单自由度运动平台及工件台的制作方法

    专利2026-02-15  17


    本技术涉及光刻机,具体而言,涉及一种单自由度运动平台及工件台。


    背景技术:

    1、芯片是当今现代生活的基础,从电脑到汽车、手机,只要涉及到人机互动的设备都需要芯片。光刻机是生产芯片的核心设备,光刻机的精度决定芯片的制程,工件台是光刻机的核心组成部分,工件台具有单自由度运动平台,其精度对光刻机的精度有较大的影响。

    2、现有的单自由度运动平台与机械导轨配合,沿机械导轨运动,由于导轨本身特性的限制,难以承受高速运动工况,导致运行速度难以提升;此外,导轨要使用润滑油来维护,这就无形当中给环境带来一定污染。

    3、综上,如何克服现有的单自由度运动平台的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、本实用新型的目的在于提供一种单自由度运动平台及工件台,以缓解现有技术中的单自由度运动平台存在的运行速度难以提升及易造成环境污染的技术问题。

    2、本实用新型提供的单自由度运动平台,其包括平台本体、直线电机、气浮轴承和磁预载。

    3、所述直线电机、所述气浮轴承和所述磁预载均安装于所述平台本体,所述直线电机用于驱动所述平台本体沿导向梁的导向面朝第一方向移动,并用于吸附所述导向梁;所述气浮轴承用于支撑所述导向梁,所述磁预载用于吸附所述导向梁。

    4、所述直线电机、所述磁预载与所述气浮轴承配合,用于平衡所述平台本体的转矩以及在第二方向和第三方向的受力,所述第二方向与所述第三方向成夹角设置,且所述第二方向和所述第三方向均与所述第一方向垂直。

    5、优选地,作为一种可实施方式,所述平台本体具有垂直于所述第二方向的第一面,所述气浮轴承包括第一气浮轴承,所述磁预载包括第一磁预载。

    6、所述第一气浮轴承和所述第一磁预载均安装于所述平台本体的第一面,所述第一气浮轴承与所述第一磁预载配合,用于平衡所述平台本体在所述第二方向的受力和转矩。

    7、优选地,作为一种可实施方式,所述第一气浮轴承为两组,且相对于第一轴线对称设置;所述第一磁预载为两组,且相对于第二轴线对称设置;两组所述第一气浮轴承的中心均与所述第二轴线重合,两组所述第一磁预载的中心均与所述第一轴线重合,任一所述第一气浮轴承的支撑力与任一所述第一磁预载的吸附力相等。

    8、优选地,作为一种可实施方式,所述第一轴线平行于所述第三方向,所述第二轴线平行于所述第一方向。

    9、优选地,作为一种可实施方式,所述平台本体具有垂直于所述第三方向的第二面,所述气浮轴承包括第二气浮轴承,所述磁预载包括第二磁预载。

    10、所述第二气浮轴承、所述第二磁预载和所述直线电机均安装于所述平台本体的第二面,所述第二气浮轴承、所述第二磁预载与所述直线电机配合,用于平衡所述平台本体在所述第三方向的受力和转矩。

    11、优选地,作为一种可实施方式,所述直线电机的中心与所述单自由度运动平台的重心位于同一垂直于所述第一方向的平面上,且所述直线电机的中心位于所述单自由度运动平台的重心的远离所述第一面的一侧。

    12、优选地,作为一种可实施方式,所述第二气浮轴承包括第二气浮轴承a和第二气浮轴承b,所述第二气浮轴承a位于所述直线电机的靠近所述第一面的一侧,所述第二气浮轴承b位于所述直线电机的远离所述第一面的一侧;所述第二磁预载包括第二磁预载a和第二磁预载b,所述第二磁预载a位于两组所述第二气浮轴承a之间,所述第二磁预载b位于所述直线电机的沿所述第一方向相对的两侧。

    13、优选地,作为一种可实施方式,所述第二气浮轴承a为两组,且相对第三轴线对称设置;所述第二气浮轴承b为两组,且相对所述第三轴线对称设置;所述第二磁预载a的中心与所述第三轴线重合;所述第二磁预载b为两组,且相对所述第三轴线对称设置。

    14、两组所述第二气浮轴承a的支撑力相等,两组所述第二气浮轴承b的支撑力相等,两组所述第二磁预载b的支撑力相等,所述第三轴线与所述单自由度运动平台的重心位于同一垂直于所述第一方向的平面。

    15、优选地,作为一种可实施方式,所述气浮轴承和所述磁预载均与所述平台本体可拆卸连接。

    16、相应地,本实用新型还提供了一种工件台,其包括导向梁和上述单自由度运动平台,所述气浮轴承和所述磁预载均位于所述导向梁的导向面与所述平台本体之间,且所述气浮轴承和所述磁预载均与所述导向梁的导向面之间存在气隙。

    17、与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:

    18、在平台本体上同时安装气浮轴承和磁预载,其中,气浮轴承能够与导向梁形成支撑力,磁预载能够与导向梁形成吸附力,如此,气浮轴承和磁预载便能够与直线电机相互配合,平衡平台本体的转矩以及在第二方向和第三方向的受力,使得平台本体在第二方向和第三方向的自由度能够被约束,从而,平台本体不易发生沿第二方向和第三方向的移动,也不易发生转动;因第二方向与第三方向成夹角,且第二方向与第三方向均与第一方向垂直,故在直流电机、气浮轴承和磁预载的约束下,平台本体只能沿第一方向平移,如此,便可满足平台本体的单自由度要求,直线电机可平稳驱动平台本体沿第一方向移动。

    19、需要说明的是,直线电机、气浮组件和磁预载为非接触约束结构,从而,在平台本体沿第一方向移动时,运动平台与导向梁之间无需接触,不但可承受高速运动工况,便于提升运行速度;而且导向梁也无需润滑油维护,减小了给环境带来的污染。

    20、本实用新型提供的工件台,因包括上述单自由度运动平台,故具有上述单自由度运动平台的所有优点,不但可承受高速运动工况,便于提升运行速度;而且导向梁也无需润滑油维护,减小了给环境带来的污染。



    技术特征:

    1.一种单自由度运动平台,其特征在于,包括平台本体(1)、直线电机(2)、气浮轴承和磁预载;

    2.根据权利要求1所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述平台本体(1)具有垂直于所述第二方向的第一面,所述气浮轴承包括第一气浮轴承(3),所述磁预载包括第一磁预载(6);

    3.根据权利要求2所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述第一气浮轴承(3)为两组,且相对于第一轴线对称设置;所述第一磁预载(6)为两组,且相对于第二轴线对称设置;

    4.根据权利要求3所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述第一轴线平行于所述第三方向,所述第二轴线平行于所述第一方向。

    5.根据权利要求2所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述平台本体(1)具有垂直于所述第三方向的第二面,所述气浮轴承包括第二气浮轴承,所述磁预载包括第二磁预载;

    6.根据权利要求5所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述直线电机(2)的中心与所述单自由度运动平台的重心位于同一垂直于所述第一方向的平面上,且所述直线电机(2)的中心位于所述单自由度运动平台的重心的远离所述第一面的一侧。

    7.根据权利要求6所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述第二气浮轴承包括第二气浮轴承a(4)和第二气浮轴承b(5),所述第二气浮轴承a(4)位于所述直线电机(2)的靠近所述第一面的一侧,所述第二气浮轴承b位于所述直线电机(2)的远离所述第一面的一侧;所述第二磁预载包括第二磁预载a(7)和第二磁预载b(8),所述第二磁预载a(7)位于两组所述第二气浮轴承a(4)之间,所述第二磁预载b(8)位于所述直线电机(2)的沿所述第一方向相对的两侧。

    8.根据权利要求7所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述第二气浮轴承a(4)为两组,且相对第三轴线对称设置;所述第二气浮轴承b(5)为两组,且相对所述第三轴线对称设置;所述第二磁预载a(7)的中心与所述第三轴线重合;所述第二磁预载b(8)为两组,且相对所述第三轴线对称设置;

    9.根据权利要求1-8任一项所述的单自由度运动平台,其特征在于,所述气浮轴承和所述磁预载均与所述平台本体(1)可拆卸连接。

    10.一种工件台,其特征在于,包括导向梁和权利要求1-9任一项所述的单自由度运动平台,所述气浮轴承和所述磁预载均位于所述导向梁(9)的导向面与所述平台本体(1)之间,且所述气浮轴承和所述磁预载均与所述导向梁(9)的导向面之间存在气隙。


    技术总结
    本技术涉及光刻机技术领域,具体而言,涉及一种单自由度运动平台及工件台。单自由度运动平台包括平台本体、直线电机、气浮轴承和磁预载;直线电机、气浮轴承和磁预载均安装于平台本体,直线电机用于驱动平台本体沿导向梁的导向面朝第一方向移动,并用于吸附导向梁;气浮轴承用于支撑导向梁,磁预载用于吸附导向梁;直线电机、磁预载与气浮轴承配合,用于平衡平台本体的转矩以及在第二方向和第三方向的受力。工件台包括上述单自由度运动平台。本技术提供的单自由度运动平台及工件台,不但可承受高速运动工况,便于提升运行速度;而且导向梁也无需润滑油维护,减小了给环境带来的污染。

    技术研发人员:谢青,马永述
    受保护的技术使用者:北京华卓精科科技股份有限公司
    技术研发日:20230906
    技术公布日:2024/4/29
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