本申请属于集成电路装备制造领域,更具体地,涉及一种磁钢平台充磁系统、方法、磁浮平面电机和光刻装置。
背景技术:
1、光刻装置中,许多场合需要用到多自由度驱动装置,磁浮平面电机可实现六自由度运动,与传统“h”型或“十”字型平面电机结构相比,磁浮平面电机结构简单紧凑,整体刚度高,且具有可以直接驱动、无机械摩擦和无反冲等特点,利于实现更高的加速性能和定位精度,因此在光刻机长行程工件台作业领域有十分广阔的前景。磁浮平面电机通常有线圈阵列以及磁钢平台组成,磁钢平台包括若干磁钢单元组成的磁钢阵列。永磁阵列是磁浮平面电机的物理硬件基础,获得驱动效率高、谐波干扰小、行程扩充与工艺性好的平面永磁阵列,是磁浮平面电机设计的关键问题。
2、传统的充磁方法多采用螺线管对每块磁钢充磁,后将磁块安装至平台背板上并采用胶粘的方法固定。由于预先充磁好的永磁体具有强磁力,这使得安装工人在安装的过程中存在很大的困难,同时使得安装效率低下,同时事故频发,极其容易造成永磁体的碰撞损坏以及安装工人受伤等风险。当磁钢因各种原因出现退磁或破损故障时,传统工艺难以对磁钢平台进行维护。同时,预先充磁后安装的永磁体由于每块磁体充磁饱和度均有所不同,因此磁钢平台的表磁均匀性也难以得到保障。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷,本申请的目的在于提供一种磁钢平台充磁系统、方法、磁浮平面电机和光刻装置,旨在解决传统磁钢平台受限于充磁结构只能先充磁后安装,致使安装困难,且磁钢受损严重的技术问题。
2、为实现上述目的,第一方面,本申请提供了一种磁钢平台充磁系统,包括:未充磁的永磁体阵列;平台背板,用于在顶部设置未充磁的永磁体阵列,组成磁钢平台;脉冲磁体阵列,包括位于同一平面的多个脉冲磁体,与永磁体阵列平行设置;脉冲磁体阵列用于在未充磁的永磁体阵列设置于所述平台背板顶部后,为磁钢平台充磁。
3、在一实施例中,永磁体阵列包括多个磁钢单元;磁钢单元包括方形第一磁钢和围绕方形第一磁钢的四个矩形第二磁钢;第一磁钢充磁后是n磁铁或s磁铁;第二磁钢充磁后的磁向由s极指向n极。
4、在一实施例中,脉冲磁体为螺线管式线圈或方形异形线圈。
5、在一实施例中,脉冲磁体阵列的任意两个相邻线圈间隔一个磁钢单元,任意两个相邻线圈通电时电流流向相同;或,脉冲磁体阵列的任意两个相邻线圈之间无间隔,任意两个相邻线圈通电时电流流向相反。
6、在一实施例中,线圈绕组的横截面积覆盖磁钢单元的横截面积。
7、在一实施例中,脉冲磁体阵列包括:第一脉冲阵列和第二脉冲阵列;第一脉冲阵列平行设置于永磁体阵列上方;第二脉冲阵列在平台背板厚度大于预设值时,平行设置于平台背板下方;第二脉冲阵列与第一脉冲阵列通电时电流流向相反,为第二磁钢充磁;第二脉冲阵列与第一脉冲阵列通电时电流流向相同,为第一磁钢充磁;第一脉冲阵列和第二脉冲阵列,用于叠加磁场为永磁体阵列充磁。
8、第二方面,本申请还提出一种磁钢平台充磁方法,应用第一方面的磁钢平台充磁系统,方法包括:将未充磁的永磁体阵列固定于平台背板;控制脉冲磁体阵列移动至平行于未充磁的永磁体阵列的区域,以使脉冲磁体阵列的脉冲磁体与磁钢单元重叠;为脉冲磁体阵列的线圈同时充电,实现永磁体阵列充磁。
9、在一实施例中,控制脉冲磁体阵列移动至平行于未充磁的永磁体阵列的区域,以使脉冲磁体阵列的脉冲磁体与磁钢单元重叠,包括:检测平台背板的厚度;控制第一脉冲阵列移动至平行于未充磁的永磁体阵列的上方区域,使第一脉冲阵列的脉冲磁体与磁钢单元重叠;在平台背板的厚度大于预设值时,控制第二脉冲阵列移动至平行于平台背板的下方区域,使第二脉冲阵列的脉冲磁体与磁钢单元重叠,且第二脉冲阵列与第一脉冲阵列重叠。
10、第三方面,本申请还提出一种磁浮平面电机,包括:磁钢平台和线圈阵列,磁钢平台的充磁应用第一方面的磁钢平台充磁系统。
11、第四方面,本申请还提出一种光刻装置,包括:照明单元,用于提供曝光光束;掩模台,用于支撑一掩模;工作台,用于支撑一基底并提供六自由度运动;投影物镜,用于将掩模上图形按一定比例投射至基底;工作台包括第三方面的磁浮平面电机。
12、可以理解的是,上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述,在此不再赘述。
13、总体而言,通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:
14、本申请由于先通过平台背板在顶部集成固定永磁体阵列,解决了永磁体安装过程中的物理位移问题,避免了传统先充磁后安装因机械应力导致的安装困难和磁钢受损严重。用平行设置的多个脉冲磁体组成的阵列替代传统单个螺线管充磁头,阵列化结构通过分布式磁极同步覆盖永磁体阵列全区域,直接突破单螺线管磁场不均匀,磁路受阻且作用范围有限的技术瓶颈。
15、因此,本申请能实现大型永磁体阵列的整体一次性充磁,能够先安装后充磁,从根源避免人员夹伤和磁钢受损风险,同时消除了分步充磁的磁场叠加错位与局部欠充磁缺陷,显著提升充磁均匀性及饱和率。
1.一种磁钢平台充磁系统,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的磁钢平台充磁系统,其特征在于,所述永磁体阵列包括多个磁钢单元;
3.如权利要求1所述的磁钢平台充磁系统,其特征在于,所述脉冲磁体为螺线管式线圈或方形异形线圈。
4.如权利要求3所述的磁钢平台充磁系统,其特征在于,所述脉冲磁体阵列的任意两个相邻线圈间隔一个磁钢单元,任意两个相邻线圈通电时电流流向相同;
5.如权利要求3所述的磁钢平台充磁系统,其特征在于,所述线圈绕组的横截面积覆盖磁钢单元的横截面积。
6.如权利要求1所述的磁钢平台充磁系统,其特征在于,所述脉冲磁体阵列包括:第一脉冲阵列和第二脉冲阵列;
7.一种磁钢平台充磁方法,其特征在于,应用如权利要求1至6中任一项所述的磁钢平台充磁系统,所述方法包括:
8.如权利要求7所述的磁钢平台充磁方法,其特征在于,控制脉冲磁体阵列移动至平行于所述未充磁的永磁体阵列的区域,以使脉冲磁体阵列的脉冲磁体与磁钢单元重叠,包括:
9.一种磁浮平面电机,包括:磁钢平台和线圈阵列,其特征在于,所述磁钢平台的充磁应用如权利要求1至6中任一项所述的磁钢平台充磁系统。
10.一种光刻装置,其特征在于,包括: