一种移入移出机构及光刻机工件台移入移出装置的制作方法

本发明属于光刻机技术领域，尤其涉及一种移入移出机构及光刻机工件台移入移出装置。

背景技术

光刻是半导体制造过程中一道重要的工序，指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。其主要过程为：首先紫外光通过掩膜版照射到附有一层光刻胶薄膜的基片表面，引起曝光区域的光刻胶发生化学反应；再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶(前者称正性光刻胶，后者称负性光刻胶)，使掩膜版上的图形被复制到光刻胶薄膜上；最后利用刻蚀技术将图形转移到基片上。

半导体制造的光刻工艺主要由光刻机完成，而光刻机一般由照明系统、掩模版、掩模台、投影物镜成像系统、硅片、工件台(硅片台)及整机框架等组成。在半导体制造过程中，光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，然后使用化学方法显影，得到刻在硅片上的电路图。

光刻机中工件台主要为直接承载硅片的静电吸盘提供运动平台以及动力驱动。随着半导体厂商对套刻精度和生产率要求的不断提高，光刻机中直接承载硅片的静电吸盘的同步运动精度和运动速度要求也越来越高：静电吸盘底部设计了相应的气浮结构，并选用大理石作为整个吸盘的运动平台，整个工件台上还设有动力驱动装置，以及一减缓抵消反作用力的平衡块，加上工件台支撑框架及为配合各部件正常工作而设计的电缆、传感器、管道等，整个工件台重达数吨，不建议直接将整个工件台装在光刻机整机框架上。

此外，在光刻机整机系统的集成过程中，需要频繁地将工件台移至光刻机主体以外或恢复原来的位置；为方便工件台的故障维修或者定期维修维护工作，同样要求能够频繁自如地移动工件台的位置。

综上所述，考虑到工件台的重量，工件台与光刻机整机框架的结构布局需要合理设计；且各类光刻机工件台在运行一段时间或遇故障时，需将工件台移出至光刻机外进行维护维修，维修完毕需再将工件台移入，为节省维护维修的时间，同时保证移入移出时设备的安全性，要求实现移入移出的自动化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光刻机工件台的移入移出装置，以解决一般曲柄滑块移入移出装置各不共面铰链处转矩过大造成的卡死问题，该装置还可以解决因对地面施加的压力过大而造成光刻机工件台倾覆以致移入移出失败等问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种移入移出机构，用于将待移动对象相对移动承载面移入移出，所述移入移出机构包括连接块、板簧、板簧变形驱动单元及滚轮单元；所述板簧为二分段式结构，所述板簧的两个分段之间铰链式连接，所述板簧的一个分段通过所述连接块安装在所述待移动对象上、另一个分段连接所述滚轮单元；所述板簧变形驱动单元为所述板簧上连接所述滚轮单元的一个分段提供朝向所述移动承载面变形的驱动力。

可选的，所述板簧的两个分段之间通过一柔性铰链铰链式连接。

进一步地，所述板簧变形驱动单元包括滑块，柔性连杆，v形连杆及调节元件；所述滑块设置在所述板簧上且可以在所述板簧上滑动；所述柔性连杆一端与所述滑块铰链连接，另一端与所述v形连杆的v形开口一端铰链连接，v形开口另一端与所述待移动对象接触，所述v形连杆的尖部与所述板簧上连接所述滚轮单元的一个分段铰链连接；所述调节元件与所述滑块相连，对所述滑块的位置进行调整。

可选的，所述柔性连杆为可伸缩式结构。

可选的，所述v形连杆的v形开口与所述待移动对象接触的一端上还设有一施力滚轮，所述v形连杆可通过所述施力滚轮对所述待移动对象施力。

可选的，所述施力滚轮由固定在所述待移动对象上的托架拖住。

可选的，所述调节元件包括螺杆和限位块，所述螺杆与所述滑块组成螺纹机构，所述限位块固定在板簧上，所述螺杆的螺杆头被限制在所述限位块内，通过调节所述螺杆，实现所述滑块位置的移动。

可选的，所述滚轮单元包括滚轮支架、驱动滚轮、电机及传动装置；所述驱动滚轮通过所述滚轮支架与板簧连接，所述传动装置一端连接所述驱动滚轮，另一端连接所述电机；所述电机通过所述传动装置带动所述驱动滚轮转动。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种光刻机工件台移入移出装置，包括支撑光刻机工件台的底部框架、设置于底部框架下表面的空气弹簧、设置于底部框架下表面的气垫装置以及上述任意一项所述的移入移出机构。

可选的，多组所述移入移出机构成对且对称设置在所述底部框架的下表面或侧边。

本发明的移入移出机构中，板簧的两个分段之间通过一柔性铰链连接，可防止板簧因变形力矩过大而卡死；此外，本发明光刻机工件台移入移出装置的多组移入移出机构成对且对称设置在底部框架的下表面或侧边，在确保驱动滚轮与移动承载面之间有足够摩擦力以驱动工件台运动的同时还可避免因对移动承载面施加过大压力而造成的工件台倾覆现象，实现移入移出的自动化、快速化、安全化。

附图说明

图1为本发明实施例一移入移出机构的结构示意图；

图2为本发明实施例一光刻机工件台移入移出装置的示意图；

图3为本发明实施例一气垫装置浮起时移入移出装置的工作示意图；

图4为本发明实施例一空气弹簧膨胀时移入移出装置的工作示意图；

图5为本发明实施例二移入移出机构的结构示意图；

图6为本发明实施例三移入移出机构的结构示意图；

图7为本发明实施例四光刻机工件台移入移出装置的示意图；

图8为本发明实施例五光刻机工件台移入移出装置的结构主视图；

图9为本发明实施例五光刻机工件台移入移出装置的结构侧视图；

其中，1-待移动对象，2-连接块，3-板簧，4-板簧变形驱动单元，401-铰链，402-滑块，403-柔性连杆，404-v形连杆，405-施力滚轮，406-托架，407-螺杆，408-限位块，5-滚轮单元，6-移动承载面，7-底部框架，8-空气弹簧，9-气垫装置,10-移入移出机构，11-光刻机整机框架。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

如图1所示，本发明提出一种移入移出机构，用于将待移动对象1相对移动承载面6移入移出，该移入移出机构包括连接块2、板簧3、板簧变形驱动单元4及滚轮单元5，所述板簧3为二分段式结构，所述板簧3的两个分段之间设有铰链401；所述板簧3的一个分段通过所述连接块2安装在所述待移动对象1上，另一个分段连接所述滚轮单元5，所述板簧变形驱动单元4为板簧3上连接所述滚轮单元5的一个分段提供朝向所述移动承载面6变形的驱动力。

其中，铰链401可采用柔性铰链、轴承、转轴等铰链形式。本实施例优选铰链401为线切割结构的柔性铰链，柔性铰链无机械摩擦、无间隙，故二分段式结构的板簧3两段的相对运动更灵活，相对位移精度更高，板簧3变形更精准、稳定，不易卡顿。

进一步地，本发明的板簧变形驱动单元4包括滑块402、柔性连杆403、v形连杆404及调节元件。如图1所示，滑块402设置在板簧3上且可以在板簧3上滑动；柔性连杆403一端与滑块402铰链连接，另一端与v形连杆404的v形开口一端铰链连接；v形连杆404的v形开口另一端与待移动对象1接触，其尖部与板簧3上连接滚轮单元5的一个分段铰链连接；所述调节元件与滑块402相连，对滑块402的位置进行调整、移动。

可选的，柔性连杆403为可伸缩式结构，用来提供拉紧力，可在滑块402的作用下拉动v形连杆404，也可缓解v形连杆404的转动。

可选的，v形连杆404的v形开口与待移动对象1接触的一端上还设有一施力滚轮405，v形连杆404通过施力滚轮405与待移动对象1接触。v形连杆404转动时可通过施力滚轮405对待移动对象1施力，此时待移动对象1对施力滚轮405的反作用力作用于v形连杆404上，v形连杆404施加给板簧3上连接滚轮单元5的分段的向下的作用力增大，使得板簧3上连接滚轮单元5的分段下弯，进而带动滚轮单元5与移动承载面6接触，继而使得滚轮单元5中的驱动滚轮对移动承载面6产生足够的压力和静摩擦力。

可选的，施力滚轮405由固定在待移动对象1上的托架406拖住，托架406主要起保护作用，可防止误操作时板簧3被向下掰断。

可选的，所述调节元件包括螺杆407和限位块408，螺杆407与滑块402组成螺纹机构，限位块408固定在板簧3上，螺杆407的螺杆头被限制在限位块408内，通过调节螺杆407，可实现滑块402位置的移动，从而可带动柔性连杆403伸缩,进而带动v形连杆404转动。

可选的，滚轮单元5包括滚轮支架、驱动滚轮、电机及传动装置；所述驱动滚轮通过所述滚轮支架与板簧3连接；所述传动装置一端连接所述驱动滚轮，另一端连接所述电机；所述电机通过所述传动装置带动所述驱动滚轮转动。

进一步地，如图1所示，从连接块2垂直投影到板簧变形驱动单元4的方向上看去，铰链401、施力滚轮405、滚轮单元5基本在一条直线上，即铰链401、施力滚轮405、滚轮单元5的受力处基本共线，可保证各处受力均衡，防止卡死。

如图2所示，本发明还提供一种光刻机工件台移入移出装置，包括：支撑光刻机工件台的底部框架7，设置于底部框架下表面的空气弹簧8，设置于底部框架下表面的气垫装置9以及上述移入移出机构10。其中，移入移出机构10设置在底部框架7的下表面，此时，移入移出机构10的待移动对象1可由底部框架7代替，移入移出机构10在底部框架7的下表面中线处沿工件台移入移出方向x对称布置两组，且滚轮单元5位于工件台外侧，可有效分摊对移动承载面6施加的压力，此时，移入移出机构10的移动承载面6可为地面，并且使工件台被稳定支撑，工件台沿着工件台移入移出方向x移入和移出会同样平稳，工件台移入移出方向x优选为曝光步进方向。

整个移入移出装置的工作原理如下：

如图3所示，要移动光刻机工件台之前，释放空气弹簧8中的气体，同时打开气垫装置9，气垫装置9与移动承载面6(地面)形成的气垫支撑底部框架7及底部框架7上的光刻机工件台。此时，此时调动所述调节元件，旋拧螺杆407，使滑块402拉动柔性连杆403，继而柔性连杆403拉动v形连杆404，v形连杆404左右两侧部分成一定角度，此时v形连杆404将绕v形连杆404与板簧3上的连接铰链逆时针转动，继而带动施力滚轮405对底部框架7施力，此时底部框架7对施力滚轮405的反作用力作用于v形连杆404与板簧3的铰链连接处，由于板簧3为由铰链401连接的分段结构，板簧3受力的一段会有下弯趋势，进而使得受力点位于板簧3上同一段的滚轮单元5与移动承载面6(地面)接触，继而使得滚轮单元5中的驱动滚轮对移动承载面6(地面)产生足够的压力和静摩擦力，随后滚轮单元5中的电机工作，带动驱动滚轮转动，从而使整个工件台可沿如图3所示正负x方向做移入移出运动，可将光刻机工件台移入移出光刻机整机框架11或对其位置进行微调，以便维护、维修或调整对齐。

如图4所示，工件台维护维修完毕，移入移出机构10工作驱动工件台移入光刻机整机框架后，气垫装置9停止工作，向空气弹簧8充气，空气弹簧8膨胀，用以支撑底部框架7及底部框架7上的光刻机工件台，在工件台与整个光刻机整机框架11对接好后即可进行光刻作业，此时，气垫装置9及移入移出机构10离地，柔性连杆403拉动v形连杆404，继而施力滚轮405压紧待移动对象1，使得v形连杆404与板簧3的铰链受到向下的力作用而下翘，同时板簧3连接滚轮单元5的一段在重力作用下向下翘，移入移出机构10处于紧绷状态。

实施例二

如图5所示，针对实施例一的移入移出机构，可将滚轮单元5放置在工件台内侧，其余部分结构不变，这样就可以拉开所述调节元件与滚轮单元5的距离，增加了调节的方便性。

实施例三

如图6所示，考虑到实施例一中的移入移出机构基本不可能发生误操作的情况，即便发生误操作，也可由铰链401保证板簧3不被向下掰断，故可将托架406去除，让施力滚轮405始终与底部框架7下表面接触连接，其余部分结构不变。这样移入移出机构的结构得以简化。

实施例四

如图7所示，针对实施例一的光刻机工件台移入移出装置，可做一些改动：在底部框架7下表面的四个角布置4组移入移出机构10。这样工件台移入移出时更加平稳安全，相应的每个驱动滚轮施加在移动承载面6(地面)上的压力也会减小，可进一步防止工件台的倾覆。

实施例五

如图8、9所示，针对实施例一的光刻机工件台移入移出装置，本实施例在底部框架7的侧边布置移入移出机构10，组数不限，优选两组，此时的移动承载面6为光刻机的整机框架11。这样布局完全避免了因驱动滚轮施加在地面上的压力过大造成的工件台倾覆。

综上所述，本发明移入移出机构的板簧采用一铰链结构分段，且板簧变形的各受力处基本共线，保证了受力均衡，可防止板簧因变形力矩过大卡死；此外，本发明的移入移出装置将多组移入移出机构成对、对称设置在待移动对象的下表面或侧边，在确保驱动滚轮与移动承载面之间有足够摩擦力以驱动工件台运动的同时还可避免因对移动承载面特别是地面施加过大压力而造成的工件台倾覆现象，实现移入移出的自动化、快速化、安全化。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。