[发明专利]一种动铁式无线缆的六自由度磁浮运动平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁浮工作台，尤其涉及一种动铁式无线缆的六自由度磁浮运动平台，主要应用于半导体光刻设备中，属于超精密加工和检测设备技术领域。

背景技术

具有高精度和快速响应的微动工作台在现代制造技术中具有极其重要的地位，被视为一个国家高技术发展水平的重要标志。在超精密机床中，超精密微动工作台用于对进给系统进行误差补偿，实现超精密加工；在大规模集成电路制造中，超精密微动工作台用于光刻设备中进行微定位和微进给；在扫描探针显微镜中，超精密微动工作台用于测量样品表面形貌，进行纳米加工；在生物工程方面，超精密微动工作台用于完成对细胞的操作，实现生物操作工程化；在医疗科学方面，超精密微动工作台用于显微外科手术，以便减轻医生负担，缩短手术时间，提高成功率。超精密微动工作台还被广泛应用于光纤对接，MEMS系统加工、封装及装配，以及电化学加工等领域中。

在半导体光刻设备中，光刻机是专门生产制作集成电路的。根据2005年版的国际半导体技术蓝图，2007年将用193nm的光刻技术生产线宽65nm的集成电路，2010年将生产线宽45nm的集成电路，2013年生产线宽32nm的集成电路；光刻机的分辨率由下式表示：

RES=k1λNA---(1)]]>

通过将光刻投影系统的数值孔径NA和工艺参数k₁延伸到其实用极限以及增加浸入式系统，使用波长为193nm准分子光源的光刻系统可以生产65nm线宽的集成电路，人们还希望能够继续使用193nm浸入式系统生产45nm线宽的集成电路。采用现有193nm的技术，无论如何都不能生产32nm线宽的集成电路，必须寻求新的发展方向，采用波长为13.5nm光的极紫外光刻可以实现更高分辨率的跨越。

概括目前国内外纳米级微动工作台研究现状，为了满足极紫外光刻设备高精度、高速度、大负载、高动态特性的要求，采用磁浮平面电机的硅片台技术虽然可以满足光刻设备的要求，但存在极紫外光刻时，磁浮平面电机的一些灌封胶会释放一些气体，会对光源产生一定的影响，并且平面电机上会有大量的电源和传感器的线缆干扰运动等不足，其性能受到一定局限。

发明内容

本发明旨在提供一种动铁式无线缆的六自由度磁浮运动平台，可应用于极紫外（EUV）光刻机硅片台的工作台，也可用于超精密加工和检测中以实现六自由度运动，具有动子无线缆，超强抗干扰能力，高控制带宽等特点。

本发明的技术方案如下：

一种动铁式无线缆的六自由度磁浮运动平台，该磁浮运动平台含有基座、定子、动子、载片台和测量系统，所述的动子含有halbach永磁体阵列和磁钢背板；所述的定子是由多组线圈单元排列而成的线圈阵列；所述的测量系统包括激光干涉仪测量系统和电涡流传感器，其特征在于：在所述的动子和载片台之间的凹槽中设有一个三轴陀螺仪、一个三轴加速度计、电源模块和无线信号输出模块，并在所述的定子上设置一个无线信号接收模块，所述的三轴陀螺仪、三轴加速度计、电源模块和无线信号输出模块集成在一块线路板上，所述的三轴陀螺仪分别测量动子绕X轴、Y轴和Z轴旋转的角度；所述的三轴加速度计分别测量动子沿X轴、Y轴和Z轴的线性加速度；所述的三轴陀螺仪和三轴加速度计的测量信号通过所述的无线信号输出模块与设置在定子上的无线信号接收模块进行无线通信；所述的电涡流传感器成阵列布置在各线圈单元之间的缝隙中，且使得电涡流传感器的测头竖直向上放置；在定子的一个角设有三个激光三角传感器，其中沿X方向设有两个激光三角传感器，沿Y方向设有一个激光三角传感器，三个激光三角传感器与所述的电涡流传感器一起为所述的三轴陀螺仪和三轴加速度计做六自由度的标定。

本发明所述的线圈阵列中的多组线圈单元分别沿X方向和Y方向排列，每组线圈单元至少包含三个方形线圈，相邻两组线圈单元正交排列。