具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，应当理解的是，本申请中采用术语“底部”、“顶部”、“中心”等指示方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图15所示，本申请实施例提出一种光刻机掩模台隔振装置，包括：掩模台基座1，投影物镜套筒3，以及连接掩模台基座1及投影物镜套筒3的连接装置2；

连接装置包括第一支撑组件21、第二支撑组件22及第三支撑组件23，第一支撑组件21、第二支撑组件22及第三支撑组件23处于同一平面，第一支撑组件21包括：第一底部连接部211、第一顶部连接部213及第一柔性片212，第一柔性片212的两侧分别连接第一底部连接部211及第一顶部连接部213，第一顶部连接部213与掩模台基座1相连，第一底部连接部211与投影物镜套筒3相连；

第二支撑组件22包括：第二底部连接部221、第二顶部连接部223及第二柔性片222，第二柔性片222的两侧分别连接第二底部连接部221及第二顶部连接部223，第二顶部连接部223与掩模台基座1相连，第二底部连接部221与投影物镜套筒3相连；

第三支撑组件23包括：第三底部连接部231、第三顶部连接部233及第三柔性片232，第三柔性片232的两侧分别连接第三底部连接部231及第三顶部连接部233，第三顶部连接部233与掩模台基座1相连，第三底部连接部231与投影物镜套筒3相连；

沿连接装置2的俯视方向观察：

沿第一柔性片212的长度方向延伸形成第一连接线2121，沿第二柔性片222的长度方向延伸形成第二连接线2221，沿第三柔性片232的长度方向延伸形成第三连接线2321，第一连接线2121、第二连接线2221与第三连接线2321之间围合形成经过第一柔性片212、第二柔性片222及第三柔性片232的等腰三角形，其中，第一连接线2121形成等腰三角形的底边，且第一柔性片212的横截面的几何中心到第二柔性片222的横截面的几何中心的距离，与第一柔性片212的横截面的几何中心到第三柔性片232的横截面的几何中心的距离相等。

基于上述技术方案，在掩模台基座1和投影物镜套筒3之间增加连接装置2，并且连接装置2包括竖直放置的三个柔性片，从而将掩模台基座1与投影物镜套筒3原来的刚性连接转变为柔性连接，达到减振的效果。同时三个柔性片的长度延伸方向能够形成等腰三角形结构，其中第一柔性片212位于等腰三角形的顶点位置，第二柔性片222和第三柔性片232分别位于等腰三角形的两个底点位置，此结构不仅能够实现水平方向负刚度隔振，且整个支撑结构平稳可靠。

在此说明负刚度隔振原理，根据振动理论，振动中被动隔振位移对位移的传递函数的模为：

其中，ω为振动频率，ω_n为物体的固有频率，ε为阻尼比，k为物体的刚度，m为物体的质量。

由式(1)可知，当时，即有隔振效果，因此，若要达到好的减振效果，只需减小物体的固有频率，即只需减小物体的刚度k。

对于上述第一支撑组件21、第二支撑组件22和第三支撑组件23，第一柔性片212、第二柔性片222和第三柔性片232可简化为两端固定的欧拉压杆模型，则其水平方向刚度理论模型为：

k＝6EI[1-(p/p_cr)]/l³ (2)

其中，p_cr＝4π²EI/l²为片簧的临界载荷，E为柔性片的弹性模量，I为柔性片中心处横截面惯性矩，l为柔性片轴向长度，p为柔性片受到的轴向载荷。

由式(2)可知，当柔性片受到的轴向载荷大于临界载荷(p>p_cr)时，柔性片水平方向刚度为负刚度，此时物体的水平方向固有频率低，在水平方向上具有很好的隔振效果。

通过上述描述可知，光刻机掩模台采用上述的连接装置2，可以通过连接装置2的水平负刚度特性、受到振动冲击产生的柔性变形和等腰三角形安装布局稳定的支撑，来减小掩模台基座1在水平方向上的振动，进而减小掩模台在高速、高加速度运动时水平方向运动冲击和振动造成的定位和运动误差，保障光刻机的光刻精度。

本申请的一些实施例中，如图1-3所示，等腰三角形的顶角为60°～120°，即等腰三角形的两个底角为30°～60°，这种角度布置使得三个柔性片的位置布局更加合理，并且，设定等腰三角形的几何中心为原点，设定过该原点并与第一连接线2121平行的直线为Y轴，原点向第三柔性片232延伸的方向为Y轴正方向；设定等腰三角形过顶点的中垂线为X轴，原点向等腰三角形的顶点延伸的方向为X轴正方向。当等腰三角形的顶角为60°时，Y轴方向的隔振效果要明显强于X轴方向的隔振效果；当等腰三角形的顶角为120°时，X轴方向的隔振效果要明显强于Y轴方向的隔振效果。由于光刻机在工作过程中可能存在某一个方向振动大的问题，所以可以通过调整上述角度，改变其在某一个方向上的隔振效果。

优选地，等腰三角形的顶角为80°～100°，即等腰三角形的两个底角为40°～50°，此时X轴和Y轴上的隔振效果趋于平衡，更优选地，等腰三角形的顶角为90°，等腰三角形的两个底角为45°，此时X轴和Y轴上的隔振效果基本完全平衡，隔振效果更好，且三个柔性片的布置位置也更加合理，支撑稳定。

本申请的一些实施例中，如图1、2所示，还包括三个连接板4，三个连接板4分别设于第一顶部连接部213与掩模台基座1之间、第二顶部连接部223与掩模台基座1之间以及第三顶部连接部233与掩模台基座1之间，且三个连接板4的面积均大于第一顶部连接部213、第二顶部连接部223以及第三顶部连接部233的面积。光刻机的掩模台基座1一般为花岗岩材质，而柔性支撑组件通常为不锈钢材质，由于不锈钢的硬度远大于花岗岩，直接连接很容易造成连接处花岗岩材质破损，所以需要在掩模台基座1和柔性支撑组件之间设置连接板4，并且三个连接板4的面积要分别大于第一顶部连接部213、第二顶部连接部223和第三顶部连接部233的面积，以增大接触面积，避免接触应力过大造成掩模台基座1的破损，从而保护掩模台基座1。

优选地，连接板4的材料硬度介于掩模台基座1与第一顶部连接部213、第二顶部连接部223、第三顶部连接部233所用材料硬度之间，采用硬度介于二者之间的材料，在掩模台基座1与三个顶部连接部之间起到过渡和缓冲的效果，可以更好地保护掩模台基座1。

本申请的一些实施例中，如图2所示，第一底部连接部211的底面上设有第一定位销孔5，第三底部连接部231的底面上设有第二定位销孔6，且第一定位销孔5为圆形孔，第二定位销孔6为腰形孔，投影物镜套筒3的顶面的相应位置设有定位销，由于第一支撑组件21、第二支撑组件22和第三支撑组件23相互之间距离较大，而且三者布局要求严格的等腰三角形关系，所以通过第一定位销孔5和第二定位销孔6实现定位。首先将定位销安装到投影物镜套筒3顶部的销孔位置，然后将已经安装上连接装置2的掩模台基座1放置在投影物镜套筒3的上方，且第一底部连接部211的底面上的第一定位销孔5对准定位销放置，第一定位销孔5为圆形孔，其形状与定位销相适配，可以准确地定位；而第三底部连接部231的底面上的第二定位销孔6为腰形孔，腰形孔上的半圆直径与定位销相适配，使定位销可以沿腰形孔的长度方向移动，避免因加工或安装误差导致定位销与第二定位销孔6存在错位，产生安装不上的问题；第二支撑组件22不设置定位销孔，在实际的安装过程中，第二支撑组件22可以在第一支撑组件21和第三支撑组件23安装好后再安装，以补偿第一支撑组件21和第三支撑组件23的安装误差和加工误差，保证三个支撑组件都能装配到整个系统中。

本申请的一些实施例中，如图1所示，掩模台基座1的几何中心、等腰三角形的几何中心以及投影物镜套筒3的中心轴线位于一条直线上，上述三者的中心位于一条直线上可以保证光刻精度，并且等腰三角形的三点支撑更加稳定。

本申请的一些实施例中，如图3所示，第一柔性片212、第二柔性片222与第三柔性片232的厚度比为2：1：1，且第二柔性片222与第三柔性片232结构相同，采用这种厚度比，可以保证三个柔性片的承载面积在X轴和Y轴方向上对称相等，参考图3所示，首先是X轴，柔性片的承载面积在某一方向对称相等，需要对比柔性片在该方向上的投影面积，由于X轴经过等腰三角形的中垂线，所以X轴两侧的柔性片在X轴上的投影面积必然对称相等；然后是Y轴，Y轴左侧为第一柔性片212，Y轴右侧为第二柔性片222和第三柔性片232，由于第一柔性片212的厚度是第二柔性片222和第三柔性片232的两倍，则第一柔性片212在Y轴上的投影面积等于第二柔性片222和第三柔性片232在Y轴上的投影面积之和。由于X轴和Y轴方向上的承载面积对称相等，所以整个装置受力均衡，支撑稳定。

具体地，第一柔性片212的厚度为2～4mm，第二柔性片222和第三柔性片232的厚度均为1～2mm，在此说明柔性片的厚度选取的依据，首先，为实现稳定可靠的支撑，根据材料力学中材料轴向拉压许用应力规定，要求柔性片工作时承载截面的强度在许用应力以内，取单独一个柔性片支撑整个掩模台的极限情况，则柔性片的横截面积为：

A≥F_N,max*[σ]＝G_max/[σ] (3)

其中，A＝d×l为柔性片允许的最小横截面积，d为柔性片厚度，l为柔性片长度；F_N,max为受到的最大载荷力，G_max为掩模台最大重量，[σ]为材料的许用应力。

常用的光刻机掩模台重量一般在30kg～90kg之间，取质量为90kg的掩模台作为支撑对象，并选择304不锈钢作为柔性片材料，304不锈钢的许用应力为[σ]＝137MPa，参阅图4～图15所示，作为实施例数据，第一柔性片212长度为40mm、宽度为15mm、厚度为3mm，第二柔性片222和第三柔性片232的长度为56.57mm、宽度为15mm、厚度为1.5mm，当选取承载面积较小的第二柔性片222或第三柔性片232作为单独一个柔性片支撑的极限情况时，根据式(3)可知，第二柔性片222或第三柔性片232的最小厚度为：

d≥G_max/([σ]·l) (4)

由式(4)可知，第二柔性片222或第三柔性片232的厚度的最小值为0.14mm，本方案的厚度范围1mm～2mm远远高于最小厚度需求，并且满足设计要求。

本申请的一些实施例中，连接装置2的材料为弹簧钢、不锈钢或殷钢，这几种材料具有耐用寿命高、疲劳强度高、热变形小、稳定性高、耐腐蚀性能好等优点，并且易于获取，特别适合作为柔性支撑的结构材料。

本申请的一些实施例中，如图4-图15所示，第一底部连接部211与第一顶部连接部213在水平方向垂直布置，第二底部连接部221与第二顶部连接部223在水平方向垂直布置，第三底部连接部231与第三顶部连接部233在水平方向垂直布置，使得支撑组件整体在水平面内的正交方向的承载受力均匀，作为优选的实施方式，上述的六个连接部均为长方体结构，且长方体结构的长度为70mm，宽度为40mm，高度为15mm。

另外，除上述的柔性片结构外，本方案还可使用圆切口型柔性铰链、双曲线型柔性铰链、抛物线型柔性铰链、反转抛物线型柔性铰链、正割型柔性铰链或双曲余弦型柔性铰链，同样能够实现本方案的隔振与支撑功能。

综上，本申请的光刻机掩模台隔振装置在掩模台基座1和投影物镜套筒3之间设置连接装置2，将传统的刚性连接转变为柔性连接，通过连接装置2中从上到下依次设置的顶部连接部、柔性片和底部连接部，并采用支撑点呈等腰三角形布置的形式将掩模台基座1与投影物镜套筒3连接起来，支撑平稳可靠，且柔性片结构的连接装置2在掩模台水平方向上具有低刚度甚至零刚度的特性，进而在掩模台水平方向上起到隔振效果。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。