专利名称：一种掩膜台系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻机掩膜台系统，该系统主要应用于半导体光刻机中，属于半导体 制造装备领域。
背景技术：
在集成电路芯片的生产过程中，芯片的设计图形在硅片表面光刻胶上的曝光转印 (光刻)是其中最重要的工序之一，该工序所用的设备称为光刻机(曝光机)。光刻机的分 辨率和曝光效率极大的影响着集成电路芯片的特征线宽(分辨率)和生产率。而作为光刻 机关键系统的掩膜台系统的运动精度和工作效率，又在很大程度上决定了光刻机的分辨率 和曝光效率。步进扫描投影光刻机基本原理如
图1所示。来自光源45的深紫外光透过掩膜台 上的掩模版47、透镜系统49将掩模版上的一部分图形成像在硅片50的某个Chip上。为 进行硅片上一个chip的曝光，掩膜台和硅片台需分别进行加速运动，并在运动到曝光起始 位置时同时达到扫描曝光所要求的4 1的速度。此后，硅片台以均勻的速度向扫描运动 方向运动，掩膜台以4倍于硅片台扫描速度的速度向与硅片台扫描运动的反方向作扫描运 动，两者的运动要求达到极其精确的同步，最终将掩模版上的全部图形成像在硅片的特定 芯片(Chip)上。当一个chip扫描结束后，掩膜台和硅片台分别进行减速运动，同时硅片台 进行步进运动，将下一个要曝光的chip移动到投影物镜下方。此后，掩膜台向与上次扫描 运动方向相反的方向加速、扫描、减速，硅片台则按照规划的方向加速、扫描、减速，在同步 扫描过程中完成一个chip的曝光。如此不断重复，掩膜台往返进行加速、扫描、减速的直线 运动，硅片台按照规划的轨迹进行步进和扫描运动，完成整个硅片的曝光。根据对掩膜台的运动要求，掩膜台主要提供沿扫描方向往返超精密高速直线运动 的功能。其行程应满足chip长度的4倍、并加上加减速的距离；其扫描速度应为硅片台扫 描速度的4倍，最高加速度也相应的会高于硅片台的最高加速度。按照国外典型光刻机商 品的技术指标，掩膜台的行程超过100mm(有的机型达到200mm)，扫描速度达到1000mm/S， 最高加速度达到20m/s2，即2g。提高掩膜台的扫描速度和加速度(硅片台也同步提高)，能 有效的提高光刻机的生产率。最为重要的是，掩膜台必需能够实现与硅片台扫描运动的超高精度的同步运动， 对45nm光刻机而言，其同步精度要求MA(移动平均偏差)小于2. 25nm, MSD (移动标准偏 差)小于5.4nm。其中，MA主要影响曝光的套刻精度，MSD主要影响曝光分辨率。为了满足掩膜台大行程和高速高精度的苛刻要求，传统的掩膜台系统通常采用 粗-精动叠层的驱动结构(如图2所示)。掩膜台系统由粗动台15和叠加在其上的精动 台14组成。其中，粗动台15采用左直线电机13和右直线电机12组成的高速大行程的双 边驱动系统驱动；精动台14则由X方向的音圈电机17和Y方向的音圈电机18驱动，对掩 膜台进行实时高精度的微调，满足其运动精度的要求。这种叠层驱动结构在运动时，上层音 圈电机及其附属结构和掩膜台都需要底层直线电机来驱动，大大增加了底层直线电机的负
3担，系统结构复杂，限制了掩膜台的运动精度，妨碍了其加速度的提高。
发明内容
为了提高光刻机掩模台的加速度，速度和定位精度，进而促进光刻机的生产率、套 刻精度和分辨率的提高，本发明提供了一种掩膜台系统。本发明的技术方案如下一种掩膜台系统，其特征在于该系统包括掩膜台、磁悬浮装置、振动装置以及驱 动装置，所述磁悬浮装置含有固定在掩膜台上的悬浮永磁体和固定在光刻机机架上的铁磁 性部件；所述振动装置包括分别设置在掩模台两端的两个运动永磁体和两个固定在光刻机 机架上的静止电磁铁，且两者的同极相对而互斥，使掩膜台在两个静止电磁铁之间的区域 往复运动；所述驱动装置包括一个以上的X方向驱动装置，一个以上Y方向驱动装置和一个 以上的Z方向驱动装置，每个驱动装置都含有固定在光刻机机架上的线圈阵列和固定在掩 膜台上的永磁体阵列；所述X方向驱动装置驱动掩膜台在振动装置中做往复直线运动；所 述Z方向驱动装置配合磁悬浮装置调节掩膜台在Z轴方向的位置以及绕X轴和Y轴转动的 两个转动自由度，使掩膜台在工作过程中保持悬浮状态；所述Y方向驱动装置负责调整掩 膜台沿Y轴的位置和绕Z轴的转动自由度。本发明所述的一种掩膜台系统，其特征还在于所述磁悬浮装置的悬浮永磁体为 稀土永磁体，且对称分布在掩膜台上表面的四个角上，所述磁悬浮装置的铁磁性部件与悬 浮永磁体对应分布并固定在光刻机机架上，且在掩膜台运动过程中始终吸引悬浮永磁体。本发明所述的一种掩膜台系统，其特征还在于所述振动装置的两个运动永磁体 为稀土永磁体，运动永磁体的充磁方向与掩膜台的运动方向相同，且固定在与掩模台运动 方向垂直的掩膜台表面；所述静止电磁铁和运动永磁体的磁极中轴线重合；静止电磁铁采 用永磁体、电磁铁或永磁体与电磁铁的组合结构。本发明所述的一种掩膜台系统，其特征还在于所述每个X方向驱动装置含有第 一永磁体阵列，所述每个Y方向驱动装置含有第二永磁体阵列，且每个X方向驱动装置和每 个Y方向驱动装置共用第一线圈阵列，分别提供X方向和Y方向的推力；所述每个Z方向驱 动装置含有第三永磁体阵列和第二线圈阵列，提供Z方向的推力；第一永磁体阵列和第二 永磁体阵列都固定在与掩模台运动方向平行的掩膜台表面上；所述第三永磁体阵列固定在 掩膜台的底部；所述第一线圈阵列和第二线圈阵列固定在光刻机机架上。本发明所述的一种掩膜台系统，其特征还在于所述X方向驱动装置的数量为两 个，对称布置在与掩模台运动方向平行的掩膜台的两个侧面的中部，或者布置在这两侧面 的一端部；所述Y方向驱动装置的数量为四个，对称布置在与掩模台运动方向平行的掩膜 台的两个侧面的两端，或者布置在这两侧面的中部；所述Z方向驱动装置的数量为四个，对 称布置在掩膜台底面的四角，或者对称布置在掩膜台底面四边的中部。本发明所述的一种掩膜台系统，其特征还在于所述的第一线圈阵列和第二线圈阵 列都是由无铁芯矩形线圈组成的一维阵列；所述第一永磁体阵列、第二永磁体阵列和第三 永磁体阵列都采用一维halhch型永磁阵列。本发明所述的一种掩膜台系统具有以下优点及突出性效果与采用气浮导轨支承 的传统掩膜台相比，本发明所述的掩膜台采用磁悬浮支承，不需要气浮系统，简化了系统结构，避免了气浮引入的振动和噪声，而且可以满足极紫外光刻所需的高真空度环境；磁悬浮 装置的吸引力平衡了掩膜台及其附属物的绝大部分重力，而且掩膜台在工作过程中始终在 振动装置中做往复直线运动，掩膜台的加速度和速度主要取决于振动装置，因此，驱动装置 只需要很小的功率对掩膜台的速度和姿态进行微节。所有的驱动装置的额定功率很小，比 较容易实现轻量化设计。另外，振动装置的功耗也非常小。这样，整个系统的总功率将大大 小于传统的采用具备高速和高加速度性能直线电机的掩膜台系统，整个系统的发热也大大 减小。另一方面，与传统的粗精动叠层结构相比，本发明所述的一种掩膜台系统取消了 这种多个单自由度运动部件叠加的结构，系统中动子的结构大大简化，考虑到驱动装置的 轻量化设计，系统动子的总质量大大减小，动子本身的模态和刚度也大大提高，进而提高了 掩膜台的响应速度和其运动过程中的速度，加速度和运动定位精度，最后大大提高了光刻 机的生产率、套刻精度和分辨率。图附说明图1显示了步进扫描投影光刻机基本工作原理。图2是采用粗-精动叠层驱动结构的传统掩膜台系统。图3是本发明所述一种掩膜台系统的结构示意图。图4是本发明所述一种掩膜台系统底面的结构示意图。图5是本发明所述一种掩膜台系统中采用的无铁芯线圈的三维示意图。图6是本发明所述一种掩膜台系统中第三永磁体阵列及第二永磁体阵列的示意 图。图7是本发明所述一种掩膜台系统中第一永磁体阵列的示意图。图中2-掩膜台；3-悬浮永磁体；4-铁磁性部件；5-运动永磁体；6_静止电磁铁； 7-第三永磁体阵列；8-第二线圈阵列；9-第一永磁体阵列；10-第一线圈阵列；11-第二永 磁体阵列；12-右直线电机；13-左直线电机；14-精动台；15-粗动台；16-气浮导轨；17-X 方向的音圈电机；18-Y方向的音圈电机；45-光源；47-掩模版；49-透镜系统；50-硅片。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体结构、机理和工作过程作进一步的说明。本发明提供的一种掩膜台系统，如图3所示，包括磁悬浮装置，振动装置、驱动装 置和掩膜台2。磁悬浮装置含有固定在掩膜台2上的悬浮永磁体3和固定在光刻机机架上 的铁磁性部件4 ；悬浮永磁体3都是稀土永磁体，且对称分布在掩膜台的上表面的四个角 上，磁悬浮装置的铁磁性部件4由与掩膜台运动方向平行的钢条组成，与悬浮永磁体3对应 分布并固定在光刻机机架上，钢条的长度覆盖掩膜台的整个行程，且在掩膜台运动过程中 始终吸引悬浮永磁体，从而平衡掩膜台2及其附属物的绝大部分重力。本发明提供的一种掩膜台系统中的振动装置包括分别设置在掩模台2两端的两 个运动永磁体5和两个固定在光刻机机架上的静止电磁铁6，且两者的同极相对而互斥， 使掩膜台在两个静止电磁铁之间的区域往复运动。运动永磁体5为稀土永磁体，充磁方向 与掩膜台的运动方向相同，且固定在与掩模台运动方向垂直的掩膜台表面上，静止电磁铁6 的磁极的横截面积大于运动永磁体5的横截面积，且两者的磁极的中轴线(即永磁体两磁
5极表面中心的连线)重合；静止电磁铁6也可采用永磁体或永磁体与电磁铁的组合代替。本发明提供的一种掩膜台系统中的驱动装置每个都含有固定在光刻机机架上的 线圈阵列和固定在掩膜台上的永磁体阵列，包括2个X方向驱动装置，每个都包含第一永 磁体阵列9和第一线圈阵列10，对称布置在掩膜台与其运动方向平行的两个侧面的中部， 采用双边驱动方式提供掩膜台在X方向的推力；4个Y方向驱动装置，每个都包含第二永磁 体阵列11和第一线圈阵列10，对称布置在掩膜台与其运动方向平行的两个侧面的两端，提 供Y方向的推力，负责调整掩膜台沿Y轴的平动和绕Z轴的转动两个自由度；4个Z方向 驱动装置，每个都包含第三永磁体阵列7和第二线圈阵列8，对称布置在掩膜台底面的四角 (如图4所示)，负责调节掩膜台沿Z轴方向的位置，及绕X轴方向的转动和绕Y方向的转 动这两个自由度。第一线圈阵列10和第二线圈阵列8都是由采用铜线同心绕制的无铁芯 矩形线圈(如图5所示)组成的一维阵列，线圈的支架采用非铁磁性部件(如铝合金)制 成；第三永磁体阵列7，第一永磁体阵列9和第二永磁体阵列11都是采用长方体稀土永磁 体排列而成的一维halbach型永磁阵列。第三永磁体阵列7，第二永磁体阵列11中充磁方 向与阵列方向平行的永磁体的体积大于充磁方向与阵列方向垂直的永磁体(如图6所示， 图中的“N”，“S”表示永磁体的N极和S极，此时永磁体的充磁方向垂直于纸面；箭头表示永 磁体的充磁方向，此时永磁体的充磁方向平行于纸面)。第一永磁体阵列9中充磁方向与阵 列方向平行的永磁体的体积小于充磁方向与阵列方向垂直的永磁体(如图7所示)。采用基于d_q分解的控制算法，可以使X方向驱动装置只提供X方向的推力，Y和 Z方向的推力接近于零；Y方向驱动装置只产生Y方向的推力，X和Z方向的推力接近于零； Z方向驱动装置只产生Z方向的推力，X和Y方向的推力接近于零。本发明所述的一种掩膜台系统，其工作阶段分为启动阶段、正常工作阶段和停止 阶段，共三个阶段。启动阶段的工作原理如下在系统上电启动之前，磁悬浮装置的吸引力 小于掩膜台及其附属物的重力，掩膜台停止在略高于第二线圈阵列8上表面的光刻机机架 上的固定工位上。系统上电启动后，4个Z方向驱动装置提供Z方向向上的推力，推动掩膜 台向上运动到工作位置，然后在掩膜台工作过程中一方面调节掩膜台沿Z轴方向的位置， 及绕X轴方向的转动和绕Y方向的转动这两个自由度的姿态，另一方面配合磁悬浮装置平 衡掩膜台及其附属物的重力，使掩膜台始终处于悬浮状态。与此同时，4个Y方向驱动装置 提供Y方向的推力，调整掩膜台沿Y轴的平动和绕Z轴的转动两个自由度的姿态，与4个Z 方向驱动装置配合，使掩膜台达到工作所要求的位置和姿态，并在整个工作过程中实时调 节前述五个自由度，满足系统对这五个自由度的定位要求。然后，2个X方向驱动装置采用 双边驱动方式，驱动掩膜台沿-X方向进行加速，当掩膜台运动到-X方向行程的末段，超出 X方向驱动装置工作区域后，X方向驱动装置停止工作，掩膜台在惯性作用下继续沿-X方向 运动，固定在掩膜台-X方向一端的运动永磁体5与固定在光刻机机架上的静止电磁铁6的 相对的同一磁极距离迅速减小到一个很小的特定值时，静止电磁铁6中通入工作电流(之 前静止电磁铁6不通电)，静止电磁铁6的磁极与运动永磁体5的磁极之间产生强大的排斥 力，像被压缩的弹簧一样使掩模台减速到零，此后强大的磁场排斥力使掩膜台沿+X方向运 动并迅速加速到其工作速度，然后掩膜台进入X方向驱动装置工作区域，此时运动永磁体5 与静止电磁铁6的距离很大，两者的排斥力可以忽略，掩膜台也达到系统要求的工作速度， 完成启动阶段的工作。
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此后，系统进入正常工作阶段，驱动装置在X方向驱动装置工作区域内对掩膜台 的速度和姿态进行微调，满足系统对其的速度和位置的要求，同时补偿系统的能量耗散。当 掩膜台运动到+X方向行程的末段，超出X方向驱动装置工作区域后，χ方向驱动电机又停 止工作，固定在掩膜台+X方向一端的振动装置将掩膜台先减速到零，然后又反向加速，使 掩膜台向-X方向运动，再次进入X方向驱动电机工作区域。如此往复循环，掩膜台在振动 装置作用下做往复直线运动。在停止阶段，当掩膜台运动到X方向驱动电机工作区域外静止工位上方并被固定 在光刻机机架上的静止电磁铁6减速到零时，静止电磁铁6断电，静止电磁铁6的磁极与运 动永磁体5的磁极之间的排斥力迅速减小到零，掩膜台被残余排斥力反向加速，低速运动 到X方向驱动装置工作区域，然后被所有驱动装置配合减速停放在静止工位上。本发明所述的一种掩膜台系统，如果其静止电磁铁6采用永磁体代替，这可以降 低系统的功耗，但是系统的启动过程和停止过程变慢，其启动阶段的工作原理如下在系统 上电启动之前，磁悬浮装置的吸引力略小于掩膜台及其附属物的重力，掩膜台落在略高于 第二线圈阵列8上表面的光刻机机架上。系统上电启动后，4个Z方向驱动装置首先启动， 提供Z方向向上的推力，推动掩膜台向上运动到工作位置，此后在掩膜台工作过程中，4个Z 方向驱动装置一方面调节掩膜台沿Z轴方向的位置，及绕X轴方向的转动和绕Y方向的转 动这两个自由度的姿态，另一方面配合磁悬浮装置平衡掩膜台及其附属物的重力，使掩膜 台始终处于悬浮状态。其次，4个Y方向驱动装置提供Y方向的推力，调整掩膜台沿Y轴的 平动和绕Z轴的转动两个自由度的姿态，与4个Z方向驱动装置配合，使掩膜台达到工作所 要求的位置和姿态，并在整个工作过程中实时调节前述五个自由度，满足系统对这五个自 由度的定位要求。然后，2个X方向驱动装置采用双边驱动方式，驱动掩膜台沿-X方向进行 加速，当掩膜台运动到-χ方向行程的末段，超出X方向驱动装置工作区域后，X方向驱动装 置停止工作，固定在掩膜台-X方向一端的运动永磁体5与固定在光刻机机架上的静止电磁 铁6的相对的同一磁极距离减小而产生强大的排斥力，像被压缩的弹簧一样使掩模台减速 到零，掩膜台的动能变成磁场能，此后强大的磁场排斥力使掩膜台沿+X方向运动并加速， 此时磁场能又转化为掩膜台的动能。当掩膜台进入X方向驱动装置工作区域后，运动永磁 体5与静止电磁铁6的距离很大，两者的排斥力可以忽略，2个X方向驱动装置提供+X方向 的推力让掩膜台继续加速。当掩膜台运动到+X方向行程的末段，超出X方向驱动装置工作 区域后，X方向驱动装置又停止工作，固定在掩膜台+X方向一端的振动装置将掩膜台先减 速到零，然后又反向加速，使掩膜台向-χ方向运动，再次进入X方向驱动装置工作区域。如 此往复循环，掩膜台在振动装置作用下做往复直线运动，在X方向驱动装置工作区域中不 断被加速，直到达到系统要求的速度为止，完成启动阶段的工作。此后，系统进入正常工作 阶段，此时，X方向驱动装置不再对掩膜台进行加速，只是对其的速度进行微调，满足系统对 其的速度和位置的要求，同时补偿系统的能量耗散。在停止阶段的工作原理与启动阶段相 同，掩膜台在振动装置作用下做往复直线运动，在X方向驱动装置工作区域中不断被减速， 直到其速度降为零，然后被所有驱动装置配合停放在静止工位上。本发明所述的一种掩膜台系统，如果其静止电磁铁6采用永磁体与电磁铁的组合 代替，则在其工作原理如下在系统上电启动之前，磁悬浮装置的吸引力小于掩膜台及其附 属物的重力，掩膜台停止在略高于第二线圈阵列8上表面的光刻机机架上的固定工位上。系统上电启动后，4个Z方向驱动装置提供Z方向向上的推力，推动掩膜台向上运动到工作 位置，然后在掩膜台工作过程中一方面调节掩膜台沿Z轴方向的位置，及绕X轴方向的转动 和绕Y方向的转动这两个自由度的姿态，另一方面配合磁悬浮装置平衡掩膜台及其附属物 的重力，使掩膜台始终处于悬浮状态。与此同时，4个Y方向驱动装置提供Y方向的推力，调 整掩膜台沿Y轴的平动和绕Z轴的转动两个自由度的姿态，与4个Z方向驱动装置配合，使 掩膜台达到工作所要求的位置和姿态，并在整个工作过程中实时调节前述五个自由度，满 足系统对这五个自由度的定位要求。然后，2个X方向驱动装置采用双边驱动方式，驱动掩 膜台沿-X方向进行加速，当掩膜台运动到-X方向行程的末段，超出X方向驱动装置工作区 域后，X方向驱动装置停止工作，静止电磁铁中通入工作电流产生与固定在光刻机机架上的 静止永磁体相反的磁场，这样固定在掩膜台-X方向一端的运动永磁体5受到的静止电磁铁 和静止永磁体的合力为零，掩膜台在惯性作用下继续沿-X方向运动，固定在掩膜台-X方向 一端的运动永磁体5与固定在光刻机机架上的静止永磁体的相对的同一磁极距离迅速减 小到一个很小的特定值时，静止电磁铁停止通电，静止永磁体的磁极与运动永磁体5的磁 极之间产生强大的排斥力，像被压缩的弹簧一样使掩模台减速到零，此后强大的磁场排斥 力使掩膜台沿+X方向运动并迅速加速到其工作速度，然后掩膜台进入X方向驱动装置工作 区域，此时运动永磁体5与静止电磁铁6的距离很大，两者的排斥力可以忽略，掩膜台也达 到系统要求的工作速度，完成启动阶段的工作。在正常工作阶段，电磁铁不通电，其工作的 原理与只采用永久磁铁的时的原理相同。在停止阶段，当掩膜台运动到X方向驱动电机工 作区域外静止工位上方并被固定在光刻机机架上的静止永磁体减速到零时，静止电磁铁通 电，产生与固定在光刻机机架上的静止永磁体相反的磁场，这样固定在掩膜台-X方向一端 的运动永磁体5受到的静止电磁铁和静止永磁体的合力迅速减小为零，掩膜台这个迅速减 小的合力反向加速，低速运动到X方向驱动装置工作区域，然后被所有驱动装置配合减速 停放在静止工位上。考虑到磁悬浮装置的吸引力平衡了掩膜台及其附属物的绝大部分重力，且掩膜台 工作过程中始终做往复直线运动，驱动装置只需要很小的功率对掩膜台进行速度和姿态微 调。因此，所有的驱动装置比较容易实现轻量化设计。系统的加速度和速度主要取决于振 动装置，而振动装置的功耗可以忽略。这样，整个系统的总功率将大大小于传统的采用具备 高速和高加速度性能直线电机的掩膜台系统，系统的发热也大大减小。而且，与采用气浮导 轨支承的传统掩膜台系统相比，本发明所述的掩膜台系统采用磁悬浮支承，不需要气浮系 统，简化了系统结构，避免了气浮引入的振动和噪声，而且可以满足极紫外光刻所需的高真 空度环境。另一方面，与传统的粗精动叠层结构相比，本发明所述的一种掩膜台系统取消了 这种多个单自由度运动部件叠加的结构，系统中动子的结构大大简化，考虑到驱动装置的 轻量化设计，系统动子的总质量大大减小，动子本身的模态和刚度也大大提高，进而提高了 掩膜台的响应速度和其运动过程中的速度，加速度和运动定位精度，最后大大提高了光刻 机的生产率、套刻精度和分辨率。
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权利要求
1.一种掩膜台系统，其特征在于该系统包括掩膜台O)、磁悬浮装置、振动装置以及 驱动装置，所述磁悬浮装置含有固定在掩膜台( 上的悬浮永磁体C3)和固定在光刻机机 架上的铁磁性部件；所述振动装置包括分别设置在掩模台( 两端的两个运动永磁体 (5)和两个固定在光刻机机架上的静止电磁铁(6)，且两者的同极相对而互斥，使掩膜台在 两个静止电磁铁之间的区域往复运动；所述驱动装置包括一个以上的X方向驱动装置，一 个以上Y方向驱动装置和一个以上的Z方向驱动装置，每个驱动装置都含有固定在光刻机 机架上的线圈阵列和固定在掩膜台上的永磁体阵列；所述X方向驱动装置驱动掩膜台在振 动装置中做往复直线运动；所述Z方向驱动装置配合磁悬浮装置调节掩膜台在Z轴方向的 位置以及绕X轴和Y轴转动的两个转动自由度，使掩膜台在工作过程中保持悬浮状态；所述 Y方向驱动装置负责调整掩膜台沿Y轴的位置和绕Z轴的转动自由度。
2.按照权利要求1所述的一种掩膜台系统，其特征在于所述磁悬浮装置的悬浮永磁 体C3)为稀土永磁体，且对称分布在掩膜台上表面的四个角上，所述磁悬浮装置的铁磁性 部件(4)与悬浮永磁体C3)对应分布并固定在光刻机机架上，且在掩膜台运动过程中始终 吸引悬浮永磁体。
3.按照权利要求1所述的一种掩膜台系统，其特征在于所述振动装置的两个运动永 磁体为稀土永磁体，运动永磁体(5)的充磁方向与掩膜台的运动方向相同，且固定在与掩 模台运动方向垂直的掩膜台表面；所述静止电磁铁(6)和运动永磁体(5)的磁极中轴线重 合；静止电磁铁(6)采用永磁体、电磁铁或永磁体与电磁铁的组合结构。
4.按照权利要求1所述的一种掩膜台系统，其特征在于所述每个X方向驱动装置含 有第一永磁体阵列(9)，所述每个Y方向驱动装置含有第二永磁体阵列(11)，且每个X方向 驱动装置和每个Y方向驱动装置共用第一线圈阵列(10)，分别提供X方向和Y方向的推力； 所述每个Z方向驱动装置含有第三永磁体阵列(7)和第二线圈阵列(8)，提供Z方向的推 力；第一永磁体阵列(9)和第二永磁体阵列(11)都固定在与掩模台运动方向平行的掩膜台 表面上；所述第三永磁体阵列(7)固定在掩膜台的底部；所述第一线圈阵列(10)和第二线 圈阵列(8)固定在光刻机机架上。
5.按照权利要求1所述的一种掩膜台系统，其特征在于所述X方向驱动装置的数量 为两个，对称布置在与掩模台运动方向平行的掩膜台的两个侧面的中部，或者布置在这两 侧面的一端部；所述Y方向驱动装置的数量为四个，对称布置在与掩模台运动方向平行的 掩膜台的两个侧面的两端，或者布置在这两侧面的中部；所述Z方向驱动装置的数量为四 个，对称布置在掩膜台底面的四角，或者对称布置在掩膜台底面四边的中部。
6.按照权利要求4所述的一种掩膜台系统，其特征在于所述的第一线圈阵列(10)和 第二线圈阵列(8)都是由无铁芯矩形线圈组成的一维阵列；所述第一永磁体阵列(9)、第二 永磁体阵列(11)和第三永磁体阵列(7)都采用一维halbach型永磁阵列。
全文摘要
一种掩膜台系统，主要用于光刻机系统中。该系统包括磁悬浮装置，振动装置、驱动装置和掩膜台。所述磁悬浮装置由固定在掩膜台上的永磁体和被永磁体吸引的固定在光刻机机架上的铁磁性部件组成，在驱动装置的配合下使掩膜台在工作中保持悬浮状态；所述振动装置包括两个设置在掩模台两端的永磁体和与永磁体配合的固定在光刻机机架上的两个电磁铁，且两者同极相对而互斥；所述驱动装置由固定在光刻机机架上的线圈阵列和固定在掩膜台上的永磁体阵列组成，在调整掩膜台姿态的同时直接驱动掩膜台在振动装置中往复高速运动。该系统简化了掩膜台结构，提高了掩模台的速度，加速度和控制带宽，进而提高了光刻机的生产率、套刻精度和分辨率。
文档编号H02N11/00GK102096338SQ201110008388
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者尹文生, 张鸣, 徐登峰, 朱煜, 杨开明, 段广洪, 汪劲松, 穆海华, 胡金春, 闵伟 申请人:清华大学