[发明专利]平衡减震台

说明书

技术领域

本发明涉及平衡减震领域，尤其关于一种平衡减震台。

背景技术

传统的光刻机工作台大多采用多层的导轨技术，平台的底部直接与减震系统连接。但是随着硅片直径从200mm增加到300mm，产率要求的提高以及线宽和套刻精度的要求越来越高，直接带来的影响是工件台运动行程的增加，运动速度的提高，和更高精度的要求，这样，对减震系统的要求也越来越高。但是，要提高减震系统的能力成本较高，同时难度也较大。因此，用于抵消应力的平衡块技术也随之发展起来了。平衡块技术就是利用动量守恒原理：将电机的定子安装在质量较大的平衡块上，动子与平衡块分别用气浮轴承支撑；在动子与定子的相互作用下，它们便分别向相反的方向运动。

现有的平衡块平衡技术分为单层主动控制和双层被动控制。对于单层主动控制，特点是运用多个电机平衡工件台运动产生的作用力X，Y和Rz。当工件台向一个方向运动时，对应的平衡电机向反方向运动，抵消工件台运动产生的作用力。同时通过几个平衡电机的组合运动，消除Rz方向的扭矩。这种方式结构比较简单，但是所使用的电机较多，同时控制算法复杂。

对于双层被动控制，特点是上层的平衡块来抵消X方向的反作用力，下层的平衡块抵消Y和Rz方向的反作用力。同时使用矫正结构来对底层的平衡块进行Rz方向的矫正。该方法控制上比单层主动结构简单，但是结构复杂，同时，矫正结构的电机固定在基座上，运动的时候也会将反作用力传递给基座，没有实现完全的减震。

发明内容

为满足大移动量工作台的平衡减震需求，本发明提供了一种平衡减震台，包括基础框架、辅助平衡块、主平衡块、平面平衡机构、工作台以及两连杆矫正机构；

所述辅助平衡块一端面通过气浮轴承连接在基础框架上，另一端面与主平衡块通过气浮轴承连接；所述两连杆矫正机构包括两个连杆、两个力矩电机以及固定基座，两力矩电机之间通过一个连杆连接，一个力矩电机上设置固定基座用以固定辅助平衡块，另一力矩电机通过另一个连杆连接主平衡块；所述平面平衡机构设置在主平衡块上，并连接工作台。

平面平衡机构包括X向直线电机、Y向直线电机、X向导轨、Y向导轨、以及Y向气浮轴承；所述Y向直线电机和Y向导轨固定在主平衡块上；Y向气浮轴承在Y向导轨上滑动，并且与X向导轨连接；X向直线电机固定在X向导轨上；工作台由X向直线电机驱动，并通过气浮轴承与X向导轨相连。

本发明所述的平衡减震台是一种主辅双层被动技术，上层平衡块作为主平衡块，用于平衡工件台运动产生的作用力X，Y和Rz。底层的平衡块只是作为一个辅助的部分，在整个运动过程中只使用两个电机，结构简单，并且实现了完全的减震隔离。

附图说明

图1为本发明所述平衡减震平台的前视图；

图2为本发明所述平衡减震平台的俯视图；

图3为本发明所述两连杆矫正机构的结构图；

具体实施方式

下面通过说明书附图，详细阐述本发明的一个具体实施例：

平衡块的设计是利用质心守恒定律：相互作用的两个物体，作用力总是等于反作用。如果电机的直接固定在静止的底座上，那么当电机在运动过程中，所有的反作用力全部作用在静止的基座上，如果电机固定在可以运动的基座上，那么反作用力使基座朝电机的反方向运动，平衡块运动距离根据下面公式确定：

Sb＝-Ss*Ms/Mb

其中：

Sb是平衡块的运动距离；

Ss是电机的运动距离；

Ms是电机动子和负载的质量；

Mb是平衡块的质量。

本平衡技术在以前的基础上，将平衡块分为主辅两个部分。上层平衡块作为主平衡块，用于平衡工件台运动产生的作用力X，Y和Rz。底层的平衡块只是作为一个辅助的部分，用于矫正上层平衡块产生的Rz方向的位移误差。

如说明书附图所示：

当Y向气浮轴承8处于Y向导轨7中间的时候，如果工件台10向X正方向运动，主平衡块就向X负方向运动相应的距离。同理，当工件台处于X向导轨9中间的时候。Y向电机向Y正方向运动时，主平衡块就向Y负方向运动相应的距离。在这两种情况下，都没有转矩的产生，所以主平衡块只是做直线运动，不会发生转动。此时，辅助平衡块3与主平衡块5一起做跟随运动。两连杆矫正机构12处于保持状态，让辅助平衡块和主平衡块保持一致的运动。

当Y向气浮轴承8不处于Y向导轨7中间的时候，如果工件台10向X正方向运动，主平衡块就向X负方向运动相应的距离，同时，由于偏心带来了一个扭矩

τ＝F*L

F为电机的反作用力

L为偏心的距离