DE2628818C2

DE2628818C2 - Einrichtung zum Ausrichten eines Werkstücks mit in x- und y-Richtung verstellbarem Werkstückträger

Info

Publication number: DE2628818C2
Application number: DE2628818A
Authority: DE
Inventors: Javathu Kutikaran Hopewell Junction N.Y. Hassan; Carl Vincent Wappingers Falls N.Y. 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: 1982-10-28
Also published as: DE2628818A1; CA1037506A; FR2316042A1; US4042119A; JPS5739512B2; IT1063341B; JPS526084A; FR2316042B1; GB1506363A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.

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 Bearbeitungsgänge 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 Antriebsmotoren für die Stelltriebe müssen aber außerhalb des Vakuumbereiches angeordnet sein, damit Schwierigkeiten bei der Schmierung und durch etwaige Einflüsse durch elektromagnetische Felder vermieden werden. Außerdem ist auf diese Weise die Wärmeabfuhr der Antriebsmotoren 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 Werkstückträgerelementen mit höchster Präzision und spielfrei die Stellbewegung übertragen. Es kommt somit auf eine möglichst direkte, von elastischen Verformungen und Kupplungen freie Übertragung an. b5

Es ist bereits eine in der DE-PS 24 15 186 beschriebene Kreuztischanordnung für Manipulationen innerhalb eines von der Umgebung hermetisch abgeschlossenen Raumes vorgeschlagen worden, bei welcher der Kreuztisch über seitlich auslenkbare Blattfedern an einer in der Trennwand angeordneten, dichten, mit einem Stelltrieb verbundenen Schiebedurchführung befestigt ist, während in der Trennwand eine weitere dichte Schiebedurchführung rechtwinklig zur ersten angeordnet ist so daß der Tisch in x- und y-Richtung verschiebbar ist Die Verschiebung des Tisches ist jedoch auf eine durch den Olattfederweg bestimmte Strecke begrenzt und muß in der einen, quer zu den Blattfedern verlaufenden Richtung gegen die Blattfederrückstellkräfte durchgeführt werden. Außerdem ist die Montage und Demontage dieser Anordnung dadurch erschwert, daß in der Richtung quer zu den Blattfedern eine Rückholfeder erforderlich ist, die das ständige Anliegen des Stelltriebstößels auch am Kreuztisch gewährleistet

Der Erfindung üegi die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung zu schaffen, bei welcher der Werkstückträger positionsgenau bewegt werden kann, ohne durch das Lagerungssystem bedingte Begrenzungen des Verstellweges und dennoch aber ein leichter Ein- und Ausbau möglich ist Diese Aufgabe ist durch die Ausbildung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst worden. Hierbei ist die Verwendung von aufeinandergelagerten, in Af- bzw. y-Richtung verstellbaren Tischen oder Schlitten durch die DE-AS 11 27 561 an sich bekannt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es, nach dem Lösen der dem betreffenden Stelltrieb zugeordneten Gehäusewand diese zusammen mit dem Stelltrieb und der gesamten Werkstückträgeranordnung 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 Werkstückträgertisch 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 zeigt

F i g. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht einer Vakuumkammer, mit teilweise entferntem Gehäuseteil und Stelltrieben in der X- und K-Richtung,

F i g. 2 eine schematische, schaubildliche Teilansicht der Anordnung nach F i g. 1 mit ausgefahrenem ^-Antrieb,

F i g. 3 eine vergrößerte Schnittansicht des V-Antriebes und

F i g. 4 eine schematische schaubildliche Detailansicht des X-Antriebes.

F i g. 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 letzteren in der Zeichnung nicht sichtbar sind. In der Frontplatte 14 ist ein V-Motor 30 gelagert. Die Befestigung der Frontplatte 14 an den

Seitenplatten, der Deckplatte 11 und der Bodenplatte erfolgt durch Schrauben 15, und zur Abdichtung der Vakuumkammer 10 ist eine entsprechende Flachdichtung eingelegt. Der gesamte V-Antrieb bildet somit zusammen mit der Frontplatte 14 eine selbständige Baueinheit Zur Zufuhr der elektrischin Leitungen befinden sich in der Frontplatte 14 zwei Durchlässe 17, die gleichfalls entsprechend abgedichtet sind. Der gesamte V-Antrieb ist auf Schienen 18 geführt und mittels Rollen in V-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 F i g. 1 dargestellten Tischen ist der X-Tisch 42 der obere, und er ist mittels Lineargleitführungen 43 auf dem darunter angeordneten V-Tisch 16 beweglich geführt Nahe der Kante des X-Tisches 42 sind in V-Richtung verlaufende Antriebsschienen 44 vorgesehen. An der Unterseite des Antriebsarmes 41 befindet sich ein Paar Rollen, das in Fig. 1 nur angedeutet, jedoch in den F i g. 2 und 4 genauer dargestellt ist Diese Rollen dienen zur Führung der Antriebsschiene 44 sowie zum Herausnehmen und Einsetzen des gesamten V-Antriebes.

Gleichzeitig mit Verstellbewegungen in der V-Richtung kann der Antriebsarm 41 Verstellbewegungen in X-Richtung auf die Antriebsschiene 44 übertragen, zur gleichzeitigen Einstellung eines auf einer Werkstückträgerplatte 45 befindlichen Werkstücks, z. B. eines Halbleiterwafers 46, in X- und V-Richtung. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind sowohl der V-Motor 30 als auch der X-Motor 40 ausgangsseitig als Linearantriebe gestaltet, indem die Drehbewegung des Motors in eine Linearbewegung umgewandelt wird. Zur Aufnahme eines solchen Wandlers dient das Gehäuse 40/4, und eine ähnliche Anordnung weist auch der V-Motor 30 auf.

In der Darstellung nach Fi g. 2 sind übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der gesamte V-Antrieb, der mittels Rollen 19 auf Schienen 48 geführt ist, befindet sich dort in der <o bezüglich der Vakuumkammer 10 herausgezogenen Position. In den Schienen 48 sind Mulden 49 zur Aufnahme der Rollen 19 angeordnet, wenn sich die X- und V-Tische 42,16 in der Vakuumkammer 10 befinden. Führungsbügel 47 an jeder der Schienen 48 sichern die Führung des V-Antriebes beim Einschieben und Herausziehen. Weiterhin dienen die bereits im Vorherigen erwähnten Rollen 50 zur Führung der Antriebsschiene 44 beim Einschieben des V-Antriebes.

Zum Ausbau des X-Motors 40 und der zugehörigen ^-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 die X- und V-Tische eingebaut werden. Die entsprechenden Signalleitungen sind gleichfalls durch die Durchlässe 17 geführt

Gemäß F i g. 3 ist die Antriebswelle 60 des V-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 32 72 021 beschrieben.

Wie F i g. 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 F i g. 4 die Rollen 50 sichtbar, zwischen denen die Antriebsschiene 44 geführt ist. Die Antriebsschiene 44 ist am (oberen) X-Tisch 42 befestigt (vergl. F i g. 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 70' und endet in einer Platte 81. Der Antriebsarm 41 überträgt, wie F i g. 4 weiterhin zeigt, die X-Stellbewegung auf die Antriebsschiene 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 vorgesehen sind. Zusätzlich ragt aus der Dichtringplatte 80 eine Führungsstange 86 bis zur Platte 81. Säulen 87, 88 und 89 dienen dazu, den X-Motor 40 fest an der Dichtringplatte 80 zu lagern. Die entsprechenden Bohrungen in der Dichtringplatte 80 sind zur Gewährleistung der Abdichtung des Vakuumbereiches als Sacklöcher ausgeführt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ausrichten eines vorzugsweise innerhalb eines von der Umgebung abgeschlossenen Raumes, z. B. einer Unterdruckkammer, befindlichen Werkstücks zur Bearbeitung, Prüfung oder dgL mit einem in x- und y-Richtung durch Linearstelltriebe verstellbaren Werkstückträger, wobei der Werkstückträger mit einem ersten Stelltrieb in dessen Verstellrichtung starr gekoppelt ist und mit einem zweiten Stelltrieb in loser Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger aus einem in y-Richtung verschiebbaren ersten Tisch (16) und einem auf diesem in x-Richtung verschiebbaren zweiten Tisch (42) besteht, daß der erste Stelltrieb (30; y-Richtung) mit der ihm zugeordneten, rechtwinklig zu seiner Stellrichtung verlaufenden Wand (14) der Kammer (10) und den das Werkstück (45, 46) aufnehmenden Tischen (16, 42) als lösbare, ein- und ausfahrbare Baueinheit gestaltet ist und daß die zwischen dem zweiten Stelltrieb (40) und dem zweiten Tisch (42) angeordnete Stellverbindung (41, 44, 50) als lediglich in x-Richtung wirkende Formschlußverbindung ausgebildet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellverbindung aus einem mit dem anderen Stelltrieb (40,40AJ verbundenen Antriebsarm (41) mit zwei zueinander benachbarten Rollen (50) besteht, zwischen denen eine an dem zugeordneten x-Tisch (42) befestigte, in der Richtung (y)|des einen Stelltriebes (30) verlaufende Antriebsschiene (44) geführt ist.