工件台与掩模台公用的平衡质量系统及光刻机技术方案

本发明专利技术提出一种工件台与掩模台公用的平衡质量系统，这种平衡质量系统，包括平衡质量体以及平衡质量体防漂及补偿装置，所述平衡质量体包括用于安装工件台系统的平衡质量体的工件台部分、用于安装掩模台系统的平衡质量体的掩模台部分以及平衡质量体的连接部分，所述平衡质量体的工件台部分与所述平衡质量体的掩模台部分通过所述平衡质量体的连接部分连接，所述平衡质量体的工件台部分悬浮支撑于基础框架上，所述平衡质量体的连接部分通过所述平衡质量体防漂及补偿装置与所述基础框架相连，所述平衡质量体防漂及补偿装置靠近整个所述平衡质量体的重心位置设置。本发明专利技术能够节省掩模台系统的外部支架，减小整机的体积和重量，以及较少所需平衡质量的质量，使得整体结构更加紧凑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光刻设备，尤其涉及一种工件台与掩模台公用的平衡质量系统及光刻机。
技术介绍
光刻机的光刻精度和产率高低直接影响着芯片的集成度和制造成本，而产率和光刻精度是一对矛盾体，客户既要系统提高产率，又要改善和提高系统的曝光质量和曝光精度。而光刻机整机系统中的任何微小振动都会干扰并影响到光刻精度，尤其是运动台的驱动反力的影响。平衡质量技术正是在这种条件下出现的。通过平衡质量技术，运动台传递给基础框架的作用力会大幅降低，这在很大程度上减少了光刻机系统的减振难度，避免了运动反力对曝光系统的干扰。当前的运动台平衡质量系统主要有单层和双层两种。ASML公司的Twinscan系列光刻机的工件台采用单层平衡质量系统，具体可以参见2006年04月25日公开的美国专利US7034920，它是利用一层平衡质量框架来平衡长行程电机在X，Y，Rz三个方向上因运动加减速所产生的反作用力，并采用两组五连杆装置实现工件台平衡质量系统与基础框架间的物理连接。两组五连杆装置可以完成工件台平衡质量系统的初始化回零，以及运动模式下对工件台平衡质量系统跟踪补偿作用。不过，两组五连杆机构拥有四个控制电机，四个电机联合一体跟踪控制X，Y，Rz三个自由度，系统需解耦，控制策略复杂。Nikon公司的Tandem双台系统采用双层平衡质量系统，具体可以参见2005年04月26日公开的美国专利US6885430，它采用两层平衡质量分别平>衡长行程电机在X，Y，Rz三个方向上加减速运动时所产生的运动反力；顶层平衡质量用来平衡一个线性运动方向（X或Y）和Rz向上所产生的运动反力，顶层平衡质量体与底层平衡质量体间通过补偿电机连接，用以实现顶层两个平衡质量体的同步运动以及纠偏和补偿作用，该补偿电机为一直线电机。底层平衡质量体则用来平衡另外一个线性运动方向上（Y或X）所产生的运动反力。Tandem双层平衡质量系统采用三个独立的直线电机用来实现工件台平衡质量系统与基础框架间的连接作用，直线电机的定子安装在基础框架上，动子安装在工件台底层平衡质量系统上。三个直线电机联合起来可以完成工件台平衡质量系统的初始化回零，以及运动模式下对工件台平衡质量系统的跟踪补偿作用。三个直线电机可以对X，Y，Rz三个自由度的独立控制，不存在运动耦合问题，系统无需解耦，控制策略简单。该直线电机是Nikon公司特别开发的具有侧向间隙和位移的直线电机，普通直线电机不具有这种功能。因此当前的光刻机平衡质量典型代表系统分别为ASML公司的Twinscan平台和Nikon公司的Tandem平台，不管是Twinscan平台还是Tandem平台，依托这种平台的光刻机的工件台和掩模台均是使用独立的平衡质量系统，这是这两种平台的共同特点，均具有如下缺点：（1）整机结构不够紧凑；（2）需要掩模台系统的外部支架，整机的体积和重量比较大；（3）两个独立的平衡质量体之和比较大。因此，如何提供一种整体结构更加紧凑、体积更小的平衡质量系统及光刻机是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种平衡质量系统及光刻机，能够节省掩模台系统的外部支架，减小整机的体积和重量，以及较少所需平衡质量的质量，使得整体结构更加紧凑。为了达到上述的目的，专利技术采用如下技术方案：一种平衡质量系统，包括平衡质量体以及平衡质量体防漂及补偿装置，所述平衡质量体包括用于安装工件台系统的平衡质量体的工件台部分、用于安装掩模台系统的平衡质量体的掩模台部分以及平衡质量体的连接部分，所述平衡质量体的工件台部分与所述平衡质量体的掩模台部分通过所述平衡质量体的连接部分连接，所述平衡质量体的工件台部分悬浮支撑于基础框架上，所述平衡质量体的连接部分通过所述平衡质量体防漂及补偿装置与所述基础框架相连，所述平衡质量体防漂及补偿装置安装在靠近整个所述平衡质量体的重心位置处。优选的，在上述的平衡质量系统中，还包括反质量运动系统，所述反质量运动系统包括反质量支撑框架以及反质量运动体，所述反质量支撑框架与所述平衡质量体的连接部分固定连接，所述反质量运动体能够沿着支撑框架上下运动，用以补偿运动台系统重心的实时变化以及补偿该运动台平衡质量系统的倾覆力矩。优选的，在上述的平衡质量系统中，所述防漂及补偿装置与所述平衡质量体的重心位置相对应。本专利技术还公开了一种光刻机，包括照明系统、基础框架、主减振单元、安装有物镜的主基板、用于装载曝光光阻载体的工件台系统、用于装载曝光图形载体的掩模台系统以及如上所述的平衡质量系统，所述主基板通过所述主减振单元安装于所述基础框架上，所述工件台系统悬浮支撑于所述平衡质量体的工件台部分上，所述掩模台系统悬浮支撑于所述平衡质量体的掩模台部分上，所述照明系统将所述曝光图形载体上的图形经过所述物镜投影到所述装载曝光光阻载体上。优选的，在上述的光刻机中，所述工件台系统包括工件台粗动台气浮、工件台粗动台、工件台长行程驱动电机以及用于支撑所述曝光光阻载体的工件台微动台，所述工件台粗动台通过所述工件台粗动台气浮悬浮支撑于所述平衡质量体的工件台部分上，所述工件台微动台设置于粗动台上，所述工件台粗动台通过所述长行程驱动电机与所述平衡质量体的工件台部分连接。优选的，在上述的光刻机中，所述掩模台系统包括掩模台长行程驱动电机、掩模台粗动台、掩模台粗动台气浮以及用于吸附曝光图形载体的掩模台微动台，所述掩模台粗动台通过所述掩模台粗动台气浮悬浮支撑于所述平衡质量体的掩模台部分上，所述掩模台微动台设置于所述粗动台上，所述掩模台粗动台通过掩模台长行程驱动电机与平衡质量体的掩模台部分连接。优选的，在上述的光刻机中，还包括工件台位置测量系统，所述工件台位置测量系统包括工件台干涉仪、工件台垂向反射镜以及主基板垂向反射镜，所述工件台干涉仪与所述主基板固定连接，所述主基板垂向反射镜安装于所述主基板的下方，所述工件台垂向反射镜安装于所述工件台微动台的侧面，所述工件台干涉仪通过将工件台干涉仪水平向测量光束射在工件台微动台上以及工件台干涉仪水平向参考光束射在物镜上来测量工件台系统与所述物镜的水平向位置关系，所述工件台干涉仪通过将工件台干涉仪垂向测量光束射到工件台垂向反射镜后，经反射至主基板垂向反射镜来测量所述工件台微动台与所述物镜的垂向位置关系。优选的，在上述的光刻机中，还包括掩模台位置测量系统，所述掩模台位置测量系统包括掩模台干涉仪以及用于反射掩模台干涉仪垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件台与掩模台公用的平衡质量系统，其特征在于，包括平衡质量体
以及平衡质量体防漂及补偿装置，所述平衡质量体包括用于安装工件台系
统的平衡质量体的工件台部分、用于安装掩模台系统的平衡质量体的掩模
台部分以及平衡质量体的连接部分，所述平衡质量体的工件台部分与所述
平衡质量体的掩模台部分通过所述平衡质量体的连接部分连接，所述平衡
质量体的工件台部分悬浮支撑于基础框架上，所述平衡质量体的连接部分
通过所述平衡质量体防漂及补偿装置与所述基础框架相连，所述平衡质量
体防漂及补偿装置靠近整个所述平衡质量体的重心位置设置。
2.根据权利要求1所述的工件台与掩模台公用的平衡质量系统，其特征在于，
还包括反质量运动系统，所述反质量运动系统包括反质量支撑框架以及反
质量运动体，所述反质量支撑框架与所述平衡质量体的连接部分固定连接，
所述反质量运动体能够沿着所述反质量支撑框架上下运动，用以补偿重心
的实时变化以及补偿该平衡质量系统的倾覆力矩。
3.根据权利要求1所述的工件台与掩模台公用的平衡质量系统，其特征在于，
所述防漂及补偿装置设置在所述平衡质量体的重心位置。
4.一种光刻机，其特征在于，包括照明系统、基础框架、主减振单元、安装
有物镜的主基板、用于装载曝光光阻载体的工件台系统、用于装载曝光图
形载体的掩模台系统以及如权利要求1-3中任意一项所述的工件台与掩模
台公用的平衡质量系统，所述主基板通过所述主减振单元安装于所述基础
框架上，所述工件台系统悬浮支撑于所述平衡质量体的工件台部分上，所
述掩模台系统悬浮支撑于所述平衡质量体的掩模台部分上，所述照明系统
将所述曝光图形载体上的图形经过所述物镜投影到所述装载曝光光阻载体
上。
5.根据权利要求4所述的光刻机，其特征在于，所述工件台系统包括工件台
粗动台气浮、工件台粗动台、工件台长行程驱动电机以及用于支撑所述曝

\t光光阻载体的工件台微动台，所述工件台粗动台通过所述工件台粗动台气
浮悬浮支撑于所述平衡质量体的工件台部分上，所述工件台微动台设置于
粗动台上，所述工件台粗动台通过所述长行程驱动电机与所述平衡质量体
的工件台部分连接。
6.根据权利要求4所述的光刻机，其特征在于，所述掩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天明，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：