DE10128713A1

DE10128713A1 - Justiertisch

Info

Publication number: DE10128713A1
Application number: DE10128713A
Authority: DE
Inventors: Erich Thallner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2003-01-09
Also published as: US6727983B2; US20030058427A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Justiertisch zur Ausrichtung eines Körpers in einer horizontalen Ebene.

Description

Beispielsweise bei der Erstellung von elektrischen Strukturen (Schaltungen) auf Halbleiterscheiben (Wafern) mittels lithographischer Verfahren ist es notwendig, den Wafer gegenüber der Maske in einer horizontalen Ebene exakt zu positionieren. Eine entsprechende Problematik ergibt sich auch im Bereich weiterer verfahrenstechnischer Stufen bei der Herstellung, Bearbeitung oder Verarbeitung von Wafern.

Während die Ausrichtung des Wafers in x- und y-Richtung innerhalb einer Ebene beispielsweise mit einem Mikroskop überwacht werden kann, bereitet es erhebliche konstruktive Probleme, den Wafer auf einem entsprechenden Aufnahmeteil zu konfektionieren, der die gewünschte Beweglichkeit in x- und y-Richtung sowie eine sichere Fixierung in der jeweiligen Endposition gewährleistet.

Mit der Erfindung soll eine solche Möglichkeit aufgezeigt werden.

Dabei liegt der Erfindung folgender Gedanke zugrunde: Ein entsprechender Justiertisch muß mindestens zwei bewegliche Teile umfassen, die in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen (x, y) verstellbar sind. Auf diese Weise kann, gegebenenfalls kombiniert mit einer winkelmäßigen Verschiebbarkeit (Drehung), innerhalb der maximalen Verschiebewege jede beliebige Endposition angesteuert werden. Die beweglichen Teile wiederum sind an einem feststehenden Teil zu führen, der einerseits der Konfektionierung der innerhalb einer horizontalen Ebene beweglichen Teile dient und andererseits eine vertikale Verstellmöglichkeit für die gesamte Einrichtung (den Justiertisch) schafft.

Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, die einzelnen Bauteile des Justiertisches quasi "ineinander zu schachteln", so dass ein dem feststehenden Teil innenseitig benachbarter erster beweglicher Teil in einer horizontalen Richtung und ein darin angeordneter zweiter beweglicher Teil in einer dazu senkrechten horizontalen Richtung verschiebbar ist.

Dabei sind die in x- und y-Richtung verschiebbaren Bauteile geometrisch so aufeinander abzustimmen, dass jedes bewegliche Bauteil in einer exakt linearen Bewegungsrichtung in einer horizontalen Ebene verschoben werden kann.

Darüber hinaus schließlich sind Einrichtungen vorzusehen, die die beweglichen Teile in der gewünschten Endposition fixieren.

Danach betrifft die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform einen Justiertisch zur Ausrichtung eines Körpers, beispielsweise eines Wafers, in einer horizontalen Ebene, mit folgenden Merkmalen:

- einem äußeren Rahmen,
- einem in einer ersten horizontalen Richtung (x) im äußeren Rahmen entlang eines ersten Weges (X_ges.) bewegbaren Zwischenrahmen,
- einem in einer zur ersten horizontalen Richtung (x) senkrechten zweiten horizontalen Richtung (y) im Zwischenrahmen entlang eines zweiten Weges (Y_ges.) bewegbaren Aufnahmeteil für den Körper,
- der Zwischenrahmen ist relativ zum äußeren Rahmen über eine am Zwischenrahmen angelenkte erste Verstelleinrichtung an frei definierbarer Stelle entlang des ersten Weges (X_ges.) positionierbar,
- der Aufnahmeteil ist relativ zum Zwischenrahmen über eine am Aufnahmeteil angelenkte zweite Verstelleinrichtung an frei definierbarer Stelle entlang des zweiten Weges (Y_ges.) positionierbar.

Mit anderen Worten: der äußere, in der horizontalen Ebene unbewegliche Rahmen nimmt einen Zwischenrahmen auf, der entlang der gesamten Länge (X_ges.) des ersten Weges in x- Richtung verschiebbar ist.

Der Zwischenrahmen nimmt analog einen Aufnahmeteil auf, der über die gesamte Länge (Y_ges.) des zweiten Weges innerhalb des Zwischenrahmens verschiebbar ist. Dabei können die Weglängen des ersten und zweiten Weges gleich sein, beispielsweise jeweils 5 mm. Ein solches "Spiel" reicht in der Regel für den genannten Anwendungsbereich zur Positionierung von Wafern in einer entsprechenden Vorrichtung aus, um diesen beispielsweise gegenüber einer korrespondierenden Maske zu positionieren.

Über die Verstelleinrichtungen lassen sich der Zwischenrahmen sowie der Aufnahmeteil an der im jeweiligen Anwendungsfall gewünschten Position des ersten und zweiten Weges festlegen. Zusätzlich kann ein, zum Beispiel der Aufnahme eines Wafers dienender Abschnitt des Aufnahmeteils, wie ausgeführt, in der horizontalen Ebene drehbar angeordnet werden.

Dabei kann der Zwischenrahmen auf einer korrespondierenden Auflagefläche des äußeren Rahmens angeordnet sein. Der äußere Rahmen kann dazu innenseitig beispielsweise eine falzartige Stufe aufweisen, auf der der Zwischenrahmen umlaufend in einem randnahen Bereich aufliegt. Zur Verbesserung der Gleitfähigkeit zwischen Zwischenrahmen und äußerem Rahmen sieht eine Ausführungsform die Anordnung von Gleitelementen vor.

Eine analoge Zuordnung kann auch zwischen Zwischenrahmen und Auflageteil erfolgen.

Die Gleitelemente bestehen nach einer Ausführungsform aus Kugeln oder Kugelrollen, die zum Beispiel in nutartigen Vertiefungen korrespondierender Flächenabschnitte relativ zueinander bewegbarer Teile (Außenrahmen, Zwischenrahmen; Zwischenrahmen, Aufnahmeteil) konfektioniert werden. Es ist selbstverständlich, dass die Anordnung korrespondierender Bauteile vorzugsweise dabei so erfolgt, dass die relativ zueinander zu bewegenden Teile außerhalb der Gleitelemente in geringem Abstand zueinander stehen. Über die Anordnung und Ausbildung der Gleitelemente kann gleichzeitig die Bewegungsrichtung (x-, y-Richtung) der entsprechenden Bauteile unterstützt werden.

Eine weitere Auführungsform sieht vor, dass der Zwischenrahmen entlang eines Bodens bewegbar ist, der umlaufende, vorstehende Rahmenteile des äußeren Rahmens verbindet. Bei dieser, auch in der nachfolgenden Figurenbeschreibung dargestellten Ausführungsform besitzt der äußere Rahmen eine Art "Wannenform".

Der Boden des äußeren Rahmens kann dabei nicht nur der gleitenden Aufnahme des Zwischenrahmens dienen, sondern gleichzeitig auch der Aufnahme des innerhalb des Zwischenrahmens angeordneten Aufnahmeteils.

Eine definierte Bewegung in x- beziehungsweise y-Richtung der genannten Bauteile kann dadurch unterstützt werden, dass der äußere Rahmen und der Zwischenrahmen über Federn miteinander verbunden sind, die mindestens in Richtung des ersten Weges bewegbar sind und ebenso der Zwischenrahmen und der Aufnahmeteil über Federn miteinander verbunden sind, die mindestens in Richtung des zweiten Weges bewegbar sind.

Im erstgenannten Fall können die Federn dabei im wesentlichen senkrecht zur Richtung des ersten Weges angeordnet sein, wobei sie aber in der gleichen Ebene verlaufen und jeweils in einem zwischen äußerem Rahmen und Zwischenrahmen ausgebildeten Raum angeordnet sind.

Im zweiten Fall können die Federn analog im wesentlichen senkrecht zur Richtung des zweiten Weges verlaufen, aber in der gleichen Ebene und jeweils in einem zwischen Zwischenrahmen und Aufnahmeteil ausgebildeten Raum angeordnet werden.

Um die gewünschte Bewegung in x- und y-Richtung zu unterstützen wird vorgeschlagen, den äußeren Rahmen, den Zwischenrahmen und den Aufnahmeteil so auszubilden, dass sie in der Aufsicht eine im wesentlichen rechteckige Außenkontur aufweisen.

Insbesondere die in Bewegungsrichtung des Bauteils verlaufenden Außenkanten des Bauteils müssen ebenso wie die dazu korrespondierenden Flächenabschnitte des benachbarten Bauteils eine exakt lineare Führung ermöglichen, weshalb sie üblicherweise in Form ebener Flächen ausgebildet sind.

Demgegenüber können die senkrecht zur Bewegungsrichtung des jeweiligen Bauteils verlaufenden Bauteil-Seiten nahezu beliebig gestaltet sein.

Diese Außenseiten können beispielsweise mittig einen nach außen vorspringenden Absatz aufweisen, auf dem jeweils zwei Federn befestigt sind, die in unterschiedlicher Richtung mit Abstand zueinander von diesem Absatz aus verlaufen und mit ihrem jeweils anderen Ende an dem korrespondierenden Bauteil befestigt sind. Diese Anordnung von jeweils zwei Federn auf gegenüberliegenden Seiten jedes beweglichen Bauteils unterstützt die exakt lineare Bewegung des jeweiligen Bauteils in x- beziehungsweise y-Richtung. Auch diese Ausführungsform wird in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.

Der vorspringende Absatz kann gleichzeitig dazu dienen, eine Anlenkstelle für die Verstelleinrichtung zu schaffen, wie dies ebenfalls nachstehend anhand der Figuren näher beschrieben wird.

Die Verstelleinrichtung kann aus einer Motor-/Getriebe- Einheit bestehen. Dabei kann die Verstelleinrichtung, die (von außen) auf den Zwischenrahmen wirkt, ortsfest angeordnet werden, beispielsweise am äußeren Rahmen, während die Verstelleinrichtung, die auf den inneren Aufnahmeteil wirkt, senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufnahmeteils, also in Bewegungsrichtung des Zwischenrahmens, mitführbar sein muß. Sie kann entsprechend unmittelbar am Zwischenrahmen befestigt werden. Eine andere Möglichkeit ist, diese Verstelleinrichtung in einer entsprechenden Aussparung des äußeren Rahmens anzuordnen, die eine Verschiebung der Verstelleinrichtung mit dem Zwischenrahmen erlaubt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. Dabei enthält auch die nachfolgende Figurenbeschreibung Hinweise auf erfindungsgemäße Merkmale, die in beliebigen Kombinationen untereinander realisierbar sind.
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Justiertisch in stark schematisierter Darstellung.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 2 - 2 in Fig. 1.
Der in Fig. 1 dargestellte Justiertisch umfaßt einen äußeren Rahmen 10 mit einer quadratischen Außenkontur. In den Eckbereichen sind Öffnungen 20 zu erkennen. Über die Öffnungen 20 kann der Justiertisch auf vier Säulen vertikal verfahrbar angeordnet werden.
Aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ergibt sich, dass der äußere Rahmen 10 einen Boden 10b aufweist, von dem randseitig vier ineinander übergehende Schenkel 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 nach oben vorstehen. Der Boden 10b kann Durchbrechungen aufweisen.
Benachbart zu den Schenkeln 10.1 bis 10.4 wird entsprechend eine umlaufende Auflagefläche 10a für einen Zwischenrahmen 40 gebildet.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Bauhöhe des Zwischenrahmens 40 geringer als die des äußeren Rahmens 10, so dass der Zwischenrahmen 40 etwas versenkt im äußeren Rahmen 10 einliegt.
Der Zwischenrahmen 40 stellt einen "echten Rahmen" dar, besitzt im Gegensatz zum äußeren Rahmen 10 also keinen mittigen Boden.
Korrespondierend zu den inneren Flächen der Schenkel 10.1, 10.2 des äußeren Rahmens 10 sind die Schenkel 40.1, 40.2 des Zwischenrahmens 40 flächig und geradlinig gestaltet.
Während die Schenkel 40.1, 40.2 nahezu spielfrei parallel zu den Schenkeln 10.1, 10.2 des äußeren Rahmens verlaufen, befinden sich alle weiteren Rahmenabschnitte, beispielsweise 40.3, 40.4 des Zwischenrahmens 40 in der dargestellten Position des Justiertisches im Abstand zu den benachbarten korrespondierenden Schenkeln, beispielsweise 10.3, 10.4 des äußeren Rahmens 10. Die Summe dieser Abstände bestimmt den maximalen Weg X_ges., über den der Zwischenrahmen 40 innerhalb des äußeren Rahmens 10 in x- Richtung verschiebbar ist.
An den mit 42 gekennzeichneten Stellen befindet sich auf der Unterseite des Zwischenrahmens 40 jeweils eine Vertiefung (Fig. 2) und korrespondierend dazu eine weitere Vertiefung im Boden 10b des äußeren Rahmens, die in Fig. 2 mit 12 gekennzeichnet ist.
Im Bereich dieser korrespondierenden sickenförmigen Aussparungen 12, 42 liegen Kugeln 22 ein, die Gleitelemente im Sinne der Erfindung bilden und die Gleitbewegung des Zwischenrahmens 40 in x-Richtung gegenüber dem äußeren Rahmen 10 unterstützen.
Fig. 1 läßt erkennen, dass die zwischen den Schenkeln 40.1, 40.2 verlaufenden Schenkel 40.3, 40.4 jeweils etwa mittig einen in Richtung auf den äußeren Rahmen 10 vorspringenden Absatz 44 aufweisen, auf dem wiederum etwa mittig ein Lagerbolzen 46 vertikal nach oben (aus der Zeichenebene heraus) absteht.
Auf dem zum Schenkel 40.4 gehörenden Absatz 44 sind ferner zwei Blattfedern 48.1, 48.2 angeordnet, die mit ihrem einen Ende jeweils am Absatz 44 befestigt sind und sich von dort, in der Darstellung nach Fig. 1, im wesentlichen parallel zum Schenkel 40.4 in entgegengesetzter Richtung erstrecken und mit ihrem jeweils gegenüberliegenden Ende am Schenkel 10.4 des äußeren Rahmens 10 befestigt sind.
Ein entsprechender Aufbau ergibt sich für den Bereich des Schenkels 40.3.
Dort ist zusätzlich zu erkennen, dass vom Lagerbolzen 46 senkrecht zum Schenkel 40.3 eine Spindel 52 verläuft, die Bestandteil einer Verstelleinrichtung 50 ist, zu der im Weiteren ein Motor 54 gehört, der am äußeren Rahmen 10 befestigt ist. Über den Motor 54 kann die Spindel 52 betätigt werden, wobei parallel zur Betätigung der Spindel 52 der Zwischenrahmen 40 in x-Richtung verschoben wird.
Die skizzierte Anordnung der Federn 48.1, 48.2 unterstützt dabei die exakt lineare Bewegung des Zwischenrahmens 40 innerhalb des äußeren Rahmens 10 in x-Richtung.
Eine ähnliche Verbindung, wie vorstehend zwischen Zwischenrahmen 40 und äußerem Rahmen 10 beschrieben, ergibt sich auch für einen inneren Aufnahmeteil 60 innerhalb des Zwischenrahmens 40. Dabei ist die Anordnung jedoch jeweils um 90° versetzt, um eine Bewegungsrichtung des Aufnahmeteils 60 in y-Richtung, also senkrecht zur x- Richtung zu schaffen, und zwar innerhalb des Zwischenrahmens 40.
Der Aufnahmeteil 60 weist mittig eine kreisrunde Öffnung 70 auf, über der beispielsweise ein Wafer randseitig aufgelegt werden kann. Ebenso kann in der Öffnung 70 ein auf dem Boden 10b drehbarer und in gewünschter Position fixierbarer Teller zur Aufnahme des Wafers angeordnet werden.
Während die den Schenkeln 40.3, 40.4 benachbarten Schenkel 60.3, 60.4 außenseitig geradlinig und flächig verlaufen, wie die Schenkel 40.1, 40.2 des Zwischenrahmens 40, sind die Verbindungsschenkel 60.1., 60.2 im wesentlichen analog den Schenkeln 40.3, 40.4 des Zwischenrahmens gestaltet. Dies gilt ebenso für Absätze 64, Bolzen 66 und Federn 68.1, 68.2, die den Ansätzen 44, dem Lagerbolzen 46 sowie den Federn 48.1, 48.2 am Zwischenrahmen 40 nachgebildet sind. Eckbereiche des Aufnahmeteils 60 sind entsprechend der Geometrie der korrespondierenden Abschnitte des Zwischenrahmens 40 ausgeschnitten.
Entsprechend der gewünschten Bewegungsrichtung verlaufen beispielsweise die Federn 68.1, 68.2 senkrecht zu den Federn 48.1, 48.2.
Der maximale Weg in y-Richtung für den Aufnahmeteil 60 wird bestimmt durch das Spiel zwischen den Schenkeln 40.1, 60.1 beziehungsweise 40.2, 60.2 und ergibt sich gemäß Fig. 1 aus der Summe der dargestellten Abstände 51 und 52.
Der Aufnahmeteil 60 weist analog zum Zwischenrahmen 40 auf seiner Unterseite Vertiefungen 62 auf, die über korrespondierenden weiteren Vertiefungen (nicht dargestellt) auf der Oberseite 10a des Bodens 10b des äußeren Rahmens 10 angeordnet sind und gemeinsam wiederum (nicht dargestellte) Kugeln aufnehmen, die die Bewegung des Aufnahmeteils 60 in y-Richtung und damit parallel zu den Schenkeln 40.3, 40.4 des Zwischenrahmens 40 erlauben.
Im Gegensatz zu der Gleitlagerung des Zwischenrahmens 40 im äußeren Rahmen 10 sind hier jedoch nur drei solcher Vertiefungen 62 vorgesehen, und zwar jeweils im Winkel von etwa 120° zueinander.
Der Aufnahmeteil 60 wird innerhalb des Zwischenrahmens 40 wiederum über eine Verstelleinrichtung beaufschlagt, die das Bezugszeichen 80 trägt und im wesentlichen analog der Verstelleinrichtung 50 ausgebildet ist. Ein wesentlicher Unterschied zur Verstelleinrichtung 50 besteht darin, dass eine zugehörige Spindel 82 vom Bolzen 66 lediglich bis kurz vor den Schenkel 40.1 geführt ist und von dort über ein Umlenkgetriebe nach oben zu einem auf dem Schenkel 40.1 aufsitzenden Motor 84. Dies ist notwendig, da sich der Schenkel 40.1 als Bestandteil des Zwischenrahmens 40 in x-Richtung bewegen kann, und zwar auch dann, wenn parallel dazu die Spindel 82 aktiviert wird und den Aufnahmeteil 60 in y-Richtung verschiebt.

Claims

1. Justiertisch zur Ausrichtung eines Körpers in einer horizontalen Ebene, mit folgenden Merkmalen:

1. 1.1 einem äußeren Rahmen (10),

2. 1.2 einem in einer ersten horizontalen Richtung (x) im äußeren Rahmen (10) entlang eines ersten Weges (X_ges.) bewegbaren Zwischenrahmen (40),

3. 1.3 einem in einer zur ersten horizontalen Richtung (x) senkrechten zweiten horizontalen Richtung (y) im Zwischenrahmen (40) entlang eines zweiten Weges (Y_ges.) bewegbaren Aufnahmeteil (60) für den Körper,

4. 1.4 der Zwischenrahmen (40) ist relativ zum äußeren Rahmen (10) über eine am Zwischenrahmen (40) angelenkte erste Verstelleinrichtung (50) an frei definierbarer Stelle entlang des ersten Weges (X_ges.) positionierbar,

5. 1.5 der Aufnahmeteil (60) ist relativ zum Zwischenrahmen (40) über eine am Aufnahmeteil (60) angelenkte zweite Verstelleinrichtung (80) an frei definierbarer Stelle entlang des zweiten Weges (Y_ges.) positionierbar.

2. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Zwischenrahmen (40) und einer korrespondierenden Auflagefläche (10a) des äußeren Rahmens (10) Gleitelemente (22) angeordnet sind.

3. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Aufnahmeteil (60) und einer korrespondierenden Auflagefläche (10a) des Zwischenrahmens oder des äußeren Rahmens (10) Gleitelemente (22) angeordnet sind.

4. Justiertisch nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Gleitelemente (22) aus Kugeln oder Kugelrollen bestehen.

5. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem der Zwischenrahmen (40) entlang eines Bodens (10b) bewegbar ist, der umlaufende, vorstehende Rahmenteile (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) des äußeren Rahmens (10) verbindet.

6. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem der Aufnahmeteil (60) entlang eines Bodens (10b) bewegbar ist, der umlaufende, vorstehende Rahmenteile (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) des äußeren Rahmens (10) verbindet.

7. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem der äußere Rahmen (10) und der Zwischenrahmen (40) über Federn (48.1, 48.2) miteinander verbunden sind, die mindestens in Richtung des ersten Weges (X_ges.) bewegbar sind.

8. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem der Zwischenrahmen (40) und der Aufnahmeteil (60) über Federn (68.1, 68.2) miteinander verbunden sind, die mindestens in Richtung des zweiten Weges (Y_ges.) bewegbar sind.

9. Justiertisch nach Anspruch 7, bei dem die Federn (48.1, 48.2) im wesentlichen senkrecht zur Richtung des ersten Weges (X_ges.), aber in dergleichen Ebene verlaufen und jeweils in einem zwischen äußerem Rahmen (10) und Zwischenrahmen (40) ausgebildeten Raum angeordnet sind.

10. Justiertisch nach Anspruch 8, bei dem die Federn (68.1, 68.2) im wesentlichen senkrecht zur Richtung des zweiten Weges (Y_ges.), aber in dergleichen Ebene verlaufen und jeweils in einem zwischen Zwischenrahmen (40) und Aufnahmeteil (60) ausgebildeten Raum angeordnet sind.

11. Justiertisch nach Anspruch 1, bei dem der äußere Rahmen (10), der Zwischenrahmen (40) und der Aufnahmeteil (60) in der Aufsicht eine rechteckige Außenkontur aufweisen.