磁浮平面電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種磁鋼單元、一種磁鋼陣列、一種磁浮平面電機(jī)，以及應(yīng)用該磁浮平面機(jī)的光刻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光刻技術(shù)的進(jìn)步和半導(dǎo)體工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)于光刻設(shè)備有四項(xiàng)基本性能指標(biāo):線寬均勻性、焦深、套刻和產(chǎn)率。為了提高線寬均勻性，光刻機(jī)工作臺(tái)必須提高水平向精密定位能力；為了提高焦深誤差精度，工作臺(tái)必須提高垂向精密定位能力；為了提高光刻機(jī)套刻誤差精度，工作臺(tái)必須提高其內(nèi)部模態(tài)來提升動(dòng)態(tài)定位特性。此外，光刻設(shè)備必須增加產(chǎn)率，因此臺(tái)子必須高速運(yùn)動(dòng)，快速啟動(dòng)和停止。光刻設(shè)備的高速、高加速和高精密的定位能力是相互矛盾的，為了克服這個(gè)矛盾，當(dāng)前工作臺(tái)技術(shù)采用了粗微動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高速和高精度的技術(shù)分離。粗動(dòng)結(jié)構(gòu)主要由直線電機(jī)組成，可以實(shí)現(xiàn)大行程和高速度運(yùn)動(dòng)。微動(dòng)臺(tái)則層疊安裝于粗動(dòng)臺(tái)上，可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償定位偏差，微動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)納米精度，并具有多自由度運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行光刻曝光和對(duì)準(zhǔn)。目前這種結(jié)構(gòu)采用氣浮軸承結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，無法實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動(dòng)與執(zhí)行器的一體化耦合設(shè)計(jì)，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量增大，驅(qū)動(dòng)力隨著增大，驅(qū)動(dòng)反力施加給系統(tǒng)的殘余振動(dòng)也增大，從而影響了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。此外，由于產(chǎn)量要求高加速度導(dǎo)致附加傾翻力矩加大，工作臺(tái)的氣浮靜剛度約束采用高剛性設(shè)計(jì)，對(duì)導(dǎo)向平面度。預(yù)載變形、氣浮工藝參數(shù)設(shè)計(jì)要求非常高。同時(shí)，考慮到配套的電、氣、水、真空通路與柜，工作臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大、可靠性低、維修維護(hù)難度大。
[0003]基于磁浮平面電機(jī)的磁浮運(yùn)動(dòng)臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)部件的多自由度耦合運(yùn)動(dòng)和懸浮導(dǎo)向。與傳統(tǒng)“H”型或“十”字型平面電機(jī)結(jié)構(gòu)相比，磁浮平面電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，整體剛度高，且可以直接驅(qū)動(dòng)、無機(jī)械摩擦和無反沖等特點(diǎn)，利于實(shí)現(xiàn)更高的加速性能和定位精度，因此在光刻調(diào)焦調(diào)平裝置中有十分誘人的前景。
[0004]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的磁浮平面電機(jī)，包括磁鋼陣列和線圈陣列。其中，磁鋼陣列包括若干磁鋼單元，如圖2所示，磁鋼單元包括第一磁鋼1-201及圍繞第一磁鋼的四個(gè)第二磁鋼1-202，所述第一磁鋼是N極磁鋼或S極磁鋼，第一磁鋼和第二磁鋼都是方形磁鋼，第一磁鋼和第二磁鋼之間通過長(zhǎng)方體第三磁鋼:一號(hào)第三磁鋼l_203a、二號(hào)第三磁鋼
l-203b、三號(hào)第三磁鋼-l-203c、四號(hào)第三磁鋼l-203d連接，此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成的磁鋼陣列，在四個(gè)第三磁鋼的相交處，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方形的空隙，從而導(dǎo)致磁鋼陣列中存在若干個(gè)這樣的方形空隙，從而使導(dǎo)致磁鋼陣列的磁密小，背面磁泄露大。如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)的線圈陣列包括若干個(gè)第一軸方向、第二軸方向分布的線圈陣列，線圈陣列包括呈矩形排列的四個(gè)線圈組，四個(gè)線圈組分布在同一層，導(dǎo)致使磁浮平面電機(jī)動(dòng)子結(jié)構(gòu)不夠緊湊。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中需要進(jìn)一步提高磁浮平面電機(jī)定位裝置的磁密，并減小背面磁泄露。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供了能夠減小磁泄露，增大磁密的磁鋼單元、磁鋼陣列、磁浮平面電機(jī)和光刻裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種磁鋼單元，包括方形第一磁鋼和圍繞第一磁鋼的四個(gè)方形第二磁鋼，所述第一磁鋼是N磁鐵或S磁鐵，所述第二磁鋼極性與第一磁鋼相反，其特征在于，所述第一磁鋼和/或第二磁鋼的四邊通過設(shè)置有倒角的長(zhǎng)方體形狀的第三磁鋼無縫隙連接，所述第三磁鋼的磁化方向是指向N磁鐵或者背離S磁鐵。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所公開的磁鋼單元在現(xiàn)有技術(shù)的第一磁鋼和/或第二磁鋼的四邊設(shè)置帶有倒角的長(zhǎng)方體形狀的第三磁鋼，并且通過第三磁鋼的倒角設(shè)計(jì)使第一磁鋼與第二磁鋼相交處的第三磁鋼與第三磁鋼之間通過倒角無縫隙連接，從而磁鋼單元之間沒有縫隙，提高了磁鋼占積率；減小背面磁泄露。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還公開了一種磁鋼陣列，包括若干個(gè)如上文所述的磁鋼單元，所述磁鋼單元沿第一方向和第二方向按照海爾貝克陣列模式進(jìn)行周期性排布組成。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所公開的磁鋼陣列，包括若干個(gè)磁鋼單元，磁鋼單元按照海爾貝克陣列模式進(jìn)行周期性排布組成，所述海爾貝克陣列模式為第一磁鋼與第二磁鋼通過第三磁鋼無縫隙連接，提高了磁鋼占積率；減小背面磁泄露。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還公開了一種磁浮平面電機(jī)，包括多層線圈陣列，還包括如上文所述的磁鋼陣列；所述線圈陣列位于所述磁鋼陣列之上或之下，所述線圈陣列相對(duì)于所述磁鋼陣列運(yùn)動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步地，所述多層線圈陣列相對(duì)于所述磁鋼陣列成45度角交叉設(shè)置。
[0013]進(jìn)一步地，所述多層線圈陣列的層數(shù)至少為2層，且能相對(duì)于所述磁鋼陣列進(jìn)行六自由度運(yùn)動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步地，所述多層線圈陣列包括第一層線圈陣列及第二層線圈陣列。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一層線圈陣列與第二層線圈陣列貼合在一起。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一層線圈陣列與第二層線圈陣列分別包括四個(gè)線圈組，所述第一層線圈陣列的四個(gè)線圈組沿第一軸方向分布，所述第二層線圈陣列的四個(gè)線圈組沿第二軸方向分布，所述第一軸與第二軸交叉設(shè)置。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一層線圈陣列與第二層線圈陣列中的四個(gè)線圈組分別處于四個(gè)象限中，每一象限的第一、第二線圈陣列的線圈組分布方向呈交叉設(shè)置。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一層線圈陣列與第二層線圈陣列分別包括四個(gè)線圈組；所述第一層線圈陣列的兩個(gè)線圈組沿第一軸方向分布，另外兩個(gè)線圈組沿第二軸方向分布；所述第一層線圈陣列的兩個(gè)線圈組沿第一軸方向分布，另外兩個(gè)線圈組沿第二軸方向分布，所述第一軸與第二軸交叉設(shè)置。
[0019]進(jìn)一步地，所述第一層線圈陣列與第二層線圈陣列中的四個(gè)線圈組分別處于四個(gè)象限中，其中，一、三象限的第一、第二線圈陣列的線圈組分布方向呈交叉設(shè)置，二、四象限的第一、第二線圈陣列的線圈組分布方向平行。
[0020]進(jìn)一步地，所述第一層線圈陣列包括四個(gè)線圈組，第二線圈陣列包括兩個(gè)線圈組，所述第一層線圈陣列的四個(gè)線圈組沿第一軸方向分布，所述第二層線圈陣列的兩個(gè)線圈組沿第二軸方向分布，所述第一軸與第二軸交叉設(shè)置。
[0021]進(jìn)一步地，所述第一軸與第二軸呈90度交叉設(shè)置。
[0022]進(jìn)一步地，所述線圈組包括η個(gè)子線圈組，每個(gè)子線圈組包括三個(gè)線圈，η個(gè)子線圈串聯(lián)或并聯(lián)，其中，Ln為整數(shù)。
[0023]進(jìn)一步地，每個(gè)子線圈組的接線方式為:每個(gè)線圈有兩個(gè)出線端，三個(gè)線圈的一個(gè)出線端接三相電流，另一個(gè)出線端相互短接，作為三相電流的Y形連接點(diǎn)。
[0024]進(jìn)一步地，所述線圈是由多層導(dǎo)線串接而成，且所有層導(dǎo)線的繞線方向均相同。
[0025]進(jìn)一步地，所述線圈分為導(dǎo)體部分和非導(dǎo)體部分；導(dǎo)體部分的材料是銅，非導(dǎo)體部分的材料是玻纖環(huán)氧樹脂。
[0026]一種磁浮平面電機(jī)，包括磁鋼陣列，還包括多層線圈陣列，所述線圈陣列位于所述磁鋼陣列之上或之下，所述線圈陣列相對(duì)于所述磁鋼陣列運(yùn)動(dòng)，所述多層線圈陣