CN113126444A - 一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机，包括：补偿磁块组以及调节磁块组，所述补偿磁块组包括第一补偿磁块与第二补偿磁块，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块的充磁方向相反，所述第一补偿磁块沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块的上方；所述调节磁块组用以对所述补偿磁块组施加调节磁场；所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，在所述调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系。如此配置，解决了补偿磁块组在一定范围内输出的重力补偿力不稳定，不成线性关系的问题，为掩膜设备实现垂向大闭环做准备。

Description

一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机。

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膜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。为了提高制造芯片的集成度和精度，对掩膜台的运动性能提出越来越高的要求。掩膜台是在高速条件下承载曝光过程中的原始图形(即掩膜板)的载体，与工件台配合完成扫描曝光动作，通过曝光过程将原始图形刻蚀到晶圆上。掩膜台垂向位置测量技术对于提高光刻机分辨率、套刻精度等具有至关重要的作用。目前，掩膜台垂向重力平衡结构采用凸轮结构，其与旋转电机和支架相互配合共同完成掩膜台的垂向重力的调节，但是在该结构工作过程中稳定性能差，不能满足更高带宽的需求。为此需要对掩膜台进行垂向大闭环的设计，以保证掩膜台能够满足更高带宽的需求。

磁浮技术具有非接触、无摩擦、无磨损、无需润滑的特点，在超精加工、超精密测量等技术领域具有广泛应用的应用前景。在悬浮过程中，磁浮结构的磁铁之间需要始终输出一个悬浮力用于抵消平台的重力作用。

然而将磁浮技术应用于掩膜台的过程中，由于掩膜台对垂向平衡的要求较高，磁浮结构的磁铁之间的距离与磁力大小在一定范围内输出的重力补偿力不稳定，不变与控制力的大小，不能满足工艺的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机，以解决磁浮结构的磁铁之间的距离与磁力大小在一定范围内输出的补偿力不稳定，不成线性关系的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种垂向支撑组件，应用于光刻工艺，包括：补偿磁块组，所述补偿磁块组包括第一补偿磁块与第二补偿磁块，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块的充磁方向相反，所述第一补偿磁块沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块的上方；以及调节磁块组，用以对所述补偿磁块组施加调节磁场；所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块被配置为，在所述调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系。

可选的，所述调节磁块组包括一个第一调节磁块，所述第一调节磁块沿垂向设置于所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间，且所述第一调节磁块的充磁方向与所述第一补偿磁块的充磁方向相同。

可选的，所述第一调节磁块与所述第一补偿磁块之间的距离能够调节。

可选的，所述调节磁块组包括两个以上的第二调节磁块，所述第二调节磁块沿径向设置于所述补偿磁块组的外部，且所有的所述第二调节磁块的充磁方向与所述第一补偿磁块的充磁方向相同。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种垂向支撑装置，包括：基座；多个如上所述的垂向支撑组件，所述垂向支撑组件的第二补偿磁块设置于所述基座上；平台，所述平台分别与多个所述垂向支撑组件的第一补偿磁块连接；以及多个垂向执行器，所述垂向执行器的一端设置于所述基座上，所述垂向执行器的另一端与所述平台连接，用于所述平台的垂向调节。

可选的，所述垂向支撑装置还包括多个簧片，所述簧片的一端与所述平台连接，所述簧片的另一端与所述基座连接。

可选的，所述垂向执行器包括直驱电机，所述直驱电机沿垂向设置于所述基座与所述平台之间。

可选的，所述垂向支撑装置包括三个所述直驱电机以及四个所述垂向支撑组件。

可选的，所述垂向支撑装置还包括机械限位和/或电气限位，所述机械限位设置于基座上并限制所述平台的垂向位移，所述电气限位设置于所述基座上，并与所述垂向执行器信号连接限制所述垂向执行器的垂向位移。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种光刻机，包括如上所述的垂向支撑装置。

在本发明提供的一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机中，所述垂向支撑组件包括：补偿磁块组以及调节磁块组；所述补偿磁块组包括第一补偿磁块与第二补偿磁块，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块的充磁方向相反，所述第一补偿磁块沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块的上方；所述调节磁块组用以对所述补偿磁块组施加调节磁场；所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块被配置为，在所述调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系。如此配置，解决了补偿磁块组在一定范围内输出的重力补偿力不稳定，不成线性关系的问题，同时，实现了对平台垂向重力的补偿，且控制平台的垂向位移更加简便，直接调节补偿磁块组之间的间隙即可改变作用力的大小，从而调整物面更简单，安装操作简单，为掩膜设备实现垂向大闭环做准备。

附图说明

本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：

图1为本发明实施例一提供的垂向支撑组件的示意图；

图2为本发明实施例一提供的垂向支撑装置的局部示意图；

图3为本发明实施例一提供的垂向支撑装置的整体示意图；

图4为图3所示的垂向支撑装置的俯视图；

图5为本发明实施例一提供的垂向支撑装置的总成的示意图；

图6为垂向控制策略的示意图；

图7为磁浮力与垂向位移的线性关系图；

图8为第一补偿磁块的磁力大小与水平行程的关系图；

图9为本发明实施例二提供的垂向支撑组件的示意图。

附图中：10-第一支架；20-第二支架；30-第三支架；40-连接件；100-垂向支撑组件；110-补偿磁块组；111-第一补偿磁块；112-第二补偿磁块；120-调节磁块组；121-第一调节磁块；122-第二调节磁块；200-基座；300-平台；400-垂向执行器；410-直驱电机；500-簧片；600-机械限位。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

本发明的核心思想在于提供一种垂向支撑组件，通过调节磁块组对所述补偿磁块组的调节磁场，所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，在所述调节磁块组的调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系，实现了对掩膜设备的平台垂向重力补偿，为垂向支撑装置实现垂向大闭环做准备。

本发明提供一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机中，所述垂向支撑组件包括：补偿磁块组以及调节磁块组。所述补偿磁块组包括第一补偿磁块与第二补偿磁块，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块的充磁方向相反，所述第一补偿磁块沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块的上方；所述调节磁块组用以对所述补偿磁块组施加调节磁场；所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块被配置为，在所述调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系。如此配置，解决了补偿磁块组在一定范围内输出的重力补偿力不稳定，不成线性关系的问题，同时，实现了对平台垂向重力的补偿，且控制平台的垂向位移更加简便，直接调节补偿磁块组之间的间隙即可改变作用力的大小，从而调整物面更简单，安装操作简单，为掩膜设备实现垂向大闭环做准备。

以下参考附图进行描述。

【实施例一】

图1为本发明实施例一提供的垂向支撑组件的示意图；图2为本发明实施例一提供的垂向支撑装置的局部示意图；图3为本发明实施例一提供的垂向支撑装置的整体示意图；图4为图3所示的垂向支撑装置的俯视图；图5为本发明实施例一提供的垂向支撑装置的总成的示意图；图6为垂向控制策略的示意图；图7为磁浮力与垂向位移的线性关系图；图8为第一补偿磁块的磁力大小与水平行程的关系图。

请参考图1，本发明实施例一提供一种垂向支撑组件100，应用于光刻工艺，包括：补偿磁块组110以及调节磁块组120。

所述补偿磁块组110包括第一补偿磁块111与第二补偿磁块112，所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112的充磁方向相反，所述第一补偿磁块111沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块112的上方。如图1所示，图中箭头的方向为充磁方向，所述垂向表示垂直于地面的方向。所述上方和下方表示沿所述垂向的方向的上下位置关系。充磁方向相反的第一补偿磁块111与第二补偿块112形成磁浮结构，所述磁浮结构的排斥力用于承载垂向的力。具体的，在本实施例一中，所述垂向表示重力的方向，所述补偿磁块组110的排斥力与一掩膜设备的平台300的垂向负载重力相等，从而被动的提供支撑，补偿所述平台300的重力，以实现重力补偿的目的，且因第一补偿磁块111与第二补偿磁块112无机械接触，能够实现较高的控制带宽。

所述调节磁块组120用以对所述补偿磁块组110施加调节磁场，所述调节磁场用于在所述第一补偿磁块111与第二补偿磁块112之间产生沿垂向的调节力；所述调节磁块组120的目的是使所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112之间的垂向距离与垂向的作用力大小在一定范围内呈线性关系。即，所述补偿磁块组110用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112被配置为，在所述调节磁块组120的调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112之间的间距与所述作用力呈线性关系，且所述调节磁块组120能够对第一补偿磁块111与第二补偿磁块112之间的作用力进行稳定的调节。所述预设范围的作用力为：在调节磁块组120的作用下，可以将所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112之间的间距-作用力调整为线性关系的作用力范围，如果该作用力超过了调节磁块组120将间距-作用力调整为线性关系的能力，则该作用力不在预设范围内。需要理解的是，所述线性关系应该理解为广义的线性关系，并非绝对的线性关系，即间距-作用力的关系应理解为，随着第一补偿磁块111与第二补偿磁块112的间距增加，所述作用力大致呈线性变化。在实际实施过程中，实际制造有可能有偏差，可以考虑调节零部件进行调节，比如垫片，增大第一补偿磁铁111与第二补偿磁铁112之间的气隙可以减小相互作用力，反之增大相互作用力。

具体的，本发明实施例一应用于一光刻机的掩膜设备，在一示范性实施例中，所述垂向支撑组件100用于向一掩膜设备的平台300提供重力补偿。

在本发明实施例一提供的垂向支撑组件中，通过调节磁块组120对所述补偿磁块组110增加调节磁场，所述调节磁场用于在所述第一补偿磁块与第二补偿磁块之间产生沿垂向的调节力，所述补偿磁块组110用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112被配置为，在所述调节磁块组120的调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112之间的间距与所述作用力呈线性关系。解决了补偿磁块组110在一定范围内输出的重力补偿力不稳定，不成线性关系的问题，同时，实现了对掩膜设备的平台300垂向重力补偿；便于控制所述平台的垂向位移，直接调节补偿磁块组110之间的间隙就可以改变作用力的大小，从而调整物面更简单，安装操作简单。

优选地，请继续参考图1，所述调节磁块组120包括一个第一调节磁块121，所述第一调节磁块121沿垂向设置于所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112之间，且所述第一调节磁块121的充磁方向与所述第一补偿磁块111的充磁方向相同。在一示范性实施例中，所述第一调节磁块121与第一补偿磁块111之间通过螺栓连接，保证所述第一补偿磁块111的位置可控。更佳地，所述第一调节磁块121与第一补偿磁块111之间的距离能够调节。在所述垂向支撑组件承重之前，将所述第一调节磁块121与第一补偿磁块111之间的间距进行调整并固定间距，以保证第一调节磁块121与第二补偿磁块112之间的距离与作用力呈广义的线性关系。当所述垂向支撑组件承重时，所述第一调节磁块121与第一补偿磁块111做为一个整体与所述第二补偿磁块112之间发生位移以及进行相互作用力，从而补偿平台的重力。所述第一补偿磁块111与第二补偿磁块112为方形设计，所述垂向支撑组件100的磁铁材料为钕铁硼，牌号50M。在其他实施例中，所述第一补偿磁块111与第二补偿磁块112的形状还可以为矩形，圆盘形，圆环形或者其他类型，所述第一补偿磁块111的形状也可以与第二补偿磁块112不同，例如，当所述第一补偿磁块111为方形时，所述第二补偿磁块112为圆盘形或者矩形，同时，所述第一调节磁块121的形状也不做限定，可以为方形、矩形、圆盘形或者圆环形等等，并且可以与所述补偿磁块组100可以根据实际需求进行组合，此时所述垂向支撑组件100之间的作用力本领域相关技术人员可以根据实际需求调整。当然，所述支撑组件100的磁铁材料可以根据实际需求进行替换。

请参考图2，本发明还提供一种垂向支撑装置，包括：基座200、多个如上所述的垂向支撑组件100、平台300以及多个垂向执行器400。

所述垂向支撑组件100的第二补偿磁块112设置于所述基座200上；所述平台300分别与多个所述垂向支撑组件100的第一补偿磁块111连接；所述第二补偿磁块112与基座200连接的同时与第一补偿磁块111保持处于同一垂向，此时，第一补偿磁块111与第二补偿磁块112之间的排斥力被动的补偿平台300的重力，第一补偿磁块111与第二补偿磁块112之间的排斥力与平台100垂向负载的重力相等，实现平台300重力补偿的目的。

所述垂向执行器400的一端设置于所述基座200上，所述垂向执行器400的另一端与所述平台300连接，用于所述平台300的垂向调节。当所述垂向支撑组件100的排斥力与平台300的垂向负载相互作用，之间的作用力相互补偿后，垂向执行器400进一步的对平台300垂向进行主动微调，保证平台300垂向的精度，实现垂向大闭环，保证平台300具有更高的垂向带宽和更好的动态性能。

本发明实施例一提供的一种垂向支撑装置，包括：基座200、多个垂向支撑组件100、平台300以及垂向执行器400，垂向支撑组件100的排斥力能够被动补偿平台300垂向负载，垂向执行器400对平台主动进行进一步的垂向调节，保证平台300在垂向的精度。垂向支撑组件100由于调节磁块组120的作用一方面能够保证平台300垂向负载受力稳定，另一方面因无机械接触，能够实现较高的控制带宽；垂向执行器保证平台300的精度，进而保证了垂向支撑装置的平台300具有很好的稳定性以及可控的刚度；所述垂向支撑装置相比现有的凸轮、旋转电机与支架的结构，总成本降低了30％；最终实现的性能达到需求指标，垂向带宽35HZ，并且动态性能达标，满足掩模台大闭环的使用要求，最终成像线条比工件台的线条更清晰。

具体的，本发明实施例一应用于一光刻机的掩膜设备，在一示范性实施例中，所述基座200为一掩膜设备的掩膜台，所述平台300为所述掩膜设备的大理石平台，所述大理石平台上设置有掩膜版，所述大理石平台的垂向总质量为107kg，行程垂向为0.6mm。

优选地，所述垂向支撑装置包括四个所述垂向支撑组件100。在一示范性实施例中，所述垂向支撑装置包括四个所述垂向支撑组件100，每个所述垂向支撑组件100的第二补偿磁块112通过第一支架10与所述基座200连接并固定不动，每个所述第一补偿磁块111通过第二支架20与所述平台300连接，当平台300水平放置时，使得每个第一补偿磁块111与每个第二补偿磁块112垂向相对，此时四个所述垂向支撑组件100承载所述平台300的垂向负载。当然所述第二补偿磁块112可以通过螺栓直接与基座200连接，同时，所述第一补偿磁块111直接连接于所述平台300的下方。当然，在四个所述第二补偿磁块112中，其连接形式可以根据实际需求进行变更，比如，也可以两个第二补偿磁块112与基座200连接，两个第二补偿磁块112通过第一支架10连接，或者使用其他的连接形式，或者将这几种连接形式组合使用。同样的，在四个所述第一补偿磁块111中，第一补偿磁块111与平台300的连接形式也可以根据实际需求进行变更，比如，可以有一个第一补偿磁块111与平台300直接连接，三个第一补偿磁块111通过第二支架20与平台300连接，或者使用其他的连接形式，或者将多种不同的连接形式组合使用。进一步的，每个所述第二补偿磁块112与基座200的连接形式，和每个第一补偿磁块111与平台300的连接形式也可以进行组合使用，比如，当其中一个第二补偿磁块112与基座200通过第一支架10连接时，其对应的第一补偿磁块111与平台300可以直接与平台连接；或者当其中一个所述第二补偿磁块112与基座200通过螺栓直接连接时，其对应的第一补偿磁块112与平台300通过第二支架20连接。需要注意的是，当连接形式组合使用时，所述第一补偿磁块111与第二补偿磁块112始终保持垂向相对设置。

优选地，所述垂向支撑装置还包括多个簧片500，所述簧片500的一端与所述平台300连接，所述簧片500的另一端与所述基座200连接。在一示范性实施例中，如图2-图5所示，所述垂向支撑装置包括四个垂向支撑组件100，进一步地，所述垂向支撑装置还包括四个簧片500。所有簧片500分别分布于所述平台300的周边且保持水平设置，所述簧片500的一端通过连接件40与平台300固定连接，所述簧片500的另一端通过第三支架30与所述基座200固定连接，用以保证所述平台300在水平面内不发生偏移或偏转，维持平台300的稳定性。

进一步地，所述垂向支撑组件100设置于所述簧片500的垂向的下侧。具体的，所述第二支架20设置于所述簧片500的垂向正下方，所述垂向支撑组件100的第一补偿磁块111通过第二支架20与所述平台300连接，此时，所述垂向支撑组件100位于所述簧片500的正下方。在一示范性实施例中，如图3与图4所示，四个垂向支撑组件100分别安装在四个簧片500的下方，其簧片500下方的空间为110*75*70mm，所述垂向支撑组件100根据此空间的大小进行适应性的调整其大小。此时，簧片500作为所述支撑组件100的垂向导向，保证所述垂向支撑组件100在水平方向上不发生位移，所述第一补偿磁块111不发生偏移、偏转以及漂移，由于第一调节磁块121与第一补偿磁块111连接(如上文所述)，也避免了第一调节磁块121的漂移。在本示范性实施例中，具有导向功能的簧片500作为所述垂向支撑装置的导向结构，其结构仿真模态结果如下表(簧片厚度分别为0.5mm和0.7mm)：

表1：不同簧片厚度的仿真模态图

其中，Rx表示绕X轴的旋转角度；Ry表示绕Y轴的旋转角度；Rz表示绕Z轴的旋转角度。

结果表明：簧片500的厚度越厚，所述平台300的带宽越大，所述平台300的稳定性越好。

进一步地，所述垂向执行器400包括直驱电机410，所述直驱电机410沿垂向设置于所述基座200与所述平台300之间。在一示范性实施例中，所述直驱电机为410为音圈电机，所述垂向支撑组件100的垂向行程为0.6mm，当所述垂向支撑组件100在垂向行程0.6mm的范围内对平台300的垂向负载完成补偿并保持稳定后，音圈电机精调所述平台300垂向纳米级的精度。所述音圈电机的线圈连接于大理石平台，所述音圈电机的磁铁连接于基座200。优选地，所述垂向支撑装置包括三个所述直驱电机410。所述直驱电机410在平台的周边三点布局，共同完成所述平台300的垂向精准调节。更佳地，所述垂向支撑装置还包括垂向传感器、垂向控制器02以及执行器04，用于完成垂向循环控制。所述垂向传感器优选为电容传感器，电容传感器用来测量平台300的垂向位移。如图6所示，对垂向支撑装置的垂向控制策略为：设定垂向轨迹01；将测量结果传递给垂向控制器02；垂向控制器02将信号传递给垂向执行器400，垂向执行器400完成对平台300的精调，所述垂向执行器400将信号传递给控制器04，控制器04检测垂向负载05，之后进行垂向测量06，所述垂向传感器检测垂向位移，若垂向位移有偏差，进而将测量结果传递给垂向控制器02，随后垂向控制器02将信号传递给垂向执行器400，如此反复检测及控制。其中，在本控制策略中，控制器04控制垂向负载05之后进行测速，进入测速环节07，测速后将信号传递给控制器04，增加了的速度环节07用来保证垂向的伺服精度。

进一步地，请参考图3，为了保证所述平台300可以在安全的范围内垂向位移，所述垂向支撑装置还包括机械限位600，所述机械限位设置于基座200上并限制所述平台300的垂向位移，所述机械限位600与所述平台300连接，所述机械限位限制所述平台300的在某一范围内的垂向位移。在一示范性实施例中，所述机械限位装置的垂向行程为0.6mm，当所述平台位移范围超过0.6mm时，机械限位600对平台300进行限位，避免平台300超出限定范围而发生漂移，或者避免垂向支撑组件100之间的相互作用力太大太小而发生不可控的情况，或者避免出现执行器400损坏，机械限位600保证所述垂向支撑组件100以及垂向执行器400的在有效的数据范围内正常的运作。所述垂向支撑装置还包括电气限位，所述电气限位设置于所述基座200上，并与所述垂向执行器400信号连接限制所述垂向执行器400的垂向位移。具体的，所述电气限位限制直驱电机410的垂向位移，直驱电机410的运动范围到限位范围时触发电气限位，之后电机限位直接控制直驱电机410的行为，防止在直驱电机410发生异常的情况。

在本发明一示范性实施例提供的垂向支撑装置中，其对平台300的垂向重力平衡需求以及行程需求如下表2和表3：

表2重力平衡需求表

项目	单件质量[Kg]	数量	总计[Kg]
				承版台单元	15	1	15
垂向单元定子	32	1	32
				垂向单元动子	92	1	92
裕量	10	1	10
				微动模块质量	149	1	149
水平向微动驱动质量	15	1	15
				垂向微动驱动质量	107	1	107

表3行程需求表

轴	功能行程	电气限位	机械限位
				Z	0.2(-0.1～0.1)mm	0.4(-0.2～0.2)mm	0.6(-0.3～0.3)mm
Rx	0.6(-0.3～0.3)mrad	0.8(-0.4～0.4)mrad	1.0(-0.5～0.5)mrad
				Ry	0.6(-0.3～0.3)mrad	0.8(-0.4～0.4)mrad	1.0(-0.5～0.5)mrad

其中：Z轴表示垂向方向；Rx表示绕X轴的旋转角度；Ry表示绕Y轴的旋转角度。

垂向支撑组件的仿真分析如图7与图8所示，如图7表示调节第一补偿磁块111与第一调节磁块121整体距第二补偿磁块112之间的位置，当第一补偿磁块111与第一调节磁块121整体垂向位移在±0.5mm范围内，其作用力的变化为线性关系(小范围内)，约13.6N/mm；如图8表示所述垂向支撑组件中所述第一补偿磁块111与第一调节磁块121整体水平向位移与垂向作用力的曲线图，结果表明，当第一补偿磁块111与第一调节磁块121整体水平向位移在±1mm范围内，垂向支撑组件100的内推力均值268.3N，波动为0.32％。

进一步的，对垂向支撑装置的结构模态仿真结果进行分析，所述垂向支撑装置带宽提高到了35HZ，相位约为36°，相对位为1，其稳定性好，并且可控刚度，满足指标需求，满足大闭环的前置条件。

本发明实施例一还提供一种光刻机，包括如上所述的垂向支撑装置。所述光刻机具备所述垂向支撑装置所带来的有益效果，此处不再赘述。所述光刻机的其它部件的结构和原理，可参考现有技术，此处不再展开说明。

【实施例二】

请参考图9，图9为本发明实施例二提供的垂向支撑组件的示意图。

本实施例二的垂向支撑组件与实施例一中相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。

如图9所示，在本发明实施例二提供的垂向支撑组件100中，所述调节磁块组120包括两个以上的第二调节磁块122，所述第二调节磁块122沿径向设置于所述补偿磁块组100的外部，且所有的所述第二调节磁块122的充磁方向与所述第一补偿磁块111的充磁方向相同。在实施例二中，所述调节磁块组120包括两个第二调节磁块122，两个所述第二调节磁块122对称分布在所述补偿磁块组100的两侧，两个所述第二调节磁块122可以保证所述第一补偿磁块111与所述第二补偿磁块112之间的间距与所述作用力呈线性关系。同样的，所述调节磁块组200的形状以及选材，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。

在本发明实施例一中提供的垂向支撑装置中，同样可以采用本发明实施例二提供的垂向支撑组件100。与上文相同的，在实施一中提供的垂向支撑装置包括四个垂向支撑组件100，四个垂向支撑组件100可以是实施例一中的垂向支撑组件100与实施例二中的垂向支撑组件100的相互组合。

综上所述，在本发明提供的一种垂向支撑组件、垂向支撑装置以及光刻机中，所述垂向支撑组件包括：补偿磁块组以及调节磁块组；所述补偿磁块组包括第一补偿磁块与第二补偿磁块，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块的充磁方向相反，所述第一补偿磁块沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块的上方；所述调节磁块组用以对所述补偿磁块组施加调节磁场，所述调节磁场用于在所述第一补偿磁块与第二补偿磁块之间产生沿垂向的调节力；所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块被配置为，在所述调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系。如此配置，实现了对平台垂向重力的补偿，且控制平台的垂向位移更加简便，直接调节补偿磁块组之间的间隙即可改变作用力的大小，从而调整物面更简单，安装操作简单，为掩膜设备实现垂向大闭环做准备。

此外，本发明提供的一种垂向支撑组件，提高了掩膜台的垂向重力平衡性能、通过磁浮补偿、结合空间导向、Z、RX、RX解耦，以及直驱微调机构，大幅提升了掩膜台的垂向带宽以及静态和动态性能，可成就国际位移的6代小mask的设备，使用垂向补偿+直驱微调运用于单个工件台的架构，从而用更高的掩膜台垂向带宽满足成像要求。

需要说明的是，本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种垂向支撑组件，应用于光刻工艺，其特征在于，包括：

补偿磁块组，所述补偿磁块组包括第一补偿磁块与第二补偿磁块，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块的充磁方向相反，所述第一补偿磁块沿垂向间隔设置于所述第二补偿磁块的上方；以及

调节磁块组，用以对所述补偿磁块组施加调节磁场；

所述补偿磁块组用于承载垂向的且在预设范围内的作用力，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块被配置为，在所述调节磁场的调节下，所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间的间距与所述作用力呈线性关系。

2.根据权利要求1所述的垂向支撑组件，其特征在于，所述调节磁块组包括一个第一调节磁块，所述第一调节磁块沿垂向设置于所述第一补偿磁块与所述第二补偿磁块之间，且所述第一调节磁块的充磁方向与所述第一补偿磁块的充磁方向相同。

3.根据权利要求1所述的垂向支撑组件，其特征在于，所述第一调节磁块与所述第一补偿磁块之间的距离能够调节。

4.根据权利要求1所述的垂向支撑组件，其特征在于，所述调节磁块组包括两个以上的第二调节磁块，所述第二调节磁块沿径向设置于所述补偿磁块组的外部，且所有的所述第二调节磁块的充磁方向与所述第一补偿磁块的充磁方向相同。

5.一种垂向支撑装置，其特征在于，包括：

基座；

多个根据权利要求1-4中任一项所述的垂向支撑组件，所述垂向支撑组件的第二补偿磁块设置于所述基座上；

平台，所述平台分别与多个所述垂向支撑组件的第一补偿磁块连接；以及

多个垂向执行器，所述垂向执行器的一端设置于所述基座上，所述垂向执行器的另一端与所述平台连接，用于所述平台的垂向调节。

6.根据权利要求5所述的垂向支撑装置，其特征在于，所述垂向支撑装置还包括多个簧片，所述簧片的一端与所述平台连接，所述簧片的另一端与所述基座连接。

7.根据权利要求5所述的垂向支撑装置，其特征在于，所述垂向执行器包括直驱电机，所述直驱电机沿垂向设置于所述基座与所述平台之间。

8.根据权利要求7所述的垂向支撑装置，其特征在于，所述垂向支撑装置包括三个所述直驱电机以及四个所述垂向支撑组件。

9.根据权利要求6所述的垂向支撑装置，其特征在于，所述垂向支撑装置还包括机械限位和/或电气限位，所述机械限位设置于基座上并限制所述平台的垂向位移，所述电气限位设置于所述基座上，并与所述垂向执行器信号连接限制所述垂向执行器的垂向位移。

10.一种光刻机，其特征在于，包括根据权利要求5-9所述的垂向支撑装置。

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