CN117369223B - 一种调平装置及光刻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光刻机技术领域，公开一种调平装置及光刻机。其中调平装置包括吸盘组件、掩模台、垂向运动台和至少三个调平组件。至少三个调平组件的调节球不在一条直线上；垂向驱动组件驱动连接于基座，垂向驱动组件用于驱动基座升降进而带动基底升降，以使基底抵接于调节球的下端点，并使掩模板抵接于调节球的上端点；位移传感器设置于基座和载台部件之间，位移传感器用于检测载台部件相对基座的位移量；控制模块用于接收检测组件的检测结果，并根据检测结果控制垂向驱动组件，当垂向驱动组件驱动基座上升时，若检测结果为位移传感器检测的位移量大于等于预设值，则基底和掩模板达到平行状态，控制模块控制垂向驱动组件停止上升。

Description

一种调平装置及光刻机

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，尤其涉及一种调平装置及光刻机。

背景技术

光刻是一种将掩模图案曝光成像到基底上的工艺技术，是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤。在光刻设备中，装载有掩模版/基底的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要。在光刻时，掩模板和基底需要保持平行状态，传统的调平装置仅仅通过调节基底的位移，实现基底与掩模板平行，但是调平产品载台与掩模台之间的平行度误差大，需要反复进行调平，调平精度低。

基于此，亟需一种调平装置及光刻机，以解决上述存在的问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种调平装置及光刻机，实现将基底和掩模板快速调节至平行状态，提高了光刻的加工质量，该调平辅助装置具有结构简单、成本低、操作方便的优点。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种调平装置，用于将基底和掩模板调节至平行状态，所述调平装置包括：

吸盘组件，用于吸附所述基底；

掩模台，位于所述吸盘组件上方，用于放置所述掩模板；

至少三个调平组件，所述调平组件包括调节球，所述调节球设置于所述基底和所述掩模板之间，且至少三个所述调平组件的所述调节球不在一条直线上；

垂向运动台，包括基座、载台部件、弹性部件和垂向驱动组件，所述吸盘组件设置于所述载台部件的上方，所述载台部件通过弹性部件安装于所述基座的上方，所述垂向驱动组件驱动连接于所述基座，所述垂向驱动组件用于驱动所述基座升降进而带动所述基底升降，以使所述基底抵接于所述调节球的下端点，并使所述掩模板抵接于所述调节球的上端点；

检测组件，包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述基座和所述载台部件之间，所述位移传感器用于检测所述载台部件相对所述基座的位移量；

控制模块，用于接收所述检测组件的检测结果，并根据所述检测结果控制所述垂向驱动组件，当所述垂向驱动组件驱动所述基座上升时，若所述检测结果为所述位移传感器检测的所述位移量大于等于预设值，则所述基底和所述掩模板达到平行状态，所述控制模块控制所述垂向驱动组件停止上升。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述垂向运动台还包括多个导向部件，多个所述导向部件环设于所述载台部件，所述导向部件包括：

导向架，其连接于所述载台部件，所述导向架设置有沿竖直方向延伸的导向槽；

升降支架和导向滑轮，所述升降支架安装于所述基座上，所述导向滑轮转动连接于所述升降支架，且所述导向滑轮滚动设置于所述导向槽内。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述导向部件还包括锁止杆和锁止气缸，所述基座设置有沿竖直方向延伸的锁止孔，所述锁止杆滑动设置于所述锁止孔内，所述锁止杆能够抵接于所述导向架的底部；

所述锁止孔的侧壁设置有避让孔，所述锁止气缸设置于所述基座内，所述锁止气缸的输出端安装有活塞，所述锁止气缸能够驱动所述活塞穿过所述避让孔并抵接于所述锁止杆的侧壁。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述导向部件还包括解耦件，所述解耦件一端连接于所述导向架，另一端连接于所述锁止杆。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述载台部件设置有多个第一连接孔，所述基座的侧壁设置有多个限位槽，所述限位槽的顶壁均设置有第二连接孔；

所述垂向运动台还包括多个限位部件，多个所述限位部件环设于所述基座；所述限位部件包括：

限位杆，所述限位杆穿设于所述第一连接孔和所述第二连接孔并伸入所述限位槽内，所述限位杆的两端分别的设置有第一限位部和第二限位部，所述第一限位部能够抵接于所述第一连接孔远离所述第二连接孔一端的端面；

限位块，其安装于所述基座的侧壁；

限位连杆，其铰接于所述限位块；

调节杆，其螺纹连接于所述限位块，且端部能够抵接于所述限位连杆的第一端，所述限位连杆的第二端设置有卡槽；

所述限位连杆转动，以使所述限位杆嵌设于所述卡槽内，所述限位连杆的第二端能够止挡所述第二限位部向上移动。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述弹性部件包括多个弹簧，多个所述弹簧均匀设置于所述载台部件和所述基座之间，所述弹簧一端连接于所述载台部件的底部，另一端连接于所述基座顶部；和/或

所述弹性部件包括多个压力补偿气缸，多个所述压力补偿气缸环设于所述基座，所述压力补偿气缸安装于所述基座上，所述压力补偿气缸的输出端连接于所述载台部件的底部。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述掩模台上设置有一通孔和至少三个安装槽，三个所述安装槽环设于所述通孔，且所述安装槽沿所述通孔径向延伸，所述掩模板放置于所述通孔上方；

所述调平组件还包括簧片，所述簧片的第一端连接至所述安装槽内，所述簧片的第二端连接有所述调节球，所述调节球位于所述通孔内。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述调平组件还包括驱动部件，所述驱动部件安装于所述安装槽的端面，且所述驱动部件驱动连接于所述簧片的第一端，所述驱动部件用于驱动所述调节球沿所述安装槽的径向移动，以使所述调节球离开所述掩模板的下方或移动至所述掩模板的下方。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述载台部件包括底板、支撑杆和安装座；

所述底板连接至所述基座，所述安装座通过所述支撑杆固定至所述底板上方，所述支撑杆的数量至少为三，至少三个所述支撑杆均匀设置于所述底板和所述安装座之间。

作为一种调平装置的优选技术方案， 所述吸盘组件包括吸盘和底座，所述吸盘安装于所述底座上，所述载台部件设置有固定槽，所述底座嵌设于所述固定槽；

所述调平装置还包括锁紧组件，所述锁紧组件包括锁紧螺钉和压紧块，所述固定槽的侧壁设置有沿径向延伸的螺纹孔，所述吸盘组件的侧壁设置有沿径向延伸的定位孔，所述压紧块安装于所述定位孔内，所述压紧块靠近所述锁紧螺钉一端设置有锥形槽，所述锁紧螺钉的端部为锥形，所述锁紧螺钉螺纹连接于所述螺纹孔且端部抵紧于所述锥形槽内；所述锥形槽的轴线距所述固定槽的槽底的距离大于所述锁紧螺钉的轴线距所述固定槽的槽底的距离。

作为一种调平装置的优选技术方案，所述调平装置还包括密封组件，所述密封组件包括环形密封块和柔性密封件，所述底座的侧壁为阶梯状，所述底座的侧壁包括大径段、阶梯面和小径段，所述大径段嵌设于固定槽内，所述环形密封块安装于所述阶梯面上，所述环形密封块设置有充气通道，所述柔性密封件密封连接于所述充气通道靠近所述掩模板的一端，所述充气通道连通于供气设备，所述充气通道充气时，所述柔性密封件向上拱起以密封贴合所述掩模板。

另一方面，提供一种光刻机，包括以上任一方案所述的调平装置。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种调平装置及光刻机，基于三组调平组件对基底和掩模板进行调平的同时，在载台部件和基座之间设置了弹性部件，一方面，当基底接触调平组件的调节球时，基座能够相对载台部件移动，弹性部件起到缓冲作用，防止基底和掩模板与调节球硬接触，有效避免了基底或掩模板的损坏，另一方面，弹性部件能够对载台部件、吸盘组件和基底起到重力补偿的作用，有利于提高调平精度及后续光刻的加工质量；同时，还设置了检测组件和控制模块，配合弹性部件，可以在调平过程中检测基座与载台部件的相对位置，通过基座与载台部件的相对位置判断调平是否到位，能够进一步提高调平精度。本发明的调平装置及光刻机在调平时，垂向驱动组件驱动基座上升，基座带动载台部件、吸盘组件和基底上升，直至基底抵接于调节球的下端点，掩模板抵接于调节球的上端点，此时，基底抵接于调节球的下端点的部位不会继续移动，基座压缩弹性部件向靠近载台部件的一侧移动，位移传感器检测载台部件相对基座的位移量，当位移传感器检测的位移量大于等于预设值，证明基底抵接于三个调节球的下端点，掩模板抵接于三个调节球的上端点，依据三点确定一个平面的原理，掩模板的下表面以及基底的上表面的间距为调节球的直径，则基底和掩模板达到平行状态，控制模块控制垂向驱动组件停止上升。本发明实现了将基底和掩模板快速调节至平行状态，提高了光刻的加工质量，该调平辅助装置具有结构简单、成本低、操作方便的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的调平装置的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的调平装置的结构爆炸图；

图3是本发明具体实施方式提供的调平装置的部分结构剖视图之一；

图4是图2在F处的放大图；

图5是本发明具体实施方式提供的调平装置的部分结构剖视图之二；

图6是图1在A处的放大图；

图7是本发明具体实施方式提供的调平装置的部分结构爆炸图；

图8是本发明具体实施方式提供的调平组件的结构爆炸图；

图9是本发明具体实施方式提供的调平装置的部分结构剖视图之三；

图10是本发明具体实施方式提供的调平装置的部分结构剖视图之四；

图11是本发明具体实施方式提供的吸盘组件的俯视图；

图12是图11在B处的放大图；

图13是图11在C处的放大图；

图14是本发明具体实施方式提供的调平装置的部分结构剖视图之五；

图15是图14在D处的放大图；

图16是图9在E处的放大图。

图中标记如下：

10、掩模板；

1、吸盘组件；11、吸盘；111、第一气孔；112、抽气槽；113、第二气孔；114、第一气体通道；115、第二气体通道；116、环形槽；117、连通槽；118、第一环形密封槽；12、底座；121、第三气体通道；

2、掩模台；21、通孔；22、安装槽；23、安装孔；

3、调平组件；31、簧片；311、第三连接孔；312、第四连接孔；32、调节球；33、驱动部件；331、驱动气缸；3311、伸缩杆；332、限位件；3321、容置槽；3322、半圆槽；333、第一螺钉；

4、垂向运动台；41、基座；42、载台部件；421、安装座；4211、固定槽；422、底板；423、支撑杆；43、弹性部件；431、弹簧；432、压力补偿气缸；44、导向部件；441、导向架；442、升降支架；443、导向滑轮；444、锁止杆；445、锁止气缸；4451、活塞；446、解耦件；447、第一连接杆；448、第二连接杆；449、预紧弹簧；45、限位部件；451、限位杆；452、限位块；453、限位连杆；454、调节杆；

5、检测组件；51、位移传感器；

6、锁紧组件；61、锁紧螺钉；62、压紧块；621、锥形槽；

7、密封组件；71、环形密封块；711、充气通道；712、第二环形密封槽；72、柔性密封件；721、充气腔；73、压块；731、第一充气孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1、图2和图6所示，本实施例提供一种光刻机，光刻机包括调平装置，该调平装置包括吸盘组件1、掩模台2、垂向运动台4和至少三个调平组件3。

具体地，吸盘组件1用于吸附基底；掩模台2位于吸盘组件1上方，用于放置掩模板10；调平组件3包括调节球32，调节球32设置于基底和掩模板10之间，且至少三个调平组件3的调节球32不在一条直线上；垂向运动台4包括基座41、载台部件42、弹性部件43和垂向驱动组件，吸盘组件1设置于载台部件42的上方，载台部件42通过弹性部件43安装于基座41的上方，垂向驱动组件驱动连接于基座41，垂向驱动组件用于驱动基座41升降进而带动吸盘组件1以及吸盘组件1上的基底升降，以使基底上升后能够抵接于调节球32的下端点，并使掩模板10抵接于调节球32的上端点；检测组件5包括位移传感器51，位移传感器51设置于基座41和载台部件42之间，位移传感器51用于检测载台部件42相对基座41的位移量；控制模块用于接收检测组件5的检测结果，并根据检测结果控制垂向驱动组件，当垂向驱动组件驱动基座41上升时，若检测结果为位移传感器51检测的位移量大于等于预设值，则基底和掩模板10达到平行状态，控制模块控制垂向驱动组件停止上升，否则，控制模块持续控制垂向驱动组件上升，直至位移传感器51检测的位移量均大于等于预设值。需要说明的是，垂向驱动组件可采用丝杠电机或音圈电机等驱动装置驱动，其为现有技术。

基于三组调平组件3对基底和掩模板10进行调平的同时，在载台部件42和基座41之间设置了弹性部件43，一方面，当基底接触调平组件3的调节球32时，基座41能够相对载台部件42移动，弹性部件43起到缓冲作用，防止基底和掩模板10与调节球32硬接触，有效避免了基底或掩模板10的损坏，另一方面，弹性部件43能够对载台部件42、吸盘11组件1和基底起到重力补偿的作用，有利于提高调平精度及后续光刻的加工质量；同时，还设置了检测组件5和控制模块，配合弹性部件43，可以在调平过程中检测基座41与载台部件42的相对位置，通过基座41与载台部件42的相对位置判断调平是否到位，能够进一步提高调平精度。调平装置及光刻机在调平时，垂向驱动组件驱动基座41上升，基座41带动载台部件42、吸盘组件1和基底上升，直至基底抵接于调节球32的下端点，掩模板10抵接于调节球32的上端点，此时，基底抵接于调节球32的下端点的部位不会继续移动，基座41压缩弹性部件43向靠近载台部件42的一侧移动，位移传感器51检测载台部件42相对基座41的位移量，当位移传感器51检测的位移量大于等于预设值，证明基底抵接于三个调节球32的下端点，掩模板10抵接于三个调节球32的上端点，依据三点确定一个平面的原理，掩模板10的下表面以及基底的上表面的间距为调节球32的直径，则基底和掩模板10达到平行状态，控制模块控制垂向驱动组件停止上升。若部分位移传感器51检测的位移量小于预设值，则证明小于预设值的位移传感器51的检测部位对应的基底部位还未接触调节球32，因此基底和掩模板10未达到平行状态。本实施例实现了将基底和掩模板10快速调节至平行状态，提高了光刻的加工质量，该调平辅助装置具有结构简单、成本低、操作方便的优点。

优选地，检测组件5包括三个位移传感器51，位移传感器51均匀设置于基座41和载台部件42之间,当所有位移传感器51检测的位移量均大于等于预设值，三个位移传感器51检测的三个位置点均达到指定位置，依据三点确定一个平面的原理，基底和掩模板10达到平行状态。

本实施例中，如图2所示，载台部件42包括底板422、支撑杆423和安装座421；底板422连接至基座41，安装座421通过支撑杆423固定至底板422上方，支撑杆423的数量至少为三，至少三个支撑杆423均匀设置于底板422和安装座421之间。

优选地，如图2-图4所示，垂向运动台4还包括多个导向部件44，多个导向部件44环设于载台部件42，导向部件44包括导向架441、升降支架442和导向滑轮443，导向架441连接于载台部件42，导向架441设置有沿竖直方向延伸的导向槽；升降支架442的一端安装于基座41上，导向滑轮443转动连接于升降支架442的另一端，且导向滑轮443滚动设置于导向架441的导向槽内。其中，载台部件42相对基座41运动时，导向滑轮443在升降支架442上转动，通过滚动设置于导向槽内，导向槽为升降支架442提供导向，进而为载台部件42相对基座41的运动提供导向以及水平方向的限位。优选地，该导向槽的宽度大于导向滑轮443的宽度，因此载台部件42能够相对基座41产生一定的倾斜角度，实现载台部件42与基座41的运动解耦，使载台除了垂向运动外能产生小角度的偏转，可以进一步保证基底和掩模板10的精确调平，确保基底能够相对掩模板10实现被动调平。本实施例中，导向架441连接于载台部件42的安装座421的底部。

作为一种可选的实施方式，导向滑轮443由一个第二限位件和两个滚动轴承组成，两个滚动轴承夹持住限位滑片，以使第二限位件可转动地设置在升降支架442上，且第二限位件卡设于导向架441的导向槽内。

进一步优选地，导向部件44还包括锁止杆444和锁止气缸445，基座41设置有沿竖直方向延伸的锁止孔，锁止杆444滑动设置于锁止孔内，锁止杆444能够抵接于导向架441的底部；锁止孔的侧壁设置有避让孔，锁止气缸445设置于基座41内，锁止气缸445的输出端安装有活塞4451，锁止气缸445能够驱动活塞4451穿过避让孔并抵接于锁止杆444的侧壁。当载台部件42相对基座41运动时，锁止杆444在锁止孔内滑动，不干涉载台部件42相对基座41相互靠近的运动。当基底和掩模板10达到平行状态，此时，锁止气缸445驱动活塞4451穿过避让孔并抵接于锁止杆444的侧壁，依靠活塞4451与锁止杆444之间摩擦力，实现锁止杆444固定于基座41上，由于锁止杆444抵接于导向架441的底部，此时载台部件42无法向靠近基座41的方向移动，实现了载台部件42和基座41的固定，进而提高了基底的稳定性，提高基底的加工质量，避免载台部件42产生晃动，影响后续掩模质量；当活塞4451脱离锁止杆444时，载台部件42可自由移动。进一步地，活塞4451的侧壁还设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈，可以提高活塞4451与基座41之间的密封性。

作为优选地，导向部件44还包括解耦件446，解耦件446一端连接于导向架441，另一端连接于锁止杆444，解耦件446实现了导向架441和锁止杆444之间的解耦。本实施例中，解耦件446为球体，球体安装于锁止杆444靠近导向架441一端的端面，球体能够抵接于导向架441的底部，由于导向架441与球体为点接触，因此导向架441能够相对锁止杆444倾斜，进而使载台部件42、吸盘组件1和基底能够倾斜，实现锁止杆444和载台部件42之间的运动解耦，防止干涉基底的调平动作。在其他实施例中，解耦件446还可以为簧片。

进一步地，导向部件44还包括第一连接杆447、第二连接杆448和两个预紧弹簧449，其中，第一连接杆447穿设于导向架441的底部，第二连接杆448穿设于锁止杆444的顶部，一个预紧弹簧449连接于第一连接杆447的第一端与第二连接杆448的第一端之间，另一个预紧弹簧449连接于第一连接杆447的第二端与第二连接杆448的第二端之间，实现导向架441与锁止杆444的预紧；更进一步地，锁止杆444的顶部设置有多个沿锁止杆444径向延伸并沿锁止杆444长度方向分布的贯穿孔，第二连接杆448可穿设于该贯穿孔中，通过设置多个贯穿孔可以调节第二连接杆448与第一连接杆447之间的距离，进而调节预紧弹簧449的伸缩量，以达到调节预紧力大小的目的。

进一步地，如图5所示，载台部件42设置有多个第一连接孔，基座41的侧壁设置有多个限位槽，限位槽的顶壁均设置有第二连接孔；垂向运动台4还包括多个限位部件45，多个限位部件45环设于基座41；限位部件45包括限位杆451、限位块452、限位连杆453和调节杆454，限位杆451穿设于第一连接孔和第二连接孔并伸入限位槽内，限位杆451的两端分别的设置有第一限位部和第二限位部，第一限位部能够抵接于第一连接孔远离第二连接孔一端的端面；限位块452安装于基座41的侧壁；限位连杆453铰接于限位块452；调节杆454螺纹连接于限位块452，且端部能够抵接于限位连杆453的第一端，限位连杆453的第二端设置有卡槽；限位连杆453转动，以使限位杆451嵌设于卡槽内，限位连杆453的第二端能够止挡第二限位部向上移动。其中，限位杆451用于连接基座41和载台部件42，当限位连杆453的第二端止挡第二限位部向上移动时，第一限位部抵接于第一连接孔远离第二连接孔一端的端面，此时，能够限定载台部件42和基座41的最大间距。通过调整限位连杆453的转动角度，进而调整限位连杆453的第二端的位置，进而调节载台部件42、吸盘组件1和基底的水平位置。本实施例中，第一连接孔设置在载台部件42的底板422上。需要说明的是，限位杆451可以为螺栓结构，锁栓上设置有螺母，其中螺栓的头部与螺母二者中的一个形成第一限位部，另一个形成第二限位部，通过调节螺母的旋拧深度，也能够调节载台部件42、吸盘组件1和基底的水平位置。

进一步地，弹性部件43包括多个弹簧431，多个弹簧431均匀设置于载台部件42和基座41之间，弹簧431一端连接于载台部件42的底部，另一端连接于基座41顶部；和/或，弹性部件43包括多个压力补偿气缸432，多个压力补偿气缸432环设于基座41，压力补偿气缸432安装于基座41上，压力补偿气缸432的输出端连接于载台部件42的底部。本实施例中，弹性部件43包括三个弹簧431和三个压力补偿气缸432，其中，压力补偿气缸432可以为恒压气缸也可以为普通气缸，压力补偿气缸432和弹簧431的型号可以根据使用需求进行适应性选择。通过设置弹性部件43，一方面，当基底接触调节球32时，基座41能够相对载台部件42产生移动和偏转，弹性部件43起到缓冲作用，防止基底和掩模板10与调节球32硬接触；另一方面，弹性部件43能够对载台部件42、吸盘组件1和基底起到重力补偿的作用。

更进一步地，如图1、图6和图7所示，掩模台2上设置有一通孔21和至少三个安装槽22，三个安装槽22环设于通孔21，且安装槽22沿通孔21径向延伸，掩模板10放置于通孔21上方；调平组件3还包括簧片31，簧片31的第一端连接至安装槽22内，簧片31的第二端连接有调节球32，调节球32位于通孔21内。具体地，掩模台2上还设置有吸附结构，用于将掩模板10吸附固定于掩模台2，避免掩模板10受力后发生位移。

其中，调节球32通过簧片31连接于掩模台2的安装槽22内，安装槽22为调平组件3的位置提供定位，当需要进行光刻加工时，垂向驱动组件驱动基底上升，基底首先接触调节球32，然后基底继续上升进入通孔21内，簧片31产生形变，直至基底抵接于调节球32的下端点，掩模板10抵接于调节球32的上端点。由于掩模板10与基底之间设置有至少三个调节球32，依据三点确定一个平面的原理，掩模板10的下表面以及基底的上表面的间距为调节球32的直径，此时基底被动调平，实现将基底和掩模板10调节至平行状态，提高了光刻的加工质量，该调平装置具有结构简单、成本低、操作方便的优点。

优选地，如图1、图6-图8所示，调平组件3还包括驱动部件33，驱动部件33安装于安装槽22的端面，且驱动部件33驱动连接于簧片31的第一端，驱动部件33用于驱动调节球32沿安装槽22的径向移动，以使调节球32离开掩模板10的下方或移动至掩模板10的下方。通过驱动部件33驱动调节球32离开掩模板10的下方，避开通孔21的位置，以使掩模板10能够替换或组装，提高操作便捷性。当需要光刻加工时，驱动部件33驱动调节球32移动至掩模板10的下方。进一步地，驱动部件33能够驱动调节球32沿安装槽22的径向直线移动；或者，驱动部件33能够驱动调节球32沿安装槽22的径向旋转移动。

优选地，驱动部件33包括驱动气缸331和限位件332，驱动气缸331的伸缩杆3311和簧片31的第一端均连接于限位件332，限位件332滑动设置于安装槽22内。一方面，通过限位件332实现了簧片31与驱动气缸331的连接；另一方面，安装槽22能够对限位件332提供导向，提高了限位件332、簧片31和调节球32的移动精度。进一步优选地，安装槽22远离通孔21的一端设置有安装孔23，驱动气缸331安装于安装孔23内。

优选地，安装槽22的槽底设置有滑轨，限位件332连接有滑块，滑块滑动连接于滑轨，进一步提高了调平组件3相对掩模台2的移动精度。

优选地，簧片31的第一端卡接、粘结或通过紧固件连接于限位件332。本实施例中，限位件332的侧壁设置有至少两个第一螺纹孔，簧片31的第一端设置有多个第四连接孔312，第四连接孔312与第一螺纹孔一一对应，第一螺钉333穿设于第四连接孔312并螺纹连接于第一螺纹孔，通过两个第一螺钉333实现簧片31与限位件332的固定，一方面，增加了连接强度；另一方面，两个第一螺钉333能够限制簧片31相对限位件332转动。

进一步地，限位件332设置有容置槽3321，容置槽3321的侧壁设置有相对的两个半圆槽3322，容置槽3321的侧壁还设置有相对的第一螺纹孔和通孔21，半圆槽3322位于通孔21和容置槽3321的槽底之间，伸缩杆3311伸入两个半圆槽3322之间，第一螺钉333穿设于通孔21并螺纹连接于第一螺纹孔，以夹紧伸缩杆3311。拧松与通孔21对应的第一螺钉333时，两个半圆槽3322间距增大，便于调整伸缩杆3311相对限位件332的位置，拧紧与通孔21对应的第一螺钉333时，两个半圆槽3322间距减小，以夹紧伸缩杆3311，实现了伸缩杆3311与限位件332的固定。

优选地，簧片31的第二端设置有第三连接孔311，调节球32粘结于第三连接孔311内。

优选地，调节球32的直径范围是1~5mm。其中，调节球32的直径为基底与掩模板10在光刻时的间距，满足光刻的要求。

进一步地，如图2、图9和图10所示，吸盘组件1包括吸盘11和底座12，吸盘11安装于底座12上，载台部件42设置有固定槽4211，底座12嵌设于固定槽4211；

调平装置还包括锁紧组件6，锁紧组件6包括锁紧螺钉61和压紧块62，固定槽4211的侧壁设置有沿径向延伸的螺纹孔，吸盘组件1的侧壁设置有沿径向延伸的定位孔，压紧块62安装于定位孔内，压紧块62靠近锁紧螺钉61一端设置有锥形槽621，锁紧螺钉61的端部为锥形，锁紧螺钉61螺纹连接于螺纹孔且端部抵紧于锥形槽621内；锥形槽621的轴线距固定槽4211的槽底的距离大于锁紧螺钉61的轴线距固定槽4211的槽底的距离。本实施例中，固定槽4211设置于载台部件42的安装座421上。

组装时，吸盘组件1的底座12嵌设于固定槽4211内，将吸盘组件1的定位孔与安装座421的螺纹孔对准，锁紧螺钉61螺纹连接于螺纹孔且端部抵紧于压紧块62的锥形槽621内，一方面，锁紧螺钉61端部抵接于压紧块62，能够限制吸盘组件1沿径向位移，锁紧螺钉61的端部与锥形槽621的侧壁配合，限制吸盘组件1沿轴向移动，且限制吸盘组件1相对固定槽4211转动。本实施例提高了吸盘组件1与安装座421的连接稳固性，防止吸盘组件1相对安装座421产生位移，保证基底位于预设位置的稳固性，提高加工质量。再者，当压紧块62在长时间使用后磨损损坏时，可直接替换压紧块62，无需更换吸盘组件1，降低维护成本。再者，在拧紧锁紧螺钉61时，锁紧螺钉61的锥形端部会给锥形槽621提供下压力，进而使吸盘组件1与安装座421贴合的更紧，提高其气路连接处的密封性能，以增加整体结构的气密性。

优选地，调平装置包括至少三个锁紧组件6，固定槽4211的侧壁环设有至少三个沿径向延伸的螺纹孔，吸盘组件1的侧壁设置有至少三个沿径向延伸的定位孔，螺纹孔、定位孔和锁紧组件6一一对应。本实施例中，调平装置包括三个锁紧组件6，三个锁紧组件6均匀环设于安装座421，三个锁紧组件6共同将吸盘组件1固定于安装座421上，提高了吸盘11组装的安装稳固性，且提高了安装精度。

进一步地，吸盘组件1包括吸盘11和底座12，吸盘11安装于底座12上，底座12嵌设于固定槽4211，定位孔设置于底座12的侧壁。

本实施例中，如图11-图15所示，吸盘11的顶面设置有至少一个第一气孔111，第一气孔111连接于供气设备的供气口，吸盘11的顶面的边缘设置有至少一个抽气槽112，抽气槽112的槽底设置有第二气孔113，第二气孔113连通于供气设备的抽气口，第一气孔111用于吹气，第二气孔113用于抽气，以使基底和吸盘11之间形成气浮面。吸盘11工作时，基底放置在吸盘11上，同时覆盖第一气孔111及第二气孔113，且基底边缘不超出吸盘11的边缘，供气设备的供气口将气体经第一气孔111输送至基底和吸盘11之间，然后气体经抽气槽112和第二气孔113回流至供气设备的抽气口，此时基底与吸盘11之间形成气浮面，即第一气孔111吹气，第二气孔113抽气，气浮面为基底提供向上的支撑力。本实施例中，抽气槽112为四个。

优选地，吸盘11的顶面由内至外依次设置有多个环形槽116，吸盘11的顶面设置有多个沿径向延伸连通槽117，多个环形槽116均连通于连通槽117，第一气孔111设置于连通槽117的槽底。其中，多个环形槽116的圆心与吸盘11的圆心重叠，最外圈的环形槽116直径小于吸盘11直径，连通槽117的长度与最外圈环形槽116的直径相等。气体能够经第一气孔111、连通槽117进入环形槽116内，增加了气体的流通面积，增加气浮面的面积，提高了吸盘11的稳固性。

本实施例中，吸盘11的顶面设置有四个第一气孔111，连通槽117为两个，两个连通槽117经过吸盘11的中心，且两个连通槽117呈夹角设置，本实施例中，两连通槽117呈X型布置，四个第一气孔111分别位于连通槽117的靠近吸盘11边缘处，均匀分布，保证气浮面气压均匀性。第一气孔111的数量与连通槽117数量相匹配，若连通槽117数量为n，则第一气孔111的数量为n。在其他实施例中，多个连通槽117也可以形成米字结构，本实施例不对连通槽117数量进行限制。

进一步地，吸盘11设置有第一气体通道114和第二气体通道115，底座12设置有第三气体通道121和第四气体通道，安装座421设置有第五气体通道和第六气体通道；第一气孔111、第一气体通道114、第三气体通道121、第五气体通道和供气设备的供气口依次连通，第二气孔113、第二气体通道115、第四气体通道、第六气体通道和供气设备的抽气口依次连通。

本实施例中，第一气体通道114呈环状且位于第一气孔111的下方，多个第一气孔111能够同时与第一气体通道114连通，简化结构。若第一气孔111沿径向设置有多个，则对应设置有多个第一气体通道114。优选地，第一气体通道114与第三气体通道121之间的连接处、第三气体通道121与第五气体通道之间的连接处设置有第一密封圈，实现密封，减少漏气。

同理，第二气体通道115呈环状且位于第二气孔113的下方，多个第二气孔113能够同时与第二气体通道115连通，简化结构。优选地，第二气体通道115与第四气体通道之间的连接处、第四气体通道与第六气体通道之间的连接处设置有第二密封圈，实现密封，减少漏气。

优选地，第一密封圈和第二密封圈可采用吸嘴替换，进一步增强气密性。

更进一步地，如图9和图16所示，调平装置还包括密封组件7，密封组件7包括环形密封块71和柔性密封件72，底座12的侧壁为阶梯状，底座12的侧壁包括大径段、阶梯面和小径段，大径段嵌设于固定槽4211内，环形密封块71安装于阶梯面上，环形密封块71设置有充气通道711，柔性密封件72可密封连接于充气通道711靠近掩模板10的一端，充气通道711连通于供气设备，充气通道711充气时，柔性密封件72向上拱起以密封贴合掩模板10，实现了掩模板10和吸盘11之间的密封，充分保证气浮面的稳定性，使基底与掩模版贴合的更稳固。柔性密封件72可以为密封胶条。

优选地，第二气体通道115位于吸盘11的侧壁，第二气体通道115的两侧分别设置有第一环形密封槽118，第一环形密封槽118内设置有第三密封圈，第三密封圈位于吸盘11和环形密封块71之间，实现了吸盘11的侧壁与环形密封块71之间的密封。

进一步地，密封组件7还包括压块73，压块73设置有第一充气孔731，柔性密封件72设置有充气腔721，压块73位于充气腔721内，压块73连接于环形密封块71靠近掩模板10的一端，本实施例中压块73与环形密封块71密封连接，以将充气腔721的底壁压接于环形密封块71上；充气腔721的底壁设置有开口，第一充气孔731、开口和充气通道711依次连通形成密封气路。其中，压块73的外壁包括大径段和小径段，大径段压接于充气腔721的底壁，小径段穿设开口并连接于环形密封块71。

本实施例中，环形密封块71的顶部设置有第二环形密封槽712，压块73和柔性密封件72均位于第二环形密封槽712内。第二环形密封槽712的开口朝上，柔性密封件72的顶面高度低于第二环形密封槽712顶面，只有在充气通道711通气的时候，柔性密封件72的顶面拱起并贴合掩模板10。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种调平装置，用于将基底和掩模板（10）调节至平行状态，其特征在于，所述调平装置包括：

吸盘组件（1），用于吸附所述基底；

掩模台（2），位于所述吸盘组件（1）上方，用于放置所述掩模板（10）；

至少三个调平组件（3），所述调平组件（3）包括调节球（32），所述调节球（32）设置于所述基底和所述掩模板（10）之间，且至少三个所述调平组件（3）的所述调节球（32）不在一条直线上；

垂向运动台（4），包括基座（41）、载台部件（42）、弹性部件（43）和垂向驱动组件，所述吸盘组件（1）设置于所述载台部件（42）的上方，所述载台部件（42）通过弹性部件（43）安装于所述基座（41）的上方，所述垂向驱动组件驱动连接于所述基座（41），所述垂向驱动组件用于驱动所述基座（41）升降进而带动所述基底升降，以使所述基底抵接于所述调节球（32）的下端点，并使所述掩模板（10）抵接于所述调节球（32）的上端点；

检测组件（5），包括位移传感器（51），所述位移传感器（51）设置于所述基座（41）和所述载台部件（42）之间，所述位移传感器（51）用于检测所述载台部件（42）相对所述基座（41）的位移量；

控制模块，用于接收所述检测组件（5）的检测结果，并根据所述检测结果控制所述垂向驱动组件，当所述垂向驱动组件驱动所述基座（41）上升时，若所述检测结果为所述位移传感器（51）检测的所述位移量大于等于预设值，则所述基底和所述掩模板（10）达到平行状态，所述控制模块控制所述垂向驱动组件停止上升；

所述垂向运动台（4）还包括多个导向部件（44），多个所述导向部件（44）环设于所述载台部件（42），所述导向部件（44）包括：

导向架（441），其连接于所述载台部件（42），所述导向架（441）设置有沿竖直方向延伸的导向槽；

升降支架（442）和导向滑轮（443），所述升降支架（442）安装于所述基座（41）上，所述导向滑轮（443）转动连接于所述升降支架（442），且所述导向滑轮（443）滚动设置于所述导向槽内。

2.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述导向部件（44）还包括锁止杆（444）和锁止气缸（445），所述基座（41）设置有沿竖直方向延伸的锁止孔，所述锁止杆（444）滑动设置于所述锁止孔内，所述锁止杆（444）能够抵接于所述导向架（441）的底部；

所述锁止孔的侧壁设置有避让孔，所述锁止气缸（445）设置于所述基座（41）内，所述锁止气缸（445）的输出端安装有活塞（4451），所述锁止气缸（445）能够驱动所述活塞（4451）穿过所述避让孔并抵接于所述锁止杆（444）的侧壁。

3.根据权利要求2所述的调平装置，其特征在于，所述导向部件（44）还包括解耦件（446），所述解耦件（446）一端连接于所述导向架（441），另一端连接于所述锁止杆（444）。

4.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，

所述载台部件（42）设置有多个第一连接孔，所述基座（41）的侧壁设置有多个限位槽，所述限位槽的顶壁均设置有第二连接孔；

所述垂向运动台（4）还包括多个限位部件（45），多个所述限位部件（45）环设于所述基座（41）；所述限位部件（45）包括：

限位杆（451），所述限位杆（451）穿设于所述第一连接孔和所述第二连接孔并伸入所述限位槽内，所述限位杆（451）的两端分别的设置有第一限位部和第二限位部，所述第一限位部能够抵接于所述第一连接孔远离所述第二连接孔一端的端面；

限位块（452），其安装于所述基座（41）的侧壁；

限位连杆（453），其铰接于所述限位块（452）；

调节杆（454），其螺纹连接于所述限位块（452），且端部能够抵接于所述限位连杆（453）的第一端，所述限位连杆（453）的第二端设置有卡槽；

所述限位连杆（453）转动，以使所述限位杆（451）嵌设于所述卡槽内，所述限位连杆（453）的第二端能够止挡所述第二限位部向上移动。

5.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述弹性部件（43）包括多个弹簧（431），多个所述弹簧（431）均匀设置于所述载台部件（42）和所述基座（41）之间，所述弹簧（431）一端连接于所述载台部件（42）的底部，另一端连接于所述基座（41）顶部；和/或

所述弹性部件（43）包括多个压力补偿气缸（432），多个所述压力补偿气缸（432）环设于所述基座（41），所述压力补偿气缸（432）安装于所述基座（41）上，所述压力补偿气缸（432）的输出端连接于所述载台部件（42）的底部。

6.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述掩模台（2）上设置有一通孔（21）和至少三个安装槽（22），三个所述安装槽（22）环设于所述通孔（21），且所述安装槽（22）沿所述通孔（21）径向延伸，所述掩模板（10）放置于所述通孔（21）上方；

所述调平组件（3）还包括簧片（31），所述簧片（31）的第一端连接至所述安装槽（22）内，所述簧片（31）的第二端连接有所述调节球（32），所述调节球（32）位于所述通孔（21）内。

7.根据权利要求6所述的调平装置，其特征在于，所述调平组件（3）还包括驱动部件（33），所述驱动部件（33）安装于所述安装槽（22）的端面，且所述驱动部件（33）驱动连接于所述簧片（31）的第一端，所述驱动部件（33）用于驱动所述调节球（32）沿所述安装槽（22）的径向移动，以使所述调节球（32）离开所述掩模板（10）的下方或移动至所述掩模板（10）的下方。

8.根据权利要求1所述的调平装置，其特征在于，所述载台部件（42）包括底板（422）、支撑杆（423）和安装座（421）；

所述底板（422）连接至所述基座（41），所述安装座（421）通过所述支撑杆（423）固定至所述底板（422）上方，所述支撑杆（423）的数量至少为三，至少三个所述支撑杆（423）均匀设置于所述底板（422）和所述安装座（421）之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述的调平装置，其特征在于，

所述吸盘组件（1）包括吸盘（11）和底座（12），所述吸盘（11）安装于所述底座（12）上，所述载台部件（42）设置有固定槽（4211），所述底座（12）嵌设于所述固定槽（4211）；

所述调平装置还包括锁紧组件（6），所述锁紧组件（6）包括锁紧螺钉（61）和压紧块（62），所述固定槽（4211）的侧壁设置有沿径向延伸的螺纹孔，所述吸盘组件（1）的侧壁设置有沿径向延伸的定位孔，所述压紧块（62）安装于所述定位孔内，所述压紧块（62）靠近所述锁紧螺钉（61）一端设置有锥形槽（621），所述锁紧螺钉（61）的端部为锥形，所述锁紧螺钉（61）螺纹连接于所述螺纹孔且端部抵紧于所述锥形槽（621）内；所述锥形槽（621）的轴线距所述固定槽（4211）的槽底的距离大于所述锁紧螺钉（61）的轴线距所述固定槽（4211）的槽底的距离。

10.根据权利要求9所述的调平装置，其特征在于，所述调平装置还包括密封组件（7），所述密封组件（7）包括环形密封块（71）和柔性密封件（72），所述底座（12）的侧壁为阶梯状，所述底座（12）的侧壁包括大径段、阶梯面和小径段，所述大径段嵌设于所述固定槽（4211）内，所述环形密封块（71）安装于所述阶梯面上，所述环形密封块（71）设置有充气通道（711），所述柔性密封件（72）密封连接于所述充气通道（711）靠近所述掩模板（10）的一端，所述充气通道（711）连通于供气设备，所述充气通道（711）充气时，所述柔性密封件（72）向上拱起以密封贴合所述掩模板（10）。

11.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的调平装置。