专利名称：平衡减震台的制作方法
技术领域：
本发明涉及平衡减震领域，尤其关于一种平衡减震台。
背景技术：
传统的光刻机工作台大多采用多层的导轨技术，平台的底部直接
与减震系统连接。但是随着硅片直径从200mm增加到300mm，产率要 求的提高以及线宽和套刻精度的要求越来越高，直接带来的影响是工 件台运动行程的增加，运动速度的提高，和更高精度的要求，这样， 对减震系统的要求也越来越高。但是，要提高减震系统的能力成本较 高，同时难度也较大。因此，用于抵消应力的平衡块技术也随之发展 起来了。平衡块技术就是利用动量守恒原理将电机的定子安装在质 量较大的平衡块上，动子与平衡块分别用气浮轴承支撑；在动子与定 子的相互作用下，它们便分别向相反的方向运动。
现有的平衡块平衡技术分为单层主动控制和双层被动控制。对于 单层主动控制，特点是运用多个电机平衡工件台运动产生的作用力X， Y和Rz。当工件台向一个方向运动时，对应的平衡电机向反方向运动， 抵消工件台运动产生的作用力。同时通过几个平衡电机的组合运动， 消除Rz方向的扭矩。这种方式结构比较简单，但是所使用的电机较 多，同时控制算法复杂。
对于双层被动控制，特点是上层的平衡块来抵消X方向的反作用力，下层的平衡块抵消Y和Rz方向的反作用力。同时使用矫正结构 来对底层的平衡块进行Rz方向的矫正。该方法控制上比单层主动结 构简单，但是结构复杂，同时，矫正结构的电机固定在基座上，运动
的时候也会将反作用力传递给基座，没有实现完全的减震。
发明内容
为满足大移动量工作台的平衡减震需求，本发明提供了一种平衡 减震台，包括基础框架、辅助平衡块、主平衡块、平面平衡机构、工 作台以及两连杆矫正机构；
所述辅助平衡块一端面连接在基础框架上，另一端面与主平衡块 连接；两连杆矫正机构通过固定基座固定在辅助平衡块上，另一端通 过连杆与主平衡块连接；所述平面平衡机构设置在主平衡块上，并连 接工作台。
平面平衡机构包括X向直线电机、Y向直线电机、X向导轨、Y 向导轨、以及Y向气浮轴承；所述Y向直线电机和Y向导轨固定在主 平衡块上；Y向气浮轴承在Y向导轨上滑动，并且与X向导轨连接； X向直线电机固定在X向导轨上；工作台由X向直线电机驱动，并通 过气浮轴承与X向导轨相连。
本发明所述的平衡减震台是一种主辅双层被动技术，上层平衡块 作为主平衡块，用于平衡工件台运动产生的作用力X， Y和Rz。底层 的平衡块只是作为一个辅助的部分，在整个运动过程中只使用两个电 机，结构简单，并且实现了完全的减震隔离。
图1为本发明所述平衡减震平台的前视图； 图2为本发明所述平衡减震平台的俯视图； 图3为本发明所述两连杆矫正机构的结构图，-
具体实施例方式
下面通过说明书附图，详细阐述本发明的一个具体实施例 平衡块的设计是利用质心守恒定律相互作用的两个物体，作用 力总是等于反作用。如果电机的直接固定在静止的底座上，那么当电 机在运动过程中，所有的反作用力全部作用在静止的基座上，如果电 机固定在可以运动的基座上，那么反作用力使基座朝电机的反方向运 动，平衡块运动距离根据下面公式确定 Sb=-Ss*Ms / Mb
其中
Sb是平衡块的运动距离；
Ss是电机的运动距离；
Ms是电机动子和负载的质量；
Mb是平衡块的质量。 本平衡技术在以前的基础上，将平衡块分为主辅两个部分。上层 平衡块作为主平衡块，用于平衡工件台运动产生的作用力X， Y和Rz。 底层的平衡块只是作为一个辅助的部分，用于矫正上层平衡块产生的 Rz方向的位移误差。当Y向气浮轴承8处于Y向导轨7中间的时候，如果工件台10 向X正方向运动，主平衡块就向X负方向运动相应的距离。同理，当 工件台处于X向导轨9中间的时候。Y向电机向Y正方向运动时，主 平衡块就向Y负方向运动相应的距离。在这两种情况下，都没有转矩 的产生，所以主平衡块只是做直线运动，不会发生转动。此时，辅助 平衡块3与主平衡块5 —起做跟随运动。两连杆矫正机构12处于保 持状态，让辅助平衡块和主平衡块保持一致的运动。
当Y向气浮轴承8不处于Y向导轨7中间的时候，如果工件台 IO向X正方向运动，主平衡块就向X负方向运动相应的距离，同时， 由于偏心带来了一个扭矩
t=F*L
F为电机的反作用力 L为偏心的距离
如果没有力矩来矫正这个扭矩，就会带来主平衡块块的偏转。从 而导致工件台的旋转。这时候，矫正机构12开始工作。根据此时工 件台所处的位置，和速度，加速度信息，计算出一个合适的输出，来 平衡偏心所带来的扭矩，保证主平衡块在整个行程中只有X， Y方向 的直线运动，而且没有绕Z轴的旋转。
如附图3 ，矫正机构的由两个力矩电机122和124，两个连杆123 和125组成以及连接在辅助平衡块上的基座121组成。当矫正机构作 用时，它所产生的反作用力作用于辅助平衡块。辅助平衡块和基础框 架之间也是通过气浮轴承连接，这样，当辅助平衡块运动时，不会将振动传递给基础框架，因此实现了震动的完全隔离。
由于在工件台运动过程中，主动平衡块和被动平衡块也是处于运 动的过程，因此，工件台的位置控制依靠安装在基础框架上的激光干 涉仪，通过激光干涉仪来测量。激光干涉仪安装在基础框架上，能够 提供工件台的绝对位置，同时由于震动隔离，能够减少测量的误差。 同时，在框架上还可以加装机械手装置，用于机器的初始化和复 位。机器的复位是在换片的过程中进行的，不会影响正常的工作状态。 以上介绍的仅仅是基于本发明的一个较佳实施例，并不能以此来 限定本发明的范围。任何对本发明的机制作本技术领域内熟知的部件 的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的 等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。
权利要求
1. 一种平衡减震台，其特征在于包括基础框架、辅助平衡块、主平衡块、平面平衡机构、工作台以及两连杆矫正机构；所述辅助平衡块一端面连接在基础框架上，另一端面与主平衡块连接；两连杆矫正机构通过固定基座固定在辅助平衡块上，另一端通过连杆与主平衡块连接；所述平面平衡机构设置在主平衡块上，并连接工作台。
2、 如权利要求1所述的平衡减震台，其特征在于所述辅助平衡 块与基础框架、主平衡块的连接端面间设有气浮轴承。
3、 如权利要求1所述的平衡减震平台，其特征在于所述两连杆 矫正机构包括两个连杆、两个力矩电机以及固定基座，两力矩电机之 间通过一个连杆连接， 一个力矩电机上设置固定基座用以固定辅助平 衡块，另一力矩电机上还设有一个连杆用以连接主平衡块。
4、 如权利要求1所述的平衡减震台，其特征在于所述平面平衡 机构包括X向直线电机、Y向直线电机、X向导轨、Y向导轨、以及Y 向气浮轴承；所述Y向直线电机和Y向导轨固定在主平衡块上；Y向气浮轴承 在Y向导轨上滑动，并且与X向导轨连接；X向直线电机固定在X向 导轨上。
5、 如权利要求l、 4所述的平衡减震台，其特征在于所述工作 台由X向直线电机驱动，并通过气浮轴承与X向导轨相连。
6 、如权利要求1所述的平衡减震台，其特征在于在基础框架上 还设有机械手装置，用于平衡减震台的初始化和复位。
7、如权利要求l所述的平衡减震台，其特征在于基础框架上还 设有激光干涉仪，通过激光干涉仪来测量工件台的绝对位置。
全文摘要
本发明提供了一种平衡减震台，包括基础框架、辅助平衡块、主平衡块、平面平衡机构、工作台以及两连杆矫正机构；所述辅助平衡块一端面连接在基础框架上，另一端面与主平衡块连接；两连杆矫正机构通过固定基座固定在辅助平衡块上，另一端连杆与主平衡块连接；所述平面平衡机构设置在主平衡块上，并连接工作台。上层主平衡块用于平衡工件台运动产生的作用力X，Y和Rz。下层辅助平衡块只是作为一个辅助，在整个运动过程中只使用两个电机，结构简单，并且实现了完全的减震隔离。
文档编号F16F15/02GK101290477SQ200810037650
公开日2008年10月22日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者洋 吕 申请人:上海微电子装备有限公司