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)等部分構(gòu)成。光刻機(jī)曝光工藝要求，掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)攜帶掩模板在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿掃描方向大行程(> 132mm)往復(fù)做“加速一勻速一減速”運(yùn)動(dòng)，其他自由度微動(dòng)(±2_)。根據(jù)掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)不同可以分為掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)采用粗微動(dòng)疊層結(jié)構(gòu)的掩模臺(tái)和掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)采用粗微動(dòng)一體結(jié)構(gòu)的掩模臺(tái)。對(duì)于粗微動(dòng)疊層結(jié)構(gòu)的掩模臺(tái)，掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)由大行程運(yùn)動(dòng)的粗動(dòng)臺(tái)和高精度微調(diào)的微動(dòng)臺(tái)兩部分組成。對(duì)于粗微動(dòng)一體結(jié)構(gòu)的掩模臺(tái)，大行程運(yùn)動(dòng)和高精度微調(diào)由單獨(dú)的一個(gè)粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)完成。
[0004]粗微動(dòng)一體結(jié)構(gòu)的掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)，具有質(zhì)量輕、少線纜擾動(dòng)等特點(diǎn)，掩模臺(tái)工作過(guò)程中功耗小，對(duì)于電動(dòng)機(jī)推力要求較低，理論模型更加準(zhǔn)確，一些學(xué)者對(duì)其展開(kāi)了研究?，F(xiàn)有技術(shù)中，采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的六自由度運(yùn)動(dòng)，每個(gè)直線電動(dòng)機(jī)能夠提供沿電動(dòng)機(jī)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向的推力和垂直于電動(dòng)機(jī)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)方向的推力。為控制粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的調(diào)平、調(diào)焦運(yùn)動(dòng)，至少需要三個(gè)直線電動(dòng)機(jī)提供豎直方向推力；為控制粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)六自由度運(yùn)動(dòng)，至少還需要另外兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)，其提供的推力與前述的直線電動(dòng)機(jī)提供的推力方向不同。由于結(jié)構(gòu)限制，這兩種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)一般不同，增加了粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度；兩種不同結(jié)構(gòu)的直線電動(dòng)機(jī)并列排布在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，增加了粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的寬度，降低了粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的固有頻率及控制帶寬，影響控制精度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中因采用直線電機(jī)所帶來(lái)的掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，導(dǎo)致粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的寬度增加，降低了粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的固有頻頻率和控制帶寬，進(jìn)而影響了控制精度。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型提供一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，包括粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)、平衡質(zhì)量、粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、掩模板、基座、隔振系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)；隔振系統(tǒng)位于平衡質(zhì)量與基座之間，掩模板安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，其特征在于:該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)；動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子為安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)兩側(cè)的永磁體陣列，動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)定子為安裝在平衡質(zhì)量上的線圈陣列。
[0008]本實(shí)用新型所述的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，還包括提供補(bǔ)償粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)重力的氣浮結(jié)構(gòu)，所述的氣浮結(jié)構(gòu)中，氣浮平面安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，氣孔安裝結(jié)構(gòu)安裝在平衡質(zhì)量上。
[0009]本實(shí)用新型所述的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，還包括提供補(bǔ)償粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)重力的磁懸浮結(jié)構(gòu)，所述的磁懸浮結(jié)構(gòu)動(dòng)子安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，磁懸浮結(jié)構(gòu)定子安裝在平衡質(zhì)量上。
[0010]本實(shí)用新型所述的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，其驅(qū)動(dòng)平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子永磁體陣列排布形式為二維Halbach陣列；平面電動(dòng)機(jī)定子線圈陣列排布形式有兩種，一種為沿Y方向排布，另一種沿Z方向排布。
[0011]本實(shí)用新型所述的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)采用透射式掩模板，粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)為中空式結(jié)構(gòu)，掩模板布置位置為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)中空部分。
[0012]本實(shí)用新型所述的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)采用反射式掩模板，粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)為實(shí)心式結(jié)構(gòu)，掩模板布置位置為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)底部。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:本實(shí)用新型所述的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，使用單一結(jié)構(gòu)的動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的六自由度運(yùn)動(dòng)，有效降低了粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度；與直線電動(dòng)機(jī)相t匕，平面電動(dòng)機(jī)能夠提供更多方向的推力，減少電動(dòng)機(jī)的數(shù)量，使粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)更加緊湊，提高粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的固有頻率及控制帶寬，進(jìn)而提高控制精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型提供的平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型提供的平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子永磁體陣列排布示意圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型的動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)定子線圈陣列排布示意圖。
[0018]圖5a是本實(shí)用新型用于深紫外(DUV)光刻機(jī)中，平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0019]圖5b是圖5a中A-A面的剖視圖。
[0020]圖6a是本實(shí)用新型用于極紫外(EUV)光刻機(jī)中，平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0021]圖6b是圖6a中B-B面的剖視圖。
[0022]圖中:100-粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)；101-透射式掩模板；102-反射式掩模板；200-平衡質(zhì)量；300_動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)；301_動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子；302_動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)定子；410_氣浮結(jié)構(gòu)；412_氣孔安裝結(jié)構(gòu)；420_磁懸浮結(jié)構(gòu)；422_磁懸浮結(jié)構(gòu)定子；500-隔振系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理、結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]圖1和圖2分別是本實(shí)用新型提供的平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)結(jié)構(gòu)的等軸測(cè)圖和俯視圖。該平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)包括粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100、平衡質(zhì)量200、粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、掩模板、基座001、隔振系統(tǒng)500及測(cè)量系統(tǒng)；隔振系統(tǒng)500位于平衡質(zhì)量與基座之間，掩模板安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上。該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)300,動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子301為安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100兩側(cè)的永磁體陣列，動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)定子302為安裝在平衡質(zhì)量200上的線圈陣列。該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100的六自由度運(yùn)動(dòng)(粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)Y方向的大行程運(yùn)動(dòng)和其他五個(gè)自由度的微調(diào))由布置在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100兩側(cè)的平面電動(dòng)機(jī)300 (永磁體陣列)驅(qū)動(dòng)。
[0025]粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100采用氣浮的支承方式時(shí)，由氣浮結(jié)構(gòu)410提供的垂向力補(bǔ)償粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100重力；粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100采用磁懸浮的支承方式時(shí)，由磁懸浮結(jié)構(gòu)420提供的垂向力補(bǔ)償粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100重力。
[0026]所述氣浮結(jié)構(gòu)410的氣浮平面安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100上，氣孔安裝結(jié)構(gòu)412安裝在平衡質(zhì)量200上。
[0027]所述磁懸浮結(jié)構(gòu)動(dòng)子安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100上，磁懸浮結(jié)構(gòu)定子422安裝在平衡質(zhì)量200上:磁懸浮結(jié)構(gòu)定子422布置在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100上方，其為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100提供豎直向上的引力；磁懸浮結(jié)構(gòu)定子422布置在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100下方,其提供豎直向上的斥力；磁懸浮結(jié)構(gòu)定子422布置在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100上、下兩側(cè)時(shí)，其提供的合力方向豎直向上。
[0028]圖3是本實(shí)用新型所述動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子301，即為安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100上的永磁體陣列,其排布形式為二維Halbach陣列。
[0029]圖4是本實(shí)用新型所述動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)的定子302，及為安裝在平衡質(zhì)量200上的線圈陣列，其排布形式有兩種，一種沿Y方向排布，另一種X方向排布。
[0030]圖5a是本實(shí)用新型用于深紫外(DUV)光刻機(jī)中，平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖5b是圖5a中A-A面的剖視圖。該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)100采用透射式掩模板101，粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100為中空式結(jié)構(gòu)，掩模板布置位置為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100中空部分。
[0031]圖6a是本實(shí)用新型用于極紫外(EUV)光刻機(jī)中,平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖6b是圖6a中B-B面的剖視圖。該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)100采用反射式掩模板102，粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100為實(shí)心式結(jié)構(gòu)，掩模板布置位置為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)100底部。
【權(quán)利要求】
1.一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，包括粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)(100)、平衡質(zhì)量(200)、粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、掩模板、基座(001)、隔振系統(tǒng)(500)及測(cè)量系統(tǒng)；隔振系統(tǒng)位于平衡質(zhì)量與基座之間，掩模板安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，其特征在于:該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)(300);動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子(301)為安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)兩側(cè)的永磁體陣列，動(dòng)鐵式平面電動(dòng)機(jī)定子(302)為安裝在平衡質(zhì)量上的線圈陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，其特征在于:該粗微動(dòng)一體掩膜臺(tái)還包括提供補(bǔ)償粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)重力的氣浮結(jié)構(gòu)(410)，所述的氣浮結(jié)構(gòu)中，氣浮平面安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，氣孔安裝結(jié)構(gòu)(412)安裝在平衡質(zhì)量上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，其特征在于:該粗微動(dòng)一體掩膜臺(tái)還包括提供補(bǔ)償粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)重力的磁懸浮結(jié)構(gòu)(420)，所述的磁懸浮結(jié)構(gòu)動(dòng)子安裝在粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)上，磁懸浮結(jié)構(gòu)定子(422)安裝在平衡質(zhì)量上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，其特征在于:平面電動(dòng)機(jī)動(dòng)子永磁體陣列排布形式為二維Halbach陣列；平面電動(dòng)機(jī)定子線圈陣列排布形式有兩種，一種為沿Y方向排布，另一種沿Z方向排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，其特征在于:該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)的掩模板米用透射式掩模板(101),粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)為中空式結(jié)構(gòu)，掩模板布置位置為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)中空部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種平面電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)，其特征在于:該粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)的掩模板采用反射式掩模板(102)，粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)為實(shí)心式結(jié)構(gòu)，掩模板布置位置為粗微動(dòng)一體掩模臺(tái)動(dòng)臺(tái)底部。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK203838476SQ201420219639
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】朱煜, 張鳴, 支凡, 劉召, 成榮, 楊開(kāi)明, 張利, 秦慧超, 趙彥坡, 田麗, 葉偉楠, 張金, 尹文生, 穆海華, 胡金春 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京華卓精科科技有限公司