專利名稱：精密工作臺的制作方法
相關(guān)申請本申請要求1999年11月5日提交的美國臨時(shí)申請No.60/163,846的優(yōu)先權(quán)。本申請涉及作為本申請同一天提交的Martin E.Lee提出的、案卷號為No.ID 0011 US、發(fā)明名稱為《柔性關(guān)節(jié)》的待審查的美國專利申請。
由于帶電粒子波長與亞微米特征的比較的大小，帶電粒子(特別是電子)束金屬版印刷對現(xiàn)實(shí)亞微米特征尺寸是一項(xiàng)重要技術(shù)，然而，在帶電粒子束金屬版印刷系統(tǒng)中，真空和高壓兼容能力是一個(gè)固有的設(shè)計(jì)難題。
為了加速一帶電粒子束，例如一電子束，粒子束金屬版印刷系統(tǒng)典型地是在不同元件之間具有電勢差(高達(dá)100千伏)，在許多設(shè)計(jì)中，工件或晶片被夾持在接近于電接地的電勢同時(shí)電子源在相對更高的電壓，但是，在某些系統(tǒng)中，電子源是在接近于電接地的電勢處工作，盡管工件被夾持在相對更高的電壓，在美國專利5,637,951中介紹這種電子源。
在金屬版印刷裝置內(nèi)也需要真空以便允許電子束傳播，典型地要求具有壓力不大于10-5托(Torr)的高真空，因此，除去提供要求的精度外，電子束金屬版印刷的工作臺必須能夠耐受元件之間的高的電壓差并適于在高真空狀態(tài)下工作。
至于高電壓工作性能，許多先前技術(shù)的精密工作臺包括幾個(gè)緊密耦合的運(yùn)動(dòng)平臺，這種先前技術(shù)的裝置的一個(gè)例子如

圖1所示，但是，在一個(gè)電勢差高達(dá)100千伏的系統(tǒng)中必須保持沒有電弧或其它不希望的影響，非絕緣元件的緊密機(jī)械耦合，如圖1所示，是不合適的。
至于真空的兼容能力，許多先前技術(shù)的工作臺由于軸承設(shè)計(jì)而使用高真空是不適當(dāng)?shù)?，結(jié)果是易于排出氣體，產(chǎn)生微粒，或者是污染真空系統(tǒng)，與其它軸承類型相比較，撓性的軸承很好地適于在真空中使用，并能達(dá)到工作臺的平滑、精密、可預(yù)示的運(yùn)動(dòng)，Alexander Slocum，Prentic Hall，NJ，1992在“精密機(jī)械設(shè)計(jì)”中詳細(xì)討論了這種性能，但是，大多數(shù)先前技術(shù)的撓性軸承當(dāng)用作止推軸承時(shí)有潛在的不穩(wěn)定，因?yàn)閾闲越宇^在壓縮載荷下易于變形或彎曲，因此，在精密工作臺應(yīng)用中需要真空兼容性，需要多自由度運(yùn)動(dòng)的撓性止推接頭。
進(jìn)而，在每次運(yùn)動(dòng)之后對于定位系統(tǒng)需要精密運(yùn)動(dòng)并短時(shí)間達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置(穩(wěn)定的時(shí)間)，還必須注意對低精度系統(tǒng)無意義的擾動(dòng)，為了在內(nèi)部脈沖、振動(dòng)或其它機(jī)械擾動(dòng)下優(yōu)化工作臺的機(jī)械穩(wěn)定性，大多數(shù)先前技術(shù)的高精密度金屬版印刷工作臺利用厚重的、高慣性的元件，但是，盡管高慣性系統(tǒng)趨于機(jī)械穩(wěn)定但是與移動(dòng)厚重工作臺相關(guān)的作用力會降低金屬版印刷光學(xué)器件和工作平臺相對定位的準(zhǔn)確性與精度，除非接受長的完成時(shí)間，為克服此問題需要光學(xué)器件仔細(xì)隔離與附加大質(zhì)量的光學(xué)器件安裝的組合，這種裝置的最終重量和體積是不希望的，具有相對低的質(zhì)量的高精度工作臺又能避免這些問題將是有益的，此外，這種低質(zhì)量工作臺以其高的通量要求很好地適用于商業(yè)金屬版印刷工具，為快速處理工件那里需要頻繁的大的加速與減速。
因此，特別是用于帶電粒子金屬版印刷系統(tǒng)，需要能保持高精度對準(zhǔn)參照物(例如金屬版印刷光學(xué)件的位置)的工作臺同時(shí)為真空兼容且能耐受元件間的大的電壓差，這種平臺還應(yīng)該能夠連續(xù)與平滑地在6個(gè)自由度上可運(yùn)動(dòng)，這種平臺還應(yīng)該能夠夾持?jǐn)?shù)百毫米的，例如，300毫米硅晶片，特定長度的工件。
在優(yōu)選實(shí)施例中平臺具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)的自由度；支腿基本上是彼此平行的；平臺能夠容納直徑至少100毫米的晶片；平臺和/或支腿基本上由電絕緣材料制成，和/或框架是一真空腔，因而工件能在相對于基座和框架高達(dá)75千伏電勢下被夾持，工作臺的實(shí)施例能容納300毫米的晶片能承重量小于100磅。
在優(yōu)選實(shí)施例中，工作臺包括一基座；一安裝在基座上的框架；具有底平臺表面的一平臺；三個(gè)基本上平行的結(jié)合到基座和底平臺表面上的可調(diào)節(jié)的支腳，每個(gè)支腳包括安裝在基座上的提升組件，那里提升組件是與電磁提升致動(dòng)器平行的恒定力支承，安裝到提升組件上的有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的第一撓性止推接頭，支腿，安裝到第一撓性止推接頭上的支腿的底端，安裝到支腿頂端上的具有2個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的第二撓性止推接頭和安裝到底平臺表面上的第二撓性止推接頭；結(jié)合到平臺與框架上的4個(gè)電磁平臺致動(dòng)器，因而提升致動(dòng)器與平臺致動(dòng)器二者的協(xié)調(diào)的工作提供6個(gè)自由度的精確定位和運(yùn)動(dòng)。
對附圖的簡要說明圖1是先前技術(shù)的工作臺。
圖2A是支腿工作臺的優(yōu)選實(shí)施例。
圖2B表示通過圖2的支腿工作臺的橫剖面，在包含X-X’的垂直平面內(nèi)，同時(shí)也表示第二平臺運(yùn)動(dòng)組件、真空腔、和帶電粒子光學(xué)件。
圖2C表示平臺的平面視圖，晶片和晶片夾頭已除去。
圖3A表示平臺運(yùn)動(dòng)組件的示意平面視圖，表示磁鐵的形態(tài)。
圖3B表示圖3A的平臺運(yùn)動(dòng)組件的示意的橫剖面示圖，沿A-A’，表示磁鐵與線圈的相對位置。
圖3C表示工作臺平臺的平面示圖，表示驅(qū)動(dòng)線圈與電流控制系統(tǒng)的示意表示。
圖3D表示工作臺平臺的平面示圖，表示冷卻管線與冷卻回路的示意表示。
圖3E是磁鐵與線圈的重疊的示意說明。
圖4是電流控制系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的方塊圖。
圖5是工作臺傳感器的優(yōu)選實(shí)施例的示意說明。
圖6A是提升組件的示意表示。
圖6B是提升致動(dòng)器的第一設(shè)計(jì)的圖解說明。
圖6C是以側(cè)視圖表示的，提升致動(dòng)器的第二設(shè)計(jì)的圖解說明。
圖6D是以俯視圖表示的，提升致動(dòng)器的第二設(shè)計(jì)的圖解說明。
圖7表示2個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭。
圖8A是3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭的一個(gè)實(shí)施例的示意平面視圖。
圖8B表示從圖8A的第二撓性鉸鏈的示意橫剖面視圖。
圖8C表示從圖8A的第一撓性鉸鏈的示意橫剖面視圖。
圖9A表示3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭優(yōu)選實(shí)施例的分解透視視圖。
圖9B表示3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的支腿軸線傾斜的撓性接頭優(yōu)選實(shí)施例。
圖9C表示3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的繞支腿軸線旋轉(zhuǎn)的撓性接頭的優(yōu)選實(shí)施例。
圖10A表示2個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭的分解透視圖。
圖10B表示2個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的支腿軸線傾斜的撓性接頭的實(shí)施例。
圖10C表示2個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的繞支腿軸線旋轉(zhuǎn)的撓性接頭的實(shí)施例。
詳細(xì)說明圖2A表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；為易于說明，沒有示出各種元件，在圖2A中，示出了工作臺200、基座220、第一附加組件230、平臺240、晶片夾頭242、晶片244、底平臺表面250、第二附加組件260、支腿270、平臺軸線280、提升組件285、和平臺運(yùn)動(dòng)組件290。圖2B表示通過支腿工作臺的橫剖面，在圖2B中，示出了框架210(此處以真空腔表示的)、真空泵215、基座220、第一附加組件230、第二附加組件260、支腿270、平臺軸線280、提升組件285、平臺運(yùn)動(dòng)組件290、和帶電粒子光學(xué)件295。圖2C表示晶片與晶片夾頭去除的平臺，在圖2C中，示出了平臺橫梁245、平臺致動(dòng)器支座246、支座孔247、晶片夾頭支承248和支腿托架249。
在圖2A中表示的實(shí)施例中，第一附加組件230與提升組件285和支腿270底端結(jié)合，提升組件結(jié)合到基座220上，支腿支承平臺240和支腿270的頂端由第二附加組件260結(jié)合到底平臺表面上，平臺運(yùn)動(dòng)組件290結(jié)合到平臺上，在優(yōu)選實(shí)施例中支腿基本上是彼此平行的。
在圖2B中框架是真空密封的并通過基座220結(jié)合到實(shí)驗(yàn)室的地板上，在另一些實(shí)施例中，某些振動(dòng)隔離裝置可設(shè)置在框架與實(shí)驗(yàn)室地板之間，真空泵連接到真空密封框架210上，允許真空密封框架的有效的抽成真空(達(dá)到高真空)，帶電粒子光學(xué)件295機(jī)械地結(jié)合到真空密封框架210上，帶電粒子光學(xué)件可以被用作產(chǎn)生并控制射到工作臺上的束或帶電粒子束。
晶片夾頭242需要高電壓供給，大多數(shù)實(shí)施例將具有從外部供給高電壓(未表示)到工作臺；因此需要在工作臺與供給之間有一高電壓連接器，在框架是真空密封的情況中，連接器將須要是真空兼容的同時(shí)高壓供給可以方便地被放置在真空密封框架外面，連接器可以以這種方式從下面安裝到晶片夾頭上以便在運(yùn)動(dòng)過程中避免與支腿270接觸并且必須當(dāng)設(shè)計(jì)連接器時(shí)要注意沿連接器傳遞的機(jī)械沖擊與振動(dòng)最小。
在圖2C中詳細(xì)表示了對特定實(shí)施例的平臺240的構(gòu)造，平臺致動(dòng)器支座246和晶片夾頭支承248被安裝在平臺橫梁245上支腿支架249被安裝到晶片夾頭支承248上；支腿270可以通過第二附加組件260安裝到支腿支架249上。
工作臺200是一提供可高精度定位的工作平臺，當(dāng)連接到包括位置傳感器，諸如激光干涉儀的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，工作臺200能夠提供平臺240的可控定位，這樣平臺上的一點(diǎn)可被定位到相對參考位置，諸如金屬版印刷光學(xué)件295，至少一微米以內(nèi)，在大多數(shù)實(shí)施例中，平臺240具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，參考圖2A中所示的坐標(biāo)系統(tǒng)，平臺可沿三根軸線(x，y，z)平移同時(shí)繞每根軸旋轉(zhuǎn)(θx、θy、θz)，盡管平臺具有6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，值得注意的是平臺的運(yùn)動(dòng)是在由支腿270的長度確定的范圍和平臺運(yùn)動(dòng)組件290以及提升組件285的運(yùn)動(dòng)范圍上運(yùn)動(dòng)，此后，根據(jù)本發(fā)明的工作臺可等效地歸于“支腿工作臺”，由于其新穎的支腿的形態(tài)，要注意到在優(yōu)選實(shí)施例中，平臺運(yùn)動(dòng)組件290主要控制x，y，與θz的運(yùn)動(dòng)而提升組件285主要控制z、θx和θy的運(yùn)動(dòng)。
在圖2A中，支腿270起平臺240重量支承元件的作用，此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中支腿對電絕緣也有益在那里在元件之間在電勢中有大的差別，在高壓工件放置在平臺上的實(shí)施例中，如果支腿基本上由電絕緣材料構(gòu)成支腿可以起到高壓工件與其它工作臺200元件的絕緣作用，在其它實(shí)施例中，工件的附加電絕緣可由基本上電絕緣材料，諸如鋁基陶瓷，構(gòu)成的平臺來實(shí)現(xiàn)；更特殊地，圖2C中所示的平臺橫梁245，平臺致動(dòng)器246和晶片夾頭支承248可以由絕緣材料制造，定位平臺運(yùn)動(dòng)組件290遠(yuǎn)離平臺中心，在那里高壓工件可以是，在優(yōu)選實(shí)施例中也是電絕緣的一方面。
在圖2A中，平臺240不相對于框架210運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的一方面由平臺運(yùn)動(dòng)組件290來實(shí)現(xiàn)。
對金屬版印刷工作臺200的應(yīng)用是平臺240的一部分的晶片夾頭242用于在金屬版印刷處理中用于夾持晶片244。
使用輕質(zhì)材料諸如鋁基陶瓷構(gòu)造平臺240和支腿270，是對實(shí)現(xiàn)低質(zhì)量高精度工作臺的一重要貢獻(xiàn)；也優(yōu)化設(shè)計(jì)為降低重量，例如鋁制支腿可以是空心的，鋁平臺橫梁245可以是“U”形橫截面同時(shí)鋁平臺致動(dòng)器支座246可具有支座孔247，圖2C所示的實(shí)施例表示這樣一種輕重量的設(shè)計(jì)。
圖3A-3E表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的平臺運(yùn)動(dòng)組件290，平臺運(yùn)動(dòng)組件提供平臺240相對框架210的平面運(yùn)動(dòng)，在圖3A-3E所示的優(yōu)選實(shí)施例中，平臺運(yùn)動(dòng)組件包括4個(gè)平臺致動(dòng)器，更具體地說4個(gè)電磁平臺致動(dòng)器。
在圖3A中，示出了框架210、平臺240、磁鐵330和磁鐵支承335，圖3B是從圖3A的A-A’平面的橫剖視圖，在圖3B中，示出了框架210、平臺240、第一線圈310、冷卻通道325、磁鐵330、磁鐵支承335和磁鐵平臺致動(dòng)器337，圖3C和3D表示一優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)整合到平臺運(yùn)動(dòng)組件的平面視圖，在圖3C中示出了平臺240、電流控制系統(tǒng)340、第一線圈310與第一線圈連接電纜316，在圖3D中，表示平臺240，冷卻通道325和冷卻系統(tǒng)350，在圖3E中，示出了第一線圈310的一個(gè)、第一線圈連接電纜316、磁鐵330、第一線圈支腳312、第二線圈支腳314和磁鐵的范圍322。
在圖3A與3B中磁鐵330安裝在磁鐵支承335上，按N和S極的次序從而根據(jù)眾所周知的原理形成磁回路；此磁鐵結(jié)構(gòu)與磁鐵支承一道屬于第一磁鐵裝配體，磁鐵支承被安裝在框架210上，第一線圈310被安裝在平臺240上且被電氣地連結(jié)到電流控制系統(tǒng)340上(見圖3C)，電荷流通過第一線圈在磁場之前由于第一磁鐵裝配體導(dǎo)致由磁場作用到第一線圈上的勞倫茲力(Lorenz force)(dF＝IdIXB，式中dF是由磁場B作用到攜帶電流I的微分第一線圈單元上的微分勞倫茲力)，由于第一線圈安裝到平臺上，連續(xù)的精細(xì)可控的平臺相對于框架的平面運(yùn)動(dòng)(x，y)可以由精密控制的所選擇的第一線圈中的電流來實(shí)現(xiàn)，供給到線圈的電流的精密控制也可允許平臺繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，值得注意的是，不同的磁鐵裝配體和相應(yīng)的第一線圈可能包含不同尺寸的磁鐵與第一線圈，或流過不同的電流，磁鐵、第一線圈的尺寸與定位以及流經(jīng)第一線圈的電流的大小由力和在運(yùn)動(dòng)特定方向的運(yùn)動(dòng)要求而確定。
圖3C表示根據(jù)本發(fā)明的方式在平臺240上的第一線圈310的結(jié)構(gòu)，對于圖3C中的特定實(shí)施例，第一線圈310的構(gòu)造使平臺240中心處的磁場強(qiáng)度最小，如上所述，在平臺是帶電粒子金屬版印刷系統(tǒng)中一個(gè)元素的實(shí)施例中注意整個(gè)平臺上的磁場強(qiáng)度是重要的，在這種系統(tǒng)中，散射磁場能夠起偏轉(zhuǎn)帶電粒子的作用同時(shí)可以在一種阻抗材料中損壞由帶電粒子形成的所希望的形態(tài)，可能需要引入某種磁屏蔽(未表示)以保持偏轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度在可接受的限制以內(nèi)，在偏轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度不顯著的支腿工作臺200的實(shí)施例中，將平臺上的第一線圈安排成不同于圖3C中所示可能是有益的，第一線圈可以被安排成鏡像形態(tài)，這樣相似尺寸的線圈彼此相對，而不是如圖3C中的完全地相對；線圈還可以這樣安排從而使繞工作臺重心的力矩為最小。
第一線圈310的電阻消耗供給它們的電能的一小部分，將它轉(zhuǎn)換成可感覺的熱，冷卻系統(tǒng)350消除第一線圈產(chǎn)生的熱。將平臺中心處保持在一希望的參考溫度較好的在±0.1攝氏度以內(nèi)，冷卻系統(tǒng)350可以包括對冷卻液流的封閉回路通道、一個(gè)泵，以及一個(gè)為調(diào)節(jié)冷卻液溫度的裝置，冷卻液通道325根據(jù)一個(gè)舉例實(shí)施例如圖3D中所示，其它冷卻技術(shù)對那些技術(shù)人員來說是顯而易見的。
在大多數(shù)實(shí)施例中，電流控制系統(tǒng)340和冷卻系統(tǒng)350可方便地放在框架210以外，在框架210是真空密封的情況中，冷卻液通道325和第一線圈連接電纜316將必須是真空兼容的，通道如電纜以這種方式從下面安裝到晶片夾頭上從而避免在工作臺運(yùn)動(dòng)過程中連累支腿270的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)設(shè)計(jì)通道與電纜時(shí)必須注意到使沿通道和電纜傳遞的機(jī)械沖擊與振動(dòng)為最小。
圖3E表示磁鐵330與第一線圈310的重疊，作用在線圈上的推動(dòng)力是作用在第一與第二線圈支腿上的電子流的勞倫茲力，從圖3E，顯然在相對的第一線圈支腿312上的勞倫茲力將基本上相互抵消，這是由于在相對的由類似磁場所作用的第一線圈支腿中的電流通道的情況是相對的方向，因此，線圈相對磁鐵的運(yùn)動(dòng)范圍由寬度322確定，值得注意的是圖3E中所示的舉例實(shí)施例是一種非換向電機(jī)，在需要限制運(yùn)動(dòng)范圍的應(yīng)用中，非換向電機(jī)是優(yōu)選的，然而，在要求較大運(yùn)動(dòng)范圍的應(yīng)用中，在技術(shù)中眾所周知的換向線性電磁電機(jī)可被采用。
對于其中平臺運(yùn)動(dòng)組件是線性致動(dòng)器的實(shí)施例中，于是將需要最少3個(gè)這種致動(dòng)器以提供3個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，如上所述。
圖4表示作為工作臺200的一個(gè)整體的控制系統(tǒng)的電流控制系統(tǒng)340的優(yōu)選實(shí)施例的方塊圖(見圖2A、圖3C和圖6B)，在圖4中，示出了電流控制系統(tǒng)340、軌跡發(fā)生器360、轉(zhuǎn)換矩陣362、前饋控制器364、反饋控制器366、重力補(bǔ)償器368、預(yù)報(bào)器370、加法器與控制矩陣372、電流放大器374、工作臺傳感器380和工作臺致動(dòng)器390，工作臺致動(dòng)器包括平臺運(yùn)動(dòng)組件290與提升致動(dòng)器430(見圖2A)。
電流控制系統(tǒng)340包括從工作臺傳感器380接受工作臺位置的數(shù)據(jù)作為輸入的控制系統(tǒng)并輸送驅(qū)動(dòng)電流到工作臺致動(dòng)器390作為輸出，信息流的方向在圖4中標(biāo)出。
電流控制系統(tǒng)340從工作臺傳感器380接受數(shù)據(jù)輸入，并將數(shù)據(jù)由轉(zhuǎn)換矩陣362轉(zhuǎn)換成(x，y，z，θx，θy，θz)坐標(biāo)，代表工作臺的感知位置，這些數(shù)值被送入重力補(bǔ)償器368，反饋控制器366和預(yù)報(bào)器370，軌跡發(fā)生器360從存儲的數(shù)值規(guī)定期望的坐標(biāo)(x，y，z，θx，θy，θz)作為時(shí)間的函數(shù)，這些數(shù)值組被送到前饋控制器364和反饋控制器366。
如前所述，對實(shí)際的和感知的位置的坐標(biāo)組被送入反饋控制器366，該控制器比較期望的位置與感知的位置并計(jì)算修正的信號以調(diào)節(jié)工作臺的位置，軌跡發(fā)生器的坐標(biāo)被輸入前饋控制器364，該控制器確定平臺的加速度并產(chǎn)生修正信號以便驅(qū)動(dòng)平臺到期望的坐標(biāo)，在特殊的實(shí)施例中，前饋控制器可以是自適應(yīng)的，在該情況中輸入從轉(zhuǎn)換矩陣362接受，重力補(bǔ)償器368接受感知的坐標(biāo)并產(chǎn)生對平臺240的反擺特征的補(bǔ)償信號，補(bǔ)償器368可以被認(rèn)為是前饋控制器364的一部分，預(yù)報(bào)器370接受感知的坐標(biāo)并產(chǎn)生信號到一書寫偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)以便預(yù)測平臺240的位置因此金屬版印刷能被正確地配置。
在圖4中，如果前饋控制器364是精確的，則反饋控制器366將產(chǎn)生零修正信號，否則，修正控制信號被組合同時(shí)送至電流放大器374的信號由加法器和控制矩陣372產(chǎn)生，電流放大器產(chǎn)生與控制信號成比例的電流以驅(qū)動(dòng)工作臺致動(dòng)器390，值得注意的是，由于位置感知的處理需要時(shí)間，因此在平臺240的實(shí)際位置和任何時(shí)間其感知位置之間有一可預(yù)測的誤差，此誤差由預(yù)報(bào)器370預(yù)測平臺240的位置來克服，還值得注意的是，在特殊的實(shí)施例中工作臺致動(dòng)器電流的控制(與電壓控制相對)可以提供對工作臺的振動(dòng)控制。
圖5表示工作臺傳感器380的優(yōu)選實(shí)施例，在圖5中，表示激光干涉儀382，激光束384，反射側(cè)面385，反射頂面386，平臺中心388，和激光三角形測量器383，可以放置晶片的平臺中心388是不反射的，在最佳實(shí)施例中，反射的頂與側(cè)表示386與385分別由諸如石英或ZeroduTM玻璃的一片材料形成并整合到平臺240且所有的干涉儀382、三角形測量器383被安裝在一共同支承結(jié)構(gòu)上(未表示)，支承結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)而，被安裝到帶電粒子光學(xué)件上(見圖2B中的295)，在最佳實(shí)施例中構(gòu)成385與386的一片材料在背側(cè)減輕為了降低工作臺的重量。
在圖5中，激光干涉儀382產(chǎn)生激光束384，該激光束從晶片夾頭242(見圖2A)的反射側(cè)表面385反射，反射的激光束產(chǎn)生與入射光束合并的干涉圖型，該入射光束允許被精確確定的平臺240的位置的變化，激光三角形測量儀383提供三角形測量儀與平臺240的反射頂表面386之間的絕對距離的測量，平臺的位置相對支承結(jié)構(gòu)被確定，所有干涉儀和三角形測量儀安裝在該支承結(jié)構(gòu)上，因此也是相對于帶電粒子光學(xué)件。
為了確定平臺在水平平面內(nèi)的起始位置，從該水平平面使用干涉儀測量相對運(yùn)動(dòng)，在平臺與金屬版印刷光學(xué)件之間的校準(zhǔn)過程必須緊隨其后，在半導(dǎo)體金屬版印刷領(lǐng)域眾所周知的有多種校準(zhǔn)過程此處可以使用。
如圖2A中表明的，平臺240通過支腿270被安裝在基座220上同時(shí)基座被固定在框架210上，如圖2A中所示的實(shí)施例，由于平臺運(yùn)動(dòng)組件290相對框架活動(dòng)連接平臺，在平臺相對于基座的升高中導(dǎo)致改變因?yàn)橹染哂泻愣ǖ拈L度，為補(bǔ)償平臺升高中的變化，工作臺200結(jié)合平臺提升組件，還有，平臺提升元件的不均勻致動(dòng)可以導(dǎo)致平臺繞x和y平臺軸線280的轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖6A是提升組件實(shí)施例的簡圖，在圖6A中，示出了支腿270的一個(gè)、基座220、第一附加組件230、提升組件285、支承元件410、阻尼元件420、和提升致動(dòng)器430，在圖6A中，提升組件285、支承元件410、阻尼元件420、和提升致動(dòng)器430被安裝在基座和附加組件上，在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，基座與實(shí)驗(yàn)室的地板結(jié)合(未表示)。
在圖6A所示的特殊實(shí)施例中，支承元件410根據(jù)第一附加組件230與基座220之間的間隔提供一支承力，通常，由支承元件提供的力可以通過減少提升致動(dòng)器需要承受的載荷來增強(qiáng)提升致動(dòng)器的控制功能，阻尼元件420在附加組件和基座正比于其相對位置的變化的時(shí)間率的相對運(yùn)動(dòng)的相對方向提供一個(gè)力，在此實(shí)施例中，支承元件和阻尼元件是被動(dòng)的，提升致動(dòng)器430是一主動(dòng)的和可控制的與一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(未表示)結(jié)合的元件，圖6A表示運(yùn)動(dòng)被允許在z方而被限制在所有其它方向的情況，當(dāng)提升組件被限于線性運(yùn)動(dòng)時(shí)，那就將須要至少三條支腿，以一個(gè)這種提升組件安裝到每一支腿上，為了給運(yùn)動(dòng)具有三個(gè)自由度，如上所述。
在可選的實(shí)施例中，支承元件410可提供一獨(dú)立于第一附加組件230與基座220之間的間隔的力(恒定力支承)，支承元件和阻尼元件也可以是單一元件諸如粘彈性梁，在優(yōu)選實(shí)施例中，支承元件和阻尼元件是單一元件，包括負(fù)載到一定程度接近彈性穩(wěn)定點(diǎn)的彈性結(jié)構(gòu)(例如縱彎柱)，如美國專利5310157中所述，在此優(yōu)選實(shí)施例中低的結(jié)構(gòu)剛度對平臺240的隔振也是有益的，可選的實(shí)施例可簡單地包括提升致動(dòng)器，支承元件與提升致動(dòng)器平行，或者阻尼元件與提升致動(dòng)器平行。
圖6B表示提升致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例，在那里提升致動(dòng)器是一個(gè)電磁提升致動(dòng)器，在圖6B中，示出了支腿270的一個(gè)、基座220、第一附加組件230、提升致動(dòng)器430、第二磁鐵支承440、第二磁鐵450、第二線圈460、電纜317和電流控制系統(tǒng)340。
在圖6B中，提升致動(dòng)器430安裝在基座220與第一附加組件230。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，基座220可以結(jié)合到實(shí)驗(yàn)室的地板上(未表示)，第二磁鐵450安裝在第二磁鐵支承440上，按N與S極的次序從而根據(jù)眾所周知的原理形成磁回路；此磁鐵結(jié)構(gòu)與磁鐵支承一起屬于第一磁鐵裝配體，磁鐵支承440安裝在第一附加組件230上，第二線圈460安裝在基座上并且由電纜317電氣地連結(jié)到電流控制系統(tǒng)340上，根據(jù)上述眾所周知的原理，線圈中的電流通過磁場產(chǎn)生一作用在附加組件上的勞倫茲力，因此，通過精確控制第二線圈中的電流實(shí)現(xiàn)支腿270的一個(gè)相對于基座的持續(xù)的和精確可控的運(yùn)動(dòng)，如上所述提供線圈中電流的控制(見圖4)，與平臺運(yùn)動(dòng)組件290結(jié)合，提升致動(dòng)器允許平臺240的精確定位和運(yùn)動(dòng)(見圖2)。
圖6C和6D表示提升組件285的另一實(shí)施例，在圖6C和6D中，提升致動(dòng)器是一音頻線圈致動(dòng)器，在圖6C和6D中，示出了基座220、音頻線圈磁鐵510、音頻線圈520、軸530、細(xì)梁540、剛性支承550、電纜317和電流控制系統(tǒng)。
在圖6C中，提升致動(dòng)器被安裝在基座220上并包括音頻線圈磁鐵510與音頻線圈520，音頻線圈被安裝在軸530上，軸530與第一附加組件(未表示)結(jié)合，細(xì)梁540被安裝在剛性支承550上，該剛性支承被安裝在基座上，軸530穿過細(xì)梁540，但不與它們固定。
參見圖6C，音頻線圈520當(dāng)電流流過它時(shí)在z方向移動(dòng)，電流通過線圈520由電流控制系統(tǒng)340以一種與上方式類似的方式來控制，軸的運(yùn)動(dòng)由撓性細(xì)梁540和剛性支承550限制除去z方向，在音頻線圈磁鐵與細(xì)梁之間可以結(jié)合一彈簧(未表示)，彈簧軸與軸530同軸。
提升組件的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是Nano-kTM隔振器型號為SP1014以及序號317、318和319，由Minusk Technology，Inc.制造，該公司使用此處參考的美國專利5,178,357、5,310,157、5,370,352、5,390,892、5,549,270、5,669,594、5,794,909和5,833,204的設(shè)計(jì)與說明，并聯(lián)組合了BEI電子移動(dòng)致動(dòng)器，型號LA25-42-000A，該致動(dòng)器使用此處結(jié)合參考的美國專利5345206的設(shè)計(jì)與說明，要注意，在移動(dòng)的線圈致動(dòng)器中使用金屬線圈座可以提供比期望更大的阻尼，因?yàn)樵谧幸饻u流，在這種情況中可以使用非金屬的線圈座已便消除此不希望的阻尼，提升組件的此優(yōu)選實(shí)施例是為一個(gè)很低彈簧常數(shù)的支承提供水平導(dǎo)向，該提升組件也具有很低的在垂直方向的運(yùn)動(dòng)固有頻率，因此提供很好的振動(dòng)隔離，此提升組件的實(shí)施例也具有垂直運(yùn)動(dòng)的可調(diào)節(jié)的彈簧比率，允許工作臺的固有頻率在不同工作條件下為最小，例如，在某些實(shí)施例中在晶片與帶電粒子光學(xué)件之間存在一個(gè)靜電力；此力與晶片和帶電粒子光學(xué)件間的間隔為非線性變化；這可能通過當(dāng)間隔變化時(shí)改變彈簧比率加以補(bǔ)償。
如圖2A中所示，平臺240的運(yùn)動(dòng)由第一附加組件230與在支腿270相對端的第二附加組件260來限制，本發(fā)明的不同實(shí)施例中，第一附加組件230與第二附加組件260既可以具有二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度又可以具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，在優(yōu)選實(shí)施例中，第一附加組件與第二附加組件是撓性接頭，在本技術(shù)中眾所周知撓性接頭能夠平滑、連續(xù)和高重復(fù)性地運(yùn)動(dòng)。
圖7表示一個(gè)二運(yùn)動(dòng)自由度撓性接頭的優(yōu)選實(shí)施例，圖7所示的撓性接頭適于用作第一附加組件230或第二附加組件260，在圖7中表示第一接頭元件610、第二接頭元件620、第三接頭元件件630、第一撓性帶640、第二撓性帶650、第一彎曲軸660、第二彎曲軸670、撓性帶固緊件孔680與缺口685。
在圖7中，撓性帶640與650用插在孔680中的緊固件(未表示)夾持在適當(dāng)?shù)胤?，缺?85與插入撓性帶的槽平行；緊固件對缺口685的壁施以壓力，因而在其槽中在適當(dāng)位置以分布在撓性帶與槽壁接觸的整個(gè)區(qū)域上的力夾持撓性帶。第一接頭元件610與第二接頭元件620被第一撓性帶640結(jié)合，限定第一彎曲軸660，同樣，第二接頭元件620與第三接頭元件630由第二撓性帶650結(jié)合，限定第二彎曲軸670，第一與第二彎曲軸是可能出現(xiàn)接頭元件和連接彎曲帶的繞它的鉸鏈運(yùn)動(dòng)的軸，在優(yōu)選實(shí)施例中第一與第二彎曲軸是正交的，在優(yōu)選實(shí)施例中，第一接頭元件是剛性地固定在底平臺表面650而第三接頭元件630剛性地固定在支腿270的一個(gè)上，在優(yōu)選實(shí)施例中，第一撓性帶與第二撓性帶可能具有0.010英寸的厚度并由彈簧鋼，或鈹青銅合金、或ASTM304級不銹鋼制成。
如上所述，提升致動(dòng)器285能夠改變平臺240相對于基座的高度(見圖2A)，為實(shí)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例中的提升運(yùn)動(dòng)，第一附加組件230傳遞一止推力，第一附加組件230也可以具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，諸如圖7中所示的一2個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性軸承不僅僅可能缺少所期望的運(yùn)動(dòng)自由度，而且不適合作為止推軸承，因?yàn)閾闲越宇^易于損壞或彎折，然而，值得注意的是，第一撓性帶640與第二撓性帶650(見圖7)可能制造得剛強(qiáng)和短，這就允許接頭在壓縮下可接受地使用。
圖8A表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭的一個(gè)實(shí)施例的示意平面視圖，在圖8A中表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭700、第一接頭元件710、第二接頭元件720、第三接頭元件730、第二撓曲度740、第一撓曲度750、第二彎曲軸760、第一彎曲軸770、第三彎曲軸780和緊固件790，要注意到，第一和第二彎曲軸是可能出現(xiàn)接頭元件和與之相關(guān)的撓性件的繞它的鉸鏈運(yùn)動(dòng)的軸；繞第三彎曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于第一、第二或者第一與第二撓性件的扭轉(zhuǎn)。
在圖8A中，第一接頭元件710與第三接頭元件730被第二撓性件740結(jié)合，同樣，第三接頭元件730與第二接頭元件方被第一撓性件750結(jié)合，這就導(dǎo)致繞第二彎曲軸760、第一彎曲軸770和第三彎曲軸780的轉(zhuǎn)動(dòng)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，所有該三軸在本實(shí)施例中是正交的，值得注意的是，在本發(fā)明中三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭僅包括二個(gè)撓性鉸鏈，在優(yōu)選實(shí)施例中，三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭可以用緊固件790固定在基座220上并固定在支腿270的一個(gè)上(見圖2A)，要注意到，第一接頭元件710可以與它所安裝的基座隔開為了允許接頭的鉸鏈運(yùn)動(dòng)(未表示)。
圖8B與圖8C分別表示第二撓性件740與第一撓性件750的橫剖面視圖，在圖8B與圖8C中示出了第一接頭元件710、第二接頭元件720、第三接頭元件730、第二撓性帶705、第一撓性帶715、緊固件725、蓋子735和支腿270的一個(gè)。
在圖8B中，第一接頭元件710與第三接頭元件730被第二撓性帶705結(jié)合，第二撓性帶被帶緊固件725附加在第一與第三接頭元件上，形成第二撓性件740，蓋子735用于均勻地從緊固件分布力到整個(gè)撓性件的末端，同樣，圖8C表示第二接頭元件720和第三接頭元件730被第一撓性帶715結(jié)合，第一撓性帶被帶緊固件725固定在第二與第三接頭元件上，形成第一撓性件750，蓋子735用于將力均勻地從緊固件分布到整個(gè)撓性件的端部，從圖8B和圖8C可以知道，第二撓性帶705與第一撓性帶715當(dāng)三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度撓性接頭700從安裝到第一接頭元件710的提升組件285傳遞止推力到支腿270上時(shí)承受拉應(yīng)力，值得注意的是，在圖8B與圖8C中在一特定實(shí)施例中，第一與第二撓性帶的長度、剛度和其它特征可能不同，在優(yōu)選實(shí)施例中，撓性帶具有大約0.010英寸的厚度同時(shí)可以用彈簧鋼、或鈹青銅合金或ASTM304級不銹鋼制成。
圖9A表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭優(yōu)選實(shí)施例的分解透視圖，在圖9A中，示出了第一接頭元件810、緊固件間隙孔812、第一撓性帶安裝表面814、第一負(fù)載軸承表面816、第一方向818、第二接頭元件820、第二撓性件安裝表面824、第二負(fù)載軸承表面826、第二方向828、第三接頭元件830、上面的第三撓性件安裝表面833和下面的第三撓性件安裝表面835，為清楚起見，從圖9A中刪去撓性帶與緊固裝置。
在一典型的實(shí)施例中，第一接頭元件810與提升組件285結(jié)合(見圖2A)，第二接頭元件820由二個(gè)第一撓性帶結(jié)合到支腿270之一和也結(jié)合到第三接頭元件830上，第三接頭元件830被二個(gè)第二撓性帶結(jié)合到第一接頭元件810上，結(jié)合到第二接頭元件820上的支腿270穿過接頭元件每一個(gè)的中心，所有的撓性帶被固定在撓性帶安裝表面814、824、833和835上，第一負(fù)載軸承表面816是第一接頭元件810的底表面；在一典型實(shí)施例中負(fù)載軸承表面與提升組件285接觸。第一方向818是垂直第一負(fù)載軸承的方向，第二負(fù)載軸承表面826是第二接頭元件820的凹陷表面，在典型的實(shí)施例中支腿270坐落在該表面上，第二方向828是垂直第二負(fù)載軸承表面的方向，第二方向與第一方向相對。
圖9B表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的支腿軸傾斜的撓性接頭的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在圖9B中，示出了第一接頭元件810、第二接頭元件820、第三接頭元件830、第一撓性帶安裝表面814、蓋子815、緊固件817、第一撓性帶828、第二撓性帶安裝表面824、上面的第三撓性件安裝表面833、下面的第三撓性件安裝表面835和支腿軸865、支腿270和第二撓性帶，及其蓋子和緊固件為清楚起見被刪除。
在圖9B中，如對圖9A的上述接頭元件被連接在一起，此外，由蓋子815與緊固件817將第一撓性帶822緊固在第二撓性帶安裝表面824與上面的第三撓性件安裝表面833上，要注意的是，第二與第三接頭元件由完全相對二個(gè)第一撓性帶相連接(見圖9A)；在圖9B中只能見到第一撓性帶的一個(gè)。
圖9B說明接頭的一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，當(dāng)?shù)谝粨闲詭?22彎曲時(shí)，第二接頭元件820傾斜，要注意的是，此運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致圖示的支腿軸線865的運(yùn)動(dòng)，(要注意的是，由于在載荷下?lián)闲詭ё冃蔚男再|(zhì)，一個(gè)接頭元件相對下一個(gè)可能有某些位移除去上述的傾斜而外)，同樣，第二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度是由于第二撓性帶(未表示)的彎曲。
圖9C表示具有繞支腿軸線865轉(zhuǎn)動(dòng)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭的優(yōu)選實(shí)施例，在圖9C中，示出了第一接頭元件810、第二接頭元件820、第三接頭元件830、緊固件間隙孔812、第一撓性帶安裝表面814、蓋子815、緊固件817、第二撓性件安裝表面824、上面的第三撓性件安裝表面833、第二撓性帶834、下面的第三撓性帶安裝表面835和支腿軸線865支、腿270和第一撓性帶824，以及其蓋子和緊固件為清楚起見被刪去，圖9C中所示的元件如同在圖9A和圖9B中的。
在圖9C中，如同對圖9A的上述接頭元件被連接，此外，第二撓性帶834由蓋子815與緊固件817緊固在第一撓性帶安裝表面814和下面的第三撓性安裝表面835上，要注意的是，第一與第三接頭元件由完全相對的二個(gè)第二撓性帶連接(見圖9A)；在圖9C中僅能見到第二撓性帶中的一個(gè)。
圖9C表示接頭的第三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，當(dāng)?shù)诙闲詭?34彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)，例如對繞支腿軸線865的扭矩的反應(yīng)，存在第二接頭元件820繞支腿軸線865的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(注意，除去上述的旋轉(zhuǎn)外，由于撓性帶在載荷下變形的特性，一個(gè)接頭元件相對下一接頭元件可能有某些位移)。
因此，如圖9B和9C所說明的，接頭具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，上述值得注意的是，接頭的剛度可能由于改變撓性帶的長度和材料的性質(zhì)而變化，也要注意，由于二對彎曲帶的扭轉(zhuǎn)與彎曲接頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將出現(xiàn)；雖然。扭轉(zhuǎn)和彎曲的相對量將取決于二對撓性帶的長度與剛度，在優(yōu)選實(shí)施例中大多數(shù)扭轉(zhuǎn)出現(xiàn)在較長的第二撓性帶中(二組具有相同剛度的帶)。
圖9A-9C表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，與圖8A所示的接頭元件為同心與同軸的實(shí)施例相比，在此優(yōu)選實(shí)施例中接頭元件是同軸的，但不同心，這就通過允許較長的撓性帶而有助于繞支腿軸線的旋轉(zhuǎn)自由度，對于繞支腿軸線的給定度，圖9A-9C中所示的優(yōu)選實(shí)施例可能比圖8A所示的實(shí)施例更輕和更小型化，該圖8A所示的實(shí)施例中接頭元件為同心與同軸的，同樣，對某些應(yīng)用可能希望具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的第一附加組件230與第二附加組件260(見圖2A)二者以及圖9A-9C中所示的撓性接頭的形態(tài)。
圖9A-9C中所示的用于對三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的接頭的一般設(shè)計(jì)概念可以被簡化以給出一個(gè)二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的接頭；此二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的接頭如圖10A-10C所示，此接頭能用于只要求二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的地方。
圖10A表示二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的撓性接頭的實(shí)施例的分解透視圖，在圖10A中，示出了第一接頭元件810、緊固件間隙孔812、第一撓性帶安裝表面814、第一負(fù)載軸承表面816、第一方向818、第二接頭元件820、第二撓性件安裝表面824、第二負(fù)載軸承表面826和第二方向828，所有撓性帶被固定在撓性帶安裝表面814和824上，(為清楚起見，撓性帶和緊固裝置從圖10A中刪去)，第一負(fù)載軸承表面816為第一接頭元件810的底表面，第一方向818是垂直于第一負(fù)載軸承表面的方向，第二負(fù)載軸承表面826是第二接頭元件820的凹陷表面，第二方向828是垂直于第二負(fù)載軸承表面的方向，第二方向?qū)χ谝环较颉?br> 圖10B表示二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的支腿軸線傾斜的撓性接頭的一個(gè)實(shí)施例，在圖10B中，示出了第一接頭元件810、第二接頭元件820、第一撓性件安裝表面824和軸線865。
在圖10B中，接頭元件如對圖10A的上述被連接，此外，第一撓性帶822由蓋子815與緊固件817被緊固在第二撓性帶安裝表面824與第一撓性帶安裝表面814上，要注意的是，第一與第二接頭元件被完全相對的二個(gè)第一撓性帶所連接(見圖10A)；在圖10B僅能看到第一撓性帶中的一個(gè)。
在圖10B中表示接頭的一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，由于第一撓性帶822彎曲，第二接頭元件傾斜，要注意到，此運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致軸線865的運(yùn)動(dòng)，如圖所示，(要注意到，由于撓性帶在載荷下變形的性質(zhì)，除去上述的傾斜外，可能存在一個(gè)接頭元件相對下一個(gè)的某些位移)。
圖10C表示二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的具有繞軸線865旋轉(zhuǎn)的撓性接頭的一個(gè)實(shí)施例，在圖10C中，示出了第一接頭元件810、第二接頭元件820、緊固件間隙孔812、第一撓性帶安裝表面814、蓋子815、緊固件817、第二撓性件安裝表面824、第一撓性帶822和軸線865，圖10C中表示的元件與圖10B中的相同。
圖10C表示接頭的第二個(gè)自由度，當(dāng)?shù)谝粨闲詭?22彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)，例如作為對繞軸線865的扭矩的一個(gè)反應(yīng)，存在繞軸線865的第二接頭元件820的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，(要注意的是，由于在載荷下?lián)闲詭ё冃蔚奶匦裕ド鲜鲂D(zhuǎn)外，可能存在一個(gè)接頭元件相對下一個(gè)的某些位移)，要注意到第一與第二接頭元件被二個(gè)完全相對的第一撓性帶所連接(見圖10A)；在圖10C中僅第一撓性帶的一個(gè)能被看到。
因此，如圖10B和圖10C中所示，接頭具有二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，在上述中值得注意的是，通過改變撓性帶的長度與材料的性質(zhì)接頭的剛度可能變化。
圖2B表示一帶電粒子束金屬版印刷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)結(jié)合真空系統(tǒng)(真空密封框架210和真空泵215)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例和一個(gè)帶電粒子束發(fā)生器(帶電粒子光學(xué)件295)，帶電粒子在優(yōu)選實(shí)施例中可以是電子或者在其它實(shí)施例中是離子。
在圖2B中，真空系統(tǒng)在真空密封框架以內(nèi)保持一氣體密度以便允許帶電粒子束在沒有顯著帶電粒子的漫散下傳播，帶電粒子束金屬版印刷系統(tǒng)產(chǎn)生并控制至少一個(gè)帶電粒子束為了在半導(dǎo)體晶片上書寫圖型并控制至少一個(gè)帶電粒子束相對于晶片的位置，至少一個(gè)帶電粒子束相對于晶片的定位的一個(gè)方面根據(jù)本發(fā)明包括工作臺200的鉸接元件，要注意到，本發(fā)明的工作臺特別適合于多柱、多電子系金屬版印刷系統(tǒng)(每柱具有多電子束)，在該系統(tǒng)中柱分布在整個(gè)晶片區(qū)域，允許金屬版印刷具有僅僅最小的工作臺運(yùn)動(dòng)。
平臺的頂表面應(yīng)該能夠容納具有直徑至少100毫米的半導(dǎo)體晶片，同時(shí)最好為300毫米直徑。
在優(yōu)選實(shí)施例中，小質(zhì)量高精度的工作臺能夠夾持300毫米的晶片承重量小于100磅，通過優(yōu)化工程設(shè)計(jì)和使用重量輕的材料來實(shí)現(xiàn)；如上所述使用鋁基陶瓷的平臺240和支腿270并減輕平臺的反射頂(386)與側(cè)表面(385)的背側(cè)。
如上所述工作臺的優(yōu)選實(shí)施例在相對于框架50千伏時(shí)對晶片工作，也可在120千伏或更高的電壓下工作。
本發(fā)明的各種實(shí)施例的前述的描述已經(jīng)作為說明與描述的目的完成，但并不打算將本發(fā)明限制在公開的嚴(yán)格形式，許多修改與等同結(jié)構(gòu)將是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種工作臺，其包括一基座；裝在所述基座上的一框架；具有一底平臺表面的平臺；至少三個(gè)可調(diào)節(jié)的與所述基座和所述底平臺表面結(jié)合的支腳，每個(gè)支腳包括一個(gè)安裝在所述基座上的提升組件，安裝到所述提升組件上的第一附加組件，一支腿，安裝所述提升組件上的所述支腿的一個(gè)底端，安裝到所述支腿的頂端的第二附加組件和安裝所述底平臺表面上的所述第二附加組件以及與所述平臺和所述框架結(jié)合的平臺運(yùn)動(dòng)組件。
2.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第一附加組件的每一個(gè)具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
3.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第一附加組件的每一個(gè)具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
4.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第二附加組件的每一個(gè)具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
5.如權(quán)利要求2所述的工作臺，其中，所述第二附加組件的每一個(gè)具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
6.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第二附加組件的每一個(gè)具有二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
7.如權(quán)利要求3所述的工作臺，其中，所述第二附加組件具有二個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。
8.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第一附加組件是撓性接頭。
9.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第一附加組件是撓性止推接頭。
10.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第二附加組件是撓性接頭。
11.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述第二附加組件是撓性止推接頭。
12.如權(quán)利要求8所述的工作臺，其中，所述第二附加組件是撓性接頭。
13.如權(quán)利要求9所述的工作臺，其中，所述第二附加組件是撓性止推接頭。
14.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述平臺運(yùn)動(dòng)組件包括至少三個(gè)平臺致動(dòng)器。
15.如權(quán)利要求14所述的工作臺，其中，至少一個(gè)所述平臺致動(dòng)器是一種電磁平臺致動(dòng)器。
16.如權(quán)利要求15所述的工作臺，其中，所述電磁平臺致動(dòng)器包括一個(gè)裝在所述平臺上的第一線圈；裝在所述框架上并電磁地與所述第一線圈結(jié)合的第一磁鐵裝配體；以及與所述第一線圈電連通的電流控制系統(tǒng)。
17.如權(quán)利要求16所述的工作臺，進(jìn)一步包括一冷卻系統(tǒng)熱力地與所述線圈結(jié)合的冷卻通道。
18.如權(quán)利要求17所述的工作臺，其中，所述冷卻系統(tǒng)和冷卻通道保持平臺的參考溫度在±0.1℃以內(nèi)。
19.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述提升組件是支承元件，提供對著所述平臺重量的力。
20.如權(quán)利要求19所述的工作臺，其中，所述支持元件是恒定力支承。
21.如權(quán)利要求20所述的工作臺，其中，所述恒定力支承是縱向彎曲柱。
22.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述提升組件是提升致動(dòng)器，允許調(diào)節(jié)所述平臺相對于所述基座的高度。
23.如權(quán)利要求22所述的工作臺，其中，所述提升致動(dòng)器的至少一個(gè)是一種電磁提升致動(dòng)器。
24.如權(quán)利要求23所述的工作臺，其中，所述電磁提升致動(dòng)器包括安裝到所述基座上的第二線圈；安裝到所述第一附加組件之一并電磁地與所述第二線圈結(jié)合的第二磁鐵裝配體；以及與所述第二線圈電連通的電流控制器。
25.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述提升組件是阻尼元件。
26.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，每一個(gè)提升組件是一個(gè)平行于提升致動(dòng)器的支承元件。
27.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，每一個(gè)提升組件是一個(gè)平行于阻尼元件的支承元件。
28.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，每一個(gè)提升組件是平行于提升組件的一個(gè)阻尼元件。
29.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，每一個(gè)提升組件是全都平行的支承元件、阻尼元件和提升致動(dòng)器。
30.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述支腿基本上彼此平行。
31.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述平臺基本上是電絕緣的。
32.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述支腿基本上是電絕緣的。
33.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述框架是一個(gè)真空腔。
34.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述平臺具有一個(gè)能容納直徑至少100毫米的晶片的頂表面。
35.如權(quán)利要求1所述的工作臺，其中，所述平臺具有一個(gè)能容納直徑為300毫米的晶片的頂表面。
36.如權(quán)利要求35所述的工作臺，其中，所述工作臺的重量小于100磅。
37.一工作臺，其包括一基座；一安裝在所述基座上的框架；一平臺具有底平臺表面；三個(gè)基本上平行可調(diào)節(jié)與所述基座和所述底平臺表面結(jié)合的支腳，每個(gè)支腳包括一個(gè)安裝在所述基座上的提升組件，該處所述提升組件是一個(gè)與電磁提升致動(dòng)器平行的恒定力支承，安裝在所述提升組件上的具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的第一撓性止推接頭，支腿，安裝在所述第一撓性止推接頭上的所述支腿的底端，安裝在所述支腿頂端的具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的第二撓性止推接頭，和安裝在所述底平臺表面上的第二撓性止推接頭；和與所述平臺及所述框架結(jié)合的四個(gè)電磁平臺致動(dòng)器，因而提升致動(dòng)器與平臺致動(dòng)器二者的協(xié)調(diào)工作提供給具有六個(gè)自由度的所述平臺的精確定位與運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種適合于要求高壓和真空的應(yīng)用的結(jié)合新款、有腿設(shè)計(jì)的超高精度工作臺，該工作臺包括基座、安裝在該基座上的框架，帶有底平臺表面的平臺，至少3個(gè)連結(jié)到基座與底平臺表面的可調(diào)節(jié)的支腳，每個(gè)支腳包括安裝在基座上的提升元件，一個(gè)安裝到提升元件上的第一安裝元件，支腿，安裝到提升元件上的支腿的底端，安裝到支腿頂端的第二安裝元件以及安裝到底平臺表面上的第二安裝元件，和與平臺及框架連結(jié)的平臺運(yùn)動(dòng)元件，給平臺提供精確的位置與運(yùn)動(dòng)，安裝元件可以是彎曲的接頭，進(jìn)而，它們也可以是彎曲的延伸接頭，平臺能具有六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)并能容納直徑為300毫米的晶片，工作臺能承重量小于100磅。
文檔編號H01L21/00GK1402830SQ00816539
公開日2003年3月12日 申請日期2000年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月5日
發(fā)明者格里·B·安蒂, 馬丁·E·李 申請人:多束系統(tǒng)公司, 摩托羅拉公司