[发明专利]一种光刻机硅片台微动工作台

说明书

技术领域

本发明涉及一种微动工作台，尤其涉及一种光刻机硅片台微动工作台，主要应用于半导体光刻设备中，属于超精密加工和检测设备技术领域。

背景技术

具有高精度和快速响应的微动工作台在现代制造技术中具有极其重要的地位，被视为一个国家高技术发展水平的重要标志。在超精密机床中，超精密微动工作台用于对进给系统进行误差补偿，实现超精密加工；在大规模集成电路制造中，超精密微动工作台用于光刻设备中进行微定位和微进给；在扫描探针显微镜中，超精密微动工作台用于测量样品表面形貌，进行纳米加工；在生物工程方面，超精密微动工作台用于完成对细胞的操作，实现生物操作工程化；在医疗科学方面，超精密微动工作台用于显微外科手术，以便减轻医生负担，缩短手术时间，提高成功率。超精密微动工作台还被广泛应用于光纤对接，MEMS系统加工、封装及装配，以及电化学加工等领域中。

在半导体光刻设备中，光刻机硅片台和掩模台大多采用粗精叠层结构，包含一个超精密微动工作台。该微动台叠加于粗动台之上，用于对粗动台进行精度补偿。微动工作台定位精度决定了光刻机的曝光精度，运动速度决定了光刻机的生产效率。因此，美国、日本、欧洲等发达国家均把超精密微动工作台技术视为光刻机核心技术之一，对我国相关产品进行严格的进口限制。

概括目前国内外纳米级微动工作台研究现状，超精密微动台通常有三类，伺服电机通过滚珠丝杠传动/直线导轨支撑微动工作台，压电陶瓷驱动/柔性铰链支撑导向微动工作台，以及音圈电机或变磁阻电机驱动/气浮或磁浮支撑微动工作台。前两种微动台由于支撑系统的摩擦阻尼非线性等因素影响，均无法满足光刻设备高速度、大负载、高动态特性的要求。采用音圈电机的微动台可以满足光刻设备的要求，但存在结构整体性差，台体较厚，质心高等不足，其性能受到一定局限。

本申请人在2007年6月29日申请了一种6自由度微动工作台（申请号：200710118130.5），提供了一种应用于光刻机硅片台中的六自由度微动工作台，采用无摩擦阻尼的音圈电机作为驱动结构，虽然大大提高了定位精度，但是该结构体积大，结构不紧凑，不能很好地适应双台交换系统的需要。

发明内容

本发明旨在提供一种可应用于光刻机硅片台中的六自由度微动工作台，该微动工作台用于补偿光刻机硅片台的定位误差并实现光刻机调平调焦的功能，以实现晶圆片高精度定位的需求，也可用于超精密加工和检测中以实现六自由度运动，具有结构简单、紧凑，质心驱动，微动台动子惯量小等特点。

本发明的技术方案如下：

一种光刻机硅片台微动工作台，含有基座，微动工作台动子，微动工作台定子，其特征在于：该微动工作台还包括第一种洛伦兹电机和第二种洛伦兹电机；所述的第一种洛伦兹电机实现在水平面内沿X方向、Y方向和绕Z轴旋转的三个自由度运动；所述的第二种洛伦兹电机实现沿Z方向、绕X轴旋转和绕Y轴旋转的三个自由度运动；所述的第一种洛伦兹电机采用四个，呈方形布置，且该种电机的线圈在水平面内出力；所述第二种洛伦兹电机采用四个，第二种洛伦兹电机分别对应布置在每个第一种洛伦兹电机外侧，呈方形布置，且该种电机的线圈沿竖直方向出力；

四个第一种洛伦兹电机的永磁体、轭铁和永磁体骨架以及四个第二种洛伦兹电机的永磁体、轭铁和永磁体骨架共同组成微动工作台的动子部分；四个第一种洛伦兹电机和四个第二种洛伦兹电机的线圈和线圈骨架以及微动台基座共同组成微动工作台的定子部分。

本发明所述的一种光刻机硅片台微动工作台，其特征还在于：所述的微动工作台还包含一组重力补偿结构，重力补偿结构位于微动工作台中心部位，该组重力补偿结构包含至少三个永磁体单元和一个重力补偿隔板，每个永磁体单元由永磁体和轭铁组成，永磁体单元沿环形均布在微动台竖直中心轴线的周围，永磁体单元与永磁体骨架的上表面连接在一起，重力补偿隔板位于永磁体单元的下部，并与微动工作台线圈骨架连接在一起，所述的永磁体单元与重力补偿隔板之间留有间隙。

本发明所述的一种光刻机硅片台微动工作台，其特征在于：所述的微动工作台还包含三个位于微动工作台的内部二维位移测量传感器组件，每一个二维位移测量传感器组件包括二维位移测量传感器、激光头、传感器安装座以及激光头安装座；每个二维位移测量传感器安装在传感器安装座上，传感器安装座设置在微动工作台线圈骨架的底部；激光头安装在激光头安装座中，激光头安装座安装在永磁体骨架的底部，并使激光头与二维位移测量传感器相对应布置，且留有间隙。

本发明所述的一种光刻机硅片台微动工作台，其特征在于：所述的第一种洛伦兹电机和第二种洛伦兹电机为方形洛伦兹电机。