专利名称：一种工件台密珠轴承二维运动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光刻技术领域，特别涉及一种工件台密珠轴承二维运动装置。
背景技术：
在光刻机中，工件台移动的重复定位精度及水平方向的旋转运动精度对光刻机的曝光质量来讲都是至关重要的。如果垂直方向的重复定位精度低及水平方向旋转精度差都会造成物镜系统成像质量下降。在以往的设计中，垂直方向是靠轴承的滑动摩擦来实现工件台的上下移动，而滑动摩擦易出现间隙大、易偏摆、运动不均勻、滞、卡等问题。为此，设计一种工件台密珠轴承二维运动装置，以克服上述不足，保证光刻质量。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是使得工件台在运动过程中不会因轴承的移动而造成卡、滞、偏摆等现象，为此本实用新型的目的是提供一种工件台密珠轴承二维运动装置，提高工件台在垂直方向上的重复定位精度和水平方向上旋转精度，并且，钢球具有良好的刚性和热稳定性，保证像质和焦面稳定，保证了光刻质量。为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种工件台密珠轴承二维运动装置，该装置是由硅片、台子安装螺钉、螺母、移动保持架、旋转保持架、中心轴、内轴套、外轴套、端面保持架、端面轴承环、支撑架、凹端紧定螺钉、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母、联轴节、丝杠轴、销钉、电机轴、电机、丝杠、台子安装孔、工件台、外螺纹、第一安装螺钉 第六安装螺钉和第七安装螺钉 第十安装螺钉组成；其中电机通过第七安装螺钉 第十安装螺钉被固定在内轴套圆柱底端上，电机轴、丝杠轴分别通过销钉、凹端紧定螺钉与联轴节相连；丝杠与螺母相连；工件台通过台子安装螺钉与中心轴相连，硅片放在工件台上；外轴套为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔，通过第一安装螺钉 第六安装螺钉固定在支撑架上；旋转保持架为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔，旋转保持架位于外轴套的上方，处于外轴套的圆形通孔内；内轴套为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔，内轴套又套放在旋转保持架的上方，位于旋转保持架的圆形通孔内；移动保持架为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔，移动保持架位于内轴套的圆形通孔内；中心轴放在移动保持架的圆型通孔内；端面保持架和端面轴承环都安装在内轴套上，端面保持架位于端面轴承环的上方，端面保持架上的钢球分别与外轴套的下端面和端面轴承环的上端面相接触，通过第一锁紧螺母、第二锁紧螺母把端面轴承环与外轴套及端面保持架上的钢球采用滚动无间隙锁紧；并且端面保持架为圆柱型结构，中间开有圆形通孔，并在顶端平面360°圆周以60°间隔均勻分布6个圆形通孔，装配时，在这6个通孔中放入钢球；并且旋转保持架为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔，在旋转保持架的顶端平面360°圆周均勻分布6个圆形通孔， 装配时，在这6个通孔中放入钢球；在旋转保持架的圆柱面上360°均勻分布有3行6列共 18个圆形通孔，装配时，在这些通孔中放入钢球；并且移动保持架为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔，在移动保持架的圆柱面上360°内均勻分布有4行6列共M个圆形通孔，装配时，在这些通孔中放入钢球。进一步的，外轴套的内圆柱面B与内轴套的外圆柱面C通过旋转保持架圆柱面上分布的18个钢球进行无间隙过盈配合；内轴套的内圆柱面D和中心轴的外圆柱面E则通过移动保持架圆柱面上分布的钢球进行无间隙过盈配合。进一步的，钢球由Gcrl5SiMn材料制成，旋转保持架、移动保持架由H60材料制成。进一步的，端面保持架上的钢球排列方式及钢球的个数可根据端面保持架的大小进行增加或减少。该装置通过钢球无间隙、过盈配合使工件台运动灵活、无卡、无滞。本实用新型的原理是本装置运用了滚动摩擦原理，使工件台在运动时无卡、无滞、无偏摆。本实用新型的有益效果是首先，本实用新型钢球有互换性，可通过控制钢球的一致性和紧压端面的平面度实现较小的轴向跳动。其次，钢球具有良好的刚性和热稳定性，保证像质和焦面稳定，保证了光刻质量。
图1是本实用新型系统原理示意图；图2是本实用新型系统俯视示意图；图3是移动保持架剖视图；图4是移动保持架俯视图；图5是内轴套剖视图；图6是内轴套仰视图；图7是旋转保持架剖视图；图8是旋转保持架俯视图；图9是端面保持架剖视图；图10是端面保持架俯视图；图11是外轴套剖视图；图12是外轴套仰视具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型，本领域技术人员可根据具体实施方式
的内容了解本实用新型的功效及优点。如图1所示，一种工件台密珠轴承二维运动装置，本装置是由硅片1、台子安装螺钉2、螺母3、移动保持架4、旋转保持架5、中心轴6、内轴套7、外轴套8、端面保持架9、端面轴承环10、支撑架11、凹端紧定螺钉12、第一锁紧螺母13、第二锁紧螺母14、联轴节15、丝杠轴16、销钉17、电机轴18、电机19、丝杠20、台子安装孔21、工件台22、外螺纹23、第一安装螺钉 第六安装螺钉101 106、第七安装螺钉 第十安装螺钉201 204组成。如图1，电机19通过第七安装螺钉 第十安装螺钉201 204被固定在内轴套7 圆柱底端上，电机轴18、丝杠轴16分别通过销钉17、凹端紧定螺钉12与联轴节15相连；丝杠20与螺母3相连；工件台22通过台子安装螺钉2与中心轴6相连，硅片1放在工件台22 上；如图11、12所示，外轴套8为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔8077，通过第一安装螺钉 第六安装螺钉101 106固定在支撑架11上；如图7、8所示，旋转保持架5为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔325，旋转保持架5位于外轴套8的上方，处于外轴套8的圆形通孔8077内；如图5、6所示，内轴套7为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔2015，内轴套7又套放在旋转保持架5的上方，位于旋转保持架5的圆形通孔325内；如图3、4所示， 移动保持架4为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔425，移动保持架4位于内轴套7的圆形通孔2015内；中心轴6放在移动保持架4的圆型通孔425内。端面保持架9和端面轴承环10都安装在内轴套7上，端面保持架9位于端面轴承环10的上方，端面保持架9上的钢球分别与外轴套8的下端面和端面轴承环10的上端面相接触，通过第一锁紧螺母13、第二锁紧螺母14把端面轴承环10与外轴套7及端面保持架 9上的钢球采用滚动无间隙锁紧。如图9、10所示，端面保持架9为圆柱型结构，中间开有圆形通孔9077，并在顶端平面360°内以60°间隔均勻分布6个圆形通孔9011 9066，装配时，在这6个圆形通孔中放入钢球901 906。端面保持架9的厚度小于钢球直径。如图7、8所示，旋转保持架5为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔325，在旋转保持架5的顶端平面360°均勻分布6个圆形通孔3011 3066，装配时，在这6个圆形通孔中放入钢球，T型端面的高度小于钢球直径；在旋转保持架5的圆柱面上360°均勻分布有 3行6列共18个圆形通孔3077 3244，装配时，在这些通孔中放入钢球307 324。圆柱壁的厚度小于钢球直径。如图3、4所示，移动保持架4为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔425，在移动保持架4的圆柱面上360°内均勻分布有4行6列共M个圆形通孔4011 4244，装配时，在这些圆形通孔中放入钢球401 424，圆柱壁的厚度小于钢球直径。由于内轴套7的内圆柱面D和中心轴6的外圆柱面E通过移动保持架4圆柱面上分布的M个钢球401 4 进行无间隙过盈配合，因此，中心轴8与移动保持架4成为了一体。当电机转动时，电机轴18通过联轴节15带动丝杠20转动，丝杠20的转动又带动螺母3上下位移，由于螺母3与中心轴6为一体，因此，螺母3的上下移动带动了中心轴6及移动保持架4 一起上下移动，从而完成了工件台22在垂直方向的上下移动。因此，使工件台22运动起来既灵活又无卡、无滞。另外，由于外轴套8的内圆柱面B与内轴套7的外圆柱面C通过旋转保持架5圆柱面上均勻分布的18个钢球307 3 进行无间隙过盈配合，外轴套8被固定在支撑架11 上是固定不动的，端面保持架9和端面轴承环10都安装在内轴套7上，端面保持架9位于端面轴承环10的上方，端面保持架9上的钢球901 906分别与外轴套8的下端面和端面轴承环10的上端面相接触，通过第一锁紧螺母13、第二锁紧螺母14把端面轴承环10与外轴套7及端面保持架9上的钢球采用滚动无间隙锁紧。因此，当对内轴套7上的手柄G在水平方向上被施加一定的旋转推力时，内轴套7通过旋转保持架5圆柱面内装入的钢球及端面保持架9上的钢球通过无间隙过盈配合进行旋转运动，从而也带动了整个工件台22完成一定角度的调整。所述钢球由Gcrl5SiMn材料制成，旋转保持架5、移动保持架4由H62材料制成。保持架上的钢球排列方式及钢球的个数可根据保持架的大小进行增加或减少。所述钢球有互换性，可通过控制钢球的一致性和紧压端面的平面度实现较小的轴向跳动。其次，钢球具有良好的刚性和热稳定性，保证像质和焦面稳定，保证了光刻质量。由于工件台在垂直移动和旋转运动中都采取的是密珠轴承无间隙纯滚动摩擦，因此，在工件台运动过程中实现了运动灵活、无卡、无滞，保证了工件台表面在垂直方向的重复定位精度及水平方向的旋转定位精度，保证像质和焦面稳定，保证了光刻质量。尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式
进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式
的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
权利要求1.一种工件台密珠轴承二维运动装置，其特征在于该装置是由硅片(1)、台子安装螺钉(2)、螺母(3)、移动保持架(4)、旋转保持架(5)、中心轴(6)、内轴套(7)、外轴套(8)、端面保持架(9)、端面轴承环(10)、支撑架(11)、凹端紧定螺钉(1 、第一锁紧螺母(1 、第二锁紧螺母(14)、联轴节(15)、丝杠轴(16)、销钉(17)、电机轴(18)、电机(19)、丝杠(20)、台子安装孔、工件台02)、外螺纹03)、第一安装螺钉 第六安装螺钉(101 106)和第七安装螺钉 第十安装螺钉OOl 204)组成；其中电机(19)通过第七安装螺钉 第十安装螺钉QOl 204)被固定在内轴套(7)圆柱底端上，电机轴(18)、丝杠轴(16)分别通过销钉(17)、凹端紧定螺钉(12)与联轴节(15)相连；丝杠OO)与螺母( 相连；工件台0 通过台子安装螺钉( 与中心轴(6)相连，硅片(1)放在工件台02)上；外轴套(8)为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔(8077)，通过第一安装螺钉 第六安装螺钉(101 106)固定在支撑架(11)上；旋转保持架( 为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔(325)，旋转保持架(5)位于外轴套(8)的上方，处于外轴套(8)的圆形通孔(8077)内；内轴套(7)为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔0015)，内轴套(7)又套放在旋转保持架( 的上方，位于旋转保持架( 的圆形通孔(325)内；移动保持架(4)为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔025)，移动保持架(4)位于内轴套(7)的圆形通孔O015)内冲心轴(6)放在移动保持架⑷的圆型通孔025)内；端面保持架(9)和端面轴承环(10)都安装在内轴套(7)上，端面保持架(9)位于端面轴承环(10)的上方，端面保持架(9)上的钢球(901 906)分别与外轴套(8)的下端面和端面轴承环(10)的上端面相接触，通过第一锁紧螺母(13)、第二锁紧螺母(14)把端面轴承环(10)与外轴套(8)及端面保持架(9)上的钢球(901 906)采用滚动无间隙锁紧；并且端面保持架(9)为圆柱型结构，中间开有圆形通孔(9077)，并在顶端平面360°圆周以60°间隔均勻分布6个圆形通孔(9011 9066)，装配时，在这6个通孔中放入钢球(901 906)；并且旋转保持架(5)为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔(325)，在旋转保持架(5)的顶端平面360°圆周均勻分布6个圆形通孔(3011 3066)，装配时，在这6个通孔中放入钢球；在旋转保持架(5)的圆柱面上360°均勻分布有3行6列共18个圆形通孔(3077 3244)，装配时，在这些通孔中放入钢球(307 324)；并且移动保持架(4)为T型圆柱型结构，中间开有圆形通孔025)，在移动保持架的圆柱面上360°内均勻分布有4行6列共M个圆形通孔GOll 4244)，装配时，在这些通孔中放入钢球GOl 424)，该装置通过钢球无间隙、过盈配合使工件台运动灵活、无卡、无滞。
2.根据权利要求1所述的一种工件台密珠轴承二维运动装置，其特征在于外轴套(8)的内圆柱面B与内轴套(7)的外圆柱面C通过旋转保持架(5)圆柱面上分布的18个钢球(307 324)进行无间隙过盈配合；内轴套(7)的内圆柱面D和中心轴(6)的外圆柱面E则通过移动保持架圆柱面上分布的钢球GOl 424)进行无间隙过盈配合。
3.根据权利要求1所述的一种工件台密珠轴承二维运动装置，其特征在于钢球由GCrl5SiMn材料制成，旋转保持架(5)、移动保持架由H60材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种工件台密珠轴承二维运动装置，其特征在于端面保持架(9)上的钢球排列方式及钢球的个数可根据端面保持架(9)的大小进行增加或减少。
专利摘要本实用新型提供一种工件台密珠轴承二维运动装置，该装置是由硅片、台子安装螺钉、螺母、移动保持架、旋转保持架、中心轴、内轴套、外轴套、端面保持架、端面轴承环、支撑架、凹端紧定螺钉、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母、联轴节、丝杠轴、销钉、电机轴、电机、丝杠、台子安装孔、工件台、外螺纹、第一安装螺钉～第六安装螺钉和第七安装螺钉～第十安装螺钉组成；该装置使工件台在垂直方向上下移动及水平方向旋转过程中克服了滑动摩擦结构中出现的间隙大、易偏摆、运动不均匀、卡、滞等问题，保证了工件台的重复定位精度，提高了硅片的光刻质量。
文档编号G03F7/20GK202331009SQ20112042756
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者严伟, 杨春利, 王淑蓉, 邢薇, 陈磊 申请人:中国科学院光电技术研究所