CN109212909A - 一种反力外引机构、电机装置以及光刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反力外引机构、电机装置以及光刻机，该光刻机包括照明单元、掩模台、投影物镜、主基板、工件台和地基，所述照明单元和掩模台设于所述主基板上，所述地基上方设有主吊框，所述工件台和主基板设于所述主吊框上，所述主吊框和地基之间设有减振器，所述工件台的其中一侧与所述地基之间以及所述掩模台的其中一侧与所述地基之间分别设有反力外引机构。通过在工件台和掩模台的其中一侧设置反力外引机构，将该两个运动台运动方向的反力引到地基上，而不将地基的振动传到运动台上，减少了反力造成整机振动；大大降低了整机框架及运动台系统的设计制造难度，提高了运动台的控制精度，有效降低了减振器的需求，降低了开发难度以及开发成本。

Description

一种反力外引机构、电机装置以及光刻机
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种反力外引机构、电机装置以及光刻机。
背景技术
光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，它是将一系列掩模版上的芯片图形通过曝光依次转移到硅片相应层上的工艺过程，被认为是大规模集成电路制造中的核心步骤。半导体制造中一系列复杂而耗时的光刻工艺主要由相应的光刻机来完成。
光刻机中的硅片台主要作用为承载硅片、并携带硅片在投影物镜下完成与掩模台相匹配的曝光运动。当硅片台和掩模台在整机内部框架之内时，两个运动台的运动反力将直接作用于内部框架，从而造成整个内部框架的振动加剧，如果其振动指标超过整机的性能约束将不能进行正常的曝光工作。
针对上述问题，现有技术中将运动台电机定子放在外部框架，运动台曝光时所产生的反作用力将直接通过与外部框架的连接作用于外部框架，从而减少对光刻机内部框架的冲击影响。然而该种方案对整机框架和运动台的结构设计均提出较高的要求，提高了运动台与整机的集成工艺复杂度。
现有技术中还提出了一种光刻机运动台反力抵消装置及应用其的光刻机，该方案直接将反力机构与内部框架相连接，在运动台和减震器之间没有解耦机构，在反力抵消的过程中，容易带入地基振动，直接影响运动台的运动精度，且反力机构安装在工件台两侧，占地空间大，对其它分系统的布局和维修维护都有一定影响。
发明内容
本发明提供了一种反力外引机构、电机装置以及光刻机，以解决现有技术中存在的工艺复杂、占地空间大以及影响运动台的运动精度的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种反力外引机构，包括依次连接的反力外引支架、反力衰减单元和震动源转接单元，所述震动源转接单元与一震动源相连，所述反力外引支架与地基相连，所述反力外引机构用于将所述震动源的震动力削减。
进一步的，所述反力衰减单元包括连接块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元和转接臂，所述连接块与所述支架转接单元连接，所述反力外引阻尼单元的两端分别与所述连接块和所述震动源转接单元连接。
进一步的，所述反力外引弹簧单元通过弹簧导向柱安装于所述连接块上。
进一步的，所述弹簧单元通过预紧安装架安装于所述转接臂上。
本发明还提供了一种装有如上所述反力外引机构的电机装置，包括所述反力外引机构、地基、支撑框架、运动模块，所述反力外引机构与所述运动模块和所述地基相连，减少所述运动模块对所述支撑框架的震动。
进一步的，所述运动模块包括定子和动子，所述反力外引机构与所述定子相连。
本发明还提供了一种光刻机，包括照明单元、掩模台、投影物镜、主基板、工件台和地基，所述照明单元和掩模台设于所述主基板上，所述地基上方设有主吊框，所述工件台和主基板设于所述主吊框上，所述主吊框和地基之间设有减振器，所述工件台的其中一侧与所述地基之间以及所述掩模台的其中一侧与所述地基之间分别设有反力外引机构。
进一步的，所述主基板上设有照明支架，所述照明单元设于所述照明支架上。
进一步的，所述照明支架的侧面设有吸振装置。
进一步的，所述吸振装置包括吸振装置支板、吸振块和吸振装置阻尼单元，所述吸振装置支板水平固定在照明支架的侧面，所述吸振装置阻尼单元与所述照明支架的侧面贴紧，所述吸振块底部通过顶丝支承在所述吸振装置支板上，吸振块的侧面通过吸振装置预紧螺钉、吸振装置弹簧单元和吸振装置阻尼单元固定在照明支架的侧面。
进一步的，所述主基板上设有掩模台支架，所述掩模台设于所述掩模台支架上。
进一步的，所述掩模台支架上还设有掩模台测量系统。
进一步的，所述地基与所述反力外引机构之间设有反力外引支架。
进一步的，还包括与所述工件台连接的工件台驱动电机，以及与所述掩模台连接的掩模台驱动电机，所述反力外引机构其中一端与所述工件台驱动电机或掩模台驱动电机连接，另一端与反力外引支架连接。
进一步的，所述反力外引机构包括依次连接的支架转接单元、解耦单元、反力衰减单元和震动源转接单元，所述支架转接单元与所述反力外引支架连接，所述震动源转接单元还与所述工件台驱动电机或掩模台驱动电机连接。
进一步的，所述反力衰减单元包括连接块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元和转接臂，所述连接块与所述支架转接单元连接，所述反力外引阻尼单元的两端分别与所述连接块和震动源转接单元连接，所述反力外引弹簧单元的两端分别与所述连接块和转接臂连接，所述转接臂的另一端与震动源转接单元连接。
进一步的，所述反力外引弹簧单元通过弹簧导向柱安装于所述连接块上。
进一步的，所述弹簧单元通过预紧安装架安装于所述转接臂上。
进一步的，与所述掩模台对应的反力外引机构设有一个，设于所述掩模台沿X轴正方向的一侧。
进一步的，与所述工件台对应的反力外引机构设有两个，设于所述工件台沿Y轴负方向的一侧。
进一步的，所述主基板上还设有与所述工件台对应的工件台测量系统。
本发明提供的反力外引机构、电机装置以及光刻机，该光刻机包括照明单元、掩模台、投影物镜、主基板、工件台和地基，所述照明单元和掩模台设于所述主基板上，所述地基上方设有主吊框，所述工件台和主基板设于所述主吊框上，所述主吊框和地基之间设有减振器，所述工件台的其中一侧与所述地基之间以及所述掩模台的其中一侧与所述地基之间分别设有反力外引机构。通过在工件台和掩模台的其中一侧设置反力外引机构，将该两个运动台运动方向的反力引到地基上，而不将地基的振动传到运动台上，减少了反力造成整机振动；大大降低了整机框架及运动台系统的设计制造难度，提高了运动台的控制精度，有效降低了减振器的需求，降低了减振器的开发难度以及开发成本；采用吸振装置对照明支架的局部模态进行减振，效果明显，结构简单，相对于增加框架本身的模态刚度，大大降低了设计难度和加工制造成本；本发明的反力外引机构安装及维护空间小，结构轻巧、简单，安装拆卸方便。
附图说明
图1是本发明一具体实施例中光刻机的结构示意图；
图2是本发明一具体实施例中吸振装置的结构示意图；
图3是本发明一具体实施例中反力外引机构的结构示意图；
图4是本发明一具体实施例中反力外引机构与工件台的连接示意图。
图中所示：1、照明单元；2、掩模台；3、投影物镜；4、主基板；5、工件台；51、工件台大理石；6、地基；7、主吊框；8、减振器；9、反力外引机构；91、支架转接单元；92、解耦单元；93、震动源转接单元；94、连接块；95、反力外引阻尼单元；96、反力外引弹簧单元；97、转接臂；98、弹簧导向柱；10、照明支架；11、吸振装置；111、吸振装置支板；112、吸振块；113、吸振装置阻尼单元；114、顶丝；115、吸振装置预紧螺钉；116、吸振装置弹簧单元；12、掩模台支架；13、反力外引支架；14、掩模台测量系统；15、工件台驱动电机；16、工件台测量系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图1所示，本发明提供了一种光刻机，包括照明单元1、掩模台2、投影物镜3、主基板4、工件台5和地基6，所述照明单元1和掩模台2设于所述主基板4上，所述地基6上方设有主吊框7，所述工件台5和主基板4设于所述主吊框7上，所述主吊框7和地基6之间设有减振器8，所述工件台5的其中一侧与所述地基6之间以及所述掩模台2的其中一侧与所述地基6之间分别设有反力外引机构9。优选的，与所述掩模台2对应的反力外引机构9设有一个，位于所述掩模台2沿X轴正方向的一侧；与所述工件台5对应的反力外引机构9设有两个，位于所述工件台5沿Y轴负方向的一侧。通过在工件台5和掩模台2的其中一侧设置反力外引机构9，将该两个运动台运动方向的反力引到地基6上，而不将地基6的振动传到运动台上，减少了反力造成的整机振动；大大降低了整机框架及运动台系统的设计制造难度，提高了运动台的控制精度。
优选的，所述主基板4上设有照明支架10，所述照明单元1设于所述照明支架10上。所述照明支架10的侧面设有吸振装置11。如图2所示，所述吸振装置11包括吸振装置支板111、吸振块112和吸振装置阻尼单元113，所述吸振装置支板111水平固定在照明支架10的侧面，所述吸振装置阻尼单元113与所述照明支架10的侧面贴紧，所述吸振块112底部通过顶丝114支承在所述吸振装置支板111上，可在水平面内运动，吸振块112的侧面通过吸振装置预紧螺钉115、吸振装置弹簧单元116和吸振装置阻尼单元113固定在照明支架10的侧面。具体的，吸振装置11设于照明支架10需要衰减振动的一个或多个侧面上，用于衰减由于照明单元1引起的照明支架10的局部振动对掩模台2的影响。经过仿真实验可知增加了吸振装置11后照明支架10沿X向44Hz处(照明支架10的一阶频率为44Hz)加速度功率谱降低了约15db，振动衰减效果很明显。
优选的，所述主基板4上设有掩模台支架12，所述掩模台2设于所述掩模台支架12上。所述掩模台支架12上还设有掩模台测量系统14，用于测量掩模台2的位置信息。
优选的，所述地基6与所述反力外引机构9之间设有反力外引支架13，即反力外引机构9通过反力外引支架13安装于地基6上。优选的，该光刻机还包括与所述工件台5连接的工件台驱动电机，以及与所述掩模台2连接的掩模台驱动电机，具体的，反力外引机构9的其中一端与所述工件台驱动电机15或掩模台驱动电机连接，另一端与反力外引支架13连接。
如图3所示，所述反力外引机构9包括依次连接的支架转接单元91、解耦单元92、反力衰减单元和震动源转接单元93，所述支架转接单元91与所述反力外引支架13连接，所述震动源转接单元93还与所述工件台驱动电机或掩模台驱动电机连接，用于将工件台5或掩模台2产生的反作用力转移到反力外引机构9上，再通过震动源转接单元93将反作用力经反力外引支架13传递至地基6上。
优选的，所述反力衰减单元包括连接块94、反力外引阻尼单元95、反力外引弹簧单元96和转接臂97，所述连接块94与所述支架转接单元91连接，所述反力外引阻尼单元95的两端分别与所述连接块94和震动源转接单元93连接，以实现对运动台反作用力的衰减，所述反力外引弹簧单元96的两端分别与所述连接块94和转接臂97连接，所述转接臂97的另一端与震动源转接单元93连接。
优选的，所述反力外引弹簧单元96通过弹簧导向柱98安装于所述连接块94上。
优选的，所述主基板4上还设有与所述工件台5对应的工件台测量系统16，用于测量工件台5的位置信息。
如图4所示，为反力外引机构9与工件台5的安装示意图，图4中工件台驱动电机15的定子通过导轨固定在工件台大理石51上，可沿Y向滑动，震动源转接单元93固定在工件台驱动电机15的定子上，所述反力外引弹簧单元96通过转接臂97和连接块94实现并联结构，以实现工件台驱动电机15定子的复位；所述反力外引阻尼单元95通过震动源转接单元93和连接块94两端固定，以实现对工件台5反作用力的衰减；所述解耦单元92通过Y向的大刚度，将工件台5长行程运动方向的Y向作用反力和其它方向实现解耦，将Y向电机作用反力引出去。通过上述部件的组合可以实现工件台5的Y向反作用力外引，减小减振器8的设计难度，减小了运动反力对工件台测量系统16的影响，且在Y向上单侧安装，占地空间小，装拆方便。
本发明还提供一种反力外引机构9，包括依次连接的反力外引支架13、反力衰减单元和震动源转接单元93，所述震动源转接单元93与一震动源相连，所述反力外引支架13与地基相连，所述反力外引机构9用于将所述震动源的震动力削减。
优选的，所述反力衰减单元包括连接块94、反力外引阻尼单元95、反力外引弹簧单元96和转接臂97，所述连接块94与所述支架转接单元91连接，所述反力外引阻尼单元95的两端分别与所述连接块94和震动源转接单元93连接，以实现对运动台反作用力的衰减，所述反力外引弹簧单元96的两端分别与所述连接块94和转接臂97连接，所述转接臂97的另一端与震动源转接单元93连接。
优选的，所述反力外引弹簧单元96通过弹簧导向柱98安装于所述连接块94上。
本发明还提供一种装有如上所述反力外引机构9的电机装置，包括所述反力外引机构9、地基6、支撑框架、运动模块，所述反力外引机构9与所述运动模块和所述地基6相连，减少所述运动模块对所述支撑框架的震动。
优选的，所述运动模块包括定子和动子，所述反力外引机构9与所述定子相连。
综上所述，本发明提供的反力外引机构、电机装置以及光刻机，该光刻机包括照明单元1、掩模台2、投影物镜3、主基板4、工件台5和地基6，所述照明单元1和掩模台2设于所述主基板4上，所述地基6上方设有主吊框7，所述工件台5和主基板4设于所述主吊框7上，所述主吊框7和地基6之间设有减振器8，所述工件台5的其中一侧与所述地基6之间以及所述掩模台2的其中一侧与所述地基6之间分别设有反力外引机构9。通过在工件台5和掩模台2的其中一侧设置反力外引机构9，将该两个运动台运动方向的反力引到地基6上，而不将地基6的振动传到运动台上，减少了反力造成整机振动；大大降低了整机框架及运动台系统的设计制造难度，提高了运动台的控制精度，有效降低了减振器8的需求，降低了减振器8的开发难度以及开发成本；采用吸振装置11对照明支架10的局部模态进行减振，效果明显，结构简单，相对于增加框架本身的模态刚度，大大降低了设计难度和加工制造成本；本发明的反力外引机构9安装及维护空间小，结构轻巧、简单，安装拆卸方便。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (21)

1.一种反力外引机构，其特征在于，包括依次连接的反力外引支架、反力衰减单元和震动源转接单元，所述震动源转接单元与一震动源相连，所述反力外引支架与地基相连，所述反力外引机构用于将所述震动源的震动力削减。
2.根据权利要求1所述的反力外引机构，其特征在于，所述反力衰减单元包括连接块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元和转接臂，所述连接块与所述支架转接单元连接，所述反力外引阻尼单元的两端分别与所述连接块和所述震动源转接单元连接。
3.根据权利要求2所述的反力外引机构，其特征在于，所述反力外引弹簧单元通过弹簧导向柱安装于所述连接块上。
4.根据权利要求2所述的反力外引机构，其特征在于，所述反力外引弹簧单元通过预紧安装架安装于所述转接臂上。
5.一种装有如权利要求1-4任一项所述反力外引机构的电机装置，其特征在于，包括所述反力外引机构、地基、支撑框架、运动模块，所述反力外引机构与所述运动模块和所述地基相连，减少所述运动模块对所述支撑框架的震动。
6.根据权利要求5所述的电机装置，其特征在于，所述运动模块包括定子和动子，所述反力外引机构与所述定子相连。
7.一种光刻机，包括照明单元、掩模台、投影物镜、主基板、工件台和地基，其特征在于，所述照明单元和掩模台设于所述主基板上，所述地基上方设有主吊框，所述工件台和主基板设于所述主吊框上，所述主吊框和地基之间设有减振器，所述工件台的其中一侧与所述地基之间和/或所述掩模台的其中一侧与所述地基之间设有反力外引机构。
8.根据权利要求7所述的光刻机，其特征在于，所述主基板上设有照明支架，所述照明单元设于所述照明支架上。
9.根据权利要求8所述的光刻机，其特征在于，所述照明支架的侧面设有吸振装置。
10.根据权利要求9所述的光刻机，其特征在于，所述吸振装置包括吸振装置支板、吸振块和吸振装置阻尼单元，所述吸振装置支板水平固定在照明支架的侧面，所述吸振装置阻尼单元与所述照明支架的侧面贴紧，所述吸振块底部通过顶丝支承在所述吸振装置支板上，吸振块的侧面通过吸振装置预紧螺钉、吸振装置弹簧单元和吸振装置阻尼单元固定在照明支架的侧面。
11.根据权利要求7所述的光刻机，其特征在于，所述主基板上设有掩模台支架，所述掩模台设于所述掩模台支架上。
12.根据权利要求11所述的光刻机，其特征在于，所述掩模台支架上还设有掩模台测量系统。
13.根据权利要求7所述的光刻机，其特征在于，所述地基与所述反力外引机构之间设有反力外引支架。
14.根据权利要求13所述的光刻机，其特征在于，还包括与所述工件台连接的工件台驱动电机以及与所述掩模台连接的掩模台驱动电机，所述反力外引机构其中一端与所述工件台驱动电机或掩模台驱动电机连接，另一端与反力外引支架连接。
15.根据权利要求14所述的光刻机，其特征在于，所述反力外引机构包括依次连接的支架转接单元、解耦单元、反力衰减单元和震动源转接单元，所述支架转接单元与所述反力外引支架连接，所述震动源转接单元还与所述工件台驱动电机或掩模台驱动电机连接。
16.根据权利要求15所述的光刻机，其特征在于，所述反力衰减单元包括连接块、反力外引阻尼单元、反力外引弹簧单元和转接臂，所述连接块与所述支架转接单元连接，所述反力外引阻尼单元的两端分别与所述连接块和震动源转接单元连接，所述反力外引弹簧单元的两端分别与所述连接块和转接臂连接，所述转接臂的另一端与震动源转接单元连接。
17.根据权利要求16所述的光刻机，其特征在于，所述反力外引弹簧单元通过弹簧导向柱安装于所述连接块上。
18.根据权利要求16所述的光刻机，其特征在于，所述反力外引弹簧单元通过预紧安装架安装于所述转接臂上。
19.根据权利要求7所述的光刻机，其特征在于，与所述掩模台对应的反力外引机构设有一个，设于所述掩模台沿X轴正方向的一侧。
20.根据权利要求7所述的光刻机，其特征在于，与所述工件台对应的反力外引机构设有两个，设于所述工件台沿Y轴负方向的一侧。
21.根据权利要求7所述的光刻机，其特征在于，所述主基板上还设有与所述工件台对应的工件台测量系统。
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