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文档序号:36404455发布日期:2023-12-16 10:21阅读:7来源:国知局
光刻机精密运动平台的制作方法

1.本发明涉及光刻机技术领域,具体涉及光刻机精密运动平台



背景技术:

2.精密运动平台是精密机械中的关键部件之一,它为微光刻技术

数控加工

生物技术
、ic
封装设备

纳米表面形貌测量等领域提供一个能够实现精密定位和精确运动的载物平台,应用较多的要数在先进的电子制造设备,比如光刻机贴片机等,高性能的运动平台是其工作的主要机构

3.现有的光刻机精密运动平台结构包括多种设计方案:一种是采用传统机械定位方式,即刚性接触支撑和旋转电机

滚珠丝杠驱动方式定位,这种定位方式存在着很大的弊端,不仅产生摩擦使定位不精准,并且在摩擦过程中产生金属粉尘影响产品质量,而且驱动件因质量较大使得惯性较大,进一步影响了设备的定位精度,另一种采用气浮定位方式,虽然消除了摩擦,但是结构体系庞大且复杂支撑刚度小,承载能力和抗冲击能力降低,进而影响定位精度,并且现有的光刻机精密运动平台仅有一个或者两个运动平台,在工作过程中由于运动平台较少,且运动平台上料与下料都使用同一机构,使得设备上料或下料时需要等候,使得设备工作效率较低



技术实现要素:

4.针对现有技术所存在的上述缺点,本发明提供了光刻机精密运动平台,能够有效解决现有技术运动平台定位精度低和工作效率低的问题

5.为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:本发明提供光刻机精密运动平台,包括底座

固定连接在底座上的环形磁轨,所述环形磁轨的两侧固定连接有环形导轨,所述底座的顶部固定连接有支架和立板,还包括:磁悬浮运动组件,用于对运动平台进行精准定位,并承载平台运动,所述磁悬浮运动组件的数量为四个,包括悬浮于环形磁轨上的托架,所述托架的内壁固定连接有铁叠片组,所述铁叠片组的两侧固定连接有线圈一,所述托架的顶部固定连接有磁悬浮导轨,所述托架的顶部固定连接有直线电机初级,两个所述磁悬浮导轨之间悬浮有支撑板,所述支撑板的底部固定连接有直线电机次级,所述支撑板的底部固定连接有线圈二;磁悬浮辅助组件,用于对运动平台的悬浮高度进行辅助调节,并对运动平台进行主动隔振;上料组件,用于对运动平台单独进行自动上料;下料组件,用于对运动平台单独进行自动下料

6.进一步地,所述悬浮运动组件还包括托架顶部固定连接有定子,四个所述定子的外壁固定连接有电磁绕组,所述电磁绕组顶部设置有永磁体,四个所述永磁体顶部固定连接有载板,所述载板顶部固定连接有真空吸盘和激光反射镜,所述托架的顶部固定连接有位移监测器,所述位移监测器位于载板的正中间

7.进一步地,所述磁悬浮辅助组件包括挡板,所述挡板的外壁套接有弹簧一,四个所述弹簧一的另一端与载板的外壁固定连接,所述磁悬浮导轨的内壁固定连接有磁条,所述载板的两端均固定连接有磁块,每两个所述磁块分别与磁条对应,所述托架的顶部与载板的底部均固定连接有磁条

8.进一步地,所述托架的底部固定连接有双轮万向轮,所述双轮万向轮的数量为四个,所述托架的底部固定连接有转向传感器

9.进一步地,所述支架的一侧固定连接有晶圆盒,所述晶圆盒的内壁固定连接有限位板,所述限位板的数量为四个,所述晶圆盒的底部铰接有转夹,四个所述转夹的外壁均铰接有铰接板,其中一个所述铰接板的一侧固定连接有拨杆,所述晶圆盒的底部固定连接有拉板,所述拨杆与拉板之间固定连接有弹簧二,所述磁悬浮导轨的顶部固定连接有弹性杆

10.进一步地,两个所述立板之间固定连接有滚轴,所述滚轴的外壁固定连接有波纹轮,所述滚轴的内壁固定连接有发条弹簧,所述发条弹簧的一端与波纹轮的内壁固定连接,所述滚轴的顶部固定连接有锥齿轮一,其中一个所述立板的内壁固定连接有转轴,所述转轴的底部固定连接有锥齿轮二,所述转轴的顶部固定连接有真空吸板,所述锥齿轮一的齿牙与锥齿轮二的齿牙相互啮合,所述托架的一侧固定连接有划杆,所述划杆的顶部与波纹轮内壁开设的槽对应

11.本发明提供的技术方案,与已知的现有技术相比,具有如下有益效果:本发明设置了磁悬浮运动组件,通过把磁悬浮技术和移动电刷无接触驱动技术有机地结合到一起使得设备的精密运动平台的精度更高,并且由于是磁悬浮无接触的运动方式,由于没有摩擦使得设备的精度更高,并且通过上述技术使设备的体积更加小巧,使其惯性更小抗冲击能力更强,从而进步提高了定位精度,通过独立运动单元模块化与环形磁轨的配合,可以实现同一平台多个精密平台同时运行,并且通过分开设置的上料组件和下料组件,实现设备上料和下料可以同时独立运行,减少了等待的时间,从而提高了设备的工作效率

附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍

显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图

13.图1为本发明的整体结构的示意图;图2为本发明中自动下料组件的结构示意图;图3为本发明中微运动组件的结构示意图;图4为本发明中铁芯直线电机剖视的结构示意图;图5为本发明中初运动组件的结构示意图;图6为本发明中自动下料组件的部分结构示意图;图7为本发明中自动上料组件的结构示意图;图8为本发明中自动上料组件部分结构剖视图

14.图中的标号分别代表:
1、
底座;
2、
环形磁轨;
3、
环形导轨;
4、
支架;
5、
立板;
6、
托架;
7、
铁叠片组;
8、
线圈一;
9、
磁悬浮导轨;
10、
直线电机初级;
11、
支撑板;
12、
直线电机次级;
13、
线圈二;
14、
定子;
15、
电磁绕组;
16、
永磁体;
17、
载板;
18、
真空吸盘;
19、
激光反射镜;
20、
位移监测器;
21、
挡板;
22、
弹簧一;
23、
磁条;
24、
磁块;
25、
双轮万向轮;
26、
转向传感器;
27、
晶圆盒;
28、
限位板;
29、
转夹;
30、
铰接板;
31、
拨杆;
32、
拉板;
33、
弹簧二;
34、
弹性杆;
35、
滚轴;
36、
波纹轮;
37、
发条弹簧;
38、
锥齿轮一;
39、
转轴;
40、
锥齿轮二;
41、
真空吸板;
42、
划杆

具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的

技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述

显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围

16.下面结合实施例对本发明作进一步的描述

17.实施例:光刻机精密运动平台,包括底座
1、
固定连接在底座1上的环形磁轨2,环形磁轨2的两侧固定连接有环形导轨3,底座1的顶部固定连接有支架4和立板5,还包括:参考图
1-图8,磁悬浮运动组件,用于对运动平台进行精准定位,并承载平台运动,磁悬浮运动组件的数量为四个,包括悬浮于环形磁轨2上的托架6,托架6的内壁固定连接有铁叠片组7,铁叠片组7的两侧固定连接有线圈一8,托架6的顶部固定连接有磁悬浮导轨9,托架6的顶部固定连接有直线电机初级
10
,两个磁悬浮导轨9之间悬浮有支撑板
11
,支撑板
11
的底部固定连接有直线电机次级
12
,支撑板
11
的底部固定连接有线圈二
13
;悬浮运动组件还包括托架6顶部固定连接有定子
14
,四个定子
14
的外壁固定连接有电磁绕组
15
,电磁绕组
15
顶部设置有永磁体
16
,四个永磁体
16
顶部固定连接有载板
17
,载板
17
顶部固定连接有真空吸盘
18
和激光反射镜
19
,托架6的顶部固定连接有位移监测器
20
,位移监测器
20
位于载板
17
的正中间,磁悬浮辅助组件,用于对运动平台的悬浮高度进行辅助调节,并对运动平台进行主动隔振;磁悬浮辅助组件包括挡板
21
,挡板
21
的外壁套接有弹簧一
22
,四个弹簧一
22
的另一端与载板
17
的外壁固定连接,磁悬浮导轨9的内壁固定连接有磁条
23
,载板
17
的两端均固定连接有磁块
24
,每两个磁块
24
分别与磁条
23
对应,托架6的顶部与载板
17
的底部均固定连接有磁条
23
,托架6的底部固定连接有双轮万向轮
25
,双轮万向轮
25
的数量为四个,托架6的底部固定连接有转向传感器
26。
18.为了提高运动平台定位的准确性,本发明在托架6处设置了磁悬浮运动组件和磁悬浮辅助组件,通过托架6底部设置的初定位运动组件和支撑板
11
顶部设置的微运动组件的共同作用提高运动平台的精确性,并且通过工作平台上设置的环形磁轨2与环形导轨3以及可以独立运行的运动单元可以使多个运动平台同时在工作平台运行,并且磁悬浮运动组件和磁悬浮辅助组件可以为精密运动平台运动进行主动隔振

19.磁悬浮运动组件和磁悬浮辅助组件具体工作过程为:首先通过移动电刷通电,此时托架6内壁固定的铁叠片组7以及其两侧的线圈一8通电,通过磁力使得运动平台悬浮于环形磁轨2的正上方,并通过铁叠片组7两侧的线圈一8里流动的交流电,能将线圈一8变为电磁体,运动平台前进是因为运动平台头部的电磁体(n极)被安装在靠前一点的环形磁轨2上的电磁体(s极)所吸引,并且同时又被安装在环形磁轨2上稍后一点的电磁体(n极)所排斥,在线圈一8里流动的电流流向会不断反转过来,其结
果就是原来那个s极线圈一8,现在变为n极线圈一8了,反之亦然,这样,运动平台由于电磁极性的转换而得以悬浮向前运动到
x
方向的指定位置,并且通过托架6底部的转向传感器
26
和双轮万向轮
25
的共同作用可以保证运动平台转弯时的稳定性

20.随后运动平台托架6顶部的初定位运动组件进行初定位,初定位运动组件由托架6上方对称固定连接的磁悬浮导轨9支撑,支撑板
11
下表面安装有y向直线电机次级
12
和两个磁条
23
,直线电机次级
12
与托架6上直线电机初级
10
和线圈二
13
共同作用,可带动支撑板
11
和微定位运动组件沿y向的运动,支撑板
11
下表面的磁条
23
与托架6上的磁条
23
以及支撑板
11
两端固定连接的磁块
24
与磁悬浮导轨9内壁的磁条
23
的共同作用,使得磁场力大小刚好使支撑板
11
与托架6之间保持非接触状态,并可抑制支撑板
11
高速运动时的振动,增加了支撑板
11
的刚度,并通过挡板
21
与载板
17
之间固定连接弹簧一
22
可以实现设备的主动隔振

21.精密定位组件中微运动组件的原理,它是基于磁悬浮原理,移动体可以产生6个自由度方向的微小运动,安装在支撑板
11
上的4个电磁绕组 15
与载板
17
下表面对应的 4 个永磁体
16
间的电场力 ra 和磁场力 rs 综合作用,可带动载板
17
沿 x、y、z
方向微移动(纳米级精度)或绕
0x、0y、0z 的微转动(微弧精度),由于磁场力 rs 的作用,支撑板
11
与载板
17
间保持非接触状态,位移监测器
20
用于检测载板
17
与支撑板
11
间的悬浮高度,载板
17
上表面两互相垂直的边沿安装了激光反射镜 19
,用于检测载板
17
和真空吸盘 18
的位置,真空吸盘 18
安装在载板
17
上表面中心位置,用于固定待加工晶片

22.上料组件,用于对运动平台单独进行自动上料,支架4的一侧固定连接有晶圆盒
27
,晶圆盒
27
的内壁固定连接有限位板
28
,限位板
28
的数量为四个,晶圆盒
27
的底部铰接有转夹
29
,四个转夹
29
的外壁均铰接有铰接板
30
,其中一个铰接板
30
的一侧固定连接有拨杆
31
,晶圆盒
27
的底部固定连接有拉板
32
,拨杆
31
与拉板
32
之间固定连接有弹簧二
33
,磁悬浮导轨9的顶部固定连接有弹性杆
34。
23.为了进一步提高精密运动平台的工作效率,本发明在工作平台上设置了上料组件,当运动平台运动到晶圆盒
27
附近时,磁悬浮导轨9上的弹性杆
34
拨动其中一个铰接板
30
一侧固定连接的拨杆
31
,使得铰接板
30
转动从而驱动转夹
29
转动,此时晶圆盒
27
底部的传感器对载板
17
上的激光反射镜
19
进行定位,当到达指定位置后,此时晶圆盒
27
内的晶圆片下落到运动平台顶部的真空吸盘
18
上,此时晶圆盒
27
底部固定的拉板
32
与弹簧二
33
将铰接板
30
拉回到原先位置,此时转夹
29
上自从重新装填晶圆片,为下一次上料做准备

24.下料组件,用于对运动平台单独进行自动下料,两个立板5之间固定连接有滚轴
35
,滚轴
35
的外壁固定连接有波纹轮
36
,滚轴
35
的内壁固定连接有发条弹簧
37
,发条弹簧
37
的一端与波纹轮
36
的内壁固定连接,滚轴
35
的顶部固定连接有锥齿轮一
38
,其中一个立板5的内壁固定连接有转轴
39
,转轴
39
的底部固定连接有锥齿轮二
40
,转轴
39
的顶部固定连接有真空吸板
41
,锥齿轮一
38
的齿牙与锥齿轮二
40
的齿牙相互啮合,托架6的一侧固定连接有划杆
42
,划杆
42
的顶部与波纹轮
36
内壁开设的槽对应

25.为了进一步提高精密运动平台的工作效率,本发明在工作平台上设置了下料组件,当移动平台承载着加工好的晶圆片到达波纹轮
36
附近时,工作平台一侧的划杆
42
沿着波纹轮
36
开设的槽运动,从而驱动波纹轮
36
的转动并带动波纹轮
36
顶部的锥齿轮一
38
转动,锥齿轮一
38
与锥齿轮二
40
啮合,从而驱动锥齿轮二
40
的转动,通过微动组件可以小距离的上升可以让晶圆片与真空吸板
41
接触并吸附,通过锥齿轮二
40
驱动真空吸板
41
的转动,
从而实现晶圆片的自动下料,并且滚轴
35
和波纹轮
36
的内壁固定连接有发条弹簧
37
,当完成下料后波纹轮
36
会在发条弹簧
37
的反作用力下反转,使得真空吸板
41
恢复到原先位置

26.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围

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