[发明专利]一种六自由度微动装置及电子束装备

说明书

本发明涉及集成电路装备制造技术领域，公开一种六自由度微动装置及电子束装备。六自由度微动装置包括硅片承载台、运动组件、固定组件和驱动组件，运动组件包括由上至下依次设置的运动板、上磁屏蔽结构和动子连接块；固定组件包括由上至下依次设置的连接板、下磁屏蔽结构和固定板；驱动组件设置于上磁屏蔽结构和下磁屏蔽结构围成的区域内，驱动组件包括至少两组X向音圈电机、至少两组Y向音圈电机和至少三组Z向音圈电机，各音圈电机的运动部均与动子连接块连接；各音圈电机均采用双线圈式平板音圈电机。电子束装备包括上述六自由度微动装置。本发明能够为硅片提供六自由度的精密运动，并能减小电机漏磁，在硅片表面的漏磁能达到nT量级。

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造技术领域，尤其涉及一种六自由度微动装置及电子束装备。

背景技术

在半导体高端设备中，如电子束装备中，广泛应用了粗微动双层运动结构，从而构成一个超精密运动平台，其中的纳米级六自由度微动运动台的定位精度决定了电子束装备的曝光精度，运行速度决定了生产效率。在下一代真空半导体设备中，如电子束光刻或晶圆检测领域，对超精密运动的要求大大提升，不仅要求运动台具备纳米级运动定位精度，还需要考虑高真空、低漏磁、低发热等要求。

纳米级六自由度微动运动台，是超精密运动台中的核心部件之一，为晶圆运动提供精密的定位功能。在电子束装备中，电子束对磁场非常敏感，因为磁场的电流中的任何变化都可以影响带电粒子束的位置。另外，高真空环境下的电机发热的问题，也会对设备产生致命性的打击。

专利WO2011074962涉及有支撑和定位的电子粒子系统，描述了一种带电粒子系统中支撑和定位结构，以及运动系统中的定位方法，主要讲述了电机的磁屏蔽方法，整个运动台的磁屏蔽方法，以及动定子之间采用弹簧结构，来补偿负载的重力，减小电机的发热。该专利中重点是讲带电粒子系统中的微动运动台的磁屏蔽手段、保护的方法等，并未讲述六自由度运动板的具体实施例。

专利CN102880009A中描述了电子束装备上用的一种六自由度微动工作台，包括第一种电磁力驱动模块和第二种电磁力驱动模块，两种驱动模块均采用4组，4组第二种电磁力驱动模块和4组第一种电磁力驱动模块相间布置，第一种电磁力驱动模块主要由平板式音圈电机组成，第二种电磁力驱动模块主要由圆筒式音圈电机组成。该专利的实施例可以在半导体装备中使用，但并未考虑漏磁的影响，特别是该方案中采用的圆筒式音圈电机，漏磁是非常严重的。

综上所述，亟需一种新的六自由度微动装置及电子束装备，以解决上述问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种六自由度微动装置及电子束装备，能够为硅片提供六自由度的精密运动，并减小电机漏磁，使硅片表面位置的漏磁能达到nT量级。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种六自由度微动装置，包括硅片承载台、运动组件、固定组件和驱动组件，所述硅片承载台用于承载硅片；所述运动组件包括由上至下依次设置的运动板、上磁屏蔽结构和动子连接块，所述运动板位于所述硅片承载台的下方，所述运动板和所述动子连接块分别从上下两个方向将所述上磁屏蔽结构固定；所述固定组件包括由上至下依次设置的连接板、下磁屏蔽结构和固定板，所述连接板位于所述运动组件的下方，所述连接板和所述固定板分别从上下两个方向将所述下磁屏蔽结构固定；所述驱动组件设置于上磁屏蔽结构和下磁屏蔽结构围成的区域内，所述驱动组件包括沿周向设于所述连接板四周的至少两组X向音圈电机、至少两组Y向音圈电机和至少三组Z向音圈电机，所述X向音圈电机、所述Y向音圈电机和所述Z向音圈电机均设置有能够相对运动的固定部和运动部，所述固定部与所述连接板连接，所述运动部与所述动子连接块连接；所述X向音圈电机、所述Y向音圈电机和所述Z向音圈电机均采用双线圈式平板音圈电机。

作为一种六自由度微动装置的优选方案，所述上磁屏蔽结构包括第一屏蔽板和至少一层第二屏蔽板，所述第一屏蔽板沿水平方向设置，所述第二屏蔽板由所述第一屏蔽板的外周垂直向下延伸；