一种电子束曝光机的工件台系统的制作方法

本发明涉及电子束曝光，具体涉及一种电子束曝光机内部的超精密工件台系统。

背景技术：

1、电子束曝光机主要应用于微纳米加工领域。一方面电子束曝光可以在计算机控制下直接产生所要求的图形，且修改容易，制作周期短，因此被广泛应用于光掩膜、x射线掩膜的制作，它已成为微电子产业制作掩膜版的主要手段。另一方面，电子束曝光系统利用标记检测技术可以达到极高的套刻精度，因此可进行晶片上的直接描画，即无需掩膜版直接在晶片上制造器件。所以，它被用于新器件、新集成电路的研制和小批量器件和集成电路的生产。

2、电子束曝光的最大特点是其分辨率极高，它的图形拼接精度主要取决于束工件台的精度及稳定性，其中精度及稳定性的关键是定位精度和十字平台的正交性。

3、正交性越好，定位精度越高，曝光图形的拼接误差就越小，图形精度也就越高。由此可见，高的正交性和好的定位精度是大场曝光指标的关键。一套好的工件台系统可以保证电子束曝光机在大场曝光中良好的拼接精度。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、操作简单、运动精度高的电子束曝光机的工件台系统。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种电子束曝光机的工件台系统，包括：调节支座、安装底板、导轨、传动组件、连接板和运动顶板，所述运动顶板用于承载工件；多个所述调节支座均布在安装底板底部，所述传动组件包括x轴传动组件和y轴转动组件，所述x轴传动组件安装在安装底板上，x轴传动组件的输出端与连接板连接，y轴转动组件安装在连接板上，y轴转动组件的输出端与运动顶板连接；所述连接板的底部设有x轴基准槽，连接板的顶部设有y轴基准槽，所述导轨包括x轴导轨和y轴导轨，所述x轴导轨安装在安装底板上，并与x轴基准槽滑动配合，所述y轴导轨安装在运动顶板上，并与y轴基准槽滑动配合；在x轴传动组件的驱动下，连接板带动运动顶板在安装底板上沿着x轴方向上移动，在y轴转动组件的驱动下，运动顶板在连接板上沿着y轴方向上移动。

4、作为本发明的进一步改进，所述安装底板上设有光栅尺测量组件，以用于测量连接板和运动顶板的位移，并将位置信号反馈至外置的控制系。

5、作为本发明的进一步改进，所述安装底板上设有辅助组件，以用于线缆和拖链的支撑。

6、作为本发明的进一步改进，所述x轴基准槽两两平行设置在连接板的底部，所述y轴基准槽两两平行设置在连接板的顶部，x轴基准槽与y轴基准槽呈十字交叉状布置。

7、作为本发明的进一步改进，两两平行设置的基准槽之间，平行度误差小于5μm；连接板底部和顶部的基准槽的平行度误差小于3μm。

8、作为本发明的进一步改进，所述调节支座包括：安装底座、安装滑块、调节螺母和中心锁紧螺钉；所述调节螺母底部与安装底座顶部进行螺纹配合，以用于调节工作台系统的水平高度和平面度；所述安装滑块顶部与安装底板连接，安装滑块底部与调节螺母顶部通过弧形凹槽进行配合，以实现安装底板具备偏摆角度；所述安装滑块与安装底座通过中心锁紧螺钉连接固定。

9、作为本发明的进一步改进，所述调节支座还包括：锁紧螺母、底座锁紧螺钉和滑块锁紧螺钉；所述锁紧螺母位于调节螺母与安装底座之间，用于锁紧调节螺母；所述底座锁紧螺钉位于安装底座底部，用于锁紧安装底座；所述滑块锁紧螺钉位于安装滑块顶部，用于实现安装滑块与安装底板锁紧固定。

10、作为本发明的进一步改进，所述x轴传动组件和y轴转动组件具有相同的结构设置；所述x轴传动组件包括驱动电机、联轴器、成组角接触轴承、滚珠丝杆组件、深沟球轴承、轴承座固定组件、丝杆滑块和支撑轴承座；所述滚珠丝杆组件的一端延伸至轴承座固定组件内，并通过联轴器与驱动电机的输出端连接，轴承座固定组件与滚珠丝杆组件的连接处设有成组角接触轴承；所述滚珠丝杆组件的另一端通过深沟球轴承与支撑轴承座连接，所述轴承座固定组件和支撑轴承座均固定在安装底板上；所述丝杆滑块滑动设置在滚珠丝杆组件上，并与连接板的底部连接。

11、作为本发明的进一步改进，所述x轴传动组件还包括密封壳体和差抽组件；所述密封壳体与轴承座固定组件连接固定，驱动电机密封设置在密封壳体中，密封壳体内填充惰性气体；所述密封壳体上设有多个差抽组件，所述差抽组件用于降低密封壳体内外的压差。

12、作为本发明的进一步改进，所述运动顶板上设有屏蔽层，以实现磁性屏蔽。

13、与现有技术相比，本发明的优点在于：

14、1、本发明的电子束曝光机的工件台系统，通过调节支座、安装底板、导轨、传动组件、连接板和用于承载工件的运动顶板组成了工件台系统的主体结构，具有结构紧凑、拆装便捷的特点；具体地，在安装底板底部均布了多个调节支座，利用调节支座实现了工件台系统的水平高度和平面度调整，提高了工件台系统的支撑平稳性；进一步地，传动组件包括了x轴传动组件和y轴转动组件，x轴传动组件安装在安装底板上，其输出端与连接板连接，y轴转动组件安装在连接板上，其输出端与运动顶板连接；与此同时，连接板的底部和顶部分别设有x轴基准槽和y轴基准槽，导轨包括了x轴导轨和y轴导轨，x轴导轨安装在安装底板上，并与x轴基准槽滑动配合，y轴导轨安装在运动顶板上，并与y轴基准槽滑动配合；利用x轴传动组件的驱动，连接板带动运动顶板在安装底板上沿着x轴方向上移动，利用y轴转动组件的驱动，运动顶板在连接板上沿着y轴方向上移动，通过基准槽与导轨进行配合的形式，实现了2μm的定位精度，1μm的重复定位精度，200行程范围内，1角秒的正交性，很好地满足了曝光机大场曝光的拼接精度需求。

15、2、本发明的电子束曝光机的工件台系统，通过将双v交叉滚子导轨固定在十字交叉结构的连接板上，具有支撑长度长、运行刚度高、稳定性好等优点，而且对外界的振动激励抑制性好；与此同时，采用四根导轨的基准槽集中在连接板这一个零件上，这四个基准槽采用一次装夹加工，可以很好的保证及形位公差，及相对位置，保证连接板与运动顶板上下两层平台的正交性，确保了连接板和运动顶板位移的精准度，消除了重复装夹带来的误差。

16、3、本发明的电子束曝光机的工件台系统，通过采用激光光栅尺测量组件对连接板和运动顶板组成的运动平台进行预先补偿，使之成为系统的固有属性，后期运行无需再进行补偿；本发明的工件台系统结构组成简单、尺寸小巧，可方便安装在曝光腔内，节省了曝光腔的尺寸。

技术特征：

1.一种电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，包括：调节支座(1)、安装底板(2)、导轨(3)、传动组件(4)、连接板(5)和运动顶板(6)，所述运动顶板(6)用于承载工件；多个所述调节支座(1)均布在安装底板(2)底部，所述传动组件(4)包括x轴传动组件(401)和y轴转动组件(402)，所述x轴传动组件(401)安装在安装底板(2)上，x轴传动组件(401)的输出端与连接板(5)连接，y轴转动组件(402)安装在连接板(5)上，y轴转动组件(402)的输出端与运动顶板(6)连接；所述连接板(5)的底部设有x轴基准槽(51)，连接板(5)的顶部设有y轴基准槽(52)，所述导轨(3)包括x轴导轨(31)和y轴导轨(32)，所述x轴导轨(31)安装在安装底板(2)上，并与x轴基准槽(51)滑动配合，所述y轴导轨(32)安装在运动顶板(6)上，并与y轴基准槽(52)滑动配合；在x轴传动组件(401)的驱动下，连接板(5)带动运动顶板(6)在安装底板(2)上沿着x轴方向上移动，在y轴转动组件(402)的驱动下，运动顶板(6)在连接板(5)上沿着y轴方向上移动。

2.根据权利要求1所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述安装底板(2)上设有光栅尺测量组件(7)，以用于测量连接板(5)和运动顶板(6)的位移，并将位置信号反馈至外置的控制系。

3.根据权利要求2所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述安装底板(2)上设有辅助组件(8)，以用于线缆和拖链的支撑。

4.根据权利要求3所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述x轴基准槽(51)两两平行设置在连接板(5)的底部，所述y轴基准槽(52)两两平行设置在连接板(5)的顶部，x轴基准槽(51)与y轴基准槽(52)呈十字交叉状布置。

5.根据权利要求4所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，两两平行设置的基准槽之间，平行度误差小于5μm；连接板(5)底部和顶部的基准槽的平行度误差小于3μm。

6.根据权利要求3所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述调节支座(1)包括：安装底座(11)、安装滑块(13)、调节螺母(14)和中心锁紧螺钉(17)；所述调节螺母(14)底部与安装底座(11)顶部进行螺纹配合，以用于调节工作台系统的水平高度和平面度；所述安装滑块(13)顶部与安装底板(2)连接，安装滑块(13)底部与调节螺母(14)顶部通过弧形凹槽进行配合，以实现安装底板(2)具备偏摆角度；所述安装滑块(13)与安装底座(11)通过中心锁紧螺钉(17)连接固定。

7.根据权利要求6所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述调节支座(1)还包括：锁紧螺母(12)、底座锁紧螺钉(15)和滑块锁紧螺钉(16)；所述锁紧螺母(12)位于调节螺母(14)与安装底座(11)之间，用于锁紧调节螺母(14)；所述底座锁紧螺钉(15)位于安装底座(11)底部，用于锁紧安装底座(11)；所述滑块锁紧螺钉(16)位于安装滑块(13)顶部，用于实现安装滑块(13)与安装底板(2)锁紧固定。

8.根据权利要求6所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述x轴传动组件(401)和y轴转动组件(402)具有相同的结构设置；所述x轴传动组件(401)包括驱动电机(41)、联轴器(42)、成组角接触轴承(43)、滚珠丝杆组件(44)、深沟球轴承(45)、轴承座固定组件(48)、丝杆滑块(49)和支撑轴承座(410)；所述滚珠丝杆组件(44)的一端延伸至轴承座固定组件(48)内，并通过联轴器(42)与驱动电机(41)的输出端连接，轴承座固定组件(48)与滚珠丝杆组件(44)的连接处设有成组角接触轴承(43)；所述滚珠丝杆组件(44)的另一端通过深沟球轴承(45)与支撑轴承座(410)连接，所述轴承座固定组件(48)和支撑轴承座(410)均固定在安装底板(2)上；所述丝杆滑块(49)滑动设置在滚珠丝杆组件(44)上，并与连接板(5)的底部连接。

9.根据权利要求8所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述x轴传动组件(401)还包括密封壳体(46)和差抽组件(47)；所述密封壳体(46)与轴承座固定组件(48)连接固定，驱动电机(41)密封设置在密封壳体(46)中，密封壳体(46)内填充惰性气体；所述密封壳体(46)上设有多个差抽组件(47)，所述差抽组件(47)用于降低密封壳体(46)内外的压差。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的电子束曝光机的工件台系统，其特征在于，所述运动顶板(6)上设有屏蔽层(9)，以实现磁性屏蔽。

技术总结本发明公开了一种电子束曝光机的工件台系统，多个调节支座均布在安装底板底部，传动组件包括X轴传动组件和Y轴转动组件，X轴传动组件安装在安装底板上，其输出端与连接板连接，Y轴转动组件安装在连接板上，其输出端与用于承载工件的运动顶板连接；连接板的底部设有X轴基准槽，连接板的顶部设有Y轴基准槽，导轨包括X轴导轨和Y轴导轨，X轴导轨安装在安装底板上，并与X轴基准槽滑动配合，Y轴导轨安装在运动顶板上，并与Y轴基准槽滑动配合；在X轴传动组件的驱动下，连接板带动运动顶板在安装底板上沿着X轴方向上移动，在Y轴转动组件的驱动下，运动顶板在连接板上沿着Y轴方向上移动。本发明具有结构紧凑、操作简单、运动精度高等优点。技术研发人员：刘千伍,叶文龙,陈李松,张超,范江华受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/10