本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光刻機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種輔助支撐裝置及帶有輔助支撐的光刻機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

光刻機(jī)系統(tǒng)在工作過程中，工件臺和掩模臺分別以曝光系統(tǒng)的兩面一軸(物面、焦面和光軸)為基準(zhǔn)，在控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，按要求的精度實(shí)現(xiàn)工件臺與掩模臺之間的相對位置以及兩者相對曝光系統(tǒng)的位置。針對四個(gè)減振器四腳支撐的光刻機(jī)設(shè)備，其在自身重力、加工誤差、集成誤差以及工件臺運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)變形的影響下會引起工件臺支撐部件表面呈下凹變形，從而影響了工件臺的位置精度。而且對于長行程的工件臺來講，面型的影響可能直接導(dǎo)致工件臺無法正常地步進(jìn)及掃描。

如圖1所示，四腳支撐光刻設(shè)備的局部結(jié)構(gòu)200，包括掩模臺201、掩模支架202、曝光系統(tǒng)207、主基板206、吊框203、工件臺204、以及減振器205。主基板206是類似矩形桌的四腳支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐曝光系統(tǒng)207、掩模臺201等結(jié)構(gòu)。吊框203也是規(guī)整的四腳結(jié)構(gòu)，其上表面邊緣四腳與主基板206固定連接，上表面中間用于支撐工件 臺204，在吊框203的下表面四腳對應(yīng)位置安裝有四個(gè)減振器205，如圖2所示。

光刻設(shè)備工作過程中，減振器205開啟，使整個(gè)結(jié)構(gòu)處于懸浮狀態(tài)，工件臺204和掩模臺201分別以曝光系統(tǒng)207的兩面一軸(物面、焦面和光軸)為基準(zhǔn)，在控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，按要求的精度實(shí)現(xiàn)工件臺204與掩模臺201之間的相對位置以及兩者相對曝光系統(tǒng)207的位置。

以水平面上相互垂直的兩條直線作為x軸、y軸，以垂直于水平面的直線作為z軸，工件臺204一般可以實(shí)現(xiàn)x、y、z、rx、ry、rz六個(gè)自由度方向的運(yùn)動(dòng)，而對于大型光刻設(shè)備來說，隨著硅片或玻璃基板的尺寸加大，其對應(yīng)的水平向x、y的運(yùn)動(dòng)行程跟隨著加長。行程越大，工件臺支撐面精度越難以實(shí)現(xiàn)，而為保證工件臺能高精度地步進(jìn)和掃描，要求工件臺面型能達(dá)到微米級的精度要求。

吊框203作為支撐工件臺的關(guān)鍵部件，對其表面的平整度有極大的要求。首先，如圖1所示，吊框203底部僅通過四個(gè)減振器其支撐作用，其頂部承受著所有分系統(tǒng)的重量，分系統(tǒng)及吊框203自身的重力會使吊框203上表面產(chǎn)生變形。其次，由于吊框203上表面的加工過程中同樣會產(chǎn)生加工表面的殘余誤差。而且，在實(shí)際光刻設(shè)備集成的過程中，由于裝配時(shí)的不適當(dāng)會造成裝配誤差。這些表面面型誤差均是靜態(tài)誤差，另外，工件臺204步進(jìn)和掃描過程中，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)力和質(zhì)量偏心產(chǎn)生力矩，造成吊框203上表面支撐受力發(fā)生變化，表面面型變化會影響工件臺204沿著導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)，此表面面型誤差屬 于動(dòng)態(tài)誤差。這些靜、動(dòng)態(tài)誤差的存在最終會造成這種四腳支撐的光刻設(shè)備架構(gòu)產(chǎn)生下凹變形，請參見圖3。而四腳支撐的設(shè)備架構(gòu)很難通過周邊的四個(gè)減振器205去實(shí)現(xiàn)面型的調(diào)整。

為解決工件臺支撐面的面型問題，可在吊框203下凹的底面加入支撐部件。但由于光刻機(jī)設(shè)備采用減振器作為主支撐，減振器要求保證光刻設(shè)備的位置穩(wěn)定性，并且需要抑制地基振動(dòng)輸入，降低振動(dòng)源對設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能的影響。因此，有必要發(fā)明一種能夠解決工件臺支撐面的面型問題且不會引入地基振動(dòng)的支撐裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種使用于光刻機(jī)設(shè)備的輔助支撐裝置及帶有輔助支撐的光刻機(jī)設(shè)備，從上至下依次包括相互連接的彈性支撐裝置、吸振部件以及驅(qū)動(dòng)磁場裝置，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置對所述彈性支撐裝置具有相互排斥的力，使得所述彈性支撐裝置支撐用于放置工件臺的吊框，這樣使用磁場力以及彈性裝置來調(diào)節(jié)支撐的力量，還具有能夠吸附地基振動(dòng)的吸振部件，因此既能夠補(bǔ)償工件臺的支撐面型，又不會引入地基振動(dòng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種使用于光刻機(jī)設(shè)備的輔助支撐裝置，包括相互連接的彈性支撐裝置、吸振部件以及驅(qū)動(dòng)磁場裝置，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置對所述彈性支撐裝置具有相互排斥的力。

作為優(yōu)選，所述彈性支撐裝置從上至下依次包括支撐導(dǎo)向件、支撐彈簧和彈簧導(dǎo)向件，所述支撐導(dǎo)向件與所述彈簧導(dǎo)向件套入所述支 撐彈簧中。

作為優(yōu)選，所述吸振部件為蝶形橡膠。

作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置從上至下依次包括相互接觸的連接板、直線電機(jī)以及支撐件。

作為優(yōu)選，所述連接板的上底面與所述吸振部件的下底面相互接觸。

作為優(yōu)選，所述直線電機(jī)的動(dòng)子上繞有線圈，所述動(dòng)子與所述連接板連接。

作為優(yōu)選，所述直線電機(jī)的定子裝有多排磁鐵，所述定子與所述支撐件連接。

本發(fā)明還提供一種帶有輔助支撐的光刻機(jī)設(shè)備，包括：工件臺、用于放置工件臺的吊框，還包括n個(gè)輔助支撐裝置，n為正整數(shù)；所述輔助支撐裝置包括相互連接的彈性支撐裝置、吸振部件以及驅(qū)動(dòng)磁場裝置，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置對所述彈性支撐裝置具有相互排斥的力，使得所述彈性支撐裝置支撐用于放置工件臺的吊框。

作為優(yōu)選，至少一個(gè)所述輔助支撐裝置與所述光刻機(jī)設(shè)備的質(zhì)心位于同一垂向上。

作為優(yōu)選，所述彈性支撐裝置從上至下依次包括支撐導(dǎo)向件、支撐彈簧和彈簧導(dǎo)向件，所述支撐導(dǎo)向件與所述彈簧導(dǎo)向件套入所述支撐彈簧中，所述支撐導(dǎo)向件與所述吊框下底面接觸。

作為優(yōu)選，所述支撐導(dǎo)向件與所述吊框接觸面的長度與寬度皆大于所述支撐彈簧的直徑。

作為優(yōu)選，所述吸振部件為蝶形橡膠。

作為優(yōu)選，所述蝶形橡膠的下底面的長度與寬度皆大于所述支撐彈簧的直徑。

作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置從上至下依次包括相互接觸的連接板、直線電機(jī)以及支撐件。

作為優(yōu)選，所述連接板的上底面與所述吸振部件的下底面相互接觸。

作為優(yōu)選，所述直線電機(jī)的動(dòng)子上繞有線圈，所述動(dòng)子與所述連接板連接。

作為優(yōu)選，所述直線電機(jī)的定子裝有多排磁鐵，所述定子與所述支撐件連接。

作為優(yōu)選，所述直線電機(jī)與所述光刻機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)電路連接。

作為優(yōu)選，若n大于1，則n個(gè)輔助支撐裝置與吊框下底面接觸，且對稱分布于所述吊框下方。

作為優(yōu)選，一個(gè)所述輔助支撐裝置與光刻機(jī)設(shè)備的質(zhì)心位于同一垂向，其余所述輔助支撐裝置的分布關(guān)于所述質(zhì)心對稱。

作為優(yōu)選，所述吊框上具有面型測量裝置，所述面型測量裝置與所述光刻機(jī)設(shè)備的控制系統(tǒng)電路連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種使用于光刻機(jī)設(shè)備的輔助支撐裝置，包括相互連接的彈性支撐裝置、吸振部件以及驅(qū)動(dòng)磁場裝置，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置對所述彈性支撐裝置具有相互排斥的力。這樣使用磁場力以及彈性裝置來調(diào)節(jié)支撐的力量，保證 了在垂直方向上的自由度，其中還具有能夠吸附地基振動(dòng)的蝶形橡膠，因此既能夠補(bǔ)償工件臺的支撐面型，又不會引入地基振動(dòng)。

較佳地，本發(fā)明還提供一種帶有輔助支撐的光刻機(jī)設(shè)備，包括：工件臺、用于放置工件臺的吊框，還包括n個(gè)輔助支撐裝置，n為正整數(shù)；所述輔助支撐裝置包括相互連接的彈性支撐裝置、吸振部件以及驅(qū)動(dòng)磁場裝置，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置對所述彈性支撐裝置具有相互排斥的力，使得所述彈性支撐裝置支撐用于放置工件臺的吊框。這樣使用多個(gè)輔助支撐裝置，能夠根據(jù)其所在位置處的面型變化調(diào)節(jié)支撐的力量，從而更好地補(bǔ)償工件臺的支撐面型。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光刻設(shè)備的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的仰視圖；

圖3為工件臺支撐面型變化示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的輔助支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的輔助支撐裝置剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的使用單個(gè)輔助支撐裝置時(shí)工件臺的質(zhì)心分布示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的使用多個(gè)輔助支撐裝置時(shí)工件臺的質(zhì)心分布示意圖。

現(xiàn)有技術(shù)圖示：200-光刻設(shè)備的局部結(jié)構(gòu)、201-掩模臺、202-掩模支架、203-吊框、204-工件臺、205-減振器、206-主基板、207-曝 光系統(tǒng)；

本發(fā)明圖示：100-輔助支撐裝置、101-支撐導(dǎo)向件、102-支撐彈簧、103-彈簧導(dǎo)向件、104-蝶形橡膠、105-動(dòng)子、106-支撐件、107-定子、108-連接板、109-質(zhì)心。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

為達(dá)到上述目的，請參照圖4，本發(fā)明提供一種使用于光刻機(jī)設(shè)備的輔助支撐裝置，從上至下依次包括相互連接的彈性支撐裝置、吸振部件以及驅(qū)動(dòng)磁場裝置。

請參照圖5，彈性支撐裝置從上至下包括支撐導(dǎo)向件101、支撐彈簧102，彈簧導(dǎo)向件103，所述支撐導(dǎo)向件101與所述彈簧導(dǎo)向件103套入所述支撐彈簧102中，支撐導(dǎo)向件101與彈簧導(dǎo)向件103用于對支撐彈簧102起導(dǎo)向作用。支撐彈簧102在垂向上長度可以變化，因此具有垂向支撐的剛度，在其它方向剛度均較低。

在該輔助支撐裝置支撐工件臺時(shí)，由所述支撐導(dǎo)向件101與吊框下底面接觸，且所述支撐導(dǎo)向件101與所述吊框接觸的長度與寬度皆大于所述支撐彈簧102的直徑，這樣增大了支撐導(dǎo)向件101與吊框的接觸面積，減少輔助支撐裝置對吊框造成的壓強(qiáng)。

所述吸振部件為蝶形橡膠104，蝶形橡膠104為倒t型，上部與彈簧導(dǎo)向件103連接，下部與驅(qū)動(dòng)磁場裝置連接，即所述蝶形橡膠 104的下底面的長度與寬度皆大于所述支撐彈簧102的直徑，這樣增加了蝶型橡膠104與驅(qū)動(dòng)磁場裝置的接觸面積，保證了彈性支撐裝置的穩(wěn)定性。

此外，蝶型橡膠104選用具有高阻尼系數(shù)的橡膠，能夠部分地衰減外界振動(dòng)源對光刻設(shè)備的干擾。

本發(fā)明采用支撐彈簧102和蝶形橡膠104串聯(lián)的方式，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)水平向解耦，也就是說整個(gè)結(jié)構(gòu)在水平面上的任意方向上的剛度可以忽略。

假設(shè)支撐彈簧102的垂向剛度為k1，蝶形橡膠104垂向剛度為k2，由于兩者串聯(lián)，輔助支撐裝置100的垂向剛度k＝(k1×k2)/(k1+k2)。假設(shè)減振器開啟使光刻設(shè)備浮起時(shí)的低頻頻率為f，整個(gè)光刻設(shè)備的總質(zhì)量為m，則按理論估算四個(gè)減振器的總剛度為ktotal＝m×(2πf)²，因此輔助支撐裝置100垂向剛度k值低于減振器剛度至少一個(gè)數(shù)量級以上，本發(fā)明的輔助支撐裝置100垂向剛度k可以由四個(gè)減振器的總剛度ktotal部分地補(bǔ)償，而輔助支撐裝置100需要提供平衡吊框表面垂向變形的支持力，因此輔助支撐裝置100也可以承擔(dān)減振器所需承擔(dān)的部分剛度，也就是說輔助支撐裝置100與減振器可以互相補(bǔ)償對方在垂向上的剛度，這樣既能為吊框提供足夠地輔助支持力，又能保證光刻設(shè)備的懸浮剛度，從而不會對光刻設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生影響。

請繼續(xù)參照圖5，所述驅(qū)動(dòng)磁場裝置從上至下依次包括相互接觸的連接板108、直線電機(jī)以及支撐件106，其中，直線電機(jī)的動(dòng)子105 上繞有線圈，所述動(dòng)子105與所述連接板108連接；所述直線電機(jī)的定子107裝有多排磁鐵，所述定子107與所述支撐件106連接。

當(dāng)直線電機(jī)通電流之后在其動(dòng)子105和定子107之間產(chǎn)生磁場，通過磁場力垂向驅(qū)動(dòng)支撐彈簧102支撐吊框，也就是說使用直線電機(jī)制造對支撐彈簧102具有排斥力的磁場，利用對支撐彈簧102的排斥力而使得支撐彈簧102向上對吊框產(chǎn)生了支撐力量。

較佳地，所述連接板108的上底面與所述吸振部件即蝶型橡膠104的下底面相互接觸，連接板108的上底面的面積大于或者等于蝶形橡膠104的面積。

較佳地，所述直線電機(jī)與光刻裝置的控制系統(tǒng)(未圖示)電路連接，由控制系統(tǒng)控制直線電機(jī)是否通電、通電電流的大小從而間接控制了支撐彈簧102對于吊框是否產(chǎn)生支撐力量以及調(diào)節(jié)支撐力的大小。

本發(fā)明還提供一種帶有輔助支撐的光刻機(jī)設(shè)備，具有多個(gè)如上所述的輔助支撐裝置100，與吊框下底面接觸，且對稱分布于所述吊框下方。

請參照圖6，當(dāng)使用單個(gè)輔助支撐裝置100支撐吊框時(shí)，將單個(gè)輔助支撐裝置100放置在整個(gè)光刻裝置的質(zhì)心109下方，可有效地調(diào)節(jié)吊框支撐面型。

請參照圖7，使用多個(gè)輔助支撐裝置100支撐吊框時(shí)，一個(gè)放置于整個(gè)光刻裝置的質(zhì)心109下方，其余輔助支撐裝置100關(guān)于質(zhì)心109對稱放置，這樣使用控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各個(gè)輔助支撐裝置100的支撐 力大小，相比于單個(gè)輔助支撐裝置100，多個(gè)輔助支撐裝置100的支撐具有更大的可調(diào)節(jié)性，因此在補(bǔ)償支撐面型的精確度更高。

較佳地，所述吊框上具有面型測量裝置，所述面型測量裝置與控制系統(tǒng)電路連接。

使用輔助支撐裝置100的步驟如下：

首先根據(jù)工件臺步進(jìn)或者掃描的精度要求設(shè)置吊框上表面的面型運(yùn)動(dòng)指標(biāo)s；

其次使用面型測量裝置測量吊框的上表面的面型t。

在控制系統(tǒng)中對比面型t與面型運(yùn)動(dòng)指標(biāo)s：當(dāng)面型t大于面型運(yùn)動(dòng)指標(biāo)s時(shí)，控制系統(tǒng)控制直線電機(jī)電流從而調(diào)整吊框上表面面型低于面型運(yùn)動(dòng)指標(biāo)s，其中吊框的支撐面型與直線電機(jī)電流的大小呈正比，通過調(diào)整直線電機(jī)電流的大小補(bǔ)償?shù)蹩虻闹蚊嫘瓦_(dá)到面型運(yùn)動(dòng)指標(biāo)s的工作范圍；

當(dāng)面型t小于面型運(yùn)動(dòng)指標(biāo)s時(shí)，保持直線電機(jī)工作狀態(tài)不變。

本發(fā)明的輔助支撐裝置除了可以用于四腳支撐的光刻設(shè)備中，還可以用于其它光刻設(shè)備，如具有六個(gè)減振器的六腳支撐的光刻設(shè)備。

本發(fā)明對上述實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不僅限于上述實(shí)施例。顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。