[发明专利]带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统

权利要求书

1.带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统，该系统包括精动台、粗动台和基座（10），所述的粗动台含有一个粗动台台体（2）和驱动装置，其特征在于：所述的粗动台台体（2）设置在精动台的外部，将精动台包围在中间；所述的驱动装置包括大行程驱动模块和小行程驱动模块两部分，大行程驱动模块由两组关于X轴方向对称布置在粗动台台体（2）两侧的X方向直线电机组成，小行程驱动模块由四组同时驱动Y方向和Z方向的两自由度直线电机组成，四组两自由度直线电机两两关于X轴方向对称布置在粗动台台体（2）两侧，并位于大行程驱动模块下方；

所述的粗动台还包含两个粗动台重力平衡组件，所述的两个粗动台重力平衡组件布置在粗动台台体（2）上方，沿X轴方向对称布置在粗动台台体（2）两侧，每个粗动台重力平衡组件包含一个粗动台重力平衡导磁板（11）和两个粗动台重力平衡永磁体（12），粗动台重力平衡导磁板（11）与X方向直线电机的永磁体阵列连接在一起，粗动台重力平衡永磁体（12）分别布置在粗动台台体（2）上表面，沿X轴方向的侧边关于Y轴方向对称布置，并与粗动台重力平衡导磁板（11）留有间隙。

所述掩膜台系统还含有平面衍射光栅测量系统，所述的平面衍射光栅测量系统包括用于测量精动台与基座（10）之间相对位置的六个传感器组件；所述的每个传感器组件包括平面衍射光栅尺（27）、光栅读数头（25）和光栅读数头支架（26）；所述的六个传感器组件布置在精动台的底面，且沿Y轴方向对称布置；六个光栅读数头（25）沿Y轴方向等间距对称分布，每侧的三个光栅读数头（25）共用一个平面衍射光栅尺（27）；所述的平面衍射光栅尺（27）安装在精动台底面沿Y轴方向的两侧边上，所述的光栅读数头（25）安装在光栅读数头支架（26）上，光栅读数头支架（26）安装在基座（10）的上表面，光栅读数头（25）与平面衍射光栅尺（27）之间保留间隙；当粗动台沿Y轴方向做往复运动时，保证每侧沿Y轴方向至少有两个光栅读数头（25）进行正常测量，同一侧的两组传感器共同实现X方向、Y方向和Z方向的位移测量，以及绕X轴和Z轴旋转的角度测量；关于Y轴对称的相对应的两组传感器共同实现绕Y轴旋转的角度测量。

2.按照权利要求1所述的带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统，其特征在于：所述每个X方向直线电机由两组永磁体阵列和一组线圈阵列组成；所述每个两自由度直线电机由一组永磁体阵列和一组线圈阵列组成，且沿X方向同侧的两个两自由度直线电机共用一组永磁体阵列；X方向直线电机的两组永磁体阵列以及两自由度直线电机的四组永磁体阵列都固定在基座（10）上的水平面上；X方向直线电机的两组线圈阵列和两自由度直线电机的四组线圈阵列均分别固定在粗动台台体（2）上。

3.按照权利要求1或2所述的带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统，其特征在于：所述的精动台包含精动台台体（1）、洛伦兹电机和精动台重力补偿组件；所述的洛伦兹电机包含三种洛伦兹电机，每种洛伦兹电机对称分布在精动台台体（1）沿Y轴方向的两侧面，其中，第一种洛伦兹电机的驱动方向为沿X轴方向，关于X轴对称布置，每侧至少两个，驱动精动台台体（1）沿X方向和绕Z轴旋转方向运动；第二种洛伦兹电机的驱动方向沿Y轴方向并通过精动台质心，每侧至少一个，驱动精动台台体（1）沿Y方向运动；第三种洛伦兹电机的位于精动台台体的四个角上，同时关于X轴对称布置，每侧两个，其驱动方向沿Z轴方向，驱动精动台台体沿Z方向、绕X轴旋转方向和Y轴旋转方向运动。

4.按照权利要求3所述的带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统，其特征在于：所述的精动台重力补偿组件包含四个精动台重力补偿单元，每一个精动台重力补偿单元由一个精动台重力平衡导磁板（31）和一个精动台重力平衡永磁体（32）组成，所述的四个精动台重力补偿单元分别分布在精动台台体（1）的四个角上，其中四个精动台重力平衡导磁板（31）分别固定在粗动台台体（2）上；四个精动台重力平衡永磁体（32）分别固定在精动台台体（1）上，且与精动台重力平衡导磁板（31）的位置相对应，同时与精动台重力平衡导磁板之间留有间隙。

5.按照权利要求1所述的带平面衍射光栅测量的具有六自由度粗动台的掩膜台系统，其特征在于：所述的粗动台台体（2）为薄壁壳体，由碳化硅陶瓷材料制成。