[发明专利]一种用于线性运动导螺杆和螺母总成中螺母和螺丝自动对准的悬置轴环夹持装置

说明书

本申请是申请号为200980104996.8、申请日为2009年2月6日、发明名称为“一种用于线性运动导螺杆和螺母总成中螺母和螺丝自动对准的悬置轴环夹持装置”的发明专利申请的分案申请。 

背景技术

等离子体处理技术的进步已经为半导体工业的成长提供了条件。为了创造一个生产半导体设备的加工环境，处理室的条件可能必须严格控制。在精密的线性运动处理系统中，控制过程可以通过改变处理室的构造进行。 

考虑到其中的状况，例如，基底正在精密线性运动处理系统中的处理室中进行处理。所述基底位于下电极（例如静电夹头）的顶部。根据所使用的方法，下电极可以垂直运动，从而调节基底相对于上电极的位置，上电极通常位于下电极的上面。 

为方便下电极的垂直调节，线性运动仪器（linear motion apparatus）可以连接到下电极上。线性运动仪器可以包含一根导螺杆。为了使导螺杆能够转动，可以借助一根轴将电机连接到导螺杆上。电动的导螺杆装置可以借助一对夹具连接到处理室的外壁上，夹具可以借助一对螺丝固定到处理室壁上。 

线性运动仪器也可以包括一个螺母装置。螺母装置可以包含一个螺纹螺母（threaded nut），螺纹螺母可以环绕导螺杆，并与导螺杆形成同心（concentric）关系。螺母装置可以连接到支撑板上，支撑板借助于螺母架固定到螺纹螺母上。因此，当导螺杆转动时，螺母装置沿着垂直方向运动，从而导致支撑板向同一方向运动。由于支撑板连接到下电极上，因此，可以通过调节线性运动仪器来调节下电极。换言之，电动导螺杆促使螺母装置产生垂直运动，进而转化成下电极的垂直运动。 

为最大限度延长线性运动仪器的使用寿命，可能必须保持导螺杆与螺纹螺母之间的同心性。然而，保持同心性可能是一项挑战，特别是在线性运动仪器的安装可能不正确的情况下。例如，在精密线性运动处理系统的组装过程中，导螺杆的位置可能轻微偏移轴心。即使线性运动仪器安装正确，导螺杆可能还是会产生偏离（runout）。如同本文所论述的，导螺杆偏离还与制造缺陷或者正常的制造公差而造成的导螺杆不直有关。不管是直线运动仪器被错误组装，还是导螺杆可能有偏离，导螺杆的转动都可能导致螺纹螺母向导螺杆的一边施加负荷，从而造成导螺杆和/或螺纹螺母的过度摩擦和/或过早磨损。 

为处理偏差问题，现有的技术方案包括使用一套空隙槽容纳紧固件，紧固件用于固定任一零配件（例如导螺杆或者螺纹螺母）。例如，夹具可以将导螺杆固定到处理室的壁上。可以借助螺丝将夹具固定到处理室的壁上，所述螺丝可以插入位于夹具上的空隙槽里。每一个空隙槽可以是椭圆形（oblong）的形状，从而可以让安装人员能沿X方向安装导螺杆。不管怎样，通过使用空隙槽进行对准，简单的组装程序变成了一个耗时且复杂的组装过程。因此，一个高技能的组装人员被要求进行更复杂的组装程序。此外，由于空 隙槽没有纠正导螺杆的偏离，有害侧负荷（side loading）（对着导螺杆一边的磨损）仍然可能产生。 

另一个现有技术方案包括使用悬置螺母，悬置螺母是一个在其安装孔处有隙距的螺纹螺母。例如，一个线性运动仪器可以包含一个被螺纹螺母环绕的导螺杆，螺纹螺母通过带有隙距的孔安装。换言之，一个缝隙可以存在于安装螺丝和螺纹螺母的安装孔之间。因此，有了缝隙，由于不正确的组装和/或导螺杆的偏离而引起的偏差就可以消解（accommodated），从而减少有害侧负荷。然而，悬置螺母装置可以导致螺纹螺母沿顺时针和/或逆时针方向移动。结果，螺纹螺母的移动可能造成位置不再准确，这可能转换成无法为了刻蚀基底准确控制处理室构造。 

从如上所述可以理解，由于有害侧负荷而导致的过早磨损可能要求线性运动仪器的至少部分零配件，例如，导螺杆和螺纹螺母要替换。当磨损的配件替换时，处理基底的工具基本上不能得到。替换磨损件（可能包括停用操作工具，订购所需零配件，拆卸线性运动仪，用新的零配件重装线性运动仪器，重新测试处理工具，以及类似的工作）所需要的时间期限过长，公司因为过早磨损而承受的经济损失可能是相当巨大的。 

发明概要

根据一种实施方式，本发明涉及到一种自动对准线性运动仪器。该仪器包括一根导螺杆。该仪器还包括一个设置成环绕导螺杆的螺母装置，其中，该螺母装置包括至少一个螺母、一个螺母架和一个悬置轴环。一个带肩螺丝穿插过该螺母架的螺母架孔和该螺母的螺母孔，以至少部分安置在悬置轴环里。该螺母架孔的一个尺寸比该带肩螺丝的横断面尺寸要大，当该导螺杆转动时，该带肩螺丝 就能够在该螺母架孔中运动，以调节该螺母装置，从而保持该螺母装置与该导螺杆之间的同心关系。