專利名稱：減振支撐裝置及采用該減振支撐裝置的光刻機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種減振支撐裝置及采用該減振支撐裝置的光刻機。
背景技術：
一般地，對振動比較壽丈感的設備，比如光刻機等，其組成部分中包含有基 座和機器負荷。基座被固定在地面或者平臺上。機器負荷具有一個機械框架， 它支撐著機器的振動敏感部件，比如光刻機中的工件臺、掩模臺、曝光物鏡和 一些測量設備等。在基座和機器負荷中間的是一套減振支撐設備。在這里，減 振支撐設備的作用主要有兩個。 一個是起支撐作用，另一個是起減振作用。影 響基座產生振動的因素很多，主要有地基振動的傳入，機器負荷內部部件的相 對移動所引發(fā)的外界對機器產生的反作用力和力矩，機器內部的氣液管路和氣 膜的振動，以及周圍環(huán)境的隨機噪音等。
專利US6226075中，介紹了 一種光刻機減振支撐裝置。該減振支撐裝置基 本結構為一個中空的活塞與氣缸的組合，活塞與氣缸之間存在一個靜壓空氣軸 承，氣缸底部與支撐底座之間存在另一個靜壓空氣軸承?；钊c氣缸之間的靜 壓空氣軸承，使得活塞相對于氣缸在垂直方向上幾乎無摩擦地運動。氣缸底部 與支撐底座之間的靜壓空氣軸承，使得氣缸相對于支撐底座在水平方向上幾乎 無摩擦地運動。該減振設備在垂直方向上為空氣彈簧減振，水平方向上為靜壓 軸承隔振。
該減振裝置不足之處有兩點。其一，它的氣缸由于在圓周方向沒有受到任何約束，會產生旋轉運動，從而引發(fā)額外的干擾振動。其二，氣缸與活塞之間 除了存在靜壓空氣軸承所需要的間隙部分外，還存在用于間隙密封的間隙部分。 氣體間隙密封要求間隙非常小，使得在制造上對氣缸活塞存在很高的精度要求 (尺寸公差在± 1微米左右)，制造成本非常高。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術的光刻機減振支撐裝置會產生旋轉運動及制造成本高的 技術問題，有必要提供一種不會產生旋轉及制造成本低的光刻機減振支撐裝置。 本發(fā)明還提供一種采用上述減振支撐裝置的光刻機。
一種減振支撐裝置，該減振支撐裝置包括支撐板、與該支撐板相對設置的 氣浮塊、主氣缸，該支撐板包括基板、設置在該基板四周的側壁和設置在該基 板中心位置的導向孔，該氣浮塊包括擋板、設置在該擋板四周的側壁和設置在 該擋板中心位置的導向桿，該導向桿和該導向孔相配合形成一靜壓空氣軸承， 該支撐板的側壁和該氣浮塊的側壁通過波紋管密封連接，該支撐板、該氣浮塊、 該波紋管和該主氣缸所圍空間內充滿壓力氣體，形成一空氣彈簧。
其中，該支撐板的導向孔由設置在該基板中心位置的擋壁圍成，該擋壁套 設于該氣浮塊的導向桿外側。該支撐板的擋壁設置有第一氣孔，該第一氣孔與 該支撐板的導向孔連通。
該支撐板的基板設置有第二氣孔，該第二氣孔與該支撐板的導向孔連通。 該第二氣孔呈"丁，，字形。該氣浮塊的擋板設置有第三氣孔，該主氣缸通過該 第三氣孔向該支撐板、該氣浮塊和該波紋管圍成的空間通氣。
該減振支撐裝置還包括上板和底板，該支撐板、該波紋管和該氣浮塊設置 于該上板和底板之間。該支撐板的基板通過球形鉸鏈支撐該上板。該球形鉸鏈的周邊設置有橡膠環(huán)，該橡膠環(huán)連接該上板和該支撐板。
該氣浮塊的側壁鄰近該底板的末端向外側延伸形成延伸部，該延伸部與該 底板之間形成靜壓空氣軸承。該底板設置有通孔，該主氣缸的出氣口通過管道 與該底板的通孔連接。
一種光刻機，包括一機器負荷、 一底座、設置于該機器負荷和該底座之間 的減振支撐裝置，該減振支撐裝置包括支撐板、與該支撐板相對設置的氣浮塊、 主氣缸，該支撐板包括基板、設置在該基板四周的側壁和設置在該基板中心位 置的導向孔，該氣浮塊包括擋板、設置在該擋板四周的側壁和設置在該擋板中 心位置的導向桿，該導向桿和該導向孔相配合形成一靜壓空氣軸承，該支撐板 的側壁和該氣浮塊的側壁通過波紋管密封連接，該支撐^1、該氣浮塊、該波紋 管和該主氣缸所圍空間內充滿壓力氣體，形成一空氣彈簧。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的減振支撐裝置的支撐板和氣浮塊之間通過波紋 管密封連接，該氣浮塊不會相對于該支撐板發(fā)生旋轉運動。該氣浮塊的導向桿 和該支撐板的導向孔相配合形成一靜壓空氣軸承。該支撐板、該氣浮塊、該波 紋管和該主氣缸所圍空間內充滿壓力氣體，形成一空氣彈簧。本發(fā)明的減振支 撐裝置應用靜壓空氣軸承，不需要間隙密封，從而制造精度要求降低，制造成 本下降。


圖1是采用本發(fā)明的減振支撐裝置的光刻機的結構示意圖。
圖2是采用本發(fā)明的減振支撐裝置的第 一實施方式的光刻機的示意圖。 圖3是圖2所示的減振支撐裝置的結構示意圖。
圖4是釆用本發(fā)明的減振支撐裝置的第二實施方式的光刻機的示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作 進一步的詳細描述。
請參閱圖1，圖l是采用本發(fā)明的減振支撐裝置的光刻機的結構示意圖。該
光刻機10包4舌一才幾器負荷20、 一底座30、 i殳置在該機器負荷20和該底座30 之間的減振支撐裝置40。該機器負荷20用于支撐該光刻機器10的振動敏感部 件，比如該光刻機10的工件臺、掩模臺、曝光物鏡和一些測量設備等。該減振 支撐裝置40用于垂向支撐該機器負荷20,并對該機器負荷20支撐的振動敏感 部件起減振作用。
請參閱圖2，圖2是采用本發(fā)明減振支撐裝置40的第一實施方式的光刻機 的示意圖。該光刻機10包括三個減振支撐裝置40，該三個減振支撐裝置40呈 三角形分布在該底座30上。
請參閱圖3,圖3是本發(fā)明較佳實施方式的減振支撐裝置40的結構示意圖。 該減振支撐裝置40包括支撐板44、與該支撐板44相對設置的氣浮塊46、主氣 缸50,該支撐板44包括基板441 、設置在該基板441四周的側壁442和設置在 該基板441中心位置的導向孔443。該氣浮塊46包括擋板461、 i殳置在該擋板 461四周的側壁462和設置在該擋板461中心位置的導向桿463。該導向桿463 和該導向孔443相配合形成一靜壓空氣軸承，為了表述方便，定義該靜壓空氣 軸承為第一靜壓空氣軸承。該支撐板44的側壁442和該氣浮塊46的側壁462 通過波紋管45密封連接。該支撐板44、該氣浮塊46、該波紋管45和該主氣缸 50所圍空間內充滿壓力氣體，形成一空氣彈簧。
下面結合附圖3，詳細說明本發(fā)明較佳實施方式的減振支撐裝置40各個部分的結構。該減振支撐裝置40還包括一上板41和一底板42。該支撐板44、該 波紋管45和該氣浮塊46設置于該上板41和該底板42之間。該支撐板44的基 板441通過球形鉸鏈43支撐該上板41。該球形鉸鏈43用于約束該減振支撐裝 置40在水平和垂直方向上的自由度。該球形鉸鏈43的周邊設置有橡膠環(huán)47, 該橡膠環(huán)47連接該上板41和該支撐板44。該橡膠環(huán)47用于約束該減振支撐裝 置40沿垂直方向的旋轉。
該支撐板44的導向孔443由設置在該基斧反441中心位置的擋壁446圍成， 該擋壁446套設于該氣浮塊46的導向桿463外側。該支撐板44的擋壁446設 置有第一氣孔445,該第一氣孔445與該支撐板44的導向孔443連通。該支撐 板44的基板441設置有第二氣孔444,該第二氣孔444與該支撐板44的導向孔 443連通。該第二氣孔444呈"丁"字形。
該氣浮塊46的擋板461設置有第三氣孔464,該主氣缸50通過該第三氣孔 464向該支撐板44、該氣浮塊46和該波紋管45圍成的空間通氣。該氣浮塊46 的側壁462鄰近該底板42的末端向外側延伸形成延伸部，該延伸部與該底纟反42 之間形成第二靜壓空氣軸承。該氣浮塊46與該底板42不存在接觸，相互之間 基本不存在摩擦，該第二靜壓空氣軸承在水平方向上剛度基本接近于零，從而 起到水平方向隔振的作用。
該支撐板44的側壁442和該氣浮塊46的側壁462通過波紋管45密封連接， 即該支撐板44、該氣浮塊46和該波紋管45整體上具有氣缸的功能。該波紋管 45用于隔離外界與該氣缸內氣體。在本實施方式中，該波紋管45為金屬波紋管。 通過該支撐板44的導向孔443和該氣浮塊46的導向桿463形成的第一靜壓空 氣軸承，該支撐板44沿著該氣浮塊46的導向桿463運動，且該波紋管45產生 柔性形變，從而為該支撐板44相對該氣浮塊46的運動提供運動空間。該支撐板44、該氣浮塊46、該波紋管45和該主氣缸50所圍空間內充滿壓力氣體，形 成一空氣彈簧，該空氣彈簧對該機器負荷20支撐的振動敏感部件起減振作用。
該減振支撐裝置40的底板42的中心位置和該光刻機10的底座30設置有 通孔，該主氣缸50的出氣口通過管道51連接該減振支撐裝置40的底板42和 該光刻機10的底座30的通孔。該主氣缸50設置有控制閥，用于調節(jié)該主氣缸 50內氣體氣壓。該主氣缸50的進氣口、出氣口、控制閥以及連接該主氣缸50 和該底座30通孔的管道51構成氣動控制閉環(huán)系統(tǒng)，用以控制該光刻機10垂直 方向上的振動精度。該減振支撐裝置40外部還設置有伺.服電機(如洛倫茨電機， 音圏電機等)、測量設備(如加速度計等)等外部設備，該減振支撐裝置40、外部 的伺服電機以及測量設備等構成電動控制閉環(huán)系統(tǒng)，用以控制該光刻機10水平 方向上的振動精度。
該減振支撐裝置40的工作原理如下
靜壓空氣從該主氣缸50經過管道51進入該氣浮塊46，再經過該氣浮塊46 的第三氣孔464進入由該支撐板44、該氣浮塊46和該波紋管45形成的空間。 然后經過該支撐板44的擋壁446的第一氣孔445進入該第一靜壓空氣軸承，最 后經過該支撐板44的第二氣孔444排出。
由該支撐板44、該氣浮塊46、該波紋管45和該主氣缸50所圍空間內的氣 體形成空氣彈簧。該空氣彈簧具有低剛度特性，使得該機器負荷20得到垂向低 頻減振。該空氣彈簧正常工作時，發(fā)生彈性變形，體現(xiàn)在連接該支撐板44和該 氣浮塊46之間的該波紋管45的形變量上。由于該支撐板44和該氣浮塊46間 存在該第一靜壓空氣軸承和該波紋管45，該支撐板44和該氣浮塊46之間就不 存在摩擦。該氣浮塊46與該底板42之間存在第二靜壓空氣軸承，該氣浮塊46 與該底板42之間基本不存在摩擦，該第二靜壓空氣軸承在水平方向上剛度基本
10上接近于零，從而起到水平方向隔振的作用。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的減振支撐裝置40的支撐板44和氣浮塊46之間 通過波紋管45密封連接，該氣浮塊46不會相對于該支撐板44發(fā)生旋轉運動。 該氣浮塊46的導向桿463和該支撐板44的導向孔443相配合形成一靜壓空氣 軸承。該支撐板44、該氣浮塊46、該波紋管45和該主氣缸50所圍空間內充滿 壓力氣體，形成一空氣彈簧。本發(fā)明的減振支撐裝置40應用靜壓空氣軸承，不 需要間隙密封，從而制造精度要求降低，制造成本下降。
請參閱圖4,圖4是采用本發(fā)明的減振支撐裝置的第二實施方式的光刻機的 示意圖。本實施方式的光刻機包括四個減振支撐裝置40,該四個減振支撐裝置 40在底4反30上呈四邊形分布。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構成許多有很大差別的實施
例。應當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所 述的具體實施例。
權利要求
1.一種減振支撐裝置，其特征在于，該減振支撐裝置包括支撐板、與該支撐板相對設置的氣浮塊、主氣缸，該支撐板包括基板、設置在該基板四周的側壁和設置在該基板中心位置的導向孔，該氣浮塊包括擋板、設置在該擋板四周的側壁和設置在該擋板中心位置的導向桿，該導向桿和該導向孔相配合形成一靜壓空氣軸承，該支撐板的側壁和該氣浮塊的側壁通過波紋管密封連接，該支撐板、該氣浮塊、該波紋管和該主氣缸所圍空間內充滿壓力氣體，形成一空氣彈簧。
2. 如權利要求1所述的減振支撐裝置，其特征在于該支撐板的導向孔由設 置在該基板中心位置的擋壁圍成，該擋壁套設于該氣浮塊的導向桿的外側。
3. 如權利要求2所述的減振支撐裝置，其特征在于該支撐板的擋壁設置有 第一氣孔，該第一氣孔與該支撐板的導向孔連通。
4. 如權利要求1所述的減振支撐裝置，其特征在于該支撐板的基板設置有 第二氣孔，該第二氣孔與該支撐板的導向孔連通。
5. 如權利要求4所述的減振支撐裝置，其特征在于該第二氣孔呈"丁"字形。
6. 如權利要求1所述的減振支撐裝置，其特征在于該氣浮塊的擋板設置有 第三氣孔，該主氣缸通過該第三氣孔向該支撐;f反、該氣浮塊和該波紋管圍成的 空間通氣。
7. 如權利要求1所述的減振支撐裝置，其特征在于該減振支撐裝置還包括 上板和底板，該支撐板、該波紋管和該氣浮塊設置于該上板和底板之間。
8. 如權利要求7所述的減振支撐裝置，其特征在于該支撐板的基板通過球 形鉸鏈支撐該上板。
9. 如權利要求8所述的減振支撐裝置，其特征在于該球形鉸鏈的周邊設置 有橡膠環(huán)，該橡膠環(huán)連接該上板和該支撐板。
10. 如權利要求7所述的減振支撐裝置，其特征在于該氣浮塊的側壁鄰近 該底板的末端向外側延伸形成延伸部，該延伸部與該底板之間形成靜壓空氣軸 承。
11. 如權利要求7所述的減振支撐裝置，其特征在于該底板設置有通孔， 該主氣缸的出氣口通過管道與該底板的通孔連接。
12. 如權利要求11所述的減振支撐裝置，其特征在于該主氣釭設置有控制 閥，用于調節(jié)該主氣缸向該減振支撐裝置的通氣量。
13. 如權利要求1所述的減振支撐裝置，其特征在于該波紋管為金屬波紋管。
14. 一種光刻機，包括一機器負荷和一底座，其特征在于該光刻機還包括 設置于該機器負荷和該底座之間的減振支撐裝置，該減振支撐裝置包括支撐板、 與該支撐板相對設置的氣浮塊、主氣缸，該支撐板包括基板、設置在該基板四 周的側壁和設置在該基板中心位置的導向孔，該氣浮塊包括擋板、設置在該擋 板四周的側壁和設置在該擋板中心位置的導向桿，該導向桿和該導向孔相配合 形成一靜壓空氣軸承，該支撐板的側壁和該氣浮塊的側壁通過波紋管密封連接， 該支撐板、該氣浮塊、該波紋管和該主氣缸所圍空間內充滿壓力氣體，形成一 空氣彈簧。
15. 如權利要求14所述的光刻機，其特征在于該光刻機包括三個該減振支 撐裝置，該三個減振支撐裝置在該底座上呈三角形分布。
16. 如權利要求14所述的光刻機，其特征在于該光刻機包括四個該減振支 撐裝置，該四個減振支撐裝置在該底座上呈四邊形分布。
17. 如權利要求14所述的光刻機，其特征在于該支撐板的導向孔由設置在 該基板中心位置的擋壁圍成，該擋壁套設于該氣浮塊的導向桿外側。
18. 如權利要求14所述的光刻機，其特征在于該支撐板的基板設置有第二 氣孔，該第二氣孔與該支撐板的導向孔連通。
19. 如權利要求14所述的光刻機，其特征在于該減振支撐裝置還包括上板 和底板，該支撐板、該波紋管和該氣浮塊設置于該上板和底板之間。
20. 如權利要求19所述的光刻機，其特征在于該支撐板的基板通過球形鉸 鏈支撐該上板。
21. 如權利要求20所述的光刻機，其特征在于該球形鉸鏈的周邊設置有橡 膠環(huán)，該橡膠環(huán)連接該上板和該支撐板。
22. 如權利要求19所述的光刻機，其特征在于該氣浮塊的側壁鄰近該底板 的末端向外側延伸形成延伸部，該延伸部與該底板之間形成靜壓空氣軸承。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減振支撐裝置及采用該減振支撐裝置的光刻機。該減振支撐裝置包括支撐板、與該支撐板相對設置的氣浮塊、主氣缸，該支撐板包括基板、設置在該基板四周的側壁和設置在該基板中心位置的導向孔，該氣浮塊包括擋板、設置在該擋板四周的側壁和設置在該擋板中心位置的導向桿，該導向桿和該導向孔相配合形成一靜壓空氣軸承，該支撐板的側壁和該氣浮塊的側壁通過波紋管密封連接，該支撐板、該氣浮塊、該波紋管和該主氣缸所圍空間內充滿壓力氣體，形成一空氣彈簧。本發(fā)明中裝配在光刻機下的減振支撐裝置不會產生旋轉運動、制造成本低。
文檔編號F16F15/023GK101581347SQ200910053600
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權日2009年6月23日
發(fā)明者周宏權, 袁志揚 申請人:上海微電子裝備有限公司