[發明專利]平衡減震臺

有效

• 申請號: 200810037650.8
• 申請日: 2008-05-20
• 公開（公告）號: CN101290477A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 呂洋
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;F16F15/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及平衡減震領域，尤其關于一種平衡減震臺。

背景技術

傳統的光刻機工作臺大多采用多層的導軌技術，平臺的底部直接與減震系統連接。但是隨著硅片直徑從200mm增加到300mm，產率要求的提高以及線寬和套刻精度的要求越來越高，直接帶來的影響是工件臺運動行程的增加，運動速度的提高，和更高精度的要求，這樣，對減震系統的要求也越來越高。但是，要提高減震系統的能力成本較高，同時難度也較大。因此，用于抵消應力的平衡塊技術也隨之發展起來了。平衡塊技術就是利用動量守恒原理：將電機的定子安裝在質量較大的平衡塊上，動子與平衡塊分別用氣浮軸承支撐；在動子與定子的相互作用下，它們便分別向相反的方向運動。

現有的平衡塊平衡技術分為單層主動控制和雙層被動控制。對于單層主動控制，特點是運用多個電機平衡工件臺運動產生的作用力X，Y和Rz。當工件臺向一個方向運動時，對應的平衡電機向反方向運動，抵消工件臺運動產生的作用力。同時通過幾個平衡電機的組合運動，消除Rz方向的扭矩。這種方式結構比較簡單，但是所使用的電機較多，同時控制算法復雜。

對于雙層被動控制，特點是上層的平衡塊來抵消X方向的反作用力，下層的平衡塊抵消Y和Rz方向的反作用力。同時使用矯正結構來對底層的平衡塊進行Rz方向的矯正。該方法控制上比單層主動結構簡單，但是結構復雜，同時，矯正結構的電機固定在基座上，運動的時候也會將反作用力傳遞給基座，沒有實現完全的減震。

發明內容

為滿足大移動量工作臺的平衡減震需求，本發明提供了一種平衡減震臺，包括基礎框架、輔助平衡塊、主平衡塊、平面平衡機構、工作臺以及兩連桿矯正機構；

所述輔助平衡塊一端面通過氣浮軸承連接在基礎框架上，另一端面與主平衡塊通過氣浮軸承連接；所述兩連桿矯正機構包括兩個連桿、兩個力矩電機以及固定基座，兩力矩電機之間通過一個連桿連接，一個力矩電機上設置固定基座用以固定輔助平衡塊，另一力矩電機通過另一個連桿連接主平衡塊；所述平面平衡機構設置在主平衡塊上，并連接工作臺。

平面平衡機構包括X向直線電機、Y向直線電機、X向導軌、Y向導軌、以及Y向氣浮軸承；所述Y向直線電機和Y向導軌固定在主平衡塊上；Y向氣浮軸承在Y向導軌上滑動，并且與X向導軌連接；X向直線電機固定在X向導軌上；工作臺由X向直線電機驅動，并通過氣浮軸承與X向導軌相連。

本發明所述的平衡減震臺是一種主輔雙層被動技術，上層平衡塊作為主平衡塊，用于平衡工件臺運動產生的作用力X，Y和Rz。底層的平衡塊只是作為一個輔助的部分，在整個運動過程中只使用兩個電機，結構簡單，并且實現了完全的減震隔離。

附圖說明

圖1為本發明所述平衡減震平臺的前視圖；

圖2為本發明所述平衡減震平臺的俯視圖；

圖3為本發明所述兩連桿矯正機構的結構圖；

具體實施方式

下面通過說明書附圖，詳細闡述本發明的一個具體實施例：

平衡塊的設計是利用質心守恒定律：相互作用的兩個物體，作用力總是等于反作用。如果電機的直接固定在靜止的底座上，那么當電機在運動過程中，所有的反作用力全部作用在靜止的基座上，如果電機固定在可以運動的基座上，那么反作用力使基座朝電機的反方向運動，平衡塊運動距離根據下面公式確定：

Sb＝-Ss*Ms/Mb

其中：

Sb是平衡塊的運動距離；

Ss是電機的運動距離；

Ms是電機動子和負載的質量；

Mb是平衡塊的質量。

本平衡技術在以前的基礎上，將平衡塊分為主輔兩個部分。上層平衡塊作為主平衡塊，用于平衡工件臺運動產生的作用力X，Y和Rz。底層的平衡塊只是作為一個輔助的部分，用于矯正上層平衡塊產生的Rz方向的位移誤差。

如說明書附圖所示：

當Y向氣浮軸承8處于Y向導軌7中間的時候，如果工件臺10向X正方向運動，主平衡塊就向X負方向運動相應的距離。同理，當工件臺處于X向導軌9中間的時候。Y向電機向Y正方向運動時，主平衡塊就向Y負方向運動相應的距離。在這兩種情況下，都沒有轉矩的產生，所以主平衡塊只是做直線運動，不會發生轉動。此時，輔助平衡塊3與主平衡塊5一起做跟隨運動。兩連桿矯正機構12處于保持狀態，讓輔助平衡塊和主平衡塊保持一致的運動。

當Y向氣浮軸承8不處于Y向導軌7中間的時候，如果工件臺10向X正方向運動，主平衡塊就向X負方向運動相應的距離，同時，由于偏心帶來了一個扭矩

τ＝F*L

F為電機的反作用力

L為偏心的距離