本申請涉及半導(dǎo)體制造，尤其是涉及一種垂向微調(diào)裝置。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體制造與檢測領(lǐng)域，工件臺不僅需要完成與半導(dǎo)體傳輸系統(tǒng)之間的器件交接，還需要實(shí)現(xiàn)對承載半導(dǎo)體器件的精密定位。隨著對半導(dǎo)體制造和檢測的產(chǎn)率和精度的要求不斷提高，對工件臺的運(yùn)行速度、加速度等工作性能的要求也越來越高。工件臺中設(shè)置有垂向微動臺，用于實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體器件的精確定位，垂向微動臺通常采用三點(diǎn)式或四點(diǎn)式執(zhí)行器布局方式，為保證其垂向輸出性能，應(yīng)用簧片作為垂向運(yùn)動的導(dǎo)向元件并實(shí)現(xiàn)俯仰偏擺的解耦，能夠極大地提高垂向微動臺的控制精度。上述結(jié)構(gòu)的工件臺中，為提高垂向微動臺垂向位移的控制精度，執(zhí)行器不僅要為運(yùn)動過程提供垂向驅(qū)動力，還要克服垂向運(yùn)動負(fù)載的重力和簧片的反向作用力。

2、目前，垂向微動臺的垂向運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)通常采用重力補(bǔ)償裝置和音圈電機(jī)的組合方案，以提高垂向微動臺的控制精度，其中，重力補(bǔ)償裝置通過氣浮或者磁浮等原理，以恒定重力補(bǔ)償方式來補(bǔ)償垂向微動臺的垂向驅(qū)動負(fù)載的質(zhì)量；音圈電機(jī)作為垂向執(zhí)行器，用于提供簧片的反作用力和垂向微動臺的垂向運(yùn)動的驅(qū)動力。然而，簧片的反向作用力與位移呈線性關(guān)系，在不同的垂向行程范圍內(nèi)，簧片的反向作用力不同，會影響音圈電機(jī)的出力大小不同，導(dǎo)致音圈電機(jī)的發(fā)熱加大，進(jìn)而使得設(shè)置有音圈電機(jī)的垂向微動臺的控制精度較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本申請的目的在于提供一種垂向微調(diào)裝置，用于實(shí)現(xiàn)垂向微動臺的垂向運(yùn)動，以解決現(xiàn)有技術(shù)中音圈電機(jī)發(fā)熱加大，導(dǎo)致設(shè)置有音圈電機(jī)的垂向微動臺的控制精度較差的問題。

2、為達(dá)到上述目的及其他相關(guān)目的，本申請?zhí)峁┮环N垂向微調(diào)裝置，包括同軸且彼此間隔設(shè)置的第一組件和第二組件，以所述第一組件的軸線方向?yàn)閦方向，所述第一組件與第二組件能夠沿所述z方向相對運(yùn)動；

3、所述第一組件包括第一磁體部，所述第一磁體部的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颍?/p>

4、所述第二組件包括第一背鐵和第一線圈，所述第一磁體部同軸套設(shè)于所述第一背鐵的外側(cè)，所述第一線圈位于所述第一磁體部與所述第一背鐵之間，所述第一線圈與所述第一磁體部間隔設(shè)置，并連接至所述第一背鐵。

5、可選地，所述第一組件還包括中心磁體，所述第一背鐵同軸套設(shè)于所述中心磁體的外側(cè)，并與所述中心磁鐵間隔設(shè)置，所述中心磁體的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颉?/p>

6、可選地，所述第二組件還包括第二背鐵，所述第二背鐵同軸套設(shè)于所述第一磁體部的外側(cè)，并與所述第一磁體部間隔設(shè)置。

7、可選地，所述第二組件還包括第二線圈，所述第二線圈位于所述第一磁體部和所述第二背鐵之間，所述第二線圈與所述第一磁體部間隔設(shè)置，并連接至所述第二背鐵。

8、可選地，所述第一磁體部包括一個(gè)或多個(gè)同軸設(shè)置的第一磁體機(jī)構(gòu)，多個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)沿所述z方向依次間隔分布，并且多個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)之間的相對位置保持不變。

9、可選地，至少一個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)沿所述z方向的至少一端設(shè)置有第一磁體尖端，所述第一磁體尖端的厚度沿遠(yuǎn)離其所在的所述第一磁體機(jī)構(gòu)的方向逐漸減小。

10、可選地，至少一個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)的內(nèi)側(cè)面和/或外側(cè)面上設(shè)置有第一環(huán)形槽，所述第一環(huán)形槽位于所述第一磁體機(jī)構(gòu)沿所述z方向的至少一端。

11、可選地，所述第一磁體機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)同軸設(shè)置的第一磁體，多個(gè)所述第一磁體沿其徑向自內(nèi)向外依次嵌套設(shè)置，相鄰兩個(gè)第一磁體之間設(shè)置有第一中間背鐵，所述第一中間背鐵分別連接至相鄰的兩個(gè)所述第一磁體，所述第一磁體的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颉?/p>

12、可選地，所述第一組件還包括一個(gè)或多個(gè)第二磁體部，所述第二組件還包括一個(gè)或多個(gè)第三線圈，所述第二磁體部和所述第三線圈同軸且彼此間隔設(shè)置，并沿徑向依次交替嵌套設(shè)置；

13、所述第二磁體部和所述第三線圈位于所述第一磁體部與所述第一線圈之間，或者環(huán)設(shè)于所述第一磁體部的外側(cè)。

14、可選地，所述第二磁體部包括一個(gè)或多個(gè)同軸設(shè)置的第二磁體機(jī)構(gòu)，多個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)沿所述z方向依次間隔分布，并且多個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)之間的相對位置保持不變。

15、可選地，至少一個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)沿所述z方向的至少一端設(shè)置有第二磁體尖端，所述第二磁體尖端的厚度沿遠(yuǎn)離其所在的所述第二磁體機(jī)構(gòu)的方向逐漸減小。

16、可選地，至少一個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)的內(nèi)側(cè)面和/或外側(cè)面上設(shè)置有第二環(huán)形槽，所述第二環(huán)形槽位于所述第二磁體機(jī)構(gòu)沿所述z方向的至少一端。

17、可選地，所述第二磁體機(jī)構(gòu)包括一個(gè)多個(gè)同軸設(shè)置的第二磁體，多個(gè)所述第二磁體沿其徑向自內(nèi)向外依次嵌套設(shè)置，相鄰兩個(gè)第二磁體之間設(shè)置有第二中間背鐵，所述第二中間背鐵分別連接至相鄰兩個(gè)所述第二磁體，所述第二磁體的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颉?/p>

18、可選地，所述第二組件還包括一個(gè)或多個(gè)第三背鐵，所述第三背鐵與所述第三線圈嵌套設(shè)置，所述第三背鐵連接至所述第三線圈，并與所述第一磁體部和所述第二磁體部間隔設(shè)置。

19、可選地，所述第二組件還包括一個(gè)或多個(gè)第四線圈，所述第四線圈與所述第三背鐵嵌套設(shè)置，所述第三背鐵位于所述第三線圈與所述第四線圈之間，所述第四線圈連接至所述第三背鐵，并與所述第一磁體部和所述第二磁體部間隔設(shè)置。

20、如上所述，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本申請?zhí)峁┑拇瓜蛭⒄{(diào)裝置，至少具有以下有益效果：

21、本申請的垂向微調(diào)裝置中，第一磁體部構(gòu)成垂向微調(diào)裝置的第一組件，第一背鐵、第一線圈構(gòu)成垂向微調(diào)裝置的第二組件，第一組件對第二組件產(chǎn)生的磁浮力能夠?qū)Υ瓜蛭优_的重力和簧片的彈力進(jìn)行補(bǔ)償，第一組件與第二組件之間產(chǎn)生的洛倫茲力能夠?qū)崿F(xiàn)對垂向微動臺的驅(qū)動作用。

22、垂向微調(diào)裝置中，第一磁體部、第一背鐵和第一線圈能夠構(gòu)成音圈電機(jī)，在不同的垂向行程范圍內(nèi)，垂向微調(diào)裝置的磁浮力和洛倫茲力的垂向合力在垂向微動臺較大的位移范圍內(nèi)呈線性變化，使得本申請的垂向微調(diào)裝置具有恒剛度特性；通過調(diào)整垂向微調(diào)裝置的等效剛度，能夠使垂向微調(diào)裝置和簧片施加在垂向微動臺上的力大小相同，方向相反，則二者共同施加在垂向微動臺上的垂向合力趨勢為零剛度曲線，故而有效改善了垂向微調(diào)裝置內(nèi)的音圈電機(jī)的發(fā)熱問題，提高了對垂向微動臺的定位精度。

23、并且，本申請的垂向微調(diào)裝置僅通過第一磁體部、第一背鐵就實(shí)現(xiàn)了恒剛度重力補(bǔ)償?shù)墓δ埽ㄟ^第一線圈、第一磁體部和第一背鐵就實(shí)現(xiàn)了恒剛度的垂向微調(diào)裝置的驅(qū)動功能，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小。

24、綜上所述，本申請的垂向微調(diào)裝置具有發(fā)熱小、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小，垂向行程范圍內(nèi)剛度恒定等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對垂向微動臺的精準(zhǔn)定位，提高了設(shè)備整體的集成度和控制精度。

技術(shù)特征：

1.一種垂向微調(diào)裝置，其特征在于，包括同軸且彼此間隔設(shè)置的第一組件（10）和第二組件（20），以所述第一組件（10）的軸線方向?yàn)閦方向，所述第一組件（10）與所述第二組件（20）能夠沿所述z方向相對運(yùn)動；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第一組件（10）還包括中心磁體（101），所述第一背鐵（211）同軸套設(shè)于所述中心磁體（101）的外側(cè)，并與所述中心磁體（101）間隔設(shè)置，所述中心磁體（101）的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颉?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第二組件（20）還包括第二線圈（222），所述第二線圈（222）位于所述第一磁體部（11）和所述第二背鐵（212）之間，所述第二線圈（222）與所述第一磁體部（11）間隔設(shè)置，并連接至所述第二背鐵（212）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第一磁體部（11）包括一個(gè)或多個(gè)同軸設(shè)置的第一磁體機(jī)構(gòu)（111），多個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）沿所述z方向依次間隔分布，并且多個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）之間的相對位置保持不變。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）沿所述z方向的至少一端設(shè)置有第一磁體尖端（1101），所述第一磁體尖端（1101）的厚度沿遠(yuǎn)離其所在的所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）的方向逐漸減小。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）的內(nèi)側(cè)面和/或外側(cè)面上設(shè)置有第一環(huán)形槽（1102），所述第一環(huán)形槽（1102）位于所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）沿所述z方向的至少一端。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第一磁體機(jī)構(gòu)（111）包括一個(gè)或者多個(gè)同軸設(shè)置的第一磁體（1111），多個(gè)所述第一磁體（1111）沿其徑向由內(nèi)向外依次嵌套設(shè)置，相鄰兩個(gè)所述第一磁體（1111）之間設(shè)置有第一中間背鐵（112），所述第一中間背鐵（112）分別連接至相鄰的兩個(gè)所述第一磁體（1111），所述第一磁體（1111）的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颉?/p>

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第一組件（10）還包括一個(gè)或多個(gè)第二磁體部（12），所述第二組件（20）還包括一個(gè)或多個(gè)第三線圈（223），所述第二磁體部（12）與所述第三線圈（223）同軸且彼此間隔設(shè)置，并沿徑向依次交替嵌套設(shè)置；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第二磁體部（12）包括一個(gè)或多個(gè)同軸設(shè)置的第二磁體機(jī)構(gòu)（121），多個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）沿所述z方向依次間隔分布，并且多個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）之間的相對位置保持不變。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）沿所述z方向的至少一端設(shè)置有第二磁體尖端（1201），所述第二磁體尖端（1201）的厚度沿遠(yuǎn)離其所在的所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）的方向逐漸減小。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）的內(nèi)側(cè)面和/或外側(cè)面上設(shè)置有第二環(huán)形槽（1202），所述第二環(huán)形槽（1202）位于所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）沿所述z方向的至少一端。

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第二磁體機(jī)構(gòu)（121）包括一個(gè)或多個(gè)同軸設(shè)置的第二磁體（1211），多個(gè)所述第二磁體（1211）沿其徑向自內(nèi)向外依次嵌套設(shè)置，相鄰兩個(gè)第二磁體（1211）之間設(shè)置有第二中間背鐵（1212），所述第二中間背鐵（1212）分別連接至相鄰兩個(gè)所述第二磁體（1211），所述第二磁體（1211）的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较颉?/p>

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第二組件（20）還包括一個(gè)或多個(gè)第三背鐵（213），所述第三背鐵（213）與所述第三線圈（223）嵌套設(shè)置，所述第三背鐵（213）連接至所述第三線圈（223），并與所述第一磁體部（11）和所述第二磁體部（12）間隔設(shè)置。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的垂向微調(diào)裝置，其特征在于，所述第二組件（20）還包括一個(gè)或多個(gè)第四線圈（224），所述第四線圈（224）與所述第三背鐵（213）嵌套設(shè)置，所述第三背鐵（213）位于所述第三線圈（223）與所述第四線圈（224）之間，所述第四線圈（224）連接至所述第三背鐵（213），并與所述第一磁體部（11）和所述第二磁體部（12）間隔設(shè)置。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，提供一種垂向微調(diào)裝置，包括彼此間隔的第一組件和第二組件，第一組件包括沿第一磁體部，第二組件包括嵌套設(shè)置的第一背鐵和第一線圈，第一磁體部同軸套設(shè)于第一背鐵的外側(cè)，第一線圈位于第一磁體部與第一背鐵之間，第一線圈與第一磁體部間隔設(shè)置，并連接至第一背鐵，第一磁體部的充磁方向?yàn)槠鋸较蚍较?。第二組件與第一組件之間產(chǎn)生有磁浮力和洛倫茲力，通過磁浮力能夠?qū)崿F(xiàn)對垂向微動臺的重力和簧片的反向作用力的補(bǔ)償，通過洛倫茲力實(shí)現(xiàn)了對垂向微動臺的驅(qū)動作用，磁浮力和洛倫茲力的合力在垂向微動臺較大的位移范圍內(nèi)呈線性變化，使得垂向微調(diào)裝置具有恒剛度特性，改善了垂向微調(diào)裝置內(nèi)的音圈電機(jī)的發(fā)熱問題。

技術(shù)研發(fā)人員：伏兆娣,江旭初,彭仁強(qiáng),胡兵,唐艷文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海隱冠半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15