CN114911143B - 一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，包括基板，基板顶部外壁上通过螺栓安装有垫板，且垫板顶部外壁中心处插接有花键组件，基板底部外壁上通过螺栓安装有支架，且支架底部外壁上通过螺栓安装有动力组件，支架顶端通过螺栓与花键组件呈固定连接，动力组件包括固定块，固定块通过螺栓与支架呈固定连接，固定块底部外壁中心处通过螺栓安装有电机二。本发明花键组件可以实现长距离精密导向，同时丝杆二可以高精度的步进，使得该对位结构整体结构上可以实现长距离的重复精度定位，且相比传统结构，行程长，精度高，稳定性好，精密步进不会蠕动，同时可以用于有自动上下料功能的设备。

Description

一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置

技术领域

本发明涉及曝光机对位结构分选技术，具体涉及一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置。

背景技术

接近式曝光指掩膜板与光刻胶基底层保留一个微小的缝隙(Gap)，Gap大约为0～200μm。可以有效避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤，使掩膜和光刻胶基底能耐久使用；掩模寿命长(可提高10倍以上)，图形缺陷少。接近式在现代光刻工艺中应用最为广泛，由于接近式掩膜曝光，需要精确的调整掩膜板和晶片之间的间隙gap。对工件台的精度要求比较高。并且一般曝光都需要多次曝光，多次曝光中上次图案和下次需要对准，称为套刻。套刻误差是指光刻机的工作过程是这样的：逐一曝光完硅片上所有的场(field)，亦即分步，然后更换硅片，直至曝光完所有的硅片；当对硅片进行工艺处理结束后，更换掩模，接着在硅片上曝光第二层图形，也就是进行重复曝光。其中，第二层掩模曝光的图形必须和第一层掩模曝光准确的套叠在一起，故称之为套刻。

如授权公告号为CN205353575U，授权公告日为20160629的一种曝光机用升降对位装置，包括：升降机构及设于升降机构上平面运动的对位机构，所述升降机构包括传动部分和减重部分；所述传动部分由伺服电机通过同步带轮驱动丝杠上的滚珠花键上下运动，所述滚珠花键固定插接在下固定板上，所述丝杠顶端与上固定板固定连接；所述减重部分包括至少一个配重气缸，所述配重气缸的缸筒固定插接在下固定板上，配重气缸的活塞杆顶端与上固定板固定连接。该实用新型的升降机构带动上固定板相对于下固定板上下运动，从而使得对位机构能够处于不同高度的位置，对位机构在平面上运动，与升降机构配合实现在不同高度位置的基板与底片的对位动作。

上述以及在现有技术中的曝光机对位结构一般采用楔形升降，再配合一个转轴满足接近曝光和套刻调整，但现有技术需要长距离的水平位移才能获得较小的高度方向上的位移，并且摩察力大，在进行精密步进的时候，可能出现蠕动。重复定位精度不是太高，因此，亟需设计一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，包括基板，所述基板顶部外壁上通过螺栓安装有垫板，且垫板顶部外壁中心处插接有花键组件，所述基板底部外壁上通过螺栓安装有支架，且支架底部外壁上通过螺栓安装有动力组件，所述支架顶端通过螺栓与花键组件呈固定连接，所述动力组件包括固定块，所述固定块通过螺栓与支架呈固定连接，所述固定块底部外壁中心处通过螺栓安装有电机二，且电机二的输出轴通过联轴器安装有丝杆二，所述丝杆二外部螺纹连接有连接座，所述电机二一侧外壁上电性连接有两个连接线，所述花键组件包括花键轴，所述花键轴外部滑动套接有花键母，且花键母侧面外壁上分别设置有呈等距离结构分布的外圈环、调整片、外圈盘，所述调整片两端分别与外圈环、外圈盘相互接触，所述外圈环通过螺栓与支架呈固定连接，所述花键轴底端通过螺栓与连接座呈固定连接。

进一步地，所述花键组件顶端通过螺栓安装有连接架，所述连接架包括安装块，所述安装块两侧外壁上均通过螺栓安装有限位板。

进一步地，所述安装块顶部外壁两侧均通过螺栓安装有卡板，且卡板顶端通过螺栓安装有撑板，所述撑板顶部外壁上设置有晶片台。

进一步地，所述基板顶部外壁两侧与底部外壁一侧均通过螺栓安装有安装架，且安装架内部通过轴承安装有丝杆一，所述丝杆一外部螺纹连接有传动件，且传动件与花键组件呈传动连接。

进一步地，所述安装架一侧外壁上通过螺栓安装有电机一，且电机一的输出轴通过联轴器与丝杆一呈固定连接。

进一步地，所述基板顶部外壁靠近四角处均通过螺栓安装有支杆，且相邻的两个支杆顶端通过螺栓安装有连接块。

进一步地，两个所述连接块顶部外壁上通过螺栓安装有固定板，且固定板顶部外壁两侧螺纹连接有三个呈等距离结构分布的限位螺栓。

进一步地，所述固定板顶部外壁两侧通过螺栓安装有三个基座，且基座内部螺纹连接有限位杆。

进一步地，所述固定板顶部外壁中心处放置有托板，且托板顶部外壁两侧均通过螺栓安装有把手，所述限位杆一端与托板相互接触。

进一步地，其中一个所述连接块顶部外壁上通过螺栓安装有支撑架，且支撑架顶部外壁一侧与固定板一侧外壁上均设置有垫块，所述垫块顶部外壁一侧通过螺栓安装有安置板，且安置板顶部外壁一侧通过转轴安装有导轮。

在上述技术方案中，本发明提供的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，(1)本发明所设计的花键组件、丝杆二，在曝光机对光时，花键组件可以实现长距离精密导向，同时丝杆二可以高精度的步进，使得该对位结构整体结构上可以实现长距离的重复精度定位，且相比传统结构，行程长，精度高，稳定性好，精密步进不会蠕动，同时可以用于有自动上下料功能的设备，提供很多的上部空间的设计相较于原有的楔形升降可以满足很高的重复精度；(2)本发明所设计的安装架、电机一、丝杆一及传动件，在需要该设备旋转时，由安装架、电机一、丝杆一及传动件构成的结构可以使得外圈盘精密旋转，而晶片会随着转动，达到精密旋转的目的，可以实现高效率的套刻对准，提高生产效率；(3)本发明所设计的基座、限位杆，在需要拆装托板与把手构成的结构时，由基座、限位杆构成的结构可以降低托板拆装的难度，实现对托板的快速拆装。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的立体主视结构示意图。

图2为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的沉主视平面结构示意图。

图3为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的基板与花键组件结构示意图。

图4为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的动力组件与花键组件结构示意图。

图5为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的动力组件结构示意图。

图6为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的花键组件结构示意。

图7为本发明一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置实施例提供的连接架结构示意图。

附图标记说明：

1基板、2支杆、3连接块、4固定板、5支架、6动力组件、7安装架、8电机一、9丝杆一、10传动件、11垫板、12花键组件、13连接架、14托板、15基座、16限位杆、17限位螺栓、18把手、19固定块、20电机二、21丝杆二、22连接座、23连接线、24花键轴、25花键母、26外圈盘、27调整片、28外圈环、29安装块、30限位板、31卡板、32晶片台、33撑板、34支撑架、35垫块、36安置板、37导轮。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-7所示，本发明实施例提供的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，包括基板1，基板1顶部外壁上通过螺栓安装有垫板11，且垫板11顶部外壁中心处插接有花键组件12，基板1底部外壁上通过螺栓安装有支架5，且支架5底部外壁上通过螺栓安装有动力组件6，支架5顶端通过螺栓与花键组件12呈固定连接，动力组件6包括固定块19，固定块19通过螺栓与支架5呈固定连接，固定块19底部外壁中心处通过螺栓安装有电机二20，且电机二20的输出轴通过联轴器安装有丝杆二21，丝杆二21外部螺纹连接有连接座22，电机二20一侧外壁上电性连接有两个连接线23，花键组件12包括花键轴24，花键轴24外部滑动套接有花键母25，且花键母25侧面外壁上分别设置有呈等距离结构分布的外圈环28、调整片27、外圈盘26，调整片27两端分别与外圈环28、外圈盘26相互接触，外圈环28通过螺栓与支架5呈固定连接，花键轴24底端通过螺栓与连接座22呈固定连接。

具体的，本实施例中，包括基板1，基板1顶部外壁上通过螺栓安装有垫板11，垫板11便于支撑花键组件12，且垫板11顶部外壁中心处插接有花键组件12，花键组件12可以提高曝光机对位时精度与长距离运动需求，基板1底部外壁上通过螺栓安装有支架5，且支架5底部外壁上通过螺栓安装有动力组件6，动力组件6便于为花键组件12提供动力，支架5顶端通过螺栓与花键组件12呈固定连接，动力组件6包括固定块19，固定块19便于电机二20安装在支架5上，固定块19通过螺栓与支架5呈固定连接，固定块19底部外壁中心处通过螺栓安装有电机二20，电机二20型号优选为35HY20-20-13A，便于为丝杆二21转动提供动力，且电机二20的输出轴通过联轴器安装有丝杆二21，丝杆二21可以在电机二20作用下转动，从而为连接座22转动提供动力，丝杆二21外部螺纹连接有连接座22，连接座22可以在丝杆二21作用下转动，从而为花键轴24升降提供动力，电机二20一侧外壁上电性连接有两个连接线23，连接线23便于使得电机二20与外界电缆连接在一起，花键组件12包括花键轴24，花键轴24可以在丝杆二21作用下在花键母25内部滑动，从而使得晶片台32高度升降，花键轴24外部滑动套接有花键母25，花键母25可以在传动件10作用下转动，从而使得晶片台32旋转，且花键母25侧面外壁上分别设置有呈等距离结构分布的外圈环28、调整片27、外圈盘26，外圈环28、外圈盘26通过滚珠安装在花键母25上，同时通过滚珠可以使得外圈环28、外圈盘26在花键母25上转动，而且滚珠通过采用接触角都为20,的相对的2条钢球列,将花键轴突出部夹住,并施加预压的角接触构造,使旋转方向的间隙可为零，从而提高刚性，同时该由花键轴24、花键母25、外圈环28等构成的滚珠花键特点，由于摩擦力小,并采用出色的润滑剂保持构造以及具有刚性的保持器,所以即使作高速直线运动,在润滑脂的作用下也能满足长时间的使用需要，因用1根轴就可以承受扭矩方向和径向方向的负荷，从而实现安装简单、省空间的设计，调整片27两端分别与外圈环28、外圈盘26相互接触，外圈环28通过螺栓与支架5呈固定连接，花键轴24底端通过螺栓与连接座22呈固定连接。

本发明提供的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，在曝光机对光时，花键组件12可以实现长距离精密导向，同时丝杆二21可以高精度的步进，使得该对位结构整体结构上可以实现长距离的重复精度定位，且相比传统结构，行程长，精度高，稳定性好，精密步进不会蠕动，同时可以用于有自动上下料功能的设备，提供很多的上部空间的设计相较于原有的楔形升降可以满足很高的重复精度。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-4、图7所示的，花键组件12顶端通过螺栓安装有连接架13，连接架13包括安装块29，安装块29两侧外壁上均通过螺栓安装有限位板30，限位板30可以对放置在晶片台32上的晶片进行限位。

本发明提供的另一个实施例中，如图7所示的，安装块29顶部外壁两侧均通过螺栓安装有卡板31，且卡板31顶端通过螺栓安装有撑板33，撑板33便于支撑晶片台32，撑板33顶部外壁上设置有晶片台32，晶片台32便于支撑晶片。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-3所示的，基板1顶部外壁两侧与底部外壁一侧均通过螺栓安装有安装架7，且安装架7内部通过轴承安装有丝杆一9，丝杆一9可以在这电机一8作用下转动，从而带动传动件10转动，丝杆一9外部螺纹连接有传动件10，传动件10可以在丝杆一9带动下带动花键母25转动，从而使得晶片台32旋转，且传动件10与花键组件12呈传动连接。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-3所示的，安装架7一侧外壁上通过螺栓安装有电机一8，电机一8型号优选为35HY20-20-13A，便于为丝杆一9转动提供动力，且电机一8的输出轴通过联轴器与丝杆一9呈固定连接。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-2所示的，基板1顶部外壁靠近四角处均通过螺栓安装有支杆2，支杆2便于支撑连接块3、固定板4等构成的结构，且相邻的两个支杆2顶端通过螺栓安装有连接块3，连接块3便于使得固定板4与支杆2连接在一起。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-2所示的，两个连接块3顶部外壁上通过螺栓安装有固定板4，固定板4便于支撑托板14等结构，且固定板4顶部外壁两侧螺纹连接有三个呈等距离结构分布的限位螺栓17，限位螺栓17可以配合三个限位杆16限制住托板14。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-2所示的，固定板4顶部外壁两侧通过螺栓安装有三个基座15，基座15便于支撑限位杆16，且基座15内部螺纹连接有限位杆16，限位杆16可以抵住托板14，从而对托板14进行限位。

本发明提供的另一个实施例中，如图1-2所示的固定板4顶部外壁中心处放置有托板14，托板14上开设有开口，可以卡住被晶片台32托起的晶片，且托板14顶部外壁两侧均通过螺栓安装有把手18，把手18便于拎起该托板14，限位杆16一端与托板14相互接触。

本发明提供的另一个实施例中，如图1所示的其中一个连接块3顶部外壁上通过螺栓安装有支撑架34，支撑架34便于支撑其中一个垫块35，且支撑架34顶部外壁一侧与固定板4一侧外壁上均设置有垫块35，垫块35便于支撑安置板36，垫块35顶部外壁一侧通过螺栓安装有安置板36，安置板36便于支撑导轮37，且安置板36顶部外壁一侧通过转轴安装有导轮37。

工作原理：在该曝光机对位结构运作时，可以启动电机二20，使得电机二20的输出轴通过联轴器带动丝杆二21转动，使得丝杆二21带动连接座22转动，使得花键轴24在花键母25上滑动，从而实现长距离精密导向，使得连接架13运动，此时晶片台32会在花键母25的作用下作升降运动，从而使得晶片台32上的晶片升降，之后在升到一定高度后，可以启动位于基板1下方的电机一8，使得电机一8的输出轴通过联轴器带动丝杆9一转动，使得传动件10运动，从而使得花键母25转动，使得连接架13转动，使得晶片台32上的镜片转动，从而达到精密旋转的目的，实现高效率的套刻对准，从而提高生产效率，而且之后在需要更换托板14、把手18构成的结构时，工作人员可以转动限位杆16，使得限位杆16绕着基座15转动，从而使得限位杆16一端不在与托板14接触，从而解除对托板14的限制，以便于快速将托板14拆卸下来，之后再将新的托板14放置在固定板4上，而后再次转动限位杆16，使得限位杆16一端与托板14接触，从而配合限位螺栓17将托板14限制在固定板4上。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，包括基板(1)，其特征在于：所述基板(1)顶部外壁上通过螺栓安装有垫板(11)，且垫板(11)顶部外壁中心处插接有花键组件(12)，所述基板(1)底部外壁上通过螺栓安装有支架(5)，且支架(5)底部外壁上通过螺栓安装有动力组件(6)，所述支架(5)顶端通过螺栓与花键组件(12)呈固定连接，所述动力组件(6)包括固定块(19)，所述固定块(19)通过螺栓与支架(5)呈固定连接，所述固定块(19)底部外壁中心处通过螺栓安装有电机二(20)，且电机二(20)的输出轴通过联轴器安装有丝杆二(21)，所述丝杆二(21)外部螺纹连接有连接座(22)，所述电机二(20)一侧外壁上电性连接有两个连接线(23)，所述花键组件(12)包括花键轴(24)，所述花键轴(24)外部滑动套接有花键母(25)，且花键母(25)侧面外壁上分别设置有呈等距离结构分布的外圈环(28)、调整片(27)、外圈盘(26)，所述调整片(27)两端分别与外圈环(28)、外圈盘(26)相互接触，所述外圈环(28)通过螺栓与支架(5)呈固定连接，所述花键轴(24)底端通过螺栓与连接座(22)呈固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述花键组件(12)顶端通过螺栓安装有连接架(13)，所述连接架(13)包括安装块(29)，所述安装块(29)两侧外壁上均通过螺栓安装有限位板(30)。

3.根据权利要求2所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述安装块(29)顶部外壁两侧均通过螺栓安装有卡板(31)，且卡板(31)顶端通过螺栓安装有撑板(33)，所述撑板(33)顶部外壁上设置有晶片台(32)。

4.根据权利要求1所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述基板(1)顶部外壁两侧与底部外壁一侧均通过螺栓安装有安装架(7)，且安装架(7)内部通过轴承安装有丝杆一(9)，所述丝杆一(9)外部螺纹连接有传动件(10)，且传动件(10)与花键组件(12)呈传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述安装架(7)一侧外壁上通过螺栓安装有电机一(8)，且电机一(8)的输出轴通过联轴器与丝杆一(9)呈固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述基板(1)顶部外壁靠近四角处均通过螺栓安装有支杆(2)，且相邻的两个支杆(2)顶端通过螺栓安装有连接块(3)。

7.根据权利要求6所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，两个所述连接块(3)顶部外壁上通过螺栓安装有固定板(4)，且固定板(4)顶部外壁两侧螺纹连接有三个呈等距离结构分布的限位螺栓(17)。

8.根据权利要求7所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述固定板(4)顶部外壁两侧通过螺栓安装有三个基座(15)，且基座(15)内部螺纹连接有限位杆(16)。

9.根据权利要求8所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，所述固定板(4)顶部外壁中心处放置有托板(14)，且托板(14)顶部外壁两侧均通过螺栓安装有把手(18)，所述限位杆(16)一端与托板(14)相互接触。

10.根据权利要求7所述的一种基于滚珠花键的旋转升降对位的装置，其特征在于，其中一个所述连接块(3)顶部外壁上通过螺栓安装有支撑架(34)，且支撑架(34)顶部外壁一侧与固定板(4)一侧外壁上均设置有垫块(35)，所述垫块(35)顶部外壁一侧通过螺栓安装有安置板(36)，且安置板(36)顶部外壁一侧通过转轴安装有导轮(37)。

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