CN114621013A - 周期性结构、承片台及其制造方法 - Google Patents

周期性结构、承片台及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种周期性结构、承片台及其制造方法，周期性结构为三周期极小曲面结构，周期性结构包括若干周期性排布的支撑结构，支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z设置的支撑杆，任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构。由于构成本发明的周期性结构的支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z向设置的支撑杆，由此任意两个沿不同方向设置的支撑杆之间均为正交设置，从而可以获得体密度比极低，而空间上仍然连续的周期性结构。此外，由于任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构，由此可以提高本发明提供的周期性结构的强度，进一步使得本发明提供的周期性结构在体密度比极低时，在X向、Y向和Z向仍然能够保持连续。

Description

周期性结构、承片台及其制造方法
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，特别涉及一种周期性结构、承片台及其制造方法。
背景技术
承片台是光刻机工件台的最重要部件之一，用以承载硅片。在磁悬浮工件台中，工件台微动台的驱动通过平面电机实现，且由于对光刻效率的追求，对工件台提出了较高的运动加速度的需求。然而为提高工件台加速度，根据牛顿定律F＝Ma可知，有两种方法：1)提高平面电机驱动出力；2)减轻微动台自身重量。以当前行业技术条件下，提高平面电机驱动出力的是十分困难，研制、制造成本大、周期长。所以，选择减轻微动台质量是一种有效和经济的方法，其中承片台又占微动台的绝大部分的质量。由于光刻机分辨率和套刻精度不断提高，这就对运动系统有更高的动态性能的需求，所以要求工件台的承片台具有较高的模态和刚度。因此，在减轻承片质量的同时又必须保证工件台的模态值指标及动态性能。
现有行业中的承片台一般采用热膨胀系数非常低的致密材料(如：微晶玻璃)制造，采用结构设计方法减轻承片台质量。由于底部加强对筋板为一种不规则几何形状和尺寸，制造过程较为复杂，且根据此类方法设计在模态和质量比值的已趋近极限，很难再提高。
增材制造是现代先进制造领域的一个重要分支，是以丝状、粉末和液体为原材料，在计算机三维数据模型基础上，以高能束(激光、电弧或电子束等)为工具，在软件和数控系统的控制下，将材料融化并逐层堆积来制造高性能金属构件的制造技术。现有技术中的金属3D打印装置常用的技术按热源和材料区分，包括激光选区熔化技术(Selective LaserMelting，简称SLM)、电子束选区熔化技术(Electron Beam Selective Melting，简称EBSM)、激光立体成型技术(Laser Solid Forming，简称LSF)、电子束熔丝沉积技术(Electron Beam Freeform Fabrication,简称EBFF)及电弧增材制造技术(Wire and ArcAdditive Manufacturing，简称WAAM)。
一方面，为进一步提高零件设计的性能如轻量化、高强度等复合需求，另一方面，同时持续发挥新型增材料制造技术的优势，持续提高增材料加工效率，而3D打印全部实心的零件是一件效率极为低下的事情。因而，研究和探索小尺寸、微观尺寸(0.1mm-10mm)的晶格材料和结构的设计成为各大研究机构和大学的新热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种周期性结构、承片台及其制造方法，以达到提高承片台模态和减轻承片台重量的目的。
为达到上述目的，本发明提供一种周期性结构，所述周期性结构为三周期极小曲面结构，所述周期性结构包括若干周期性排布的支撑结构，所述支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z设置的支撑杆，任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构。
可选的，所述周期性结构满足如下三周期极小曲面方程：
sin(x)sin(y)+sin(y)sin(z)+sin(z)sin(x)+K＝0；或
cos(x)cos(y)+cos(y)cos(z)+cos(z)cos(x)+K＝0；
其中，sin为三角正弦函数，cos为三角余弦函数，x、y、z为三维空间中某一点的三坐标值，K为常数项。
可选的，K的取值范围为[-π/2，π/2]。
为达到上述目的，本发明还提供一种承片台，所述承片台包括壳体和位于所述壳体内的若干如上文所述的周期性结构。
为达到上述目的，本发明还提供一种承片台的制造方法，所述方法包括：
制备固相含量为60～70％的碳化硅浆料；
对所述碳化硅浆料进行除气和/或除泡；
采用经过除气和/或除泡后的碳化硅浆料作为原料进行增材成形，以得到碳化硅湿坯，所述碳化硅湿坯的内部包括若干如上文所述的周期性结构；
对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯；
对所述碳化硅干坯进行预烧结；
将预烧结后的碳化硅干坯与一定比例的硅粉放置于高温真空烧结炉中进行反应烧结，以得到承片台毛坯；
对所述承片台毛坯进行精加工及表面处理，以得到承片台成品。
可选的，所述固相含量为60～70％的碳化硅浆料通过如下步骤制得：
将碳化硅粉末分散于预混合液中；以及
混合4～10小时，以得到固相含量为60～70％的碳化硅浆料。
可选的，所述预混合液由单体、交联剂和分散剂按一定比例配制而成，其中所述单体和所述交联剂的添加量为液体总量的15％～25％，所述单体和交联剂之间的配制比例为5:1～20:1。
可选的，所述对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯的步骤为：
采用液态干燥工艺对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯。
可选的，所述反应烧结的温度为1400～1700℃。
可选的，所述表面处理包括喷砂处理、超声波清洗、镜面抛光和镀膜处理。
与现有技术相比，本发明提供的周期性结构、承片台及其制造方法具有以下优点：
(1)本发明提供的周期性结构为三周期极小曲面结构，所述周期性结构包括若干周期性排布的支撑结构，所述支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z设置的支撑杆，任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构。由于构成本发明的周期性结构的支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z向设置的支撑杆，由此任意两个沿不同方向设置的支撑杆之间均为正交设置，从而可以获得体密度比极低，而空间上仍然连续的周期性结构，进而为高模态材料的引入打下基础。此外，由于任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构，由此可以提高本发明提供的周期性结构的强度，进一步使得本发明提供的周期性结构在体密度比极低时，在X向、Y向和Z向仍然能够保持连续。
(2)本发明提供的承片台包括壳体和位于所述壳体内的若干如上文所述的周期性结构，由此可以在相同的材料条件下，有效减轻承片台的质量，其较传统的拓扑结构可以减重50％～70％，同时也可以有效提高承片台的动力学模态值，其模态值可提高约100％～200％。
(3)本发明提供的承片台的制造方法，以碳化硅浆料为原料，通过采用增材成形技术，并将上文所述的周期性结构作为承片台的内部结构，从而可以制造出轻量化、高模态的承片台。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的周期性结构的示意图；
图2a至图2f为不同K值和体密度比值下的支撑结构的示意图；
图3为本发明提供的周期性结构与Schwartz D型周期性结构、Schoen Gyroid型周期性结构在同等相对密度条件下的相对弹性模量对比示意图；
图4为本发明提供的周期性结构与Schwartz D型周期性结构、Schoen Gyroid型周期性结构在同等相对密度条件下的相对抗压强度对比示意图；
图5为本发明一实施方式提供的承片台的制造方法的流程图。
其中，附图标记如下：
支撑杆-100；弧形过渡结构-200；支撑点-110。
具体实施方式
以下结合附图1至5和具体实施方式对本发明提出的周期性结构、承片台及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常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方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明的核心思想在于提供一种周期性结构、承片台及其制造方法，以达到提高承片台模态和减轻承片台重量的目的。
为实现上述思想，本发明提供一种周期性结构，所述周期性结构为三周期极小曲面结构。三周期极小曲面结构在同等材料及体密度比的条件下，可以体现出更佳的刚度、强度、模态及轻量化性能。
极小曲面的描述在数学上有两种方式，分别是从面积的角度和曲率的角度去描述它。从面积的角度去描述，极小曲面指的是满足所有外部约束条件下的面积最小的曲面(约束条件可以是曲面的周长信息，一些外部的受力工况等等因素)，因此从面积的部分可以看出极小曲面具有卓越的物理性能；从曲率的角度去描述，极小曲面指的是平均曲率为0的曲面，平均曲率的定义为一个在空间中的某点，它在任何一个曲面上肯定会有一个曲率的最大值以及曲率的最小值，这两个曲率值称之为这个点在某个曲面上的主曲率，而平均曲率则是主曲率的平均数，如果空间上某个曲面表面所有点的平均曲率都为0则这个曲面称之为极小曲面。三周期极小曲面可以看成是周期性的极小曲面函数。“三周期”指的是它在欧式空间沿着X轴、Y轴、Z轴方向的曲面形状都呈现出周期性变化的特点。由于三周期极小曲面具有多孔性、光滑性、连通性、多样性及可控性等诸多优点，因此其具在同等材料及密度的条件下，具有更优越的强度。
所述周期性结构包括若干周期性排布的支撑结构，所述支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z设置的支撑杆，任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构。由于构成本发明的周期性结构的支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z向设置的支撑杆，由此任意两个沿不同方向设置的支撑杆之间均为正交设置，从而可以获得体密度比极低，而空间上仍然连续的周期性结构，进而为高模态材料的引入打下基础。此外，由于任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构，由此可以提高本发明提供的周期性结构的强度，进一步使得本发明提供的周期性结构在体密度比极低时，在X向、Y向和Z向仍然能够保持连续。
请参考图1，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的周期性结构的示意图，如图1所示，所述周期性结构由八个支撑结构堆叠而成，其中每个支撑结构沿X轴、Y轴和Z轴均设置有四条支撑杆100，由此构成六对正交相连的支撑杆100，每一对正交相连的支撑杆100之间均设有弧形过渡结构200。需要说明的是，本文中给出的是2×2×2周期的周期性结构的示意图，本领域技术人员应该能够理解，所述周期性结构可以为任意周期，即所述周期性结构可以在X向、Y向和Z向无限延伸。由于构成本发明的周期性结构的支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z向设置的支撑杆100，由此任意两个沿不同方向设置的支撑杆100之间均为正交设置，从而可以获得体密度比极低，而空间上仍然连续的周期性结构，进而为高模态材料的引入打下基础。此外，由于任意正交相连的两支撑杆100之间均设有弧形过渡结构200，由此可以提高本发明提供的周期性结构的强度，进一步使得本发明提供的周期性结构在体密度比极低时，在X向、Y向和Z向仍然能够保持连续。
此外，如图1所示，所述周期性结构的任一边界面，均由多个所述支撑杆100的支撑点110阵列而成，且所述支撑点110在所述周期性结构的边界面上均匀排布，由此可以使得本发明提供的周期性结构在边界面(即受力面)获得更加均匀的效果。
优选的，本发明提供的周期性结构满足如下三周期极小曲面方程：
sin(x)sin(y)+sin(y)sin(z)+sin(z)sin(x)+K＝0；或
cos(x)cos(y)+cos(y)cos(z)+cos(z)cos(x)+K＝0；
其中，sin为三角正弦函数，cos为三角余弦函数，x、y、z为三维空间中某一点的三坐标值，K为常数项。通过改变常数项K的大小，可以改变支撑杆的平均直径大小，并控制空隙的直径大小。
优选的，所述K的取值范围为[-π/2，π/2]。请参考图2a至图2e，其中图2a示意性地给出了K＝0.9，体密度比为9.28％时的支撑结构的结构示意图；图2b示意性地给出了K＝0.95，体密度比为5.14％时的支撑结构的结构示意图；图2c示意性地给出了K＝0.98，体密度比为2.31％时的支撑结构的结构示意图；图2d示意性地给出了K＝0.99，体密度比为1.26％时的支撑结构的结构示意图；图2e示意性地给出了K＝0.999，体密度比为0.15％时的支撑结构的结构示意图；图2f示意性地给出了K＝0.9995，体密度比为0.08％时的支撑结构的结构示意图。由图2a至图2f可知，本发明提供的周期性结构在体密度比小于0.1％时，形状仍然连续均匀，结构不会出现局部高应力区，从而可以为高模态材料的引入打下基础。
请参考图3和图4，其中，图3示意性地给出了本发明提供的周期性结构与SchwartzD型周期性结构、Schoen Gyroid型周期性结构在同等相对密度条件下的相对弹性模量对比示意图；图4示意性地给出了本发明提供的周期性结构与Schwartz D型周期性结构、SchoenGyroid型周期性结构在同等相对密度条件下的相对抗压强度对比示意图。如图3和图4所示，本发明提供的周期性结构在同等相对密度条件下的相对弹性模量和相对抗压强度均高于Schwartz D型周期性结构和Schoen Gyroid型周期性结构，可见本发明提供的周期性结构的力学性能明显优于现有技术中Schwartz D型周期性结构和Schoen Gyroid型周期性结构。其中，Schwartz D型周期性结构为满足Schwartz D基本曲面方程的周期性结构，SchoenGyroid型周期性结构为满足Schoen Gyroid基本曲面方程的周期性结构；相对密度指的是周期性结构的密度与同体积的实心结构的密度的比值；相对弹性模量指的是周期性结构的弹性模量与同体积的实心结构的弹性模量的比值；相对抗压强度指的是周期性结构的抗压强度与同体积的实心结构的抗压强度的比值。
综上所述，由于构成本发明的周期性结构的支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z向设置的支撑杆，由此任意两个沿不同方向设置的支撑杆之间均为正交设置，从而可以获得体密度比极低，而空间上仍然连续的周期性结构，进而为高模态材料的引入打下基础。此外，由于任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构，由此可以提高本发明提供的周期性结构的强度，进一步使得本发明提供的周期性结构在体密度比极低时，在X向、Y向和Z向仍然能够保持连续。
为实现上述思想，本发明还提供一种承片台，所述承片台包括壳体和位于所述壳体内的若干如上文所述的周期性结构。由于所述承片台的壳体内包括若干如上文所述的周期性结构，由此可以在相同的材料条件下，有效减轻承片台的质量，其较传统的拓扑结构可以减重50％～70％，同时也可以有效提高承片台的动力学模态值，其模态值可提高约100％～200％。
为实现上述思想，本发明还提供一种承片台的制造方法，请参考图5，其示意性地给出了本发明一实施方式提供的承片台的制造方法的流程图，如图5所示，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：制备固相含量为60～70％的碳化硅浆料。
优选的，所述固相含量为60～70％的碳化硅浆料通过如下步骤制得：
将碳化硅粉末分散于预混合液中；以及
混合4～10小时，以得到固相含量为60～70％的碳化硅浆料。
优选的，为了提高混合效率，可以在预混合液中添加一些钢球，以增加扰动，待混合均匀后，再将所述钢球过滤掉即可。
优选的，所述预混合液由单体、交联剂和分散剂按一定比例配制而成，其中，所述单体和所述交联剂的添加量为液体总量的15％～25％，所述单体和交联剂之间的配制比例为5:1～20:1。其中单体可以采用丙烯酸胺，交联剂采用N，N’-亚甲基双丙烯酸胺，分散剂采用四甲基氢氧化铵。
进一步地，所述预混合液中还含有引发剂过硫酸铵，催化剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，阻聚剂吩噻嗪和邻苯二酚和增塑剂丙三醇甘油。
步骤S2：对所述碳化硅浆料进行除气和/或除泡。
具体地，可以将所述碳化硅浆料放置于除气设备中进行除气和/或除泡。为了提高除气和/或除泡效果，还可以加入一定量的引发剂和催化剂。
步骤S3：采用经过除气和/或除泡后的碳化硅浆料作为原料进行增材成形，以得到碳化硅湿坯。
通过本步骤得到的碳化硅湿坯的内部包括若干如上文所述的周期性结构。由于所述碳化硅湿坯的内部包括若干如上文所述的周期性结构，从而可以有效减轻最终制得的承片台的质量，同时也可以显著提高最终制得的承片台的动力学模态值。
具体地，可以将经过除气和/或除泡后的碳化硅浆料放置于增材设备中进行悬浮液态床3D打印。所选用的增材设备的成型原理类似于SLA(立体光固化)，即经过激光扫描区域的碳化硅能够初步固化成型，未经过激光扫描区域的碳化硅仍然保持悬浮的液态粉末状态，将在增材成形结束后作为废液排出或二次循环利用。
在进行增材成形之前，需要先获取承片台的实体晶格模型，从而根据所述实体晶格模型先进行切片，再根据所获取的切片数据及设置好的工艺参数来进行承片台的增材制造。
优选的，所述承片台的实体晶格模型可通过如下方法获得：
选择三周期极小曲面方程，并根据所述三周期极小曲面方程生成三周期极小曲面模型，所述三周期极小曲面模型包括若干上文所述的周期性结构；
生成待制造的承片台的实体模型；以及
根据所述三周期极小曲面模型和所述实体模型，生成实体晶格模型。
其中，待制造的承片台的实体模型可以采用现有技术中的三维软件进行生成。
优选的，所选择的三周期极小曲面方程为：
sin(x)sin(y)+sin(y)sin(z)+sin(z)sin(x)+K＝0；或
cos(x)cos(y)+cos(y)cos(z)+cos(z)cos(x)+K＝0；
其中，sin为三角正弦函数，cos为三角余弦函数，x、y、z为三维空间中某一点的三坐标值，K为常数项。通过改变常数项K的大小，可以改变支撑杆的平均直径大小，并控制空隙的直径大小。
优选的，所述根据所述三周期极小曲面方程生成三周期极小曲面模型的方法包括：
确定所述三周期极小曲面的方程参数；
根据所述方程参数并进行实体化，以生成单周期晶格模型；以及
根据所述单周期晶格模型生成三周期极小曲面模型。
其中，所述方程参数包括K值的大小、孔隙率、周期系数及晶格大小。所述三周期极小曲面模型的文件格式可以是STL、IGES或STEP。可以采用数学软件Wolfram进行实体化以生成单周期晶格模型。
优选的，所述根据所述三周期极小曲面模型和所述实体模型，生成实体晶格模型的方法包括：
确定所述实体模型进入晶格结构的生成方式；以及
对所述三周期极小曲面模型和所述实体模型进行布尔运算并进行离散化处理以生成实体晶格模型。
其中，所述实体模型进入晶格结构的生成方式包括开放式和封闭式，其中开放式为全部实体区域均进行晶格生成；封闭式为在全部实体边界区域留有一层实体壳体，在壳体以内的区域进行晶格生成。由于待制造的承片台包括壳体，因此选择封闭式的晶格结构的生成方式。本发明中采用的离散化处理的相关算法包括Delaunay三角剖分或Voronoi网络划分。
优选的，在生成实体晶格模型后，还可以对所述实体晶格模型进行局部处理和/或添加细节。其中，局部处理包括局部加强或减薄；添加细节包括加倒角、倒圆、加工艺孔、加螺纹孔等等。
步骤S4：对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯。
在本步骤中，可以采用液态干燥工艺对所述碳化硅湿坯进行干燥，所述液态干燥工艺有利于对各种复杂形状的湿坯进行均匀、缓慢干燥，从而避免因干燥过快或干燥不均而产生的缺陷。
步骤S5：对所述碳化硅干坯进行预烧结。
在本步骤中，可以将所述碳化硅干坯放入烧结炉中进行预烧结，从而可以将坯体中的少量有机物进行碳化。
步骤S6：将预烧结后的碳化硅干坯与一定比例的硅粉放置于高温真空烧结炉中进行反应烧结，以得到承片台毛坯。
优选的，反应烧结的温度为1400～1700℃，由此，此种温度可以使得硅粉熔融为液态，从而使得液态硅在毛细管力的作用下进入碳化硅干坯中，其中一部分单质硅可以与少量的碳反应生成新的碳化硅并于原碳化硅结合，另一部分单质硅可以填充坯体中的空隙，使RB-SiC(反应烧结碳化硅)的结构完全致密。RB-SiC(反应烧结碳化硅)的内部结构均匀致密，力学性能和热学性能优异，密度可达3.304g/cm3，弹性模量可达330～350GPa，抗弯强度可达340～360MPa，断裂韧性可达3.8～4.2MPa·m1/2，10℃～30℃下的热膨胀系数可达2.67×10-6/K，其表面经过抛光处理后，表面粗糙度可≤3nm。
步骤S7：对所述承片台毛坯进行精加工及表面处理，以得到承片台成品。
具体地，可通过机加工对承片台毛坯的外形和尺寸进行修整以达到设计要求，最后进行特殊表面处理，例如喷砂处理、超声波清洗、镜面抛光和镀膜处理等步骤，以得到质轻、高模态的承片台承片台成品。同过仿真分析，采用本方法制得的承片台较传统的拓扑结构可以减重50％～70％，同时其动力学模态值也显著提高，其模态值可提高约100％～200％。通过采用本发明提供的方法可以制造出内部具有由上文所述的周期性结构构成的支撑结构，壳体厚度为0.1mm～10mm的高模态轻质量承片台。
综上所述，与现有技术相比，本发明提供的周期性结构、承片台及其制造方法具有以下优点：
(1)本发明提供的周期性结构为三周期极小曲面结构，所述周期性结构包括若干周期性排布的支撑结构，所述支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z设置的支撑杆，任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构。由于构成本发明的周期性结构的支撑结构具有分别沿X向、Y向和Z向设置的支撑杆，由此任意两个沿不同方向设置的支撑杆之间均为正交设置，从而可以获得体密度比极低，而空间上仍然连续的周期性结构，进而为高模态材料的引入打下基础。此外，由于任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构，由此可以提高本发明提供的周期性结构的强度，进一步使得本发明提供的周期性结构在体密度比极低时，在X向、Y向和Z向仍然能够保持连续。
(2)本发明提供的承片台包括壳体和位于所述壳体内的若干如上文所述的周期性结构，由此可以在相同的材料条件下，有效减轻承片台的质量，其较传统的拓扑结构可以减重50％～70％，同时也可以有效提高承片台的动力学模态值，其模态值可提高约100％～200％。
(3)本发明提供的承片台的制造方法，以碳化硅浆料为原料，通过采用增材成形技术，并将上文所述的周期性结构作为承片台的内部结构，从而可以制造出轻量化、高模态的承片台。
上述描述仅是对本发明较佳实施方式的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。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 (10)

1.一种周期性结构，其特征在于，所述周期性结构为三周期极小曲面结构，所述周期性结构包括若干周期性排布的支撑结构，所述支撑结构包括分别沿X向、Y向和Z设置的支撑杆，任意正交相连的两支撑杆之间均设有弧形过渡结构。
2.根据权利要求1所述的周期性结构，其特征在于，所述周期性结构满足如下三周期极小曲面方程：
sin(x)sin(y)+sin(y)sin(z)+sin(z)sin(x)+K＝0；或
cos(x)cos(y)+cos(y)cos(z)+cos(z)cos(x)+K＝0；
其中，sin为三角正弦函数，cos为三角余弦函数，x、y、z为三维空间中某一点的三坐标值，K为常数项。
3.根据权利要求2所述的周期性结构，其特征在于，K的取值范围为[-π/2，π/2]。
4.一种承片台，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体内的若干如权利要求1至3中任一项所述的周期性结构。
5.一种承片台的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
制备固相含量为60～70％的碳化硅浆料；
对所述碳化硅浆料进行除气和/或除泡；
采用经过除气和/或除泡后的碳化硅浆料作为原料进行增材成形，以得到碳化硅湿坯，所述碳化硅湿坯的内部包括若干如权利要求1至3中任一项所述的周期性结构；
对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯；
对所述碳化硅干坯进行预烧结；
将预烧结后的碳化硅干坯与一定比例的硅粉放置于高温真空烧结炉中进行反应烧结，以得到承片台毛坯；
对所述承片台毛坯进行精加工及表面处理，以得到承片台成品。
6.根据权利要求5所述的承片台的制造方法，其特征在于，所述固相含量为60～70％的碳化硅浆料通过如下步骤制得：
将碳化硅粉末分散于预混合液中；以及
混合4～10小时，以得到固相含量为60～70％的碳化硅浆料。
7.根据权利要求6所述的承片台的制造方法，其特征在于，所述预混合液由单体、交联剂和分散剂按一定比例配制而成，其中所述单体和所述交联剂的添加量为液体总量的15％～25％，所述单体和交联剂之间的配制比例为5:1～20:1。
8.根据权利要求5所述的承片台的制造方法，其特征在于，所述对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯的步骤为：
采用液态干燥工艺对所述碳化硅湿坯进行干燥，以得到碳化硅干坯。
9.根据权利要求5所述的承片台的制造方法，其特征在于，所述反应烧结的温度为1400～1700℃。
10.根据权利要求5所述的承片台的制造方法，其特征在于，所述表面处理包括喷砂处理、超声波清洗、镜面抛光和镀膜处理。
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