本發(fā)明涉及電子束曝光，具體涉及一種電子束曝光機(jī)內(nèi)部的超精密工件臺系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電子束曝光機(jī)主要應(yīng)用于微納米加工領(lǐng)域。一方面電子束曝光可以在計(jì)算機(jī)控制下直接產(chǎn)生所要求的圖形，且修改容易，制作周期短，因此被廣泛應(yīng)用于光掩膜、x射線掩膜的制作，它已成為微電子產(chǎn)業(yè)制作掩膜版的主要手段。另一方面，電子束曝光系統(tǒng)利用標(biāo)記檢測技術(shù)可以達(dá)到極高的套刻精度，因此可進(jìn)行晶片上的直接描畫，即無需掩膜版直接在晶片上制造器件。所以，它被用于新器件、新集成電路的研制和小批量器件和集成電路的生產(chǎn)。

2、電子束曝光的最大特點(diǎn)是其分辨率極高，它的圖形拼接精度主要取決于束工件臺的精度及穩(wěn)定性，其中精度及穩(wěn)定性的關(guān)鍵是定位精度和十字平臺的正交性。

3、正交性越好，定位精度越高，曝光圖形的拼接誤差就越小，圖形精度也就越高。由此可見，高的正交性和好的定位精度是大場曝光指標(biāo)的關(guān)鍵。一套好的工件臺系統(tǒng)可以保證電子束曝光機(jī)在大場曝光中良好的拼接精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、運(yùn)動(dòng)精度高的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，包括：調(diào)節(jié)支座、安裝底板、導(dǎo)軌、傳動(dòng)組件、連接板和運(yùn)動(dòng)頂板，所述運(yùn)動(dòng)頂板用于承載工件；多個(gè)所述調(diào)節(jié)支座均布在安裝底板底部，所述傳動(dòng)組件包括x軸傳動(dòng)組件和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件，所述x軸傳動(dòng)組件安裝在安裝底板上，x軸傳動(dòng)組件的輸出端與連接板連接，y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件安裝在連接板上，y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件的輸出端與運(yùn)動(dòng)頂板連接；所述連接板的底部設(shè)有x軸基準(zhǔn)槽，連接板的頂部設(shè)有y軸基準(zhǔn)槽，所述導(dǎo)軌包括x軸導(dǎo)軌和y軸導(dǎo)軌，所述x軸導(dǎo)軌安裝在安裝底板上，并與x軸基準(zhǔn)槽滑動(dòng)配合，所述y軸導(dǎo)軌安裝在運(yùn)動(dòng)頂板上，并與y軸基準(zhǔn)槽滑動(dòng)配合；在x軸傳動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)下，連接板帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)頂板在安裝底板上沿著x軸方向上移動(dòng)，在y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)動(dòng)頂板在連接板上沿著y軸方向上移動(dòng)。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述安裝底板上設(shè)有光柵尺測量組件，以用于測量連接板和運(yùn)動(dòng)頂板的位移，并將位置信號反饋至外置的控制系。

5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述安裝底板上設(shè)有輔助組件，以用于線纜和拖鏈的支撐。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述x軸基準(zhǔn)槽兩兩平行設(shè)置在連接板的底部，所述y軸基準(zhǔn)槽兩兩平行設(shè)置在連接板的頂部，x軸基準(zhǔn)槽與y軸基準(zhǔn)槽呈十字交叉狀布置。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，兩兩平行設(shè)置的基準(zhǔn)槽之間，平行度誤差小于5μm；連接板底部和頂部的基準(zhǔn)槽的平行度誤差小于3μm。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述調(diào)節(jié)支座包括：安裝底座、安裝滑塊、調(diào)節(jié)螺母和中心鎖緊螺釘；所述調(diào)節(jié)螺母底部與安裝底座頂部進(jìn)行螺紋配合，以用于調(diào)節(jié)工作臺系統(tǒng)的水平高度和平面度；所述安裝滑塊頂部與安裝底板連接，安裝滑塊底部與調(diào)節(jié)螺母頂部通過弧形凹槽進(jìn)行配合，以實(shí)現(xiàn)安裝底板具備偏擺角度；所述安裝滑塊與安裝底座通過中心鎖緊螺釘連接固定。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述調(diào)節(jié)支座還包括：鎖緊螺母、底座鎖緊螺釘和滑塊鎖緊螺釘；所述鎖緊螺母位于調(diào)節(jié)螺母與安裝底座之間，用于鎖緊調(diào)節(jié)螺母；所述底座鎖緊螺釘位于安裝底座底部，用于鎖緊安裝底座；所述滑塊鎖緊螺釘位于安裝滑塊頂部，用于實(shí)現(xiàn)安裝滑塊與安裝底板鎖緊固定。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述x軸傳動(dòng)組件和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件具有相同的結(jié)構(gòu)設(shè)置；所述x軸傳動(dòng)組件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器、成組角接觸軸承、滾珠絲桿組件、深溝球軸承、軸承座固定組件、絲桿滑塊和支撐軸承座；所述滾珠絲桿組件的一端延伸至軸承座固定組件內(nèi)，并通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接，軸承座固定組件與滾珠絲桿組件的連接處設(shè)有成組角接觸軸承；所述滾珠絲桿組件的另一端通過深溝球軸承與支撐軸承座連接，所述軸承座固定組件和支撐軸承座均固定在安裝底板上；所述絲桿滑塊滑動(dòng)設(shè)置在滾珠絲桿組件上，并與連接板的底部連接。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述x軸傳動(dòng)組件還包括密封殼體和差抽組件；所述密封殼體與軸承座固定組件連接固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)密封設(shè)置在密封殼體中，密封殼體內(nèi)填充惰性氣體；所述密封殼體上設(shè)有多個(gè)差抽組件，所述差抽組件用于降低密封殼體內(nèi)外的壓差。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述運(yùn)動(dòng)頂板上設(shè)有屏蔽層，以實(shí)現(xiàn)磁性屏蔽。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

14、1、本發(fā)明的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)支座、安裝底板、導(dǎo)軌、傳動(dòng)組件、連接板和用于承載工件的運(yùn)動(dòng)頂板組成了工件臺系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝便捷的特點(diǎn)；具體地，在安裝底板底部均布了多個(gè)調(diào)節(jié)支座，利用調(diào)節(jié)支座實(shí)現(xiàn)了工件臺系統(tǒng)的水平高度和平面度調(diào)整，提高了工件臺系統(tǒng)的支撐平穩(wěn)性；進(jìn)一步地，傳動(dòng)組件包括了x軸傳動(dòng)組件和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件，x軸傳動(dòng)組件安裝在安裝底板上，其輸出端與連接板連接，y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件安裝在連接板上，其輸出端與運(yùn)動(dòng)頂板連接；與此同時(shí)，連接板的底部和頂部分別設(shè)有x軸基準(zhǔn)槽和y軸基準(zhǔn)槽，導(dǎo)軌包括了x軸導(dǎo)軌和y軸導(dǎo)軌，x軸導(dǎo)軌安裝在安裝底板上，并與x軸基準(zhǔn)槽滑動(dòng)配合，y軸導(dǎo)軌安裝在運(yùn)動(dòng)頂板上，并與y軸基準(zhǔn)槽滑動(dòng)配合；利用x軸傳動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)，連接板帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)頂板在安裝底板上沿著x軸方向上移動(dòng)，利用y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)頂板在連接板上沿著y軸方向上移動(dòng)，通過基準(zhǔn)槽與導(dǎo)軌進(jìn)行配合的形式，實(shí)現(xiàn)了2μm的定位精度，1μm的重復(fù)定位精度，200行程范圍內(nèi)，1角秒的正交性，很好地滿足了曝光機(jī)大場曝光的拼接精度需求。

15、2、本發(fā)明的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，通過將雙v交叉滾子導(dǎo)軌固定在十字交叉結(jié)構(gòu)的連接板上，具有支撐長度長、運(yùn)行剛度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，而且對外界的振動(dòng)激勵(lì)抑制性好；與此同時(shí)，采用四根導(dǎo)軌的基準(zhǔn)槽集中在連接板這一個(gè)零件上，這四個(gè)基準(zhǔn)槽采用一次裝夾加工，可以很好的保證及形位公差，及相對位置，保證連接板與運(yùn)動(dòng)頂板上下兩層平臺的正交性，確保了連接板和運(yùn)動(dòng)頂板位移的精準(zhǔn)度，消除了重復(fù)裝夾帶來的誤差。

16、3、本發(fā)明的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，通過采用激光光柵尺測量組件對連接板和運(yùn)動(dòng)頂板組成的運(yùn)動(dòng)平臺進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，使之成為系統(tǒng)的固有屬性，后期運(yùn)行無需再進(jìn)行補(bǔ)償；本發(fā)明的工件臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成簡單、尺寸小巧，可方便安裝在曝光腔內(nèi)，節(jié)省了曝光腔的尺寸。

技術(shù)特征：

1.一種電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，包括：調(diào)節(jié)支座(1)、安裝底板(2)、導(dǎo)軌(3)、傳動(dòng)組件(4)、連接板(5)和運(yùn)動(dòng)頂板(6)，所述運(yùn)動(dòng)頂板(6)用于承載工件；多個(gè)所述調(diào)節(jié)支座(1)均布在安裝底板(2)底部，所述傳動(dòng)組件(4)包括x軸傳動(dòng)組件(401)和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件(402)，所述x軸傳動(dòng)組件(401)安裝在安裝底板(2)上，x軸傳動(dòng)組件(401)的輸出端與連接板(5)連接，y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件(402)安裝在連接板(5)上，y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件(402)的輸出端與運(yùn)動(dòng)頂板(6)連接；所述連接板(5)的底部設(shè)有x軸基準(zhǔn)槽(51)，連接板(5)的頂部設(shè)有y軸基準(zhǔn)槽(52)，所述導(dǎo)軌(3)包括x軸導(dǎo)軌(31)和y軸導(dǎo)軌(32)，所述x軸導(dǎo)軌(31)安裝在安裝底板(2)上，并與x軸基準(zhǔn)槽(51)滑動(dòng)配合，所述y軸導(dǎo)軌(32)安裝在運(yùn)動(dòng)頂板(6)上，并與y軸基準(zhǔn)槽(52)滑動(dòng)配合；在x軸傳動(dòng)組件(401)的驅(qū)動(dòng)下，連接板(5)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)頂板(6)在安裝底板(2)上沿著x軸方向上移動(dòng)，在y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件(402)的驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)動(dòng)頂板(6)在連接板(5)上沿著y軸方向上移動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝底板(2)上設(shè)有光柵尺測量組件(7)，以用于測量連接板(5)和運(yùn)動(dòng)頂板(6)的位移，并將位置信號反饋至外置的控制系。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝底板(2)上設(shè)有輔助組件(8)，以用于線纜和拖鏈的支撐。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述x軸基準(zhǔn)槽(51)兩兩平行設(shè)置在連接板(5)的底部，所述y軸基準(zhǔn)槽(52)兩兩平行設(shè)置在連接板(5)的頂部，x軸基準(zhǔn)槽(51)與y軸基準(zhǔn)槽(52)呈十字交叉狀布置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，兩兩平行設(shè)置的基準(zhǔn)槽之間，平行度誤差小于5μm；連接板(5)底部和頂部的基準(zhǔn)槽的平行度誤差小于3μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)支座(1)包括：安裝底座(11)、安裝滑塊(13)、調(diào)節(jié)螺母(14)和中心鎖緊螺釘(17)；所述調(diào)節(jié)螺母(14)底部與安裝底座(11)頂部進(jìn)行螺紋配合，以用于調(diào)節(jié)工作臺系統(tǒng)的水平高度和平面度；所述安裝滑塊(13)頂部與安裝底板(2)連接，安裝滑塊(13)底部與調(diào)節(jié)螺母(14)頂部通過弧形凹槽進(jìn)行配合，以實(shí)現(xiàn)安裝底板(2)具備偏擺角度；所述安裝滑塊(13)與安裝底座(11)通過中心鎖緊螺釘(17)連接固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)支座(1)還包括：鎖緊螺母(12)、底座鎖緊螺釘(15)和滑塊鎖緊螺釘(16)；所述鎖緊螺母(12)位于調(diào)節(jié)螺母(14)與安裝底座(11)之間，用于鎖緊調(diào)節(jié)螺母(14)；所述底座鎖緊螺釘(15)位于安裝底座(11)底部，用于鎖緊安裝底座(11)；所述滑塊鎖緊螺釘(16)位于安裝滑塊(13)頂部，用于實(shí)現(xiàn)安裝滑塊(13)與安裝底板(2)鎖緊固定。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述x軸傳動(dòng)組件(401)和y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件(402)具有相同的結(jié)構(gòu)設(shè)置；所述x軸傳動(dòng)組件(401)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(41)、聯(lián)軸器(42)、成組角接觸軸承(43)、滾珠絲桿組件(44)、深溝球軸承(45)、軸承座固定組件(48)、絲桿滑塊(49)和支撐軸承座(410)；所述滾珠絲桿組件(44)的一端延伸至軸承座固定組件(48)內(nèi)，并通過聯(lián)軸器(42)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(41)的輸出端連接，軸承座固定組件(48)與滾珠絲桿組件(44)的連接處設(shè)有成組角接觸軸承(43)；所述滾珠絲桿組件(44)的另一端通過深溝球軸承(45)與支撐軸承座(410)連接，所述軸承座固定組件(48)和支撐軸承座(410)均固定在安裝底板(2)上；所述絲桿滑塊(49)滑動(dòng)設(shè)置在滾珠絲桿組件(44)上，并與連接板(5)的底部連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述x軸傳動(dòng)組件(401)還包括密封殼體(46)和差抽組件(47)；所述密封殼體(46)與軸承座固定組件(48)連接固定，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(41)密封設(shè)置在密封殼體(46)中，密封殼體(46)內(nèi)填充惰性氣體；所述密封殼體(46)上設(shè)有多個(gè)差抽組件(47)，所述差抽組件(47)用于降低密封殼體(46)內(nèi)外的壓差。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)頂板(6)上設(shè)有屏蔽層(9)，以實(shí)現(xiàn)磁性屏蔽。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種電子束曝光機(jī)的工件臺系統(tǒng)，多個(gè)調(diào)節(jié)支座均布在安裝底板底部，傳動(dòng)組件包括X軸傳動(dòng)組件和Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件，X軸傳動(dòng)組件安裝在安裝底板上，其輸出端與連接板連接，Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件安裝在連接板上，其輸出端與用于承載工件的運(yùn)動(dòng)頂板連接；連接板的底部設(shè)有X軸基準(zhǔn)槽，連接板的頂部設(shè)有Y軸基準(zhǔn)槽，導(dǎo)軌包括X軸導(dǎo)軌和Y軸導(dǎo)軌，X軸導(dǎo)軌安裝在安裝底板上，并與X軸基準(zhǔn)槽滑動(dòng)配合，Y軸導(dǎo)軌安裝在運(yùn)動(dòng)頂板上，并與Y軸基準(zhǔn)槽滑動(dòng)配合；在X軸傳動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)下，連接板帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)頂板在安裝底板上沿著X軸方向上移動(dòng)，在Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)下，運(yùn)動(dòng)頂板在連接板上沿著Y軸方向上移動(dòng)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉千伍,葉文龍,陳李松,張超,范江華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10