CN110858059A - 一种垂向运动机构及光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于光刻技术领域，具体公开了一种垂向运动机构及光刻机。本发明公开的垂向运动机构包括：驱动装置，包括竖直设置的运动件，运动件的下端连接有掩模吸盘，掩模吸盘用于吸附掩模版，运动件能带动掩模版在第一位置和第二位置间进行垂向运动，第一位置被配置为掩模版在掩模台上的交接位置，第二位置被配置成掩模版的垂向运动最高位置；缓冲装置，缓冲装置被配置成当掩模版非期望地下落时，缓冲装置向运动件施加缓冲力，以防止所述掩模版刚性冲击所述掩模台。本发明还提供了一种光刻设备，包含上述的垂向运动机构。本发明提供的垂向运动机构和光刻设备，安全性高，运行可靠性好。

Description

一种垂向运动机构及光刻设备

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种垂向运动机构及光刻设备。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案作用于基底区域部位的机器，而光刻设备中的掩模版主要是用以制造器件。掩模传输分系统为光刻机必不可少的分系统，掩模传输的主要功能是完成符合标准掩模上、下版任务。其中上版任务是通过机械手或其它运动组件将预对准后的掩模版加载至掩模台上，然后掩模台运动至曝光位进行曝光；下版是将掩模版从掩模台上交接取走，并送回至掩模传输分系统。

根据当前的常规前道光刻设备分系统布局，掩模传输的上版和下版交接过程是掩模版垂向运动机构带动掩模版与掩模台进行交接。由于运动速度和精度要求高，运动频繁程度较高并且掩模版和掩模台造价昂贵，这要求掩模版垂向机构具备很高的可靠性和很高的安全性。目前现有掩模版垂向机构是通过采用电机伺服的方式来保证掩模版和掩模台的安全，但上述方式不具备机械自锁功能。当垂向机构出现断电情况时，垂向机构会直接掉落与掩模台发生碰撞而带来严重的损失。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种垂向运动机构，提高掩模版上版和下版的安全性以及掩模版垂向运动机构的可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种光刻设备，提高光刻设备的安全可靠性能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种垂向运动机构，包括：

驱动装置，包括竖直设置的运动件，所述运动件的下端用于吸附掩模版，所述运动件能带动所述掩模版在第一位置和第二位置间进行垂向运动，所述第一位置为所述掩模版在掩模台上的交接位置，所述第二位置为所述掩模版的垂向运动最高位置；

缓冲装置，所述缓冲装置被配置成当所述掩模版非期望地下落时，所述缓冲装置向所述运动件施加缓冲力，以防止所述掩模版刚性冲击所述掩模台。

进一步地，所述掩模版还具有第三位置，所述第三位置为所述缓冲装置的初始缓冲位置，且当所述掩模版处于第一位置和所述第三位置之间时，所述缓冲装置均向所述运动件施加缓冲力。

进一步地，所述掩模版还具有第四位置，所述第四位置为当所述运动件带动所述掩模版非期望地下落时，所述缓冲装置向所述运动件施加缓冲力的最低位置，所述第四位置位于所述第一位置和所述第三位置之间。

进一步地，所述缓冲装置包括：

第一弹性伸缩元件，其下端与所述掩模台相对固定，所述运动件能作用于所述第一弹性伸缩元件的上端。

进一步地，所述缓冲装置还包括：

第二弹性伸缩元件，其设置在所述第一弹性伸缩元件的上方，且所述第二弹性伸缩元件的下端与所述第一弹性伸缩元件的上端连接，所述第一弹性伸缩元件的刚度与所述第二弹性伸缩元件的刚度不同。

进一步地，所述第二弹性伸缩元件的上端连接有缓冲压块，所述缓冲压块的上端能与所述运动件接触。

进一步地，所述缓冲装置还包括：

壳体，所述壳体开设有腔体，所述缓冲压块为上端封闭、下端开口的套筒结构，所述缓冲压块的下端伸入所述腔体内，并能相对所述腔体的腔壁上下滑动，所述壳体与所述缓冲压块合围形成有容纳腔，所述第一弹性伸缩元件和所述第二弹性伸缩元件均位于所述容纳腔内。

进一步地，所述缓冲装置还包括：

限位压板，设置在所述第一弹性伸缩元件和所述第二弹性伸缩元件之间，所述限位压板的下端与所述第一弹性伸缩元件的上端连接，所述限位压板的上端与所述第二弹性伸缩元件的下端连接，所述腔体的下端开设有限位台阶，所述限位压板的下端能与所限位台阶的上表面接触，所述缓冲压块的下端能与所述限位压板的上端或与所述限位台阶的上表面接触。

进一步地，所述第一弹性伸缩元件的刚度小于所述第二弹性伸缩元件的刚度。

进一步地，当所述限位压板与所述限位台阶接触时，所述掩模版处于所述第四位置，当所述缓冲压块与所述限位压板或与所述限位台阶接触时，所述掩模版处于第五位置，所述第五位置位于所述第一位置的下方。

进一步地，所述第一弹性伸缩元件的刚度大于所述第二弹性伸缩元件的刚度。

进一步地，当所述缓冲压块与所述限位压板接触时，所述掩模版处于所述第四位置，当所述限位压板与所述限位台阶接触时，所述掩模版处于第五位置，所述第五位置位于所述第一位置的下方。

进一步地，所述垂向运动机构还包括监控组件，所述监控组件包括：

传感组件，所述传感组件至少具有四个不同的输出信号，四个所述输出信号分别与所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置及所述第四位置一一对应；

编码器，分别与所述驱动装置和所述传感组件连接；

控制器，所述传感组件、所述驱动装置和所述编码器均与所述控制器连接。

进一步地，所述垂向运动机构还包括监控组件，所述监控组件包括：

传感组件，所述传感组件至少具有四个不同的输出信号，四个所述输出信号分别与所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置及所述第四位置一一对应；

计时器；

控制器，所述传感组件、所述驱动装置和所述计时器均与所述控制器连接。

进一步地，所述掩模版在垂向运动过程中还具有第五位置，所述第五位置为所述掩模版的垂向运动的最低位置，所述第五位置位于所述第一位置的下方，所述传感组件具有五个不同的输出信号，五个不同的输出信号分别与所述掩模版的五个位置一一对应设置。

进一步地，所述传感组件包括传感器和传感挡板，所述传感器和所述传感挡板中的一个与所述运动件连接，另一个相对所述掩模台固定，所述传感挡板上设置有至少一个传感感应区，所述传感器能被所述传感感应区触发。

一种光刻设备，包含上述的垂向运动机构。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的垂向运动机构，通过设置驱动装置和缓冲装置，使驱动装置的运动件带动掩模版实现垂向运动，从而实现掩模版的上版和下版；通过设置缓冲装置，当垂向运动机构发生故障，导致运动件和掩模版发生非期望下落时，缓冲机构能够通过与运动件的接触对运动件和掩模版的下落运动进行缓冲，并使掩模版的最低落下位置位于第一位置的上方，从而能够避免运动件因故障下落时，掩模版与掩模台发生碰撞而造成的掩模版和/或掩模台的损坏，保护了掩模版和掩模台的安全，提高了垂向运动机构的安全性和可靠性。

本发明提供的光刻设备，通过采用上述的垂向运动机构，提高光刻机的运行安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的垂向运动机构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的传感组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的缓冲装置的结构示意图。

图中标记如下：

1-驱动装置；2-掩模吸盘；3-缓冲装置；4-传感组件；5-安装座；

11-旋转驱动电机；12-丝杆；13-运动件；31-第一弹性伸缩元件；32-第二弹性伸缩元件；33-缓冲压块；34-限位压板；35-壳体；36-导向柱；41-传感器；42-传感挡板；43-固定板；

421-传感感应区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的垂向运动机构的结构示意图，如图1所示，本实施例提供了一种垂向运动机构，包括驱动装置1和缓冲装置3。驱动装置1包括竖直设置的运动件13，运动件13的下端连接有掩模吸盘2，掩模吸盘2用于吸附掩模版；运动件13能带动掩模版在第一位置和第二位置间进行垂向运动，且第一位置被配置为掩模版在掩模台上的交接位置，第二位置被配置成掩模版在垂向运动处的最高位置。缓冲装置3被配置成当掩模版非期望地下落时，缓冲装置3向运动件13施加缓冲力，以防止所述掩模版刚性冲击所述掩模台。

本实施例提供的垂向运动机构，通过设置驱动装置1和缓冲装置3，使驱动装置1的运动件13带动掩模版实现垂向运动，从而实现掩模版的上版和下版运动；通过设置缓冲装置3，当垂向运动机构发生故障，导致运动件13脱离约束，运动件13带动掩模板发生非期望地下落时，缓冲机构能够通过与运动件13的接触对运动件13和掩模版的下落运动进行缓冲，并使掩模版的最低落下位置位于第一位置的上方，从而能够避免运动件13因故障下落时，掩模版与掩模台发生刚性碰撞而造成的掩模版和/或掩模台的损坏，保护了掩模版和掩模台的安全，提高了垂向运动机构的安全性和可靠性。

在本实施例中，运动件13的正常工作状态是指驱动装置1的驱动部向运动件13施加驱动力作用，从而使运动件13带动掩模板进行竖直向上或竖直向下的垂向运动。运动件13的非期望下落是指驱动装置1发生故障，驱动部难以向运动件13施加有效的驱动力，或运动件13脱离驱动装置1内部的约束而带着掩模板掉落。

具体地，如图1所示，垂向运动机构包括安装座5、驱动装置1、缓冲装置3和监控组件。安装座5与掩模台相对固定设置，用于对驱动装置1进行安装和固定。

驱动装置1包括旋转驱动电机11、丝杆螺母组件以及运动件13。丝杆螺母组件包括丝杆12和螺母，丝杆12竖直设置，其下端通过轴承与安装座5转动连接，上端通过联轴器与旋转驱动电机11的输出轴固定连接。螺母与丝杆12配合使用，使丝杆12的转动运动转化为螺母沿丝杆12轴线方向的平移运动。运动件13通过连接件与螺母连接，连接件一端与运动件13连接，另一端设置有通过滚珠丝杆12轴承座与螺母转动连接。运动件13下端连接有掩模吸盘2，掩模吸盘2用于对掩模版进行真空吸附。

在本实施例中，旋转驱动电机11通过安装架设置在丝杆12的上端，在其他实施例中，旋转驱动电机11也可以设置在丝杆12的下端，或设置在丝杆12的一侧并经传动组件与丝杆12连接，只要能实现旋转驱动电机11与丝杆12之间转速和扭矩的传递即可，本实施例不对此进行具体限制。

在其他实施例中，还可以采用其他的驱动形式带动掩模版，如采用气缸、液压缸等驱动形式。

在本实施例中，旋转驱动电机11为伺服电机，有利于对驱动装置1的运动进行精确的控制。伺服电机与监测组件连接，监控组件用于检测并调控驱动装置1的运行状态，提高驱动装置1的运动精度和运动可靠性。

具体地，监控组件包括控制器、编码器和传感组件4，编码器和传感组件4分别与控制器连接，编码器和控制器与伺服电机连接。传感组件4用于检测运动件13的运行位置装置，编码器用于对伺服电机的旋转运动进行测控，传感组件4与编码器的检测信号均传递至控制器，控制器根据两者的检测数据判断驱动装置1的运动是否发生异常，并调控伺服电机的运行。

在驱动装置1带动掩模版进行垂向运动的过程中，掩模版具有五个不同的工位，分别为第一位置、第二位置、第三位置、第四位置和第五位置。第一位置为掩模版与掩模台的交接位置；第二位置为掩模版垂向运动的最高位置；第三位置为缓冲装置3开始对运动件13进行接触缓冲的初始缓冲位置；第四位置为运动件13带动掩模版自第二位置自由落体时，掩模版下落的最低位置；第五位置为运动件13能带动掩模版所能达到的最低位置。第二位置位于第一位置的上方且距离第一位置预设高度，第四位置和第三位置均位于第一位置和第二位置之间，第五位置位于第一位置的下方。

在本实施例中，通过设置掩模板的五个不同工位，可以根据掩模板在垂向运动过程中所处的工位，结合对旋转驱动电机11的运动状态检测，对比分析掩模板在垂向运动过程中的各个阶段是否处于正常的工作状态，从而对垂向运动机构的运行状态进行检测并及时发现问题，以避免垂向运动机构的非正常动作对掩模板和掩模台造成损害。

在本实施例中，设置用于检测掩模板运动状态的五个不同工位，可以对掩模板的运行状态进行多位置检测，提高检测的可靠性。在其他实施例中，也可以设置三个、四个、六个或更多个的检测工位。

在本实施例中，设置的五个工位中，第一位置为掩模板与掩模台的交接位置，通过对第一位置的检测，可以判断掩模板与掩模台是否能够进行正常的交接工作；第二位置为掩模板的垂向运动最高位置，通过检测第二位置，可以判断垂向运动机构是否能够带动掩模板运动到垂向运动的最高位置，从而判断驱动装置1是否故障；第三位置为缓冲装置3的初始缓冲位置，通过对第三位置的检测，可以判断当垂向运动带动掩模板垂直向上运动的过程中，缓冲装置是否处于正常工作状态；通过对第四位置的检测，可以检测缓冲装置是否运行正常；第五位置位于第一位置的下方，通过对第五位置的检测，可以判断垂向运动机构是否存在故障。上述设置方式，一方面有利于位置之间的对应，另一方面可以同时检测驱动装置1和缓冲装置3是否发生故障。在其他实施例中，检测工位的设置还可以采用别的位置设置，如可以在第三位置和第二位置之间设置检测位置等，在缓冲装置的其他缓冲位置设置检测位置等。

对应于掩模版的五个不同工位，传感组件4至少具备五个不同的输出信号，每个输出信号与一个工位一一对应，即当掩模版位于五个工位中的一个时，传感组件4能够输出与该工位对应的输出信号，从而可以根据传感组件4输出的信号判断掩模版的位置。控制器中预设有垂向运动机构正常运行状态下的，掩模版到达每一个位置处时，旋转驱动电机11相对起始旋转点的旋转周数，或掩模版从一个位置到其相邻位置处时，旋转驱动电机11正常旋转时的旋转周数。从而，可以根据编码器检测到的旋转驱动电机11的旋转周数以及传感组件4检测到的掩模版的位置状态与控制器中预设的值进行比对，判断垂向运动机构的运动是否存在异常。

具体而言，在垂向运动机构的运行过程中，以驱动装置1带动掩模版垂向向上运动为例。当驱动装置1带动掩模版垂直向上运动，掩模版依次到达第一位置、第三位置、第四位置和第二位置，传感组件4依次发出第一传感信号、第三传感信号、第四传感信号和第二传感信号，同时，编码器检测旋转驱动电机11的旋转周数。传感组件4与编码器检测的信号发送至控制器，控制器与预设值进行比对判断：如，当掩模版从第四位置运行到第三位置时，控制器中预设的旋转驱动电机11正常旋转的周数为7周，若编码器检测的周数为7，则垂向运动机构的运行状态正常；当编码器检测的周数不为7，则判断垂向运动机构的运行出现异常，控制器可以控制报警器发出报警，或直接控制旋转驱动电机11停止运行。

在本实施例中，通过设置编码器检测旋转驱动电机11的运行状态配合传感检测组件的检测数据去比对控制器中旋转驱动电机11的预设运行状态，判断垂向运动机构的运行状态是否正确。在其他实施例中，还可以通过设置计时器配合传感检测组件对垂向运动机构的运动状态进行检测。

具体地，通过控制器中内设的计时器，对垂向运动机构的运动进行计时，控制器内预设相对初始运动时间，掩模版运动到各个位置所需的时间。通过计时器的计时检测各个位置对应的传感信号的发送时间与控制器内预设传感信号发送时间的比对，判断垂向运动机构在各个位置时的运行状态是否异常。举例而言，当垂向运动机构带动掩模板从第一位置运动到第二位置时，计时器从控制器接收到第一位置对应的检测信号时开始计时，至控制器结构倒第二位置对应的检测信号时，计时器记录的时间为1s。若控制器中，预设的当掩模板从第一位置到第二位置的运动时间应该为1s时，可以判定垂向运动机构处于正常运动状态；当预设的当掩模板从第一位置到第二位置的运动时间不为1s时，可以判定垂向运动机构处于非正常运动装置。

在其他实施例中，还可以将编码器与计时器结合使用并配合传感检测组件进行判断，有利于提高判断的准确性。

图2为本实施例提供的传感组件4的示意图，如图1和2所示，传感组件4包括传感器41和传感挡板42，传感器41和传感挡板42中的一个相对掩模台固定设置，另一个与运动件13连接。在本实施例中，传感器41与运动件13连接，传感挡板42相对掩模台固定设置。传感器41的数量为两个，两个传感器41通过固定板43与运动件13固定连接。传感挡板42上设置多个传感感应区421，传感器41能被传感感应区421触发。根据传感感应区421与两个传感器41的配合使掩模版在五个不同的位置时，两个传感器41触发信号组合形成五个不同的状态信号。

在本实施例中，传感器41为接近传感器41，传感感应区421为设置在传感挡板42的接近块。在其他实施例中，传感器41还可以为机械开关、光电开关等。

在本实施例中，传感器41的数量为两个，在其他实施例中，传感器41的信号可以为一个，如可以设置颜色传感器41，传感挡板42上对应不同的位置设置不同的颜色，使颜色传感器41在各个位置发出不同的检测信号。传感器41的数量还可以为三个或更多个，传感感应区421的设置根据传感器41的数量和类型进行具体设置，只要能使传感组件4对应五个不同的位置发出五个不同的检测信号即可。

缓冲装置3用于进一步保证垂向运动机构的运行可靠性。图3为本实施例提供的缓冲装置的结构示意图，如图3所示，缓冲装置3包括壳体35、第一弹性伸缩元件31、第二弹性伸缩元件32以及缓冲压块33。壳体35上开设有上端开口的腔体，缓冲压块33为上端封闭、下端开口的套筒结构，且缓冲压块33的下端伸入壳体35的腔体内，并能沿壳体35的腔体内壁滑动。壳体35和缓冲压块33合围形成有容纳腔，第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32均位于容纳腔内。

壳体35的上端向内套设有壳体35挡缘，缓冲压块33的下端向外凸设有压块凸缘，压块凸缘的壳体35挡缘的配合使缓冲压块33无法脱离壳体35，其压块凸缘与腔体内壁滑动连接，对缓冲压块33的垂向运动进行导向，保证了缓冲装置3的运行稳定性。

在本实施例中，缓冲压块32用于增加缓冲装置3与动作件13的接触面积，使缓冲装置3与动作件13的接触更为平稳。且缓冲压块32与壳体35的配合，有利于缓冲压块32运动的导向，即有利于对第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32运动的导向，提高第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32的运动平稳性和准确性。在其他实施例中，也可以不设置缓冲压块32，而使第二弹性伸缩元件32的上端与动作件13直接接触。

第一弹性伸缩元件31的下端与壳体35腔体的底壁连接，其上端与第二弹性伸缩元件32连接的下端连接，第二弹性伸缩元件32的上端与缓冲压块33连接。第一弹性伸缩元件31的刚性与第二弹性伸缩元件32的刚性不同，具体地，第一弹性伸缩元件31的刚性小于第二弹性伸缩元件32的刚性。当运动件13由上之下进行垂向运动时，缓冲装置3在运动件13的冲击力作用下，第一弹性伸缩元件31首先发生形变，第二弹性伸缩元件32变形较小或不发生变形，当第一弹性伸缩元件31变形至一定程度后，第二弹性伸缩元件32的发生形变。

第一弹性伸缩元件31与第二弹性伸缩元件32之间设置有限位压板34，用于对第一弹性伸缩元件31的形变量进行控制。第一弹性伸缩元件31的上端与限位压板34下表面固定连接，第二弹性伸缩元件32的下端与限位压板34的上表面固定连接，限位压板34的两侧向下凸设有限位边板，壳体35的腔体下端设置有限位台阶。当第一弹性伸缩元件31压缩带动限位压板34向下运动时，限位边板的下端与限位台阶接触，阻碍第一弹性伸缩元件31的机械压缩。当第二弹性伸缩元件32压缩至一定程度时，压块凸缘能与限位压板34的上表面接触，用于限制第二弹性伸缩元件32的继续压缩。

具体地，在运动件13带动掩模版下落的过程中，当掩模版位于第三位置时，运动件13与缓冲装置3接触；当运动件13继续下落，由于第一弹性伸缩元件31的刚性较小，第一弹性伸缩元件31压缩，并带动限位压板34下移；限位压板34与限位台阶接触时，第一弹性伸缩元件31停止压缩。限位压板34与限位台阶在设计上可以配置为当运动件13带动掩模版从第二位置自由落体时，第一弹性伸缩元件31完全吸收运动件13向下运动趋势位置，即限位压板34与限位台阶配合限位时，掩模版处于第四位置。此时，若运动件13不存在伺服电机施加的伺服作用力，运动件13在第一弹性伸缩元件31的反向弹性力作用下向上运动，并经一端反复运动后停留至平衡位置；当运动件13存在伺服电机施加的伺服作用力时，运动件13在伺服作用力的作用下继续下压缓冲压块33，第二弹性伸缩元件32压缩，使掩模版到达第一位置，掩模版与掩模台接触。

在本实施例中，通过设置两个串联的弹性压缩元件，有利于在减小缓冲装置3的体积的同时，保证缓冲装置3的压缩量。且第一弹性压缩元件31与第二弹性压缩元件32的刚性不同，更有利于保证缓冲装置3的压缩量与各个位置相互对应。

在本实施例中，通过使限位压板34与壳体35的限位台阶接触限制第一弹性伸缩元件31的压缩量，通过缓冲压板33与限位压板34的接触限制第二弹性伸缩元件32的压缩量，此时，优选设置限位压板34的侧壁与壳体35的内侧壁滑动连接，有利于第一弹性伸缩元件31的运动导向。在其他实施例中，还可以是缓冲压板33与壳体35上的限位台阶的接触限制第二弹性伸缩元件32的压缩量，此时，限位压板34的外径小于缓冲压块33的内径，使缓冲压块33能够穿过限位压板34与限位台阶抵接。

在本实施例中，第一弹性伸缩元件31的刚度小于第二弹性伸缩元件32的刚度，当限位压板34与限位台阶接触时，掩模版处于第四位置，当缓冲压块32与限位压板34或与限位台阶接触时，掩模版处于第五位置。在其他实施例中，还可以是第一弹性伸缩元件31的刚度大于第二弹性伸缩元件32的刚度，当缓冲压块32与限位压板34或与限位台阶接触时，掩模版处于第四位置，当限位压板34与限位台阶接触时，掩模版处于第五位置。

在本实施例中，通过设置第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32之间的刚度差、壳体35的限位台阶与限位压板34之间的距离以及缓冲压块33与纤维压板34之间的距离，使当第一弹性伸缩元件31的刚度大于第二弹性伸缩元件32的刚度时，限位台阶先与限位压板34接触，而缓冲压块33与限位压板34或与限位台阶后接触，即当第一弹性伸缩元件31先停止压缩；当第二弹性伸缩元件31的刚度小于第二弹性伸缩元件32的刚度时，缓冲压块33与限位压板34先接触，限位压板34与限位台阶后接触，即第二弹性伸缩元件32先停止压缩。该种设置方式，有利于在保证缓冲装置的压缩量以及控制压缩位置与各个工位对应的同时，减小第一弹性伸缩元件31或第二弹性伸缩元件32的长度，从而减小缓冲装置3的体积，有利于整个垂向运动机构的小型化。

在其他实施例中，也可以通过设置第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32之间的刚度差、壳体35的限位台阶与限位压板34之间的距离以及缓冲压块33与纤维压板34之间的距离，使当第一弹性伸缩元件31的刚度大于第二弹性伸缩元件32的刚度时，缓冲压块33与限位压板先接触，限位台阶与限位压板34后接触，即当第二弹性伸缩元件32先停止压缩；当第二弹性伸缩元件31的刚度小于第二弹性伸缩元件32的刚度时，限位压板34与限位台阶后接触，缓冲压块33与限位压板34或与限位台阶后接触，即第一弹性伸缩元件31先停止压缩。

在本实施例中，第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32均为弹簧。在其他实施例中，第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32还可以为其他能够进行弹性变形的结构。

为对弹性伸缩元件的运动进行导向，缓冲装置3还包括导向柱36，导向柱36的上端与缓冲压块33固定连接，限位压板34上设置有导向孔，导向柱36的下端穿设在导向孔内，第二弹性伸缩元件32套设在导向柱36上。

在本实施例中，在垂向运动机构正常运动的过程中，也存在运动件13挤压缓冲压块33的过程，通过该种设置，可以使垂向机构正常运动过程中，降低掩模版的运动速度，使掩模版与掩模台的接触为柔性接触，避免了掩模版与掩模台的刚性碰撞，提高了掩模版和掩模台的安全性能。且掩模版与掩模台的每次交接过程，都存在对缓冲装置3的预压，增加了第一弹性伸缩元件31和第二弹性伸缩元件32的垂向刚度，降低了丝杆12间隙对垂向运动的影响，增加了垂向运动机构的运动精度。

本实施例还提供了一种光刻设备，包括上述的垂向运动机构。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种垂向运动机构，其特征在于，包括：

驱动装置(1)，包括竖直设置的运动件(13)，所述运动件(13)的下端用于吸附掩模版，所述运动件(13)能带动所述掩模版在第一位置和第二位置间进行垂向运动，所述第一位置为所述掩模版在掩模台上的交接位置，所述第二位置为所述掩模版的垂向运动最高位置；

缓冲装置(3)，所述缓冲装置(3)被配置成当所述掩模版非期望地下落时，所述缓冲装置(3)向所述运动件(13)施加缓冲力，以防止所述掩模版刚性冲击所述掩模台。

2.根据权利要求1所述的垂向运动机构，其特征在于，所述掩模版还具有第三位置，所述第三位置为所述缓冲装置(3)的初始缓冲位置，且当所述掩模版处于第一位置和所述第三位置之间时，所述缓冲装置(3)均向所述运动件(13)施加缓冲力。

3.根据权利要求2所述的垂向运动机构，其特征在于，所述掩模版还具有第四位置，所述第四位置为当所述运动件(13)带动所述掩模版非期望地下落时，所述缓冲装置(3)向所述运动件(13)施加缓冲力的最低位置，所述第四位置位于所述第一位置和所述第三位置之间。

4.根据权利要求3所述的垂向运动机构，其特征在于，所述缓冲装置(3)包括：

第一弹性伸缩元件(31)，其下端与所述掩模台相对固定，所述运动件(13)能作用于所述第一弹性伸缩元件(31)的上端。

5.根据权利要求4所述的垂向运动机构，其特征在于，所述缓冲装置(3)还包括：

第二弹性伸缩元件(32)，其设置在所述第一弹性伸缩元件(31)的上方，且所述第二弹性伸缩元件(32)的下端与所述第一弹性伸缩元件(31)的上端连接，所述第一弹性伸缩元件(31)的刚度与所述第二弹性伸缩元件(32)的刚度不同。

6.根据权利要求5所述的垂向运动机构，其特征在于，所述第二弹性伸缩元件(32)的上端连接有缓冲压块(33)，所述缓冲压块(33)的上端能与所述运动件(13)接触。

7.根据权利要求6所述的垂向运动机构，其特征在于，所述缓冲装置(3)还包括：

壳体(35)，所述壳体(35)开设有腔体，所述缓冲压块(33)为上端封闭、下端开口的套筒结构，所述缓冲压块(33)的下端伸入所述腔体内，并能相对所述腔体的腔壁上下滑动，所述壳体(35)与所述缓冲压块(33)合围形成有容纳腔，所述第一弹性伸缩元件(31)和所述第二弹性伸缩元件(32)均位于所述容纳腔内。

8.根据权利要求7所述的垂向运动机构，其特征在于，所述缓冲装置(3)还包括：

限位压板(34)，设置在所述第一弹性伸缩元件(31)和所述第二弹性伸缩元件(32)之间，所述限位压板(34)的下端与所述第一弹性伸缩元件(31)的上端连接，所述限位压板(34)的上端与所述第二弹性伸缩元件(32)的下端连接，所述腔体的下端开设有限位台阶，所述限位压板(34)的下端能与所限位台阶的上表面接触，所述缓冲压块(33)的下端能与所述限位压板(34)的上端或与所述限位台阶的上表面接触。

9.根据权利要求8所述的垂向运动机构，其特征在于，所述第一弹性伸缩元件(31)的刚度小于所述第二弹性伸缩元件(32)的刚度。

10.根据权利要求9所述的垂向运动机构，其特征在于，当所述限位压板(33)与所述限位台阶接触时，所述掩模版处于所述第四位置，当所述缓冲压块(33)与所述限位压板(34)或与所述限位台阶接触时，所述掩模版处于第五位置，所述第五位置位于所述第一位置的下方。

11.根据权利要求8所述的垂向运动机构，其特征在于，所述第一弹性伸缩元件(31)的刚度大于所述第二弹性伸缩元件(32)的刚度。

12.根据权利要求11所述的垂向运动机构，其特征在于，当所述缓冲压块(33)与所述限位压板(34)接触时，所述掩模版处于所述第四位置，当所述限位压板(34)与所述限位台阶接触时，所述掩模版处于第五位置，所述第五位置位于所述第一位置的下方。

13.根据权利要求3所述的垂向运动机构，其特征在于，所述垂向运动机构还包括监控组件，所述监控组件包括：

传感组件(4)，所述传感组件(4)至少具有四个不同的输出信号，四个所述输出信号分别与所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置及所述第四位置一一对应；

编码器，分别与所述驱动装置(1)和所述传感组件(4)连接；

控制器，所述传感组件(4)、所述驱动装置(1)和所述编码器均与所述控制器连接。

14.根据权利要求3所述的垂向运动机构，其特征在于，所述垂向运动机构还包括监控组件，所述监控组件包括：

传感组件(4)，所述传感组件(4)至少具有四个不同的输出信号，四个所述输出信号分别与所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置及所述第四位置一一对应；

计时器；

控制器，所述传感组件(4)、所述驱动装置(1)和所述计时器均与所述控制器连接。

15.根据权利要求13或14所述的垂向运动机构，其特征在于，所述掩模版在垂向运动过程中还具有第五位置，所述第五位置为所述掩模版的垂向运动的最低位置，所述第五位置位于所述第一位置的下方，所述传感组件(4)具有五个不同的输出信号，五个不同的输出信号分别与所述掩模版的五个位置一一对应设置。

16.根据权利要求13或14所述的垂向运动机构，其特征在于，所述传感组件(4)包括传感器(41)和传感挡板(42)，所述传感器(41)和所述传感挡板(42)中的一个与所述运动件(13)连接，另一个相对所述掩模台固定，所述传感挡板(42)上设置有至少一个传感感应区(421)，所述传感器(41)能被所述传感感应区(421)触发。

17.一种光刻设备，其特征在于，包含如权利要求1-16任一项所述的垂向运动机构。

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