[发明专利]重力补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种重力补偿装置。

背景技术

在光刻机中，工件台和掩模台的微动台采用低刚性的重力补偿装置来支撑，可以避免采用电机支撑造成的剧烈发热，同时隔离传递到微动台的振动，提高微动台的定位精度。

目前，采用的一种囊式重力补偿装置支撑的微动台，其包括：气室、活塞、支撑板和气动阀，其中，所述气室用于支撑所述活塞，所述支撑板用于支撑微动台，位于所述活塞上方，并与所述活塞固定连接；所述气动阀与第一气室相连通，调节第一气室气压。该装置具有成本低、垂向高度低的优点，但其水平向的刚度较大，存在以下技术问题：

1.当微动板的频率小于150Hz时，Ry和Rz无法实现闭环，后续重新修改微动板，必须将其一阶结构频率提高到320Hz，才能实现Ry和Rz的正常闭环，增大了设计成本；

2.刚度反力过大，导致Rz电机推力不足，Rz的行程达不到指标，需重选电机；

3.大推力的电机增大了微动台的质量，降低了微动台的结构模态频率。

发明内容

本发明提供一种重力补偿装置，以克服现有技术中重力补偿装置水平向刚度较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种重力补偿装置，用于支撑光刻机中工件台和掩模台的微动台，包括：底座、活塞、护套、摆机构、气囊结构和负载板；其中，所述底座中设有气室，用于支撑位于所述气室顶部的活塞；护套套设在活塞上并与底座刚性连接；所述气囊结构连接在活塞与护套之间，与所述摆机构串联；所述摆机构连接在负载板与活塞之间。

作为优选，所述摆机构包括刚性杆、柔性杆和连接板；其中，所述负载板通过刚性杆与所述连接板连接，所述连接板通过柔性杆与活塞连接。

作为优选，所述连接板为圆环状。

作为优选，所述刚性杆设有3～4根，对称设置在同一圆周上。

作为优选，所述柔性杆设有3～4根，对称设置在同一圆周上。

作为优选，所述柔性杆和刚性杆间隔设置在同一圆周上。

作为优选，所述柔性杆的直径范围为0.5mm～10mm。

作为优选，所述柔性杆采用不锈钢或弹簧钢。

作为优选，所述气囊结构的支撑面与活塞的运动方向垂直或平行。

作为优选，所述底座与护套之间设置有密封圈。

本发明还提供一种重力补偿装置，用于支撑光刻机中工件台和掩模台的微动台，包括：底座、活塞、护套、摆机构、气囊结构和负载板；其中，所述底座中设有气室，用于支撑位于所述气室顶部的活塞；护套套设在活塞上并与底座刚性连接；所述气囊结构连接在活塞与护套之间；所述摆机构包括刚性杆、柔性杆和连接板，其中，所述负载板通过刚性杆与所述连接板连接，所述连接板通过柔性杆与活塞连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明在负载板与活塞之间增设了摆机构，用于将负载的重力通过摆机构传递到活塞上；根据弹簧串联原理，两个串联弹簧的刚度小于其中任意一个弹簧的刚度，因此，将摆机构与气囊结构互联，可以同时实现本发明的重力补偿装置的垂向和水平向的低刚度。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中重力补偿装置的立体示意图；

图2为本发明一具体实施方式中重力补偿装置的剖面图；

图3～4分别为本发明一具体实施方式中气囊结构与活塞以及护套的关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1～2所示，本发明提供的重力补偿装置，用于支撑光刻机中工件台和掩模台的微动台，包括：底座100、活塞200、护套300、摆机构500、气囊结构600和负载板400；其中，所述底座100中设有气室110，用于支撑位于所述气室110顶部的活塞200；护套300套设在活塞200上并与底座100刚性连接；所述气囊结构600连接在活塞200与护套300之间，与所述摆机构500串联；所述摆机构500连接在负载板400与活塞200之间。通过在负载板400与活塞200之间增设了摆机构500，用于将负载的重力通过摆机构500传递到活塞200上；根据弹簧串联原理，两个串联弹簧的刚度小于其中任意一个弹簧的刚度，因此，将摆机构500与气囊结构600互联，可以同时实现本发明的重力补偿装置的垂向和水平向的低刚度。