CN101725662B - 一种用于真空环境的减振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于真空环境的减振器，包括一腔体，腔体内设有由气缸和活塞构成的空气弹簧，气缸的侧臂连接高压气源，气缸底部与腔体底部之间、气缸内侧壁分别设有一气浮，腔体的两侧壁中间部分分别嵌入了一密封柔性连接件，其中一侧臂还设有用以连接抽气机的排气孔。本发明在具有优良减振性能的同时，消除了减振器对周围环境的气体排放，维持设备较低的重心提高设备的稳定性，可广泛应用在EUV光刻机、电子束光刻机等对真空要求严格的精密设备及测试平台。

Description

一种用于真空环境的减振器

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种减振器，用于真空环境下半导体装备加工过程中抑制地基及工件台运动引起的振动对加工质量的影响。

背景技术

随着用户对精密设备要求的提高，很多精密设备(比如光刻机、精密测量仪器等)对振动的要求也越来越苛刻。传统的被动式减振器已经无法满足需求，必须使用主动减振器对振动进行控制。常见的主动减振器一般采用被动隔振模块与主动执行器并联的方式。为了实现对地基振动的低频振动高衰减，大量采用气浮技术，以降低隔振装置的刚度同时减小运动部件的摩擦，典型的装置见美国专利US6226075。

美国专利US6226075的技术方案属于气浮技术，其在垂向采用止推气浮在支撑负载，该气浮造成负载与基座之间为非接触的空气连接，这样在水平向基座与负载连接刚度近似为零。该专利同时在水平向采用小孔气浮用于降低水平向活塞与气缸的摩擦。气浮技术的应用降低了系统的摩擦和刚度，从而具有优良的减振性能，但是无可避免的向环境中排放气体，可能会污染周围的环境，并且不能应用于真空环境隔振。而在电子束光刻机和EUV光刻机等设备，其特征线条小于32nm，对主动减振器的性能要求极高，同时，必须在真空环境中工作。美国专利US6226075介绍的减振器具有较高的减振性能，但是由于其采用了气浮的工作原理，需要向周围环境排放气体，无法应用在电子束光刻机和EUV光刻机等场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于真空环境的减振器，满足优良减振性能的同时杜绝向真空环境释放气体，有效防止气体污染。

一种用于真空环境的减振器，包括腔体17，腔体17内设有由气缸和活塞3构成的空气弹簧，气缸的侧臂连接高压气源15，气缸底部与腔体17底部之间、气缸内侧壁分别设有一气浮，其特征在于，腔体17的两侧壁中间部分分别嵌入了密封柔性连接件5，其中一侧臂还设有用以连接抽气机的排气孔8。

本发明的技术效果体现在：本发明在减振器的气浮等排气区域设置罩壳，在罩壳与支撑板之间采用松弛的膜连接，罩壳内部与抽气装置连接，采用传感器测量罩壳内部的气压和环境的气压，通过控制抽气装置使得罩壳内部气压与环境气压相等，以维持膜结构的松弛状态，从而在密封减振器的气体同时不会对负载引入额外的振动。本发明在具有优良的减振性能的同时，消除了减振器对周围环境的气体排放，维持设备较低的重心提高设备的稳定性。本发明可广泛应用在EUV光刻机、电子束光刻机等对真空要求严格的精密设备及测试平台，同时能应用于对空气污染和减振都要求严格的场合。

附图说明

图1为本发明减振器的第一实施例结构示意图。

图2为膜结构垂向变形示意图。

图3为膜结构水平向变形示意图。

图4为本发明膜结构示意图。

图5为本发明减振器的第二实施例结构示意图。

具体实施方式

图1本发明减振器第一实施例的结构示意图。净化间10构成负载加工真空环境11，本发明减振器置于真空环境11中，待加工负载Mass 1放置于减振器的工作平台上。减振器整体为一腔结构17，其上端面为工作平台2，下端面为基座9，侧壁的中间部分(图1中侧壁上部分4和下部分6之间)嵌入了密封柔性连接件5，侧臂还设有用于排气的排气孔8，排气孔8连接抽气机7。在腔体内设有由气缸12和活塞3构成的空气弹簧。气缸12的侧臂连接高压气源15，活塞3的上端固定于工作平台2下表面，活塞3的下端正对气缸。气缸12底部与基座9之间、气缸12内侧壁分别设有气浮13，16。

工作时，高压气源15向气缸内充入高压气体，当基座9受到振动，空气弹簧则起到隔振作用。整个过程中，气体在减振器腔体17的密封作用下，不会向真空环境中排放，若需要排出气，则启动抽气机7，将腔内气体抽出。

本发明实现气体零排放的关键点在于减振器腔体的侧壁设计。侧壁的中间部分嵌入了密封柔性连接件5，实施例中密封柔性连接件5采用松弛膜结构，膜结构可选择非金属材料，特别的可以为橡胶膜、人造橡胶膜等。由于真空环境11和减振器腔体17之间的气压压差非常小，以维持膜结构的松弛状态。图2为松弛状态的膜结构垂向变形，图3为膜结构的水平向变形。松弛状态的膜结构在受力时的变形不是结构内部的弹性变形，而是将松弛延展或压紧，因此，该膜结构在垂向和水平向都具有极低的刚度，典型的刚度小于10N/m，远小于减振器的刚度达100000N/m。从结构上减振器与膜结构并联，其总刚度为两者的和，因此该膜结构的刚度对减振器的影响可忽略。

图4为本发明的另一种膜结构，由垂向的松弛膜5a和5c及水平向的松弛膜5b组成。类似的可以采用多种相似的组合形式，其特征在于采用了大于等于1个的垂向松弛膜结构和大于等于1个的水平向松弛膜结构交替串联，这样可以进一步降低膜结构的刚度。

图5所示为本发明减振定器的第二实施例结构示意图。在实施例1的基础上，增加了控制器18和气压传感器19、20。气压传感器19用于测量真空环境11的气压，气压传感器20用于测量减振器腔体17的气压。控制器根据测量的气压差，控制抽气机7，使得密闭空间17和11的压差最小，这样可以维持膜结构为松弛状态。

Claims (4)

1.一种用于真空环境的减振器，包括腔体(17)，腔体(17)内设有由气缸(12)和活塞(3)构成的空气弹簧，气缸(12)的侧壁连接高压气源(15)，气缸(12)底部与腔体(17)底部之间、气缸(12)内侧壁分别设有一气浮，其特征在于，腔体(17)的两侧壁中间部分分别嵌入了密封柔性连接件(5)，其中一侧壁还设有用以连接抽气机(7)的排气孔(8)。

2.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述密封柔性连接件(5)为松弛膜结构。

3.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述松弛膜结构由垂向松弛膜和水平向松弛膜交替串连构成。

4.根据权利要求1或2或3所述的减振器，其特征在于，所述减振器还包括分别用于测量真空环境(11)和腔体(17)气压的气压传感器(19，20)，以及连接两传感器的控制器(18)，控制器连接抽气机(7)。

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