專利名稱：一種用于微動臺重力補(bǔ)償?shù)呢?fù)剛度系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻機(jī)掩膜臺系統(tǒng)，特別涉及微動臺動子的重力平衡系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻機(jī)中，屬于半導(dǎo)體制造裝備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在很多工業(yè)設(shè)備中，需要驅(qū)動工件或工件臺進(jìn)行多自由度運(yùn)動，并對其進(jìn)行精確定位，例如光刻機(jī)中的硅片臺、掩模臺等設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)多自由度運(yùn)動及其精確定位，如果直接使用驅(qū)動電機(jī)來提供支承，就會使得驅(qū)動電機(jī)負(fù)載增加，造成電機(jī)發(fā)熱增大。在很多超精密工作臺中，電機(jī)發(fā)熱過大，就會影響環(huán)境溫度，造成非接觸式測量誤差，最終影響定位精度。采用重力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)可減少驅(qū)動電機(jī)的負(fù)載，從而減少電機(jī)發(fā)熱。通常采用的永磁非接觸式的重力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、零組件表面無需精密加工、適用于真空環(huán)境中應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。但對于非接觸式永磁重力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，需要固定部分和支承部分之間沿軸線方向具有較小的剛度和較大的承載力。隨著磁浮工件臺的發(fā)展，磁浮工件臺大行程運(yùn)動臺含有大的halbach磁鋼陣列，產(chǎn)生強(qiáng)磁場，會對工作狀態(tài)的微動臺動子的重力平衡效果產(chǎn)生較大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)剛度系統(tǒng)的重力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，其動子與定子之間的重力支撐力沿軸線方向的剛度接近為零，并具有較大承載力，同時結(jié)構(gòu)簡單，便于加工和維護(hù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于微動臺重力補(bǔ)償?shù)呢?fù)剛度系統(tǒng)，其特征在于:所述的負(fù)剛度系統(tǒng)包括至少三組準(zhǔn)-零剛度單元；所述 的 每一組準(zhǔn)-零剛度單元由一對負(fù)剛度彈簧與一個正剛度彈簧組合而成，所述的一個正剛度彈簧豎直布置，所述的一對負(fù)剛度彈簧傾斜并對稱布置在正剛度彈簧的兩側(cè)，所述的負(fù)剛度彈簧和正剛度彈簧的上端連接在一起，并與微動臺動子底面固定，所述的負(fù)剛度彈簧和所述的正剛度彈簧3的下端分別連接在基座上；設(shè)穩(wěn)定的準(zhǔn)-零剛度點(diǎn)的每一個負(fù)剛度彈簧和水平位置之間的初始夾角的銳角，即負(fù)剛度彈簧的初始傾角Θ C1，都對應(yīng)著一個特定的準(zhǔn)零剛度點(diǎn)的負(fù)彈簧與正彈簧剛度比，用α QZS表示；
權(quán)利要求
1.一種用于微動臺重力補(bǔ)償?shù)呢?fù)剛度系統(tǒng)，其特征在于:所述的負(fù)剛度系統(tǒng)包括至少三組準(zhǔn)-零剛度單元；所述的每一組準(zhǔn)-零剛度單元由一對負(fù)剛度彈簧(2)與一個正剛度彈簧(3)組合而成，所述的一個正剛度彈簧(3)豎直布置，所述的一對負(fù)剛度彈簧(2)傾斜并對稱布置在正剛度彈簧(3)的兩側(cè)，所述的負(fù)剛度彈簧(2)和正剛度彈簧(3)的上端連接在一起，并與微動臺動子(I)底面固定，所述的負(fù)剛度彈簧(2)和所述的正剛度彈簧(3)的下端分別連接在基座(4)上； 設(shè)穩(wěn)定的準(zhǔn)-零剛度點(diǎn)的每一個負(fù)剛度彈簧和水平位置之間的初始夾角的銳角，即負(fù)剛度彈簧的初始傾角Qtl，都對應(yīng)著一個特定的準(zhǔn)零剛度點(diǎn)的負(fù)彈簧與正彈簧剛度比，用Q QZS表不；
2.按照權(quán)利要求1所述的一種用于微動臺重力補(bǔ)償?shù)呢?fù)剛度系統(tǒng)，其特征在于:采用三組所述的準(zhǔn)-零剛度單元的負(fù)剛度系統(tǒng)，按照三角形布置；采用四組所述的準(zhǔn)-零剛度單元的負(fù)剛度系統(tǒng)，按照矩形來布置。
全文摘要
一種用于微動臺重力補(bǔ)償?shù)呢?fù)剛度系統(tǒng)，主要用于光刻機(jī)承片臺微動臺系統(tǒng)中。該負(fù)剛度系統(tǒng)包括至少三組準(zhǔn)-零剛度單元。每一組準(zhǔn)-零剛度單元由一對負(fù)剛度彈簧與一個正剛度彈簧組合而成，正剛度彈簧豎直布置，一對負(fù)剛度彈簧傾斜并對稱布置在正剛度彈簧的兩側(cè)，負(fù)剛度彈簧和正剛度彈簧的上端連接在一起，并與微動臺動子底面固定，負(fù)剛度彈簧和正剛度彈簧的下端分別連接在基座上。本發(fā)明所述重力補(bǔ)償?shù)呢?fù)剛度系統(tǒng)大大降低在重力作用方向上的系統(tǒng)剛度，又可以避免采用永磁體作為重力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的磁路對所在環(huán)境周圍元器件的影響，同時提高承載能力。
文檔編號G03F7/20GK103116249SQ20121053778
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者朱煜, 張鳴, 劉召, 成榮, 王婧, 田麗, 徐登峰, 楊開明, 胡金春, 尹文生, 穆海華, 劉昊, 胡楚雄 申請人:清華大學(xué)