[发明专利]一种光刻机平衡质量系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种光刻机平衡质量系统。

背景技术

光刻装置是一种将掩模图案曝光成像到硅片上的设备，主要用于集成电路(IC)或其它微型器件的制造。光刻装置大体上分为两类：一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在硅片的一个曝光区域，随后硅片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在硅片的另一曝光区域，重复这一过程直到硅片上所有曝光区域都拥有掩模图案的像；另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像，在掩模图案成像过程中，掩模与硅片同时相对于投影系统和投影光束移动。

在光刻装置中起非常重要作用的是工件台系统，在步进和扫描光刻机中，工件台承载硅片进行精确运动来满足光刻需要。随着技术的发展，产率要求提高的同时，对线宽和套刻精度的要求也越来越高，直接带来的影响是工件台运动速度和精度要求也同时增加。这样，对减振系统的要求也越来越高。

目前，光刻机平衡质量系统主要利用动量守恒原理，引入平衡质量块用以实时消减工件台平面运动所产生的反作用力。且当前光刻机工件台多采用H型双边驱动结构，采用H型双边驱动结构的工件台一般包括驱动元件、平衡质量块等。当驱动元件做高速运动时，平衡质量块做反向运动，满足动量守恒，从而使工件台传递给基础框架的作用力会大幅降低，减少了光刻机系统的振动。

专利号为7034920B2的美国专利公开了一种光刻机平衡质量系统，其粗动模块采用H型的结构布局，平衡质量块通过四个垂向气浮垫与基础框架连接，气浮垫固定于基础框架上，不随平衡质量块的移动而移动。粗动模块的Y向运动体与平衡质量块通过气浮连接，X向运动体通过气足与大理石平台连接，平衡质量块采用镂空式，这种布局的优点有：平衡质量块的制造精度要求低，同时镂空式平衡质量块对传递振动的抑制能力较好。但是该结构有其不足之处，当微动台高速运动时，平衡质量块做反向运动；微动台驱动力和微动台重心的偏移产生的倾翻力矩不直接作用于垂向气浮轴承，而平衡质量块重心偏移产生的倾翻力矩却直接压迫气浮轴承；这样一方面使气膜厚度在随时变化，引起刚度的不稳定，影响控制精度，另一方面大范围运动时，平衡质量块重心偏移产生的倾翻力矩很大，相应地对气膜的压迫很大，可能使气膜厚度过小，引起节流孔阻塞，不能起到润滑作用；而平衡质量块的振动也将通过气浮直接传递到基础框架上，气浮的阻尼很低，对振动衰减作用很有限。而基础框架的振动将引起微动台的振动，直接影响曝光精度。

因此，有必要对现有的光刻机平衡质量系统进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻机平衡质量系统，以提高光刻机系统的性能。

为解决上述问题，本发明提出一种光刻机平衡质量系统，该系统包括：

基础框架；

大理石平台，固定于所述基础框架上；

微动台，通过第一垂向气浮垫支撑于所述大理石平台上，且沿X方向及Y方向相对于所述大理石平台运动；

平衡质量块，通过第二垂向气浮垫与所述基础框架相连，所述第二垂向气浮垫固定于所述基础框架上，且所述平衡质量块的运动情况与所述微动台的运动情况相反；以及

反力矩缓冲机构，与所述基础框架及所述平衡质量块相连，用于消除所述平衡质量块运动过程中因重心偏移产生的力矩，并且衰减所述平衡质量块向所述基础框架传递的振动。

可选的，所述反力矩缓冲机构为垂向反力矩机构。

可选的，所述垂向反力矩机构包括：

定子，固定于所述基础框架上；以及

动子，固定于所述平衡质量块上，所述动子与所述定子之间有一垂直距离；且所述动子与所述定子之间产生一作用力，用于消除所述平衡质量块运动过程中因重心偏移产生的力矩，并且衰减所述平衡质量块向所述基础框架传递的振动。

可选的，所述垂直距离为1～5mm。

可选的，所述定子包括磁铁，所述动子包括铁芯线圈，所述铁芯线圈固定于所述平衡质量块上，所述磁铁固定于所述平衡质量块下方的基础框架上，且所述磁铁的面积大于所述平衡质量块的行程范围。

可选的，所述定子还包括磁铁固定装置，所述磁铁通过所述磁铁固定装置固定于所述基础框架上。

可选的，所述动子还包括铁芯线圈固定装置，所述铁芯线圈通过所述铁芯线圈固定装置固定于所述平衡质量块上。

可选的，所述磁铁的长宽比所述平衡质量块的行程大5～10mm。