CN1858653A - 一种调节气膜双向刚度的气浮支座 - Google Patents

Abstract

本发明是一种调节气膜双向刚度的气浮支座，包括若干个压缩气体腔和若干个真空气体腔、压缩气体腔包括与气浮支座底面相通的出气孔和若干个排气孔，出气孔分别与进气通道相连；真空气体腔包括与气浮支座底面相通的抽气孔。抽气孔分别与抽气通道相连；气浮支座底面具有排气孔，排气孔与气浮支座上的排气通道相连通。本发明同时用到压缩气体和真空抽气控制气浮的技术。使气浮支座具备同时调节供气压力和真空吸力，实现双向调节气膜刚度，提供一个稳定的气浮支座。

Description

一种调节气膜双向刚度的气浮支座

技术领域

本发明涉及一种气动调节装置，特别涉及一种调节气膜双向刚度的装置。

背景技术

在超大规模集成电路光学光刻中，对光刻的精确度要求越来越高。硅片台在光刻过程中的水平运动与大理石平台之间产生摩擦，这种摩擦力使硅片台的精确运动造成较大的误差。

为了避免由于硅片台与大理石平台之间的摩擦造成的硅片台的运行精度下降，现在普遍采用气浮支座来消除这种摩擦力。硅片台架于气浮支座之上，气浮支座通过出气孔排出气体，空气压力使得气浮支座与大理台保持一段距离。

然而，现在普遍使用的的双刚性气浮支座仍存在诸多不足：压缩气体的出气孔多为金属制成，随着使用时间的增加，金属易腐蚀，易磨损，直接影响了对供气压力的精确控制；气浮支座的真空气体腔小，在调节气膜真空度时容易出现气膜真空度的不均衡，增加了气浮支座的不稳定性。另外，气浮支座距离大理石平台高度过高，在气浮支座和大理石平台之间的气膜刚度不好，刚度是指物体在外力作用下抵抗变形的能力，刚度越高，物体表现的越“硬”。

虽然，目前使用的气浮支座克服了硅片台与大理石平台之间的接触性摩擦，但是由于以上原因造成气浮支座不易实现气膜刚度的双向调节，无法保证气浮支座上硅片台精确运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调节气膜双向刚度的气浮支座，可双向地对气膜刚度进行调节，提高气膜的表面误差均化效应及隔振性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种调节气膜双向刚度的气浮支座，气浮支座包括若干个压缩气体腔和若干个真空气体腔；压缩气体腔包括与气浮支座底面相通的出气孔，还包括若干个排气孔，压缩气体腔的出气孔分别与进气通道连通；真空气体腔包括与气浮支座底面相通的抽气孔，抽气孔分别与抽气通道连通；进气通道和抽气通道分别与外部进气口和外部抽气口相连；气浮支座底面具有若干个排气孔，排气孔与气浮支座上的排气通道相连通。

所述的一种调节气膜双向刚度的气浮支座包括的压缩气体腔分布于气浮支座的外围，真空气体腔位于压缩气体腔的内侧。其中，排气孔分布于压缩气体腔的出气孔两侧。气浮支座包括的压缩气体腔包括与气浮支座底面相通的出气孔，真空气体腔包括与气浮支座底面相通的抽气孔。压缩气体腔与气浮支座底面相通的出气孔包括红宝石节流塞，其中，出气孔和排气孔分别设置压力缓冲沟槽。出气孔的数量是8-15个，排气孔的数量是16-30个，抽气孔的数量是3-9个。

其中，气浮支座通过压缩气体腔的出气孔和真空气体腔的抽气孔调节气膜的正负压，使气浮支座达到平衡。

气浮支座主体采用金属材料制作，特别是航空铝。所述的气膜高度在5-9微米、气压在3.5～4.0bar时，气膜刚度为30kgf/um。

本发明应用于高精度、高加速度精密工作台的支撑单元，特别应用于硅片台支座，有效地防止了因为接触而产生的震动和在运动时的摩擦。气浮支座具有大的气腔尺寸，增大了负压腔面积，从而可以避免出现自激性不稳定振动。本发明同时使用了压缩气体和真空抽气控制气浮的技术，使气浮支座可同时调节供气压力和真空吸力，决定了这种具有调节气膜双向刚度的支座应用于高精度、高加速度精密X-Y工作台的支撑单元。

附图说明

图1是气浮支座垂直剖面图；

图2是气浮支座底面视图。

标号说明：

1压缩气体腔进气通道  2真空气体腔抽气通道

3排气通道            4红宝石节流塞

5排气孔              6抽气孔          7真空气体腔

8压力缓冲槽          9出气孔          10压缩气体腔

11大理石平台

具体实施方式

请参阅图1，一种调节气膜双向刚度的气浮支座，包括压缩气体腔10和真空气体腔7，其中，压缩气体腔10中有与气浮支座底面相通的若干个出气孔9，真空气体腔7中有与气浮支座底面相通的若干个抽气孔6，出气孔9与气浮支座上的进气通道1连通，抽气孔6与气浮支座上的抽气通道2连通；气浮支座底面具有若干个排气孔5，排气孔5与气浮支座上的排气通道3相连通。出气孔9处还设置红宝石节流塞4，采用节流塞是为了减小出气孔的大小，增加压强，而采用红宝石做节流塞具有耐磨损的特性，出气孔的大小不会改变，从而使出气气流稳定。气浮支座主体采用金属材料制作，特别是航空铝。

请参阅图2，气浮支座的压缩气体腔10分布于气浮支座的外围，真空气体腔7位于压缩气体腔10的内侧。在出气孔9和排气孔5口设置压力缓冲沟槽8。排气孔5分布在出气孔9的两侧。

本发明调节气膜双向刚度的气浮支座，位于大理石平台11上方，通过调节气膜的正负压力，使气浮支座达到平衡，气膜达到最佳的刚度。如图2所示，调节气膜双向刚度的气浮支座包括压缩空气腔可以是由分布在外围的8个、11个或15个均匀分布的压缩气体腔体组成。如图1所示出气孔9分别与进气通道1相连的。在出气孔9的两侧可相应地分布16个、22个或30个排气孔5。通过气浮支座上的进气通道1，气体从出气孔9向大理石平台11供气，回流气体进入排气孔5并通过气浮支座上的排气通道3排出。

在气浮支座的中间有真空气体腔7，其上面可以分布3个、6个或9个真空抽气孔6，抽气孔6与抽气通道2连通。当在抽气通道2一端抽气时，气体进入抽气孔6并通过抽气通道2后被抽出，使气浮支座吸附在大理石平台11上。

本发明中气体通过压缩气体腔的进气通道1与气浮支座底面相通的出气孔9向大理石平台11出气，在气浮支座与大理石平台之间形成一层气膜，利用出气口9增大供气压力，使气浮支座浮起，气膜厚度增加，遇到大理石平台后回流的空气流通过分布出气孔两侧的排气孔5排出；同时可以通过气浮支座的真空气体腔7与气浮支座底面相通的抽气孔6抽取空气，真空负压对气浮支座产生吸力，使气浮支座靠近大理石平台，气膜厚度减小。当两者处于动态平衡时，形成特有的气膜稳定状态。

气浮支座通过压缩气体腔的出气孔和真空气体腔的抽气孔调节气膜的正负压，使气浮支座达到平衡。经过测量，利用本发明的气浮支座，形成的气膜高度在5-9微米、气压在3.5～4.0bar时，气膜刚度为30kgf/um。

本发明通过调节气膜双向刚度使气浮支座和大理石平台有一个稳定的距离，通过调节压缩气体供气压力和气体的真空度，实现气浮支座高度稳定，气膜具有最佳刚度，提高了气浮支座的稳定性。为硅片台提供一个稳定的底座。

Claims (11)

1、一种调节气膜双向刚度的气浮支座，其特征在于：气浮支座包括若干个压缩气体腔和若干个真空气体腔，压缩气体腔中有与气浮支座底面相通的若干个出气孔，真空气体腔中有与气浮支座底面相通的若干个抽气孔，出气孔与气浮支座上的进气通道连通，抽气孔与气浮支座上的抽气通道连通；气浮支座底面具有若干个排气孔，排气孔与气浮支座上的排气通道相连通。

2、如权利要求1所述的气浮支座，其特征在于：压缩气体腔分布于气浮支座的外围，真空气体腔位于压缩气体腔的内侧。

3、如权利要求1所述的气浮支座，其特征在于：排气孔分布在出气孔的两侧。

4、如权利要求3所述的气浮支座，其特征在于：出气孔和排气孔口设置压力缓冲沟槽。

5、如权利要求4所述的气浮支座，其特征在于：出气孔口还设置红宝石节流塞。

6、如权利要求5所述的气浮支座，其特征在于：出气孔的数量是8-15个。

7、如权利要求4所述的气浮支座，其特征在于：排气孔的数量是16-30个。

8、如权利要求1所述的气浮支座，其特征在于：抽气孔的数量是3-9个。

9、如权利要求1所述的气浮支座，其特征在于：通过向气浮支座上的进气通道输入气体和向气浮支座上的抽气通道抽取气体来调节气膜的正负压，使气浮支座达到平衡。

10、如权利要求1所述的气浮支座，其特征在于：气浮支座的主体材料是航空铝。

11、如权利要求1所述的气浮支座，其特征在于；在气浮支座底面形成的气膜高度为5-9微米、气压在3.5-4.0bar时，气膜刚度为30kgf/um。

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