專利名稱：長行程運動氣浮模組及應(yīng)用其的曝光臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及半導(dǎo)體集成電路光刻生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及ー種長行程運動氣浮模組及應(yīng)用其的曝光臺。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的光刻裝置，主要用于集成電路IC或其它微型器件的制造。通過光刻裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準下依次成像在涂覆有光刻膠的晶片上，例如半導(dǎo)體晶片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類，一類是步進光刻裝置，掩模圖案一次曝光成像在晶片的一個曝光區(qū)域，隨后晶片相對于掩模移動，將下一個曝光區(qū)域移動到掩模圖案和投影物鏡下方，再一次將掩模圖案曝光在晶片的另ー曝光區(qū)域，重復(fù)這ー過程直到晶片上所有曝光區(qū)域都擁有掩模圖案的像。另ー類是步進掃描光刻裝置，在上述過程中，掩模圖案不是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像。在掩模圖案成像過程中，掩 模與晶片同時相對于投影系統(tǒng)和投影光束移動。在上述的光刻設(shè)備中，需具有相應(yīng)的裝置作為掩模版和硅片的載體，裝載有掩模版/硅片的載體產(chǎn)生精確的相互運動來滿足光刻需要。上述掩模版的載體被稱之為承版臺，硅片的載體被稱之為承片臺。而承版臺和承片臺的運動則需要長行程機構(gòu)來帶動并實現(xiàn)粗定位。在公開號為JP61290231的日本專利申請文獻中，提出ー種長行程運動氣浮模組。請參考圖I。其水平向采用單邊雙側(cè)水平氣浮軸承11作為導(dǎo)向機構(gòu)，通過兩側(cè)氣浮力作為預(yù)載力，保證氣浮剛度；垂向支撐采用垂向氣浮軸承12，并通過磁性體13與永久磁鐵14之間的磁力預(yù)載增加其氣浮剛度。然而，這種氣浮機構(gòu)在垂向及側(cè)向均無解耦功能，且在兩側(cè)的氣浮結(jié)構(gòu)中不具備自適應(yīng)性調(diào)節(jié)位置功能，導(dǎo)致對U型氣浮導(dǎo)軌和導(dǎo)向條的加工精度和裝配精度要求極高，加工難度大。U型導(dǎo)軌通上正壓氣體后，存在側(cè)向變形，影響側(cè)向氣浮剛度。而且垂向氣浮結(jié)構(gòu)不可調(diào)節(jié)，使得磁鐵預(yù)載カ不可調(diào)節(jié)，進而當輸入壓縮空氣壓カ一定吋，氣浮剛度、氣膜厚度將不能夠有效的進行調(diào)節(jié)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供ー種長行程運動氣浮模組及應(yīng)用其的曝光臺，以改善現(xiàn)有技術(shù)的缺失。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的長行程運動氣浮模組設(shè)置于曝光臺的U型導(dǎo)軌且連接基座。U型導(dǎo)軌具有一端面和位于端面兩側(cè)的第一側(cè)邊與第二側(cè)邊。長行程運動氣浮模組包括側(cè)向球鉸式氣浮墊、側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊以及垂向球鉸式氣浮墊。側(cè)向球鉸式氣浮墊一端具有球鉸，連接U型導(dǎo)軌的第一側(cè)邊，另一端具有氣浮墊，連接基座，側(cè)向球鉸式氣浮墊具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能。側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊一端具有球鉸，連接U型導(dǎo)軌的第二側(cè)邊，另一端具有氣浮墊，連接基座，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能且能夠沿X向作微小位移補償。垂向球鉸式氣浮墊一端連接U型導(dǎo)軌的端面，另一端具有氣浮墊，連接基座。[0006]在本實用新型的一實施例中，側(cè)向球鉸式氣浮墊為兩個，分別設(shè)置于U型導(dǎo)軌的第一側(cè)邊的兩端。在本實用新型的一實施例中，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊為兩個，分別設(shè)置于U型導(dǎo)軌的第二側(cè)邊的兩端。在本實用新型的一實施例中，側(cè)向球鉸式氣浮墊具有提供壓縮空氣的第一供氣接□。在本實用新型的一實施例中，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊具有提供壓縮空氣的第二供氣接口。在本實用新型的一實施例中，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊包括本體、第一限位件、第二限位件以及氣缸活塞，第一限位件與第二限位件沿X向固定于本體，氣缸活塞可移動地設(shè)置于第一限位件與第二限位件之間。在本實用新型的一實施例中，垂向球鉸式氣浮墊為三個，成品字型布局。在本實用新型的一實施例中，垂向球鉸式氣浮墊為四個，各垂向球鉸式氣浮墊相對U型導(dǎo)軌的端面的幾何中心呈中心對稱設(shè)置。在本實用新型的一實施例中，長行程運動氣浮模組還包括球頭螺桿，垂向球鉸式氣浮墊通過球頭螺桿安裝在U型導(dǎo)軌上,通過球頭螺桿使垂向球鉸式氣浮墊在Rx、Ry向旋轉(zhuǎn)解耦，并在Z向可調(diào)。本實用新型還提供一種曝光臺，包括基座、U型導(dǎo)軌以及前述任一實施例提供的長行程運動氣浮模組。U型導(dǎo)軌懸浮于基座上方，且具有一端面和位于端面兩側(cè)的第一側(cè)邊與第二側(cè)邊。長行程運動氣浮模組設(shè)置于U型導(dǎo)軌且連接基座。在本實用新型的一實施例中，曝光臺還包括粗動電機、預(yù)載磁鐵以及預(yù)載磁性金屬。粗動電機包括定子與動子，定子與預(yù)載磁性金屬固定于基座，動子與預(yù)載磁鐵固定于U型導(dǎo)軌。本實用新型提供的長行程運動氣浮模組，側(cè)向球鉸式氣浮墊與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊均具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能，且側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊還能夠沿X向作微小位移補償。由此，可大大降低了導(dǎo)向零件的設(shè)計復(fù)雜度、加工制造難度以及裝配精度。

圖I是一種已知的長行程運動氣浮模組的示意圖；圖2是本實用新型一較佳實施例的長行程運動氣浮模組的俯視圖；圖3是本實用新型一較佳實施例的長行程運動氣浮模組的右視圖；圖4是本實用新型一較佳實施例的側(cè)向球鉸式氣浮墊的示意圖；圖5是本實用新型一較佳實施例的側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊的示意圖；圖6是本實用新型一較佳實施例的垂向球鉸式氣浮墊的示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。圖2是本實用新型一較佳實施例的長行程運動氣浮模組的俯視圖。圖3是本實用新型一較佳實施例的長行程運動氣浮模組的右視圖。請參考圖2與圖3。在本實施例中，曝光臺2包括基座20、U型導(dǎo)軌21、長行程運動氣浮模組、粗動電機22、預(yù)載磁鐵24以及預(yù)載磁性金屬(圖未示)。U型導(dǎo)軌21懸浮于基座20上方。在此，U型導(dǎo)軌21具有一端面210和位于端面210兩側(cè)的第一側(cè)邊211與第二側(cè)邊212。長行程運動氣浮模組設(shè)置于U型導(dǎo)軌21且連接基座20。在本實施例中，長行程運動氣浮模組包括側(cè)向球鉸式氣浮墊231、側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232以及垂向球鉸式氣浮墊233。在此，側(cè)向球鉸式氣浮墊231與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232的個數(shù)均可為兩個。并且，兩個側(cè)向球鉸式氣浮墊231分別設(shè)置于第一側(cè)邊211的兩端，兩個側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232則分別設(shè)置于第二側(cè)邊212的兩端。在此，兩個側(cè)向球鉸式氣浮墊231與兩個側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232可沿X向中心線成完全對 稱布局。然而，本實用新型對此不作任何限制。在其它實施例中，側(cè)向球鉸式氣浮墊231與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232的個數(shù)也可各為ー個。在本實施例中，基座20對應(yīng)U型導(dǎo)軌21的第一側(cè)邊211與第二側(cè)邊212的位置，則分別設(shè)置側(cè)向氣浮導(dǎo)向面，以分別對應(yīng)側(cè)向球鉸式氣浮墊231與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232，實現(xiàn)側(cè)向氣浮導(dǎo)向功能。關(guān)于側(cè)向球鉸式氣浮墊231與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232的具體結(jié)構(gòu)，可參見圖4與圖5。圖4是本實用新型一較佳實施例的側(cè)向球鉸式氣浮墊的示意圖。圖5是本實用新型一較佳實施例的側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊的示意圖。請參考圖4與圖5。在本實施例中，側(cè)向球鉸式氣浮墊231與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232均具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能，因此，可實現(xiàn)基座20與U型導(dǎo)軌21的振動氣浮隔離。即，U型導(dǎo)軌21在Ry與Rz向的轉(zhuǎn)動不會直接導(dǎo)致基座20在Ry與Rz向的轉(zhuǎn)動,從而可解除粗微動臺在Ry與Rz向自由度的完全解率禹。在本實施例中，側(cè)向球鉸式氣浮墊231的一端可具有球鉸，連接U型導(dǎo)軌21的第ー側(cè)邊211，另一端則可具有氣浮墊，連接基座20。在本實施例中，側(cè)向球鉸式氣浮墊231可通過其圓周上均勻分布的四個螺釘2310設(shè)置于U型導(dǎo)軌21。側(cè)向球鉸式氣浮墊231可具有第一供氣接ロ 2311，以提供壓縮空氣。在此，可通過調(diào)節(jié)供氣壓カ的大小來調(diào)節(jié)側(cè)向氣浮剛度及氣膜厚度的大小。然而，本實用新型對此不作任何限制。在本實施例中，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232的一端也可具有球鉸，連接U型導(dǎo)軌21的第二側(cè)邊212，另一端也可具有氣浮墊，連接基座20。在本實施例中，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232也通過其圓周上均勻分布的四個螺釘2320設(shè)置于U型導(dǎo)軌21。側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232可具有第二供氣接ロ 2321，以提供壓縮空氣。然而，本實用新型對此不作任何限制。在本實施例中，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232可包括本體2322、第一限位件2323、第二限位件2324以及氣缸活塞2325。本體2322連接基座20，第一限位件2323與第二限位件2324沿X向固定于本體2322。氣缸活塞2325設(shè)置于U型導(dǎo)軌21。第三供氣接ロ 2326為側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232內(nèi)的氣缸提供壓縮空氣，以驅(qū)動對應(yīng)的氣缸活塞2325在第一限位件2323與第二限位件2324之間移動，實現(xiàn)側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232在X向的微小位移補償功能。在此，第一限位件2323與第二限位件2324之間的間距可為2毫米(mm)，且正常狀況下，氣缸活塞2325位于第一限位件2323與第二限位件2324之間的中間位置。SP，當壓力一定時，側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232可以在X向的±lmm內(nèi)實現(xiàn)自適應(yīng)位移補償功能。在本實施例中，通過調(diào)節(jié)第二供氣接口 2321與第三供氣接口 2326的供氣壓力的大小可調(diào)節(jié)側(cè)向氣浮剛度及氣膜厚度的大小。在本實施例中，由于側(cè)向氣浮結(jié)構(gòu)具備Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能以及X向自適應(yīng)位移補償功能，因此，將大為降低U型導(dǎo)軌21的設(shè)計復(fù)雜度、加工制造難度及裝配精度。另夕卜，由于側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊232還可補償U型導(dǎo)軌21的彈性變形以及運動中產(chǎn)生的Rz扭矩所帶來的氣膜厚 度的變化量，因此，可保證U型導(dǎo)軌21的側(cè)向氣浮剛度和氣膜厚度。請繼續(xù)參考圖2與圖3。在本實施例中，垂向球鉸式氣浮墊233具有Rx與Ry向旋轉(zhuǎn)解耦功能，其設(shè)置于U型導(dǎo)軌21。垂向球鉸式氣浮墊233的一端連接U型導(dǎo)軌21的端面210，另一端則具有氣浮墊?；?0對應(yīng)垂向球鉸式氣浮墊233的方向上，則設(shè)置垂向氣浮支撐面，以實現(xiàn)垂向球鉸式氣浮墊233的垂向支撐功能，其預(yù)載力可由提供驅(qū)動功能的粗動電機22的吸力以及預(yù)載磁鐵24的磁力提供。具體而言，在本實施例中，粗動電機22可包括定子與動子，其中定子固定于基座20，動子則固定于U型導(dǎo)軌21。類似地，預(yù)載磁性金屬固定于基座20，與其對應(yīng)的預(yù)載磁鐵24則固定于U型導(dǎo)軌21。粗動電機22的定子與動子之間的吸力以及預(yù)載磁鐵24與預(yù)載磁性金屬之間的磁力可提供垂向球鉸式氣浮墊233的垂向支撐的預(yù)載力。在本實施例中，長行程運動氣浮模組可包括三個垂向球鉸式氣浮墊233，成品字型布局。粗動電機22與預(yù)載磁鐵24可位于此品字型的中心位置處，以使垂向球鉸式氣浮墊233的垂向氣浮支撐力與預(yù)載力之間保持平衡，確保U型導(dǎo)軌21的平穩(wěn)性。然而，本實用新型對此不作任何限制。在其它實施例中，垂向球鉸式氣浮墊233的數(shù)目也可為四個，相對U型導(dǎo)軌21的端面210的幾何中心呈中心對稱設(shè)置?；蛘?，垂向球鉸式氣浮墊233的數(shù)目也可為一個，其與粗動電機22、預(yù)載磁鐵24均位于X向的中心位置處。圖6是本實用新型一較佳實施例的垂向球鉸式氣浮墊的示意圖。請參考圖6。在本實施例中，長行程運動氣浮模組還包括球頭螺桿25，垂向球鉸式氣浮墊233通過球頭螺桿25安裝在U型導(dǎo)軌21上。在此，通過調(diào)節(jié)球頭螺桿25可以實現(xiàn)垂向球鉸式氣浮墊233在Z向的調(diào)節(jié)，并使垂向球鉸式氣浮墊233在Rx、Ry向具旋轉(zhuǎn)解耦。待調(diào)節(jié)完成后可通過鎖緊螺母26將球頭螺桿25鎖緊在U型導(dǎo)軌21上。另外，在本實施例中，在球頭螺桿25與垂向球鉸式氣浮墊233之間還可設(shè)置球頭保持座27，用以防止垂向球鉸式氣浮墊233在斷氣情況下脫離球頭螺桿25。防旋轉(zhuǎn)螺釘28可用以防止垂向球鉸式氣浮墊233在接入壓縮空氣的情況下發(fā)生旋轉(zhuǎn)。綜上所述，本實用新型較佳實施例提供的長行程運動氣浮模組，側(cè)向球鉸式氣浮墊與側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊均具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能，且側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊還能夠沿X向作微小位移補償。由此，可大大降低了導(dǎo)向零件的設(shè)計復(fù)雜度、加工制造難度以及裝配精度。以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種長行程運動氣浮模組，設(shè)置于曝光臺的U型導(dǎo)軌且連接基座，所述U型導(dǎo)軌具有一端面和位于所述端面兩側(cè)的第一側(cè)邊與第二側(cè)邊，其特征是，所述長行程運動氣浮模組包括 側(cè)向球鉸式氣浮墊，其一端具有球鉸，連接所述U型導(dǎo)軌的第一側(cè)邊，另一端具有氣浮墊，連接所述基座，所述側(cè)向球鉸式氣浮墊具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能； 側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊，其一端具有球鉸，連接所述U型導(dǎo)軌的第二側(cè)邊，另一端具有氣浮墊，連接所述基座，所述側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能且能夠沿X向作微小位移補償；以及 垂向球鉸式氣浮墊，其一端連接所述U型導(dǎo)軌的端面，另一端具有氣浮墊，連接所述基座。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述側(cè)向球鉸式氣浮墊為兩個，分別設(shè)置于所述U型導(dǎo)軌的第一側(cè)邊的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊為兩個，分別設(shè)置于所述U型導(dǎo)軌的第二側(cè)邊的兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述側(cè)向球鉸式氣浮墊具有提供壓縮空氣的第一供氣接ロ。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊具有提供壓縮空氣的第二供氣接ロ。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊包括本體、第一限位件、第二限位件以及氣缸活塞，所述第一限位件與所述第二限位件沿X向固定于所述本體，所述氣缸活塞可移動地設(shè)置于所述第一限位件與所述第二限位件之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述垂向球鉸式氣浮墊為三個，成品字型布局。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述垂向球鉸式氣浮墊為四個，所述各垂向球鉸式氣浮墊相對所述U型導(dǎo)軌的端面的幾何中心呈中心對稱設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的長行程運動氣浮模組，其特征是，所述長行程運動氣浮模組還包括球頭螺桿，所述垂向球鉸式氣浮墊通過所述球頭螺桿安裝在所述U型導(dǎo)軌上，通過所述球頭螺桿使所述垂向球鉸式氣浮墊在Rx、Ry向旋轉(zhuǎn)解耦，并在Z向可調(diào)。
10.ー種曝光臺，其特征是，包括 基座； U型導(dǎo)軌，懸浮于所述基座上方，所述U型導(dǎo)軌具有一端面和位于所述端面兩側(cè)的第一側(cè)邊與第二側(cè)邊；以及 如權(quán)利要求I至9中任意ー項所述的長行程運動氣浮模組，設(shè)置于所述U型導(dǎo)軌且連接所述基座。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的曝光臺，其特征是，所述曝光臺還包括粗動電機、預(yù)載磁鐵以及預(yù)載磁性金屬，所述粗動電機包括定子與動子，所述定子與所述預(yù)載磁性金屬固定于所述基座，所述動子與所述預(yù)載磁鐵固定于所述U型導(dǎo)軌。
專利摘要本實用新型公開了一種長行程運動氣浮模組及應(yīng)用其的曝光臺。長行程運動氣浮模組包括側(cè)向球鉸式氣浮墊、側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊以及垂向球鉸式氣浮墊。側(cè)向球鉸式氣浮墊一端具有球鉸，連接U型導(dǎo)軌的第一側(cè)邊，另一端具有氣浮墊，連接基座。側(cè)向球鉸式氣浮墊具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能。側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊一端具有球鉸，連接U型導(dǎo)軌的第二側(cè)邊，另一端具有氣浮墊，連接基座。側(cè)向自適應(yīng)球鉸式氣浮墊具有Ry與Rz向旋轉(zhuǎn)解耦功能且能夠沿X向作微小位移補償。垂向球鉸式氣浮墊一端連接U型導(dǎo)軌的端面，另一端具有氣浮墊，連接基座。本實用新型可大大降低導(dǎo)向零件的設(shè)計復(fù)雜度、加工制造難度以及裝配精度。
文檔編號G03F7/20GK202421721SQ201120570758
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張鳳磊, 徐濤, 曹若愚, 李生強, 江旭初, 王鑫鑫 申請人:上海微電子裝備有限公司