平衡块支撑结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种光刻机技术领域，尤其涉及一种平衡块支撑结构。


背景技术：

2.新一代光刻机工件台工作在真空环境，平衡块为工件台的重要组成部件之一，为满足真空环境释气和洁净度要求，平衡块各个零部件都需选用真空材质。具体结构如图1，平衡质量块8需要实现x和y方向平动以及z向的转动，其中方向y和z如图1右下角所示，方向x垂直纸面。y向平动通过y向直线导轨7实现，x向平动通过x向直线导轨4实现，z向转动通过轴承2实现。因为整体结构需要在真空中运动，故直线导轨4、7和轴承2都需要使用真空定制。真空定制导轨和轴承都需要在无油条件下工作，故同等载荷真空的导轨和轴承尺寸偏大，因为是真空定制版本供货周期长，互换性较差，价格也较高。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种平衡块支撑结构，其通过柔性管的密封，使得驱动模块(包括直线导轨和轴承)与真空环境隔离，不会因为润滑污染真空环境，也不会因为不使用适用于真空环境的材料影响真空释气，导轨和轴承可以使用普通型号，降低了成本，增强其互换性。
4.本实用新型提供的一种平衡块支撑结构，包括底座、顶盖、柔性管和驱动模块；所述柔性管的两端分别与所述底座和所述顶盖固定连接，三者围合形成一个密闭空间；所述顶盖用于安装平衡块；所述驱动模块设置在所述密闭空间内，所述驱动模块用于驱动所述顶盖运动。
5.优选地，所述驱动模块驱动所述顶盖在三维坐标系中沿x轴方向和y轴方向移动以及绕z轴方向转动。
6.优选地，所述驱动模块包括从下至上依次设置的z向转动模块、x向平动模块和y向平动模块；所述z向转动模块用于驱动所述x向平动模块在三维坐标系中绕z轴转动；所述x向平动模块用于驱动所述y向平动模块在三维坐标系中沿x轴方向移动，所述y向平动模块用于驱动顶盖在三维坐标系中沿y轴方向移动。
7.优选地，所述z向转动模块包括轴承和第一支架，所述轴承固定安装在所述底座上，所述第一支架的一端与所述轴承转动连接，所述第一支架的另一端用于安装并带动所述x向平动模块绕z轴转动。
8.优选地，所述第一支架包括转轴和安装部，所述转轴和所述安装部连接为一体并形成有台阶面，所述台阶面与所述轴承抵接，所述转轴与所述轴承转动连接，所述安装部用于安装并带动所述x向平动模块绕z轴转动。
9.优选地，所述第一支架具有贯穿所述转轴和所述安装部的通孔。
10.优选地，所述轴承为止推轴承。
11.优选地，所述x向平动模块包括x向直线导轨和第二支架，所述x向直线导轨安装在
所述z向转动模块的顶部，所述第二支架底部设置有滑槽，所述滑槽与所述x向直线导轨滑动配合，所述第二支架用于安装并带动所述y向平动模块沿x轴方向移动。
12.优选地，所述y向平动模块包括y向直线导轨和第三支架，所述y向直线导轨安装在所述x向平动模块的顶部，所述第三支架底部设置有滑槽，所述滑槽与所述y向直线导轨滑动配合，所述第三支架上用于安装并带动所述顶盖沿y轴方向移动。
13.优选地，所述x向平动模块和所述y向平动模块的行程为15-25mm；所述z向转动模块的行程为15-25mrad。
14.优选地，所述柔性管的两端分别通过螺栓或卡箍固定安装在所述底座的顶部和所述顶盖的底部，所述柔性管和所述底座之间、所述柔性管和所述顶盖之间均通过o型密封圈进行密封。
15.优选地，所述柔性管为金属波纹管。
16.与现有技术相比，本实用新型提供的平衡块支撑结构通过柔性管密封，使得驱动模块与真空环境隔离，不会因为润滑污染真空环境，也不会因为不使用适用于真空环境的材料影响真空释气，驱动模块的部件如导轨和轴承等可以使用普通型号，降低了成本，增强其互换性。通过设计不同结构的驱动模块可为平衡块不同的自由度。通过o型密封圈密封，可增强柔性管和底座以及顶盖之间的密封性。柔性管优选金属波纹管，金属波纹管富有可挠性及良好的耐温、耐压性能，并且其释气量低，符合真空环境要求。
17.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。
附图说明
18.在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
19.图1为现有的平衡块支撑结构的结构示意图；
20.图2为本实用新型一实施例提供的平衡块支撑结构的结构示意图。
21.附图标记说明：
22.1、101、底座；
23.2、102、轴承；
24.3、103、第一支架；
25.4、104、x向直线导轨；
26.5、105、第二支架；
27.6、106、第三支架；
28.7、107、y向直线导轨；
29.8、108、平衡块；
30.109、螺栓；
31.110、o型密封圈；
32.111、柔性管；
33.112、通孔；
34.13、113、顶盖。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本实用新型中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
36.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
37.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
38.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
39.如图2所示，平衡块支撑结构包括底座101、顶盖113、柔性管111和驱动模块；柔性管111的两端分别与底座101和顶盖113固定连接，底座101的顶面、柔性管111的内壁以及顶盖113的底面三者围合形成一个密闭空间；顶盖113用于安装平衡块108；驱动模块设置在密闭空间内，驱动模块用于驱动顶盖113运动，从而带动安装在顶盖113上的平衡块108运动。
40.通过柔性管111密封，使得驱动模块与真空环境隔离，不会因为润滑污染真空环境，也不会因为不使用适用于真空环境的材料影响真空释气，驱动模块的部件如导轨和轴承等可以使用普通型号，降低了成本，增强其互换性。
41.如图2所示的实施方式中，柔性管111两端可以分别通过螺栓109固定安装在底座101的顶部和顶盖113的底部。为了提高密封性，在柔性管111和底座101之间、柔性管111和顶盖113之间均通过o型密封圈110进行密封，o型密封圈110优选使用铜圈或者铝圈。柔性管111优选金属波纹管。
42.在其他实施方式中，柔性管111两端还可以分别通过卡箍固定安装在底座101的顶部和顶盖113的底部。
43.本实用新型中的平衡块108导轨式支撑结构，通过结构的驱动模块可为顶盖113和平衡块108提供一个或多个自由度的运动。
44.如图2所示的驱动模块可驱动顶盖113带动平衡块108在三维坐标系中沿x轴方向和y轴方向移动以及绕z轴方向转动，为平衡块108提供三个方向的自由度。
45.驱动模块包括从下至上依次设置的z向转动模块、x向平动模块和y向平动模块。y向平动模块安装在x向平动模块上，x向平动模块安装在z向转动模块上，z向转动模块安装在底座101上。z向转动模块用于驱动x向平动模块在三维坐标系中绕z轴转动，通过x向平动模块带动安装在其上的y向平动模块、顶盖113以及平衡块108同时绕z轴转动。x向平动模块
用于驱动y向平动模块在三维坐标系中沿x轴方向移动，通过y向平动模块带动安装在其上的顶盖113以及平衡块108同时沿x轴方向移动。y向平动模块用于驱动顶盖113在三维坐标系中沿y轴方向移动，通过顶盖113带动安装在其上的平衡块108沿y轴方向移动。
46.具体地，z向转动模块包括轴承102和第一支架103。轴承102轴孔朝上地固定安装在底座101上，轴承102的轴线方向指向z轴方向。第一支架103包括连接为一体的转轴和安装部，转轴和安装部连接形成有台阶，安装部的底面为台阶面，台阶面与轴承102的顶部抵接。转轴伸入轴承102的轴孔内与轴承102转动连接。转轴转动时可带动安装部以及安装在安装部上的x向平动模块绕z轴转动。z向转动模块的行程为15-25mrad，优选20mrad。
47.轴承102优选止推轴承，以便于更好的承受轴向载荷。优选在第一支架103上开设贯穿转轴和安装部的通孔112，通过开设通孔112，可将驱动模块的动力装置安装在该通孔112内，从而减小驱动模块的体积，使充波纹管围成的密闭空间得到充分利用；除此之外，在第一支架103上开设通孔112还可以减小第一支架103的重量，使其转动更为灵活。
48.x向平动模块包括x向直线导轨104和第二支架105。x向直线导轨104安装在z向转动模块的安装部顶部，x向直线导轨104的沿x轴方向设置。第二支架105可由底部设置有滑槽，第二支架105通过滑槽与x向直线导轨104形成滑动配合，使第二支架105可沿x轴方向往复移动。x向平动模块的行程为15-25mm，优选20mm。第二支架105移动时可带动安装安装在第二支架105上的y向平动模块沿x轴方向移动。为了使x向平动模块移动更平稳，x向直线导轨104可设置有两条，分别间隔设置在安装部的两侧；第二支架105的底部对应设置两条滑槽。
49.y向平动模块包括y向直线导轨107和第三支架106。y向直线导轨107安装在x向平动模块的第二支架105的顶部，y向直线导轨107的沿y轴方向设置。第三支架106底部设置有滑槽，第三支架106通过滑槽与y向直线导轨107形成滑动配合，使第三支架106可沿y轴方向往复移动。y向平动模块的行程为15-25mm，优选20mm。第三支架106移动时可带动安装安装在第三支架106上的顶盖113以及安装在顶盖113上的平衡块108沿y轴方向移动。为了使y向平动模块移动更平稳，y向直线导轨107可设置有两条，分别间隔设置在第二支架105顶部的两侧；第三支架106包括两个底部设置有滑槽的滑块，顶盖113安装在滑块的顶部。
50.驱动模块也可仅驱动顶盖113带动平衡块108在三维坐标系中转动或沿一个方向移动，为平衡块108提供一个自由度。例如：
51.1、将图2所示的驱动模块的x向平动模块和y向平动模块去掉，仅保留z向转动模块并将顶盖113安装在z向转动模块上；此结构的驱动模块仅可驱动顶盖113和衡平块绕z轴转动，为平衡块108提供一个自由度。
52.2、将图2所示的驱动模块的x向平动模块和z向转动模块去掉，仅保留y向平动模块，将y向平动模块安装在底座101上，并将顶盖113安装在y向平动模块上；此结构的驱动模块仅可驱动顶盖113和衡平块沿y轴方向移动，为平衡块108提供一个自由度。
53.3、将图2所示的驱动模块的y向平动模块和z向转动模块去掉，仅保留x向平动模块，将x向平动模块安装在底座101上，并将顶盖113安装在x向平动模块上；此结构的驱动模块仅可驱动顶盖113和衡平块沿x轴方向移动，为平衡块108提一个自由度。
54.驱动模块还可为平衡块108提供四至六的自由度。例如：
55.在图2所示的驱动模块中，在y向平动模块的顶部增设一y向转动模块，y向转动模
块可包括一轴线沿y向设置的轴承102和与轴承102转动连接的支架，并将顶盖113安装在该支架上。此结构的驱动模块可驱动顶盖113带动平衡块108在三维坐标系中沿x轴方向和y轴方向移动、绕z轴方向转动以及绕y轴方向转动，为平衡块108提供四个自由度。
56.参照上述方案类推：
57.在图2所示的驱动模块中，增设一x向转动模块和一y向转动模块，此结构的驱动模块可驱动顶盖113带动平衡块108在三维坐标系中沿x轴方向和y轴方向移动，绕z轴方向、x轴方向以及y轴方向转动，为平衡块108提供五个自由度；
58.在图2所示的驱动模块中，增设一x向转动模块、一y向转动模块和一z向平动模块，此结构的驱动模块可驱动顶盖113带动平衡块108在三维坐标系中沿x轴方向、y轴方向以及z轴方向移动，绕z轴方向、x轴方向以及y轴方向转动，为平衡块108提供六个自由度。
59.最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式或实施例技术方案的精神和范围。