洛伦兹电机及磁场优化方法技术

本发明专利技术提供一种洛伦兹电机及磁场优化方法，涉及半导体加工技术领域。该洛伦兹电机包括用于提供第一磁路的第一磁路模块、用于提供第二磁路的第二磁路模块，以及与第一磁路、第二磁路产生相互作用力的线圈；其中，第一磁路经过第一磁路模块的导磁体、主磁铁以及第一磁路模块内部的气隙闭合；第二磁路模块的辅助磁铁按照Halbach阵列排布，且部分或全部辅助磁铁的充磁方向相对X轴向及Y轴向具有倾斜角度，倾斜角度使得第二磁路经过第二磁路模块以及第二磁路模块内部的气隙闭合。该洛伦兹电机运行时漏磁量小，对周围元件的影响较小，使光刻设备能够保持较高的运行效率及运行精度。设备能够保持较高的运行效率及运行精度。设备能够保持较高的运行效率及运行精度。

【技术实现步骤摘要】
洛伦兹电机及磁场优化方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，具体而言，涉及一种洛伦兹电机及磁场优化方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路器件集成度的不断提高，对于半导体加工过程的精度要求不断提高，如光刻设备中，需要通过洛伦兹电机承载放置硅片的基板，并通过洛伦兹电机对基板和硅片的位置进行微调，以提高硅片的位置精确度，从而提高光刻设备对硅片的曝光精度及硅片成品的良率。然而现有应用于光刻设备中的洛伦兹电机结构复杂且漏磁量较大，运行过程中会对周围元件的运行状态及精度造成较大的影响，导致光刻设备的运行效率及精度均较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的包括提供一种洛伦兹电机及磁场优化方法，以解决现有应用于光刻设备中的洛伦兹电机结构复杂且漏磁量较大，运行过程中会对周围元件的运行状态及精度造成较大的影响，导致光刻设备的运行效率及精度均较差的技术问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种洛伦兹电机，应用于光刻设备中基板的致动，所述洛伦兹电机包括用于提供第一磁路的第一磁路模块、用于提供第二磁路的第二磁路模块，以及与所述第一磁路、所述第二磁路产生相互作用力的线圈；其中，所述第一磁路经过所述第一磁路模块的导磁体、主磁铁以及所述第一磁路模块内部的气隙闭合；
[0005]所述第二磁路模块的辅助磁铁按照Halbach阵列排布，且部分或全部所述辅助磁铁的充磁方向相对X轴向及Y轴向具有倾斜角度，所述倾斜角度使得所述第二磁路经过所述第二磁路模块以及所述第二磁路模块内部的气隙闭合。<br/>[0006]可选地，所述第一磁路模块沿Y轴向依次包括第一导磁体、固接于所述第一导磁体的两个第一主磁铁单元、与两个所述第一主磁铁单元之间形成气隙的两个第二主磁铁单元，以及与两个所述第二主磁铁单元固接的第二导磁体；所述第二磁路模块包括固接于所述第一导磁体的第一辅助磁铁单元和固接于所述第二导磁体的第二辅助磁铁单元，所述第一辅助磁铁单元和两个所述第一主磁铁单元沿X轴向排布于所述第一导磁体的连接面共同形成第一磁铁组件，且所述第一辅助磁铁单元位于两个所述第一主磁铁单元之间；所述第二辅助磁铁单元和两个所述第二主磁铁单元沿X轴向排布于所述第二导磁体共同形成第二磁铁组件，且所述第二辅助磁铁单元位于两个所述第二主磁铁单元之间。
[0007]可选地，所述第一辅助磁铁单元包括数目大于一的奇数块第一辅助磁铁，多块所述第一辅助磁铁沿X轴向排布，其中，位于中部位置的第一辅助磁铁为第一中部辅助磁铁，所述第一中部辅助磁铁的充磁方向与X轴向一致，其余所述第一辅助磁铁中关于所述第一中部辅助磁铁两侧位置相对应的两块所述第一辅助磁铁为一组，同组的两块所述第一辅助磁铁的充磁方向关于X轴向对称；
[0008]所述第二辅助磁铁单元包括数目大于一的奇数块第二辅助磁铁，多块所述第二辅助磁铁沿X轴向排布，其中，位于中部位置的第二辅助磁铁为第二中部辅助磁铁，所述第二中部辅助磁铁的充磁方向与X轴向一致，其余所述第二辅助磁铁中关于所述第二中部辅助磁铁两侧位置相对应的两块所述第二辅助磁铁为一组，同组的两块所述第二辅助磁铁的充磁方向关于X轴向对称。
[0009]可选地，所述第一辅助磁铁单元中第一辅助磁铁的数目与所述第二辅助磁铁单元中第二辅助磁铁的数目相等，多块所述第一辅助磁铁与多块所述第二辅助磁铁沿Y轴向一一对应，且沿Y轴向相对应的第一辅助磁铁的充磁方向与第二辅助磁铁的充磁方向关于Y轴向对称。
[0010]可选地，所述第一辅助磁铁单元中第一辅助磁铁的数目和所述第二辅助磁铁单元中第二辅助磁铁的数目均为三个，且所述第一辅助磁铁单元中，位于所述第一中部辅助磁铁两侧的其余两块第一辅助磁铁为侧辅助磁铁。
[0011]可选地，所述第一主磁铁单元中第一主磁铁的数目为一个，所述第二主磁铁单元中第二主磁铁的数目为一个，所述第一主磁铁和所述第二主磁铁的充磁方向均与Y轴向一致，两个所述第一主磁铁的充磁方向相反，且沿Y轴向，相对应的所述第一主磁铁的充磁方向与所述第二主磁铁的充磁方向相同。
[0012]可选地，所述第一导磁体的截面为等腰梯形，所述第一导磁体与等腰梯形的长底边相对应的一面朝向所述第二导磁体；
[0013]和/或，所述第二导磁体的截面为等腰梯形，所述第二导磁体与等腰梯形的长底边相对应的一面朝向所述第一导磁体。
[0014]可选地，所述第一磁铁组件、所述线圈和所述第二磁铁组件组成致动模块，所述致动模块的数目至少为两个，不同所述致动模块沿X轴向排布。
[0015]本实施例还提供一种磁场优化方法，用于确定上述洛伦兹电机中第一主磁铁单元沿X轴向的宽度a、第一辅助磁铁单元中一块辅助磁铁的宽度b，以及侧辅助磁铁的充磁方向与Y轴向的夹角β，包括以下步骤：
[0016]确定洛伦兹电机中导磁体形状及尺寸、第一磁铁组件沿X轴向的宽度D以及第一磁铁组件沿Y轴向的厚度s；
[0017]确定洛伦兹电机中线圈的有效长度L以及线圈需要通入的电流值I；
[0018]以a、b和β为变量计算线圈的受力；
[0019]当线圈受力最大时，获得a、b和β的数值，并确定此时所述洛伦兹电机的气隙磁场强度最大。
[0020]本专利技术还提供了一种光刻设备，包括工作台、用于承载硅片的基板，还包括上述洛伦兹电机，所述洛伦兹电机的线圈与所述工作台连接，所述洛伦兹电机的第一磁路模块及所述第二磁路模块与所述基板连接。
[0021]本专利技术提供的洛伦兹电机包括形成第一磁路的第一磁路模块和形成第二磁路的第二磁路模块，其中，第二磁路模块的辅助磁铁按照Halbach阵列排布，且第二磁路模块中包括充磁方向相对X轴向及Y轴向倾斜的辅助磁铁。其中，第一磁路模块形成的第一磁路经第一磁路模块的导磁体、主磁铁以及第一磁路模块内部的气隙闭合，而第二磁路模块形成的第二磁路经过第二磁路模块的辅助磁铁以及第二磁路模块内部的气隙闭合，第二磁路无
需经过第一磁路模块的导磁体，从而有效减少第二磁路对导磁体中导磁通量的占用，相应降低第一磁路的饱和情况，确保第一磁路能够有效且全面地流经导磁体，进而提高第一磁路的强度以及洛伦兹电机的有效出力。此外，第二磁路模块采用上述形式，还能够有效减少第一磁路由于饱和而向外的磁泄漏量，从而减少洛伦兹电机漏磁对周围元件运行状态及运行精度造成的不良影响。
[0022]另外，通过上述描述可知，由于第二磁路无需占用导磁体的导磁通量，在确保第一磁路通过导磁体的基础上，导磁体的体积可以相应缩小，并且无需为第二磁路额外搭建磁路；再者，第二磁路可以与第一磁路共同形成气隙磁场与线圈相互作用，通过提高洛伦兹电机的气隙磁场强度，提高其出力。综上几方面，第二磁路模块采用上述形式，能够简化洛伦兹电机的结构，并缩小整个洛伦兹电机的体积及重量，并大大提高洛伦兹电机的性能。
[0023]本实施例提供的光刻设备使用上述洛伦兹电机对微动工作台进行微动调节，一方面，该洛伦兹电机向外的漏磁量较小，对光刻设备中其他元件的运行状态及运行精度影响较小，从而确保其他元件的正常运行以及对待加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种洛伦兹电机，应用于光刻设备中基板的致动，其特征在于，所述洛伦兹电机包括用于提供第一磁路(600)的第一磁路模块(400)、用于提供第二磁路(700)的第二磁路模块(500)，以及与所述第一磁路(600)、所述第二磁路(700)产生相互作用力的线圈(200)；其中，所述第一磁路(600)经过所述第一磁路模块(400)的导磁体、主磁铁以及所述第一磁路模块(400)内部的气隙闭合；所述第二磁路模块(500)的辅助磁铁按照Halbach阵列排布，且部分或全部所述辅助磁铁的充磁方向相对X轴向及Y轴向具有倾斜角度，所述倾斜角度使得所述第二磁路(700)经过所述第二磁路模块(500)以及所述第二磁路模块(500)内部的气隙闭合。2.根据权利要求1所述的洛伦兹电机，其特征在于，所述第一磁路模块(400)沿Y轴向依次包括第一导磁体(10)、固接于所述第一导磁体(10)的两个第一主磁铁单元、与两个所述第一主磁铁单元之间形成气隙的两个第二主磁铁单元，以及与两个所述第二主磁铁单元固接的第二导磁体(30)；所述第二磁路模块(500)包括固接于所述第一导磁体(10)的第一辅助磁铁单元(120)和固接于所述第二导磁体(30)的第二辅助磁铁单元(320)，所述第一辅助磁铁单元(120)和两个所述第一主磁铁单元沿X轴向排布于所述第一导磁体(10)的连接面共同形成第一磁铁组件(100)，且所述第一辅助磁铁单元(120)位于两个所述第一主磁铁单元之间；所述第二辅助磁铁单元(320)和两个所述第二主磁铁单元沿X轴向排布于所述第二导磁体(30)共同形成第二磁铁组件(300)，且所述第二辅助磁铁单元(120)位于两个所述第二主磁铁单元之间。3.根据权利要求2所述的洛伦兹电机，其特征在于，两个所述第一主磁铁单元与两个所述第二主磁铁单元沿Y轴向一一对应，所述第一辅助磁铁单元(120)与所述第二辅助磁铁单元(320)沿Y轴向相对应。4.根据权利要求2所述的洛伦兹电机，其特征在于，所述第一辅助磁铁单元(120)包括数目大于一的奇数块第一辅助磁铁，多块所述第一辅助磁铁沿X轴向排布，其中，位于中部位置的第一辅助磁铁为第一中部辅助磁铁，所述第一中部辅助磁铁的充磁方向与X轴向一致，其余所述第一辅助磁铁中关于所述第一中部辅助磁铁两侧位置相对应的两块所述第一辅助磁铁为一组，同组的两块所述第一辅助磁铁的充磁方向关于X轴向对称；所述第二辅助磁铁单元(320)包括数目大于一的奇数块第二辅助磁铁，多块所述第二辅助磁铁沿X轴向排布，其中，位于中部位置的第二辅助磁铁为第二中部辅助磁铁，所述第二中部辅助磁铁的充...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，王景宇，田丽，
申请(专利权)人：北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：