TW417217B - Motor driving unit and X-Y table in semiconductor manufacturing device - Google Patents

Description

1 417217 A7 B7 五、發明說明（/ ) [技術領域]

本發明係有關半導體製造裝置之馬達驅動裝置及XY 台。 [習知技術] 馬達驅動裝置被使用於各種領域，例如，結合裝置中 ，有作爲平面上之單軸驅動之晶粒結合裝置、亦有作爲平 面上之2軸(XY軸)驅動之線結合裝置。 晶粒結合裝置，其保持吸附保持具(collet)之手臂係能 在該手臂延伸方向單軸移動，自晶圓以吸附保持具吸起晶 粒或吸起已定位之晶粒後移送至引腳框架上進行結合。又 ，作爲此種晶粒結合裝置，有揭示於日本專利公報特開昭 第57-26448號，第57-36836號之裝置。線結合裝置，具 有於平面上之2軸(XY軸)方向驅動之XY台，藉XY台驅 動工具於XY方向，將插通於工具之金屬線連接於第1結 合點及第2結合點。又，作爲此種線結合裝置，例如有揭 示於日本專利公報特開平第4-320350號之裝置。 [欲解決之問題] 特別是在以高速進行精密定位之結合裝置中，皆要求 如何減少因高速驅動XY台所產生之振動。近年來，因結 合之精密度被要求在i/m之等級內，故因振動的影響造成 之位置檢測精密度的劣化 '機構部之搖動都成爲問題。亦 即，如能有完全無振動之系統即可期待極大之效果。 如進一步的詳述有關因XY台之振動所造成的影響， 首先因XY台之振動使架台亦振動，此振動傳至搬送半導 3 (請先閱汶背面之注意事項再Λ.^本頁) ;線. 經濟部智慧財1局g工消费合作社印製 本紙張尺度適用中闯國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公藿） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（i) 體元件及於結合中將其定位固定之供料器’進而揚動半導 體元件或搖動供料器之導軌（導引半導體元件之導軌）造成 結合之金屬線損傷。又，在結合完成後收納半導體元件之 卸載匣中，亦因持續不間斷之振動造成金屬線斷裂等之意 外。因此，需注意不得將半導體元件長時間收納於卸載匣 中。 以往，作爲解決上述問題之對策’係使控制最佳化或 以人造石作爲架台之材料。然而’以馬達驅動驅動子時， 因輸出驅動所需之功率的馬達亦受相同大小之反作周力而 加速，故無法防止架台的搖動。 本發明之課題，即爲提供一能防止架台振動之半導體 製造裝置中之馬達驅動裝置及XY台。 [解決問題之方法] 爲解決上述問題之本發明第1機構，係一以馬達驅動 驅動子之半導體製造裝置之馬達驅動裝置，其特徵爲：係 將前述馬達以馬達本體及前述驅動子能在同一驅動軸方向 移動之方式設於架台上，連結前述馬達之直線可動部及前 述驅動子’當驅動該驅動子時’使前述馬達本體能朝前述 驅動子之反方向移動，藉以抵消驅動前述驅動子時之反作 用力之構成。 爲解決上述問題之本發明第2機構，係一以馬達驅動 驅動子之半導體製造裝置之馬達驅動裝置，其特徵爲：係 將前述馬達以馬達本體及前述驅動子能在同一驅動軸方向 移動之方式設於架台上，連結前述馬達之直線可動部及前 4 (請先閱磧背面之注4事項再見議本頁) · ，線_ + S氏張及度適用中國國家槔準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚） 經濟部智慧財產局貝工消貧合作社印？衣 A7 B7 五、發明說明（3 ) 述驅動子，當驅動該驅動子時，使前述馬達本體能朝前述 驅動子之反方向移動，藉以抵消驅動前述驅動子時之反作 用力之構成，並藉前述馬達將前述驅動子移動至既定位置 而定位。 爲解決上述問題之本發明第3機構，其特徵爲：在前 述第1及第2機構中’於前述馬達本體設置減振器，以在 驅動驅動子時能使朝反方向移動之前述馬達本體回到原來 位置。 爲解決上述問題之本發明第4機構，其特徵爲：在前 述第1、第2及第3機構中，於前述架台及前述驅動子上 ’附加用以檢測相對於即述架台之前述驅動子之位置及速 度的驅動子檢測機構；於前述架台及前述馬達本體上，附 加用以檢測相對於前述架台之前述馬達本體之速度的馬達 本體速度檢測機構。 爲解決上述問題之本發明第5機構，係一半導體製造 裝置之XY台，在於平面二維方向配設二組以馬達驅動驅 動子之馬達驅動裝置中，其中一方之第1馬達驅動裝置之 第1驅動子上，設置有藉另一方之第2馬達驅動裝置而能 在第2驅動子之驅動軸方向移動之上部台，前述第2馬達 驅動裝置之第2驅動子之移動係傳達至前述第1馬達驅動 裝置之上部台，前述上部台以能在與前述第1驅動子之移 動方向移動之方式，與前述第2驅動子以連結機構連結， 其特徵爲：驅動前述第1驅動子時，使前述第1馬達驅動 裝置之馬達本體能向前述第1驅動子之反對方向移動，·又 _ 5___ 本紙張尺度中國國家標準(€”5)八4規格（210>< 297公：^ ^---------訂---------線 (請先閱讀背面之注急事項再^?^本頁) 417217 五、發明說明（$ ) (請先Μ讀背面之注意事項再成讀本頁) 驅動前述第2驅動子時，使前述第2馬達驅動裝置之馬達 本體能朝前述第2驅動子之反對方向移動，藉以抵消驅動 前述第1驅動子及第2驅動子所產生之反作用力。 爲解決上述問題之本發明第6機構，係一半導體製造 裝置之XY台，於平面二維方向配設二組以馬達驅動驅動 子之馬達驅動裝置中，其中一方之第1馬達驅動裝置之第 1驅動子上，設置有以另一方之第2馬達驅動裝置而能在 第2驅動子之驅動軸方向移動之上部台，當前述第2馬達 驅動裝置之第2驅動子之移動係傳達至前述第1馬達驅動 裝置之上部台，前述上部台以能在與前述第1驅動子之移 動方向移動之方式，與前述第2驅動子以連結機構連結’ 其特徵爲：驅動前述第1驅動子時，使前述第1馬達驅動 裝置之馬達本體能向前述第1驅動子之反對方向移動：又 驅動前述第2驅動子時，使前述第2馬達驅動裝置之馬達 本體能朝前述第2驅動子之反對方向移動，藉以抵消驅動 前述第1驅動子及第2驅動子所產生之反作用力，藉前述 第1及第2馬達將前述第1驅動子及第2驅動子移動至既 定位置而定位。 爲解決上述問題之本發明第7機構，其特徵爲：在前 述第5及第6機構中，於前述第1及第2馬達本體設置減 振器’以在驅動前述第1及第2驅動子時能使朝反方向移 動之對應的馬達本體回到原來位置。 爲解決上述問題之本發明第8機構，其特徵爲：在前 述第5及第6機構中，於前述架台及前述第i驅動子以及 ---------- 6 本紙張&度遇用中關家標準（CNS)ZVl規格⑵〇 X抓公餐） ；· 4!/:..: ；· 4!/:..: 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明說明（r ) 前述架台及前述第2驅動子上，分別附加用以檢測相對於 前述架台之前述第1驅動子及第2驅動子之位置及速度的 驅動子檢測機構；於前述架台及前述第1以及第2馬達本 體上，分別附加用以檢測相對於前述架台之前述馬達本體 之速度的馬達本體速度檢測機構。 [實施形態] 以圖1及圖2說明本發明一基本的實施形態。首先說 明有關圖1所示之線性馬達驅動裝置1之構成。架台2上 _ .1 .固定有保持台3，保持台3上保持有線性馬達4。線性馬達 4，眾所周知的，係由具有永久磁鐵5之馬達本體，以及具 有線圈7之直線可動部8構成。馬達本體6，係以能在直 線可動部8之驅動軸方向移動之方式透過導軌9設於馬達 保持台3。 直線可動部8上固定有驅動子10。驅動子10，係以 能在直線可動部8之驅動軸方向的同方向移動之方式透過 導軌11設於驅動子保持台12，驅動子保持台12係固定於 架台2。此處，馬達本體6之重量，係較直線可動部8與 驅動子10之重量和爲大。 馬達保持台3上，安裝有用以檢測馬達本體6之速度 的馬達本體速度檢測傳感器15，驅動子保持台〗2上，安 裝有用以檢測驅動子10之位置及速度之驅動子傳感器16 。又，馬達保持台3上安裝有減振器Π，以使驅動驅動子 時朝反方向移動之馬達本體6回到原來位置。 圖2係顯示於圖1之線性馬達驅動裝置之控制方塊圖 7 ϋ -^1 / t ^^1 n Λ ^丨 ^ a^i n it 11 n I (請先間讀背面之沒意事項再先謂本頁) 本紙張尺度適用中0國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 4U2 1 7 A7 B7 - ---、 五、發明說明（6 ) 。來自控制裝置之位置指令信號2〇，及來自驅動子傳感器 16之驅動子位置信號21，係以位置相加電路22進行加減 計算。此計算出之位置指令信號23，係以第1速度產生戰 路24產生速度而輸出速度指令信號25。亦即，來自驅動 子傳感器16之驅動子位置信號21係回授至來自控制裝置 之位置指令信號20。 又，速度指令信號25，及將驅動子位置信號21藉第 2速度產生電路26所產生之驅動子速度信號27，以及藉馬 達本體速度檢測傳感器15所產生之本體速度信號28,係 以速度相加電路29進行加減計算。此計算出之速度指令信 號30，係以電壓轉換電路31轉換爲電壓，經放大電路32 供給至線性馬達4。驅動子速度信號27及本體速度信號28 回授至速度指令信號25。 接著說明有關之作用。自控制裝置使驅動子10移動至 既定位置之位置指令信號20，藉第1速度產生電路24產 生速度指令信號25，此速度指令信號25藉電壓轉換電路 31轉換爲電壓，再藉放大電路32放大而供應至線性馬達4 之線圈7。當電壓供應至線圈7時，藉因該電壓而產生之 電流使直線可動部8沿其驅動軸方向加速而移動，驅動子 10受導軌11之導引於同方向移動。又，因馬達本體6係 以能沿導軌9移動之方式設置，受到與作爲直線可動部S 及驅動子10之驅動的反作用力相同之力，使之向驅動+ 10之相反方向加速而移動。 此時，驅動子1〇之位置以驅動子傳感器16檢測’驅 8 f-先間讀背面之注意事項再本頁) . -線 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 本紙張尺度適用中囤园家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） ___B7______ 五、發明說明（9 ) 動子位置信號21被輸入位置相加電路22回授至位置指令 信號20，又，驅動子位置信號21藉第2速度產生電路26 所產生之驅動子速度信號27輸入速度相加電路29，再回 授至速度產生電路24之速度指令信號25，將電壓供給至 線性馬達4之線圈7以使驅動子10移動至既定位置。 如此般，因馬達本體6係朝驅動子1〇之驅動軸方向的 反方向移動，理論上施加至架台2之運動量爲〇，架台2 不致搖動。實際上，因導軌9仍有摩擦，而施加若干力量 於架台2，但該力量非常的小。 如上所述，因馬達本體6係能朝直線可動部8之驅動 軸方向移動，加速直線可動部8及驅動子時馬達本體6 亦被加速。此時之加速，係與馬達本體6之重量成反比。 例如，假設包含直線可動部8之驅動子10之重量爲5kg， 馬達本體6之重量爲25kg時，以1G加速驅動子10時， 馬達本體6即被（5+25)xlG=0.2G加速於驅動子10之反 方向。 其結果，因驅動子1〇與馬達本體6之相對加速度爲 1.2G，產生於直線可動部8與馬達本體6間之相對速度較 驅動子10之速度還要大二成。亦即，相較於驅動子傳感器 16所檢測之驅動子10之速度，直線可動部8與馬達本體6 之相對速度雖已增大二成，但因驅動子傳感器16僅檢測驅 動子10,無視於該二成之相對速度而施加電壓於線圈7。 然而，因自線圈7產生比例於相對速度之電動勢，以驅動 子傳感器16所賦予之信號爲基礎而作成之施加電壓中，應 9 (請先閱讀背面之注咅？事項再lm本頁) . •線. 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 本紙張尺¥適^"中^國家槔準（〇以5)八4規格（21(^ 297公釐)

r 4172 U A7 B7 五、發明說明u ) 施加於線圈7之電壓即不足二成。 對此進行補彳員的即係馬達本體速度檢測傳感器丨5。亦 即’馬達本體6之速度以馬達本體速度信號28檢測，馬達 本體速度信號28被輸入速度相加電路29後與速度指令信 號25及驅動子速度信號27相加，成爲速度指令信號3〇後 被輸入電壓轉換電路31，以放大電路32放大後將電壓供 給至線圈7。以此方式’補償應施加至線圈7之不足電壓 〇 附帶一提的’因馬達本體6係可移動，假設與驅動子 10之驅動無關而驅動子1〇在停止之情形下馬達本體6被 搖動時’例如以手移動驅動子1〇時，因驅動子傳感器16 檢測驅動子10之既定位置，即準備自電路輸出停止信號， 亦即0V。當沒有馬達本體速度檢測傳感器時，驅動子1〇 係與馬達本體6相對停止，亦即受馬達本體6之動作影響 而欲一起動作。結果，因位置產生偏差而欲回復原來位置 ’使速度指令與位置指令產生錯誤，驅動子10即以其中間 之動作’亦即仍進行較以手推動馬達本體6之動作還要小 的相似於馬達本體6之動作。其大小係以速度回授、位置 回授之增益決定。 如上述般，即使因外力而使馬達本體6產生移動時， 自馬達本體速度檢測傳感器I5加至電路之信號係以將比例 於馬達本體6之動作的電壓施至線圈7之方式動作，藉馬 達本體6與驅動子10之相對速度而產生之電壓，受來自馬 達本體速度檢測傳感器15之馬達本體速度信號28之影響 10 (清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

T 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中囵0家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) Β7 五、發明說明（？） 以反方向施於線圈7。結果，線圈7不產生電流亦不產生 力量，驅動子1〇即不受馬達本體6之動作的影響。 圖3係顯示組合二台圖1之基本構造的線性馬達驅動 裝置1而構成之XY台。與圖1相同或相當部件係賦予相 同符號，並於該符號後附加顯不二軸之X軸及γ軸之X、 Y，省略詳細之說明。 配設於一方之X軸的線性馬達驅動裝置IX之驅動子 10X上，固定有配置成與導軌IIX正交延伸於Y軸方向之 一對的導軌40。此一對的導軌40之內側，以能在與驅動 子10X之驅動軸方向(X軸方向)正交的Y軸方向直線移動 之方式支撐上部台41。 上部台41上，固定有延伸於驅動子10X之驅動軸方 向(X軸方向)之導引部件42。配設於另一方之Y軸上的線 性馬達驅動裝1Y，係以其驅動子10Y之端部位於導引部 件42正上方之方式配設。在驅動子10Y之移動傳達至上 部台41，同時上部台41能以在驅動子10X之移動方向移 動，固定於驅動子10Y之連結部件43即插嵌於導引部件 42。又，驅動子10X與上部台41之結構，上部台41與驅 動子10Y之連結機構(導引部件42、連結部件43)，舉例來 說，係如日本專利公報特公昭第59-52540號般爲周知之物 〇 接著’當線性馬達4X依據來自控制裝置之指令而被 驅動時，驅動子10X即於X軸方向移動，上部台41亦於 同方向移動。此時，相對於上部台41之於X軸方向的移 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A‘丨規格（210x 297公釐） (請先間續背面之注意事項再^^本頁) 訂- -線 經濟部智慧財產局異工消费合作社印製 417217 經濟部智慧財產局員工消貲合作社印製 B7 五、發明說明（^ ) 動，因導引部件42係能沿連結部件43於X軸方向移動， 故對驅動子10Y不產生任何影響。同樣的，當線性馬達 4Y依據來自控制裝置之指令而被驅動時，驅動子10Y即 於Y軸方向移動，此動作透過連結部件43及導引部件42 成爲上部台4丨正交於驅動子10X之Y軸方向的移動動作 〇 如前所述’當驅動子10X被驅動於X軸方向時，如圖 1之基本構造所說明般，馬I本體6X即被加速於驅動子 ιοχ之相反方向作爲驅動驅之反作周力丽移動=因 此’架台2上不致被施加運動量’故架台2不產生搖動。 驅動子10Y被驅動於Y軸方向時亦同。 本實施形態所示之XY台，因具有二台線性馬達驅動 裝置IX、1Y，因此圖2所示之控制方塊係分別針對線性 馬達驅動裝置IX、1Y所設自不必多作說明。再者，如圖 i之基本構造所說明般’驅動驅動子10X、10Y時之應施 加至線圈的不足電壓’係藉由對應之馬達本體速度檢測傳 感器15之作用而補償。 接著’簡單說明例如適用於結合裝置之圖1所示之線 性馬達驅動裝置1及圖3所示之χγ台的構成。晶粒結合 裝置中’將另一端具有夾頭之手臂以能上下動的方式設於 圖1所示之線性馬達驅動裝置1之驅動子10上。線結合裝 置中’則將結合裝置頭搭載於圖3所示之XY台之上部台 41的上面。 又’於上述實施形態中，說明了使用線性馬達4 ' 4χ 12 本紙張尺度適用中S國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） (請先閱讀背面之注急事項再本頁) - -線· 五、發明說明（n) 、4Y之情形’當然本發明亦能適用脈衝馬達、DC馬達、 AC馬達等。 [發明效果] 依據本發明，於藉馬達驅動驅動子之馬達驅動裝置中 ，因係將前述馬達之馬達本體及前述驅動子以能在同一驅 動軸方向移動之方式設於架台上，連結前述馬達之直線可 動部及前述驅動子，當驅動該驅動子時，使前述馬達本體 能朝前述驅動子之反方向移動，藉以抵消驅動前述驅動子 時之反作用力之構成，故能防止架台之振動。 [圖式之簡單說明] 圖1係顯示本發明之半導體製造裝置中馬達驅動裝置 之基本構造之一實施例，（a)爲俯視圖、（b)爲前視圖。 圖2係控制方塊圖。 圖3係組合二台圖1之馬達驅動裝置構成之半導體製 造裝置中XY台之一實施例，⑷爲俯視圖、（b)爲前視圖。 [符號說明] (請先閱讀背面之注急事項再ί本頁) . —線· 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 1、IX、1Υ 線性馬達驅動裝置 2 架台 3 馬達保持台 4 線性馬達 4Χ X軸用線性馬達(第1線性馬達) 4Υ Υ軸用線性馬達(第2線性馬達) 6 馬達本體 8 直線可動部 本紙張尺度適用中國固家標準（CMS)A4規格X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 417217 S D8 六、申請專利範圍 (請先Μ讀背而之注意事項再填寫本頁) 1 · 一種半導體製造裝置之馬達驅動裝置，係藉馬達驅 動驅動子，其特徵在於：係以前述馬達之馬達本體及前述 驅動子以能在同一驅動軸方向移動之方式設於架台上*連 結前述馬達之直線可動部及前述驅動子，當驅動該驅動子 時，使前述馬達本體能朝前述驅動子之反方向移動，藉以 抵消驅動前述驅動子時之反作用力。 2 · —種半導體製造裝置之馬達驅動裝置，係藉馬達驅 動驅動子，其特徵在於：係以前述馬達之馬達本體及前述 驅動子以能在N—驅動軸方向移動之方式設於架台上；連 結前述馬達之直線可動部及前述驅動子，當驅動該驅動子 時，使前述馬達本體能朝前述驅動子之反方向移動，藉以 抵消驅動前述驅動子時之反作用力的方式構成，並藉前述 馬達移動前述驅動子至既定位置而定位。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之半導體製造裝置之馬 達驅動裝置，其中於前述馬達本體設置減振器，以使驅動 前述驅動子時朝反方向移動之前述馬達本體回到原來位置 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 ·如申請專利範圍第1或2項之半導體製造裝置之馬 達驅動裝置，其中於前述架台及前述驅動子上，附加用以 檢測相對於前述架台之前述驅動子之位置及速度的驅動子 檢測機構；於前述架台及前述馬達本體上，附加用以檢測 相對於前述架台之前述馬達本體之速度的馬達本體速度檢 測機構。 5 · —種半導體製造裝置之XY台，係於平面二維方向 _1_ 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /: η : ? Β8 ' C8 D8 六、申請專利範圍 配設二組以馬達驅動驅動子之馬達驅動裝置，其中一方之 第1馬達驅動裝置之第1驅動子上，設置有以另一方之第 2馬達驅動裝置而能在第2驅動子之驅動軸方向移動之上 部台，前述第2馬達驅動裝置之第2驅動子之移動係傳達 至前述第1馬達驅動裝置之上部台，前述上部台以能朝前 述第1驅動子之移動方向移動之方式，與前述第2驅動子 以連結機構連結，其特徵在於： 驅動前述第1驅動子時，使前述第1馬達驅動裝置之 馬達本體能朝前述第1驅動子之反對方向移動：又，驅動 前述第2驅動子時，使前述第2馬達驅動裝置之馬達本體 能朝前述第2驅動子之反對方向移動，藉以抵消驅動前述 第1驅動子及第2驅動子所產生之反作用力。 6 ·—種半導體製造裝置之XY台，係於平面二維方向 配設二組以馬達驅動驅動子之馬達驅動裝置，其中一方之 第1馬達驅動裝置之第1驅動子上，設置有以另一方之第 2馬達驅動裝置而能在第2驅動子之驅動軸方向移動之上 部台，前述第2馬達驅動裝置之第2驅動子之移動係傳達 至前述第1馬達驅動裝置之上部台，前述上部台以能朝前 述第1驅動子之移動方向移動之方式，與前述第2驅動子 以連結機構連結，其特徵在於： 驅動前述第1驅動子時，使前述第1馬達驅動裝置之 馬達本體能向前述第1驅動子之反對方向移動：又，驅動 前述第2驅動子時，使前述第2馬達驅動裝置之馬達本體 能朝前述第2驅動子之反對方向移動，藉以抵消驅動前述 ___2___ 逍用中國國家) ( 210X297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填芎本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4172 17 Bd D8 六、申請專利範圍 第1驅動子及第2驅動子所產生之反作用力，並藉前述第 1及第2馬達將前述第1驅動子及第2驅動子移動至既定 位置而定位。 7·如申請專利範圍第5或6項之半導體製造裝置之 XY台，其中於前述第1及第2馬達本體設置有減振器， 以在驅動前述第〖及第2驅動子時能使朝反方向移動之對 應的馬達本體回到原來位置。 8·如申請專利範圍第5或6項之半導體製造裝置之 XY台，其中於前述架台及前述第1驅動子以及前述架台 及前述第2驅動子上，分別附加用以檢測相對於前述架台 之前述第1驅動子及第2驅動子之位置及速度的驅動子檢 測機構；於前述架台及前述第1以及第2馬達本體上，分 別附加用以檢測相對於前述架台之前述馬達本體之速度的 馬達本體速度檢測機構。 (請先閱讀背而之：^意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐）