本技术提出一种抗磁场畸变的Halbach永磁阵列及光刻装置,属于光刻机技术与超精密测量技术领域,解决了光刻机运动台系统精度低和稳定性差的问题,Halbach永磁阵列包括:若干个阵列单元;每个阵列单元包括两个N级磁钢、两个S级磁钢、16个柔性充磁的六棱柱磁钢、24个六棱柱磁钢和12个长方体磁钢。本发明通过优化设计拓扑结构,采用新型柔性充磁方法,大幅修正现有磁钢阵列的谐波分量畸变、周期性扭曲畸变和峰值波动畸变,使得三种畸变情况都远优于现有磁钢阵列,且周期性畸变几乎完全消除,非扫描方向波动畸变分散程度大幅减小,总谐波畸变率最大可修正至优化前五分之一。
背景技术
工件台技术是光刻机的核心技术之一,其主要特点是要实现高速和高加、减速度的超精密运动控制。在单工件台系统的操作流程中,硅片的处理需要依次进行,从上片进行对准、调焦调平、曝光,直至下片,无疑会导致测量时间的耗费居高不下。集成电路制造厂商希望光刻机的产率不断提高,为此,ASML率先提出了双工件台技术,两工件台可以同步完成芯片制造中的不同步骤,其中一个工作台被占用进行曝光的时间段内,另一个工件台上可以完成上片、对准、调焦调平等操作。
双工件运动系统需要采用性能更优越,缺陷更少的平面磁悬浮永磁平面电机,该种电机具有结构多样、推力密度大、定位精度高、运行损耗小、低速稳定性好等特点,其性能在很大程度上取决于永磁阵列的结构设计。永磁阵列作为动圈式磁浮运动台的核心部件,其结构直接影响磁场分布、电磁力产生以及运动台的整体性能,因此,对动圈式磁浮运动台的永磁阵列进行结构设计与优化具有重要的理论意义和实际应用价值。
现阶段的Halbach永磁阵列多采用Frissen等人提出的结构,具有更高的气隙磁通密度,且降低了空气等非铁磁性介质所占空间,但是激发的空间磁场具有非常明显的磁场畸变现象,包括谐波分量畸变、周期性畸变和非扫描方向峰值畸变,这些畸变会增加磁场复杂度,提高后续动子控制的困难程度。
实现思路