磁懸浮掩模臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、磁懸浮支撐技術(shù)具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛關(guān)注。掩模臺(tái)是光刻機(jī)的核心單元,對(duì)磁懸浮掩模臺(tái)的設(shè)計(jì)制造與控制的研究是一個(gè)復(fù)雜而又具有重要科研價(jià)值和實(shí)用意義的課題。磁懸浮掩模臺(tái)的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)的設(shè)計(jì)很大程度上決定了磁懸浮系統(tǒng)承載能力。本文基于磁懸浮支撐技術(shù)和光刻掩模原理,采用CAD/CAE先進(jìn)技術(shù)手段,提出一種新型磁懸浮光刻機(jī)掩模臺(tái),并進(jìn)行了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)掩模臺(tái)的快速精密定位。
　　 提出U型和E型電磁鐵兩種方案,對(duì)兩種電磁

2、鐵分別進(jìn)行了電磁力的計(jì)算。然后利用有限元軟件對(duì)掩模臺(tái)工作臺(tái)進(jìn)行了電磁場(chǎng)仿真分析,確定了一種最大程度減弱磁場(chǎng)耦合的結(jié)構(gòu)布局方案。
　　 建立了掩模臺(tái)的力學(xué)模型,運(yùn)用有限元軟件對(duì)掩模臺(tái)進(jìn)行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析。靜力學(xué)分析主要計(jì)算了掩模臺(tái)處于靜止停放和懸浮運(yùn)動(dòng)兩種工況下的彎曲變形和應(yīng)力分布情況。同時(shí)文章分別對(duì)掩模臺(tái)關(guān)鍵部件和整體進(jìn)行了模態(tài)分析,整體分析又分為靜止停放和懸浮運(yùn)動(dòng)兩種工況,結(jié)合靜力學(xué)分析和模態(tài)分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)掩模臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、的薄弱環(huán)節(jié)是工作臺(tái)下方電磁鐵區(qū)域,并最終優(yōu)化了掩模臺(tái)關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)尺寸。
　　 文章就電磁鐵的發(fā)熱量、溫度場(chǎng)分布及其變化規(guī)律進(jìn)行了研究。針對(duì)掩模臺(tái)的電磁鐵的發(fā)熱問(wèn)題,運(yùn)用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行了二維溫度場(chǎng)瞬態(tài)分析,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示在空氣中掩模臺(tái)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后溫度將達(dá)到平衡狀態(tài),溫度在允許范圍內(nèi),不需要加裝冷卻裝置。同時(shí)通過(guò)仿真研究了掩模臺(tái)處于真空環(huán)境下的溫度場(chǎng)分布,討論了在真空環(huán)境下施加冷卻裝置的必要性,并進(jìn)行了冷卻設(shè)計(jì)