CN102012638B - 具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台 - Google Patents

具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台 Download PDF

Info

Publication number
CN102012638B
CN102012638B CN 200910195189 CN200910195189A CN102012638B CN 102012638 B CN102012638 B CN 102012638B CN 200910195189 CN200910195189 CN 200910195189 CN 200910195189 A CN200910195189 A CN 200910195189A CN 102012638 B CN102012638 B CN 102012638B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
coarse motion
motion
partly
coarse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 200910195189
Other languages
English (en)
Other versions
CN102012638A (zh
Inventor
齐芊枫
李志龙
李正贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd, Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd filed Critical Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority to CN 200910195189 priority Critical patent/CN102012638B/zh
Publication of CN102012638A publication Critical patent/CN102012638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102012638B publication Critical patent/CN102012638B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Machine Tool Units (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明提出一种具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，包括粗动部分和微动部分，所述粗动部分包括X向和Y向两个部分，Y向在X向的底层，所述X向粗动部分具有X向驱动电机和X向补偿电机，所述Y向粗动部分具有Y向驱动电机。本发明提出的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，采用一个电机作为工件台的主驱动电机，另外一个电机和它平行，可以消除附加力矩，通过这两个电机的组合，就可以消除由于电机的驱动力和质心不匹配而产生的附加力矩。

Description

具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台
技术领域
本发明涉及一种光刻机工件台，且特别涉及一种具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台。
背景技术
光刻是指将一系列掩模版上的芯片图形通过曝光系统依次转印到硅片相应层上的复杂工艺过程，在光刻设备中，工件台精密定位一般采用粗微定位方式，大行程驱动装置驱动微动台实现高速高加速度的长距粗定位，而由微动台最终完成精密定位。在光刻机中，微动台的作用是承载硅片，并对硅片进行精确定位，这种精确定位包括垂向和水平向的6自由度精密调整和定位。微动台和粗动台结合可以实现大行程运动和纳米级的精密定位。
随着大规模集成电路器件集成度的不断提高，光刻分辨力的不断增强，对光刻机的特征线宽指标要求也在不断提升。所以对于工件台的速度、加速度以及精度也不断提高。目前，工件台已经形成粗动+微动的结构。为了避免工件台在加减速时，由于电机驱动力和工件台质心不配备而产生的附加力矩，这种附加力矩在控制上很难消除，影响工件台的精度。所以在设计工件台时，微动电机的驱动力和微动台的质心尽量在同一高度，粗动台电机驱动力和粗动台的质心尽量在同意个高度上。但是，由于在多数情况下，要将质心配置合理需要在结构上做出很大的让步，从而使得结构的质量偏大，性能降低。另外，由于在加工和装配调试过程中的误差也会是实际的质心和理论高度有一定的差异。
专利US6873404B2公开了一种6自由度粗微结合的工件台。请参考图1，其中微动台100在粗动台300的上面。微动台由曝光台101，晶圆吸盘102和水平向微动以及垂向微动以及重力消除装置202组成，这些组件通过微动连接板120安装在X向粗动的滑块121上，X向粗动的滑块121包括顶面板121a、侧面板121b和底面板121c。X向的运动部分在Y向的滑块124上，还包括X向导轨124a、前端部124b和后端部124c，大理石122提供运动平台。微动台还包括后端衔接部130和前端衔接部131，Y向电机磁铁301和大理石装在体，Y向电机线圈304连接着Y向的运动部分。从图中不难看出，这样的结构在粗动电机驱动力和粗动质心匹配上就很难做到同一个高度上。所以在实现高加速度运动时，这种不匹配就会带来干扰，影响控制精度。
发明内容
本发明提出一种具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，采用一个电机作为工件台的主驱动电机，另外一个电机和它平行，可以消除附加力矩，通过这两个电机的组合，就可以消除由于电机的驱动力和质心不匹配而产生的附加力矩。
为了达到上述目的，本发明提出一种具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，包括粗动部分和微动部分，所述粗动部分包括X向和Y向两个部分，Y向在X向的底层，所述X向粗动部分具有X向驱动电机和X向补偿电机，所述Y向粗动部分具有Y向驱动电机。
进一步的，所述微动部分具有六个自由度，其包括垂向微动电机、水平向微动电机和曝光台。
进一步的，所述X向粗动部分是包括X向补偿电机、X向驱动电机、微动连接板、X向导轨、X向气浮滑块和气足。
进一步的，所述X向粗动部分和微动部分通过微动连接板连接。
进一步的，所述Y向粗动部分包括Y向驱动电机、Y向导轨，Y向侧向滑块，Y向垂向滑块以及电机导轨连接板。
进一步的，所述Y向驱动电机通过电机导轨连接板驱动整个Y向粗动部分。
进一步的，所述X向粗动部分和Y向粗动部分通过X向导轨、Y向侧向滑块和Y向垂向滑块连接。
本发明提出的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，增加了一个专门补偿附加转矩的X向补偿电机后，这种由于电机的驱动力和质心不匹配问题而产生的附加转矩就可以通过X向补偿电机消除。这样就会平衡掉由于质心和X向驱动电机的驱动力不匹配而产生的干扰。
附图说明
图1所示为美国专利US6873404B2的结构示意图。
图2a～图2c所示为光刻机工件台质心分别在不同位置的力矩补偿原理图。
图3a～图3c所示为工件台质心在不同位置时补偿电机的布局示意图。
图4所示为本发明较佳实施例的工件台质心在补偿电机上方时的示意图。
图5所示为图4中沿A-A’方向的截面图。
图6所示为本发明较佳实施例的工件台质心在补偿电机上方时的立体装配图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
请参考图2a～图2c，图2a～图2c所示为光刻机工件台质心分别在不同位置的力矩补偿原理图。
如果工件台的质心在两个电机的中间，工件台的质量为M，加速度为A那么补偿电机1-1的驱动力Fm和驱动电机1-2的力Ft则有下面的关系：
Figure G2009101951893D00031
F u m * H m + F u t * H t = 0
其中Hm和Ht分别表示补偿电机和驱动电机到工件台的质心的距离，在实际工作中，只要通过控制补偿电机1-1的力Ft的大小，就可以消除附加转矩。
同样，工件台的质心在两个电机的两侧的情况时，上面的公式都会满足。
另外，增加了补偿电机1-1，电机的反作用力会作用在X向导轨1-7上，同时也会对1-7产生一个力矩，这样也会在滑块2-2和2-3产生一个力作用在大理石平台1-10上。在理论上也会对于Y向导轨的稳定性产生负面影响。但在实际当中，由于Y向驱动电机1-2和X向补偿电机1-1之间的距离(一般在50mm左右)要远小于滑块2-2和2-3之间的距离(通常在1000mm左右)，这样在滑块2-2和2-3产生的力就非常小。所以这种干扰可以忽略不计。
在请参考图3a～图3c，图3a～图3c所示为工件台质心在不同位置时补偿电机的布局示意图。工件台的重心和驱动电机以及补偿电机的位置关系有三种情况：
1.工件台重心在两个电机之间
2.工件台重心在两个电机上方
3.工件台重心在两个电机下方
三种情况下，补偿电机的工作原理都是一样的。这里就详细阐述增加补偿电机带来的优点：
工件台是由粗动部分和微动部分组成，微动部分在粗动部分上面。其中，微动部分由垂向微动电机1-4，水平向微动电机1-6和曝光台1-5组成；X向粗动部分是由X向补偿电机1-1，X向驱动电机1-2，微动连接板1-3，X向导轨1-7，X向气浮滑块1-8和气足1-9组成。粗动部分和微动部分是通过微动连接板1-3连接。由于微动部分在粗动部分上安装，所以X向粗动部分的质心是微动部分和粗动部分的质心合成。在实际当中，X向粗动质心往往和X向驱动电机1-2的驱动力不在一个高度上。那么，在工件台沿X向加减速时，在气足1-9上产生一个附加转矩。由于气足1-9是通过气浮在大理石1-10上运动的，这个附加转矩会引起气足的气浮性能，严重的可以压破气膜，使得气足损坏。
目前所有工件台都是在匹配X向粗动的质心位置来解决上面描述的问题。但是要完全将质心匹配完美是不可能的，另外质心匹配往往会增加粗动部分的质量。这样就会增加X向粗动电机的负载，进而会带来电机过热等等负面影响上。
在本发明增加了一个专补偿上述附加转矩的X向补偿电机1-1后。这种因重心不匹配问题而产生的附加转矩就可以通过X向补偿电机1-1消除。这样就会平衡掉由于质心和Y向驱动电机202的驱动力不匹配而产生的干扰。
图4，5，6，就是引入力矩补偿电机即X向补偿电机1-1的六自由度的工件台。图4是工件台的示意图，图5是图4沿A-A’方向的剖面图，图6是工件台的立体装配图。
工件台由粗动部分和微动部分组成。微动部分具有六个自由度，粗动部分为X，Y两个部分，Y向在X向的底层，驱动整个X向的质量。微动部分由垂向微动电机1-4，水平向微动电机1-6和曝光台1-5组成；X向粗动部分是由X向补偿电机1-1，X向驱动电机1-2，微动连接板1-3，X向导轨1-7，X向气浮滑块1-8和气足1-9组成。X向粗动部分和微动部分是通过微动连接板1-3连接。Y向粗动部分是由Y向粗动电机2-4，Y向导轨2-1，Y向侧向滑块2-2，Y向垂向滑块2-3以及电机导轨连接板组成。其中，X向和Y向的粗动连接是通过X向的导轨1-7和Y向侧向滑块2-2和垂向滑块2-3。Y向电机是通过电机导轨连接板驱动整个Y向粗动部分。X，Y向都安装在大理石平台1-10上。
综上所述，本发明提出的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，增加了一个专门补偿附加转矩的X向补偿电机后，这种由于电机的驱动力和质心不匹配问题而产生的附加转矩就可以通过X向补偿电机消除。这样就会平衡掉由于质心和Y向驱动电机的驱动力不匹配而产生的干扰。
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。本发明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，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，其特征在于，包括粗动部分和微动部分，所述粗动部分包括X向粗动部分和Y向粗动部分两个部分，Y向粗动部分在X向粗动部分的底层，所述X向粗动部分包括X向补偿电机、X向驱动电机、微动连接板、X向导轨、X向气浮滑块和气足，所述X向粗动部分和微动部分通过微动连接板连接，所述Y向粗动部分具有Y向驱动电机。
2.根据权利要求1所述的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，所述微动部分具有六个自由度，其包括垂向微动电机、水平向微动电机和曝光台。
3.根据权利要求1所述的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，所述Y向粗动部分包括Y向驱动电机、Y向导轨，Y向侧向滑块，Y向垂向滑块以及电机导轨连接板。
4.根据权利要求3所述的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，所述Y向驱动电机通过电机导轨连接板驱动整个Y向粗动部分。
5.根据权利要求3所述的具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台，所述X向粗动部分和Y向粗动部分通过X向导轨、Y向侧向滑块和Y向垂向滑块连接。
CN 200910195189 2009-09-04 2009-09-04 具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台 Active CN102012638B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910195189 CN102012638B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200910195189 CN102012638B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102012638A CN102012638A (zh) 2011-04-13
CN102012638B true CN102012638B (zh) 2012-11-14

Family

ID=43842847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200910195189 Active CN102012638B (zh) 2009-09-04 2009-09-04 具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102012638B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102722088B (zh) * 2011-06-28 2014-06-18 清华大学 一种无接触式粗精动叠层定位系统及其运动控制方法
CN103197517B (zh) * 2012-01-05 2015-02-11 上海微电子装备有限公司 一种工件台平衡质量质心测试校准方法
DE102014225199A1 (de) * 2014-12-09 2016-06-09 Carl Zeiss Smt Gmbh Verbindungsanordnung für eine Lithographieanlage
CN107664923B (zh) * 2016-07-29 2019-12-20 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种用于光刻运动台系统的微动台及其控制方法
CN112987505B (zh) * 2021-02-23 2022-07-01 青岛芯微半导体科技有限公司 一种晶圆光刻设备
CN116739318B (zh) * 2023-08-15 2023-11-21 北京珂阳科技有限公司 实现半导体光刻机台负载均衡方法、设备以及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN102012638A (zh) 2011-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102012638B (zh) 具有可平衡力矩的驱动装置的光刻机工件台
CN103592824B (zh) 一种二自由度高精度大行程气浮工件台
CN101290476B (zh) 六自由度微动台
CN101533226A (zh) 一种调平调焦机构及使用所述机构的微动台和工件台
CN101963763B (zh) 一种基于双驱双桥换台工位的双工件台高精度交换装置
WO2015165336A1 (zh) 一种平面电动机驱动的粗微动一体掩模台
CN102096338A (zh) 一种掩膜台系统
CN102393611A (zh) 光刻机工件台磁预紧平衡定位系统
CN108747426B (zh) 一种共定子大行程跨尺度三自由度并联运动平台
CN102073219B (zh) 平衡质量系统及其工件台
CN103019046A (zh) 一种基于多组独立驱动解耦控制的六自由度磁浮微动台
CN103454864A (zh) 一种粗精动一体的磁浮掩膜台系统
CN106476264A (zh) 一种用于3d打印的三轴运动装置
CN104122759A (zh) 一种平面电动机驱动的磁悬浮粗微动一体掩模台
CN104238275A (zh) 六自由度微动台及其应用
CN101290477A (zh) 平衡减震台
TW200926340A (en) Stage device
CN206200568U (zh) 一种三压电垂直驱动的三维椭圆微位移运动平台
CN102059576B (zh) 双轴直线移动微驱动装置
CN103105742A (zh) 带光电位置探测器测量的六自由度粗动台的掩膜台系统
CN103639711B (zh) 高承载精密二维运动平台
CN102722086B (zh) 一种无接触式单自由度定位装置及其同步运动控制方法
CN103048891B (zh) 一种六自由度磁浮微动台
CN103105743A (zh) 带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统
CN101408732B (zh) 嵌入式共基面二维平衡双驱双工件台定位系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 201203 Zhangjiang High Tech Park, Shanghai, Zhang Dong Road, No. 1525

Co-patentee after: Shanghai Micro And High Precision Mechine Engineering Co., Ltd.

Patentee after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd

Address before: 201203 Zhangjiang High Tech Park, Shanghai, Zhang Dong Road, No. 1525

Co-patentee before: Shanghai Micro And High Precision Mechine Engineering Co., Ltd.

Patentee before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd.