[发明专利]一种位移装置

说明书

本发明公开一种位移装置，其具有：定子磁体阵列，其包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体在第一平面内周期性排列；以及动子，其至少包括由第一X线圈组成的第一X线圈阵列和由第一Y线圈组成的第一Y线圈阵列，所述第一X线圈阵列的主体部分配置在与所述第一平面大致平行的第一导体层内，所述第一Y线圈阵列的主体部分配置在与所述第一平面大致平行的第二导体层内，所述第一导体层和所述第二导体层沿与所述第一平面垂直的方向离开一定间距而配置，所述第一X线圈包括一对在第一方向上延伸的第一XX导体和一对在与所述第一方向大致垂直的第二方向上延伸的第一XY导体，所述第一方向和所述第二方向均与所述第一平面大致平行，所述第一X线圈中，一对所述第一XX导体中的至少一个配置在所述第二导体层中，一对所述第一XY导体均配置在所述第一导体层中。

技术领域

本发明涉及精密运动系统领域，尤其涉及一种位移装置。

背景技术

近年来，在光刻装置领域，在光刻机的工件台和掩模台中采用了一种被称作磁浮平面电机的能够多自由度驱动的位移装置，它基于洛伦兹力原理，将产生的电磁力直接施加到工件台上，从而能够提供多轴运动。这种磁浮平面电机一般包括磁体阵列和线圈绕组单元两大部分，该磁体阵列中的磁体阵列单元呈交替排列方式，非常便于拓展，有效解决了大行程设计上的技术瓶颈。另外，这种位移装置不但也可以实现六个自由度的运动，而且并可以节省中间传动环节，结构紧凑，整体刚度高，且具有可以直接驱动、无机械摩擦和无反冲等特点，利于实现更高的加速性能和定位精度，有利于提高运动台的运动效率，可以实现更高的定位精度与运动加速度。另外，通过磁浮技术，降低了对运动面型的约束，工作过程无接触磨损，非常适合微电子装备中需要大行程、真空、超洁净、超精密定位的需求。本发明可以应用于多种芯片制造装备中，例如光刻机中用于装载晶圆和实现其精密定位的运动台、光刻机中的掩模台、晶圆检测设备、晶圆切割设备，以及芯片封装设备中装载晶圆和实现其精密定位的运动台。本发明也可以用于光学、数控机床、生物医药制造等设备中精密运动台。

专利文献1公开了一种位移装置，包括在动子线圈阵列和定子磁体阵列，动子可以相对于定子做至少两个方向(X和Y)上的运动。但是，专利文献1中的每个线圈都是中空结构，线圈的排列方式没有相互填充中空的部分，从而降低了导体材料的空间占比，进而限制了电机力的提升。

专利文献1 US7372548

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种位移装置，其中，具有：定子磁体阵列，其包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体在第一平面内周期性排列；以及动子，其至少包括由第一X线圈组成的第一X线圈阵列和由第一Y线圈组成的第一Y线圈阵列，所述第一X线圈阵列的主体部分配置在与所述第一平面大致平行的第一导体层内，所述第一Y线圈阵列的主体部分配置在与所述第一平面大致平行的第二导体层内，所述第一导体层和所述第二导体层沿与所述第一平面垂直的方向离开一定间距而配置，所述第一X线圈包括一对在第一方向上延伸的第一XX导体和一对在与所述第一方向大致垂直的第二方向上延伸的第一XY导体，所述第一方向和所述第二方向均与所述第一平面大致平行，所述第一方向和所述第二方向大致垂直，所述第一X线圈中，一对所述第一XX导体中的至少一个配置在所述第二导体层中，一对所述第一XY导体均配置在所述第一导体层中。本发明的位移装置中，优选为，所述第一Y线圈包括一对在所述第一方向上延伸的第一YX导体和一对在所述第二方向上延伸的第一YY导体，所述第一Y线圈中，一对所述第一YY导体中的至少一个配置在所述第一导体层中，一对所述第一YX导体均配置在所述第二导体层中。