專利名稱：減振裝置及應(yīng)用其的光刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種減振定位裝置，且特別是有關(guān)于一種減振裝置。
背景技術(shù)：
隨著用戶對精密設(shè)備要求的提高，很多精密設(shè)備(比如光刻機、精密測量儀器等) 對振動的要求也越來越苛刻。傳統(tǒng)的被動式減振器已經(jīng)無法滿足需求，必須使用主動減振 器對振動進行控制。常見的主動減振器一般采用被動隔振模塊與主動執(zhí)行器并聯(lián)的方式。 為了實現(xiàn)對地基振動的低頻振動高衰減，需要降低被動隔振裝置的剛度，從而降低隔振系 統(tǒng)的固有頻率。典型裝置見美國專利US5844664、美國專利US5823307等。美國專利US5844664使用洛侖茲電機作為垂向和水平向的主動控制作動器，垂向 采用空氣彈簧用于隔離地基傳來的垂向振動，在空氣彈簧的活塞中設(shè)計了擺機構(gòu)，通過柔 性細桿的變形形成低剛度的水平向彈簧，用于隔離地基的水平向振動。該裝置存在如下缺占.
^ \\\ ·1.鐘擺機構(gòu)放置在活塞上，占據(jù)了空氣彈簧的空間，增大了相同體積下空氣彈簧 的剛度?？諝鈴椈傻膭偠裙綖? K'A^'P如果V減小，則空氣彈簧的剛度增大，不 利于低頻隔振。2.空氣彈簧的大小和高度限制了擺機構(gòu)的水平向剛度。擺機構(gòu)的柔性細桿越長， 則水平向剛度越小，由于空氣彈簧體積的限制，擺機構(gòu)的長度有限，剛度也較大。3.減振器空氣彈簧的活塞的設(shè)計需要綜合考慮擺機構(gòu)設(shè)計、氣體密封等問題。4.減振器的鐘擺機構(gòu)和空氣彈簧腔室設(shè)計相耦合，設(shè)計復(fù)雜。美國專利US6953109與專利US5844664類似，不同之處在于將柔性擺機構(gòu)換成柔 性筒結(jié)構(gòu)，采用該設(shè)計雖然能實現(xiàn)空氣彈簧的密封，但是柔性筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造均比較 復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種剛度更低、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計簡單的減振裝置。為大上述目的，本發(fā)明提出一種減振裝置，承載有一負載，包括基座、殼體、第一 氣室、活塞和擺機構(gòu)。殼體用于支撐所述的負載；第一氣室剛性連接在基座上，內(nèi)部充滿流 體；活塞通過第一氣室內(nèi)的流體所支撐；擺機構(gòu)安裝在活塞和殼體之間，用于在水平方向 對活塞和殼體產(chǎn)生低剛度連接。本發(fā)明中，擺機構(gòu)由至少1個柔性單元組成，柔性單元連接在活塞和殼體之間。其 中，柔性單元為細桿，細桿的材料為金屬，特別的，細桿材料為鋼。柔性單元為X擺、折疊擺 或倒擺。進一步，擺機構(gòu)柔性細桿的數(shù)目為3根或4根。本發(fā)明中，第一氣室內(nèi)部的液體為空氣。本發(fā)明中，在第一氣室和活塞之間設(shè)置膜結(jié)構(gòu)，用于流體的密封。
本發(fā)明中，在第一氣室和活塞之間設(shè)置氣浮裝置，用于第一氣室和活塞之間的無 摩擦連接。其中氣浮裝置包括高壓氣源，特別的該高壓氣源為第一氣室的高壓空氣；噴射 高壓空氣的小孔，特別的該小孔設(shè)置在活塞上，或(和)設(shè)置在與活塞所接觸的第一氣室表 面的內(nèi)壁；連接高壓氣源的管道，該管道用于連接小孔和高壓氣源；排放噴射空氣的管道， 特別的，該管道設(shè)置在活塞或第一氣室表面接觸表面的內(nèi)壁。本發(fā)明，減振裝置進一步包括第二氣室；連接管道，用于連接第一氣室和第二氣 室。進一步，減振裝置包括氣動閥、高壓氣源和氣動管道。氣動閥設(shè)置在第一氣室或第二氣 室上；氣動管道用于連接高壓氣源和氣動閥；在第一氣室或第二氣室上設(shè)置用于控制氣室 氣壓的氣動閥。進一步，在殼體和基座之間進一步包括如下結(jié)構(gòu)單元至少1個相對位置傳感器、 至少1個相對位置傳感器、至少1個振動傳感器、至少1個直線驅(qū)動器和控制器。至少1個 相對位置傳感器用于測量殼體和基座之間的相對位置；至少1個振動傳感器設(shè)置在殼體上 或(和)基座上，用于測量殼體或(和)基座的振動；至少1個直線驅(qū)動器用于產(chǎn)生殼體和 基座之間所需的力，以補償殼體的振動；控制器根據(jù)相對位置傳感器和振動傳感器的測量 信號，控制所述的氣動閥和直線電機，在殼體和基座之間產(chǎn)生所需的力，實現(xiàn)殼體的減振和 定位。本發(fā)明中，擺機構(gòu)進一步包括至少一個第一擺機構(gòu)和至少一個連接單元。第一擺 機構(gòu)由至少1個柔性連接單元組成，特別的，柔性連接單元為柔性細桿或倒擺；連接單元將 多個第一擺機構(gòu)串聯(lián)，從而進一步降低了減振裝置的水平向剛度。本發(fā)明另提出一種減振裝置，承載有一負載，包括基座、殼體、活塞、第一氣室、膜 結(jié)構(gòu)和擺機構(gòu)。殼體用于支撐所述的負載；活塞剛性連接在殼體上；第一氣室內(nèi)部充滿高 壓氣體，支撐所述的活塞；膜結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一氣室和活塞之間，用于氣體的密封；擺機構(gòu)安 裝在活塞和基座之間，用于在水平向?qū)突钊g產(chǎn)生低剛度連接。本發(fā)明中，減振裝置進一步包括第二氣室、第一連接管道、高壓氣源、氣動閥和第 二連接管道。第一連接管道用于連接第一氣室和第二氣室，從而進一步降低減振裝置的垂 向剛度；氣動閥設(shè)置在第一氣室或第二氣室上，用于控制所連接氣室的壓力；第二連接管 道用于連接高壓氣源和氣動閥。本發(fā)明中，減振裝置進一步包括至少1個相對位置傳感器、至少1個振動傳感器、 至少1個直線驅(qū)動器和控制器。至少1個相對位置傳感器設(shè)置在殼體和基座之間，用于測 量殼體和基座之間的相對位置；至少1個振動傳感器設(shè)置在殼體上或(和)基座上，用于測 量殼體或(和)基座的振動；至少1個直線驅(qū)動器設(shè)置在殼體和基座之間，用于產(chǎn)生殼體和 基座之間所需的力，以補償殼體的振動；控制器根據(jù)相對位置傳感器和振動傳感器的測量 信號，控制所述的氣動閥和直線電機，在殼體和基座之間產(chǎn)生所需的力，實現(xiàn)殼體的減振和 定位。本發(fā)明中，擺機構(gòu)進一步包括至少一個第一擺機構(gòu)和至少一個連接單元。第一擺 機構(gòu)由至少1個柔性連接單元組成，特別的，柔性連接單元為柔性細桿或倒擺；連接單元將 多個第一擺機構(gòu)串聯(lián)，從而進一步降低了擺機構(gòu)的水平向剛度。本發(fā)明另提出一種光刻裝置，包括產(chǎn)生輻射束的輻射源、產(chǎn)生理想圖案的成像裝 置、用于感光形成所需的圖案的襯底、用于將成像裝置產(chǎn)生的理想圖案投影到所述的襯底上的投影系統(tǒng)、用于支撐所述的投影系統(tǒng)的內(nèi)部框架、支撐在地基上的基礎(chǔ)框架、用于隔離 基礎(chǔ)框架傳遞到內(nèi)部框架的振動的至少一個減振裝置。減振裝置包括基座、殼體、第一氣 室、活塞和擺機構(gòu)?；卧谒龅耐獠靠蚣苌?；殼體用于支撐所述的內(nèi)部框架；第一氣 室剛性連接在基座上，內(nèi)部充滿氣體；活塞通過第一氣室內(nèi)的氣體所支撐；擺機構(gòu)安裝在 活塞和殼體之間，用于在水平方向?qū)钊蜌んw產(chǎn)生低剛度連接。本發(fā)明中，減振裝置進一步包括至少一個氣室、至少一個氣動伺服閥和高壓氣 源。至少一個氣室與第一氣室相連，用于降低減振裝置的剛度；至少一個氣動伺服閥連接在 第一氣室或與第一氣室相連的氣室上，用于控制所連接氣室的氣壓；高壓氣源連接在氣動 伺服閥上，為減振裝置的氣室供氣；本發(fā)明中，其特征在于減振裝置進一步包括至少1個相對位置傳感器、至少1個振 動傳感器、至少1個直線驅(qū)動器和控制器。至少1個相對位置傳感器設(shè)置在殼體和基座之 間，用于測量殼體和基座之間的相對位置；至少1個振動傳感器設(shè)置在殼體上或(和)基座 上，用于測量殼體或(和)基座的振動；至少1個直線驅(qū)動器設(shè)置在殼體和基座之間，用于 產(chǎn)生殼體和基座之間所需的力，以補償殼體的振動；控制器根據(jù)相對位置傳感器和振動傳 感器的測量信號，控制所述的氣動閥和直線電機，在殼體和基座之間產(chǎn)生所需的力，實現(xiàn)殼 體的減振和定位。綜上所述，本發(fā)明中的減振裝置采用雙腔室空氣彈簧用于隔離垂向的振動，在空 氣彈簧活塞與負載之間設(shè)置了細長的柔性擺桿，在負載與基座之間安裝了直線電機用于振 動的主動補償。與原有技術(shù)相比，空氣彈簧的容積更大，擺機構(gòu)更長，從而減振裝置剛度可 降得更低，并且本發(fā)明的減振裝置結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計簡單。


圖1所示為本發(fā)明的減振裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為本發(fā)明的減振裝置三根柔性細桿水平向分布示意圖。圖3所示為本發(fā)明的減振裝置四根柔性細桿水平向分布示意圖。圖4所示為本發(fā)明的減振裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5所示為本發(fā)明的減振裝置的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6a、圖6b和圖6c所示為本發(fā)明的減振裝置的第三實施例的兩個擺機構(gòu)幾種串 聯(lián)形式。圖7所示為本發(fā)明的減振裝置的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖和圖8b所示為本發(fā)明的減振裝置的第四實施例的兩個擺機構(gòu)幾種串聯(lián)形式。圖9所示為本發(fā)明的減振裝置的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合附圖，作詳細說明如下。圖1所示為本發(fā)明的減振裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，101為 減振器的負載，102為空氣彈簧活塞，103為密封膜，10 和104b為柔性細桿，105為第一氣室，106為氣管，107為第二氣室，108為外殼，109為垂向運動的直線電機，110為水平向運動 的直線電機，111為減振器的基座，112為氣壓控制閥，113為限位螺釘，114和115分別測量 垂向和水平向相對位移的位置傳感器，116和117分別為用于測量負載垂向和水平向的振 動傳感器。118和119分別為用于測量地基水平向和垂向的振動傳感器。負載101作用在減振器外殼108上，外殼108與與空氣彈簧活塞102之間有4根 柔性細桿l(Ma、104b、l(Mc和104d。柔性細桿104與負載力方向平行，在與負載力垂直方向 上成對稱分布，均勻分布于圓周上，如圖2所示。擺機構(gòu)104包含大于等于2根柔性細桿， 其數(shù)目也可為3根，對稱分布在圓周上，如圖3所示。柔性細桿104在垂向剛度較大，在水 平向容易發(fā)生彎曲。以3根柔性桿組成的擺機構(gòu)在水平向的剛度的計算公式為
權(quán)利要求
1.一種減振裝置，承載有一負載，其特征在于，包括基座；殼體，用于支撐所述的負載；第一氣室，剛性連接在基座上，內(nèi)部充滿流體；活塞，通過第一氣室內(nèi)的流體所支撐；擺機構(gòu)，安裝在活塞和殼體之間，用于在水平方向?qū)钊蜌んw產(chǎn)生低剛度連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振裝置，其特征在于，擺機構(gòu)由至少1個柔性單元組成，柔 性單元連接在活塞和殼體之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減振裝置，其特征在于，柔性單元為細桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的減振裝置，其特征在于，柔性單元為X擺、折疊擺或倒擺。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的減振裝置，其特征在于，細桿的材料為金屬，特別的，細桿材 料為鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的減振裝置，其特征在于，擺機構(gòu)柔性細桿的數(shù)目為3根或4根。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振裝置，其特征在于，第一氣室內(nèi)部的流體為空氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振裝置，其特征在于，在第一氣室和活塞之間設(shè)置膜結(jié)構(gòu)， 用于流體的密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振裝置，其特征在于，在第一氣室和活塞之間設(shè)置氣浮裝 置，用于第一氣室和活塞之間的無摩擦連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的減振裝置，其特征在于，氣浮裝置包括高壓氣源，特別的該 高壓氣源為第一氣室的高壓空氣；噴射高壓空氣的小孔，該小孔設(shè)置在活塞上或(和)設(shè)置 在與活塞所接觸的第一氣室表面的內(nèi)壁；連接高壓氣源的管道，該管道用于連接小孔和高 壓氣源；排放噴射空氣的管道，該管道設(shè)置在活塞或第一氣室表面接觸表面的內(nèi)壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減振裝置，其特征在于，減振裝置進一步包括第二氣室；連 接管道，用于連接第一氣室和第二氣室。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的減振裝置，其特征在于，減振裝置進一步包括 氣動閥，設(shè)置在第一氣室或第二氣室上；高壓氣源；氣動管道，用于連接高壓氣源和氣動閥；在第一氣室或第二氣室上設(shè)置用于控制氣室氣壓的氣動閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的減振裝置，其特征在于，在殼體和基座之間進一步包括如 下結(jié)構(gòu)單元至少1個相對位置傳感器，用于測量殼體和基座之間的相對位置；至少1個振動傳感器，設(shè)置在殼體上或(和)基座上，用于測量殼體或(和)基座的振動；至少1個直線驅(qū)動器，用于產(chǎn)生殼體和基座之間所需的力，以補償殼體的振動； 控制器，根據(jù)相對位置傳感器和振動傳感器的測量信號，控制所述的氣動閥和直線電 機，在殼體和基座之間產(chǎn)生所需的力，實現(xiàn)殼體的減振和定位。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減振裝置，其特征在于，擺機構(gòu)進一步包括至少一個第一擺機構(gòu)，第一擺機構(gòu)由至少1個柔性連接單元組成，特別的，柔性連接單 元為柔性細桿或倒擺；至少一個連接單元，連接單元將多個第一擺機構(gòu)串聯(lián)，從而進一步降低了減振裝置的 水平向剛度。
15.一種減振裝置，承載有一負載，其特征在于，包括基座；殼體，用于支撐所述的負載； 活塞，剛性連接在殼體上； 第一氣室，內(nèi)部充滿高壓氣體，支撐所述的活塞； 膜結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一氣室和活塞之間，用于氣體的密封；擺機構(gòu)，安裝在活塞和基座之間，用于在水平向?qū)突钊g產(chǎn)生低剛度連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的減振裝置，其特征在于，減振裝置進一步包括第二氣室；第一連接管道，用于連接第一氣室和第二氣室； 高壓氣源；氣動閥，設(shè)置在第一氣室或第二氣室上，用于控制所連接氣室的壓力； 第二連接管道，用于連接高壓氣源和氣動閥。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的減振裝置，其特征在于，減振裝置進一步包括至少1個相對位置傳感器，設(shè)置在殼體和基座之間，用于測量殼體和基座之間的相對 位置；至少1個振動傳感器，設(shè)置在殼體上或(和)基座上，用于測量殼體或(和)基座的振動；至少1個直線驅(qū)動器，設(shè)置在殼體和基座之間，用于產(chǎn)生殼體和基座之間所需的力，以 補償殼體的振動；控制器，根據(jù)相對位置傳感器和振動傳感器的測量信號，控制所述的氣動閥和直線電 機，在殼體和基座之間產(chǎn)生所需的力，實現(xiàn)殼體的減振和定位。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的減振裝置，其特征在于，擺機構(gòu)進一步包括 至少一個第一擺機構(gòu)，第一擺機構(gòu)由至少1個柔性連接單元組成； 至少一個連接單元，連接單元將多個第一擺機構(gòu)串聯(lián)。
19.一種光刻裝置，包括 產(chǎn)生輻射束的輻射源； 產(chǎn)生理想圖案的成像裝置； 襯底，用于感光形成所需的圖案；投影系統(tǒng)，用于將成像裝置產(chǎn)生的理想圖案投影到所述的襯底上； 內(nèi)部框架，用于支撐所述的投影系統(tǒng)； 基礎(chǔ)框架，支撐在地基上；至少一個減振裝置，用于隔離基礎(chǔ)框架傳遞到內(nèi)部框架的振動，其特征在于，減振裝置 包括基座，支撐在所述的外部框架上；殼體，用于支撐所述的內(nèi)部框架；第一氣室，剛性連接在基座上，內(nèi)部充滿氣體；活塞，通過第一氣室內(nèi)的氣體所支撐；擺機構(gòu)，安裝在活塞和殼體之間，用于在水平方向?qū)钊蜌んw產(chǎn)生低剛度連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光刻裝置，其特征在于減振裝置進一步包括 至少一個氣室與第一氣室相連，用于降低減振裝置的剛度；至少一個氣動伺服閥，連接在第一氣室或與第一氣室相連的氣室上，用于控制所連接 氣室的氣壓；高壓氣源，連接在氣動伺服閥上，為減振裝置的氣室供氣；
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的光刻裝置，其特征在于減振裝置進一步包括至少1個相對位置傳感器，設(shè)置在殼體和基座之間，用于測量殼體和基座之間的相對 位置；至少1個振動傳感器，設(shè)置在殼體上或(和)基座上，用于測量殼體或(和)基座的振動；至少1個直線驅(qū)動器，設(shè)置在殼體和基座之間，用于產(chǎn)生殼體和基座之間所需的力，以 補償殼體的振動；控制器，根據(jù)相對位置傳感器和振動傳感器的測量信號，控制所述的氣動閥和直線電 機，在殼體和基座之間產(chǎn)生所需的力，實現(xiàn)殼體的減振和定位。
全文摘要
本發(fā)明提出一種減振裝置，承載有一負載。減振裝置包括基座、殼體、活塞、第一氣室、活塞和擺機構(gòu)。殼體用于支撐所述的負載；第一氣室剛性連接在基座上，內(nèi)部充滿流體；活塞通過第一氣室內(nèi)的流體所支撐；擺機構(gòu)安裝在活塞和殼體之間，用于在水平方向?qū)钊蜌んw產(chǎn)生低剛度連接。本發(fā)明中的減振裝置采用雙腔室空氣彈簧用于隔離垂向的振動，在空氣彈簧活塞與負載之間設(shè)置了細長的柔性擺桿，在負載與基座之間安裝了直線電機用于振動的主動補償。與原有技術(shù)相比，空氣彈簧的容積更大，擺機構(gòu)更長，從而減振裝置剛度可降得更低，并且本發(fā)明的減振裝置結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計簡單。
文檔編號G03F7/20GK102141733SQ20101010242
公開日2011年8月3日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者劉雷鈞, 廖飛紅, 李小平, 李巍 申請人:上海微電子裝備有限公司, 華中科技大學(xué)