[发明专利]减振装置及应用其的光刻装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种减振定位装置，且特别是有关于一种减振装置。

背景技术

随着用户对精密设备要求的提高，很多精密设备(比如光刻机、精密测量仪器等)对振动的要求也越来越苛刻。传统的被动式减振器已经无法满足需求，必须使用主动减振器对振动进行控制。常见的主动减振器一般采用被动隔振模块与主动执行器并联的方式。为了实现对地基振动的低频振动高衰减，需要降低被动隔振装置的刚度，从而降低隔振系统的固有频率。典型装置见美国专利US5844664、美国专利US5823307等。

美国专利US5844664使用洛仑兹电机作为垂向和水平向的主动控制作动器，垂向采用空气弹簧用于隔离地基传来的垂向振动，在空气弹簧的活塞中设计了摆机构，通过柔性细杆的变形形成低刚度的水平向弹簧，用于隔离地基的水平向振动。该装置存在如下缺点：

1.钟摆机构放置在活塞上，占据了空气弹簧的空间，增大了相同体积下空气弹簧的刚度。空气弹簧的刚度公式为如果V减小，则空气弹簧的刚度增大，不利于低频隔振。

2.空气弹簧的大小和高度限制了摆机构的水平向刚度。摆机构的柔性细杆越长，则水平向刚度越小，由于空气弹簧体积的限制，摆机构的长度有限，刚度也较大。

3.减振器空气弹簧的活塞的设计需要综合考虑摆机构设计、气体密封等问题。

4.减振器的钟摆机构和空气弹簧腔室设计相耦合，设计复杂。

美国专利US6953109与专利US5844664类似，不同之处在于将柔性摆机构换成柔性筒结构，采用该设计虽然能实现空气弹簧的密封，但是柔性筒结构的设计和制造均比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种刚度更低、结构紧凑、设计简单的减振装置。

为大上述目的，本发明提出一种减振装置，承载有一负载，包括：基座、壳体、第一气室、活塞和摆机构。壳体用于支撑所述的负载；第一气室刚性连接在基座上，内部充满流体；活塞通过第一气室内的流体所支撑；摆机构安装在活塞和壳体之间，用于在水平方向对活塞和壳体产生低刚度连接。

本发明中，摆机构由至少1个柔性单元组成，柔性单元连接在活塞和壳体之间。其中，柔性单元为细杆，细杆的材料为金属，特别的，细杆材料为钢。柔性单元为X摆、折叠摆或倒摆。进一步，摆机构柔性细杆的数目为3根或4根。

本发明中，第一气室内部的液体为空气。

本发明中，在第一气室和活塞之间设置膜结构，用于流体的密封。

本发明中，在第一气室和活塞之间设置气浮装置，用于第一气室和活塞之间的无摩擦连接。其中气浮装置包括：高压气源，特别的该高压气源为第一气室的高压空气；喷射高压空气的小孔，特别的该小孔设置在活塞上，或(和)设置在与活塞所接触的第一气室表面的内壁；连接高压气源的管道，该管道用于连接小孔和高压气源；排放喷射空气的管道，特别的，该管道设置在活塞或第一气室表面接触表面的内壁。

本发明，减振装置进一步包括：第二气室；连接管道，用于连接第一气室和第二气室。进一步，减振装置包括气动阀、高压气源和气动管道。气动阀设置在第一气室或第二气室上；气动管道用于连接高压气源和气动阀；在第一气室或第二气室上设置用于控制气室气压的气动阀。

进一步，在壳体和基座之间进一步包括如下结构单元至少1个相对位置传感器、至少1个相对位置传感器、至少1个振动传感器、至少1个直线驱动器和控制器。至少1个相对位置传感器用于测量壳体和基座之间的相对位置；至少1个振动传感器设置在壳体上或(和)基座上，用于测量壳体或(和)基座的振动；至少1个直线驱动器用于产生壳体和基座之间所需的力，以补偿壳体的振动；控制器根据相对位置传感器和振动传感器的测量信号，控制所述的气动阀和直线电机，在壳体和基座之间产生所需的力，实现壳体的减振和定位。

本发明中，摆机构进一步包括至少一个第一摆机构和至少一个连接单元。第一摆机构由至少1个柔性连接单元组成，特别的，柔性连接单元为柔性细杆或倒摆；连接单元将多个第一摆机构串联，从而进一步降低了减振装置的水平向刚度。

本发明另提出一种减振装置，承载有一负载，包括基座、壳体、活塞、第一气室、膜结构和摆机构。壳体用于支撑所述的负载；活塞刚性连接在壳体上；第一气室内部充满高压气体，支撑所述的活塞；膜结构设置在第一气室和活塞之间，用于气体的密封；摆机构安装在活塞和基座之间，用于在水平向对基座和活塞之间产生低刚度连接。