扫描头及运用此扫描头的扫描臂的制作方法

扫描头及运用此扫描头的扫描臂的制作方法
【专利摘要】一种组装于一种离子布植机的扫描臂和其扫描头，其中扫描头包括一外壳、一轴组件、一静电夹具、一第一驱动机构以及一第二驱动机构。外壳具有一恒定中心线。轴组件穿过外壳的一第一侧，并且具有一扭转轴、相对于外壳呈固定的一第一枢转点以及位于外壳之外的一第一端。静电夹具固接于第一端上，并且适于固持一工件。第一驱动机构适于驱动轴组件、静电夹具和工件相对于恒定中心线倾斜。第二驱动机构适于驱动轴组件、静电夹具和工件绕着扭转轴旋转。
【专利说明】扫描头及运用此扫描头的扫描臂

【技术领域】
[0001]本发明有关于一种应用于离子布植机(1n implanter)的扫描臂(scan arm),且特别是有关于一种应用于此扫描臂的扫描头(scan head)。

【背景技术】
[0002]扫描臂是离子布植机的一个重要驱动装置(driving device)，主要是在离子布植工艺(1n implantat1n process)中，用来带动固持于扫描臂的静电夹具(electrostaticchuck, ESC)上的晶圆(wafer)等工件(workpiece)移动，以使离子布植机所提供的诸如离子束(1n beam)等带电粒子束(charged particle beam)能够扫描工件。传统的扫描臂通常是由固定在离子布植机的一腔室(chamber)内的一水平臂(horizontal arm)、一摆动臂(swing arm)、用以驱动摆动臂绕着水平臂摆动的一摆动驱动器(swing driver)、具有静电夹具的一扫描头以及用以驱动静电夹具和工件绕着静电夹具的一扭转轴(twist axis)旋转的一扭转驱动器(twist driver)所组成。因此，工件不仅能够在摆动驱动器摆动摆动臂时相对于带电粒子束水平地移动，也能够在扭转驱动器旋转静电夹具时相对于带电粒子束垂直地移动，因而使得带电粒子束能够完整地扫描整个或部分的工件。
[0003]值得注意的是，在某些特定的情况下，带电粒子束必须要沿着不平行于工件中心线的方向朝向工件传递。在此情况下，工件的方位(orientat1n),亦即工件所面对的方向，将会在摆动臂相对于带电粒子束摆动工件时持续地改变。更详细而言，当带电粒子束的传递路径(transmiss1n path)和工件的中心线之间所形成的水平角度(horizontal angle)为10度并且垂直角度(vertical angle)为O度时，在摆动臂将工件从最高位置摆动到较低位置的过程中，在不调整工件方位的情况下，水平夹角将会持续地减少，而垂直夹角则将会持续地增加，因而使得带电粒子束投射于工件上的投影轮廓(project1n contour)会持续地改变。因此，以上述状态进行离子布植程序时，将会因为布植到工件中的离子(1n)等掺杂物(impurity)会持续地改变而执行了预期外的非均勻离子布植程序(undesirednon-uniform implantat1n process)。也因此，亟需提供一种新颖的扫描臂结构和其控制方法。


【发明内容】

[0004]为了解决上述问题，本发明提供了适于在离子布植的过程中实质上维持住相对于带电粒子束的工件方位的一种扫描头。
[0005]为了解决上述问题，本发明还提供了适于在离子布植的过程中实质上维持住相对于带电粒子束的工件方位的一种扫描臂。
[0006]本发明提供一种扫描头，其组装于用于一离子布植机的一扫描臂，其中扫描头包括一外壳(case)、一轴组件(shaft assembly)、一静电夹具、一第一驱动机构(drivingmechanism)以及一第二驱动机构。外壳具有一恒定中心线(normal center line),而轴组件穿过外壳的一第一侧，并且具有一扭转轴、相对于外壳呈固定的一第一枢转点(pivotpoint)、位于外壳之外的一第一端以及位于外壳之内的一第二端。再者，静电夹具固接于第一端上，并且可固持一工件。另外，第一驱动机构可驱动轴组件、静电夹具和工件相对于恒定中心线倾斜，而第二驱动机构则可驱动轴组件、静电夹具和工件绕着扭转轴旋转。
[0007]在本发明的一个实施例中，上述的第一驱动机构包括一中继连杆组(relay leverset)以及一马达(motor)。中继连杆组具有一第三端以及一第四端，其中第三端连结于轴组件远离于第一枢转点的一位置，并且第四端相对于第三端，而马达则连结于第四端，并且可驱动中继连杆组沿着平行于扫描臂的一倾斜轴(tilt axis)的一方向移动。
[0008]在本发明的一个实施例中，上述的第一驱动机构包括一框架组(frame set)、一对导程螺杆(lead screw)、一对马达、一对第一齿条(gear rack)、一中心齿轮(centergear)、一第二齿条以及一中继连杆组(relay lever set)。框架组相对于外壳呈固定,而这些导程螺杆则穿过框架组，并且各导程螺杆的一轴线(axis)平行于一第一方向。再者，这些马达相对于框架组呈固定，并且可分别驱动这些导程螺杆绕着第一方向旋转，而第一齿条则分别具有哨合于(engagedwith)这些导程螺杆其中之一的一螺孔(threaded hole)以及沿着第一方向排列的数个第一齿牙(tooth)。另外，中心齿轮啮合于这些第一齿条的这些第一齿牙之间。此外，第二齿条具有一偏转孔(shifting hole)以及数个第二齿牙，其中这些第二齿牙啮合于中心齿轮，并且沿着不平行于第一方向的一第二方向排列。除此之外，中继连杆组具有相对于外壳呈固定的一第二枢转点、套设于第二端外围的一第三端以及插入偏转孔中的一第四端。在一个较佳实施例中，第二齿条还可具有平行于第二方向的一第一导引部(guide port1n),并且框架组可包括一固定框架(fixed frame)以及一滑动框架(slide frame)。固定框架可固定于外壳中，并且可具有平行于第一方向的两个第二导引部，其中这些导程螺杆可穿过固定框架，并且这些马达可固接于固定框架上。再者，滑动框架可包括两个第三导引部、一齿轮容置槽(gear receiver)、两个哨合窗(window)、一盖体(cover)、一齿轮转轴(gear shaft)以及一第四导引部。在此实施例中,滑动框架可经由这些第二导引部和这些第三导引部的配合而滑顺地组装于固定框架，并且各个第一齿条可滑顺地组装于这些第二导引部的其中之一和这些第三导引部的其中之一之间。再者，中心齿轮可容置于齿轮容置槽中，而这些啮合窗则可分别形成于这些第三导引部的其中之一和齿轮容置槽之间。另外，盖体可覆盖齿轮容置槽，而齿轮转轴则可穿过中心齿轮，并且可固持于齿轮容置槽和盖体之间。此外，第二齿条则可经由第一导引部和第四导引部的结合而滑顺地组装于滑动框架。而且，在一特定的较佳实施例中，第一方向可和第二方向呈正交。除此之外，在另一较佳实施例中，中继连杆组可包括一第一枢转轴(pivot shaft)、一第一中继连杆(relay lever)以及一第二中继连杆,其中第一枢转轴可相对于外壳呈固定，以提供第二枢转点，而第一中继连杆则可具有第四端、枢接于第一枢转轴的一第五端以及一第六端，并且第二中继连杆可具有第三端以及枢接于第六端的一第七端。
[0009]在本发明的一实施例中，上述的第二驱动机构包括一平衡环组件(gimbalassembly)、一马达以及一小齿轮(pin1n gear)。其中，平衡环组件套设于轴组件外围，以提供上述的第一枢转点，而马达则具有平行于上述的恒定中心线的一转轴(shaft)。再者，小齿轮则套住转轴，并且啮合于平衡环组件。在一特定的较佳实施例中，平衡环组件可位于静电夹具和第一驱动机构之间。而且，在一较佳实施例中，平衡环组件可包括一内套环(inner ring)、一中间套环(middle ring)以及一外套环(outer ring),其中内套环可套设于轴组件外围，并且中间套环可经由一对第一枢转轴枢接于内套环外围，而外套环则可经由一轴承(bearing)套设于外壳内，再经由和这些第一枢转轴呈正交的一对第二枢转轴枢接于中间套环外围，并且可具有形成于外套环的一外表面(outer surface)外围并啮合于小齿轮的数个齿牙。
[0010]本发明还提供一种用于一离子布植机的扫描臂，其中扫描臂包括一扫描头、一第一驱动机构、一第二驱动机构、一摆动臂、一水平臂、一第三驱动机构以及一第四驱动机构。扫描头具有一恒定中心线以及可相对于恒定中心线调整的一扭转轴，并且可固持一工件。再者，第一驱动机构可驱动工件相对于恒定中心线倾斜，而第二驱动机构则可驱动工件绕着扭转轴旋转。另外，摆动臂具有一倾斜轴、一第一端以及相对于第一端的一第二端，并且扫描头配置于第一端，而水平臂则具有一水平轴，并且配置于第二端。除此之外，第三驱动机构可驱动摆动臂绕着倾斜轴旋转，而第四驱动机构则可驱动摆动臂绕着水平轴摆动，其中第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构至少其中之一会在第四驱动机构驱动摆动臂和扫描头摆动的过程中启动(activated),以便实质上维持工件的一个方位。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的扫描头具有一轴组件，其具有上述的扭转轴以及固定于扫描头中的一第一枢转点，而第一驱动机构则配置于摆动臂和扫描头之间，并且包括至少一个马达以及一中继连杆组。马达具有平行于倾斜轴的一转轴，而中继连杆组则具有一第二枢转点、一第三端以及一第四端，其中第二枢转点固定于扫描头中，第三端连结于转轴，并且第四端连结于轴组件远离于第一枢转点的一位置。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的扫描头具有一轴组件，其具有上述的扭转轴以及固定于扫描头中的一枢转点，而第二驱动机构则配置于扫描头中，并且包括一平衡环组件、至少一个马达以及一小齿轮。平衡环组件套设于轴组件外围，以提供枢转点，并且马达具有平行于恒定中心线的一转轴，而小齿轮则套住转轴，并且啮合于平衡环组件。在一较佳实施例中，平衡环组件可包括一内套环、一中间套环以及一外套环，其中内套环可套设于轴组件外围，并且中间套环可经由一对第一枢转轴枢接于内套环外围，而外套环则可经由一轴承套设于扫描头的一外壳内，再经由和这些第一枢转轴呈正交的一对第二枢转轴枢接于中间套环外围，并且可具有形成于外套环的一外表面外围并啮合于小齿轮的数个齿牙。
[0013]在本发明的一个实施例中，上述的倾斜轴对准工件的一中心。
[0014]在本发明的一个实施例中，上述的第三驱动机构配置于摆动臂和水平臂之间，并且包括至少一个马达、一小齿轮以及一环形齿轮(ring gear)ο马达具有平行于倾斜轴的一转轴，并且小齿轮套住转轴，而环形齿轮则套住摆动臂，并且啮合于小齿轮。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的第四驱动机构配置于水平臂中，并且第四驱动机构的一转轴的一轴线重合于(coincident with)水平轴。
[0016]基于上述，本发明所揭露出的扫描头和扫描臂可在一段离子布植的过程中实质上维持住相对于带电粒子束的工件方位。
[0017]为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0018]【符号说明】
[0019]1:扫描臂
[0020]10:扫描头
[0021]11:恒定中心线
[0022]12:扭转轴
[0023]13、23:枢转点
[0024]20、30、60、70:驱动机构
[0025]21、32、61、220:马达
[0026]22、260:中继连杆组
[0027]31:平衡环组件
[0028]33.62:小齿轮
[0029]40:摆动臂
[0030]41:倾斜轴
[0031]50:水平臂
[0032]51:水平轴
[0033]63:环形齿轮
[0034]100:外壳
[0035]110:轴组件
[0036]120:静电夹具
[0037]200:框架组
[0038]201:固定框架
[0039]2011:固接部
[0040]2012、2021、2026、253:导引部
[0041]202:滑动框架
[0042]2022:齿轮容置槽
[0043]2023:啮合窗
[0044]2024:盖体
[0045]2025:齿轮转轴
[0046]210:导程螺杆
[0047]230,250:齿条
[0048]231:螺孔
[0049]232、252、319:齿牙
[0050]240:中心齿轮
[0051]251:偏转孔
[0052]261、316、318:枢转轴
[0053]262、263:中继连杆
[0054]264:套环
[0055]310:内套环
[0056]312:中间套环
[0057]314:外套环
[0058]2:工件
[0059]Ds:扫描方向
[0060]O、O’、O”:方位
[0061]P:投影
[0062]Pc:核心部分
[0063]Pp:周围部分

【专利附图】

【附图说明】
[0064]图1绘示出本发明一个实施例的一种扫描臂的一前视图，其中扫描臂将一工件承载于一第一位置，并且扫描臂的一扫描头的一扭转轴相对于扫描头的一恒定中心线朝向逆时针方向倾斜。
[0065]图2绘示出图1中所绘示实施例的扫描臂将工件承载于一第二位置的一仰视图，其中扫描臂的一摆动臂绕着它的一倾斜轴旋转90度，以使恒定中心线平行于扫描臂的一水平臂的一水平轴。
[0066]图3绘示出图2中所绘示实施例的扫描臂将工件承载于一第三位置的另一前视图，其中扭转轴重合于恒定中心线，并且平行于水平轴。
[0067]图4绘示出本发明一个实施例的一种平衡环组件的一结构示意图。
[0068]图5绘示出本发明一个实施例的一种扫描头的一剖视图，其中平衡环组件并未绘示于图中。
[0069]图6绘不出如图5中所绘不出的扫描头的一立体图，其中外壳和静电夹具并未绘示于图中。
[0070]图7绘示出本发明一个实施例的一种第一驱动机构的一立体分解图。
[0071]图8绘示出如图7中所绘示出的第一驱动机构的一较低视角的一组装后立体图，其中滑动框架并未绘示于图中。
[0072]图9绘示出如图7中所绘示出的第一驱动机构的一较高视角的另一组装后立体图，其中盖体和滑动框架并未绘示于图中。
[0073]图10绘示出如图3中所绘示出的一道带电粒子束在工件被摆动的过程中投射于工件上不同位置的多个投影轮廓。
[0074]图11绘示出如图2中所绘示出的一道带电粒子束在工件被摆动的过程中投射于工件上不同位置的多个投影轮廓，其中工件的方位并未被调整过。
[0075]图12绘示出如图2中所绘示出的一道带电粒子束在工件被摆动的过程中投射于工件上不同位置的多个投影轮廓，其中工件的方位根据预期而持续地被调整。

【具体实施方式】
[0076]图1绘示出本发明一个实施例的一种扫描臂的一前视图，其中扫描臂将一工件承载于一第一位置，并且扫描臂的一扫描头的一扭转轴相对于扫描头的一恒定中心线朝向逆时针方向倾斜。再者，图2绘示出图1中所绘示实施例的扫描臂将工件承载于一第二位置的一仰视图，其中扫描臂的一摆动臂绕着它的一倾斜轴旋转90度，以使恒定中心线平行于扫描臂的一水平臂的一水平轴。另外，图3绘示出图2中所绘示实施例的扫描臂将工件承载于一第三位置的另一前视图，其中扭转轴重合于恒定中心线，并且平行于水平轴。此外，图4绘示出本发明一个实施例的一种平衡环组件的一结构示意图。除此之外，图10绘示出如图3中所绘示出的一道带电粒子束在工件被摆动的过程中投射于工件上不同位置的多个投影轮廓。相对而言，图11和图12则分别绘示出如图2中所绘示出的一道带电粒子束在工件被摆动的过程中投射于工件上不同位置的多个投影轮廓，其中如图11中所示的工件的方位并未被调整过，而如图12中所示的工件的方位则根据预期而持续地被调整。而且，在此实施例中所描述的上侧(朝上)、下侧(朝下)、左侧(朝左)、右侧(朝右)皆以图1和图3所绘示出的方位为准。
[0077]请一并参考图1至图3所示，用于一离子布植机的一扫描臂I可带动一工件2(例如为一片晶圆)在离子布植工艺中相对于一道带电粒子束(例如为一道离子束，未绘示)移动，并且包括一扫描头10、一第一驱动机构20、一第二驱动机构30、一摆动臂40、一水平臂50、一第三驱动机构60以及一第四驱动机构70。在此实施例中，扫描头10可利用例如静电夹具120固持住工件2，并且具有一恒定中心线11以及可相对于恒定中心线11调整的一扭转轴12。再者，第一驱动机构20可如图1和图3之间的差异所示驱动工件2相对于恒定中心线11倾斜，而第二驱动机构30则可驱动工件2绕着扭转轴12旋转。另外，扫描头10配置于摆动臂40的一右端，而水平臂50则配置于摆动臂40的一左端，并且固定于离子布植机的一腔室(chamber)内。除此之外，第三驱动机构60可如图1和图3之间的差异所示驱动摆动臂40绕着一倾斜轴41旋转(可绕着一 X轴在一 Y-Z平面上旋转，例如对准于工件2的一中心)，而第四驱动机构70则可驱动摆动臂40绕着(永远平行于Z轴的)一水平轴51摆动。
[0078]在如图3中所绘示出的一情况下，一道带电粒子束在第四驱动机构70驱动摆动臂40绕着水平轴51摆动工件2的过程中将会永远呈正交地轰击工件2。在此情况下，如图10所示，带电粒子束投射于工件2上的一投影(project1n)P会永远和带电粒子束的一剖面轮廓(cross-sect1nal contour)—致,并且例如会,但是并不限定于包括一核心部分(core port1n)Pc以及一周围部分(periphery port1n)Pp,其中核心部分Pc具有一椭圆状轮廓(ellipse contour),并且会具有较高的离子密度(1n density),而周围部分Pp则会具有一圆形轮廓(circular contour),并且会具有较低的离子密度。另外,投影P会沿着一扫描方向(scan direct1n)Ds扫描工件2,并且投影P的一方位O (例如核心部分Pc的一长轴(major axis))会随着摆动而持续地在方位O’和方位O”之间相对于工件2旋转。值得注意的是，由于投影P的轮廓(contour)会永远维持不变，因此方位O的旋转所导致的影响极小，甚至可被忽略。
[0079]相对而言，在如图2中所绘示出的一个情况下，工件2的方位和带电粒子束投射于工件2上的投影轮廓在第四驱动机构70驱动摆动臂40绕着水平轴51摆动工件2的过程中都将会持续地改变。因此，在此情况下，当方位和投影轮廓二者的改变所导致的影响大到无法被忽略时，便很可能会得到一种明显非均勻的离子布植结果(significant non-uniformimplantat1n result)。然而,非均勻的离子布植结果可能会是预期外的。因此，只要启动第一驱动机构20、第二驱动机构30和第三驱动机构60至少其中之一来调整工件2相对于恒定中心线11的方位，便能够抵销掉这一种预期外的非均匀的离子布植结果。
[0080]更详细而言，请参考图2和图11所示，投影P会随着工件2的倾斜而改变，并且核心部分Pc和周围部分Pp 二者在对应于方位O (例如周围部分Pp的一短轴(miner axis))的轮廓则例如会，但是并不限定于分别改变成一圆形轮廓和一椭圆状轮廓。在此情况下，当第四驱动机构70驱动如图2中所示的工件2在不调整工件2方位的情况下绕着水平轴51朝上或朝下摆动时，不但方位O会持续地在方位O’和方位O”之间旋转，投影P的轮廓也会持续地改变，举例来说，周围部分Pp对应于方位O’和方位O” 二者的短轴可能会比对应于方位O的短轴更短。换句话说，在Χ-Υ、Υ_Ζ和X-Z平面上形成于扭转轴12和带电粒子束之间的所有夹角(included angle)都将会持续地改变。但是只要持续地启动第一驱动机构20以使工件2相对于恒定中心线11倾斜、持续地启动第二驱动机构30以使工件2绕着扭转轴12旋转及/或持续地启动第三驱动机构60以使摆动臂40绕着倾斜轴41旋转,便能够实质上抵销掉上述改变。如此一来，请参考图12所示，便能够永远维持住投影P的轮廓和方位O 二者，以使离子布植的结果变得能够受到控制。
[0081]在此实施例中，扫描头10具有一轴组件110，并且轴组件110具有扭转轴12和固定于扫描头10中的一枢转点13，而第一驱动机构20则配置于摆动臂40和扫描头10之间，并且包括至少一个马达21以及一中继连杆组22，其中枢转点13将会在之后和第二驱动机构30的细节一并说明。在此，马达21的转轴会平行于倾斜轴41。而且，中继连赶组22会具有固定于扫描头10中的一枢转点23，并且其左端连结于马达21的转轴，而其右端则连结于轴组件110远离于枢转点13的一位置。在此，中继连杆组22的右端例如会，但是并不限定于连结于枢转点13和轴组件110的一下端之间。据此，只要马达21驱动了中继连杆组22朝向逆时针方向/朝向顺时针方向绕着枢转点23旋转，则轴组件110便会因为其下端被中继连杆组22朝右推动/朝左拉动而绕着枢转点13朝向逆时针方向/朝向顺时针方向旋转，以便一并调整对应于恒定中心线11的扭转轴12和工件2的方位。然而，在其他未绘示的实施例中，马达的转轴也可以一并相对于恒定中心线和倾斜轴呈正交排列，因此轴组件也能够因为其下端被中继连杆组向前推动/向后拉动而绕着枢转点在其他方向旋转。
[0082]另外，第二驱动机构30配置于扫描头10中，并且包括一平衡环组件31、至少一个马达32 (图3中示意地绘示出两个马达)以及一小齿轮33。在此，平衡环组件31套设于轴组件110外围，以提供枢转点13，并且马达32的一转轴平行于恒定中心线11，而小齿轮33则套住马达32的转轴，并且啮合于平衡环组件31。如图4中所绘示出的，在一较佳实施例中，平衡环组件31可包括一内套环310、一中间套环312以及一外套环314，其中中间套环312可经由一对枢转轴316枢接于内套环310外围，而外套环314则可经由和枢转轴316呈正交的一对枢转轴318枢接于中间套环312外围。再者，内套环312可套设于轴组件110外围(如图1中所绘示)，例如在第一驱动机构20和静电夹具120之间，并且一轴承套设于外壳内，并且外套环314可经由一轴承(未绘示)套设于扫描头10的一外壳100内。而且，外套环314还可具有形成于它的一外表面外围，用以啮合于小齿轮33(如图1中所绘示)的数个齿牙319 (如图6中所绘示)。据此，不但可以让轴组件110绕着枢转点13相对于外壳100倾斜(亦即相对于恒定中心线11调整扭转轴12)，也能够经由齿牙319和小齿轮33的啮合而让马达32驱动平衡环组件31绕着扭转轴12旋转。
[0083]除此之外，第三驱动机构60配置于摆动臂40和水平臂50之间，并且包括至少一个马达61、一小齿轮62以及一环形齿轮63。马达61的一转轴平行于倾斜轴41，小齿轮62套住马达61的转轴，而环形齿轮63则套住摆动臂40，并且啮合于小齿轮62。据此，马达61便可以经由小齿轮62和环形齿轮63的啮合而驱动摆动臂40绕着倾斜轴41旋转。
[0084]此外，第四驱动机构70例如是，但是并不限定于配置于水平臂50内的一马达，并且它的一转轴直接套入水平臂50中。据此，第四驱动机构70便会因为它的转轴的一轴线重合于水平轴51而能够直接驱动水平臂50绕着水平轴51摆动。
[0085]除了以上所述的实施例之外，以下的说明将根据本发明的一实施例进一步揭露更多有关于扫描头10、第一驱动机构20和第二驱动机构30及其相对关系的细节。
[0086]图5绘示出本发明一个实施例的一种扫描头的一剖视图，其中平衡环组件并未绘示于图中。而且，图6绘示出如图5中所绘示出的扫描头的一立体图，其中外壳和静电夹具并未绘示于图中。再者，图7绘示出本发明一个实施例的一种第一驱动机构的一立体分解图。另外，图8绘示出如图7中所绘示出的第一驱动机构的一较低视角的一组装后立体图，其中滑动框架并未绘示于图中。此外，图9绘示出如图7中所绘示出的第一驱动机构的一较高视角的另一组装后立体图，其中盖体和滑动框架并未绘示于图中。除此之外，在此实施例中所描述的上侧(朝上)、下侧(朝下)、左侧(朝左)、右侧(朝右)皆以图5所绘示出的方位为准。
[0087]请先一并参考图1、图5和图6所示，此实施例的扫描头10可包括上述的外壳100、上述的轴组件110、上述的静电夹具120、上述的第一驱动机构20以及上述的第二驱动机构30。外壳100具有上述的恒定中心线11。而且，轴组件110穿过外壳100的一上侧，并且具有上述的扭转轴12、相对于外壳100呈固定的上述枢转点13、位于外壳100之外的一上端以及位于外壳100之内的一下端。另外，静电夹具120固接于轴组件110的上端上，并且可固持住工件2。此外，第一驱动机构20可驱动轴组件110、静电夹具120和工件2全部一起相对于恒定中心线11倾斜，并且第二驱动机构30可驱动轴组件110、静电夹具120和工件2全部一起绕着扭转轴12旋转。在以下所述的此实施例中，第二驱动机构30的所有细节大致上和图1至图4所绘示出的前一实施例中所说明的全部相同，故于此不再赘述。
[0088]更详细而言，在如图1中所示的前一实施例中，第一驱动机构20仅简单地由马达21和用以沿着一单一方向倾斜轴组件110的中继连杆组22所组成。然而，本发明的范围并不应受限于前一实施例。请一并参考图5、图6和图7所示，于此实施例中，第一驱动机构20亦可在多个方向上倾斜轴组件110，并且例如是，但是并不限定于由一框架组200、一对导程螺杆210、一对马达220、一对齿条230、一中心齿轮240、一齿条250以及一中继连杆组260所组成。
[0089]在此情况下，框架组200会相对于外壳100呈固定，并且是由一固定框架201和一滑动框架202所组成。其中，固定框架201可经由一对固接部2011固定于外壳100中，并且具有平行于倾斜轴41 (如图1中所绘示)的两导引部2012。而且，导程螺杆210穿过固定框架201的一侧，并且其轴线也平行于倾斜轴41。再者，马达220固接于固定框架201的一侧上，并且可驱动导程螺杆210旋转。相对而言，滑动框架202则具有两个导引部2021、一齿轮容置槽2022、两个啮合窗2023、一盖体2024、一齿轮转轴2025以及一导引部2026。其中，导引部2021可容置导引部2012和齿条230、而齿轮容置槽2022则可容置中心齿轮240，并且啮合窗2023分别形成于其中的一导引部2021和齿轮容置槽2022之间。
[0090]另外，盖体2024可覆盖齿轮容置槽2022，而齿轮转轴2025则可穿过中心齿轮240。除此之外，各个齿条230具有啮合于其中一导程螺杆210的一螺孔231以及沿着倾斜轴41排列的数个齿牙232，而齿条250则具有一偏转孔251、数个齿牙252以及一导引部253。其中，齿牙252沿着不平行于倾斜轴41的一方向排列(在此较佳实施例中示意地绘示成一并呈正交于恒定中心线11和倾斜轴41)，并且可啮合于中心齿轮240，而导引部253则在外型上对应于导引部2026。
[0091]此外，中继连杆组260例如是，但是并不限定于由一枢转轴261、一中继连杆262以及一中继连杆263所组成。其中，枢转轴261的一中间段(middle port1n)会相对于外壳100呈固定，以提供枢转点23。另外，中继连杆262的一上端会枢接于枢转轴261的两端，而中继连杆262的一下端则插入偏转孔251中。此外，中继连杆263的一左端会枢接于中继连杆262的一中间段，而中继连杆263的一右端则会枢接于套设于轴组件110的下端外围的一套环264。因此，只要偏移中继连杆262的下端，中继连杆组260便会经由套环264倾斜轴组件110。
[0092]在此较佳实施例中，框架组200、齿条230、中心齿轮240和齿条250可例如是，但是并不限定于经由以下所揭露出的步骤组装而成。首先，经由螺孔231和导程螺杆210的啮合而将齿条230组装于导程螺杆210上，而且让两个齿条230的齿牙232面对面排列。接着，经由导引部2012和导引部2021的配合而将滑动框架202滑顺地组装于固定框架201，以使各个齿条230能够沿着形成于其中一个导引部2012和对应的其中一个导引部2021之间的一导引通道(guiding tunnel)而滑顺地移动。因此，只要马达220驱动导程螺杆210旋转，则齿条230便会单独地相对于固定框架201向后及/或向前移动。
[0093]之后，再经由导引部253和导引部2026的配合将齿条250滑顺地组装于滑动框架202，然后再将中心齿轮240容置于齿轮容置槽2022中。其中，中心齿轮240的部分齿牙可被啮合窗2023和齿轮容置槽2022面向齿牙252的一侧暴露出来，以便如图8和图9中所示同步地啮合于两个齿条230的齿牙232和齿条250的齿牙252。最后，再将齿轮转轴2025穿过中心齿轮240,然后再将盖体2024覆盖于齿轮容置槽2022的上方，以完成组装程序。
[0094]基于以上所揭露出的详细结构，若马达220驱动导程螺杆210以相同的方向和速度旋转，则齿条230便会沿着倾斜轴41同步地向后或向前移动，因而可经由滑动框架202和中心齿轮240的配合而沿着倾斜轴41拉动或推动齿条250。因此，偏转孔251将会经由中继连杆组260沿着倾斜轴41偏移轴组件110的下端。相对而言，若马达220驱动导程螺杆210以不同的方向和相同的速度旋转，则齿条230便会沿着倾斜轴41以相反的方向和相同的速度相对于固定框架201移动，以使齿条250会因为中心齿轮240在不偏移的情况下旋转而沿着一并呈正交于恒定中心线11和倾斜轴41的方向偏移。因此，偏转孔251将会经由中继连杆组260而沿着一并呈正交于恒定中心线11和倾斜轴41的方向偏移轴组件110的下端。因此，显而易见地，只要单独地控制马达220的旋转方向和速度，便能够让轴组件110绕着枢转点13朝向任何方向倾斜。
[0095]综合上述，基于以上说明，第一驱动机构可相对于恒定中心线倾斜工件，而第二驱动机构则可绕着扭转轴旋转工件，并且第三驱动机构可沿着倾斜轴倾斜工件。因此，便能够经由持续地启动第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构至少其中之一而在第四驱动机构驱动工件相对于带电粒子束摆动的过程中根据需求实质上维持住工件相对于带电粒子束的方位。据此，即便是在带电粒子束并未呈正交地轰击工件的情况下，离子布植的结果也会因为维持了带电粒子束投射于工件上的投影轮廓而变得能够受到控制。
[0096]虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所限定的为准。
【权利要求】
1.一种扫描头，组装于用于一离子布植机的一扫描臂，其特征在于，包括: 一外壳，具有一;〖亘定中心线； 一轴组件，穿过该外壳的一第一侧，并且具有一扭转轴、相对于该外壳呈固定的一第一枢转点、位于该外壳之外的一第一端以及位于该外壳之内的一第二端； 一静电夹具，固接于该第一端上，并且适于固持一工件； 一第一驱动机构，适于驱动该轴组件、该静电夹具和该工件相对于该恒定中心线倾斜；以及 一第二驱动机构，适于驱动该轴组件、该静电夹具和该工件绕着该扭转轴旋转。
2.如权利要求1所述的扫描头，其特征在于，该第一驱动机构包括: 一中继连杆组，具有一第三端以及一第四端，其中该第三端连结于该轴组件远离于该第一枢转点的一位置，并且该第四端相对于该第三端；以及 一马达，连结于该第四端，并且适于驱动该中继连杆组沿着平行于该扫描臂的一倾斜轴的一方向移动。
3.如权利要求1所述的扫描头，其特征在于，该第一驱动机构包括: 一框架组，相对于该外壳呈固定； 一对导程螺杆，穿过该框架组，并且各该导程螺杆的一轴线平行于一第一方向； 一对马达，相对于该框架组呈固定，并且适于分别驱动该些导程螺杆绕着该第一方向旋转； 一对第一齿条，分别具有啮合于该些导程螺杆其中之一的一螺孔以及沿着该第一方向排列的数个第一齿牙； 一中心齿轮，啮合于该些第一齿条的该些第一齿牙之间； 一第二齿条，具有一偏转孔以及数个第二齿牙，其中该些第二齿牙啮合于该中心齿轮，并且沿着不平行于该第一方向的一第二方向排列；以及 一中继连杆组，具有相对于该外壳呈固定的一第二枢转点、套设于该第二端外围的一第三端以及插入该偏转孔中的一第四端。
4.如权利要求3所述的扫描头，其特征在于，该第二齿条还具有平行于该第二方向的一第一导引部，并且该框架组包括: 一固定框架，固定于该外壳中，并且具有平行于该第一方向的两个第二导引部，其中该些导程螺杆穿过该固定框架，并且该些马达固接于该固定框架上；以及一滑动框架，包括: 两个第三导引部，其中该滑动框架经由该些第二导引部和该些第三导引部的配合而滑顺地组装于该固定框架，并且各该第一齿条滑顺地组装于该些第二导引部的其中之一和该些第三导引部的其中之一之间； 一齿轮容置槽，其中该中心齿轮容置于该齿轮容置槽中； 两个啮合窗，分别形成于该些第三导引部的其中之一和该齿轮容置槽之间； 一盖体，覆盖该齿轮容置槽； 一齿轮转轴，穿过该中心齿轮，并且固持于该齿轮容置槽和该盖体之间；以及一第四导引部，其中该第二齿条经由该第一导引部和该第四导引部的结合而滑顺地组装于该滑动框架。
5.如权利要求3所述的扫描头,其特征在于,该第一方向和该第二方向呈正交。
6.如权利要求3所述的扫描头，其特征在于，该中继连杆组包括: 一第一枢转轴，相对于该外壳呈固定，以提供该第二枢转点； 一第一中继连杆，具有该第四端、枢接于该第一枢转轴的一第五端以及一第六端；以及 一第二中继连杆，具有该第三端以及枢接于该第六端的一第七端。
7.如权利要求1所述的扫描头，其特征在于，该第二驱动机构包括: 一平衡环组件，套设于该轴组件外围，以提供该第一枢转点； 一马达，具有平行于该恒定中心线的一转轴；以及 一小齿轮，套住该转轴，并且啮合于该平衡环组件。
8.如权利要求7所述的扫描头，其特征在于，该平衡环组件位于该静电夹具和该第一驱动机构之间。
9.如权利要求7所述的扫描头，其特征在于，该平衡环组件包括: 一内套环，套设于该轴组件外围； 一中间套环，经由一对第一枢转轴枢接于该内套环外围；以及一外套环，经由一轴承套设于该外壳内，经由和该些第一枢转轴呈正交的一对第二枢转轴枢接于该中间套环外围，并且具有形成于该外套环的一外表面外围并啮合于该小齿轮的数个齿牙。
10.一种扫描臂，用于一离子布植机，并且包括: 一扫描头，具有一;!'亘定中心线以及可相对于该恒定中心线调整的一扭转轴，并且适于固持一工件； 一第一驱动机构，适于驱动该工件相对于该恒定中心线倾斜； 一第二驱动机构，适于驱动该工件绕着该扭转轴旋转； 一摆动臂，具有一倾斜轴、一第一端以及相对于该第一端的一第二端，并且该扫描头配置于该第一端； 一水平臂，具有一水平轴，并且配置于该第二端； 一第三驱动机构，适于驱动该摆动臂绕着该倾斜轴旋转；以及一第四驱动机构，适于驱动该摆动臂绕着该水平轴摆动，其中该第一驱动机构、该第二驱动机构和该第三驱动机构至少其中之一会在该第四驱动机构驱动该摆动臂和该扫描头摆动的过程中启动，以便实质上维持该工件的一方位。
11.如权利要求10所述的扫描臂，其特征在于，该扫描头具有一轴组件，该轴组件具有该扭转轴以及固定于该扫描头中的一第一枢转点，而该第一驱动机构配置于该摆动臂和该扫描头之间，并且包括: 至少一马达，具有平行于该倾斜轴的一转轴；以及 一中继连杆组，具有一第二枢转点、一第三端以及一第四端，其中该第二枢转点固定于该扫描头中，该第三端连结于该转轴，并且该第四端连结于该轴组件远离于该第一枢转点的一位置。
12.如权利要求10所述的扫描臂，其特征在于，该扫描头具有一轴组件，该轴组件具有该扭转轴以及固定于该扫描头中的一枢转点，而该第二驱动机构配置于该扫描头中，并且包括: 一平衡环组件，套设于该轴组件外围，以提供该枢转点； 至少一马达，具有平行于该恒定中心线的一转轴；以及 一小齿轮，套住该转轴，并且啮合于该平衡环组件。
13.如权利要求12所述的扫描臂，其特征在于，该平衡环组件包括: 一内套环，套设于该轴组件外围； 一中间套环，经由一对第一枢转轴枢接于该内套环外围；以及一外套环，经由一轴承套设于该扫描头的一外壳内，经由和该些第一枢转轴呈正交的一对第二枢转轴枢接于该中间套环外围，并且具有形成于该外套环的一外表面外围并啮合于该小齿轮的数个齿牙。
14.如权利要求10所述的扫描臂，其特征在于，该倾斜轴对准该工件的一中心。
15.如权利要求10所述的扫描臂，其特征在于，该第三驱动机构配置于该摆动臂和该水平臂之间，并且包括: 至少一马达，具有平行于该倾斜轴的一转轴； 一小齿轮，套住该转轴；以及 一环形齿轮，套住该摆动臂，并且啮合于该小齿轮。
16.如权利要求10所述的扫描臂，其特征在于，该第四驱动机构配置于该水平臂中，并且该第四驱动机构的一转轴的一轴线重合于该水平轴。
【文档编号】H01J37/317GK104241068SQ201410145447
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】理查德·F·麦克雷 申请人:汉辰科技股份有限公司