CN117497479B - 用于承载晶圆的回转升降复合气浮台 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于承载晶圆的回转升降复合气浮台。用于承载晶圆的回转升降复合气浮台包括底座、气浮转动模块及升降驱动模块，气浮转动模块包括转台、旋转气浮轴承组件及旋转驱动件，转台可转动地安装于旋转气浮轴承组件，旋转气浮轴承组件可升降地安装于底座，旋转气浮轴承组件用于形成悬浮所述转台的气膜，旋转驱动件的输出端与转台连接，旋转驱动件用于驱动转台旋转；升降驱动模块设置于底座，其输出端与旋转气浮轴承组件相连接，用于驱动旋转气浮轴承组件升降。通过上述设置，较为方便地实现了转台同时实现高精度回转及升降运动，提高了设备的集成度，满足了市场需要。

Description

用于承载晶圆的回转升降复合气浮台
技术领域
本申请涉及气浮台技术领域，特别是涉及用于承载晶圆的回转升降复合气浮台。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断发展，气浮台广泛应用于超精密机床、精密定位系统、半导体检测、激光切割及角度计量系统等领域中。
目前的气浮台主要分为两类，一类是可以升降的气浮台，另一类是可以回转的气浮台，但目前的气浮台难以同时实现回转及升降功能，集成度较低，从而难以满足市场需要。
发明内容
基于此，有必要针对目前气浮台难以同时实现回转及升降功能，集成度较低，从而难以满足市场需要问题，提供一种用于承载晶圆的回转升降复合气浮台。
一种用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台包括底座、气浮转动模块及升降驱动模块，其中：
所述气浮转动模块包括转台、旋转气浮轴承组件及旋转驱动件，所述转台可转动地安装于所述旋转气浮轴承组件，所述旋转气浮轴承组件可升降地安装于所述底座，所述旋转气浮轴承组件用于形成悬浮所述转台的气膜，所述旋转驱动件的输出端与所述转台连接，所述旋转驱动件用于驱动所述转台旋转；
所述升降驱动模块设置于所述底座，其输出端与所述旋转气浮轴承组件相连接，用于驱动所述旋转气浮轴承组件升降。
上述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，通过设置升降驱动模块的输出端与旋转气浮轴承组件相连接，升降驱动模块驱动旋转气浮轴承组件升降时带动转台升降，旋转气浮轴承组件形成悬浮转台的气膜，转台在旋转驱动件的驱动下实现无摩擦旋转，从而较为方便地实现了转台同时实现高精度回转及升降运动，提高了设备的集成度，满足了市场需要。
在其中一个实施例中，所述旋转气浮轴承组件包括旋转气浮轴承套及设置于所述旋转气浮轴承套的多个第一节流器，所述第一节流器的出气口分布在所述旋转气浮轴承套的顶端，所述旋转气浮轴承套上开设有连通所述第一节流器的第一气腔，所述第一气腔用于通入压缩气体，所述转台包括轴体及与所述轴体连接的轴盖，所述轴体可转动地设置于所述旋转气浮轴承套内，所述轴盖盖设于所述旋转气浮轴承套的顶端。
在其中一个实施例中，所述气浮转动模块还包括永磁铁，所述永磁铁设置于所述轴盖靠近所述旋转气浮轴承套的一侧。
在其中一个实施例中，所述旋转驱动件包括回转电机定子、回转电机转子及外转子，所述回转电机定子设置于所述旋转气浮轴承套内侧，所述回转电机转子设置于所述轴体的外侧，所述外转子设置于所述轴盖靠近所述旋转气浮轴承套的一侧且位于所述旋转气浮轴承套外侧。
在其中一个实施例中，所述旋转气浮轴承组件还包括多个与所述第一气腔相连通第二节流器，所述第二节流器设置于所述旋转气浮轴承套，且所述第二节流器的出气口分布于所述旋转气浮轴承套的外表面。
在其中一个实施例中，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括升降导向模块，所述升降导向模块包括升降轴及升降气浮轴承组件，所述升降轴与所述旋转气浮轴承组件相连接，且所述升降轴可沿所述升降气浮轴承组件的轴向上下移动地安装于所述升降气浮轴承组件内，所述升降气浮轴承组件设置于所述底座，所述升降气浮轴承组件用于形成悬浮所述升降轴的气膜。
在其中一个实施例中，所述升降气浮轴承组件包括升降气浮轴承套及设置于所述升降气浮轴承套的多个第三节流器，所述第三节流器的出气口分布在所述升降气浮轴承套的内表面，所述升降气浮轴承套上开设有连通所述第三节流器的第二气腔，所述第二气腔用于通入压缩气体，所述升降轴可沿所述升降气浮轴承套的轴向上下移动地安装于所述升降气浮轴承套内。
在其中一个实施例中，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括重力平衡模块，所述重力平衡模块包括气缸套、活塞及第四节流器，所述气缸套设置于所述底座，所述活塞可上下移动地设置于所述气缸套内，所述活塞开设有用于通入压缩气体的活塞腔，所述活塞与所述旋转气浮轴承组件相连接，所述第四节流器安装于所述活塞且与所述活塞腔相连通，所述第四节流器的出气口分布在所述活塞的外表面。
在其中一个实施例中，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括第一反馈模块，所述第一反馈模块包括回转编码器码盘及回转编码器读数头，所述回转编码器读数头设置于所述旋转气浮轴承组件，所述回转编码器码盘设置于所述转台，所述回转编码器读数头与所述回转编码器码盘正对设置。
在其中一个实施例中，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括第二反馈模块，所述第二反馈模块包括直线栅尺读数头及直线光栅尺，所述直线光栅尺设置于所述旋转气浮轴承组件，所述直线栅尺读数头设置于所述底座。
附图说明
图1为本申请提供的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台的结构示意图。
图2为图1中用于承载晶圆的回转升降复合气浮台的剖视图。
图3为本申请提供的气浮转动模块的剖视图。
图4为本申请提供的升降驱动模块的剖视图。
图5为本申请提供的升降导向模块的剖视图。
图6为本申请提供的重力平衡模块的剖视图。
图7为本申请提供的升降导向模块和重力平衡模块在底座上的分布示意图。
其中：
10、用于承载晶圆的回转升降复合气浮台；
100、底座；
200、气浮转动模块；210、转台；211、轴体；212、轴盖；220、旋转气浮轴承组件；221、旋转气浮轴承套；222、第一节流器； 223、第一气腔；224、第二节流器；225、封气盖板；226、轴承座；230、旋转驱动件；231、回转电机定子；232、回转电机转子；233、外转子；240、永磁铁；
300、升降驱动模块；310、音圈电机组件；311、音圈电机外壳；312、音圈电机磁缸；313、音圈电机线圈；
400、升降导向模块；410、升降轴；420、升降气浮轴承组件；421、升降气浮轴承套；422、第三节流器；423、轴承外壳；424、升降进气接头；425、第一密封圈；426、第二密封圈；
500、重力平衡模块；510、气缸套；520、活塞；530、第四节流器；540、第三密封圈；550、第四密封圈；560、第五密封圈；570、平衡接气头；580、平衡接头座；
600、第一反馈模块；610、回转编码器码盘；620、回转编码器读数头；630、第一读数头支架；
700、第二反馈模块；710、直线栅尺读数头；720、直线光栅尺；730、第二读数头支架；740、光栅尺固定座。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1、图2及图3，图1示出了本申请一实施例中的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10的结构示意图，图2为图1中用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10的剖视图，图3示出了本申请一实施例中的气浮转动模块200的剖视图。
本申请一实施例提供的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10包括底座100、气浮转动模块200及升降驱动模块300，气浮转动模块200包括转台210、旋转气浮轴承组件220及旋转驱动件230，转台210可转动地安装于旋转气浮轴承组件220，旋转气浮轴承组件220可升降地安装于底座100，旋转气浮轴承组件220用于形成悬浮转台210的气膜，旋转驱动件230的输出端与转台210连接，旋转驱动件230用于驱动转台210旋转。通过上述设置，转台210在旋转气浮轴承组件220形成的气膜的作用下悬浮，当旋转驱动件230驱动转台210沿自身轴线转动时，气膜避免转台210和旋转气浮轴承组件220之间发生摩擦，提高了转台210的转动精度，具有较高的动态稳定性。
升降驱动模块300设置于底座100，升降驱动模块300的输出端与旋转气浮轴承组件220相连接，升降驱动模块300用于驱动旋转气浮轴承组件220升降。在具体工作时，升降驱动模块300驱动旋转气浮轴承组件220升降时，旋转气浮轴承组件220会带动转台210进行升降，与转台210连接的旋转驱动件230也进行升降，实现整个气浮转动模块200的升降。
上述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10，通过设置升降驱动模块300的输出端与旋转气浮轴承组件220相连接，升降驱动模块300驱动旋转气浮轴承组件220升降时带动转台210升降，旋转气浮轴承组件220形成悬浮转台210的气膜，转台210在旋转驱动件230的驱动下实现无摩擦旋转，从而较为方便地实现了转台210同时实现高精度回转及升降运动，提高了设备的集成度，满足了市场需要。
为了较为方便地实现旋转气浮轴承组件220形成悬浮转台210的气膜，一种优选的实施方式，旋转气浮轴承组件220包括旋转气浮轴承套221及设置于旋转气浮轴承套221的多个第一节流器222，第一节流器222的出气口分布在旋转气浮轴承套221的顶端，旋转气浮轴承套221上开设有连通第一节流器222的第一气腔 223，第一气腔 223用于通入压缩气体，转台210包括轴体211及与轴体211连接的轴盖212，轴体211可转动地设置于旋转气浮轴承套221内，轴盖212盖设于旋转气浮轴承套221的顶端。
通过上述设置，压缩气体通过第一气腔 223进入第一节流器222内，第一节流器222控制压缩气体排出的气体量。需要说明的是，压缩气体通过第一节流器222进入旋转气浮轴承套221顶端与轴盖212下表面之间的间隙并形成止推气膜，故旋转气浮轴承组件220形成的气膜为上述止推气膜，且旋转气浮轴承套221的上表面与轴盖212的下表面形成单面止推气浮轴承。转台210在止推气膜的作用下沿自身的轴向浮起，止推气膜为转台210提供轴向承载力，当驱动模块驱动转台210转动时，止推气膜避免转台210和旋转气浮轴承套221发生摩擦，提高了转台210的转动精度，具有较高的动态稳定性。
为了较为方便地安装第一节流器222，在具体设置时，旋转气浮轴承套221开设有第一安装孔，第一安装孔开口于旋转气浮轴承套221顶端，第一安装孔用于安装第一节流器222，第一节流器222的出气口位于第一安装孔的开口内，第一安装孔的数量与第一节流器222数量相同，多个第一安装孔可以沿旋转气浮轴承套221顶端的圆周方向间隔分布。
为了提高转台210的回转精度，具体地，气浮转动模块200还包括永磁铁240，永磁铁240设置于轴盖212靠近旋转气浮轴承套221的一侧。在具体设置时，旋转气浮轴承套221的材料一般为钢材，轴盖212靠近旋转气浮轴承套221的一侧开设有安置槽，永磁铁240安装于安置槽内，且永磁铁240位于轴盖212与轴体211之间的拐角处。
通过上述设置，永磁体对旋转气浮轴承套221产生磁吸力，从而为转台210与旋转气浮轴承套221提供了预紧力，增大转台210轴向刚度。需要说明的是，本申请的气浮转动模块200中旋转气浮轴承套221的上表面与轴盖212的下表面形成单面止推气浮轴承，单面止推气浮轴承加磁力预紧的设计可使优化转台210运动过程中的轴向跳动，实现转台210更高的回转精度，且单面止推气浮轴承相较常规双面止推气浮转台210而言，加工及装配误差小。
为了较为方便地设计旋转驱动件230，具体地，旋转驱动件230包括回转电机定子231、回转电机转子232及外转子233，回转电机定子231设置于旋转气浮轴承套221内侧，回转电机转子232设置于轴体211的外侧，外转子233设置于轴盖212靠近旋转气浮轴承套221的一侧且外转子233位于旋转气浮轴承套221外侧。在具体设置时，回转电机定子231与回转电机转子232正对设置，回转电机定子231通常为固定线圈。通过上述设置，当固定线圈通电时，使得回转电机转子232转动，回转电机转子232转动从而带动转台210转动，外转子233通过螺钉与转台210的轴盖212锁紧，外转子233跟随转台210同步运动。回转电机定子231与回转电机转子232为转台210回转运动提供回转驱动力。
为了提高转台210回转的稳定性，具体地，旋转气浮轴承组件220还包括多个与第一气腔 223相连通第二节流器224，第二节流器224设置于旋转气浮轴承套221，且第二节流器224的出气口分布于旋转气浮轴承套221的外表面。通过上述设置，压缩气体通过第一气腔 223还会进入第二节流器224内，第二节流器224控制压缩气体排出的气体量。需要说明的是，通过第二节流器224进入旋转气浮轴承套221外表面与外转子233内表面之间的压缩气体形成第一静压轴承气膜。第一静压轴承气膜对外转子233的径向施加作用力，外转子233与转台210相连接，即第一静压轴承气膜为转台210提供径向刚度，提高转台210回转的稳定性。
需要强调的是，本申请的气浮转动模块200采用单面止推气浮轴承加磁力预紧的设计，使得轴盖212的尺寸可以设计的更小；采用气浮外转子233结构，可最大限度增大转台210外径，可使转台210运动部分回转精度达到最高，径向刚度更大，系统稳定性更高。
在具体设置时，旋转气浮轴承组件220还包括封气盖板225，封气盖板225设置于旋转气浮轴承套221中第一气腔 223连通外部的开口处，封气盖板225用于密封第一气腔 223连通外部的开口处，并在封气盖板225上设置进气接头，通过进气接头通入外部压缩气体。
为了较为方便地安装第二节流器224，具体地，旋转气浮轴承套221还开设有第二安装孔，第二安装孔开口于旋转气浮轴承套221的外表面，第二安装孔用于安装第二节流器224，第二节流器224的出气口位于第二安装孔的开口内。在具体设置时，第二安装孔的数量与第二节流器224数量相同，多个第二安装孔可以沿旋转气浮轴承套221的外表面的周向间隔分布，且同一圆周的多个第二安装孔为一组第二安装孔，旋转气浮轴承套221的外表面沿自身的轴向可以设置多组第二安装孔组。
结合图4所示，图4示出了本申请一实施例中的升降驱动模块300的剖视图，在一些实施例中，为了较为方便地设计出升降驱动模块300，升降驱动模块300包括音圈电机组件310，音圈电机组件310包括音圈电机外壳311及位于音圈电机外壳311内的音圈电机磁缸312及音圈电机线圈313，音圈电机磁缸312设置于音圈电机外壳311内侧，音圈电机磁缸312固定在底座100上，音圈电机线圈313安装于音圈电机磁缸312上。在具体设置时，音圈电机外壳311的顶部开设有连通自身内腔的容纳孔，气浮转动模块200位于容纳孔内。
为了方便升降驱动模块300与旋转气浮轴承组件220的连接，旋转气浮轴承组件220包括轴承座226，旋转气浮轴承通过螺栓安装于轴承座226，外转子233位于轴承座226内，音圈电机线圈313与轴承座226相连接。通过上述设置，音圈电机组件310为旋转气浮轴承组件220的升降运动提供驱动力，旋转气浮轴承组件220的升降也会带动转台210升降。且音圈电机组件310输出力大，响应速度更快，可实现高频升降整定运动。音圈电机采用环形中空结构，将气浮转动模块200置于音圈电机组件310内部，结构空间更加紧凑。
结合图5所示，图5示出了本申请一实施例中的升降导向模块400的剖视图，在一些实施例中，为了较为方便地实现旋转气浮轴承组件220可升降地安装于底座100，用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10还包括升降导向模块400，升降导向模块400包括升降轴410及升降气浮轴承组件420，升降轴410与旋转气浮轴承组件220相连接，且升降轴410可沿升降气浮轴承组件420的轴向上下移动地安装于升降气浮轴承组件420内，升降气浮轴承组件420设置于底座100，升降气浮轴承组件420用于形成悬浮升降轴410的气膜。在具体设置时，气浮转动模块200设置于升降导向模块400上方，升降轴410的顶端与旋转气浮轴承套221相连接。通过上述设置，升降轴410悬浮于升降气浮轴承组件420内，升降轴410可在升降气浮轴承组件420内自由运动，且升降轴410与旋转气浮轴承套221相连接，当音圈电机组件310驱动轴承座226带动旋转气浮轴承套221升降时，与旋转气浮轴承套221连接的升降轴410为悬浮体，则旋转气浮轴承套221上下方向没有固定，较为方便地实现了旋转气浮轴承套221的升降。
需要说明的是，升降气浮轴承组件420形成悬浮升降轴410的气膜，气膜对升降轴410的径向施加作用力，为升降轴410提供径向刚度支撑，从而为与升降轴410连接的气浮转动模块200提供径向刚度支撑，利于气浮转动模块200升降过程中的稳定性。即音圈电机组件310驱动旋转气浮轴承组件220带动升降轴410升降时，气浮转动模块200以升降轴410的升降为导向，升降轴410在升降气浮轴承组件420形成的气膜作用下稳定升降。
为了较为方便地实现升降气浮轴承组件420形成悬浮升降轴410的气膜，具体地，升降气浮轴承组件420包括升降气浮轴承套421及设置于升降气浮轴承套421的多个第三节流器422，第三节流器422的出气口分布在升降气浮轴承套421的内表面，升降气浮轴承套421上开设有连通所述第三节流器422的第二气腔，第二气腔用于通入压缩气体，升降轴410可沿升降气浮轴承套421的轴向上下移动地安装于升降气浮轴承套421内。
通过上述设置，压缩气体通过第二气腔进入第三节流器422内，第三节流器422控制压缩气体排出的气体量。需要说明的是，通过第三节流器422进入升降气浮轴承套421内表面与升降轴410外表面之间的压缩气体形成第二静压轴承气膜，第二静压轴承气膜可为升降轴410提供径向刚度，保证升降轴410升降过程的稳定。且升降气浮轴承套421内表面与升降轴410外表面形成气浮轴承，升降气浮轴承套421与升降轴410之间无摩擦力，升降运动的直线度更高。需要强调的是，气浮转动模块200及升降导向模块400的运动部分均由气浮轴承构成，运动精度更高，摩擦阻力更低。
在具体设置时，升降气浮轴承组件420还包括轴承外壳423、升降进气接头424、第一密封圈425及第二密封圈426。轴承外壳423设置于升降气浮轴承套421外侧，升降气浮轴承套421固定于底座100，升降进气接头424设置于底座100并与第二气腔相连通，升降进气接头424用于给第二气腔提供压缩气体。为了防止漏气，轴承外壳423与升降气浮轴承套421之间间隔设置有多个第一密封圈425，底座100与升降气浮轴承套421之间设置有第二密封圈426。
为了较为方便地安装第三节流器422，具体地，升降气浮轴承套421还开设有第三安装孔，第三安装孔开口于升降气浮轴承套421的内表面，第三安装孔用于安装第三节流器422，第三节流器422的出气口位于第三安装孔的开口内。在具体设置时，第三安装孔的数量与第三节流器422数量相同，多个第三安装孔可以沿升降气浮轴承套421的内表面的周向间隔分布，且同一圆周的多个第三安装孔为一组第三安装孔，升降气浮轴承套421的内表面沿自身的轴向可以设置多组第三安装孔组。
传统气浮台采用恒力磁弹簧结构进行重力平衡，但上述方式的力控精度不足且不能实时调节平衡力。基于此，结合图6所示，图6示出了本申请一实施例中的重力平衡模块500的剖视图，在一些实施例中，为了提高力控精度及能根据不同负载重量实时调整平衡力。一种优选的实施方式，用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10还包括重力平衡模块500，重力平衡模块500包括气缸套510、活塞520及第四节流器530，气缸套510设置于底座100，活塞520可上下移动地设置于气缸套510内，活塞520开设有用于通入压缩气体的活塞520腔，活塞520与旋转气浮轴承组件220相连接，第四节流器530安装于活塞520且与活塞520腔相连通，第四节流器530的出气口分布在活塞520的外表面。在具体设置时，活塞520的顶端与旋转气浮轴承套221相连接。
通过上述设置，压缩气体通过活塞520腔进入第四节流器530内，第四节流器530控制压缩气体排出的气体量。需要说明的是，压缩空气一方面推动活塞520底部上升，压缩气体另一方面通过第四节流器530进入活塞520外表面与气缸套510内表面之间形成气浮面，使得活塞520与气缸套510之间无摩擦，提高力控精度，同时能实时调整平衡力。且活塞520上端与旋转气浮轴承组件220连接，较为方便地实现了平衡气浮转动模块200及升降导向模块400的重量，为气浮转动模块200升降过程中的高频运动提供稳定性的前提。
在具体设置时，重力平衡模块500还包括第三密封圈540、第四密封圈550、第五密封圈560、平衡接气头570及设置于底座100的平衡接头座580，平衡接气头570安装在平衡接头座580上并与活塞520腔相连通，平衡接气头570用于给活塞520腔提供压缩气体。为了防止漏气，平衡接头座580与底座100之间安装有第三密封圈540，气缸套510与底座100之间安装有第四密封圈550，活塞520上部安装有第五密封圈560。
上述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10，通过设置升降导向模块400和重力平衡模块500的升降运动部分与气浮转动模块200连接，气浮转动模块200以音圈电机组件310为升降驱动力，以升降导向模块400为升降导向，以重力平衡模块500保证升降平衡，且升降导向模块400和重力平衡模块500的运动部分均采用气浮轴承的形式，可实现转台210在高速回转运动过程中实现高频升降运动，实现无摩擦，发热量低，无油脂挥发，终生免维护，寿命长等优势。且整体装置的结构紧凑，集成度高，便于安装，能降低运动重心，提高整体装置精度，在半导体晶圆缺陷检测领域优势明显。
为了较为方便地安装第四节流器530，具体地，活塞520还开设有第四安装孔，第四安装孔开口于活塞520的外表面，第四安装孔用于安装第四节流器530，第四节流器530的出气口位于第四安装孔的开口内。在具体设置时，第四安装孔的数量与第四节流器530数量相同，多个第四安装孔可以沿活塞520的外表面的周向间隔分布，且同一圆周的多个第四安装孔为一组第四安装孔，升降气浮轴承套421的内表面沿自身的轴向可以设置多组第四安装孔组。
结合图7所示，图7示出了本申请一实施例中的升降导向模块400和重力平衡模块500在底座100上的分布示意图，在一些实施例中，升降导向模块400和重力平衡模块500的数量为多个，多个升降导向模块400和多个重力平衡模块500可以呈圆形间隔分布在底座100上，从而增加用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10的径向扭转刚度及倾覆刚度。
再次参阅图3，为了获得转台210回转运动中的精确位置，一种优选的实施方式，用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10还包括第一反馈模块600，第一反馈模块600包括回转编码器码盘610及回转编码器读数头620，回转编码器读数头620设置于旋转气浮轴承组件220，回转编码器码盘610设置于转台210，回转编码器读数头620与回转编码器码盘610正对设置。在具体设置时，第一反馈模块600还包括设置于轴承座226的第一读数头支架630，回转编码器读数头620安装于第一读数头支架630上，通过上述设置，回转编码器码盘610与回转编码器读数头620为转台210的回转运动提供位置反馈。
再次参阅图7，为了获得气浮转动模块200升降运动中的精确位置，一种优选的实施方式，用于承载晶圆的回转升降复合气浮台10还包括第二反馈模块700，第二反馈模块700包括直线栅尺读数头710及直线光栅尺720，直线光栅尺720设置于旋转气浮轴承组件220，直线栅尺读数头710设置于底座100。在具体设置时，第二反馈模块700还包括第二读数头支架730和光栅尺固定座740，第二读数头支架730设置于底座100，光栅尺固定座740设置于第一读数头支架630，直线栅尺读数头710设置于第二读数头支架730，直线光栅尺720设置于光栅尺固定座740。通过上述设置，直线光栅尺720与光栅尺固定座740跟随气浮转动模块200同步升降运动，直线光栅尺720与直线栅尺读数头710为气浮转动模块200升降运动提供位置反馈。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台包括底座、气浮转动模块、升降驱动模块及升降导向模块，其中：
所述气浮转动模块包括转台、旋转气浮轴承组件及旋转驱动件，所述转台可转动地安装于所述旋转气浮轴承组件，所述旋转气浮轴承组件可升降地安装于所述底座，所述旋转气浮轴承组件用于形成悬浮所述转台的气膜，所述旋转驱动件的输出端与所述转台连接，所述旋转驱动件用于驱动所述转台旋转；
所述旋转气浮轴承组件包括旋转气浮轴承套及设置于所述旋转气浮轴承套的多个第一节流器，所述第一节流器的出气口分布在所述旋转气浮轴承套的顶端，所述旋转气浮轴承套上开设有连通所述第一节流器的第一气腔，所述第一气腔用于通入压缩气体，所述转台包括轴体及与所述轴体连接的轴盖，所述轴体可转动地设置于所述旋转气浮轴承套内，所述轴盖盖设于所述旋转气浮轴承套的顶端；
所述旋转驱动件包括回转电机定子、回转电机转子及外转子，所述回转电机定子设置于所述旋转气浮轴承套内侧，所述回转电机转子设置于所述轴体的外侧，所述外转子设置于所述轴盖靠近所述旋转气浮轴承套的一侧且位于所述旋转气浮轴承套外侧；
所述升降驱动模块设置于所述底座，其输出端与所述旋转气浮轴承组件相连接，用于驱动所述旋转气浮轴承组件升降；
所述升降导向模块包括升降轴及升降气浮轴承组件，所述升降轴与所述旋转气浮轴承组件相连接，且所述升降轴可沿所述升降气浮轴承组件的轴向上下移动地安装于所述升降气浮轴承组件内，所述升降气浮轴承组件设置于所述底座，所述升降气浮轴承组件用于形成悬浮所述升降轴的气膜。
2.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述旋转气浮轴承套开设有第一安装孔，所述第一安装孔开口于所述旋转气浮轴承套顶端，所述第一安装孔用于安装所述第一节流器。
3.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述气浮转动模块还包括永磁铁，所述永磁铁设置于所述轴盖靠近所述旋转气浮轴承套的一侧。
4.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述回转电机定子与所述回转电机转子正对设置。
5.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述旋转气浮轴承组件还包括多个与所述第一气腔相连通第二节流器，所述第二节流器设置于所述旋转气浮轴承套，且所述第二节流器的出气口分布于所述旋转气浮轴承套的外表面。
6.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述升降驱动模块包括音圈电机组件，所述音圈电机组件包括音圈电机外壳及位于所述音圈电机外壳内的音圈电机磁缸及音圈电机线圈，所述音圈电机磁缸设置于所述音圈电机外壳内侧，所述音圈电机磁缸固定在所述底座上，所述音圈电机线圈安装于所述音圈电机磁缸上。
7.根据权利要求6所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述升降气浮轴承组件包括升降气浮轴承套及设置于所述升降气浮轴承套的多个第三节流器，所述第三节流器的出气口分布在所述升降气浮轴承套的内表面，所述升降气浮轴承套上开设有连通所述第三节流器的第二气腔，所述第二气腔用于通入压缩气体，所述升降轴可沿所述升降气浮轴承套的轴向上下移动地安装于所述升降气浮轴承套内。
8.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括重力平衡模块，所述重力平衡模块包括气缸套、活塞及第四节流器，所述气缸套设置于所述底座，所述活塞可上下移动地设置于所述气缸套内，所述活塞开设有用于通入压缩气体的活塞腔，所述活塞与所述旋转气浮轴承组件相连接，所述第四节流器安装于所述活塞且与所述活塞腔相连通，所述第四节流器的出气口分布在所述活塞的外表面。
9.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括第一反馈模块，所述第一反馈模块包括回转编码器码盘及回转编码器读数头，所述回转编码器读数头设置于所述旋转气浮轴承组件，所述回转编码器码盘设置于所述转台，所述回转编码器读数头与所述回转编码器码盘正对设置。
10.根据权利要求1所述的用于承载晶圆的回转升降复合气浮台，其特征在于，所述用于承载晶圆的回转升降复合气浮台还包括第二反馈模块，所述第二反馈模块包括直线栅尺读数头及直线光栅尺，所述直线光栅尺设置于所述旋转气浮轴承组件，所述直线栅尺读数头设置于所述底座。
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