CN112083630A - 限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备 - Google Patents

限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备，包括柔性单元及限位单元，柔性单元包括第一固定端、第二固定端及位于两者之间的柔性部件，柔性部件包括第一簧片及若干第二簧片，若干第二簧片的一端与第一簧片的一端连接，最靠近所述第一簧片的第二簧片的另一端与第一簧片的另一端之间设有间隙，限位单元与柔性单元的第二固定端连接，当限位单元受力时，若干第二簧片先形变以进行缓冲，当间隙闭合后，若干第二簧片及第一簧片一起形变以提供缓冲，以防止零件被损坏，且由于第一簧片的横向宽度尺寸较第二簧片的横向宽度尺寸大，也就具有较大的刚度，在间隙闭合后可以提供限位功能，防止柔性单元形变过大，保证缓冲效果达到最佳。

Description

限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备。
背景技术
随着光刻技术的进步和半导体工业快速发展，对光刻设备产率(Throughput)的要求越来越高，尤其对于前道光刻设备而言，高精度、高加速及高速度提高产率的关键因素。光刻设备的高速度、高加速度和高精度与其定位能力是相互矛盾的，即速度、加速度及精度越高，其定位能力越难，为了克服这个矛盾，现有的掩模台通常会采用粗微动结构，实现高速度和高精度的技术分离。粗微动结构主要包括粗动模块及设置于粗动模块上的微动模块，粗动模块可以实现大行程和高速度运动，微动模块可以动态补偿定位偏差，所以微动模块相对于粗动模块行程较小，但可实现纳米精度，并具有多自由度运动来进行光刻曝光和对准。但是掩模台在运动过程当中可能会出现碰撞，并且微动模块主体一般为微晶玻璃等易碎材料，极易破损，所以需要一种缓冲机构来减小掩模台碰撞时的应力，而目前现有的缓冲结构刚度较高，缓冲应力较大，并且占用空间较大，无法很好的缓冲掩模台的高速度碰撞力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备，以解决现有的缓冲结构无法很好的缓冲掩模台的高速度碰撞力等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种限位缓冲机构，包括：
柔性单元，包括第一固定端、第二固定端及位于所述第一固定端和所述第二固定端之间的柔性部件，所述柔性部件包括一第一簧片及若干第二簧片，所述第一簧片的横向宽度尺寸较所述第二簧片的横向宽度尺寸大，若干所述第二簧片的一端与所述第一簧片的一端连接，最靠近所述第一簧片的第二簧片的另一端与所述第一簧片的另一端之间设有一间隙；
限位单元，与所述柔性单元的第二固定端连接，当所述限位单元受力时，若干所述第二簧片及所述第一簧片形变以提供缓冲力。
可选的，若干所述第二簧片平行设置，并且，每个所述第二簧片与所述第一簧片平行设置。
可选的，每个所述第二簧片的横向宽度尺寸均相等。
可选的，所述限位缓冲机构还包括预紧单元，一预紧孔贯穿所述第一簧片及若干所述第二簧片，所述预紧单元穿过所述预紧孔并与所述柔性单元的第二固定端螺纹连接，以通过调节所述预紧单元调节所述间隙的横向宽度尺寸。
可选的，所述预紧单元与所述预紧孔为间隙配合。
可选的，所述预紧单元为预紧螺钉。
可选的，所述柔性单元的第一固定端上设置有一安装槽，且所述安装槽中设有腰形孔。
本发明还提供了一种掩模台，包括粗动模块、微动模块及所述的限位缓冲机构，所述微动模块设于所述粗动模块上并用于承载掩膜板，所述限位缓冲机构位于所述粗动模块与所述微动模块之间，且所述限位缓冲机构的第一固定端与所述粗动模块连接；
当所述微动模块相对于所述粗动模块移动至撞击所述限位缓冲机构的限位单元时，所述限位缓冲机构的柔性单元形变以提供缓冲力。
可选的，所述掩模台还包括平衡质量框架，所述粗动模块设置于所述平衡质量框架上并能够相对所述平衡质量框架移动，并且，所述平衡质量框架与所述粗动模块之间设有一缓冲阻尼机构，当所述粗动模块相对于所述平衡质量框架移动至撞击所述缓冲阻尼机构时，所述缓冲阻尼机构形变以提供缓冲力。
本发明还提供了一种光刻设备，包括所述掩模台。
在本发明提供的限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备中，限位缓冲机构包括柔性单元及限位单元，柔性单元包括第一固定端、第二固定端及位于所述第一固定端和所述第二固定端之间的柔性部件，所述柔性部件包括一第一簧片及若干第二簧片，若干所述第二簧片的一端与所述第一簧片的一端连接，最靠近所述第一簧片的第二簧片的另一端与所述第一簧片的另一端之间设有一间隙，限位单元与所述柔性单元的第二固定端连接，当所述限位单元受力时，若干所述第二簧片先形变以进行缓冲，当间隙闭合后，若干所述第二簧片及所述第一簧片一起形变以提供缓冲，以防止零件被损坏，并且，由于所述第一簧片的横向宽度尺寸较所述第二簧片的横向宽度尺寸大，也就具有较大的刚度，在间隙闭合后可以提供限位功能，防止柔性单元形变过大，保证缓冲效果达到最佳。
附图说明
图1为本发明实施例提供的限位缓冲机构的立体图；
图2为本发明实施例提供的限位缓冲机构沿图1中A-A’线剖切开得到的剖面示意图；
图3为本发明实施例提供的限位缓冲机构的刚度曲线；
图4为本发明实施例提供的限位缓冲机构的预紧力与限位单元最大反力的关系图；
图5为本发明实施例提供的另一种限位缓冲机构的剖面示意图；
图6为本发明实施例提供的掩膜台的结构示意图；
其中，附图标记为：
10-限位缓冲机构；20-粗动模块；30-微动模块；40-平衡质量框架；50-缓冲阻尼机构；
100-柔性单元；110-第一固定端；111-安装槽；120-第二固定端；121-螺纹孔；130-柔性部件；131-第一簧片；132-第二簧片；133-间隙；
200-限位单元；
300-预紧单元；310-预紧孔；
d1-第一簧片的横向宽度尺寸；
d2-第二簧片的横向宽度尺寸；
d3-间隙的横向宽度尺寸。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1-图2所示，本实施例提供了一种限位缓冲机构，包括：
柔性单元100，包括第一固定端110、第二固定端120及位于所述第一固定端110和所述第二固定端120之间的柔性部件130，所述柔性部件130包括一第一簧片131及若干第二簧片132，所述第一簧片131的横向宽度尺寸d1较所述第二簧片132的横向宽度尺寸d2大，若干所述第二簧片132的一端与所述第一簧片131的一端连接，最靠近所述第一簧片的第二簧片的另一端与所述第一簧片131的另一端之间设有一间隙133；
限位单元200，与所述柔性单元100的第二固定端120连接，当所述限位单元200受力时，若干所述第二簧片132及所述第一簧片131形变以提供缓冲力。
具体的，如图2所示，所述柔性单元100例如是一体成型的金属件，其整体呈梳状结构，其中，所述第一固定端110为所述梳状结构的梳柄部分，所述柔性部件130为所述梳状结构的梳齿部分，所述第二固定端120连接所述梳齿部分，以用于固定。
进一步，所述第一固定端110具有一安装槽111，所述安装槽111中设置有一腰形孔(未示出)，可以利用一螺栓将所述第一固定端110固定住，从而固定住整个所述限位缓冲机构，并且，所述腰形孔也可以用于调节所述限位缓冲机构固定的位置，保障其运动的行程。所述第二固定端120具有一螺纹孔121，所述限位单元200的一端插入所述螺纹孔121中以与所述柔性单元100螺纹连接。可选的，所述限位单元200可以是一限位柱，所述限位单元200可以与所述第一固定端110平行设置，以保证所述限位缓冲机构的稳定。
所述柔性部件130中的所述第一簧片131及若干所述第二簧片132即为梳齿，本实施例中，所述第二簧片132具有4个，4个所述第二簧片132平行设置且横向宽度尺寸d1均相等，并且4个所述第二簧片132也与所述第一簧片131平行设置。4个所述第二簧片132的两端均是连接的，但4个所述第二簧片132的一端与所述第一簧片131的一端均与所述第一固定端110连接，在这4个所述第二簧片132中，最靠近所述第一簧片131的所述第二簧片132的另一端与所述第一簧片131的另一端之间设有所述间隙133(最右端的所述第二簧片132的下端与所述第一簧片131的下端之间具有所述间隙133)，由于所述间隙133的存在，当所述限位单元200受到横向力时(例如受到来自横向的撞击)，所述限位单元200在力的作用下迫使所述第二固定端120向靠近所述第一固定端110的方向移动，此时4个所述第二簧片132会发生形变，形变的方向也是向着靠近所述第一固定端110的方向，4个所述第二簧片132与所述第一簧片131之间的距离减小，从而会使所述间隙133变小，从而起到第一层缓冲效果。
接下来，当4个所述第二簧片132继续发生形变以导致所述间隙133闭合时，4个所述第二簧片132会迫使所述第一簧片131一起形变，从而起到第二层缓冲效果。并且，由于所述第一簧片131的横向宽度尺寸d1较所述第二簧片132的横向宽度尺寸d2大，也就是说，所述第一簧片131较所述第二簧片132具有更大的刚度，其形变能力有限，所以在所述间隙133闭合时，所述第一簧片131还能起到限位作用，防止所述柔性部件130的形变太大，避免所述限位缓冲机构被破坏，并且也能保证缓冲效果达到最佳。
进一步，图3提供了所述限位缓冲机构的刚度曲线，其中，当所述间隙133未闭合时，所述限位缓冲机构的刚度由直线a表示，此时，所述限位缓冲机构的刚度取决于4个所述第二簧片132的刚度；当所述间隙133闭合时，所述限位缓冲机构的刚度由直线b表示，此时，所述限位缓冲机构的刚度取决于第一簧片131及4个所述第二簧片132的组合刚度，直线a与纵轴的交点即为所述限位缓冲机构的预紧力的设计值F。图4提供了所述限位缓冲机构的预紧力与所述限位单元200最大反力的关系图，可见，当所述限位单元200受力时，所述限位单元200最大反力随着所述限位缓冲机构的预紧力的增大而减小，如果要希望得到较小的反力则需要增大所述限位缓冲机构的预紧力，但是若所述限位缓冲机构的预紧力较大时，则会导致其他的问题，所以需要调整所述限位缓冲机构的预紧力以得到一个适当的值。
基于此，请继续参阅图2，所述限位缓冲机构还包括一预紧单元300，本实施例中，所述预紧单元300具体可以是一预紧螺钉，一预紧孔310贯穿所述第一簧片131及4个所述第二簧片132，所述预紧单元300的一端穿过所述预紧孔310并进入所述第二固定端120的螺纹孔121，以与所述柔性单元100螺纹连接。并且，所述预紧单元300与所述预紧孔310为间隙配合，当旋转所述预紧单元300时可以改变所述间隙133的横向宽度尺寸d3，并同时改变所述限位缓冲机构的预紧力，从而改变所述限位缓冲机构的缓冲效果。在实际的装配过程当中可以通过比较所述间隙133的初始横向宽度尺寸d3与预紧后的横向宽度尺寸d3来判断所述限位缓冲机构的预紧力是否合适。可选的，所述预紧单元300也与所述第一固定端110平行设置。本实施例中，所述预紧单元300与所述限位单元200通过同一个螺纹孔121与所述柔性单元100螺纹连接，但应理解，所述第二固定端120实际上也可以设置两个螺纹孔121，所述预紧单元300与所述限位单元200通过不同的螺纹孔121与所述柔性单元100螺纹连接。
可选的，如图1及图2所示，所述第二簧片132的数量为4个，但实际上，所述第二簧片132的数量还可以是5个、6个或7个等，以增加缓冲效果；或者，所述第二簧片132的数量还可以是1个、2个或3个，从而降低了加工制造的复杂度，图5给出了所述第二簧片132的数量是2个时所述限位缓冲机构的剖面示意图，当所述第二簧片132的数量是2个时，既能够降低了加工制造的复杂度，也能够防止所述限位单元200受力时发生倾斜，本实施例不再一一举例说明。
基于此，如图6所示，本实施例还提供了一种掩模台，包括粗动模块20、微动模块30及所述限位缓冲机构10，所述粗动模块20包括粗动滑块、粗动导轨和粗动电机(均未示出)，所述微动模块30包括用于承载掩模板的承板台(未示出)，所述微动模块30设于所述粗动滑块上，所述粗动电机带动粗动滑块沿粗动导轨运动，从而带动所述微动模块30移动，实现对掩模板的粗动调整，所以微动模块30相对于所述粗动模块20行程较小，但可实现纳米精度，可以动态补偿定位偏差。所述限位缓冲机构10位于所述粗动模块20与所述微动模块30之间，且所述限位缓冲机构的第一固定端与所述粗动模块20连接。当所述微动模块30相对于所述粗动模块20移动至撞击所述限位缓冲机构10的限位单元时(例如粗动电机出现故障时)，所述限位缓冲机构10的柔性单元可以形变以提供缓冲力，以防止掩模台上的零件被损坏。
进一步，所述掩模台还包括平衡质量框架40，所述粗动模块20设置于所述平衡质量框架40上并能够相对所述平衡质量框架40移动，并且，所述平衡质量框架40与所述粗动模块20之间设有一缓冲阻尼机构50，当所述粗动模块20相对于所述平衡质量框架40移动至撞击所述缓冲阻尼机构50时，所述缓冲阻尼机构50形变以提供缓冲力。并且，由于所述限位缓冲机构10可以通过所述预紧单元300调整以得到适当的预紧力，从而可以使所述限位缓冲机构10的反力和所述缓冲阻尼机构50的形变或反力都不至于过大，所述缓冲阻尼机构50的也比较好设计或选择。
基于此，本实施例还提供了一种光刻设备，包括所述掩模台。
综上，在本发明实施例提供的限位缓冲机构、掩膜台及光刻设备中，限位缓冲机构包括柔性单元及限位单元，柔性单元包括第一固定端、第二固定端及位于所述第一固定端和所述第二固定端之间的柔性部件，所述柔性部件包括一第一簧片及若干第二簧片，若干所述第二簧片的一端与所述第一簧片的一端连接，最靠近所述第一簧片的第二簧片的另一端与所述第一簧片的另一端之间设有一间隙，限位单元与所述柔性单元的第二固定端连接，当所述限位单元受力时，若干所述第二簧片先形变以进行缓冲，当间隙闭合后，若干所述第二簧片及所述第一簧片一起形变以提供缓冲，以防止零件被损坏，并且，由于所述第一簧片的横向宽度尺寸较所述第二簧片的横向宽度尺寸大，也就具有较大的刚度，在间隙闭合后可以提供限位功能，防止柔性单元形变过大，保证缓冲效果达到最佳。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种限位缓冲机构，其特征在于，包括：
柔性单元，包括第一固定端、第二固定端及位于所述第一固定端和所述第二固定端之间的柔性部件，所述柔性部件包括一第一簧片及若干第二簧片，所述第一簧片的横向宽度尺寸较所述第二簧片的横向宽度尺寸大，若干所述第二簧片的一端与所述第一簧片的一端连接，最靠近所述第一簧片的第二簧片的另一端与所述第一簧片的另一端之间设有一间隙；
限位单元，与所述柔性单元的第二固定端连接，当所述限位单元受力时，若干所述第二簧片及所述第一簧片形变以提供缓冲力。
2.如权利要求1所述的限位缓冲机构，其特征在于，若干所述第二簧片平行设置，并且，每个所述第二簧片与所述第一簧片平行设置。
3.如权利要求1或2所述的限位缓冲机构，其特征在于，每个所述第二簧片的横向宽度尺寸均相等。
4.如权利要求1或2所述的限位缓冲机构，其特征在于，所述限位缓冲机构还包括预紧单元，一预紧孔贯穿所述第一簧片及若干所述第二簧片，所述预紧单元穿过所述预紧孔并与所述柔性单元的第二固定端螺纹连接，以通过调节所述预紧单元调节所述间隙的横向宽度尺寸。
5.如权利要求4所述的限位缓冲机构，其特征在于，所述预紧单元与所述预紧孔为间隙配合。
6.如权利要求4所述的限位缓冲机构，其特征在于，所述预紧单元为预紧螺钉。
7.如权利要求1所述的限位缓冲机构，其特征在于，所述柔性单元的第一固定端上设置有一安装槽，且所述安装槽中设有腰形孔。
8.一种掩模台，其特征在于，包括粗动模块、微动模块及如权利要求1-7中任一项所述的限位缓冲机构，所述微动模块设于所述粗动模块上并用于承载掩膜板，所述限位缓冲机构位于所述粗动模块与所述微动模块之间，且所述限位缓冲机构的第一固定端与所述粗动模块连接；
当所述微动模块相对于所述粗动模块移动至撞击所述限位缓冲机构的限位单元时，所述限位缓冲机构的柔性单元形变以提供缓冲力。
9.如权利要求8所述的掩模台，其特征在于，所述掩模台还包括平衡质量框架，所述粗动模块设置于所述平衡质量框架上并能够相对所述平衡质量框架移动，并且，所述平衡质量框架与所述粗动模块之间设有一缓冲阻尼机构，当所述粗动模块相对于所述平衡质量框架移动至撞击所述缓冲阻尼机构时，所述缓冲阻尼机构形变以提供缓冲力。
10.一种光刻设备，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的掩模台。
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