磁懸浮掩模臺的結構設計及其性能研究.pdf

1、磁懸浮支撐技術具有無摩擦、無磨損等優(yōu)點而獲得廣泛關注。掩模臺是光刻機的核心單元,對磁懸浮掩模臺的設計制造與控制的研究是一個復雜而又具有重要科研價值和實用意義的課題。磁懸浮掩模臺的結構及其參數(shù)的設計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和光刻掩模原理,采用CAD/CAE先進技術手段,提出一種新型磁懸浮光刻機掩模臺,并進行了詳細結構設計,以實現(xiàn)掩模臺的快速精密定位。
　　 提出U型和E型電磁鐵兩種方案,對兩種電磁

2、鐵分別進行了電磁力的計算。然后利用有限元軟件對掩模臺工作臺進行了電磁場仿真分析,確定了一種最大程度減弱磁場耦合的結構布局方案。
　　 建立了掩模臺的力學模型,運用有限元軟件對掩模臺進行了靜力學分析和模態(tài)分析。靜力學分析主要計算了掩模臺處于靜止停放和懸浮運動兩種工況下的彎曲變形和應力分布情況。同時文章分別對掩模臺關鍵部件和整體進行了模態(tài)分析,整體分析又分為靜止停放和懸浮運動兩種工況,結合靜力學分析和模態(tài)分析結果,發(fā)現(xiàn)掩模臺結構設計

3、的薄弱環(huán)節(jié)是工作臺下方電磁鐵區(qū)域,并最終優(yōu)化了掩模臺關鍵零部件的結構尺寸。
　　 文章就電磁鐵的發(fā)熱量、溫度場分布及其變化規(guī)律進行了研究。針對掩模臺的電磁鐵的發(fā)熱問題,運用有限元軟件對其進行了二維溫度場瞬態(tài)分析,并進行了實驗驗證。結果顯示在空氣中掩模臺經(jīng)過一定時間后溫度將達到平衡狀態(tài),溫度在允許范圍內,不需要加裝冷卻裝置。同時通過仿真研究了掩模臺處于真空環(huán)境下的溫度場分布,討論了在真空環(huán)境下施加冷卻裝置的必要性,并進行了冷卻設計