CN103967989B - 减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减震装置，包括框体、垂向活塞、水平向活塞以及多个膜片，其中，所述框体的顶部与内部框架连接，所述框体的底部与地基连接，所述垂向活塞设置在所述框体内并通过膜片与所述框体形成第一气腔和第二气腔，所述水平向活塞也设置在所述框体内，并通过所述膜片与框体形成第三气腔和第四气腔。本发明的减震装置，既能够在不增加减振装置高度的情况下，增加减振装置的水平向控制力、控制成本和发热量，又能提高所述减振装置垂向控制力的速度。

Description

减震装置

技术领域

本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种减震装置。

背景技术

基板台是TFT（薄膜场效应晶体管）光刻机中的关键组成部分，主要用于承载加工液晶面板的基板。为了降低地面振动的影响，基板台一般安装在减振器支撑的内部框架上。在这种情况下，减振器除了隔离地基振动外，还必须快速衰减基板台的水平向运动反力引起的振动，并补偿基板台运动时重心变化引起的减振器位置波动。随着液晶面板尺寸的不断增加，基板台的尺寸、质量、速度也在不断增加，并且作用在内部框架上的反力也越来越大，从而对减振器的要求也越来越高。

在补偿基板台运动反力方面，美国公开了一种减振器，该减震器使用平板型音圈电机对内部框架施加控制力，但由于平板型音圈电机的输出力较小，随着基板台运动反力的增加，必须增加电机的数量，这样不仅增加了成本，而且还需要增加电机的散热装置。而日本的一种减振器是采用单层气腔对内部框架施加控制力。但是，为了增加水平向控制力，该减震器必须增加气腔的截面积，从而增加了减振器的高度，带来不利影响。在补偿基板台运动时重心变化方面，上述两种减震器均采用垂向单方向气腔来施加控制力。通过向气腔充气可以产生向上的控制力，而从气腔排气则可以利用负载的重力产生向下的控制力。随着基板台质量的增加、速度的加快，减振器补偿所需的控制力也要求越来越快，这种方案存在一定的瓶颈。

发明内容

本发明提供一种减震装置，能够在不增加减震装置高度的情况下，增加所述减震装置的水平向控制力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种减震装置包括框体、垂向活塞、水平向活塞以及多个膜片，其中，所述框体的顶部与内部框架连接，所述框体的底部与地基连接，所述垂向活塞设置在所述框体内并通过膜片与所述框体形成第一气腔和第二气腔，所述水平向活塞也设置在所述框体内，并通过所述膜片与框体形成第三气腔和第四气腔。

作为优选，所述第一气腔中活塞的有效作用面积大于所述第二气腔中活塞的有效作用面积。

作为优选，所述框体包括顶板和底座，所述垂向活塞设置在所述底座内并与所述顶板相连，所述水平向活塞设置在所述顶板内并与所述底座相连，所述垂向活塞处于所述水平向活塞的上方。

作为优选，所述框体包括顶板和底座，所述垂向活塞和水平向活塞均设置在所述底座内，所述垂向活塞通过一连接板与所述顶板相连，所述水平向活塞固定在所述连接板上，所述垂向活塞处于所述水平向活塞的下方。

作为优选，所述水平向活塞的数目为1~4个。

作为优选，所述水平向活塞的数目为2个时，所述的2个水平向活塞呈对向布置或相邻呈90度布置。

作为优选，所述水平向活塞的数目为4个时，所述的4个水平向活塞呈十字对向布置。

作为优选，所述第一气腔和第二气腔通过一伺服阀和一调压阀与外界气源相连。

作为优选，所述第三气腔通过一伺服阀和一调压阀与外界气源相连。

作为优选，所述第四气腔通过一伺服阀和一调压阀与外界气源相连。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、在垂向结构上，本发明使用第一气腔和第二气腔的双气腔结构，既可以产生向上的作用力，同时也能够产生向下的作用力，从而增加了减振装置垂向控制力的速度；

2、在水平向结构上，相对于现有技术采用的单层气腔结构，本发明采用第三气腔和第四气腔的双层气腔结构，增加了有效截面积，从而能够在不增加减振装置高度的情况下大大增加水平向的控制力。

附图说明

图1为本发明实施例1中减震装置的结构示意图；

图2a~2c分别为本发明实施例1中水平向活塞的分布示意图；

图3为本发明实施例1减震装置的电气示意图；

图4为本发明实施例2中减震装置的结构示意图。

图1~3中：11-框体、111-顶板、112-底座、12-垂向活塞、13-水平向活塞、14-膜片、15-第一气腔、16-第二气腔、17-第三气腔、18-第四气腔、19-连接板、100-伺服阀、101-调压阀。

图4中：21-框体、211-顶板、212-底座、22-垂向活塞、23-水平向活塞、24-膜片、25-第一气腔、26-第二气腔、27-第三气腔、28-第四气腔。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种减震装置，既能够在不增加减振装置高度的情况下，增加减振装置的水平向控制力、控制成本和发热量，又能提高所述减振装置垂向控制力的速度。

实施例1

请参照图1，本实施例的减震装置，包括框体11、垂向活塞12、水平向活塞13以及多个膜片14。其中，所述框体11的顶部与内部框架连接，所述框体11的底部与地基连接，所述垂向活塞12设置在所述框体11内并通过膜片14与所述框体11形成第一气腔15和第二气腔16，所述水平向活塞13也设置在所述框体11内，并通过所述膜片14与框体11形成第三气腔17和第四气腔18。具体地，所述框体11包括顶板111和底座112，所述垂向活塞12和水平向活塞13均设置在所述底座112内，所述垂向活塞12通过一连接板19与所述顶板111相连，所述水平向活塞13固定在所述连接板19上，所述垂向活塞12处于所述水平向活塞11的下方。在垂向结构上，本实施例使用第一气腔15和第二气腔16的双气腔结构，既可以产生向上的作用力，也能够同时产生向下的作用力，从而增加了减振装置垂向控制力的速度；在水平向结构上，相对于现有技术采用的单层气腔结构，本发明采用第三气腔17和第四气腔18的双层气腔结构，增加了有效截面积，从而能够在不增加减振装置高度的情况下大大增加水平向的控制力。

请继续参照图1，所述第一气腔15的体积大于所述第二气腔16的体积。所述第一气腔15和第二气腔16内的气压实现支撑内部框架，并对所述内部框架施加垂向作用力，其中，第一气腔15中的气压对垂向活塞12施加向上的力，第二气腔16中的气压对所述垂向活塞12施加向下的力，这样，便可以对所述垂向活塞12施加双向作用力。具体地，对于气腔结构，

空气弹簧的刚度式中，

κ：绝热系数；

P：气腔内的绝对压力；

A：气腔的截面积；

V：气腔的体积。

结合本实施例中的情况，可以得到减振装置垂向刚度计算公式：

垂向刚度 $k_v\text{=\κ}(\frac{P_{v1}{A_{v1}}^2}{V_{v1}}+\frac{P_{v2}{A_{v2}}^2}{V_{v2}}),$

式中：P_v1是第一气腔15内的绝对压力，A_v1是第一气腔15中活塞的有效作用面积，V_v1为第一气腔15的体积，P_v2是第二气腔16内的绝对压力，A_v2是第二气腔16中活塞的有效作用面积，V_v2是第二气腔16的体积。

减振装置可以支撑的负载质量式中g是重力加速度。由于第一气腔15需要克服所述减震装置的负载质量，因此，第一气腔15的体积大于所述第二气腔16，确保第一气腔15中的气压能够克服负载质量为所述垂向活塞12提供向上的控制力。

请参照图2a~2c，并结合图1，作为优选，所述水平向活塞13的数目为1~4个。本实施例，可以根据所述减震装置的具体工作条件，选择水平向活塞13的数目，从而可以调节减震装置水平向的控制力，并且可以根据情况控制所述减震装置的生产成本。此外，增加所述水平向活塞13的数目，亦不会增加减震装置的散热量，因此，也无需考虑所述减震装置的散热问题。较佳的，所述水平向活塞13的数目为2个时，所述的2个水平向活塞13呈对向布置（如图2b所示）或相邻呈90度布置（如图2a所示）；所述水平向活塞13的数目为4个时，所述的4个水平向活塞13呈十字对向布置（如图2c所示）。

请参照图3，并结合图1，本实施例中，所述第一气腔15、第二气腔16、第三气腔17以及第四气腔18分别通过伺服阀10a、10b、10c、10d和调压阀101与外界气源相连。具体地，若是对减振装置垂向活塞12内的气压进行控制，具体步骤为：外部气源经调压阀101稳压后供给伺服阀；第一气腔15和第二气腔16由两个伺服阀10c、10d分别控制；当控制第一气腔15的伺服阀10c控制的气压增加时，控制第二气腔16的伺服阀10d控制的气压相应减小，从而对垂向活塞12施加向上的控制力；反之，则施加向下的控制力。

相应的，若需要为所述减震装置提供水平向的控制力，具体步骤为：外部供气经调压阀101稳压后供给伺服阀，所述第三气腔17和第四气腔18内的气压由同一个伺服阀10a控制，当然，与其对向设置的两个气腔内的气压也由一个伺服阀10b控制；

当控制第三气腔17和第四气腔18内气压的伺服阀10a控制的气压增加时，其对向的两个气腔的伺服阀10b控制的气压减小，从而施加向右的控制力；反之，则施加向左的控制力。

实施例2

本实施例与实施例1的区别点在于，垂向活塞和水平向活塞的位置关系不同。

请参照图4，本实施例的减震装置，包括框体21、垂向活塞22、水平向活塞23以及多个膜片24。其中，所述框体21的顶部与内部框架连接，所述框体21的底部与地基连接，所述垂向活塞22设置在所述框体21内并通过膜片24与所述框体21形成第一气腔25和第二气腔26，所述水平向活塞23也设置在所述框体21内，并通过所述膜片24与框体21形成第三气腔27和第四气腔28。具体地，所述框体21包括顶板211和底座212，所述垂向活塞22设置在所述底座212内并与所述顶板211相连，所述水平向活塞24设置在所述顶板211内并与所述底座212相连，所述垂向活塞22处于所述水平向活塞23的上方。与实施例相同，本实施例的减震装置，在垂向结构上，使用第一气腔25和第二气腔26的双气腔结构，既可以产生向上的作用力，也能够同时产生向下的作用力，从而增加了减振装置垂向控制力的速度；在水平向结构上，相对于现有技术采用的单层气腔结构，本发明采用第三气腔27和第四气腔28的双层气腔结构，增加了有效截面积，从而能够在不增加减振装置高度的情况下大大增加水平向的控制力。因此，本实施例既能够在不增加减振装置高度的情况下，增加减振装置的水平向控制力、控制成本和发热量的增加，又能提高所述减振装置垂向控制力的速度。

需要说明的是，在支撑负载的情况下，光刻机一般由三个以上减振装置组成减振系统来支撑负载。一般减振系统由三个或四个减振装置组成，并且减振装置水平向气腔可以有多种形式，本发明在此不予赘述。

综上所述，本发明提供一种减震装置包括框体、垂向活塞、水平向活塞以及多个膜片，其中，所述框体的顶部与内部框架连接，所述框体的底部与地基连接，所述垂向活塞设置在所述框体内并通过膜片与所述框体形成第一气腔和第二气腔，所述水平向活塞也设置在所述框体内，并通过所述膜片与框体形成第三气腔和第四气腔。本发明的减震装置，既能够在不增加减振装置高度的情况下，增加减振装置的水平向控制力、控制成本和发热量的增加，又能提高所述减振装置垂向控制力的速度。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种减震装置，其特征在于，包括框体、垂向活塞、水平向活塞以及多个膜片，其中，所述框体的顶部与内部框架连接，所述框体的底部与地基连接，所述垂向活塞设置在所述框体内并通过膜片与所述框体形成第一气腔和第二气腔，所述水平向活塞也设置在所述框体内，并通过所述膜片与框体形成第三气腔和第四气腔；所述框体包括顶板和底座，所述垂向活塞和水平向活塞均设置在所述底座内，所述垂向活塞通过一连接板与所述顶板相连，所述水平向活塞固定在所述连接板上，所述垂向活塞处于所述水平向活塞的下方。

2.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述第一气腔中活塞的有效作用面积大于所述第二气腔中活塞的有效作用面积。

3.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述框体包括顶板和底座，所述垂向活塞设置在所述底座内并与所述顶板相连，所述水平向活塞设置在所述顶板内并与所述底座相连，所述垂向活塞处于所述水平向活塞的上方。

4.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述水平向活塞的数目为1～4个。

5.如权利要求4所述的减震装置，其特征在于，所述水平向活塞的数目为2个时，所述的2个水平向活塞呈对向布置或相邻呈90度布置。

6.如权利要求4所述的减震装置，其特征在于，所述水平向活塞的数目为4个时，所述的4个水平向活塞呈十字对向布置。

7.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述第一气腔和第二气腔通过一伺服阀和一调压阀与外界气源相连。

8.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述第三气腔通过一伺服阀和一调压阀与外界气源相连。

9.如权利要求1所述的减震装置，其特征在于，所述第四气腔通过一伺服阀和一调压阀与外界气源相连。