重力补偿器制造技术

本发明专利技术提供了一种重力补偿器，引入侧向浮板和水平浮板解决垂向和水平解耦问题，利用高压流体通路形成高压流体膜，提供无摩擦的解耦技术；采用的波纹管结构不仅可以通过其弹性达到垂向位移跟随作用，且材料普通、结构简单，易于设计和制造，使用寿命长；另外，通过分离式电机驱动，有效的达到了对Ｃｈｕｃｋ微动台动静位移补偿的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重力补偿器，特别涉及一种光刻技术中的重力补偿器。
技术介绍
近代半导体科技发展迅速，其中光刻技术扮演了重要的角色。光刻技术在 半导体的应用上，是将设计好的线路制作成具有特定形状可透光的掩模，利用 曝光原理，使光源通过掩才^1影至硅晶片上，可曝光显示特定的图案。随着大规模集成电路器件集成度的不断提高，光刻分辨力的不断增强，对 光刻机的特征线宽指标要求也在不断提升。目前，光刻机已经发展成为几个分以工件台分系统为例，如何使Chuck微动台在曝光过程中免受工件台系统 和基础框架振动的干扰至关重要，需要采用行之有效的方案对微动台模块进行 减振和隔振。重力补偿器结构就是在此背景下发^^来的新型结构，通过主动 减板与被动隔振结合的方式，使工件台的微动台系统形成一个独立的内部系统。美国专利号为US6473161B2的专利公开了一种环形电机和活塞推杆型的重 力补偿器装置。通过恒压室气体压力经活塞推杆传递至微动台，从而维持其静 态重力，通过环形电机实时调节微动台的垂向位移。该专利方案对恒压室气压 的控制严格，对空气压力传感器的精度要求4艮高；另外，环形电机的设计制造 也是一个"t支术壁垒。而另一美国专利号为US6388733B1的专利，通过水平面的三个音圈电才几、 大理石平台底面的四个气嚢被动隔振系统和四个垂向音圈电机将工件台大理石 模块隔离成内部世界。该方案中的四个气嚢的材料较为特珠，且橡胶气嚢容易 因为前后压差过大而影响使用寿命。请参阅图1，其显示现有的层叠式及环套式一体式重力补偿器示意图，如图 所示，两类常见的一体式重力补偿器501与其动态位移补偿电机502都是设置4为一体的，图中施力点503在叠层式布置中由于电机或空气重力补偿器远离 Chuck微动台，可能产生倾覆力矩的因素；而在环套式布置的结构中(如专利 US6473161B2),设计和制造环形电机存在技术壁垒，其中需要高精度高响应速 度的气体传感器来检测气腔中的气流状况。有鉴于此，如何提供一种重力补偿器，来综合解决上述问题已成为业界亟 待解决的技术课题。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种重力补偿器，能够对微动台进行调 平调焦及隔振，且结构简单、容易实现、使用寿命长。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种重力补偿器，用于对光刻设备中 的微动台进行调平调焦和隔振，所述重力补偿器从上到下依次包括止推轴承、 浮板、导向柱及压缩流体容器，其中，所述压缩流体容器能够充入压缩流体且 在Z向具有弹性；所述浮板表面具有高压流体孔；所述导向柱连接在所述浮板与 所述压缩流体容器之间以引导运动方向，并能够将所述压缩流体引导至浮板表 面的高压流体孔，从而能够在所述浮板与所述止推轴承下端形成流体膜，使得 所述止推轴承能够在X/Y方向运动；而所述止推轴承上端与所述微动台下端连 接，且具有柔性铰链结构，能够在RX/RY向运动。其中，所述导向柱外围具有衬套；所述压缩流体容器底部固定至一底座， 所述村套通过连接在底座的支柱支撑；所述导向柱中部外侧面具有高压流体孑L， 能够引导高压流体并在所述衬套内侧与所述导向柱之间形成流体膜，使得所述 导向柱能够在所述衬套的导向下在Z向无摩擦运动；所述高压流体孔上下两侧开 有泄压槽，所述衬套内具有高压排流孔，流过所述泄压槽的气体通过该高压排 流孔排出，所述泄压槽的垂向槽宽与所述高压排流孔的孔径关系由所述重力补 偿器的垂向行程决定。进一步的，所述压缩流体容器侧面是波紋管结构，所述波紋管结构是金属 材料，其中设置有弹簧。所述波紋管结构的上下端分别通过焊接方式连接至法 兰，所述法兰内部具有高压流体通道，所述导向柱、浮板的内部也具有高压流 体通道，所述浮板表面的高压流体孔的两侧还开有泄压槽。5进一步的，所迷重力补偿器由三个分离式电机驱动，所述的三个分离式电机呈等边三角形或等腰三角形设置，三个所述重力补偿器也呈等边三角形或等腰三角形设置，且上迷两个三角形的几何中心与所述微动台的质心重合；另一种排布方式是所迷的三个分离式电机呈等腰三角形或等边三角形设置，单个所述重力补偿器设置在上述等腰三角形或等边三角形的几何中心，上述几何中心与所述微动台质心重合。本专利技术的重力补偿器，引入侧向浮板和水平浮板解决垂向和水平解耦问题，利用高压流体通路形成高压流体膜，提供无摩擦的解耦技术；釆用的波紋管结构不仅可以通过其弹性达到垂向位移跟随作用，且材料普通、结构简单，易于设计和制造，使用寿命长；另外，通过分离式电机驱动，避免了叠层式布置中由于电机或空气重力补偿器远离Chuck微动台而产生倾覆力矩的可能因素，同时另辟蹊径，跨越了环套式布置中设计和制造环形电机的技术壁垒，有效的达到了对Chuck微动台动静位移补偿的功能。分离式电机和重力补偿器分别对微动台实现质心驱动的分布方式，使其可以采用相同的输入输出条件。附图说明图1为现有的层叠式及环套式一体式重力补偿器示意图。图2为本专利技术一实施例的重力补偿器正面剖面图。图3A为本专利技术一实施例的重力补偿器流体通道正面剖面图。图3B为本专利技术一实施例的重力补偿器的浮板俯视图。图3C为本专利技术一实施例的重力补偿器的压缩流体容器正面剖面图。图4为本专利技术一实施例的重力补偿器与其分离式电机分布示意图。具体实施例方式以下通过具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域4支术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术也可通过其他不同的具体实施例加以实施或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。本专利技术中所述重力补偿器，可以应用在光刻设备中，对工件台系统或掩模台系统中的微动台进行垂向位置补偿及隔振。本专利技术基于工件台掩模台系统为独立内部世界的结构方案，采用静态隔振和动态补偿分离式的重力补偿器均布式结构，具有对微动台进行调平调焦和隔振的功能。图2为本专利技术一实施例的重力补偿器正面剖面图，所述重力补偿器主要用于Chuck微动台的静态隔振，其位于Chuck微动台101的下方。所述重力补偿器从上到下依次包括止推轴承102、浮板103、导向柱106及压缩流体容器，整个重力补偿器通过底座110固连在外部系统平台上，在本实施例中，所述压缩流体容器侧面是波紋管结构108 (以下简称波紋管)，而压缩流体容器上下面是连接法兰107a、 107b，且通过焊接方式与波紋管108连接在一起形成压缩流体容器，当压缩流体通过底座110上的进口进入压缩流体容器时，由于波紋管108具有弹性，故可在压缩流体作用下产生垂向变形位移。位于连接法兰107a上方的为导向柱106,用于对波紋管108变形进行垂向位置引导。围绕导向柱106—周为衬套105，衬套105和导向柱106侧面都加工有高压流体孔，使导向柱106可以在衬套105中实现无摩擦的位移，衬套105通过3根支杆109支撑，支杆109的上端固联于衬套105,下端固联于底座IIO。导向柱106的上方固联浮板103，浮板103上布置有高压流体孔(未图示)，用于将止推轴承102浮起，止推轴承102的上端粘接在Chuck微动台101底部，下端面与浮板103之间形成流体膜，具有X/Y方向的运动自由度。由于止推轴承102上部具有柔性铰链的特殊结构，止推轴承102具有RX/RY的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重力补偿器，用于对光刻设备中的微动台进行调平调焦和隔振，其特征在于：所述重力补偿器从上到下依次包括止推轴承、浮板、导向柱及压缩流体容器，其中，所述压缩流体容器能够充入压缩流体且在Ｚ向具有弹性；所述浮板表面具有高压流体孔；所述导向柱连接在所述浮板与所述压缩流体容器之间以引导运动方向，并能够将所述压缩流体引导至浮板表面的高压流体孔，从而能够在所述浮板与所述止推轴承下端形成流体膜，使得所述止推轴承能够在Ｘ／Ｙ方向运动；而所述止推轴承上端与所述微动台下端连接，且具有柔性铰链结构，能够在ＲＸ／ＲＹ方向运动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方洁，齐芊枫，齐宁宁，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，上海微高精密机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]