Приводное устройство Советский патент 1992 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к системам тестирования полупроводниковых микросхем в растровых электронных микроскопах и может найти применение в полупроводниковых технологиях, микроэлектронике, литографии и приборостроении при получении информации о физических свойствах поверхностей материалов, например, сверхбольших интегральных схем.

Известно приводное устройство, содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью вращения шток и приводные термочувствительные элементы прямого и обратного хода, при этом каждый элемент выполнен в виде по меньшей мере одной спирали из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрепленной одним концом на корпусе, а другим - соединенной посредством муфты со штоком, причем спирали элементов прямого и обратного ходов установлены в противофазе ихнабжены нагревателями (авт. св. N 1492834, кл. F 03 G 7/06, 1987). С описываемым известное устройство имеет наибольшее число сходных признаков и выбрано в качестве прототипа. Недостатки известного устройства обусловлены его низкой точностью позиционирования, поскольку здесь не осуществляются микроподвижки с шагом менее 1 мкм, а только макроперемещения, что не позволяет использовать устройство при сверхточных работах, например, при зондировании СБИСов, рентгеновской литографии, микротестировании печатных плат и

Др.

Целью изобретения является повышение точности позиционирования за счет введения в устройство дополнительного источника микроподвижек.

Указанная цель достигается тем, что шток соединен с корпусом прецизионной самотормозящейся резьбой, позволяющей осуществлять точные (2-3 мкм) подвижки рабочего органа, и снабжен дополнительно установленным на его конце пьезостолби- ком из набора пьезокерамических шайб, соединенных с резьбовым участком штока посредством дополнительно введенного цилиндрического шарнира, соосного штоку, муфты при этом выполнены храповыми с зубьями на штоке, а каждый элемент изготовлен в виде поочередно работающих спиралей с раздельными нагревателями, взаимодействующих с зубьями своими свободными концами, причем каждая шайба и нагреватель каждой спирали раздельно соединены с коммутатором. Тогда за счет поочередной работы спиралей, входящих в контакт с зубьями штока, последний заставляют вращаться в прецизионной резьбе,

которая выполняет и функцию тормоза (т.к. она самотормозящаяся), и функцию дозатора макроподачи штока. Осуществив грубый подвод штока с закрепленным на нем рабочим органом (например, зондовой карты с иглами для зондирования СБИС) к исследуемому участку, производят сверхточные (с шагом, составляющим доли мкм) подвижки рабочего органа в ту или другую сторону в

0 зависимости от того, совпадает ли полярность питающего электротока с полярностью доменов пьезокерамической шайбы, либо не совпадает. При совпадении шайба утолщается и, наоборот, утоньшается при

5 несовпадении полярностей. Поскольку существует прямопропорциональная зависимость между параметрами питающего электротока и изменением толщины пьезо- керамики, можно получить подвижки в деся0 тые или даже в сотые доли микрона. Устройство дополнительно снабжено генератором электроимпульсов, усилителем, датчиком положения конца штока и счетчиком, причем генератор электрически после5 довательно соединен с коммутатором посредством усилителя, а с датчиком посредством счетчика и дополнительно установленного интерфейса. Тем самым появляется возможность, с одной стороны,

0 экономно расходовать электроэнергию, т.к. известно, что при использовании импульсного электротока значительно сокращается его потребление, чем-при использовании постоянного, а с другой стороны, удастся

5 быстро остановить прямую деформацию спирали с памятью формы, прогнозируя вращение штока. Оператор может всегда точно установить, где находится рабочий орган, размещенный на конце штока.

0 На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - концевая часть штока с пьезостолбиком.

Устройство включает корпус 1 со штоком 2, вращаемым спиралями 3 и 4 с ЭПФ в

5 прямом направлении и спиралями 5 и 6 в обратном направлении (реверс). У конца 7 штока 2 имеется пьезостолбик, составленный из пьезокерамических шайб 8, каждая из которых электрически соединена с ком0 мутирующей панелью 9, с которой также электрически (по линии обратной связи) связаны оптический датчик 10 положения, счетчик 11, интерфейс 12, управляемый генератор 13 импульсов с переменной

5 скважностью и усилитель 14. Для того чтобы конец 7 штока 2 совершал только поступательное движение при вращающемся штоке, на последнем предусмотрено введение дополнительного цилиндрического шарнира, соосного штоку На штоке 2 имеется также участок прецизионной самотормозящейся резьбы.

Устройство работает следующим образом.

Приводное устройство закрепляется на объекте и объем вокруг него вакуумируется. Для перемещения объекта подают импульсы греющего тока на спираль 3 с ЭПФ. Последняя вначале прогревается до температуры начала фазового перехода, а затем при дальнейшем прогреве начинает скручиваться, входя в контакт с одним из храповых зубьев штока 2, вращающегося в прецизионной самотормозящейся резьбе, и производит дозированное перемещение объекта, закрепленного на концевом, способном совершать только возвратно-поступательное перемещение участке 7 штока 2. При полном скручивании спирали 3 отключается его прогрев и прогревается спираль 4. При реверсе попеременно работают уже спирали 5 и 6, Подведя объект макрошагами под электронный луч на исследование с помощью силового узла из материала с ЭПФ, производят с помощью пьезошайб 8 микроперемещения конца 7 штока 2, а, следовательно, и исследуемого объекта или инструмента, например, зондовой карты. Микроперемещения осуществляются за счет утолщения пьезокерамики при подаче на нее напряжения (конечно, импульс этого напряжения будет продолжительным, равным времени исследования заданного участка объекта), причем зависимость здесь прямопропорциональная.

Применение предлагаемого устройства позволит повысить точность позиционирования, поскольку здесь совмещены системы макро- и микроперемещений. Устройство позволит получить автономно работающий, не газящий в вакууме привод.

Формула изобретения 1, Приводное устройство, содержащее корпус, размещенный в нем с возможностью вращения шток и приводные термочув- 5 ствительные элементы прямого и обратного хода, каждый элемент выполнен в виде по меньшей мере одной спирали из материала, обладающего эффектом памяти формы, закрепленной одним концом на корпусе, а 0 другим концом соединенной посредством муфты со штоком, причем спирали элементов прямого и обратного хода установлены в противофазе одна относительно другой и имеют нагреватели, подключенные посред- 5 ством коммутатора к источнику электроэнергии, отличающееся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, шток соединен с корпусом прецизионной самотормозящейся резьбой и

0 снабжен дополнительно установленным на его конце пьезостолбиком из набора пьезо- керамических шайб, соединенных с резьбовым участком штока посредством дополнительно введенного цилиндрическо5 го шарнира, соосного со штоком, муфты выполнены храповыми, их зубья выполнены на штоке, а каждый элемент выполнен в виде двух поочередно работающих спиралей с раздельными Нагревателями, взаимодейст0 вующих с зубьями своими свободными концами, причем каждая шайба и нагреватель каждой спирали раздельно соединены с коммутатором.

2. Устройство по п. 1 отличающее5 с я тем, что оно дополнительно снабжено генератором электрических импульсов, усилителем, датчиком положения конца штока и счетчиком, причем генератор электрически последовательно соединен с коммутато0 ром посредством усилителя, а с датчиком - посредством счетчика и дополнительно установленного интерфейса

Изобретение относится к системам тестирования полупроводниковых микросхем в растровых электронных микроскопах и может найти применение в полупроводниковых технологиях, микроэлектронике, литографии и приборостроении при получении информации о физических свойствах 8 8 S 7 поверхностей материалов, например, сверхбольших интегральных схем, Цель изобретения - повышение точности позиционирования. Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем вращающимся штоком 2 и приводными спиралями 3, 4 и 5, 6 соответственно прямого и обратного ходов, изготовленными из материала с памятью формы. Шток 2 соединен с корпусом 1 прецизионной самотормозящейся резьбой, имеет храповые, нарезные непосредственно на нем удлиненные зубья, а также цилиндрический шарнир, соосный штоку 2. На конце штока 2 размещен пьезостолбик из набора пьезокерамическйх шайб 8, каждая из которых связана с источником электропитания и с системой управления. Данный пьезостолбик позволяет производить субмикронные подвижки рабочего органа, размещенного на конце штока 1 з.п ф-лы,2ил. сл с vj | Ь. О ( NJ фие 1