專利名稱：可移動操作裝置及控制該可移動操作裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及物體的定位技術(shù)，更具體而言，涉及一種僅需要較小的占用面積便能夠進(jìn)行高速和高精度定位的可移動操作裝置及一種控制這種可移動操作裝置的方法。
背景技術(shù)：
近年來，頻繁使用在盤狀物體上實施各種操作的裝置和方法，并且人們已作出努力來提高在實施操作的操作部分與盤狀物體之間進(jìn)行定位速度、精度、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性、使使用更加方便、及減少占用面積和成本。這些裝置的實例包括諸如用于測試和檢驗已安裝的/未安裝的電路板的裝置、半導(dǎo)體晶圓測試和檢驗裝置、原子力顯微鏡等測試和檢驗裝置、及諸如立體(三維)自由形狀制造(組裝)裝置、各種類型的分配器、用于在襯底上形成圖案的曝光系統(tǒng)(尤其是實施集體曝光的曝光系統(tǒng))等成形/處理裝置。
所述盤狀物體的實例通常包括已安裝的/未安裝的電路板、半導(dǎo)體晶圓及有形的物體。雖然這種盤狀物體通常為盤形，但只要其表面是平坦的，它也可不必具有盤狀的形狀。所述操作部分是人們使其與所述盤狀物體非常接近或接觸的探頭、探針、鋼筆、噴嘴或類似物的末端部分。近年來，一直存在操作部分具有更小的直徑這樣一種要求。根據(jù)情況而定，此種末端部分可與處于目標(biāo)操作中的盤狀物體保持接觸(毗連)或不接觸(接近)。
在這些裝置中，所述操作部分和盤狀物體之一或二者均相對于裝置的固定框架(臺)“移動”，由此實現(xiàn)相對定位以實施各種操作。這些“操作”的實例包括發(fā)出/接收光或電磁能來進(jìn)行測量、發(fā)出/接收帶電粒子、傳送物質(zhì)(液態(tài)的或固態(tài)的)及探測吸引力。鑒于此，在本說明書中，將這些裝置從種屬上稱為“可移動操作裝置”。通常，選擇其移動所需要的能量較小并對高速移動具有低靈敏度的組件作為要移動的組件。
圖1A為一用于在一其表面上形成有薄膜晶體管(TFT)的玻璃襯底101上實施測試的傳統(tǒng)測試裝置100的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖1B為一從與圖1A垂直的方向所見的測試裝置100的局部剖面?zhèn)纫晥D。通常，一配備有一X方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)106和一Y方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)105的已知的XY平臺固定至一基座107上，而基座107通過一振動隔離結(jié)構(gòu)固定至設(shè)置于一臺架上的高剛度框架110上。平臺103通過一Z方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)104安裝在所述XY平臺上。襯底101卡裝并夾持在平臺103上。另一方面，一連接至一支撐在另一構(gòu)件或框架110上的測試頭108的探測裝置102配備有多個探頭；當(dāng)致動所述Z方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)104來升高襯底101時，這些探頭便達(dá)到一接近或毗連襯底101頂面的位置，從而實現(xiàn)測量-即為測試襯底101所需的操作或類似操作。另一方面，當(dāng)致動Z方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)104來降低襯底101時，所述探頭便與其頂面分離，隨后啟動所述XY平臺，從而使級103沿X方向(沿圖1A的平面的水平方向)和Y方向(與圖1A的平面垂直的方向)移動來進(jìn)行定位，從而為下一測試操作做好準(zhǔn)備。
按照慣例，已對這些裝置進(jìn)行了各種各樣的改進(jìn)。JP08-075828A揭示一種通過小型電-光(E-O)探頭在一X-Y平臺上對LCD(液晶顯示器)面板進(jìn)行測量的檢驗裝置。使用復(fù)數(shù)個(8至40個)E-0探頭來實現(xiàn)與使用一細(xì)長的電-光探頭等價的布置，從而提高在所述面板上的一預(yù)定位置上的測量速度。在JP10-275835A中所揭示的晶圓檢驗裝置中，為了避免因晶圓尺寸的增加而引起探頭裝置尺寸的增加，采用這樣一種布置其中配備一晶圓平臺和復(fù)數(shù)個測試器，從而在不增加檢驗裝置的占用面積的情況下，減少檢驗時間。另一方面，JP 2002-31661A中所揭示的電路板檢驗裝置配備有復(fù)數(shù)個可移動的大探頭并對一固定電路板實施檢驗。每一大探頭均安裝有復(fù)數(shù)個小探頭。一個小探頭在該大探頭附近由一驅(qū)動凸輪驅(qū)動，由此可以連續(xù)變化的方式調(diào)整與其它小探頭的距離。這樣會減少所述探頭的數(shù)量。此外，JP2002-221249A揭示一種技術(shù)，根據(jù)這種技術(shù)，在一框架上安裝一致動器，由一可移動構(gòu)件所引起的該框架的振動受到通過驅(qū)動所述致動器所產(chǎn)生的反作用力的有效控制，從而達(dá)到提高曝光裝置的精度的目的。
關(guān)于圖1所示的裝置，雖然要移動的玻璃襯底101對移動具有相對較低的靈敏度，但是該裝置的設(shè)計必須作如下假定隨著所述玻璃襯底尺寸的增大，包括一驅(qū)動系統(tǒng)的可移動構(gòu)件的質(zhì)量可超過100kg。迅速移動一具有如此大質(zhì)量的物件是很困難的。此外，基座107甚至需要一更大的質(zhì)量，因而該裝置的總重量變得非常重。由于一大的襯底移動超過襯底的外形尺寸多達(dá)1m或以上，因此該裝置的占用面積增大。
雖然可對圖1所示的裝置采用JP08-075828A中所闡述的技術(shù)來提供大量的探頭，但對于可提供多少探頭有一定限制，而且對如此大量的探頭實施定位并使它們保持操作狀態(tài)是很困難的。此外，仍需要移動大的質(zhì)量。甚至當(dāng)采用JP10-275835中所闡述的技術(shù)時，仍然存在大致相同的問題。人們可能期望如果采用JP2002-31661A所闡述的技術(shù)，安裝面積便會因所述襯底保持固定而減小，從而避免移動具有大質(zhì)量的部件的問題。不過，所述各個探頭是一個接一個地移動或在移動時與其他探頭沒有特定的協(xié)同關(guān)系，因而與其移動相伴隨的反作用力通過所述探頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)傳遞，從而引起其他組件的振動，使得很難實施高速、精確的定位。當(dāng)鑒于上述問題，采用JP2002-221249中所闡述的技術(shù)并對驅(qū)動機(jī)構(gòu)的支撐構(gòu)件配備致動器以借助所述致動器的驅(qū)動反作用力實現(xiàn)振動控制時，這種方案并不可行，因為必須配備大量的致動器并實施非常復(fù)雜的控制。此外，基本上，應(yīng)將致動器的數(shù)量減到最少，因為它們對檢驗本身并無直接作用。
因此，在一用于在一固定部件上實施操作的裝置中-其中該裝置配備有復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件(例如以可移動方式支撐在一框架或類似物上的測試頭)，需要有一種有效的可移動操作裝置和一種控制可移動操作裝置的方法，其應(yīng)能夠減小驅(qū)動反作用力對框架的影響(這種影響是由所述可移動構(gòu)件的移動引起的)。

發(fā)明內(nèi)容
一種根據(jù)本發(fā)明的可移動操作裝置包括一用于以固定方式支撐一具有一第一表面的物體的框架；復(fù)數(shù)個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構(gòu)件；及一用于移動所述可移動構(gòu)件以實施定位的移動控制裝置。在所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中，至少一個可移動構(gòu)件包括一與所述第一表面對置以在所述第一表面上實施操作的操作部分，且所述至少兩個可移動構(gòu)件由所述移動控制裝置驅(qū)動，其驅(qū)動方式使在驅(qū)動所述至少兩個可移動構(gòu)件時所產(chǎn)生并施加在所述框架上的各自的反作用力相互消減。
一種根據(jù)本發(fā)明的控制一可移動操作裝置的方法應(yīng)用于一可移動操作裝置，所述可移動操作裝置包括一框架；復(fù)數(shù)個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構(gòu)件；及一用于移動所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件以實施定位的移動控制裝置。所述方法包括如下步驟將一具有一第一表面的物體以固定方式支撐在所述框架上；以與所述第一表面對置的方式移動所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少兩個；及將所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少兩個定位并停止在適當(dāng)位置，所述方法的特征在于所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少兩個由所述移動控制裝置驅(qū)動，其驅(qū)動方式使在驅(qū)動所述至少兩個可移動構(gòu)件時所產(chǎn)生并施加在所述框架上的各自的反作用力相互消減。
通過下文的說明將易知本發(fā)明的其他特征和作用。


圖1A為一用于在一上面形成有一薄膜晶體管(TFT)的玻璃襯底上實施測試的傳統(tǒng)測試裝置的一局部剖面?zhèn)纫晥D(一框架的正視圖)。
圖1B為一從與圖1A的方向垂直的方向所見的所述傳統(tǒng)測試裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖2為一用于圖解說明本發(fā)明原理的局部剖面?zhèn)纫晥D，其顯示一可移動操作裝置的概念性構(gòu)造。
圖3A為一從Y方向所見的一根據(jù)本發(fā)明一實施例的襯底檢驗裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖3B為一從與Y方向垂直的X方向所見的根據(jù)本發(fā)明該實施例的所述襯底檢驗裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖3C為一根據(jù)本發(fā)明該實施例的所述襯底檢驗裝置沿圖3A所示的線C-C剖切的剖面圖(應(yīng)注意，省略了一框架)。
圖4為一軌跡圖，其舉例說明每一探頭裝置在玻璃襯底上所遵循的軌跡。
圖5A為一驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿圖5C所示的線A-A剖切的局部剖面平面圖，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括作為一與一X方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的移動構(gòu)件的一部分的Z方向驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
圖5B為一所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿圖5C所示的線B-B剖切的局部剖面平面圖。
圖5C為一所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿圖5A和圖5B所示的線C-C剖切的剖面圖。
圖6為一曲線圖，其顯示所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)的各操作參數(shù)按時序的變化。
圖7A為一根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿圖7B所示線A-A剖切的剖面圖。
圖7B為一根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿圖7A所示線B-B剖切的剖面圖。
具體實施例方式
提供本發(fā)明的下述實施例是為了便于了解本發(fā)明，而非意欲將本發(fā)明限定至這些特定的實施例。因此，并非意欲使各裝置及其組件的尺寸和構(gòu)造與實際制造的裝置及組件的尺寸和構(gòu)造具有特定的幾何關(guān)系。此外，為便于更好地了解本發(fā)明，在認(rèn)為功能相似(盡管彼此并不完全相同)的裝置及其組件上附有相同的參考標(biāo)號。此外，在下文對各實施例的說明中，僅對那些為了解本發(fā)明所需的用于連接各組件的布線或發(fā)揮電作用或機(jī)械作用的組件加以說明。此外，省略或簡化了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的說明。
圖2為一局部剖面?zhèn)纫晥D，其顯示一可移動操作裝置200的概念性結(jié)構(gòu)并圖解說明本發(fā)明的原理。一物體201(例如一具有一第一表面的玻璃襯底)從外部插入，以固定方式支撐在基座203上，基座203以固定方式設(shè)置在具有一高剛度的框架210上。所使用的玻璃襯底的實例可包括作為待測量物體的顯示面板或一個或多個顯示面板的TFT面板。安裝在框架210上的是驅(qū)動裝置202A和202B，例如用于驅(qū)動一驅(qū)動軸204的電動機(jī)。可移動構(gòu)件206A和206B(例如測試頭)安裝在驅(qū)動軸204上，以便沿橫向移動?？梢苿訕?gòu)件206A和206B分別配備有操作部分208A和208B。驅(qū)動裝置202A和202B之一可能沒有驅(qū)動功能，類似于一軸承。一由所述驅(qū)動裝置和驅(qū)動軸構(gòu)成的移動控制裝置將每一可移動構(gòu)件定位至一物體的一目標(biāo)位置。然后，使用一已知方法，將所述可移動構(gòu)件的操作部分延伸(在移動期間縮回)到一與所述物體接近(以由操作部分208A所示的非接觸方式)或毗連(以由操作部分208B所示的接觸方式)的位置，從而實施操作(例如對所述物體進(jìn)行測量)。此處，所述可移動構(gòu)件可具有通過電、光、電磁或其他此類方法對物體進(jìn)行測量的功能。
在實施上述定位時，可移動構(gòu)件206A和206B沿相反方向移動，因而作用于所述驅(qū)動軸上的反作用力被抵消并減小。
因此，由于所述力的抵消，與在單獨(dú)驅(qū)動每一可移動構(gòu)件206A和206B時產(chǎn)生的反作用力相比，沿所述框架的一個方向作用的力的合力顯著減小。由于各反作用力沿相反方向作用，因而當(dāng)各反作用力相等時，合力變?yōu)榱?。以此方式，根?jù)本發(fā)明，會自動實現(xiàn)振動控制而無需另外提供例如致動器等振動控制裝置，從而實現(xiàn)有效并簡化的構(gòu)造。
應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的原理，所述可移動操作裝置200的取向可與圖式中所示的取向不同(舉例而言，可將它上下顛倒布置)。如隨后所將闡述，所使用的驅(qū)動軸204可為一附有導(dǎo)軌的滾珠絲杠裝置，其中驅(qū)動軸204由一伺服電動機(jī)驅(qū)動。作為所述移動控制裝置，可使用一利用一正時皮帶的驅(qū)動裝置、一線性電動機(jī)或類似裝置。此外，可移動構(gòu)件的數(shù)量并不僅限于兩個。此外，借助一包括一沿另一方向延伸的驅(qū)動軸的移動控制裝置，可配備另外一個可移動構(gòu)件，以減小各個可移動構(gòu)件的反作用力的合力。此外，也可在上述可移動構(gòu)件上安裝一附加移動控制裝置，所述附加移動控制裝置包括復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件且其構(gòu)造方式使所述附加移動控制裝置內(nèi)可移動構(gòu)件各自的反作用力的合力減小。此外，雖然以上說明是針對各自作線性移動的可移動構(gòu)件，但應(yīng)了解，本發(fā)明也適用于沿相反方向作旋轉(zhuǎn)移動的可移動構(gòu)件。
圖3A至3C顯示一襯底檢驗裝置300，其為一根據(jù)本發(fā)明一實施例的可移動操作裝置。圖3A為從Y方向所見的作為本發(fā)明該實施例的可移動操作裝置的襯底檢驗裝置300的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖3B為從與Y方向垂直的X方向所見的根據(jù)本發(fā)明該實施例的襯底檢驗裝置300的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖3C為圖3A中所示的根據(jù)本發(fā)明該實施例的襯底檢驗裝置300的C-C部分的剖面平面圖(不過，在圖3C中未顯示一框架310)。襯底檢驗裝置300配備有4個可移動構(gòu)件，即4組包括一探頭裝置、一測試頭及一Z驅(qū)動軸的總成，其設(shè)置用于在一襯底上實施并行操作。因所述4組均具有基本相同的構(gòu)造，因而所獲得的生產(chǎn)量可增加到約4倍。此外，通過額外提供可用以并行地操作所述各組的操作部分，會使所述操作的生產(chǎn)量成4的倍數(shù)增加。
襯底檢驗裝置300配備有一框架310，框架310具有與圖1A和1B中所示的框架110和圖2中所示的框架210的相等價的高的剛度?？蚣?10包括以所期望的剛度結(jié)合在一起的一頂壁、一底壁及側(cè)壁。如通常所知，框架310由例如金屬(較佳為鋼)等高剛度導(dǎo)電材料形成，并可設(shè)置成一裝置的框架或殼體。圖3A和圖3B中未顯示底壁，一基座307以所需的剛度結(jié)合至并放置于該底壁上。如在現(xiàn)有技術(shù)中一樣，所述底壁通過一振動隔離機(jī)構(gòu)的過渡連接至一臺架或類似物上。如在現(xiàn)有技術(shù)中一樣，每一側(cè)壁或類似物通常均設(shè)置有一可供載入或取出玻璃襯底301的開口或門。一固定在框架310的頂壁上的Y驅(qū)動軸305懸掛X驅(qū)動軸306a和306b，以便允許其移動，從而使探頭至少在一等于矩形玻璃襯底301一邊的長度的距離內(nèi)移動。X驅(qū)動軸306a和306b用來沿與沿所述Y驅(qū)動軸驅(qū)動探頭的方向垂直的方向移動所述探頭，其使所述探頭在至少等于矩形玻璃襯底301另一邊的長度的距離內(nèi)移動。
平臺303固定并放置至固定至高剛度框架301上的基座307上，且在載入玻璃襯底301后實現(xiàn)卡裝以便夾持。如圖所示，設(shè)置在玻璃襯底301上方的是探頭裝置302a、302b、302c和302d，這些探頭裝置各自配備有伸向所述玻璃襯底的探頭(未附有參考編號)。探頭裝置302a、302b、302c和302d分別連接到與其關(guān)聯(lián)的測試頭308a、308b、308c和308d。測試頭308a和308d分別通過與其關(guān)聯(lián)的Z驅(qū)動軸304a和304d安裝到一X驅(qū)動軸306a上。測試頭308b和308c分別通過與其關(guān)聯(lián)的Z驅(qū)動軸304b和304c安裝到另一X驅(qū)動軸306b上。X驅(qū)動軸306a和306b二者都安裝到所述Y驅(qū)動軸上。作為一組構(gòu)成所述可移動構(gòu)件的總成而整體移動的探頭裝置、測試頭及Z驅(qū)動軸較佳相互連接，以保持使其相互支撐所需的剛度。在所述Z驅(qū)動軸將所述探頭與所述玻璃襯底分離后，所述Y驅(qū)動軸及X驅(qū)動軸沿著XY直角坐標(biāo)軸驅(qū)動每一可移動構(gòu)件，以將每一移動構(gòu)件定位于XY平面內(nèi)，由此通過由所述Z驅(qū)動軸將所述探頭帶到與所述玻璃襯底毗連或接近的位置而實施操作。所使用的探頭可包含彈簧，也可由撓性材料制成。
這兩個X驅(qū)動軸306a和306b可彼此獨(dú)立操作以減小由X驅(qū)動軸306a和306b施加于Y驅(qū)動軸305上的反作用力的合力。此外，也可在組合操作這兩個驅(qū)動軸306a和306b時，使整個驅(qū)動系統(tǒng)的重心保持固定不變，以減小由X驅(qū)動軸306a和306b施加于Y驅(qū)動軸305上的反作用力的合力。例如，假如包含探頭裝置、測試頭及Z驅(qū)動軸的作為一可移動構(gòu)件整體移動的各組總成均為大致相同的結(jié)構(gòu)，則可使操作X驅(qū)動軸306a和306b的方式使探頭裝置302a和302b在所述X驅(qū)動軸上彼此相對并使探頭裝置302c和302d在所述X驅(qū)動軸上彼此相對。應(yīng)注意，如根據(jù)隨后要闡述的關(guān)于一可移動構(gòu)件驅(qū)動機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)所將了解，在這些驅(qū)動軸上，所述反作用力與由所述可移動構(gòu)件的移動而產(chǎn)生的驅(qū)動力(在加速期間作用的力)、及所述反作用力與在隨后所述應(yīng)用制動的情形中所產(chǎn)生的制動力(在減速期間作用的力)分別彼此抵消和減小。因此，由這些可移動構(gòu)件的移動或制動而引起的通過所述高剛度驅(qū)動軸施加于一外部系統(tǒng)上的影響(由加速、減速和重心改變而引起的影響)變?yōu)榱?，或者非常小?br> 圖4顯示一舉例說明一軌跡的軌跡圖，探頭裝置302a、302b、302c和302d均沿這一軌跡在一設(shè)置在玻璃襯底301上的顯示面板的復(fù)數(shù)個TFT上或在一顯示面板上行進(jìn)。探頭裝置302a、302b、302c和302d受驅(qū)動的方式使整個裝置的重心甚至當(dāng)所述可移動構(gòu)件移動(這些探頭裝置的移動始于圖中所示中心部分的點a、b、c和d)時也盡可能保持固定不變，并沿著由圖中箭頭所示的方向行進(jìn)。例如，探頭裝置302a沿著由座標(biāo)E6、F6、G6、H6、G5等等所示的位置行進(jìn)。顯然，也可沿著另一軌跡驅(qū)動每一可移動構(gòu)件，驅(qū)動方式使整個裝置的重心甚至當(dāng)所述可移動構(gòu)件移動時也盡可能保持固定不變。換句話說，可在將各種條件考慮在內(nèi)的同時視需要確定所述軌跡和行進(jìn)速度。例如，可提高檢驗速度，使所述可移動構(gòu)件首先高速移動到達(dá)一涉及高頻次檢驗錯誤的位置，并可在檢驗其他位置之前優(yōu)先在該位置實施檢查(操作)。
接下來，將對Y驅(qū)動軸305、X驅(qū)動軸306a、X驅(qū)動軸306b及其驅(qū)動力、連同一包括相關(guān)可移動構(gòu)件的驅(qū)動機(jī)構(gòu)加以闡述。
在圖3A至3C中，Y驅(qū)動軸305、X驅(qū)動軸306a及X驅(qū)動軸306b通過基本相同的驅(qū)動方法驅(qū)動其相關(guān)聯(lián)的可移動構(gòu)件，從而實施定位。因此，對X驅(qū)動軸306b進(jìn)行詳細(xì)闡述應(yīng)足以使人們了解X驅(qū)動軸306a的操作；至于Y驅(qū)動軸305，簡要提及不同之處應(yīng)該足夠。在下文中，將根據(jù)上述基本原理進(jìn)行闡述。
下面將參照作為可移動構(gòu)件的一驅(qū)動機(jī)構(gòu)500的圖5A至5C來詳細(xì)闡述圖3A至3C中所示的X驅(qū)動軸306b。圖5A為驅(qū)動機(jī)構(gòu)500沿圖5C所示的線A-A剖切的局部剖面平面圖。圖5B為驅(qū)動機(jī)構(gòu)500沿圖5C所示的線B-B剖切的局部剖面平面圖。圖5C為驅(qū)動機(jī)構(gòu)500沿圖5A和5B所示的線C-C剖切的剖面圖。雖然未顯示，但通過將這些圖式應(yīng)用于圖3A至3C會發(fā)現(xiàn)，在圖5B和5C中，Y驅(qū)動軸305位于一將在下文中闡述的基座單元510b的上方。此外，在圖5B和5C中，顯示Z驅(qū)動軸304c和304b分別位于下文將要闡述的滑動構(gòu)件506c和506b的下方。為了簡化圖式以便于了解本發(fā)明，省略了所述可移動構(gòu)件的其余部分。與X驅(qū)動軸306a相關(guān)的操作和與X驅(qū)動軸306b相關(guān)的操作相同。至于Y驅(qū)動軸305，也是一樣，只是下文說明中的可移動構(gòu)件是關(guān)于X驅(qū)動軸。
驅(qū)動機(jī)構(gòu)500的基座單元510b(其為一由Y驅(qū)動軸305驅(qū)動的高剛度構(gòu)件)為一由Y驅(qū)動軸驅(qū)動的滑動構(gòu)件(對應(yīng)于下文將闡述的滑動構(gòu)件506c和506b)。或者，基座單元510b可以是一以高剛度接合到所述滑動構(gòu)件的構(gòu)件。當(dāng)所述襯底檢驗裝置上未設(shè)置Y驅(qū)動軸時，基座單元510b可固定到框架310上。基座單元510b具有從其對置端部伸出的側(cè)壁并包括一設(shè)置在其中一個側(cè)壁上的伺服電動機(jī)520b和一設(shè)置在另一側(cè)壁上的軸承522b，且一螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b支撐于兩個側(cè)壁之間。所述螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b由伺服電動機(jī)520b驅(qū)動和旋轉(zhuǎn)，且正/反向旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)停止是通過來自一控制部分(未圖示)的指令實現(xiàn)。雖然并非絕對必要，但所述螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b在使用期間較佳保持水平。在所述螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b中，螺紋是從其中心附近以一橫向?qū)ΨQ方式(所述螺紋的螺旋方向在其中心附近的左、右兩側(cè)相反)、穿過分別連接至Z驅(qū)動軸304c和304b的滑動構(gòu)件506c和506b切制?；瑒訕?gòu)件506c和506b各自設(shè)置有一螺絲孔。各螺絲孔配備有固定螺紋512c和512b以分別與穿過所述螺絲孔的螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b的右側(cè)和左側(cè)上的螺紋進(jìn)行螺紋嚙合，由此使螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b懸掛滑動構(gòu)件506c和506b。此外，當(dāng)螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b旋轉(zhuǎn)時，在滑動構(gòu)件506c和506b停下來實施定位前，將其驅(qū)動以沿相反方向行進(jìn)。各滑動構(gòu)件506c和506b均進(jìn)一步包括一與基座單元510b對置的表面，并在所述表面上設(shè)置有導(dǎo)向槽，使得導(dǎo)向槽沿著與螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b延伸的方向平行的方向、沿著螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b的兩側(cè)延伸。此外，基座單元510b具有沿與螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b延伸的方向平行的方向延伸的導(dǎo)軌502b1和502b2。導(dǎo)軌502b1和502b2具有相同的高度，并位于螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b的相對側(cè)上。通過其導(dǎo)向槽，滑動構(gòu)件506c和506b由導(dǎo)軌502b1和502b2引導(dǎo)。導(dǎo)軌502b1和502b2配合入導(dǎo)向槽內(nèi)，從而以一種穩(wěn)定的方式保證滑動構(gòu)件506c和506b行進(jìn)的精確度。如圖中所示，Z驅(qū)動軸304c和304b、及安裝在Z驅(qū)動軸304c和304b下方的移動構(gòu)件分別以高剛度連接至滑動構(gòu)件506c和506b。
如圖所示，滑動構(gòu)件506c和506b可設(shè)置有一包括設(shè)置在其導(dǎo)向槽內(nèi)的制動構(gòu)件508c1、508c2、508b1和508b2在內(nèi)的制動器。在進(jìn)行停機(jī)時，所述制動器致動以由制動構(gòu)件夾緊各個導(dǎo)軌，從而使滑動構(gòu)件506c和506b本身能夠迅速停止。雖然在圖中是使用制動構(gòu)件508c1、508c2、508b1和508b2，但也可使用一種其中一個導(dǎo)軌上設(shè)置一個制動構(gòu)件的構(gòu)造，以避免由這些制動構(gòu)件的制動作用的干擾而引起振動并防止在制動時所產(chǎn)生的反作用力對所述框架的影響。比如，參看圖式，可采用一其中只使用制動構(gòu)件508c1和508b2的構(gòu)造或一其中只使用制動構(gòu)件508c2和508b1的構(gòu)造。應(yīng)注意，通過只設(shè)置兩個制動構(gòu)件可實現(xiàn)成本的降低。甚至在一其中設(shè)置所有(4個)制動構(gòu)件的構(gòu)造中，也可例如通過在致動制動器時只致動兩個制動構(gòu)件及通過在故障情況下使用另外兩個制動構(gòu)件來增強(qiáng)制動器的穩(wěn)定性。此外，參看圖5A至5C，可設(shè)想這樣一種方案將各個導(dǎo)軌的一端固定至滑動構(gòu)件506b及/或滑動構(gòu)件506c上(例如，將導(dǎo)軌502b1和502b2固定至滑動構(gòu)件506c或506b上，將導(dǎo)軌502b2固定至滑動構(gòu)件506b上而將導(dǎo)軌502b1固定至滑動構(gòu)件506c上，或?qū)?dǎo)軌502b2固定至滑動構(gòu)件506c上而將導(dǎo)軌502b1固定至滑動構(gòu)件506b上)。在此情形中，各制動構(gòu)件設(shè)置至上面未固定有導(dǎo)軌的(兩個)末端部分上，可能的構(gòu)造實例包括一其中只使用制動構(gòu)件508c1和508b2的構(gòu)造；一其中只使用制動構(gòu)件508c2和508b1的構(gòu)造；一其中只使用制動構(gòu)件508c1和508c2的構(gòu)造；及一其中只作用508b1和508b2的構(gòu)造。
現(xiàn)在，圖6顯示一曲線圖，其在上述構(gòu)造情形下根據(jù)一操作實例按時序顯示各操作參數(shù)。圖6顯示位移601b和601c、速度602b和602c、電動機(jī)的驅(qū)動力603b和603c、及所述制動構(gòu)件的制動力604b和604c隨時間的變化，這些參數(shù)是分別與滑動構(gòu)件506b和506c相關(guān)的可移動構(gòu)件的操作參數(shù)。該曲線圖上所繪制的是在時刻T1至T6的每一時刻處發(fā)生一事件的情況下各工作參數(shù)各自的變化過程，其中假定將滑動構(gòu)件506b的行進(jìn)方向選擇為正方向且所述兩個可移動構(gòu)件在機(jī)械方面表現(xiàn)出同等的變化過程。應(yīng)了解，與滑動構(gòu)件506b相關(guān)的操作參數(shù)和與滑動構(gòu)件506c相關(guān)的對應(yīng)工作參數(shù)在大小上相等，但符號相反。在從T3到T5的時間周期中-其間與滑動構(gòu)件506b和506c相關(guān)的可移動構(gòu)件停止以進(jìn)行定位，在從T3至T4的早期階段中，所述制動器被致動以產(chǎn)生一制動力，而在從T4至T5的后一階段中，所述制動器被釋放并由所述伺服電動機(jī)實施位置微調(diào)。倘若不使用制動器(如圖6中所示)，所述定位所用的時間周期將一直到T6。
圖7A和7B為根據(jù)圖5A至圖5C中所示驅(qū)動機(jī)構(gòu)500的另一實施例，另一驅(qū)動機(jī)構(gòu)600的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖7A對應(yīng)于圖5A，而圖7B對應(yīng)于圖5C。如圖所示，圖7A和7B圖解說明不同的剖面。這個經(jīng)修改的實施例如下文所述。螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠503b從中心處切割為兩部分一左滾珠絲杠503bL和一右滾珠絲杠503bR，二者均以可旋轉(zhuǎn)方式支撐在一固定在基座單元510b上的軸承522bC上。此外，軸承522b被一附加的伺服電動機(jī)520bR取代。雖然這一構(gòu)造減小了對滾珠絲杠503bL和503bR的反作用力抵消作用，但卻產(chǎn)生一種能夠獨(dú)立控制與滑動構(gòu)件506b和506c相關(guān)的可移動構(gòu)件的新作用。不過，應(yīng)注意，振動對框架的影響會增加。
可對上述和其他實施例作進(jìn)一步的修改。例如，可用一用于抵消反作用力的沒有測量功能的虛設(shè)構(gòu)件，換句話說，僅用一廉價的心軸來替代其中一個所述可移動構(gòu)件，或者為每一探頭裝置設(shè)置一探頭位置微調(diào)機(jī)構(gòu)作為一附加的定位裝置?？稍诒景l(fā)明范圍內(nèi)采用其他修改或應(yīng)用。
例如，對于Y驅(qū)動軸305，較佳將所述導(dǎo)軌之間的距離設(shè)定為顯著大于X驅(qū)動軸的距離，以便確保所述X驅(qū)動軸穩(wěn)定地驅(qū)動和行進(jìn)。此外，對于Y驅(qū)動軸305，可采用一種其中框架310也充當(dāng)基座單元的構(gòu)造。此外，所述導(dǎo)軌的數(shù)量不僅限于兩個，而是也可以為一個或三個，甚至更多。此外，所述導(dǎo)軌的布置位置不僅限于所述水平面內(nèi)的那些位置。此外，可改變所述組件組合，以使所述螺旋方向轉(zhuǎn)換滾珠絲杠和導(dǎo)軌的軸心處于穿過由所述滑動構(gòu)件、X驅(qū)動軸、測試頭及探頭裝置的組合組成的整個總成的重心的水平面內(nèi)，從而實現(xiàn)更加穩(wěn)定的驅(qū)動和移動。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可減小由每一可移動構(gòu)件的移動而引起的反作用力所產(chǎn)生的振動并使對其他組件的影響減到最小，這是因為通過所述探頭軸傳遞的振動得以減小。因而可實現(xiàn)高速、精確的定位。此外，可保持由所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件的移動引起的反作用力以使其相互抵消，由此使基座和框架所必需的強(qiáng)度可相比現(xiàn)有技術(shù)減小，從而實現(xiàn)所述裝置的簡化。而且，實施操作的可移動構(gòu)件有助于產(chǎn)生反作用力，由此即無需額外的振動隔離裝置或一更簡單和廉價的振動隔離裝置便可滿足要求。
權(quán)利要求
1.一種可移動操作裝置，其包括一框架，其用于以固定方式支撐一具有一第一表面的物體；復(fù)數(shù)個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構(gòu)件；及一用于移動所述可移動構(gòu)件以實施定位的移動控制裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個包括一與所述第一表面對置以在所述第一表面上實施一操作的操作部分，且其中包含所述操作部分中的至少一個的所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少兩個由所述移動控制裝置驅(qū)動，其驅(qū)動方式使在驅(qū)動所述至少兩個可移動構(gòu)件時所產(chǎn)生并施加于所述框架上的各自的反作用力相互消減。
2.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個可沿彼此線對稱或點對稱的軌跡在相反方向上移動。
3.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其進(jìn)一步包括一由所述移動控制裝置驅(qū)動的滾珠絲杠裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個通過置于其間的所述滾珠絲杠裝置由所述框架支撐。
4.如權(quán)利要求3所述的可移動操作裝置，其中所述滾珠絲杠裝置包括一第一部分和一第二部分，所述第一部分和所述第二部分分別支撐所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個，及其中所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分均由所述移動控制裝置驅(qū)動，以便分別對由所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分支撐的所述可移動構(gòu)件實施定位。
5.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述可移動控制裝置進(jìn)一步包括一設(shè)置至所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中至少一個上的制動裝置，以用于制動所述至少一個可移動構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求5所述的可移動操作裝置，其中所述制動裝置設(shè)置至所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中所述至少兩個中的僅一個上。
7.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中包括所述操作部分的所述至少一個進(jìn)一步包括一對準(zhǔn)裝置，以用于移動設(shè)置至所述可移動構(gòu)件中所述至少一個上的所述操作部分。
8.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個由一虛設(shè)構(gòu)件取代。
9.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件包括至少一第一組可移動構(gòu)件和一第二組可移動構(gòu)件，且其中屬于所述第二組的所述可移動構(gòu)件通過以可移動方式安裝到屬于所述第一組的所述可移動構(gòu)件上而間接地由所述框架支撐。
10.如權(quán)利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少一個包括一測試頭；所述操作部分包括一探頭；及所述可移動操作裝置可操作以對一作為所述物體的襯底實施一檢驗。
11.一種控制一可移動操作裝置的方法，所述可移動操作裝置包括一框架；復(fù)數(shù)個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構(gòu)件；及一用于移動所述可移動構(gòu)件以實施定位的移動控制裝置，所述方法包括將一具有一第一表面的物體以固定方式支撐在所述框架上；以一與所述第一表面相對置的方式移動所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少兩個；及將所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個定位并停止在適當(dāng)位置，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個由所述移動控制裝置驅(qū)動，其驅(qū)動方式使在驅(qū)動所述至少兩個可移動構(gòu)件時所產(chǎn)生并施加在所述框架上的各自的反作用力相互消減。
12.如權(quán)利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個中的至少一個包括一以一毗連方式與所述第一表面對置或接近所述第一表面對置的操作部分，及其中所述方法進(jìn)一步包括由所述操作部分在所述第一表面上實施一操作。
13.如權(quán)利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個沿著彼此線對稱或點對稱的軌跡在相反方向上移動。
14.如權(quán)利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個通過一由所述移動控制裝置驅(qū)動的滾珠絲杠裝置由所述框架支撐。
15.如權(quán)利要求14所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述滾珠絲杠裝置具有一第一部分和一第二部分，所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分各自支撐所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個，及其中所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分均由所述移動控制裝置驅(qū)動，以便分別對由所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分支撐的所述可移動構(gòu)件實施定位。
16.如權(quán)利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個的所述定位和停止包括致動一用于制動所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個的制動裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述致動所述制動裝置包括致動所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中所述至少兩個中的僅一個上的所述制動裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的所述至少兩個的所述定位和停止進(jìn)一步包括在致動所述制動裝置后實施定位。
19.如權(quán)利要求18所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述移動控制裝置包括一驅(qū)動所述滾珠絲杠裝置的電動機(jī)，且其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件的所述至少兩個的所述定位和停止中的所述定位是通過所述電動機(jī)來實施。
20.如權(quán)利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個由一虛設(shè)構(gòu)件來取代。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可移動操作裝置，其包括一用于以固定方式支撐一具有一第一表面的物體的框架、復(fù)數(shù)個以可移動方式支撐在所述框架上的可移動構(gòu)件、及一用于移動所述可移動構(gòu)件以實施定位的移動控制裝置。所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少一個包括一與所述第一表面對置以在所述第一表面上實施操作的操作部分。所述復(fù)數(shù)個可移動構(gòu)件中的至少兩個由所述移動控制裝置驅(qū)動，其驅(qū)動方式使在驅(qū)動這些可移動構(gòu)件時所產(chǎn)生的各自的反作用力相互消減，從而防止所述反作用力施加到所述框架上。
文檔編號G01N21/00GK1749901SQ20051010259
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者后藤正治, 巖崎信一郎 申請人:安捷倫科技公司