TW202224834A - Ｘ－ｙ滑台 - Google Patents

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TW202224834A
TW202224834A TW110149026A TW110149026A TW202224834A TW 202224834 A TW202224834 A TW 202224834A TW 110149026 A TW110149026 A TW 110149026A TW 110149026 A TW110149026 A TW 110149026A TW 202224834 A TW202224834 A TW 202224834A
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Abstract

本發明提供了一種x-y滑台，包括線性馬達、分別耦接到線性馬達的連桿、耦接到在x-y方向上自由移動的連桿的解耦件，以及固定到解耦件的平台。線性馬達的線圈或電樞可以固定在真空腔壁上，使得線圈產生的熱量可以通過腔壁直接傳導到真空腔外。線圈或電樞的電纜也固定在腔壁上，可以消除真空腔中可移動電纜產生的微粒問題。

Description

X-Y滑台
本發明係有關於一種位於真空中的線性馬達，特別係有關於一種用於在真空環境中的x-y滑台。
滑台(stage)是工業中的重要工具。對於目前的半導體製造工藝，一些工藝是在真空環境下進行的，例如缺陷檢測(defect inspection)、缺陷複檢(defect review)和關鍵尺寸(CD；Critical dimension)複檢。
真空腔中使用的滑台可能面臨兩個主要議題，包括微粒和散熱。微粒的議題來自真空環境中的材料會逐漸放氣(outgas)，因此來自材料的一些微粒可能會散佈在真空環境中。例如，當螺絲(screw)鑽入真空腔的牆壁中，當真空腔抽真空後，一些微粒不可避免地會浮現出。因此，提供了一種專用於真空腔的螺絲。用於可移動滑台的導電電纜線可以從密封材料中排出微粒。
散熱問題來自任何產生熱量的東西，例如可移動滑台中的電動馬達。真空腔內產生的熱量不可避免地會影響缺陷檢查、缺陷複檢和關鍵尺寸複檢的結果。例如，缺陷可能會在缺陷檢查中消失，或者即使線條是直線，關鍵尺寸也可能會發生變化。更糟糕的是，在不同溫度下熱的議題可能會導致晶片上的特定位置會有所不同。
一種由Kidron在美國專利8,763,999中所揭露的先前技術中，其提供在真空環境中用低放氣(low out-gassing)材料包覆所有滑台的高 放氣材料，以避免微粒問題。一個例子是使用具有低放氣材料的波紋管(bellow)來包覆線性馬達線圈的電纜線，其中電纜線總是高放氣材料。
然而，線性馬達的電纜線總是很粗，以便於線性馬達的線圈或電樞提供足夠的電流，因此用於包覆電纜的波紋管會增加其長度和橫截面積。波紋管即使放氣量很低，也會在平台移動時摩擦自身。因此，仍然存在微粒的問題。
此外，還提供了一個複雜的冷卻系統來冷卻線圈中產生的熱量，因此波紋管不僅可以包覆電纜，還可以包覆冷卻管。因此，當平台移動時，波紋管的長度和橫截面積將進一步增加，從而使微粒問題惡化。一般情況下，x-y滑台會使用兩個波紋管，微粒問題就會加倍。
由於x滑台的負載與y滑台的負載不同，因此x-y滑台的曲線運動是不可能精準的。
因此，需要本發明以解決上述問題。
本發明的目的是提供一種在真空環境中可移動的x-y滑台。
在本發明中，並未提供可移動電纜線予線性馬達，其在真空中可產生較低的微粒。
在本發明中，電纜或線圈產生的熱量可以通過真空腔壁的熱傳導直接傳遞到外部。因此，沒有用於電纜或線圈的冷卻系統。
在本發明中，可以提供更薄的滑台，這是因為僅提供一個平台。
本發明中，線性馬達在相互正交的兩個方向上的負載非常接近，對線性馬達不存在交叉負載。兩個線性馬達的固有頻率(nature frequency)非常接近，兩個方向的線性馬達響應接近，從而改善了平台的插 補(interpolation)運動。可以進一步提高x-y滑台的曲線運動精度。
據此，本發明提供了一種真空腔中的線性馬達，其包括固定到腔壁並由沿第一方向佈置的複數個線圈構成的定子，以及聯接到定子的動子，其被配置為由複數個磁鐵沿第一方向移動，其中複數個線圈產生的熱量通過壁傳導至真空腔外部。
本發明還提供了一種用於測量線性馬達的監測裝置，包括固定在動子上的標尺，以及固定在牆上的讀取頭，用於讀取標尺，從而獲得動子的位置。
本發明還提供了腔室中的滑台，其包括固定到腔室的第一線性馬達、耦合到第一線性馬達的第一連桿、固定到腔室的第二線性馬達、耦合到第二線性馬達的第二連桿、聯接到第一連桿和第二連桿的解耦件，以及固定到解耦件的平台。第一線性馬達提供沿第一方向的第一運動，且第一連桿沿第一方向運動。第二線性馬達沿與第一方向正交的第二方向提供第二運動，且第二連桿沿第二方向運動。解耦件可以在第一方向和第二方向上移動。
根據本發明的滑台，解耦件包括具有第一開口和第二開口的本體，使得第一連桿穿過第一開口並且第二連桿穿過第二開口。
根據本發明的滑台，其中第一線性馬達包括作為第一定子的第一線圈，其固定到第一高導熱材料，並且第二線性馬達包括作為第二定子的第二線圈，其固定到第二高導熱材料。
根據本發明的滑台，腔室包括固定到腔室的第一高導熱材料和第二高導熱材料。
根據本發明的滑台，腔室是真空腔室並且由第一和第二定子產生的熱量通過第一、第二、第三和第四壁被傳導到腔室外。
根據本發明的滑台，第一線性馬達包括由第一複數個磁鐵構成的第一動子，第二線性馬達包括由複數個磁鐵構成的第二動子。
根據本發明的滑台，第一連桿與第一動子耦接，第二連桿與第二動子耦接。
根據本發明的滑台，還包括在平台上的z-滑台。
根據本發明的滑台，還包括在平台上的θ滑台。
根據本發明的滑台，還包括位於平台上的靜電吸盤。
根據本發明的滑台，還包括平台上的夾具。
本發明還提供一種位於真空腔中的滑台，其包括提供沿第一方向的第一運動的第一線性馬達和第二線性馬達、耦接至第一線性馬達的第一動子的第一連桿和第二動子。第二線性馬達、第三線性馬達和第四線性馬達提供沿著與第一方向正交的第二方向的第二運動，第二連桿耦合到第三線性馬達的第三動子和第四線性馬達的第四動子、聯接到第一連桿和第二連桿的解耦件，以及固定到解耦件的平台。第一線性馬達和第二線性馬達包括分別固定在真空腔的第一壁上的複數個第一線圈和固定在真空腔的第二壁上的複數個第二線圈。第三線性馬達和第四線性馬達包括分別固定在真空腔的第三壁上的複數個第三線圈和固定在真空腔的第四壁上的複數個第四線圈。
根據本發明的滑台，第一線性馬達、第二線性馬達、第三線性馬達和第四線性馬達包括第一固定滑軌和其上的第一滑塊、第二固定滑軌和其上的第二滑塊、第三固定滑軌及其上的兩個第三滑塊，以及分別位於其上的第四固定滑軌和兩個第四滑塊。
根據本發明的滑台，第一連桿的一端固定在第一滑塊的一側，第一線性馬達的第一動子固定在第一滑塊的另一側，第一連桿的另一 端固定到第二滑塊的一側，並且第二線性馬達的第二動子固定到第二滑塊的另一側。
根據本發明的滑台，兩個第三滑塊中的每一個的一側分別固定到第三線性馬達的兩個第三動子上，另一側固定到第二連桿的一端，兩個第四滑塊中的每一個都具有一側分別固定在第三線性馬達的兩個第四動子上，另一側固定在第二連桿的另一端。
根據本發明的滑台，第二連桿包括彼此平行的第一臂和第二臂。
根據本發明的滑台，解耦件包括第一解耦滑軌，固定在第一連桿上並可沿第一方向移動，第一解耦滑塊在第一解耦滑軌上自由移動，第一解耦連桿固定在第一解耦滑塊上，第二解耦連桿與第三解耦連桿分別固定在第一臂和第二臂上，並可沿第二方向移動，第二解耦滑塊和第三解耦滑塊在第二解耦滑軌上移動，第四解耦滑塊與第五解耦滑塊在第三解耦滑軌上移動，第二解耦連桿與第三解耦連桿分別固定於第二解耦連桿與第三解耦連桿，第四解耦連桿與第五解耦連桿分別固定在第四解耦滑塊與第五解耦滑塊上。第一解耦滑軌提供沿第二方向的第二運動。第二解耦滑軌和第三解耦滑軌提供沿第一方向的第一運動。
根據本發明的滑台，平台固定到第一解耦連桿、第二解耦連桿、第三解耦連桿、第四解耦連桿和第五解耦連桿。
根據本發明的滑台，解耦件包括耦接至所述第一線性馬達和所述第二線性馬達的第一解耦滑軌、第一解耦滑軌上的第一解耦滑塊、固定在第一解耦滑塊上的第一解耦連桿、與所述第三線性馬達和所述第四線性馬達耦接的第二解耦滑軌，第二解耦滑軌上的第二解耦滑塊，以及固定在第二解耦滑塊上的第二解耦連桿。第一解耦滑軌可沿第一方向移動，而 第一解耦滑塊可沿第二方向移動。第二解耦滑軌可沿第二方向移動，而第二解耦滑塊可沿第一方向移動。
根據本發明的滑台，第一連桿包括彼此平行的第一臂和第二臂。
根據本發明的滑台，解耦件包括分別固定在第一臂和第二臂上並可沿第一方向移動的第一解耦滑軌和第二解耦滑軌，第一解耦滑塊和第二解耦滑塊在其上自由移動。第一解耦滑軌和第二解耦滑軌分別固定在第一解耦滑塊上的第一解耦連桿，以及第二解耦滑塊上的第二解耦連桿。第一解耦滑軌和第二解耦滑軌提供沿第二方向的第二運動。
根據本發明的滑台，第二連桿包括彼此平行的第三臂和第四臂。
根據本發明的滑台，解耦件包括分別固定在第三臂和第四臂上並可沿第二方向移動的第三解耦滑軌和第四解耦滑軌、移動的第三解耦滑塊和第四解耦滑塊。第三解耦滑軌和第四解耦滑軌分別固定在第三解耦滑塊和第四解耦滑塊上的第三解耦連桿和第四解耦連桿。第三解耦滑軌和第四解耦滑軌提供沿第一方向的第一運動。
根據本發明的滑台，平台固定在第一解耦連桿、第二解耦連桿、第三解耦連桿和第四解耦連桿上。
本發明的其他優點將從結合圖示進行的以下描述中變得明顯，其中通過說明和範例的方式闡述了本發明的某些實施例。
10:真空腔
12:真空腔壁
14:真空腔壁
16:真空腔壁
18:真空腔壁
20:高熱傳導材料
30:編碼器
32:讀取頭
34:標尺
36:讀取頭電纜
40:平台
50:z滑台
52:theta滑台
60:靜電吸盤
70:夾具
110:線性馬達
112:線圈
113:線圈
114:磁鐵
115:線圈電纜
116:磁鐵
124:磁鐵
126:磁鐵
132:線圈
134:磁鐵
136:磁鐵
142:線圈
144:磁鐵
146:磁鐵
210:滑軌
212:滑塊
214:滑塊
220:滑軌
222:滑塊
224:滑塊
230:滑軌
232:滑塊
234:滑塊
240:滑軌
242:滑塊
244:滑塊
250:連桿
252:連桿
254:連桿
256:連桿
256:連桿
300:解耦件
302:主體
304:沿第一方向開口
306:沿第二方向開口
310:解耦滑軌
312:解耦滑塊
314:解耦連桿
316:解耦滑塊
318:解耦連桿
320:解耦滑軌
322:解耦滑塊
324:解耦連桿
326:解耦滑塊
328:解耦連桿
330:解耦滑軌
332:解耦滑塊
334:解耦連桿
336:解耦滑塊
338:解耦連桿
340:解耦滑軌
342:解耦滑塊
344:解耦連桿
346:解耦滑塊
348:解耦連桿
受益於較佳實施例的以下詳細描述並參考圖示，本發明的進一步優點對於本領域技術人員而言將變得顯而易見，其中：
第1圖是根據本發明的一個實施例的x-y滑台的俯視示意圖。
第2圖是根據本發明一個實施例的線性馬達的側視示意圖。
第3A圖是根據本發明的一個實施例的線性電動機的切面示意圖。
第3B圖是根據本發明另一實施例的線性馬達的切面示意圖。
第4A圖和第4B圖是根據本發明一個實施例的解耦裝置的側視示意圖。
第5圖是根據本發明另一實施例的解耦裝置的側視示意圖。
第6A圖是根據本發明的一個實施例的具有配置在兩個線性馬達上的第一解耦件的x-y滑台的俯視示意圖。
第6B圖是根據本發明的第6A圖中的實施例的具有配置在兩個線性馬達上的第一解耦件的x-y滑台的剖視示意圖。
第7A圖是根據本發明的一個實施例的具有配置在另外兩個線性馬達上的第二解耦件的x-y滑台的俯視示意圖。
第7B圖是根據本發明的第7A圖中的實施例的具有配置在兩個線性馬達上的第二解耦件的x-y滑台的剖視示意圖。
第8A圖是根據本發明的一個實施例的具有配置在所有解耦滑軌上的複數個解耦連桿的x-y滑台的俯視示意圖。
第8B圖是根據本發明的第8A圖中的實施例的具有配置在解耦滑軌上的複數個解耦連桿的x-y滑台的剖視示意圖。
第9A圖是根據本發明的一個實施例的具有安裝在解耦連桿上的平台的x-y滑台的俯視示意圖。
第9B圖是根據本發明的第9A圖中的實施例的具有安裝在解耦連桿上的平台的x-y滑台的剖視示意圖。
第10A圖是根據本發明的另一個實施例的具有配置在兩個線性馬達上的第一連桿的x-y滑台的俯視示意圖。
第10B圖是根據本發明的另一個實施例的具有配置在第一連桿上的第一解耦件的x-y滑台的俯視示意圖。
第10C圖是根據本發明的另一個實施例的具有配置在另外兩個線性馬達上的第二連桿的x-y滑台的俯視示意圖。
第10D圖是根據本發明的另一個實施例的具有配置在第二連桿上的第二解耦件的x-y滑台的俯視示意圖。
第11是根據本發明的一個實施例安裝在平台上的一些其他平台的剖視示意圖。
第12是根據本發明的一個實施例的配置在平台上的夾具的剖視示意圖。
儘管本發明易於進行各種修改和替代形式，但其特定實施例在圖示中以範例的方式繪出並且可以在本文中詳細描述。圖示可能不是按比例繪製的。然而，應當理解的是，圖示及其詳細描述並非旨在將本發明限制於所公開的特定形式，而是相反，其目的在於涵蓋落入本發明的精神和範圍內的所有修改、等同物和替代物。本發明如所附權利要求書所定義。
本發明的一些不同的範例實施例將會參照圖示更加完整的描述，其中本發明的一些範例的實施例會在其中所繪出。在不限製本發明保護範圍的情況下，所有實施例的描述和圖示均以範例性的方式引用。然而，實施例並不用於將本發明限制於x-y滑台。
因此，雖然本發明的範例實施例能夠進行各種修改和替代形式，但是其實施例在圖示中以範例的方式繪出並且將在本文中詳細描述。 然而，應當理解，無意將本發明的範例實施例限制為所公開的特定形式，而是相反，本發明的範例實施例涵蓋落入本發明範圍內的所有修改、等同和替代。
在本發明中，術語“真空(vacuum)”是指沒有物質的空間，其中空間被包覆在腔室中。真空的壓力範圍取決於滑台的應用。
在本發明中，術語“微粒(particle)”是指真空腔中的納米微粒或微米微粒。
在本發明中，術語“線性馬達(linear motor)”是指提供線性運動或移動的馬達。
在本發明中，術語“定子(stator)”是指線性馬達的靜止部分。
在本發明中，術語“線圈(coil)”或“電樞(armature)”是指通過電流在線性馬達中產生電場和磁場的部件。在本發明中，定子由線性電動機中的複數個線圈或電樞構成。
在本發明中，術語“動子(mover)”是指線性馬達的運動部件。
在本發明中，術語“磁鐵(magnet)”是指產生磁場的物體。本發明中的磁鐵受到線性電動機中線圈或電樞所提供的磁場的推動。在本發明中，動子由線性電動機中的複數個磁鐵構成。
在本發明中，術語“滑軌(rail)”是指其上的物體只能沿著滑軌移動的結構。
在本發明中，術語“滑塊(slider)”是指在滑軌上自由移動的物體，滑塊具有與滑軌接合的形狀。
在本發明中，術語“連桿(linkage)”是指桿或棍，或在連桿 的兩端在兩個物體之間提供支撐的結構。
在本發明中，術語“解耦(decoupling)”是指消除兩個獨立對象之間的相互關係。在本發明中，術語“解耦件(decoupling member)”是指消除兩個單獨物體之間的相互關係的物體。
在本發明中，術語“解耦滑軌(decoupling rail)”是指解耦件中的滑軌。
在本發明中，術語“解耦滑塊(decoupling slider)”是指在解耦件中的解耦滑軌上自由移動的滑塊。
在本發明中，術語“解耦連桿(decoupling linkage)”是指在解耦件中用於支撐或耦接物體的結構。
在本發明中，術語“編碼器(encoder)”是指用於監測和測量物體位置的物體。
在本發明中，術語“標尺(scale)”是指固定在樣本上的編碼器的標尺，使得編碼器可以報告樣本的位置。
在本發明中，術語“讀取頭(reader)”是指用於讀取標尺上位置的傳感器。
在本發明中，術語“平台(table)”是指可以在其上配置樣品或物體的平板。
在本發明中，術語“滑台(stage)”是指以特定運動精確控制滑台上的樣品的系統。在本發明中，x-y滑台提供在x-y方向上的精確運動。
在圖示中，為了清楚起見，可能誇大了每個部件的相對尺寸以及每個部件之間的相對尺寸。在以下對圖示的描述中，相同或相似的圖示標記指代相同或相似的部件或實體，並且僅描述關於各個實施例的不同之處。
在本發明中，線性馬達的線圈或電樞沿真空腔(vacuum chamber)壁(wall)佈置或配置，線圈產生的熱量可直接通過壁熱傳導或散熱到真空腔外部。真空腔壁應具有高導熱性。
在本發明中，線性馬達的線圈或電樞產生的熱量可以通過水冷器或銅、鋁、黃銅、多晶金剛石、碳化矽陶瓷、氮化矽陶瓷、氧化鈹、氮化鋁陶瓷、或其組合。所有高導熱材料將直接接觸真空腔的壁。
在本發明中，線圈或電樞的電纜可以固定在真空腔的壁上。線圈或電樞是定子，磁鐵是動子。
在本發明中，連桿或桿(rod)聯接到動子上並可隨動子移動。為線性馬達提供滑軌和滑塊。
在本發明中，解耦件耦接於兩個連桿，使得解耦件可在兩個正交方向上自由移動。截面形狀必須符合解耦件。
在本發明中，平台固定在解耦裝置上，因此平台可以在兩個線性馬達的控制下沿兩個正交方向移動。z滑台可以安裝在平台上，z滑台的一個例子是由壓電材料(piezoelectric material)驅動的。用於驅動z滑台的電流太小，z滑台的電纜可以足夠細，不會在平台移動時引起微粒問題。
在本發明中，θ滑台可以安裝在z滑台或平台上。驅動θ滑台的電流太小，用於θ滑台的電纜可以足夠細，不會在平台移動或旋轉時產生微粒問題。
在本發明中，靜電吸盤(E-chuck)可以安裝在θ滑台或z滑台上。驅動靜電吸盤的電流也很小，靜電吸盤的電纜可以足夠細，在平台移動時不會產生微粒問題。
在本發明中，編碼器包括標尺和讀取頭，其中標尺固定在牆上，而讀取頭始終固定在動子上。用於驅動讀取頭的電流很小，並且讀取 頭的電纜也很細，從而在電纜中產生的熱量較低。因此，微粒問題一般不顯著。
但是，如果真空要求極高，則可以將標尺固定在動子上，這樣讀取頭的電纜就可以固定在真空腔的壁上。
現在轉到圖示，要注意的是，這些圖不是按比例繪製的。尤其是，圖的某些要件的比例被極大地誇大以強調元素的特徵。在多於一幅圖中繪出的可以類似配置的元件已經使用相同的圖示標記指示。
請參考第1圖，其中設有真空腔10。真空腔10的外圍由四個壁12/14/16/18包覆，而底部和頂部為了清楚沒有繪出。兩個線性馬達分別包括線圈112和132以及磁鐵114和134。線性馬達的線圈112和132分別固定並直接接觸壁12和16。磁鐵114和134分別固定在滑塊212和222上，而滑塊212和222可以沿著滑軌210和220自由移動。連桿250連接到滑塊212和222以沿第一方向移動，並且連桿252連接到滑塊232和242以沿與第一方向正交的第二方向移動。在本發明中，第一方向可以是x方向，而第二方向可以是y方向，反之亦然。平台40下方的解耦件將聯接兩個連桿250和252。平台40固定在解耦件。
在上述實施例中，用於線圈的所有電纜都固定在牆壁上。但是，由於只有一個線性馬達在一個方向上用於驅動平台，因此存在偏心運動。
請參考第2圖，其中顯示出了與壁12和連桿250耦合的線性馬達110的實施例。線性馬達110包括線圈112、複數個磁鐵114、滑軌210和滑塊212。線圈112作為定子固定在腔壁12上，使得線圈112產生的熱量可以通過壁12熱傳導到真空腔外。複數個磁鐵114作為動子固定在滑塊212上且沿著滑軌210移動。電纜115，用於驅動線圈112，固定在壁12上。
固定在壁12上的複數個讀取頭32監視滑塊212的位置。用於驅動複數個讀取頭32的電纜36固定在壁12上。連桿250固定在滑塊212上，沿由滑軌210定義的第一方向移動。
請參考第3A圖，其中顯示第2圖所示一實施例的剖面圖。編碼器30包括讀取頭32和標尺34，其中讀取頭32固定在壁12上，而標尺34固定在磁鐵114上。讀取頭32將讀取標尺34上的位置資訊，並且因此可以準確地監測滑塊212的位置。
請參考第3B圖，其中顯示第2圖所示另一實施例的剖面圖。如果真空腔太大，無法將線性馬達的線圈固定在腔壁上，可以先將線圈或電樞固定在高導熱材料20上，然後將高導熱材料20固定在腔壁12上。在本實施例中，線圈或電梳112和113固定在高導熱材料20上。然後，線圈或電梳112和113可以水平配置，並且複數個磁鐵114可以夾在線圈或電梳112和113之間。標尺34可以固定在滑塊212上。
請參考第4A圖和第4B圖，其中介紹了解耦件300的實施例。解耦件300包括本體302和兩個開口304和306。第一開口304適用於連桿250以沿第一方向移動解耦件300，而第二開口306適用於連桿252以沿第二方向移動前述之解耦件300。
解耦件的另一實施例包括分別在第一方向和與第一方向正交的第二方向上的至少兩個解耦滑軌、分別位於兩個解耦滑軌上的至少兩個滑塊、以及兩個解耦滑塊上分別地至少兩個解耦連桿。請參考第5圖，其中解耦滑軌310可鄰近連桿250或在連桿250上。在本實施例中，滑軌310固定至滑塊212。此外，解耦件包括可沿y方向移動的第一解耦滑軌由y線性馬達驅動，提供x方向的自由運動；可沿x方向移動並由x線性馬達驅動的第二個解耦滑軌，可提供沿y方向的自由移動。此外，解耦件包括在第一解耦滑 軌上且可沿x方向自由移動的第一滑塊，以及在第二解耦滑軌上且可沿y方向自由移動的第二滑塊。平台將通過第一解耦連桿固定到第一解耦滑塊，並通過第二解耦連桿固定到第二解耦滑塊。第一解耦滑軌和第二解耦滑軌彼此不耦接。
下面將結合圖示詳細說明解耦件的幾個實施例。請參考第6A圖和第6B圖，其中前者為俯視圖，後者為第6A圖的AA’線剖視圖。在該實施例中，用於在一個方向上驅動平台的兩個線性馬達將為平台提供更好的負載。四個線圈112/122/132/142分別固定在壁12/14/16/18上。線圈132和142的高度高於線圈112和132的高度。第一滑軌210配置在第一線圈112下方，使得可在第一滑軌210中移動的第一滑塊212可以面向第一線圈112。複數個第一磁鐵114作為動子固定到第一線圈212。第二滑軌220配置在第二線圈122下方，使得可在第二滑軌220中移動的第二滑塊222可面向第二線圈122。固定至第二線圈222的第二複數個磁鐵124作為動子。第一滑軌210和第二滑軌220提供可在第一方向上移動的第一滑塊212和第二滑塊222。
第一連桿250的兩端固定於第一滑塊212和第二滑塊222，因此連桿250可沿第一方向移動。第一解耦滑軌310的兩端固定於第一滑塊212和第二滑塊222，因此第一解耦滑軌310本身可沿第一方向移動。第一連桿250的目的是為第一解耦滑軌310提供合適的支撐，因此第一解耦滑軌310可配置在第一連桿250上或鄰近於第一連桿250。此外，解耦滑軌310可固定至第一連桿250。第一解耦滑塊312可在第一解耦滑軌310上沿與第一方向正交的第二方向移動。第一解耦連桿314固定在第一解耦滑塊312上。所有動子分別固定在滑塊上。
請參考第7A圖和第7B圖，其中第三滑軌230配置在第三線圈132下方，使得可在第三滑軌230中移動的第三滑塊232和第四滑塊234可以 面向第三線圈132。第三複數個磁鐵134和第四複數個磁鐵136分別作為兩個動子固定到第三線圈232。第四滑軌240配置在第四線圈142下方，使得可在第四滑軌240中移動的第五滑塊242和第六滑塊244可以面向第四線圈142。第五複數個磁鐵144和第六複數個磁鐵146固定在第四線圈242分別作為兩個動子。第三滑軌230提供可在第二方向上移動的第三滑塊232和第四滑塊234。第四滑軌240提供也可在第二方向上移動的第五滑塊242和第六滑塊244。所有動子分別固定在滑塊上。
在該實施例中，具有兩個臂的第二連桿256具有一開口，適合解耦連桿314在其中移動。第二連桿256的一端固定在第三滑塊232和第四滑塊234上，第二連桿256的另一端固定在第五滑塊242和第六滑塊244上。因此，第二連桿256可在第二個方向上移動。
請參考第8A圖和第8B圖，其中兩個解耦滑軌330和340固定在第二連桿256上。第二解耦滑軌330固定在第二連桿256的一個臂上，第三解耦滑軌340固定在第二連桿256的另一臂上。第二解耦滑塊332和第三解耦滑塊336可沿第一方向在第二解耦滑軌330上移動。第二解耦連桿334和第三解耦連桿338分別固定到第二解耦滑塊332和第三解耦滑塊336。第四解耦滑塊342和第五解耦滑塊346可在第三解耦滑軌340上沿第一方向移動。第四解耦連桿344和第五解耦連桿348分別固定到第四解耦滑塊342和第五解耦滑塊346。還請注意，在一較佳實施例中，第一解耦連桿314、第二解耦連桿334、第三解耦連桿338、第四解耦連桿344和第五解耦連桿348的頂面應處於相同高度。
在本實施例中，第一解耦滑軌310不與第二解耦滑軌330和第三解耦滑軌340耦接，解耦件包括解耦滑軌310/330/340、解耦滑塊312/332/336/342/346、和解耦連桿314/334/338/344/348。
請參考第9A圖及第9B圖，其中平台40固定於第一解耦連桿314、第二解耦連桿334、第三解耦連桿338、第四解耦連桿344及第五解耦連桿348。因此，平台40可以在第一方向和第二方向上移動。還請注意，第一解耦滑軌310沒有耦接到第二解耦滑軌330和第三解耦滑軌340；這就是為什麼平台40可以由兩個線性馬達獨立移動的原因。當第一線性馬達和第二線性馬達通過第一解耦連桿314提供平台40沿第一方向移動時，平台40可在第二解耦滑軌330和第三解耦滑軌340上沿第二方向自由移動。另一方面，當第三線性馬達及第四線性馬達，通過第二解耦連桿334、第三解耦連桿338、第四解耦連桿344及第五解耦連桿348，提供平台40沿第二方向移動時，平台40可沿第一方向在第一解耦滑軌310上自由移動。因此，第一和第二線性馬達到平台40的負載可以設計為等於第三和第四線性馬達的負載。與傳統的x-y滑台相比，傳統的滑台具有兩個平台，其中第一個平台安裝在第二個平台上。因此，用於驅動第二平台的線性馬達將導致第一平台和用於驅動第一平台的另一個線性馬達的負載。
在之前的實施例中，只有一個解耦滑軌可沿第一方向移動。這種設計適用於真空腔較小的情況。但是，如果真空腔有足夠的空間，則應該有兩個可在每個方向上移動的解耦滑軌。請參考第10A圖，其中提供兩個線性馬達用於第一連桿沿第一方向移動。第一軌道210在第一線圈112下方並且第二軌道220在線圈122下方。第一滑塊212和第二滑塊214可在第一滑軌210上移動。第一複數個磁鐵114和第二複數個磁鐵116，面對第一線圈112，分別固定於第一滑塊212和第二滑塊214。第三滑塊222和第四滑塊224可在第二滑軌220上移動。第三磁鐵124和第四磁鐵126面向第二線圈122，分別固定在第三滑塊222和第四滑塊224上。具有兩個臂的第一連桿254具有一開口。第一連桿254的一端固定在第一滑塊212和第二滑塊214上，第一連 桿254的另一端固定在第三滑塊222和第四滑塊224上。
請參考第10B圖，其中兩個解耦滑軌安裝在第一連桿254上。第一解耦滑軌310安裝在第一連桿254的一個臂上，而第二解耦滑軌320安裝在第一連桿254的另一臂上。第一滑塊312和第二滑塊316可在第一解耦滑軌310上移動，並且第一解耦連桿314和第二解耦連桿318分別固定到第一滑塊312和第二滑塊316。然而，如果需要，可以移除第二解耦滑塊316、第四滑塊326、第二解耦連桿318和第四解耦連桿238。
請參考第10C圖，其中為可在第二方向上移動的第二連桿提供兩個線性馬達。第三軌道230在第三線圈132下方並且第四軌道240在線圈142下方。第五滑塊232和第六滑塊234可在第三滑軌230上移動。第五複數個磁鐵134和第六複數個磁鐵136，面對第三線圈132，分別固定於第五滑塊232和第六滑塊234。第七滑塊242和第八滑塊244可在第四滑軌240上移動。第七複數個磁鐵144和第八複數個磁鐵146面向第四線圈124，分別固定在第七滑塊242和第八滑塊244上。第二連桿256具有帶開口的兩個臂。第二連桿256的一端固定在第五滑塊232和第六滑塊234上，第二連桿256的另一端固定在第七滑塊242和第八滑塊244上。
請參考第10D圖，其中兩個解耦滑軌安裝在第二連桿256上。第三解耦滑軌330安裝在第二連桿256的一個臂上，第四解耦滑軌340安裝在第二連桿256的另一臂上。第五滑塊332可在第三解耦滑軌330上移動，並且第六解耦連桿334固定到第四滑塊340。因此平台被固定到所有解耦連桿314/318/324/328/334/344，並且因此提供了x-y滑台。
在大多數應用中，除了x-y移動之外，還可以將一些其他用於移動平台的功能應用於本發明，如第11圖和第12圖所示。z滑台50可以安裝在本發明的x-y滑台的平台40上。如果樣品需要旋轉一個角度，那麼可以 將θ滑台52安裝在z滑台50的平台40上。當該滑台應用於半導體製造業時，需要一個靜電吸盤60來固定晶圓。因此，靜電吸盤60可以安裝在平台40、z-滑台50或θ滑台52上。夾具70可以安裝在平台40上，用於處理要在真空腔中操作的物品。例如，如果前開式晶圓傳送盒(FOUP；Front Opening Unified Pod)應該通過掃描式電子顯微鏡(SEM；Scanning Electron Microscope)檢查，夾具70可以安裝在平台40上以抓取前開式晶圓傳送盒。
本發明中，用於線性馬達中沒有電纜在真空環境中移動以產生微粒。此外，線圈產生的熱量可以通過真空腔壁的熱傳導直接向外傳遞，從而不需要線圈的冷卻系統。在本發明中，x-y滑台只有一個平台，提供了更薄的滑台。而且，線性馬達在相互正交的兩個方向上的負載非常接近，並且在相對的兩個方向上的線性馬達沒有交互負載。這樣，兩個方向的線性馬達的固有頻率接近，兩個方向的線性馬達的響應也接近，從而改善了平台的插補運動。本發明可進一步提高x-y滑台的曲線運動精度。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
110:線性馬達
112/132/142:線圈
114/134/144:磁鐵
210/230/240:滑軌
212/232/242:滑塊
250:連桿
300:解耦件
310/330/340:解耦滑軌
312/332/336/342/346:解耦滑塊
314/334/344:解耦連桿

Claims (11)

  1. 一種位於真空腔中的一線性馬達，包括：
    一定子固定於該真空腔的一壁上並由沿一第一方向排列的複數個線圈構成；
    一動子，耦接於該定子，由複數個磁鐵構成並沿該第一方向移動，其中該複數個線圈產生的熱量通過該壁傳導至該真空腔外部；以及
    一種用以量測該線性馬達的監控裝置，包括一尺標固定在該動子上，以及一讀取頭固定在該壁上，從而可以獲取該動子的位置。
  2. 一種位於腔室中的滑台，包括：
    一第一線性馬達，固定到該腔室，提供沿一第一方向的一第一運動；
    一第一連桿耦接該第一線性馬達，使該第一連桿沿該第一方向移動；
    一第二線性馬達，固定到該腔室，提供沿著與該第一方向正交的一第二方向的一第二運動；
    一第二連桿耦接於該第二線性馬達，使該第二連桿沿該第二方向移動；
    一解耦件耦接至該第一連桿與該第二連桿，使得該解耦件可沿該第一方向及該第二方向移動；以及
    一平台固定在該解耦件上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之滑台，其中上述之第一線性馬達包括作為固定到一第一高導熱材料的一第一線圈作為一第一定子，並且上述之第二線性馬達包括固定到一第二高導熱材料的一第二線圈作為一第二定子，其中 上述之第一線性馬達包括由第一複數個磁鐵構成的一第一動子，並且上述之第二線性馬達包括由第二複數個磁鐵構成的一第二動子，其中上述之第一連桿與上述之第一動子耦接，上述之第二連桿與上述之第二動子耦接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之滑台，更包含一z滑台、一theta滑台、一靜電吸盤或是一夾具位於上述之平台。
  5. 一種位於真空腔中的滑台，包括：
    一第一線性馬達和一第二線性馬達提供沿著一第一方向之一第一運動，上述之第一線性馬達和上述之第二線性馬達包括固定在該真空腔的一第一壁上的一第一組複數個線圈和固定在該真空腔的一第二壁上的一第二組複數個線圈；
    一第一連桿耦接到該第一線性馬達的一第一動子和該第二線性馬達的一第二動子；
    一第三線性馬達和一第四線性馬達沿著與該第一方向正交的一第二方向提供一第二運動，上述之第三線性馬達和上述之第四線性馬達包括固定在該真空腔的一第三壁上的一第三組複數個線圈和在該真空腔的一第四壁上的一第四組複數個線圈；
    一第二連桿與該第三線性馬達的一第三動子和該第四線性馬達的一第四動子耦接；
    一解耦件，耦接到該第一連桿和該第二連桿；以及
    一平台固定在該解耦件上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之滑台，其中上述之第一線性馬達、該第二線性馬達、該第三線性馬達和該第四線性馬達分別包括一第一固定滑軌和其上的一第一滑塊、一第二固定滑軌和其上的一第二滑塊，一第三固定滑軌和其上的兩個第三滑塊，以及第四固定滑軌和其上的兩個第四滑塊，其中上述之第一連桿的一端固定在該第一滑塊的一側，該第一線性馬達之一第一動子固定在該第一滑塊的另一側，該第一連桿的另一端固定在該第二滑塊的一側，該第二線性馬達的一第二動子固定在該第二滑塊的另一側，其中上述之兩個第三滑塊中的每一個的一側分別固定到該第三線性馬達的兩個第三動子上，另一側固定到該第二連桿的一端，並且該兩個第四滑塊中的每一個的一側分別固定到該第三線性馬達的兩個第三動子上，另一側固定到該第二連桿的一端，其中上述之第二連桿包括彼此平行的第一臂和第二臂。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之滑台，其中上述之解耦件包括：
    一第一解耦滑軌，固定至該第一連桿並可沿該第一方向移動，提供沿該第二方向之該第二移動；
    一第一解耦滑塊在該第一解耦滑軌上自由移動；
    一第一解耦連桿固定在該第一解耦滑塊上；
    一第二解耦滑軌與一第三解耦滑軌分別固定於該第一臂與該第二臂上，且均可沿該第二方向移動，以提供沿該第一方向之該第一移動。
    一第二解耦滑塊和一第三解耦滑塊在該第二解耦滑軌上移動，一第四解 耦滑塊和一第五解耦滑塊位於該第三解耦滑軌上；以及
    一第二解耦連桿和一第三解耦連桿，分別固定在該第二解耦滑塊和該第三解耦滑塊上，以及一第四解耦連桿和一第五解耦連桿分別固定在該第四解耦滑塊和該第五解耦滑塊上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之滑台，其中上述之平台固定到該第一解耦連桿、該第二解耦連桿、該第三解耦連桿、該第四解耦連桿和該第五解耦連桿。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之滑台，其中上述之解耦件包括：
    一第一解耦滑軌，耦接於該第一線性馬達和該第二線性馬達，可沿該第一方向移動；
    一第一解耦滑塊，位於該第一解耦滑軌上，可沿該第二方向移動；
    一第一解耦連桿固定在該第一解耦滑塊上；
    一第二解耦滑軌，耦接該第三線性馬達和該第四線性馬達，可沿該第二方向移動；
    一第二解耦滑塊，位於該第二解耦滑軌上，可沿該第一方向移動；以及
    一第二解耦連桿固定在該第二解耦滑塊上。
  10. 如申請專利範圍第5項所述之滑台，其中上述之第一連桿包括彼此平行的一第一臂和一第二臂，其中上述之第二連桿包括彼此平行的第三臂和第四臂，
    其中上述之解耦件包括：
    一第一解耦滑軌及一第二解耦滑軌，分別固定於該第一臂及該第二臂，且可沿該第一方向移動，以提供沿該第二方向的該第二運動；
    一第一解耦滑塊和第二解耦滑塊分別在該第一解耦滑軌和該第二解耦滑軌上自由移動；
    一第一解耦連桿固定在該第一解耦滑塊上，一第二解耦連桿固定在該第二解耦滑塊上；
    一第三解耦滑軌及一第四解耦滑軌，分別固定於該第三臂及該第四臂上，且均可沿該第二方向移動，以提供沿該第一方向的該第一移動。
    一第三解耦滑塊和一第四解耦滑塊分別在該第三解耦滑軌和該第四解耦滑軌上移動；以及
    一第三解耦連桿和一第四解耦連桿分別固定在該第三解耦滑塊和該第四解耦滑塊上。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之滑台，其中上述之平台固定到該第一解耦連桿、該第二解耦連桿、該第三解耦連桿和該第四解耦連桿。
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