Микроманипуляторе?сеоою'^н'*я пйтг"'':;и..г'"'^''- ;•'•••![- • i";; :! j_ г .' :. • - ; • ''- - .

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сакта Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12Х.1970 (№ 1436286!26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.11.1973. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 18.IV.1973

М. Кл. Н 05k 3/ОО

G ОЗЬ 7, 12

Комитет аа йелав изобретений и открытий пр» Совете Министров сссР

УДК 621.396.6.002.5 (О88.8) Авторы изобретения Э. К. Лапин, Г. И. Мамаев, М. М. Борецкий и Н. П. Замбровский

Заявитель

МИ КРОМАН И ПУЛЯТОР

Изобретение относится к технике изготовления полупроводниковых приборов.

Известные микроманипуляторы, преимущественно для устройств прецизионного совмеще|ния при изготовлении полупроводниковых микросхем, содержащие пластинодержатель, закрепленный на валу, расположенный в стакане, снабженный фланцем, механизмы перемещения пластинодержателя в двух взаимно перпендикулярных,в горизонтальной плоскости направлениях, механизм перемещения пластинодержателя в вертикальной плоскости, .механизм поворота пластины вокруг вертикальной оси, выполненный в виде несущего кольца с торцовым выступом и с направляющими, и механизм управления микроманипулятором, не обеспечивают получение необходимой точности совмещения.

В предлагаемом микроманипуляторе, с целью повышения точности совмещения, в несущем кольце механизма поворота выполнена кольцевая проточка, причем между наружной поверхностью стакана и кольцевой проточкой расположены шарики, между фланцем стакана и торцовым выступом несущего кольца также расположены шарики, а нижний торец стакана охвачен втулкой и обоймой, внутри которой размещены подпружиненные элементы качения, например шарики, упирающиеся в нижний торец несущего кольца.

На фиг. 1 схематически показан предлагаемый микроманипулятор, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, сечение по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — то же, сечение по Б — Б

5 на фиг. 1; на фиг. 4 — то же, сечение по  — В на фиг. 2; на фиг. 5 — то же, сечение по 1 — I" на фиг. 2; на фиг. 6 показан механизм точного поворота; на фиг. 7 — то же, сечение по

Д вЂ” Д на фиг. 6.

10 Микроманипулятор содержит корпус 1, крестовину 2 (см. фиг. 2), внутреннее кольцо 3, стакан 4. В корпусе 1 установлены шлицевые валы б, связанные с крестовиной 2 при помощи двух шлицевых втулок б. Шлицевые ва15 лы б и 7, шарики 8 и шлицевые втулки б образуют направляющие — беззазорпые шариковые шлицевые соединения, собранные с натягом в несколько микрон. Эти направляющие служат для перемещения полупроводниковой

20 пластины (на чертеже не показана) на пластинодержателе 9 в горизонтальной плоскости.

Внутреннее кольцо 3 с помощью шариков

10, расположенных в сепараторах 12, 13, связано со стаканом 4, который служит для по25 ворота полупроводниковой пластины. Кольцевой ряд шариков 10 служит для восприятия торцовых нагрузок. Между внутренним кольцом 3, кольцевым рядом шариков 11 и стаканом 4 осуществлен натяг в несколько микрон.

30 Это соединение воопринимает радиальные на370745 грузки. Шлицевая втулка 14, запрессованная в стакан 4, вместе с шариками 15 и шлицевым валом 16 образует беззазорное шариковое шлицевое соединение, собранное с натягом, и обеспечивает вертикальное перемещение пластины.

Шлицевой вал 16 связан со сферическим подпятником 17, на который устанавливается сфера 18 с пластинодержателем 9. Кроме того, шлицевой вал 16 с помощью пружины 19 и стакана 20 связан с механизмом, подъема и выхода на зазор совмещения, который состоит из шарика 21, закрепленного в поршне 22, поднимающего с помощью сжатого воздуха полупроводниковую пластину в вертикальном направлении. С помощью подпятника 28 к поршню 22,подвешен цилиндрический ползун

24, к которому крепится втулка с винтом 25.

Цилиндрический ползун 24 овязан с втулкой

26 и через шпонку 27 и шарик 28 (см. фиг. 3) с тормозным механизмом, состоящим из поршня 29, осевого шарнира 80, клина 81 и приводимым в действие сжатым воздухом.

Полупроводниковая пластина, установленная на пластинодержателе 9, в горизонтальной плоскости перемещается дифференциальными винтами 82 и 88, обеспечивающими грубые и точные перемещения. Полупроводниковая пластина вокруг вертикальной оси вращается механизмами грубого и точного поворотаа.

Механизм грубого поворота состоит из диска 84 (ом. фиг. 1), который крепится к втулке 26. Последняя крепится к стакану 4 и прижимает кольцо 85, имеющее подпружиненные втулки 86 с завальцованными в них шариками 87, к внутреннему кольцу 8, осуществляя силовое замыкание и фиксацию стакана 4 в вертикальной плоскости.

Механизм точного, поворота (см. фиг. 5, 6) состоит из корпуса 88, крепящегося к внутреннему кольцу 8. В корпусе 88 крепится также резьбовая втулка 89, связанная с конуным винтом 40. Последний соприкасается с шариком 41 (ом. фиг. 2), к которому прижимается кольцо 42, связанное со стаканом 4 при помощи винтов 48, винта 44, пружин 45 и накладок 46 с шариками 47. Для фиксации полупроводниковой, пластины на пластинодержателе 9 и фотошаблоне 48 на шаблонодержателе 49 сферы 18 предусмотрены вакуумные каналы 50, 51, 52, Воздух для подъема полупроводниковой, пластины подается через штуцер 58 (см. фиг. 1), а к тормозному механизму — через штуцер 54.

Устройство работает следующим образом.

Полупроводниковую пластину устанавливают на пластинодержатель 9 и фиксируют вакуумом, подаваемым по каналу 51. Через штуцер 58 подают сжатый воздух под поршень 22, который приводит в движение шлицевой вал

16. Последний, с помощью шариков 15, перемещается относительно неподвижной шлицевой втулки 14 и сообщает движение полупроводниковой пластине. Последняя прижимает5

1S

65 ся к фотошаблону 48 и с помощью сферы 18 сферического подпятника 17 занимает положение, параллельное плоскости фотошаблона, после чего положение;сферы 18 фиксируется вакуумом, подаваемым по каналу 52. Поршень 22 при cBOeivI движении подхватывает цилиндрический ползун 24, который перемещается вместе с поршнем.

Для совмещения рисунков, расположенных в .параллельных плоскостях, необходимо переместить их в горизонтальной плоскости в направлении осей Х вЂ” Х и У вЂ” Y, а также повернуть вокруг вертикальной оси Z. Это достигается в том случае, если между полупроводниковой лластиной и фотошаблоном 48 имеется зазор совмещения, равный нескольким микронам. Для этой цели служит механизм подъема и выхода на зазор, совмещения. Через штуцер 54 к поршню 29 тормозного механизма подают сжатый воздух. Поршень 29 приводит в движение клин 81, передающий давление через шарик 28, шпонку 27 на цилиндрический ползун 24. Последний под дейст вием клина 81, выбирая зазор посадки, прижимается к втулке 26 и фиксируется за счет возникающих сил трения. После сброса давления из-,под поршня 22 шлицевой вал 16 под действием пружины 19 опускается до упора с винтом 25, благодаря чему между полупроводниковой пластиной и фотошаблоном 48 образуется зазор совмещения.

Наблюдая под микроскопом (на чертеже не показан) одновременно рисунки полупроводниковой пластины и фотошаблона 48, перемещают рисунки в горизонтальной плоскости с помощью дифференциальных винтов 82, 83 и механизмов грубого и точного поворота. Грубый,поворот полупроводниковой пластины относительно фотошаблона 48 осуществляется вращением диска 84, передающего вращение стакану 4.

Для тонкого поворота указанной пластины необходимо .с помощью винта 55 прижать кольцо 42 к стакану 4. После этого, вращая резьбовую втулку 89, перемещают конусный винт 40, взаимодействующий через шарик 41 с кольцом 42, поворачивают стакан 4 относительно внутреннего кольца 3. За один оборот резьбовой втулки 89 линейное перемещение шарика 41 составляет 0,1 мм, а при повороте той же втулки на 0,5 величина подачи составит 0,14 лкм.

После совмещения рисунков полупроводниковой пластины и фотошаблона 48 через штуцер 58 под поршень 22,подают сжатый воздух. Шлицевой вал 16 перемещается в направлении оси Z, Рисунки совмещаются, из-под поршней 22, 29 снимается давление сжатого воздуха, и поршни под воздействием пружин возвращаются в исходное положение. Вакуумные каналы 50, 51, 52 соединяются с атмосферой. Фотошаблон 48 и полупроводниковая пластина снимаются, и микроманипулятор подготавливается к следующему циклу работы.

370745!

7 58

Предмет изобретения

Микроманипулятор, .преимущественно для устройств прецизионного совмещения при изготовлении,полупроводниковых микросхем, содержащий пластинодержатель, закрепленный на валу, расположенный в стакане, снабженный фланцем, механизмы перемещения пластино|держателя в двух взаимно перпендикулярных в горизонтальной плоскости направлениях, механизм перемещения пластиподержателя в вертикальной,плоскости, механизм поворота пластины вокруг вертикальной осп, выполненный в виде несущего кольца с торцовым выступом и с направляющими, и механизм управления микроманипулятором, отличаюи ийся теы, что, с целью повышения точности совмещения, в несущем кольце механизма

5 поворота выполнена кольцевая проточка, причем между наружной поверхностью стакана и кольцевой проточкой расположены шарики, между фланцем стакана и торцовым выступом несущего кольца также расположены шарики, 10 а нижний торец стакана охвачен втулкой и обоймой, внутри которой размещены подпружиненные элементы качения, например шарпки, упирающиеся в нижний торец несущего кольца. 370745 Ьг 5

А-Л

4ug 7

Фиг Б

Составитель Н. Степанов

Техред Т. Курилко

Редактор А. Батыгин

Корректор Л. Новожилова

Типография. пр. Сапунова, 2

Заказ 1012/15 Изд. М 218 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретении и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5