DE2628818A1

DE2628818A1 - Einrichtung zum ausrichten eines werkstuecks mittels in zumindest zwei dimensionen wirksamer stelltriebe

Info

Publication number: DE2628818A1
Application number: DE19762628818
Authority: DE
Inventors: Javathu Kutikaran Hassan; Carl Vincent Rabstejnek
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-26
Publication date: 1977-01-27
Also published as: CA1037506A; JPS5739512B2; US4042119A; GB1506363A; FR2316042B1; DE2628818C2; FR2316042A1; JPS526084A; IT1063341B

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: FI 974 017

Einrichtung zum Ausrichten eines Werkstücks mittels in zumindest zwei Dimensionen wirksamer Stelltriebe

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausrichten eines vorzugsweise innerhalb einer Kammer, z.B. einer Unterdruckkammer, ,befindlichen Werkstücks zum Zwecke der Bearbeitung, Prüfung und dergleichen, mittels einer Mehrzahl von zumindest in zwei Dimensionen, insbesondere auf X/Y-Tische wirksamen Stelltrieben, von denen jedenfalls der eine Stelltrieb als Linearstelltrieb ausgebildet ist.

;Zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere Halbleiterelementen für elektronische Schaltkreise, z,B, sogenannten Wafern, sind sehr genau einstellbare Stelltriebe erforderlich. Eine Besonderheit derartiger Bearbeitungseinrichtungen besteht darin, daß die Bearbeitungsgäncre häufig, z.B. mittels Elektronenstrahlen zur !photolithographischen Erzeugung von Mustern, unter Unterdruck

ausgeführt werden müssen. Aus diesem Grund befindet sich der Werkstückträger mit den zugehörigen X/Y-Tischen in einer gegen die Umgebung dicht verschlossenen Vakuumkammer, Die Antriebsmotorer für die Stelltriebe müssen aber außerhalb des Vakuumbereiches angeordnet sein, damit Schwierigkeiten bei der Schmierung und durch etwaige Einflüsse durch elektromagnetische Felder vermieden

6098 84/0776

-» 2 —

werden. Außerdem ist auf diese Weise die Wärmeabfuhr der Antriebs- : motoren vereinfacht.

Ungeachtet der Anordnung der Antriebsmotoren außerhalb der Vakuumkammer muß aber im Hinblick auf die sehr hohen Genauigkeitsanforderungen bei der Positionierung der Werkstücke der vorgenannten Art die Antriebsverbindung zwischen den Motoren und den Werkstück-| trägerelementen mit höchster Präzision und spielfrei die Stellbewegungen übertragen. Es kommt somit auf eine möglichst direkte, ,

von elastischen Verformungen und Kupplungen freie übertragung an, J

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art besteht der Nachteil, daß für Justage-, Wartungs- und Reparaturarbeiten die gesamte Bearbeitungseinrichtung, also das Werkzeug, wie z, B, die Elektronenstrahlsäule entfernt werden muß, um Zugang zu den Stellantrieben, den Übertragungselementen und der Werkstückträgereinrichtung zu erhalten. Diese Demontagearbeiten erfordern daher einen hohen Arbeitsaufwand und entsprechend lange Ausfallzeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen] Wegen der Besonderheiten der konstruktiven Ausführung, wie sie |

¹ " I

j zuvor erläutert wurden, sind jedoch bekannte Maßnahmen zur er-

I ι

•leichterten Zugänglichkeit für Wartungs- und ähnliche Zwecke bei j Einrichtungen der vorliegenden Art nicht anwendbar. Bei einer j Einrichtung der eingangs beschriebenen Art ist die Aufgabe dadurch j !gelöst worden, daß der eine Stelltrieb mit der zugehörigen Gehäuse-f wand der Kammer und dem Werkstückträger den X/Y-Tischen als selb- j ständig lösbare und ein- und ausfahrbare Baueinheit gestaltet ist, iwobei zwischen dem anderen Stelltrieb und dem zugeordneten Werkstückträger tisch eine in der Ein- und Ausfahrrichtung des einen Antriebs frei bewegliche Stellverbindung angeordnet ist«

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es, nach dem Lösen der dem betreffenden Stelltrieb zugeordneten Gehäusewand diese ,zusammen mit dem Stelltrieb und der gesamten Werkstückträgeranord-

609884/0776

FI 974 ΟΪ7

26288Ί8

nung aus der Vakuumkammer auszufahren, ohne daß weitere Demontagearbeiten erforderlich sind. Der andere Stelltrieb verbleibt in seiner Lage, beispielsweise in einer der anderen Gehäusewände, da die Kupplungsverbindung zwischen ihm und dem zugeordneten Werkstückträgertisch bei der Ausfahrbewegung selbsttätig gelöst wird. Vorzugsweise besteht diese Stellverbindung aus einem mit dem anderen Stelltrieb verbundenen Antriebsarm mit zwei zueinander benachbarten Rollen, zwischen denen eine an dem zugeordneten Werkstuckträgertxsch befindliche, in der Richtung des einen Antriebes verlaufende Antriebsschiene geführt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Es zeigen;

Fig. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht einer

Vakuumkammer, mit teilweise entferntem Gehäuseteil und Stelltrieben in der X- und Y-Richtung,

Fig, 2 eine schematische, schaubildliche Teilansicht

der Anordnung nach Fig. 1 mit ausgefahrenem Y-Antrieb,

Fig, 3 eine vergrößerte Schnittansicht des Y-Antriebes

und

Fig. 4 eine schematische schaubildiche Detailansicht

des X-Antriebes,

Fig. 1 zeigt eine Vakuumkammer 10 mit einem Gehäuse 20 und abgesetzten Gehäuseteilen 20' und 20'', innerhalb deren dem zu bearbeitenden Werkstück in der Vakuumkammer 10 ein Elektronenstrahl zugeführt wird. Die Vakuumkammer 10 wird gebildet durch eine Deckplatte 11, eine Seitenplatte 12, eine Frontplatte 14 sowie eine weitere Seitenplatte und eine Bodenplatte, wobei die beiden letzte-

Fi 974 017 6098847Ö776-

!ren in der Zeichnung nicht sichtbar sind. In der Frontplatte 14 j ist ein Y-Motor 30 gelagert. Die Befestigung der Frontplatte 14 an den Seitenplatten, der Deckplatte 11 und der Bodenplatte erfolgt durch Schauben 15, und zur Abdichtung der Vakuumkammer 10 ist eine entsprechende Flachdichtung eingelegt. Der gesamte Y-Antrieb 16 bildet somit zusammen mit der Frontplatte 14 eine selb-¹ ständige Baueinheit. Zur Zufuhr der elektrischen Leitungen befiniden sich in der Frontplatte 14 zwei Durchlässe 17, die gleichfalls entsprechend abgedichtet sind. Der gesamte Y-Antrieb 16 ist auf !Schienen 18 geführt und mittels Rollen in Y-Richtung verfahrbar.

Der X-Motor 40 ist an der Seitenplatte 12 montiert und auf einen Antriebsarm 41 wirksam, indem dieser in linearer Richtung vor- und zurückbewegt werden kann. Von den in Fig. 1 dargestellten j

Tischen ist der X-Tisch 42 der obere_f und er ist mittels Linear- j gleitführungen 43 auf dem darunter angeordneten Y-Tisch beweglich

geführt. Nahe der Kante des X-Tisches 42 sind in Y-Richtung ver- ·

laufende Antriebsschienen 44 vorgesehen« An der Unterseite des j

Antriebsarmes 41 befindet sich ein Paar Rollen, das in Fig. 1 I nur angedeutet, jedoch in den Fign, 2 und 4 genauer dargestellt

ist. Diese Rollen dienen zur Führung der Antriebsschiene 44 sowie zum Herausnehmen und Einsetzen des gesamten Y-Antriebes,

Gleichzeitig mit Verstellbewegungen in der Y-Richtung kann der Antriebsarm 41 Verstellbewegungen in X-Richtung auf die Antriebs- ;schiene 44 übertragen, zur gleichzeitigen Einstellung eines auf einem Werkstückträger 45 befindlichen Werkstücks, z.B. eines HaIb-Ileiterwafers 46, in X- und Y-Richtung. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind sowohl der Y-Motor 30 als auch der X-Motor 40 ausgangsseitig als Linearantriebe gestaltet, indem die Drehbewegung des Motors j in eine Linearbewegung umgewandelt wird. Zur Aufnahme eines solche^

!Wandlers dient das Gehäuse 4OA, und eine ähnliche Anordnung weist

'auch der Y-Motor 30 auf.

609884/0776

FI 974 017

- 5 In der Darstellung nach Fig. 2 sind übereinstimmende Teile mit

gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der gesamte Y-Antrieb, !der mittels Rollen 19 auf Schienen 48 geführt ist, befindet sich dort in der bezüglich der Vakuumkammer 10 herausgezogenen Position. In den Schienen 48 sind Mulden 49 zur Aufnahme der RoI-ilen 19 angeordnet, wenn sich der X/Y-Tisch in der Vakuumkammer 10 befindet. Führungsbügel 47 an jeder der Schienen 48 sichern die Führung des Y-Antriebes beim Einschieben und Herausziehen. Weiterhin dienen die bereits im Vorherigen erwähnten ■Rollen 50 zur Führung der Antriebsschiene 44 beim Einschieben des Y-Antriebes.

!Zum Ausbau des X-Motors 40 und der zugehörigen X-Antriebsanordnung werden die entsprechenden Befestigungsschrauben gelöst. Fig» 2 zeigt weiterhin Schienenträger 51 für die Schienen 48. In den Führungsbügeln 47 können, wie auch an anderen Positionen der Tischführungen, Detektoren zur Abgabe codierter Positionssignale für den X/Y-Tisch eingebaut werden. Die entsprechenden .Signalleitungen sind gleichfalls durch die Durchlässe 17 geführt.

Gemäß Fig. 3 ist die Antriebswelle 60 des Y-Motors 30 mittels !eines Doppelkugellagers 61 gelagert und durch eine Labyrinth-Dichtung 62 hindurchgeführt, welche die Vakuumkammer gegen die 'umgebende Atmosphäre abdichtet. Zum gleichen Zweck ist weiterhin ein Dichtungsring 63 vorgesehen. Die Antriebswelle ist weiterhin in einem in einer Lagerbuchse 64 geführten Gleitlager 65 gelagert. Weiterhin ist die Welle 60 durch einen Linearbetätiger 70 hindurchgeführt, dessen Ausführung von beliebiger Art sein kann; eine bevorzugte Ausführungsform für einen Linearbetätiger der hier in Betracht kommenden Art ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 272 021 beschrieben.

Wie Fig. 4 zeigt, ist der Linearbetätiger 70 (bzw, 70' in Fig, 4) mit einem Block 71 fest verbunden, an dem seinerseits auch der Antriebsarm 41 befestigt ist. Auch sind in Fig. 4 die Rollen

Fi 974 017 609884/0776

'sichtbar, zwischen denen die Antriebsschiene 44 geführt ist.
Die Antriebsschiene 44 ist am oberen Tisch der X-/Y-Tischanordnung
befestigt (vergl. Fign. 1 und 2). Die Welle 60' ragt, wie Fig. 4
zeigt, durch die Labyrinth-Dichtung 62 und eine Dichtringplatte
80 hindurch sowie, wie bereits erwähnt, durch den Linearbetätiger

^! i

70' und endet in einer Platte 81. Der Antriebsarm 41 überträgt, | Wie Fig. 4 weiterhin zeigt, die X-Stellbewegung auf die Antriebs- | schiene 44, und zwar über die beiderseits derselben befindlichen ; Rollen 50. Der Block 71 ist auf Führungsstangen 82 und 83 längsverschiebbar geführt, wozu entsprechende Buchsen 84 und 85 vorge- , gehen sind. Zusätzlich ragt aus der Dichtringplatte 80 eine Füh- j tungsstange 86 bis zur Platte-81. Säulen 87, 88 und 89 dienen dazu,J den X-Motor 40 fest an der Dichtringplatte 80 zu lagern. Die entsprechenden Bohrungen in der Dichtringplatte 80 sind zur Gewähr- ₍ leistung der Abdichtung des Vakuumbereich.es als Sacklöcher ausge- , führt. '.

974 017 609884/0776

Claims

— 7 —

PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zum Ausrichten eines vorzugsweise innerhalb einer Kammer, z.B. einer unterdruckkammer, befindlichen Werkstücks zum Zwecke der Bearbeitung, Prüfung und dgl., mittels einer Mehrzahl von zumindest in zwei Dimensionen, insbesondere auf X-/Y-Tische wirksamen Stelltrieben, von denen jedenfalls der eine Stelltrieb als Linearstelltrieb ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stelltrieb (30) mit der zugehörigen Gehäusewand (14) der Kammer (10) und dem Werkstückträger (45) sowie ggf. den X-/Y-Tischen (42) als selbständig lösbare und ein- und ausfahrbare Baueinheit gestaltet ist_f wobei zwischen dem anderen Stelltrieb (.4Q_f 40A) und dem zugeordneten Werkstückträger tisch (42) eine in der Ein- und Ausfahrrichtung (Y) des einen Antriebs (30) frei bewegliche Stellverbindung (41, 44, 50) angeordnet ist, ι

:2, Einrichtung nach Anspruch 1^ dadurch gekennzeichnet _f daß die Stellverbindung aus einem mit dem anderen Stelltrieb (40f 40A) verbundenen Antriebsarm (41) mit zwei zueinander benachbarten Rollen (50) besteht, zwischen denen eine an dem zugeordneten Werkstückträgertisch (42) befestigte, in der Richtung (Y) des einen Stelltriebes (30) verlaufende Antriebsschiene (44) geführt ist.

_FI 974 ₀₁₇ 60988 4/0776