[发明专利]二维长行程工作台运动系统

说明书

技术领域

本发明有关于一种工作台运动系统，特别是有关于一种二维长行程工作台运动系统。

背景技术

在半导体光刻设备中，硅片台和掩模台等精密工件台运动系统是极其重要的关键部件，其定位精度直接影响光刻设备的性能，其运行速度直接影响光刻设备的生产效率。工件台运动系统通常需要完成的主要功能有：物料传输、快速步进、匀速扫描等，同时要求在X向及Y向具有较高的运动定位精度。其机械结构也通常采用直线电机-气浮式结构。

直线电机-气浮式精密工件台运动系统典型的结构形式如下：承载台与X向长行程运动部件相连，可沿X方向运动。X向导轨挠性连接在两侧的Y向滑台上，Y向导轨为二维导轨，X、Y方向导轨呈“H”型布置。Y向滑台上设置有垂向气浮，并通过Y向导轨实现沿Y向运动时的气浮导向，此外，X向导轨一侧的Y向滑台通过采用具有Rz向柔性的柔性块以及X向气浮与侧向导轨面联接，另一侧的Y向滑台则通过缓冲块与该侧的侧向导轨面联接。

当Rz向的附加转矩引起粗动台转动时，粗动台的扭转将压迫柔性块一侧的气浮。由于柔性块的存在，大大降低了对侧向气浮轴承气浮刚度的要求，同时也降低了承载台沿Y向运动时，对左右两侧Y向驱动电机同步控制精度的要求。然而，基于该结构形式的工件台运动系统，结构较为复杂；柔性块设计、加工制造难度较大，同时也降低了系统结构刚度；Y向长行程运动导向采用二维导轨，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维长行程工作台运动系统，以改善现有技术的缺失。

为解决所述技术问题，本发明的技术方案是：

本发明提供一种二维长行程工作台运动系统，包括承载台、第一方向运动装置以及两个第二方向运动装置。第一方向运动装置包括第一方向导轨、第一方向滑台以及第一方向电机。第一方向滑台沿第一方向可滑动地设置于第一方向导轨，且第一方向滑台连接于承载台，第一方向电机连接于第一方向滑台。两个第二方向运动装置分别连接于第一方向运动装置的两侧。每一第二方向运动装置包括第二方向导轨、第二方向滑台以及二维电机。第二方向滑台沿第一方向与第二方向可滑动地悬浮于第二方向导轨的上方，第二方向滑台连接于第一方向导轨，第一方向垂直于第二方向。二维电机连接于第二方向滑台，驱动第二方向滑台以及第一方向运动装置沿第二方向作长行程运动的同时能够在第一方向作1～2mm的小行程运动。

在本发明的一实施例中，二维电机包括第一方向定子、第二方向定子、第一方向动子以及第二方向动子。第一方向定子设置于第二方向导轨。第二方向定子设置于第二方向导轨。第一方向动子设置于第二方向滑台并对应第一方向定子，第一方向动子与第一方向定子相互吸引。第二方向动子设置于第二方向滑台并对应第二方向定子，第二方向动子与第二方向定子相互吸引。

在本发明的一实施例中，第一方向定子与第二方向定子为线圈或磁铁，第一方向动子与第二方向动子对应为磁铁或线圈。

在本发明的一实施例中，第一方向定子在第一方向上的长度小于第二方向定子在第二方向上的长度。

在本发明的一实施例中，第一方向定子在第二方向上的长度等于第二方向定子在第二方向上的长度。

在本发明的一实施例中，每一第二方向运动装置还包括悬浮体，分别设置于第二方向滑台，悬浮体悬浮于第二方向导轨的上方。

在本发明的一实施例中，悬浮体为磁铁或空气轴承。

在本发明的一实施例中，每一第二方向运动装置还包括第一方向限位件，设置于第二方向导轨。

在本发明的一实施例中，每一第二方向运动装置还包括第一测量件，用以测量第二方向滑台沿第二方向的滑动行程。

在本发明的一实施例中，第一测量件为一维光栅尺。

在本发明的一实施例中，每一第二方向运动装置还包括第二测量件，用以测量第二方向滑台沿第一方向的滑动行程。

在本发明的一实施例中，第二测量件为一维光栅尺或霍尔传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果可以是：

在本发明提供的二维长行程工作台运动系统中，其第二方向长行程运动由两个二维电机同步等速驱动来实现，从而可提高承载台的运动定位精度，而且还省去了侧向气浮、侧向导轨以及柔性块，简化了机械结构，降低了成本。

为让本发明的所述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的二维长行程工作台运动系统的示意图；

图2为本发明一较佳实施例的二维长行程工作台运动系统的正视图；