CN115476444A - 一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，包括台面、底座以及若干个驱动部，所述驱动部的一端连接于所述底座、另一端连接于所述台面；所述驱动部包括连接于所述底座的第一运动件、驱动所述第一运动件直线运动的驱动件、连接于所述第一运动件的第二运动件、连接于第二运动件的铰接件，所述第一运动件具备第一楔形面，所述第二运动件具备第二楔形面，第二楔形面与第一楔形面契合，使得第二运动件的运动方向与第一运动件的运动方向垂直；铰接件的一端固定于第二运动件、另一端铰接于台面。本发明实现Z轴升降、tip－tilt角度变化的顺利转换，使得台面运动较为平稳、顺滑，不会卡顿，解耦效果好，响应力强，调节范围大。

Description

一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台

技术领域

本发明涉及精密平台，具体是一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台。

背景技术

在晶圆的加工中，由于晶圆的要求较高，因此加工的平台一般使用精密器件，即精密的加工平台。

目前的加工平台存在一些将升降动作与抬头低头式的角度变化动作结合使用的，但是升降动作、角度变化动作在转换时会出现卡顿、颠簸现象，升降与角度之间转换的过程较为不便，使得晶圆的加工会出现误差甚至中途中断。

发明内容

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，本发明实现Z轴升降、tip－tilt角度变化的顺利转换，使得台面运动较为平稳、顺滑，不会卡顿，解耦效果好，响应力强，调节范围大。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，包括台面、底座以及若干个驱动部，所述驱动部的一端连接于所述底座、另一端连接于所述台面；

所述驱动部包括连接于所述底座的第一运动件、驱动所述第一运动件直线运动的驱动件、连接于所述第一运动件的第二运动件、连接于所述第二运动件的铰接件，所述第一运动件具备第一楔形面，所述第二运动件具备第二楔形面，所述第二楔形面与所述第一楔形面契合，使得所述第二运动件的运动方向与所述第一运动件的运动方向垂直；

所述铰接件的一端固定于所述第二运动件、另一端铰接于所述台面。

进一步地，所述第一运动件包括第一滑块，所述第一滑块的表面为斜面，且该斜面固定有斜面导轨，所述斜面导轨的工作面为所述第一楔形面；所述第二运动件采用第二滑块，所述第二滑块的底面为所述第二楔形面，所述第二滑块的底面滑动式连接于所述斜面导轨的工作面，使得所述第二楔形面与所述第一楔形面契合。

进一步地，所述第一滑块、所述斜面导轨的运动方向指向所述台面的中心。

进一步地，所述第一运动件还包括平面导轨，所述平面导轨的一侧面固定于所述底座、另一侧面滑动连接于所述第一滑块；所述驱动件采用直线电机，所述直线电机的定子固定于所述底座、动子连接有连接板，所述连接板连接于所述第一滑块以驱动所述第一滑块直线运动。

进一步地，所述铰接件采用球铰杆，所述球铰杆包括杆体、固定于所述杆体一端的球体，所述杆体的另一端固定于所述第二滑块的表面，所述球体铰接于所述台面。

进一步地，所述台面的侧面嵌设有连接块，所述连接块开设有铰接孔，所述球体转动式设于所述铰接孔内。

进一步地，所述驱动部配备有测量部，所述测量部包括设于所述第一滑块侧壁的光栅尺、设于所述底座上的读数头。

进一步地，所述驱动部的数量为3个，沿着所述台面的中心圆周均布。

综上所述，本发明取得了以下技术效果：

本发明利用直线电机、楔形面、球铰的配合将升降运动与角度转化运动的转换更加的平稳，不会卡顿、颠簸，使得晶圆的加工更加的顺利；

本发明利用多个小型独立驱动部调节台面的状态，多个驱动部各自独立，有各自的动力源使得其能够作出不同的动作，结合在一起实现台面各个位置的不同状态；多个驱动部之间利用球铰和台面又能够结合在一起，在铰接的作用下共同作用于台面，使得多个驱动部之间既各自独立动作又能够相互结合，实现台面的解耦，保证台面的动作不卡顿，更加顺滑；

本发明可以实现Z轴正负5mm，tip－tilt正负5°，在大形成范围内，快速响应，运动精度高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的位移平台示意图；

图2是图1的局部内部示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图3的C－C方向剖面示意图；

图5是台面整体升降范围示意图；

图6是台面tip－tilt角度状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

如图1所示，一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，尤其是一种晶圆快速调整三自由度直线导轨位移平台，包括台面2、底座1、外壳6、支架7以及若干个驱动部3，驱动部3的一端连接于底座1、另一端连接于台面2；驱动部3设在台面2的不同的位置，驱动部3具备拉伸动作，使用时如图1所示将平台水平放置，驱动部3能够将台面2上顶或者下拉，实现台面2的Z轴的升降动作，同时，若干个驱动部3之间分别动作，能够将台面2的部分位置上顶、部分位置下拉，实现台面2的一端顶起、一端沉降的抬头、低头动作，实现tip－tilt的角度变化动作，能够以不同的高度或者角度将晶圆以各种状态加工。

如图2所示是隐藏外壳6的示意图，本实施例中，驱动部3的数量为3个，沿着台面2的中心圆周均布，能够实现位移平台的三自由度运动，提高运动的响应度，实现不同角度的变化。

其中，驱动部3包括连接于底座1的第一运动件、驱动第一运动件直线运动的驱动件、连接于第一运动件的第二运动件、连接于第二运动件的铰接件，第一运动件具备第一楔形面，第二运动件具备第二楔形面，第二楔形面与第一楔形面契合，使得第二运动件的运动方向与第一运动件的运动方向垂直；铰接件的一端固定于第二运动件、另一端铰接于台面2。

具体的，第一运动件能够相对于底座1运动，驱动件用于驱动第一运动件相对于底座1运动，而第二运动件在楔形面的作用下，以第一运动件的作用力为动力源，将第一运动件的水平运动转换为竖直运动，实现第一运动件和第二运动件运动方向垂直的目的，以第一运动件的水平运动完成台面2的升降运动。

在此之中，只有一个动力源即驱动件，驱动件只驱动第一运动件做水平运动，而第二运动件在楔形面的作用下即可运动，利用一个动力源来使得四个部件(第一运动件、第二运动件、铰接件、台面)运动，节省动力源，同时能够降低此设备的体积和重量，并且在竖直方向上降低此设备的占用高度，使得适应场景更加的广泛，符合精密器件的要求。

另外，第一运动件与第二运动件之间以楔形面的形式连接，能够在最低高度时极度的压缩高度，在最高高度时能够利用楔形面的硬支撑提高支撑力。

如图2所示，第一运动件包括第一滑块32，第一滑块32的表面为斜面321，且该斜面321固定有斜面导轨35，斜面导轨35的工作面为第一楔形面；第二运动件采用第二滑块36，第二滑块36的底面为第二楔形面，第二滑块36的底面滑动式连接于斜面导轨35的工作面，使得第二楔形面与第一楔形面契合。结合图3、图4，当第一滑块32向外运动时，第二滑块36下降，带着台面2下降，实现台面2该位置处的下拉。

第一滑块32为楔形块，楔形面设置斜面导轨35，使得斜面导轨35为倾斜状态作为第一楔形面使用，因此，将斜面导轨35既作为导轨使用，又作为楔形面使用，节省一个部件，且，在降低体积、重量的同时，又能够保持结构的紧凑，符合精密器件的紧凑、小体积要求。

第二滑块36为楔形块，其底面既作为第二楔形面，又作为滑块使用，节省一个部件，且，在降低体积、重量的同时，又能够保持结构的紧凑，符合精密器件的紧凑、小体积要求。

如图4所示，第一滑块32的大厚度端在外、小厚度端在内，使得第一滑块32外拉时台面下降，内行时台面2升高，因此，控制第一滑块32的外拉或者内行运动即可自由的控制台面2的升降。且，此种方向的设置，在第一滑块32的外拉、台面下降时，第一滑块32的大厚度端不会妨碍台面2的下降动作。

第一滑块32、斜面导轨35的运动方向指向台面2的中心，配合驱动部3的均布设置，使得多个驱动部3的独立运动互不干扰，且多个驱动部3的独立运动带来的台面2的运动又相互牵扯，多个驱动部3的配合实现台面2的Z轴升降、tip－tilt角度变化，提高运动的平滑型，避免卡顿。

如图2所示，第一运动件还包括平面导轨31，平面导轨31的一侧面固定于底座1、另一侧面滑动连接于第一滑块32；驱动件采用直线电机33，提高响应力，直线电机33的定子固定于底座1、动子连接有连接板34，连接板34连接于第一滑块32以驱动第一滑块32直线运动。

如图4所示，铰接件采用球铰杆5，球铰杆5包括杆体52、固定于杆体52一端的球体51，杆体52的另一端固定于第二滑块36的表面，球体51铰接于台面2。台面2的侧面嵌设有连接块21，连接块21开设有铰接孔，球体51转动式设于铰接孔内。当第二滑块36随着第一滑块32的动作而上顶时，杆体52随之上顶，球体51将台面2上顶，使得台面2的该位置上升，如果多个驱动部3同时做同样的动作，即多个杆体52同时上顶，能够让台面2整体上升，如果多个驱动部3各自做不同的动作，即一些杆体52上顶，一些杆体52下拉，且各自的幅度各不相同，就能够让台面2局部上升、局部下降，呈现抬头或者低头的动作，在抬头或者低头时，在铰接的作用下球体51与台面2之间发生转动，实现不同升降幅度的杆体52带来的台面俯仰状态。

多个球铰杆5利用球铰形式与台面连接，在各自独立的运动中，球铰能够灵活的将运动传递到台面2上，使得台面2的运转平稳。本设备利用球铰与台面连接解耦，提高台面2的平稳性，不会出现卡顿现象，使得升降与角度转化时较为顺滑。

驱动部3配备有测量部4，测量部4包括设于第一滑块32侧壁的光栅尺42、设于底座1上的读数头41，用于读取每一个驱动部3的运动量。

工作原理：

以三个驱动部3为例：

台面2整体下降：三个驱动部3的动作相同，均是：直线电机33驱动第一滑块32外拉，使得第二滑块36下降，从而球体51下降，拉着台面2整体下降，下降的距离最大可以是5mm；

如图5所示，台面2整体上升的动作与上述相反，上升的距离最大可以是5mm；

如图6所示，台面2抬头低头动作：第一个直线电机33驱动球体51上升，第二个和第三个直线电机33驱动球体51下降，实现台面2的倾斜状态，能够实现正负5°的大范围转换。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：包括台面(2)、底座(1)以及若干个驱动部(3)，所述驱动部(3)的一端连接于所述底座(1)、另一端连接于所述台面(2)；

所述驱动部(3)包括连接于所述底座(1)的第一运动件、驱动所述第一运动件直线运动的驱动件、连接于所述第一运动件的第二运动件、连接于所述第二运动件的铰接件，所述第一运动件具备第一楔形面，所述第二运动件具备第二楔形面，所述第二楔形面与所述第一楔形面契合，使得所述第二运动件的运动方向与所述第一运动件的运动方向垂直；

所述铰接件的一端固定于所述第二运动件、另一端铰接于所述台面(2)。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述第一运动件包括第一滑块(32)，所述第一滑块(32)的表面为斜面，且该斜面固定有斜面导轨(35)，所述斜面导轨(35)的工作面为所述第一楔形面；所述第二运动件采用第二滑块(36)，所述第二滑块(36)的底面为所述第二楔形面，所述第二滑块(36)的底面滑动式连接于所述斜面导轨(35)的工作面，使得所述第二楔形面与所述第一楔形面契合。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述第一滑块(32)、所述斜面导轨(35)的运动方向指向所述台面(2)的中心。

4.根据权利要求2所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述第一运动件还包括平面导轨(31)，所述平面导轨(31)的一侧面固定于所述底座(1)、另一侧面滑动连接于所述第一滑块(32)；所述驱动件采用直线电机(33)，所述直线电机(33)的定子固定于所述底座(1)、动子连接有连接板(34)，所述连接板(34)连接于所述第一滑块(32)以驱动所述第一滑块(32)直线运动。

5.根据权利要求2所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述铰接件采用球铰杆(5)，所述球铰杆(5)包括杆体(52)、固定于所述杆体(52)一端的球体(51)，所述杆体(52)的另一端固定于所述第二滑块(36)的表面，所述球体(51)铰接于所述台面(2)。

6.根据权利要求5所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述台面(2)的侧面嵌设有连接块(21)，所述连接块(21)开设有铰接孔，所述球体(51)转动式设于所述铰接孔内。

7.根据权利要求2所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述驱动部(3)配备有测量部(4)，所述测量部(4)包括设于所述第一滑块(32)侧壁的光栅尺(42)、设于所述底座(1)上的读数头(41)。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆快速调整多自由度直线导轨位移平台，其特征在于：所述驱动部(3)的数量为3个，沿着所述台面(2)的中心圆周均布。

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