Микроманипулятор

 

1ц1 59О536

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.10,76 (21) 2411458/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 06.02.78 (51) М. Кл.- F 16H 21/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изабретений и открытий (53) УДК 621.837 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Зайцев, Я, А. Райхман и П. А. Быковский (71) Заявитель (54) МИКРОМАН ИПУЛЯТОР

Изобретение касается технологического оборудования полупроводникового производства, в частности установок для совмещения рисунка полупроводниковой пластины с рисунком фотошаблона и экспонирования при фотолитографических процессах изготовления твердых схем и полупроводниковых приборов и может быть использовано в установках автоматического совмещения и экспонирования методом сканирующего переноса изображения.

Известен микроманипулятор, который содержит три каретки, две из которых перемещает шаблон в горизонтальной плоскости взаимно перпендикулярно, а третья поворачивает его на некоторый угол в этой н;е плоскости (11.

Недостатком этого устройства является наличие люфта шаблона в вертикальной плоскости, что ухудшает резкость изображения вследствие сложности обеспечения параллельности всех кареток в пределах десятых долей микрона. Наличие контактного трения в направляющих приводит к скачкообразному перемещенцю, что ухудшает точность.

Наиболее близким к изобретени|о является микроманипулятор, содержащий основание, связанный с ним посредством упругих элементов предметный столик и кулачковые приводы, воздействующие на упругие элементы (2).

Упругис элементы выполнены в виде круглых стержне|к

5 Недостатками этого устройства являются сложность конструкцпи и его юстировки ввиду наличия большего числа промежуточных элементов, а также малая жесткость, требующая введения громоздкой и неудобной си10 стемы для успокоения колебания.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение точности.

Для этого в предлагаемом микроманипуляторе каждый упругий элемент выполнен в

15 виде имеющего жесткое и гибкое плечи лежащего в плоскости предметного столика двуплечего рычага, контактирующего жестким плечом с соответствующим кулачковым приводом, а гибкое плечо жестко соединено с предметным столиком, геометрические оси гибких плеч двух рычагов расположены под углом 90, ось третьего гибкого плеча перпендикулярна к прямой, проходящей через точку пересечения упомянутых плеч и являющейся биссектрисой угла между ними, а каждый из рычагов средней частью соединен с основанием упругим шарниром, выполненным в виде двух плоских расположенных под углом 90 пружин, жестко связанных с рыЗО агом

590536

На чертеже схематически изображен предлагаемый микроманипулятор, план.

Микроманипулятор содержит основание 1, предметный столик 2 с закрепленными на нем пружинами 3 объектом 4 и со знаками О и Oi совмещения. Столик 2 связан с основанием 1 при помощи трех упругих элементов.

Упругие элементы имеют жесткие плечи 5, 6 и 7, соответственно контактирующие посредством винтов предварительного натяга 8 с соответствующими кулачковыми приводами 9, 10 и 11, и гибкие плечи 12, 13 и 14 соответственно. Каждый упругий элемент средней частью жестко соединен с основанием 1 посредством упругого шарнира, выполненного в виде двух плоских расположенных под углом

90 друг к другу пружин 15 и 16, жестко связанных с гибким и жестким плечами. Все гибкие и жесткие плечи упругих элементов лежат в плоскости предметного столика 2 и образуют двуплечий рычаг. Геометрические оси гибких плеч 12 и 13 двух рычагов расположены под углом 90, ось третьего гибкого плеча 14 перпендикулярна к прямой, проходящей через точку пересечения упомянутых плеч и являющейся биссектрисой угла между ними.

Манипулятор работает следующим образом.

Ориентация объекта 4 производится по двум знакам О и О>. Сначала ориентируется знак О перемещением его параллельно координатам Х и У, затем знак О, путем поворота его вокруг точки, лежащей в центре знака О. Для перемещения знака О параллельно координате Y включается привод кулачка

9, который в плоскости столика 2 поворачивает плечо 5, которое через гибкое плечо 12 перемещает предметный столик 12, являющийся шатуном четырехзвенника, образованного самим столиком 2, гибкими плечами 13 и 14 и основанием 1, играющим роль стойки четырехзвенника. При этом зона объекта, в которой расположен знак О, движется по траектории, близкой к прямой, параллельной координате У. Для перемещения знака О по координате Х включается кулачковый привод, который через плечи 6 и 13 перемещает зону знака О параллельно координате Х.

В этом случае в качестве направляющих используется четырехзвенник. Для ориентации знака О служат плечи 7 и 14, поворачивающие предметный столик 2 вокруг оси, лежащей в зоне знака О. Ось образуется двумя

5 гибкими плечами 12 и 13, которые теперь используются в качестве несимметричного упр угого ш ар н ир а.

Основным преимуществом изобретения является повышенная точность хода, соответст10 вующая +-0,05 мкм в диапазоне 300 мкм при длинах гибких плеч 30 мм.

Использование мнкромапипуляторов на операциях совмещения в проекционных установках методом сканирующего переноса изо15 бражения позволяет увеличить производительность этих установок, надежность и процент выхода годных изделий.

Формула изобретения

Микроманипулятор, содержащий основание, связанный с ним посредством упругих элементов предметный столик и кулачковые приводы, воздействующие на упругие элементы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности, каждый упругий элемент выполнен в виде имеющего жесткое и гибкое плечи лежащего в плоскости предметного столика двуплечего рычага, контактирующего жестким плечом с соответствующим кулачковым приводом, а гибкое плечо жестко соединено с предметным столиком, геометрические оси гибких плеч двух рычагов расположены под углом 90, ось третьего гибкого плеча перпендикулярна к прямой, проходящей через точку пересечения упомянутых плеч и являющейся биссектрисой

4п угла между ними, а каждый из рычагов средней частью соединен с основанием упругим шарниром, выполненным в виде двух плоскит расположенных под углом 90 пружин, жест ко связанных с рычагом.

45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1261120, кл. 12g 17/34

1965.

2. Патент США № 3870416, кл. 356 — 138 б0 1975.

590536

Составитель В. Быстрый

Техред А. Камышникова

Редактор О. Юркова

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3330/10 Изд. № 178 Тираж 1154 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5