一种光刻机运动台系统和光刻机的制作方法

本发明涉及一种光刻机运动台系统和光刻机，应用于光刻技术领域。

背景技术：

微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，已经渗入到现代技术和社会生活的各个领域，微电子技术的迅速发展改变了现代社会生活的面貌，带来了新的产业革命。随着智能设备在生活中不断普及，对于液晶显示屏幕的需求越来越大，对屏幕生产设备的性能和产能提出了更高的要求。其中，tft(thinfilmtransistor，薄膜晶体管)技术是屏幕生产的关键技术。

在tft光刻机系统中，超精密大行程运动台技术是tft光刻机系统的核心技术，一直受到行业内的高度重视。随着tft光刻机向着更高世代的发展，对运动台系统中工件台的行程提出了更高的要求。4.5代tft光刻机的工件台采用气浮系统实现了工件台的长行程高精度运动，但6代以后的高世代tft光刻机中，面板尺寸的不断增大，而光刻机的曝光区域却很难再提高，只能增加基板的运动范围，从而要求工件台的行程要更大。

目前光刻机运动台系统包括基座台和位于基座台上方的工件台，工件台通过气浮系统气浮于基座台上。如果面板尺寸增大，工件台的运动行程随之增大，就要求气浮支撑面的尺寸要更大。但是气浮支撑面的平整度要求非常高，增大气浮支撑面会大大增加加工难度，提高了生产成本，如果气模厚度得不到保证，容易出现气足卡死的问题。同时，随着气浮支撑面的增大，刚度要求也随之提高，否则容易变形，影响气浮支撑面的平整度。综上所述，现有技术的运动台 系统在增大气浮支撑面时存在不易加工、成本高、平整度不好和易变形的问题，无法满足日益增大的液晶显示屏幕的加工要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种解决制造难度和成本高、平整度不好和易变形的问题，同时增大工件台行程的光刻机运动台系统及光刻机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种光刻机运动台系统，包括基座台和位于基座台上方的工件台，还包括设置在基座台和工件台之间的随动台，所述随动台上表面始终作为所述工件台的气浮支撑面。

优选的，所述工件台通过第一驱动单元驱动，所述随动台通过第二驱动单元驱动，所述第一驱动单元驱动所述工件台在基座台平面上做二维运动，所述第二驱动单元驱动所述随动台在基座台平面上做一维或二维运动。

优选的，所述第一驱动单元包括一台x向电机和两台平行设置的y向电机，三台电机呈h型结构，所述x向电机的定子的两端分别连接两台所述y向电机的动子，所述工件台设置在所述x向电机的动子上。

优选的，所述第二驱动单元驱动所述随动台在基座台平面上做二维运动时，所述第二驱动单元包括至少一台x向电机和至少一台y向电机，所述随动台设置在所述x向电机的动子上。

优选的，所述第二驱动单元包括一台x向电机和两台平行设置的y向电机，三台电机呈h型结构，所述x向电机的定子的两端分别连接两台所述y向电机的动子。

优选的，所述第二驱动单元包括一台x向电机和一台与之交叉设置的y向电机，两台电机呈十字型结构，所述x向电机的定子固定在所述y向电机的动子上。

优选的，所述第二驱动单元驱动所述随动台在基座台平面上做一维运动时，若所述工件台在x轴向的行程不小于y轴向的行程，所述第二驱动单元包括至少一台x向电机,且随动台在y轴向的宽度不小于工件台在y轴向的行程。

优选的，所述第二驱动单元包括两台平行设置的x向电机，所述随动台的y轴向两端分别设置在两台所述x向电机的动子上。

优选的，所述第二驱动单元驱动所述随动台在基座台平面上做一维运动时，若所述工件台在x轴向的行程小于y轴向的行程，所述第二驱动单元包括至少一台y向电机,且随动台在x轴向的宽度不小于工件台在x轴向的行程。

优选的，所述第二驱动单元包括两台平行设置的y向电机，所述随动台的x轴向两端分别设置在两台所述y向电机的动子上。

优选的，所述随动台通过滚珠丝杆与所述基座台连接。

优选的，所述工件台上设置有垂向电机和重力补偿器。

优选的，所述垂向电机为3个，3个所述垂向电机到所述工件台的平面中心的距离相等，所述重力补偿器为3个，3个所述重力补偿器到所述工件台的平面中心的距离相等，3个所述垂向电机构成等腰三角形，3个所述重力补偿器构成等腰三角形，且两个等腰三角形倒置排布。

为了实现上述目的，本发明还提供一种光刻机，所述光刻机的工件台系统采用上述光刻机运动台系统。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案，通过在基座台和工件台之间增加一个对工件台作跟随运动的随动台，将随动台上表面始终作为工件台的气浮支撑面，即使是大行程工件台也无需加工大面积气浮支撑面，使气浮式工件台的行程不再受限，大大拓展了使用范围，另外，因随动台面积有限，加工制造更容易，完全能够达到气浮支撑面所需的平整度和刚度，特别是在大行程工件台的领域，可以有效降低制造成本和制造难度。

附图说明

图1是本发明实施例1中所述光刻机运动台系统的侧视图；

图2是本发明实施例1中所述光刻机运动台系统的俯视图；

图3是本发明实施例2中所述光刻机运动台系统的俯视图；

图4是本发明实施例3中所述光刻机运动台系统的侧视图；

图5是本发明实施例3中所述光刻机运动台系统的俯视图；

图6是本发明一实施例中所述重力补偿器和垂向电机的位置分布。

图中所示：11、第一y向电机；12、第二y向电机；21、第三y向电机；22、第四y向电机；23、第五y向电机；3、工件台；4、第一x向电机；5、第二x向电机；6、随动台；7、基座台；81、第三x向电机；82、第四x向电机；9、重力补偿器；10、垂向电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的光刻机运动台系统，包括基座台7和位于基座台7上方的工件台3，还包括设置在基座台7和工件台3之间并对工件台3作跟随运动的随动台6，所述工件台3下表面气浮于随动台6上方，所述随动台6上表面作为所述工件台3的气浮支撑面。所述工件台3通过第一驱动单元驱动，所述随动台6通过第二驱动单元驱动。所述第一驱动单元驱动所述工件台3在基座台7平面上做二维运动，所述第二驱动单元驱动所述随动台6在基座台7平面上做一维或二维运动。

本实施例的光刻机运动台系统，通过在基座台7和工件台3之间增加一个对工件台3作跟随运动的随动台6，将随动台6作为工件台3的气浮支撑面，使气浮支撑面的面积大大减小，进而可以提高气浮支撑面的平整度和刚度，以更好的满足工件台3气浮支撑的要求，使工件台3的运动行程增加，同时更易加工制造，降低了运动台系统的制造成本。

具体的，所述第一驱动单元包括第一x向电机4、第一y向电机11和第二y向电机12，第一y向电机11和第二y向电机12采用对称设置，位于基座台7 的两侧，所述第一x向电机4的定子的两端分别与第一y向电机11的动子和第二y向电机12的动子连接形成h型结构，所述工件台3设置在第一x向电机4的动子上。

优选的，所述第一x向电机4、第一y向电机11和第二y向电机12采用直线电机。进一步的，所述直线电机采用压电陶瓷电机。

采用上述技术，第一y向电机11和第二y向电机12设置在基座台7的两侧，使两台y向电机对其动子上的第一x向电机4的推动更加平稳和精确，可以保证第一x向电机4两端的平衡，使第一x向电机4的动子在推动工件台3时，运动更加平稳和精确。

具体的，所述第二驱动单元包括第二x向电机5、第三y向电机21和第四y向电机22，所述第二x向电机5垂直设置在两台y向电机上，所述随动台6设置在第二x向电机5的动子上。所述第三y向电机21和第四y向电机22采用对称设置，位于基座台7的两侧，与第二x向电机5构成h型结构。

优选的，所述第二x向电机5、第三y向电机21和第四y向电机22采用直线电机。进一步的，所述直线电机采用压电陶瓷电机。

采用上述技术，第三y向电机21和第四y向电机22设置在基座台7的两侧，使两台y向电机对其动子上的第二x向电机5的推动更加平稳和精确，可以保证第二x向电机5两端的平衡，使第二x向电机5的动子在推动随动台6时，运动更加平稳和精确。

具体的，所述工件台3下表面通过气浮系统气浮于随动台6上方。进一步的，所述气浮系统采用气足结构。通过气足结构使工件台3气浮于随动台6上方，提高了工件台3的运动精度，随动台6的上表面积大于等于气浮系统的覆盖面积，保证工件台3始终位于随动台6的上方，得到气浮支撑面的支撑，同时可以降低随动台6的轨迹规划要求。

优选的，所述随动台6通过滚珠丝杆与基座台7连接。通过高精度和弹性较好的滚珠丝杆支撑随动台6，使随动台6的运动更加平稳，精度更高，保证气浮支撑面的平整度和稳定性，提高运动台系统的精度。

参照图6所示，优选的，所述工件台3上设置有垂向电机10和重力补偿器9。

具体的，所述垂向电机10的数量为3个，呈等腰三角形设置。所述重力补偿器9的数量为3个，呈等腰三角形设置。3个所述重力补偿器9到工件台3平面中心的距离相等，3个所述垂向电机10到工件台3平面中心的距离相等。所述垂向电机10和重力补偿器9交叉设置，在平面内排布为三行两列，每行都具有一个垂向电机10和重力补偿器9。

采用上述技术，通过3个重力补偿器9承担工件台的大部分重力，通过3个垂向电机10实时的对工件台3进行垂向微调，对随动台6没有采用气足方式而产生的干扰作出补偿，提高工件台3的垂向精度，配合微动台的调节，使整个运动台系统的精度更高。

在实际工作时，通过第一x向电机4和第一y向电机11及第二y向电机12分别控制工件台3在水平x轴向和水平y轴向上移动，带动工件台3上的面板一起运动，以配合整个曝光系统完成面板的扫描曝光操作。与其相对应的，通过第二x向电机5和第三y向电机21及第四y向电机22分别控制随动台6在水平x轴向和水平y轴向上移动，对工件台3作跟随运动，使随动台6始终位于工件台3的下方，作为工件台3的气浮支撑面，以满足工件台3的气浮要求。

需要说明的是，本实施例在随动台6的控制策略上，只须随动台6在工件台3下方作跟随运动且保证气足结构位于随动台6上即可，不要求和工件台3同样的控制精度，所以，在运动控制策略上仅需做到三阶的轨迹规划即可，降低了系统cpu的运算量。

实施例2

图3所示是本发明的光刻机运动台系统实施例2的俯视图，其与实施例1的不同之处在于，所述y向电机的数量为一台，采用第五y向电机23，位于基座台7的中央位置，与第二x向电机5构成十字型结构。

采用上述技术，相对于实施例1减少了一台y向电机，简化了结构，降低了整个系统的成本。

实施例3

图4和图5所示是本发明的光刻机运动台系统实施例3的侧视图和附视图，其与实施例1和2的不同之处在于，所述第二驱动单元驱动所述随动台6在基座台7平面上做一维运动，若所述工件台3在x轴向的行程不小于y轴向的行程，所述第二驱动单元则省略y向电机，并采用第三x向电机81和第四x向电机82，所述随动台6设置在第三x向电机81和第四x向电机82的动子上，且随动台6在y轴向的宽度大于等于工件台3在y轴向上的行程范围。所述第三x向电机81和第四x向电机82采用对称设置，沿x轴向设置在基座台7的两侧，与所述第一y向电机11及第二y向电机12相互垂直设置。

优选的，所述第三x向电机81和第四x向电机82采用直线电机。进一步的，所述直线电机采用压电陶瓷电机。

采用上述技术，相对于实施例1和2省略了随动台6的y轴向电机，简化了结构，降低了整个系统的成本。

需要说明的是，本实施例在随动台6的控制策略上，由于随动台6只需在x轴向上对工件台3作跟随运动且随动台6设计为在x轴向上的宽度比工件台3大，所以降低了随动台6在x轴向上的控制精度要求，无须高阶次的轨迹规划，降低了系统cpu的运算量。

实施例4

与实施例3的不同之处在于，若所述工件台3在x轴向的行程小于y轴向的行程，所述第二驱动单元则省略x向电机，采用两个y向电机，将随动台6两端分别连接两个y向电机的动子，且随动台6在x轴向的宽度大于等于工件 台3在x轴向上的行程范围。根据不同的情况设置相对应的随动台，可有效控制随动台尺寸，确保工件台运动的稳定性。

本发明还提供一种光刻机，所述光刻机的工件台系统包括实施例1、2、3或4所述光刻机运动台系统。

所述光刻机的工件台系统采用上述的光刻机运动台系统，通过在基座台7和工件台3之间增加一个对工件台3作跟随运动的随动台6，将随动台6作为工件台3的气浮支撑面，使气浮支撑面的面积大大减小，进而可以提高气浮支撑面的平整度和刚度，以满足工件台3气浮支撑的要求，使工件台3的运动行程增加，同时更易加工制造，降低了运动台系统的制造成本。