[发明专利]磁浮装置和微动台

说明书

本发明公开了一种磁浮装置，包括：内基磁体、第一端部磁钢、第二端部磁钢、内磁环磁钢阵列和线圈阵列，内基磁体沿轴向延伸；第一端部磁钢和第二端部磁钢分别位于内基磁体的两个轴向端并沿轴向延伸，且第一端部磁钢和第二端部磁钢的外径分别沿远离内基磁体的两个轴向端方向逐渐增大；内磁环磁钢阵列包括沿轴依次排列的至少一个内磁钢，内磁钢呈圆筒状，且每个内磁钢与内基磁体同轴设置，内磁环磁钢阵列位于内基磁体外且与内基磁体径向间隔开；线圈阵列包括多个线圈，多个线圈沿周向排列且沿周向间隔开，线圈阵列位于内磁环磁钢阵列外、与内磁环磁钢阵列径向间隔开；其中内基磁体、第一端部磁钢、第二端部磁钢以及线圈阵列相对固定。

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造领域，更具体地涉及一种磁浮装置以及包括该装置的微动台。

背景技术

在半导体制造或者检测领域，需要工件台具有硅片的精密定位功能，而工件台中的核心执行机构是微动台，其可实现硅片的Z、Rx和Ry垂向三轴的精密定位。通常，垂向三轴微动台采用三点执行器布局，为确保垂向性能，可采用柔性机构(例如弹性片等)作为微动台的运动解耦和导向，在实践中，在小行程范围内，柔性机构的弹性刚度为恒定值，其作用在垂向执行器上的反力是随垂向位移线性变化的，但随着工件台行程的增大，柔性机构刚度不再是恒定值。

因此，微动台执行器的输出力需随垂向行程调整，以补偿掉柔性结构的变刚度。通常，微动台垂向执行器通常是采用零刚度重力补偿装置与音圈电机的组合方案，零刚度重力补偿装置用于补偿微动台中载台装置的重力，载台装置用于放置硅片，并带动硅片移动，音圈电机提供柔性机构的弹力和载台装置垂向运动所需的推拉力，由于在不同垂向行程范围内，柔性机构的刚度存在线性区域和非线性区域，所以单纯控制音圈电机的推拉力很难完全补偿掉柔性机构的弹力和垂向运动的推拉力，而且在高加速度工况下，音圈电机的出力较大、温升较高，难以满足微动台的高运动性能要求。

在现有技术中，一般会采用气浮重力补偿装置，可通过比例阀来实时调节压缩气体的压力可实现恒刚度的重力补偿，但气浮重力补偿装置结构非常复杂，且气动的控制存在滞后性，对提高垂向性能有影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁浮装置和微动台，本发明中的磁浮装置结构和控制均简单，并且结构紧凑，同时能够满足工件台的高运动性能要求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种磁浮装置，包括：

内基磁体，所述内基磁体沿轴向延伸；

第一端部磁钢和第二端部磁钢，所述第一端部磁钢和所述第二端部磁钢分别位于所述内基磁体的两个轴向端并沿轴向延伸，且所述第一端部磁钢和所述第二端部磁钢的外径分别沿远离所述内基磁体的所述两个轴向端方向逐渐增大；

内磁环磁钢阵列，所述内磁环磁钢阵列包括沿轴依次排列的至少一个内磁钢，所述内磁钢呈圆筒状，且每个所述内磁钢与所述内基磁体同轴设置，所述内磁环磁钢阵列位于所述内基磁体外且与所述内基磁体径向间隔开；以及

线圈阵列，所述线圈阵列包括至少一个子线圈阵列，每个所述子线圈阵列包括多个线圈，每个所述子线圈阵列中的多个所述线圈沿周向排列且沿周向彼此间隔开，所述线圈阵列位于所述内磁环磁钢阵列外、与所述内磁环磁钢阵列径向间隔开；

其中所述内基磁体、所述第一端部磁钢、所述第二端部磁钢以及所述线圈阵列相对于彼此固定。

在一实施例中，还包括外磁环磁钢阵列，所述外磁环磁钢阵列包括沿轴依次排列的至少一个外磁钢，所述外磁钢呈圆筒状，且每个所述外磁钢与所述内基磁体同轴设置，所述外磁环磁钢阵列位于所述线圈阵列外且与所述线圈阵列径向间隔开。

在一实施例中，所述内基磁体的充磁方向为轴向，所述第一端部磁钢和所述第二端部磁钢的充磁方向为从所述内基磁体沿轴向向内或向外，所述内磁钢和所述外磁钢的充磁方向为径向方向。