光刻機運動臺反力抵消裝置及應用其的光刻的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光刻機運動臺反力抵消裝置及應用其的光刻機。光刻機運動臺反力抵消裝置包括反力框架、配重塊、阻尼元件以及彈性元件。配重塊設置于光刻機運動臺電機定子的一端。阻尼元件一端連接于電機定子的一端，另一端連接于反力框架。彈性元件設置于電機定子的兩端。電機定子設置在滑塊上，滑塊設置在運動臺大理石之上的固定直線導軌上，滑塊帶動電機定子沿固定直線導軌做直線運動。當電機定子與滑塊、配重塊一起在電機驅(qū)動反力作用下沿導軌做直線運動時，電機定子將會沿反力方向運動，其動能在配重塊與阻尼元件的作用下逐漸衰減。本發(fā)明公開的光刻機運動臺反力抵消裝置緩沖行程小，并可達到衰減運動臺反力的效果。
【專利說明】光刻機運動臺反力抵消裝置及應用其的光刻機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反力抵消技術(shù)，尤其涉及一種光刻機運動臺反力抵消裝置及應用其的光刻機。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻是半導體制造過程中一道非常重要的工序，它是將一系列掩模版上的芯片圖形通過曝光依次轉(zhuǎn)移到硅片相應層上的工藝過程，被認為是大規(guī)模集成電路制造中的核心步驟。半導體制造中一系列復雜而耗時的光刻工藝主要由相應的光刻機來完成。
[0003]光刻機中的硅片臺主要作用為承載硅片、并攜帶硅片在投影物鏡下完成與掩模臺相匹配的曝光運動。當硅片臺和掩模臺在整機內(nèi)部框架之內(nèi)時，兩個運動臺的運動反力將直接作用于內(nèi)部框架，從而造成整個內(nèi)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。
[0004]美國專利US5844664和US5953105將運動臺電機定子放在外部框架，運動臺曝光時所產(chǎn)生的反作用力將直接通過與外部框架的連接作用于外部框架，從而減少對光刻機內(nèi)部框架的沖擊影響。然而該種方案對整機框架和運動臺的結(jié)構(gòu)設計均提出較高的要求，在一定程度上降低了運動臺的模塊化設計程度，運動臺與整機的集成工藝將比較復雜。
[0005]專利W02008/129762A1給出的工件臺結(jié)構(gòu)方案中，將配置在兩個方向的長行程驅(qū)動電機的定子均放置在光刻機的基礎(chǔ)框架上，而其微動臺部分則通過一個垂向氣力可以在內(nèi)部框架提供的大理石平臺上做無摩擦運動，從而將長行程運動部分和微動臺部分放置在相互隔離的兩個框架上，減少了對光刻機內(nèi)部框架的沖擊。然而，此種工件臺結(jié)構(gòu)較為復雜，并且其垂向高度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種光刻機運動臺反力抵消裝置及應用其的光刻機，能夠解決上述技術(shù)問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的光刻機運動臺反力抵消裝置包括反力框架、配重塊、阻尼元件以及彈性元件。反力框架設置于光刻機基礎(chǔ)框架上。配重塊設置于光刻機運動臺電機定子的一端。阻尼元件一端連接于電機定子的一端，另一端連接于反力框架。彈性元件一端連接于電機定子，另一端連接于反力框架。彈性元件設置在電機定子的兩端。電機定子設置在滑塊上，滑塊設置在運動臺大理石之上的固定直線導軌上，滑塊帶動電機定子沿固定直線導軌做直線運動。當電機定子與滑塊、配重塊一起在電機驅(qū)動反力作用下沿固定直線導軌做直線運動時，電機定子與滑塊、配重塊的動能在配重塊與阻尼元件的作用下逐漸衰減，在電機定子停止運動后，電機定子在彈性元件的作用下回復至初始位置。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，阻尼元件與彈性元件通過反力框架將力傳遞至基礎(chǔ)框架。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，光刻機運動臺反力抵消裝置還包括第一位移測量元件與第二位移測量元件。第一位移測量元件位于電子定子與運動臺電機動子之間，用于測量電機定子與運動臺電機動子之間的相對位移。第二位移測量元件位于電機動子與運動臺大理石之間，用于測量電機動子與運動臺大理石之間的相對位移。
[0010]本發(fā)明還提供了一種光刻機，包括基礎(chǔ)框架、內(nèi)部框架、曝光系統(tǒng)、運動臺以及前述任一實施例提供的光刻機運動臺反力抵消裝置。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，曝光系統(tǒng)和運動臺都設置在內(nèi)部框架內(nèi)。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，基礎(chǔ)框架與內(nèi)部框架之間設置有減震器。
[0013]本發(fā)明提供的光刻機運動臺反力抵消裝置，通過在電機定子上配置配重塊，并配合與反力框架相連接的彈性元件和阻尼元件，達到衰減運動臺反力的效果，同時降低了對整機框架和運動臺的設計要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一較佳實施例的光刻機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明一較佳實施例的光刻機運動臺反力抵消裝置的主視圖；
[0016]圖3是本發(fā)明一較佳實施例的光刻機運動臺反力抵消裝置的俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
[0018]圖1是本發(fā)明一較佳實施例的光刻機的結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖1。在本實施例中，光刻機包括基礎(chǔ)框架1、減震器2以及內(nèi)部框架3、硅片臺4、投影物鏡5、掩模臺6、光刻機運動臺反力抵消裝置7、電機動子14 (參見圖2)以及電機定子15 (參見圖2)。
[0019]在本實施例中，基礎(chǔ)框架I可為整個系統(tǒng)提供安裝的基礎(chǔ)。減震器2設置于基礎(chǔ)框架I與內(nèi)部框架3之間。如此，可隔離來自基礎(chǔ)框架I的振動,減少對內(nèi)部框架3的沖擊影響。
[0020]在本實施例中，硅片臺4、投影物鏡5以及用于承載掩模的掩模臺6皆可設置于內(nèi)部框架3上。硅片臺4可用于承載硅片并帶動硅片相對內(nèi)部框架3運動，以在投影物鏡5下完成與掩模臺6相匹配的曝光運動。
[0021]在本實施例中，光刻機運動臺反力抵消裝置7可設置于基礎(chǔ)框架I上并連接電機定子15。如此，驅(qū)動硅片臺4運動的電機定子15所受的驅(qū)動反力將直接作用于光刻機運動臺反力抵消裝置7之上，這樣一方面可直接減小反作用力對內(nèi)部框架3的沖擊，另一方面亦可降低減震器2補償硅片臺4運動反力的性能要求，從而可以保證整機內(nèi)部框架中所有部件處在較小的振動環(huán)境中。關(guān)于光刻機運動臺反力抵消裝置7的具體結(jié)構(gòu)可參見圖2與圖3。
[0022]圖2是本發(fā)明一較佳實施例的光刻機運動臺反力抵消裝置的主視圖。圖3是本發(fā)明一較佳實施例的光刻機運動臺反力抵消裝置的俯視圖。請參考圖2與圖3。在本實施例中，光刻機的內(nèi)部框架3上可進一步設置運動臺大理石8，其沿Y向的兩側(cè)可分別具有一個X向滑軌17。如此，硅片臺4可在電機動子14和電機定子15的相互作用下，在運動臺大理石8之上沿兩側(cè)的X向滑軌17在X向做無摩擦地掃描或步進運動。[0023]在本實施例中，光刻機運動臺反力抵消裝置7可包括彈性元件9、導軌10、滑塊11、第一位移測量元件12、第二位移測量元件13、阻尼元件16、配重塊18以及反力框架19。然而，本發(fā)明對此不作任何限制。
[0024]在本實施例中，導軌10可沿X向設置于底座的運動臺大理石8上,而滑塊11則連接電機定子15的底部，并可滑動地設置于導軌10。如此，當硅片臺4在電機驅(qū)動力作用下沿X向滑軌17在X向運動時，電機定子15及滑塊11、配重塊18則可在電機驅(qū)動反力作用下通過滑塊11沿導軌10同時做X向的無摩擦直線運動。在本實施例中，由于電機定子15是通過滑塊11和導軌10放置在運動臺大理石8之上，因此不會增加硅片臺和整機框架之間的接口設計難度，硅片臺自身的模塊化程度不會降低。然而，本發(fā)明對此不作任何限制。
[0025]在本實施例中，第一位移測量元件12位于電機動子14與電機定子15之間，第二位移測量元件13位于電機動子14與底座的運動臺大理石8之間。當硅片臺4在電機驅(qū)動力作用下運動時，第一位移測量元件12可用于測量電機定子15與電機動子14之間的相對位移，而第二位移測量元件13可用于測量電機動子14與運動臺大理石8之間的相對位移。如此，結(jié)合第一位移測量器件12和第二位移測量器件13的位移測量結(jié)果，則可以計算得知硅片臺4在整機坐標系中的絕對位置。據(jù)此，電機驅(qū)動軟件能夠準確地計算出每一個位置上的驅(qū)動力大小，從而使電機按照硅片臺4在X向所規(guī)劃的軌跡路線輸出合適的驅(qū)動力。然而，本發(fā)明對此不作任何限制。
[0026]在本實施例中，配重塊18設置于電機定子15上，用以增加沿導軌10運動部件的質(zhì)量，從而增加滑塊11與導軌10之間的摩擦阻力。在此，配重塊18可設置于電機定子15的一端。然而，本發(fā)明對此不作任何限制。在其他實施例中，配重塊18可設置于電機定子15的任意位置。
[0027]在本實施例中，反力框架19可設置于底座的基礎(chǔ)框架I上。然而，本發(fā)明對此不作任何限制。在其他實施例中，亦可不設置此反力框架19。在本實施例中，兩個彈性元件9，例如可為彈簧，可分別連接于電機定子15的兩端。即，兩個彈性元件9分別設置于電機定子15的兩端，且彈性元件9的一端連接電機定子15，另一端連接反力框架19。在初始狀態(tài)下，兩個彈性元件9可皆處于自然狀態(tài)，即未受拉伸亦未受壓縮。當電機定子15沿X向運動時，其中一端的彈性元件9即受到拉伸，另一端的彈性元件9即受到壓縮。如此，當電機定子15停止運動后，即可通過兩個彈性元件9儲存的彈性勢能而回復至初始位置。
[0028]在本實施例中，阻尼元件16可僅設置于電機定子15的一端，且阻尼元件16的一端連接電機定子15的一端，另一端連接于反力框架19。當電機定子15及滑塊11、配重塊18沿X向運動時，通過選擇合適的阻尼系數(shù)，可以在阻尼元件16的緩沖行程內(nèi)有效衰減電機定子15及滑塊11、配重塊18的動能，并可以保證光刻機運動臺反力抵消裝置7在X向的行程相對較小，從而不會因電機定子15在X向的運動行程而使運動臺大理石8的尺寸增加導致光刻機整機在X向尺寸的擴大。另外，由于阻尼元件16的存在，因此來自基礎(chǔ)框架I的振動將在一定程度上得到衰減而不會影響硅片臺自身的運動性能。在此，本發(fā)明對阻尼元件16的個數(shù)不作任何限制。在其他實施例中，可在電機定子15的兩端分別設置一個阻尼元件16。配重塊18和彈性元件9、阻尼元件16參數(shù)的合理搭配可以使電機定子及與之相連部件的運動速度和頻率得到控制。
[0029]以下以電機驅(qū)動硅片臺4沿X正方向運動為例進行說明。當硅片臺4在電機驅(qū)動力作用下沿X正方向運動時，電機定子15以及與其相連接的滑塊11、配重塊18將在電機驅(qū)動反力作用下沿導軌10朝著X負方向做直線運動。此時，阻尼元件16將做相應的伸縮運動。電機定子15及滑塊11、配重塊18連同與其一起沿X負方向運動的部件的動能，會在阻尼元件16的緩沖行程內(nèi)逐漸衰減。在電機定子15停止運動后，其又可在兩個彈性元件9的作用下回復至初始位置。配重塊18、阻尼元件16和彈性元件9的合理配置可以有效控制電機定子15及滑塊11、配重塊18 —起運動的運動速度和頻率。
[0030]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的光刻機運動臺反力抵消裝置，通過在電機定子上配置配重塊，并配合與反力框架相連接的彈性元件和阻尼元件，達到衰減運動臺反力的效果，同時降低了對整機框架和運動臺的設計要求。
[0031]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光刻機運動臺反力抵消裝置，其特征是，包括: 反力框架，設置于光刻機基礎(chǔ)框架上； 配重塊，設置于光刻機運動臺電機定子的一端； 阻尼元件，其一端連接于所述電機定子的一端，另一端連接于所述反力框架；以及 彈性元件，一端連接于所述的電機定子，另一端連接于所述反力框架； 所述彈性元件設置在所述電機定子的兩端； 所述電機定子設置在滑塊上，所述滑塊設置在運動臺大理石之上的固定直線導軌上，所述滑塊帶動所述電機定子沿所述固定直線導軌做直線運動； 其中當所述電機定子與所述滑塊、所述配重塊一起在電機驅(qū)動反力作用下沿所述固定直線導軌做直線運動時，所述電機定子與所述滑塊、所述配重塊的動能在所述配重塊與所述阻尼元件的作用下逐漸衰減，在所述電機定子停止運動后，所述電機定子在所述彈性元件的作用下回復至初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機運動臺反力抵消裝置，其特征是，所述阻尼元件與所述彈性元件通過所述反力框架將力傳遞至基礎(chǔ)框架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻機運動臺反力抵消裝置，其特征是，還包括: 第一位移測量元件，位于所述電機定子與所述運動臺電機動子之間，用于測量所述電機定子與所述運動臺電機動子之間的相對位移；以及 第二位移測量元件，位于所述電機動子與所述運動臺大理石之間，用于測量所述電機動子與所述運動臺大理石之間的相對位移。
4.一種光刻機，其特征是，包括: 基礎(chǔ)框架； 內(nèi)部框架； 曝光系統(tǒng)； 運動臺；以及 如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光刻機運動臺反力抵消裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻機，其特征是，所述曝光系統(tǒng)和所述運動臺都設置在所述內(nèi)部框架內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光刻機，其特征是，所述基礎(chǔ)框架與所述內(nèi)部框架之間設置有減震器。
【文檔編號】G03F7/20GK103472681SQ201210189442
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】秦磊, 朱岳彬, 曹文 申請人:上海微電子裝備有限公司