一种运动台及控制系统的制作方法

1.本发明涉及半导体及控制系统领域，特别是涉及运动台及控制系统。


背景技术：

2.在半导体硅片的厚度检测领域，经常需要用到运动台。这种用于工件精确定位的运动台是精密半导体设备的核心部件。上述运动台的实施方式有多种。
3.例如，中国专利202020876271.4就公开了一种微动台及包括微动台的运动装置。
4.此外，除了上述中国专利公开的微动台，目前，还有另一种运动台，这种运动台一般可沿x方向和y方向移动。在水平面上，x方向与y方向相互垂直，还包括一个z方向，z方向与水平面垂直，由x方向、y方向和z方向组成一个立体坐标系。这种运动台一般包括一个基座，基座上设置有y向运动台和2个y向直线电机，y向运动台上设置有1个x向直线电机，该x向直线电机设置在x向运动台的底部。x向运动台的顶部还可设置一个运动机构，该运动机构可以是z向位移台和rz旋转台。
5.现有的这种设计方案存在以下不足：1、在使用时，x向运动台连同上方的运动机构存在ry方向旋转的问题，影响使用精度。
6.2、x向线性位置传感器组件在使用过程中,测量误差较大，影响使用精度。
7.3、x向直线电机设置在x向运动台的底部，造成整个装置的z向尺寸较大，不便于其它机构的安装。
8.4、x向运动台的加速度较小，运动台整体反应速度较慢。
9.5、整个运动台散热效果不好。


技术实现要素：

10.基于此，提供一种运动台。该运动台有利于避免x向运动台连同上方的运动机构发生不必要的ry方向的旋转。
11.一种运动台，包括基座、y向运动台和2组y向直线电机，还包括x向运动台和2组x向直线电机，所述２组x向直线电机设置在所述y向运动台上，且2组x向直线电机对称设置在所述x向运动台的两侧，每组x向直线电机的动子与x向运动台相连。
12.本技术中，设置有2组x向直线电机，且2组x向直线电机对称设置在所述x向运动台的两侧。本技术不像传统的设计思路那样将x向直线电机设置在x向运动台的底部。因为通过深入研究发现，传统的设计思路中，将x向直线电机设置在x向运动台的底部，使得x向直线电机的驱动力作用在x向运动台的底部，很难在z方向与x向运动台的质心匹配。使得x向运动台连同上方的运动机构很容易在ry方向旋转。
13.本技术将2组x向直线电机对称设置在所述x向运动台的两侧，这样便于直观的对2组x向直线电机和x向运动台的安装位置进行精确控制和调整，也就是x向直线电机设置在x
向运动台的侧面，其安装高度上下可调，这样有利于使2组x向直线电机的综合的驱动力与x向运动台在z方向上的质心匹配。这样，在通过2组x向直线电机驱动x向运动台运动时，可有效避免x向运动台连同上方的运动机构发生不必要的ry方向的旋转。
14.在其中一个实施例中，所述y向运动台设置在所述基座上，y向运动台的底部与基座之间设置有空气轴承，y向运动台的侧壁与基座之间设置有空气轴承，2组y向直线电机设置在所述y向运动台的两侧，且2组y向直线电机安装在基座上，每组y向直线电机的动子与y向运动台相连。
15.在其中一个实施例中，所述y向运动台包括外部框架以及设置在外部框架内部的x向导向结构，所述x向运动台的底部与基座之间设置有空气轴承，所述x向运动台设置有供x向导向结构穿过的通孔，所述x向运动台的通孔的内侧壁与x向导向结构之间设置有空气轴承，所述2组x向直线电机设置在所述y向运动台的外部框架上。
16.在其中一个实施例中，还包括2个x向线性位置传感器组件，2个x向线性位置传感器组件对称设置在x向运动台的两侧，每个x向线性位置传感器组件包括x向线性位置传感器以及与x向线性位置传感器配合的x向线性位置传感器读数头，所述x向线性位置传感器设置在y向运动台上，所述x向线性位置传感器读数头通过线性位置传感器支架与x向运动台相连。
17.在其中一个实施例中，通过2个x向线性位置传感器组件获得的数据控制2组x向直线电机的运转。
18.在其中一个实施例中，当x向运动台发生旋转后，通过调整两个x向直线电机的输出，使x向运动台归正并保持不再转动。
19.在其中一个实施例中，所述y向运动台包括外部框架，所述外部框架包括两个间隔设置的侧向支撑壁，所述x向运动台位于两个侧向支撑臂之间，所述x向线性位置传感器组件的x向线性位置传感器设置在侧向支撑的顶部。
20.在其中一个实施例中，所述外部框架包括两个间隔设置的侧向支撑壁，所述x向运动台位于两个侧向支撑臂之间，所述2组x向直线电机分别安装在两个侧向支撑臂上。
21.一种控制系统，包括基座、y向运动台和2组y向直线电机，还包括x向运动台和2组x向直线电机，所述２组x向直线电机设置在所述y向运动台上，且２组x向直线电机对称设置在所述x向运动台的两侧，每组x向直线电机的动子与x向运动台相连，还包括2个x向线性位置传感器组件，2个x向线性位置传感器组件对称设置在x向运动台的两侧，每个x向线性位置传感器组件包括x向线性位置传感器以及与x向线性位置传感器配合的x向线性位置传感器读数头，所述x向线性位置传感器设置在y向运动台上，所述x向线性位置传感器读数头通过线性位置传感器支架与x向运动台相连，通过2个x向线性位置传感器组件获得的数据控制2组x向直线电机的运转，当x向运动台发生旋转后，通过调整2组x向直线电机的输出，使x向运动台归正并保持不再转动。
22.附图说明
23.图1为本技术的实施例的运动台的俯视图。
24.图2为本技术的实施例的运动台的侧视图。
25.图3为本技术的实施例的运动台的内部结构示意图。
26.其中：101、基座，102、外部框架，103、x向导向结构，104、y向运动台，105、y向直线电机，106、x向运动台，107、x向直线电机，108、y向线性位置传感器组件，109、x向线性位置传感器组件，110、运动机构，112、线性位置传感器支架，106a、u型框架，106b、加强板，210、空气轴承，220、空气轴承，230、空气轴承，240、空气轴承。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
30.如图1和图2所示，本技术的实施例提供了一种运动台。其包括基座101、y向运动台104和2组y向直线电机105，还包括x向运动台106和2组x向直线电机107。上述基座101可以是大理石基座，或其它类型的基座101。
31.上述1组y向直线电机105包括1个、2个、3个或其它数量的y向直线电机105。上述2组y向直线电机105的数量相同，也就是第一组y向直线电机105的数量与第二组y向直线电机105的数量相同。
32.上述1组x向直线电机107包括1个、2个、3个或其它数量的x向直线电机107。上述2组x向直线电机107的数量相同，也就是第一组x向直线电机107的数量与第二组x向直线电机107的数量相同。
33.所述2组x向直线电机107设置在所述y向运动台104上，且2组x向直线电机107对称设置在所述x向运动台106的两侧，也就是设置在x向运动台106的左侧和右侧。每组x向直线电机107的动子与x向运动台106相连。
34.使用时，通过2组x向直线电机107驱动x向运动台106沿x方向移动。
35.本技术将2组x向直线电机107对称设置在所述x向运动台106的两侧，这样,不仅仅可有效避免x向运动台106连同上方的运动机构110发生不必要的旋转。而且，由于x向直线
电机107设置在x向运动台106的侧面，其散热效果得到明显改善。因为传统的设计方式是将x向直线电机设置在x向运动台的底部，x向直线电机产生的热量容易聚集，不利于整个装置长期稳定工作。本技术将x向直线电机107设置在x向运动台106的侧面，x向直线电机107产生的热量容易快速向四周传递。从而有利于整个装置长期稳定工作。
36.进一步的是，由于将x向直线电机107设置在x向运动台106的侧面，x向运动台106的底部没有设置电机，使得x向运动台106在z方向相对基座101的高度得到降低，从而使x向运动台106上方设置的运动机构110的相对高度也得到降低。这样，节省了整个运动台的占地空间。
37.进一步的是，本技术将2组x向直线电机107对称设置在所述x向运动台106的两侧，这样使得x向运功台的加速度较大，反应速度较快。
38.在其中一个实施例中，在设置y向运动台104时，所述y向运动台104设置在所述基座101上，y向运动台104的底部与基座101之间设置有空气轴承220。例如，y向运动台104的底部可设置4个空气轴承220，4个空气轴承220用于支撑y向运动台104。
39.y向运动台104的侧壁与基座101之间设置有空气轴承210。例如，y向运动台104的每个侧壁与对应的基座101的侧壁之间设置2个空气轴承210。上述空气轴承210用于对y向运动台104进行导向。
40.具体的，2组y向直线电机105设置在所述y向运动台的两侧，且2组y向直线电机105安装在基座101上，每组y向直线电机105的动子与y向运动台104相连。
41.在y向运动台104的两侧还可设置2个y向线性位置传感器组件108。2个y向线性位置传感器组件108设置在对应的y向直线电机105的上方。
42.上述y向线性位置传感器组件108由y向线性位置传感器以及与y向线性位置传感器配合的y向线性位置传感器读数头组成。y向线性位置传感器安装在基座101上，y向线性位置传感器读数头通过支架与y向运动台104相连。
43.使用时，通过2组y向直线电机105可驱动y向运动台104沿y方向移动。y向运动台104会带动对应的y向线性位置传感器读数头随之移动。
44.在其中一个实施例中，所述y向运动台104包括外部框架102以及设置在外部框架102内部的x向导向结构103。
45.进一步的是，所述x向运动台106的底部与基座101之间设置有空气轴承230。例如，x向运动台106的底部可与基座101之间设置4个空气轴承230，4个空气轴承230用于支撑x向运动台106。
46.所述x向运动台106设置有供x向导向结构103穿过的通孔，也就是x向导向结构103由通孔穿过。
47.具体的，x向运动台106为u型框架106a，在u型框架106a的底部还可设置加强板106b，这样就可组成箱式结构。箱式结构的中间通孔可允许x向导向结构103穿过。
48.所述x向运动台106的通孔的内侧壁与x向导向结构103之间设置有空气轴承240。
49.例如，x向运动台106的通孔具有两个内侧壁，两个内侧壁分别位于x向导向结构103的两侧。每个通孔的内侧壁与对应的x向导向结构103之间设置2个空气轴承240。
50.所述２个x向直线电机107设置在所述y向运动台104的外部框架102上。具体的，y向运动台104的外部框架102上设置有供安装x向直线电机107的安装槽。将x向直线电机107的
定子安装在上述安装槽内。x向直线电机107的动子与x向运动台106相连。
51.在其中一个实施例中，所述外部框架102包括两个间隔设置的侧向支撑壁，所述x向运动台106位于两个侧向支撑臂之间，所述2组x向直线电机107分别安装在两个侧向支撑臂上。
52.例如，在侧向支撑臂上可设置上述安装槽，然后将x向直线电机107的定子安装在上述安装槽内。
53.在其中一个实施例中，本技术还包括2个x向线性位置传感器组件109，上述2个x向线性位置传感器组件109对称设置在x向运动台106的两侧。每个x向线性位置传感器组件109包括x向线性位置传感器以及与x向线性位置传感器配合的x向线性位置传感器读数头，所述x向线性位置传感器设置在外部框架102上，所述x向线性位置传感器读数头通过线性位置传感器支架112与x向运动台106相连。
54.具体的，x向线性位置传感器组件109在设置时，其位置高于对应的1组x向直线电机107。
55.本技术将2个x向线性位置传感器组件109设置在x向运动台106的两侧。这样设置，x向线性位置传感器组件109的z向设置高度可以根据需要进行设定。例如，x向线性位置传感器组件109的高度可以与x向运动台106的高度相同，或者x向线性位置传感器组件109的高度高于x向运动台106，或者x向运动台106的高度比x向运动台106低。这样设置，使得x向线性位置传感器组件109在设置时，可以距离位于x向运功台上方的运动机构110的顶面距离较近。由于运动机构110的顶面设置有待检测样品，所以检测的兴趣点位于运动机构110的顶面。本技术将x向线性位置传感器组件109设置的z向高度较高，这样可使x向线性位置传感器组件109在z方向上距离兴趣点较近，减少了阿贝误差的影响，提高了测量精度。
56.进一步的是，如图1和图3所示，本技术在x向运动台106的两侧分别设置有x向线性位置传感器组件109。这样设置，如果x 向运动台106发生rz方向的转动后，有利于减少转动带来的测量误差。
57.这是因为，如果只在一侧设置x向线性位置传感器组件，设定x向运动台沿x方向移动的距离为xp，x向线性位置传感器组件的测量值到xp后，x向运动台停止运动。但如果x 向运动台在移动过程中发生rz方向的转动后，x向线性位置传感器组件的测量值虽然到xp，但x向运动台上的z向转动台上的某些检测点的实际移动距离可能比xp值多出δz，也可能比xp值少δz。这就造成了较大的测量误差。
58.本技术在两侧都设置x向线性位置传感器组件109，使用时，将两个x向线性位置传感器组件109的测量值相加后再除以２得到的值作为x向运动台106的移动距离的测量值。即xs=(x1 x2)/2。其中，xs作为x向运动台106的移动距离的测量值，x1为一个x向线性位置传感器组件109的测量值，x2为另一个x向线性位置传感器组件109的测量值。本技术不是将其中一个x向线性位置传感器组件109的测量值作为最终的判断依据，而是将上述xs值作为最终的x向运动台106的移动距离的判断依据。这样可有效降低测量误差，提高运动台整体的移动精度。
59.在其中一个实施例中，本技术通过2个x向线性位置传感器组件109获得的数据控制2组x向直线电机107的运转。
60.具体的，当x向运动台106发生rz方向旋转后，通过调整2组x向直线电机107的输
出，使x向运动台106归正并保持不再转动。
61.例如，当x向运动台106发生rz方向的转动后，两个x向线性位置传感器组件109的测量值不一致，此时，可认为x向运动台106发生了轻微的转动。可对2组x向直线电机107的输出进行调整，使x向运动台106的落后一侧对应的x向直线电机107的输出增大，或者使x向运动台106的超前一侧对应的x向直线电机107的输出减少，这样都可以对x向运动台106的位置进行调整。进而使x向运动台106归正。从而避免x向运动台106的转动带来的检测的误差。
62.在其中一个实施例中，如图1和图3所示，所述外部框架102包括两个间隔设置的侧向支撑壁，所述x向运动台106位于两个侧向支撑臂之间，所述x向线性位置传感器组件109的x向线性位置传感器设置在侧向支撑的顶部。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。