重力補償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種重力補償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光刻機中，工件臺和掩模臺的微動臺采用低剛性的重力補償裝置來支撐，可以 避免采用電機支撐造成的劇烈發(fā)熱，同時隔離傳遞到微動臺的振動，提高微動臺的定位精 度。
[0003] 目前，采用的一種囊式重力補償裝置支撐的微動臺，其包括：氣室、活塞、支撐板和 氣動閥，其中，所述氣室用于支撐所述活塞，所述支撐板用于支撐微動臺，位于所述活塞上 方，并與所述活塞固定連接；所述氣動閥與第一氣室相連通，調(diào)節(jié)第一氣室氣壓。該裝置具 有成本低、垂向高度低的優(yōu)點，但其水平向的剛度較大，存在以下技術(shù)問題：
[0004] 1.當(dāng)微動板的頻率小于150Hz時，Ry和Rz無法實現(xiàn)閉環(huán)，后續(xù)重新修改微動板， 必須將其一階結(jié)構(gòu)頻率提高到320Hz，才能實現(xiàn)Ry和Rz的正常閉環(huán)，增大了設(shè)計成本；
[0005] 2.剛度反力過大，導(dǎo)致Rz電機推力不足，Rz的行程達(dá)不到指標(biāo)，需重選電機；
[0006] 3.大推力的電機增大了微動臺的質(zhì)量，降低了微動臺的結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種重力補償裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中重力補償裝置水平向剛度較大 的問題。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種重力補償裝置，用于支撐光刻機中工件臺 和掩模臺的微動臺，包括：底座、活塞、護(hù)套、擺機構(gòu)、氣囊結(jié)構(gòu)和負(fù)載板；其中，所述底座中 設(shè)有氣室，用于支撐位于所述氣室頂部的活塞；護(hù)套套設(shè)在活塞上并與底座剛性連接；所 述氣囊結(jié)構(gòu)連接在活塞與護(hù)套之間，與所述擺機構(gòu)串聯(lián)；所述擺機構(gòu)連接在負(fù)載板與活塞 之間。
[0009] 作為優(yōu)選，所述擺機構(gòu)包括剛性桿、柔性桿和連接板；其中，所述負(fù)載板通過剛性 桿與所述連接板連接，所述連接板通過柔性桿與活塞連接。
[0010] 作為優(yōu)選，所述連接板為圓環(huán)狀。
[0011] 作為優(yōu)選，所述剛性桿設(shè)有3~4根，對稱設(shè)置在同一圓周上。
[0012] 作為優(yōu)選，所述柔性桿設(shè)有3~4根，對稱設(shè)置在同一圓周上。
[0013] 作為優(yōu)選，所述柔性桿和剛性桿間隔設(shè)置在同一圓周上。
[0014] 作為優(yōu)選，所述柔性桿的直徑范圍為0· 5mm~10mm。
[0015] 作為優(yōu)選，所述柔性桿采用不銹鋼或彈簧鋼。
[0016] 作為優(yōu)選，所述氣囊結(jié)構(gòu)的支撐面與活塞的運動方向垂直或平行。
[0017] 作為優(yōu)選，所述底座與護(hù)套之間設(shè)置有密封圈。
[0018] 本發(fā)明還提供一種重力補償裝置，用于支撐光刻機中工件臺和掩模臺的微動臺， 包括：底座、活塞、護(hù)套、擺機構(gòu)、氣囊結(jié)構(gòu)和負(fù)載板；其中，所述底座中設(shè)有氣室，用于支撐 位于所述氣室頂部的活塞；護(hù)套套設(shè)在活塞上并與底座剛性連接；所述氣囊結(jié)構(gòu)連接在活 塞與護(hù)套之間；所述擺機構(gòu)包括剛性桿、柔性桿和連接板，其中，所述負(fù)載板通過剛性桿與 所述連接板連接，所述連接板通過柔性桿與活塞連接。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明在負(fù)載板與活塞之間增設(shè)了擺機 構(gòu)，用于將負(fù)載的重力通過擺機構(gòu)傳遞到活塞上；根據(jù)彈簧串聯(lián)原理，兩個串聯(lián)彈簧的剛度 小于其中任意一個彈簧的剛度，因此，將擺機構(gòu)與氣囊結(jié)構(gòu)互聯(lián)，可以同時實現(xiàn)本發(fā)明的重 力補償裝置的垂向和水平向的低剛度。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明一【具體實施方式】中重力補償裝置的立體示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明一【具體實施方式】中重力補償裝置的剖面圖；
[0022] 圖3~4分別為本發(fā)明一【具體實施方式】中氣囊結(jié)構(gòu)與活塞以及護(hù)套的關(guān)系示意 圖。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精 準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0024] 如圖1~2所示，本發(fā)明提供的重力補償裝置，用于支撐光刻機中工件臺和掩模臺 的微動臺，包括：底座100、活塞200、護(hù)套300、擺機構(gòu)500、氣囊結(jié)構(gòu)600和負(fù)載板400 ;其 中，所述底座100中設(shè)有氣室110,用于支撐位于所述氣室110頂部的活塞200 ;護(hù)套300套 設(shè)在活塞200上并與底座100剛性連接；所述氣囊結(jié)構(gòu)600連接在活塞200與護(hù)套300之 間，與所述擺機構(gòu)500串聯(lián)；所述擺機構(gòu)500連接在負(fù)載板400與活塞200之間。通過在負(fù) 載板400與活塞200之間增設(shè)了擺機構(gòu)500,用于將負(fù)載的重力通過擺機構(gòu)500傳遞到活 塞200上；根據(jù)彈簧串聯(lián)原理，兩個串聯(lián)彈簧的剛度小于其中任意一個彈簧的剛度，因此， 將擺機構(gòu)500與氣囊結(jié)構(gòu)600互聯(lián)，可以同時實現(xiàn)本發(fā)明的重力補償裝置的垂向和水平向 的低剛度。
[0025] 請繼續(xù)參照圖1~2,所述擺機構(gòu)500包括剛性桿510、柔性桿530和連接板520 ; 其中，所述負(fù)載板400通過剛性桿510與所述連接板520連接，所述連接板520通過柔性桿 530與活塞200連接。具體地，負(fù)載采用螺紋連接在負(fù)載板400上。負(fù)載的重力通過剛性桿 510傳遞到連接板520上，連接板520的重力通過柔性桿530懸掛到活塞200上?；钊?00 之上的負(fù)載重力支撐在氣囊結(jié)構(gòu)600密封的高壓空氣之上。
[0026] 請重點參照圖3~4,氣囊結(jié)構(gòu)600安裝在護(hù)套300和活塞200之間，實現(xiàn)氣室110 的密封。所述氣囊結(jié)構(gòu)600與活塞200有兩種設(shè)置方式。一種如圖3所示，所述氣囊結(jié)構(gòu) 600的支撐面與活塞200的運動方向平行，此時重力補償裝置具有較大的半徑。另一種如圖 4所示，將氣囊結(jié)構(gòu)600的支撐面與活塞200的支撐面垂直，可以降低重力補償裝置的水平 向尺寸。
[0027] 在氣室110內(nèi)部充滿高壓空氣，氣囊結(jié)構(gòu)600膨脹形成皺褶狀，實現(xiàn)活塞200的垂 向運動導(dǎo)向。在充氣狀態(tài)時，氣囊結(jié)構(gòu)600水平向具有較高的剛度，垂向通過增大氣室體積 具有較低的剛度，垂向的結(jié)構(gòu)模態(tài)在5Hz以內(nèi)。擺機構(gòu)500的水平向剛度較低，垂向剛度 大，其水平向的結(jié)構(gòu)模態(tài)小于5Hz。根據(jù)彈簧串聯(lián)原理，兩個串聯(lián)彈簧的剛度小于其中任意 一個彈簧的剛度。這樣，采用氣囊結(jié)構(gòu)600和擺機構(gòu)500串聯(lián)的方案，實現(xiàn)重力補償裝置的 垂向和水平向的低剛度。
[0028] 較佳的，所述底座100與護(hù)套300之間設(shè)置有密封圈700,實現(xiàn)氣室110的完全密 封。進(jìn)一步的，所述底座100上還設(shè)置有進(jìn)氣口 120,外部氣源通過該進(jìn)氣口 120對氣室110 充氣。
[0029] 通過增大氣室110的體積，可實現(xiàn)重力補償裝置的垂向的低剛度。其垂向剛度的 計算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種重力補償裝置，用于支撐光刻機中工件臺和掩模臺的微動臺，其特征在于，包 括：底座、活塞、護(hù)套、擺機構(gòu)、氣囊結(jié)構(gòu)和負(fù)載板；其中，所述底座中設(shè)有氣室，用于支撐位 于所述氣室頂部的活塞；護(hù)套套設(shè)在活塞上并與底座剛性連接；所述氣囊結(jié)構(gòu)連接在活塞 與護(hù)套之間，與所述擺機構(gòu)串聯(lián)；所述擺機構(gòu)連接在負(fù)載板與活塞之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的重力補償裝置，其特征在于，所述擺機構(gòu)包括剛性桿、柔性桿和 連接板；其中，所述負(fù)載板通過剛性桿與所述連接板連接，所述連接板通過柔性桿與活塞連 接。
3. 如權(quán)利要求2所述的重力補償裝置，其特征在于，所述連接板為圓環(huán)狀。
4. 如權(quán)利要求2所述的重力補償裝置，其特征在于，所述剛性桿設(shè)有3~4根，對稱設(shè) 置在同一圓周上。
5. 如權(quán)利要求2所述的重力補償裝置，其特征在于，所述柔性桿設(shè)有3~4根，對稱設(shè) 置在同一圓周上。
6. 如權(quán)利要求2所述的重力補償裝置，其特征在于，所述柔性桿和剛性桿間隔設(shè)置在 同一圓周上。
7. 如權(quán)利要求2所述的重力補償裝置，其特征在于，所述柔性桿的直徑范圍為0. 5mm~ 10mnin
8. 如權(quán)利要求2所述的重力補償裝置，其特征在于，所述柔性桿采用不銹鋼或彈簧鋼。
9. 如權(quán)利要求1所述的重力補償裝置，其特征在于，所述氣囊結(jié)構(gòu)的支撐面與活塞的 運動方向垂直或平行。
10. 如權(quán)利要求1所述的重力補償裝置，其特征在于，所述底座與護(hù)套之間設(shè)置有密封 圈。
11. 一種重力補償裝置，用于支撐光刻機中工件臺和掩模臺的微動臺，其特征在于，包 括：底座、活塞、護(hù)套、擺機構(gòu)、氣囊結(jié)構(gòu)和負(fù)載板；其中，所述底座中設(shè)有氣室，用于支撐位 于所述氣室頂部的活塞；護(hù)套套設(shè)在活塞上并與底座剛性連接；所述氣囊結(jié)構(gòu)連接在活塞 與護(hù)套之間；所述擺機構(gòu)包括剛性桿、柔性桿和連接板，其中，所述負(fù)載板通過剛性桿與所 述連接板連接，所述連接板通過柔性桿與活塞連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重力補償裝置，用于支撐光刻機中工件臺和掩模臺的微動臺，包括：底座、活塞、護(hù)套、擺機構(gòu)、氣囊結(jié)構(gòu)和負(fù)載板；其中，所述底座中設(shè)有氣室，用于支撐位于所述氣室頂部的活塞；護(hù)套套設(shè)在活塞上并與底座剛性連接；所述氣囊結(jié)構(gòu)連接在活塞與護(hù)套之間，與所述擺機構(gòu)串聯(lián)；所述擺機構(gòu)連接在負(fù)載板與活塞之間。本發(fā)明通過在負(fù)載板與活塞之間增設(shè)擺機構(gòu)，從而將負(fù)載板上的負(fù)載的重力通過該擺機構(gòu)傳遞到活塞上；根據(jù)彈簧串聯(lián)原理，兩個串聯(lián)彈簧的剛度小于其中任意一個彈簧的剛度，因此，將擺機構(gòu)與氣囊結(jié)構(gòu)互聯(lián)，可以同時實現(xiàn)本發(fā)明的重力補償裝置的垂向和水平向的低剛度。
【IPC分類】G03F7-20
【公開號】CN104698766
【申請?zhí)枴緾N201310670339
【發(fā)明人】廖飛紅, 戴樂薇, 朱岳彬
【申請人】上海微電子裝備有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月10日