一种精密平衡减振硅片台运动系统，其特征在于，包括： 承载基板； 基台：固定在所述承载基板上，且与所述承载基板之间具有容置空间； 硅片台运动装置：固定在所述基台的上侧，设有硅片承载台及与所述硅片承载台相连接且能根据预先规划的运行行程使所述硅片承载台产生相应方向位移的第一受控运动单元； 反向平衡运动装置：包括与承载台及其被承载物体的质量特性完全相同的模拟件，与该模拟件相连接且与第一受控运动单元相似的第二受控运动单元，以及镶嵌在基台内的动量轮运动单元，其中，所述模拟件被夹持在所述承载基板及所述基台之间； 第一控制单元，用于提供预先规划的运行行程以控制所述第一受控运动单元；以及 第二控制单元，用于向第一控制单元提供运动控制功能，并同时控制第二受控运动单元和动量轮运动单元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硅片台运动系统，尤其涉及一种精密平衡减振硅片台运动系统。
技术介绍
硅片台运动系统的基本作用是在曝光过程中承载硅片并按预设的速度和方 向运动。用于硅片的线宽非常小(通常为纳米级)，因此需要硅片运动系统具有极高的运动定位精度；由于硅片台运动系统的运动速度在很大程度上影响企业 的光刻效率，致使各企业不断在努力提高硅片台运动系统的速度，而速度的提 高相应导致了减振难度的提升，因此，各研究人员纷纷研发出不同的减振措施。例如专利一又人Canon (专利4又人Canon Kabushiki Kaisha， Tokyo, Japan ) 在专利号为US6359679的美国专利中提出，在硅片台或掩模台的运动系统的运 动方向的延长线上安装一个平衡质量，同样用电机驱动，运动方向和主运动方 向相反，通过精确的计算和控制，使得平衡质量运动所产生的运动反力同运动 系统运动所产生的运动反力相互抵消，从而达到消振的目的。此外，其还在专 利号为US6028376的美国专利中提出一种带有平衡块消振装置的定位系统，该 系统通过直线电机驱动质量块运动，来抵消动工作台运动时产生的作用力，该 方案在原理上和在US6359679的专利中提出的方案相似，只是具体结构有所差 另'J。 Canon所提出的减振方法，必须通过精确的计算和控制，才能实现力的抵消， 而且对控制的要求较高。同时，由于在同一运动方向上使用了两个直线电机， 使得其定位系统的运动平面的面积大大增大，驱动元件增多，而且距离硅片或 掩模较近，使得硅片或掩模的周围的温度控制更加困难。此外，清华大学在专利号CN 1595299A的专利中提出一种带有平衡块消振 装置的硅片定位系统，该系统将硅片承载装置及其驱动导向装置放置在具有X、 Y两自由度的平衡块上，并装有动量轮系统，在硅片承载装置运动平面内的力 和力矩的平衡。其余三个自由度的振动依靠减振系统，这大大提高了系统减振的难度，并最终影响到系统的定位精度。另外，这种釆用平衡块消振的方法， 平衡块的回零，以及平衡块的旋转使得系统的控制难度都大。因此，如何降低硅片台运动系统的减振难度并实现有效减振实已成为本领 域技术人员亟待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种精密平衡减振硅片台运动系统，以降低硅片台 运动系统的减振难度，有效对硅片台运动系统进行减振。为了达到上述的目的，本专利技术提供一种精密平衡减振硅片台运动系-统，其包括承载基板；固定在所述承载基板上且与所述承载基板之间具有容置空间 的基台；固定在所述基台的上侧，设有硅片承载台及与所述硅片承载台相连接 且能根据预先规划的运行行程使所述硅片承载台产生相应方向位移的第 一受控 运动单元的硅片台运动装置；与所述硅片台运动装置对称固定在所述基台的下 侧，且处于所述容置空间内的反向平衡运动装置，其包括与承载台连同被承载 物体的质量特性完全相同的模拟件，与该模拟件相连接且与第一受控运动单元 相似的第二受控运动单元，以及镶嵌在基台内的动量轮运动单元，其中，所述 模拟件被夹持在所述承载基板及所述基台之间；用于提供预先规划的运行行程 以控制所述第一受控运动单元的第一控制单元；以及用于向第一控制单元提供 运动控制功能，并同时控制第二受控运动单元和动量轮运动单元的第二控制单 元。此外，在所述基台下侧表面开设多个槽体；以及分别内嵌在所述多个槽体 的多个动量轮运动单元，每一动量轮运动单元设有旋转电机、支撑所述旋转电 机的气浮轴承及由所述气浮轴承支撑且与所述旋转电机相连接的轮体。较佳的，所述第一受控运动单元包括固定在所述基台上侧且平行设置的 两第一导轨、分别设置在两第一导轨上的两第一滑块、连接两第一滑块且设有 所述硅片承载台的第一横梁、分别设置在两第一导轨且与所述两第一滑块相连 接的两第一直线电机、设置在第一横梁上且与所述硅片承载台相连接的'第二直 线电机、分别设置在所述两第一导轨上用于量测所述两第一滑块在相应第一导 轨上的位置数据的两第一光栅尺、与所述第一控制单元相连接且将所述两第一光栅尺测出的位置数据进行编码后传输的两第 一编码器、设在所述第 一横梁上 用于量测所述硅片承载台位置数据的第二光栅尺、以及与所述第一控制单元相 连接且将所述第二光栅尺测出的位置数据进行编码后传输的第二编码器，所述 硅片承载台设置有与所述基台相连接的第 一气浮。在所述两第一导轨的端侧及所述第一横梁的端侧还分别设有第一防撞块， 在所述两第一导轨的边侧及所述第一橫梁的边侧分别设有容置线路、气浮气管 及冷却水管路的第 一 电缆管、及承载所述第 一 电缆管的第 一支架。相应地，所述第二受控运动单元包括固定在所述基台下侧且平行设置的两第二导轨、分别设置在两第二导轨上的两第二滑块、连接两第二滑块且设有 所述模拟件的第二横梁、分别设置在两第二导轨且与所述两第二滑块相连接的 两第三直线电机、设置在所述第二横梁上且与所述模拟件相连接的第四,直线电 机、分别设置在所述两第二导轨上用于量测所述两第二滑块在相应第二导轨上 的位置数据的两第三光栅尺、与所述第二控制单元相连接且将所述两第三光栅 尺测出的位置数据进行编码后传输的两第三编码器、设在所述第二横梁上用于 量测所述模拟台位置数据的第四光栅尺、以及与所述第二控制单元相连接且将 所述第四光栅尺测出的位置数据进行编码后传输的第四编码器，所述^t拟件两 侧分别设置有与所述基台及所述承载基板相连接的第二气浮。在所述两第二导轨的端侧及所述第二横梁的端侧还分别设有第二防撞块， 在所述两第二导轨的边侧及所述第二橫梁的边侧分别设有容置线路、气浮气管 及冷却水管路的第二电缆管、及承载所述第二电缆管的第二支架。 .所述基台可为大理石基台。本专利技术通过在结构上采用硅片台运动装置和反向平衡运动装置的对称结构 形式，通过反向轨迹(速度、加速度及路径)控制，同时在基台上装有动量轮 运动单元，利用模拟件和大理石基台之间的气浮、以及模拟件和承载基板之间 的气浮，实现了力和力矩的精密平衡，而且系统减振的难度减小，提高了系统 的定位精度，该项技术结构上相对简单，控制难度小。附图说明本专利技术的精密平衡减振硅片运动系统由以下的实施例及附图给出。.图l是使用本专利技术的光刻机系统简图。图2a 图2d是本专利技术精密平衡减振硅片运动系统的结构视图，其中，图2a 为硅片运动系统的立体视图，图2b为硅片运动系统的主视图，图2c和图2d为 去除主动减振器和承载基板后的立体视图。图3是本专利技术精密平衡减振硅片运动系统的动量轮运动单元的视图。'具体实施例方式以下将结合图l 图3对本专利技术的精密平衡减振硅片运动系统作进一步的详 细描述。图1描述了使用本专利技术的光刻机系统简图，所述光刻机系统主要由主动减 振器l、具有承载基板2的精密平衡减振硅片台运动系统46、激光干涉仪41、 调平调焦传感器42、投影物镜43、掩模台44、及照明45等几个模块组成。图2a 图2d是本专利技术精密平衡减振硅片运动系统46的结构视图，硅片运动 系统3主要由承载基板2、基台3、硅片台运动装置5a、反向平衡运动裴置5b、 第一控制单元、以及第二控制单元等几个部分组成，承载基板2安装在主动减 振器1上，自身具有一定的调平能力，它为精密平衡减振硅片运动系46统提供 了一个牢固可靠的工作平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种精密平衡减振硅片台运动系统，其特征在于，包括：承载基板；基台：固定在所述承载基板上，且与所述承载基板之间具有容置空间；硅片台运动装置：固定在所述基台的上侧，设有硅片承载台及与所述硅片承载台相连接且能根据预先规划的运行行程使所述硅片承载台产生相应方向位移的第一受控运动单元；反向平衡运动装置：包括与承载台及其被承载物体的质量特性完全相同的模拟件，与该模拟件相连接且与第一受控运动单元相似的第二受控运动单元，以及镶嵌在基台内的动量轮运动单元，其中，所述模拟件被夹持在所述承载基板及所述基台之间；第一控制单元，用于提供预先规划的运行行程以控制所述第一受控运动单元；以及第二控制单元，用于向第一控制单元提供运动控制功能，并同时控制第二受控运动单元和动量轮运动单元。
【技术特征摘要】
1、一种精密平衡减振硅片台运动系统，其特征在于，包括承载基板；基台固定在所述承载基板上，且与所述承载基板之间具有容置空间；硅片台运动装置固定在所述基台的上侧，设有硅片承载台及与所述硅片承载台相连接且能根据预先规划的运行行程使所述硅片承载台产生相应方向位移的第一受控运动单元；反向平衡运动装置包括与承载台及其被承载物体的质量特性完全相同的模拟件，与该模拟件相连接且与第一受控运动单元相似的第二受控运动单元，以及镶嵌在基台内的动量轮运动单元，其中，所述模拟件被夹持在所述承载基板及所述基台之间；第一控制单元，用于提供预先规划的运行行程以控制所述第一受控运动单元；以及第二控制单元，用于向第一控制单元提供运动控制功能，并同时控制第二受控运动单元和动量轮运动单元。2、 如权利要求1所述的精密平衡减振硅片台运动系统，其特征在于，还包 括在所述基台下侧表面开设多个槽体；以及分别内嵌在所述多个槽体的多个 动量轮运动单元，每一动量轮运动单元设有旋转电机、支撑所述旋转电.机的气 浮轴承及由所述气浮轴承支撑且与所述旋转电机相连接的轮体。3、 如权利要求1所述的精密平衡减振硅片台运动系统，其特征在于所述 第一受控运动单元包括固定在所述基台上侧且平行设置的两第一导轨、分别 设置在两第一导轨上的两第一滑块、连接两第一滑块且设有所述硅片承载台的 第一横梁、分别设置在两第一导轨且与所述两第一滑块相连接的两第一直线电 机、设置在第一横梁上且与所述硅片承载台相连接的第二直线电机、分别设置 在所述两第一导轨上用于量测所述两第一滑块在相应第一导轨上的位置数据的 两第一光栅尺、与所述第一控制单元相连接且将所述两第一光栅尺测出的位置 数据进行编码后传输的两第一编码器、设在所述第一横梁上用于量测所述硅片 承载台位置数据的第二光^fr尺、以及与所述第一控制单元相连接且将所述第二光栅尺...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁志扬，
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：31
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