[发明专利]运动台驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及运动台驱动装置。

背景技术

出于追求光刻机产率提升的目标，光刻机运动台在保证定位精度要求的前提下，不断对速度、加速度等运动指标提出更为苛刻的要求。在运动质量保持一致的情况下，速度、加速度等运动指标的提升只能依赖于更大驱动力的实现。通常光刻机运动台采用粗微动形式，粗动台执行大行程运动，微动台依附于粗动台并实现高精度的定位性能。其中粗动台一般通过直线电机直驱方式执行，而微动台则通过音圈电机(Voice Coil Motor，VCM)驱动执行。在空间布局、电机功率、热耗散等各方面约束条件的制约下，微动台音圈电机的驱动力水平在高速高加速的要求下已显得捉襟见肘。

后来提及了一种磁阻电机的驱动形式，相比VCM，磁阻电机在驱动力方面具有明显优势。由于磁阻电机的出力与线圈中所通电流的平方成比例关系，因此相比VCM(VCM的出力与线圈中的电流成线性关系)而言具有明显的驱动力输出优势。然而只有大推力的优势是无法满足光刻机运动台对高定位精度的要求的。由于磁阻电机利用了“磁阻最小原理”产生电磁力，因此难免存在磁滞特性和剩磁的问题，使得利用铁磁材料进行驱动的磁阻电机存在响应速度不够的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供运动台驱动装置，以解决现有的粗动台和微动台响应速度不够的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种运动台驱动装置，所述运动台包括粗动台和微动台，所述驱动装置包括驱动所述粗动台运动的长行程电机组和驱动所述微动台运动的短行程电机组，所述驱动装置还包括：

磁阻电机组，用于为所述微动台加、减速度提供推力；

以及微动台控制模块，通过一闭环反馈通道控制所述短行程电机组出力和通过一开环前馈通道控制所述磁阻电机组出力。

具体的，所述长行程电机组包括直线电机。

具体的，所述短行程电机组包括多组音圈电机。

具体的，所述磁阻电机组包括至少一对磁阻电机，所述一对磁阻电机包括第一定子、第二定子和动子，所述一对磁阻电机共用一个动子，所述动子设置在所述第一定子和第二定子的中间。

具体的，所述第一定子和所述第二定子上分别绕制有线圈。

具体的，所述第一定子和所述第二定子与所述粗动台固定连接；所述动子与所述微动台固定连接。

具体的，所述第一定子和所述第二定子为铁芯，所述动子为导磁体。

具体的，所述微动台控制模块包括轨迹设定值发生器和轮换器；

所述开环前馈通道包括依次连接的所述轨迹设定值发生器、轮换器、磁阻电机组及微动台，所述轨迹设定值发生器提供与微动台的参考位置信息相应的加速度信息给所述轮换器，所述轮换器将所述加速度信息与预设的阈值范围进行比较，根据比较结果确定加、减速度输出情况，之后启动所述磁阻电机组中实现加或减速度输出的磁阻电机作用所述微动台。

具体的，所述微动台控制模块还包括短行程电机组控制器及增益平衡矩阵；

所述闭环反馈通道包括首尾连接的所述轨迹设定值发生器、短行程电机组控制器、增益平衡矩阵、短行程电机组、微动台及位置测量单元，所述轨迹设定值发生器将所述微动台的参考位置信息发送给所述短行程电机组控制器，所述短行程电机组控制器对所述微动台的参考位置信息与位置测量单元测得的所述微动台的实际位置信息之间的误差值进行校正计算，所述增益平衡矩阵将所述校正后的误差值分解到微动台的各自由度，并相应地启动所述短行程电机组中各自由度对应的短行程电机作用所述微动台。

具体的，所述预设的阈值范围具体为[-Δ,Δ]，所述加速度信息大于Δ时启动实现加速度输出的磁阻电机；所述加速度信息小于-Δ时启动实现减速度输出的磁阻电机；所述加速度信息∈[-Δ,Δ]时，所述磁阻电机组不工作。

具体的，所述短行程电机组包括至少三组音圈电机，用于实现所述微动台的水平向三自由度运动。

具体的，所述直线电机包括磁铁阵列、线圈阵列和两相驱动器，所述线圈阵列包括多个线圈，每两个所述线圈一组连接一个所述两相驱动器，所述两相驱动器驱动所述线圈阵列与所述磁铁阵列相互作用，向所述粗动台提供推动力。

具体的，所述磁铁阵列由极性相反的磁铁间隔铺排而成。