CN101526745A - 柔性连接装置及应用柔性连接装置的曝光台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于光刻机系统的柔性连接装置及应用该柔性连接装置的曝光台。本发明的柔性连接装置包括：第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安装板，与所述第一簧片及第二簧片的一端固定连接；第二安装板，与所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定连接；第三安装板，与所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定连接；其中，所述第一簧片与第二簧片长度相等、厚度相同。本发明公开的柔性连接装置可以通过簧片的形变对Rz向自由度进行解耦。这种柔性连接装置相连的设备Rz向旋转时，其旋转中心和连接刚度确定而且可控。这种柔性连接装置应用于高精度曝光台上，可以实现曝光台的减振和精确的位置补偿。
Description
技术领域
本发明是有关于一种柔性连接装置，且特别是有关于一种应用于光刻机系统的柔性连接装置及应用该柔性连接装置的曝光台。
背景技术
随着生产效率的提高，光刻机系统的运动速度也随之提高，曝光台运动精度也越来越高。特别是微米级精度曝光台，已成为下一代半导体芯片光刻印刷制造装置的核心技术之一。光刻装置的高速度与高精度的要求对曝光台的减振设计提出了更加高的要求。
美国专利US6635887公开了一种柔性连接技术。该柔性块连接直线电机及其导轨，横梁和两个直线电机刚性连接。通过直线电机的不同步运动，依靠柔性块的变形来实现Rz方向的精密补偿。但是该结构要求直线电机的定子和动子之间实现相对的旋转运动，对电机本身有特殊要求，而一般的直线电机不具备上述自由度。
中国专利CN200720071434.6公开了一种柔性连接装置。该柔性块连接直线电机及其导轨。通过主柔性块和副柔性块的不同自由度的变形，实现了曝光台的减振，位置误差补偿和Rz向运动解耦。在柔性块上安装了缓冲器和接触开关对系统起保护作用。但是这种柔性块不能控制Rz向旋转中心。所述曝光台采用了过定位结构安装直线电机及其导轨，均不利于曝光台的装调和控制。
发明内容
本发明提供一种应用于光刻机系统的柔性连接装置及应用该柔性连接装置的曝光台。本发明的柔性连接装置用于曝光台装置的Rz向解耦。本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置可实现Rz向解耦。
本发明的柔性连接装置包括：第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安装板，与所述第一簧片及第二簧片的一端固定连接；第二安装板，与所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定连接；第三安装板，与所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定连接；其中，所述第一簧片与第二簧片长度相等、厚度相同。
本发明的柔性连接装置还包括所述第一安装板具有安装孔。
本发明的柔性连接装置还包括所述第一安装板具有第一安装面，所述第二安装板具有第二安装面，所述第三安装板具有第三安装面。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置包括：曝光台，Y向导轨穿过所述曝光台，Y向直线电机与所述Y向导轨固定连接，所述Y向直线电机的动子与所述曝光台固定连接，X向直线电机的动子与所述Y向导轨固定连接，X向导轨，柔性连接装置。所述柔性连接装置包括：第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安装板，与所述第一簧片及第二簧片的一端固定连接；第二安装板，与所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定连接；第三安装板，与所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定连接；其中，所述第一簧片与第二簧片长度相等、厚度相同；其中，所述第一安装板与所述Y向直线电机的定子固定连接，所述第二安装板及第三安装板与所述X向导轨固定连接。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述第一安装板具有安装孔。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述第一安装板具有第一安装面，所述第二安装板具有第二安装面，所述第三安装板具有第三安装面。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括大理石基座。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述X向导轨固定于所述大理石基座上。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括X向平衡质量块与所述X向直线电机的定子固定连接。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括X向底面气浮垫，X向侧面气浮垫，X向辅助气浮垫。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述第一安装面与所述Y向直线电机的定子面接触。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述第二安装板及第三安装板通过所述X向侧面气浮垫与所述X向导轨固定连接。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述第二安装面及第三安装面与所述X向侧面气浮垫面接触。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述X向侧面气浮垫与所述X向导轨侧平面形成垂直气浮轴承。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述X向底面气浮垫与所述X向导轨上平面形成水平向气浮轴承。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述X向辅助气浮垫与所述大理石基座上表面形成水平向气浮轴承。
本发明的应用柔性连接装置的曝光台装置还包括所述Y向导轨与所述曝光台之间形成垂直气浮轴承。
本发明公开了一种柔性连接装置，这种柔性连接装置可以通过簧片的形变对Rz向自由度进行解耦。这种柔性连接装置相连的设备Rz向旋转时，其旋转中心和连接刚度确定而且可控。这种柔性连接装置应用于高精度曝光台上，可以实现曝光台的减振和精确的位置补偿。所述柔性连接装置应用的曝光台采用了一端导向，另一端自由的结构方式，消除了装配过定位的问题。所述曝光台的气浮导轨采用侧向气浮与低面气浮分开的方式，消除了电机不同步对气膜刚度造成的不良影响。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1a所示为本发明柔性连接装置正视示意图。
图1b所示为本发明柔性连接装置立体示意图。
图2所示为本发明柔性连接装置的刚度和旋转中心可控的原理图。
图3a所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台结构示意图。
图3b所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台的R侧结构示意图。
图3c所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台的R侧局部结构示意图。
图4所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台的旋转控制原理示意图。
具体实施方式
图1a所示为本发明柔性连接装置正视示意图。图1b所示为本发明柔性连接装置立体示意图。如图1a及图1b所示，本发明所揭露的柔性连接装置8包括第一簧片801，第二簧片802，第三簧片803，安装板804，安装孔805。第一簧片801，第二簧片802，第三簧片803形成一个等腰三角形的三个边。
图2所示为本发明柔性连接装置的刚度和旋转中心可控的原理图。如图2所示，第一簧片801，第二簧片802长度、厚度相等。安装孔805、安装面A、安装面B用来安装需要柔性连接的两个零件。当柔性连接装置8受到力矩M的作用时，第一簧片801和第二簧片802发生形变。通过力学仿真分析，簧片所产生的形变绕一点成旋转变量。旋转中心为两个簧片延长线的交点处R点。当第一簧片801与第三簧片803之间的夹角β变化时，R点的位置也发生变化，R点沿中心线L上下移动。当第一簧片801、第二簧片802、第三簧片803厚度改变，则柔性连接装置8的刚度也随之发生变化。簧片越厚刚度越高，簧片越薄刚度越低。安装面A面的平面度过底时，第三簧片803用来消除这个误差，提高柔性连接装置8的装配性能，降低匹配零件的加工精度。
图3a所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台结构示意图。图3b所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台的R侧结构示意图。图3c所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台的R侧局部结构示意图。如图3a、3b、3c所示，曝光台设备的主要零部件有X向缓冲器101；Y向缓冲器102；X向L侧平衡质量块201；X向R侧平衡质量块202；X向L侧直线电机301；X向R侧直线电机302；Y向直线电机303；大理石基座4；曝光台5；Y向导轨601；X向导轨602；X向底面气浮垫701；X向侧面气浮垫702；X向辅助气浮垫703；柔性连接装置8；Y向导轨连接板901；气浮垫转接板902；Y向直线电机固定板903；X向电机连接板904。
曝光台5有3个自由度，分别为X、Y、Rz。在大理石基座4的左右两侧分别安装了X向L侧直线电机301和X向R侧直线电机302。X向导轨602固连在大理石基座4上。X向L侧平衡质量块201与X向L侧直线电机301的定子固连。X向R侧平衡质量块202与X向R侧直线电机302的定子固连。Y向导轨601穿过曝光台5，Y向导轨601一端通过转接板将X向辅助气浮垫703和X向L侧直线电机301的动子固连在一起，Y向导轨601另一端通过Y向导轨连接板901、气浮垫转接板902将X向底面气浮垫701和X向R侧直线电机302动子固连在一起。Y向直线电机303定子与Y向导轨601固连，Y向直线电机303定子一端通过柔性连接装置8与X向侧向气浮垫702固连。Y向直线电机303动子与曝光台5固连。
曝光台5的X向驱动由X向L侧直线电机301、X向R侧直线电机302提供。X向侧面气浮垫702与X向导轨602侧平面形成垂直气浮轴承。侧平面的垂直气浮轴承提供X向运动的导向功能。对气浮轴承的气膜厚度和气膜刚度都有一定的要求。X向底面气浮垫701与X向导轨602上平面形成水平向气浮轴承。X向辅助气浮垫703与大理石基座4上表面形成水平向气浮轴承。水平向气浮轴承支撑Y向导轨601和Y向直线电机303以及相连转接板的重力。当X向L侧直线电机301和X向R侧直线电机302驱动不同步时，Y向导轨601形成一定的偏角，其解耦由X向直线电机动子与定子之间的间隙提供。Y向直线电机303与Y向导轨601固连，Y向直线电机303也产生一定的偏角，其结构由柔性连接装置8提供。以上提供了曝光台5Rz向的自由度。曝光台5的Y向运动由Y向直线电机303驱动。Y向导轨601与曝光台5之间形成垂直气浮轴承，提供Y向运动的导向。
柔性连接装置8在曝光台设备中起到柔性连接、Rz运动解耦、Rz向减震的作用，同时还能控制曝光台5的旋转中心。
图4所示为本发明应用柔性连接装置的曝光台的旋转控制原理示意图。如图4所示，当X向L侧直线电机301和X向R侧直线电机302不同步运动时，给Y向导轨601一个转矩M，Y向导轨601带动曝光台5在Rz方向转动。Y向导轨601在Rz向由X向直线电机的动定子间隙、X向水平气浮轴承实现运动解耦，其旋转中心不确定。Y向导轨601与Y向直线电机303固连，Y向电机303也受到转矩M的作用，Y向直线电机303通过柔性连接装置8解耦，其旋转中心如图4所示为第一簧片801和第二簧片802延长线的交点处R。Y向导轨601与Y向直线电机303固连，所以Y向电机303的旋转中心也为R点，同理曝光台5于Rz向的旋转中心为R点。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (17)
1.一种柔性连接装置，用于曝光台装置的Rz向解耦，其特征在于，包括：
第一簧片，第二簧片，第三簧片；
第一安装板，与所述第一簧片及第二簧片的一端固定连接；
第二安装板，与所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定连接；
第三安装板，与所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定连接；
其中，所述第一簧片与第二簧片长度相等、厚度相同。
2.根据权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第一安装板具有安装孔。
3.根据权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第一安装板具有第一安装面，所述第二安装板具有第二安装面，所述第三安装板具有第三安装面。
4.一种应用柔性连接装置的曝光台装置，可实现Rz向解耦，包括：曝光台，Y向导轨穿过所述曝光台，Y向直线电机与所述Y向导轨固定连接，所述Y向直线电机的动子与所述曝光台固定连接，X向直线电机的动子与所述Y向导轨固定连接，X向导轨，柔性连接装置，其特征在于，所述柔性连接装置，包括：
第一簧片，第二簧片，第三簧片；
第一安装板，与所述第一簧片及第二簧片的一端固定连接；
第二安装板，与所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定连接；
第三安装板，与所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定连接；
其中，所述第一簧片与第二簧片长度相等、厚度相同；
其中，所述第一安装板与所述Y向直线电机的定子固定连接，所述第二安装板及第三安装板与所述X向导轨固定连接。
5.根据权利要求4所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述第一安装板具有安装孔。
6.根据权利要求4所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述第一安装板具有第一安装面，所述第二安装板具有第二安装面，所述第三安装板具有第三安装面。
7.根据权利要求6所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，还包括大理石基座。
8.根据权利要求7所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述X向导轨固定于所述大理石基座上。
9.根据权利要求8所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，还包括X向平衡质量块与所述X向直线电机的定子固定连接。
10.根据权利要求9所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，还包括X向底面气浮垫，X向侧面气浮垫，X向辅助气浮垫。
11.根据权利要求10所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述第一安装面与所述Y向直线电机的定子面接触。
12.根据权利要求11所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述第二安装板及第三安装板通过所述X向侧面气浮垫与所述X向导轨固定连接。
13.根据权利要求12所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述第二安装面及第三安装面与所述X向侧面气浮垫面接触。
14.根据权利要求10所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述X向侧面气浮垫与所述X向导轨侧平面形成垂直气浮轴承。
15.根据权利要求10所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述X向底面气浮垫与所述X向导轨上平面形成水平向气浮轴承。
16.根据权利要求10所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述X向辅助气浮垫与所述大理石基座上表面形成水平向气浮轴承。
17.根据权利要求10所述的应用柔性连接装置的曝光台装置，其特征在于，所述Y向导轨与所述曝光台之间形成垂直气浮轴承。
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