CN216354150U - 运动载台系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种运动载台系统。本实用新型中，运动载台系统包括：基座；活动座包括：第一座本体、环设在第一座本体外的第二座本体；垂向驱动组件，垂向驱动组件包括：环绕固定在基座上的垂向定子、环设在第二座本体上的垂向动子，且垂向动子与垂向定子彼此套设；其中，所述垂向动子和所述垂向定子中有一个为线圈，另一个为磁钢；所述线圈为环状一体结构，磁钢为包括多个子磁钢的分体式结构，所述多个子磁钢环绕所述线圈的轴线环设；相邻两个子磁钢之间的夹角之和α，0°≤α≤60°。与现有技术相比，使得运动载台系统结构紧凑，尺寸较小，且更为可靠，运动精度更高。

Description

运动载台系统

技术领域

本实用新型涉及集成电路装备制造领域，特别涉及一种运动载台系统。

背景技术

在半导体硅片膜厚的检测领域，要求工件台可以和硅片传输系统完成硅片的交接，同时需要承载着12英寸或者8英寸的硅片完成垂向运动和360°的旋转运动，因此，应用于膜厚检测领域的运动装置一般包括XY运动台和设置于XY运动台上的微动台。

微动台为运动装置的核心部件，其一般能够提供绕Z方向的转动运动和沿Z方向的垂向运动。随着对产率要求和膜厚检测精度要求的不断提高，对运动装置的运行速度、加速度及性能要求也随之提高，这就要求运动装置更加轻量化及扁平化，以及具备更好的运动精度。

为实现硅片的交接，现有的部分微动台的中部设置有能够实现硅片交接的交接机构。现有技术提供了一种微动台，其包括垂向基座、转动设置于垂向基座上方的Rz转台，垂向基座和Rz转台均为中空结构，其中心设置有用于交接硅片的交接机构。垂向基座的外侧环绕其周向间隔设置有三组垂向驱动装置和三组重力补偿装置，垂向驱动装置采用音圈电机直驱，其音圈电机的动子与垂向基座连接，每组重力补偿装置均设置在相邻两组垂向驱动装置之间，降低音圈电机的负载。

现有技术提供的微动台，能够实现微动台沿绕垂向的转动和沿垂向的平移运动，但由于采用了三组垂向驱动装置，在控制所有垂向驱动装置运动时，很难做到各组运动参数完全一致，且三组垂向驱动装置的物理结构也不可能做到一模一样，比如三组垂向驱动电机的线圈本身，电阻率等就无法做到完全一致，因此会产生三个垂向驱动装置相互之间别劲的问题，从而影响整个装置的可靠性、垂向驱动装置的寿命及垂向运动精度等。且采用多个垂向驱动装置，还会造成整个微动台结构不紧凑，尺寸较大的问题。而且，因为垂向驱动装置和重力补偿装置是相互独立的，这样的设计也造成了微动台的结构不紧凑，尺寸较大的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种运动载台系统，使得运动载台系统结构紧凑，尺寸较小，且更为可靠，运动精度更高。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种运动载台系统，包括：

基座；

活动座，可活动地设置在所述基座上，包括：第一座本体、环设在所述第一座本体外的第二座本体，所述第一座本体与所述第二座本体转动连接；

垂向驱动组件，用于驱动所述第二座本体带动第一座本体相对于所述基座做垂向运动；所述垂向驱动组件包括：环绕固定在所述基座上的垂向定子、环设在所述第二座本体上的垂向动子，且所述垂向动子与所述垂向定子彼此套设；其中，所述垂向动子和所述垂向定子中有一个为线圈，另一个为磁钢；所述线圈为环状一体结构，磁钢为包括多个子磁钢的分体式结构，所述多个子磁钢环绕所述线圈的轴线环设；相邻两个所述子磁钢之间的夹角之和α，0°≤α≤60°；以及

转动驱动组件，包括：固定于所述第二座本体的转动定子、固定于所述第一座本体的转动动子，且所述转动定子与所述转动动子彼此套设。

在一实施例中，预设所述活动座垂向运动的最大加速度为a，实现垂向最大加速度所需的垂向推力为F2，F2＝m*a，m为所述垂向动子的质量；

其中，(360°-α)/360°*F1≥F2*k，其中，k为安全余量系数，k>1；F1为所述垂向定子和所述垂向动子均为环状一体结构时垂向驱动组件的推力，所述分体式结构为环状一体结构的磁钢径向切割成多个独立部后去除部分所述独立部后形成。

在一实施例中，所述垂向定子环设在所述垂向动子外周。

在一实施例中，所述第二座本体的外周具有径向延伸的凸缘部；所述凸缘部位于所述垂向动子的上方。

在一实施例中，所述凸缘部径向延伸超出所述垂向定子。

在一实施例中，所述凸缘部上开设有用于所述垂向定子贯穿的通孔。

在一实施例中，所述凸缘部开设有开口向下的避空槽，且所述垂向定子可操作地嵌入至所述避空槽中。

在一实施例中，所述线圈为径向盘绕式结构。

在一实施例中，所述运动载台系统还包括工件交接模块；所述第一座本体内具有朝上开口的放置腔；所述工件交接模块设置于所述放置腔内。

在一实施例中，所述基座上设置有与所述垂向动子、垂向定子同轴设置的管线旋转解耦装置。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1、垂向动子和垂向定子中一个为环状一体件的线圈，另一个为包括多个子磁钢的分体式结构磁钢，垂向动子和垂向定子配合形成一个垂向驱动组件，可驱动活动座垂向运动，实现通过一个垂向驱动组件驱动活动座垂向运动，单独的垂向驱动组件驱动不会出现多个驱动组件相互之间的别劲问题，让活动座垂向运动的更为稳定，且运动精度更高。

2、且通过多个子磁钢的分体式结构，可让两个子磁钢之间具有避让空间放置其他部件或进行线管布局，让运动载台系统结构布局更为缜密合理。且对两邻两个子磁钢的夹角之和进行限定，使其不超过60度，保证了分体式磁钢的出力能够达到正常工作要求。

3、同时，第一座本体上可具有空间开设放置腔放置管线或其他配置部件，让运动载台系统的结构布局更为合理可靠。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施例中运动载台系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型一实施例中运动载台系统的轴测图；

图3是根据本实用新型一实施例中垂向定子的横截面示意图；

其中，100、运动载台系统；1、基座；10、支架；2、活动座；21、第一座本体；22、第二座本体；221、凸缘部；20、放置腔；3、垂向驱动组件；31、垂向定子；311、子单元；32、垂向动子；4、转动驱动组件；41、转动定子；42、转动动子；51、垂向导向定子；52、垂向导向动子；60、载台；7、旋转导向装置；220、通孔；8、工件交接模块；91、外压环；92、内压环；6、磁性件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本实用新型的实施例。如图1和图2所示，运动载台系统100包括：基座1、活动座2和垂向驱动组件3。活动座2可活动地设置在基座1上，包括：第一座本体21、环设在第一座本体21外的第二座本体22，第一座本体21与第二座本体22转动连接；且第一座本体21内具有朝上开口的放置腔20。载台60与第一座本体21固定，放置腔20中可放置工件交接模块8，用于贯穿载台60承接放置到载台60上的工件，便于工件的取放，该工件可为硅片或其他芯片等。工件交接模块8可为气足或其他可支撑起工件的装置。在基座1上可安装管线旋转解耦装置(图中未示出)，管线旋转解耦装置对应放置腔20设置，在第一座本体21相对于第二座本体22转动时，管线旋转解耦装置让运动载台系统的各线路不会缠绕，方便为运动载台系统100的放置腔20的器件供气和供电，管线旋转解耦装置优选为导电滑环，该导电滑环可带气路，可不带气路，特别适用于第一座本体21的旋转角度较大的情况。可理解的，运动载台系统100可包括工件交接模块8，也可不包括工件交接模块8。同样的，运动载台60系统100可包括管线旋转解耦装置，也可不包括管线旋转解耦装置，根据系统的实际需要设置。

如图1和图2所示，垂向驱动组件3用于驱动第二座本体22带动第一座本体21相对于基座1做垂向运动。垂向驱动组件3包括：环绕固定在基座1上的垂向定子31、环设在第二座本体22上的垂向动子32，且垂向动子32与垂向定子31彼此套设。其中，垂向动子和垂向定子中有一个为线圈，另一个为磁钢；线圈为环状一体结构，磁钢为包括多个子磁钢311的分体式结构，多个子磁钢311环绕线圈的轴线环设。多个子磁钢311可均匀分布，也可以不均匀分布。均匀分布的话，出力会更均匀稳定。

磁钢为分体式结构，可以让两个子磁钢之间具有避让空间放置其他部件或进行线管布局，让运动载台系统结构布局更为缜密合理。

但磁钢分体式结构的出力是小于磁钢一体式结构的出力的，如果任意分体的话，其出力可能达不到工作要求，故需要对相邻两个子磁钢311之间的夹角之和α进行限定，本实施例中，0°≤α≤60°。

参见图3，对“相邻两个子磁钢之间的夹角”进行解释，如下：

取磁钢的一个垂直于线圈轴线的截面，该截面与轴线的交点为O，该截面上相邻两个子磁钢的距离最近的两个邻边分别到O的延长线之间的夹角即为相邻两个子磁钢311之间的夹角。

本实施例中，磁钢包括三个子磁钢311，故存在三个夹角α1，α2，α3；三个夹角之和不大于60度。

可理解的，在其他实施例中，也可以是垂向动子32为多个子单元311的分体式结构，即多个子磁钢，垂向定子31为环状一体件即线圈。转动驱动组件4包括：固定于第二座本体22的转动定子41、固定于第一座本体21的转动动子42，且转动定子41与转动动子42彼此套设。载台60与第一座本体21固定，转动动子42转动带动第一座本体21转动，实现载台60旋转，垂向动子32驱动第二座本体22垂向运动，第二座本体22连接第一座本体21携带载台60垂向运动，实现驱动载台60垂向运动。且为了载台60更稳定的被驱动，垂向动子32、垂向定子31、载台60可为同轴设置。

通过上述内容不难发现，垂向动子32和垂向定子31中一个为环状一体件，另一个为包括多个子单元311的分体式结构，垂向动子32和垂向定子31配合形成一个垂向驱动组件3，可驱动活动座2垂向运动，实现通过一个垂向驱动组件3驱动活动座2垂向运动，单独的垂向驱动组件3驱动不会出现多个驱动组件相互之间的别劲问题，让活动座2垂向运动的更为稳定，且运动精度更高。且通过多个子单元311的分体式结构，可让两个子单元311之间具有避让空间放置其他部件或进行线管布局，让运动载台系统100结构布局更为缜密合理。另外，转动定子41与第二座本体22的固定，转动动子42与第一座本体21的固定，实现转动驱动组件4可驱动第一座本体21相对于第二座本体22旋转，不会被垂向驱动组件3干扰，各部件之间配置合理，结构紧凑，让设备尺寸减小。同时，第一座本体21上可具有空间开设放置腔20放置管线或其他配置部件，让运动载台系统100的结构布局更为合理可靠。

下面对本实施例的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

进一步的，如图1和图2所示，预设活动座2垂向运动的最大加速度为a，实现垂向最大加速度所需的垂向推力为F2，F2＝m*a，m为垂向动子32的质量。其中，(360°-α)/360°*F1≥F2*k，其中k为安全余量系数，k>1；F1为垂向定子31和垂向动子32均为环状一体结构时垂向驱动组件3的推力，分体式结构为环状一体结构的磁钢径向切割成多个独立部后去除部分独立部后形成。本实施例中，k的取值范围为1.3-1.5，这里仅为举例，不对k的取值范围做出具体限定。

本实施例中，磁钢包括三个子磁钢，可认为其对应的分体式结构为环状一体结构的磁钢径向切割成6个独立部后，去掉了其中三个独立部后形成的。

需要说明的是，每个子磁钢可以为单个的磁钢单元，也可以是多个磁钢单元拼接而成；本实施中，每个子磁钢又是由三个磁钢单元拼接而成的。

进一步的，如图1和图2所示，垂向定子31环设在垂向动子32外周。基座1具有垂向延伸的支架10，支架10为筒状结构，垂向定子31环设在支架10的内表面上。

进一步的，如图1和图2所示，第二座本体22的外周具有径向延伸的凸缘部221，凸缘部221位于垂向动子32的上方。从而垂向动子32被覆盖住，不会暴露在外。

另外，如图1和图2所示，凸缘部221径向延伸超出垂向定子31。从而垂向定子31的周边被覆盖住。不会暴露在外，整体结构更好缜密。

更值得一提的是，如图1和图2所示，凸缘部221上开设有用于垂向定子31贯穿的通孔220。在活动座2垂向运动时，垂向定子31可贯穿通孔220，不会限制活动座2的运动行程，垂向定子31与活动座2之间也不会形成干扰，让活动座2运动更为顺畅。

可理解的，在其他实施例中，活动座2垂向运动行程中，垂向定子31会占用活动座2的部分厚度，此时可按照垂向定子31需要占用的活动座2的厚度，在凸缘部221开设有开口向下的避空槽，且垂向定子31可操作地嵌入至避空槽中。当然，如果活动座2与垂向定子31之间的距离足够大，垂向定子31与活动座2之间不会形成任何干扰，凸缘部221也可即不开设通孔也不开设避空槽。

另外，如图1和图2所示，底座1上固定有垂向导向定子51，第二座本体22上连接有垂向导向动子52，且垂向导向动子52与垂向导向定子51滑动设置。其中导向定子可为垂向延伸的立柱，导向动子为套设在立柱外的套筒，在第二座本体22垂向运动时，套筒沿立柱的延伸方向滑动，实现对第二座本体22的导向。

更值得一提的是，线圈为径向盘绕式结构。在本实施例中，运动载台系统还包括磁性件6。线圈作为垂向动子32设置在第二座本体22上，磁钢作为垂向定子31固定在支架10上，第二座本体22具有向基座1方向延伸的支撑部，磁性件6固定在该支撑部上，线圈盘绕在磁性件和该支撑部的外表面，与垂向定子31相对设置。磁性件6与磁钢相配合形成重力补偿装置。磁性件6与磁钢相互作用补偿运动载台系统100的重力。

优选的，管线旋转解耦装置(图中未示出)与所述垂向动子32、垂向定子31同轴设置。

如图1、图2所示，为了让第二座本体22与第一座本体21之间转动的更为顺畅且不会偏移，第一座本体21和第二座本体22通过旋转导向装置7相连，旋转导向装置7优选为交叉滚子轴承。旋转导向装置7也可设置两组，优选为角接触球轴承。且通过内压环92固定在第一座本体21上压持旋转导向装置7的内圈，外压环91固定在第二座本体22上压持旋转导向装置7的外圈。载台60固定在内压环92上，第一座本体21转动带动内压环92和载台60一起转动。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种运动载台系统，其特征在于，包括：

基座；

活动座，可活动地设置在所述基座上，包括：第一座本体、环设在所述第一座本体外的第二座本体，所述第一座本体与所述第二座本体转动连接；垂向驱动组件，用于驱动所述第二座本体带动第一座本体相对于所述基座做垂向运动；所述垂向驱动组件包括：环绕固定在所述基座上的垂向定子、环设在所述第二座本体上的垂向动子，且所述垂向动子与所述垂向定子彼此套设；

其中，所述垂向动子和所述垂向定子中有一个为线圈，另一个为磁钢；所述线圈为环状一体结构，磁钢为包括多个子磁钢的分体式结构，所述多个子磁钢环绕所述线圈的轴线环设；相邻两个所述子磁钢之间的夹角之和α，0°≤α≤60°。

2.根据权利要求1所述的运动载台系统，其特征在于，预设所述活动座垂向运动的最大加速度为a，实现垂向最大加速度所需的垂向推力为F2，F2＝m*a，m为所述垂向动子的质量；

其中，(360°-α)/360°*F1≥F2*k，其中，k为安全余量系数，k>1；F1为所述垂向定子和所述垂向动子均为环状一体结构时垂向驱动组件的推力，所述分体式结构为环状一体结构的磁钢径向切割成多个独立部后去除部分所述独立部后形成。

3.根据权利要求1所述的运动载台系统，其特征在于，所述垂向定子环设在所述垂向动子外周。

4.根据权利要求3所述的运动载台系统，其特征在于，所述第二座本体的外周具有径向延伸的凸缘部；所述凸缘部位于所述垂向动子的上方。

5.根据权利要求4所述的运动载台系统，其特征在于，所述凸缘部径向延伸超出所述垂向定子。

6.根据权利要求4所述的运动载台系统，其特征在于，所述凸缘部上开设有用于所述垂向定子贯穿的通孔。

7.根据权利要求4所述的运动载台系统，其特征在于，所述凸缘部开设有开口向下的避空槽，且所述垂向定子可操作地嵌入至所述避空槽中。

8.根据权利要求1所述的运动载台系统，其特征在于，所述线圈为径向盘绕式结构。

9.根据权利要求1所述的运动载台系统，其特征在于，所述运动载台系统还包括工件交接模块；所述第一座本体内具有朝上开口的放置腔；所述工件交接模块设置于所述放置腔内。

10.根据权利要求1所述的运动载台系统，其特征在于，所述基座上设置有与所述垂向动子、垂向定子同轴设置的管线旋转解耦装置。

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