本發(fā)明涉及磁懸浮，具體是一種位移測(cè)量與懸浮控制一體化的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體制造中，一方面，晶圓的潔凈度很重要,因?yàn)榫A表面的潔凈度會(huì)影響后續(xù)半導(dǎo)體工藝及產(chǎn)品的合格率，為了達(dá)到超潔凈的需要，硅或其他半導(dǎo)體材料的晶圓必須在受控的超清潔氣氛中處理。比如，在晶圓的制造過程中，一個(gè)制造步驟是在離子注入摻雜之后對(duì)晶圓進(jìn)行退火。摻雜在晶體結(jié)構(gòu)上施加應(yīng)變，如果應(yīng)力不能得到快速釋放,將導(dǎo)致離子摻雜的電阻率發(fā)生不希望的變化。目前，通常采用快速熱處理工藝?(rt)?進(jìn)行退火處理。再一方面，晶圓的處理均勻性很重要,為了產(chǎn)生均勻性,通常在處理晶圓時(shí)要圍繞晶圓中心的垂直軸或z軸旋轉(zhuǎn)晶圓。旋轉(zhuǎn)還用于其他晶圓處理,例如化學(xué)氣相沉積、熱處理、離子注入摻雜和其他技術(shù)摻雜。為了滿足半導(dǎo)體工藝制造中超潔凈和處理均勻性等的嚴(yán)苛要求，半導(dǎo)體加工設(shè)備最佳采用無接觸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)。磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)包括定子和轉(zhuǎn)子，定子用于產(chǎn)生磁場(chǎng)以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子及承載體旋轉(zhuǎn)和懸浮。根據(jù)定子和轉(zhuǎn)子兩者的相對(duì)位置差異，可以分為內(nèi)轉(zhuǎn)子的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)和外轉(zhuǎn)子的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)。

2、為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定懸浮，必須給控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子準(zhǔn)確的位置信息。一般通過非接觸式位移傳感器技術(shù)來獲得所需要的轉(zhuǎn)子位置信息。目前，磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)的位置傳感器包括多個(gè)軸向傳感器和多個(gè)徑向傳感器，位置傳感器包括傳感器探頭，傳感器探頭沿徑向或軸向安裝到半導(dǎo)體加工設(shè)備的真空腔體上，真空腔體用于與半導(dǎo)體加工設(shè)備構(gòu)成封閉腔體，以隔離轉(zhuǎn)子和定子，使轉(zhuǎn)子在封閉的真空腔體中旋轉(zhuǎn)工作；然而，將位置傳感器裝配到真空腔體的腔壁及腔底上時(shí)，需要在真空腔體上形成通孔并使用密封圈進(jìn)行密封；由于半導(dǎo)體加工設(shè)備的超潔凈及高溫環(huán)境要求，密封圈需要采用耐高溫的氟膠密封圈（成本高），且在使用久時(shí)需要更換，這導(dǎo)致位置傳感器裝配成本較高，且位置傳感器替換密封圈的安裝過程工藝繁瑣，存在傳感器重新裝配的標(biāo)定及安裝錯(cuò)誤、密封不良等問題。另外，多個(gè)位置傳感器的多個(gè)連接線纜分散在轉(zhuǎn)子周圍，連線雜亂，且不便于傳感器線纜與傳感器調(diào)理電路的設(shè)置及控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種位移測(cè)量與懸浮控制一體化的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)，其用于解決以上問題中的至少一種。

2、本公開實(shí)施例公開了一種位移測(cè)量與懸浮控制一體化的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有向所述定子凸伸的第一環(huán)緣，所述定子包括第一懸浮控制組件，所述第一懸浮控制組件配置為向所述第一環(huán)緣施加軸向主動(dòng)控制的懸浮力，所述第一懸浮控制組件包括疊壓設(shè)置的兩個(gè)定子基片a，每個(gè)所述定子基片a朝向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)形成有沿所述轉(zhuǎn)子周向間隔設(shè)置的多個(gè)定子磁極a，兩個(gè)所述定子基片a上的定子磁極a沿所述轉(zhuǎn)子周向錯(cuò)層且交叉設(shè)置，還包括軸徑向位置測(cè)量單元，所述軸徑向位置測(cè)量單元包括兩個(gè)磁芯、激勵(lì)線圈組和感應(yīng)線圈組，兩個(gè)所述磁芯記為第一磁芯和第二磁芯，兩個(gè)所述磁芯沿所述轉(zhuǎn)子軸向設(shè)置，所述激勵(lì)線圈組包括至少一個(gè)激勵(lì)線圈，所述感應(yīng)線圈組包括至少兩個(gè)感應(yīng)線圈，每個(gè)所述磁芯外均套設(shè)所述感應(yīng)線圈，兩個(gè)所述磁芯外共同套設(shè)所述激勵(lì)線圈，所述第一磁芯與一個(gè)定子基片a磁連接，且所述第一磁芯周邊設(shè)有第一磁軛，所述第二磁芯與另一個(gè)定子基片a的定子磁極a一體成型，所述激勵(lì)線圈配置為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的徑向位移，兩個(gè)感應(yīng)線圈配置為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的軸向位移。

3、進(jìn)一步的，所述激勵(lì)線圈的激勵(lì)磁場(chǎng)經(jīng)兩個(gè)所述磁芯、所述第一環(huán)緣和所述定子磁極a及所述第一磁軛構(gòu)成第一磁回路；一個(gè)所述感應(yīng)線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)經(jīng)所述第一磁芯、所述第一環(huán)緣、所述第一磁軛構(gòu)成第二磁回路，另一個(gè)所述感應(yīng)線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)經(jīng)所述第二磁芯、所述第一環(huán)緣、所述定子磁極a構(gòu)成第三磁回路。

4、進(jìn)一步的，所述另一個(gè)定子基片a的定子磁極a上朝向所述第一環(huán)緣的一側(cè)形成有第一溝槽，所述第一溝槽在所述定子磁極a上界定出所述第二磁芯。

5、進(jìn)一步的，所述另一個(gè)定子基片a的定子磁極a上朝向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)還形成有第二溝槽，所述第一溝槽與所述第二溝槽在所述定子磁極a上界定出兩個(gè)第二磁軛。

6、進(jìn)一步的，所述感應(yīng)線圈組包括2個(gè)所述感應(yīng)線圈，2個(gè)所述感應(yīng)線圈中的一個(gè)套設(shè)于所述第一磁芯上，另一個(gè)套設(shè)于所述第二磁芯上；或者所述感應(yīng)線圈組包括4個(gè)所述感應(yīng)線圈，4個(gè)所述感應(yīng)線圈中的2個(gè)相互串聯(lián)且分別套設(shè)于所述第一磁芯和一個(gè)所述第一磁軛上，所述第一磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所述第一磁軛上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)，另外2個(gè)相互串聯(lián)且分別套設(shè)于所述第二磁芯和一個(gè)所述第二磁軛上，所述第二磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與一個(gè)所述第二磁軛上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)；或者所述感應(yīng)線圈組包括6個(gè)所述感應(yīng)線圈，6個(gè)所述感應(yīng)線圈中的3個(gè)相互串聯(lián)且分別套設(shè)于所述第一磁芯和兩個(gè)所述第一磁軛上，所述第一磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與兩個(gè)所述第一磁軛上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)，另外3個(gè)相互串聯(lián)且分別套設(shè)于所述第二磁芯和兩個(gè)所述第二磁軛上，所述第二磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與兩個(gè)所述第二磁軛上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)。

7、進(jìn)一步的，所述第一溝槽及所述第二溝槽均沿自所述定子磁極a的端面向遠(yuǎn)離所述轉(zhuǎn)子的方向延伸，且所述第二溝槽的長(zhǎng)度大于等于所述第一溝槽的長(zhǎng)度。

8、進(jìn)一步的，所述第二磁芯及所述第二磁軛的橫截面均呈方形，所述第二磁芯的軸向高度與所述第二磁軛的軸向高度相同，且所述第二磁芯的下表面和所述第二磁軛的下表面平齊，所述第二磁芯的橫截面面積是所述第二磁軛的橫截面面積的1-3倍。

9、進(jìn)一步的，所述一個(gè)定子基片a朝向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)延伸形成導(dǎo)磁體，所述導(dǎo)磁體上形成有第三溝槽，所述第三溝槽在所述導(dǎo)磁體上界定出所述第一磁芯和兩個(gè)所述第一磁軛，兩個(gè)所述第一磁軛分設(shè)于所述第一磁芯的左右兩側(cè)。

10、進(jìn)一步的，所述第一磁芯的軸向高度與所述第一磁軛的軸向高度相同，且所述第一磁芯的上表面和所述第一磁軛的上表面平齊，所述第一磁芯的橫截面面積是所述第一磁軛的橫截面面積的1-3倍。

11、進(jìn)一步的，所述第二磁芯的形狀和大小與所述第一磁芯的形狀和大小相同。

12、進(jìn)一步的，所述第一環(huán)緣的軸向高度介于所述第二磁芯的下表面和所述第一磁芯的上表面之間，且所述第一環(huán)緣的軸向移動(dòng)的范圍為:所述第一環(huán)緣的上表面不超過所述第一磁芯的上表面，所述第一環(huán)緣的下表面不超過所述第二磁芯的下表面。

13、進(jìn)一步的，每個(gè)所述定子基片a朝向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)形成有沿所述轉(zhuǎn)子周向等間隔設(shè)置的3個(gè)或4個(gè)定子磁極a，一個(gè)所述定子基片a上的定子磁極a記為第一定子磁極，另一個(gè)所述定子基片a上的定子磁極a記為第二定子磁極，所述第一定子磁極與所述第二定子磁極在軸向錯(cuò)層，且在圓周方向上，相鄰的兩個(gè)第一定子磁極之間設(shè)置一個(gè)第二定子磁極，且相鄰的兩個(gè)第二定子磁極之間設(shè)置一個(gè)第一定子磁極。

14、進(jìn)一步的，包括4個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元，4個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元對(duì)應(yīng)設(shè)置在4個(gè)所述第一定子磁極或4個(gè)所述第二定子磁極上，4個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元分為相互正交的兩組，每組包括徑向?qū)ΨQ設(shè)置的兩個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元。

15、進(jìn)一步的，包括3個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元，3個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元對(duì)應(yīng)設(shè)置在3個(gè)所述第一定子磁極或3個(gè)所述第二定子磁極上，3個(gè)所述軸徑向位置測(cè)量單元在圓周方向上均勻分布。

16、進(jìn)一步的，還包括第二懸浮控制組件，所述第二懸浮控制組件配置為向所述轉(zhuǎn)子施加徑向的懸浮力，所述第二懸浮控制組件包括定子基片b、自所述定子基片b向所述轉(zhuǎn)子突出的多個(gè)定子磁極b及設(shè)于所述定子磁極b上的控制繞組b，所述多個(gè)定子磁極b在圓周方向上均勻設(shè)置并在圓周方向延伸。

17、進(jìn)一步的，還包括永磁裝置，所述永磁裝置配置為永磁環(huán)，所述永磁環(huán)夾持于所述第一懸浮控制組件和所述第二懸浮控制組件之間；或者，所述永磁裝置配置為包括多個(gè)永磁組件，所述多個(gè)永磁組件在圓周方向上均勻設(shè)置，所述多個(gè)永磁組件夾持于所述第一懸浮控制組件和所述第二懸浮控制組件之間。

18、進(jìn)一步的，所述定子磁極b朝向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)形成有多個(gè)電機(jī)槽，相鄰兩個(gè)電機(jī)槽之間形成電機(jī)齒，所述電機(jī)槽內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)控制繞組。

19、本發(fā)明的有益效果如下：相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明形成了一種位移測(cè)量與懸浮控制一體化設(shè)計(jì)的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)，通過在第一懸浮控制組件的定子磁極a及定子基片a上集成軸徑向位置測(cè)量單元，通過激勵(lì)線圈測(cè)量轉(zhuǎn)子的徑向位移，并通過兩個(gè)感應(yīng)線圈或兩組感應(yīng)線圈測(cè)量轉(zhuǎn)子的軸向位移，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量轉(zhuǎn)子徑向和軸向位移的功能，同時(shí)位移測(cè)量與磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)的定子集成在一起，借助轉(zhuǎn)子的第一環(huán)緣，軸徑向位置測(cè)量單元可透過真空腔體的腔壁檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置信息，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)與定子結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊，且靈敏度較高。由于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸向位移的兩個(gè)感應(yīng)線圈或兩組感應(yīng)線圈在轉(zhuǎn)子圓周上位于同一角度位置，可以減少軸向位移測(cè)量時(shí)處理器的計(jì)算量。本發(fā)明實(shí)施例無需在真空腔體上制作通孔及使用氟膠密封圈，也無需再更換密封圈，解決裝配傳感器后重新標(biāo)定及安裝錯(cuò)誤等問題，可以更好的滿足半導(dǎo)體加工設(shè)備的超潔凈及高溫環(huán)境要求，且可以解決多個(gè)位置傳感器的線纜連線雜亂的問題，還能大大減少磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)使用傳感器的數(shù)量。

20、為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。