[发明专利]一种音圈电机及平台装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种音圈电机及平台装置。

背景技术

在光刻机中，为了补偿长行程粗动台的控制精度，需要在粗动台之上加入超精密微动台，微动台的定位精度和定位速度一定程度上决定了光刻机的曝光精度和生产效率，因此微动台逐渐成为光刻机核心技术之一。而音圈电机因其结构简单、体积小、高响应速度、高精度等特点，被广泛应用在光刻机中的短行程微动单元中。

图7为常规平板型音圈电机的二维剖面示意图，平板音圈电机包括第一背铁1a和第二背铁1b、第一和第二磁铁阵列以及线圈5。其中，第一和第二背铁1a、1b一般由导磁性材料制成并为磁路提供路径；线圈5一般由铜线或铝线绕制；以及第一磁铁阵列包括第一主磁铁2a、第二主磁铁4a和第一H磁铁3，第二磁铁阵列包括第三主磁铁2b、第四主磁铁和4b和第二H磁铁6。如图1所示，第一和第三主磁铁2a、2b沿+Z方向充磁，第-H磁铁3沿+X轴方向充磁，第二H磁铁6沿-X方向充磁，第二和第四主磁铁4a、4b沿-Z轴方向充磁，因此，在第一磁铁阵列中，第一和第二主磁铁2a、4a与第一H磁铁3构成Halbach阵列，在第二磁铁阵列中，第三和第四主磁铁2b、4b与第二H磁铁6构成Halbach阵列，从而达到单边磁场增强的目的。基于安培力原理制造的平板型音圈电机具有结构简单、维护方便、可靠性高、能量转换效率高、具有固定行程和直接驱动特性以及平滑的力行程输出和线性控制的特点。然而，这种常规类型的平板音圈电机虽然技术相对成熟，应用范围较广但只能实现单自由度的运动。由于其自由度受到限制，在微动台上要实现一个平面上的运动至少需要两台平板型音圈电机。

图8示出了采用常规平板型音圈电机实现二自由度的平台装置的示意图。所述平台装置包括承载台(微动台)80、设置在承载台80上的X向微动电机81和Y向微动电机82，其中所述X向和Y向微动电机为常规平板型音圈电机，微动电机将线圈作为定子，采用动磁铁的工作模式。所述X向微动电机51提供X向出力，所述Y向微动电机52提供Y向出力，二者结合并且运用合理的控制策略实现XY平面的微动。而如果要达到多自由度，需要采用相应多个电机才能达到需求，因此，实现成本价高、占用空间大。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种音圈电机及平台装置，突破了一台音圈电机只能实现一个自由度运动的枷锁，从而能够节省制造成本和减少设备占用空间。

为了达到上述目的，在本申请的一个方面，提供一种音圈电机，所述音圈电机包括：

第一背铁和第二背铁，相对平行设置；

第一磁铁阵列和第二磁铁阵列，相对地固定在所述第一和第二背铁的内壁上；

第一线圈组和第二线圈组，位于所述第一和第二磁铁阵列之间并且层叠设置；

其中所述第一线圈组与所述第二线圈组相垂直，所述第一线圈组与所述第一磁铁阵列配合，在通电后所述第一线圈组提供第一方向控制力，使得所述音圈电机具有第一自由度；

所述第二线圈组与所述第二磁铁阵列配合，在通电后所述第一线圈组提供与第一方向垂直的第二方向的控制力，使得所述音圈电机具有第二自由度。

在一些实施例中，所述第一线圈组和所述第二线圈组作为所述音圈电机的动子，所述第一背铁和第一磁铁阵列以及所述第二背铁和第二磁铁阵列作为所述音圈电机的定子。

在一些实施例中，所述第一线圈组和所述第二线圈组作为所述音圈电机的定子，所述第一背铁和第一磁铁阵列以及所述第二背铁和第二磁铁阵列作为所述音圈电机的动子。

在一些实施例中，所述第一磁铁阵列沿第一方向按照Halbach阵列模式周期性交替分布，所述第二磁铁阵列沿第二方向按照Halbach阵列模式周期性交替分布。

在一些实施例中，所述第一线圈组包括沿第一方向并行排列的一个或多个线圈，所述第二线圈组包括沿第二方向并行排列的一个或多个线圈。

在一些实施例中，所述第一方向为Y向，所述第二方向为X向。

在一些实施例中，所述第一线圈组与所述第二线圈组都由铜线绕制而成。

在一些实施例中，所述第一磁铁阵列和所述第二磁铁阵列均由钕铁硼(NdFeB)材料制成。

在一些实施例中，所述第一和第二背板由钢制成。