【技术实现步骤摘要】
光刻机用高动态超精密多动子工件台
[0001]本专利技术涉及电机应用
技术介绍
[0002]随着微电子技术的迅速发展，光刻机作为生产大规模集成电路的核心设备具有举足轻重的地位。高端光刻机号称世界上最精密的仪器，世界上只有少数厂家掌握。工件台是光刻机的核心单元之一，它是一种超精密运动平台。目前，主流光刻机的工件台通常采用长行程永磁直线同步电机宏动+直流直线电机高精密微动相结合的驱动方案，实现纳米级的精确定位及跟踪。宏微结合的方案虽然比较容易实现，但这种结构终究存在侧隙、变形等一系列问题，定位精度很难达到更高的水平。
[0003]平面电机是一种可以将电磁能直接转换为二维平面运动的电磁装置，具有精度高、损耗低、运动范围大等优点，由于不需要转换装置将旋转运动转换到直线运动再到平面运动，故由平面电机驱动的二维定位机构可将控制对象同电机做成一体化结构，具有结构简单、损耗低、精度高、反应快等一系列优点。
[0004]目前，国外知名光刻机厂家已经成功将动线圈式平面电机应用于光刻机工件台中，动圈式平面电机的采用较大提高了光刻机的产片率，但是其运动部分为线圈阵列，为了满足工作和冷却的需要，在运动过程中动子部分需要拖动大量电缆和冷却水管，电缆和水管的重量不但会造成动子质心偏移还会带来极大的扰动，给动子的设计和布局带来极大的困难。此外，线圈阵列是发热源，为了隔绝其温升对光源回路的影响需要大量的冷却和隔热装置，而这些装置的重量又会大大影响电机工件台的动态响应速度，因此，以上问题亟需解决。
技术实现思路
>[0005]本专利技术目的是为了解决工件台中的动线圈式平面电机存在线缆、水管带来的扰动导致工件台定位精度差及工件台的动态响应性能差的问题，本专利技术提供了一种光刻机用高动态超精密多动子工件台。
[0006]光刻机用高动态超精密多动子工件台，包括m个定子单元、n个动子单元和n个微动单元；其中，m和n为整数；
[0007]m个定子单元拼固在一起，形成定子模块，该定子模块用于产生运动的三维磁场，并作用在n个动子单元上，给n个动子单元提供动力，使n个动子单元沿预设轨迹运动；
[0008]n个动子单元磁悬浮在m个定子单元拼固成的定子模块上方，且每个动子单元上固定有一个微动单元；
[0009]每个微动单元的第一定子固定在与其相对应的动子单元上，且该微动单元的第一动子上固定托盘，用于控制托盘微动。
[0010]优选的是，每个定子单元包括定子基座、定子支架、线圈阵列和水冷盖板；
[0011]定子基座、定子支架、线圈阵列和水冷盖板由下至上依次叠固在一起，并形成一体
件；
[0012]定子基座和水冷盖板内均通入冷却液，用于对线圈阵列进行冷却；
[0013]线圈阵列的供电端封装在定子基座上，线圈阵列的供电端用于与光刻机的驱动控制系统的定子供电端连接，光刻机的驱动控制系统用于控制输入至线圈阵列中各线圈的电流。
[0014]优选的是，动子单元包括Halbach永磁阵列、动子支架和防撞缓冲垫；
[0015]Halbach永磁阵列固定在动子支架的下表面；
[0016]防撞缓冲垫套设在动子支架的边框上。
[0017]优选的是，所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台，还包括位置检测单元，该位置检测单元固定在动子单元的下表面。
[0018]优选的是，位置检测单元包括4个位置传感器；
[0019]4个位置传感器固定在动子支架的下表面，且4个位置传感器围绕Halbach永磁阵列周向均匀分布；
[0020]其中，动子支架的下表面作为动子单元的下表面。
[0021]优选的是，每个微动单元包括第一定子、第一动子、信号发射装置、信号接收装置和锂电池模块；其中，信号发射装置、信号接收装置和锂电池模块均固定在第一动子上表面上；
[0022]第一动子包括3个压电陶瓷和3个磁致伸缩机构；
[0023]3个压电陶瓷和3个磁致伸缩机构均固定在第一定子的上表面，且托盘固定在3个压电陶瓷和3个磁致伸缩机构的上表面；
[0024]3个压电陶瓷中的两个压电陶瓷用于控制托盘沿第一定子所在平面的X轴运动，剩余的一个压电陶瓷用于控制托盘沿第一定子所在平面的Y轴运动；
[0025]3个磁致伸缩机构，用于控制托盘垂直于第一定子所在平面的Z轴运动；
[0026]锂电池模块，用于给4个位置传感器、信号发射装置、信号接收装置、3个压电陶瓷和3个磁致伸缩机构进行供电；
[0027]信号发射装置，用于将位置检测单元检测到的位置信息以无线传输的方式发送至外部终端；
[0028]信号接收装置，以无线传输的方式接收光刻机的驱动控制系统输出的控制指令对3个压电陶瓷和3个磁致伸缩机构进行控制，从而实现对托盘的微调定位控制。
[0029]优选的是，控制托盘沿第一定子所在平面的X轴运动的两个压电陶瓷相对设置，且剩余的一个压电陶瓷垂直于上述两个压电陶瓷。
[0030]优选的是，3个压电陶瓷的一端相交于一点，且3个压电陶瓷周向均匀分布。
[0031]优选的是，第一定子和动子支架为平板型结构，且二者的径向截面均为正方形。
[0032]优选的是，每个微动单元上的锂电池模块的个数为4个，且4个锂电池模块分别位于所在的第一定子的4个拐角处。
[0033]本专利技术带来的有益效果是，本专利技术所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台包括m个定子单元、n个动子单元和n个微动单元，结构简单，可实现模块化设计，动子单元可根据具体需求调整，便于装配；动子单元采用磁悬浮支撑，消除了摩擦，大大提高了定位精度，可工作于真空环境中。动子单元通过无线能量传输获得能量，最终动子单元实现无线控制
和运动，从而代替传统的线缆构架结构设计，减少了线缆扰动对动子六自由度运动的干扰，提高了整机运动及定位精度，降低了控制难度，提高了稳定性；运动部分摆脱了线缆和水管气管的干扰，可获得更高的动态性能，可大幅提升光刻机的产片率。
[0034]此外，通过无线信号控制微动单元上的托盘微动，进一步实现无线控制和运动，并可提高定位精度。
附图说明
[0035]图1是本专利技术所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台的原理示意图；
[0036]图2是定子单元1的结构示意图；
[0037]图3是动子单元2的结构示意图；
[0038]图4是微动单元3的结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0041]具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述光刻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.光刻机用高动态超精密多动子工件台，其特征在于，包括m个定子单元(1)、n个动子单元(2)和n个微动单元(3)；其中，m和n为整数；m个定子单元(1)拼固在一起，形成定子模块，该定子模块用于产生运动的三维磁场，并作用在n个动子单元(2)上，给n个动子单元(2)提供动力，使n个动子单元(2)沿预设轨迹运动；n个动子单元(2)磁悬浮在m个定子单元(1)拼固成的定子模块上方，且每个动子单元(2)上固定有一个微动单元(3)；每个微动单元(3)的第一定子(3
‑
1)固定在与其相对应的动子单元(2)上，且该微动单元(3)的第一动子(3
‑
2)上固定托盘(4)，用于控制托盘(4)微动。2.根据权利要求1所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台，其特征在于，每个定子单元(1)包括定子基座(1
‑
1)、定子支架(1
‑
2)、线圈阵列(1
‑
3)和水冷盖板(1
‑
4)；定子基座(1
‑
1)、定子支架(1
‑
2)、线圈阵列(1
‑
3)和水冷盖板(1
‑
4)由下至上依次叠固在一起，并形成一体件；定子基座(1
‑
1)和水冷盖板(1
‑
4)内均通入冷却液，用于对线圈阵列(1
‑
3)进行冷却；线圈阵列(1
‑
3)的供电端封装在定子基座(1
‑
1)上，线圈阵列(1
‑
3)的供电端用于与光刻机的驱动控制系统的定子供电端连接，光刻机的驱动控制系统用于控制输入至线圈阵列(1
‑
3)中各线圈的电流。3.根据权利要求1所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台，其特征在于，动子单元(2)包括Halbach永磁阵列(2
‑
1)、动子支架(2
‑
2)和防撞缓冲垫(2
‑
3)；Halbach永磁阵列(2
‑
1)固定在动子支架(2
‑
2)的下表面；防撞缓冲垫(2
‑
3)套设在动子支架(2
‑
2)的边框上。4.根据权利要求3所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台，其特征在于，还包括位置检测单元，该位置检测单元固定在动子单元(2)的下表面。5.根据权利要求4所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台，其特征在于，位置检测单元包括4个位置传感器(5)；4个位置传感器(5)固定在动子支架(2
‑
2)的下表面，且4个位置传感器(5)围绕Halbach永磁阵列(2
‑
1)周向均匀分布；其中，动子支架(2
‑
2)的下表面作为动子单元(2)的下表面。6.根据权利要求5所述的光刻机用高动态超精密多动子工件台，其特征在于，每个微动单元(3)包括第一定子(3
‑
1)、第一动子(3
‑
2)、信号发射装置(3
‑
3)、信号接收装置(3
‑
4)和锂电池模块(3
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鲁，寇宝泉，黄昌闯，葛庆稳，韦坚，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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