平面的定位装置制造方法及图纸

具有三个自由度(X，Y，Rz)的平面的定位装置包括具有平坦的支承表面的静态的基座和可动平台。平台可在XY平面内在支承表面上方运动。可动平台包括空气轴承并且通过所述空气轴承在不与基座的支承表面接触的情况下被支撑。该装置包括在X方向上作用的线性马达和在Y方向上作用的线性马达，以及在X方向或Y方向上作用的至少一个附加线性马达。每个线性马达包括设置在可动平台上的磁体组件和设置在基座上的线圈组件。基座包括在X方向上延伸的滑块轨道和在Y方向上延伸的滑块轨道。在X方向上作用的线性马达的线圈组件设置在可沿着在Y方向上延伸的滑块轨道运动并在Y方向上联接至平台的滑块上。在Y方向上作用的线性马达的线圈组件设置在可沿着在X方向上延伸的滑块轨道运动并在X方向上联接至平台的滑块上。滑块各自具有设置在其上的磁阻致动器，该磁阻致动器被配置和设置成与可动平台上的(铁)磁性材料配合，使得滑块跟随平台的运动。

Planar positioning device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】平面的定位装置本专利技术涉及一种具有三个自由度(X，Y，Rz)的平面的定位装置，其包括：-具有平坦的支承表面的静态基座；以及-可动平台，其可通过电磁驱动装置在平行于支承表面的XY平面内在基座的支承表面上方运动，其中XY平面由正交方向X和Y限定，并且可动平台包括空气轴承并且通过空气轴承在不与基座的支承表面接触的情况下被支撑。这种定位装置从DE10054376中被已知。该已知的装置具有基座，在该基座上固定有至少八个细长的电线圈。细长的形状对于为可动平台提供具有足够长度的行程是必要的。细长线圈与安装在可动平台上的至少八个永磁轭配合。通过用电流选择性地操作细长线圈来使平台运动。通过向线圈馈送电流，产生磁场，该磁场用于引起使平台运动的力。由于在这种已知的装置中线圈是细长的，因此它们需要大的电流强度，这导致线圈中产生大量的热量。产生的热量朝向装置的周围部分消散。由于装置的该部分的热行为，散热可能会对装置的性能具有负面影响。在DE102007037886中公开了一种用于定位使用较短线圈的平台的精确定位装置。该已知的装置具有用于分别在X方向和Y方向上使平台运动的相应的电驱动线圈对。用于在X方向上驱动平台的线圈对可相对于基座在Y方向上运动，并且用于在Y方向上驱动平台的线圈对可相对于基座在X方向上运动。在DE102007037886中公开的一个实施方式中，线圈对通过固定到相应的线圈对的销或螺栓跟随平台的运动，该销或螺栓在设置在可动平台上或可动平台中的凹槽、导轨或槽孔中被引导。该方案的缺点在于，销或螺栓与引导凹槽等之间的机械接触在可动平台的定位中产生干扰。在DE102007037886中公开的替代实施方式中，使线圈对与平台一起运动的力由单独的驱动器提供，该驱动器从平台的精密驱动器的较高一级控制系统接收控制数据。该方案的缺点是其需要复杂的控制和驱动结构。本专利技术的目的是提供一种具有三个自由度的动态的精确定位装置，其具有使线圈组件与平台一起运动的替代装置。这个目的通过具有三个自由度(X，Y，Rz)的平面的定位装置实现，该定位装置包括：-具有平坦的支承表面的静态的基座；以及-可动平台，其能通过电磁驱动装置在平行于支承表面的XY平面内在基座的支承表面上方运动，其中XY平面由正交方向X和Y限定，并且可动平台包括空气轴承并且通过所述空气轴承在不与基座的支承表面接触的情况下被支撑；其中：-电磁驱动装置包括在X方向上作用的线性马达和在Y方向上作用的线性马达以及在X方向或Y方向上作用的至少一个附加线性马达，-每个所述线性马达包括设置在可动平台上的磁体组件以及设置在基座上的线圈组件，并且-基座包括在X方向上延伸的滑块轨道和在Y方向上延伸的滑块轨道，其中在X方向上作用的一个或多个线性马达的线圈组件设置在能沿着在Y方向上延伸的滑块轨道运动并在Y方向上联接至平台的滑块上，并且在Y方向上作用的线性马达的线圈组件设置在能沿着在X方向上延伸的滑块轨道运动并在X方向上联接至平台的滑块上；并且其中滑块各自具有设置在其上的磁阻致动器，该磁阻致动器被配置和设置成与在可动平台上的(铁)磁性材料配合，使得滑块跟随平台的运动。线性马达通常包括两个组件：线圈组件和包括永磁体的磁体组件。流过线圈的电流与由磁体组件产生的磁通场相互作用产生力。利用根据本专利技术的定位装置的这种结构，可动平台可以在两个正交方向X和Y上运动。此外，由于根据本专利技术的装置具有作用在方向X和Y中的至少一个方向上的两个平行的线性马达，平台可以围绕与由X和Y定义的平面正交的轴线Z在一个小角度(最大约2mrad)上旋转。通过使在相同方向X或Y上作用的两个线性马达在相反的方向上运行，可以实现该旋转Rz。小旋转可以用于校正保持在平台上的必须处理的物体(例如，基板或晶圆)的对准中的误差。根据本专利技术，在X方向上提供使平台在X方向上运动的力的一个或多个线圈组件能够在平台在Y方向上运动时跟随平台，因为线圈组件被设置在可沿着在Y方向上延伸的滑块轨道运动的滑块上。滑块由此在Y方向上联接至可动平台。因此，用于X方向的一个或多个线圈组件保持与对应的一个或多个永磁体组件相关联。以相同的方式，在Y方向上提供使平台在Y方向上运动的力的一个或多个线圈组件能够在平台在X方向上运动时跟随平台，因为线圈组件被设置在可沿着在X方向上延伸的滑块轨道运动的滑块上。滑块在X方向上联接至可动平台。因此，用于Y方向的一个或多个线圈组件保持与对应的磁体组件相关联。根据本专利技术，滑块各自具有设置在其上的磁阻致动器，该磁阻致动器被配置和设置成与可动平台上的(铁)磁性材料配合，以便将滑块联接至可动平台，使得滑块跟随平台的运动。通过磁阻致动器，滑块以无接触的方式联接至可动平台。这在用于高精度目的的定位系统中特别有利，例如在半导体工业中的定位系统中，因为平台和滑块的无接触联接避免了在可动平台的定位中的干扰。实际上，磁阻致动器包括芯和线圈，并用于控制芯与包含(铁)磁性材料的平台之间的间隙。流过线圈的电流产生磁场，该磁场引起致动力，通过该致动力，滑块可相对于平台定位。致动力取决于磁阻致动器和平台之间的间隙以及流过线圈的电流。在可能的实施方式中，位置传感器设置在磁阻致动器处，该磁阻致动器测量磁阻致动器和平台之间的间隙。由此可以补偿线圈电流和致动力之间的非线性关系。可选地，霍尔传感器可以集成到另一个实施方式中以补偿磁滞效应。可以在根据本专利技术的结构中使用的线性马达是可以从货架上购买的商业上可获得的部件。这样的部件是大量生产的，因此可以从规模经济中获益。因此，本专利技术为定位装置提供了动态亚微米运动精度，其比从DE10054376中已知的定位装置更具成本效益。在优选的实施方式中，对于每个方向X和Y，定位装置分别具有一对线性马达、一对滑块和一对滑块轨道。以这种方式，对于所有运动方向都可以为平台提供足够且良好平衡的驱动力。在另外的实施方式中，所述对的线性马达的线圈组件的滑块机械地联接，使得它们沿着它们对应的滑动轨道一起运动。因此，第一线性马达的线圈组件一起运动，并且第二线性马达的线圈组件一起运动。另一种可能性是滑块机械地联接至平台，使得它在一个方向(X，Y)上跟随平台，并在正交方向(Y，X)上允许平台相对于滑块运动。对于高精度目的，这种机械方案可能不太合适，因为机械的接触以及联接与分离可能会引起干扰。然而，可以想到对于其中这不太相关并且机械联接是可行的定位系统存在实际用途。还可以想到磁阻致动器和机械联接之间的混合，其中磁阻致动器在其在一个方向(例如，X+)上运动时将平台联接至滑块，并且其中机械构件在其在相反方向(例如，X-)上运动时将滑块联接至平台(钩住平台)。在可能的实施方式中，滑块具有将它们支撑在滑块轨道上的轴承，优选为滚动轴承。然而，也可以想到使用其他类型的轴承。在可能的实施方式中，定位装置包括线性编码器，以确定平台的X和Y坐标。线性编码器部件是可以从货架上购买的标准部件。这使得它相对节省成本。在优选实施方式中，定位装置包括至少三个线性编码器，其中，平台设置有在X方向上延伸的线性编码器刻度，并且可在Y方向上运动的一个滑块设置有对应的编码器头，该编码器头被配置和设置成与该编码器刻度配合以确定平台在X方向上的位置，其中可动平台设置有在Y方向上延伸的线性编码器刻度，并且可在X方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平面的定位装置，其具有三个自由度(X，Y，Rz)并且包括：‑具有平坦的支承表面的静态的基座；‑可动平台，其能通过电磁驱动装置在平行于所述支承表面的XY平面内在所述基座的所述支承表面上方运动，其中所述XY平面由正交方向X和Y限定，并且所述可动平台包括空气轴承并且通过所述空气轴承在不与所述基座的所述支承表面接触的情况下被支撑；其中：所述电磁驱动装置包括在X方向上作用的线性马达和在Y方向上作用的线性马达，以及在X方向或Y方向上作用的至少一个附加线性马达，每个所述线性马达包括设置在所述可动平台上的磁体组件以及设置在所述基座上的线圈组件，并且所述基座包括在X方向上延伸的滑块轨道和在Y方向上延伸的滑块轨道，其中在X方向上作用的一个或多个线性马达的线圈组件设置在能沿着在Y方向上延伸的滑块轨道运动并在Y方向上联接至所述平台的滑块上，并且在Y方向上作用的一个或多个线性马达的线圈组件设置在能沿着在X方向上延伸的滑块轨道运动并在X方向上联接至所述平台的滑块上，其特征在于，所述滑块各自具有设置在其上的磁阻致动器，所述磁阻致动器被配置和设置成与在所述可动平台上的(铁)磁性材料配合，使得所述滑块跟随所述平台的运动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.31 NL 20182661.一种平面的定位装置，其具有三个自由度(X，Y，Rz)并且包括：-具有平坦的支承表面的静态的基座；-可动平台，其能通过电磁驱动装置在平行于所述支承表面的XY平面内在所述基座的所述支承表面上方运动，其中所述XY平面由正交方向X和Y限定，并且所述可动平台包括空气轴承并且通过所述空气轴承在不与所述基座的所述支承表面接触的情况下被支撑；其中：所述电磁驱动装置包括在X方向上作用的线性马达和在Y方向上作用的线性马达，以及在X方向或Y方向上作用的至少一个附加线性马达，每个所述线性马达包括设置在所述可动平台上的磁体组件以及设置在所述基座上的线圈组件，并且所述基座包括在X方向上延伸的滑块轨道和在Y方向上延伸的滑块轨道，其中在X方向上作用的一个或多个线性马达的线圈组件设置在能沿着在Y方向上延伸的滑块轨道运动并在Y方向上联接至所述平台的滑块上，并且在Y方向上作用的一个或多个线性马达的线圈组件设置在能沿着在X方向上延伸的滑块轨道运动并在X方向上联接至所述平台的滑块上，其特征在于，所述滑块各自具有设置在其上的磁阻致动器，所述磁阻致动器被配置和设置成与在所述可动平台上的(铁)磁性材料配合，使得所述滑块跟随所述平台的运动。2.根据权利要求1所述的定位装置，其中，对于每个方向X和Y，所述定位装置分别具有一对线性马达、一对滑块和一对滑动轨道。3.根据权利要求2所述的定位装置，其中，所述一对线性马达的线圈组件的滑块机械地联接，使得它们沿着它们对应的滑块轨道一起运动。4.根据前述任一项权利要求所述的定位装置，其中，所述装置包括线性编码器，以确定所述平台的X和Y坐标。5.根据权利要求4所述的定位装置，其中，所述定位装置包括至少三个线性编码器，其中，所述平台设置有在X方向上延伸的线性编码器刻度，并且能在Y方向上运动的一个所述滑块设置有对应的编码器头，该编码器头被配置和设置成与所述编码器刻度配合以确定所述平台在X方向上的位置，其中所述可动平台设置有在Y方向上延伸的线性编码器刻度，并且能在X方向上运动的一个所述滑块设置有对应的编码器头，该编码器头被配置和设置成与所述编码器刻度配合以确定所述平台在Y方向上的位置，并且其中所述平台设置有在X方向或Y方向上延伸的至少第三线性编码器刻度，并且能在Y方向或X方向上运动的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦德扬·约翰·贝尔特曼，
申请(专利权)人：CCM贝希尔公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL