[发明专利]基于主动平衡质量动线圈气磁结合气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气磁结合气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气磁结合气浮双工件台矢量圆弧换台装置，该装置包 括支撑框架（1）、平衡质量块（2）、第一工件台（3a）、第二工件台（3b），所述平衡质量块（2）位 于支撑框架（1）上方，其特征在于下层水道（4）安装在平衡质量块（2）上的平面上，第一工件 台（3a）和第二工件台（3b）配置在上层水道（5）上方，上层水道（5）和下层水道（4）之间配置 宏动平面电机定子（6），所述第一工件台（3a）和第二工件台（3b）运行于测量位（7）和曝光位 （8）之间，在第一工件台（3a）和第二工件台（3b）上平面上分别安装测量位平面光栅（9a）和 曝光位平面光栅（9b），第一工件台（3a）通过第一线缆台线缆（10c）与第一线缆台（10a）相连 接，第二工件台（3b）通过第二线缆台线缆（11c）与第二线缆台（11a）相连接，第一线缆台 （10a）和第二线缆台（11a）分别安装在第一线缆台导轨（10b）和第二线缆台导轨（11b）上；支 撑框架（1）通过由两个双电机曲柄摇杆机构（12）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（12）由基座（13）、两个伺服电机（14）、一个输出轴 （15）、两个光栅尺（16）、两个读数头（17）、两个曲柄（18）、两个摇杆（19）组成，伺服电机（14） 转轴与曲柄（18）连接，两个曲柄（18）分别通过摇杆（19）连接到同一输出轴（15）上，输出轴 （15）与平衡质量块（2）通过滚动轴承固连，光栅尺（16）与伺服电机（14）同轴连接，读数头 （17）固定在基座（13）上；第一工件台（3a）和第二工件台（3b）为六自由度磁浮微动台，所述 六自由度磁浮微动台由Chuck（301）、吸盘（302）、微动电机（303）、防撞框（304）、宏动平面电 机动子（305）、平面光栅读数头（306）、调平调焦传感器（307）组成，微动平面电机动子（308） 与重力补偿器动子（309）集成在一起，气足（310）和真空吸附区（311）均分布在六自由度磁 浮微动台的底部；所述吸盘（302）安装在Chuck（301）上，Chuck（301）四个角上安装有四个平 面光栅读数头（306）和四个调平调焦传感器（307），Chuck（301）固定在微动电机（303）上，在 微动电机（303）四周安装有防撞框（304），宏动平面电机动子（305）安装在防撞框（304）下 方，所述宏动平面电机动子（305）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，每 相邻的两个线圈的绕向相反，宏动平面电机定子（6）采用Halbach永磁阵列组成；六自由度 磁浮微动台底面的四个角分布有呈“7”字型的四个对称均布的气足（310），气足（310）之间 分布有矩形的真空吸附区（311），呈“口”字型围绕在宏动平面电机动子（305）周围。