CN102789136B - 气浮支撑系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气浮支撑系统，包括基座、承版台以及两组气浮轴承。基座具有真空管路，承版台具有正压管路。两组气浮轴承对称地设置于承版台的两侧，承版台通过所述两组气浮轴承支撑于基座上方。每一组气浮轴承具有至少一个高压区与至少一个真空区。正压管路用于向高压区补充气体，真空管路用于抽取真空区的气体。本发明提供的气浮支撑系统具有高刚度、无摩擦的特点，同时可降低承版台的设计复杂度和加工难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种气浮支撑系统，尤其涉及一种具有双气浮轴承的气浮支撑系统。
背景技术
光刻装置主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。目前，光刻装置大体上分为两类，一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在晶片的一个曝光区域，随后晶片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在晶片的另一曝光区域，重复这一过程直到晶片上所有曝光区域都拥有掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中，掩模与晶片同时相对于投影系统和投影光束移动。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模版和硅片的载体，装载有掩模版/硅片的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要。上述掩模版的载体被称之为承版台，硅片的载体被称之为承片台。承版台和承片台分别位于光刻装置的掩模台分系统和工件台分系统中，为上述分系统的核心模块。
图1为一种现有的掩模版驱动系统的平面示意图。图1所示的掩模版驱动系统31公开于公告号为EP0772800的欧洲专利中。如图1所示，三组线圈85，87，89，91，93以不同的布局安装在一个电机69当中，从而形成水平方向上的微动机构。然而，在此欧洲专利中，并未对掩模版驱动系统31的垂向支撑结构进行说明。
图2为一种现有的气浮导轨的示意图。图2所示的气浮导轨公开于本申请人在2009年1月23日在中国申请的公开号为CN101504513的公开文件中。如图2所示，三个气浮区701、两个真空腔702以及四个隔离室707均内建于气浮导轨中，且气浮区701与真空腔702交替排列，隔离室707用于隔离气浮区701与真空腔702，其布局于气浮区701与真空腔702之间。三个气浮区701通过第一管接头708集中向三个气浮区701供气，两个真空腔702由第二管接头706经抽气孔709抽气。然而，此种设计导致气浮导轨的结构复杂，加工难度大。另外，由于气浮区与真空腔间隔分布，使得气浮导轨在长度方向易产生变形，从而产生静态气膜不均的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气浮支撑系统，以改善现有技术的缺失。
为解决上述技术问题，本发明提供的气浮支撑系统包括基座、承版台以及两组气浮轴承。基座具有真空管路，承版台具有正压管路。两组气浮轴承对称地设置于承版台的两侧，承版台通过所述两组气浮轴承支撑于基座上方。每一组气浮轴承具有至少一个高压区与至少一个真空区。正压管路用于向高压区补充气体，真空管路用于抽取真空区的气体。
在本发明的一实施例中，高压区的数量为两个，对称地位于真空区的两侧。
在本发明的一实施例中，每一个高压区具有截流孔、回气槽以及回气孔。回气槽设置于高压区的周缘且连通回气孔，两个高压区的回气孔相互连通以形成回气管路。
在本发明的一实施例中，气浮支撑系统还包括至少一组位移测量装置，回气管路具有排气端，位移测量装置与排气端位于承版台的不同侧。
在本发明的一实施例中，位移测量装置包括激光干涉仪。
在本发明的一实施例中，位移测量装置的组数为两组，分别位于承版台的相邻侧。
在本发明的一实施例中，每一组气浮轴承还具有回气密封块，设置于回气管路，以使回气管路的气体在排气端进行排放。
在本发明的一实施例中，气浮支撑系统还包括第一方向驱动装置与第二方向驱动装置。第一方向驱动装置用以驱动承版台沿第一方向运动，第二方向驱动装置用以驱动承版台沿第二方向运动。
在本发明的一实施例中，气浮支撑系统还包括驱动臂，设置于基座中。
在本发明的一实施例中，第一方向驱动装置包括第一方向定子与第一方向动子，第二方向驱动装置包括第二方向定子与第二方向动子。第一方向定子与第二方向定子固定于驱动臂，第一方向动子与第二方向动子固定于承版台。
在本发明的一实施例中，第一方向动子可移动地悬浮于第一方向定子上方，第二方向动子可移动地悬浮于第二方向定子上方。
综上所述，本发明的气浮支撑系统包括了两组对称设置的气浮轴承，由此可提供一种高刚度、无摩擦的垂向支撑结构。每组气浮轴承具有高压区与真空区。高压区的空气由承版台的正压管路提供，而真空区的气体由支撑承版台的基座的真空管路抽取，由此可降低承版台的设计复杂度和加工难度，并利于降低承版台的结构变形，保证静态气膜均匀。
另外，在本发明的一实施例中，回气管路中的气体可在远离位移测量装置设置的排气端统一进行排放，由此可减小对位移测量装置的影响，保证测量环境与气浮轴承的稳定性。
附图说明
图1为一种现有的掩模版驱动系统的平面示意图；
图2为一种现有的气浮导轨的示意图；
图3为本发明一较佳实施例的一种气浮支撑系统的平面示意图；
图4为图3中真空管路的立体示意图；
图5为图3中气浮轴承的平面示意图；
图6为图5沿A-A向的剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图3为本发明一较佳实施例的一种气浮支撑系统的平面示意图。请参考图3。本实施例提供的气浮支撑系统3可应用于制造集成电路芯片或其它微型器件的光刻装置中，以对应承载并带动掩模版4实现三自由度的精密调节。因此，气浮支撑系统3包括基座30、承版台31、两组气浮轴承32、第一方向驱动装置33、第二方向驱动装置34、两组位移测量装置35以及驱动臂36。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，当气浮支撑系统应用于其它不同场合时，其也可仅包括基座、承版台以及两组气浮轴承。
图4为图3中真空管路的立体示意图。请参考图4。在本实施例中，基座30具有真空管路301。
在本实施例中，承版台31用于承载掩模版4。基座30的真空管路301可对承版台31中对应掩模版4的区域，即掩模版4的下方区域抽取气体，使得掩模版4可通过真空吸附力稳固地承载于承版台31上。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，两组气浮轴承32对称地设置于承版台31的两侧。由此，承版台31便通过这两组气浮轴承32支撑于基座30上方。
在本实施例中，第一方向驱动装置33用于驱动承版台31沿第一方向运动，以完成承载于承版台31上的掩模版4沿第一方向的运动功能。在此，第一方向可为X方向，第一方向驱动装置33可为X向微动电机。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，第一方向驱动装置33包括第一方向定子331与第一方向动子332。第一方向定子331固定于驱动臂36上，第一方向动子332固定于承版台31。在此，驱动臂36则是设置于基座30中。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，第一方向定子331与第一方向动子332之间不存在任何物理连接。即，第一方向动子332可移动地悬浮于第一方向定子331上方。其中，第一方向定子331内可设置线圈，第一方向动子332内可设置磁铁。当欲驱动承版台31沿第一方向运动时，可对第一方向定子331内的线圈通电，以依靠电磁耦合作用通过第一方向动子332驱动承版台31运动。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，第二方向驱动装置34用于驱动承版台31沿第二方向运动，以完成承载于承版台31上的掩模版4沿第二方向的运动功能。在此，第二方向可为Y方向，且第二方向驱动装置34可包括两个Y向微动电机。由此，通过两个Y向微动电机的差向运动可实现在X-Y平面内旋转的自由度。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，第二方向驱动装置34也可仅包括一个Y向微动电机。
与第一方向驱动装置33类似，在本实施例中，第二方向驱动装置34的每一个Y向微动电机可包括第二方向定子341与第二方向动子342。第二方向定子341固定于驱动臂36上，第二方向动子342固定于承版台31。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，第二方向定子341与第二方向动子342之间也不存在任何物理连接。即，第二方向动子342可移动地悬浮于第二方向定子341上方。其中，第二方向定子341内可设置线圈，第二方向动子342内可设置磁铁。若两个第二方向定子341完全一致，则可通过控制对两个第二方向定子341通电电流的大小和/或时间来实现承版台31沿第二方向运动或在X-Y平面内旋转。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，两组位移测量装置35分别位于承版台31的相邻侧，其可分别用于测量承版台31在第一方向与第二方向上的位移。并且，每一组位移测量装置35可包括两个激光干涉仪，分别对称地位于相应侧中心线的两侧，以确保测量的精确性。然而，本发明对位移测量装置35的组数与种类不作任何限制。另外，在其它实施例中，每一组位移测量装置35也可仅包括一个激光干涉仪。
图5为图3中气浮轴承的平面示意图。图6为图5沿A-A向的剖面示意图。请参考图3、图4、图5以及图6。在本实施例中，每一组气浮轴承32均具有至少一个高压区320与至少一个真空区321。承版台31具有正压管路310，正压管路310用于向气浮轴承32的高压区320补充气体，而基座30的真空管路301则用于抽取气浮轴承32的真空区321的气体。由此，在高压区320和真空区321的双向平衡作用下，承版台31可稳固地支撑于基座30的上方。
在本实施例中，通过正压管路310与真空管路301的气体均是由右侧进入承版台31中，以避免对位移测量装置35产生干涉。然而，本发明对此不作任何限制。
在本实施例中，每一组气浮轴承32的高压区320的数目可为两个，对称地位于真空区321的两侧，以降低承版台31的结构变形，保证静态气膜均匀。然而，本发明对此不作任何限定。在其它实施例中，可根据具体的结构需求设置一个或两个以上的高压区320，真空区321的数目也可大于一个。
在本实施例中，高压区320具有截流孔3201、回气槽3202、回气孔3203以及回气密封块3204。本发明对截流孔3201、回气孔3203的数目不作任何限制，其可根据高压区320的大小自由设置。
在本实施例中，承版台31的正压管路310通过截流孔3201向高压区320补充气体。为保证气体在高压区320形成均压，回气槽3202可设置于高压区320的周缘且连通回气孔3203。并且，两个高压区320的回气孔3203相互连通以形成回气管路323。如此，可使得回收于回气槽3202内的气体通过回气孔3202迅速统一排放到回气管路323中。
在本实施例中，回气管路323具有排气端，回气管路323的其它出口均由回气密封块3204密封，使得回收于回气管路323中的气体可通过此排气端统一进行排放。在此，排气端可与位移测量装置35位于承版台31的不同侧。例如，排气端可位于测量第一方向位移的位移测量装置35的相邻侧，并位于测量第二方向位移的位移测量装置35的相对侧。然而，本发明对此不作任何限制。在其它实施例中，排气端也可位于测量第一方向位移的位移测量装置35的相对侧，并位于测量第二方向位移的位移测量装置35的相邻侧。如此，回气管路323中气体的排放将不会对位移测量装置35的测量(如对测量光路)产生影响，从而保证了测量环境与气浮轴承3的稳定性。
综上所述，本发明较佳实施例提供的气浮支撑系统包括了两组对称设置的气浮轴承，由此可提供一种高刚度、无摩擦的垂向支撑结构。每组气浮轴承具有高压区与真空区。高压区的空气由承版台的正压管路提供，而真空区的气体由支撑承版台的基座的真空管路抽取，由此可降低承版台的设计复杂度和加工难度，并利于降低承版台的结构变形，保证静态气膜均匀。另外，当气浮轴承具有两个高压区时，这两个高压区可对称地位于真空区的两侧，如此可降低承版台的结构变形。同时，回气管路中的气体可在远离位移测量装置设置的排气端统一进行排放，由此减小对位移测量装置的影响，保证测量环境与气浮轴承的稳定性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种气浮支撑系统，其特征在于，包括：
基座，具有真空管路；
承版台，具有正压管路；以及
两组气浮轴承，对称地设置于所述承版台的两侧，所述承版台通过所述两组气浮轴承支撑于所述基座上方，每一组所述气浮轴承具有至少一个高压区与至少一个真空区，所述正压管路用于向所述高压区补充气体，所述真空管路用于抽取所述真空区的气体；所述高压区的数量为两个，对称地位于所述真空区的两侧；每一个所述高压区具有截流孔、回气槽以及回气孔，所述回气槽设置于所述高压区的周缘且连通所述回气孔，所述两个高压区的所述回气孔相互连通以形成回气管路。
2.根据权利要求1所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述气浮支撑系统还包括至少一组位移测量装置，所述回气管路具有排气端，所述位移测量装置与所述排气端位于所述承版台的不同侧。
3.根据权利要求2所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述位移测量装置包括激光干涉仪。
4.根据权利要求2所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述位移测量装置的组数为两组，分别位于所述承版台的相邻侧。
5.根据权利要求2所述的气浮支撑系统，其特征在于，每一组所述气浮轴承还具有回气密封块，设置于所述回气管路，以使所述回气管路的气体在所述排气端进行排放。
6.根据权利要求1所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述气浮支撑系统还包括：
第一方向驱动装置，用以驱动所述承版台沿第一方向运动；以及
第二方向驱动装置，用以驱动所述承版台沿第二方向运动。
7.根据权利要求6所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述气浮支撑系统还包括驱动臂,设置于所述基座中。
8.根据权利要求7所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述第一方向驱动装置包括第一方向定子与第一方向动子，所述第二方向驱动装置包括第二方向定子与第二方向动子，所述第一方向定子与所述第二方向定子固定于所述驱动臂，所述第一方向动子与所述第二方向动子固定于所述承版台。
9.根据权利要求8所述的气浮支撑系统，其特征在于，所述第一方向动子可移动地悬浮于所述第一方向定子上方，所述第二方向动子可移动地悬浮于所述第二方向定子上方。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai Patentee after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd Address before: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai Patentee before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |