[实用新型]一种实现光刻机自动对准工件台旋转方向精确定位的机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子专用设备领域，尤其涉及一种实现光刻机自动对准工件台旋转方向精确定位的机构。

背景技术

光刻机(Mask Aligner)又名掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。根据不同的客户群，光刻机有高端和低端之分。

高端的投影式光刻机可分为步进投影和扫描投影光刻机两种，分辨率通常在十几纳米至几微米之间，高端光刻机追求高对准精度，通常在工件台的旋转机构设计上采用电机加减速器来实现旋转向角度的驱动和细分，或者采用直驱技术，传感器选用圆光栅形成角度的闭环控制。当然，高端光刻机的成本也很高，世界上已有7000万美金的光刻机。高端光刻机堪称现代光学工业之花，其制造难度之大，全世界只有少数几家公司能够制造。国外品牌主要以荷兰ASML(镜头来自德国)，日本Nikon(intel曾经购买过Nikon的高端光刻机)和日本Canon 三大品牌为主。

对于低端光刻机，工件台的旋转机构通常采用手动对准方式或电动的开环控制方式。手动对准方式机构简单、成本低廉，但对准精度因操作者不同存在差异，可想而知精度并不高，通常在数微米以上，并且自动化程度低；电动机构的开环控制方式成本也较低，但由于机械结构间隙以及无闭环控制，在旋转方向需要运动数次才能达到较好的对准精度，生产效率较低。

实用新型内容

为了兼顾成本、对准精度、生产效率以及自动化程度，本实用新型提供一种实现光刻机自动对准工件台旋转方向精确定位的机构。

本实用新型的具体方案如下：

一种实现光刻机自动对准工件台旋转方向精确定位的机构，包括基板和与基板连接并能在基板上旋转的旋转机构，所述旋转机构设有旋转向顶块，所述基板上还设置有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构包括在基板上做直线运动并驱动旋转向顶块转动的顶杆；所述旋转驱动机构还包括用于复位旋转向顶块和防止旋转向顶块做惯性运动的弹性端，所述弹性端包括连接设置的跟踪滑杆和弹性装置；所述基板上还设置有用于采集顶杆直线运动距离的光栅传感器组件。

进一步地，所述旋转驱动机构还包括电机、联轴节、滚珠丝杠、位于基板上的滑动导轨和螺母连接块；滑动导轨上设有滑块，螺母连接块的下端面与滑块连接；所述顶杆另一端安装在螺母连接块上，螺母连接块与滚珠丝杠的螺母同轴连接固定；所述电机通过联轴节与滚珠丝杠连接。

进一步地，所述滚珠丝杠靠近联轴节的一端由轴承支承单元固定，轴承支承单元安装在基板上。

进一步地，所述旋转驱动机构还包括限位机构，限位机构包括光电开关、光电开关座和挡片，光电开关位于光电开关座下方，所述光电开关座与基板固定连接，挡片与螺母连接块，挡片与光电开关起限位作用。

进一步地，所述跟踪滑杆和弹性装置设置于跟踪滑杆座内，且跟踪滑杆可在跟踪滑杆座中滑动。

优选地，所述弹性装置为弹簧，且所述跟踪滑杆座内设有与弹簧连接的弹簧顶块，弹簧顶块可更换，弹簧顶块的作用是对弹簧的弹性大小进行自由设置。

进一步地，所述电机下方设有电机弯板，电机弯板安装在基板上。

优选地，所述电机为步进电机。

进一步地，所述光栅传感器组件包括光栅尺、用于采集光栅尺信号的读数头、与光栅尺连接的光栅尺架、与读数头连接的读数头弯板，所述光栅尺架还与螺母连接块连接，且保证在螺母连接块整个运动行程内读数头能采集到光栅尺的信号。

进一步地，所述旋转机构还包括转轴、转轴套、外层旋转保持架、钢球、下端面保持架、端面轴承板、压紧螺母。所述转轴套位于转轴外，且安装在外层旋转保持架上，所述外层旋转保持架内填充润滑脂，并安装钢球，钢球在油膜面上做滚动，摩擦小，安装在外层旋转保持架内的钢球上表面与转轴套接触，下表面与基板上端面接触；所述下端面保持架内填充润滑脂，并安装钢球，钢球上表面与基板下端面接触，下表面与端面轴承板上端面接触；所述压紧螺母通过转轴套上的外螺纹与端面轴承板的下端面压紧，从而转轴套可绕旋转机构的转轴在基板中心做旋转运动；所述旋转向顶块固连在转轴套侧面，是旋转机构与旋转驱动机构运动关联的零件。

所述基板为整个机构的基面，可安装在光刻机工件台的XY运动台上；旋转机构安装在基板上，并且可以绕基板中心旋转；旋转驱动机构通过旋转机构上的旋转向顶块对旋转机构的运动进行驱动及跟踪；光栅传感器组件安装在旋转驱动机构上，对旋转驱动机构的直线运动位置进行检测。