Xy工作臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于χυ工作臺的驅動器的設計方法,所述工作臺能夠在一個平面的兩個延伸方向,并且在一定的范圍內,在與該平面垂直的方向,并且相對于工作臺圍繞這三個線性方向的旋轉來定位。
【背景技術】
[0002]工作臺在閉環控制下在一個平面的兩個方向的精確定位以及工作臺在與平面垂直的方向并且相對于工作臺圍繞這三個線性方向的旋轉的位置的閉環控制在半導體制造中首先是重要的要求。在這種情況下,放在工作臺上的晶片必須放在工具的下面,例如,曝光設備的透鏡、顯微鏡的物鏡或者用于處理或檢查晶片的電子束透鏡。與固定工具一起,工作臺必須能夠在晶片本身的數量級上執行在晶片平面上的運動;至少需要與其垂直的小幅校正,并且相對于所有可能的傾斜,以允許補償晶片的厚度的各種變化,例如,在晶片的正面和反面的平行度的偏差。
[0003]在這個技術領域中,實際應用為工作臺所熟知,該工作臺在晶片的寬度之上的單獨劃割區(swath,條帶)內在水平方向來回移動,在晶片每次穿過之后,跳躍到另一個劃割區,以便工具在曲折形路徑中掃描晶片。在這樣做時,工作臺的速度在一個劃割區內恒定。在這個背景下,需要大的力量,主要用于在每個劃割區的端部的方向反轉;除此以外,驅動器僅僅需要允許小幅位置校正運動并且保持工作臺的速度恒定。
[0004]由磁力移動的并且保持懸浮的類型的工作臺(稱為磁懸浮平臺)尤其適合于制造半導體,這是因為由于不使用機械支撐,所以這些工作臺造成僅僅非常少的干擾顆粒,使這些工作臺特別適合于干凈的房間。
[0005]在美國專利6,879,063 B2中,描述了這種工作臺的實例。在此處,工作臺通過磁體的平面陣列移動。在其下面,工作臺具有線圈,通過這些線圈,在電流適當地穿過時,工作臺可以在所有6個自由度中移動。然而,由于工作臺的驅動器不必要地笨重(這是因為在整個工作區域上不需要大力量來加速),結果,必須移動額外的質量,所以這種類型的工作臺不優化用于上述特別的運動模式。此外,移動線圈所需要的供電電纜不利于精確定位。在隨著工作臺移動的線圈中生成的熱量對于很多應用可以是個問題。磁體的磁場還可能對各種實際應用不利,如在離子束或電子束應用中一樣。
[0006]在W0 98/37335 A1中,描述了一種磁力軸承,通過該磁力軸承,負荷能夠保持在垂直方向并且放在小距離上,同時,能夠在水平方向移動。U形磁軛在此處用作定子,該定子具有設置在可移動的鐵磁棒之上和之下的兩個平行的分支。永磁體集成在U形磁軛的封閉端內,沿著分支引導永磁體的磁通量,磁路在磁軛與棒之間的空氣間隙之上封閉。在這種情況下發生的磁阻力抵消棒的重力并且可借助于線圈來調節,線圈能夠削弱或增強磁場,用于垂直地精確定位棒。此外,纏繞在磁軛的一個分支上的其他線圈能夠在棒上施加水平力。在各種方向相對于彼此設置的磁軛和棒的幾個這種配置允許在所有6個自由度中定位棒以及與棒連接的物體。由驅動器(因此,由棒)移動的質量非常小;驅動器是“動鐵”型,與具有動線圈或動磁的驅動器相反。
[0007]由這種驅動器可獲得的水平力表示某些實際應用的問題,這些力量可能太小,從而不能通過高生產率執行加工工藝。為了實現高吞吐量,需要使在短距離之上快速移動的晶片減速并且停止,然后,需要在相反的方向再次加速,直到快速運動反轉。
【發明內容】
[0008]因此,本發明的目標在于,提供至少在XY工作臺的某些位置中大的力量可用于反轉工作臺的運動方向的可能性,以便確保加工工藝的更高生產率。
[0009]該目標由XY工作臺實現,該XY工作臺具有用于反轉根據權利要求1所述的工作臺的方向的單獨驅動器。
[0010]公開了一種XY工作臺,其具有單獨驅動器,以反轉工作臺的運動方向,鐵磁肋條(ferromagnetic rib)在工作臺的一個邊緣處突出并且與要反轉的工作臺的運動方向垂直地延伸。驅動器具有用于在所述工作臺接近反轉點時容納肋條的磁軛,所述磁軛的自由端具有極靴(pole shoe),所述極靴將借助反轉線圈(reversal coil)可開關的磁軛內的磁通量聚集在空氣間隙中,通過所述空氣間隙,所述肋條到達磁軛的內部。
[0011]因此,為了逐個劃割區地處理晶片,配備有用于方向反轉的這種單獨驅動器的XY工作臺僅僅需要比較弱的驅動力,以在掃描運動期間克服外部影響,并且用于在這個運動期間精確地控制位置或速度(下面也描述了這種驅動器)。然后,在每個劃割區的端部用于方向反轉所需要的大力量由為此目的優化的單獨驅動器生成。這個單獨驅動器在掃描運動期間優選地時不激活的,并且不干擾實際的加工工藝。
[0012]用于方向反轉的單獨驅動器是“動鐵(moving iron)”型。這表示僅少量額外的質量必須與工作臺一起移動。不需要為工作臺或電能供應冷卻。生成磁場的任何元件都不位于移動工作臺上,與現有技術的平面電機的情況一樣,其中,磁體或線圈直接安裝在工作臺上。
[0013]單獨驅動器是無觸點操作的直接驅動器。不需要齒輪機構,并且不生成干擾顆粒。驅動器僅由少量的簡單元件構成,因此,其構造和保持便宜并且簡單。驅動器組件非常平坦,以便垂直地占據僅僅很少的空間(與工作臺平面垂直)。如果比較本發明的驅動器概念和由彼此層疊的兩個交叉線性軸構造的現有技術的XY工作臺,那么尤其是這樣。
[0014]由于用于方向反轉的驅動器與用于工作臺的實際XY驅動器分開,所以這兩個驅動器的力的路徑不同。反轉工作臺的方向所需要的大的力或其反作用力能夠由配重塊(balance mass)獲得,或者可以通過這種方式經由單獨的力量框架引導到地板上,以便這些力量對工作臺或工具沒有負面影響。
[0015]根據示圖,從各種【具體實施方式】的以下描述中,獲得本發明的進一步優點和細節。
【附圖說明】
[0016]圖1以3D示圖示出了 XY工作臺的驅動器;
[0017]圖2以截面圖示出了 XY工作臺的驅動器;
[0018]圖3示出了具有四個驅動器的XY工作臺;
[0019]圖4示出了具有驅動器的替換配置的XY工作臺;
[0020]圖5示出了具有用于方向反轉的單獨驅動器的XY工作臺,在方向反轉的不同時刻進行了描述;
[0021]圖6示出了用于方向反轉的單獨驅動器的替換實施方式;
[0022]圖7示出了用于處理晶片的動作序列的示意性表示。
【具體實施方式】
[0023]首先,通過圖1-圖4描述用于生成垂直力以及比較低的水平力的驅動器以及使用這種驅動力的XY平臺。然后,通過圖5-圖7描述用于反轉XY平臺的運動方向的單獨驅動器的實施方式。
[0024]圖1以3D示圖示出了 XY工作臺的驅動器。可以看到固定的U形磁軛1,該磁軛由具有高滲透性的材料制成并且具有第一分支(limb) 1.1和第二分支1.2以及連接兩個分支以形成U形的封閉端1.3。
[0025]相對于磁軛1可移動的鐵磁棒2垂直于分支1.1、1.2延伸。在每種情況下,空氣間隙位于棒2與分支1.1,1.2之間的交叉點上,通過其磁軛1和棒2彼此分離。
[0026]永磁體3設置在磁軛1的封閉端1.3內,其導致磁通量通過磁軛1和棒2的一部分。封閉磁路采用穿過這兩個空氣間隙的路徑并且是獨立的。同樣位于磁軛1的封閉端
1.3內并且纏繞在磁軛1周圍的第一線圈4能夠根據流過第一線圈4的電流的強度和方向增大或減小通過磁軛1和棒2的磁通量。通過使用在第一線圈4內的額外恒定電流,可以使用磁體3來分配,生成與磁體3的磁場等效的磁場,但是這個選擇的功率效率小得多。
[0027]在這個磁路中的磁阻在空氣間隙內特別高,并且其值取決于棒的位置。因此,磁阻力生效,努力減少這些空氣間隙。如果分支1.1、1.2位于水平