CN114884301B - 一种采用音圈电机的载台系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种采用音圈电机的载台系统，属于高精机台领域，音圈电机的后封板、两个侧封板和前封板侧边首尾连接构成矩形空间以将定子和动子环绕设置；后封板或前封板用于连接至待消反力体或其底座上，电机定子安装件连接至固定的机架上；载台系统包括机架、侧边梁、晶圆载台、摩擦传动机构、X轴横梁、X轴驱动组、Y轴驱动组和消反力组件；消反力组件采用前述的音圈电机，用于对晶圆载台和摩擦传动机构横向力和相对于质心扭矩的抵消；通过本申请的方案，一方面能提供微调功能，其次也是主要的为载台或待消反力体提供消反力，以降低震动，保证了载台的精度和稳定性，便于在带有运动台的半导体量检测、高精加工领域中推广应用。

Description

一种采用音圈电机的载台系统

技术领域

本发明属于高精机台领域，涉及精密驱控，具体公开了一种采用音圈电机的载台系统。

背景技术

在检测、加工技术中，一般需要一个稳定的工作台，而工作台一般通过机架或地脚支撑于底面上。而工作台，如载台一般要进行运动，如平面的横向、纵向运动、绕轴转动等，这势必会引起震动，这是系统或工作台主要的误差来源之一，需要消除。因此，亟需开发一种能够消除工作台因必要的运动产生的震动的方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种采用音圈电机的载台系统，其能解决上述问题。

一种音圈电机，包括定子、动子、后封板、两个侧封板、前封板和电机定子安装件，

所述定子呈板状，在所述定子的一侧开设侧板槽；所述动子上下活动的与所述定子匹配设置；

所述后封板、两个侧封板和前封板侧边首尾连接构成矩形空间，以将所述定子和动子环绕设置；所述动子的一个端面固定至所述后封板和/或前封板的内端面上；

其中，一个侧封板在所述侧板槽内设置并连接后封板和前封板，所述电机定子安装件从所述侧封板外侧连接至开设侧板槽的定子的上下两端；

所述后封板或前封板用于连接待消反力体或其底座上，所述电机定子安装件连接至固定的机架上。

通过所述音圈电机消除待消反力体引起震动的力及力矩。

本申请还提供了一种载台系统，载台系统包括机架、侧边梁、晶圆载台、摩擦传动机构、X轴横梁、X轴驱动组、Y轴驱动组和消反力组件；

两个侧边梁相对的纵向设置在所述机架上；

所述X轴横梁横向的设置在两个所述侧边梁之间；

所述晶圆载台和摩擦传动机构相对的设置在所述X轴横梁两侧，且所述摩擦传动机构在X轴向与所述晶圆载台同步运行；

所述X轴驱动组设置在X轴横梁与晶圆载台之间，驱动晶圆载台和摩擦传动机构同步的沿着所述X轴横梁横向移动；

两个所述Y轴驱动组设置在侧边梁与晶圆载台之间，驱动晶圆载台和摩擦传动机构同步的沿着所述Y轴驱动组纵向移动；

所述消反力组件采用前述的音圈电机；所述消反力组件中的两个X轴消反力组件相对的设置在所述机架的纵向两端，所述消反力组件中的两个Y轴消反力组件相对的设置在两个所述侧边梁外侧，用于对所述晶圆载台和摩擦传动机构横向力和相对于质心扭矩的抵消。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本发明的音圈电机和载台系统，一方面能提供微调功能，其次也是主要的为载台或待消反力体提供消反力，以降低震动，保证了载台的精度和稳定性，便于在带有运动台的半导体量检测、高精加工领域中推广应用。

附图说明

图1为音圈电机一个实施例的装配示意图；

图2为音圈电机一个实施例的另一视角的示意图；

图3为音圈电机一个实施例的分解示意图；

图4为音圈电机另一实施例的示意图；

图5为音圈电机另一实施例的俯视图；

图6为音圈电机另一实施例的分解示意图；

图7为载台系统一个视角的示意图；

图8为载台系统另一视角的示意图；

图9为载台系统通过消反力组件消震的示意图。

图中：

1、定子；11、侧板槽；12、线圈槽；13、线圈支撑部；14、线圈；

2、动子；

3、后封板；31、动子槽；

4、侧封板；

5、前封板；51、动子槽；

6、电机定子安装件；

100、机架；

200、侧边梁；

300、晶圆载台；

400、摩擦传动机构；

500、X轴横梁；

600、X轴驱动组；

700、Y轴驱动组；

800、消反力组件；801、X轴消反力组件；802、Y轴消反力组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

音圈电机

一种音圈电机，参见图1-图6，音圈电机包括定子1、动子2、后封板3、两个侧封板4、前封板5和电机定子安装件6。

连接关系：所述定子1呈板状，在所述定子1的一侧开设侧板槽11；所述动子2上下活动的与所述定子1匹配设置。所述后封板3、两个侧封板4和前封板5侧边首尾连接构成矩形空间，以将所述定子1和动子2环绕设置；所述动子2的一个端面固定至所述后封板3和/或前封板5的内端面上。其中，一个侧封板4在所述侧板槽11内设置并连接后封板3和前封板5，所述电机定子安装件6从所述侧封板4外侧连接至开设侧板槽11的定子1的上下两端。

消震原理：后封板3或前封板5用于连接至待消反力体或其底座上，所述电机定子安装件6连接至固定的机架上。通过音圈电机的运动抵消待消反力体的运动带来的力及力矩。

其中，所述定子1包括定子架，所述侧板槽11开设在所述定子架的一侧面上；在所述定子架的前和/或后端面上开设线圈槽12和线圈支撑部13，用于容纳和支撑线圈14，所述线圈14的厚度小于等于所述线圈槽12的深度。

其中，在所述后封板3和/或前封板5朝向定子1的一侧开设动子槽31/51。在对应所述动子槽31/51内固定设置一块或多块永磁体组成所述动子2。即，所述动子2由一侧的至少一块永磁体组成，或两侧的多块永磁体组成。

一个实施例中，参见图1-图3，在定子架的一侧开设线圈槽12，在后封板3上连接固定动子2，后封板3用于固定连接待消反力体。

另一实施例中，参见图4-图5，在定子架的两侧开设线圈槽12和线圈支撑部13，两组动子2设置在定子架的两侧并于两侧对应的后封板3和前封板5固定连接。

载台系统

一种载台系统，参见图7-图9，载台系统包括机架100、侧边梁200、晶圆载台300、摩擦传动机构400、X轴横梁500、X轴驱动组600、Y轴驱动组700和消反力组件800。

布置关系：两个侧边梁200相对的纵向设置在所述机架100上；所述X轴横梁500横向的设置在两个所述侧边梁200之间；所述晶圆载台300和摩擦传动机构400相对的设置在所述X轴横梁500两侧，且所述摩擦传动机构400在X轴向与所述晶圆载台300同步运行；所述X轴驱动组600设置在X轴横梁500与晶圆载台300之间，驱动晶圆载台300和摩擦传动机构400同步的沿着所述X轴横梁500横向移动；两个所述Y轴驱动组700设置在侧边梁200与晶圆载台300之间，驱动晶圆载台300和摩擦传动机构400同步的沿着所述Y轴驱动组700纵向移动；所述消反力组件800中的两个X轴消反力组件801相对的设置在所述机架100的纵向两端，所述消反力组件800中的两个Y轴消反力组件802相对的设置在两个所述侧边梁200外侧，用于对所述晶圆载台300和摩擦传动机构400横向力和相对于质心扭矩的抵消。

其中，所述消反力组件800采用前述的音圈电机。

进一步的，两个所述X轴消反力组件801采用的音圈电机在定子1的两侧均设置动子2；两个所述Y轴消反力组件802采用的音圈电机在定子1的一侧设置动子2。其中，定子1安装于机架100上，后封板3连接至待消反力体(晶圆载台300、摩擦传动机构400、X轴驱动组600和Y轴驱动组700)安装的底座上。

其中，在晶圆检测扫描或加工过程中，晶圆载台300、摩擦传动机构400需要在平面内横向和纵向移动，此时，晶圆载台300、摩擦传动机构400、X轴驱动组600和Y轴驱动组700会产生力，容易使得系统产生振动，因此通过消反力组件800进行力和力矩的抵消。具体公式如下：

式中，F为X轴驱动组600产生的驱动力，c为其到质心的垂直距离；f1为摩擦传动机构400产生的摩擦力，a为其对应的到质心的垂直距离；f2为晶圆载台300产生的摩擦力，b为其对应的到质心的垂直距离。

以此实现系统的减震，保证了晶圆在检测或加工过程中的稳定性和精度。

上述的载台系统，不仅可以用于晶圆的支撑运动，还可以用于其他类似的板类产品的高精支撑，载台可应用于高精检测、加工机台上，如半导体晶圆、光伏晶圆的量检测机台，高精测量机构、三坐标测量机等的机台等中，以此提高稳定的支撑、吸振和定位作用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种采用音圈电机的载台系统，其特征在于：载台系统包括机架(100)、侧边梁(200)、晶圆载台(300)、摩擦传动机构(400)、X轴横梁(500)、X轴驱动组(600)、Y轴驱动组(700)和消反力组件(800)；

两个侧边梁(200)相对的纵向设置在所述机架(100)上；

所述X轴横梁(500)横向的设置在两个所述侧边梁(200)之间；

所述晶圆载台(300)和摩擦传动机构(400)相对的设置在所述X轴横梁(500)两侧，且所述摩擦传动机构(400)在X轴向与所述晶圆载台(300)同步运行；

所述X轴驱动组(600)设置在X轴横梁(500)与晶圆载台(300)之间，驱动晶圆载台(300)和摩擦传动机构(400)同步的沿着所述X轴横梁(500)横向移动；

两个所述Y轴驱动组(700)设置在侧边梁(200)与晶圆载台(300)之间，驱动晶圆载台(300)和摩擦传动机构(400)同步的沿着所述Y轴驱动组(700)纵向移动；

所述消反力组件(800)采用音圈电机；所述消反力组件(800)中的两个X轴消反力组件(801)相对的设置在所述机架(100)的纵向两端，所述消反力组件(800)中的两个Y轴消反力组件(802)相对的设置在两个所述侧边梁(200)外侧，用于对所述晶圆载台(300)和摩擦传动机构(400)横向力和相对于质心扭矩的抵消。

2.根据权利要求1所述的载台系统，其特征在于：所述消反力组件(800)采用的音圈电机包括定子(1)、动子(2)、后封板(3)、两个侧封板(4)、前封板(5)和电机定子安装件(6)；

所述定子(1)呈板状，在所述定子(1)的一侧开设侧板槽(11)；所述动子(2)上下活动的与所述定子(1)匹配设置；

所述后封板(3)、两个侧封板(4)和前封板(5)侧边首尾连接构成矩形空间，以将所述定子(1)和动子(2)环绕设置；所述动子(2)的一个端面固定至所述后封板(3)和/或前封板(5)的内端面上；

其中，一个侧封板(4)在所述侧板槽(11)内设置并连接后封板(3)和前封板(5)，所述电机定子安装件(6)从所述侧封板(4)外侧连接至开设侧板槽(11)的定子(1)的上下两端；

所述后封板(3)或前封板(5)用于连接待消反力体或其底座上，所述电机定子安装件(6)连接至固定的机架上。

3.根据权利要求2所述的载台系统，其特征在于：

所述定子(1)包括定子架，所述侧板槽(11)开设在所述定子架的一侧面上；在所述定子架的前和/或后端面上开设线圈槽(12)和线圈支撑部(13)，用于容纳和支撑线圈(14)，所述线圈(14)的厚度小于等于所述线圈槽(12)的深度。

4.根据权利要求3所述的载台系统，其特征在于：在所述后封板(3)和/或前封板(5)朝向定子(1)的一侧开设动子槽(31/51)。

5.根据权利要求4所述的载台系统，其特征在于：在对应所述动子槽(31/51)内固定设置一块或多块永磁体组成所述动子(2)。

6.根据权利要求5所述的载台系统，其特征在于：其中，两个所述X轴消反力组件(801)采用的音圈电机在定子(1)的两侧均设置动子(2)；两个所述Y轴消反力组件(802)采用的音圈电机在定子(1)的一侧设置动子(2)。

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