【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求在2013年8月6日提交的美国申请第61/862520号和在2014年6月6日提交的美国申请第62/008519号的优先权的权益。这两件优先权申请在此通过引用的方式并入本文。
本专利技术涉及移位装置、其运动驱动以及其运动的测量(例如，检测和/或估计)。特定的非限制性实施例提供在半导体制造工业和通用自动化行业中使用的移位装置以及用于检测和/或估计它们的相关联运动的方法和设备。
技术介绍
运动平台(XY台及旋转台)在各种制造、产品检查及组装过程中被广泛使用。当前使用的常见解决方案经由连接轴承通过将两个线性平台(即，平台X及平台Y)堆叠在一起而实现XY(即，平面的)运动。更为理想的解决方案包括具有能够进行XY(即，平面的)运动的单个可移动平台，由此消除附加轴承。也可希望该可移动平台能够提供至少一些Z(平面外)运动。已尝试使用载流线圈与永磁体之间的相互作用来设计此类移位装置。这方面的努力的实例包括如下专利：美国专利第6,003,230号；美国专利第6,097,114号；美国专利第6,208,045号；美国专利第6,441,514号；美国专利第6,847,134号；美国专利第6,987,335号；美国专利第7,436,135号；美国专利第7,948,122号；美国专利申请公开第2008/0203828号；W.J.Kim及D.L.Trumper的High-precisionmagneticlevitation...
【技术保护点】
一种用于估计可移动平台的位置的设备，所述设备包括：定子，所述定子包括相对于彼此布置以提供多个定子Y定向传感器列和多个定子X定向传感器行的传感器阵列；每个定子Y定向传感器列包括在定子Y方向上彼此大致对齐的多个传感器和每个定子Y定向传感器列中的在所述定子Y方向上彼此分开节距Py的至少一对传感器；以及每个定子X定向传感器行包括在定子X方向上彼此大致对齐的多个传感器，所述定子X方向与所述定子Y方向不平行，并且每个定子X定向传感器行中的至少一对传感器在所述定子X方向上彼此分开节距Px；包括第一Y磁体阵列的可移动平台，所述第一Y磁体阵列包括在平台Y方向上大致线性伸长的多个第一磁化段，每个第一磁化段具有平台Y方向长度Lyy和大致正交于所述平台Y方向的磁化方向，所述多个第一磁化段的所述磁化方向表现出在所述第一Y磁体阵列的平台X方向宽度Wyx上的第一磁性空间周期λx；控制器，所述控制器被连接以基于来自每个所述传感器的输出接收信息并且所述控制器被配置成使用所述信息来确定所述可移动平台的定子X方向位置；其中所述节距Px大致符合其中n和N是整数而不是整数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.06 US 61/862,520;2014.06.06 US 61/008,5191.一种用于估计可移动平台的位置的设备，所述设备包括：
定子，所述定子包括相对于彼此布置以提供多个定子Y定向传感器列和多个定子X定向
传感器行的传感器阵列；
每个定子Y定向传感器列包括在定子Y方向上彼此大致对齐的多个传感器和每个定子Y
定向传感器列中的在所述定子Y方向上彼此分开节距Py的至少一对传感器；以及
每个定子X定向传感器行包括在定子X方向上彼此大致对齐的多个传感器，所述定子X
方向与所述定子Y方向不平行，并且每个定子X定向传感器行中的至少一对传感器在所述定
子X方向上彼此分开节距Px；
包括第一Y磁体阵列的可移动平台，所述第一Y磁体阵列包括在平台Y方向上大致线性
伸长的多个第一磁化段，每个第一磁化段具有平台Y方向长度Lyy和大致正交于所述平台Y方
向的磁化方向，所述多个第一磁化段的所述磁化方向表现出在所述第一Y磁体阵列的平台X
方向宽度Wyx上的第一磁性空间周期λx；
控制器，所述控制器被连接以基于来自每个所述传感器的输出接收信息并且所述控制
器被配置成使用所述信息来确定所述可移动平台的定子X方向位置；
其中所述节距Px大致符合其中n和N是整数而不是整数。
2.根据权利要求1或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中每个第一磁化段的
所述平台Y方向长度Lyy大致符合Lyy＝NyyPy，其中Nyy是正整数。
3.根据权利要求1到2中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述定
子X方向正交于所述定子Y方向。
4.根据权利要求1到3中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述多
个定子Y定向传感器列包括第一定子Y定向传感器列和第二定子Y定向传感器列，所述第一
定子Y定向传感器列与所述第二定子Y定向传感器列在所述定子X方向上分开g1/4λx的距
离，其中g是大于零的奇数。
5.根据权利要求4或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述控制器被配置
成基于所述第一定子Y定向传感器列的所述输出的第一和值并且基于所述第二定子Y定向
传感器列的所述输出的第二和值来确定所述可移动平台的所述定子X方向位置。
6.根据权利要求1到5中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述控
制器被配置成基于多个和值确定所述可移动平台的所述定子X方向位置，每个和值包括来
自于对应的定子Y定向传感器列的所述输出的和值。
7.根据权利要求1到6中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述控
制器被配置成基于多个平均值确定所述可移动平台的所述定子X方向位置，每个平均值包
括来自于对应的定子Y定向传感器列的所述输出的平均值。
8.根据权利要求1到7中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，所述控制器
被配置成基于多个同步和值确定所述可移动平台的所述定子X方向位置，每个同步和值包
括同步列值的和值，每个同步列值基于来自于对应的同步定子Y定向传感器列的所述输出
的和值或平均值，其中每个对应的同步定子Y定向传感器列与其他对应的同步定子Y定向传
感器列分开定子X定向间隔Νxλx，其中Nx是正整数。
9.根据权利要求1到8中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，所述控制器
被配置成基于多个同步平均值确定所述可移动平台的所述定子X方向位置，每个同步平均
值包括同步列值的平均值，每个同步列值基于来自于对应的同步定子Y定向传感器列的所
述输出的和值或平均值，其中每个对应的同步定子Y定向传感器列与其他对应的同步定子Y
定向传感器列分开定子X定向间隔Νxλx，其中Nx是正整数。
10.根据权利要求8或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述多个同步和值
包括第一同步和值A和第二同步和值B，用于产生所述第一同步和值A的每个对应的同步定
子Y定向传感器列与用于产生所述第二同步和值B的每个对应的同步定子Y定向传感器列分
开定子X定向间隔其中s是整数，并且所述控制器被配置成基于所述第一同步和
值A和所述第二同步和值B确定所述可移动平台x的所述定子X方向位置。
11.根据权利要求8或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述多个同步和值
包括第一同步和值A、第二同步和值B、第三同步和值A'和第四同步和值B'，用于产生所述第
一同步和值A的每个对应的同步定子Y定向传感器列与用于产生所述第二同步和值B的每个
对应的同步定子Y定向传感器列分开定子X定向间隔其中s是整数，并且与用于产
生所述第三同步和值A'的每个对应的同步定子Y定向传感器列分开定子X定向间隔
其中p是整数，并且与用于产生所述第四同步和值B'的每个对应的同步定子Y定
向传感器列分开定子X定向间隔其中r是整数，并且所述控制器被配置成基于所
述第一同步和值A、所述第二同步和值B、所述第三同步和值A'和所述第四同步和值B'确定
所述可移动平台x的所述定子X方向位置。
12.根据权利要求1到11中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述
控制器被配置成使用所述信息确定所述可移动平台的定子Z位置，其中定子Z方向大致正交
于所述定子Y方向和定子X方向这两者。
13.根据权利要求10或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述控制器被配
置成确定所述可移动平台的定子Z方向位置，其中定子Z方向大致正交于所述定子Y方向和
定子X方向两者，并且其中所述控制器被配置成根据下列公式来确定所述定子Z方向位置z，
z=λ2πln(Co(B)2+(A)2)]]>其中C0是可配置的常数。
14.根据权利要求11或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述控制器被配
置成确定所述可移动平台的定子Z方向位置，其中定子Z方向大致正交于所述定子Y方向和
定子X方向两者，并且其中所述控制器被配置成根据下列公式来确定所述定子Z方向位置z，
z=λ2πln(Co(B-B′)2+(A-A′)2)]]>其中C0是可配置的常数。
15.根据权利要求1到14中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中以网
格图案布置所述传感器阵列，其中每个定子Y定向传感器列沿着以所述定子Y方向定向的对
应定子Y线对齐，每个定子X定向传感器行沿着以所述定子X方向定向的对应定子X线对齐，
所述定子X和定子Y方向彼此大致正交，并且一个传感器位于每个定子Y线与每个定子X线的
交叉点处。
16.根据权利要求1到14中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中使来
自于每个定子Y定向传感器列中的所述多个传感器之中的相邻传感器沿着定子X方向彼此
偏移某个偏移量2SX，其中所述偏移量2SX是基于所述第一磁性空间周期λX。
17.根据权利要求16或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中Sx大致符合Sx＝
λx/(4*K)，其中K是大于或等于3的正整数。
18.根据权利要求1到17中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中每个
传感器包括多个子单元，每个子单元对沿着一个或多个不平行方向的磁场通量密度敏感，
且至少一对所述子单元之间的所述定子X方向距离S1是基于所述第一磁性空间周期λx。
19.根据权利要求18或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中S1是以下列公式
的形式给出，
S1=λx(v5+110)]]>其中v是非负整数。
20.根据权利要求1到19中任一项所述的设备，其中所述控制器被配置成在使用所述信
息来确定所述定子X方向位置之前，基于来自所述传感器的所述输出调整所述信息，以补偿
由电流行进通过所述定子的一个或多个线圈而产生的磁场。
21.根据权利要求1至20中的任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，所述可
移动平台包括第一X磁体阵列，所述第一X磁体阵列包括沿平台X方向大致线性伸长的多个
第二磁化段，每个第二磁化段具有平台X方向长度Lxx和大致正交于所述平台X方向的磁化方
向，所述多个第二磁化段的所述磁化方向表现出在所述第一X磁体阵列的平台Y方向宽度Wxy上的第二磁性空间周期λy，并且其中所述控制器被配置成使用所述信息来确定所述可移动
平台的定子Y位置。
22.根据权利要求21或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述节距Py大致符
合其中m和M是整数且不是整数。
23.根据权利要求21到22中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中每
个第二磁化段的平台X方向长度Lxx大致符合Lxx＝NxxPx，其中Nxx是整数。
24.根据权利要求1到23中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中每个
第一磁化段的所述平台Y方向长度Lyy是其平台X方向宽度的至少两倍。
25.根据权利要求1到24中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述
第一磁体阵列的所述平台X方向宽度Wyx大致符合Wyx＝Nmyλx，其中Nmy是正整数。
26.根据权利要求1到25中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的设备，所述可移
动平台包括第二Y磁体阵列，所述第二Y磁体阵列包括在平台Y方向上大致线性伸长的多个
第三磁化段，每个第三磁化段具有平台Y方向长度Lyy和大致正交于所述平台Y方向的磁化方
向，所述多个第三磁化段的所述磁化方向表现出在所述第二Y磁体阵列的平台X方向宽度Wyx上的所述第一空间磁性周期λx。
27.根据权利要求8或本文中的任何其他权利要求所述的设备，其中所述多个同步和值
包括第一同步和值A、第二同步和值B和第三同步和值C，用于产生所述第一同步和值A的每
个对应的同步定子Y定向传感器列与用于产生所述第二同步和值B的每个对应的同步定子Y
定向传感器列分开定子X定向间隔其中s是整数，并且与用于产生所述第三同步
和值C的每个对应的同步定子Y定向传感器列分开定子X定向间隔其中r是整数，
且其中所述控制器被配置成基于所述第一同步和值A、所述第二同步和值B和所述第三同步
和值C确定所述可移动平台的所述定子X方向位置。
28.一种用于估计可移动平台的位置的方法，所述方法包括：
提供定子，所述定子包括相对于彼此布置，以提供多个定子Y定向传感器列和多个定子
X定向传感器行的传感器阵列；
每个定子Y定向传感器列包括在定子Y方向上彼此大致对齐的多个传感器，并且每个定
子Y定向传感器列中的至少一对传感器在所述定子Y方向上彼此分开节距Py；以及
每个定子X定向传感器行包括在定子X方向上彼此大致对齐的多个传感器，所述定子X
方向与所述定子Y方向不平行，并且每个定子X定向传感器行中的至少一对传感器在所述定
子X方向上彼此分开节距Px；
提供包括第一Y磁体阵列的可移动平台，所述第一Y磁体阵列包括在平台Y方向上大致
线性伸长的多个第一磁化段，每个第一磁化段具有平台Y方向长度Lyy和大致正交于所述平
台Y方向的磁化方向，所述多个第一磁化段的所述磁化方向表现出在所述第一Y磁体阵列的
平台X方向宽度Wyx上的第一磁性空间周期λx；
将每个定子X定向传感器行中的所述传感器分开，使得所述节距Px大致符合其中n和N是整数而不是整数；以及
基于来自于所述传感器中的每个的输出获得信息，并且基于所述信息确定所述可移动
平台的定子X方向位置。
29.根据权利要求28或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其包括将每个定子Y定
向传感器列中的所述传感器分开，使得每个第一磁化段的所述平台Y方向长度Lyy大致符合
Lyy＝NyyPy，其中Nyy是正整数。
30.根据权利要求28到29中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中所
述定子X方向正交于所述定子Y方向。
31.根据权利要求28到30中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中所
述多个定子Y定向传感器列包括第一定子Y定向传感器列和第二定子Y定向传感器列，且所
述方法包括将所述第一定子Y定向传感器列与所述第二定子Y定向传感器列在所述定子X方
向上分开g1/4λx的距离，其中g是大于零的奇数。
32.根据权利要求31或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中确定所述可移动
平台的所述定子X方向位置包括，基于所述第一定子Y定向传感器列的所述输出的第一和值
并且基于所述第二定子Y定向传感器列的所述输出的第二和值来确定所述可移动平台的所
述定子X方向位置。
33.根据权利要求28到32中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中确
定所述可移动平台的所述定子X方向位置包括基于多个和值确定所述可移动平台的所述定
子X方向位置，每个和值包括来自于对应的定子Y定向传感器列的所述输出的和值。
34.根据权利要求28到33中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中确
定所述可移动平台的所述定子X方向位置包括基于多个平均值确定所述可移动平台的所述
定子X方向位置，每个平均值包括来自于对应的定子Y定向传感器列的所述输出的平均值。
35.根据权利要求28到34中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中确
定所述可移动平台的所述定子X方向位置包括基于多个同步和值确定所述可移动平台的所
述定子X方向位置，每个同步和值包括同步列值的和值，每个同步列值基于来自于对应的同
步定子Y定向传感器列的所述输出的和值或平均值，其中每个对应的同步定子Y定向传感器
列与其他对应的同步定子Y定向传感器列分开定子X定向间隔Νxλx，其中Nx是正整数。
36.根据权利要求28到35中任一项或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中确
定所述可移动平台的所述定子X方向位置包括基于多个同步平均值确定所述可移动平台的
所述定子X方向位置，每个同步平均值包括同步列值的平均值，每个同步列值基于来自于对
应的同步定子Y定向传感器列的所述输出的和值或平均值，其中每个对应的同步定子Y定向
传感器列与其他对应的同步定子Y定向传感器列分开定子X定向间隔Νxλx，其中Nx是正整
数。
37.根据权利要求35或本文中的任何其他权利要求所述的方法，其中所述多个同步和
值包括第一同步和值A和第二同步和值B，用于产生所述第一同步和值A的每个对应的同步
定子Y定向传感器列与用于产生所述第二同步和值B的每个对应的同步定子Y定向传感器列
分开定子X定向间隔其中s是整数，且所述方法包括基于所述第一同步和值A和所
述第...
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