CN114613721B - 一种运动台及运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于集成电路制备领域，具体公开了一种运动台及运动装置。运动台包括基座、Y向导轨组件、X动台、X向导轨组件、X向直线电机、Y向驱动装置、安装座、气足以及第一柔性件，第一柔性件包括气足连接部、座连接部以及滑块连接部，气足连接部与座连接部之间连接有第一柔性部，座连接部与滑块连接部之间连接有第二柔性部，第二柔性部在Z方向具有柔性，在X方向和Y方向具有刚性，第一柔性部在Rz方向具有柔性，在其余方向具有刚性，气足连接部与气足连接，座连接部与安装座连接，滑块连接部与X向滑块连接。运动装置包括上述的运动台。本发明公开的运动台及运动装置，不仅能够实现X和Y方向的运动，还允许在Rz方向的小角度旋转运动。

Description

一种运动台及运动装置

技术领域

本发明属于集成电路制备技术领域，尤其涉及一种运动台及运动装置。

背景技术

在半导体膜厚检测领域，要求工作台装置可以和硅片传输***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360°旋转和垂向运动，从而完成膜厚的检测。对于应用于膜厚检测的工作台装置中，二维运动台一般提供X、Y两个方向的运动，且是工作台装置中的核心部件，随着对产率要求的不断提高，膜厚检测精度的检测要求不断提升，这就要求二维运动台具备更高的运行速度和更高的加速度，对二维台运动性能的要求也随之提高。

现有的二维运动台通常包括大理石基座、X向直线电机、Y向直线电机以及X向平台等。Y向直线电机沿X方向间隔设置有两组，且Y向直线电机的定子设置在大理石基座上，两个Y向直线电机的动力分别与X向平台的两端连接；X向直线电机的定子沿X方向设置在X向平台上，且动子用于与微动台连接。同时，X向平台通过沿Y向延伸的机械导轨实现沿Y方向的运动导向，微动台通过沿X方向延伸的机械导轨实现沿X方向的运动导向。

现有的二维运动台，由于X平台沿Y方向的运动导向以及微动台沿X方向的运动导向均是通过机械导轨实现，导致二维运动台平面动态性能差的问题；同时，现有的二维运动台仅能实现微动台沿X方向和Y方向的运动，难以实现Rz方向小角度旋转的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于一种运动台，以提高运动台的动态特性，且实现Rz方向小角度旋转。

本发明的另一个目的在于提供一种运动装置，以提高运动装置的动态特性，且实现运动装置Rz方向的小角度旋转。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种运动台，包括：

基座；

Y向导轨组件，沿X方向间隔设置有两组，所述Y向导轨组件包括沿Y方向铺设在所述基座上的Y向导轨以及与所述Y向导轨滑动配合的Y向滑块；

X动台，沿所述X方向延伸，且两端分别与两个所述Y向滑块连接；

X向导轨组件，沿所述Y方向间隔设置有两组，所述X向导轨组件包括沿所述X方向铺设在所述X动台上的X向导轨以及与所述X向导轨滑动配合的X向滑块；

X向直线电机，其包括沿所述X方向铺设在所述X动台上的X向定子和与所述X向定子驱动配合的X向动子，所述X向直线电机沿所述Y方向间隔设置有两个；

Y向驱动装置，设置在所述基座上，且用于驱动所述X动台沿所述Y方向运动；

安装座，每个所述X向动子均连接有对应的所述安装座；

气足，所述气足具有吸附于所述基座表面的第一状态和气浮支承于所述基座表面的第二状态；

第一柔性件，与所述安装座一一对应设置，所述第一柔性件包括气足连接部、座连接部以及滑块连接部，所述气足连接部与所述座连接部之间连接有第一柔性部，所述座连接部与所述滑块连接部之间连接有第二柔性部，所述第二柔性部在Z方向具有柔性，在X方向和Y方向具有刚性，所述第一柔性部在Rz方向具有柔性，在其余方向具有刚性，所述气足连接部与所述气足连接，所述座连接部与所述安装座连接，所述滑块连接部与对应侧的所述X向滑块连接。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第一柔性部包括：

第一子柔性部，其在所述Y方向和所述Z方向具有刚性且在所述X方向和所述Rz方向具有柔性，所述第一子柔性部沿所述Y方向的两端分别连接所述座连接部和所述气足连接部；

第二子柔性部，所述第二子柔性部在所述X方向和所述Z方向具有刚性且在所述Y方向和所述Rz方向具有柔性，所述第二子柔性部在所述X方向的两端分别连接所述气足连接部和所述座连接部。

作为一种运动台的可选技术方案，所述座连接部及所述气足连接部均沿所述X方向延伸且在所述Y方向上间隔设置；

所述座连接部沿所述X方向的中部与所述气足连接部沿所述X方向的中部通过所述第一子柔性部连接，所述气足连接部沿所述X方向的两端分别通过所述第二子柔性部与所述座连接部的对应两端连接；

所述气足连接部、所述座连接部以及两个所述第二子柔性部均相对所述第一子柔性部对称。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第一子柔性部包括垂直于所述X方向的第一簧片；所述第二子柔性部包括垂直于所述Y方向的第二簧片。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第二子柔性部包括沿所述X方向间隔设置的两个所述第二簧片，其中一个所述第二簧片与所述气足连接部连接，另一所述第二簧片与所述座连接部连接；

所述第二子柔性部还包括沿所述X方向连接于两个所述第二簧片之间的簧片连接部，所述簧片连接部在所述Y方向上的厚度大于所述第二簧片在所述Y方向上的厚度。

作为一种运动台的可选技术方案，所有所述第二簧片均位于同一垂直于Y方向的ZX向平面上。

作为一种运动台的可选技术方案，所述气足连接部朝向所述座连接部的一侧上开设有第一安装槽，所述第一子柔性部的第一端与所述第一安装槽的槽底连接；

和/或，所述座连接部朝向所述气足连接部的一侧开设有第二安装槽，所述第一子柔性部的第二端与所述第二安装槽的槽底连接。

作为一种运动台的可选技术方案，所述座连接部朝向所述气足连接部的一侧具有第一凹槽，所述气足连接部及所述第一柔性部至少部分位于第一凹槽中；

和/或，所述座连接部背离所述气足连接部的一侧具有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第二柔性部一一对应设置，所述第二柔性部及所述滑块连接部至少部分位于所述第二凹槽中。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第一凹槽包括沿所述X方向延伸的主槽部和设置在所述主槽部上朝向所述座连接部一侧的延伸槽部，所述延伸槽部在所述X方向上的槽长小于所述主槽部在所述X方向上的槽长，所述第二子柔性部及所述气足连接部位于所述主槽部中，且所述气足连接部至少部分伸入所述延伸槽部中。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第二凹槽沿所述X方向间隔设置有两个，且所述延伸槽部位于两个所述第二凹槽之间。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第二柔性部与所述滑块连接部一一对应设置；

所述第二柔性部及所述滑块连接部均设置有两个，且两个所述第二柔性部以及两个所述滑块连接部均相对于所述第一子柔性部对称设置；

或，所述第二柔性部设置有三个，位于中间的所述第二柔性部及所述滑块连接部均为相对所述第一子柔性部对称的对称结构，位于两侧的两个所述第二柔性部及两个所述滑块连接部分别相对所述第一子柔性部对称设置。

作为一种运动台的可选技术方案，所述滑块连接部呈与所述Y方向垂直的XZ向板状结构，所述第二柔性部为垂直于所述Z方向的水平簧片，所述滑块连接部的沿Y向的厚度大于所述水平簧片的厚度；

和/或，所述第一柔性部和所述第二柔性部的材料均为弹簧钢且均为薄片状结构，所述第一柔性部和所述第二柔性部的厚度为0.8mm~1.5mm。

作为一种运动台的可选技术方案，还包括第二柔性件，其中，所述X动台的一端与所述Y向滑块直接连接，所述X动台的另一端与所述Y向滑块通过所述第二柔性件连接，所述第二柔性件在所述Rz方向具有柔性，在所述Y方向和所述Z方向具有刚性。

作为一种运动台的可选技术方案，所述第二柔性部包括沿Z方向依次连接的台连接部、柔性片部及连接板部，所述连接板部与所述Z方向垂直且与所述Y向滑块连接，所述柔性片部与所述X方向垂直，且沿X方向所述柔性片部的厚度小于所述连接板部及所述台连接部的厚度，所述台连接部与所述X动台连接。

作为一种运动台的可选技术方案，所述X动台包括纵梁部和横梁部，所述纵梁部沿所述Y方向延伸且在所述X方向上间隔设置有两个，所述横梁部连接于两个所述纵梁部之间且沿所述Y方向间隔设置有两个，每个所述纵梁部均与对应侧的所述Y向滑块连接，每个所述横梁部上均设置有所述X向导轨组件和所述X向直线电机，所述气足位于两个所述横梁部之间。

一种运动装置，包括如上运动台，所述运动装置还包括微动台，所述微动台设置在所述气足上，所述微动台至少能实现沿所述Z方向的运动调节。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的运动台，通过设置第一柔性部连接气足和安装座，设置第二柔性部连接安装座和X向滑块，由于第一柔性部在Rz方向上具有柔性，在其余方向上具有刚性，当两个X向直线电机差动时，可以允许两侧的X向滑块在X方向上错位，即允许连接在两个第一柔性件之间的气足产生Rz方向的偏转，即实现安装于气足上的结构的Rz方向运动，提高运动台的使用范围；同时，第一柔性部的设置，也能够消除双边X向直线电机驱动不同步造成的运动卡滞和导轨变形的问题，有利于实现X方向的大加速运动，提高运动台的动态性能；由于第二柔性部在Z方向上具有柔性，在X方向和Y方向上具有刚性，能够消除气足和X向导轨组件同时提供导向时的过约束问题，提高安装座和气足在X方向的运动顺畅性，提高运动台的使用寿命。

本发明提供的运动装置，通过采用上的运动台以及将微动台安装于气足上，能够实现微动台在X方向、Y方向、Z方向以及Rz方向上的运动，提高运动装置的适用范围，且提高运动装置的运动特性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的运动台的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的运动台的主视图；

图3是图2中I处的局部放大图；

图4是图2中J处的局部放大图；

图5是本发明实施例一提供的第二柔性件的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的运动台的剖视图；

图7是图6中K处的局部放大图；

图8是本发明实施例一提供的第一柔性件的结构示意图；

图9是本发明实施例一提供的第一柔性件的俯视图；

图10是本发明实施例一提供的气足与基座的结构示意图；

图11是本发明实施例二提供的运动装置的结构示意图；

图12是本发明实施例二提供的微动台的结构示意图。

图中标记如下：

100、运动台；200、微动台；201、微动底座；202、吸盘；203、垂向驱动装置；204、垂向底座；205、垂向检测组件；

1、第一柔性件；11、第一柔性部；111、第一子柔性部；112、第二子柔性部；1121、第二簧片；1122、簧片连接部；12、第二柔性部；13、气足连接部；131、第一安装槽；14、座连接部；141、第一凹槽；1411、主槽部；1412、延伸槽部；142、第二凹槽；143、第二安装槽；15、滑块连接部；

2、基座；21、安装凹槽；22、凸台部；3、Y向导轨组件；31、Y向导轨；32、Y向滑块；4、X动台；41、横梁部；411、底梁部；412、分隔梁部；42、纵梁部；5、X向导轨组件；51、X向导轨；52、X向滑块；6、Y向直线电机；61、Y向动子；62、Y向定子；7、X向直线电机；71、X向动子；72、X向定子；8、第二柔性件；81、台连接部；82、柔性片部；83、连接板部；9、安装座；10、气足；101、气足本体；102、气浮部；103、预载腔；20、转接件；30、X向光栅检测组件；301、X向光栅尺；302、X向检测头；40、Y向光栅检测组件；401、Y向光栅尺；402、Y向检测头；50、高压气膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

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发明的限制。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。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种运动台100，其可以应用于集成电路制备领域，如应用于光刻***的曝光台或者应用于半导体膜厚检测的工件台中，用于带动硅片等基底进行X方向和Y方向运动，并能够实现Rz方向的小角度转动。值得说明的是，本实施例提供的运动台100也可以应用于其他需要进行X向运动和Y向运动的场景和领域中，本实施例对此不做限制。

以图1所示坐标系为例对运动台100进行详细介绍，其中X方向和Y方向均水平设置且相互垂直，Y方向为运动台100的大行程扫描方向，Z方向竖直设置，X方向、Y方向和Z方向满足右手坐标法则。

如图1、图6-图8所示，运动台100包括：基座2；Y向导轨组件3，沿X方向间隔设置有两组，Y向导轨组件3包括沿Y方向铺设在基座2上的Y向导轨31以及与Y向导轨31滑动配合的Y向滑块32；X动台4，沿X方向延伸，且X方向两端分别与两个Y向滑块32连接；X向导轨组件5，沿Y方向间隔设置有两组，X向导轨组件5包括沿X方向铺设在X动台4上的X向导轨51以及与X向导轨51滑动配合的X向滑块52；X向直线电机7，其包括沿X方向铺设在X动台4上的X向定子72和与X向定子72驱动配合的X向动子71，X向直线电机7沿Y方向间隔设置有两个；Y向驱动装置，设置在基座2上，且用于驱动X动台4沿Y方向运动；安装座9，每个X向动子71均连接有对应的安装座9；气足10，气足10具有吸附于基座2表面的第一状态和气浮支承于基座2表面的第二状态；第一柔性件1，与安装座9一一对应设置，第一柔性件1包括气足连接部13、座连接部14以及滑块连接部15，气足连接部13与座连接部14之间连接有第一柔性部11，座连接部14与滑块连接部15之间连接有第二柔性部12，第二柔性部12在Z方向具有柔性，在X方向和Y方向具有刚性，第一柔性部11在Rz方向具有柔性，在其余方向具有刚性，气足连接部13与气足10连接，座连接部14与安装座9连接，滑块连接部15与对应侧的X向滑块52连接。

本实施例提供的运动台100，通过设置Y向导轨组件3为X动台4提供Y方向运动的机械导向，配合Y向驱动装置可以实现X动台4沿Y方向的高速和高加速运动；通过设置X向导轨组件5实现安装座9与气足10沿X方向运动的机械导向，同时设置气足10实现安装座9沿X方向运动的气浮导向，配合两个X向直线电机7，实现X动台4沿X方向的高速和高加速运动，同时能够防止X动台4和X向导轨组件5由于自身重力变形导致的Z向位置不均匀性，提高X动台4和X向导轨组件5的使用寿命；同时，当气足10处于第二状态时，基座2与气足10之间的高压气膜50可以匀化气足10与基座2表面的面型度误差，使得运动台100具有优异的平面动态性能，降低后续的面型补偿工作量，提高产率。

同时，本实施例提供的运动台100，通过设置第一柔性部11连接气足10和安装座9，设置第二柔性部12连接安装座9和X向滑块52，由于第一柔性部11在Rz方向上具有柔性，在其余方向上具有刚性，当两个X向直线电机7差动时，可以允许两侧的X向滑块52在X方向上错位，即允许连接在两个第一柔性件1之间的气足10产生Rz方向的偏转，即实现安装于气足10上的结构的Rz向运动，提高运动台100的使用范围；同时，第一柔性部11的设置，也能够消除双边X向直线电机7驱动不同步造成的运动卡滞和导轨变形的问题，有利于实现X方向的大加速运动，提高运动台100的动态性能；由于第二柔性部12在Z方向上具有柔性，在X方向和Y方向上具有刚性，能够消除气足10和X向导轨组件5同时提供导向时的过约束问题，提高安装座9和气足10在X方向的运动顺畅性，提高运动台100的使用寿命。

如图1至图4所示，Y向驱动装置优选为Y向直线电机6，Y向直线电机6沿X方向间隔设置有两个，且每个Y向直线电机6均包括沿Y方向铺设在基座2上的Y向定子62和与Y向定子62驱动配合的Y向动子61，X动台4的两端分别与两个Y向动子61连接。

在本实施例中，基座2优选为矩形块状结构，且基座2的其中两个侧边与X方向平行，另两个侧边与Y方向平行，以提高X向导轨组件5和Y向导轨组件3的布置便利性。基座2优选采用大理石制成，以提高基座2的刚度，增强对其上各部分结构的支撑性能。

为降低运动台100沿Z方向的尺寸，提高运动台100的扁平化设计，优选地，基座2的上表面开设有安装凹槽21，安装凹槽21沿Y方向贯通基座2的相对两侧，基座2于安装凹槽21在X方向的两侧形成有凸台部22，两个Y向直线电机6及Y向导轨组件3均设置于对应侧的凸台部22上，X动台4的部分以及气足10伸入安装凹槽21中，且X动台4与安装凹槽21的槽底面间隔设置，气足10能够气浮支承于槽底面上。

进一步地，凸台部22的上表面靠近安装凹槽21的一侧开设有定位凹槽，定位凹槽沿Y方向贯通凸台部22的相对两侧，Y向导轨31铺设于定位凹槽的槽底，以使得Y向导轨31低于Y向定子62，从而减小Y向导轨31与Y向直线电机6之间的干涉，提高运动台100的空间布局合理性和规整性。优选地，定位凹槽贯通安装凹槽21的对应侧槽壁，以提高基座2的加工便利性。

为检测X动台4沿Y方向运动的行程，运动台100还包括Y向位移检测装置，Y向位移检测装置优选设置有两组，两组Y向位移检测装置与两个Y向直线电机6一一对应设置。优选地，Y向位移检测装置包括Y向光栅检测组件40，Y向光栅检测组件40包括沿Y方向铺设在基座2上的Y向光栅尺401以及连接在X动台4上的Y向检测头402，Y向检测头402与Y向光栅尺401正对设置。

优选地，Y向光栅尺401设置在定位凹槽的一侧槽壁上，以进一步地提高运动台100的结构紧凑性，提高布局合理性。在其他实施例中，Y向光栅尺401还可以设置在凸台部22的上表面上或者设置在定位凹槽的槽底处，或还可以设置在安装凹槽21的对应侧槽壁处。

为提高Y向滑块32与X动台4的安装便利性，X动台4底部沿X方向的两端均设有与定位凹槽相对应的避让凹槽，避让凹槽优选沿Y方向贯通X动台4的相对两侧、X动台4的底面及X动台4沿X方向的对应侧面，Y向滑块32位于避让凹槽中并与避让凹槽的槽底连接。优选地，Y向光栅尺401设置在定位凹槽的侧壁上，Y向滑块32朝向对应侧的Y向直线电机6的一侧设置有Y向检测头402，以缩短Y向检测头402与Y向光栅尺401之间的间距，进一步地提高结构紧凑性。

如图2-图5所示，为进一步地提高运动台100的动态性能，运动台100还包括第二柔性件8，X动台4沿X方向的一端与Y向滑块32直接连接，X动台4的另一端通过第二柔性件8与Y向滑块32连接，第二柔性件8在Rz方向上具有柔性，在Y方向和Z方向上具有刚性。通过设置第二柔性件8，使得X动台4可以具有Rz方向上的小角度偏转，且可以解决X动台4两端的Y向动子61运动不同步造成的运动卡滞及Y向导轨31变形的问题，实现X动台4的高速运行，提高X动台4在Y方向的运动速度和加速度。

优选地，第二柔性件8包括沿Z方向依次连接的台连接部81、柔性片部82及连接板部83，连接板部83与Z方向垂直且与Y向滑块32连接，柔性片部82与X方向垂直。沿X方向，柔性片部82的厚度小于连接板部83及台连接部81的厚度，台连接部81与X动台4连接。该种第二柔性部12的设置，能够实现Rz柔性的基础上，提高第二柔性件8与Y向滑块32及X动台4的连接便利性。

在本实施例中，连接板部83及台连接部81优选均相对于柔性片部82所在的ZY向平面对称设置，以更好地保证第二柔性件8在Z方向的刚度以及Y方向的刚度。第二柔性件8优选采用弹簧钢一体加工成型，以提高第二柔性件8的加工便利性。且优选地，柔性片部82在X方向的厚度为0.5mm~2.2mm，最优为0.8mm~1.5mm。

如图1和图2所示，为减轻运动台100的整体重量，优选地，X动台4包括纵梁部42和横梁部41，纵梁部42沿Y方向延伸且在X方向上间隔设置有两个，横梁部41连接于两个纵梁部42之间且沿Y方向间隔设置有两个，每个纵梁部42均与对应侧的Y向滑块32连接，每个横梁部41上均设置有X向导轨组件5和X向直线电机7，气足10位于两个横梁部41之间。该种设置，能够提高X向导轨组件5和X向直线电机7在X动台4上的安装便利性的同时，也能够使得X动台4为中空结构，减轻X动台4的整体重量，提高各部分结构的安装紧凑性。

在其他实施例中，气足10也可以位于X动台4的下方，即气足10可以沿Y方向延伸至X动台4在Y方向的两外侧，第一柔性件1设置在横梁部41的外侧。

如图1、图6和图7所示，横梁部41的横截面优选为倒“T”形，其包括垂直连接的底梁部411和分隔梁部412，分隔梁部412连接于底梁部411的上端面，X向定子72安装在底梁部411的上表面并位于分隔梁部412的外侧，X向导轨51连接在分隔梁部412的内侧，由此能够使得分隔梁部412分隔X向定子72和X向导轨51，避免结构之间的干涉，提高布局合理性。在其他实施例中，横梁部41也可以不设置分隔梁部412，仅X向定子72与X向导轨51沿Y方向间隔设置在底梁部411上。

在本实施例中，优选地，X向导轨51安装在分隔梁部412上并与底梁部411平行且间隔设置，以提高X向滑块52与安装座9及滑块连接部15之间的连接便利性，同时也能够减小X向滑块52与X向导轨51在Z方向上的尺寸，简化安装座9的结构设置，提高结构紧凑性。在其他实施例中，X向导轨51也可以直接设置在底梁部411上。

安装座9优选为水平设置的板状结构，且安装座9位于第一柔性件1、横梁部41以及X向滑块52的上方，X向滑块52的上表面以及安装座9的下表面间隔设置，以避免产生干涉或者造成过约束。安装座9的外端与X向动子71连接，安装座9内端的下表面与座连接部14连接，X向滑块52远离分隔梁部412的一侧与滑块连接部15连接。

为检测安装座9沿X方向的位移，运动台100还包括X向位移检测装置，X向位移检测装置与安装座9一一对应设置。X向检测装置优选为X向光栅检测组件30，X向光栅检测组件30包括沿X方向铺设在横梁部41上的X向光栅尺301以及连接于安装座9上的X向检测头302，X向检测头302与X向光栅尺301正对设置。

优选地，X向光栅尺301铺设在分隔梁部412的上端面，以减小结构之间的干涉，提高横梁部41上各结构的布局合理性。为方便X向检测头302的安装，安装座9沿X方向朝向X向动子71的一端贯通开设有安装口，X向检测头302安装于安装口处，从而能够避免X向检测头302对其他空间的占用，进一步地提高运动台100的结构紧凑性。优选地，X向检测头302的上表面低于安装座9的上表面，避免X向检测头302与位于安装座9上方的其他结构发生碰撞。

如图6-图9所示，第一柔性部11包括：第一子柔性部111，其在Y方向和Z方向具有刚性且在X方向和Rz方向具有柔性，第一子柔性部111沿Y方向的两端分别连接座连接部14和气足连接部13；第二子柔性部112，第二子柔性部112在X方向和Z方向具有刚性且在Y方向和Rz方向具有柔性，第二子柔性部112在X方向的两端分别连接气足连接部13和座连接部14。

由于第一子柔性部111在Y方向和Z方向具有刚性且沿Y方向连接座连接部14和气足连接部13，故X运台4带动气足10在Y方向运动时不会变形，具有较好的速度和加速度；又由于第二子柔性部112在X方向和Z方向具有刚性且沿Y方向连接座连接部14和气足连接部13，故气足10在X方向运动时不会变形，具有较好的速度和加速度。另外，由于第一子柔性部111和第二子柔性部112在Rz方向均具有柔性，故气足10既能在X方向和Y方向保持较好的速度和加速度，又能相对安装座9产生绕Z方向的偏转。这样设置的好处是既可以人为地控制两侧X向直线电机7产生位移差从而调整气足10的绕Z方向姿态，也可以缓解气足10与安装座9在X方向的运动不完全同步时导致的安装座9运动卡滞问题。

在本实施例中，座连接部14及气足连接部13均沿X方向延伸且在Y方向上间隔设置，座连接部14沿X方向的中部与气足连接部13沿X方向的中部通过第一子柔性部111连接，气足连接部13沿X方向的两端分别通过第二子柔性部112与座连接部14的对应两端连接。该种第一柔性件1的结构设置，可以增强第一柔性件1在Rz方向的柔性，同时能够避免X动台4在沿Y方向或X方向运动的过程中，气足连接部13沿Y方向或X方向发生摆动，降低X动台4在沿Y方向和X方向运动时的运动阻力和运动噪音，提高运动台100在运动特性；同时该种设置，还能够增加第一柔性件1与气足10、安装座9以及X向滑块52的连接面积，提高连接稳定性。

在其他实施例中，也可以设置其他结构的第一柔性部11，只要满足在Rz方向具有柔性，在其余方向具有刚性即可。

优选地，气足连接部13、座连接部14以及两个第二子柔性部112均相对第一子柔性部111对称。该种设置，能够保证气足连接部13、座连接部14以及第二子柔性部112均以第一子柔性部111为旋转中心，保证气足连接部13和座连接部14在转动时的转动中心固定，不会发生偏转，从而有利于精确计算气足10在Rz方向偏转的角度，从而有利于实现对气足10在Rz方向偏转角度的精确控制

为简化第一子柔性部111的加工，第一子柔性部111优选包括垂直于X方向的第一簧片，第一簧片的两端分别与座连接部14和气足连接部13垂直连接。第一簧片优选采用弹簧钢制成，且第一簧片的厚度优选为0.5mm~2.2mm，最优为0.8mm~1.5mm。

第二子柔性部112优选包括沿X方向间隔设置的两个第二簧片1121，其中一个第二簧片1121与气足连接部13连接，另一第二簧片1121与座连接部14连接；第二子柔性部112还包括沿X方向连接于两个第二簧片1121之间的簧片连接部1122，簧片连接部1122在Y方向上的厚度大于第二簧片1121在Y方向上的厚度。该种第二子柔性部112的结构设置，能够提高第二子柔性部112在X方向和Z方向上的刚度，且能够在保持气足连接部13在X方向的长度不变的基础上，增长座连接部14的长度，从而方便滑块连接部15与气足连接部13在座连接部14上的设置，另外，每个第二子柔性部112均包括两个第二簧片1121，使得第一柔性件1整体的可摆动幅度更大，更有利于绕Z方向旋转角度的调整。在其他实施例中，第二子柔性部112也可以仅包括第二簧片1121。

优选地，所有第二簧片1121在Y方向的厚度相同，且在X方向上的长度相同，即所有第二簧片1121的结构相同，且所有第二簧片1121均位于同一ZX平面上。该种设置，有利于保证第二簧片1121的设置相对第一子柔性部111对称，从而更好地保证座连接部14和气足连接部13以第一子柔性部111为旋转中心进行转动，避免偏心转动，有利于实现对运动台100绕Z方向旋转角度的精确控制和定位。更为优选地，簧片连接部1122相对第二簧片1121的ZX向中纵面对称。

第二簧片1121优选由弹簧钢制成，且第二簧片1121在Y方向上的厚度优选为0.5mm~2mm，最优为0.8mm~1.5mm。簧片连接部1122的厚度优选大于两倍第二簧片1121的厚度，且簧片连接部1122在X方向的长度优选大于第二簧片1121在X方向上的长度。

为减小第一柔性件1在Y方向上的尺寸，优选地，座连接部14朝向气足连接部13的一侧具有第一凹槽141，气足连接部13及第一柔性部11至少部分位于第一凹槽141中。进一步地，第一凹槽141包括沿X方向延伸的主槽部1411和设置在主槽部1411上朝向座连接部14一侧的延伸槽部1412，延伸槽部1412在X方向上的槽长小于主槽部1411在X方向上的槽长，第二子柔性部112及气足连接部13位于主槽部1411中，且气足连接部13至少部分伸入延伸槽部1412中。延伸槽部1412和主槽部1411的设置，能够保证气足连接部13在Y方向的厚度大于第二子柔性部112在Y方向的厚度的同时，实现气足连接部13以及第二子柔性部112在第一凹槽141中的完全容纳，且减小主槽部1411的槽深，从而能够进一步地减小第一子柔性部111在Y方向上的整体尺寸。

进一步地，气足连接部13及第二子柔性部112远离滑块连接部15的一侧侧面与座连接部14远离滑块连接部15的一侧侧面平齐，以提高第一柔性件1的结构美观性，且减小第一柔性件1在Y方向上的尺寸。

座连接部14背离气足连接部13的一侧优选具有第二凹槽142，第二凹槽142与第二柔性部12一一对应设置，第二柔性部12及滑块连接部15至少部分位于第二凹槽142中。第二凹槽142的设置，有利于避免滑块连接部15沿Y方向凸出座连接部14的尺寸过大，进一步地减小第一柔性件1在Y方向上的尺寸，且提高第一柔性件1在Y方向上的刚度。

第二凹槽142优选沿X方向间隔设置有两个，延伸槽部1412位于两个第二凹槽142之间。该种设置，有利于实现第二凹槽142和延伸槽部1412在YZ平面上投影的部分重合，从而更加有利于实现第二凹槽142和第一凹槽141的空间布局，进一步减小第一柔性件1在Y方向上的尺寸。更为优选地，第二凹槽142贯通座连接部14沿Z方向的相对两侧以及座连接部14沿X方向的对应侧，以有利于减轻座连接部14的重量。

优选地，座连接部14包括主连接部，主连接部呈开口朝向气足连接部13的U型结构，且U型结构的底部沿X方向延伸，U型结构的每个侧部均垂直连接有X方向延伸的延伸臂部，延伸臂部远离主连接部的一端垂直连接有侧连接部，主连接部、两个侧连接部以及两个延伸臂部均相对第一子柔性部111对称。U型结构的U型槽形成延伸槽部1412，两个侧连接部及两个延伸臂部之间形成主槽部1411，主连接部与延伸臂部背向气足连接部13与第二子柔性部112的一面围设形成第二凹槽142。第二子柔性部112远离气足连接部13的一端与对应侧的侧连接部垂直连接，第一子柔性部111朝向座连接部14的一端与主连接部的中部连接，第二柔性部12与延伸臂部连接。该种座连接部14的结构设置，有利于形成第二凹槽142、延伸槽部1412以及主槽部1411，加工简便。

为进一步地减小气足连接部13与座连接部14在Y方向上的间隙，优选地，气足连接部13朝向座连接部14的一侧上开设有第一安装槽131，第一子柔性部111的第一端与第一安装槽131的槽底连接；和/或，座连接部14朝向气足连接部13的一侧开设有第二安装槽143，第一子柔性部111的第二端与第二安装槽143的槽底连接。第一安装槽131和第二安装槽143可以容纳第一子柔性部111的对应端部，从而能够在保证第一子柔性部111在Y方向上的长度的同时，减小气足连接部13与座连接部14在Y方向上的间隙，从而减小第一柔性件1在Y方向上的整体尺寸，提高结构紧凑性。

第二柔性部12与滑块连接部15一一对应设置，在本实施例中，第二柔性部12及滑块连接部15均设置有两个，且两个第二柔性部12以及两个滑块连接部15均相对于第一子柔性部111对称设置。从而避免发生偏心转动，更有利于实现绕Z方向转动的角度定位和角度控制。

在其他实施例中，也可以是第二柔性部12设置有三个，位于中间的第二柔性部12及滑块连接部15均为相对第一子柔性部111对称的对称结构，位于两侧的两个第二柔性部12及两个滑块连接部15分别相对第一子柔性部111对称设置。

在其他实施例中，第二柔性部12和滑块连接部15也可以不是一一对应关系，例如一个长度足够的滑块连接部15沿X方向连接二个或三个第二柔性部12。

优选地，第二柔性部12为垂直于Z方向的水平簧片，滑块连接部15呈与Y方向垂直的ZX向板状结构，且滑块连接部15沿Y方向的厚度大于水平簧片的厚度。该种结构设置，能够简化第一柔性件1的整体结构，且有利于提高滑块连接部15与X向滑块52的连接便利性。更为优选地，滑块连接部15相对水平簧片所在的XY平面对称设置，以更好地保证滑块连接部15绕第二柔性部12的偏转。

第二柔性部12优选完全位于第二凹槽142中，以减小滑块连接部15凸出座连接部14表面的高度，减小第一柔性件1在Y向的整体尺寸。滑块连接部15远离第二柔性部12的表面凸出座连接部14远离气足连接部13的表面，以提高滑块连接部15与X向滑块52的连接便利性。滑块连接部15凸出座连接部14表面的高度优选大于0小于1mm。

第二柔性部12优选采用弹簧钢制成，且第二柔性部12的厚度优选为0.5mm~2mm，更为优选为0.8mm~1.5mm。优选地，滑块连接部15在Z方向的长度等于X向滑块52在Z方向的高度，以增加滑块连接部15与X向滑块52的连接面积，提高连接便利性。

可以理解的是，上述第一簧片、第二簧片1121以及第二柔性部12的厚度均可根据选用的材料进行适应性选取，本发明对此不再具体限制。

为了降低第一柔性件1在Z方向的整体尺寸，第一柔性件1与气足10之间连接转接件20，转接件20的上表面与气足连接部13的下端连接，转接件20的下表面与气足10的上表面连接。转接件20优选为沿X方向延伸的长条块状结构，且转接件20在X方向的两端优选接近与第一柔性件1在X方向的两端平齐，以增大转接件20与气足连接部13以及气足10的连接面积。进一步地，转接件20朝向横梁部41的一侧面优选与气足10朝向横梁部41的一侧面平齐，以更好地实现气足10与转接件20的连接定位。

在本实施例中，气足10在XY平面上的投影为矩形，且气足10的中心与两侧的两个第一子柔性部111的中心位于同一YZ平面上。当气足10中心和两边第一簧片位于同一YZ平面时，可以通过以下公式计算气足10的旋转弧度：

rad=∆d/L

其中，∆d为两个X向动子71的位移差值，L为两个X向动子71的距离，rad为气足10的旋转弧度。

如图10所示，气足10下表面开设有预载腔103，气足10包括位于预载腔103上部的气足本体101和围设在预载腔103周围的气浮部102，气浮部102的底面开设有气浮孔，气足本体101设置有与气浮孔连通的气浮气道，气浮气道的进气口与气源组件连通，气源组件用于对气浮气道内充入正压气体，以使正压气体通过气浮孔充入气足10与基座2之间，从而在气足10与基座2之间形成高压气膜50，使气足10气浮支承于基座2上，从而使气足10能够处于第二状态。

预载腔103用于形成气足10吸附于基座2上的预载力，以实现气足10与基座2之间的预载，从而保证安装座9不需要运动时，气足10能够吸附于基座2上以使气足10能够处于第一状态，保证气足10的双向刚度，保持安装座9相对基座2的位置稳定性。

在本实施例中，预载腔103采用真空预载的方式与基座2固定，预载力为真空预载力。具体地，预载腔103的腔体开设有抽真空孔，气足10本体上设置有与抽真空孔连通的真空气道，真空气道与气源组件连通，通过真空泵或者其他抽真空装置对预载腔103进行抽真空，实现气足10在基座2上的预载。

在其他实施例中，预载力也可以为磁吸预载力。具体地，预载腔103内设置有磁吸件，如磁石等，将基座2设置成由导磁材料制成，或者在基座2对应预载腔103的位置贴设导磁件，到过磁吸件与导磁件的磁吸作用，实现气足10与基座2之间的预载。

实施例二

如图11和图12所示，本发明实施例提供了一种运动装置，其包括微动台200和实施例一中的运动台100，微动台200安装于气足10的上表面，由此，通过气足10沿X方向和Y方向的运动实现微动台200在X方向和Y方向的运动，同时，由于气足10可以绕Z方向发生转动，从而可以实现微动台200绕Z方向的转动。

微动台200包括吸盘202、微动底座201、垂向底座204、垂向驱动装置203、垂向检测组件205及旋转驱动装置，微动底座201安装于气足10的上表面并相对气足10固定，安装方式可以为螺纹连接或者其他可拆卸连接方式；垂向底座204可沿Z方向滑动地安装于微动底座201上，垂向驱动装置203用于驱动垂向底座204沿Z方向移动；吸盘202安装于垂向底座204上，吸盘202为圆盘状结构，且旋转驱动装置用于驱动吸盘202相对垂向底座204绕Z方向运动，且吸盘202的旋转轴线穿过其中心。即，微动台200自身可实现沿Z方向的竖直升降以及在Rz方向的精密运动。微动台200的结构可以参考现有技术，此处不再赘述。

在本实施例中，运动台100可带动微动台200实现绕Z方向的粗调整，微动台200的旋转驱动装置带动吸盘202实现绕Z方向的细调整。优选的，吸盘202的中心线和气足10的中心线重合。

本实施例提供的运动装置，可以实现微动台200在X方向、Y方向及Rz方向的大行程运动，还可以实现在Z方向以及Rz方向的精密运动。

进一步地，在本实施例中，微动台200包括多组垂向驱动装置203，多组垂向驱动装置203沿吸盘202的周向均匀间隔设置。该种设置，当多组垂向驱动装置203差动时，可以实现微动台200绕X方向的偏转以及绕Y方向的偏转，从而使得运动装置还可以实现Rx方向和Ry方向的精度运动和精密定位。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (16)

1.一种运动台，其特征在于，包括：

基座（2）；

Y向导轨组件（3），沿X方向间隔设置有两组，所述Y向导轨组件（3）包括沿Y方向铺设在所述基座（2）上的Y向导轨（31）以及与所述Y向导轨（31）滑动配合的Y向滑块（32）；

X动台（4），沿所述X方向延伸，且两端分别与两个所述Y向滑块（32）连接；

X向导轨组件（5），沿所述Y方向间隔设置有两组，所述X向导轨组件（5）包括沿所述X方向铺设在所述X动台（4）上的X向导轨（51）以及与所述X向导轨（51）滑动配合的X向滑块（52）；

X向直线电机（7），其包括沿所述X方向铺设在所述X动台（4）上的X向定子（72）和与所述X向定子（72）驱动配合的X向动子（71），所述X向直线电机（7）沿所述Y方向间隔设置有两个；

Y向驱动装置，设置在所述基座（2）上，且用于驱动所述X动台（4）沿所述Y方向运动；

安装座（9），每个所述X向动子（71）均连接有对应的所述安装座（9）；

气足（10），所述气足（10）具有吸附于所述基座（2）表面的第一状态和气浮支承于所述基座（2）表面的第二状态；

第一柔性件（1），与所述安装座（9）一一对应设置，所述第一柔性件（1）包括气足连接部（13）、座连接部（14）以及滑块连接部（15），所述气足连接部（13）与所述座连接部（14）之间连接有第一柔性部（11），所述座连接部（14）与所述滑块连接部（15）之间连接有第二柔性部（12），所述第二柔性部（12）在Z方向具有柔性，在X方向和Y方向具有刚性，所述第一柔性部（11）在Rz方向具有柔性，在其余方向具有刚性，所述气足连接部（13）与所述气足（10）连接，所述座连接部（14）与所述安装座（9）连接，所述滑块连接部（15）与对应侧的所述X向滑块（52）连接。

2.根据权利要求1所述的运动台，其特征在于，所述第一柔性部（11）包括：

第一子柔性部（111），其在所述Y方向和所述Z方向具有刚性且在所述X方向和所述Rz方向具有柔性，所述第一子柔性部（111）沿所述Y方向的两端分别连接所述座连接部（14）和所述气足连接部（13）；

第二子柔性部（112），所述第二子柔性部（112）在所述X方向和所述Z方向具有刚性且在所述Y方向和所述Rz方向具有柔性，所述第二子柔性部（112）在所述X方向的两端分别连接所述气足连接部（13）和所述座连接部（14）。

3.根据权利要求2所述的运动台，其特征在于，所述座连接部（14）及所述气足连接部（13）均沿所述X方向延伸且在所述Y方向上间隔设置；

所述座连接部（14）沿所述X方向的中部与所述气足连接部（13）沿所述X方向的中部通过所述第一子柔性部（111）连接，所述气足连接部（13）沿所述X方向的两端分别通过所述第二子柔性部（112）与所述座连接部（14）的对应两端连接；

所述气足连接部（13）、所述座连接部（14）以及两个所述第二子柔性部（112）均相对所述第一子柔性部（111）对称。

4.根据权利要求3所述的运动台，其特征在于，所述第一子柔性部（111）包括垂直于所述X方向的第一簧片；所述第二子柔性部（112）包括垂直于所述Y方向的第二簧片（1121）。

5.根据权利要求4所述的运动台，其特征在于，所述第二子柔性部（112）包括沿所述X方向间隔设置的两个所述第二簧片（1121），其中一个所述第二簧片（1121）与所述气足连接部（13）连接，另一所述第二簧片（1121）与所述座连接部（14）连接；

所述第二子柔性部（112）还包括沿所述X方向连接于两个所述第二簧片（1121）之间的簧片连接部（1122），所述簧片连接部（1122）在所述Y方向上的厚度大于所述第二簧片（1121）在所述Y方向上的厚度。

6.根据权利要求5所述的运动台，其特征在于，所有所述第二簧片（1121）均位于同一垂直于Y方向的ZX向平面上。

7.根据权利要求2-6任一项所述的运动台，其特征在于，所述气足连接部（13）朝向所述座连接部（14）的一侧上开设有第一安装槽（131），所述第一子柔性部（111）的第一端与所述第一安装槽（131）的槽底连接；

和/或，所述座连接部（14）朝向所述气足连接部（13）的一侧开设有第二安装槽（143），所述第一子柔性部（111）的第二端与所述第二安装槽（143）的槽底连接。

8.根据权利要求2-6任一项所述的运动台，其特征在于，所述座连接部（14）朝向所述气足连接部（13）的一侧具有第一凹槽（141），所述气足连接部（13）及所述第一柔性部（11）至少部分位于第一凹槽（141）中；

和/或，所述座连接部（14）背离所述气足连接部（13）的一侧具有第二凹槽（142），所述第二凹槽（142）与所述第二柔性部（12）一一对应设置，所述第二柔性部（12）及所述滑块连接部（15）至少部分位于所述第二凹槽（142）中。

9.根据权利要求8所述的运动台，其特征在于，所述第一凹槽（141）包括沿所述X方向延伸的主槽部（1411）和设置在所述主槽部（1411）上朝向所述座连接部（14）一侧的延伸槽部（1412），所述延伸槽部（1412）在所述X方向上的槽长小于所述主槽部（1411）在所述X方向上的槽长，所述第二子柔性部（112）及所述气足连接部（13）位于所述主槽部（1411）中，且所述气足连接部（13）至少部分伸入所述延伸槽部（1412）中。

10.根据权利要求9所述的运动台，其特征在于，所述第二凹槽（142）沿所述X方向间隔设置有两个，且所述延伸槽部（1412）位于两个所述第二凹槽（142）之间。

11.根据权利要求2-6任一项所述的运动台，其特征在于，所述第二柔性部（12）与所述滑块连接部（15）一一对应设置；

所述第二柔性部（12）及所述滑块连接部（15）均设置有两个，且两个所述第二柔性部（12）以及两个所述滑块连接部（15）均相对于所述第一子柔性部（111）对称设置；或，所述第二柔性部（12）设置有三个，位于中间的所述第二柔性部（12）及所述滑块连接部（15）均为相对所述第一子柔性部（111）对称的对称结构，位于两侧的两个所述第二柔性部（12）及两个所述滑块连接部（15）分别相对所述第一子柔性部（111）对称设置。

12.根据权利要求1-6任一项所述的运动台，其特征在于，所述滑块连接部（15）呈与所述Y方向垂直的XZ向板状结构，所述第二柔性部（12）为垂直于所述Z方向的水平簧片，所述滑块连接部（15）沿Y向的厚度大于所述水平簧片的厚度；

和/或，所述第一柔性部（11）和所述第二柔性部（12）的材料均为弹簧钢且均为薄片状结构，所述第一柔性部（11）和所述第二柔性部（12）的厚度为0.8mm~1.5mm。

13.根据权利要求1-6任一项所述的运动台，其特征在于，还包括第二柔性件（8），其中，所述X动台（4）的一端与所述Y向滑块（32）直接连接，所述X动台（4）的另一端与所述Y向滑块（32）通过所述第二柔性件（8）连接，所述第二柔性件（8）在所述Rz方向具有柔性，在所述Y方向和所述Z方向具有刚性。

14.根据权利要求13所述的运动台，其特征在于，所述第二柔性件（8）包括沿Z方向依次连接的台连接部（81）、柔性片部（82）及连接板部（83），所述连接板部（83）与所述Z方向垂直且与所述Y向滑块（32）连接，所述柔性片部（82）与所述X方向垂直，且沿X方向所述柔性片部（82）的厚度小于所述连接板部（83）及所述台连接部（81）的厚度，所述台连接部（81）与所述X动台（4）连接。

15.根据权利要求1-6任一项所述的运动台，其特征在于，所述X动台（4）包括纵梁部（42）和横梁部（41），所述纵梁部（42）沿所述Y方向延伸且在所述X方向上间隔设置有两个，所述横梁部（41）连接于两个所述纵梁部（42）之间且沿所述Y方向间隔设置有两个，每个所述纵梁部（42）均与对应侧的所述Y向滑块（32）连接，每个所述横梁部（41）上均设置有所述X向导轨组件（5）和所述X向直线电机（7），所述气足（10）位于两个所述横梁部（41）之间。

16.一种运动装置，其特征在于，包括如权利要求1-15任一项所述的运动台，所述运动装置还包括微动台，所述微动台设置在所述气足（10）上，所述微动台至少能实现沿所述Z方向的运动调节。

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