[發明專利]用于短沖程載物臺的撓曲件導引軸承

無效

• 申請號: 201080009481.2
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN102333615A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 馬克·T·科斯莫夫斯基
• 申請（專利權）人: 電子科學工業有限公司
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/04;B23K26/42
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉國偉

技術領域

本發明涉及對具有激光聚焦透鏡作為有效負載的短沖程(即，6毫米(mm)行程或更小)載物臺的精確導引。

背景技術

經配置以供在半導體晶片級處理中使用的晶片輸送系統通常包含具有緊固用于處理的晶片的卡盤的載物臺。有時所述載物臺為固定的，且有時其為可移動的。一些應用要求，載物臺沿一個、兩個或三個笛卡爾維度有旋轉地或無旋轉地線性移動。如果花費顯著量的總工藝時間來對準及輸送晶片，那么載物臺運動的速度可決定整個晶片處理平臺的通過量。

對于包含光學處理的應用，可在晶片表面上面安裝可移動光學器件組合件，借此使所需的晶片輸送距離最小化。載物臺運動的主要方向稱為“長軸”，且垂直于主要方向的載物臺運動方向稱為“短軸”。固持待處理的晶片或試樣的卡盤可安裝到長軸載物臺以用于沿著長軸移動、安裝到短軸載物臺以用于沿著短軸移動或安裝于長軸及短軸下面固定位置中。長軸載物臺可支撐短軸載物臺或者其可彼此獨立。

發明內容

隨著電路尺寸縮減，此類光學系統的載物臺設計正變得更關鍵。一個載物臺設計考慮因素是起源于晶片卡盤及光學器件組合件的振動及熱穩定性的工藝質量影響。在其中不斷地調整激光束位置的情況下，支撐激光組合件的現代技術結構太柔性而不能維持所需的精確度。此外，隨著電路尺寸縮減，粒子污染變為越來越大的問題。

常規載物臺設計采用針對長沖程運動設計的機械或空氣軸承的使用。機械導引軸承具有巨大勁度，但短沖程運動由于在長期操作期間缺少潤滑脂溝流而引起球的磨蝕。保持架漸變還引起交叉輥導引件及沖模襯套導引件的問題，且摩擦往往也引起控制載物臺的問題?？諝廨S承導引件為以勁度為代價對上文所提及機械軸承的問題的解決方案?？諝廨S承不具有機械軸承擁有的勁度。

本文中，“分裂軸載物臺”架構實施為多載物臺定位系統，在一實施例中，其支撐激光光學器件組合件及工件，所述工件具有激光束入射在其上以用于激光處理的表面。所述多載物臺定位系統能夠以高速度及加速度速率進行在振動及熱上穩定的材料輸送。“分裂軸”設計解耦沿著處于單獨的平行平面中的兩個垂直軸的受驅動載物臺運動。在一實施例中，在相對于彼此正交移動的試樣(長軸或下部)載物臺與掃描光學器件組合件(短軸或上部)載物臺之間分裂水平平面中的運動。

使用呈花崗巖或其它石板材或陶瓷材料板材、鑄鐵或聚合物復合材料(例如Anocast^TM)形式的在尺寸上穩定的襯底作為下部及上部載物臺的基底。所述板材及所述載物臺優選地由具有類似熱膨脹系數的材料制作以致使系統以一致方式有利地對溫度改變做出反應。所述襯底經精確切割(“搭接”)使得其上部及下部載物臺表面的若干部分為平坦的且彼此平行。在優選實施例中，導引承載試樣固持卡盤的下部載物臺的下部導軌組合件耦合到所述襯底的下部表面。導引承載激光束聚焦區控制子系統的上部載物臺的上部導軌組合件耦合到所述襯底的上部表面。沿著導軌組合件的鄰近軌道定位的線性電機控制下部及上部載物臺的移動。

塊狀的且在結構上勁性的襯底隔離激光光學器件組合件與試樣的運動并使所述運動穩定、吸收振動且允許較順暢的加速及減速，因為支撐結構固有地為剛性的。襯底的剛度及載物臺運動軸的緊密分離導致較高頻率諧振及沿著所有三個軸的運動的較小誤差。所述襯底還通過充當散熱器而提供熱穩定性。此外，由于其被設計成緊湊配置，因此所述系統由較少材料構成且因此在其經歷加熱時較不易于膨脹。從襯底的中間向外的橢圓形槽切口將下面的試樣暴露于激光束且允許激光光學器件組合件穿過襯底的垂直運動。另一方面，試樣由襯底遮蔽以免受由高架運動產生的粒子的影響，經歷激光處理的局部區域除外。

激光束聚焦區控制子系統支撐于下部載物臺上面且包含可垂直調整的光學器件組合件，所述光學器件組合件相對于由支撐結構安裝到上部載物臺的至少一個撓曲件定位。支撐結構的剛度允許沿著束軸的較快速及較準確垂直運動。透鏡支撐套管充當到導引激光束的聚焦區的垂直運動的撓曲件的連接的支撐件。垂直運動由駐存在所述套管的頂端處的透鏡驅迫器起始，所述透鏡驅迫器對光學器件組合件賦予原動力以調整其相對于下部卡盤上的工件的高度且如此操作相對于工作表面調整激光的聚焦區。沿著束軸為剛性且在水平平面中為順應性的隔離撓曲件裝置緩沖透鏡驅迫器從光學器件組合件的過量運動。

分裂軸載物臺設計可適用于半導體處理(包含切割、組件休整、熔絲處理、噴墨、印刷導線板(PWB)導通孔鉆孔、布線、檢驗及計量)中所使用的許多平臺。此設計所提供的優點還有益于整個類的機械加工工具。