CN103105743A - 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 - Google Patents

Abstract

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，该系统包括粗动台、精动台和机架；粗动台含有一个粗动台台体、驱动装置和粗动台重力平衡组件，粗动台台体设置在精动台的外部，将精动台包围在中间，实现粗动台的六自由度运动。该掩膜台系统还含有平面衍射光栅传感器测量系统，该测量系统包含六组平面衍射光栅传感器组件，用于测量精动台与基座之间的相对位置，可同时进行三自由度的测量。本发明在调整掩模台姿态的同时既提高了掩模台的速度、加速度和控制带宽，又满足了高运动精度和定位精度的要求，进而提高了光刻机的生产率、套刻精度和分辨率，并且测量精度和测量速度也很高，可适应掩模台的高响应速度、高加速度和高运动定位精度。

Description

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

技术领域

本发明涉及光刻机掩模台系统，该系统主要应用于半导体光刻机中，属于半导体制造装备领域。

背景技术

在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在硅片表面光刻胶上的曝光转印（光刻）是其中最重要的工序之一，该工序所用的设备称为光刻机（曝光机）。光刻机的分辨率和曝光效率极大的影响着集成电路芯片的特征线宽（分辨率）和生产率。而作为光刻机关键系统的掩模台系统的运动精度和工作效率，又在很大程度上决定了光刻机的分辨率和曝光效率。

步进扫描投影光刻机基本原理是：来自光源的深紫外光透过掩模台上的掩模版、透镜系统将掩模版上的一部分图形成像在硅片的某个Chip上。为进行硅片上一个chip的曝光，掩模台和硅片台需分别进行加速运动，并在运动到曝光起始位置时同时达到扫描曝光所要求的4：1的速度。此后，硅片台以均匀的速度向扫描运动方向运动，掩模台以四倍于硅片台扫描速度的速度向与硅片台扫描运动的反方向作扫描运动，两者的运动要求达到极其精确的同步，最终将掩模版上的全部图形成像在硅片的特定芯片（Chip）上。当一个chip扫描结束后，掩模台和硅片台分别进行减速运动，同时硅片台进行步进运动，将下一个要曝光的chip移动到投影物镜下方。此后，掩模台向与上次扫描运动方向相反的方向加速、扫描、减速，硅片台则按照规划的方向加速、扫描、减速，在同步扫描过程中完成一个chip的曝光。如此不断重复，掩模台往返进行加速、扫描、减速的直线运动，硅片台按照规划的轨迹进行步进和扫描运动，完成整个硅片的曝光。

根据对掩模台的运动要求，掩模台主要提供沿扫描方向往返超精密高速直线运动的功能。其行程应满足chip长度的4倍、并加上加减速的距离；其扫描速度应为硅片台扫描速度的4倍，最高加速度也相应的会高于硅片台的最高加速度。按照国外典型光刻机商品的技术指标，掩模台的行程超过100mm（有的机型达到200mm），扫描速度达到1000mm/s，最高加速度达到20m/s²，即2g。提高掩模台的扫描速度和加速度（硅片台也同步提高），能有效的提高光刻机的生产率。

最为重要的是，掩模台必需能够实现与硅片台扫描运动的超高精度的同步运动，对45nm光刻机而言，其同步精度要求MA（移动平均偏差）小于2.25nm，MSD（移动标准偏差）小于5.4nm。其中，MA主要影响曝光的套刻精度，MSD主要影响曝光分辨率。

为了满足掩模台大行程和高速、高精度的苛刻要求，传统的掩模台系统通常采用粗精动叠层的驱动结构。掩模台系统由粗动台和叠加在其上的精动台组成。其中，粗动台采用左直线电机和右直线电机组成的高速大行程的双边驱动系统驱动，气浮导轨支承；精动台则由X方向的音圈电机和Y方向的音圈电机驱动，对掩模台进行实时高精度的微调，满足其运动精度的要求。这种叠层驱动结构在运动时，单自由度往复运动的底层直线电机的双边驱动结构，采用气浮导轨支承，结构复杂，装配精度要求极高，从而限制了掩模台的运动精度，妨碍了其加速度的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种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，一是为了提高光刻机掩模台的加速度，速度和定位精度，进而促进光刻机的生产率、套刻精度和分辨率，降低装配精度的要求；二是为了更好地适应掩模台的高响应速度、高加速度和高运动定位精度的要求，进而提高测量精度，降低生产成本。

本发明的技术方案如下：

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，该系统包括精动台、粗动台和基座，所述的粗动台含有一个粗动台台体和驱动装置，其特征在于：所述的粗动台台体设置在精动台的外部，将精动台包围在中间；所述的驱动装置包括大行程驱动模块和小行程驱动模块两部分，大行程驱动模块由两组关于X轴方向对称布置在粗动台台体两侧的X方向直线电机组成，小行程驱动模块由四组同时驱动Y方向和Z方向的两自由度直线电机组成，四组两自由度直线电机两两关于X轴方向对称布置在粗动台台体两侧，并位于大行程驱动模块下方；

所述的粗动台还包含两个粗动台重力平衡组件，所述的两个粗动台重力平衡组件布置在粗动台台体上方，沿X轴方向对称布置在粗动台台体两侧，每个粗动台重力平衡组件包含一个粗动台重力平衡导磁板和两个粗动台重力平衡永磁体，粗动台重力平衡导磁板与X方向直线电机的永磁体阵列连接在一起，粗动台重力平衡永磁体分别布置在粗动台台体上表面，沿X轴方向的侧边关于Y轴方向对称布置，并与粗动台重力平衡导磁板留有间隙。

该系统还含有平面衍射光栅测量系统，所述的平面衍射光栅测量系统包括用于测量精动台与基座之间相对位置的六个传感器组件；所述的每个传感器组件包括平面衍射光栅尺、光栅读数头和光栅读数头支架；所述的六个传感器组件布置在精动台的底面，且沿Y轴方向对称布置；所述的六个光栅读数头沿Y轴方向等间距对称分布，所述的每侧的三个光栅读数头共用一个平面衍射光栅尺；所述的平面衍射光栅尺安装在精动台台体底面沿Y轴方向的两侧边上，所述的光栅读数头安装在光栅读数头支架上，光栅读数头支架安装在基座的上表面，光栅读数头与平面衍射光栅尺之间保留间隙；当粗动台沿Y轴方向做往复运动时，保证每侧沿Y轴方向至少有两个光栅读数头进行正常测量，同一侧的两组传感器共同实现X方向、Y方向和Z方向的位移测量，以及绕X轴和Z轴旋转的角度的测量；关于Y轴对称的相对应的两组传感器共同实现绕Y轴旋转的角度的测量；

本发明所述的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，其特征在于：所述每个X方向直线电机由两组永磁体阵列和一组线圈阵列组成；所述每个两自由度直线电机由一组永磁体阵列和一组线圈阵列组成，且沿X方向同侧的两个两自由度直线电机共用一组永磁体阵列；X方向直线电机的两组永磁体阵列以及两自由度直线电机的四组永磁体阵列都固定在基座上的水平面上；X方向直线电机的两组线圈阵列和两自由度直线电机的四组线圈阵列均分别固定在粗动台台体上。

本发明所述的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，其特征在于：所述的精动台包含精动台台体、洛伦兹电机和精动台重力补偿组件；所述的洛伦兹电机包含三种洛伦兹电机，每种洛伦兹电机对称分布在精动台台体沿Y轴方向的两侧面，其中，第一种洛伦兹电机的驱动方向为沿X轴方向，关于X轴对称布置，每侧至少两个，驱动精动台台体沿X方向和绕Z轴旋转方向运动；第二种洛伦兹电机的驱动方向沿Y轴方向并通过精动台质心，每侧至少一个，驱动精动台台体沿Y方向运动；第三种洛伦兹电机的位于精动台台体的四个角上，同时关于X轴对称布置，每侧两个，其驱动方向沿Z轴方向，驱动精动台台体沿Z方向、绕X轴旋转方向和Y轴旋转方向运动。

本发明所述的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，其特征在于：所述的精动台重力补偿组件包含四个精动台重力补偿单元，每一个精动台重力补偿单元由一个精动台重力平衡导磁板和一个精动台重力平衡永磁体组成，所述的四个精动台重力补偿单元分别分布在精动台台体的四个角上，其中四个精动台重力平衡导磁板分别固定在粗动台台体上；四个精动台重力平衡永磁体分别固定在精动台台体上，且与精动台重力平衡导磁板的位置相对应，同时与精动台重力平衡导磁板之间留有间隙。

本发明所述的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，其特征在于：所述的粗动台台体为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料制成。

本发明所述的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，其特征在于：所述的精动台台体为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料制成。

本发明所述的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，其特征在于：所述的两组X方向直线电机的线圈阵列和四组两自由度直线电机的线圈阵列都是由无铁芯矩形线圈组成的一维阵列；所述两组X方向直线电机的永磁体阵列采用一维halbach型永磁阵列，两自由度直线电机的永磁体阵列采用平面halbach型永磁阵列。

本发明所述的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，具有以下优点及突出性效果：①与采用气浮导轨支承的传统掩模台相比，本发明所述的掩模台采用磁悬浮支承，简化了系统结构，避免了气浮引入的振动和噪声，而且可以满足极紫外光刻所需的高真空度环境，且磁悬浮装置的吸引力平衡了掩模台及其附属物的绝大部分重力。②与传统的单自由度粗动台的双边驱动结构相比，本发明的六自由度粗动台的结构，增加了系统中动子的柔性，既降低了系统的装配要求，也提高了掩模台的响应速度、加速度和运动定位精度，从而提高了光刻机的生产率、套刻精度和分辨率。③平面衍射光栅传感器可同时进行空间三自由度的测量，测量精度高和测量速度快，可适应掩模台的高响应速度、高加速度和高运动定位精度，但是价格便宜很多，节省了大量成本，经济适用。

图附说明

图1是本发明所述的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结构示意图。

图2是本发明所述的平面衍射光栅传感器测量的结构示意图。

图3是本发明所述的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X方向直线电机拆去第一永磁阵列后的结构示意图。

图4是本发明所述的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两自由度直线电机的线圈拆去一侧第三永磁阵列后的结构示意图。

图5a和图5b分别为无铁芯线圈的大线圈阵列和小线圈阵列的三维示意图。

图6是本发明所述的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中X方向直线电机永磁体阵列充磁方向的示意图。

图7是本发明所述的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中两自由度直线电机永磁体阵列充磁方向的示意图。

图8是精动台重力补偿组件中重力平衡导磁板和重力平衡永磁体的布置结构示意图。

图中：1—精动台台体；2—粗动台台体；3—第一X方向直线电机；4—第二X方向直线电机；5—第一两自由度直线电机；6—第二两自由度直线电机；7—第三两自由度直线电机；8—第四两自由度直线电机；10—基座；11—粗动台重力平衡导磁板；12—粗动台重力平衡永磁体；13—第一大线圈阵列；14—第二大线圈阵列；15—第一小线圈阵列；16—第二小线圈阵列；17—第三小线圈阵列；18—第四小线圈阵列；21—第一永磁体阵列；22—第二永磁体阵列；23-第三永磁体阵列；25-光栅读数头；26-光栅读数头支架；27-平面衍射光栅尺；31-精动台重力平衡导磁板；32—精动台重力平衡永磁体；41—平面衍射光栅传感器第一组件；42—平面衍射光栅传感器第二组件；43—平面衍射光栅传感器第三组件；44—平面衍射光栅传感器第四组件；45-平面衍射光栅传感器第五组件；46-平面衍射光栅传感器第六组件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构、机理和工作过程作进一步的说明。

本发明提供的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，如图1和图2所示，该系统包括粗动台和精动台，粗动台含有一个粗动台台体2、驱动装置和两个粗动台重力平衡组件；粗动台台体2套在精动台的外侧，为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料烧结制成；所述的驱动装置包括大行程驱动模块和小行程驱动模块两部分，如图3和图4所示。大行程驱动模块是由两组关于X方向对称布置在粗动台台体2两侧的第一X方向直线电机3和第二X方向直线电机4组成，负责驱动掩模台粗动台在X方向上做大行程往复直线运动；而小行程驱动模块则是由四组同时驱动Y方向和Z方向的第一两自由度直线电机5、第二两自由度直线电机6、第三两自由度直线电机7和第四两自由度直线电机8组成，这四组两自由度直线电机是关于X方向两两对称布置在粗动台台体2两侧，并位于大行程驱动模块下方，所述的四组两自由度直线电机负责调节掩模台粗动台在Y轴和Z轴方向的小行程位移，以及绕X轴、Y轴和Z轴转动的三个自由度的旋转角度的小范围转动；采用基于d-q分解的控制算法，可以使X方向直线电机只提供X方向的推力，Y和Z方向的推力接近于零；Y和Z方向直线电机只产生Y方向和Z方向的推力，X方向的推力接近于零；

两个粗动台重力平衡组件关于X轴方向对称布置在粗动台台体两侧，每个粗动台重力平衡组件包含一个粗动台重力平衡导磁板11和两个粗动台重力平衡永磁体12。每一个粗动台重力平衡导磁板11与同一侧的X方向直线电机的定子部分连接在一起，两个粗动台重力平衡永磁体12分别安装在粗动台台体2沿X轴方向的侧边两个角上，并与粗动台重力平衡导磁板11保留一定的间隙；

另外，该掩膜台系统还含有平面衍射光栅测量系统。平面衍射光栅测量系统包括用于测量精动台与基座10之间相对位置的六个传感器组件，分别为平面衍射光栅传感器第一组件41、平面衍射光栅传感器第二组件42、平面衍射光栅传感器第三组件43、平面衍射光栅传感器第四组件44、平面衍射光栅传感器第五组件45和平面衍射光栅传感器第六组件46；每个传感器组件包括平面衍射光栅尺27、光栅读数头25和光栅读数头支架26。

六个传感器组件布置在精动台底面，最好布置在精动台台体1的底面，且沿Y轴方向对称布置；所述的六个光栅读数头25沿Y轴方向等间距对称分布，在本实施例中，平面衍射光栅传感器第一组件41、平面衍射光栅传感器第二组件42和平面衍射光栅传感器第三组件43等间隔呈直线布置在左侧，平面衍射光栅传感器第四组件44、平面衍射光栅传感器第五组件45和平面衍射光栅传感器第六组件46等间隔呈直线布置在右侧，每一侧的三个传感器的光栅读数头25共用同一个平面衍射光栅尺27。平面衍射光栅尺27安装在精动台台体1底面沿Y轴方向的两侧边上，而光栅读数头25安装在光栅读数头支架26上，光栅读数头支架26安装在基座10的上表面，光栅读数头25与平面衍射光栅尺27之间保留间隙；

每一个平面衍射光栅传感器可做沿X轴、Y轴和Z轴三个自由度的位移测量。当粗动台沿着Y轴方向做往复运动时，根据粗动台的行程范围，设置平面衍射光栅尺27的长度以及相邻两个光栅读数头25的间距，以保证在粗动台行程范围内，在粗动台的每一侧始终沿Y轴运动方向上至少同时有两个光栅读数头25进行正常测量，即可读取数据，在本实施例中，此时，平面衍射光栅传感器第一组件41和平面衍射光栅传感器第二组件42两组传感器,或者是平面衍射光栅传感器第一组件41和平面衍射光栅传感器第三组件43两组传感器，共同实现X方向、Y方向和Z方向的位移测量，这两个传感器在Z轴方向的测量值做差分，就得到精动台相对于粗动台绕X轴旋转的角度，这两个传感器在X轴方向的测量值做差分，就得到精动台相对于粗动台Z轴旋转的角度；关于Y轴对称的两个相对应的两组传感器，平面衍射光栅传感器第一组件41和平面衍射光栅传感器第六组件46两组传感器,或者是平面衍射光栅传感器第二组件42和平面衍射光栅传感器第五组件45两组传感器，或者是平面衍射光栅传感器第三组件43和平面衍射光栅传感器第四组件44两组传感器，两个传感器在Z轴方向的测量值做差分，就得到精动台相对于粗动台绕Y轴旋转的角度。

图6是本发明所述的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中X方向直线电机永磁体阵列充磁方向的示意图。每一个X方向直线电机均由一个第一永磁体阵列21、一个第二永磁体阵列22和一组大线圈阵列组成，如图5所示；每一个两自由度直线电机由一个第三永磁体阵列23和一组小线圈阵列组成，且沿X方向同侧的两个两自由度直线电机共用一组第三永磁体阵列23；所述的所有X方向直线电机第一永磁体阵列21和第二永磁体阵列22以及所有两自由度直线电机的第三永磁体阵列23都固定在光刻机机架上的水平面上；所述的所有大线圈阵列和小线圈阵列分别固定在粗动台台体2上；

本发明的粗动的X方向直线电机的大线圈阵列和两自由度直线电机的小线圈阵列都是由采用铜线同心绕制的无铁芯矩形线圈（如图5所示）组成的一维阵列，线圈的支架采用非铁磁性部件（如铝合金）制成；

本发明的粗动的X方向直线电机的第一永磁体阵列21和第二永磁体阵列22是在一块长方形薄轭铁上粘接一组采用长方体稀土永磁体排列而成的一维halbach型永磁阵列，第一永磁体阵列21和第二永磁体阵列22中充磁方向与阵列方向平行的永磁体的体积小于充磁方向与阵列方向垂直的永磁体（如图6所示，图中的“N”，“S”表示永磁体的N极和S极，此时永磁体的充磁方向垂直于纸面。所述的两自由度直线电机的第三永磁体阵列23也是在一块长方形薄轭铁上粘接一组采用长方体稀土永磁体排列而成的平面halbach型永磁阵列，第三永磁体阵列23中充磁方向与阵列方向平行的永磁体的体积也小于充磁方向与阵列方向垂直的永磁体（如图6和图7所示）。

精动台为六自由度微动工作台，包含精动台台体1、洛伦兹电机和精动台重力补偿组件；所述的洛伦兹电机包含三种洛伦兹电机，每种洛伦兹电机对称分布在精动台台体1沿Y轴方向的两侧面，其中，第一种洛伦兹电机的驱动方向为沿X轴方向，关于X轴对称布置，每侧至少两个，驱动精动台台体1沿X方向和绕Z轴旋转方向运动；第二种洛伦兹电机的驱动方向沿Y轴方向并通过精动台质心，每侧至少一个，驱动精动台台体1沿Y方向运动；第三种洛伦兹电机的位于精动台台体的四个角上，同时关于X轴对称布置，每侧两个，其驱动方向沿Z轴方向，驱动精动台台体沿Z方向、绕X轴旋转方向和Y轴旋转方向运动；

精动台重力补偿组件包含四组精动台重力补偿单元，如图8所示，每一个精动台重力补偿单元由一个精动台重力平衡导磁板31和一个精动台重力平衡永磁体32组成，所述的四组精动台重力补偿单元分布在精动台台体1的四个角上，其中所有的精动台重力平衡导磁板31固定在粗动台台体2上，所有的精动台重力平衡永磁体32固定在精动台台体1上对应的每个精动台重力平衡导磁板31的位置，并与精动台重力平衡导磁板具有一定的间隙，精动台台体1为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料制成；

本发明所述的掩膜台系统，其工作阶段分为启动阶段、正常工作阶段和停止阶段，共三个阶段。启动阶段的工作原理如下：在系统上电启动之前，重力平衡装置的吸引力小于掩膜台粗动台及精动台的重力，掩膜台停止在略高于第二永磁阵列22上表面的光刻机机架上的固定工位上。系统上电启动后，4个两自由度直线电机提供Z方向向上的推力，推动粗动台动子部分向上运动到工作位置，然后在掩膜台工作过程中一方面调节粗动台动子部分沿Z轴方向的位置，及绕X轴方向的转动和绕Y方向的转动这两个自由度的姿态，另一方面配合重力平衡装置平衡粗动台动子部分也即掩膜台及其附属物的重力，使粗动台动子部分及精动台始终处于悬浮状态。与此同时，4个两自由度直线电机提供Y方向的推力，调整粗动台动子部分及精动台沿Y轴的平动和绕Z轴的转动两个自由度的姿态，使粗动台动子部分及精动台达到工作所要求的位置和姿态，并在整个工作过程中实时调节前述五个自由度，满足系统对这五个自由度的定位要求。然后，2个X方向直线电机采用双边驱动方式，驱动粗动台动子部分也即粗动台动子部分及精动台沿X方向进行加、减速和匀速往复运动，达到系统要求的工作速度，完成启动阶段的工作。

此后，系统进入正常工作阶段，驱动装置在X方向直线电机工作区域内对粗动台动子部分及精动台的速度和姿态进行微调，满足系统对其的速度和位置的要求，同时补偿系统的能量耗散。当粗动台动子部分及精动台运动到+X方向行程的末段，X方向直线电机减速工作至停止，然后又反向加速，使粗动台动子部分及精动台向-X方向运动至该行程的末段，X方向直线电机减速工作至停止，如此往复循环。

在停止阶段，当粗动台动子部分及精动台低速运动静止工位上方，然后所有驱动装置配合减速停放在静止工位上。

本发明所述的掩膜台系统采用磁悬浮支承，不需要气浮系统，简化了系统结构，避免了气浮引入的振动和噪声，而且可以满足极紫外光刻所需的高真空度环境。

另一方面，与传统的粗精动叠层结构相比，本发明所述的掩膜台系统提供了一种具有六自由度运动功能的粗动台结构，既保证了扫描运动的推力和提高了运动精度，又降低了粗动台的高精度装配要求，在不改变运动精度的条件下，大大简化了零部件设计和制造的精度要求，提高了光刻机的生产率、套刻精度和分辨率。

Claims (7)

1.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，该系统包括精动台、粗动台和基座（10），所述的粗动台含有一个粗动台台体（2）和驱动装置，其特征在于：所述的粗动台台体（2）设置在精动台的外部，将精动台包围在中间；所述的驱动装置包括大行程驱动模块和小行程驱动模块两部分，大行程驱动模块由两组关于X轴方向对称布置在粗动台台体（2）两侧的X方向直线电机组成，小行程驱动模块由四组同时驱动Y方向和Z方向的两自由度直线电机组成，四组两自由度直线电机两两关于X轴方向对称布置在粗动台台体（2）两侧，并位于大行程驱动模块下方；

所述的粗动台还包含两个粗动台重力平衡组件，所述的两个粗动台重力平衡组件布置在粗动台台体（2）上方，沿X轴方向对称布置在粗动台台体（2）两侧，每个粗动台重力平衡组件包含一个粗动台重力平衡导磁板（11）和两个粗动台重力平衡永磁体（12），粗动台重力平衡导磁板（11）与X方向直线电机的永磁体阵列连接在一起，粗动台重力平衡永磁体（12）分别布置在粗动台台体（2）上表面，沿X轴方向的侧边关于Y轴方向对称布置，并与粗动台重力平衡导磁板（11）留有间隙。

所述掩膜台系统还含有平面衍射光栅测量系统，所述的平面衍射光栅测量系统包括用于测量精动台与基座（10）之间相对位置的六个传感器组件；所述的每个传感器组件包括平面衍射光栅尺（27）、光栅读数头（25）和光栅读数头支架（26）；所述的六个传感器组件布置在精动台的底面，且沿Y轴方向对称布置；六个光栅读数头（25）沿Y轴方向等间距对称分布，每侧的三个光栅读数头（25）共用一个平面衍射光栅尺（27）；所述的平面衍射光栅尺（27）安装在精动台底面沿Y轴方向的两侧边上，所述的光栅读数头（25）安装在光栅读数头支架（26）上，光栅读数头支架（26）安装在基座（10）的上表面，光栅读数头（25）与平面衍射光栅尺（27）之间保留间隙；当粗动台沿Y轴方向做往复运动时，保证每侧沿Y轴方向至少有两个光栅读数头（25）进行正常测量，同一侧的两组传感器共同实现X方向、Y方向和Z方向的位移测量，以及绕X轴和Z轴旋转的角度测量；关于Y轴对称的相对应的两组传感器共同实现绕Y轴旋转的角度测量。

2.按照权利要求1所述的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，其特征在于：所述每个X方向直线电机由两组永磁体阵列和一组线圈阵列组成；所述每个两自由度直线电机由一组永磁体阵列和一组线圈阵列组成，且沿X方向同侧的两个两自由度直线电机共用一组永磁体阵列；X方向直线电机的两组永磁体阵列以及两自由度直线电机的四组永磁体阵列都固定在基座（10）上的水平面上；X方向直线电机的两组线圈阵列和两自由度直线电机的四组线圈阵列均分别固定在粗动台台体（2）上。

3.按照权利要求1或2所述的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，其特征在于：所述的精动台包含精动台台体（1）、洛伦兹电机和精动台重力补偿组件；所述的洛伦兹电机包含三种洛伦兹电机，每种洛伦兹电机对称分布在精动台台体（1）沿Y轴方向的两侧面，其中，第一种洛伦兹电机的驱动方向为沿X轴方向，关于X轴对称布置，每侧至少两个，驱动精动台台体（1）沿X方向和绕Z轴旋转方向运动；第二种洛伦兹电机的驱动方向沿Y轴方向并通过精动台质心，每侧至少一个，驱动精动台台体（1）沿Y方向运动；第三种洛伦兹电机的位于精动台台体的四个角上，同时关于X轴对称布置，每侧两个，其驱动方向沿Z轴方向，驱动精动台台体沿Z方向、绕X轴旋转方向和Y轴旋转方向运动。

4.按照权利要求3所述的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，其特征在于：所述的精动台重力补偿组件包含四个精动台重力补偿单元，每一个精动台重力补偿单元由一个精动台重力平衡导磁板（31）和一个精动台重力平衡永磁体（32）组成，所述的四个精动台重力补偿单元分别分布在精动台台体（1）的四个角上，其中四个精动台重力平衡导磁板（31）分别固定在粗动台台体（2）上；四个精动台重力平衡永磁体（32）分别固定在精动台台体（1）上，且与精动台重力平衡导磁板（31）的位置相对应，同时与精动台重力平衡导磁板之间留有间隙。

5.按照权利要求1所述的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，其特征在于：所述的粗动台台体（2）为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料制成。

6.按照权利要求3所述的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，其特征在于：所述的精动台台体（1）为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料制成。

7.按照权利要求2所述的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，其特征在于：所述的两组X方向直线电机的线圈阵列和四组两自由度直线电机的线圈阵列都是由无铁芯矩形线圈组成的一维阵列；所述两组X方向直线电机的永磁体阵列采用一维halbach型永磁阵列，两自由度直线电机的永磁体阵列采用平面halbach型永磁阵列。

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