一种工作台自适应调平装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种工作台自适应调平装置，包括绕动机构和弹性机构，所述绕动机构包括调平板，所述弹性机构包括弹性支座、弹性机构转轴、多个弹性机构弹性部件，所述多个弹性机构部件分别设置于所述弹性支座的不同受力位置，所述调平板在受力的状态下对所述弹性支座上对应的某受力位置的弹性机构弹性部件施加压力，所述弹性支座上的所述某受力位置以外的受力位置可绕所述弹性机构转轴朝所述调平板转动，并通过对应的弹性机构弹性部件对所述调平板施加弹力。本发明其体积小，质量轻，结构稳定可靠，涉及接触式光刻机设备技术领域，对手动对准定位及自动对准定位均适用。
【专利说明】
一种工作台自适应调平装置
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种工作台自适应调平装置。
【【背景技术】】
[0002]光刻机工作台接触光刻自适应调平机构是光刻机的核心部件对准工作台中的关键机构，该机构直接体现光刻机的研制、生产、制造、装配等技术水平，是光刻机的核心技术。
[0003]光刻机接触式光刻基本应用原理:自适应调平机构安装于Z工作台上，自适应调平机构上安装放置晶圆片的载片台。光刻掩膜板固定于工作台上方;工作时，通过控制Z工作台上升接触光刻掩膜板，要求晶圆片紧密接触光刻掩膜板，然后将掩模版的图形复印到晶圆片的涂胶面上；图形复印时要求晶圆片涂胶面与掩模版图形面完全紧密接触，才能在晶圆片涂胶面上获得较好的掩模版上的图形，否则，复印到晶圆片上的图形与掩模版上的图形偏移值比较大，造成废品。由于制造、装配误差以及光刻掩膜板的平面误差，无法保证晶圆片与光刻掩膜版硬接触完全贴合，晶圆片涂胶面与掩模版图形面存在一个楔形角，为了消除这个楔形角，工作台必须具备自适应调平功能，弥补制造、加工等误差，保证晶圆片与光刻掩膜版紧密接触。
[0004]目前国内光刻机配置的调平机构，结构复杂，体积大，质量重，只能应用于手动对准定位光刻机，不适用于自动对准定位光刻机上。自动对准定位光刻机，其调平机构安装于电动控制移动的XY工作台平台上。
【
【发明内容】
】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种稳定可靠的工作台自适应调平装置。
[0006]—种工作台自适应调平装置，包括绕动机构和弹性机构，所述绕动机构包括调平板，所述弹性机构包括弹性支座、弹性机构转轴、多个弹性机构弹性部件，所述多个弹性机构部件分别设置于所述弹性支座的不同受力位置，所述调平板在受力的状态下对所述弹性支座上对应的某受力位置的弹性机构弹性部件施加压力，所述弹性支座上的所述某受力位置以外的受力位置可绕所述弹性机构转轴朝所述调平板转动，并通过对应的弹性机构弹性部件对所述调平板施加弹力。
[0007]在一个实施例中，
[0008]还包括调平板限位部件，所述调平板限位部件用于限制所述调平板在设定高度平面上。
[0009]在一个实施例中，
[0010]所述弹性支座包括三个弹性支座臂，每个弹性支座臂之间的夹角相同，所述弹性机构弹性部件分别设置于每个弹性支座臂的相同位置。
[0011]在一个实施例中，
[0012]所述弹性机构还包括弹性机构导向部件，所述导向部件用于防止所述弹性支座在与所述调平板平行的平面上旋转。
[0013]在一个实施例中，
[0014]所述弹性机构还包括弹性机构导向部件，所述弹性支座上设有导向孔，所述调平板上安装所述弹性机构导向部件，所述弹性机构导向部件位于所述导向孔内，防止所述弹性支座在与所述调平板平行的平面上旋转。
[0015]在一个实施例中，
[0016]还包括基板，所述绕动机构还包括角接触轴承，所述基板上设有轴承导向支座，所述弹性机构设置在所述基板与调平板之间，所述角接触轴承安装在所述调平板的与基板相对的一面，所述轴承导向支座对所述角接触轴承作滚动导向。
[0017]在一个实施例中，
[0018]还包括调平板限位部件，所述调平板限位部件用于限制所述调平板在设定高度平面上，所述调平板限位部件包括上限位块和下限位块，所述下限位块固定在所述基板上，所述上限位块固定在所述调平板上，所述上限位块伸入所述下限位块的下方。
[0019]在一个实施例中，
[0020]所述角接触轴承包括三个均匀分布在调平板的圆周上的角接触轴承，所述轴承导向支座包括三个分别与三个角接触轴承对应的轴承导向支座。
[0021]在一个实施例中，
[0022]所述弹性机构弹性部件包括球头销、导套、压缩弹簧、弹簧端盖，所述弹性支座上设有导套安装孔，所述导套固定在导套安装孔内，所述球头销的主体位于所述导套内且头部伸出所述导套，所述压缩弹簧设置在所述球头销与弹簧端盖之间，所述弹簧端盖固定在所述弹性支座上。
[0023]在一个实施例中，
[0024]还包括上球头柱塞和下球头柱塞，所述上球头柱塞固定在所述下限位块上，所述下球头柱塞固定在所述基板上，所述上球头柱塞和下球头柱塞分别与所述上限位块的上表面和下表面相对。
[0025]本发明的有益效果是:
[0026]本发明其体积小，质量轻，结构稳定可靠，涉及接触式光刻机设备技术领域，对手动对准定位及自动对准定位均适用。本装置结构紧凑，易维护;经试验测试，自适应调平稳定可靠。
【【附图说明】】
[0027]图1是本发明一种实施例的工作台自适应调平装置的爆炸示意图
[0028]图2是图1的工作台自适应调平装置结构示意图
[0029]图3是图1的工作台自适应调平装置的另一视角爆炸示意图
[0030]图4是图1的工作台自适应调平装置的绕动机构爆炸示意图
[0031]图5是图1的工作台自适应调平装置的基座爆炸示意图
[0032]图6是图1的工作台自适应调平装置的弹性机构爆炸示意图
[0033]图7是图6的弹性机构结构示意图
[0034]图8是图7的弹性机构另一视角结构示意图[0035 ]图9是图6的弹性机构一视角结构示意图
[0036]图10是图9的弹性机构结构的A-A剖面示意图
[0037]图11是图1的工作台自适应调平装置局部结构示意图
[0038]图12是图1的工作台自适应调平装置结构示意图
[0039]图13是图12的工作台自适应调平装置B-B剖面结构示意图
【【具体实施方式】】
[0040]以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。
[0041]如图1至13所示，一种实施例的工作台自适应调平装置包括:基座3、绕动机构1、弹性机构2及载片台4。
[0042]基座3包括基板31、上球头柱塞35、下球头柱塞34、下限位固定块33、防松紧定螺丝37、锁紧螺丝38、垫片39及轴承导向支座32。下球头柱塞34安装于基板31上，上球头柱塞35安装于下限位固定块33上，在一个实施例中，下限位固定块33具有3个，均匀分布在基板31的某个圆周上(相邻的下限位固定块33之间成120°)，用于对绕动机构I上下限位(也即将调平板11限定在设定高度)，控制绕动机构I绕动幅度;通过3个上球头柱塞35的上下调节，可对绕动机构I进行初步平面调平；同时通过向上下调节球头柱塞，改变绕动机构上下位移量，控制弹性机构2对绕动机构I的弹簧反作用力，S卩实现调节绕动机构I初始状态的接触力。
[0043]防松紧定螺丝37安装于下限位固定块33上，通过其头部对上球头柱塞35进行自锁，防止长时间工作上球头柱塞35的松动。
[0044]轴承导向支座32可以具有3个，分别固定于基板31上，以基板轴线为中心，成120度均布，其与上球头柱塞35成60°夹角(即某个上球头柱塞35位于某一组相邻的轴承导向支座32之间)。轴承导向支座32的内侧面对绕动机构I上的轴承12作上下滚动导向。轴承导向支座32的安装孔为腰型孔，安装时可进行向里调节，消除导向面与绕动机构I上的轴承12之间的间隙，避免绕动机构I在绕动过程因间隙发生旋转。
[0045]锁紧螺丝38通过压紧垫片39对轴承导向支座32进行锁紧，避免长期使用过程中轴承导向支座32发生位移。
[0046]绕动机构I包括调平板11、轴承座18、偏心头螺丝19、定位销111、内六角圆柱头螺丝110、轴承止动销16、角接触轴承12、轴承隔套17、锁紧螺母15、上限位块13及导向销14(弹性机构导向部件)。
[0047]调平板11上有3组台阶面，以调平板11轴线为中心成120°均布，用于安装轴承座18。通过台阶侧面及定位销111进行精密定位轴承座18，使用内六角圆柱头螺丝110及偏心头螺丝19进行锁紧，限定轴承座18各方向自由度。成对角接触轴承12通过轴承止动销16、轴承隔套17安装于轴承座18上;使用锁紧螺母15进行锁紧，对角接触轴承12轴向进行预拉，消除轴承间隙;此外三组轴承安装高度一致，避免绕动过程因存在导向间隙导致精度不稳定。上限位块安装于调平板上，120度均布，与角接触轴承成60度夹角；通过上限位块13转接安装方式进行对调平板11进行限位，简化调平板11结构及压缩整体安装空间。导向销14安装于调平板11上，以调平板11的轴线为中心120°均布，与上限位块13上的限位接触点在调平板11上同一角度。导向销14用于弹性机构2的上下倾斜导向，防止弹性机构2在受压时发生旋转，导致调平板11受力稳定。
[0048]弹性机构2包括弹性支座2、导套24、球头销25、压缩弹簧26、弹簧端盖27、旋转轴29、球面轴承座28、球面轴承22、轴承端盖210、隔套212及压紧垫圈211。其中，球头销25和压缩弹簧26构成弹性部件。弹性支座2包括3个弹性支座臂，每个弹性支座臂之间的夹角相同(均为 120°)。
[0049]球头销25的主体、压缩弹簧26安装于导套24内，球头销25可以上下伸缩，球头销25的头部伸出导套24;通过弹簧端盖27将压缩弹簧26、球头销25、导套24固定在弹性支座23上;3组球头销成120度均布，也即分别分布在每个弹性支座臂的受力(来自调平板11施加的压力)位置。球面轴承22安装于球面轴承座28中，通过轴承端盖210压紧球面轴承22的外圈。旋转轴29与球面轴承22的内圈过渡配合连接弹性支座21，中间由隔套212隔开;通过压紧垫圈211将弹性支座21固定在旋转轴29上，使整个弹性支座29可随旋转轴29绕动旋转。弹性机构2上的球面轴承座28固定于基座I的基板11上;此时弹性结构2上的弹性支座29均上下绕动及旋转。
[0050]绕动机构I安装于弹性机构2上方;此时绕动机构I下表面由弹性机构2上的3个球头销25支撑，同时受其下方的压缩弹簧26向上反作用力。安装于基座I的下限位块33上三组上球头柱塞35向下对绕动机构I进行限位。绕动机构I上的导向销14与弹性机构2上的弹性支座21中的腰型孔间隙配合，限制弹性机构2在径向(与所述调平板平行的平面上旋转)旋转，否则会导致绕动机构I受力不稳定。基座3上三组轴承导向支座32与角接触轴承12零间隙接触，120度均布定位，限制绕动机构I水平偏移及径向旋转。
[0051]当绕动机构I的调平板11上表面某一点受力挤压时，绕动机构调平板11发生倾斜，同时某一点下方弹性机构2的位于对应受力位置的弹性机构弹性部件受挤压;根据杠杆原理，弹性机构2当前的弹性机构弹性部件受力向下倾斜时，弹性支座以球面轴承22为支点，弹性支座的其余端将向上倾斜，对调平板11施加相应压力。由于绕动机构I上方受上球头柱塞35限位，绕动机构I无法向上位移，从而使得弹性机构2各支撑点(弹性机构弹力装置)受相同作用力，即每组压缩弹簧26和球头销25受力相同，弹性机构2与绕动机构I始终保持平行状态。通过实验证明，无论对绕动机构I上任何一点施加压力，其上表面所有点受力值均近似。
[0052]载片台4安装于绕动机构I上，随绕动机构I绕动，可更换不同尺寸承片台。
[0053]本装置安装于Z工作台上;工作时，控制Z轴上升，晶圆片上表面涂胶面的高点与光刻掩模版接触，此时接触力传递到绕动机构I上，绕动机构I所受的挤压力传递至弹性机构2上，同时弹性机构2的弹性部件也随着发生弹性形变;Z轴继续上升，晶圆片涂胶面与光刻掩膜版的楔形角越来越小，直到楔形角为O;在Z轴上升过程，根据杠杆原理，弹性机构2上的三个对调平板11的支撑点(弹性部件)与球面轴承22为支点，自适应调节，实现三个支撑点受力平衡。绕动机构I采用轴承导向，轴承为滚动摩擦，摩擦系数小，在绕动过程产生的摩擦力可以忽略。
[0054]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【主权项】
1.一种工作台自适应调平装置，其特征是，包括绕动机构和弹性机构，所述绕动机构包括调平板，所述弹性机构包括弹性支座、弹性机构转轴、多个弹性机构弹性部件，所述多个弹性机构部件分别设置于所述弹性支座的不同受力位置，所述调平板在受力的状态下对所述弹性支座上对应的某受力位置的弹性机构弹性部件施加压力，所述弹性支座上的所述某受力位置以外的受力位置可绕所述弹性机构转轴朝所述调平板转动，并通过对应的弹性机构弹性部件对所述调平板施加弹力。2.如权利要求1所述的工作台自适应调平装置，其特征是，还包括调平板限位部件，所述调平板限位部件用于限制所述调平板在设定高度平面上。3.如权利要求1所述的工作台自适应调平装置，其特征是，所述弹性支座包括三个弹性支座臂，每个弹性支座臂之间的夹角相同，所述弹性机构弹性部件分别设置于每个弹性支座臂的相同位置。4.如权利要求1所述的工作台自适应调平装置，其特征是，所述弹性机构还包括弹性机构导向部件，所述导向部件用于防止所述弹性支座在与所述调平板平行的平面上旋转。5.如权利要求3所述的工作台自适应调平装置，其特征是，所述弹性机构还包括弹性机构导向部件，所述弹性支座上设有导向孔，所述调平板上安装所述弹性机构导向部件，所述弹性机构导向部件位于所述导向孔内，防止所述弹性支座在与所述调平板平行的平面上旋转。6.如权利要求1所述的工作台自适应调平装置，其特征是，还包括基板，所述绕动机构还包括角接触轴承，所述基板上设有轴承导向支座，所述弹性机构设置在所述基板与调平板之间，所述角接触轴承安装在所述调平板的与基板相对的一面，所述轴承导向支座对所述角接触轴承作滚动导向。7.如权利要求6所述的工作台自适应调平装置，其特征是，还包括调平板限位部件，所述调平板限位部件用于限制所述调平板在设定高度平面上，所述调平板限位部件包括上限位块和下限位块，所述下限位块固定在所述基板上，所述上限位块固定在所述调平板上，所述上限位块伸入所述下限位块的下方。8.如权利要求6所述的工作台自适应调平装置，其特征是，所述角接触轴承包括三个均匀分布在调平板的圆周上的角接触轴承，所述轴承导向支座包括三个分别与三个角接触轴承对应的轴承导向支座。9.如权利要求1所述的工作台自适应调平装置，其特征是，所述弹性机构弹性部件包括球头销、导套、压缩弹簧、弹簧端盖，所述弹性支座上设有导套安装孔，所述导套固定在导套安装孔内，所述球头销的主体位于所述导套内且头部伸出所述导套，所述压缩弹簧设置在所述球头销与弹簧端盖之间，所述弹簧端盖固定在所述弹性支座上。10.如权利要求7所述的工作台自适应调平装置，其特征是，还包括上球头柱塞和下球头柱塞，所述上球头柱塞固定在所述下限位块上，所述下球头柱塞固定在所述基板上，所述上球头柱塞和下球头柱塞分别与所述上限位块的上表面和下表面相对。
【文档编号】G03F7/20GK106066580SQ201610378576
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月31日 公开号201610378576.0, CN 106066580 A, CN 106066580A, CN 201610378576, CN-A-106066580, CN106066580 A, CN106066580A, CN201610378576, CN201610378576.0
【发明人】韦日文, 王胜利, 胡泓
【申请人】深圳市矽电半导体设备有限公司