[發(fā)明專利]氣浮結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010508116.8
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN102444670A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王茜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣浮結(jié)構(gòu)，且特別涉及一種位置可調(diào)整的氣浮結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)氣浮結(jié)構(gòu)由導(dǎo)軌(guide)及滑塊(slider)組成。導(dǎo)軌材料為花崗石或合金材料，滑塊材料為不銹鋼、鋁合金或陶瓷，滑塊上開有氣道及節(jié)流孔。氣源內(nèi)氣體經(jīng)管路、氣道及節(jié)流孔注入導(dǎo)軌與滑塊間隙內(nèi)，實現(xiàn)潤滑，使滑塊與導(dǎo)軌間可進行相對運動。這種組合結(jié)構(gòu)中，滑塊與導(dǎo)軌配合面即氣浮面，由于氣浮面加工精度要求較高，滑塊與導(dǎo)軌配合面需在較大的面積范圍內(nèi)達到較高的平面度(0.5um-2um)及粗糙度(0.2um-0.4um)加工要求。近年來，為降低加工及裝配難度，減小加工成本，氣浮結(jié)構(gòu)多采用導(dǎo)軌、滑塊及氣浮塊(air_pad)配合的形式，氣浮塊材料多采用不銹鋼、鋁合金或陶瓷，在氣浮塊，而非滑塊上加工氣浮面、節(jié)流孔及氣道，氣浮塊裝于滑塊上，實現(xiàn)滑塊與導(dǎo)軌間的相對運動。

氣浮結(jié)構(gòu)是超精密測量與加工系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于納米技術(shù)、先進光學(xué)器件及集成電路等領(lǐng)域，它具有清潔、無摩擦等優(yōu)點。超大規(guī)模集成電路光刻中，承載硅片的運動臺，X、Y向長行程多采用氣浮結(jié)構(gòu)實現(xiàn)運動部件與導(dǎo)軌間的零摩擦運動。光刻工藝的高精度要求氣浮結(jié)構(gòu)具有垂向及側(cè)向高剛度。傳統(tǒng)氣浮結(jié)構(gòu)側(cè)向采用單側(cè)或雙側(cè)氣浮。

側(cè)向帶有單側(cè)氣浮的導(dǎo)軌，為保證氣浮塊正常工作，通過設(shè)置真空塊或永磁鐵為氣浮塊提供預(yù)緊力，真空塊及永磁鐵可提供的預(yù)緊力與真空塊及永磁鐵的面積有關(guān)，當導(dǎo)軌尺寸一定時，真空塊及永磁鐵面積受限，無法提供大預(yù)緊力，氣浮剛度的提高受到制約。

側(cè)向帶有雙側(cè)氣浮的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌兩側(cè)的氣浮力互為預(yù)緊力，相比單側(cè)氣浮的導(dǎo)軌側(cè)向氣浮剛度大幅度提高，氣浮塊與滑塊間采用螺紋連接或球鉸連接。側(cè)向氣浮塊與滑塊間采用螺紋連接的氣浮結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌側(cè)向氣膜厚度由加工及裝配所決定，裝配完成后氣膜厚度不可調(diào)。要求導(dǎo)軌兩側(cè)具有良好的平行度、各側(cè)具有較好的平面度及粗糙度，加工及裝配難度大，成本高。側(cè)向氣浮塊與滑塊間采用球鉸連接的氣浮結(jié)構(gòu)，氣膜厚度可調(diào)，但由于球鉸結(jié)構(gòu)剛度較小，對氣浮剛度產(chǎn)生約50％的衰減。

美國專利號US5382095提出了一種帶有一個運動部件和一個多孔質(zhì)墊的空氣靜壓軸承，這種軸承可抑制導(dǎo)軌的自激振動。

美國專利US7275627提供了三方面內(nèi)容，包括一種具有良好隔振效果的主動減振設(shè)備、一種控制方法及一種帶有主動減振設(shè)備的曝光設(shè)備。

中國發(fā)明專利“氣浮XY兩坐標平面運動臺”(申請?zhí)枺?00410017014.0，丁漢、李運堂)提出了一種氣浮XY兩坐標運動平臺，通過氣浮結(jié)構(gòu)將疊放的XY運動平臺相連接，XY方向由兩個直線電機分別驅(qū)動，系統(tǒng)的電機定子都固定在機座上，顯著減少系統(tǒng)得運動慣量，相對運動的部件用氣浮結(jié)構(gòu)相連，系統(tǒng)無摩擦。

以上三篇專利所述氣浮結(jié)構(gòu)側(cè)向均為雙側(cè)氣浮，氣浮塊與滑塊間采用螺紋連接，加工及裝配難度大，成本高，且裝配完成后氣膜厚度不可調(diào)節(jié)，易造成氣浮結(jié)構(gòu)實際剛度遠小于設(shè)計剛度，使運動臺模態(tài)受限，影響整個運動臺的控制精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種多側(cè)預(yù)載，氣膜厚度可調(diào)的氣浮結(jié)構(gòu)，提高氣浮剛度及運動臺控制精度。

為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種氣浮結(jié)構(gòu)，包括：

基座；

第一導(dǎo)軌，固定安裝在基座上；

第二導(dǎo)軌，與第一導(dǎo)軌相互平行，并固定安裝在基座上；

龍門滑塊，滑動地安裝在第一導(dǎo)軌上，

L形滑塊，滑動地安裝在第二導(dǎo)軌上；以及

橫梁，連接龍門滑塊和L形滑塊；

龍門滑塊與第一導(dǎo)軌之間、L形滑塊與第二導(dǎo)軌之間均設(shè)有氣浮塊和真空塊；

通過橫梁傳遞龍門滑塊對第一導(dǎo)軌施加垂直于第一導(dǎo)軌的力和L形滑塊對第二導(dǎo)軌施加垂直于第二導(dǎo)軌的力。

進一步說，龍門滑塊包括：

第一氣浮塊；

第一真空塊，與第一氣浮塊均設(shè)置在龍門滑塊的第三側(cè)上，用以提供垂向的氣浮力和真空吸力，以保持龍門滑塊懸浮在第一導(dǎo)軌上；

第三氣浮塊，設(shè)置在龍門滑塊的第一側(cè)上；以及

第四氣浮塊，設(shè)置在龍門滑塊的第二側(cè)上，第一側(cè)和第二側(cè)位置相對，第四氣浮塊與第三氣浮塊所施加的氣浮力方向相反。

進一步說，L形滑塊包括：

第二氣浮塊；

第二真空塊，與第二氣浮塊均設(shè)置在L形滑塊的第五側(cè)上，用以提供垂向的氣浮力和真空吸力，以保持L形滑塊懸浮在第二導(dǎo)軌上；以及