CN103375660B - 辅助支撑装置、支撑装置以及辅助支撑方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种辅助支撑装置，应用于光刻机的支撑装置。支撑装置包括支撑板、基座和洛伦兹电机。洛伦兹电机固定于基座并支撑支撑板。辅助支撑装置包括膜、气源和控制阀。膜连接于基座，与基座形成气室，用以承载支撑板。气源用以提供气体给气室。控制阀设置于气室的通气孔及气源之间，用以调节气室的气压。本发明在利用洛仑兹电机的同时，利用可移动的膜承载支撑板，通过气动控制气室的压力，以较低频率驱动支撑板，同时发热极小。由于采用气动驱动支撑板，降低洛仑兹电机的出力，从而洛仑兹电机的发热也会大大减少。本发明结构简单，易于控制。

Description

辅助支撑装置、支撑装置以及辅助支撑方法

技术领域

本发明涉及一种支撑装置，且特别涉及一种光刻机的辅助支撑装置，一种辅助支撑方法也一并提出。

背景技术

在光刻机中，工件台和掩模台的微动台采用低刚性的重力补偿器来支撑，可以避免采用电机支撑造成的剧烈发热。

目前的技术中，有以下两种方式：

一种是采用钢弹簧支撑微动台。然而，这种方式存在以下缺点：微动台的质量变化会造成钢弹簧产生静态位置偏移；为维持微动台的位置稳定性，钢弹簧的刚度较大，则基座的振动很容易传到微动台；钢弹簧无阻尼，容易激发共振。

另一种是采用气浮结构来支撑微动台。这种的方式的缺点为：气浮结构设计非常复杂；气浮结构会向环境排放气体，不能应用于真空环境；气浮结构对气体的颗粒污染非常敏感，需要采用颗粒过滤装置消除颗粒污染，提高了使用成本；气浮结构的内部管道和小孔的加工复杂，成本较高。

发明内容

本发明提出一种用于辅助支撑装置，成本较低、结构简单、能够有效补偿负载的质量变化，减轻电机的发热。

为了达到上述目的，本发明提出一种辅助支撑装置，应用于光刻机的支撑装置，支撑装置包括支撑板、基座和洛伦兹电机，洛伦兹电机固定于基座并支撑支撑板，其特征是，辅助支撑装置包括：

膜，连接于基座，与基座形成气室，用以承载支撑板；

气源，用以提供气体给气室；以及

控制阀，设置于气室的通气孔及气源之间，用以调节气室的气压。

进一步说，支撑装置用于支撑光刻机的微动台，支撑板固定连接于微动台。

进一步说，辅助支撑装置还包括：

测量系统，连接于控制阀，用于测量支撑板的位移，以计算产生偏驱动力控制控制阀来调节气室的气压。

进一步说，支撑板包括活塞，活塞适于放置在膜上。

进一步说，辅助支撑装置还包括管道，连接于气室的通气孔和控制阀之间。

进一步说，洛伦兹电机的定子固定于基座，洛伦兹电机的动子固定于支撑板。

本发明还提供一种支撑装置，其特征是，包括：

支撑板；

基座；

洛伦兹电机，洛伦兹电机固定于基座并支撑支撑板；以及

辅助支撑装置，包括：

膜，连接于基座，，与基座形成气室，用以承载支撑板；

气源，用以提供气体给气室；以及

控制阀，设置于气室的通气孔及气源之间，用以调节气室的气压。

进一步说，支撑装置用于支撑光刻机的微动台，支撑板固定连接于微动台。

进一步说，支撑装置还包括：

测量系统，连接于控制阀，用于测量支撑板的位移，以计算产生偏驱动力控制控制阀来调节气室的气压。

进一步说，支撑板包括活塞，活塞放置在膜上。

进一步说，支撑装置还包括管道，连接于气室的通气孔和控制阀之间。

进一步说，洛伦兹电机的定子固定于基座，洛伦兹电机的动子固定于支撑板。

本发明还提供一种辅助支撑方法，利用辅助支撑装置来辅助一个支撑装置，支撑装置包括基座、洛伦兹电机和支撑板，洛伦兹电机固定于基座并支撑支撑板，辅助支撑装置包括膜，连接于基座，并与基座形成气室，支撑支撑板，其特征是，辅助支撑方法包括以下步骤：

测量支撑板相对于基座的位移；

计算产生偏驱动力；以及

根据偏驱动力调节气室的气压。

进一步说，辅助支撑装置包括控制阀，连接于气室，偏驱动力控制控制阀调节气室的气压。

本发明提出的辅助支撑装置及其辅助支撑方法，洛仑兹电机响应速度快，发热大，用于高频驱动支撑板。同时利用可移动的膜承载支撑板，通过气动控制气室的压力，以较低频率驱动支撑板，同时发热极小。由于采用气动驱动支撑板，降低洛仑兹电机的出力，从而洛仑兹电机的发热也会大大减少。本发明结构简单，易于控制。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例支撑装置的结构剖面示意图。

图2所示为本发明较佳实施例辅助支撑方法的步骤流程图。

图3所示为负载改变后支撑装置的位置误差效果。

图4所示为负载改变后支撑装置中洛伦兹电机的输出力效果。

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。

请参看图1，图1所示为本发明较佳实施例支撑装置的结构剖面示意图。

辅助支撑装置应用于支撑装置1，用以辅助支撑光刻机的微动台(图未示)。

支撑装置1包括支撑板101、基座107和洛伦兹电机10。支撑板101固定连接于微动台。洛伦兹电机10固定于基座107并支撑支撑板101。

洛伦兹电机10固定于动子104和定子103。在一实施例中，动子104固定在基座107上，定子103固定在支撑板101上。在其他实施例中，定子103和动子104的位置也可以交换设置。

辅助支撑装置至少包括膜115、气源113和控制阀112。膜115连接于基座207，并与基座207形成气室114，支撑支撑板101。气源113用以提供气体给气室114。控制阀112设置于气室114的通气孔108及气源113之间，用以调节 所述气室114的气压。

辅助支撑装置还包括管道109，连接于气室114的通气孔108和控制阀112之间。

支撑板101还可以包括活塞116，放置在膜115上。在气室114内充满高压气体，从而将活塞116支撑起来。活塞116和膜115及气室114形成空气弹簧。如果活塞116的有效支撑面积是A，第一气室114的气压为P，则有效支撑力为G，G＝PA。

通过控制连接于高压气源113和管道109的控制阀112，实现第一气室的压力P的动态变化。当支撑板101的负载质量变化时，调节控制阀112来调节气室114的气压P以维持支撑板101在空气弹簧的平衡位置。

支撑装置1还可以包括测量系统，连接于控制阀112，用于测量支撑板101的位移，以计算产生偏驱动力控制控制阀112来调节气室114的气压。

图2所示为本发明较佳实施例辅助支撑方法的步骤流程图。

辅助支撑方法包括以下步骤：

步骤S201：测量支撑板101相对于基座107的位移。本步骤中，可以利用测量系统进行测量。

计算产生偏驱动力，测量装置根据以下公式计算产生偏驱动力：

$G\left(s\right)=\frac{K}{2\mathrm{\πfs}+1},$

其中G为偏驱动力，K为补偿增益，f为气动环路的频率，s为时间因子。

根据偏驱动力调节气室的气压。根据偏驱动力调节控制阀112的启闭或开启幅度。

图3所示为负载改变后支撑装置的位置误差效果。

图4所示为负载改变后支撑装置中洛伦兹电机的输出力效果。

请结合参考图3-4。在本实施例中在稳定的微动台上加入20N的外界扰动力，重力补偿效果如图3，洛伦兹电机的输出力效果如图4。从图中可看出，经过70ms后，洛伦兹电机的输出力小于5N，经过0.2s，洛伦兹电机的输出力趋于0。

在本发明中，气动控制气室114的压力，能以较低的频率驱动支撑板101，同时发热极小。洛仑兹电机10响应速度快，发热大，用于高频驱动支撑板101。 由于采用气动驱动支撑板101，降低洛仑兹电机10的出力，从而洛仑兹电机的发热也会大大减少。

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 (12)

1.一种辅助支撑装置，应用于光刻机的支撑装置，所述支撑装置包括支撑板、基座和洛伦兹电机，所述洛伦兹电机固定于所述基座并支撑所述支撑板，其特征是，所述辅助支撑装置包括：

膜，连接于所述基座，与所述基座形成气室，用以承载所述支撑板；

气源，用以提供气体给所述气室；以及

控制阀，设置于所述气室的通气孔及所述气源之间，用以调节所述气室的气压；

所述洛伦兹电机的定子固定于所述基座，所述洛伦兹电机的动子固定于所述支撑板；

所述基座包括下基座和上基座，所述膜设置在所述下基座和上基座之间，由所述下基座和上基座压紧；

所述洛伦兹电机的定子固定于所述上基座上。

2.根据权利要求1所述的辅助支撑装置，其特征是，所述支撑装置用于支撑所述光刻机的微动台，所述支撑板固定连接于所述微动台。

3.根据权利要求1所述的辅助支撑装置，其特征是，还包括：

测量系统，连接于所述控制阀，用于测量所述支撑板的位移，以计算产生偏驱动力控制所述控制阀来调节所述气室的气压。

4.根据权利要求1所述的辅助支撑装置，其特征是，所述支撑板包括活塞，所述活塞适于放置在所述膜上。

5.根据权利要求1所述的辅助支撑装置，其特征是，还包括管道，连接于所述气室的通气孔和所述控制阀之间。

6.一种支撑装置，其特征是，包括：

支撑板；

基座；

洛伦兹电机，所述洛伦兹电机固定于所述基座并支撑所述支撑板；以及

辅助支撑装置，包括：

膜，连接于所述基座，与所述基座形成气室，用以承载所述支撑板；

气源，用以提供气体给所述气室；以及

控制阀，设置于所述气室的通气孔及所述气源之间，用以调节所述气室的气压；

所述洛伦兹电机的定子固定于所述基座，所述洛伦兹电机的动子固定于所述支撑板；

所述基座包括下基座和上基座，所述膜设置在所述下基座和上基座之间，由所述下基座和上基座压紧；

所述洛伦兹电机的定子固定于所述上基座上。

7.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征是，所述支撑装置用于支撑光刻机的微动台，所述支撑板固定连接于所述微动台。

8.根据权利要求6所述的支撑装置，还包括：

测量系统，连接于所述控制阀，用于测量所述支撑板的位移，以计算产生偏驱动力控制所述控制阀来调节所述气室的气压。

9.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征是，所述支撑板包括活塞，所述活塞放置在所述膜上。

10.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征是，还包括管道，连接于所述气室的通气孔和所述控制阀之间。

11.一种辅助支撑方法，利用辅助支撑装置来辅助一个支撑装置，所述支撑装置包括基座、洛伦兹电机和支撑板，所述洛伦兹电机固定于所述基座并支撑所述支撑板，所述辅助支撑装置包括膜，连接于所述基座，并与所述基座形成气室，支撑所述支撑板，其特征是，所述辅助支撑方法包括以下步骤：

测量所述支撑板相对于所述基座的位移；

计算产生偏驱动力；以及

根据所述偏驱动力调节所述气室的气压；

所述洛伦兹电机的定子固定于所述基座，所述洛伦兹电机的动子固定于所述支撑板；

所述基座包括下基座和上基座，所述膜设置在所述下基座和上基座之间，由所述下基座和上基座压紧；

所述洛伦兹电机的定子固定于所述上基座上。

12.根据权利要求11所述的辅助支撑方法，其特征是，所述辅助支撑装置包括控制阀，连接于所述气室，所述偏驱动力控制所述控制阀调节所述气室的气压。