一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台的制作方法
【专利摘要】一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，主要应用于半导体光刻设备中。该磁浮运动平台含有基座、定子、动子、载片台和测量系统；在动子和载片台之间设有三轴陀螺仪、三轴加速度计、电源模块和无线信号输出模块，并将它们集成在一块线路板上；将动子和定子分别设置于一个真空腔中。本发明采用平面光栅尺测量系统来实现高精度测量，并运用无线充电技术和无线信号传输技术，来实现磁浮运动平台的无线缆设计，使磁浮运动平台的运动部分可在水平面内实现大角度的自由旋转，大大提高了工作台的抗干扰能力和控制系统的控制带宽；同时在极紫外光刻时，避免了一些灌封胶释放的一些气体对光刻产生的影响。
【专利说明】一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种磁浮工作台，尤其涉及一种六自由度磁浮工作台，主要应用于半导体光刻设备中，属于超精密加工和检测设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002]具有高精度和快速响应的微动工作台在现代制造技术中具有极其重要的地位，被视为一个国家高技术发展水平的重要标志。在超精密机床中，超精密微动工作台用于对进给系统进行误差补偿，实现超精密加工；在大规模集成电路制造中，超精密微动工作台用于光刻设备中进行微定位和微进给；在扫描探针显微镜中，超精密微动工作台用于测量样品表面形貌，进行纳米加工；在生物工程方面，超精密微动工作台用于完成对细胞的操作，实现生物操作工程化；在医疗科学方面，超精密微动工作台用于显微外科手术，以便减轻医生负担，缩短手术时间，提高成功率。超精密微动工作台还被广泛应用于光纤对接，MEMS系统加工、封装及装配，以及电化学加工等领域中。
[0003]在半导体光刻设备中，光刻机是专门生产制作集成电路的。根据2005年版的国际半导体技术蓝图，2007年将用193nm的光刻技术生产线宽65nm的集成电路，2010年将生产线宽45nm的集成电路，2013年生产线宽32nm的集成电路。光刻机的分辨率由下式表示:
【权利要求】
1.一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，该磁浮运动平台含有基座(I)、定子、动子、载片台(2)和测量系统，所述的动子由halbach永磁体阵列(13)和磁钢背板(4)组成；所述的定子是由多组线圈单元(9)排列而成的线圈阵列(14);所述的测量系统包括平面光栅尺测量系统(12)和电涡流传感器(11);其特征在于:在所述的动子和载片台(2 )之间还设有一个三轴陀螺仪(5 )、一个三轴加速度计(6 )、电源模块(7 )和无线信号输出模块(19 );所述的三轴陀螺仪(5 )、三轴加速度计(6 )、电源模块(7 )和无线信号输出模块(19)集成在一块线路板(8)上；所述的三轴陀螺仪(5)分别测量动子绕X轴、Y轴和Z轴旋转的角度；所述的三轴加速度计(6)分别测量动子沿X轴、Y轴和Z轴的线性加速度；在所述的定子上设有一个无线信号接收模块(20)，所述的三轴陀螺仪(5)和三轴加速度计(6)的测量信号是通过所述的无线信号输出模块(19)与设置在定子上的无线信号接收模块(20)进行无线通信；所述的电涡流传感器(11)成阵列布置在定子上的各线圈单元(9)之间的缝隙中，且使得电涡流传感器(11)的测头竖直向上放置；在定子的一个角的位置上设有三个激光三角传感器(15)，其中沿X方向设有两个激光三角传感器(15)，沿Y方向设有一个激光三角传感器(15)，三个激光三角传感器(15)与所述的电涡流传感器(11) 一起为所述的三轴陀螺仪(5)和三轴加速度计(6)做六自由度的标定； 所述的磁浮运动平台还含有一个动子真空腔(22)和一个定子真空腔(23)，所述的动子、载片台(2)、三轴陀螺仪(5)、三轴加速度计(6)、电源模块(7)、无线信号输出模块(19)和平面光栅测量系统(12)放置在动子真空腔(22)内；所述的定子、电涡流传感器(11)、激光三角传感器(15 )和基座(1)放置在定子真空腔(23 )内，所述的动子真空腔(22 )和所述的定子真空腔(23)彼此独立，分别通过气体管路与位于真空腔外部的两个真空泵相连接。
2.如权利要求1所述的一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，其特征在于:所述的平面光栅尺测量系统(12)包含四块平面光栅尺(31)和若干光栅读数头(32)，该四块平面光栅尺(31)分别设置在载片台(2)的上表面，且靠紧载片台(2)四条侧边；所述的若干光栅读数头(32)分别设置在平面光栅尺(31)的正上方沿着所述的定子上表面内的两条正交的中线方向上，并 与平面光栅尺(31)之间保持间隙。
3.如权利要求1所述的一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，其特征在于:所述的电源模块(7)采用可无线充电的电源模块，可无线充电电源模块含有充电电池、电力接收器(24)和无线充电线圈(21)，所述的电力接收器(24)设置在线路板(8)上，所述的无线充电线圈(21)则是设置在定子上的任意一个角的位置。
4.如权利要求1所述的一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，其特征在于:所述的线圈阵列(14)由多组线圈单元分别沿X方向和Y方向排列而成，每组线圈单元至少包含三个方形线圈，相邻两组线圈单元正交排列。
5.如权利要求1所述的一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，其特征在于:所述的线圈单元采用叠层正交绕制的线圈组(5a)，或采用单层长方形线圈由下至上叠层正交排列且水平放置的线圈组(5b)，或采用长方形线圈水平放置的线圈组(5c)，或采用长方形线圈竖直放置的线圈组(5d)，或采用叠层正交印刷PCB电路的线圈组(5e);所述的每个线圈组的线圈数量为3的倍数，每个线圈由通电导线和线圈骨架(10)组成。
6.如权利要求1所述的一种带真空罩的动铁式无线缆六自由度磁浮运动平台，其特征在于:所述动子中的永磁体阵列由主永磁体和附永磁体组成，主永磁体与附永磁体以Halbach 二维阵列形式粘接固定于磁钢背板的表面上，相邻的主永磁体与附永磁体的磁场方向相互垂直， 在各永磁体之间形成封闭磁路。
【文档编号】G03F7/20GK103543612SQ201310447559
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】张鸣, 朱煜, 徐登峰, 成荣, 刘召, 杨开明, 张利, 秦慧超, 赵彦坡, 胡清平, 田丽, 叶伟楠, 张金, 尹文生, 穆海华, 胡金春 申请人:清华大学, 北京华卓精科科技有限公司