专利名称：基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台的制作方法
基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台技术领域
本发明属于超精密测量与超精密加工装备领域，主要涉及一种基于高度/水平姿 态六维位置检测与控制的隔振平台。
背景技术：
具有高质量隔振性能的平台是进行大规模集成电路制造的基本保证，而同时具有 高精度水平姿态控制的气浮隔振平台是光刻设备核心单元组成之一。平台的水平姿态控制 关系到到光刻设备中计量基准的准确性、控制系统的控制精度和投影物镜的成像质量。大 规模集成电路的刻线宽度的不断的在缩小，目前国外已从45nm线宽发展到ISnm线宽。环 境振动对光刻设备的影响越来越大，气浮隔振平台作为新兴的隔振设备也随着该产业的发 展而发展。而气浮隔振平台的水平姿态则直接影响到其上面激光干涉已和光学成像系统的 精度，因此气浮隔振平台姿态的稳定在光刻设备中显得格外重要。特别是对于我国科研单 位和企业，随着超大规模集成电路制造业的高速发展以及对测量精度和测量稳定性要求的 不断提高，作为基础的隔振平台的稳定性也受到了更加严峻的考验。
气浮隔振平台台体水平姿态的检测方案有很多种，精确定位的方法主要是通过建 立直角坐标系来检测水平姿态，测量台体各自由度的位移变化。气浮隔振平台台体的位移 测量需采用光学非接触式测量方法，否则传感器将会给隔振系统附加刚度和阻尼，破坏气 浮隔振平台固有频率，降低隔振性能。传统非接触式光学测量位移的方法种类很多，如基于 CCD图像检测和基于激光的鉴频和鉴幅测量等气浮隔振平台隔振性能要求的不断提高，对 台体姿态位移的控制精度要求达到微米量级以下。所以具有位移控制精度高，隔振性能优 异(达到VC-E级别以上)的气浮隔振平台是目前国内外超精密测量和加工制造设备迫切 需求的隔/减振设备。发明内容
本发明针对上述现有隔/减振装置和方法存在的技术问题，提出一种基于高度/ 水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，达到提高隔/减振平台垂直方向和水平姿态运 动控制精度，使六维运动方向的振动分量相互解耦，进一步提高平台隔振性能的目的。
本发明的目的是这样实现的
基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，该装置的隔振平台台体由 四个均匀分布于下方的隔振器支撑，所述隔振器包括第一隔振器、第二隔振器、第三隔振器 和第四隔振器；在隔振平台台体与地面之间配置有X向位移传感器、Z向位移传感器和Y向 位移传感器，所述X向位移传感器包括X向第一位移传感器和X向第二位移传感器，所述Z 向位移传感器包括Z向第一位移传感器、Z向第二位移传感器以及Z向第三位移传感器，同 时在隔振平台台体与地面之间还设置有X向执行器、Z向执行器和Y向执行器，所述X向执 行器包括X向第一执行器和X向第二执行器，所述Z向执行器包括Z向第一执行器、Z向第 二执行器和Z向第三向执行器；其中X向第一位移传感器与X向第一执行器组合、Z向第一位移传感器与Z向第一执行器组合共同配置在第一隔振器位置处，X向第二位移传感器与X 向第二执行器组合、Z向第二位移传感器与Z向第二执行器组合共同配置在第二隔振器位置处，Z向第三位移传感器与Z向第三向执行器组合、Y向位移传感器与Y向执行器组合共同配置在第三隔振器位置处。
基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台所述的隔振器包括空气弹簧式隔振器和机械弹簧式隔振器。
基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台所述的X向位移传感器、Z向位移传感器和Y向位移传感器包括电容位移传感器、光栅尺和基于激光干涉原理的位移传感器
本发明的特点
平台布置多路位移传感器，传感器包括水平X向位移传感器、Y向位移传感器和垂向Z向位移传感器，对平台六维运动量同时检测，可得到平台同一时间任意一点的六自由度运动状态，避免六自由度运动相互耦合。隔振平台控制系统结合六自由度位移量和隔振器构成平台位置闭环控制系统，实现平台垂直和水平姿态位移量精确控制，进而全面提高平台隔振性能。
图1是隔振平台整体结构示意图2是图1的仰视图即隔振平台台体上X、Y、Z向传感器和执行器分布结构示意图3是图2的A-A向剖视图4是图2的B-B向剖视图。
图中件号1-隔振平台台体；2_隔振器；2a_第一隔振器；2b_第二隔振器；2c_第三隔振器；2d-第四隔振器；3-X向位移传感器；3a-X向第一位移传感器；3b-X向第二位移传感器；4_Z向位移传感器；4a-Z向第一位移传感器；4b-Z向第二位移传感器；4c_Z向第三位移传感器；5_Υ向位移传感器；6-Χ向执行器；6a-X向第一执行器；6b_X向第二执行器； 7-Z向执行器；7a-Z向第一执行器；7b-Z向第二执行器；7c_Z向第二执行器；8_Y向执行器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明
基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，该装置的隔振平台台体I 由四个均匀分布于下方的隔振器2支撑，所述隔振器2包括第一隔振器2a、第二隔振器2b、 第三隔振器2c和第四隔振器2d ;在隔振平台台体I与地面之间配置有X向位移传感器3、 Z向位移传感器4和Y向位移传感器5,所述X向位移传感器3包括X向第一位移传感器3a 和X向第二位移传感器3b,所述Z向位移传感器4包括Z向第一位移传感器4a、Z向第二位移传感器4b以及Z向第三位移传感器4c，同时在隔振平台台体I与地面之间还设置有X 向执行器6、Z向执行器7和Y向执行器8,所述X向执行器6包括X向第一执行器6a和X 向第二执行器6b,所述Z向执行器7包括Z向第一 执行器7a、Z向第二执行器7b和Z向第三向执行器7c ;其中X向第一位移传感器3a与X向第一执行器6a组合、Z向第一位移传感器4a与Z向第一执行器7a组合共同配置在第一隔振器2a位置处，X向第二位移传感器3b 与X向第二执行器6b组合、Z向第二位移传感器4b与Z向第二执行器7b组合共同配置在 第二隔振器2b位置处,Z向第三位移传感器4c与Z向第三向执行器7c组合、Y向位移传感 器5与Y向执行器8组合共同配置在第三隔振器2c位置处。
本发明的工作原理如下
该装置具有六自由度位置检测调整能力，高度/水平姿态包括水平X方向运动、水 平Y方向运动、垂直Z方向运动、方位即绕Z方向旋转、俯仰即绕X方向旋转和翻滚即绕Y 向旋转。隔振器2将外界高频振动幅值衰减或完全隔离，传递到隔振平台台体I上的振动 量值极其微弱，隔振平台台体I垂直高度/水平姿态由X向位移传感器3、Z向位移传感器4和Y向位移传感器5实时测量，并经解耦解算再反馈给隔振器2和X向执行器6、Z向执 行器7和Y向执行器8的控制系统，构成六维位置闭环运动伺服系统，最终实现平台台体六 自由度动态调整，极大的提高了仅由隔振器2支撑模式下的隔振效果。
权利要求
1.基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，其特征在于该装置的隔振平台台体(1)由四个均匀分布于下方的隔振器(2)支撑，所述隔振器(2)包括第一隔振器 (2a)、第二隔振器(2b)、第三隔振器(2c)和第四隔振器(2d);在隔振平台台体(1)与地面之间配置有X向位移传感器(3)、Z向位移传感器(4)和Y向位移传感器(5),所述X向位移传感器(3)包括X向第一位移传感器(3a)和X向第二位移传感器(3b),所述Z向位移传感器(4)包括Z向第一位移传感器(4a)、Z向第二位移传感器(4b)以及Z向第三位移传感器 (4c)，同时在隔振平台台体⑴与地面之间还设置有X向执行器(6)、Z向执行器(7)和Y 向执行器(8),所述X向执行器(6)包括X向第一执行器(6a)和X向第二执行器(6b),所述 Z向执行器(7)包括Z向第一执行器(7a)、Z向第二执行器(7b)和Z向第三执行器(7c)； 其中X向第一位移传感器(3a)与X向第一执行器(6a)组合、Z向第一位移传感器(4a)与 Z向第一执行器(7a)组合共同配置在第一隔振器(2a)位置处，X向第二位移传感器(3b) 与X向第二执行器(6b)组合、Z向第二位移传感器(4b)与Z向第二执行器(7b)组合共同配置在第二隔振器(2b)位置处，Z向第三位移传感器(4c)与Z向第三执行器(7c)组合、Y 向位移传感器(5)与Y向执行器(8)组合共同配置在第三隔振器(2c)位置处。
2.根据权利要求1所述的基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，其特征在于所述的隔振器(2)包括空气弹簧式隔振器和机械弹簧式隔振器。
3.根据权利要求1所述的基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，其特征在于所述的X向位移传感器(3)、Z向位移传感器(4)和Y向位移传感器(5)包括电容位移传感器、光栅尺和基于激光干涉原理的位移传感器。
全文摘要
基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台属于大规模集成电路制造装备，该装置隔振平台台体由四个均匀分布于下方的隔振器支撑，在隔振平台台体与地面之间配置有X向位移传感器、Z向位移传感器和Y向位移传感器以及X向执行器、Z向执行器和Y向执行器，构成六自由度位置闭环运动伺服系统；本发明中高度、水平姿态六维位置量可同时测量，并经解耦解算反馈给控制系统，可有效消除隔振平台由于六自由度之间相互耦合引入的位置误差源，大大提高气浮隔振平台的水平姿态精度和隔振性能。
文档编号G03F7/20GK103048892SQ20121057419
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者王雷, 谭久彬, 赵勃, 崔俊宁 申请人:哈尔滨工业大学