專利名稱：精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅片臺運動系統(tǒng)，尤其涉及一種精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
硅片臺運動系統(tǒng)的基本作用是在曝光過程中承載硅片并按預(yù)設(shè)的速度和方 向運動。用于硅片的線寬非常小(通常為納米級)，因此需要硅片運動系統(tǒng)具有
極高的運動定位精度；由于硅片臺運動系統(tǒng)的運動速度在很大程度上影響企業(yè) 的光刻效率，致使各企業(yè)不斷在努力提高硅片臺運動系統(tǒng)的速度，而速度的提 高相應(yīng)導(dǎo)致了減振難度的提升，因此，各研究人員紛紛研發(fā)出不同的減振措施。
例如專利一又人Canon (專利4又人Canon Kabushiki Kaisha， Tokyo, Japan ) 在專利號為US6359679的美國專利中提出，在硅片臺或掩模臺的運動系統(tǒng)的運 動方向的延長線上安裝一個平衡質(zhì)量，同樣用電機驅(qū)動，運動方向和主運動方 向相反，通過精確的計算和控制，使得平衡質(zhì)量運動所產(chǎn)生的運動反力同運動 系統(tǒng)運動所產(chǎn)生的運動反力相互抵消，從而達到消振的目的。此外，其還在專 利號為US6028376的美國專利中提出一種帶有平衡塊消振裝置的定位系統(tǒng)，該 系統(tǒng)通過直線電機驅(qū)動質(zhì)量塊運動，來抵消動工作臺運動時產(chǎn)生的作用力，該 方案在原理上和在US6359679的專利中提出的方案相似，只是具體結(jié)構(gòu)有所差 另'J。 Canon所提出的減振方法，必須通過精確的計算和控制，才能實現(xiàn)力的抵消， 而且對控制的要求較高。同時，由于在同一運動方向上使用了兩個直線電機， 使得其定位系統(tǒng)的運動平面的面積大大增大，驅(qū)動元件增多，而且距離硅片或 掩模較近，使得硅片或掩模的周圍的溫度控制更加困難。
此外，清華大學(xué)在專利號CN 1595299A的專利中提出一種帶有平衡塊消振 裝置的硅片定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)將硅片承載裝置及其驅(qū)動導(dǎo)向裝置放置在具有X、 Y兩自由度的平衡塊上，并裝有動量輪系統(tǒng)，在硅片承載裝置運動平面內(nèi)的力 和力矩的平衡。其余三個自由度的振動依靠減振系統(tǒng)，這大大提高了系統(tǒng)減振
的難度，并最終影響到系統(tǒng)的定位精度。另外，這種釆用平衡塊消振的方法， 平衡塊的回零，以及平衡塊的旋轉(zhuǎn)使得系統(tǒng)的控制難度都大。
因此，如何降低硅片臺運動系統(tǒng)的減振難度并實現(xiàn)有效減振實已成為本領(lǐng) 域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，以降低硅片臺 運動系統(tǒng)的減振難度，有效對硅片臺運動系統(tǒng)進行減振。
為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種精密平衡減振硅片臺運動系-統(tǒng)，其
包括承載基板；固定在所述承載基板上且與所述承載基板之間具有容置空間 的基臺；固定在所述基臺的上側(cè)，設(shè)有硅片承載臺及與所述硅片承載臺相連接 且能根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的運行行程使所述硅片承載臺產(chǎn)生相應(yīng)方向位移的第 一受控 運動單元的硅片臺運動裝置；與所述硅片臺運動裝置對稱固定在所述基臺的下 側(cè)，且處于所述容置空間內(nèi)的反向平衡運動裝置，其包括與承載臺連同被承載 物體的質(zhì)量特性完全相同的模擬件，與該模擬件相連接且與第一受控運動單元 相似的第二受控運動單元，以及鑲嵌在基臺內(nèi)的動量輪運動單元，其中，所述 模擬件被夾持在所述承載基板及所述基臺之間；用于提供預(yù)先規(guī)劃的運行行程 以控制所述第一受控運動單元的第一控制單元；以及用于向第一控制單元提供 運動控制功能，并同時控制第二受控運動單元和動量輪運動單元的第二控制單 元。
此外，在所述基臺下側(cè)表面開設(shè)多個槽體；以及分別內(nèi)嵌在所述多個槽體 的多個動量輪運動單元，每一動量輪運動單元設(shè)有旋轉(zhuǎn)電機、支撐所述旋轉(zhuǎn)電 機的氣浮軸承及由所述氣浮軸承支撐且與所述旋轉(zhuǎn)電機相連接的輪體。
較佳的，所述第一受控運動單元包括固定在所述基臺上側(cè)且平行設(shè)置的 兩第一導(dǎo)軌、分別設(shè)置在兩第一導(dǎo)軌上的兩第一滑塊、連接兩第一滑塊且設(shè)有 所述硅片承載臺的第一橫梁、分別設(shè)置在兩第一導(dǎo)軌且與所述兩第一滑塊相連 接的兩第一直線電機、設(shè)置在第一橫梁上且與所述硅片承載臺相連接的'第二直 線電機、分別設(shè)置在所述兩第一導(dǎo)軌上用于量測所述兩第一滑塊在相應(yīng)第一導(dǎo) 軌上的位置數(shù)據(jù)的兩第一光柵尺、與所述第一控制單元相連接且將所述兩第一
光柵尺測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)膬傻?一編碼器、設(shè)在所述第 一橫梁上 用于量測所述硅片承載臺位置數(shù)據(jù)的第二光柵尺、以及與所述第一控制單元相 連接且將所述第二光柵尺測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)牡诙幋a器，所述 硅片承載臺設(shè)置有與所述基臺相連接的第 一氣浮。
在所述兩第一導(dǎo)軌的端側(cè)及所述第一橫梁的端側(cè)還分別設(shè)有第一防撞塊， 在所述兩第一導(dǎo)軌的邊側(cè)及所述第一橫梁的邊側(cè)分別設(shè)有容置線路、氣浮氣管 及冷卻水管路的第 一 電纜管、及承載所述第 一 電纜管的第 一支架。
相應(yīng)地，所述第二受控運動單元包括固定在所述基臺下側(cè)且平行設(shè)置的
兩第二導(dǎo)軌、分別設(shè)置在兩第二導(dǎo)軌上的兩第二滑塊、連接兩第二滑塊且設(shè)有 所述模擬件的第二橫梁、分別設(shè)置在兩第二導(dǎo)軌且與所述兩第二滑塊相連接的 兩第三直線電機、設(shè)置在所述第二橫梁上且與所述模擬件相連接的第四,直線電 機、分別設(shè)置在所述兩第二導(dǎo)軌上用于量測所述兩第二滑塊在相應(yīng)第二導(dǎo)軌上 的位置數(shù)據(jù)的兩第三光柵尺、與所述第二控制單元相連接且將所述兩第三光柵 尺測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)膬傻谌幋a器、設(shè)在所述第二橫梁上用于 量測所述模擬臺位置數(shù)據(jù)的第四光柵尺、以及與所述第二控制單元相連接且將 所述第四光柵尺測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)牡谒木幋a器，所述^t擬件兩 側(cè)分別設(shè)置有與所述基臺及所述承載基板相連接的第二氣浮。
在所述兩第二導(dǎo)軌的端側(cè)及所述第二橫梁的端側(cè)還分別設(shè)有第二防撞塊， 在所述兩第二導(dǎo)軌的邊側(cè)及所述第二橫梁的邊側(cè)分別設(shè)有容置線路、氣浮氣管 及冷卻水管路的第二電纜管、及承載所述第二電纜管的第二支架。 .
所述基臺可為大理石基臺。
本發(fā)明通過在結(jié)構(gòu)上采用硅片臺運動裝置和反向平衡運動裝置的對稱結(jié)構(gòu) 形式，通過反向軌跡(速度、加速度及路徑)控制，同時在基臺上裝有動量輪 運動單元，利用模擬件和大理石基臺之間的氣浮、以及模擬件和承載基板之間 的氣浮，實現(xiàn)了力和力矩的精密平衡，而且系統(tǒng)減振的難度減小，提高了系統(tǒng) 的定位精度，該項技術(shù)結(jié)構(gòu)上相對簡單，控制難度小。


本發(fā)明的精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)由以下的實施例及附圖給出。.
圖l是使用本發(fā)明的光刻機系統(tǒng)簡圖。
圖2a 圖2d是本發(fā)明精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)視圖，其中，圖2a 為硅片運動系統(tǒng)的立體視圖，圖2b為硅片運動系統(tǒng)的主視圖，圖2c和圖2d為 去除主動減振器和承載基板后的立體視圖。
圖3是本發(fā)明精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)的動量輪運動單元的視圖。'
具體實施例方式
以下將結(jié)合圖l 圖3對本發(fā)明的精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)作進一步的詳 細描述。
圖1描述了使用本發(fā)明的光刻機系統(tǒng)簡圖，所述光刻機系統(tǒng)主要由主動減 振器l、具有承載基板2的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)46、激光干涉儀41、 調(diào)平調(diào)焦傳感器42、投影物鏡43、掩模臺44、及照明45等幾個模塊組成。
圖2a 圖2d是本發(fā)明精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)46的結(jié)構(gòu)視圖，硅片運動 系統(tǒng)3主要由承載基板2、基臺3、硅片臺運動裝置5a、反向平衡運動裴置5b、 第一控制單元、以及第二控制單元等幾個部分組成，承載基板2安裝在主動減 振器1上，自身具有一定的調(diào)平能力，它為精密平衡減振硅片運動系46統(tǒng)提供 了一個牢固可靠的工作平臺。
所述基臺3固定在所述承載基板2上，且與所述承載基板2之間具有容置 空間，在本實施例中，所述基臺3為大理石基臺，其通過剛性連接件4和所述 承載基板2相連接。
所述硅片臺運動裝置5a固定在所述基臺3的上側(cè)，設(shè)有硅片承載臺17a及 與所述硅片承載臺17a相連接且能根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的運行行程使所述硅片承載臺 17a產(chǎn)生相應(yīng)方向位移的第一受控運動單元，所述第一受控運動單元包4舌固定 在所述基臺3上側(cè)且平行設(shè)置的兩第一導(dǎo)軌12a和12b;分別設(shè)置在兩第一導(dǎo)軌 12a和12b上的兩第一滑塊7a和7b;連接兩第一滑塊12a和12b且設(shè)有所述硅 片承載臺17a的第一橫梁16a;分別設(shè)置在兩第一導(dǎo)軌12a和12b上且與所述兩 第一滑塊7a和7b相連接的兩第一直線電機lla和lib;設(shè)置在所述第一橫梁16a 上且與所述硅片承載臺17a相連接的第二直線電機15a;分別設(shè)置在所述兩第一 導(dǎo)軌12a和12b上用于量測所述兩第一滑塊7a和7b在相應(yīng)第一軌道上的位置數(shù) 據(jù)的兩第一光柵尺23a(其中，右邊導(dǎo)軌上設(shè)置的第一光柵尺未能顯示)；與所 述第一控制單元相連接且將所述兩第一光柵尺23a測出的相應(yīng)第一滑塊位置數(shù) 據(jù)進行編碼后傳輸?shù)膬傻谝痪幋a器34a和34b;設(shè)在所述第一^t梁16a上用于量 測所述硅片承載臺17a位置數(shù)據(jù)的第二光柵尺22a;以及與所述第一控制單元相 連接且將所述第二光柵尺22a測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)牡诙幋a器 35a,所述硅片承載臺17a設(shè)置有與所述基臺相連接的第一氣浮9a，因此，通過 Y向第一直線電機lla、 llb、和X向第二直線電機15a，可以實現(xiàn)X、.Y向的 大4亍程運動。Y向第一直線電才幾lla由Y向直錢電才幾定子31a和Y向直線電^L 動子8a組成；Y向第一直線電才幾lib由Y向直線電才幾定子31b和Y向直線電才幾 動子8b組成；X向第一直線電才幾15a由x向直線電才幾定子32a和x向直線電枳』 動子33a組成；Y向第一直線電才幾lla和Y向第一直線電機lib同步運動實現(xiàn)Y 方向的大^f亍程運動；X向第一直線電才幾15a實現(xiàn)X方向的大^f于程運動。
Y向第一直線電機lla的Y向直線電機動子8a與第一滑塊7a安裝在一起， Y向第一直線電機lla的Y向直線電機定子31a安裝在Y向第一導(dǎo)軌12a上， Y向直線電機動子8a與Y向直線電機定子31a的垂向和側(cè)向可通過y向垂向氣 浮25a和y向滑塊側(cè)向氣浮26a連接，使得第一滑塊7a在Y向第一直線電機lla 的驅(qū)動下，沿Y向第一導(dǎo)軌12a做無摩擦直線運動；y向第一光柵尺23a安裝在 Y向第一導(dǎo)軌12a上用于量測所述第一滑塊7a即第一直線電機lla的位置數(shù)據(jù)， Y向第一直線電機lla的位置數(shù)據(jù)由第一編碼器(線性編碼器)34a進行編碼后 傳輸至所述第一控制單元。
此外，在所述兩第一導(dǎo)軌12a和12b的邊側(cè)及所述第一橫梁16a的邊側(cè)分別 設(shè)有容置線路、氣浮氣管及冷卻水管路的第一電纜管14a、 14b和19a及承載所 述第一電纜管14a、 14b和19a的第一支架13a、 13b和18a。其中，Y向第一 直線電機lla的線路、冷卻水管路及y向滑塊垂向氣浮25a和y向滑塊側(cè)向氣浮 26a氣管裝在Y向第一電纜管14a中，Y向第一電纜管14a在Y向第一支架13a 上隨第一滑塊7a沿Y方向運動，同時在第一滑塊7a的兩端側(cè)裝有Y向第一防 撞塊20a和20b。
Y向第 一直線電機1 lb的Y向直線電機動子8b與第 一滑塊7b安裝在一起， Y向第一直線電機lib的Y向直線電機定子31b安裝在Y向第一導(dǎo)軌12b上，
Y向直線電機動子8b與Y向直線電機定子31b的垂向和側(cè)向可通過y向滑塊垂 向氣浮25b和y向滑塊側(cè)向氣浮26b連接，使得第一滑塊7b在Y向第一直線電 機lib的驅(qū)動下，沿Y向第一導(dǎo)軌12b做無摩擦直線運動；y向第一光柵尺安 裝在Y向第一導(dǎo)軌12b上用于量測所述第一滑塊7b即第一直線電機lib的位置 數(shù)據(jù)，Y向第一直線電機lib的位置數(shù)據(jù)由第一編碼器34b進行編碼后傳輸至 所述第一控制單元。
Y向第一直線電機lib的線路、冷卻水管路及y向滑塊垂向氣浮25b和y 向滑塊側(cè)向氣浮26b氣管裝在Y向第一電纜管14b中，Y向第一電纜管14b在 Y向第一支架13b上隨第一滑塊7b沿Y方向運動；第一滑塊7b上裝有Y向第 一防撞塊20c和20d。
X向第二直線電機15a的x向直線電機動子33a與所述硅片承載臺(即chuck 組件)17a安裝在一起，X向第二直線電機15a的x向直線電機定子32a安裝在 X向第一橫梁16a上，x向直線電機動子33a與x向直線電機定子32a之間可通 過x向滑塊側(cè)向氣浮27a連接；chuck組件通過第一氣浮9a和大理石基臺3連 接，從而chuck組件可以沿X向第一橫梁16a在大理石基臺3上做無摩擦直線 運動；x向第二光柵尺22a安裝在X向第一橫梁16a用于量測所述硅片承載臺 17a即第二直線電機15a的位置數(shù)據(jù)，X向第二直線電機15a的位置數(shù)據(jù)由X向 第二編碼器(線性編碼器)35a進行編碼后傳輸至所述第一控制單元。，
X向第二直線電機15a的線路、冷卻水管路及x向滑塊側(cè)向氣浮27a和第一 氣浮9a的氣管裝在X向第一電纜管19a中，X向第一電纜管19a在X向第一支 架18a隨所述硅片承載臺17a沿X方向運動；在所述第一橫梁的端側(cè)裝有x向 第一防撞塊21a和21b。
所述反向平衡運動裝置5b與所述硅片臺運動裝置5a對稱固定在所述基臺3 的下側(cè)，且處于所述容置空間內(nèi)，其設(shè)有根據(jù)所述硅片承載臺17a和要加載在 所述硅片承載臺上的硅片6所仿造的模擬件17b及與所述模擬件17b相連接且 根據(jù)所述第一受控運動單元所仿造的第二受控運動單元，其中，所述模擬件17b 被夾持在所述承載基板2及所述基臺3之間，根據(jù)前述說明，所述第二.受控運 動單元包括固定在所述基臺3下側(cè)且平行設(shè)置的兩第二導(dǎo)軌12c和12d、分別 設(shè)置在兩第二導(dǎo)軌12c和12d上的兩第二滑塊7c和7d、連接兩第二滑塊7c和
7d且設(shè)有所述模擬件17b的第二橫梁16b、分別設(shè)置在兩第二導(dǎo)軌12c和12d 且與所述兩第二滑塊7c和7d相連接的兩第三直線電機11c和lld、設(shè)置在所述 第二橫梁16b上且與所述模擬件17b相連接的第四直線電機15b、分別設(shè)置在所 述兩第二導(dǎo)軌12c和12d上用于量測所述兩第二滑塊7c和7d在相應(yīng)第二導(dǎo)軌上 的位置數(shù)據(jù)的兩第三光柵尺23c(圖中右邊導(dǎo)軌上設(shè)置的第三光柵尺未能顯示)、 與所述第二控制單元相連接且將所述兩第三光^^尺測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后 傳輸?shù)膬傻谌幋a器34c和34d、設(shè)在所述第二橫梁16b上用于量測所述模擬臺 17b位置數(shù)據(jù)的第四光柵尺22b、以及與所述第二控制單元相連接且將所述第四 光柵尺22b測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)牡谒木幋a器35b，所述才莫擬件17b 兩側(cè)分別設(shè)置有與所述基臺3及所述承載基板2相連接的第二氣浮9b和10。
Y向第三直線電機llc、 lld和X向第四直線電機15b,可以實現(xiàn)X、 Y向 的大行程運動。Y向第三直線電機11c由Y向直線電4幾定子31c和Y向直線電 機動子8c組成；Y向第三直線電機lid由Y向直線電機定子31d和Y向直線電 機動子8d組成；X向第四直線電機15b由x向直線電機定子和x向直線電機動 子組成；Y向第三直線電機11c和Y向第三直線電才幾lid同步運動實現(xiàn)Y方向 的大行程運動；X向第四直線電機15b實現(xiàn)X方向的大行程運動。
Y向第三直線電機11c的Y向直線電機動子8c與第二滑塊7c安裝在一起， Y向第三直線電機11c的Y向直線電機定子31c安裝在Y向第二導(dǎo)軌12c上， Y向直線電機動子8c與Y向直線電機定子31c的垂向和側(cè)向可通過y向滑塊垂 向氣浮25c和y向滑塊側(cè)向氣浮26c連接，使得第二滑塊7c在Y向第三直線電 機llc的驅(qū)動下，沿Y向第二導(dǎo)軌12c做無摩擦直線運動；y向第三光柵尺23c 安裝在Y向第二導(dǎo)軌12c上，用于量測所述第二滑塊7c即第三直線電機11c的 位置數(shù)據(jù)，Y向第三直線電機11c的位置數(shù)據(jù)由第三編碼器(線性編碼器)34c 進行編碼后傳輸至所述第二控制單元。
在所述兩第二導(dǎo)軌12c及所述第二橫梁16b的邊側(cè)分別設(shè)有容置線路、氣 浮氣管及冷卻水管路的第二電纜管14c、 14d和19b及承載所述第二電纜管14c、 14d和19b的第二支架13c、 13d和18b。其中，Y向第三直線電機11c的線路、 冷卻水管路及y向滑塊垂向氣25c和y向滑塊側(cè)向氣浮26c氣管裝在Y向第二 電纜管14c中，Y向第二電纜管14c在Y向第二支架13c上隨第二滑塊7c沿Y
方向運動；此外，在所述第二導(dǎo)軌12c的端側(cè)分別設(shè)有Y向第二防撞塊20e和 20f。
Y向第三直線電機lld的Y向直線電機動子8d與第二滑塊7d安裝在一起， Y向第三直線電機lld的Y向直線電機定子31d安裝在Y向第二導(dǎo)軌12d上， Y向直線電機動子8d與Y向直線電機定子31d的垂向和側(cè)向可通過y向滑塊垂 向氣浮25d和y向滑塊側(cè)向氣浮26d連接，使得第二滑塊7d在Y向第三直線電 機lld的驅(qū)動下，沿Y向第二導(dǎo)軌12d做無摩擦直線運動；y向第三光柵尺安 裝在Y向第二導(dǎo)軌12d上，用于量測所述第二滑塊7d即Y向第三直線電機lld 的位置數(shù)據(jù)，Y向直線電機lld的位置數(shù)據(jù)由第三編碼器34d進行編碼后傳輸 至所述第二控制單元。
Y向第三直線電機lld的線路、冷卻水管路及y向滑塊垂向氣浮25d和y 向滑塊側(cè)向氣浮26d氣管裝在Y向第二電纜管14d中，Y向第二電纜管14d在 Y向第二支架13d上隨第二滑塊7d沿Y方向運動；在所述第二導(dǎo)軌12d的端 側(cè)分別設(shè)有Y向第二防撞塊20g和20h。
X向第四直線電機15b的動子x向直線電機動子與所述^t擬件17b安裝在 一起，X向第四直線電機15b的x向線電機定子安裝在X向第二橫梁16b上，x 向直線電機動子與x向直線電機定子之間可通過x向滑塊側(cè)向氣浮27b連接； 所述模擬件17b兩側(cè)分別設(shè)置有與所述基臺3及所述承載基板2相連接的第二 氣浮9b和10，從而所述模擬件17b可以沿X向第二橫梁16b在大理石基臺3 和所述承載基板2上做無摩擦直線運動；x向第四光柵尺22b安裝在X向第二 橫梁16b上，用于量測所述模擬件17b即X向第四直線電機15b的位置數(shù)據(jù)， X向第四直線電機15b的位置數(shù)據(jù)由X向第四編碼器35b編碼后傳輸至所述第 二控制單元。
X向第四直線電機15b的線路、冷卻水管路及x向滑塊側(cè)向氣浮27b和所 述第二氣浮9b的氣管裝在X向第二電纜19b中，X第二電纜19b在X向第二支 架18b隨所述模擬件17b沿X方向運動；在所述第二橫梁16b的端側(cè)分別裝有 x向第二防撞塊21c和21d。
所述第一控制單元用于提供預(yù)先規(guī)劃的運行行程以控制所述第一受控運動 單元即控制各第一及第二直線電機的運轉(zhuǎn)角速度等，并能根據(jù)各第一及第二編
碼器傳送回的位置數(shù)據(jù)控制各第一及第二直線電機，以使加載在所述硅片承載 臺上的硅片能精確定位，所述第二控制單元用于根據(jù)所述第一控制單元提供的 運行行程提供相應(yīng)反向運行行程以控制所述第二受控運動單元，同樣所述第二
控制單元用于控制各第三及第四直線電機的運轉(zhuǎn)角速度等，并能根據(jù)各第三及
第四編碼器傳送回的位置數(shù)據(jù)控制各第三及第四直線電機，使所述模擬件17b
的運行方向精確地與加載在所述硅片承載臺上的硅片相反。
當所述精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)46在工作過程中，反向平衡運動裝置5b 和硅片臺運動裝置5a的運動完全相反。如當硅片臺運動裝置5a在Y向'第一直 線電機lla和lib的同步驅(qū)動下，第一滑塊7a和7b帶動X向第一橫梁沿Y正 向運動時，反向平衡運動裝置5b在Y向第三直線電機llc和lld的同步驅(qū)動下， 第二滑塊7c和7d帶動X向第二橫梁沿Y負向做完全相反的運動。同樣，當硅 片臺運動裝置5a在X向第二直線電機15a的驅(qū)動下，所述硅片臺承載件17a沿 X正向運動時，反向平衡運動裝置5b在X向第四直線電才幾15b的驅(qū)動下，沖莫擬 件17b沿X負向做完全相反的運動。這樣反向平衡運動裝置5b和硅片臺運動裝 置5a的作用力是平衡的。通過模擬件和大理石基臺之間的第二氣浮9b和模擬 件和承載基板2之間的第二氣浮10,從而系統(tǒng)在YZ和XZ平面內(nèi)的力矩平衡。 并且在大理石基臺3上開有兩個槽，槽中分別內(nèi)嵌有動量輪運動單元24a和24b, 從而系統(tǒng)在XY平面內(nèi)的力矩平tf。如圖3所示，其為動量^"運動單元的^L圖。 動量輪運動單元24a由旋轉(zhuǎn)電機28a、支撐所述旋轉(zhuǎn)電機的氣浮軸承29a、由所 述氣浮軸承支撐且與所述旋轉(zhuǎn)電機相連接的輪體30a組成。這樣，所述精密平 衡減振硅片運動系統(tǒng)46完全實現(xiàn)了力和力矩的平衡。
此外，須注意的是，硅片臺運動裝置的結(jié)構(gòu)并非以本實施例為限，本領(lǐng)域 技術(shù)人員可根據(jù)實際需要采用不同結(jié)構(gòu)的硅片臺運動裝置，例如，具有兩硅片 承載臺的硅片臺運動裝置等，相應(yīng)地，反向平衡運動裝置的結(jié)構(gòu)也根據(jù)所采用 的硅片臺運動裝置的結(jié)構(gòu)的不同而不同，因此，上述實施例僅例示性說明本發(fā) 明的結(jié)構(gòu)及原理，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技術(shù)的人士均可在不違 背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾及改變。
綜上所述，本發(fā)明的精密平衡減振硅片運動系統(tǒng)通過在結(jié)構(gòu)上采用硅片臺 運動裝置和反向平衡運動裝置的對稱結(jié)構(gòu)形式，并且在大理石基臺上裝有動量輪運動單元，利用模擬件和大理石基臺之間的氣浮、以及模擬件和承載基板之 間的氣浮，實現(xiàn)了力和力矩的精密平衡，控制上可通過反向軌跡(速度、加速 度及路徑)控制，大幅減少工件臺加速時反作用于光刻機系統(tǒng)的作用力和力矩， 從而降低系統(tǒng)減振的難度，提高系統(tǒng)的定位精度，該項技術(shù)結(jié)構(gòu)上相對簡單， 控制難度小。
權(quán)利要求
1、一種精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于，包括承載基板；基臺固定在所述承載基板上，且與所述承載基板之間具有容置空間；硅片臺運動裝置固定在所述基臺的上側(cè)，設(shè)有硅片承載臺及與所述硅片承載臺相連接且能根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的運行行程使所述硅片承載臺產(chǎn)生相應(yīng)方向位移的第一受控運動單元；反向平衡運動裝置包括與承載臺及其被承載物體的質(zhì)量特性完全相同的模擬件，與該模擬件相連接且與第一受控運動單元相似的第二受控運動單元，以及鑲嵌在基臺內(nèi)的動量輪運動單元，其中，所述模擬件被夾持在所述承載基板及所述基臺之間；第一控制單元，用于提供預(yù)先規(guī)劃的運行行程以控制所述第一受控運動單元；以及第二控制單元，用于向第一控制單元提供運動控制功能，并同時控制第二受控運動單元和動量輪運動單元。
2、 如權(quán)利要求1所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于，還包 括在所述基臺下側(cè)表面開設(shè)多個槽體；以及分別內(nèi)嵌在所述多個槽體的多個 動量輪運動單元，每一動量輪運動單元設(shè)有旋轉(zhuǎn)電機、支撐所述旋轉(zhuǎn)電.機的氣 浮軸承及由所述氣浮軸承支撐且與所述旋轉(zhuǎn)電機相連接的輪體。
3、 如權(quán)利要求1所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于所述 第一受控運動單元包括固定在所述基臺上側(cè)且平行設(shè)置的兩第一導(dǎo)軌、分別 設(shè)置在兩第一導(dǎo)軌上的兩第一滑塊、連接兩第一滑塊且設(shè)有所述硅片承載臺的 第一橫梁、分別設(shè)置在兩第一導(dǎo)軌且與所述兩第一滑塊相連接的兩第一直線電 機、設(shè)置在第一橫梁上且與所述硅片承載臺相連接的第二直線電機、分別設(shè)置 在所述兩第一導(dǎo)軌上用于量測所述兩第一滑塊在相應(yīng)第一導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)的 兩第一光柵尺、與所述第一控制單元相連接且將所述兩第一光柵尺測出的位置 數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)膬傻谝痪幋a器、設(shè)在所述第一橫梁上用于量測所述硅片 承載臺位置數(shù)據(jù)的第二光^fr尺、以及與所述第一控制單元相連接且將所述第二光柵尺測出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)牡诙幋a器，所述硅片承載臺設(shè)置有 與所述基臺相連接的第 一氣浮。
4、 如權(quán)利要求3所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于在所 述兩第一導(dǎo)軌的端側(cè)及所述第一橫梁的端側(cè)分別設(shè)有第一防撞塊。
5、 如權(quán)利要求3所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于在所 述兩第一導(dǎo)軌的邊側(cè)及所述第一橫梁的邊側(cè)分別設(shè)有容置線路、氣浮氣管及冷 卻水管路的第 一 電纜管、及承載所述第 一 電纜管的第 一支架。
6、 如權(quán)利要求1所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于所述 第二受控運動單元包括固定在所述基臺下側(cè)且平行設(shè)置的兩第二導(dǎo)軌、分別 設(shè)置在兩第二導(dǎo)軌上的兩第二滑塊、連接兩第二滑塊且設(shè)有所述模擬件的第二 橫梁、分別設(shè)置在兩第二導(dǎo)軌且與所述兩第二滑塊相連接的兩第三直線電機、 設(shè)置在所述第二橫梁上且與所述模擬件相連接的第四直線電機、分別設(shè)置在所 述兩第二導(dǎo)軌上用于量測所述兩第二滑塊在相應(yīng)第二導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù).的兩第三光柵尺、與所述第二控制單元相連接且將所述兩第三光柵尺測出的位置數(shù)據(jù) 進行編碼后傳輸?shù)膬傻谌幋a器、設(shè)在所述第二橫梁上用于量測所述模擬臺位 置數(shù)據(jù)的第四光柵尺、以及與所述第二控制單元相連接且將所述第四光柵尺測 出的位置數(shù)據(jù)進行編碼后傳輸?shù)牡谒木幋a器，所述模擬件兩側(cè)分別設(shè)置有與所 述基臺及所述承載基板相連接的第二氣浮。
7、 如權(quán)利要求6所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于在所 述兩第二導(dǎo)軌的端側(cè)及所述第二橫梁的端側(cè)分別設(shè)有第二防撞塊。
8、 如權(quán)利要求6所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于在所 述兩第二導(dǎo)軌的邊側(cè)及所述第二橫梁的邊側(cè)分別設(shè)有容置線路、氣浮氣管及冷卻水管路的第二電纜管、及承載所述第二電纜管的第二支架。
9、 如權(quán)利要求1所述的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，其特征在于所述 基臺為大理石基臺。
全文摘要
本發(fā)明的精密平衡減振硅片臺運動系統(tǒng)，主要由沿基臺上下兩側(cè)對稱設(shè)置的硅片臺運動裝置和反向平衡運動裝置組成。硅片臺運動裝置設(shè)有硅片承載臺及與硅片承載臺相連接的第一受控運動單元，其能根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的運行行程使硅片承載臺產(chǎn)生相應(yīng)方向位移。反向平衡運動裝置包含與承載臺(包括被承載物體)的質(zhì)量特性完全相同的模擬件，與該模擬件相連接且與第一受控運動單元相似的第二受控運動單元，以及鑲嵌在基臺內(nèi)的動量輪運動單元。第一和第二受控運動單元分別在第一和第二控制單元的控制下做完全反相的運動，動量輪系統(tǒng)在第二控制單元的控制下完成力矩平衡運動。由此可實現(xiàn)系統(tǒng)力和力矩的精密平衡，降低了系統(tǒng)減振的難度，提高了系統(tǒng)的定位精度。
文檔編號G03F7/20GK101165595SQ20071004558
公開日2008年4月23日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者袁志揚 申請人:上海微電子裝備有限公司