CN101581347A - 减振支撑装置及采用该减振支撑装置的光刻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减振支撑装置及采用该减振支撑装置的光刻机。该减振支撑装置包括支撑板、与该支撑板相对设置的气浮块、主气缸，该支撑板包括基板、设置在该基板四周的侧壁和设置在该基板中心位置的导向孔，该气浮块包括挡板、设置在该挡板四周的侧壁和设置在该挡板中心位置的导向杆，该导向杆和该导向孔相配合形成一静压空气轴承，该支撑板的侧壁和该气浮块的侧壁通过波纹管密封连接，该支撑板、该气浮块、该波纹管和该主气缸所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。本发明中装配在光刻机下的减振支撑装置不会产生旋转运动、制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种减振支撑装置及采用该减振支撑装置的光刻机。
背景技术
一般地，对振动比较敏感的设备，比如光刻机等，其组成部分中包含有基座和机器负荷。基座被固定在地面或者平台上。机器负荷具有一个机械框架，它支撑着机器的振动敏感部件，比如光刻机中的工件台、掩模台、曝光物镜和一些测量设备等。在基座和机器负荷中间的是一套减振支撑设备。在这里，减振支撑设备的作用主要有两个。一个是起支撑作用，另一个是起减振作用。影响基座产生振动的因素很多，主要有地基振动的传入，机器负荷内部部件的相对移动所引发的外界对机器产生的反作用力和力矩，机器内部的气液管路和气膜的振动，以及周围环境的随机噪音等。
专利US6226075中，介绍了一种光刻机减振支撑装置。该减振支撑装置基本结构为一个中空的活塞与气缸的组合，活塞与气缸之间存在一个静压空气轴承，气缸底部与支撑底座之间存在另一个静压空气轴承。活塞与气缸之间的静压空气轴承，使得活塞相对于气缸在垂直方向上几乎无摩擦地运动。气缸底部与支撑底座之间的静压空气轴承，使得气缸相对于支撑底座在水平方向上几乎无摩擦地运动。该减振设备在垂直方向上为空气弹簧减振，水平方向上为静压轴承隔振。
该减振装置不足之处有两点。其一，它的气缸由于在圆周方向没有受到任何约束，会产生旋转运动，从而引发额外的干扰振动。其二，气缸与活塞之间除了存在静压空气轴承所需要的间隙部分外，还存在用于间隙密封的间隙部分。气体间隙密封要求间隙非常小，使得在制造上对气缸活塞存在很高的精度要求(尺寸公差在±1微米左右)，制造成本非常高。
发明内容
为了解决现有技术的光刻机减振支撑装置会产生旋转运动及制造成本高的技术问题，有必要提供一种不会产生旋转及制造成本低的光刻机减振支撑装置。
本发明还提供一种采用上述减振支撑装置的光刻机。
一种减振支撑装置，该减振支撑装置包括支撑板、与该支撑板相对设置的气浮块、主气缸，该支撑板包括基板、设置在该基板四周的侧壁和设置在该基板中心位置的导向孔，该气浮块包括挡板、设置在该挡板四周的侧壁和设置在该挡板中心位置的导向杆，该导向杆和该导向孔相配合形成一静压空气轴承，该支撑板的侧壁和该气浮块的侧壁通过波纹管密封连接，该支撑板、该气浮块、该波纹管和该主气缸所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。
其中，该支撑板的导向孔由设置在该基板中心位置的挡壁围成，该挡壁套设于该气浮块的导向杆外侧。该支撑板的挡壁设置有第一气孔，该第一气孔与该支撑板的导向孔连通。
该支撑板的基板设置有第二气孔，该第二气孔与该支撑板的导向孔连通。该第二气孔呈“丁”字形。该气浮块的挡板设置有第三气孔，该主气缸通过该第三气孔向该支撑板、该气浮块和该波纹管围成的空间通气。
该减振支撑装置还包括上板和底板，该支撑板、该波纹管和该气浮块设置于该上板和底板之间。该支撑板的基板通过球形铰链支撑该上板。该球形铰链的周边设置有橡胶环，该橡胶环连接该上板和该支撑板。
该气浮块的侧壁邻近该底板的末端向外侧延伸形成延伸部，该延伸部与该底板之间形成静压空气轴承。该底板设置有通孔，该主气缸的出气口通过管道与该底板的通孔连接。
一种光刻机，包括一机器负荷、一底座、设置于该机器负荷和该底座之间的减振支撑装置，该减振支撑装置包括支撑板、与该支撑板相对设置的气浮块、主气缸，该支撑板包括基板、设置在该基板四周的侧壁和设置在该基板中心位置的导向孔，该气浮块包括挡板、设置在该挡板四周的侧壁和设置在该挡板中心位置的导向杆，该导向杆和该导向孔相配合形成一静压空气轴承，该支撑板的侧壁和该气浮块的侧壁通过波纹管密封连接，该支撑板、该气浮块、该波纹管和该主气缸所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。
与现有技术相比，本发明的减振支撑装置的支撑板和气浮块之间通过波纹管密封连接，该气浮块不会相对于该支撑板发生旋转运动。该气浮块的导向杆和该支撑板的导向孔相配合形成一静压空气轴承。该支撑板、该气浮块、该波纹管和该主气缸所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。本发明的减振支撑装置应用静压空气轴承，不需要间隙密封，从而制造精度要求降低，制造成本下降。
附图说明
图1是采用本发明的减振支撑装置的光刻机的结构示意图。
图2是采用本发明的减振支撑装置的第一实施方式的光刻机的示意图。
图3是图2所示的减振支撑装置的结构示意图。
图4是采用本发明的减振支撑装置的第二实施方式的光刻机的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
请参阅图1，图1是采用本发明的减振支撑装置的光刻机的结构示意图。该光刻机10包括一机器负荷20、一底座30、设置在该机器负荷20和该底座30之间的减振支撑装置40。该机器负荷20用于支撑该光刻机器10的振动敏感部件，比如该光刻机10的工件台、掩模台、曝光物镜和一些测量设备等。该减振支撑装置40用于垂向支撑该机器负荷20，并对该机器负荷20支撑的振动敏感部件起减振作用。
请参阅图2，图2是采用本发明减振支撑装置40的第一实施方式的光刻机的示意图。该光刻机10包括三个减振支撑装置40，该三个减振支撑装置40呈三角形分布在该底座30上。
请参阅图3，图3是本发明较佳实施方式的减振支撑装置40的结构示意图。该减振支撑装置40包括支撑板44、与该支撑板44相对设置的气浮块46、主气缸50，该支撑板44包括基板441、设置在该基板441四周的侧壁442和设置在该基板441中心位置的导向孔443。该气浮块46包括挡板461、设置在该挡板461四周的侧壁462和设置在该挡板461中心位置的导向杆463。该导向杆463和该导向孔443相配合形成一静压空气轴承，为了表述方便，定义该静压空气轴承为第一静压空气轴承。该支撑板44的侧壁442和该气浮块46的侧壁462通过波纹管45密封连接。该支撑板44、该气浮块46、该波纹管45和该主气缸50所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。
下面结合附图3，详细说明本发明较佳实施方式的减振支撑装置40各个部分的结构。该减振支撑装置40还包括一上板41和一底板42。该支撑板44、该波纹管45和该气浮块46设置于该上板41和该底板42之间。该支撑板44的基板441通过球形铰链43支撑该上板41。该球形铰链43用于约束该减振支撑装置40在水平和垂直方向上的自由度。该球形铰链43的周边设置有橡胶环47，该橡胶环47连接该上板41和该支撑板44。该橡胶环47用于约束该减振支撑装置40沿垂直方向的旋转。
该支撑板44的导向孔443由设置在该基板441中心位置的挡壁446围成，该挡壁446套设于该气浮块46的导向杆463外侧。该支撑板44的挡壁446设置有第一气孔445，该第一气孔445与该支撑板44的导向孔443连通。该支撑板44的基板441设置有第二气孔444，该第二气孔444与该支撑板44的导向孔443连通。该第二气孔444呈“丁”字形。
该气浮块46的挡板461设置有第三气孔464，该主气缸50通过该第三气孔464向该支撑板44、该气浮块46和该波纹管45围成的空间通气。该气浮块46的侧壁462邻近该底板42的末端向外侧延伸形成延伸部，该延伸部与该底板42之间形成第二静压空气轴承。该气浮块46与该底板42不存在接触，相互之间基本不存在摩擦，该第二静压空气轴承在水平方向上刚度基本接近于零，从而起到水平方向隔振的作用。
该支撑板44的侧壁442和该气浮块46的侧壁462通过波纹管45密封连接，即该支撑板44、该气浮块46和该波纹管45整体上具有气缸的功能。该波纹管45用于隔离外界与该气缸内气体。在本实施方式中，该波纹管45为金属波纹管。通过该支撑板44的导向孔443和该气浮块46的导向杆463形成的第一静压空气轴承，该支撑板44沿着该气浮块46的导向杆463运动，且该波纹管45产生柔性形变，从而为该支撑板44相对该气浮块46的运动提供运动空间。该支撑板44、该气浮块46、该波纹管45和该主气缸50所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧，该空气弹簧对该机器负荷20支撑的振动敏感部件起减振作用。
该减振支撑装置40的底板42的中心位置和该光刻机10的底座30设置有通孔，该主气缸50的出气口通过管道51连接该减振支撑装置40的底板42和该光刻机10的底座30的通孔。该主气缸50设置有控制阀，用于调节该主气缸50内气体气压。该主气缸50的进气口、出气口、控制阀以及连接该主气缸50和该底座30通孔的管道51构成气动控制闭环系统，用以控制该光刻机10垂直方向上的振动精度。该减振支撑装置40外部还设置有伺.服电机(如洛伦茨电机，音圈电机等)、测量设备(如加速度计等)等外部设备，该减振支撑装置40、外部的伺服电机以及测量设备等构成电动控制闭环系统，用以控制该光刻机10水平方向上的振动精度。
该减振支撑装置40的工作原理如下：
静压空气从该主气缸50经过管道51进入该气浮块46，再经过该气浮块46的第三气孔464进入由该支撑板44、该气浮块46和该波纹管45形成的空间。然后经过该支撑板44的挡壁446的第一气孔445进入该第一静压空气轴承，最后经过该支撑板44的第二气孔444排出。
由该支撑板44、该气浮块46、该波纹管45和该主气缸50所围空间内的气体形成空气弹簧。该空气弹簧具有低刚度特性，使得该机器负荷20得到垂向低频减振。该空气弹簧正常工作时，发生弹性变形，体现在连接该支撑板44和该气浮块46之间的该波纹管45的形变量上。由于该支撑板44和该气浮块46间存在该第一静压空气轴承和该波纹管45，该支撑板44和该气浮块46之间就不存在摩擦。该气浮块46与该底板42之间存在第二静压空气轴承，该气浮块46与该底板42之间基本不存在摩擦，该第二静压空气轴承在水平方向上刚度基本上接近于零，从而起到水平方向隔振的作用。
与现有技术相比，本发明的减振支撑装置40的支撑板44和气浮块46之间通过波纹管45密封连接，该气浮块46不会相对于该支撑板44发生旋转运动。该气浮块46的导向杆463和该支撑板44的导向孔443相配合形成一静压空气轴承。该支撑板44、该气浮块46、该波纹管45和该主气缸50所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。本发明的减振支撑装置40应用静压空气轴承，不需要间隙密封，从而制造精度要求降低，制造成本下降。
请参阅图4，图4是采用本发明的减振支撑装置的第二实施方式的光刻机的示意图。本实施方式的光刻机包括四个减振支撑装置40，该四个减振支撑装置40在底板30上呈四边形分布。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
Claims (22)
1.一种减振支撑装置，其特征在于，该减振支撑装置包括支撑板、与该支撑板相对设置的气浮块、主气缸，该支撑板包括基板、设置在该基板四周的侧壁和设置在该基板中心位置的导向孔，该气浮块包括挡板、设置在该挡板四周的侧壁和设置在该挡板中心位置的导向杆，该导向杆和该导向孔相配合形成一静压空气轴承，该支撑板的侧壁和该气浮块的侧壁通过波纹管密封连接，该支撑板、该气浮块、该波纹管和该主气缸所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。
2.如权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于：该支撑板的导向孔由设置在该基板中心位置的挡壁围成，该挡壁套设于该气浮块的导向杆的外侧。
3.如权利要求2所述的减振支撑装置，其特征在于：该支撑板的挡壁设置有第一气孔，该第一气孔与该支撑板的导向孔连通。
4.如权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于：该支撑板的基板设置有第二气孔，该第二气孔与该支撑板的导向孔连通。
5.如权利要求4所述的减振支撑装置，其特征在于：该第二气孔呈“丁”字形。
6.如权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于：该气浮块的挡板设置有第三气孔，该主气缸通过该第三气孔向该支撑板、该气浮块和该波纹管围成的空间通气。
7.如权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于：该减振支撑装置还包括上板和底板，该支撑板、该波纹管和该气浮块设置于该上板和底板之间。
8.如权利要求7所述的减振支撑装置，其特征在于：该支撑板的基板通过球形铰链支撑该上板。
9.如权利要求8所述的减振支撑装置，其特征在于：该球形铰链的周边设置有橡胶环，该橡胶环连接该上板和该支撑板。
10.如权利要求7所述的减振支撑装置，其特征在于：该气浮块的侧壁邻近该底板的末端向外侧延伸形成延伸部，该延伸部与该底板之间形成静压空气轴承。
11.如权利要求7所述的减振支撑装置，其特征在于：该底板设置有通孔，该主气缸的出气口通过管道与该底板的通孔连接。
12.如权利要求11所述的减振支撑装置，其特征在于：该主气缸设置有控制阀，用于调节该主气缸向该减振支撑装置的通气量。
13.如权利要求1所述的减振支撑装置，其特征在于：该波纹管为金属波纹管。
14.一种光刻机，包括一机器负荷和一底座，其特征在于：该光刻机还包括设置于该机器负荷和该底座之间的减振支撑装置，该减振支撑装置包括支撑板、与该支撑板相对设置的气浮块、主气缸，该支撑板包括基板、设置在该基板四周的侧壁和设置在该基板中心位置的导向孔，该气浮块包括挡板、设置在该挡板四周的侧壁和设置在该挡板中心位置的导向杆，该导向杆和该导向孔相配合形成一静压空气轴承，该支撑板的侧壁和该气浮块的侧壁通过波纹管密封连接，该支撑板、该气浮块、该波纹管和该主气缸所围空间内充满压力气体，形成一空气弹簧。
15.如权利要求14所述的光刻机，其特征在于：该光刻机包括三个该减振支撑装置，该三个减振支撑装置在该底座上呈三角形分布。
16.如权利要求14所述的光刻机，其特征在于：该光刻机包括四个该减振支撑装置，该四个减振支撑装置在该底座上呈四边形分布。
17.如权利要求14所述的光刻机，其特征在于：该支撑板的导向孔由设置在该基板中心位置的挡壁围成，该挡壁套设于该气浮块的导向杆外侧。
18.如权利要求14所述的光刻机，其特征在于：该支撑板的基板设置有第二气孔，该第二气孔与该支撑板的导向孔连通。
19.如权利要求14所述的光刻机，其特征在于：该减振支撑装置还包括上板和底板，该支撑板、该波纹管和该气浮块设置于该上板和底板之间。
20.如权利要求19所述的光刻机，其特征在于：该支撑板的基板通过球形铰链支撑该上板。
21.如权利要求20所述的光刻机，其特征在于：该球形铰链的周边设置有橡胶环，该橡胶环连接该上板和该支撑板。
22.如权利要求19所述的光刻机，其特征在于：该气浮块的侧壁邻近该底板的末端向外侧延伸形成延伸部，该延伸部与该底板之间形成静压空气轴承。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 1525 Zhangjiang Road, Zhangjiang, Shanghai, Shanghai Patentee after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd Address before: No. 1525 Zhangjiang Road, Zhangjiang, Shanghai, Shanghai Patentee before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |