TWI690776B - 反力外引機構、電機裝置以及光刻機 - Google Patents

反力外引機構、電機裝置以及光刻機 Download PDF

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Abstract

本發明公開了一種反力外引機構、電機裝置以及光刻機，該光刻機包括照明單元、遮罩台、投影物鏡、主基板、工件台和主吊框，所述照明單元和遮罩台設於所述主基板上，主吊框設於一地基上方，所述工件台和主基板設於所述主吊框上，所述主吊框和地基之間設有減振器，所述工件台的其中一側與所述地基之間以及所述遮罩台的其中一側與所述地基之間分別設有反力外引機構。通過在工件台和遮罩台的其中一側設置反力外引機構，將該兩個運動台運動方向的反力引到地基上，而不將地基的振動傳到運動臺上，減少了反力造成整機振動；大大降低了整機框架及運動台系統的設計製造難度，提高了運動台的控制精度，有效降低了減振器的需求，降低了開發難度以及開發成本。

Description

反力外引機構、電機裝置以及光刻機
本發明有關於光刻技術領域，特別是有關於一種反力外引機構、電機裝置以及光刻機。
光刻是半導體製造過程中一道非常重要的步驟，它是將一系列遮罩版上的晶片圖形通過曝光依次轉移到矽片相應層上的技術過程，被認為是大規模整合電路製造中的核心步驟。半導體製造中一系列複雜而耗時的光刻技術主要由相應的光刻機來完成。
光刻機中的矽片台主要作用為承載矽片、並攜帶矽片在投影物鏡下完成與遮罩台相匹配的曝光運動。當矽片台和遮罩台在整機內部框架之內時，兩個運動台的運動反力將直接作用於內部框架，從而造成整個內部框架的振動加劇，如果其振動指標超過整機的性能約束將不能進行正常的曝光工作。
針對上述問題，習知技術中將運動台電機定子放在外部框架，運動台曝光時所產生的反作用力將直接通過與外部框架的連接作用於外部框架，從而減少對光刻機內部框架的衝擊影響。然而該種方案對整機框架和運動台的結構設計均提出較高的要求，提高了運動台與整機的整合技術複雜度。
習知技術中更提出了一種光刻機運動台反力抵消裝置及應用其的光刻機，該方案直接將反力機構與內部框架相連接，在運動台和減震器之間沒有解耦機構，在反力抵消的過程中，容易帶入地基振動，直接影響運動台的 運動精度，且反力機構安裝在工件台兩側，占地空間大，對其它分系統的佈局和維修維護都有一定影響。
本發明提供了一種反力外引機構、電機裝置以及光刻機，以解決習知技術中存在的技術複雜、占地空間大以及影響運動台的運動精度的問題。
為瞭解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種反力外引機構，包括依次連接的反力外引支架、反力衰減單元和震動源轉接單元，所述震動源轉接單元與一震動源相連，所述反力外引支架與一地基相連，所述反力外引機構用於將所述震動源的震動力削減並且隔絕來自地基的振動。
進一步的，所述反力外引機構更包括支架轉接單元及解耦單元，所述支架轉接單元與所述反力外引支架連接，所述解耦單元位於所述支架轉接單元和所述反力衰減單元之間，所述解耦單元用於隔絕來自地基的振動。
進一步的，所述反力衰減單元包括連接塊、反力外引阻尼單元、反力外引彈簧單元和轉接臂，所述連接塊與所述支架轉接單元連接，所述反力外引阻尼單元的兩端分別與所述連接塊和所述震動源轉接單元連接，所述反力外引彈簧單元的兩端分別與所述連接塊及所述轉接臂的一端連接，所述轉接臂的另一端與所述震動源轉接單元連接。
進一步的，所述反力外引彈簧單元通過彈簧導向柱安裝於所述連接塊上。
進一步的，所述彈簧單元通過預緊安裝架安裝於所述轉接臂上。
本發明更提供了一種裝有如上所述反力外引機構的電機裝置，包括所述反力外引機構和運動模組，所述反力外引機構與所述運動模組連接，所 述反力外引機構更和一地基相連，所述反力外引機構用於將所述運動模組的震動力削減並且隔絕來自地基的振動。
進一步的，所述運動模組包括定子和動子，所述反力外引機構與所述定子相連。
本發明更提供了一種光刻機，包括照明單元、遮罩台、投影物鏡、主基板、工件台和主吊框，所述照明單元和所述遮罩台設於所述主基板上，所述投影物鏡設於所述遮罩台和所述工件台之間，所述主吊框設於一地基上方，所述工件台和所述主基板設於所述主吊框上，所述主吊框和所述地基之間設有減振器，所述工件台的其中一側與所述地基之間或所述遮罩台的其中一側與所述地基之間設有反力外引機構，所述反力外引機構用於將所述工件台或所述遮罩台的震動力削減並且隔絕來自地基的振動。
進一步的，所述主基板上設有照明支架，所述照明單元設於所述照明支架上。
進一步的，所述照明支架的側面設有吸振裝置。
進一步的，所述吸振裝置包括吸振裝置支板、吸振塊和吸振裝置阻尼單元，所述吸振裝置支板水平固定在所述照明支架的側面，所述吸振裝置阻尼單元與所述照明支架的側面貼緊，所述吸振塊底部通過頂絲支承在所述吸振裝置支板上，所述吸振塊的側面通過吸振裝置預緊螺釘、吸振裝置彈簧單元和所述吸振裝置阻尼單元固定在所述照明支架的側面。
進一步的，所述主基板上設有遮罩台支架，所述遮罩台設於所述遮罩台支架上。
進一步的，所述遮罩台支架上更設有遮罩台測量系統。
進一步的，所述反力外引機構包括反力外引支架，所述反力外引支架與所述地基相連。
進一步的，所述光刻機更包括與所述工件台連接的工件台驅動電機以及與所述遮罩台連接的遮罩台驅動電機，所述反力外引機構其中一端與所述工件台驅動電機或所述遮罩台驅動電機連接，另一端與所述地基連接。
進一步的，所述反力外引機構更包括依次連接的支架轉接單元、解耦單元、反力衰減單元和震動源轉接單元，所述支架轉接單元與所述反力外引支架連接，所述震動源轉接單元更與所述工件台驅動電機或遮罩台驅動電機連接，所述解耦單元位於所述支架轉接單元和所述反力衰減單元之間，所述解耦單元用於隔絕來自地基的振動。
進一步的，所述反力衰減單元包括連接塊、反力外引阻尼單元、反力外引彈簧單元和轉接臂，所述連接塊與所述支架轉接單元連接，所述反力外引阻尼單元的兩端分別與所述連接塊和所述震動源轉接單元連接，所述反力外引彈簧單元的兩端分別與所述連接塊和所述轉接臂的一端連接，所述轉接臂的另一端與所述震動源轉接單元連接。
進一步的，所述反力外引彈簧單元通過彈簧導向柱安裝於所述連接塊上。
進一步的，所述彈簧單元通過預緊安裝架安裝於所述轉接臂上。
進一步的，一個所述反力外引機構與所述遮罩台連接，與所述遮罩台連接的所述反力外引機構設於所述遮罩台沿水平第一方向的一側。
進一步的，兩個所述反力外引機構與所述工件台連接，與所述工件台連接的兩個所述反力外引機構分別設於所述工件台沿水平第二方向的一側。
進一步的，所述主基板上更設有與所述工件台對應的工件台測量系統。
本發明提供的反力外引機構、電機裝置以及光刻機，該光刻機包括照明單元、遮罩台、投影物鏡、主基板、工件台和主吊框，所述照明單元和遮罩台設於所述主基板上，所述投影物鏡設於所述遮罩台和所述工件台之間，所述主吊框設於一地基上方，所述工件台和主基板設於所述主吊框上，所述主吊框和地基之間設有減振器，所述工件台的其中一側與所述地基之間以及所述遮罩台的其中一側與所述地基之間分別設有反力外引機構，所述反力外引機構用於將所述工件台或所述遮罩台的震動力削減並且隔絕來自地基的振動。通過在工件台和遮罩台的其中一側設置反力外引機構，將該兩個運動台運動方向的反力引到地基上，而不將地基的振動傳到運動臺上，減少了反力造成整機振動；大大降低了整機框架及運動台系統的設計製造難度，提高了運動台的控制精度，有效降低了減振器的需求，降低了減振器的開發難度以及開發成本；採用吸振裝置對照明支架的局部模態進行減振，效果明顯，結構簡單，相對於增加框架本身的模態剛度，大大降低了設計難度和加工製造成本；本發明的反力外引機構安裝及維護空間小，結構輕巧、簡單，安裝拆卸方便。
1:照明單元
10:照明支架
11:吸振裝置
111:吸振裝置支板
112:吸振塊
113:吸振裝置阻尼單元
114:頂絲
115:吸振裝置預緊螺釘
116:吸振裝置彈簧單元
12:遮罩台支架
13:反力外引支架
14:遮罩台測量系統
15:工件台驅動電機
16:工件台測量系統
2:遮罩台
3:投影物鏡
4:主基板
5:工件台
51:工件台大理石
6:地基
7:主吊框
8:減振器
9:反力外引機構
91:支架轉接單元
92:解耦單元
93:震動源轉接單元
94:連接塊
95:反力外引阻尼單元
96:反力外引彈簧單元
97:轉接臂
98:彈簧導向柱
第1圖是本發明一具體實施例中光刻機的結構示意圖。
第2圖是本發明一具體實施例中吸振裝置的結構示意圖。
第3圖是本發明一具體實施例中反力外引機構的結構示意圖。
第4圖是本發明一具體實施例中反力外引機構與工件台的連接示意圖。
下面結合圖式對本發明作詳細描述：如第1圖所示，本發明提供了一種光刻機，包括照明單元1、遮罩台2、投影物鏡3、主基板4、工件台5和主吊框7，所述照明單元1和所述遮罩台2設於所述主基板4上，所述投影物鏡3設於所述遮罩台2和所述工件台5之間，所述主吊框7設於一地基6上方，所述工件台5和主基板4設於所述主吊框7上，所述主吊框7和地基6之間設有減振器8，所述工件台5的其中一側與所述地基6之間以及所述遮罩台2的其中一側與所述地基6之間分別設有反力外引機構9，所述反力外引機構9用於將所述工件台5或所述遮罩台2的(傳輸來的)震動力削減並且隔絕來自地基6的振動。較佳地，與所述遮罩台2對應的反力外引機構9設有一個，位於所述遮罩台2沿水平第一方向的一側，例如可以是X軸正方向；與所述工件台5對應的反力外引機構9設有兩個，位於所述工件台5沿水平第二方向的一側，例如可以是Y軸負方向。通過在工件台5和遮罩台2的其中一側設置反力外引機構9，將該兩個運動台運動方向的反力引到地基6上，而不將地基6的振動傳到運動臺上，減少了反力造成的整機振動；大大降低了整機框架及運動台系統的設計製造難度，提高了運動台的控制精度。
較佳地，所述主基板4上設有照明支架10，所述照明單元1設於所述照明支架10上。所述照明支架10的側面設有吸振裝置11。如第2圖所示，所述吸振裝置11包括吸振裝置支板111、吸振塊112和吸振裝置阻尼單元113，所述吸振裝置支板111水平固定在照明支架10的側面，所述吸振裝置阻尼單元113與所 述照明支架10的側面貼緊，所述吸振塊112底部通過頂絲114支承在所述吸振裝置支板111上，可在水平面內運動，吸振塊112的側面通過吸振裝置預緊螺釘115、吸振裝置彈簧單元116和吸振裝置阻尼單元113固定在照明支架10的側面。具體的，吸振裝置11設於照明支架10需要衰減振動的一個或多個側面上，用於衰減由於照明單元1引起的照明支架10的局部振動對遮罩台2的影響。經過仿真實驗可知增加了吸振裝置11後照明支架10沿X向44Hz處(照明支架10的一階頻率為44Hz)加速度功率譜降低了約15db，振動衰減效果很明顯。
較佳地，所述主基板4上設有遮罩台支架12，所述遮罩台2設於所述遮罩台支架12上。所述遮罩台支架12上更設有遮罩台測量系統14，用於測量遮罩台2的位置訊息。
較佳地，所述反力外引機構9包括反力外引支架13，所述反力外引支架13與所述地基6相連，即反力外引機構9通過反力外引支架13安裝於地基6上。較佳地，該光刻機更包括與所述工件台5連接的工件台驅動電機，以及與所述遮罩台2連接的遮罩台驅動電機，具體的，反力外引機構9的其中一端與所述工件台驅動電機15或遮罩台驅動電機連接，另一端與所述地基6連接。
如第3圖所示，所述反力外引機構9更包括依次連接的支架轉接單元91、解耦單元92、反力衰減單元和震動源轉接單元93，所述支架轉接單元91與所述反力外引支架13連接，所述震動源轉接單元93更與所述工件台驅動電機或遮罩台驅動電機連接，用於將工件台5或遮罩台2產生的反作用力經反力外引支架13傳遞至地基6上。
在本申請實施例中，所述解耦單元92位於所述支架轉接單元91和所述反力衰減單元之間。所述解耦單元92較佳為疊層橡膠，通過所述解耦單元92可以隔絕來自地基6的振動。
較佳地，所述反力衰減單元包括連接塊94、反力外引阻尼單元95、反力外引彈簧單元96和轉接臂97，所述連接塊94與所述支架轉接單元91連接，所述反力外引阻尼單元95的兩端分別與所述連接塊94和震動源轉接單元93連接，以實現對運動台反作用力的衰減，所述反力外引彈簧單元96的兩端分別與所述連接塊94和轉接臂97的一端連接，所述轉接臂97的另一端與震動源轉接單元93連接。
較佳地，所述反力外引彈簧單元96通過彈簧導向柱98安裝於所述連接塊94上。
較佳地，所述主基板4上更設有與所述工件台5對應的工件台測量系統16，用於測量工件台5的位置訊息。
結合參考第1圖至第4圖，第4圖為反力外引機構9與工件台5的安裝示意圖，第4圖中工件台驅動電機15的定子通過導軌固定在工件台大理石51上，可沿水平第二方向滑動(在此為Y向)，震動源轉接單元93固定在工件台驅動電機15的定子上，多個所述反力外引彈簧單元96通過轉接臂97和連接塊94實現並聯結構，以實現工件台驅動電機15定子的複位；所述反力外引阻尼單元95通過震動源轉接單元93和連接塊94兩端固定，以實現對工件台5(傳輸來的)反作用力的衰減；所述解耦單元92通過Y向的大剛度，將工件台5長行程運動方向的Y向作用反力和其它方向實現解耦，並將Y向電機作用反力引出去，同時，更隔絕來自地基6的振動。通過上述部件的組合可以實現工件台5的Y向反作用力外 引，減小減振器8的設計難度，減小了運動反力對工件台測量系統16的影響，且在Y向上單側安裝，占地空間小，裝拆方便。
本發明更提供一種反力外引機構9，包括依次連接的反力外引支架13、反力衰減單元和震動源轉接單元93，所述震動源轉接單元93與一震動源相連，所述反力外引支架13與地基6相連，所述反力外引機構9用於將所述震動源的震動力削減並且隔絕來自地基6的振動。
進一步的，所述反力外引機構9更包括支架轉接單元91及解耦單元92，所述支架轉接單元91與所述反力外引支架13連接，所述解耦單元92位於所述支架轉接單元91和所述反力衰減單元之間，所述解耦單元92用於隔絕來自地基6的振動。
較佳地，所述反力衰減單元包括連接塊94、反力外引阻尼單元95、反力外引彈簧單元96和轉接臂97，所述連接塊94與所述支架轉接單元91連接，所述反力外引阻尼單元95的兩端分別與所述連接塊94和震動源轉接單元93連接，以實現對運動台反作用力的衰減，所述反力外引彈簧單元96的兩端分別與所述連接塊94和轉接臂97的一端連接，所述轉接臂97的另一端與震動源轉接單元93連接。
較佳地，所述反力外引彈簧單元96通過彈簧導向柱98安裝於所述連接塊94上。
本發明更提供一種裝有如上所述反力外引機構9的電機裝置，包括所述反力外引機構9和運動模組，所述反力外引機構9與所述運動模組連接，所述反力外引機構9更和所述地基6相連，所述反力外引機構9用於將所述運動模組的震動力削減並且隔絕來自地基6的振動。
較佳地，所述運動模組包括定子和動子，所述反力外引機構9與所述定子相連。
綜上所述，本發明提供的反力外引機構、電機裝置以及光刻機，該光刻機包括照明單元1、遮罩台2、投影物鏡3、主基板4、工件台5和主吊框7，所述照明單元1和遮罩台2設於所述主基板4上，所述投影物鏡3設於所述遮罩台2和所述工件台5之間，所述主吊框7設於一地基6上方，所述工件台5和主基板4設於所述主吊框7上，所述主吊框7和地基6之間設有減振器8，所述工件台5的其中一側與所述地基6之間以及所述遮罩台2的其中一側與所述地基6之間分別設有反力外引機構9，所述反力外引機構9用於將所述工件台5或所述遮罩台2的震動力削減並且隔絕來自地基6的振動。通過在工件台5和遮罩台2的其中一側設置反力外引機構9，將該兩個運動台運動方向的反力引到地基6上，而不將地基6的振動傳到運動臺上，減少了反力造成整機振動；大大降低了整機框架及運動台系統的設計製造難度，提高了運動台的控制精度，有效降低了減振器8的需求，降低了減振器8的開發難度以及開發成本；採用吸振裝置11對照明支架10的局部模態進行減振，效果明顯，結構簡單，相對於增加框架本身的模態剛度，大大降低了設計難度和加工製造成本；本發明的反力外引機構9安裝及維護空間小，結構輕巧、簡單，安裝拆卸方便。
雖然說明書中對本發明的實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為提示，不應限定本發明的保護範圍。在不脫離本發明宗旨的範圍內進行各種省略、置換和變更均應包含在本發明的保護範圍內。
1:照明單元
10:照明支架
11:吸振裝置
12:遮罩台支架
13:反力外引支架
14:遮罩台測量系統
16:工件台測量系統
2:遮罩台
3:投影物鏡
4:主基板
5:工件台
6:工件台大理石
7:主吊框
8:減振器
9:反力外引機構

Claims (18)

  1. 一種反力外引機構，其包括依次連接的反力外引支架、反力衰減單元和震動源轉接單元，該震動源轉接單元與一震動源相連，該反力外引支架與一地基相連，該反力衰減單元用於實現反作用力的衰減，該反力外引機構用於將該震動源的震動力削減並且隔絕來自地基的振動；其中該反力外引機構更包括支架轉接單元及解耦單元，該支架轉接單元與該反力外引支架連接，該解耦單元位於該支架轉接單元和該反力衰減單元之間，該解耦單元用於隔絕來自地基的振動；其中該反力衰減單元包括連接塊、反力外引阻尼單元、反力外引彈簧單元和轉接臂，該連接塊與該支架轉接單元連接，該反力外引阻尼單元的兩端分別與該連接塊和該震動源轉接單元連接，該反力外引彈簧單元的兩端分別與該連接塊及該轉接臂的一端連接，該轉接臂的另一端與該震動源轉接單元連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之反力外引機構，其中該反力外引彈簧單元通過彈簧導向柱安裝於該連接塊上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之反力外引機構，其中該反力衰減單元更包括預緊安裝架，該反力外引彈簧單元通過預緊安裝架安裝於該轉接臂上，該預緊安裝架使得該反力外引彈簧單元和該轉接臂預緊。
  4. 一種裝有如申請專利範圍第1至3項中之任一項所述之反力外引機構的電機裝置，該電機裝置包括該反力外引機構和運動模組，該反力外引機構與該運動模組連接，該反力外引機構更和一地基相連，該反力外引機構用於將該運動模組的震動力削減 並且隔絕來自地基的振動，該運動模組作為震動源。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電機裝置，其中該運動模組包括定子和動子，該反力外引機構與該定子相連。
  6. 一種光刻機，包括照明單元、遮罩台、投影物鏡、主基板、工件台和主吊框，其中該照明單元和該遮罩台設於該主基板上，該投影物鏡設於該遮罩台和該工件台之間，該主吊框設於一地基上方，該工件台和該主基板設於該主吊框上，該主吊框和該地基之間設有減振器，該工件台的其中一側與該地基之間或該遮罩台的其中一側與該地基之間設有反力外引機構，該反力外引機構用於將該工件台或該遮罩台的震動力削減並且隔絕來自地基的振動；其中該反力外引機構包括反力外引支架，該反力外引支架與該地基相連；其中該光刻機更包括與該工件台連接的工件台驅動電機以及與該遮罩台連接的遮罩台驅動電機，該反力外引機構其中一端與該工件台驅動電機或該遮罩台驅動電機連接，另一端與該地基連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光刻機，其中該主基板上設有照明支架，該照明單元設於該照明支架上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光刻機，其中該照明支架的側面設有吸振裝置，該吸振裝置用於對該照明支架的局部模態進行減震。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光刻機，其中該吸振裝置包括吸振裝置支板、吸振塊和吸振裝置阻尼單元，該吸振裝置支板水平固定在該照明支架的側面，該吸振裝置阻尼單元與該照明支架的側面貼緊，該吸振塊底部通過頂絲支承在該吸振裝置支板 上，該吸振塊的側面通過吸振裝置預緊螺釘、吸振裝置彈簧單元和該吸振裝置阻尼單元固定在該照明支架的側面。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之光刻機，其中該主基板上設有遮罩台支架，該遮罩台設於該遮罩台支架上。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光刻機，其中該遮罩台支架上更設有遮罩台測量系統。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之光刻機，其中該反力外引機構更包括依次連接的支架轉接單元、解耦單元、反力衰減單元和震動源轉接單元，該支架轉接單元與該反力外引支架連接，該震動源轉接單元更與該工件台驅動電機或遮罩台驅動電機連接，該解耦單元位於該支架轉接單元和該反力衰減單元之間，該解耦單元用於隔絕來自地基的振動。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之光刻機，其中該反力衰減單元包括連接塊、反力外引阻尼單元、反力外引彈簧單元和轉接臂，該連接塊與該支架轉接單元連接，該反力外引阻尼單元的兩端分別與該連接塊和該震動源轉接單元連接，該反力外引彈簧單元的兩端分別與該連接塊和該轉接臂的一端連接，該轉接臂的另一端與該震動源轉接單元連接。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光刻機，其中該反力外引彈簧單元通過彈簧導向柱安裝於該連接塊上。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之光刻機，其中該反力衰減單元更包括預緊安裝架，該反力外引彈簧單元通過預緊安裝架安裝於該轉接臂上，該預緊安裝架使得該反力外引彈簧單元和該轉接臂預緊。
  16. 如申請專利範圍第6項所述之光刻機，其中一個該反力外引機構與該遮罩台連接，與該遮罩台連接的該反力外引機構設於該遮罩台沿水平第一方向的一側。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光刻機，其中兩個該反力外引機構與該工件台連接，與該工件台連接的兩個該反力外引機構分別設於該工件台沿水平第二方向的一側。
  18. 如申請專利範圍第6項所述之光刻機，其中該主基板上更設有與該工件台對應的工件台測量系統。
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