压电陶瓷叠堆同步粘接工装

摘要

本发明公开了一种压电陶瓷叠堆同步粘接工装。其包括框架、底座、标准块以及运动组件，其中框架设有沿竖直方向的导轨，运动组件与导轨配合并沿导轨上下运动，标准块设置于底座上并与运动组件的底部配合从而在运动组件向下运动时对运动组件进行竖直方向的限位，结构件安装于运动组件的底部，压电陶瓷叠堆布置于底座上并与结构件对准，驱动运动组件向下运动至运动组件的底部与标准块接触时，结构件压紧在压电陶瓷叠堆上，从而将压电陶瓷叠堆与结构件粘结在一起。本发明可以解决压电陶瓷叠堆的粘接的厚度控制的问题和/或不同压电陶瓷叠堆与诸如氧化铝陶瓷板的结构件粘接在一起后的组件的高度差大的问题。

权利要求

1.一种压电陶瓷叠堆同步粘接工装，用于将结构件粘结到压电陶瓷叠堆，其特征在于，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装包括框架、底座、标准块以及运动组件，其中所述框架设有沿竖直方向的导轨，所述运动组件与所述导轨配合并沿所述导轨上下运动，所述标准块设置于所述底座上并与所述运动组件的底部配合从而在所述运动组件向下运动时对所述运动组件进行竖直方向的限位，所述结构件安装于所述运动组件的底部，

所述底座上设有至少两块所述标准块，所述压电陶瓷叠堆布置于所述至少两块标准块之间，驱动所述运动组件向下运动至所述运动组件的底部与所述标准块接触时，所述结构件压紧在所述压电陶瓷叠堆上，从而将所述压电陶瓷叠堆与所述结构件粘结在一起。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述两块标准块固定到所述底座上以后，该两块标准块的高度差位于1微米以内。

3.根据权利要求2所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装还包括基板，在所述两块标准块之间布置四组压电陶瓷叠堆，所述四组压电陶瓷布置于所述基板上。

4.根据权利要求1所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述结构件是氧化铝陶瓷板，所述氧化铝陶瓷板的厚度在1mm以上。

5.根据权利要求1所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述结构件是氧化铝陶瓷板，所述氧化铝陶瓷板固定在所述运动组件的底部，且所述氧化铝陶瓷板的底表面或所述压电陶瓷叠堆的顶表面上涂覆粘合剂。

6.根据权利要求1所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述框架包括位于两侧的立柱和位于顶部的横梁，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装还包括驱动件，所述导轨是交叉滚子导轨，所述交叉滚子导轨沿所述立柱的竖直方向安装于所述立柱上，所述驱动件安装于所述横梁上，所述运动组件布置于两个交叉滚子导轨之间并在顶部与所述驱动件连接，通过所述驱动件驱动所述运动组件运动。

7.根据权利要求6所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述驱动件为设置于所述框架顶部横梁上的调节手轮，所述调节手轮具有两段螺纹并分别与所述框架顶部的横梁和所述运动组件构成差动螺旋机构。

8.根据权利要求1所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述驱动件为电机，通过所述电机驱动所述运动组件运动。

9.根据权利要求1所述的压电陶瓷叠堆同步粘接工装，其特征在于，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装包括高度计，所述高度计设置于所述框架的顶部横梁上。

说明书

压电陶瓷叠堆同步粘接工装

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路装备制造领域，具体涉及一种压电陶瓷叠堆同步粘接工装。

背景技术

[0002] 近年来，随着大规模集成电路器件集成度不断提高，对于超大规模集成电路的需求不断提高，制造超大规模集成电路的设备光刻机的需求相应提高，其中的关键零部件投
影物镜非常复杂，对其像差的要求很严格，其中若干镜片需要通过压电陶瓷电机来调节其
亚纳米量级的自由度来调节高阶像差，满足光刻需要。现阶段，压电陶瓷电机有多种形式，
超声电机、摩擦驱动型电机、惯性驱动型电机。

[0003] 压电陶瓷电机的核心是利用压电陶瓷叠堆的逆压电效应，对压电陶瓷叠堆施加电压，从而引起压电陶瓷叠堆的位移，通过不同的结构形式转换可以制成各种各样的压电陶
瓷电机。由于压电陶瓷叠堆的位移非常小，一般情况下在微米量级，所以对于压电陶瓷叠堆
的安装要求就非常高。压电陶瓷叠堆一般是通过粘接的方式与结构件安装固定的，因此粘
接的厚度控制以及不同压电陶瓷叠堆粘接后的高度差的控制就显得尤为重要。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种压电陶瓷叠堆同步粘接工装，以解决压电陶瓷叠堆的粘接的厚度控制的问题和/或不同压电陶瓷叠堆与诸如氧化铝陶瓷板的结构件粘接在一起后
的组件的高度差大的问题。

[0005] 为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种压电陶瓷叠堆同步粘接工装，用于将结构件粘结到压电陶瓷叠堆，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装包括框架、底
座、标准块以及运动组件，其中

[0006] 所述框架设有沿竖直方向的导轨，所述运动组件与所述导轨配合并沿所述导轨上下运动，

[0007] 所述标准块设置于所述底座上并与所述运动组件的底部配合从而在所述运动组件向下运动时对所述运动组件进行竖直方向的限位，

[0008] 所述结构件安装于所述运动组件的底部，

[0009] 所述压电陶瓷叠堆布置于所述底座上并与安装于所述运动组件底部的结构件对准，

[0010] 驱动所述运动组件向下运动至所述运动组件的底部与所述标准块接触时，所述结构件压紧在所述压电陶瓷叠堆上，从而将所述压电陶瓷叠堆与所述结构件粘结在一起。

[0011] 在一个实施例中，所述底座上设有至少两块所述标准块，所述压电陶瓷叠堆布置于所述至少两块标准块之间。

[0012] 在一个实施例中，所述两块标准块固定到所述底座上以后，该两块标准块的高度差位于1微米以内。

[0013] 在一个实施例中，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装还包括基板，在所述两块标准块之间布置四组压电陶瓷叠堆，所述四组压电陶瓷布置于所述基板上。

[0014] 在一个实施例中，所述压电陶瓷叠堆与所述标准块的高度差取决于被粘氧化铝陶瓷板的厚度，被粘氧化铝陶瓷板的厚度在1mm以上，如果太薄则被粘氧化铝陶瓷板的刚性不
好，容易变形，对于高度差的控制不利。进一步地，所述氧化铝陶瓷板的加工精度很高，其高
度方向的尺寸公差在1μm内，因而所述标准块高度方向的尺寸公差也需要控制在1μm以内。

[0015] 在一个实施例中，所述结构件是氧化铝陶瓷板，所述氧化铝陶瓷板的底表面或所压电陶瓷叠堆的顶表面上涂覆粘合剂。

[0016] 在一个实施例中，所述框架包括位于两侧的立柱和位于顶部的横梁，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装还包括驱动件，所述导轨是交叉滚子导轨，所述交叉滚子导轨沿所述
立柱的竖直方向安装于所述立柱上，所述驱动件安装于所述横梁上，所述运动组件布置于
两个交叉滚子导轨之间并在顶部与所述驱动件连接，通过所述驱动件驱动所述运动组件运
动。

[0017] 在一个实施例中，所述驱动件为设置于所述框架顶部横梁上的调节手轮，所述调节手轮具有两段螺纹并分别与所述框架顶部的横梁和所述运动组件构成差动螺旋机构。

[0018] 在一个实施例中，所述驱动件为电机，通过所述电机驱动所述运动组件运动。

[0019] 在一个实施例中，所述压电陶瓷叠堆同步粘接工装包括高度计，所述高度计设置于所述框架的顶部横梁上。

[0020] 在一个实施例中，所述框架要求有足够的刚性，以保证同步粘接后的精度在微米级。

[0021] 在一个实施例中，所述调节手轮上设有两端螺纹，且所述两段螺纹的导程之差设置成保证在旋转调节手轮一周时驱动件沿手轮轴向方向移动的距离足够小，较佳地，所述
距离取决于被粘氧化铝陶瓷板的厚度，被粘氧化铝陶瓷板的厚度在1mm以上，如果太薄则被
粘氧化铝陶瓷板的刚性不好，容易变形，对于高度差的控制不利。进一步地，所述氧化铝陶
瓷板的加工精度很高，其高度方向的尺寸公差在1μm内，因而所述标准块高度方向的尺寸公
差也需要控制在1μm以内。在一个实施例中，所述调节手轮上的两段螺纹的旋向相同.

[0022] 在一个实施例中，所述调节手轮旋转一周时，所述运动组件沿调节手轮轴向方向的移动距离为两段螺纹的导程差。

[0023] 本发明的压电陶瓷叠堆同步粘接工装运行平稳、进给分辨率小，可以解决压电陶瓷叠堆的粘接的厚度控制的问题和/或不同压电陶瓷叠堆与诸如氧化铝陶瓷板的结构件粘
接在一起后的组件的高度差大的问题。

附图说明

[0024] 图1是本发明一实施例的压电陶瓷叠堆同步粘接工装的立体图。

[0025] 图2是本发明另一示例实施例的压电陶瓷叠堆同步粘接工装的立体示意图。

[0026] 图3是本发明另一实施例的压电陶瓷叠堆同步粘接工装的立体图。

具体实施方式

[0027] 以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为
了说明本发明技术方案的实质精神。

[0028] 在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中
的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、
结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

[0029] 在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个
实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征
可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

[0030] 在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

[0031] 本发明要解决现有压电陶瓷叠堆粘接工装运行不平稳以及粘接高度差较大的问题。本发明提供的压电陶瓷叠堆同步粘接工装用于将诸如氧化铝陶瓷板的结构件结合(例
如通过粘结)到压电陶瓷叠堆上。该压电陶瓷叠堆同步粘接工装包括框架、底座、标准块以
及运动组件，其中框架设有沿竖直方向的导轨，运动组件与导轨配合并沿导轨上下运动，标
准块设置于底座上并与运动组件的底部配合从而在运动组件向下运动时对运动组件进行
竖直方向的限位，诸如氧化铝陶瓷板的结构件安装于运动组件的底部，压电陶瓷叠堆布置
于底座上并与安装于运动组件底部的诸如氧化铝陶瓷板的结构件对准，驱动运动组件向下
运动至运动组件的底部与标准块接触时，结构件压紧在压电陶瓷叠堆上，从而将压电陶瓷
叠堆与结构件粘结合在一起。

[0032] 本发明的框架要求有足够的刚性，以保证同步粘接后的精度在微米级。进一步地，导轨最优的选择是高精度的交叉滚子导轨，且导轨的安装部的设计要严格遵循交叉滚子导
轨的安装手册，并且要按照技术要求对交叉滚子导轨进行定期维护。

[0033] 此外，调节手轮上的两段螺纹的导程之差要尽可能地小，这样才能保证在旋转调节手轮一周时驱动件沿手轮轴向方向移动的距离足够小。此外，调节手轮上的两段螺纹的
旋向要相同，可以同为右旋，也可以同为左旋，这样可以保证在旋转调节手轮一周时驱动件
沿手轮轴向方向的移动距离为两段螺纹的导程差。此外，两个标准块的高度差要严格控制，
必要时需要进行配对打磨，保证两者的高度差在亚微米级别。

[0034] 下面参照图1描述本发明的一个示例实施例。

[0035] 图1是本发明一实施例的压电陶瓷叠堆同步粘接工装的立体图。如图1所示，压电陶瓷叠堆同步粘接工装包括调节手轮101、框架102、交叉滚子导轨103、运动组件104、氧化
铝陶瓷固定组件105、压电陶瓷叠堆组件106、标准块107、底座108。其中交叉滚子导轨103固
定导轨固定在框架102上，移动导轨固定在运动组件104上，氧化铝陶瓷固定组件105固定在
运动组件104上，压电陶瓷叠堆组件固定在框架102上，所述调节手轮101有两段螺纹分别与
框架102和运动组件104构成螺纹副形成差动螺旋机构。

[0036] 具体地，框架102包括位于两侧的立柱1021和位于顶部的横梁1022。两个交叉滚子导轨103分别安装于两侧的立柱1021上，在两个交叉棍子导轨103的中部布置运动组件104，
在运动组件104的顶部连接调节手轮101，其中，调节手轮101设有两端螺纹(图未示)，该两
段螺纹的导程之差要求尽可能地小，这样才能保证在调节手轮旋转一周时运动组件沿调节
手轮轴向方向移动的距离足够小。

[0037] 继续参照图1，底座108上设有两块标准块107，四组压电陶瓷叠堆106布置于两块标准块107之间。本领域的技术人员可以理解，压电陶瓷叠堆106可以根据需要多于四组，标
准块107也可以根据需要设置成多于两块。

[0038] 在本发明中，发明人经过多次反复试验后意外发现，两块标准块107固定到底座108上以后，当该两块标准块107的高度差位于1微米以内时，压电陶瓷叠堆的粘接高度控制
得最好。

[0039] 压电陶瓷叠堆同步粘接工装还包括基板110，基板110布置于两块标准块107之间，四组压电陶瓷叠堆布置于基板110上。

[0040] 安装好以后，压电陶瓷叠堆与标准块的高度差取决于被粘氧化铝陶瓷板的厚度，被粘氧化铝陶瓷板的厚度在1mm以上，如果太薄则被粘氧化铝陶瓷板的刚性不好，容易变
形，对于高度差的控制不利。进一步地，所述氧化铝陶瓷板的加工精度很高，其高度方向的
尺寸公差在1μm内，因而所述标准块高度方向的尺寸公差也需要控制在1μm以内，此时，整个
工装装置能够最好地实现本发明目的。

[0041] 具体操作时，通过以下步骤进行：

[0042] 第一步：将压电陶瓷叠堆组件106放置于底座108上，其中压电陶瓷叠堆组件106通过定位销钉和底座108定位，通过螺钉组合与底座108固定，四组压电陶瓷叠堆(不局限于四
组，压电陶瓷叠堆组件可根据需要粘接的压电陶瓷叠堆数目而变动)通过压电陶瓷叠堆组
件中的基板定位放置。

[0043] 第二步：将需要涂覆的胶水粘接到氧化铝陶瓷组件105或者压电陶瓷叠堆组件106上，计算好粘接后的高度及运动组件需要移动到的位置，将至少两个标准块107与底座108
固定，这里需要注意的是，要保证所述标准块在固定好之后的高度差在1μm以内，如果初次
安装之后无法满足1μm高度差这个条件，则需要进行二次打磨，确保高度差在1μm之内。

[0044] 第三步：将氧化铝陶瓷固定组件105放置于运动组件104上，所述氧化铝陶瓷固定组件105包括氧化铝陶瓷板及定位固定陶瓷板的组件，所述氧化铝陶瓷固定组件105通过定
位销钉和运动组件104定位，通过螺钉组合与运动组件104固定。

[0045] 第四步：转动调节手轮101，所述手轮将扭矩变为直线的输出力，所述每旋转一周，则运动组件向下移动手轮上的两段导程之差的距离，该距离可以做到0.25mm，远小于现在
普通螺纹的螺距；在运动组件向下移动的过程中，借助交叉滚子导轨的高精度限位作用，可
以使得运动组件向下运行的位移可以精确在亚微米级别，运动组件运行的行程可以在初始
位置时设定，一般在几个毫米即可。

[0046] 第五步：当运动组件104运动到与标准块108紧密接触时则表示氧化铝陶瓷固定组件105和压电陶瓷叠堆组件106已经到达预先设定的接触位置，借助差动螺旋机构的自锁作
用使运动组件定位在标准块的高度上，根据胶水的固化特性决定放置的时间。

[0047] 下面参照图2描述本发明的另一示例实施例。

[0048] 图2是本发明另一示例实施例的压电陶瓷叠堆同步粘接工装的立体示意图。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，在第二实施例中，增加了高度计109，以精确控制粘
接的厚度。其他与第一实施例相同。

[0049] 第一实施例是保证了四组压电陶瓷叠堆粘接的高度差在微米量级，而第二实施例不仅保证四组压电陶瓷叠堆粘接的高度差在微米量级，而且保证了压电陶瓷叠堆粘接后的
高度尺寸的微米级控制。

[0050] 图3是本发明另一实施例的压电陶瓷叠堆同步粘接工装的立体图。如图3所示，第三实施例与第一实施例和第二实施例的不同之处在于，在第三实施例中，使用电机111与调
节手轮连接，从而利用电机111来驱动调节手轮的运动，从而进一步带动运动组件的运动。

[0051] 通过以上示例实施例的描述，可以了解到本发明的压电陶瓷叠堆同步粘接工装不仅运行平稳、进给分辨率小，而且可以解决压电陶瓷叠堆的粘接的厚度控制的问题和/或不
同压电陶瓷叠堆与诸如氧化铝陶瓷板的结构件粘接在一起后的组件的高度差大的问题。

[0052] 以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本
申请所附权利要求书所限定的范围。