[发明专利]一种具有永磁重力支撑结构的微动台

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁重力支撑结构的微动台，特别是集成电路加工及检测装备用的超精密工作台，属于超精密加工及测量领域。

背景技术

在很多工业设备中，需要驱动工件或工件台进行多自由度运动，并对其进行精确定位，例如光刻机中的工件台、掩模台等设备。为实现多自由度运动及其精确定位，如果直接使用驱动电机来提供支承，就会使得驱动电机负载增加，造成电机发热增大。在很多超精密工作台中，电机发热过大，就会影响环境温度，造成非接触式测量误差，最终影响定位精度。采用永磁非接触式的重力补偿结构具有结构简单、零部件表面无需精密加工、适用于真空环境中应用等优点。对于非接触式永磁重力支撑结构，需要固定部分和支承部分之间沿轴线方向具有较小的刚度和较大的承载力。

Sven Antoin Johan Hol在专利《Lithographic apparatus,magnetic support for use therein,device manufacturing method,and device manufactured thereby》（US 6831285 B2 Dec.2004）提出了一种永磁预载重力支撑结构，但该结构复杂，且加工和装配工艺难度高。随着光刻机技术的发展，硅片台可以更轻，其负载要求也随之降低，但是，随着磁浮工件台的发展和使用，且磁浮工件台大行程运动台含有大的halbach磁钢阵列，产生强磁场，会对工作状态的微动台动子的重力平衡效果产生较大的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有永磁重力支撑结构的微动台，使其动子与定子之间沿轴线方向的刚度接近为零，并具有较大的承载力，同时结构简单，便于加工和维护。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一种技术方案是：一种具有永磁重力支撑结构的微动台，微动台包括微动台定子和微动台动子，其特征在于：该微动台还包括至少三个永磁重力支撑单元，所述的至少三个永磁重力支撑单元绕微动台的Z轴均布在微动台边缘；每个永磁重力支撑单元含有固定部分和支撑部分，所述的固定部分为一个空心圆柱永磁体和一个磁钢芯轴，空心圆柱永磁体粘接在磁钢芯轴上，所述空心圆柱永磁体的充磁方向沿圆柱轴向方向，下底面为S极，上底面为N极；所述支承部分由一个内圆环永磁体、一个外圆环永磁体和一个磁钢骨架组成，所述的两个圆环永磁体同轴粘接在磁钢骨架上，两个圆环永磁体的充磁方向沿半径并指向圆心方向；所述的固定部分的空心圆柱永磁体与内圆环永磁体和外圆环永磁体同轴布置，并位于所述的两个圆环永磁体上方；每一个永磁重力支撑单元的固定部分的空心圆柱永磁体通过磁钢芯轴连接在微动台定子上，该永磁重力支撑单元的支撑部分的内圆环永磁体和外圆环永磁体通过磁钢骨架连接在微动台动子上。

本发明的第二种技术方案是：一种具有永磁重力支撑结构的微动台，微动台包括微动台定子和微动台动子，其特征在于：该微动台还包括至少三个永磁重力支撑单元，所述的至少三个永磁重力支撑单元绕微动台的Z轴均布在微动台边缘；每个永磁重力支撑单元含有固定部分和支撑部分，所述的固定部分为一个空心圆柱永磁体和一个磁钢芯轴，空心圆柱永磁体粘接在磁钢芯轴上，所述空心圆柱永磁体的充磁方向沿圆柱轴向方向，下底面为S极，上底面为N极；所述支承部分由一个内圆环永磁体、一个外圆环永磁体和一个磁钢骨架5组成，所述的两个圆环永磁体同轴粘接在磁钢骨架上，两个圆环永磁体的充磁方向沿半径并指向圆心方向；所述的固定部分的空心圆柱永磁体与内圆环永磁体和外圆环永磁体同轴布置，并位于所述的两个圆环永磁体下方；每一个永磁重力支撑单元的固定部分的空心圆柱永磁体通过磁钢芯轴4连接在微动台定子上，该永磁重力支撑单元的支撑部分的内圆环永磁体和外圆环永磁体通过磁钢骨架连接在微动台动子上。