一种掩模台系统及光刻机技术方案

本发明专利技术公开了一种掩模台系统，所述掩模台系统通过吊框安装在光刻机中，包括掩模台、掩模台底座、掩模台驱动单元、运动控制单元以及缓冲机构，所述缓冲机构固定在所述吊框上并与所述掩模台底座连接，用于削弱因掩模台驱动单元驱动掩模台而作用到掩模台底座上的驱动反力。本发明专利技术通过缓冲机构的机械减振和运动控制单元的系统补偿调控，能够有效降低由于驱动反力引起的掩模台振动，提高了掩模台的运动精度和稳定性，进而提高了光刻机的整机减振性能和动力学性能，维持了光刻装置的套刻和线宽指标，保证了设备的精度和稳定性，同时本发明专利技术还具有质量轻、体积小以及结构可靠等优点。

A Mask System and Lithography Machine

The invention discloses a mask platform system, which is installed in a photolithography machine through a hanger frame, including a mask platform, a mask platform base, a mask platform driving unit, a motion control unit and a buffer mechanism. The buffer mechanism is fixed on the hanger frame and connected with the mask platform base to weaken the effect of the mask platform driven by the mask platform driving unit on the mask platform. The driving force on the base. By means of mechanical vibration reduction of buffer mechanism and system compensation regulation of motion control unit, the vibration of mask table caused by driving reaction can be effectively reduced, the motion accuracy and stability of mask table can be improved, the vibration reduction performance and dynamic performance of lithography machine can be further improved, the marking and linewidth index of lithography device can be maintained, and the accuracy and stability of the equipment can be guaranteed. At the same time, the invention also has the advantages of light weight, small volume and reliable structure.

【技术实现步骤摘要】
一种掩模台系统及光刻机
本专利技术涉及光刻
，尤其是涉及一种掩模台系统及包含该掩模台系统的光刻机。
技术介绍
光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，它是将一系列掩模版上的芯片图形通过曝光依次转移到硅片相应层上的工艺过程，被认为是大规模集成电路制造中的核心步骤。半导体制造中一系列复杂而耗时的光刻工艺主要由相应的光刻机来完成。光刻机是一种通过光刻装置将掩模图案成像在目标基板上的设备，在光刻装置中，掩模台以纳米级精度进行运动。随着产率的提高，光刻机基板尺寸、掩模台的尺寸以及电机驱动力都变得越来越大，同时为了保证精度以及稳定性，要求套刻和线宽、测量框架动态指标、伺服性能指标基本不变，此外，要求光刻机框架内部的振动越小越好。然而，基板尺寸的增大导致掩模台的尺寸和电机驱动反力成倍增加，从而残余振动增加，导致整体减振性能与动力学性能降低、套刻与线宽指标下降，不利于保证设备的精度及稳定性。为抵消光刻机中电机驱动反力产生的振动，通常采用两种方法：平衡质量法和反力外引法。平衡质量法基于动量守恒原理，利用平衡质量抵消电机驱动反力，理论上能消除传递到框架的扰动，但是质量大、体积大，结构上难以实施；反力外引法利用特殊机构将电机驱动反力作用于外部世界，减小对内部世界的干扰，但是需要搭建一个很高的反力外引支柱，以连接地面和反力外引机构，而支柱长度变高导致刚度减弱，难以满足实际生产需求。因此，如何采用更好更有效的方法削弱因掩模台的电机驱动反力而引起的振动以提高掩模台的运动精度和稳定性，这是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种掩模台缓冲装置，以降低掩模台的电机驱动反力引起的振动，提高掩模台的运动精度和稳定性，提高光刻整机的减振性能和动力学性能，维持光刻装置的套刻和线宽指标，提高光刻设备的精度和稳定性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种掩模台系统，通过吊框安装在光刻机中，所述掩模台系统包括掩模台、掩模台底座、掩模台驱动单元及运动控制单元，所述掩模台系统还包括缓冲机构，所述缓冲机构固定在所述吊框上并与所述掩模台底座连接，用于削弱因掩模台驱动单元驱动掩模台而作用到掩模台底座上的驱动反力。可选的，所述缓冲机构包括弹性元件、阻尼器及两套安装组件，所述弹性元件和所述阻尼器平行连接于所述两套安装组件之间，所述两套安装组件分别与所述掩模台底座和所述吊框连接。可选的，所述两套安装组件中与所述掩模台底座连接的一套安装组件包括依次相连的阻尼连接块、第一调整板、第一隔振层及第一连接块，所述两套安装组件中与所述吊框连接的一套安装组件包括依次连接的第二连接块、第二隔振层、第二调整板以及底座，所述弹性元件和阻尼器平行连接于所述第一连接块与所述第二连接块之间，所述阻尼连接块与所述掩模台底座固定，所述底座与所述吊框固定，所述第一调整板调整所述第一隔振层相对所述阻尼连接块的位置，所述第二调整板调整所述第二隔振层相对所述底座的位置。可选的，所述弹性元件的两端通过弹性元件底座固定在所述第一连接块及所述第二连接块的正中间。可选的，所述阻尼器的两端通过转接轴固定在所述第一连接块及所述第二连接块上。可选的，沿所述弹性元件的轴向看去，多个所述阻尼器关于所述弹性元件呈中心对称分布。可选的，所述第一隔振层与第二隔振层均为叠层橡胶。可选的，所述弹性元件为压缩弹簧。可选的，所述掩模台系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述吊框上，用来测量所述吊框的振动加速度信号并反馈给所述运动控制单元，所述运动控制单元根据所述吊框的振动加速度信号调控所述掩模台驱动单元输出的驱动力。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种光刻机，所述光刻机包括至少一套上述掩模台系统。在本专利技术的掩模台系统中，缓冲机构利用具有固有频率的弹性元件进行能量的储存和释放，从而将驱动反力冲击下的高频转化为低频成分，再通过阻尼器的耗能特性抵消掩模台驱动反力，削弱了驱动反力，从而降低了驱动反力引起振动的幅值；进一步地，掩模台系统的运动控制单元根据吊框上加速度传感器的反馈信号调整修正掩模台驱动单元输出的驱动力以补偿吊框的振动，从而消弭掉残留的低频振动，有效地提高了掩模台的运动精度和稳定性，进而提高了光刻机整机的减振性能和动力学性能，有利于维持光刻装置的套刻和线宽指标，保证了设备的精度和稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例一的掩模台系统与吊框连接示意图；图2为本专利技术实施例一的缓冲机构示意图；图3为本专利技术实施例一的吊框振动加速度曲线对比图；图4为本专利技术实施例一的掩模台控制误差曲线对比图；图5为本专利技术实施例一的运动控制单元的控制方法流程图；图6为本专利技术实施例二的掩模台系统与吊框连接示意图；图中，101-吊框，111、112-掩模台，121、122-缓冲机构，131、132-加速度传感器，201-弹性元件，202-弹性元件底座，211-阻尼器，212-转接轴，221-第一连接块，222-第二连接块，231-第一隔振层，232-第二隔振层，241-第一调整板，242-第二调整板，251-阻尼连接块，252-底座。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。专利技术人研究发现：在光刻机中，电机驱动掩模台工作时，对掩模台底座产生反力，尤其是在电机启动时，将出现峰值驱动力，电机驱动反力通过掩模台底座作用到光刻机框架上，从而产生振动，影响了掩模台的测量系统，降低了掩模台的运动性能。而随着产率的提高，光刻机基板尺寸、掩模台的尺寸以及电机驱动力都变得越来越大，常用来抵消电机驱动反力产生振动的方法效果受限：利用平衡质量抵消电机驱动反力的平衡质量法理论上能消除传递到框架的振动，但是质量大、体积大，在实际结构上难以实施；利用特殊机构将电机驱动反力作用于外部世界的反力外引法需要搭建一个很高的反力外引支柱，以连接地面和反力外引机构，但支柱长度较高导致刚度减弱，难以满足需求。为了解决基板尺寸增大导致的掩模台驱动反力、残余振动增加，光刻机整机减振性能和动力学性能下降等一系列技术问题，本专利技术基于反力外引法提出一种掩模台系统。本专利技术的掩模台系统包括缓冲机构和运动控制单元：本专利技术基于反力缓冲频率、阻尼率设计了一缓冲机构，该缓冲机构固定在掩模台底座与吊框之间，利用具有合理固有频率的弹性元件进行能量的储存和释放，从而将掩模台驱动反力冲击下的高频转化为低频成分，再利用阻尼器的耗能特性抵消部分掩模台驱动反力，降低振动幅值；本专利技术还基于加速度前馈的闭环控制策略设计了一运动控制单元，可通过加速度传感器反馈的吊框振动加速度信号调节掩模台驱动单元输出的驱动力，以补偿消弭吊框上残留的低频振动，从而降低掩模台的振动，提高其运动精度和稳定性。实施例一本专利技术提供了一种掩模台系统，如图1所示，该掩模台系统通过吊框101安装在光刻机中，掩模台系统包括掩模台111、掩模台底座、掩模台驱动单元、缓冲机构121以及运动控制单元。其中，掩模台系统通过掩模台底座固定在吊框101上；掩模台驱动单元驱动掩模台111相对于掩模台底座运动，掩模台驱动单元多采用驱动电机；缓冲机构121固定在吊框101上并与掩模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掩模台系统，通过吊框安装在光刻机中，所述掩模台系统包括掩模台、掩模台底座、掩模台驱动单元及运动控制单元，其特征在于，所述掩模台系统还包括缓冲机构，所述缓冲机构固定在所述吊框上并与所述掩模台底座连接，用于削弱因掩模台驱动单元驱动掩模台而作用到掩模台底座上的驱动反力。

【技术特征摘要】
1.一种掩模台系统，通过吊框安装在光刻机中，所述掩模台系统包括掩模台、掩模台底座、掩模台驱动单元及运动控制单元，其特征在于，所述掩模台系统还包括缓冲机构，所述缓冲机构固定在所述吊框上并与所述掩模台底座连接，用于削弱因掩模台驱动单元驱动掩模台而作用到掩模台底座上的驱动反力。2.如权利要求1所述的掩模台系统，其特征在于，所述缓冲机构包括弹性元件、阻尼器及两套安装组件，所述弹性元件和所述阻尼器平行连接于所述两套安装组件之间，所述两套安装组件分别与所述掩模台底座和所述吊框连接。3.如权利要求2所述的掩模台系统，其特征在于，所述两套安装组件中与所述掩模台底座连接的一套安装组件包括依次相连的阻尼连接块、第一调整板、第一隔振层及第一连接块，所述两套安装组件中与所述吊框连接的一套安装组件包括依次连接的第二连接块、第二隔振层、第二调整板以及底座，所述弹性元件和阻尼器平行连接于所述第一连接块与所述第二连接块之间，所述阻尼连接块与所述掩模台底座固定，所述底座与所述吊框固定，所述第一调整板调整所述第一隔振层相对所述阻尼连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：文卫朋，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31