掃描頭及運用此掃描頭的掃描臂的制作方法
【專利摘要】一種組裝于一種離子布植機的掃描臂和其掃描頭，其中掃描頭適于微幅傾斜一工件，并且包括一外殼、一軸組件、一靜電夾具、一第一個驅(qū)動機構(gòu)以及一微傾斜機構(gòu)。軸組件穿過外殼的一第一側(cè)，并且具有一扭轉(zhuǎn)軸。靜電夾具固定于軸組件在外殼外的一第一端上，用以固持工件。第一驅(qū)動機構(gòu)配置于外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動軸組件和靜電夾具繞著扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。微傾斜機構(gòu)配置于外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動軸組件和靜電夾具相對于外殼傾斜。
【專利說明】掃描頭及運用此掃描頭的掃描臂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種應用于離子布植機(ion implanter)的掃描臂(scan arm),且特別是有關(guān)于一種應用于此掃描臂的掃描頭(scan head)。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描臂是離子布植機的一項重要的驅(qū)動裝置，主要是在離子布植工藝(ionimplantation process)中，用來帶動固持于掃描臂的靜電夾具(electrostaticchuck, ESC)上的晶圓(wafer)等工件(workpiece)移動，以使離子布植機所提供的離子束(ion beam)能夠掃描晶圓。傳統(tǒng)的掃描臂通常是由固定在離子布植機的腔室(chamber)內(nèi)的一水平臂(horizontal arm)、一擺動臂(swing arm)、用以驅(qū)動擺動臂繞著水平臂擺動的一擺動驅(qū)動器(swingdriver)、具有一靜電夾具的一掃描頭以及用以驅(qū)動掃描頭繞著擺動臂旋轉(zhuǎn)的一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器(rotationdriver)所組成。在離子布植工藝中，當擺動驅(qū)動器擺動擺動臂時，工件可相對于離子束水平移動，并且當旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)掃描頭時，工件可相對于離子束傾斜，因而使得離子束能夠掃描整個或部分的工件。
[0003]值得注意的是，傳統(tǒng)的掃描臂必須要旋轉(zhuǎn)整個掃描頭才能夠讓工件傾斜。然而，旋轉(zhuǎn)整個掃描頭必須要使用具有較大驅(qū)動力的馬達才行，也因而不可避免地會消耗更多的能源，而且在驅(qū)動掃描頭相對于離子束傾斜時的反應速度也會較慢。另外，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器只能在一個平面上傾斜掃描頭，并且無法在任意方向上驅(qū)動掃描頭相對于離子束傾斜。舉例來說，當靜電夾具垂直地固持工件時，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器便僅能驅(qū)動掃描頭向上或向下傾斜。除此之外，使用上述機構(gòu)不僅難以驅(qū)動掃描頭做小角度(例如2度或更小)的傾斜，也無法讓工件以一個所需角度精密地對準離子束。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種具有一微傾斜機構(gòu)(micro-tilt mechanism)的掃描頭和運用此掃描頭的掃描臂。
[0005]本發(fā)明提供一種掃描頭，其組裝于用于一離子布植機的掃描臂，其中掃描頭適于微幅傾斜(microtiIt) —工件,并且包括一外殼(case)、一軸組件(shift assembly)、一靜電夾具、一第一驅(qū)動機構(gòu)(driving mechanism)以及一微傾斜機構(gòu)。軸組件穿過外殼的一第一側(cè)，并且具有一扭轉(zhuǎn)軸(twist axis)。靜電夾具固定于軸組件在外殼外的一第一端上，用以固持工件。第一驅(qū)動機構(gòu)配置于外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動軸組件和靜電夾具繞著扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。另外，微傾斜機構(gòu)則配置于外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動軸組件和靜電夾具相對于外殼傾斜。
[0006]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的微傾斜機構(gòu)包括一框架組件(frameassembly)、一對導程螺桿(lead screw)、一對第一馬達(motor)、一對齒條(gear rack)、一套管(jacket pipe)以及一控制齒塊(control gear)?？蚣芙M件固定于外殼的一罩體(housing)的一底部上，并且具有一導桿(guide shaft)。導程螺桿穿過框架組件，并且平行于導桿。第一馬達固定于底部上，并且適于分別驅(qū)動導程螺桿旋轉(zhuǎn)。每一個齒條都具有一螺孔(threaded hole)以及數(shù)個第一齒牙(teeth)，并且螺孔嚙合于導程螺桿。套管可滑動地(glidingly)套住(fit around)導桿,并且具有一樞轉(zhuǎn)部(pivot)?？刂讫X塊則具有一軸孔(shaft bore)、一偏轉(zhuǎn)孔(shifting hole)以及數(shù)個第二齒牙,其中軸孔位于控制齒塊的一旋轉(zhuǎn)中心(center)并套住樞轉(zhuǎn)部，而偏轉(zhuǎn)孔則偏離于旋轉(zhuǎn)中心并套住軸組件。另外，第二齒牙位于控制齒塊的一周緣(circumference)上,并且嚙合于第一齒牙，以使控制齒塊嚙合于兩個齒條之間。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的框架組件還具有配置于導桿的相對兩端上的兩個端板(end plate)，其中兩個第一馬達配置于這兩個端板的其中一個的外側(cè)。再者，兩個第一馬達的兩個第一轉(zhuǎn)軸(shaft)穿過其中一個端板，而兩個導程螺桿則穿過另一個端板。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的每一個齒條都包括一齒牙部(gear portion)以及一螺母部(nut portion)。這些第一齒牙位于齒牙部朝向控制齒塊的一第一側(cè)面(sidesurface)上，而螺母部則凸出于第一側(cè)面，并且具有上述的其中一個螺孔。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的每一個螺母部都具有相對的兩個端面(endsurface)以及數(shù)個狹縫(slit)，其中上述的螺孔穿過這兩個端面，并且這些狹縫交錯地(alternately)從這兩個端面向內(nèi)延伸。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的齒牙部還具有相對于第一側(cè)面的一第二側(cè)面、形成于第二側(cè)面并對應于螺母部的一第一凹槽(cavity)以及形成于第二側(cè)面并遠離于第一凹槽的一第二凹槽，并且每一個齒條都還包括一第一擋塊(plunger)、一第一彈簧(spring)、一第二擋塊以及一第二彈簧。其中，第一擋塊可滑動地套入(fit into)第一凹槽中，并且第一彈簧被壓縮于第一凹槽的一底部(bottom)和第一擋塊之間，以使第一擋塊抵住罩體的一內(nèi)表面(inner surface)。相對而言，第二擋塊則可滑動地套入第二凹槽中，并且第二彈簧被壓縮于第二凹槽的一底部和第二擋塊之間，以使第二擋塊抵住罩體的內(nèi)表面。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的軸組件還具有相對于第一端的一第二端，并且偏轉(zhuǎn)孔套住第二端。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的微傾斜機構(gòu)還包括用以將第一馬達固持于底部的一壓條(clamp)。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的微傾斜機構(gòu)還包括分別將這兩個導程螺桿聯(lián)結(jié)于這兩個第一馬達的第一轉(zhuǎn)軸的一對聯(lián)軸器(coupling)。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的微傾斜機構(gòu)還包括一對編碼器(encoder)，其中各個導程螺桿的一端聯(lián)結(jié)于其中一個第一馬達，而各個導程螺桿的另一端則套入其中一個編碼器中。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的第一驅(qū)動機構(gòu)包括一平衡環(huán)模塊(gimbalassembly)以及一第二馬達。其中，平衡環(huán)模塊套住軸組件，以對軸組件提供一傾斜中心(tilt center)，而第二馬達則嚙合于平衡環(huán)模塊，以使第二馬達適于驅(qū)動平衡環(huán)模塊、軸組件和靜電夾具繞著扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的平衡環(huán)模塊位于靜電夾具和微傾斜機構(gòu)之間。
[0017]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的平衡環(huán)模塊包括了一內(nèi)套環(huán)(inner ring)、一中間套環(huán)(middle ring)以及一外套環(huán)(outer ring)。其中，內(nèi)套環(huán)套住軸組件，中間套環(huán)經(jīng)由一對第一樞軸(pivot shaft)樞接于內(nèi)套環(huán)外圍，并且外套環(huán)經(jīng)由一軸承(bearing)套入外殼內(nèi)，并且經(jīng)由和這些第一樞軸呈正交的一對第二樞軸樞接于中間套環(huán)圍。
[0018]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的該外殼還包括一外殼本體(case body)、一蓋體(cover)以及一罩體。其中，外殼本體具有上述的第一側(cè)和相對第一側(cè)的一第二側(cè)，并且上述的第一驅(qū)動機構(gòu)配置于外殼本體內(nèi)。再者，蓋體覆蓋第一側(cè)、罩體覆蓋第二側(cè)，并且微傾斜機構(gòu)配置于罩體內(nèi)。
[0019]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的第一驅(qū)動機構(gòu)的一第二馬達固定于外殼的一罩體的一底部。
[0020]本發(fā)明還提供一種用于一種離子布植機的掃描臂，其包括上述的掃描頭、一擺動臂、一第二驅(qū)動機構(gòu)、一水平臂以及一第三驅(qū)動機構(gòu)。第二驅(qū)動機構(gòu)連接于掃描頭和與擺動臂之間，并且適于驅(qū)動掃描頭繞著和扭轉(zhuǎn)軸呈正交的一傾斜軸(tilt axis)旋轉(zhuǎn)，而第三驅(qū)動機構(gòu)則連接于擺動臂和水平臂之間，并且適于驅(qū)動擺動臂繞著一水平軸(horizontalaxis)擺動。
[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，上述的靜電夾具的一中心線(center line)重合于(coincided with)扭轉(zhuǎn)軸。
[0022]基于上述，本發(fā)明的掃描臂不僅能夠經(jīng)由驅(qū)動機構(gòu)讓夾持于靜電夾具上的工件朝向兩個相對的方向傾斜，也能夠經(jīng)由微傾斜機構(gòu)讓夾持于靜電夾具上的工件朝向任何方位傾斜。
[0023]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1繪示出本發(fā)明一個實施例的一種掃描臂的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2繪示出圖1中所繪示的掃描頭的前視圖。
[0026]圖3繪示出圖1中所繪示的安裝于罩體內(nèi)的微傾斜機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4繪示出圖3中所繪示的微傾斜機構(gòu)和罩體的分解圖。
[0028]圖5繪示出圖3中所繪示的微傾斜機構(gòu)的仰視圖。
[0029]【符號說明】
[0030]10:掃描頭
[0031]100:外殼
[0032]110:外殼本體
[0033]120:蓋體
[0034]130:罩體
[0035]132:凹陷區(qū)域
[0036]134:內(nèi)表面
[0037]20:擺動臂
[0038]200:軸組件
[0039]202:扭轉(zhuǎn)軸
[0040]30:水平臂[0041]300:靜電夾具
[0042]40:驅(qū)動機構(gòu)
[0043]42:傾斜軸
[0044]400:驅(qū)動機構(gòu)
[0045]402:傾斜中心
[0046]410:平衡環(huán)模塊
[0047]420:馬達
[0048]50:驅(qū)動機構(gòu)
[0049]52冰平軸
[0050]500:微傾斜機構(gòu)
[0051]510:框架組件
[0052]514:導桿
[0053]520:套管
[0054]522:樞轉(zhuǎn)部
[0055]530:控制齒塊
[0056]532:軸孔
[0057]534:偏轉(zhuǎn)孔
[0058]536:齒牙
[0059]540:馬達
[0060]542:轉(zhuǎn)軸
[0061]550:壓條
[0062]552:螺絲
[0063]560:編碼器
[0064]562:導線
[0065]570:導程螺桿
[0066]580:聯(lián)軸器
[0067]590:齒條
[0068]590a:第一側(cè)面
[0069]590b:第二側(cè)面
[0070]590c:端面
[0071]591:齒牙部
[0072]592:螺母部
[0073]593a、593b:擋塊
[0074]594a、594b:彈黃
[0075]595:齒牙
[0076]596a、596b:凹槽
[0077]597:螺孔
[0078]598:狹縫【具體實施方式】
[0079]圖1繪示出本發(fā)明一個實施例的一種掃描臂的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2繪示出圖1中所繪示的掃描頭的前視圖。圖3繪示出圖1中所繪示的安裝于罩體內(nèi)的微傾斜機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4繪示出圖3中所繪示的微傾斜機構(gòu)和罩體的分解圖。圖5繪示出圖3中所繪示的微傾斜機構(gòu)的仰視圖。請先參考圖1所示，用于離子布植機的掃描臂I可在離子布植工藝中帶動諸如晶圓等工件(未繪示)移動，并且包括一掃描頭10、一擺動臂20、一水平臂30以及兩驅(qū)動機構(gòu)40、50。于此實施例中，驅(qū)動機構(gòu)40連接于掃描頭10和擺動臂20之間，并且可驅(qū)動掃描頭10繞著和掃描頭10的一扭轉(zhuǎn)軸202呈正交的一傾斜軸42旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整扭轉(zhuǎn)軸202的角度。相對而言，驅(qū)動機構(gòu)50連接于擺動臂20和水平臂30之間，并且可驅(qū)動擺動臂20繞著一水平軸52擺動，以調(diào)整傾斜軸42的角度。
[0080]接著，請一并參考圖1和圖2所不,掃描頭10包括一外殼100、一軸組件200、一靜電夾具300、一驅(qū)動機構(gòu)400以及一微傾斜機構(gòu)500 (繪不于圖5中)。外殼100包括一外殼本體110、一蓋體120以及一罩體130，其中蓋體120覆蓋住外殼本體110的頂部，而罩體130則覆蓋住外殼本體110的底部。軸組件200穿過蓋體120，并且具有一扭轉(zhuǎn)軸202。再者，靜電夾具300固定于軸組件200的上端，并且位于外殼100外，以便握持工件，并且靜電夾具300的一中心線重合于扭轉(zhuǎn)軸202。驅(qū)動機構(gòu)400配置于外殼本體110內(nèi)，并且可驅(qū)動軸組件200和靜電夾具300繞著扭轉(zhuǎn)軸202旋轉(zhuǎn)。另外，微傾斜機構(gòu)500配置于罩體130內(nèi)，并且可驅(qū)動軸組件200和靜電夾具300相對于外殼本體100傾斜。因此，當扭轉(zhuǎn)軸202在離子布植工藝中呈水平時，驅(qū)動機構(gòu)400可驅(qū)動掃描頭10，以使夾持于靜電夾具300上的工件向上或向下傾斜，而微傾斜機構(gòu)500則可驅(qū)動工件和靜電夾具300在有限的角度內(nèi)向上、向下、向左或向右傾斜，以調(diào)整離子束的一入射角(incident angle)。相較之下，驅(qū)動機構(gòu)400則可驅(qū)動工件及靜電夾具300旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整離子束的一入射位置(incidentlocation)。
[0081]在一較佳實施例中，請參考圖2所示，驅(qū)動機構(gòu)400包括一平衡環(huán)模塊410以及一馬達420，其中平衡環(huán)模塊410位于靜電夾具300和微傾斜機構(gòu)500之間，而馬達420則固定于形成于罩體130的一底部上的一凹陷區(qū)域132 (繪示于圖3中)內(nèi)，并且經(jīng)由一齒輪組或一驅(qū)動皮帶(未繪示)嚙合于平衡環(huán)模塊410。另外，平衡環(huán)模塊410是由三個同心環(huán)(concentric rings)(未繪示)所組裝而成,其中一個內(nèi)套環(huán)套住軸組件200,而一個中間套環(huán)則經(jīng)由一對第一樞軸樞接于內(nèi)套環(huán)外圍并經(jīng)由和第一樞軸呈正交的一對第二樞軸樞接于外套環(huán)內(nèi)，并且外套環(huán)還經(jīng)由一軸承(未繪示)套入外殼本體110內(nèi)。簡單來說，即平衡環(huán)模塊410對軸組件200提供了一傾斜中心402。因此，平衡環(huán)模塊410不僅可經(jīng)由馬達420驅(qū)動而繞著扭轉(zhuǎn)軸202旋轉(zhuǎn)，亦可經(jīng)由微傾斜機構(gòu)500驅(qū)動而相對于傾斜中心402傾斜。在操作的過程中，靜電夾具300運作時所處的真空環(huán)境(vacuum)是經(jīng)由在傾斜中心402 (亦即樞轉(zhuǎn)中心(pivot center))外圍運作的一球狀壓差密封墊(spherical differentiallypumped seal)、一伸縮墊(bellows)或?qū)诓划a(chǎn)生泄漏的情況下容許軸組件200傾斜的其他物件(means)的使用而從外殼本體100內(nèi)部的大氣壓力(atmospheric pressure)中所密封出來的。
[0082]接著，以下將說明此實施例的微傾斜機構(gòu)500的詳細結(jié)構(gòu)。請一并參考圖3至圖5所示，微傾斜機構(gòu)500包括一框架組件510、一套管520、一控制齒塊530、一對馬達540、一壓條550、一對編碼器560、一對導程螺桿570、一對聯(lián)軸器580以及一對齒條590。于此本實施例中，框架組件510主要包括了兩個端板512以及一導桿514，其中端板512經(jīng)由數(shù)個螺絲516固定于罩體130的底部上，并且配置于導桿514的相對兩端。
[0083]另外，套管520可滑動地套住導桿514，并且具有從套管520的一頂面伸出并和導桿514呈正交的一樞轉(zhuǎn)部522。再者，控制齒塊530具有一軸孔532、一偏轉(zhuǎn)孔534以及數(shù)個齒牙536，其中軸孔532位于控制齒塊530的一旋轉(zhuǎn)中心并套住樞轉(zhuǎn)部522，而偏轉(zhuǎn)孔534則偏離于控制齒塊530的旋轉(zhuǎn)中心并套住軸組件200的一底端，并且齒牙536位于控制齒塊530 —周緣上。于此實施例中，控制齒塊530實質(zhì)上呈一個矩形(rectangle)，并且具有兩個相對的弧狀端部(arc end)以及從連接于兩個弧狀端部之間的另一個側(cè)緣凸出的一凸起(protrusion)。軸孔532位于這個矩形的一旋轉(zhuǎn)中心,而偏轉(zhuǎn)孔534則位于凸起的中央，并且這些齒牙536位于弧狀端部上。
[0084]此外，馬達540經(jīng)由具有數(shù)個螺絲552的壓條550固定于罩體130的底部上，而馬達540和編碼器560則配置于框架組件510的兩個相對的外側(cè)，并且導程螺桿570和聯(lián)軸器580連接于馬達540和編碼器560之間并平行于導桿514。換句話說，兩個馬達540的轉(zhuǎn)軸542從框架組件510的外側(cè)穿過其中一個端板512，以利用兩個聯(lián)軸器580分別聯(lián)結(jié)于兩個導程螺桿570，而兩個導程螺桿570則從框架組件510的內(nèi)側(cè)再穿過另一個端板512，以分別套入兩個編碼器560中。
[0085]除此之外，于此實施例中，每一齒條590都包括了一齒牙部591、一螺母部592、兩個擋塊593a、593b以及兩個彈簧594a、594b。齒牙部591具有朝向控制齒塊530的一第一側(cè)面590a、相對于第一側(cè)面590a的一第二側(cè)面590b、位于第一側(cè)面590a上的數(shù)個齒牙595以及形成于第二側(cè)面590b上的兩個凹槽596a、596b。其中，控制齒塊530會因為兩個齒條590的齒牙595分別和位于控制齒塊530的兩個弧狀端部上的齒牙536嚙合而嚙合于兩個齒條590之間。再者，螺母部592凸出于第一側(cè)面590a，并且具有相對的兩個端面590c、一螺孔597以及數(shù)個狹縫598。其中，端面590c和第一側(cè)面590a呈正交，而螺孔597則一并穿過兩個端面590c并可嚙合于導程螺桿570，并且狹縫598交錯地從這兩個端面590c向內(nèi)延伸，以形成一緩沖器(buffer)。
[0086]此外，凹槽596a的位置會對應于螺母部592，而擋塊593a則可滑動地套入凹槽596a中，并且彈簧594a被壓縮于凹槽596a的一底部和擋塊593a之間。因此,擋塊593a便會因為已預先被壓縮的彈簧594a而抵住罩體130的一內(nèi)表面134。相對而言，凹槽596b的位置會遠離于凹槽596a，而擋塊593b則可滑動地套入凹槽596b中，并且彈簧594b被壓縮于凹槽596b的一底部和擋塊593b之間。因此，擋塊593b也同樣會因為已預先被壓縮的彈簧594b而抵住罩體130的內(nèi)表面134。
[0087]請參考圖2和圖3所示，以下將說明此較佳實施例的微傾斜機構(gòu)500使軸組件200相對于傾斜中心402傾斜的原理。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在離子布植工藝中，編碼器560可以經(jīng)由編碼器560的兩個導線(lead)562對一個比例-積分-微分控制器(proportional-1ntegral-derivative controller, PIDcontroller,以下簡稱為PID控制器)提供導程螺桿570的位置信息(例如目前的方位)。接著PID控制器會根據(jù)位置信息計算出導程螺桿570的所需旋轉(zhuǎn)角度，然后再分別操作兩個馬達540，以驅(qū)動兩個導程螺桿570順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，之后導程螺桿570會再經(jīng)由齒條590驅(qū)動控制齒塊530平移及/或旋轉(zhuǎn)至一所需位置。因此，偏轉(zhuǎn)孔534便會到達所需位置，以使軸組件200和靜電夾具300傾斜到所需角度。在一個較佳實施例中，控制齒塊530還可包括安裝于偏轉(zhuǎn)孔534內(nèi)的一球狀軸承(未繪示)，以使偏轉(zhuǎn)孔534能容許軸組件200的角度變化結(jié)果。
[0088]舉例來說，于此實施例中，當兩個馬達540 —并驅(qū)動導程螺桿570順時針(根據(jù)圖3所示的方位而言)旋轉(zhuǎn)時，齒條590會朝向編碼器560移動。于此情況下，齒條590便會經(jīng)由齒牙595和齒牙536的嚙合以及套管520和導桿514的引導而驅(qū)動控制齒塊530朝向編碼器560移動，因此軸組件200和靜電夾具300會一并相對于傾斜中心402以逆時針的方向(根據(jù)圖2所示的方位而言)傾斜。相反地，當兩個馬達540 —并驅(qū)動導程螺桿570逆時針(根據(jù)圖3所示的方位而言)旋轉(zhuǎn)時，齒條590會朝向向馬達540移動。于此情況下，齒條590便會驅(qū)動控制齒塊530朝向馬達540移動，因此軸組件200和靜電夾具300會一并相對于傾斜中心402以順時針的方向(根據(jù)圖2所示的方位而言)傾斜。
[0089]相對而言，當左側(cè)的馬達540驅(qū)動左側(cè)的導程螺桿570順時針(根據(jù)圖3所示的方位而言)旋轉(zhuǎn)，并且右側(cè)的馬達540驅(qū)動右側(cè)的導程螺桿570逆時針(根據(jù)圖3所示的方位而言)旋轉(zhuǎn)時，左側(cè)的齒條590會朝向左側(cè)的編碼器560移動，而右側(cè)的齒條590則會朝向右側(cè)的馬達540移動。于此情況下，兩個齒條590會驅(qū)動控制齒塊530逆時針旋轉(zhuǎn)，以使靜電夾具300會朝向出紙面的方向(根據(jù)圖2所示的方位而言)傾斜。相反地，當兩個馬達540驅(qū)動導程螺桿570以反方向(根據(jù)圖3所示的方位而言)旋轉(zhuǎn)時，靜電夾具300會朝向入紙面的方向(根據(jù)圖2所示的方位而言)傾斜。因此，微傾斜機構(gòu)500能夠讓靜電夾具300在任何方位上傾斜一所需角度，以在離子布植工藝中調(diào)整離子束的入射角度。
[0090]綜合上述，在本發(fā)明的掃描臂I中，夾持于靜電夾具300上的工件不僅能夠經(jīng)由驅(qū)動機構(gòu)402的驅(qū)動而朝向兩個相對的方向傾斜，也能夠經(jīng)由微傾斜機構(gòu)500的驅(qū)動而朝向任何方位傾斜。而且，由于驅(qū)動機構(gòu)40會驅(qū)動整個掃描頭10傾斜，但是微傾斜機構(gòu)500不僅只會驅(qū)動掃描頭10的一部分(例如軸組件200和靜電夾具300)傾斜，還運用了杠桿原理，因此微傾斜機構(gòu)500相較于驅(qū)動機構(gòu)40會具有許多優(yōu)點，例如較為節(jié)能、反應較快以及能進行較細微的動作等等。除此之外，當齒條590相對于導程螺桿570移動時，狹縫598和彈簧594a也會降低螺母部592和導程螺桿570之間所產(chǎn)生的反作用力。相對而言，當齒牙部591相對于控制齒塊530移動時，彈簧594b亦會降低齒牙部591及控制齒塊530之間所產(chǎn)生的反作用力。
[0091]雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描頭，組裝于用于一離子布植機的一掃描臂，適于微幅傾斜一工件，其特征在于，該掃描頭包括: 一外殼; 一軸組件，穿過該外殼的一第一側(cè)，并且具有一扭轉(zhuǎn)軸； 一靜電夾具，固定于該軸組件在該外殼外的一第一端上，用以固持該工件； 一第一驅(qū)動機構(gòu)，配置于該外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動該軸組件和該靜電夾具繞著該扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；以及 一微傾斜機構(gòu)，配置于該外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動該軸組件和該靜電夾具相對于該外殼傾斜。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描頭，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)包括: 一框架組件，固定于該外殼的一罩體的一底部上，并且具有一導桿； 一對導程螺桿，穿過該框架組件，并且平行于該導桿； 一對第一馬達，固定于該底部上，并且適于分別驅(qū)動該些導程螺桿旋轉(zhuǎn)； 一對齒條，其中各該齒條具有一螺孔以及數(shù)個第一齒牙，并且該些螺孔嚙合于該些導程螺桿； 一套管，可滑動地套住該導桿，并且具有一樞轉(zhuǎn)部；以及 一控制齒塊，具有一軸孔、一偏轉(zhuǎn)孔以及數(shù)個第二齒牙，其中該軸孔位于該控制齒塊的一旋轉(zhuǎn)中心并套住該樞轉(zhuǎn)部，該偏轉(zhuǎn)孔偏離于該旋轉(zhuǎn)中心并套住該軸組件，并且該些第二齒牙位于該控制齒塊的一周緣上，并且嚙合于該些第一齒牙，以使該控制齒塊嚙合于該對齒條之間。
3.如權(quán)利要求2所述的掃描頭，其特征在于，該框架組件還具有配置于該導桿的相對兩端上的兩個端板，該些第一馬達配置于該些端板的其中一個的外側(cè)，該些第一馬達的兩個第一轉(zhuǎn)軸穿過該些端板的其中一個，并且該些導程螺桿穿過該些端板的另一個。
4.如權(quán)利要求2所述的掃描頭，其特征在于，各該齒條包括: 一齒牙部，其中該些第一齒牙位于該齒牙部朝向該控制齒塊的一第一側(cè)面上；以及 一螺母部，凸出于該第一側(cè)面，并且具有該些螺孔的其中一個。
5.如權(quán)利要求4所述的掃描頭，其特征在于，各該螺母部具有相對的兩個端面以及數(shù)個狹縫，該螺孔穿過該些端面，并且該些狹縫交錯地從該些端面向內(nèi)延伸。
6.如權(quán)利要求4所述的掃描頭，其特征在于，該齒牙部還具有相對于該第一側(cè)面的一第二側(cè)面、形成于該第二側(cè)面并對應于該螺母部的一第一凹槽以及形成于該第二側(cè)面并遠離于該第一凹槽的一第二凹槽，并且各該齒條還包括: 一第一擋塊，可滑動地套入該第一凹槽中； 一第一彈簧，被壓縮于該第一凹槽的一底部和該第一擋塊之間，以使該第一擋塊抵住該罩體的一內(nèi)表面； 一第二擋塊，可滑動地套入該第二凹槽中；以及 一第二彈簧，被壓縮于該第二凹槽的一底部和該第二擋塊之間，以使該第二擋塊抵住該罩體的該內(nèi)表面。
7.如權(quán)利要求2所述的掃描頭，其特征在于，該軸組件還具有相對于該第一端的一第二端，并且該偏轉(zhuǎn)孔套住該第二端。
8.如權(quán)利要求2所述的掃描頭，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)還包括用以將該些第一馬達固持于該底部的一壓條。
9.如權(quán)利要求2所述的掃描頭，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)還包括分別將該些導程螺桿聯(lián)結(jié)于該些第一馬達的該些第一轉(zhuǎn)軸的一對聯(lián)軸器。
10.如權(quán)利要求2所述的掃描頭，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)還包括一對編碼器，各該導程螺桿的一端聯(lián)結(jié)于該些第一馬達的其中一個，并且各該導程螺桿的另一端套入該些編碼器的其中一個中。
11.如權(quán)利要求1所述的掃描頭，其特征在于，該第一驅(qū)動機構(gòu)包括: 一平衡環(huán)模塊，套住該軸組件，以對該軸組件提供一傾斜中心；以及 一第二馬達，嚙合于該平衡環(huán)模塊，以使該第二馬達適于驅(qū)動該平衡環(huán)模塊、該軸組件和該靜電夾具繞著該扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求11所述的掃描頭，其特征在于，該平衡環(huán)模塊位于該靜電夾具和該微傾斜機構(gòu)之間。
13.如權(quán)利要求11所述的掃描頭，其特征在于，該平衡環(huán)模塊包括: 一內(nèi)套環(huán)，套住該軸組件； 一中間套環(huán)，經(jīng)由一 對第一樞軸樞接于該內(nèi)套環(huán)外圍；以及 一外套環(huán)，經(jīng)由一軸承套入該外殼內(nèi)，并且經(jīng)由和該些第一樞軸呈正交的一對第二樞軸樞接于該中間套環(huán)外圍。
14.如權(quán)利要求1所述的掃描頭，其特征在于，該外殼還包括: 一外殼本體，具有該第一側(cè)和相對于該第一側(cè)的一第二側(cè)，其中該第一驅(qū)動機構(gòu)配置于該外殼本體內(nèi)； 一蓋體，覆蓋該第一側(cè)；以及 一罩體，覆蓋該第二側(cè)，其中該微傾斜機構(gòu)配置于該罩體內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1所述的掃描頭，其特征在于，該第一驅(qū)動機構(gòu)的一第二馬達固定于該外殼的一罩體的一底部。
16.—種掃描臂,用于一離子布植機,包括: 一掃描頭，適于微幅傾斜一工件，并且包括: 一外殼; 一軸組件，穿過該外殼的一第一側(cè)，并且具有一扭轉(zhuǎn)軸； 一靜電夾具，固定于該軸組件在該外殼外的一第一端上，用以固持該工件； 一第一驅(qū)動機構(gòu)，配置于該外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動該軸組件和該靜電夾具繞著該扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；以及 一微傾斜機構(gòu)，配置于該外殼內(nèi)，并且適于驅(qū)動該軸組件和該靜電夾具相對于該外殼傾斜； 一擺動臂； 一第二驅(qū)動機構(gòu)，連接于該掃描頭和該擺動臂之間，并且適于驅(qū)動該掃描頭繞著和該扭轉(zhuǎn)軸呈正交的一傾斜軸旋轉(zhuǎn)； 一水平臂；以及 一第三驅(qū)動機構(gòu)，連接于該擺動臂和該水平臂之間，并且適于驅(qū)動該擺動臂繞著一水平軸擺動。
17.如權(quán)利要求16所述的掃描臂，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)包括: 一框架組件，固定于該外殼的一罩體的一底部上，并且具有一導桿； 一對導程螺桿，穿過該框架組件，并且平行于該導桿； 一對第一馬達，固定于該底部上，并且適于分別驅(qū)動該些導程螺桿旋轉(zhuǎn)； 一對齒條，其中各該齒條具有一螺孔以及數(shù)個第一齒牙，并且該些螺孔嚙合于該些導程螺桿； 一套管，可滑動地套住該導桿，并且具有一樞轉(zhuǎn)部；以及 一控制齒塊，具有一軸孔、一偏轉(zhuǎn)孔以及數(shù)個第二齒牙，其中該軸孔位于該控制齒塊的一旋轉(zhuǎn)中心并套住該樞轉(zhuǎn)部，該偏轉(zhuǎn)孔偏離于該旋轉(zhuǎn)中心并套住該軸組件，并且該些第二齒牙位于該控制齒塊的一周緣上，并且嚙合于該些第一齒牙，以使該控制齒塊嚙合于該對齒條之間。
18.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，該框架組件還具有配置于該導桿的相對兩端上的兩個端板，該些第一馬達配置于該些端板的其中一個的外側(cè)，該些第一馬達的兩個第一轉(zhuǎn)軸穿過該些端板的其中一個，并且該些導程螺桿穿過該些端板的另一個。
19.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，各該齒條包括: 一齒牙部，其中該些第一齒牙位于該齒牙部朝向該控制齒塊的一第一側(cè)面上；以及 一螺母部，凸出于該第一側(cè)面，并且具有該些螺孔的其中一個。
20.如權(quán)利要求19所述的掃描臂，其特征在于，各該螺母部具有相對的兩個端面以及數(shù)個狹縫，該螺孔穿過該些端面，并且該些狹縫交錯地從該些端面向內(nèi)延伸。
21.如權(quán)利要求19所述的掃描臂，其特征在于，該齒牙部還具有相對于該第一側(cè)面的一第二側(cè)面、形成于該第二側(cè)面并對應于該螺母部的一第一凹槽以及形成于該第二側(cè)面并遠離于該第一凹槽的一第二凹槽，并且各該齒條還包括: 一第一擋塊，可滑動地套入該第一凹槽中； 一第一彈簧，被壓縮于該第一凹槽的一底部和該第一擋塊之間，以使該第一擋塊抵住該罩體的一內(nèi)表面； 一第二擋塊，可滑動地套入該第二凹槽中；以及 一第二彈簧，被壓縮于該第二凹槽的一底部和該第二擋塊之間，以使該第二擋塊抵住該罩體的該內(nèi)表面。
22.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，該軸組件還具有相對于該第一端的一第二端，并且該偏轉(zhuǎn)孔套住該第二端。
23.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)還包括用以將該些第一馬達固持于該底部的一壓條。
24.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)還包括分別將該些導程螺桿聯(lián)結(jié)于該些第一馬達的該些第一轉(zhuǎn)軸的一對聯(lián)軸器。
25.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，該微傾斜機構(gòu)還包括一對編碼器，各該導程螺桿的一端聯(lián)結(jié)于該些第一馬達的其中一個，并且各該導程螺桿的另一端套入該些編碼器的其中一個中。
26.如權(quán)利要求17所述的掃描臂，其特征在于，該第一驅(qū)動機構(gòu)包括:一平衡環(huán)模塊，套住該軸組件，以對該軸組件提供一傾斜中心；以及一第二馬達，嚙合于該平衡環(huán)模塊，以使該第二馬達適于驅(qū)動該平衡環(huán)模塊、該軸組件和該靜電夾具繞著該扭轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
27.如權(quán)利要求26所述的掃描臂，其特征在于，該平衡環(huán)模塊位于該靜電夾具和該微傾斜機構(gòu)之間。
28.如權(quán)利要求26所述的掃描臂，其特征在于，該平衡環(huán)模塊包括: 一內(nèi)套環(huán)，套住該軸組件； 一中間套環(huán)，經(jīng)由一對第一樞軸樞接于該內(nèi)套環(huán)外圍；以及 一外套環(huán)，經(jīng)由一軸承套入該外殼內(nèi)，并且經(jīng)由和該些第一樞軸呈正交的一對第二樞軸樞接于該中間套環(huán)外圍。
29.如權(quán)利要求16所述的掃描臂，其特征在于，該外殼還包括: 一外殼本體，具有該第一側(cè)和相對于該第一側(cè)的一第二側(cè)，其中該第一驅(qū)動機構(gòu)配置于該外殼本體內(nèi)； 一蓋體，覆蓋該第一側(cè)；以及 一罩體，覆蓋該第二側(cè)，其中該微傾斜機構(gòu)配置于該罩體內(nèi)。
30.如權(quán)利要求16所述的掃描臂，其特征在于，該第一驅(qū)動機構(gòu)的一第二馬達固定于該外殼的一罩體的一底部。
31.如權(quán)利要求16所述的掃描臂,其特征在于,該靜電夾具的一中心線重合于該扭轉(zhuǎn)軸。
【文檔編號】H01J37/30GK103943446SQ201410022308
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月20日
【發(fā)明者】理查德·F·麥克雷 申請人:漢辰科技股份有限公司