DE112008000428T5

DE112008000428T5 - Entkoppeltes Mehrplattformpositioniersystem

Info

Publication number: DE112008000428T5
Application number: DE112008000428T
Authority: DE
Inventors: Mark T. Beaverton Kosmowski; Kelly Portland Bruland
Original assignee: Electro Scientific Industries Inc
Current assignee: Electro Scientific Industries Inc
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2010-01-28
Also published as: KR101496951B1; JP2013139055A; CN102066038B; US7760331B2; JP5687294B2; WO2008103611A3; KR101429133B1; CN101657892A; KR20140041945A; TW200847973A; TWI471108B; US20080196631A1; CN102066038A; WO2008103611A2; CN101657892B; TW201513956A; KR20090127875A; JP5586963B2; JP2010528451A

Abstract

Entkoppeltes Mehrplattformpositioniersystem welches Folgendes enthält:
ein dimensionsstabiles Substrat, das eine Substratdicke aufweist, und gegenüberliegende erste und zweite im Wesentlichen parallele Hauptflächenbereiche enthält,
eine erste Führungsschieneneinrichtung, die mit den ersten Hauptflächenbereiche gekoppelt und positioniert ist, um die Bewegung einer ersten Plattform oder eines Tisches entlang einer ersten Achse aufgrund einer ersten Bewegungskraft zu führen,
einer zweiten Führungsschienenanordnung, die mit einem zweiten Hauptflächenbereich gekoppelt und positioniert ist, um die Bewegung einer zweiten Plattform oder eines Tisches entlang einer zweiten Achse aufgrund einer zweiten Bewegungskraft zu führen, und die ersten und zweiten Achsen quer zueinander ausgerichtet sind, wobei
das dimensionsstabile Substrat die ersten und zweiten Plattformen entkoppelt, so dass die Führungsbewegungen der ersten und zweiten Tische einen vernachlässigbaren Bewegungsfehler in Richtung entlang der Substratdicke erzeugen.

Description

Copyright Hinweis
© 2008 Electro Scientific Industries, Inc. Ein Teil der Offenbarung dieses Patentdokuments enthält Material, das einem Copyright-Schutz unterliegt. Der Copyright-Inhaber hat keine Einwände dagegen, dass jedermann eine Facsimile Reproduction des Patentdokuments oder der Patentoffenbarung anfertigt, wie sie in den Akten oder Aufzeichnungen des Patentamtes erscheint. Jedoch werden alle anderen Copyright-Rechte vorbehalten. 37 CFR § 1.71(d).
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bearbeitungssystem für Objekte oder Muster, und insbesondere auf eine Plattformarchitektur zur Steuerung zwei- oder dreidimensionaler Positionierungen einer Bearbeitungseinrichtung in Bezug auch auf ein Zielobjekt.
Hintergrundinformation
Wafertransportsysteme, die zur Verwendung in der Halbleiterfertigung auf Waferniveau konfiguriert sind, enthalten typischerweise eine Plattform oder einen Tisch, die eine Spannvorrichtung aufweist, die den Wafer zur Bearbeitung hält. Manchmal ist die Plattform stationär und manchmal ist sie beweglich. Einige Anwendungen erfordern, dass die Plattform sich linear in ein, zwei oder drei kartesischen Dimensionen mit oder ohne Drehung bewegt. Die Geschwindigkeit der Plattformbewegung kann den Durchsatz der gesamten Waferbearbeitungsplattform diktieren, wenn ein wesentlicher Teil der gesamten Prozessverarbeitungszeit zur Ausrichtung und den Transport des Wafers verwendet wird.
Für Anwendungen einschließlich optischer Bearbeitung kann eine bewegbare Optikanordnung über der Waferoberfläche befestigt sein, so dass die erforderlichen Wafertransportabstände minimiert sind. Die primäre Richtung der Plattformbewegung wird als „Hauptachse” und die Richtung der Plattformbewegung rechtwinklig zur Hauptachse wird als „kleinere Achse” bezeichnet. Die Spannvorrichtung, die den Wafer oder das Objekt hält, das zu bearbeiten ist, kann zur Bewegung entlang der Hauptachse an einer Hauptachsenplattform, zur Bewegung entlang der kleineren Achse an einer Plattform der kleineren Achse oder in einer stationären Position unterhalb der Haupt- und kleineren Achse befestigt werden. Die Hauptachsenplattform kann die Nebenachsenplattform tragen oder kann unabhängig voneinander sein.
Das Plattformdesign solcher optischen Systeme wird kritischer, je kleiner die elektrischen Schaltungsdimensionen werden. Eine Betrachtung bei dem Plattformdesign ist der Einfluss der Prozessqualität aufgrund Vibrationen und thermischer Stabilität der Waferspannvorrichtung und der optischen Einrichtung. Im Fall, dass die Laserstrahlposition kontinuierlich eingestellt wird, sind die bekannten Strukturen, die die Laseranordnung tragen, zu flexibel, um das geforderte Maß von Präzision einzuhalten. Darüber hinaus wird mit zunehmender Schaltungsverkleinerung die Partikelkontamination von größerer Bedeutung.
Zusammenfassung der Offenbarung
Eine Architektur mit gesplitteter Plattform ist als Mehrplattformpositionierungssystem implementiert, welche in einer bevorzugten Ausführungsform einen Laseroptikanordnung trägt und einen Arbeitsplatz aufweist, der eine Oberfläche enthält, auf die ein Laserstrahl zur Laserbearbeitung einwirkt. Das Mehrplattformpositionierungssystem ist in der Lage, einen in Bezug auf Vibrationen und thermische Stabilität stabilen Materialtransport bei hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zu erreichen. Seine Ausbildung mit geteilten Achsen entkoppelt die angetriebenen Plattformbewegungen entlang zweier rechtwinkliger Achsen, die in getrennten parallelen Ebenen liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Bewegung in der horizontalen Ebene zwischen einer Objektplattform (Hauptachse oder untere) und einer Plattform für die Scanoptikanordnung (kleinere Achse oder obere) aufgeteilt, die sich orthogonal zueinander bewegen.
Ein dimensionsstabiles Substrat in Form einer Granit- oder einer anderen Steintafel oder einer Tafel aus keramischem Material, aus Gusseisen, oder einem zusammengesetzten Polymermaterial, wie Anocast^TM, wird als Basis für die unteren und oberen Plattformen verwendet. Die Tafel und die Plattformen werden vorzugsweise aus Materialien mit ähnlichen Koeffizienten der thermischen Expansion gefertigt, so dass das System vorzugsweise auf Temperaturänderungen in übereinstimmender Art reagiert. Das Substrat wird präzise geschnitten (geläppt), so dass Teile der oberen und unteren Plattformflächen flach und parallel zueinander liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine untere Führungsschiene, die einen unteren Tisch mit einer Objektspannvorrichtung trägt, mit einer unteren Oberfläche des Substrats gekoppelt. Eine obere Führungsschiene, die einen oberen Tisch führt, und die ein Subsystem für die Steuerung eines Laserstrahlfokusbereichs enthält, ist mit einer oberen Oberfläche des Substrats gekoppelt. Entlang der nebeneinander liegenden Schienen der Schienenführung sind Linearmotoren vorgesehen, die die Bewegungen der unteren und oberen Tische steuern.
Das massive und strukturell steife Substrat isoliert und stabilisiert die Bewegungen der Laseroptikanordnung und des Objekts, absorbiert Vibrationen, ermöglicht eine gleichmäßigere Beschleunigung und Abbremsung aufgrund dessen, dass die Trägerstruktur im Wesentlichen fest ist. Die Steifheit des Substrats und die enge Trennung der Plattformbewegungsachsen führt zu höheren Frequenzresonanzen und kleineren Bewegungsfehlern entlang aller drei Achsen. Das Substrat liefert auch thermische Stabilität, indem es als Hitzesenke wirkt. Darüber hinaus besteht das System aus weniger Material, da es aus einer kompakten Konfiguration gebildet ist und ist daher weniger anfällig für Expansion, wenn es einer Erhitzung unterworfen wird. Ein ovaler Spalt, der aus der Mitte des Substrats ausgeschnitten ist, setzt das Objekt von unten dem Laserstrahl aus und erlaubt eine vertikale Bewegung der Laseroptik durch das Substrat. Andererseits ist das Objekt durch das Substrat vor Partikeln geschützt, die durch Überkopfbewegung entstehen, außer für einen lokalen Bereich bei der Laserbearbeitung.
Über der unteren Plattform wird ein Subsystem für die Steuerung eines Laserstrahlfokusbereichs gehalten, das eine vertikal einstellbare Optikanordnung enthält, die in einer festen Luftlagerhülse angeordnet ist, die an der oberen Plattform durch eine Trägeranordnung befestigt ist. Die Festigkeit der Trägerstruktur erlaubt eine schnellere und genauere vertikale Bewegung entlang der Strahlachse. Die innere Oberfläche der Hülse dient als äußerer Lauf und die äußere Oberfläche der Linse dient als inneren Lauf, so dass diese ein Luftlager bilden, das die vertikale Bewegung des Fokusbereichs des Laserstrahls führt. Die vertikale Bewegung wird durch eine Linsenantriebseinrichtung, die am oberen Ende der Hülse angeordnet ist, initiiert, welche eine Bewegungskraft auf die Optik ausübt, um deren Höhe relativ zur Arbeitsfläche auf der unteren Spannvorrichtung einzustellen. Dabei wird der Fokusbereich des Lasers relativ zur Arbeitsoberfläche eingestellt. Eine isolierende Biegeeinrichtung, die fest entlang der Strahlachse und nachgiebig in horizontaler Ebene verläuft, puffert überschüssige Bewegung der Linsenantriebseinrichtung von der optischen Anordnung.
Das Tischdesign mit aufgeteilten Achsen ist auf vielen Plattformen anwendbar, die in der Halbleiterverarbeitung verwendet werden, einschließlich des Zerteilens, der Komponententrimmung, der Schweißverarbeitung, der Bedruckung, der Bohrung von gedruckten Platten (PWB), der Leitungsführung, der Inspektion und Metrologie. Die durch ein solches Design erreichten Vorteile sind auch ein Vorteil für die gesamte Klasse der Maschinenbearbeitungswerkzeuge.
Zusätzliche Aspekte und Vorteile ergeben sich aus den nachfolgend detaillierten Beschreibungen bevorzugter Ausführungsformen in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine isometrische Ansicht eines entkoppelten Mehrplattformpositioniersystems.
2 ist eine teilexplosions-isometrische Ansicht eines Positionierungssystems nach 1, das die oberen und unteren Tische oder Plattformen zeigt, die, wenn das System zusammengesetzt ist, mit einem dimensionsstabilen Substrat, wie einer Steintafel, verbunden sind.
3 ist eine isometrische Ansicht des Positioniersystems nach 1, das die obere Plattform zeigt, die eine Scanlinse und obere Plattformantriebskomponenten trägt.
4 ist eine isometrische Ansicht des Positioniersystems nach 1, das die untere Plattform zeigt, die eine Objekt haltende Spannvorrichtung und untere Plattformantriebskomponenten trägt.
5A, B, C sind Diagramme, die alternative Führungsschienenausbildungen zeigen, um ein oder beide der unteren und oberen Plattformen des Positioniersystems der 1–4 zu bewegen.
6 ist eine Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Subsystems zur Steuerung des Laserstrahlfokusbereichs, das eine Luftlagerhülse enthält, die eine Scanlinse aufnimmt und diese in vertikaler Bewegung (Z-Achse) führt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die 1 und 2 zeigen ein entkoppeltes Mehrplattformpositionierungssystem 10, welches in einer bevorzugten Ausführungsform Komponenten eines Laserbearbeitungssystems trägt, über das ein Laserstrahl zur Einwirkung auf ein Zielobjekt gerichtet wird. Das Positioniersystem 10 enthält ein dimensionsstabiles Substrat 12, das aus einer Steintafel hergestellt ist, vorzugsweise aus Granit, oder einer Tafel aus Keramikmaterial, aus Gusseisen, oder einem zusammengesetzten Polymermaterial, wie Anocast^TM. Das Substrat 12 hat eine erste oder obere flache Hauptoberfläche 14 und eine zweite oder untere flache Hauptoberfläche 16, die eine abgestufte Vertiefung 18 enthält. Die Hauptflächen 14 und 16 enthalten Oberflächenbereiche, die eben und parallel zueinander sind und so ausgebildet sind, dass sie eine Ebenheit und Parallelität innerhalb etwa 10 Mikron Toleranz einhalten.
Ein Oberflächenbereich der oberen Hauptfläche 14 und eine erste Führungsschienenanordnung 20 sind gekoppelt, um eine Bewegung eines Laseroptiktisches 22 entlang einer ersten Achse zu führen. Ein Oberflächenbereich einer unteren Hauptfläche 16 und eine zweite Führungsschinenanordnung 24 sind gekoppelt, um eine Bewegung des Objekttisches 26 entlang einer zweiten Achse, die quer zur ersten Achse verläuft, zu bewegen. Der Optiktisch 22 trägt ein Subsystem 28 zur Steuerung eines Laserstrahlfokusbereichs, welches eine Scanlinse 30 enthält, die nach unten unter eine Hauptfläche 16 des Substrats 12 gerichtet ist. Der Objekttisch 26 trägt eine Objektspannvorrichtung 32. Die geführten Bewegungen der Tische 22 und 26 bewegen die Scanlinse 30 relativ zu den Laserstrahlpositionierungsstellen auf einer Oberfläche eines Objekts (nicht dargestellt), das durch die Spannvorrichtung 32 gehalten ist.
In einer bevorzugten Implementation wird das Substrat 12 an einer Stelle angeordnet, so dass die Hauptflächen 14 und 16 voneinander beabstandete horizontale Ebenen bilden und die Führungsschienenanordnungen 20 und 24 sind so positioniert, dass die ersten und zweiten Achsen rechtwinklig zueinander stehen und dabei jeweils eine Y- und X-Achse definieren. Diese Architektur mit gesplitteten Achsen entkoppelt die Bewegung entlang der X- und Y-Achsen, vereinfacht die Steuerung der Positionierung des Laserstrahls und der Spannvorrichtung 32, wobei weniger Freiheitsgrade erlaubt sind.
3 zeigt im Detail die optische Tischanordnung 22, die mit der ersten Führungsschienenanordnung 20 gemäß 2 zusammenarbeitet. Die erste Führungsschienenanordnung 20 enthält zwei beabstandete Führungsschienen 40, die an Trägerbereichen der oberen Hauptfläche 14 und zwei U-förmigen Führungsblöcken 42 befestigt sind, die von einer Oberfläche 44 der optischen Tischanordnung 22 getragen ist. Jeder der Führungsblöcke 42 passt und verschiebt sich jeweils entlang einer der Schienen 40 aufgrund einer aufgebrachten Bewegungskraft. Ein Motoroantrieb für die Optiktischanordnung 22 enthält einen Linearmotor 46, der auf einer oberen Hauptfläche 14 und entlang der Länge der Führungsschiene 40 befestigt ist. Der Linearmotor 46 übt eine Bewegungskraft aus, um den entsprechenden Führungsblock 42 zur Verschiebebewegung entlang der entsprechenden Führungsschiene 40 zu bewegen. Jeder Linearmotor 46 enthält eine U-förmige Magnetschiene 48, die voneinander beabstandet lineare Anordnungen von mehreren Magnete 50 entlang der Länge der Führungsschiene 40 aufweisen. Eine Druckspulenanordnung 52 ist zwischen den linearen Anordnungen der Magnete 50 angeordnet und mit der Bodenoberfläche 44 der Optiktischanordnung 22 verbunden und bildet das bewegliche Teil des Linearmotors 46, der die Optiktischanordnung 22 bewegt. Ein geeigneter Linearmotor 46 ist ein Modell MTH480, das von Aerotech, Inc., Pittsburgh, PA erhältlich ist.
Jedes Schienenführungs- 40 – Führungsblock 42-Paar der ersten Führungsschienenanordnung 20 ist gemäß 2 als eine Rolllageranordnung gezeigt. Alternativen für eine Führungsschiene 20 enthalten ein flaches Luftlager oder ein Vakuumluftlager. Die Verwendung eines Luftlagers erfordert die Entfernung der Führungsschienen 40, die Freilegung der Oberflächenbereiche der oberen Fläche 14 zur Bildung von Führungsoberflächen, den Ersatz jedes Führungsblocks 42 durch die Führungsfläche oder die Lagerfläche des Traglagers, das an der Bodenfläche 45 der Laseroptiktischanordnung 22 angeordnet ist. Vakuumluftlager, die einen Druckanschluss und einen Vakuumanschluss haben, halten sich selbst nach unten und heben sich gleichzeitig von den Führungsflächen ab. Die Verwendung von Vakuumluftlagern erfordert lediglich eine flache Führungsschienenfläche, während die Verwendung von gegenüberliegenden Lagern zwei flache parallele Führungsflächen erfordert. Geeignete Lager sind von New Way Machine Components, Inc, Aston, PA erhältlich. Abhängig von der Art der Führungsschienenanordnung können daher Oberflächenbereiche der oberen Hauptfläche 14 eine Führungsschienenkontaktfläche oder eine Lagerfläche bilden, die die Führungsfläche nicht berührt.
Ein Paar Encoderköpfe 60, die an der Bodenfläche 44 der Optiktischanordnung 22 befestigt sind und an unterschiedlichen Führungsblöcken 42 angeordnet sind, enthalten Positionssensoren, die den Gierwinkel und den Abstand der Optiktischanordnung 22 messen. Die Platzierung der Positionssensoren nahe den Führungsschienen 40, den Führungsblöcken 42 und den LinearMotoren 46, die jeden der Tische 22 und 26 antreiben, sichert eine effiziente Rückkopplungssteuerung mit minimalen Resonanzeffekten. Ein Paar von Halteelementen 62 begrenzt den Laufabstand der Führungsblöcke 42 aufgrund von Grenzschaltern, die in den Encoderköpfen 60 enthalten sind, die durch einen nicht dargestellten Magneten, der am Substrat 12 angeordnet ist, betätigt werden. Ein Paar von Dämpfern 64 dämmt und stoppt die Bewegung der Optiktischanordnung 22, um zu verhindern, dass er über die Führungsschienen 40 hinausläuft.
Ein ovaler Spalt 66 ist im Substrat 12 zwischen und entlang der Länge der Führungsschienen 40 gebildet, welcher eine Öffnung bildet, in der die Scanlinse 30 laufen kann, wenn die Optiktischanordnung 22 entlang der Führungsschienen 40 geführt wird. Ein Paar von Löchern 68 ist in dem Bereich der abgestuften Vertiefung 18 im Substrat 12 vorgesehen und bildet einen Bedienerzugang von der oberen Oberfläche 14 zu den Encoderköpfen 60, um deren Ausrichtung zu warten.
4 zeigt im Detail den Objekttisch 26 in Arbeitsverbindung mit der zweiten Führungsschienenanordnung 24 von 2. Die zweite Führungsschienenanordnung 24 enthält Führungsschienen, U-förmige Führungsblöcke, Linearmotoren, U-Kanalmagnetschienen, Magnete, Druckspulenausbildungen und Encoderköpfe, die entsprechend mit den gleichen Referenznummern versehen sind, wie sie bereits oben in Verbindung mit der ersten Führungsschienenanordnung 20 verwendet sind. Die Linearmotoren 46 und die Komponenten, die von der zweiten Führungsschienenanordnung 24 getragen sind, sind auf einer Fläche 70 des Objekttisches 72 befestigt.
Die mechanische Anordnung der Tische 22 und 26 und der Motoren 46 resultiert in verringerter Neigung und Rollen der Tische 22 und 26 und verbessert die Genauigkeit der Hochgeschwindigkeitsbewegung. Eine symmetrische Anordnung der Motoren 46 auf gegenüberliegenden Seiten der Tische 22 und 26 verbessert die Steuerung der Gierung. Die Anordnung der Motoren 46 entlang der Seiten der Tische 22 und 26 im Vergleich mit einer Anordnung untereinander minimiert thermische Störungen der kritischen Komponenten und Positionssensoren.
Die zweite Führungsschienenanordnung 24 und der Objekttisch 26 tragen eine Spannvorrichtung 32, die in die abgestufte Vertiefung 18 passt und darin befestigt ist. Die Oberfläche 70 des Objekttisches 72 ist an dem Oberflächenbereich 74 der unteren Hauptfläche 16 neben dem breiteren unteren Bereich der abgestuften Vertiefung 18 befestigt und die Spannvorrichtung 32 ist unterhalb des inneren Bereichs der abgestuften Vertiefung 18 der unteren Hauptfläche 16 befestigt und bewegt sich unterhalb in Antwort auf die Bewegungskraft, die durch die Linearmotoren 46 aufgebracht wird, wodurch der Objekttisch 26 entlang der zweiten Führungsschienenanordnung 24 bewegt wird. Ein Paar von Anschlagelementen 76 begrenzt den Bewegungsweg der Führungsblöcke 42 über Grenzschalter, die in den Encoderköpfen 60 enthalten sind, die durch einen nicht dargestellten Magnet, der am Substrat 12 angeordnet ist, angeregt werden. Ein Paar von Dämpfern 78 dämpft und begrenzt die Bewegung des Objekttisches 26, um eine Überbewegung von den Führungsschienen 40 zu verhindern.
Eine erste Alternative zur Führungsschienenanordnung 24 ist ein Magnetluftlager, dass das Objekttischbett 72 als Lagerbereich oder Führungsschiene verwendet. Die Verwendung eines Magnetlagers erfordert die Entfernung jeder Führungsschiene 40, die Freilegung der Oberflächenbereiche des Objekttischbetts 72 und die Entfernung jedes Führungsblocks 42, was zur Freigabe von Raum auf der Bodenfläche des Objekttisches 26 zur Befestigung des Luftlagers führt, dessen (poröse) Lagerfläche dem freiliegenden Oberflächenbereich gegenüberliegt.
5A ist ein schematisches Diagramm, das die Anordnung der beiden Magnetlager 100 in der ersten alternativen Ausführungsform zeigt. Auf der Oberfläche 70 ist eine Stahlplatte oder eine Stahllaminatstruktur 102 in dem Raum zwischen und entlang der Längen der Druckspulenanordnungen 52 befestigt. Zwei beabstandete flache Luftlager 100 sind an entsprechenden Oberflächenbereichen 104 einer Bodenfläche 106 des Objekttisches 26 befestigt und verlaufen entlang der Längen der Linearmotoren 46. Ein geeignetes Luftlager ist ein flaches Siliziumkarbidlager mit porösem Medium mit der Teilenummer S1xxxxx, das von New Way Machine Componets, Inc., Aston, PA erhältlich ist. Ein Blattmagnet 108 ist in dem Raum zwischen dem Luftlager 100 auf einer Bodenfläche 106 des Objekttisches 26 und im Abstand mit der Stahlplatte 102 ausgerichtet, so dass die freigelegten Oberflächen des Magneten 108 und der Stahlplatte 102 gegenüberliegen. Die magnetische Anziehungskraft führt dazu, dass der Blattmagnet 108 nach unten gegen die Stahlplatte oder das Stahllaminat 102 gezogen wird, wie es mit dem nach unten gerichteten Pfeil in 5A gezeigt ist, und die Nettokraft der Luftlager 100 führt dazu, dass der Objekttisch 26 nach oben weg von der Oberfläche 70 der Objekttischanordnung 72 gedrückt wird, wie durch die zwei parallel nach oben gerichteten Pfeile in 5A dargestellt ist. Die gleichzeitige Anwendung gegenüberliegender Magnetkräfte und Druckluft erzeugt einen dünnen Luftfilm in den Räumen 110 zwischen den (porösen) Lagerflächen 112 der Luftlager 100 und den Lagerschienen 114 auf der Oberfläche 70. Die Hubkraft der Luftlager 100 entspricht dem doppelten der Summe des Gewichts des Objekttisches 26 und der Magnetkraft des Magnets 108. Die Linearmotoren 46 bewirken eine Bewegungskraft, die in einer Bewegung mit nahezu Null Reibung des Objekttisches 26 entlang der Längen der Lagerführungen 114 resultiert.
Eine zweite Alternative der Führungsschienenanordnung 24 ist ein Vakuumlager mit einem Objekttischbett 72 als Lagerbereich oder Führungsschiene. Ähnlich der vorgenannten ersten Alternative der Führungsschienenanordnung 20 erfordert die Verwendung eines Vakuumlagers die Entfernung jeder Führungsschiene 40, der Freilegung des Oberflächenbereichs 114 des Objekttischbetts 72, der Entfernung jedes Blocks 42, und Vorsehen einer Oberfläche 106 des Objekttisches 26 zur Befestigung des Vakuumlagers, dessen Druckbereich gegenüberliegend der frei gelegten Oberfläche 114 angeordnet ist.
Die 5B ist ein schematisches Diagramm, das die Anordnung von zwei Vakuumlagern 120 in der zweiten alternativen Ausführungsform zeigt. Zwei voneinander beabstandete Vakuumlager 120 sind an den entsprechenden Oberflächenbereichen 104 der Bodenfläche 106 des Objekttisches 26 angeordnet und verlaufen entlang der Längen der Linearmotoren 46. Ein geeignetes Luftlager ist ein Vakuumlager, das unter der Teilenummer S20xxxx von New Wave Machine Components, Inc., Aston, PA erhältlich ist. Vakuumlager 120 halten gleichzeitig nach unten und heben selbst von den Lagerführungen 114 auf der Oberfläche 70 ab. Jedes Vakuumlager 120 hat einen Druckbereich, der in die beabstandeten Lagerbereiche 122a und 122b aufgeteilt ist. Ein Vakuumbereich 124 ist zwischen den Bereichen 122a und 122b angeordnet. Die gleichzeitige Aufbringung und Verteilung des Luftdrucks und des Vakuumdrucks erzeugt einen dünnen Luftfilm in den Bereichen 126 zwischen den Druckbereichen 122a und 122b der Vakuumlager 120 und der Lagerführungen 114 auf der Oberfläche 70. Die Linearmotoren 46 üben die Bewegungskraft aus, die in einer Bewegung des Objekttisches 26 mit nahezu Null Reibung entlang der Längen der Lager 114 resultiert.
Eine dritte Alternative zur Führung der Schienenanordnung 24 ergibt sich durch Verwendung entweder eines Magnetlagers der ersten Alternative oder eines Vakuumlagers der zweiten Alternative im Fall, dass kein Objekttischbett 72, keine Führungsschiene 40 und kein Führungsblock 42 verwendet werden.
5C ist ein schematisches Diagramm, das den Objekttisch 26 zeigt, der auf einem magnetischen Luftlager oder einem Vakuumlager 140 entlang der oberen Oberfläche 142 des Substrats 12 läuft. Wenn das Substrat 12 in horizontaler Anordnung liegt, entwickeln die magnetisch vorgeladenen oder vakuumbelasteten Luftlager 140 ausreichend Kraft, um die Gravitationskraft des Objekttisches 26 zu überwinden, während dieser auf der Bodenfläche 142 läuft. Fachleute werden erkennen, dass der Laseroptiktisch 22 in ähnlicher Weise ausgebildet sein kann, um auf einem magnetisch geladenen oder Vakuumlager entlang der oberen Oberfläche 14 des Substrats zu laufen. Die Tischkonfiguration kann mechanische lineare Führungen anstelle der Luftlagerführung verwenden. Andere Einrichtungen zur Messung der Position, wie z. B. Interferometer, können in das Positioniersystem aufgenommen werden.
Die Masse des Substrats 12 ist ausreichend groß, um die Massen der Optiktischanordnung 22 und des Objekttisches 26 voneinander zu entkoppeln, einschließlich des Objekts, das darauf befestigt ist, so dass die Führungsbewegung einer der Tische 22 und 26 nur zu einer vernachlässigbaren Bewegungskraft auf die jeweils andere einwirkt. Die Massen der Tische 22 und 26, die sich entlang der X- und Y-Achse bewegen, sind gering und erlauben daher hohe Beschleunigungen und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und begrenzen die Wärmeerzeugung in den Linearmotoren 46. Weil das Zentrum der Masse des Subsystems 28 zur Steuerung des Laserstrahlfokusbereichs mit dem Zentrum der Masse der Optiktischanordnung 22 ausgerichtet ist, werden Störungen in den Bewegungen des optischen Tischs 22 minimiert.
Der Laseroptiktisch 22 hat eine Öffnung 200, die das Steuersubsystem 28 aufnimmt, welches ein Luftlager 202 enthält, das die Scanlinse 30 aufnimmt. Das Steuersubsystem 28 steuert die axiale Position eines Laserstrahlfokusbereichs, der durch die Scanlinse 30 erzeugt wird, wenn der Laserstrahl allgemein entlang einer Strahlachse 206 verläuft, die die optische Achse der Scanlinse 30 ist und durch die Scanlinse 30 zur Einwirkung auf eine Arbeitsfläche eines Zielmusters, das auf dem Objekttisch 26 gehalten ist.
6 zeigt im größeren Detail die Komponenten des Steuersubsystems 28 und dessen Befestigung auf dem Laseroptiktisch 22. Im Hinblick auf 6 enthält das Steuersubsystem 28 eine Linsenbetätigungseinrichtung 210, die über eine Jocheinrichtung 212 mit der Scanlinse 30 gekoppelt ist, die im Inneren der Luftlageranordnung 214 aufgenommen ist. Eine geeignete Lufthülse ist unter der Teilenummer S307501, von New Wave Machine Components, Inc., Aston, PA erhältlich. Die Linsenbetätigungsanordnung 210, die vorzugsweise ein Schallspulenaktuator ist, bewirkt aufgrund der Jochanordnung 212 eine Bewegungskraft, die die Scanlinse 30 bewegt und damit den Fokusbereich des Laserstrahls auf gewählte Positionen entlang der Strahlachse 206.
Der Schallspulenaktuator 210 enthält im Wesentlichen ein zylindrisches Gehäuse 230 und eine ringförmige Spule 232, die aus einem magnetischen Kern gebildet ist, um den ein Kupferdraht gewickelt ist. Das zylindrische Gehäuse 230 und die ringförmige Spule 232 sind koaxial ausgerichtet und die ringförmige Spule 232 bewegt sich axial in das und aus dem Gehäuse 230 aufgrund von Steuersignalen (nicht dargestellt), die auf den Schallspulenaktuator 210 gegeben werden. Ein bevorzugter Schallspulenerzeuger 210 ist unter der Nummer LA 28-22-006 Z, von BEI Kimco Magnetics, Vista, CA erhältlich.
Die ringförmige Spule 232 erstreckt sich durch eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung 234 in einer Schallspulenbrücke 236, die gegenüberliegende Seitenelemente 238 enthält, die auf Pfosten 240 (1) ruhen, die an der optischen Laseroptiktischanordnung 22 befestigt sind, um eine Stütze für das Subsystem 28 zur Steuerung des Laserstrahlfokusbereichs zu bilden. Die Schallspulenbrücke 236 enthält auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seitenverlängerungen 242 ein Loch 244, das ein rohrförmiges Gehäuse 250 enthält, durch das sich ein Stab 252 erstreckt, der sich von einer oberen Oberfläche 254 einer Führungsbefestigung 256 erstreckt. Jeder Stab 252 hat ein freies Ende 258. Die Führungsbefestigung 256 hat auf der oberen Oberfläche 254 eine ringförmige Ablage 260, auf der die ringförmige Spule 232 ruht. Zwei gestapelte axial ausgerichtete lineare Kugelbuchsen 264 passen in das rohrförmige Gehäuse 250, das in jedem Loch 244 der Seitenprojektionen 242 der Schallspulenbrücke 236 enthalten ist. Die freien Enden 258 der Stäbe 252, die durch die Kugelbuchsen 264 führen, werden durch Stabklemmen 266 abgedeckt, um einen harten Anschlag der unteren Bewegungsgrenze der ringförmigen Spule 232 entlang der Strahlachse 206 zu bilden.
Das Gehäuse 230 weist eine ringförmige Öffnung 270 auf, die in koaxialer Ausrichtung mit dem Zentrum der ringförmigen Spule 232, der Öffnung 234, der Schallspulenbrücke 236 und dem Zentrum der ringförmigen Ablage 260 der Führungsbefestigung 256 positioniert ist. Ein hohlen Stahlschaft 272 erstreckt sich durch die Öffnung 270 des Gehäuses 230 und eine hexagonale Mutter 274 verbindet axial ausgerichtet den hohlen Stahlschaft 272 und ein flexibles rohrförmiges Stahlteil 276, das mit einer Jochanordnung 212, wie nachstehend beschrieben ist, gekoppelt ist. Die hexagonale Mutter 274 steht in Kontakt mit einer unteren Oberfläche 278 der ringförmigen Spule 232, um das flexible Stahlelement 276 entlang eines Antriebs oder der Z-Achse 280 als Antwort auf die Rein- und Rausbewegung der ringförmigen Spule 232 anzutreiben. Der hohle Stahlstift 270 führt durch das Zentrum entlang der Achse der Spulenfeder 282, die zwischen einer oberen Fläche 284 des Gehäuses 230 und einer zylindrischen Federaufnahme 286 aufgenommen ist, die an einem freien Ende 290 des hohlen Stahlschafts 272 befestigt ist. Die Spulenfeder 282 belastet die ringförmige Spule 232 vor auf einen Mittelpunkt des Hubs entlang der Z-Achse 280 bei fehlendem Steuersignal, das von dem Schallspulenaktuator 210 geliefert wird.
Die Jochanordnung 212 enthält gegenüberliegende Jochseitenplatten 300 (von denen nur eine dargestellt ist), die an einem Ende 302 an der Oberfläche 304 eines Jochrings 306 befestigt sind und an dem anderen Ende 308 an einer rechteckigen Mehrebenenjochbefestigung 310. Die Scanlinse 30, die einen zylindrischen Umfang 312 hat und einen ringförmigen oberen Flansch 314 aufweist, passt in die Jochanordnung 212, so dass der obere Flansch 314 auf der Oberfläche 304 des Jochrings 306 ruht. Die Scanlinse 30, die im Inneren der Luftbuchse 214 aufgenommen ist, bildet den inneren Lauf der Luftlageranordnung 202 und eine innere Oberfläche 316 der Luftbuchse 214 bildet den äußeren Lauf der Luftlageranordnung 202. Die Ausbildung der Luftlageranordnung 202 erhöht die Festigkeit der Scanlinse 30 in der X-Y-Ebene, jedoch erlaubt dies, dass die Scanlinse 30 sich entlang der Z-Achse in sehr gleichmäßiger kontrollierter Weise bewegen kann.
Das flexible Stahlelement 206 hat ein freies Ende 320, das in eine Ausnehmung 322 in der oberen Oberfläche 324 der Jochbefestigung 310 passt, um dieses entlang der Z-Achse 280 zu bewegen und damit die Scanlinse 30 entlang der Strahlachse 206. Eine Encoderkopfbefestigung 326, die einen Encoder 328 hält und der an der Schallspulenbrücke 236 angeordnet ist, kooperiert mit einer Encoderkörperbefestigung 330, die eine Encoderskala trägt und an der Führungsbefestigung 256 befestigt ist, um unter Verwendung von Lichtdiffraktionsprinzipien den Versatz der Führungsbefestigung 256 relativ zur Schallspulenbrücke 236 aufgrund der Bewegung der ringförmigen Spule 232 zu messen. Da das flexible rohrförmige Stahlelement 276 an der ringförmigen Spule 232 angeordnet ist, repräsentiert der gemessene Versatz die Position der Scanlinse 30 entlang der Strahlachse 206.
Eine Viertelwellenplatte 340, die an dem Befestigungsring 342 angeordnet ist, ist zwischen einer unteren Fläche 344 einer rechteckförmigen Jochbefestigung 310 und dem oberen Flansch 314 der Scanlinse 30 positioniert. Eine Einrichtung 346 zur Strahlablenkung, wie z. B. ein piezoelektrischer Steuerspiegel, ist an der Optiktischanordnung (3) befestigt, und zwischen der rechteckförmigen Jochanordnung 310 und der Viertelwellenplatte 340 angeordnet. Der schnelle Steuerspiegel 346 empfängt den einlaufenden Laserstrahl 348, der sich entlang der Strahlachse 206 fortpflanzt und richtet den Laserstrahl 348 durch die Viertelwellenplatte 240 und die Scanlinse 30. Die Viertelwellenplatte 340 bewirkt eine Zirkularpolarisation des einlaufenden linear polarisierten Laserstrahls und der schnelle Steuerspiegel 346 richtet den zirkularpolarisierten Laserstrahl zur Einwirkung auf ausgewählte Stellen der Arbeitsfläche eines Zielobjekts, das auf dem Objekttisch 26 gehalten ist. Wenn sich der schnelle Steuerspiegel 346 in seiner neutralen Position befindet, verlaufen die Z-Achse 280, die Strahlachse 206 und der Laufweg des Laserstrahls 348 colinaer. Wenn der schnelle Steuerspiegel 346 in Betrieb ist, ist der Strahlweg des Laserstrahls 348 im Wesentlichen mit der Strahlachse 206 ausgerichtet.
Das flexible Stahlelement 276 ist in Z-Achsrichtung fest, jedoch in X-Y-Ebene nachgiebig. Diese Eigenschaften des flexiblen Stahlelements 276 ermögliche es, dass es als Puffer wirkt, dass die Führungsaktion der Lageranordnung 202, die die Scanlinse 30 enthält, von der Führungsaktion der Linsenantriebsanordnung 210 entkoppelt, die die Scanlinse 30 bewegt.
Die Linsenantriebsanordnung 210 und die Lageranordnung 212 weisen Schwerpunkte auf und sind entlang der Z-Achsen positioniert. Die Schallspulenbrücke 236 der Linsenantriebsanordnung 210 hat zwei Eindrücke 350, deren Tiefe und Querschnittsbereiche so gewählt sind, dass die axiale Ausrichtung der zwei Schwerpunkte erreicht wird. Eine solche Ausrichtung der Schwerpunkte verhindert ein Hebelarmmoment im Steuersystem 28 und verhindert damit die Neigung zu niedrigen Resonanzfrequenzvibrationen bei bekannten Hebelarmstrahlanordnungen.
Eine Reihe von möglichen Arten von Laserbearbeitungssystemen, in denen ein Positioniersystem 10 verwendet ist, kann verwendet werden, einschließlich der Bearbeitung von Halbleiterwafern oder anderen Objekten durch Mikrobearbeitung, Zerteilung und Schweißung. In einem Waferzerteilungssystem bewegt sich ein Laserstrahl 348 entlang vorgeschriebener Stellen auf der Waferoberfläche. In einem Waferschweißverarbeitungssystem wird ein gepulster Laserstrahl 348 relativ zu Waferoberflächenstellen von Schweißverbindungen bewegt, um sie derart zu bestrahlen, dass die Laserstrahlpulse entweder teilweise oder komplett das Schweißmaterial entfernen.
Es ist ersichtlich für den Fachmann, dass vielen Änderungen an den Details der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden können, ohne dass das Grundprinzip der Erfindung verlassen wird. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist daher lediglich durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.
Zusammenfassung
Es wird eine Plattformarchitektur mit gesplitterter Achse als Mehrplattformpositioniersystem (10) implementiert, welche in der Lage ist, einen vibrations- und thermisch stabilen Materialtransport bei hoher Geschwindigkeit und Beschleunigung durchzuführen. Ein Splittachsendesign entkoppelt die Tischbewegung entlang zweier rechtwinkliger Achsen, die in getrennten parallelen Ebenen liegen. Ein dimensionsstabiles Substrat (12) in Form einer Granit- oder anderen Steintafel, einem Keramikmaterial oder Gusseisen wird als Basis für die unteren und oberen Tische verwendet. Eine feste Trägerstruktur ermöglicht eine schnellere und genauere Positionierung axial einstellbarer optischer Komponenten in einem Laserbearbeitungssystem. Die Vibrations- und thermische Stabilität wird verbessert, wenn eine optische Anordnung (30) in einer festen Luftlagerhülse (214) aufgenommen ist, die an einer Trägerstruktur (236, 240) oberhalb eines Objekttisches (26) des Mehrplattformpositioniersystems befestigt ist. (1)

Claims

Entkoppeltes Mehrplattformpositioniersystem welches Folgendes enthält: ein dimensionsstabiles Substrat, das eine Substratdicke aufweist, und gegenüberliegende erste und zweite im Wesentlichen parallele Hauptflächenbereiche enthält, eine erste Führungsschieneneinrichtung, die mit den ersten Hauptflächenbereiche gekoppelt und positioniert ist, um die Bewegung einer ersten Plattform oder eines Tisches entlang einer ersten Achse aufgrund einer ersten Bewegungskraft zu führen, einer zweiten Führungsschienenanordnung, die mit einem zweiten Hauptflächenbereich gekoppelt und positioniert ist, um die Bewegung einer zweiten Plattform oder eines Tisches entlang einer zweiten Achse aufgrund einer zweiten Bewegungskraft zu führen, und die ersten und zweiten Achsen quer zueinander ausgerichtet sind, wobei das dimensionsstabile Substrat die ersten und zweiten Plattformen entkoppelt, so dass die Führungsbewegungen der ersten und zweiten Tische einen vernachlässigbaren Bewegungsfehler in Richtung entlang der Substratdicke erzeugen.
Positioniersystem nach Anspruch 1, welches ferner enthält: einen ersten Motorantrieb, der der ersten Führungsschienenanordnung betriebsmäßig zugeordnet ist, um die erste Bewegungskraft zu erzeugen, auf die die erste Plattform antwortet, und einen zweiten Motorantrieb, der betriebsmäßig der zweiten Führungsschienenanordnung zugeordnet ist, um eine zweite Bewegungskraft zu erzeugen, auf die die zweite Plattform antwortet.
Positioniersystem nach Anspruch 2, bei dem die ersten und zweiten Antriebsmotoren einen Linearmotor enthalten.
Positioniersystem nach Anspruch 2, bei dem erste Motorantrieb zwei Motoren enthält, die an jeder Seite der ersten Führungsschienenanordnung positioniert sind und die erste Bewegungskraft zur ersten Plattform aufbringen, um deren Bewegung entlang der ersten Achse zu führen, und wobei der zweite Motorantrieb zwei Motoren enthält, die an jeder Seite der zweiten Führungsschienenanordnung positioniert sind, um die zweite Bewegungskraft auf die zweite Plattform aufzubringen, und deren Bewegung entlang der zweiten Achse zu führen.
Positioniersystem nach Anspruch 4, bei dem die ersten Plattform einen ersten Schwerpunkt aufweist und bei dem der erste Motorantrieb zwei Motoren enthält, die an jeder Seite der ersten Führungsschienenanordnung positioniert sind, um die erste Bewegungskraft im Wesentlichen durch den ersten Schwerpunkt der ersten Plattform leiten, um deren Bewegung entlang der ersten Achse zu führen.
Positioniersystem nach Anspruch 5, bei dem die zweite Plattform einen zweiten Schwerpunkt aufweist und bei dem der zweite Motorantrieb zwei Motoren enthält, die an jeder Seite der zweiten Führungsschienenanordnung positioniert sind, um die zweite Bewegungskraft im Wesentlichen durch den zweiten Schwerpunkt der zweiten Plattform zu leiten, um deren Bewegung entlang der zweiten Achse zu führen.
Positioniersystem nach Anspruch 4, welches ferner einen Positionssensor enthält, der nahe jedem der beiden Motoren des ersten Motorantriebs und nahe jedem der beiden Motoren des zweiten Motorantriebs angeordnet ist.
Positioniersystem nach Anspruch 7, bei dem die Positionssensoren und Motoren zusammenwirken, um eine zusammengehörende Rückkopplungssteuerung zu ermöglichen.
Positioniersystem nach Anspruch 7, bei dem die Positionssensoren und Motoren jeder der ersten und zweiten Motorantriebe zusammenwirken, um dreidimensionale Bewegungen der ersten und zweiten Plattformen zu steuern.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem wenigstens eine der ersten und zweiten Führungsschienenanordnungen eine Luftlagerung enthält, die einer Luftlagerführung zugeordnet ist.
Positioniersystem nach Anspruch 10, bei dem die Luftlagerung eine Vakuumlagerung ist.
Positioniersystem nach Anspruch 10, bei dem die Luftlagerung eine Magnetlagerung ist.
Positioniersystem nach Anspruch 10, bei dem die Luftlagerführung eine Oberfläche des Substrats ist.
Positioniersystem nach Anspruch 13, bei dem die Oberfläche des Substrats in horizontaler Position eine untere Substratfläche bildet und die Luftlagerung ausreichend Kraft entwickelt, um die Gravitationskraft auf einer der ersten und zweiten Plattformen zu überwinden, die die Luftlagerung enthalten.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem das Substrat eine Steintafel enthält.
Positioniersystem nach Anspruch 15, bei dem die Steintafel aus Granit besteht.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem das Substrat eine Tafel aus Keramikmaterial enthält.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem das Substrat eine Tafel aus Gusseisen gebildet ist.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem das Substrat eine Tafel aus zusammengesetztem Polymermaterial enthält.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem das Substrat so ausgebildet ist, dass ein Freiraum zum Betrieb erreicht ist, der die geführte Bewegung der ersten und zweiten Plattformen ermöglicht.
Positioniersystem nach Anspruch 20, bei dem das Substrat einen Spalt enthält, durch den eine Komponente, die betriebsmäßig mit einer der ersten und zweiten Plattformen verbunden ist, um eine betriebliche Verbindung mit dem anderen der ersten und zweiten Plattformen ermöglicht.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten Plattformen Komponenten eines Laserbearbeitungssystems tragen und die erste Plattform eine Scanlinse trägt, die eine Strahlachse aufweist und über die der Laserstrahl entlang eines Strahlweges im Wesentlichen entlang der Strahlachse verläuft und die zweite Plattform eine Spannvorrichtung zum Halten eines Objekts trägt, und die Führungsbewegungen der ersten und zweiten Plattformen zusammenwirken, um die Strahlachse relativ zu den durch den Laserstrahl zu bearbeitenden Stellen auf einer Oberfläche des Objekts, das durch die Spannvorrichtung gehalten ist, zu bewegen.
Positioniersystem nach Anspruch 22, bei dem das Laserbearbeitungssystem eine Mikrobearbeitung des Objekts ausführt.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten Plattformen Komponenten eines Halbleiterwaferteilungssystems enthalten, wobei die erste Plattform eine Schneideinrichtung und die zweite Plattform eine Waferspannvorrichtung trägt und die geführten Bewegungen der ersten und zweiten Plattformen zusammenwirken, um die Schneideinrichtung entlang von Waferschweißstellen auf der Oberfläche des Wafers zu bewegen, der durch die Spannvorrichtung gehalten wird, um den Wafer zu teilen.
Positioniersystem nach Anspruch 1, bei dem die ersten und zweiten Plattformen Komponenten eines Halbleiterwaferschweißsystems enthalten, wobei die erste Plattform, die ein Waferschweißbearbeitungssystem enthält und die zweite Plattform eine Spannvorrichtung zum Halten des Halbleiters aufweist, und die Führungsbewegungen der ersten und zweiten Plattformen zusammenwirken, um die Einrichtung zur Waferschweißbearbeitung relativ zu den Schweißstellen auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers zu bewegen, der durch die Spannvorrichtung gehalten wird, und die Führungsbewegungen der ersten und zweiten Plattformen zusammenwirken, um die Strahlenachse relativ zu den Laserstrahlbearbeitungsstellen auf der Oberfläche eines Objekts, das durch die Spannvorrichtung gehalten wird, zu bewegen.
Positioniersystem nach Anspruch 25, bei dem die Waferschweißbearbeitungseinrichtung eine Schweißbestrahlung des Halbleiterwafers durchführt.
Positioniersystem nach Anspruch 22, bei dem die Scanlinse einen Teil einer optischen Anordnung bildet, die zusammen mit der ersten Plattform einen ersten Schwerpunkt aufweist, und in dem die Strahlachse und der erste Schwerpunkt miteinander zusammenfallen.
In einem Laserbearbeitungssystem, in dem ein Laser entlang einer Strahlachse und durch eine Linse zum Einwirken auf eine Arbeitsfläche eines Zielobjekts läuft, das auf einem Träger befestigt ist, bildet die Linse einen Fokusbereich des Laserstrahls und der Träger ist betriebsmäßig mit einem Mehrplattformpositioniersystem verbunden, das einen Laserstrahl und das Zielobjekt relativ zueinander so bewegt, dass der Laserstrahl auf ausgewählte Stellen auf der Arbeitsfläche einwirkt, wobei die Verbesserung Folgendes enthält: eine Luftlageranordnung, die eine Lufthülse aufweist, die die Linse enthält und deren Bewegung entlang der Strahlachse in Antwort auf eine Bewegungskraft führt, die auf die Linse ausgeübt wird, um den Fokusbereich des Laserstrahls relativ zur Arbeitsfläche einzustellen.
Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 28, bei dem die Lufthülse eine innere Oberfläche aufweist und bei der die Linse einen äußeren Durchmesser aufweist, der eine Lagerfläche der Linse bildet, wobei die Lagerfläche der Linse als innerer Lauf des Luftlagers und die innere Oberfläche der Lufthülse als äußerer Lauf der Lufthülse dient.
Laserbearbeitungssystem, bei dem ein Laserstrahl entlang einer Strahlachse und durch eine Linse zur Einwirkung auf einer Arbeitsfläche eines Zielobjekts läuft, das auf einer Spannvorrichtung befestigt ist, wobei die Linse einen Fokusbereich des Laserstrahls formt und der Träger betriebsmäßig mit einem Mehrachsenpositioniersystem verbunden ist, das den Laserstrahl und das Zielobjekt relativ zueinander so bewegt, dass der Laserstrahl auf ausgewählte Stellen auf die Arbeitsoberfläche positioniert wird, wobei die Verbesserung enthält: eine Luftlagerung, die eine Lufthülse aufweist, die die Linse enthält und deren Bewegung entlang der Achse in Antwort auf eine Bewegungskraft, die auf die Linse einwirkt, führt und eine Linsenantriebseinrichtung, die ein bewegliches Element aufweist, das zur Bewegung entlang der Strahlachse bewegbar ist und betriebsmäßig mit der Linse verbunden ist, um die Bewegungskraft aufzubringen, um die Linse entlang der Strahlachse zu bewegen und damit den Fokusbereich des Laserstrahls relativ zur Arbeitsfläche einzustellen.
Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 30, bei dem die Linsenantriebseinrichtung einen Schallspulenaktuator enthält, der die Bewegung des beweglichen Elements steuert.
Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 30, bei dem das Mehrachsenpositioniersystem und das Linseneinstellsystem einen Schwerpunkt eines Führungselements bilden, der an einer ersten Stelle ausgebildet ist und das Luftlager, das die Linse aufweist, einen Schwerpunkt aufweist, der an einer zweiten Stelle ausgebildet ist, welche im Wesentlichen die gleiche wie die erste Stelle ist.
Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 30, welches ferner eine isolierende Biegevorrichtung aufweist, die als Puffer zwischen der Linsenantriebseinrichtung und der Linse wirkt, um die Bewegung des beweglichen Elements der Linseneintriebseinrichtung von der Führungsbewegung zu isolieren, die auf die Linse durch das bewegliche Element der Linseneintriebseinrichtung ausgeübt wird.
Laserverarbeitungssystem nach Anspruch 33, bei dem die isolierende Biegeeinrichtung fest entlang der Strahlachse und nachgiebig in einer Ebene quer zur Strahlachse ist.