技术领域本发明涉及光刻机设备制造领域，具体涉及一种用于光刻机曝光分系统的自阻尼快门装置。
背景技术：
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。经常使用的基片为表面涂有光敏感介质的半导体晶片或玻璃基片。在光刻过程中，晶片放在晶片台上，通过处在光刻设备内的曝光装置，将特征构图投射到晶片表面。请参考图1，现有技术中应用于光刻机曝光分系统的是无阻尼快门装置，包括：至两片快门叶片100，每一个快门叶片100对应设置一个音圈电机200，驱动该快门叶片100开启或关闭，通过控制音圈电机200动子线圈中的电流控制快门叶片100的开启或关闭动作以及开启或关闭的程度。请参考图4，无阻尼快门装置工作时，需要先通t/2正向电流使音圈电机200动子线圈加速运动，再通t/2反向电流使音圈电机200动子线圈减速运动，直至音圈电机200动子线圈停止运动；快门叶片100打开后，需要通电流使快门叶片100保持打开状态。图4b中t2为现有技术中无阻尼快门装置开始通反向电流制动的时刻；t2～t4为现有技术中无阻尼快门装置制动所需时间，M是现有技术中音圈电机动子线圈受洛伦兹力与时间的关系曲线；W是现有技术中快门叶片100运动过程中快门叶片100的偏转角与时间的关系曲线。因此，快门叶片100的开启或关闭动作以及开启或关闭的程度受开环电流控制，控制端对曝光过程存在干扰，开环的电流控制会影响快门叶片100启动制动过程中的稳定性；并且两片快门叶片100分别由一个音圈电机200控制开启或关闭，两片快门叶片100开启或关闭的过程缺乏一致性，快门叶片100重复性差，影响曝光效果。
技术实现要素：
为了提高快门叶片开启或关闭的一致性，避免控制端对曝光过程的干扰，提高曝光效果，本发明提供一种用于光刻机曝光分系统的自阻尼快门装置。为了解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种用于光刻机曝光分系统的自阻尼快门装置，包括：至少两片快门叶片，用于在快门关闭时切断曝光区域的光源；快门驱动臂，用于带动所述快门叶片同时开启或关闭；磁阻尼制动电机，用于驱动并制动所述快门驱动臂，所述磁阻尼制动电机通过所述快门驱动臂驱动并制动所述快门叶片。作为优选，所述磁阻尼制动电机包括定子、动子和磁阻尼制动模块，所述动子相对于所述定子以及所述磁阻尼制动模块运动，所述动子通过驱动框架与所述快门驱动臂连接。作为优选，所述定子包括磁钢，所述磁钢一端连接有铁芯帽，另一端连接有铁芯。作为优选，所述动子包括线圈骨架，所述线圈骨架上缠绕有动子线圈，所述线圈骨架是轴对称结构，所述线圈骨架水平方向对称轴的上下方均固定有第一轴向充磁阻尼磁铁和第二轴向充磁阻尼磁铁，所述第一轴向充磁阻尼磁铁和第二轴向充磁阻尼磁铁之间设有第一法向充磁阻尼磁铁和第二法向充磁阻尼磁铁。作为优选，所述线圈骨架水平方向对称轴两侧各设置的第一轴向充磁阻尼磁铁充磁方向相同；所述线圈骨架水平方向对称轴两侧各设置的第二轴向充磁阻尼磁铁充磁方向相同；所述第一轴向充磁阻尼磁铁和第二轴向充磁阻尼磁铁充磁方向相反。作为优选，所述磁阻尼制动模块呈上下对称结构，包括对向充磁的第一阻尼磁铁和第二阻尼磁铁，所述第一阻尼磁铁通过第一阻尼簧片与所述铁芯固定连接，所述第二阻尼磁铁通过第二阻尼簧片与设置在所述磁阻尼制动电机上的固定框架固定连接。作为优选，所述快门驱动臂是一个对称结构的四连杆机构，所述四连杆机构一个铰接端与所述快门叶片同时铰接，另一对称的铰接端铰接有驱动框架，所述驱动框架与所述磁阻尼制动电机连接。作为优选，所述快门叶片为闸门式快门叶片。作为优选，所述快门叶片由硬化铝或陶瓷片制成。作为优选，所述快门叶片表面涂有反光材料。与现有技术相比，本发明所提供的用于光刻机曝光分系统的自阻尼快门装置，设置了快门驱动臂和磁阻尼制动电机，通过所述磁阻尼制动电机带动所述快门驱动臂，再通过所述快门驱动臂控制所述快门叶片同时开启或关闭，提高了所述快门叶片开启或关闭的一致性，曝光重复性好，提高了快门装置曝光遮光效果；所述快门叶片开启或关闭过程不受开环的电流控制，减小控制端对所述快门叶片动作的负面影响，提高了所述快门叶片开启或关闭过程中的稳定性；所述快门叶片完成开启或关闭动作时，不需要通电流，磁阻尼制动电机可以通过快门驱动臂控制所述快门叶片保持开或者闭的状态，缩短控制电流持续的时间，减少热耗散，节约能源。并且磁阻尼制动电机对所述快门叶片的开启或关闭自行制动，节省了制动所需时间，制动过程中所述快门叶片动作稳定，无需设置橡胶阻尼杆，可达到优良的非线性阻尼，使快速运动的所述快门叶片迅速制动，提高所述快门叶片制动效果。附图说明图1是现有技术中快门装置的结构示意图；图2a是本发明一具体实施例中快门叶片打开时的结构示意图；图2b是本发明一具体实施例中快门叶片关闭时的结构示意图；图3a是本发明一具体实施例中磁阻尼制动电机的结构示意图；图3b是本发明一具体实施例中自阻尼快门装置快门叶片打开时的结构示意图；图3c是本发明一具体实施例中自阻尼快门装置快门叶片关闭时的结构示意图；图4a是本发明一具体实施例中快门叶片运动过程中快门叶片的偏转角与时间的关系图；图4b是现有技术中快门叶片运动过程中快门叶片的偏转角与时间的关系图。现有技术图示：100、快门叶片，200、音圈电机。本发明图示：1、快门叶片，2、快门驱动臂，3、磁阻尼制动电机，301、定子，302、动子，303、磁阻尼制动模块，3-2、磁钢，3-3、铁芯帽，3-4、铁芯，3-5、线圈骨架，3-6、动子线圈，3-71、第一轴向充磁阻尼磁铁，3-72、第二轴向充磁阻尼磁铁，3-81、第一法向充磁阻尼磁铁，3-82、第二法向充磁阻尼磁铁，3-9、固定框架，3-101、第一阻尼磁铁，3-102、第二阻尼磁铁，3-111、第一阻尼簧片，3-112、第二阻尼簧片，4、驱动框架；M、第一磁回路，N、第二磁回路。具体实施方式下面结合附图对本发明作详细描述。请参考图2a和图2b，一种用于光刻机曝光分系统的自阻尼快门装置，包括：至少两片快门叶片1，用于在快门关闭时切断曝光区域的光源；快门驱动臂2，用于带动所述快门叶片1同时开启或关闭；磁阻尼制动电机3，用于驱动并制动所述快门驱动臂2，所述磁阻尼制动电机3通过所述快门驱动臂2驱动并制动所述快门叶片1。请参考图2a、图2b和图3a，所述磁阻尼制动电机3包括定子301、动子302和磁阻尼制动模块303，所述动子302相对于所述定子301以及所述磁阻尼制动模块303运动，所述动子302通过驱动框架4与所述快门驱动臂2连接。所述动子302带动驱动框架4运动，驱动框架4通过快门驱动臂2带动两片所述快门叶片1同时开启或关闭，并制动所述快门叶片1。请参考图2a、图2b和图3a，所述定子301包括磁钢3-2，所述磁钢3-2一端连接有铁芯帽3-3，所述磁钢3-2另一端连接有铁芯3-4。所述磁钢3-2与所述铁芯3-4组成的结构呈“山”形状。请参考图2a、图2b和图3a，所述动子302包括线圈骨架3-5，所述线圈骨架3-5上缠绕有动子线圈3-6，所述线圈骨架3-5呈轴对称结构，所述线圈骨架3-5上下均固定有第一轴向充磁阻尼磁铁3-71和第二轴向充磁阻尼磁铁3-72，所述第一轴向充磁阻尼磁铁3-71和第二轴向充磁阻尼磁铁3-72之间设有第一法向充磁阻尼磁铁3-81和第二法向充磁阻尼磁铁3-82。所述线圈骨架3-5水平方向对称轴两侧的第一轴向充磁阻尼磁铁3-71充磁方向相同。所述线圈骨架3-5水平方向对称轴两侧的充磁阻尼磁铁3-72充磁方向相同。所述线圈骨架3-5水平方向对称轴同一侧的第一轴向充磁阻尼磁铁3-71和第二轴向充磁阻尼磁铁3-72充磁方向相反。请参考图2a和图3c，所述动子302静止于初始位置时，所述快门叶片1处于关闭状态。此时，所述第一法向充磁阻尼磁铁3-81、所述铁芯3-4、所述磁钢3-2以及所述铁芯帽3-3构成两个完整的第一磁回路M，所述第一磁回路M对所述动子302产生磁力，该磁力保持所述动子302处于静止状态，所述动子302通过所述快门驱动臂2拉动所述快门叶片1，使所述快门叶片1保持关闭状态。请参考图2b和图3b，所述动子302运动至终点位置时，所述快门叶片1处于打开状态。当对所述动子线圈3-6通电，所述动子302受到洛伦兹力的作用，相对于所述定子301沿轴向运动，所述动子302通过所述快门驱动臂2带动所述快门叶片1开启。当所述第二法向充磁阻尼磁铁3-82运动至所述铁芯帽3-3正上方时，所述第二法向充磁阻尼磁铁3-82、所述铁芯3-4、所述磁钢3-2以及所述铁芯帽3-3构成两个完整的第二磁回路N，所述第二磁回路N对所述动子302产生一个擒力，所述动子302受到第二磁回路N的磁力，逐渐完成制动过程，详细制动过程见后文原理部分描述。所述线圈骨架3-5设置在所述铁芯3-4内且套在所述磁钢3-2外。请参考图2a、图2b和图3a，所述磁阻尼制动模块303呈上下对称结构，包括对向充磁的第一阻尼磁铁3-101和第二阻尼磁铁3-102，所述第一阻尼磁铁3-101通过第一阻尼簧片3-111与所述铁芯4固定连接，所述第二阻尼磁铁3-102通过第二阻尼簧片3-112与设置在所述磁阻尼制动电机3上的固定框架3-9固定连接。请参考图2a和图2b，所述快门驱动臂2是一个对称结构的四连杆机构，所述四连杆机构一个铰接端与所述快门叶片1铰接，另一对称的铰接端铰接有驱动框架4，所述驱动框架4与所述磁阻尼制动电机3连接。采用四连杆机构可以实现一个磁阻尼制动电机3驱动两片所述快门叶片1同时运动，提高两片所述快门叶片1运动的一致性，提高曝光的重复性。所述快门叶片1为闸门式快门叶片，便于所述磁阻尼制动电机3同时驱动两片所述快门叶片1。采用一个磁阻尼制动电机3通过所述快门驱动臂2同时驱动两片所述快门叶片1，提高了两片所述快门叶片1开启或关闭的一致性，尤其提高了闸门式快门叶片1开启或关闭的一致性，曝光重复性好，提高了快门装置曝光遮光效果。所述快门叶片1由硬化铝或陶瓷片制成，所述快门叶片1可承受的最高工作温度是300℃。所述快门叶片1表面涂有反光材料，在所述快门叶片1闭合时，反光材料可以反射大部分曝光光源的入射光，使所述快门叶片1吸收的热量减少，有利于所述快门叶片1正常工作。请参考图2a、图2b和图3a至图3c，当所述快门叶片1关闭时，所述动子302处于初始位置，所述第一法向充磁阻尼磁铁3-81、所述铁芯3-4、所述磁钢3-2以及所述铁芯帽3-3组成两个完整的第一磁回路M，所述第一磁回路M对所述动子302产生磁力，所述动子302保持静止状态，所述动子302通过所述快门驱动臂2拉动所述快门叶片1，使所述快门叶片1保持关闭状态。此时，所述第一轴向充磁阻尼磁铁3-71与所述第一阻尼磁铁3-101之间存在斥力，所述第一阻尼簧片3-111被压缩，储存弹性势能，该斥力对所述动子302有一定的推动作用，但是该斥力小于所述第一磁回路M对所述动子302产生磁力，所以所述动子302能够保持静止状态。当所述动子线圈3-6通电流时，产生洛伦兹力，在洛伦兹力作用下，所述动子302相对于所述定子301轴向运动，所述动子302逐渐远离所述铁芯3-4，所述第一轴向充磁阻尼磁铁3-71与所述第一阻尼磁铁3-101之间距离逐渐增大，二者之间斥力减小，释放磁能；所述第一阻尼簧片3-111逐渐弹开，释放弹性势能，释放的磁能和释放的弹性势能使所述动子302加速轴向运动，所述动子302通过所述快门驱动臂2带动两片所述快门叶片1逐渐同时开启。当所述动子302在洛伦兹力作用下加速运行到中间某一位置时，请参考图4a，在图4a中的t1时刻，通过控制所述动子线圈3-6短路或者断路，使所述动子线圈3-6受自身反向保持电流产生的阻尼力或不受力，开始对所述动子302制动，所述动子302开始减速运动。当所述动子302减速运动至所述第二法向充磁阻尼磁铁3-82位于所述铁芯帽3-3上方时，所述第二法向充磁阻尼磁铁3-82与铁芯3-4，磁钢3-2，铁芯帽3-3组成两个完整的第二磁回路N。所述动子302受到第二磁回路N的磁力，该磁力带动所述动子302继续轴向运动，随着所述动子302继续轴向运动，所述第二法向充磁阻尼磁铁3-82逐渐远离所述磁钢3-2，第二磁回路N对所述动子302的磁力越来越小。所述动子302继续轴向运动，所述第二阻尼磁铁3-102与所述第二轴向充磁阻尼磁铁3-72之间逐渐产生磁力，所述第二阻尼磁铁3-102与所述第二轴向充磁阻尼磁铁3-72二者距离越近，二者之间的磁力越大，该磁力对所述动子302有制动作用，可以称为阻尼制动力。阻尼制动力逐渐抵消第二磁回路N对所述动子302的磁力，在所述动子302小幅震荡后，一部分所述动子302的能量通过短接的所述动子线圈3-6迅速转化为热能耗散，一部分所述动子302的能量转换为所述第二阻尼磁铁3-102与所述第二轴向充磁阻尼磁铁3-72之间的磁能，以及所述第二阻尼簧片3-112的弹性势能，在阻尼制动力的作用下，所述动子302逐渐停止运动，所述动子302通过所述快门驱动臂2带动所述快门叶片1同时完全开启，完成所述磁阻尼制动电机对所述快门驱动臂2的制动。所述第二阻尼磁铁3-102与所述第二轴向充磁阻尼磁铁3-72之间的磁能以及所述第二阻尼簧片3-112的弹性势能使所述快门叶片1保持开启状态，并可用于所述快门叶片1关闭时的启动能。请参考图4a，t1为本发明所提供的磁阻尼快门装置开始短接制动的时刻，t1～t3为本发明磁阻尼快门制动所需时间，P是本发明中所述动子302受磁阻尼力与时间的关系曲线。Z是本发明中所述快门叶片1运动过程中所述快门叶片1的偏转角与时间的关系曲线。本发明所提供的磁阻尼快门装置，所述快门叶片1从闭合状态到完全打开状态的过程中，所述快门叶片1开启或关闭角位置受到所述动子线圈3-6洛伦兹力和所述第一磁回路M和所述第二磁回路N的磁阻尼力的复合影响。工作时，先通电流使所述动子302加速运动至最大速度，直到接近行程位置，然后在t1时刻切断电流，不需要通反向电流使所述动子302减速，磁阻尼制动电机3可以完成所述动子302的制动过程，相同的加速度和驱动力情况下，相比现有技术中无阻尼快门装置，原理上可以减少所述动子302运动时间的20％。对比曲线W和曲线Z，可以发现，本发明中所述快门叶片1开启或关闭速度提高了，在t3时刻已经完全打开并保持打开状态，而现有技术曲线Z中，所述快门叶片在t4时刻才完全打开；因此，磁阻尼制动电机3提高了所述快门叶片1的开启或关闭速度。所述快门叶片1开启或关闭过程不受开环的电流控制，减小控制端对所述快门叶片1动作的负面影响，提高了所述快门叶片1开启或关闭过程中的稳定性。所述磁阻尼制动模块303所述快门叶片1的开启或关闭自行制动，节省了制动所需时间，制动过程中所述快门叶片动作稳定，能够提供稳定的行程限位，无需设置橡胶阻尼杆，可达到优良的非线性阻尼，使快速运动的所述动子302迅速制动。所述快门叶片1完成开启或关闭动作时，不需要通电流，磁阻尼制动电机3可以使所述快门叶片1保持开启或关闭状态，缩短控制电流持续的时间，减少热耗散，节约能源，减小控制端对所述快门叶片1动作的负面影响，提高了所述快门叶片1的制动效果。本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。