共面气浮正交解耦与滚动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器的制造方法
【专利摘要】共面气浮正交解耦与滚动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器属于精密隔振【技术领域】，隔振器主体的套筒与下安装板之间采用磁悬浮平面电机的磁悬浮作用进行承载，活塞筒与套筒之间通过气浮面进行润滑与支撑，上安装板与下安装板之间的水平直线运动自由度通过共面正交气浮导轨进行解耦，二者之间的角运动自由度通过滚动关节轴承进行解耦，电机、位移传感器、限位开关和控制器、驱动器构成位置闭环反馈控制系统，对上、下安装板的相对位置进行精确控制；本发明具有三维零刚度、高定位精度、直线运动自由度和角运动自由度解耦的特性，可有效解决超精密测量仪器与加工装备、尤其是步进扫描光刻机中的高性能隔振问题。
【专利说明】共面气浮正交解耦与滚动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器
【技术领域】
[0001]本发明属于精密隔振【技术领域】，主要涉及一种共面气浮正交解耦与滚动关节轴承角度解耦的磁悬浮平面驱动定位隔振器。
【背景技术】
[0002]随着超精密加工与测量精度的不断提高，环境振动成为制约超精密加工装备与测量仪器精度和性能提高的重要因素。尤其是步进扫描光刻机为代表的超大规模集成电路加工装备，技术密集度与复杂度极高，关键技术指标均达到了现有技术的极限，代表了超精密加工装备的最高水平，超精密隔振成为此类装备中的核心关键技术；步进扫描光刻机的线宽已达到22nm及以下，硅片定位精度与套刻精度均达到几纳米，而工件台运动速度达到lm/s以上，工件台加速度达到重力加速度的几十倍，这对现有的隔振技术提出了新的挑战。首先，光刻机需要为计量系统与光刻物镜提供“超静”的工作环境，同时又需要驱动工件台以高速度与高加速度运动，这对隔振系统的隔振性能提出了极其苛刻的要求，其三个方向的固有频率均需要达到IHz以下；其次，光刻机各部件之间的相对位置，例如光刻物镜与硅片表面的距离，均具有非常严格的要求，且处于位置闭环反馈控制系统的控制之下，要求隔振器上、下安装板之间的相对位置精度达到10 μ m量级，传统隔振器的定位精度远远不能满足要求。
[0003]根据隔振理论，被动式隔振器的固有频率与刚度成正比、与负载质量成反比，因此在负载质量一定的前提下，降低隔振器的刚度是降低固有频率、提高低频与超低频隔振性能的有效途径。传统空气弹簧等形式的隔振器存在静态承载能力与刚度的固有矛盾，同时受材料特性、结构刚度等因素制约，要进一步降低其刚度、尤其是水平向刚度十分困难。针对这一问题，研究人员将“摆”式结构引入到空气弹簧隔振器中，达到降低隔振器水平刚度的目的(1.Nikon Corporat1n.Vibrat1n Isolator With Low Lateral Stiffness.美国专利
【发明者】谭久彬, 崔俊宁, 王雷 申请人:哈尔滨工业大学