一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺的制作方法
【專利摘要】一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，主要應(yīng)用于半導體光刻設(shè)備中。該磁浮運動平臺含有基座、定子、動子、載片臺和測量系統(tǒng)；在動子和載片臺之間設(shè)有三軸陀螺儀、三軸加速度計、電源模塊和無線信號輸出模塊，并將它們集成在一塊線路板上；將動子和定子分別設(shè)置于一個真空腔中。本發(fā)明采用平面光柵尺測量系統(tǒng)來實現(xiàn)高精度測量，并運用無線充電技術(shù)和無線信號傳輸技術(shù)，來實現(xiàn)磁浮運動平臺的無線纜設(shè)計，使磁浮運動平臺的運動部分可在水平面內(nèi)實現(xiàn)大角度的自由旋轉(zhuǎn)，大大提高了工作臺的抗干擾能力和控制系統(tǒng)的控制帶寬；同時在極紫外光刻時，避免了一些灌封膠釋放的一些氣體對光刻產(chǎn)生的影響。
【專利說明】一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種磁浮工作臺，尤其涉及一種六自由度磁浮工作臺，主要應(yīng)用于半導體光刻設(shè)備中，屬于超精密加工和檢測設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]具有高精度和快速響應(yīng)的微動工作臺在現(xiàn)代制造技術(shù)中具有極其重要的地位，被視為一個國家高技術(shù)發(fā)展水平的重要標志。在超精密機床中，超精密微動工作臺用于對進給系統(tǒng)進行誤差補償，實現(xiàn)超精密加工；在大規(guī)模集成電路制造中，超精密微動工作臺用于光刻設(shè)備中進行微定位和微進給；在掃描探針顯微鏡中，超精密微動工作臺用于測量樣品表面形貌，進行納米加工；在生物工程方面，超精密微動工作臺用于完成對細胞的操作，實現(xiàn)生物操作工程化；在醫(yī)療科學方面，超精密微動工作臺用于顯微外科手術(shù)，以便減輕醫(yī)生負擔，縮短手術(shù)時間，提高成功率。超精密微動工作臺還被廣泛應(yīng)用于光纖對接，MEMS系統(tǒng)加工、封裝及裝配，以及電化學加工等領(lǐng)域中。
[0003]在半導體光刻設(shè)備中，光刻機是專門生產(chǎn)制作集成電路的。根據(jù)2005年版的國際半導體技術(shù)藍圖，2007年將用193nm的光刻技術(shù)生產(chǎn)線寬65nm的集成電路，2010年將生產(chǎn)線寬45nm的集成電路，2013年生產(chǎn)線寬32nm的集成電路。光刻機的分辨率由下式表示:
【權(quán)利要求】
1.一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，該磁浮運動平臺含有基座(I)、定子、動子、載片臺(2)和測量系統(tǒng)，所述的動子由halbach永磁體陣列(13)和磁鋼背板(4)組成；所述的定子是由多組線圈單元(9)排列而成的線圈陣列(14);所述的測量系統(tǒng)包括平面光柵尺測量系統(tǒng)(12)和電渦流傳感器(11);其特征在于:在所述的動子和載片臺(2 )之間還設(shè)有一個三軸陀螺儀(5 )、一個三軸加速度計(6 )、電源模塊(7 )和無線信號輸出模塊(19 );所述的三軸陀螺儀(5 )、三軸加速度計(6 )、電源模塊(7 )和無線信號輸出模塊(19)集成在一塊線路板(8)上；所述的三軸陀螺儀(5)分別測量動子繞X軸、Y軸和Z軸旋轉(zhuǎn)的角度；所述的三軸加速度計(6)分別測量動子沿X軸、Y軸和Z軸的線性加速度；在所述的定子上設(shè)有一個無線信號接收模塊(20)，所述的三軸陀螺儀(5)和三軸加速度計(6)的測量信號是通過所述的無線信號輸出模塊(19)與設(shè)置在定子上的無線信號接收模塊(20)進行無線通信；所述的電渦流傳感器(11)成陣列布置在定子上的各線圈單元(9)之間的縫隙中，且使得電渦流傳感器(11)的測頭豎直向上放置；在定子的一個角的位置上設(shè)有三個激光三角傳感器(15)，其中沿X方向設(shè)有兩個激光三角傳感器(15)，沿Y方向設(shè)有一個激光三角傳感器(15)，三個激光三角傳感器(15)與所述的電渦流傳感器(11) 一起為所述的三軸陀螺儀(5)和三軸加速度計(6)做六自由度的標定； 所述的磁浮運動平臺還含有一個動子真空腔(22)和一個定子真空腔(23)，所述的動子、載片臺(2)、三軸陀螺儀(5)、三軸加速度計(6)、電源模塊(7)、無線信號輸出模塊(19)和平面光柵測量系統(tǒng)(12)放置在動子真空腔(22)內(nèi)；所述的定子、電渦流傳感器(11)、激光三角傳感器(15 )和基座(1)放置在定子真空腔(23 )內(nèi)，所述的動子真空腔(22 )和所述的定子真空腔(23)彼此獨立，分別通過氣體管路與位于真空腔外部的兩個真空泵相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，其特征在于:所述的平面光柵尺測量系統(tǒng)(12)包含四塊平面光柵尺(31)和若干光柵讀數(shù)頭(32)，該四塊平面光柵尺(31)分別設(shè)置在載片臺(2)的上表面，且靠緊載片臺(2)四條側(cè)邊；所述的若干光柵讀數(shù)頭(32)分別設(shè)置在平面光柵尺(31)的正上方沿著所述的定子上表面內(nèi)的兩條正交的中線方向上，并 與平面光柵尺(31)之間保持間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，其特征在于:所述的電源模塊(7)采用可無線充電的電源模塊，可無線充電電源模塊含有充電電池、電力接收器(24)和無線充電線圈(21)，所述的電力接收器(24)設(shè)置在線路板(8)上，所述的無線充電線圈(21)則是設(shè)置在定子上的任意一個角的位置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，其特征在于:所述的線圈陣列(14)由多組線圈單元分別沿X方向和Y方向排列而成，每組線圈單元至少包含三個方形線圈，相鄰兩組線圈單元正交排列。
5.如權(quán)利要求1所述的一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，其特征在于:所述的線圈單元采用疊層正交繞制的線圈組(5a)，或采用單層長方形線圈由下至上疊層正交排列且水平放置的線圈組(5b)，或采用長方形線圈水平放置的線圈組(5c)，或采用長方形線圈豎直放置的線圈組(5d)，或采用疊層正交印刷PCB電路的線圈組(5e);所述的每個線圈組的線圈數(shù)量為3的倍數(shù)，每個線圈由通電導線和線圈骨架(10)組成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種帶真空罩的動鐵式無線纜六自由度磁浮運動平臺，其特征在于:所述動子中的永磁體陣列由主永磁體和附永磁體組成，主永磁體與附永磁體以Halbach 二維陣列形式粘接固定于磁鋼背板的表面上，相鄰的主永磁體與附永磁體的磁場方向相互垂直， 在各永磁體之間形成封閉磁路。
【文檔編號】G03F7/20GK103543612SQ201310447559
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】張鳴, 朱煜, 徐登峰, 成榮, 劉召, 楊開明, 張利, 秦慧超, 趙彥坡, 胡清平, 田麗, 葉偉楠, 張金, 尹文生, 穆海華, 胡金春 申請人:清華大學, 北京華卓精科科技有限公司