專(zhuān)利名稱(chēng)：柔性連接裝置及應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種柔性連接裝置，且特別是有關(guān)于一種應(yīng)用于光刻機(jī)系 統(tǒng)的柔性連接裝置及應(yīng)用該柔性連接裝置的曝光臺(tái)。
背景技術(shù)：
隨著生產(chǎn)效率的提高，光刻機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度也隨之提高，曝光臺(tái)運(yùn)動(dòng)精 度也越來(lái)越高。特別是微米級(jí)精度曝光臺(tái)，已成為下一代半導(dǎo)體芯片光刻印刷 制造裝置的核心技術(shù)之一。光刻裝置的高速度與高精度的要求對(duì)曝光臺(tái)的減振 設(shè)計(jì)提出了更加高的要求。
美國(guó)專(zhuān)利US6635887公開(kāi)了一種柔性連接技術(shù)。該柔性塊連接直線電機(jī)及 其導(dǎo)軌，橫梁和兩個(gè)直線電機(jī)剛性連接。通過(guò)直線電機(jī)的不同步運(yùn)動(dòng)，依靠柔 性塊的變形來(lái)實(shí)現(xiàn)Rz方向的精密補(bǔ)償。但是該結(jié)構(gòu)要求直線電機(jī)的定子和動(dòng)子 之間實(shí)現(xiàn)相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)電機(jī)本身有特殊要求，而一般的直線電機(jī)不具備 上述自由度。
中國(guó)專(zhuān)利CN200720071434.6公開(kāi)了一種柔性連接裝置。該柔性塊連接直線 電機(jī)及其導(dǎo)軌。通過(guò)主柔性塊和副柔性塊的不同自由度的變形，實(shí)現(xiàn)了曝光臺(tái) 的減振，位置誤差補(bǔ)償和Rz向運(yùn)動(dòng)解耦。在柔性塊上安裝了緩沖器和接觸開(kāi)關(guān) 對(duì)系統(tǒng)起保護(hù)作用。但是這種柔性塊不能控制Rz向旋轉(zhuǎn)中心。所述曝光臺(tái)采用 了過(guò)定位結(jié)構(gòu)安裝直線電4幾及其導(dǎo)軌，均不利于曝光臺(tái)的裝調(diào)和控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于光刻機(jī)系統(tǒng)的柔性連接裝置及應(yīng)用該柔性連接裝置 的曝光臺(tái)。本發(fā)明的柔性連接裝置用于曝光臺(tái)裝置的Rz向解耦。本發(fā)明的應(yīng)用 柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置可實(shí)現(xiàn)Rz向解耦。
本發(fā)明的柔性連接裝置包括第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安裝板，與所述第一簧片及第二簧片的一端固定連接；第二安裝板，與所述第一簧 片的另一端及第三簧片的一端固定連接；第三安裝板，與所述第二簧片的另一 端及第三簧片的另一端固定連接；其中，所述第一簧片與第二簧片長(zhǎng)度相等、 厚度相同。
本發(fā)明的柔性連接裝置還包括所述第一安裝板具有安裝孔。
本發(fā)明的柔性連接裝置還包括所述第一安裝板具有第一安裝面，所述第二 安裝板具有第二安裝面，所述第三安裝板具有第三安裝面。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置包括曝光臺(tái)，Y向?qū)к壌┻^(guò)所 述曝光臺(tái)，Y向直線電機(jī)與所述Y向?qū)к壒潭ㄟB接，所述Y向直線電機(jī)的動(dòng)子 與所述曝光臺(tái)固定連接，X向直線電機(jī)的動(dòng)子與所述Y向?qū)к壒潭ㄟB接，X向 導(dǎo)軌，柔性連接裝置。所述柔性連接裝置包括第一簧片，第二簧片，第三簧 片；第一安裝板，與所述第一簧片及第二簧片的一端固定連接；第二安裝板， 與所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定連接；第三安裝板，與所述第 二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定連接；其中，所述第一簧片與第二簧 片長(zhǎng)度相等、厚度相同；其中，所述第一安裝板與所述Y向直線電機(jī)的定子固 定連接，所述第二安裝板及第三安裝板與所述X向?qū)к壒潭ㄟB接。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述第 一安裝板具有安裝孔。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述第 一安裝板具有第一 安裝面，所述第二安裝板具有第二安裝面，所述第三安裝板具有第三安裝面。 本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括大理石基座。 本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述X向?qū)к壒潭ㄓ谒?大理石基座上。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括X向平衡質(zhì)量塊與所述X 向直線電機(jī)的定子固定連接。
本發(fā)明的應(yīng)用柔'陣連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括X向底面氣浮墊，X向側(cè) 面氣浮墊，X向輔助氣浮墊。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述第 一安裝面與所述Y 向直線電機(jī)的定子面接觸。本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述第二安裝板及第三安
裝板通過(guò)所述X向側(cè)面氣浮墊與所述X向?qū)к壒潭ㄟB接。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述第二安裝面及第三安 裝面與所述x向側(cè)面氣浮墊面接觸。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述X向側(cè)面氣浮墊與所 述X向?qū)к墏?cè)平面形成垂直氣浮軸承。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述X向底面氣浮墊與所 述X向?qū)к壣掀矫嫘纬伤较驓飧≥S承。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述X向輔助氣浮墊與所
述大理石基座上表面形成水平向氣浮軸承。
本發(fā)明的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置還包括所述Y向?qū)к壟c所述曝光 臺(tái)之間形成垂直氣浮軸承。
本發(fā)明公開(kāi)了 一種柔性連接裝置，這種柔性連接裝置可以通過(guò)簧片的形變 對(duì)Rz向自由度進(jìn)行解耦。這種柔性連接裝置相連的設(shè)備Rz向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其旋轉(zhuǎn) 中心和連接剛度確定而且可控。這種柔性連接裝置應(yīng)用于高精度曝光臺(tái)上，可 以實(shí)現(xiàn)曝光臺(tái)的減振和精確的位置補(bǔ)償。所迷柔性連接裝置應(yīng)用的曝光臺(tái)采用 了一端導(dǎo)向，另一端自由的結(jié)構(gòu)方式，消除了裝配過(guò)定位的問(wèn)題。所述曝光臺(tái) 的氣浮導(dǎo)軌采用側(cè)向氣浮與低面氣浮分開(kāi)的方式，消除了電機(jī)不同步對(duì)氣膜剛 度造成的不良影響。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配 合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖la所示為本發(fā)明柔性連接裝置正視示意圖。
圖lb所示為本發(fā)明柔性連接裝置立體示意圖。
圖2所示為本發(fā)明柔性連接裝置的剛度和旋轉(zhuǎn)中心可控的原理圖。
圖3a所示為本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3b所示為本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)的R側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3c所示為本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)的R側(cè)局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所示為本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)的旋轉(zhuǎn)控制原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖la所示為本發(fā)明柔性連接裝置正視示意圖。圖lb所示為本發(fā)明柔性連 接裝置立體示意圖。如圖la及圖lb所示，本發(fā)明所揭露的柔性連接裝置8包 括第一簧片801,第二簧片802，第三簧片803，安裝板804，安裝孔805。第一 簧片801，第二簧片802,第三簧片803形成一個(gè)等腰三角形的三個(gè)邊。
圖2所示為本發(fā)明柔性連接裝置的剛度和旋轉(zhuǎn)中心可控的原理圖。如圖2 所示，第一簧片801,第二簧片802長(zhǎng)度、厚度相等。安裝孔805、安裝面A、 安裝面B用來(lái)安裝需要柔性連接的兩個(gè)零件。當(dāng)柔性連接裝置8受到力矩M的 作用時(shí)，第一簧片801和第二簧片802發(fā)生形變。通過(guò)力學(xué)仿真分析，簧片所 產(chǎn)生的形變繞一點(diǎn)成旋轉(zhuǎn)變量。旋轉(zhuǎn)中心為兩個(gè)簧片延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處R點(diǎn)。當(dāng) 第一簧片801與第三簧片803之間的夾角P變化時(shí)，R點(diǎn)的位置也發(fā)生變化，R 點(diǎn)沿中心線L上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)谝换善?01、第二簧片802、第三簧片803厚度改 變，則柔性連接裝置8的剛度也隨之發(fā)生變化?；善胶駝偠仍礁?，簧片越薄 剛度越低。安裝面A面的平面度過(guò)底時(shí)，第三簧片803用來(lái)消除這個(gè)誤差，提 高柔性連接裝置8的裝配性能，降低匹配零件的加工精度。
圖3a所示為本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3b所示為 本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)的R側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3c所示為本發(fā)明應(yīng)用 柔性連接裝置的曝光臺(tái)的R側(cè)局部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3a、 3b、 3c所示，曝光臺(tái) 設(shè)備的主要零部件有X向緩沖器101; Y向緩沖器102; X向L側(cè)平衡質(zhì)量塊 201; X向R側(cè)平衡:質(zhì)量塊202; X向L側(cè)直線電才幾301; X向R側(cè)直線電機(jī)302; Y向直線電機(jī)303;大理石基座4;曝光臺(tái)5; Y向?qū)к?01; X向?qū)к?02; X 向底面氣浮墊701; X向側(cè)面氣浮墊702; X向輔助氣浮墊703;柔性連接裝置 8; Y向?qū)к夁B接板901;氣浮墊轉(zhuǎn)接板902; Y向直線電機(jī)固定板903; X向電 機(jī)連接板904。
曝光臺(tái)5有3個(gè)自由度，分別為X、 Y、 Rz。在大理石基座4的左右兩側(cè)分 別安裝了 X向L側(cè)直線電機(jī)301和X向R側(cè)直線電機(jī)302。 X向?qū)к?02固連 在大理石基座4上。X向L側(cè)平衡質(zhì)量塊201與X向L側(cè)直線電機(jī)301的定子固連。X向R側(cè)平衡質(zhì)量塊202與X向R側(cè)直線電才幾302的定子固連。Y向?qū)?軌601穿過(guò)曝光臺(tái)5， Y向?qū)к?01 —端通過(guò)轉(zhuǎn)接板將X向輔助氣浮墊703和X 向L側(cè)直線電機(jī)301的動(dòng)子固連在一起，Y向?qū)к?01另一端通過(guò)Y向?qū)к夁B 接板901、氣浮墊轉(zhuǎn)接板卯2將X向底面氣浮墊701和X向R側(cè)直線電機(jī)302 動(dòng)子固連在一起。Y向直線電機(jī)303定子與Y向?qū)к?01固連，Y向直線電機(jī) 303定子一端通過(guò)柔性連接裝置8與X向側(cè)向氣浮墊702固連。Y向直線電機(jī) 303動(dòng)子與曝光臺(tái)5固連。
曝光臺(tái)5的X向驅(qū)動(dòng)由X向L側(cè)直線電才幾301、 X向R側(cè)直線電才幾302 提供。X向側(cè)面氣浮墊702與X向?qū)к?02側(cè)平面形成垂直氣浮軸承。側(cè)平面 的垂直氣浮軸承提供X向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向功能。對(duì)氣浮軸承的氣膜厚度和氣膜剛度 都有一定的要求。X向底面氣浮墊701與X向?qū)к?02上平面形成水平向氣浮 軸承。X向輔助氣浮墊703與大理石基座4上表面形成水平向氣浮軸承。水平
X向L側(cè)直線電機(jī)301和X向R側(cè)直線電4幾302驅(qū)動(dòng)不同步時(shí)，Y向?qū)к?01 形成一定的偏角，其解耦由X向直線電機(jī)動(dòng)子與定子之間的間隙提供。Y向直 線電機(jī)303與Y向?qū)к?01固連，Y向直線電機(jī)303也產(chǎn)生一定的偏角，其結(jié) 構(gòu)由柔性連接裝置8提供。以上提供了曝光臺(tái)5Rz向的自由度。曝光臺(tái)5的Y 向運(yùn)動(dòng)由Y向直線電才幾303驅(qū)動(dòng)。Y向?qū)к?01與曝光臺(tái)5之間形成垂直氣浮 軸承，提供Y向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向。
柔性連接裝置8在曝光臺(tái)設(shè)備中起到柔性連接、Rz運(yùn)動(dòng)解耦、Rz向減震的 作用，同時(shí)還能控制曝光臺(tái)5的旋轉(zhuǎn)中心。
圖4所示為本發(fā)明應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)的旋轉(zhuǎn)控制原理示意圖。如 圖4所示，當(dāng)X向L側(cè)直線電機(jī)301和X向R側(cè)直線電機(jī)302不同步運(yùn)動(dòng)時(shí)， 給Y向?qū)к?01 —個(gè)轉(zhuǎn)矩M， Y向?qū)к?01帶動(dòng)曝光臺(tái)5在Rz方向轉(zhuǎn)動(dòng)。Y 向?qū)к?01在Rz向由X向直線電機(jī)的動(dòng)定子間隙、X向水平氣浮軸承實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng) 解耦，其旋轉(zhuǎn)中心不確定。Y向?qū)к?01與Y向直線電機(jī)303固連，Y向電機(jī) 303也受到轉(zhuǎn)矩M的作用，Y向直線電機(jī)303通過(guò)柔性連接裝置8解耦，其旋轉(zhuǎn) 中心如圖4所示為第一簧片801和第二簧片802延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處R。 Y向?qū)к?601與Y向直線電機(jī)303固連，所以Y向電機(jī)303的旋轉(zhuǎn)中心也為R點(diǎn)，同理曝光臺(tái)5于Rz向的旋轉(zhuǎn)中心為R點(diǎn)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許 的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種柔性連接裝置，用于曝光臺(tái)裝置的Rz向解耦，其特征在于，包括第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安裝板，與所述第一簧片及第二簧片的一端固定連接；第二安裝板，與所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定連接；第三安裝板，與所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定連接；其中，所述第一簧片與第二簧片長(zhǎng)度相等、厚度相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連接裝置，其特征在于，所述第一安裝板具 有安裝孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性連接裝置，其特征在于，所述第一安裝板具 有第一安裝面，所述第二安裝板具有第二安裝面，所述第三安裝板具有第三安 裝面。
4. 一種應(yīng)用柔性連接裝置的啄光臺(tái)裝置，可實(shí)現(xiàn)Rz向解耦，包括曝光臺(tái)， Y向?qū)к壌┻^(guò)所述曝光臺(tái)，Y向直線電機(jī)與所述Y向?qū)к壒潭ㄟB接，所述Y向 直線電機(jī)的動(dòng)子與所述曝光臺(tái)固定連接，X向直線電機(jī)的動(dòng)子與所述Y向?qū)к?固定連接，X向?qū)к?，柔性連接裝置，其特征在于，所述柔性連接裝置，包括第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安裝板，與所述第一簧片及第二簧片的一端固定連接； 第二安裝板，與所述第一簧片的另 一端及第三簧片的一端固定連接； 第三安裝板，與所述第二簧片的另 一端及第三簧片的另 一端固定連接； 其中，所述第一簧片與第二簧片長(zhǎng)度相等、厚度相同； 其中，所述第一安裝板與所述Y向直線電機(jī)的定子固定連接，所述第二安 裝板及第三安裝板與所述X向?qū)к壒潭ㄟB接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述第 一安裝板具有安裝孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述第一安裝板具有第一安裝面，所述第二安裝板具有第二安裝面，所述第三 安裝板具有第三安裝面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 還包括大理石基座。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述X向?qū)к壒潭ㄓ谒龃罄硎稀?br> 9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 還包括X向平衡質(zhì)量塊與所述X向直線電機(jī)的定子固定連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 還包括X向底面氣浮墊，X向側(cè)面氣浮墊，X向輔助氣浮墊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述第 一安裝面與所述Y向直線電機(jī)的定子面接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述第二安裝板及第三安裝板通過(guò)所述X向側(cè)面氣浮墊與所述X向?qū)к壒潭ㄟB 接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述第二安裝面及第三安裝面與所述X向側(cè)面氣浮墊面接觸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述X向側(cè)面氣浮墊與所述X向?qū)к墏?cè)平面形成垂直氣浮軸承。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于，
16. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述X向輔助氣浮墊與所述大理石基座上表面形成水平向氣浮軸承。
17. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的應(yīng)用柔性連接裝置的曝光臺(tái)裝置，其特征在于， 所述Y向?qū)к壟c所述曝光臺(tái)之間形成垂直氣浮軸承。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于光刻機(jī)系統(tǒng)的柔性連接裝置及應(yīng)用該柔性連接裝置的曝光臺(tái)。本發(fā)明的柔性連接裝置包括第一簧片，第二簧片，第三簧片；第一安裝板，與所述第一簧片及第二簧片的一端固定連接；第二安裝板，與所述第一簧片的另一端及第三簧片的一端固定連接；第三安裝板，與所述第二簧片的另一端及第三簧片的另一端固定連接；其中，所述第一簧片與第二簧片長(zhǎng)度相等、厚度相同。本發(fā)明公開(kāi)的柔性連接裝置可以通過(guò)簧片的形變對(duì)Rz向自由度進(jìn)行解耦。這種柔性連接裝置相連的設(shè)備Rz向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)中心和連接剛度確定而且可控。這種柔性連接裝置應(yīng)用于高精度曝光臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)曝光臺(tái)的減振和精確的位置補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101526745SQ20091004499
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者李志龍, 齊寧寧, 齊芊楓 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機(jī)械工程有限公司