一种多自由度运动装置及晶圆承载装置的制作方法

allin2025-03-23  37


本发明涉及半导体检测,涉及一种晶圆放置台,尤其是涉及一种多自由度运动装置及晶圆承载装置。


背景技术:

1、随着晶圆检测技术的发展,缺陷的识别和定位精度越来越高,因此要求工件台不仅具备足够高的运动精度,同时具备实时补偿功能如追焦。对于无图案晶圆缺陷检测技术,由于旋转轴的转速很高,现有技术中,能同时实现高速旋转以及z向高频动作、补偿的技术尚不成熟。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种多自由度运动装置及晶圆承载装置,能够实现晶圆检测过程中运动状态变化与运动稳定性。

2、第一方面,提供一种多自由度运动装置,包括:运动轴,穿设放置座并基于外部动力源可沿轴向或/和周向进行运动;辅助机构,包括套接于所述运动轴的第一限位件,所述第一限位件为所述运动轴提供轴向运动导向;所述第一限位件与所述运动轴之间为非接触,且在间隙中填充有流体,对所述运动轴产生周向支撑力和轴向导向。

3、在一些具体实施方式中,所述装置还包括设置于放置座且与所述第一限位件连接的支撑部,所述支撑部用于向第一限位件提供周向支撑力,使所述第一限位件与所述运动轴的位置关系保持稳定。

4、在一些具体实施方式中,所述第一限位件为气浮套,所述流体为压缩气体,在所述气浮套与所述运动轴之间的间隙内通入压缩空气形成气膜,使所述第一限位件与所述运动轴非接触。

5、在一些具体实施方式中,所述支撑部包括设置于放置座的至少两个限位柱,至少两个所述限位柱环绕所述运动轴均匀布置;至少两个所述限位柱通过连接件与第一限位件连接。

6、在一些具体实施方式中,所述限位柱的数量为三个。

7、在一些具体实施方式中,所述外部动力源包括:第一动力源,设置于所述运动轴尾端的旋转电机,为所述运动轴提供周向运动动力;第二动力源,可沿轴向输出动力,为运动轴提供轴向运动动力。

8、在一些具体实施方式中,所述第二动力源包括设置于放置座的轴向位移电机,且通过固定件与旋转电机侧面连接,带动旋转电机沿轴向运动,从而带动运动轴沿轴向运动。

9、在一些具体实施方式中,所述轴向位移电机数量至少为两个,且环绕运动轴均匀布置。

10、在一些具体实施方式中,所述轴向位移电机与所述限位柱均匀交错分布。

11、在一些具体实施方式中,所述限位柱包括轴体以及轴套,且轴套可沿所述轴体进行轴向移动,所述轴体与所述运动轴平行设置,且所述轴套与旋转电机连接。

12、在一些具体实施方式中,限位柱包括气浮轴和套设于所述气浮轴的气浮轴套,所述气浮轴一端与放置座固定连接,另一端与所述连接件连接;气浮轴套和所述气浮轴之间存在间隙,间隙内通入压缩空气形成气膜,使所述气浮轴套和所述气浮轴不接触;所述气浮轴套与旋转电机连接。

13、在一些具体实施方式中,所述连接件为套设于所述第一限位件外侧的环状结构,设置有多个连接位,多个连接位分别与至少两个所述气浮轴顶端连接。

14、在一些具体实施方式中,所述气浮轴套通过解耦件与所述旋转电机连接,所述解耦件一端设置于旋转电机外侧相对所述限位柱位置处,另一端与所述限位柱连接。

15、在一些具体实施方式中,所述解耦件包括设置于所述旋转电机外侧的底座,以及沿底座向气浮轴套延伸的连接片,所述连接片与所述气浮轴套连接。

16、在一些具体实施方式中,所述连接片在水平方向x、y和rz的刚性大于在rx、ry和z方向上的刚性。

17、在一些具体实施方式中,所述旋转电机包括壳体,以及设置在壳体中的动力件;所述连接片与所述壳体连接。

18、在一些具体实施方式中,还包括穿设固定件并与所述放置座连接的平衡件,所述平衡件被设计与降低轴向负载。

19、在一些具体实施方式中,所述平衡件为弹簧。

20、在一些具体实施方式中,在所述平衡件不与所述放置座连接的一端设置有调节部件,用于调节弹簧的压缩量。

21、第二方面,提供一种晶圆承载装置,包括上述任一项所述的多自由度运动装置,并且在运动轴上端设置有承载台,所述承载台基于所述运动轴可同步沿轴向及周向运动。

22、本发明实施例带来了以下有益效果:

23、本发明实施例提供了一种多自由度运动装置及晶圆承载装置,通过在运动轴上设置有气浮结构,实现运动轴轴向导向和周向支撑,气浮结构能够实现运动轴过程中不产生摩擦,并且实现高精度高频率高响应的竖直方向、旋转方向的控制。

24、本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,或者,部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定,或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

25、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。



技术特征:

1.一种多自由度运动装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述装置还包括设置于放置座且与所述第一限位件连接的支撑部,所述支撑部用于向第一限位件提供周向支撑力,使所述第一限位件与所述运动轴的位置关系保持稳定。

3.根据权利要求1所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述第一限位件为气浮套,所述流体为压缩气体,在所述气浮套与所述运动轴之间的间隙内通入压缩空气形成气膜,使所述第一限位件与所述运动轴非接触。

4.根据权利要求2所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述支撑部包括设置于放置座的至少两个限位柱,至少两个所述限位柱环绕所述运动轴均匀布置;至少两个所述限位柱通过连接件与第一限位件连接。

5.根据权利要求4所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述限位柱的数量为三个。

6.根据权利要求4所述多自由度运动装置,其特征在于,所述外部动力源包括:

7.根据权利要求6所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述第二动力源包括设置于放置座的轴向位移电机,且通过固定件与旋转电机侧面连接,带动旋转电机沿轴向运动,从而带动运动轴沿轴向运动。

8.根据权利要求7所述多自由度运动装置,其特征在于,所述轴向位移电机数量至少为两个,且环绕运动轴均匀布置。

9.根据权利要求8所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述轴向位移电机与所述限位柱均匀交错分布。

10.根据权利要求6所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述限位柱包括轴体以及轴套,且轴套可沿所述轴体进行轴向移动,所述轴体与所述运动轴平行设置,且所述轴套与旋转电机连接。

11.根据权利要求10所述的所述多自由度运动装置,其特征在于,限位柱包括气浮轴和套设于所述气浮轴的气浮轴套,所述气浮轴一端与放置座固定连接,另一端与所述连接件连接;气浮轴套和所述气浮轴之间存在间隙,间隙内通入压缩空气形成气膜,使所述气浮轴套和所述气浮轴不接触;所述气浮轴套与旋转电机连接。

12.根据权利要求11所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述连接件为套设于所述第一限位件外侧的环状结构,设置有多个连接位,多个连接位分别与至少两个所述气浮轴顶端连接。

13.根据权利要求11所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述气浮轴套通过解耦件与所述旋转电机连接,所述解耦件一端设置于旋转电机外侧相对所述限位柱位置处,另一端与所述限位柱连接。

14.根据权利要求13所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述解耦件包括设置于所述旋转电机外侧的底座,以及沿底座向气浮轴套延伸的连接片,所述连接片与所述气浮轴套连接。

15.根据权利要求14所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述连接片在水平方向x、y和rz的刚性大于在rx、ry和z方向上的刚性。

16.根据权利要求14所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述旋转电机包括壳体,以及设置在壳体中的动力件;所述连接片与所述壳体连接。

17.根据权利要求10所述的多自由度运动装置,其特征在于,还包括穿设固定件并与所述放置座连接的平衡件,所述平衡件被设计与降低轴向负载。

18.根据权利要求17所述的多自由度运动装置,其特征在于,所述平衡件为弹簧。

19.根据权利要求18所述的多自由度运动装置,其特征在于,在所述平衡件不与所述放置座连接的一端设置有调节部件,用于调节弹簧的压缩量。

20.一种晶圆承载装置,其特征在于,包括权利要求1-19任一项所述的多自由度运动装置,并且在运动轴上端设置有承载台,所述承载台基于所述运动轴可同步沿轴向及周向运动。


技术总结
本发明涉及半导体检测技术领域,涉及一种晶圆放置台,尤其是涉及一种多自由度运动装置及晶圆承载装置。通过在运动轴上设置气浮套,通过设置三个具有气浮结构的限位柱以及间接与运动轴连接的三个轴向位移电机,能够实现运动轴在轴向和周向的运动稳定性,并实现高精度高频率高响应的竖直方向运动和旋转运动。

技术研发人员:颜梦启,王理华,潘顺奎,陈克信,郑军
受保护的技术使用者:聚时科技(上海)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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