[发明专利]基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台

说明书

技术领域

本发明属于超精密测量与超精密加工装备领域，主要涉及一种基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台。

背景技术

具有高质量隔振性能的平台是进行大规模集成电路制造的基本保证，而同时具有高精度水平姿态控制的气浮隔振平台是光刻设备核心单元组成之一。平台的水平姿态控制关系到到光刻设备中计量基准的准确性、控制系统的控制精度和投影物镜的成像质量。大规模集成电路的刻线宽度的不断的在缩小，目前国外已从45nm线宽发展到18nm线宽。环境振动对光刻设备的影响越来越大，气浮隔振平台作为新兴的隔振设备也随着该产业的发展而发展。而气浮隔振平台的水平姿态则直接影响到其上面激光干涉已和光学成像系统的精度，因此气浮隔振平台姿态的稳定在光刻设备中显得格外重要。特别是对于我国科研单位和企业，随着超大规模集成电路制造业的高速发展以及对测量精度和测量稳定性要求的不断提高，作为基础的隔振平台的稳定性也受到了更加严峻的考验。

气浮隔振平台台体水平姿态的检测方案有很多种，精确定位的方法主要是通过建立直角坐标系来检测水平姿态，测量台体各自由度的位移变化。气浮隔振平台台体的位移测量需采用光学非接触式测量方法，否则传感器将会给隔振系统附加刚度和阻尼，破坏气浮隔振平台固有频率，降低隔振性能。传统非接触式光学测量位移的方法种类很多，如基于CCD图像检测和基于激光的鉴频和鉴幅测量等气浮隔振平台隔振性能要求的不断提高，对台体姿态位移的控制精度要求达到微米量级以下。所以具有位移控制精度高，隔振性能优异(达到VC-E级别以上)的气浮隔振平台是目前国内外超精密测量和加工制造设备迫切需求的隔/减振设备。

发明内容

本发明针对上述现有隔/减振装置和方法存在的技术问题，提出一种基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，达到提高隔/减振平台垂直方向和水平姿态运动控制精度，使六维运动方向的振动分量相互解耦，进一步提高平台隔振性能的目的。

本发明的目的是这样实现的：

基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台，该装置的隔振平台台体由四个均匀分布于下方的隔振器支撑，所述隔振器包括第一隔振器、第二隔振器、第三隔振器和第四隔振器；在隔振平台台体与地面之间配置有X向位移传感器、Z向位移传感器和Y向位移传感器，所述X向位移传感器包括X向第一位移传感器和X向第二位移传感器，所述Z向位移传感器包括Z向第一位移传感器、Z向第二位移传感器以及Z向第三位移传感器，同时在隔振平台台体与地面之间还设置有X向执行器、Z向执行器和Y向执行器，所述X向执行器包括X向第一执行器和X向第二执行器，所述Z向执行器包括Z向第一执行器、Z向第二执行器和Z向第三向执行器；其中X向第一位移传感器与X向第一执行器组合、Z向第一位移传感器与Z向第一执行器组合共同配置在第一隔振器位置处，X向第二位移传感器与X向第二执行器组合、Z向第二位移传感器与Z向第二执行器组合共同配置在第二隔振器位置处，Z向第三位移传感器与Z向第三向执行器组合、Y向位移传感器与Y向执行器组合共同配置在第三隔振器位置处。

基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台所述的隔振器包括空气弹簧式隔振器和机械弹簧式隔振器。

基于高度/水平姿态六维位置检测与控制的隔振平台所述的X向位移传感器、Z向位移传感器和Y向位移传感器包括电容位移传感器、光栅尺和基于激光干涉原理的位移传感器

本发明的特点：

平台布置多路位移传感器，传感器包括水平X向位移传感器、Y向位移传感器和垂向Z向位移传感器，对平台六维运动量同时检测，可得到平台同一时间任意一点的六自由度运动状态，避免六自由度运动相互耦合。隔振平台控制系统结合六自由度位移量和隔振器构成平台位置闭环控制系统，实现平台垂直和水平姿态位移量精确控制，进而全面提高平台隔振性能。

附图说明：

图1是隔振平台整体结构示意图；

图2是图1的仰视图即隔振平台台体上X、Y、Z向传感器和执行器分布结构示意图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是图2的B-B向剖视图。