发明名称 用于往复传送工件通过离子束的方法、设备和系统
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.07.21
申请号 TW094110853 申请日期 2005.04.06
申请人 艾克塞利斯科技公司 发明人 约翰W 梵德波特
分类号 B65G49/07;H01L21/67 主分类号 B65G49/07
代理机构 代理人 桂齐恒 台北市中山区长安东路2段112号9楼;阎启泰 台北市中山区长安东路2段112号9楼
主权项 一种用于往复传送工件之方法,该方法包含以下步骤:提供该工件于一扫瞄臂上,其中该扫瞄臂系可运作地耦合至一个包含一转子和一定子之马达,而且其中该转子和定子系可运作以分别地绕着一第一轴心做正向旋转和反向旋转运动;于该转子与该定子之间产生一电磁作用力,用以导引该转子产生旋转,其中该转子的旋转进一步导致该定子产生旋转,而且其中该转子的旋转系会移动该扫瞄臂,使得该工件能够沿着一第一扫瞄路径而移动通过该离子束,以及控制产生于该转子与该定子之间的该电磁作用力,用以选择性地改变该转子的旋转方向,藉此沿着该第一扫瞄路径往复地传送该工件,其中该定子系对应于该工件之往复传送运动而能够沿着该第一轴心做正向旋转和反向旋转。如申请专利范围第1项之方法,其中与该定子相结合之质量惯性矩系会大于或是等于该扫瞄臂和工件之全部质量惯性矩。如申请专利范围第2项之方法,其中该定子包含一个与其相耦合之惯性质量,其中该定子之质量惯性矩系会大于或是等于该扫瞄臂和工件之全部质量惯性矩。如申请专利范围第1项之方法,进一步包含感测该工件沿着该第一扫瞄路径之位置的步骤,用以选控制该电磁作用力,其中该工件之位置的感测结果系包含感测出一个或更多个该主轴、转子和定子沿着该第一轴心的旋转位置,其中该电磁作用力的控制系至少部分地依据个别的主轴、转子和定子绕着该第一轴心之被感测得到的旋转位置。如申请专利范围第4项之方法,其中一个或多个该主轴、转子和定子绕着该第一轴心的旋转位置的感测包含:感测出该转子相对于该定子之一第一旋转定位;以及感测出该转子相对于一固定参考部位之第二旋转定位,其中该电磁作用力的控制系至少部分地依据该转子相对于该定子之第一旋转定位以及该转子相对于该固定参考部位之第二旋转定位。如申请专利范围第5项之方法,中包含重复地感测出一个或更多个该主轴、转子和定子通过该工件之往复传送运动的旋转位置。如申请专利范围第5项之方法,其中该控制该电磁作用力的步骤系依据一组预先设定之条件而被加以控制。如申请专利范围第7项之方法,其中该组预先设定之条件系包含一个或更多个该工件沿着该第一扫瞄路径的数次往复传送、位于该工件沿着该第一扫瞄路径之一个或更多个预先设定位置的该工件的所需速度,以及位于该工件沿着该第一扫瞄路径之一个或更多个预先设定位置的该工件的所需加速度。如申请专利范围第8项之方法,其中一个或更多个该工件之预先设定位置系会结合一个或更多个预先设定之离子束撞击范围和回转范围,其中该离子束撞击范围大体上系由该工件沿着该第一扫瞄路径之位置(其中该离子束系会撞击到该工件上)来界定,而且其中该回转范围大体上系由该工件沿着该第一扫瞄路径之位置(其中该离子束不会撞击到该工件上)来界定。如申请专利范围第9项之方法,其包含控制住介于该转子与该定子之间的该电磁作用力,使得在该离子束撞击范围内的该工件所需速度实质上系为固定。如申请专利范围第5项之方法,其进一步包含相对于该扫瞄臂而绕着该第二轴心来旋转该工件之步骤,其中该工件绕着该第二轴心之旋转定位大体上系会相对于该固定参考部位而被固定住,而且其中该工件绕着该第二轴心之旋转运动系依据该转子相对于该固定参考部位而被感测得到的该第二旋转定位。如申请专利范围第1项之方法,其进一步包含沿着一个大体上系与该第一轴心保持垂直之第三轴心来移动该马达,藉此,能够沿着一个大体上系与该第一扫瞄路径保持垂直之第二扫瞄路径来移动该工件。如申请专利范围第12项之方法,其包含以固定速度来移动该马达沿着该第三轴心。如申请专利范围第12项之方法,其包含当该离子束并未撞击到该工件上时,沿着该第三轴心移动该马达。如申请专利范围第1项之方法,其进一步包含当该离子束并未撞击到该工件上时,量测出一个或更多个该离子束的性质。一种用于往复传送工件通过离子束之方法,该方法包含以下步骤:提供该工件于一扫瞄臂上,其中该扫瞄臂系可运作地耦合至一个包含一转子和一定子之马达,而且其中该转子和定子系会被操作成分别绕着一第一轴心做正向旋转和反向旋转运动;以及施加电磁作用力于该转子与定子之间,用以沿着一第一扫瞄路径来移动该工件通过该离子束。如申请专利范围第16项之方法,其进一步包含:感测出该工件之位置;以及控制住介于该转子与定子之间的该电磁作用力,用以沿着该第一扫瞄路径往复移动该工件,其中该控制方式系至少部分地依据该工件之被感测位置,而且其中该定子系会对应于该工件之往复移动而绕着该第一轴心做正向旋转和反向旋转。一种用于往复传送工件通过一加工介质之方法,该方法包含:绕着一第一轴心旋转一马达之一转子,用以沿着一第一扫瞄路径移动该工件;以及对应于该转子之旋转而绕着该第一轴心旋转该马达之一定子。如申请专利范围第18项之方法,其进一步包含:感测出该转子和该定子之旋转位置;以及控制住该转子之旋转,其中该控制方式系至少部分地依据该转子和该定子之被感测得到的旋转位置。如申请专利范围第18项之方法,其进一步包含沿着一第二扫瞄路径移动该工件,其中该第二扫瞄路径大体上系垂直于该第一扫瞄路径的至少一部分。一种用于扫瞄通过一离子束之工件的往复驱动系统,该往复驱动系统包含:一结合该离子束的加工室;一个运作地耦合至该加工室的马达,该马达包含一转子和一定子,其中该转子和定子系可运作成个别地绕着一第一轴心旋转,其中介于该转子和定子之间的一电磁作用力大体上决定该转子绕着该第一轴心的旋转位置,且其中该定子系被操作成为一个对应于转子之旋转状况的反应质量;一被固定地耦合至该转子的主轴,其中该主轴沿着该第一轴心而延伸进入至加工室内;一大体上被安置于该加工室内且运作地耦合至该主轴的扫瞄臂,其中该扫瞄臂系包含一用于支撑该工件的末端作动器,且其中该转子之旋转位置大体上决定工件相对于离子束之沿着第一扫瞄路径的所在位置;以及一控制器,其藉由控制介于转子与定子之间的电磁作用力而能够被操作去控制工件沿着第一扫瞄路径的所在位置。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该扫瞄臂系包含一个沿着径向而从第一轴心延伸出去之长形臂,其中该末端作动器系位于该长形臂的末端。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该扫瞄臂系在其重心中央处而被耦合至该主轴,其中该扫瞄绕着第一轴心而旋转地平衡。如申请专利范围第23项的往复驱动系统,其中该扫瞄臂进一步包含一配重,其中该配重大体上平衡该扫瞄臂、末端作动器以及该工件绕着该第一轴心的质量。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该末端作动器包含一静电夹头。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该马达大体上位于加工室外侧,且其中该加工室大体上界定一穿过该加工室的小孔,其中该主轴大体上延伸穿过该小孔,且其中一与该主轴和小孔结合的旋转密封件将加工室外侧的外部环境与加工室之中的内部环境隔离。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该末端作动器系可绕着一第二轴心旋转地结合至该扫瞄臂。如申请专利范围第27项的往复驱动系统,进一步包含一可运作地耦合至扫瞄臂和末端作动器的末端作用致动器,其中该末端作用致动器系用来将该末端作动器绕着第二轴心旋转,且其中该控制器藉由控制该末端作用致动器而进一步用于维持该工件相对于该加工室的旋转定位。如申请专利范围第28项的往复驱动系统,进一步包含一末端作用致动器电源供应器,其中该末端作用致动器包含一伺服马达,且其中该控制器藉由控制从该末端作用致动器电源供应器提供至末端作用致动器的电量而控制该工件相对于该加工室的旋转定位。如申请专利范围第27项的往复驱动系统,其中该第二轴心大体上平行于该第一轴心。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,进一步包含一可运作地耦合至该马达和加工室的慢速扫瞄致动器,其中该慢速扫瞄致动器系用于将该马达沿着一大体上垂直于该第一轴心的第三轴心而相对于该加工室转移,在其中大体上决定该工件沿着一慢速扫瞄路径相对于该离子束的位置,且其中该控制器进一步藉由控制该慢速扫瞄致动器而用于控制该工件沿着慢速扫瞄路径的位置。如申请专利范围第31项的往复驱动系统,进一步包含一慢速扫瞄致动器电源供应器,其中该慢速扫瞄致动器包含一伺服马达,且其中该控制器藉由控制从该慢速扫瞄致动器电源供应器提供至该慢速扫瞄致动器的电量而控制工件沿着慢速扫瞄路径的位置。如申请专利范围第31项的往复驱动系统,进一步包含一个或多个线性轴承,其中该一个或多个线性轴承以可滑动之方式而将马达耦合至加工室。如申请专利范围第31项的往复驱动系统,进一步包含一滑动密封件,其位于该加工室和马达之间,其中该加工室大体上界定一个穿过其中且平行于第三轴心而延伸的细缝,其中该主轴大体上延伸通过该细缝,且系可用于在该细缝中线性地移动,且其中该滑动密封件大体上围绕着该细缝并且将加工室中的内部环境与加工室外的外部环境隔离。如申请专利范围第31项的往复驱动系统,进一步包含一框架,其系相对于该离子束被固定,其中该加工室系绕着一第四轴心可枢转地结合至该框架,该第四轴心大体上垂直于该离子束,其中加工室绕着第四轴心的旋转位置大体上界定出一个介于离子束与工件之表面之间的倾斜角度。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中一个或多个转子和定子的至少一部分大体上系位于一马达外壳之中,其中该马达外壳大体上系相对于该第一轴心而被固定。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,进一步包含一个或多个低摩擦轴承,其与马达和主轴结合,其中该一个或多个低摩擦轴承以可旋转之方式而将一个或是多个转子、定子和主轴耦合至一固定参考部位,且其中该一个或多个低摩擦轴承系于个别不同的转子、定子、主轴与固定参考部位之间提供低摩擦系数。如申请专利范围第37项的往复驱动系统,其中一个或多个低摩擦轴承的至少其中之一包含一空气轴承。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该加工室包含一真空室,该真空室供该加工室之中的一内内部环境,该内部环径可被运作而保持实质上低压力。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,进一步包含一固定地耦合至该定子的惯性质量,其中该惯性质量的质量惯性矩系与扫瞄臂、末端作动器和工件的总质量惯性矩结合,使得该惯性质量系可用于抵消扫瞄臂绕着第一轴心的旋转。如申请专利范围第40项的往复驱动系统,其中该惯性质量的质量惯性矩大体上大于或等于扫瞄臂、末端作动器和工件的总质量惯性矩。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,进一步包含一可运作地结合至主轴的主要驱动致动器,其中该主要驱动致动器系可用于提供一主要旋转作用力至主轴,且其中该控制器藉由控制该主要驱动致动器而控制工件沿着第一扫瞄路径的位置。如申请专利范围第41项的往复驱动系统,其中该主要驱动致动器系可用于根据工件沿着第一扫瞄路径的位置而改变主轴的旋转速度。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,进一步包含一个或多个感测元件,其用于感测转子绕着第一轴心的旋转位置以及定子绕着第一轴心的旋转位置,其中工件沿着第一扫瞄路径的位置的控制系至少部分地根据转子和定子被感测出的旋转位置。如申请专利范围第44项的往复驱动系统,其中一个或多个感测元件包含一个或多个高解析度编码器,其系与一个或多个主轴、转子和定子结合。如申请专利范围第44项的往复驱动系统,其中该一个或多个感测元件包含一第一编码器,其用于感测转子相对于定子的旋转定位,以及一第二编码器,其用于感测转子相对于加工室之旋转定位。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中末端作动器的旋转速度大体上在沿着该第一扫瞄路径的一预先设定扫瞄范围之中保持固定,其中该预先设定扫瞄范围系与工件的尺寸有关。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该马达系可用于在顺时钟或逆时钟方向上旋转该主轴。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该第一扫瞄路径系为曲线状。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,进一步包含一感应电流杯,其与离子束的路径有关并且位于加工室之中,其中该感应电流杯系用于感测与该离子束有关的离子束电流。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该扫瞄臂系藉由一轮毂而可旋转地结合至该主轴,且其中该扫瞄臂系用于绕着一第五轴心旋转,该第五轴心大体上垂直于第一轴心。如申请专利范围第21项的往复驱动系统,其中该主轴实质上为中空。一种用于扫瞄通过一离子束之工件的往复驱动设备,该往复驱动设备包含:一马达,其包含一转子和一定子,其中该转子和定子系用于个别地绕着一第一轴心旋转;一主轴,其可藉由该转子而可旋转地驱动,且系沿着该第一轴心延伸;以及一扫瞄臂,其可运作地结合至该主轴,其中该扫瞄臂系用于将工件支撑于其上,且其中该主轴的圆形反向旋转系用于旋转该扫瞄臂,在其中扫瞄沿着一第一扫瞄路径通过离子束之工件,其中该定子系用于作为对应于转子之旋转的反应质量。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,进一步包含一结合至该定子的惯性质量,其中该惯性质量系用于抵消扫瞄臂绕着第一轴心的旋转。如申请专利范围第54项的往复驱动设备,其中中该惯性质量的质量惯性矩系与扫瞄臂、末端作动器和工件的总质量惯性矩结合。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,其中该扫瞄臂包含一末东作动器,其中该工件大体上藉由该末端作动器支撑。如申请专利范围第56项的往复驱动设备,其中该末端作动器包含一静电夹头。如申请专利范围第56项的往复驱动设备,其中该末端作动器系可旋转地安装于扫瞄臂,其中该末端作动器系可用于绕着一大体上平行于第一轴心的第二轴心旋转。如申请专利范围第58项的往复驱动设备,进一步包含一个可运作地耦合至末端作动器和扫瞄臂的末端作用致动器,其中该末端作用致动器系用来将该末端作动器绕着第二轴心旋转。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,进一步包含一可运作地耦合至该马达的慢速扫瞄致动器,其中该慢速扫瞄致动器系用于将该马达沿着一大体上垂直于该第一轴心的第三轴心转移,在其中扫瞄沿着一第二扫瞄路径通过离子束之工件。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,其中该马达以实质上固定的速度驱动该主轴的反向旋转。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,其中该定子系用于当作一对应于转子、扫瞄臂和工件之旋转的反应质量。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,进一步包含一加工室,其中该主轴延伸通过该加工室中的一小孔,且其中该扫瞄臂大体上位于该加工室之中且该马达大体上位于该加工室的外侧。如申请专利范围第53项的往复驱动设备,进一步包含一个或多个感测元件,其用于感测一个或多个主轴、转子和定子绕着第一轴心的旋转位置。如申请专利范围第64项的往复驱动设备,其中该一个或多个感测元件包含一第一编码器,其用于感测转子相对于定子的旋转定位,以及一第二编码器,其用于感测转子相对于离子束之旋转定位。如申请专利范围第64项的往复驱动设备,其中该一个或多个感测元件包含一个或多个高解析度编码器,其系与一个或多个主轴、转子和定子结合。一种用于扫瞄通过一离子束之工件的往复驱动系统,该往复驱动系统包含:一结合该离子束的加工室;一马达,该马达包含一转子和一定子,其中该转子和定子系可运作成个别地绕着一第一轴心旋转;一主轴,其藉由该转子而被旋转地驱动,并且沿着该第一轴心通过该加工室中的小孔;一扫瞄臂,其可运作地结合至该加工室中的主轴,其中该扫瞄臂系包含一用于将该工件支撑于其上的末端作动器,且其中该主轴的圆形反向旋转系用于旋转该扫瞄臂,在其中沿着第一扫瞄路径扫瞄通过离子束之工件,其中该定子系用于当作对应于该转子之旋转的反应质量;以及一控制器,其藉由控制介于转子与定子之间的电磁作用力而用于控制工件沿着第一扫瞄路径的位置。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,其中该扫瞄臂系在扫瞄臂的重心处结合至该主轴,且其中该扫瞄臂进一步包含一配重,其中该配重大体上平衡该扫瞄臂、末端作动器以及该工件绕着该第一轴心的质量。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,其中该末端作动器包含一静电夹头。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一旋转密封件,其结合该主轴以及该加工室的小孔,其中该旋转密封件大体上将加工室外侧的外部环境与加工室之中的内部环境隔离。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一可运作地耦合至扫瞄臂和末端作动器的末端作用致动器,其中该末端作用致动器系用来将该末端作动器绕着一大体上平行于第一轴心的第二轴心旋转,且其中该控制器藉由控制该末端作用致动器而进一步用于维持该工件相对于该加工室的旋转定位。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一可运作地耦合至该马达和加工室的慢速扫瞄致动器,其中该慢速扫瞄致动器系用于将该马达沿着一第三轴心而相对于该加工室转移,在其中大体上决定该工件沿着一第二扫瞄路径相对于该离子束的位置,且其中该控制器进一步藉由控制该慢速扫瞄致动器而用于控制该工件沿着第二扫瞄路径的位置。如申请专利范围第72项的往复驱动系统,进一步包含一滑动密封件,其位于该加工室和马达之间,其中该马达系藉由一个或多个线性轴承而可滑动地结合至该加工室,且其中该加工室大体上界定一个穿过其中的细缝,其中该主轴大体上延伸通过该细缝,且系可用于在该狭长细缝中线性地转移,且其中该滑动密封件大体上围绕着该细缝并且将加工室中的内部环境与加工室外的外部环境隔离。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一框架,其系相对于该离子束被固定,其中该加工室系绕着一第四轴心可枢转地结合至该框架,其中加工室绕着第四轴心的旋转位置大体上界定出一个介于离子束与工件之表面之间的扭转角度。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一个或多个低摩擦轴承,其与马达和主轴结合,其中该一个或多个低摩擦轴承以可旋转之方式而将一个或是多个转子、定子和主轴耦合至一固定参考部位,且其中该一个或多个低摩擦轴承系于个别不同的转子、定子、主轴与固定参考部位之间提供低摩擦系数。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一固定至该定子的惯性质量,其中该惯性质量的质量惯性大体上系大于扫瞄臂、末端作动器和工件的总质量惯性矩,且其中该惯性质量系可用于抵消扫瞄臂绕着第一轴心的旋转。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一可运作地结合至主轴的主要驱动致动器,其中该主要驱动致动器系可用于提供一主要旋转作用力至主轴,且其中该控制器藉由控制该主要驱动致动器而控制工件沿着第一扫瞄路径的位置,其中该马达大体上作为用于主轴的加速器和减速器。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一个或多个感测元件,其用于感测一个或多个主轴、转子和定子绕着第一轴心的旋转位置,其中工件沿着第一扫瞄路径的位置的控制系至少部分地根据主轴、转子和定子个别被感测出的旋转位置。如申请专利范围第78项的往复驱动系统,其中该一个或多个感测元件包含一第一编码器,其用于感测转子相对于定子的旋转定位,以及一第二编码器,其用于感测转子相对于离子束之旋转定位。如申请专利范围第78项的往复驱动系统,其中该一个或多个感测元件包含一个或多个高解析度编码器,其系与一个或多个主轴、转子和定子结合。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,进一步包含一感应电流杯,其与离子束的路径有关并且位于加工室之中,其中该感应电流杯系用于感测与该离子束有关的离子束电流。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,其中该扫瞄臂系藉由一轮毂而可旋转地结合至该主轴,且其中该扫瞄臂系用于绕着一第五轴心旋转。如申请专利范围第67项的往复驱动系统,其中该主轴实质上为中空。
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