【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及磁懸浮，具體是一種用于轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的軸徑向位移傳感器及位移測(cè)量電路。
技術(shù)介紹
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(guò)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(wú)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(guò)非接觸式位移傳感器技術(shù)來(lái)獲得所需要的轉(zhuǎn)子位置信息。目前，磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)的位移傳感器包括多個(gè)軸向傳感器和多個(gè)徑向傳感器，位移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，將位移傳感器裝配到真空腔體的腔
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種軸徑向位移傳感器及位移測(cè)量電路，其用于解決以上問題中的至少一種。
2、根據(jù)本專利技術(shù)的一方面，提供一種軸徑向位移傳感器，包括兩個(gè)導(dǎo)磁體，每個(gè)所述導(dǎo)磁體包括磁芯和磁軛，所述磁芯與所述磁軛之間具有第一間隙；兩個(gè)所述磁芯沿轉(zhuǎn)子軸向設(shè)置，每個(gè)所述磁芯外均套設(shè)有感應(yīng)線圈，兩個(gè)所述磁芯外共同套設(shè)有激勵(lì)線圈，所述激勵(lì)線圈配置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的徑向位移，且所述激勵(lì)線圈的激勵(lì)磁場(chǎng)經(jīng)所述磁芯、所述轉(zhuǎn)子和所述磁軛構(gòu)成第一磁回路，兩個(gè)感應(yīng)線圈配置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的軸向位移，每個(gè)感應(yīng)線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)經(jīng)所述磁芯、所述轉(zhuǎn)子、所述磁軛構(gòu)成第二磁回路。
3、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)磁體還包括磁基體，所述磁芯的一端及所述磁軛的一端通過(guò)所述磁基體連接。
4、進(jìn)一步的，所述磁芯的橫截面呈方形，每個(gè)所述導(dǎo)磁體包括兩個(gè)所述磁軛，所述磁軛的截面呈方形，且兩個(gè)所述磁軛分設(shè)于所述磁芯的兩側(cè)。
5、進(jìn)一步的，所述磁芯的軸向高度與所述磁軛的軸向高度相同，且所述磁芯的上表面和所述磁軛的上表面平齊，所述磁芯的橫截面面積是所述磁軛的橫截面面積的1-3倍。
6、進(jìn)一步的，所述激勵(lì)線圈設(shè)置于所述磁芯靠近所述轉(zhuǎn)子的一端，且所述感應(yīng)線圈設(shè)置于所述激勵(lì)線圈背向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)。
7、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子與所述磁芯之間的第一距離與所述轉(zhuǎn)子與所述磁軛之間的第二距離的和小于等于所述磁芯與所述磁軛之間的第三距離。
8、進(jìn)一步的，每個(gè)所述導(dǎo)磁體的磁軛上均套設(shè)有輔助線圈，所述輔助線圈與所述磁芯上的感應(yīng)線圈串聯(lián)，所述磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所述磁軛上的輔助線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)。
9、進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子主體和形成于所述轉(zhuǎn)子主體上的第一環(huán)緣，所述第一環(huán)緣的軸向高度介于一個(gè)所述磁芯的上表面和另一個(gè)所述磁芯的下表面之間，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(guò)一個(gè)所述磁芯的上表面，所述第一環(huán)緣的下表面不超過(guò)另一個(gè)所述磁芯的下表面。
10、進(jìn)一步的，兩個(gè)所述導(dǎo)磁體為一體成型的磁罐結(jié)構(gòu)，所述磁軛的橫截面呈方環(huán)形或圓環(huán)形，所述磁芯的橫截面呈方形。
11、進(jìn)一步的，還包括外殼，所述外殼內(nèi)形成有容置空間，所述磁罐結(jié)構(gòu)安裝于所述容置空間內(nèi)，并靠近所述外殼的一端。
12、根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供一種位移測(cè)量電路，包括用于測(cè)量徑向位移的徑向測(cè)量電路和用于測(cè)量軸向位移的軸向測(cè)量電路，所述徑向測(cè)量電路包括所述的軸徑向位移傳感器的激勵(lì)線圈，所述軸向測(cè)量電路包括所述的軸徑向位移傳感器的兩個(gè)感應(yīng)線圈。
13、進(jìn)一步的，所述徑向測(cè)量電路包括第一放大器、第一電阻和激勵(lì)源，所述激勵(lì)線圈的一端與所述激勵(lì)源的一端電連接，所述激勵(lì)線圈的另一端與所述第一電阻和所述第一放大器的一個(gè)輸入端電連接，所述第一電阻的另一端與所述激勵(lì)源的另一端和所述第一放大器的另一輸入端電連接并接地。
14、進(jìn)一步的，包括兩個(gè)用于測(cè)量徑向位移的徑向測(cè)量電路，一個(gè)所述徑向測(cè)量電路包括一個(gè)所述軸徑向位移傳感器的激勵(lì)線圈，記為第一測(cè)量線圈，另一所述徑向測(cè)量電路包括另一個(gè)所述軸徑向位移傳感器的激勵(lì)線圈，記為第二測(cè)量線圈，兩個(gè)所述徑向測(cè)量電路的輸出端分別與第一差分放大器的同相輸入端和反相輸入端電連接。
15、進(jìn)一步的，兩個(gè)所述感應(yīng)線圈記為第一檢測(cè)線圈和第二檢測(cè)線圈，所述軸向測(cè)量電路還包括第二差分放大器，所述第一檢測(cè)線圈的一端與所述第二檢測(cè)線圈的一端電連接并接地，所述第一檢測(cè)線圈的另一端與所述第二差分放大器的同相輸入端電連接，所述第二檢測(cè)線圈的另一端與所述第二差分放大器的反相輸入端電連接。
16、本專利技術(shù)的有益效果如下：相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)形成了一種軸徑向位移傳感器及位移測(cè)量電路，該軸徑向位移傳感器將激勵(lì)線圈和兩個(gè)感應(yīng)線圈集成在一起，并通過(guò)導(dǎo)磁體的磁芯和磁軛構(gòu)建激勵(lì)磁場(chǎng)的第一磁回路和感應(yīng)磁場(chǎng)的第二磁回路，形成了一種能夠檢測(cè)軸向位移和徑向位移的軸徑向一體化的位移傳感器。該軸徑向位移傳感器便于與磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)的定子集成在一起，借助磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)子的第一環(huán)緣，可透過(guò)真空腔體的腔壁檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置信息，該軸徑向位移傳感器與定子結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度較高，且能夠減少位移傳感器的數(shù)量及降低生產(chǎn)及安裝成本。應(yīng)用本專利技術(shù)軸徑向位移傳感器的磁懸浮轉(zhuǎn)臺(tái)無(wú)需在真空腔體上制作通孔及使用氟膠密封圈，也無(wú)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)位移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。
17、為讓本專利技術(shù)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(shuō)明如下。
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1.一種軸徑向位移傳感器，其特征在于，包括兩個(gè)導(dǎo)磁體（1），每個(gè)所述導(dǎo)磁體包括磁芯（11）和磁軛（12），所述磁芯與所述磁軛之間具有第一間隙（13）；兩個(gè)所述磁芯沿轉(zhuǎn)子（2）軸向設(shè)置，每個(gè)所述磁芯外均套設(shè)有感應(yīng)線圈（L2），兩個(gè)所述磁芯外共同套設(shè)有激勵(lì)線圈（L1），所述激勵(lì)線圈配置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的徑向位移，且所述激勵(lì)線圈的激勵(lì)磁場(chǎng)經(jīng)所述磁芯、所述轉(zhuǎn)子和所述磁軛構(gòu)成第一磁回路，兩個(gè)感應(yīng)線圈配置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的軸向位移，每個(gè)感應(yīng)線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)經(jīng)所述磁芯、所述轉(zhuǎn)子、所述磁軛構(gòu)成第二磁回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)磁體還包括磁基體（14），所述磁芯的一端及所述磁軛的一端通過(guò)所述磁基體連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述磁芯的橫截面呈方形，每個(gè)所述導(dǎo)磁體包括兩個(gè)所述磁軛（12），所述磁軛的截面呈方形，且兩個(gè)所述磁軛分設(shè)于所述磁芯的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述磁芯的軸向高度與所述磁軛的軸向高度相同，且所述磁芯的上表面和所述磁軛的上表面平齊，所述磁芯的橫截面面積
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：所述激勵(lì)線圈設(shè)置于所述磁芯靠近所述轉(zhuǎn)子的一端，且所述感應(yīng)線圈設(shè)置于所述激勵(lì)線圈背向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子與所述磁芯之間的第一距離與所述轉(zhuǎn)子與所述磁軛之間的第二距離的和小于等于所述磁芯與所述磁軛之間的第三距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：每個(gè)所述導(dǎo)磁體的磁軛上均套設(shè)有輔助線圈（L3），所述輔助線圈與所述磁芯上的感應(yīng)線圈串聯(lián)，所述磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所述磁軛上的輔助線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子主體（21）和形成于所述轉(zhuǎn)子主體上的第一環(huán)緣（22），所述第一環(huán)緣的軸向高度介于一個(gè)所述磁芯的上表面和另一個(gè)所述磁芯的下表面之間，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(guò)一個(gè)所述磁芯的上表面，所述第一環(huán)緣的下表面不超過(guò)另一個(gè)所述磁芯的下表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：兩個(gè)所述導(dǎo)磁體為一體成型的磁罐結(jié)構(gòu)，所述磁軛的橫截面呈方環(huán)形或圓環(huán)形，所述磁芯的橫截面呈方形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：還包括外殼（15），所述外殼內(nèi)形成有容置空間，所述磁罐結(jié)構(gòu)安裝于所述容置空間內(nèi)，并靠近所述外殼的一端。
11.一種位移測(cè)量電路，其特征在于：包括用于測(cè)量徑向位移的徑向測(cè)量電路和用于測(cè)量軸向位移的軸向測(cè)量電路，所述徑向測(cè)量電路包括權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的軸徑向位移傳感器的激勵(lì)線圈，所述軸向測(cè)量電路包括權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的軸徑向位移傳感器的兩個(gè)感應(yīng)線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的位移測(cè)量電路，其特征在于，所述徑向測(cè)量電路包括第一放大器（A1）、第一電阻（R1）和激勵(lì)源（AC），所述激勵(lì)線圈的一端與所述激勵(lì)源的一端電連接，所述激勵(lì)線圈的另一端與所述第一電阻和所述第一放大器的一個(gè)輸入端電連接，所述第一電阻的另一端與所述激勵(lì)源的另一端和所述第一放大器的另一輸入端電連接并接地。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位移測(cè)量電路，其特征在于：包括兩個(gè)用于測(cè)量徑向位移的徑向測(cè)量電路，一個(gè)所述徑向測(cè)量電路包括一個(gè)所述軸徑向位移傳感器的激勵(lì)線圈，記為第一測(cè)量線圈（L1’），另一所述徑向測(cè)量電路包括另一個(gè)所述軸徑向位移傳感器的激勵(lì)線圈，記為第二測(cè)量線圈（L1”），兩個(gè)所述徑向測(cè)量電路的輸出端分別與第一差分放大器（A2）的同相輸入端和反相輸入端電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的位移測(cè)量電路，其特征在于：兩個(gè)所述感應(yīng)線圈記為第一檢測(cè)線圈（L2’）和第二檢測(cè)線圈（L3’），所述軸向測(cè)量電路還包括第二差分放大器（A3），所述第一檢測(cè)線圈的一端與所述第二檢測(cè)線圈的一端電連接并接地，所述第一檢測(cè)線圈的另一端與所述第二差分放大器的同相輸入端電連接，所述第二檢測(cè)線圈的另一端與所述第二差分放大器的反相輸入端電連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種軸徑向位移傳感器，其特征在于，包括兩個(gè)導(dǎo)磁體（1），每個(gè)所述導(dǎo)磁體包括磁芯（11）和磁軛（12），所述磁芯與所述磁軛之間具有第一間隙（13）；兩個(gè)所述磁芯沿轉(zhuǎn)子（2）軸向設(shè)置，每個(gè)所述磁芯外均套設(shè)有感應(yīng)線圈（l2），兩個(gè)所述磁芯外共同套設(shè)有激勵(lì)線圈（l1），所述激勵(lì)線圈配置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的徑向位移，且所述激勵(lì)線圈的激勵(lì)磁場(chǎng)經(jīng)所述磁芯、所述轉(zhuǎn)子和所述磁軛構(gòu)成第一磁回路，兩個(gè)感應(yīng)線圈配置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子的軸向位移，每個(gè)感應(yīng)線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)經(jīng)所述磁芯、所述轉(zhuǎn)子、所述磁軛構(gòu)成第二磁回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述導(dǎo)磁體還包括磁基體（14），所述磁芯的一端及所述磁軛的一端通過(guò)所述磁基體連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述磁芯的橫截面呈方形，每個(gè)所述導(dǎo)磁體包括兩個(gè)所述磁軛（12），所述磁軛的截面呈方形，且兩個(gè)所述磁軛分設(shè)于所述磁芯的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述磁芯的軸向高度與所述磁軛的軸向高度相同，且所述磁芯的上表面和所述磁軛的上表面平齊，所述磁芯的橫截面面積是所述磁軛的橫截面面積的1-3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：所述激勵(lì)線圈設(shè)置于所述磁芯靠近所述轉(zhuǎn)子的一端，且所述感應(yīng)線圈設(shè)置于所述激勵(lì)線圈背向所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子與所述磁芯之間的第一距離與所述轉(zhuǎn)子與所述磁軛之間的第二距離的和小于等于所述磁芯與所述磁軛之間的第三距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于：每個(gè)所述導(dǎo)磁體的磁軛上均套設(shè)有輔助線圈（l3），所述輔助線圈與所述磁芯上的感應(yīng)線圈串聯(lián)，所述磁芯上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所述磁軛上的輔助線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)疊加增強(qiáng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸徑向位移傳感器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子主體（21）和形成于所述轉(zhuǎn)子主體上的第一環(huán)緣（22），所述第一環(huán)緣的軸向高度介于一個(gè)所述磁芯的上表面和另一個(gè)所述磁芯的下表面之間，且所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉德剛，渠文波，秦曉帆，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州蘇磁智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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