Xy工作台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于χυ工作台的驱动器的设计方法，所述工作台能够在一个平面的两个延伸方向，并且在一定的范围内，在与该平面垂直的方向，并且相对于工作台围绕这三个线性方向的旋转来定位。
【背景技术】
[0002]工作台在闭环控制下在一个平面的两个方向的精确定位以及工作台在与平面垂直的方向并且相对于工作台围绕这三个线性方向的旋转的位置的闭环控制在半导体制造中首先是重要的要求。在这种情况下，放在工作台上的晶片必须放在工具的下面，例如，曝光设备的透镜、显微镜的物镜或者用于处理或检查晶片的电子束透镜。与固定工具一起，工作台必须能够在晶片本身的数量级上执行在晶片平面上的运动；至少需要与其垂直的小幅校正，并且相对于所有可能的倾斜，以允许补偿晶片的厚度的各种变化，例如，在晶片的正面和反面的平行度的偏差。
[0003]在这个技术领域中，实际应用为工作台所熟知，该工作台在晶片的宽度之上的单独划割区(swath，条带)内在水平方向来回移动，在晶片每次穿过之后，跳跃到另一个划割区，以便工具在曲折形路径中扫描晶片。在这样做时，工作台的速度在一个划割区内恒定。在这个背景下，需要大的力量，主要用于在每个划割区的端部的方向反转；除此以外，驱动器仅仅需要允许小幅位置校正运动并且保持工作台的速度恒定。
[0004]由磁力移动的并且保持悬浮的类型的工作台(称为磁悬浮平台)尤其适合于制造半导体，这是因为由于不使用机械支撑，所以这些工作台造成仅仅非常少的干扰颗粒，使这些工作台特别适合于干净的房间。
[0005]在美国专利6，879，063 B2中，描述了这种工作台的实例。在此处，工作台通过磁体的平面阵列移动。在其下面，工作台具有线圈，通过这些线圈，在电流适当地穿过时，工作台可以在所有6个自由度中移动。然而，由于工作台的驱动器不必要地笨重(这是因为在整个工作区域上不需要大力量来加速)，结果，必须移动额外的质量，所以这种类型的工作台不优化用于上述特别的运动模式。此外，移动线圈所需要的供电电缆不利于精确定位。在随着工作台移动的线圈中生成的热量对于很多应用可以是个问题。磁体的磁场还可能对各种实际应用不利，如在离子束或电子束应用中一样。
[0006]在W0 98/37335 A1中，描述了一种磁力轴承，通过该磁力轴承，负荷能够保持在垂直方向并且放在小距离上，同时，能够在水平方向移动。U形磁轭在此处用作定子，该定子具有设置在可移动的铁磁棒之上和之下的两个平行的分支。永磁体集成在U形磁轭的封闭端内，沿着分支引导永磁体的磁通量，磁路在磁轭与棒之间的空气间隙之上封闭。在这种情况下发生的磁阻力抵消棒的重力并且可借助于线圈来调节，线圈能够削弱或增强磁场，用于垂直地精确定位棒。此外，缠绕在磁轭的一个分支上的其他线圈能够在棒上施加水平力。在各种方向相对于彼此设置的磁轭和棒的几个这种配置允许在所有6个自由度中定位棒以及与棒连接的物体。由驱动器(因此，由棒)移动的质量非常小；驱动器是“动铁”型，与具有动线圈或动磁的驱动器相反。
[0007]由这种驱动器可获得的水平力表示某些实际应用的问题，这些力量可能太小，从而不能通过高生产率执行加工工艺。为了实现高吞吐量，需要使在短距离之上快速移动的晶片减速并且停止，然后，需要在相反的方向再次加速，直到快速运动反转。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目标在于，提供至少在XY工作台的某些位置中大的力量可用于反转工作台的运动方向的可能性，以便确保加工工艺的更高生产率。
[0009]该目标由XY工作台实现，该XY工作台具有用于反转根据权利要求1所述的工作台的方向的单独驱动器。
[0010]公开了一种XY工作台，其具有单独驱动器，以反转工作台的运动方向，铁磁肋条(ferromagnetic rib)在工作台的一个边缘处突出并且与要反转的工作台的运动方向垂直地延伸。驱动器具有用于在所述工作台接近反转点时容纳肋条的磁轭，所述磁轭的自由端具有极靴(pole shoe)，所述极靴将借助反转线圈(reversal coil)可开关的磁轭内的磁通量聚集在空气间隙中，通过所述空气间隙，所述肋条到达磁轭的内部。
[0011]因此，为了逐个划割区地处理晶片，配备有用于方向反转的这种单独驱动器的XY工作台仅仅需要比较弱的驱动力，以在扫描运动期间克服外部影响，并且用于在这个运动期间精确地控制位置或速度(下面也描述了这种驱动器)。然后，在每个划割区的端部用于方向反转所需要的大力量由为此目的优化的单独驱动器生成。这个单独驱动器在扫描运动期间优选地时不激活的，并且不干扰实际的加工工艺。
[0012]用于方向反转的单独驱动器是“动铁(moving iron)”型。这表示仅少量额外的质量必须与工作台一起移动。不需要为工作台或电能供应冷却。生成磁场的任何元件都不位于移动工作台上，与现有技术的平面电机的情况一样，其中，磁体或线圈直接安装在工作台上。
[0013]单独驱动器是无触点操作的直接驱动器。不需要齿轮机构，并且不生成干扰颗粒。驱动器仅由少量的简单元件构成，因此，其构造和保持便宜并且简单。驱动器组件非常平坦，以便垂直地占据仅仅很少的空间(与工作台平面垂直)。如果比较本发明的驱动器概念和由彼此层叠的两个交叉线性轴构造的现有技术的XY工作台，那么尤其是这样。
[0014]由于用于方向反转的驱动器与用于工作台的实际XY驱动器分开，所以这两个驱动器的力的路径不同。反转工作台的方向所需要的大的力或其反作用力能够由配重块(balance mass)获得，或者可以通过这种方式经由单独的力量框架引导到地板上，以便这些力量对工作台或工具没有负面影响。
[0015]根据示图，从各种【具体实施方式】的以下描述中，获得本发明的进一步优点和细节。
【附图说明】
[0016]图1以3D示图示出了 XY工作台的驱动器；
[0017]图2以截面图示出了 XY工作台的驱动器；
[0018]图3示出了具有四个驱动器的XY工作台；
[0019]图4示出了具有驱动器的替换配置的XY工作台；
[0020]图5示出了具有用于方向反转的单独驱动器的XY工作台，在方向反转的不同时刻进行了描述；
[0021]图6示出了用于方向反转的单独驱动器的替换实施方式；
[0022]图7示出了用于处理晶片的动作序列的示意性表示。
【具体实施方式】
[0023]首先，通过图1-图4描述用于生成垂直力以及比较低的水平力的驱动器以及使用这种驱动力的XY平台。然后，通过图5-图7描述用于反转XY平台的运动方向的单独驱动器的实施方式。
[0024]图1以3D示图示出了 XY工作台的驱动器。可以看到固定的U形磁轭1，该磁轭由具有高渗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以及连接两个分支以形成U形的封闭端1.3。
[0025]相对于磁轭1可移动的铁磁棒2垂直于分支1.1、1.2延伸。在每种情况下，空气间隙位于棒2与分支1.1,1.2之间的交叉点上，通过其磁轭1和棒2彼此分离。
[0026]永磁体3设置在磁轭1的封闭端1.3内，其导致磁通量通过磁轭1和棒2的一部分。封闭磁路采用穿过这两个空气间隙的路径并且是独立的。同样位于磁轭1的封闭端
1.3内并且缠绕在磁轭1周围的第一线圈4能够根据流过第一线圈4的电流的强度和方向增大或减小通过磁轭1和棒2的磁通量。通过使用在第一线圈4内的额外恒定电流，可以使用磁体3来分配，生成与磁体3的磁场等效的磁场，但是这个选择的功率效率小得多。
[0027]在这个磁路中的磁阻在空气间隙内特别高，并且其值取决于棒的位置。因此，磁阻力生效，努力减少这些空气间隙。如果分支1.1、1.2位于水平