CN103197504B - 气浮块等高测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气浮块等高测试装置，用于光刻机中H型大行程高精度工件台运动所需的气浮块安装前的等高测试。本发明的气浮块等高测试装置包括水平布置的平台以及装在该平台下面的且高度可调的地脚，并在平台上面设置有平行规、方尺、止推机构、标准推柱、压接机构及推力机构。该装置可测出每块球关节气浮块的相对高度值，使运动模块两端的多块、多组球关节气浮块气浮面能达到0.004mm共面度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种气浮块等高测试装置，用于光刻机中H型大行程高精度工件台运动所需的气浮块安装前的等高测试。
背景技术
光刻机是微制造IC领域的一项关键设备，工件台的运动性能直接关系到芯片的光刻质量。
如图1所示，H型大行程高精度的工件台主要包括：长行程精密导轨1‘，工字形运动模块2‘以及工字形运动模块两端的球关节气浮块a。在H型大行程高精度工件台中，工字形运动模块2‘两端经多块、多组球关节气浮块a紧贴长行程精密导轨1‘，运行中以气膜为媒介使运动模块相对精密导轨表面的摩擦阻力减至最低，而在运动的过程中，气膜的厚度只有0.008mm，如果多块、多组球关节气浮块不等高，这就会导致气膜厚度不均匀，从而直接影响工字形运动模块的刚度，影响工件台的运动性能。这就对多块气浮块气浮面的平面度提出了很高的要求，包括克服动态反变形量值的相对高度值偏差值补偿等。所以，H型大行程高精度工件台运动所需的球关节气浮块安装前的等高测试及修配成为其以后的运动性能质量的关键。
发明内容
本发明目的是：针对上述问题，本发明提出一种气浮块等高测试装置，该装置可测出每块球关节气浮块的相对高度值，使运动模块两端的多块、多组球关节气浮块气浮面能达到0.004mm共面度的要求。
本发明的技术方案是：一种气浮块等高测试装置，包括水平布置的平台以及装在该平台下面的且高度可调的地脚，所述平台上面设置有：
纵向布置的平行规，
位于所述平行规侧部的测量基准块，
水平布置在所述平行规右侧的方尺，该方尺与平行规紧贴在一起且相互垂直而构成一精度角尺；
用于保证所述精度角尺的垂直度不发生改变的两组止推机构，其中一组紧贴平行规左侧布置，另一组紧贴方尺后侧布置；
以及横向布置在所述平行规右侧的并可左右移动的标准推柱，该标准推柱的后侧与方尺侧部紧贴在一起，标准推柱的前侧布置有用于将其紧压在方尺侧部的压紧机构，标准推柱的右侧布置有可推动该标准推柱向左移动的推力机构。
作为优选：
所述的每组止推机构均包括并列固定在平台上的至少两块止推固定板，每块止推固定板上均装有一块位置可调的止推块。
所述止推固定板由内六角螺钉固定平台上，所述止推块由内六角角螺钉安装在止推固定板上。
所述推力机构包括固定在平台上的调节座以及与该调节座螺纹连接的紧定螺钉。
所述的调节座由内六角螺钉固定在平台上。
所述标准推柱上固定有与所述紧定螺钉相抵触的推柱连接板。
所述推柱连接板与紧定螺钉的抵触面为倾斜面。
所述倾斜面的倾斜角度β为3～5度。
所述压紧机构包括并列固定在平台上的至少两个垫块，每个垫块上均装有一滚轮柱塞。
所述垫块由内六角螺钉固定在平台上。
所述的平台、平行规以及方尺均为大理石材质。
所述平行规和方尺均通过内六角螺钉安装在平台上面。
本发明的优点是：1)通过50Kg预紧力作用下的静态实际测量，确定每块球关节气浮块的相对高度值，通过球关节气浮块背面的垫块研磨修正，达到静态状态下等高。
2)水平布置在平行规右侧的方尺与平行规紧贴在一起且相互垂直而构成一精度角尺；用止推块保证角尺在使用受力的情况下不发生变形。
3)将推柱连接板制作成3～5度的斜块，保证在使用紧定螺钉施力的过程中，产生一个向大理石方尺方向的分力，保证标准推柱在移动过程中不发生漂移，从而保证良好的直线度。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍：
图1是球关节气浮块的使用环境示意图；
图2是本发明实施例的主视图(为平面图)；
图3是图2的A-A向剖视图；
图4是图2的B-B向剖视图；
图5是本发明实施例中标准推柱的受力分析图；
其中：a-球关节气浮块，1’-长行程精密导轨，2‘-工字形运动模块；
b-较表基准面，c-打表测量位置；
1-平行规，2-地脚，3-方尺，4-平台；
5-止推机构，51-止推固定板，52-止推块；
6-标准推柱；
7-推力机构，71-调节座，72-紧定螺钉；
8-压紧机构，81-垫块，82-滚轮柱塞；
9-测量基准块，10-推柱连接板。
具体实施方式
如图2、图3和图4所示，本实施例的气浮块等高测试装置包括水平布置的平台4，该平台4的下面装有高度可调的四个地脚2，因此可通过改变地脚2的高度来调节平台4的水平度。
所述平台4上面通过内六角螺钉安装有纵向布置的平行规1，并在该平行规1的侧部还布置有安装在平台4上的高精度测量基准块9。
所述平台4上还装有水平布置的方尺3，该方尺3位于平行规1的右侧(本例所称的“前、后、左、右“，是以图2为参照，靠纸面下方为“前”，靠纸面上方为“后”)并与平行规1紧贴在一起，而且方尺3与平行规1相互垂直从而构成一精度角尺。
所述平台4上还装有用于保证所述精度角尺的垂直度不发生改变的两组止推机构5，一组止推机构5紧贴平行规1的左侧布置，另一组止推机构5方尺的后侧布置。
如图2、图3和图4所示，上述每组止推机构5均包括用内六角螺钉并列固定在平台4上的至少两块(本例为两块)止推固定板51，每块止推固定板51上均用内六角螺钉安装有一块止推块52，且止推块52在止推固定板51上的安装位置可以调整。
此外，在平行规1的右侧、所述平台4上还设置有横向布置的并可左右移动的标准推柱6，在该标准推柱4的右侧布置有可推动该标准推柱4向左移动的推力机构7。该标准推柱6的后侧与方尺3的侧部紧贴在一起，在该标准推柱4的前侧布置有压紧机构8，该压紧机构8用于将标准推柱4紧压在方尺3侧部，以保证标准推柱4在左右移动时的直线度。
如图2和图4所示，上述的压紧机构8包括用内六角螺钉并列固定在平台4上的至少两个垫块81，每个垫块81上均安装有一个滚轮柱塞82。
如图2和图3所示，上述的推力机构7包括用内六角螺钉固定在平台4上的调节座71，调节座71上制有螺纹通孔，紧定螺钉72伸入至该螺纹通孔中与调节座71螺纹连接。在使用时，利用扭力扳手来旋动紧定螺钉72从而使紧定螺钉72向标准推柱6施加向左的推力。
如图2和图3所示，为了避免紧定螺钉72直接与标准推柱6频繁接触而破坏标准推柱6的结构，本例在标准推柱6的侧部设置了与之固定在一起的推柱连接板10，工作时紧定螺钉72与推柱连接板10直接抵触，通过对该推柱连接板10的作用力来推动标准推柱6移动。
如图2和图5所示，本例将推柱连接板10制作成3～5度的斜块(即推柱连接板10与紧定螺钉72的抵触面为倾斜面，且该倾斜面的倾斜角度β为3～5度)。采用这种结构后，当紧定螺钉72向推柱连接板10施加推力F后，会产生一个向方尺3方向的分力F1，从而保证标准推柱6在移动过程中不会发生漂移，进而保证良好的直线度。
另外，本例中的平台4、平行规1以及方尺3均为大理石材质，即平台4为大理石平台，平行规1为大理石平行规，方尺3为大理石方尺。大理石材质的平台4、平行规1以及方尺3具有不易变形的优点，从而很好地保证了本等高测试装置的测试精度。
本装置的安装方法为：先将地脚2安装在平台4下部，用内六角螺钉将平行规1和方尺3安装在平台4上。再用内六角螺钉将止推固定板51和止推块52安装在平台4上。再把测量基准块9和调节座71安装于平台4上。然后把推柱连接板10固定在标准推柱6上，并将带有推柱连接板10的标准推柱6放置在平台4上。最后把垫块81和滚轮柱塞82安装在平台4上。
本装置的使用方法包括以下步骤：
1)首先用水平仪(分辨率0.001mm)测量平台4的水平度，通过调节地脚2的高度使得平台4的水平度在0.003mm以内。
2)然后用高精度单转指针式千分表(精度为0.5um)测量平行规1和方尺3组成的精度角尺的垂直度，保证其垂直度在0.001mm以内。
3)当达到要求后，将止推块52贴在平行规1(或方尺3)侧壁上并将其紧固在止推固定板51上，从而保证在后序施力的过程中平行规1和方尺3组成的精度角尺的垂直度不发生改变。
4)再次用高精度单转指针式千分表(精度为0.5um)检测标准测量块9与平行规1之间的平行度，保证其平行度在0.001mm之内，图2中的附图标记b表示较表基准面。
5)调整滚轮柱塞82的位置将标准推柱6压紧，从而保证标准推柱6在使用紧定螺钉72推移的过程中，直线度达到0.001mm。
6)将球关节气浮块a置于检测区域(平行规1与标准推柱6之间)，通过紧定螺钉72将标准推柱6移动至球关节气浮块a的端面，然后用扭力扳手施加50Kg预紧力。
7)将直角表架放置于平行规1上，通过高精度标准测量块9校正表零位(通过该标准测量块作测量基准)，然后测量标准推柱6与标准测量块9之间的相对值，图2中的附图标记c表示打表测量位置。
8)将多组球关节气浮块a分别放置测量，分别记录每组标准推柱6与标准测量块9之间的相对值，通过这些相对值的对比，即可得出相应的修磨值。
当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种气浮块等高测试装置，其特征在于它包括水平布置的平台(4)以及装在该平台下面的且高度可调的地脚(2)，所述平台(4)上面设置有：
纵向布置的平行规(1)；
位于所述平行规(1)侧部的测量基准块(9)；
水平布置在所述平行规(1)右侧的方尺(3)，该方尺(3)与平行规(1)紧贴在一起且相互垂直而构成一精度角尺；
用于保证所述精度角尺的垂直度不发生改变的两组止推机构(5)，其中一组紧贴平行规(1)左侧布置，另一组紧贴方尺(3)后侧布置；
以及横向布置在所述平行规(1)右侧的并可左右移动的标准推柱(6)，该标准推柱的后侧与方尺(3)侧部紧贴在一起，该标准推柱的前侧布置有用于将其紧压在方尺(3)侧部的压紧机构(8)，该标准推柱的右侧布置有可推动该标准推柱向左移动的推力机构(7)。
2.根据权利要求1所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述的每组止推机构(5)均包括并列固定在平台(4)上的至少两块止推固定板(51)，每块止推固定板上均装有一块位置可调的止推块(52)。
3.根据权利要求2所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述止推固定板(51)由内六角螺钉固定平台(4)上，所述止推块(52)由内六角角螺钉安装在止推固定板(51)上。
4.根据权利要求1所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述压紧机构(8)包括并列固定在平台(4)上的至少两个垫块(81)，每个垫块上均装有一滚轮柱塞(82)。
5.根据权利要求4所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述垫块(81)由内六角螺钉固定在平台(4)上。
6.根据权利要求1所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述推力机构(7)包括固定在平台(4)上的调节座(71)以及与该调节座螺纹连接的紧定螺钉(72)。
7.根据权利要求6所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述的调节座(71)由内六角螺钉固定在平台(4)上。
8.根据权利要求6所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述标准推柱(6)上固定有与所述紧定螺钉(72)相抵触的推柱连接板(10)。
9.根据权利要求8所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述推柱连接板(10)与紧定螺钉(72)的抵触面为倾斜面。
10.根据权利要求9所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述倾斜面的倾斜角度β为3～5度。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述的平台(4)、平行规(1)以及方尺(3)均为大理石材质。
12.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的气浮块等高测试装置，其特征在于：所述平行规(1)和方尺(3)均通过内六角螺钉安装在平台(4)上面。
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