一种具有安装腔的微动台及运动装置的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路制备技术领域，尤其涉及一种具有安装腔的微动台及运动装置。


背景技术：

2.在半导体硅片膜厚的检测领域，要求工件台可以和硅片传输系统完成硅片的交接，同时需要承载着12英寸或者8英寸的硅片完成垂向运动和360
°
的旋转运动，因此，应用于膜厚检测领域的运动装置一般包括xy运动台和设置于xy运动台上的微动台。
3.微动台为运动装置的核心部件，其一般能够提供绕z方向的转动运动和沿z方向的垂向运动。随着对产率要求和膜厚检测精度要求的不断提高，对运动装置的运行速度、加速度及性能要求也随之提高，这就要求运动装置更加轻量化及扁平化，以及具备更好的运动精度。
4.为实现硅片的交接，现有的部分微动台的中部设置有能够实现硅片交接的交接机构。现有技术提供了一种微动台，其包括垂向底座、转动设置于垂向底座上方的rz转台，垂向底座和rz转台均为中空结构，其中心设置有用于交接硅片的交接机构。垂向底座的外侧环绕其周向间隔设置有三组垂向驱动装置和三组重力补偿装置，垂向驱动装置采用音圈电机直驱，其音圈电机的动子与垂向底座连接，每组重力补偿装置均设置在相邻两组垂向驱动装置之间，降低音圈电机的负载。
5.现有技术提供的微动台，能够实现微动台沿绕垂向的转动和沿垂向的运动，但是由于rz转台设置在垂向底座的上端，导致微动台在z方向的尺寸较大，不利于微动台的轻量化和扁平化设置；同时，由于重力补偿装置与垂向驱动装置分体设置，导致结构尺寸较大且重量较重，更加不利于微动台的成本降低和轻量化设计。


技术实现要素：

6.本实用新型的一个目的在于提供一种具有安装腔的微动台，以减小微动台在z方向的尺寸，以利于微动台的轻量化和扁平化设置，且能丰富微动台的功能。
7.本实用新型的另一目的在于提供一种运动装置，以减小运动装置在z方向上的尺寸，提高运动装置的运行特性。
8.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
9.一种微动台，包括：
10.安装基座；
11.垂向底座，可活动地设置于所述安装基座的上方；
12.旋转座，转动套设在所述垂向底座的内部，且所述旋转座内部设有上端开口的安装腔；
13.旋转驱动电机，设置于所述垂向底座与所述旋转座之间，用于驱动所述旋转座相对所述垂向底座绕z方向转动；
14.垂向驱动装置，设置于所述安装基座上，且环绕所述垂向底座间隔设置若干个，所述垂向驱动装置的输出端连接至所述垂向底座，所述垂向驱动装置包括音圈电机组件和重力补偿组件，所述音圈电机组件的定子和所述重力补偿组件的定子均相对所述安装基座固定，所述音圈电机组件的动子和所述重力补偿组件的动子均相对所述垂向底座固定，所述音圈电机组件用于驱动所述垂向底座相对所述安装基座沿所述z方向运动，所述重力补偿组件用于补偿所述垂向底座的重力。
15.作为一种微动台的优选技术方案，所述垂向底座包括：
16.主体筒部，同轴且转动套设在所述旋转座的外侧；
17.安装板部，沿所述主体筒部的径向方向延伸设置，所述音圈电机组件的动子及所述重力补偿组件的动子均与所述安装板部固定连接。
18.该种垂向底座的结构设置，能够在方便与旋转座的转动套设的同时，方便垂向驱动装置与垂向底座的拆装，且提高结构紧凑性和微动台的整体美观性。
19.作为一种微动台的优选技术方案，所述垂向驱动装置在所述安装基座上的正投影位于所述安装板部在所述安装基座上的正投影范围内。该种设置，可以使垂向驱动装置能够位于安装板部的覆盖范围内，使得微动台在俯视视角下，垂向驱动装置4能够内藏在安装板部下方，进一步地提高微动台的外形美观性。
20.作为一种微动台的优选技术方案，所述微动台还包括垂向导向组件，所述垂向导向组件包括滑动配合的固定件和滑动件，所述固定件与所述安装基座连接，所述滑动件与所述垂向底座连接，所述垂向导向组件用于为所述垂向底座沿所述z方向运动进行导向。垂向导向组件的设置，能够在提高垂向底座沿z方向的运行可靠性的同时，使得垂向底座仅能沿z方向运动，不能绕x方向和y方向发生偏转，即使得微动台仅具有rz和z方向的两个自由度。
21.作为一种微动台的优选技术方案，所述垂向导向组件在所述安装基座上的正投影位于所述安装板部在所述安装基座上的正投影范围内。该种设置，能够提高微动台的结构紧凑性和外形美观性，且能够方便垂向导向组件的拆装。
22.作为一种微动台的优选技术方案，所述垂向驱动装置及所述垂向导向组件均设置有n个，所述安装板部为正m边形结构，所述m＝2*n，且每个所述垂向驱动装置及所述垂向导向组件均对应一所述安装板部的正m边形的顶点设置，且每个所述垂向导向组件均位于相邻两个所述垂向驱动装置之间。该种设置，能够在保证安装板部对垂向驱动装置和垂向导向组件进行覆盖的同时，减小安装板部的整体端面面积，进一步地节省微动台的整体占地空间，提高结构紧凑性。且该种设置，使得微动台的空间布局更加合理，受力更加平衡。
23.作为一种微动台的优选技术方案，所述音圈电机组件包括音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子相对所述安装基座固定，所述音圈电机动子相对所述垂向底座固定，所述音圈电机定子为线圈，所有各所述垂向驱动装置的所述线圈并联。该种设置，可以更好地保证所有音圈电机组件提供的垂向驱动力的一致性，从而保证垂向底座的受力平稳性。
24.作为一种微动台的优选技术方案，所述重力补偿组件包括导气座和滑移座，所述导气座的下端与所述安装基座连接，所述导气座具有上端开口的气腔，所述滑移座滑动密封设置于所述气腔中，所述导气座的下部开设有与所述气腔连通的通气气道；
25.所述音圈电机组件包括套设的音圈电机定子和音圈电机动子，所述音圈电机定子安装于所述导气座，所述音圈电机动子连接于所述滑移座。
26.该种重力补偿组件的设置，能够使重力补偿组件采用气浮的方式实现重力补偿，结构简单，重量较轻，成本较低，能够进一步地实现微动台的轻量化设置。
27.作为一种微动台的优选技术方案，所述微动台还包括交接机构，所述交接机构位于所述安装腔内，所述交接机构用于交接基底。交接机构的设置，能够使得微动台可以执行硅片等基底的交接工作。
28.一种运动装置，包括xy运动台和如上所述的微动台，所述xy运动台用于驱动所述微动台沿x方向和/或y方向运动。
29.本实用新型的有益效果在于：
30.本实用新型提供的微动台，通过在旋转座内部设置安装腔形成中空结构，能够使得用于交接硅片等基底的交接机构安装于安装腔中，从而使微动台能够执行基底的交接工作，或可以用于安装其他功能模块，拓展微动台的功能；同时，由于垂向底座套设在旋转座的外部，能够降低微动台沿z方向的高度，有利于微动台的扁平化设置；再者，由于垂向驱动装置中集成设置有重力补偿组件和音圈电机组件，使得垂向驱动装置在具备垂向驱动功能的同时，还具备重力补偿的作用，有效简化了微动台的结构，提高了微动台的结构紧凑性，更加有利于微动台的扁平化和轻量化设置。
31.本实用新型提供的运动装置，通过采用上述的微动台，能够丰富运动装置能够执行的功能，且有利于运动装置的扁平化和轻量化设置。
附图说明
32.图1是本实用新型实施例一提供的微动台的纵剖视图；
33.图2是本实用新型实施例一提供的微动台去掉载台后的俯视图；
34.图3是本实用新型实施例一提供的垂向驱动装置的纵剖视图；
35.图4是本实用新型实施例二提供的垂向驱动装置的纵剖视图；
36.图5是本实用新型实施例三提供的垂向驱动装置的纵剖视图；
37.图6是本实用新型实施例四提供的微动台的纵剖视图；
38.图7是本实用新型实施例四提供的微动台去掉载台后的俯视图；
39.图8是本实用新型实施例四提供的交接机构的结构示意图。
40.图中标记如下：
41.1、旋转驱动电机；11、旋转电机动子；12、旋转电机定子；
42.2、旋转座；21、第一座部；22、第二座部；23、安装腔；24、定位凸部；
43.3、垂向底座；31、主体筒部；32、安装板部；321、导向孔；322、定位孔；33、定位凸台；
44.4、垂向驱动装置；41、音圈电机组件；411、音圈电机动子；412、音圈电机定子；42、重力补偿组件；421、磁浮定子；422、磁浮动子；423、导气座；4231、气腔；4232、通气气道；424、滑移座；425、封板；43、定子座；44、动子座；441、磁安装部；4411、安装基部；4412、转接架部；442、电机安装部；443、连接座部；45、连接基座；
45.5、安装基座；6、载台安装座；61、套筒部；62、挡缘部；7、载台；8、转动轴承组；81、转动轴承；82、限位环；9、垂向导向组件；91、固定件；92、滑动件；10、定子限位件；20、动子限位
件；30、外圈限位件；40、交接机构。
具体实施方式
46.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
47.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。本文中“x向”(或“x方向”、“x轴方向”)和“y向”(或“y方向”、“y轴方向”)表示沿水平方向彼此正交的两个方向，“z向”(或“z方向”和“z轴方向”)表示竖直方向。
50.实施例一
51.如图1至图3所示，本实施例提供了一种具有安装腔的微动台，其可以应用于集成电路制备领域，如应用于光刻系统的曝光台中或应用于半导体膜厚检测的工作台中，用于带动硅片等基底进行垂向运动及绕垂向方向的转动。本实施例提供的微动台还可以应用于其他需要对承载在微动台上的工件进行rz(绕垂向)转动及z(垂向)方向运动的场景和领域中，本实施例对此不做限制。
52.具体地，微动台包括安装基座5、旋转座2、垂向底座3、垂向驱动装置4及旋转驱动电机1。其中，垂向底座3设置于安装基座5的上方，旋转座2可绕z轴旋转地套设在垂向底座3的内部，且旋转座2在z方向的位置相对垂向底座3不变，且旋转座2内部设有上端开口的安装腔23；旋转驱动电机1设置在旋转座2和垂向底座3之间，用于驱动旋转座2相对垂向底座3绕z方向转动；垂向驱动装置4，设置于安装基座5上，垂向驱动装置4环绕垂向底座3间隔设置有若干个，且该垂向驱动装置4的输出端连接至垂向底座3，且垂向驱动装置4环绕垂向底座3间隔设置有若干个，具体地，该垂向驱动装置4包括音圈电机组件41和重力补偿组件42，其中，音圈电机组件41的定子和重力补偿组件42的定子均相对安装基座5固定，音圈电机组件41的动子和重力补偿组件42的动子均相对垂向底座3固定，音圈电机组件41用于驱动垂向底座3相对安装基座5沿z方向运动，重力补偿组件42用于补偿垂向底座3的重力。
53.本实施例提供的微动台，通过在旋转座2的内部设置安装腔23形成中空结构，能够使得用于交接硅片等基底的交接机构安装于安装腔23中，从而使微动台能够执行基底的交接工作，或可以用于安装其他功能模块，拓展微动台的功能；同时，由于垂向底座3套设在旋转座2的外部，能够降低微动台沿z方向的高度，有利于微动台的扁平化设置；再者，由于垂向驱动装置4中集成设置有重力补偿组件42和音圈电机组件41，使得垂向驱动装置4在具备垂向驱动功能的同时，还具备重力补偿的作用，有效简化了微动台的结构，提高了微动台的结构紧凑性，且相较于现有技术中将重力补偿装置设置在垂向底座3下方，本实施例的垂向驱动装置4更加有利于微动台的扁平化和轻量化设置。
54.在本实施例中，安装基座5呈与z方向垂直的平板状结构，以简化安装基座5的结构，减轻安装基座5的重量。在其他实施例中，安装基座5还可以整体呈上端开口的套筒状结构，垂向底座3、旋转座2及垂向驱动装置4等均安装于安装基座5的内部，此种结构有助于保护垂向底座3、旋转座2及垂向驱动装置4。
55.旋转驱动电机1包括同轴且间隔套设的旋转电机定子12和旋转电机动子11，旋转电机定子12优选安装于垂向底座3的内侧壁，旋转电机动子11安装于旋转座2的内侧壁。该种设置，能够减小旋转驱动电机1在z方向的尺寸，进一步地有利于微动台的扁平化设置。
56.为方便旋转驱动电机1的安装，旋转座2的外侧壁与垂向底座3的内侧壁之间形成有一端开口的电机安装槽，旋转驱动电机1设置于电机安装槽中。电机安装槽的设置，有利于使得旋转驱动电机1能够通过电机安装槽的槽口进行拆装，方便旋转驱动电机1的拆装和维护。
57.在本实施例中，电机安装槽的槽口朝下设置，能够防止灰尘、水汽等杂质进入电机安装槽内而对旋转驱动电机1造成影响，提高旋转驱动电机1的使用安全性和可靠性。在其他实施例中，电机安装槽的槽口可以朝上设置。
58.为方便旋转电机动子11的安装，电机安装槽的一侧槽壁上开设有动子环槽，旋转电机动子11安装于动子环槽，且旋转电机动子11至少与动子环槽的一侧槽壁抵接。旋转电机动子11在动子环槽中的固定方式可以为粘接或采用现有其他电机动子的固定方式。
59.在本实施例中，动子环槽贯通旋转座2的下端面，且旋转座2的下端面可拆卸连接有动子限位件20，动子限位件20与旋转电机动子11的下端面抵接，以限制旋转电机动子11相对旋转座2向下运动。该种设置，能够在实现对旋转电机动子11的安装限位的同时，更加方便旋转驱动电机1的拆装。
60.旋转电机动子11环绕旋转座2设置，且其包括环绕旋转座2的周向间隔设置的多个旋转电机磁钢。动子限位件20优选环状结构，以保证采用一个动子限位件20实现对所有旋转电子磁钢的抵接限位，简化动子限位件20的结构。
61.进一步地，为实现旋转电机定子12的安装限位和定位，垂向底座3的内侧壁上凸设有定位凸台33，旋转电机定子12的一端抵接于定位凸台33，垂向底座3于电机安装槽的槽口处可拆卸连接有定子限位件10，旋转电机定子12的另一端抵接于定子限位件10上。即旋转电机定子12通过定位凸台33和定子限位件10实现配合定位和限位，且该种设置，更加有利于旋转电机定子12的拆装。在本实施例中，定子限位件10连接于垂向底座3的下端。
62.旋转电机定子12沿垂向底座3的内壁设置，其包括沿垂向底座3的内壁间隔设置的多个旋转电机线圈。定子限位件10优选为环形结构，以保证定子限位件10能够与所有的旋
转电机线圈均抵接，简化定子限位件10的结构。定子限位件10的内径优选大于动子限位件20的外径，且动子限位件20位于定子限位件10的内侧，以避免动子限位件20与定子限位件10相干涉。
63.为提高旋转座2的转动顺畅性，旋转座2与垂向底座3之间设置有转动轴承组8，转动轴承组8包括一个或若干个沿z方向并排设置的转动轴承81。转动轴承81的内圈与旋转座2固定，转动轴承81的外圈与垂向底座3的内侧壁连接。
64.在本实施例中，转动轴承组8包括两个沿z方向间隔设置的转动轴承81，两个转动轴承81之间采用限位环82间隔。在其他实施例中，相邻两个转动轴承81之间可以直接抵接，或转动轴承81可以仅设置一个或设置更多个。
65.为方便转动轴承组8的安装，旋转座2的外侧壁与垂向底座3的内侧壁之间形成有轴承安装槽，轴承安装槽的槽口与电机安装槽的槽口背离设置。转动轴承组8安装于轴承安装槽中。在本实施例中，轴承安装槽的槽口朝上，且轴承安装槽位于电机安装槽的上方。在其他实施例中，轴承安装槽与电机安装槽的位置也可以互换。
66.为实现转动轴承组8的安装定位和限位，旋转座2的外侧壁上凸设有定位凸部24，定位凸部24与定位凸台33相对且间隔设置，定位凸部24和定位凸台33的上端面共同形成轴承安装槽的槽底。位于下方的转动轴承81的内圈下端面抵接于定位凸部24的上端面，转动轴承81的外圈下端面抵接于定位凸台33的上端面。
67.为防止转动轴承81向上窜出轴承安装槽，旋转座2的上端面可拆卸连接有内圈限位结构，垂向底座3的上端面可拆卸连接有外圈限位件30。转动轴承81的内圈上端面抵接于内圈限位结构，转动轴承81的外圈上端面抵接于外圈限位件30。
68.在本实施例中，外圈限位件30呈环形结构，且外圈限位件30的内径大于内圈限位结构的外径，内圈限位结构位于外圈限位件30内侧，以避免干涉。
69.优选地，由于旋转驱动电机1的径向宽度大于转动轴承81的径向宽度，因此，在本实施例中，旋转座2包括沿z方向相连设置的第一座部21和第二座部22，第一座部21的外径小于第二座部22的外径，第一座部21和垂向底座3之间形成有电机安装槽，第二座部22和垂向底座3之间形成有轴承安装槽。在其他实施例中，当转动轴承81的径向尺寸相对旋转驱动电机1的径向尺寸较大时，也可以是第一座部21与垂向底座3之间形成轴承安装槽，第二座部22与垂向底座3之间形成电机安装槽。
70.在本实施例中，旋转座2上端面可拆卸连接有载台安装座6，载台安装座6的上端面可拆卸安装有载台7，载台7用于吸附基底，且载台7对基底的吸附方式可以为真空吸附，也可以为静电吸附。载台安装座6包括套设在旋转座2外侧的套筒部61，套筒部61抵接于转动轴承组8的内圈端面上，即，套筒部61形成上述的内圈限位结构。
71.优选地，套筒部61的上端沿径向向外延伸设置有环形的挡缘部62，挡缘部62位于外圈限位件30的内侧，挡缘部62的外径等于或者略小于外圈限位件30的内径，以使挡缘部62能够遮挡外圈限位件30和内圈限位结构之间的间隙，避免外部灰尘、杂质等进入转动轴承81内部，提高转动轴承81的转动顺畅性。
72.载台安装座6与载台7的结构可以参考现有技术，此非本实用新型的重点，此处不再赘述。
73.垂向底座3包括主体筒部31和沿主体筒部31径向方向延伸设置的安装板部32，主
体筒部31同轴且转动套设在旋转座2的外侧，安装板部32连接于主体筒部31的上端，且安装板部32的上端面优选与主体筒部31的上端面平齐。垂向驱动装置4环绕主体筒部31设置，且音圈电机组件41的动子和重力补偿组件42的动子均与安装板部32固定连接。该种垂向底座3的结构设置，能够在方便与旋转座2的转动套设的同时，方便垂向驱动装置4与垂向底座3的拆装，且提高结构紧凑性和微动台的整体美观性。
74.优选地，垂向驱动装置4在安装基座5上的正投影位于安装板部32在安装基座5的正投影范围内，以使垂向驱动装置4能够位于安装板部32的覆盖范围内，使得微动台在俯视视角下，垂向驱动装置4能够内藏在安装板部32下方，进一步地提高微动台的外形美观性。
75.为提高垂向底座3沿z方向运动的可靠性，微动台还包括垂向导向组件9，垂向导向组件9包括滑动配合的固定件91和滑动件92，固定件91与安装基座5连接，滑动件92与垂向底座3连接，垂向导向组件9用于为垂向底座3的z方向的运动进行导向。垂向导向组件9的设置，能够在提高垂向底座3沿z方向的运行可靠性的同时，使得垂向底座3仅能沿z方向运动，不能绕x方向和y方向发生偏转，即使得微动台仅具有rz和z方向的两个自由度。
76.垂向导向组件9优选设置于主体筒部31的外侧，且垂向导向组件9在安装基座5上的正投影位于安装板部32在安装基座5上的正投影范围内，以提高结构紧凑性和微动台的外形美观性，且能够方便垂向导向组件9的拆装。
77.更为优选地，垂向导向组件9环绕主体筒部31的周向间隔设置有多个，且每个垂向导向组件9均位于相邻两个垂向驱动装置4之间，且相邻两个垂向驱动装置4之间仅有一组垂向导向组件9，以进一步地提高结构紧凑性和垂向底座3的垂向运动可靠性。可以理解的是，垂向导向组件9的数量和具体位置并不限于上述情况，垂向导向组件9的具体数量和具体位置可以根据实际需要进行设计，只要其能够达到为垂向底座3的z向运动提供导向的目的即可。
78.在本实施例中，固定件91为沿z方向设置的导向轴，滑动件92为滑动套设在导向轴上的导向套，导向轴的下端与安装基座5垂直连接，安装板部32上对应导向轴开设有导向孔321，导向轴穿设于导向孔321中，导向套安装于安装板部32的下端面。该种垂向导向组件9的结构简单，导向可靠性高，且方便安装和布置。导向套可以为直线轴承，也可以为由润滑材料制成的套筒。在其他实施例中，垂向导向组件9还可以采用现有其他能够实现直线运动导向的结构，如导轨滑块机构等。
79.优选地，垂向驱动装置4及垂向导向组件9均设置有n个，安装板部32为正m边形结构，m＝2*n，且每个垂向驱动装置4及垂向导向组件9均对应一安装板部32的正m边形的顶点设置，且每个垂向导向组件9均位于相邻两个垂向驱动装置4之间，且每个垂向驱动装置4均位于相邻两个垂向导向组件9之间。该种设置，能够在保证安装板部32对垂向驱动装置4和垂向导向组件9进行覆盖的同时，减小安装板部32的整体端面面积，进一步地节省微动台的整体占地空间，提高结构紧凑性。且该种设置，使得微动台的空间布局更加合理，受力更加平衡。
80.在本实施例中，n＝3，能够在保证对垂向底座3的足够驱动力的作用的同时，降低成本。在其他一实施例中，n可以等于4或者其他数。在其他另一实施例中，垂向驱动装置4与垂向导向组件9也可以不是一一对应的设置关系，或安装板部32也可以不是正多边形结构，本实用新型对安装板部32的具体形状不做限制，只要能够保证垂向驱动装置4及垂向导向
组件9的安装空间即可。
81.如图1和3所示，其中，图1中仅示出了垂向驱动装置4的部分结构，图3为本实施例中垂向驱动装置4的结构示意图，该图3中，音圈电机组件41包括间隔套设的音圈电机定子412和音圈电机动子411，音圈电机定子412相对安装基座5固定，音圈电机动子411相对垂向底座3固定。音圈电机动子412为磁钢，音圈电机定子411为线圈。优选地，所有各垂向驱动装置4的线圈均并联，以更好地保证所有音圈电机组件41提供的垂向驱动力的一致性，从而保证垂向底座3的受力平稳性。
82.在本实施例中，重力补偿组件42采用磁浮重力补偿的结构形式，其重力补偿组件42包括间隔套设的磁浮定子421和磁浮动子422，磁浮定子421和音圈电机定子412均相对安装基座5固定，音圈电机动子411和磁浮动子422均相对垂向底座3固定。由此，当音圈电机组件41中的线圈通过切割产生洛伦兹力，为旋转座2的z方向运动提供驱动力的同时，磁浮定子421和磁浮动子422由于磁力而产生悬浮力，补偿垂向底座3的重力。
83.为方便垂向驱动装置4与垂向底座3及安装基座5的连接，垂向驱动装置4还包括定子座43和动子座44；定子座43与安装基座5固定，磁浮定子421和音圈电机定子412均设置于定子座43上，由此，磁浮定子421和音圈电机定子412均通过定子座43固定连接至安装基座5上；动子座44相对垂向底座3固定，且磁浮动子422和音圈电机动子411均固定在动子座44上，由此，磁浮动子422和音圈电机动子411均通过动子座44连接至垂向底座3。
84.当向音圈电机定子412通电时，音圈电机定子412与音圈电机动子411之间产生的磁力驱动音圈电机动子411沿z方向运动，从而驱动与音圈电机动子411固连的动子座44沿z方向垂向运动，即通过动子座44带动垂向底座3沿z方向运动；同时，磁浮定子421和磁浮动子422之间存在磁力，该磁力使磁浮动子422具有沿z方向向上运动的趋势，从而通过磁浮动子422向动子座44施加向上的悬浮支撑力，即向垂向底座3施加向上的支撑力。
85.通过将音圈电机定子412和磁浮定子421均固定在定子座43上，将音圈电机动子411和磁浮动子422均固定在动子座44上，能够将重力补偿装置集成到垂向驱动装置4中，有助于提高微动台的集成程度，提高整体结构的紧凑性，缩小垂向驱动装置4和重力补偿装置的空间占用率，从而更加有利于微动台的轻量化和扁平化设置。
86.优选地，在本实施例中，定子座43呈圆筒状结构，定子座43的下端与安装基座5连接，音圈电机定子412安装于定子座43的外壁，磁浮定子421安装于定子座43的内壁。优选地，磁浮定子421安装于定子座43的下端，音圈电机定子412安装于定子座43的上端。
87.动子座44包括位于定子座43内部的磁安装部441和位于定子座43外部的电机安装部442以及连接于磁安装部441和电机安装部442之间的连接座部443，连接座部443位于定子座43的上方且与安装板部32连接或抵接，磁浮动子422安装于磁安装部441且位于磁浮定子421的内侧，音圈电机动子411安装于电机安装部442上且位于音圈电机定子412的外侧。
88.连接座部443与安装板部32优选采用螺钉连接，以保证连接座部443与垂向底座3之间的位置稳定性。为了提高垂向底座3与垂向驱动装置4之间的安装和定位准确性，优选地，安装板部32上开设有定位孔322，连接座部443上端凸设有定位柱(未示出)，定位柱插入定位孔322中。
89.在其他实施例中，连接座部443也可以仅抵接在安装板部32上，通过升降的驱动力推动安装板部32升降，从而实现垂向底座3的升降。
90.在本实施例中，垂向驱动装置4基本位于安装板部32的下方，能够提高微动台的整体美观性，且为垂向驱动装置4提供遮挡保护。但可以理解的是，垂向驱动装置4也可以通过定位孔322伸入安装板部32的上方，如当垂向驱动装置4的上端尺寸较小时，垂向驱动装置4的上端穿过定位孔322并与安装板部32连接。
91.为了实现各定子和动子的安装定位，优选地，定子座43的内壁开设有内安装槽，定子座43的外壁开设有外安装槽，磁浮定子421嵌设于内安装槽中，音圈电机定子412嵌设于外安装槽中。磁安装部441的外壁上开设有环形的安装环槽，磁浮动子422嵌设于安装环槽中，以提高磁浮动子422的安装精度。电机安装部442的外壁上凸设有安装凸环，音圈电机动子411的内侧固定于电机安装部442的外壁，音圈电机动子411的下端抵接于安装凸环上端面。可以理解的是，上述各定子和动子的安装和定位结构均为示例性结构，本实施例对此不做限制。
92.磁安装部441包括安装基部4411和转接架部4412，安装基部4411的上端与转接架部4412的下端可拆卸连接，转接架部4412的上端与连接座部443可拆卸连接，磁浮动子422安装于安装基部4411上。该种设置，一方面能够简化动子座44的加工，另一方面可以方便磁浮动子422的安装，以使磁浮动子422可以安装至安装基部4411后，再使安装基部4411与转接架部4412连接。
93.由于磁浮动子422能够相对磁浮定子421沿z方向的运动，优选地，磁浮动子422沿z方向的高度大于磁浮动子422沿z方向的高度，且磁浮动子422与磁浮定子421沿z方向的高度差至少大于旋转座2沿z方向的运动行程。
94.优选地，垂向驱动装置4还包括连接基座45，连接基座45的上端与定子座43的下端可拆卸连接，连接基座45抵接于安装基座5上表面且与安装基座5可拆卸连接，连接基座45沿z方向贯通开设有与定子座43同轴设置的基座通孔，动子座43的下端能够伸入基座通孔中，以减小垂向驱动装置4在z方向上的尺寸。
95.优选地，为检测旋转座2沿z方向的位移行程，微动台还包括垂向位移检测装置。在本实施例中，垂向位置检测装置包括配合使用的垂向位移编码器和垂向光栅尺，垂向光栅尺竖直设置，且垂向位移编码器和垂向光栅尺中的一个设置于垂向底座3上，另一个设置在安装基座5上，且垂向位移编码器与垂向光栅尺相对设置。在本实施例中，优选地，垂向位移编码器设置于安装基座5上，垂向光栅尺设置于垂向底座3上。
96.进一步地，为检测旋转座2绕z方向旋转的角度，微动台还包括角度检测装置。在本实施例中，角度检测装置包括角度检测编码器以及角度检测光栅尺，角度检测编码器设置于垂向底座3上，角度检测光栅设置于旋转座2上。
97.光栅尺配合编码器实现垂向位移测量或角度检测的原理和具体结构较为常规，此处不再赘述。且可以理解的是，还可以采用现有其他检测位移的装置对旋转座2的垂向运动行程或旋转角度进行检测，本实施例对此不做限制。
98.进一步地，微动台还包括用于限制旋转座2垂向运动形成的电气限位件和机械限位件，电气限位件和机械限位件的结构可以参考现有技术，本实用新型对此不做限制。
99.实施例二
100.本实施例提供了一种微动台，且与实施例一相比，本实施例提供的微动台与实施例一提供的微动台的结构基本相同，仅垂向驱动装置4的设置存在差异，本实施例不再对与
实施例一相同的结构赘述。
101.如图4所示，垂向驱动装置4包括音圈电机组件41和重力补偿组件42，音圈电机组件41包括内外间隔套设的音圈电机定子412和音圈电机动子411，重力补偿组件42包括内外间隔套设的磁浮动子422和磁浮定子421。在本实施例中，磁浮定子421固定设置于音圈电机定子412的内部，且磁浮动子422和音圈电机动子411合为一体，且为与音圈电机定子412配合的音圈电机磁钢。该种设置方式，能够有效降低垂向驱动装置4的结构复杂性，且减轻垂向驱动装置4的重量。
102.优选地，垂向驱动驱动机构包括定子座43，音圈电机定子412安装于定子座43的外壁，磁浮定子421安装于定子座43的内壁。磁浮定子421为柱状或筒状的磁石结构。且优选地，音圈电机定子412嵌设于定子座43的外壁上。
103.音圈电机磁钢可以直接安装于垂向底座3的安装板部32的下表面，也可以在安装空间足够时，安装在定位孔322的内壁上，或音圈电机磁钢也可以通过动子座与垂向底座3连接，本实施例对此不做具体限制，只要保证音圈电机磁钢相对垂向底座3固定即可。
104.实施例三
105.本实施例提供了一种微动台，且与实施例一相比，本实施例提供的微动台与实施例一提供的微动台的结构基本相同，仅垂向驱动装置4的设置存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构赘述。
106.如图5所示，垂向驱动装置4包括音圈电机组件41和重力补偿组件42，音圈电机组件41包括内外间隔套设的音圈电机定子412和音圈电机动子411，重力补偿组件42采用气浮的方式补偿旋转座2的重力。
107.具体地，重力补偿组件42包括导气座423和滑移座424，导气座423具有上端开口的气腔4231，导气座423内开设有与气腔4231连通的通气气道4232，通气气道4232的一端与气腔4231连通，另一端贯通导气座423的外侧壁并与气源装置连通。滑移座424滑动密封设置于气腔4231中，且音圈电机动子411与滑移座424相对固定，音圈电机定子412安装于导气座423的外壁上。
108.当音圈电机动子411相对音圈电机定子412沿z方向运动时，滑移座424在音圈电机动子411的带动下在气腔4231内上下滑动，改变气腔4231的容积，通过气源装置经通气气道4232向气腔4231内充气或者放气，改变气腔4231内气体压强，能够使气腔4231内气体向滑移座424施加向上的气体压力，从而能够补偿旋转座2的重力。
109.该种重力补偿组件42的设置，能够使重力补偿组件42采用气浮的方式实现重力补偿，结构简单，重量较轻，成本较低，能够进一步地实现微动台的轻量化设置。
110.进一步地，垂向驱动装置4还包括动子座44，音圈电机动子411设置于动子座44上，动子座44固定连接至滑移座424的顶部，且动子座44相对垂向底座3固定。优选地，动子座44呈上端封闭、下端开口的圆筒状结构，导气座423的上端设置有上述的音圈电机定子412，且导气座423的上端伸入动子座44内部。
111.优选地，动子座44的下端开口周缘向内延伸有安装凸部，音圈电机动子411的外壁固定于动子座44的内侧壁，音圈电机动子411的下端抵接于安装凸部上表面。
112.实施例四
113.如图6
‑
8所示，本实施例提供的一种微动台，且本实施例提供的微动台为基于实施
例一、实施例二或实施例三进行进一步地改进，改进点在于在安装腔23内增设交接机构，本实施例不再对与上述实施例相同的结构进行赘述。
114.具体地，交接机构40设置于安装腔23中，且交接机构40用于交接基底，如硅片等。通过设置交接机构，能够使得微动台可以执行硅片等基底的交接工作。
115.交接机构40的具体结构且对基底的交接原理及具体操作均可参考现有技术，本实施例不再赘述。
116.实施例五
117.本实施例提供了一种运动装置，其包括xy运动台及实施例一至实施例四任意一个中的微动台，微动台设置于xy运动台上，且xy运动台用于带动微动台沿x方向和/或y方向运动。
118.xy运动台可以参考专利申请202011523638.5中的结构，也可以采用现有技术中其他xy运动台的结构形式，本实施例对此不做具体限制。
119.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。