[发明专利]基于主动平衡质量动线圈磁浮双工件台矢量圆弧换台方法及装置

权利要求书

1.一种基于主动平衡质量动线圈磁浮双工件台矢量圆弧换台方法，其特征在于该方法 包括以下步骤：初始工作状态，测量位第一工件台处于预对准状态，曝光位第二工件台处于 曝光状态；第一步，测量位第一工件台预对准完毕后由动线圈驱动运动到测量位换台预定 位置A并充电和等待，曝光位第二工件台曝光完毕后由动线圈驱动运动到曝光位换台预定 位置B；第二步，第一工件台与第二工件台通过平面电机矢量控制沿圆弧轨迹逆时针运动， 在运动过程中，两个工件台的相位不发生变化，运动位置由平面光栅进行测量，与此同时， 第一线缆台跟随第一工件台由测量位一侧向曝光位运动，第二线缆台跟随第二工件台由曝 光位一侧向测量位运动，当第一工件台运动到曝光位预定位置C、第二工件台运动到测量位 预定位置D时，换台结束，第一工件台在曝光位进行硅片光刻曝光，第二工件台在测量位进 行硅片上片及硅片预对准操作；第三步，测量位第二工件台预对准完毕后由动线圈驱动运 动到测量位换台预定位置A'并充电和等待，曝光位第一工件台曝光完毕后由动线圈驱动运 动到曝光位换台预定位置B'；第四步，第二工件台与第一工件台通过平面电机矢量控制沿 圆弧轨迹顺时针运动，与此同时，第一线缆台跟随第一工件台由曝光位一侧向测量位运动， 第二线缆台跟随第二工件台由测量位一侧向曝光位运动，当第二工件台运动到曝光位预定 位置C、第一工件台运动到测量位预定位置D时，换台结束，曝光位第二工件台进入曝光状 态，测量位第一工件台进行上下片及预对准操作，此时系统回到初始工作状态，完成了包含 两次换台操作的一个工作周期。

2.一种基于主动平衡质量动线圈磁浮双工件台矢量圆弧换台装置，其特征在于该装置 包括支撑框架（1）、平衡质量块（2）、第一工件台（4a）、第二工件台（4b），所述平衡质量块（2） 位于支撑框架（1）上方，下层水道（10）安装在平衡质量块（2）上的平面上，第一工件台（4a） 和第二工件台（4b）配置在上层水道（9）上方，上层水道（9）和下层水道（10）之间配置宏动平 面电机定子（3），所述第一工件台（4a）和第二工件台（4b）运行于测量位（11）和曝光位（12） 之间，在第一工件台（4a）和第二工件台（4b）上平面上分别安装测量位平面光栅（5a）和曝光 位平面光栅（5b），第一工件台（4a）通过第一线缆台线缆（6c）与第一线缆台（6a）相连接，第 二工件台（4b）通过第二线缆台线缆（7c）与第二线缆台（7a）相连接，第一线缆台（6a）和第二 线缆台（7a）分别安装在第一线缆台导轨（6b）和第二线缆台导轨（7b）上；支撑框架（1）通过 由两个双电机曲柄摇杆机构（13）组成的主动运动补偿机构与平衡质量块（2）相连接，所述 双电机曲柄摇杆机构（13）由基座（18）、两个伺服电机（19）、一个输出轴（20）、两个光栅尺 （14）、两个读数头（15）、两个曲柄（16）、两个摇杆（17）组成，伺服电机（19）转轴与曲柄（16） 连接，两个曲柄（16）分别通过摇杆（17）连接到同一输出轴（20）上，输出轴（20）与平衡质量 块（2）通过滚动轴承固连，光栅尺（14）与伺服电机（19）同轴连接，读数头（15）固定在基座 （18）上；第一工件台（4a）和第二工件台（4b）为六自由度磁浮微动台，所述六自由度磁浮微 动台由Chuck（401）、吸盘（402）、水冷板（403）、防撞框（404）、宏动平面电机动子（405）、平面 光栅读数头（406）、调平调焦传感器（407）、微动电机（411）、充电模块（412）组成，重力补偿 器动子（409）与微动平面电机动子（410）集成在一起，所述吸盘（402）安装在Chuck（401）上， Chuck（401）四个角上安装有四个平面光栅读数头（406）和四个调平调焦传感器（407）， Chuck（401）固定在微动电机（411）上，在工件台四周安装有防撞框（404），宏动平面电机动 子（405）安装在工件台下方，水冷板（403）安装在宏动平面电机动子（405）上方，所述宏动平 面电机动子（405）包括四个基本运动单元（F₁、F₂、F₃、F₄），每个单元由四个相绕组组成，其中 每相电枢绕组由若干同心的方形线圈构成，各个线圈由里到外依次串联，固定在平板形的 初级基板气隙侧，每相邻的两个线圈的绕向相反，宏动平面电机定子（3）采用交错磁钢布 局，宏动平面电机定子（3）含有气隙（9）。