[发明专利]六自由度微动台及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种六自由度微动台及其应用。

背景技术

光刻设备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。

随着大规模集成电路器件集成度的不断提高，光刻分辨率的不断增强，对光刻机特征线宽指标要求也在不断提升。当前，光刻机已经发展成为内部世界和外部世界的结合体，其中工件台、掩模台及其照明系统三个独立的世界分别进行减振。考虑微动模块，需要对承片台或承版台进行有效的减振，使其在曝光过程中免受其他系统的干扰。为此，业界提出了一种重力补偿技术。如图1所示，为一种气浮式重力补偿装置，通过采用空气恒压室103提供静态重力补偿，同时通过音圈电机89、95进行实时动态补偿，完成工件65在垂向位置上的调整。另外，为了解决工件65在三个重力补偿装置驱动下Rx、Ry方向上的运动解耦，在工件65与水平向气浮轴承133之间还设置了两个柔性簧片137、139。该装置很好的解决了工件65的重力补偿，同时也给工件65隔离了外部扰动。但该装置存在气浮结构设计复杂，制造精度要求高，且可能会造成气流扰动，引起系统不稳定等缺点。另外，柔性簧片137、139的设计和制造要求非常高，一旦刚度没有匹配好，反而会给工件65带来几十赫兹的扰动频率，严重影响控制性能。

为了解决上述气浮式重力补偿装置存在的问题，业界又提出了一种磁浮式重力补偿技术。其通过磁铁之间的磁力产生悬浮力，补偿重力作用，另一方面通过线圈切割磁场产生洛伦茨力，进行驱动部件的驱动。动定子之间的水平向和垂向有较小的刚度，能起到很好的被动隔振效果。但该装置存在补偿重力的磁浮力不可调，导致对于不同的驱动对象，补偿效果不相同的问题。另外，该装置还存在尺寸偏大，设计复杂等问题。

发明内容

本发明提供一种六自由度微动台及其应用，以克服现有技术中重力补偿装置结构复杂、加工难度大、补偿力不可调的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种六自由度微动台，包括：承片台、三组垂向驱动装置和三组水平向驱动装置，其中，所述三组水平向驱动装置以及三组垂向驱动装置均分别呈120度布置于所述承片台的底部，所述三组水平向驱动装置的出力沿出力方向组成一个矢量圆，所述水平向驱动装置和垂向驱动装置均采用动磁铁方式。

作为优选，在所述的六自由度微动台中，所述水平向驱动装置和垂向驱动装置均采用音圈电机。

作为优选，在所述的六自由度微动台中，所述六自由度微动台还包括微动顶板和微动底板，所述水平向驱动装置和垂向驱动装置分别与所述微动顶板和微动底板相连。

作为优选，在所述的六自由度微动台中，所述水平向驱动装置包括：水平向驱动装置动子、水平向驱动装置定子以及水平向驱动装置定子座，所述水平向驱动装置定子座固定于所述微动底板上，所述水平向驱动装置定子通过螺钉与所述水平向驱动装置定子座固定连接，所述水平向驱动装置动子通过螺钉固定在所述微动顶板上，并且所述水平向驱动装置动子与所述水平向驱动装置定子之间存在磁隙。

作为优选，在所述的六自由度微动台中，所述水平向驱动装置还包括水平向冷却进水板和水平向冷却出水板，所述水平向冷却进水板和水平向冷却出水板均固定在所述水平向驱动装置定子上。

作为优选，在所述的六自由度微动台中，所述垂向驱动装置包括：垂向驱动装置动子、垂向驱动装置定子以及垂向驱动装置定子座，其中，所述垂向驱动装置动子与所述微动顶板固定连接，且所述垂向驱动装置动子与所述垂向驱动装置定子之间存在磁隙；所述垂向驱动装置定子通过螺钉与所述垂向驱动装置定子座固定连接，所述垂向驱动装置定子座通过螺钉与所述微动底板固定连接。

作为优选，在所述的六自由度微动台中，所述垂向驱动装置还包括垂向冷却板和垂向锁紧螺钉，所述垂向冷却板通过所述垂向锁紧螺钉固定在所述垂向驱动装置定子座上。