專利名稱：可移動操作裝置及控制該可移動操作裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明大體而言涉及物體的定位技術，更具體而言，涉及一種僅需要較小的占用面積便能夠進行高速和高精度定位的可移動操作裝置及一種控制這種可移動操作裝置的方法。
背景技術：
近年來，頻繁使用在盤狀物體上實施各種操作的裝置和方法，并且人們已作出努力來提高在實施操作的操作部分與盤狀物體之間進行定位速度、精度、準確度和穩(wěn)定性、使使用更加方便、及減少占用面積和成本。這些裝置的實例包括諸如用于測試和檢驗已安裝的/未安裝的電路板的裝置、半導體晶圓測試和檢驗裝置、原子力顯微鏡等測試和檢驗裝置、及諸如立體(三維)自由形狀制造(組裝)裝置、各種類型的分配器、用于在襯底上形成圖案的曝光系統(tǒng)(尤其是實施集體曝光的曝光系統(tǒng))等成形/處理裝置。
所述盤狀物體的實例通常包括已安裝的/未安裝的電路板、半導體晶圓及有形的物體。雖然這種盤狀物體通常為盤形，但只要其表面是平坦的，它也可不必具有盤狀的形狀。所述操作部分是人們使其與所述盤狀物體非常接近或接觸的探頭、探針、鋼筆、噴嘴或類似物的末端部分。近年來，一直存在操作部分具有更小的直徑這樣一種要求。根據情況而定，此種末端部分可與處于目標操作中的盤狀物體保持接觸(毗連)或不接觸(接近)。
在這些裝置中，所述操作部分和盤狀物體之一或二者均相對于裝置的固定框架(臺)“移動”，由此實現相對定位以實施各種操作。這些“操作”的實例包括發(fā)出/接收光或電磁能來進行測量、發(fā)出/接收帶電粒子、傳送物質(液態(tài)的或固態(tài)的)及探測吸引力。鑒于此，在本說明書中，將這些裝置從種屬上稱為“可移動操作裝置”。通常，選擇其移動所需要的能量較小并對高速移動具有低靈敏度的組件作為要移動的組件。
圖1A為一用于在一其表面上形成有薄膜晶體管(TFT)的玻璃襯底101上實施測試的傳統(tǒng)測試裝置100的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖1B為一從與圖1A垂直的方向所見的測試裝置100的局部剖面?zhèn)纫晥D。通常，一配備有一X方向驅動機構106和一Y方向驅動機構105的已知的XY平臺固定至一基座107上，而基座107通過一振動隔離結構固定至設置于一臺架上的高剛度框架110上。平臺103通過一Z方向驅動機構104安裝在所述XY平臺上。襯底101卡裝并夾持在平臺103上。另一方面，一連接至一支撐在另一構件或框架110上的測試頭108的探測裝置102配備有多個探頭；當致動所述Z方向驅動機構104來升高襯底101時，這些探頭便達到一接近或毗連襯底101頂面的位置，從而實現測量-即為測試襯底101所需的操作或類似操作。另一方面，當致動Z方向驅動機構104來降低襯底101時，所述探頭便與其頂面分離，隨后啟動所述XY平臺，從而使級103沿X方向(沿圖1A的平面的水平方向)和Y方向(與圖1A的平面垂直的方向)移動來進行定位，從而為下一測試操作做好準備。
按照慣例，已對這些裝置進行了各種各樣的改進。JP08-075828A揭示一種通過小型電-光(E-O)探頭在一X-Y平臺上對LCD(液晶顯示器)面板進行測量的檢驗裝置。使用復數個(8至40個)E-0探頭來實現與使用一細長的電-光探頭等價的布置，從而提高在所述面板上的一預定位置上的測量速度。在JP10-275835A中所揭示的晶圓檢驗裝置中，為了避免因晶圓尺寸的增加而引起探頭裝置尺寸的增加，采用這樣一種布置其中配備一晶圓平臺和復數個測試器，從而在不增加檢驗裝置的占用面積的情況下，減少檢驗時間。另一方面，JP 2002-31661A中所揭示的電路板檢驗裝置配備有復數個可移動的大探頭并對一固定電路板實施檢驗。每一大探頭均安裝有復數個小探頭。一個小探頭在該大探頭附近由一驅動凸輪驅動，由此可以連續(xù)變化的方式調整與其它小探頭的距離。這樣會減少所述探頭的數量。此外，JP2002-221249A揭示一種技術，根據這種技術，在一框架上安裝一致動器，由一可移動構件所引起的該框架的振動受到通過驅動所述致動器所產生的反作用力的有效控制，從而達到提高曝光裝置的精度的目的。
關于圖1所示的裝置，雖然要移動的玻璃襯底101對移動具有相對較低的靈敏度，但是該裝置的設計必須作如下假定隨著所述玻璃襯底尺寸的增大，包括一驅動系統(tǒng)的可移動構件的質量可超過100kg。迅速移動一具有如此大質量的物件是很困難的。此外，基座107甚至需要一更大的質量，因而該裝置的總重量變得非常重。由于一大的襯底移動超過襯底的外形尺寸多達1m或以上，因此該裝置的占用面積增大。
雖然可對圖1所示的裝置采用JP08-075828A中所闡述的技術來提供大量的探頭，但對于可提供多少探頭有一定限制，而且對如此大量的探頭實施定位并使它們保持操作狀態(tài)是很困難的。此外，仍需要移動大的質量。甚至當采用JP10-275835中所闡述的技術時，仍然存在大致相同的問題。人們可能期望如果采用JP2002-31661A所闡述的技術，安裝面積便會因所述襯底保持固定而減小，從而避免移動具有大質量的部件的問題。不過，所述各個探頭是一個接一個地移動或在移動時與其他探頭沒有特定的協(xié)同關系，因而與其移動相伴隨的反作用力通過所述探頭驅動機構傳遞，從而引起其他組件的振動，使得很難實施高速、精確的定位。當鑒于上述問題，采用JP2002-221249中所闡述的技術并對驅動機構的支撐構件配備致動器以借助所述致動器的驅動反作用力實現振動控制時，這種方案并不可行，因為必須配備大量的致動器并實施非常復雜的控制。此外，基本上，應將致動器的數量減到最少，因為它們對檢驗本身并無直接作用。
因此，在一用于在一固定部件上實施操作的裝置中-其中該裝置配備有復數個可移動構件(例如以可移動方式支撐在一框架或類似物上的測試頭)，需要有一種有效的可移動操作裝置和一種控制可移動操作裝置的方法，其應能夠減小驅動反作用力對框架的影響(這種影響是由所述可移動構件的移動引起的)。

發(fā)明內容
一種根據本發(fā)明的可移動操作裝置包括一用于以固定方式支撐一具有一第一表面的物體的框架；復數個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構件；及一用于移動所述可移動構件以實施定位的移動控制裝置。在所述復數個可移動構件中，至少一個可移動構件包括一與所述第一表面對置以在所述第一表面上實施操作的操作部分，且所述至少兩個可移動構件由所述移動控制裝置驅動，其驅動方式使在驅動所述至少兩個可移動構件時所產生并施加在所述框架上的各自的反作用力相互消減。
一種根據本發(fā)明的控制一可移動操作裝置的方法應用于一可移動操作裝置，所述可移動操作裝置包括一框架；復數個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構件；及一用于移動所述復數個可移動構件以實施定位的移動控制裝置。所述方法包括如下步驟將一具有一第一表面的物體以固定方式支撐在所述框架上；以與所述第一表面對置的方式移動所述復數個可移動構件中的至少兩個；及將所述復數個可移動構件中的至少兩個定位并停止在適當位置，所述方法的特征在于所述復數個可移動構件中的至少兩個由所述移動控制裝置驅動，其驅動方式使在驅動所述至少兩個可移動構件時所產生并施加在所述框架上的各自的反作用力相互消減。
通過下文的說明將易知本發(fā)明的其他特征和作用。


圖1A為一用于在一上面形成有一薄膜晶體管(TFT)的玻璃襯底上實施測試的傳統(tǒng)測試裝置的一局部剖面?zhèn)纫晥D(一框架的正視圖)。
圖1B為一從與圖1A的方向垂直的方向所見的所述傳統(tǒng)測試裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖2為一用于圖解說明本發(fā)明原理的局部剖面?zhèn)纫晥D，其顯示一可移動操作裝置的概念性構造。
圖3A為一從Y方向所見的一根據本發(fā)明一實施例的襯底檢驗裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖3B為一從與Y方向垂直的X方向所見的根據本發(fā)明該實施例的所述襯底檢驗裝置的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖3C為一根據本發(fā)明該實施例的所述襯底檢驗裝置沿圖3A所示的線C-C剖切的剖面圖(應注意，省略了一框架)。
圖4為一軌跡圖，其舉例說明每一探頭裝置在玻璃襯底上所遵循的軌跡。
圖5A為一驅動機構沿圖5C所示的線A-A剖切的局部剖面平面圖，該驅動機構包括作為一與一X方向驅動機構相關聯的移動構件的一部分的Z方向驅動機構。
圖5B為一所述驅動機構沿圖5C所示的線B-B剖切的局部剖面平面圖。
圖5C為一所述驅動機構沿圖5A和圖5B所示的線C-C剖切的剖面圖。
圖6為一曲線圖，其顯示所述驅動機構的各操作參數按時序的變化。
圖7A為一根據本發(fā)明另一實施例的驅動機構沿圖7B所示線A-A剖切的剖面圖。
圖7B為一根據本發(fā)明另一實施例的驅動機構沿圖7A所示線B-B剖切的剖面圖。
具體實施例方式
提供本發(fā)明的下述實施例是為了便于了解本發(fā)明，而非意欲將本發(fā)明限定至這些特定的實施例。因此，并非意欲使各裝置及其組件的尺寸和構造與實際制造的裝置及組件的尺寸和構造具有特定的幾何關系。此外，為便于更好地了解本發(fā)明，在認為功能相似(盡管彼此并不完全相同)的裝置及其組件上附有相同的參考標號。此外，在下文對各實施例的說明中，僅對那些為了解本發(fā)明所需的用于連接各組件的布線或發(fā)揮電作用或機械作用的組件加以說明。此外，省略或簡化了與現有技術相關的說明。
圖2為一局部剖面?zhèn)纫晥D，其顯示一可移動操作裝置200的概念性結構并圖解說明本發(fā)明的原理。一物體201(例如一具有一第一表面的玻璃襯底)從外部插入，以固定方式支撐在基座203上，基座203以固定方式設置在具有一高剛度的框架210上。所使用的玻璃襯底的實例可包括作為待測量物體的顯示面板或一個或多個顯示面板的TFT面板。安裝在框架210上的是驅動裝置202A和202B，例如用于驅動一驅動軸204的電動機。可移動構件206A和206B(例如測試頭)安裝在驅動軸204上，以便沿橫向移動。可移動構件206A和206B分別配備有操作部分208A和208B。驅動裝置202A和202B之一可能沒有驅動功能，類似于一軸承。一由所述驅動裝置和驅動軸構成的移動控制裝置將每一可移動構件定位至一物體的一目標位置。然后，使用一已知方法，將所述可移動構件的操作部分延伸(在移動期間縮回)到一與所述物體接近(以由操作部分208A所示的非接觸方式)或毗連(以由操作部分208B所示的接觸方式)的位置，從而實施操作(例如對所述物體進行測量)。此處，所述可移動構件可具有通過電、光、電磁或其他此類方法對物體進行測量的功能。
在實施上述定位時，可移動構件206A和206B沿相反方向移動，因而作用于所述驅動軸上的反作用力被抵消并減小。
因此，由于所述力的抵消，與在單獨驅動每一可移動構件206A和206B時產生的反作用力相比，沿所述框架的一個方向作用的力的合力顯著減小。由于各反作用力沿相反方向作用，因而當各反作用力相等時，合力變?yōu)榱?。以此方式，根據本發(fā)明，會自動實現振動控制而無需另外提供例如致動器等振動控制裝置，從而實現有效并簡化的構造。
應注意，根據本發(fā)明的原理，所述可移動操作裝置200的取向可與圖式中所示的取向不同(舉例而言，可將它上下顛倒布置)。如隨后所將闡述，所使用的驅動軸204可為一附有導軌的滾珠絲杠裝置，其中驅動軸204由一伺服電動機驅動。作為所述移動控制裝置，可使用一利用一正時皮帶的驅動裝置、一線性電動機或類似裝置。此外，可移動構件的數量并不僅限于兩個。此外，借助一包括一沿另一方向延伸的驅動軸的移動控制裝置，可配備另外一個可移動構件，以減小各個可移動構件的反作用力的合力。此外，也可在上述可移動構件上安裝一附加移動控制裝置，所述附加移動控制裝置包括復數個可移動構件且其構造方式使所述附加移動控制裝置內可移動構件各自的反作用力的合力減小。此外，雖然以上說明是針對各自作線性移動的可移動構件，但應了解，本發(fā)明也適用于沿相反方向作旋轉移動的可移動構件。
圖3A至3C顯示一襯底檢驗裝置300，其為一根據本發(fā)明一實施例的可移動操作裝置。圖3A為從Y方向所見的作為本發(fā)明該實施例的可移動操作裝置的襯底檢驗裝置300的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖3B為從與Y方向垂直的X方向所見的根據本發(fā)明該實施例的襯底檢驗裝置300的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖3C為圖3A中所示的根據本發(fā)明該實施例的襯底檢驗裝置300的C-C部分的剖面平面圖(不過，在圖3C中未顯示一框架310)。襯底檢驗裝置300配備有4個可移動構件，即4組包括一探頭裝置、一測試頭及一Z驅動軸的總成，其設置用于在一襯底上實施并行操作。因所述4組均具有基本相同的構造，因而所獲得的生產量可增加到約4倍。此外，通過額外提供可用以并行地操作所述各組的操作部分，會使所述操作的生產量成4的倍數增加。
襯底檢驗裝置300配備有一框架310，框架310具有與圖1A和1B中所示的框架110和圖2中所示的框架210的相等價的高的剛度?？蚣?10包括以所期望的剛度結合在一起的一頂壁、一底壁及側壁。如通常所知，框架310由例如金屬(較佳為鋼)等高剛度導電材料形成，并可設置成一裝置的框架或殼體。圖3A和圖3B中未顯示底壁，一基座307以所需的剛度結合至并放置于該底壁上。如在現有技術中一樣，所述底壁通過一振動隔離機構的過渡連接至一臺架或類似物上。如在現有技術中一樣，每一側壁或類似物通常均設置有一可供載入或取出玻璃襯底301的開口或門。一固定在框架310的頂壁上的Y驅動軸305懸掛X驅動軸306a和306b，以便允許其移動，從而使探頭至少在一等于矩形玻璃襯底301一邊的長度的距離內移動。X驅動軸306a和306b用來沿與沿所述Y驅動軸驅動探頭的方向垂直的方向移動所述探頭，其使所述探頭在至少等于矩形玻璃襯底301另一邊的長度的距離內移動。
平臺303固定并放置至固定至高剛度框架301上的基座307上，且在載入玻璃襯底301后實現卡裝以便夾持。如圖所示，設置在玻璃襯底301上方的是探頭裝置302a、302b、302c和302d，這些探頭裝置各自配備有伸向所述玻璃襯底的探頭(未附有參考編號)。探頭裝置302a、302b、302c和302d分別連接到與其關聯的測試頭308a、308b、308c和308d。測試頭308a和308d分別通過與其關聯的Z驅動軸304a和304d安裝到一X驅動軸306a上。測試頭308b和308c分別通過與其關聯的Z驅動軸304b和304c安裝到另一X驅動軸306b上。X驅動軸306a和306b二者都安裝到所述Y驅動軸上。作為一組構成所述可移動構件的總成而整體移動的探頭裝置、測試頭及Z驅動軸較佳相互連接，以保持使其相互支撐所需的剛度。在所述Z驅動軸將所述探頭與所述玻璃襯底分離后，所述Y驅動軸及X驅動軸沿著XY直角坐標軸驅動每一可移動構件，以將每一移動構件定位于XY平面內，由此通過由所述Z驅動軸將所述探頭帶到與所述玻璃襯底毗連或接近的位置而實施操作。所使用的探頭可包含彈簧，也可由撓性材料制成。
這兩個X驅動軸306a和306b可彼此獨立操作以減小由X驅動軸306a和306b施加于Y驅動軸305上的反作用力的合力。此外，也可在組合操作這兩個驅動軸306a和306b時，使整個驅動系統(tǒng)的重心保持固定不變，以減小由X驅動軸306a和306b施加于Y驅動軸305上的反作用力的合力。例如，假如包含探頭裝置、測試頭及Z驅動軸的作為一可移動構件整體移動的各組總成均為大致相同的結構，則可使操作X驅動軸306a和306b的方式使探頭裝置302a和302b在所述X驅動軸上彼此相對并使探頭裝置302c和302d在所述X驅動軸上彼此相對。應注意，如根據隨后要闡述的關于一可移動構件驅動機構的細節(jié)所將了解，在這些驅動軸上，所述反作用力與由所述可移動構件的移動而產生的驅動力(在加速期間作用的力)、及所述反作用力與在隨后所述應用制動的情形中所產生的制動力(在減速期間作用的力)分別彼此抵消和減小。因此，由這些可移動構件的移動或制動而引起的通過所述高剛度驅動軸施加于一外部系統(tǒng)上的影響(由加速、減速和重心改變而引起的影響)變?yōu)榱?，或者非常小?br> 圖4顯示一舉例說明一軌跡的軌跡圖，探頭裝置302a、302b、302c和302d均沿這一軌跡在一設置在玻璃襯底301上的顯示面板的復數個TFT上或在一顯示面板上行進。探頭裝置302a、302b、302c和302d受驅動的方式使整個裝置的重心甚至當所述可移動構件移動(這些探頭裝置的移動始于圖中所示中心部分的點a、b、c和d)時也盡可能保持固定不變，并沿著由圖中箭頭所示的方向行進。例如，探頭裝置302a沿著由座標E6、F6、G6、H6、G5等等所示的位置行進。顯然，也可沿著另一軌跡驅動每一可移動構件，驅動方式使整個裝置的重心甚至當所述可移動構件移動時也盡可能保持固定不變。換句話說，可在將各種條件考慮在內的同時視需要確定所述軌跡和行進速度。例如，可提高檢驗速度，使所述可移動構件首先高速移動到達一涉及高頻次檢驗錯誤的位置，并可在檢驗其他位置之前優(yōu)先在該位置實施檢查(操作)。
接下來，將對Y驅動軸305、X驅動軸306a、X驅動軸306b及其驅動力、連同一包括相關可移動構件的驅動機構加以闡述。
在圖3A至3C中，Y驅動軸305、X驅動軸306a及X驅動軸306b通過基本相同的驅動方法驅動其相關聯的可移動構件，從而實施定位。因此，對X驅動軸306b進行詳細闡述應足以使人們了解X驅動軸306a的操作；至于Y驅動軸305，簡要提及不同之處應該足夠。在下文中，將根據上述基本原理進行闡述。
下面將參照作為可移動構件的一驅動機構500的圖5A至5C來詳細闡述圖3A至3C中所示的X驅動軸306b。圖5A為驅動機構500沿圖5C所示的線A-A剖切的局部剖面平面圖。圖5B為驅動機構500沿圖5C所示的線B-B剖切的局部剖面平面圖。圖5C為驅動機構500沿圖5A和5B所示的線C-C剖切的剖面圖。雖然未顯示，但通過將這些圖式應用于圖3A至3C會發(fā)現，在圖5B和5C中，Y驅動軸305位于一將在下文中闡述的基座單元510b的上方。此外，在圖5B和5C中，顯示Z驅動軸304c和304b分別位于下文將要闡述的滑動構件506c和506b的下方。為了簡化圖式以便于了解本發(fā)明，省略了所述可移動構件的其余部分。與X驅動軸306a相關的操作和與X驅動軸306b相關的操作相同。至于Y驅動軸305，也是一樣，只是下文說明中的可移動構件是關于X驅動軸。
驅動機構500的基座單元510b(其為一由Y驅動軸305驅動的高剛度構件)為一由Y驅動軸驅動的滑動構件(對應于下文將闡述的滑動構件506c和506b)?；蛘撸鶈卧?10b可以是一以高剛度接合到所述滑動構件的構件。當所述襯底檢驗裝置上未設置Y驅動軸時，基座單元510b可固定到框架310上。基座單元510b具有從其對置端部伸出的側壁并包括一設置在其中一個側壁上的伺服電動機520b和一設置在另一側壁上的軸承522b，且一螺旋方向轉換滾珠絲杠503b支撐于兩個側壁之間。所述螺旋方向轉換滾珠絲杠503b由伺服電動機520b驅動和旋轉，且正/反向旋轉和旋轉停止是通過來自一控制部分(未圖示)的指令實現。雖然并非絕對必要，但所述螺旋方向轉換滾珠絲杠503b在使用期間較佳保持水平。在所述螺旋方向轉換滾珠絲杠503b中，螺紋是從其中心附近以一橫向對稱方式(所述螺紋的螺旋方向在其中心附近的左、右兩側相反)、穿過分別連接至Z驅動軸304c和304b的滑動構件506c和506b切制?；瑒訕嫾?06c和506b各自設置有一螺絲孔。各螺絲孔配備有固定螺紋512c和512b以分別與穿過所述螺絲孔的螺旋方向轉換滾珠絲杠503b的右側和左側上的螺紋進行螺紋嚙合，由此使螺旋方向轉換滾珠絲杠503b懸掛滑動構件506c和506b。此外，當螺旋方向轉換滾珠絲杠503b旋轉時，在滑動構件506c和506b停下來實施定位前，將其驅動以沿相反方向行進。各滑動構件506c和506b均進一步包括一與基座單元510b對置的表面，并在所述表面上設置有導向槽，使得導向槽沿著與螺旋方向轉換滾珠絲杠503b延伸的方向平行的方向、沿著螺旋方向轉換滾珠絲杠503b的兩側延伸。此外，基座單元510b具有沿與螺旋方向轉換滾珠絲杠503b延伸的方向平行的方向延伸的導軌502b1和502b2。導軌502b1和502b2具有相同的高度，并位于螺旋方向轉換滾珠絲杠503b的相對側上。通過其導向槽，滑動構件506c和506b由導軌502b1和502b2引導。導軌502b1和502b2配合入導向槽內，從而以一種穩(wěn)定的方式保證滑動構件506c和506b行進的精確度。如圖中所示，Z驅動軸304c和304b、及安裝在Z驅動軸304c和304b下方的移動構件分別以高剛度連接至滑動構件506c和506b。
如圖所示，滑動構件506c和506b可設置有一包括設置在其導向槽內的制動構件508c1、508c2、508b1和508b2在內的制動器。在進行停機時，所述制動器致動以由制動構件夾緊各個導軌，從而使滑動構件506c和506b本身能夠迅速停止。雖然在圖中是使用制動構件508c1、508c2、508b1和508b2，但也可使用一種其中一個導軌上設置一個制動構件的構造，以避免由這些制動構件的制動作用的干擾而引起振動并防止在制動時所產生的反作用力對所述框架的影響。比如，參看圖式，可采用一其中只使用制動構件508c1和508b2的構造或一其中只使用制動構件508c2和508b1的構造。應注意，通過只設置兩個制動構件可實現成本的降低。甚至在一其中設置所有(4個)制動構件的構造中，也可例如通過在致動制動器時只致動兩個制動構件及通過在故障情況下使用另外兩個制動構件來增強制動器的穩(wěn)定性。此外，參看圖5A至5C，可設想這樣一種方案將各個導軌的一端固定至滑動構件506b及/或滑動構件506c上(例如，將導軌502b1和502b2固定至滑動構件506c或506b上，將導軌502b2固定至滑動構件506b上而將導軌502b1固定至滑動構件506c上，或將導軌502b2固定至滑動構件506c上而將導軌502b1固定至滑動構件506b上)。在此情形中，各制動構件設置至上面未固定有導軌的(兩個)末端部分上，可能的構造實例包括一其中只使用制動構件508c1和508b2的構造；一其中只使用制動構件508c2和508b1的構造；一其中只使用制動構件508c1和508c2的構造；及一其中只作用508b1和508b2的構造。
現在，圖6顯示一曲線圖，其在上述構造情形下根據一操作實例按時序顯示各操作參數。圖6顯示位移601b和601c、速度602b和602c、電動機的驅動力603b和603c、及所述制動構件的制動力604b和604c隨時間的變化，這些參數是分別與滑動構件506b和506c相關的可移動構件的操作參數。該曲線圖上所繪制的是在時刻T1至T6的每一時刻處發(fā)生一事件的情況下各工作參數各自的變化過程，其中假定將滑動構件506b的行進方向選擇為正方向且所述兩個可移動構件在機械方面表現出同等的變化過程。應了解，與滑動構件506b相關的操作參數和與滑動構件506c相關的對應工作參數在大小上相等，但符號相反。在從T3到T5的時間周期中-其間與滑動構件506b和506c相關的可移動構件停止以進行定位，在從T3至T4的早期階段中，所述制動器被致動以產生一制動力，而在從T4至T5的后一階段中，所述制動器被釋放并由所述伺服電動機實施位置微調。倘若不使用制動器(如圖6中所示)，所述定位所用的時間周期將一直到T6。
圖7A和7B為根據圖5A至圖5C中所示驅動機構500的另一實施例，另一驅動機構600的局部剖面?zhèn)纫晥D。圖7A對應于圖5A，而圖7B對應于圖5C。如圖所示，圖7A和7B圖解說明不同的剖面。這個經修改的實施例如下文所述。螺旋方向轉換滾珠絲杠503b從中心處切割為兩部分一左滾珠絲杠503bL和一右滾珠絲杠503bR，二者均以可旋轉方式支撐在一固定在基座單元510b上的軸承522bC上。此外，軸承522b被一附加的伺服電動機520bR取代。雖然這一構造減小了對滾珠絲杠503bL和503bR的反作用力抵消作用，但卻產生一種能夠獨立控制與滑動構件506b和506c相關的可移動構件的新作用。不過，應注意，振動對框架的影響會增加。
可對上述和其他實施例作進一步的修改。例如，可用一用于抵消反作用力的沒有測量功能的虛設構件，換句話說，僅用一廉價的心軸來替代其中一個所述可移動構件，或者為每一探頭裝置設置一探頭位置微調機構作為一附加的定位裝置?？稍诒景l(fā)明范圍內采用其他修改或應用。
例如，對于Y驅動軸305，較佳將所述導軌之間的距離設定為顯著大于X驅動軸的距離，以便確保所述X驅動軸穩(wěn)定地驅動和行進。此外，對于Y驅動軸305，可采用一種其中框架310也充當基座單元的構造。此外，所述導軌的數量不僅限于兩個，而是也可以為一個或三個，甚至更多。此外，所述導軌的布置位置不僅限于所述水平面內的那些位置。此外，可改變所述組件組合，以使所述螺旋方向轉換滾珠絲杠和導軌的軸心處于穿過由所述滑動構件、X驅動軸、測試頭及探頭裝置的組合組成的整個總成的重心的水平面內，從而實現更加穩(wěn)定的驅動和移動。
如上所述，根據本發(fā)明，可減小由每一可移動構件的移動而引起的反作用力所產生的振動并使對其他組件的影響減到最小，這是因為通過所述探頭軸傳遞的振動得以減小。因而可實現高速、精確的定位。此外，可保持由所述復數個可移動構件的移動引起的反作用力以使其相互抵消，由此使基座和框架所必需的強度可相比現有技術減小，從而實現所述裝置的簡化。而且，實施操作的可移動構件有助于產生反作用力，由此即無需額外的振動隔離裝置或一更簡單和廉價的振動隔離裝置便可滿足要求。
權利要求
1.一種可移動操作裝置，其包括一框架，其用于以固定方式支撐一具有一第一表面的物體；復數個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構件；及一用于移動所述可移動構件以實施定位的移動控制裝置，其中所述復數個可移動構件中的至少一個包括一與所述第一表面對置以在所述第一表面上實施一操作的操作部分，且其中包含所述操作部分中的至少一個的所述復數個可移動構件中的至少兩個由所述移動控制裝置驅動，其驅動方式使在驅動所述至少兩個可移動構件時所產生并施加于所述框架上的各自的反作用力相互消減。
2.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個可沿彼此線對稱或點對稱的軌跡在相反方向上移動。
3.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其進一步包括一由所述移動控制裝置驅動的滾珠絲杠裝置，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個通過置于其間的所述滾珠絲杠裝置由所述框架支撐。
4.如權利要求3所述的可移動操作裝置，其中所述滾珠絲杠裝置包括一第一部分和一第二部分，所述第一部分和所述第二部分分別支撐所述復數個可移動構件中的至少一個，及其中所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分均由所述移動控制裝置驅動，以便分別對由所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分支撐的所述可移動構件實施定位。
5.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述可移動控制裝置進一步包括一設置至所述復數個可移動構件中至少一個上的制動裝置，以用于制動所述至少一個可移動構件。
6.如權利要求5所述的可移動操作裝置，其中所述制動裝置設置至所述復數個可移動構件中所述至少兩個中的僅一個上。
7.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復數個可移動構件中包括所述操作部分的所述至少一個進一步包括一對準裝置，以用于移動設置至所述可移動構件中所述至少一個上的所述操作部分。
8.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復數個可移動構件中的至少一個由一虛設構件取代。
9.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復數個可移動構件包括至少一第一組可移動構件和一第二組可移動構件，且其中屬于所述第二組的所述可移動構件通過以可移動方式安裝到屬于所述第一組的所述可移動構件上而間接地由所述框架支撐。
10.如權利要求1所述的可移動操作裝置，其中所述復數個可移動構件中的所述至少一個包括一測試頭；所述操作部分包括一探頭；及所述可移動操作裝置可操作以對一作為所述物體的襯底實施一檢驗。
11.一種控制一可移動操作裝置的方法，所述可移動操作裝置包括一框架；復數個由所述框架以可移動方式支撐的可移動構件；及一用于移動所述可移動構件以實施定位的移動控制裝置，所述方法包括將一具有一第一表面的物體以固定方式支撐在所述框架上；以一與所述第一表面相對置的方式移動所述復數個可移動構件中的至少兩個；及將所述復數個可移動構件中的所述至少兩個定位并停止在適當位置，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個由所述移動控制裝置驅動，其驅動方式使在驅動所述至少兩個可移動構件時所產生并施加在所述框架上的各自的反作用力相互消減。
12.如權利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個中的至少一個包括一以一毗連方式與所述第一表面對置或接近所述第一表面對置的操作部分，及其中所述方法進一步包括由所述操作部分在所述第一表面上實施一操作。
13.如權利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個沿著彼此線對稱或點對稱的軌跡在相反方向上移動。
14.如權利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個通過一由所述移動控制裝置驅動的滾珠絲杠裝置由所述框架支撐。
15.如權利要求14所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述滾珠絲杠裝置具有一第一部分和一第二部分，所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分各自支撐所述復數個可移動構件中的至少一個，及其中所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分均由所述移動控制裝置驅動，以便分別對由所述滾珠絲杠裝置的所述第一部分和所述第二部分支撐的所述可移動構件實施定位。
16.如權利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個的所述定位和停止包括致動一用于制動所述復數個可移動構件中的至少一個的制動裝置。
17.如權利要求16所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述致動所述制動裝置包括致動所述復數個可移動構件中所述至少兩個中的僅一個上的所述制動裝置。
18.如權利要求17所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復數個可移動構件中的所述至少兩個的所述定位和停止進一步包括在致動所述制動裝置后實施定位。
19.如權利要求18所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述移動控制裝置包括一驅動所述滾珠絲杠裝置的電動機，且其中所述復數個可移動構件的所述至少兩個的所述定位和停止中的所述定位是通過所述電動機來實施。
20.如權利要求11所述的控制一可移動操作裝置的方法，其中所述復數個可移動構件中的至少一個由一虛設構件來取代。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可移動操作裝置，其包括一用于以固定方式支撐一具有一第一表面的物體的框架、復數個以可移動方式支撐在所述框架上的可移動構件、及一用于移動所述可移動構件以實施定位的移動控制裝置。所述復數個可移動構件中的至少一個包括一與所述第一表面對置以在所述第一表面上實施操作的操作部分。所述復數個可移動構件中的至少兩個由所述移動控制裝置驅動，其驅動方式使在驅動這些可移動構件時所產生的各自的反作用力相互消減，從而防止所述反作用力施加到所述框架上。
文檔編號G01N21/00GK1749901SQ20051010259
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權日2004年9月14日
發(fā)明者后藤正治, 巖崎信一郎 申請人:安捷倫科技公司