共面氣浮正交解耦與滾動關(guān)節(jié)軸承角度解耦的磁懸浮平面驅(qū)動定位隔振器的制造方法
【專利摘要】共面氣浮正交解耦與滾動關(guān)節(jié)軸承角度解耦的磁懸浮平面驅(qū)動定位隔振器屬于精密隔振【技術(shù)領(lǐng)域】，隔振器主體的套筒與下安裝板之間采用磁懸浮平面電機的磁懸浮作用進(jìn)行承載，活塞筒與套筒之間通過氣浮面進(jìn)行潤滑與支撐，上安裝板與下安裝板之間的水平直線運動自由度通過共面正交氣浮導(dǎo)軌進(jìn)行解耦，二者之間的角運動自由度通過滾動關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行解耦，電機、位移傳感器、限位開關(guān)和控制器、驅(qū)動器構(gòu)成位置閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，對上、下安裝板的相對位置進(jìn)行精確控制；本發(fā)明具有三維零剛度、高定位精度、直線運動自由度和角運動自由度解耦的特性，可有效解決超精密測量儀器與加工裝備、尤其是步進(jìn)掃描光刻機中的高性能隔振問題。
【專利說明】共面氣浮正交解耦與滾動關(guān)節(jié)軸承角度解耦的磁懸浮平面驅(qū)動定位隔振器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密隔振【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種共面氣浮正交解耦與滾動關(guān)節(jié)軸承角度解耦的磁懸浮平面驅(qū)動定位隔振器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超精密加工與測量精度的不斷提高，環(huán)境振動成為制約超精密加工裝備與測量儀器精度和性能提高的重要因素。尤其是步進(jìn)掃描光刻機為代表的超大規(guī)模集成電路加工裝備，技術(shù)密集度與復(fù)雜度極高，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了現(xiàn)有技術(shù)的極限，代表了超精密加工裝備的最高水平，超精密隔振成為此類裝備中的核心關(guān)鍵技術(shù)；步進(jìn)掃描光刻機的線寬已達(dá)到22nm及以下，硅片定位精度與套刻精度均達(dá)到幾納米，而工件臺運動速度達(dá)到lm/s以上，工件臺加速度達(dá)到重力加速度的幾十倍，這對現(xiàn)有的隔振技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。首先，光刻機需要為計量系統(tǒng)與光刻物鏡提供“超靜”的工作環(huán)境，同時又需要驅(qū)動工件臺以高速度與高加速度運動，這對隔振系統(tǒng)的隔振性能提出了極其苛刻的要求，其三個方向的固有頻率均需要達(dá)到IHz以下；其次，光刻機各部件之間的相對位置，例如光刻物鏡與硅片表面的距離，均具有非常嚴(yán)格的要求，且處于位置閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的控制之下，要求隔振器上、下安裝板之間的相對位置精度達(dá)到10 μ m量級，傳統(tǒng)隔振器的定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。
[0003]根據(jù)隔振理論，被動式隔振器的固有頻率與剛度成正比、與負(fù)載質(zhì)量成反比，因此在負(fù)載質(zhì)量一定的前提下，降低隔振器的剛度是降低固有頻率、提高低頻與超低頻隔振性能的有效途徑。傳統(tǒng)空氣彈簧等形式的隔振器存在靜態(tài)承載能力與剛度的固有矛盾，同時受材料特性、結(jié)構(gòu)剛度等因素制約，要進(jìn)一步降低其剛度、尤其是水平向剛度十分困難。針對這一問題，研究人員將“擺”式結(jié)構(gòu)引入到空氣彈簧隔振器中，達(dá)到降低隔振器水平剛度的目的(1.Nikon Corporat1n.Vibrat1n Isolator With Low Lateral Stiffness.美國專利
【發(fā)明者】譚久彬, 崔俊寧, 王雷 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)