DE102009049239A1 - Mikro-Bearbeitungsmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mikro-Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Mikro-Bauteils (10), mit einem Drehantrieb zum Drehen des Mikro-Bauteils (10) und einer Bearbeitungseinheit zum Einwirken auf das Mikro-Bauteil (10). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Drehantrieb (16) zumindest einen ersten Planarmotor (18) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mikro-Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Mikro-Bauteilen, mit (a) einem Drehantrieb zum Drehen des Mikro-Bauteils und (b) einer Bearbeitungseinheit zum Einwirken auf das Mikro-Bauteil. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Mikro-Bauteils.
  • Zum Fertigen von Mikro-Bauteilen werden häufig die gleichen Verfahren verwendet wie beim Bearbeiten von makroskopischen Bauteilen. So werden beispielsweise abtragende Verfahren eingesetzt, bei denen mittels eines Ionenstrahls, eines Laserstrahls oder eines Werkzeugs Material von einer Oberfläche des Mikro-Bauteils abgetragen wird.
  • Zum Bearbeiten eines Mikro-Bauteils wird dieses auf der Mikro-Bearbeitungsmaschine befestigt, beispielsweise gespannt. Ein derartiges Befestigen geht unvermeidlich mit einem Fehler einher, der dazu führt, dass das Werkzeug relativ zu einem Koordinatensystem mit der Mikro-Bearbeitungsmaschine einen Lagefehler und/oder einen Winkelfehler aufweist. Derartige Lage- und Winkelfehler sind auch bei makroskopischen Bauteilen bekannt, spielen dort aber eine deutlich geringere Rolle.
  • Auch bei der Einspannung eines makroskopischen Werkstücks auf einer Drehmaschine treten insgesamt sowohl Lage- als auch Orientierungstoleranzen auf. Diese können bei der Bearbeitung oft unberücksichtigt bleiben, da die Sollkonkontur deutlich kleiner als die Istkontur des Werkstücks gewählt wird, und somit auch die Bearbeitung dieser Lage- und Orientierungstoleranzen ausgeglichen werden können.
  • Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Korrigieren der Lage und der Orientierung des Werkstücks, nachdem eine Messung, zum Beispiel mit Hilfe einer Messuhr, durchgeführt wurde. Die Einspannung des makroskopischen Werkstücks erfolgt auf der Makroskala dabei häufig über Spannfutter, beispielsweise Drei- oder Vier-Backen-Spannfutter oder thermische oder hydraulische Dehnspannfutter, die eine möglichst präzise Einspannung des Werkstücks ermöglichen, so dass der axiale Versatz zwischen der Einspannung und der Drehachse der Drehmaschine minimal ist. Weiterhin werden das Spannfutter und das Werkstück so aufeinander abgestimmt, dass der Winkelfehler zwischen der gewünschten Drehachse des Werkstücks und der tatsächlichen Drehachse der Drehmaschine möglichst gering ist.
  • Bei der Einspannung von sehr kleinen Bauteilen treten jedoch mehrere technische Herausforderungen auf. Während Längen- und Abstandsmaße bei der Miniaturisierung nach unten skaliert werden, bleiben Winkelmaße gleich. Häufig werden die zu Werkstücke mit Hilfe mikrotechnischer Fertigungsverfahren hergestellt, beispielsweise der Silizium-Prozesstechnik. Dabei sind die funktionalen Elemente, die beispielsweise mit Hilfe eines Drehprozesses nachbearbeitet werden sollen, mit einem größeren Stück des zur Herstellung benutzen Substrats verbunden, der auch als Grundkörper bezeichnet werden kann. Dadurch können dort beispielsweise die Anbringung von Bonddrähten für die Energie- und Signalleitung, die Adaptierung auf einen makroskopischen Halter oder Pick- and Place-Prozesse für die endgültige Montage des Mikrosystems erfolgen.
  • Bei der Einspannung eines solchen Werkstücks am Grundkörper, der meist einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, ist die Gestaltung einer Einspannung, die sowohl die präzise Ausrichtung des Werkstücks zur Drehachs-Drehmaschine und trotzdem eine hohe Flexibilität bei veränderten Werkstückgeometrien ermöglicht, nur schlecht zu realisieren. Weiterhin führen die Toleranzen des Werkstücks, beispielsweise beim Vereinzeln von Siliziumwafern, und die Toleranzen beim Einlegen des Werkstücks in die Spannvorrichtungen zu axialem Versatz und Winkelfehlern zwischen der Drehachse der Drehmaschine und der gewünschten Drehachse auf dem Werkstück.
  • Aus der US 2004/0256577 A1 ist der Einsatz einer Ionenstrahlanlage zur Herstellung feiner Metallspitzen bekannt, die für das Testen von integrierten Schaltkreisen eingesetzt werden. Hierbei wird eine Mikro-Drehmaschine in die Vakuumkammer der Ionen-Feinstrahlanlage (engl. focused ion beam system) eingebracht. Auf dieser Mikro-Drehmaschine werden die Messspitzen montiert und unter dem Ionenstrahl gedreht. Nachteilig hieran ist, dass dieses Verfahren eine sehr genaue Ausrichtung des Werkstücks in der Mikro-Drehmaschine voraussetzt.
  • In der KR 10 2007 088 934 A ist ebenfalls eine Bearbeitungsvorrichtung beschrieben, bei der eine Drehvorrichtung verwendet wird, um ein Bauteil unter einer Ionen-Feinstrahlanlage zu drehen. Auch diese Vorrichtung weist die oben genannten Nachteile auf.
  • Während also die absoluten Lagefehler bei makroskopischen und bei mikroskopischen Bauteilen im Wesentlichen gleich groß sind, unterscheiden sich die Dimensionen des zu bearbeitenden Werkzeugs teilweise mehr als drei Größenordnungen. Das Verhältnis zwischen Lagefehler und Werkstückabmessungen ist also bei Mikrobauteilen besonders ungünstig.
  • Es ist bekannt, Mikro-Bauteile wie mikroskopische Bauteile auf der Mikro-Bearbeitungsmaschine zu positionieren, um das Verhältnis zwischen Lagefehler und Werkstückabmessungen zu verbessern. Es ist auch bekannt, das zu bearbeitende Mikro-Bauteil mit einem erhöhten Aufmaß zu versehen, um trotz eines etwaigen Lagefehlers ein Mikro-Bauteil mit den geforderten Abmessungen zu erhalten. Nachteilig hieran ist, dass entweder ein hoher Aufwand zum Justieren des Mikro-Bauteils aufgewendet werden muss oder die Bearbeitung aufgrund des erhöhten Aufmaßes langwierig und damit aufwändig ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden.
  • Die Erfindung löst das Problem durch eine oben genannte Mikro-Bearbeitungsmaschine, bei der der Drehantrieb zumindest einen ersten Planarmotor umfasst. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Mikro-Bauteils, mit den Schritten (i) Befestigen des Mikro-Bauteils zwischen zwei Aufnahmeelementen, (ii) Ermitteln eines Lagefehlers und/oder eines Winkelfehlers des Mikro-Bauteils, (iii) Drehen des Mikro-Bauteils mittels mindestens eines ersten Planarmotors, so dass der Lagefehler und/oder der Winkelfehler vermindert wird und (iv) simultanes Bearbeiten des Mikro-Bauteils.
  • Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass Bauteile, die mit einem Lage- und/oder Winkelfehler am Drehantrieb befestigt wurden, während der Bearbeitung so positioniert werden können, dass das Mikro-Bauteil die gewünschte End-Kontur erhält, ohne dass ein erhöhtes Aufmaß vorgesehen werden muss. Durch das Vorsehen mindestens eines Planarmotors, insbesondere von zwei Planarmotoren, können Lage- und/oder Winkelfehler ausgeglichen werden. Handelt es sich beispielsweise um ein im Wesentlichen zylinderförmiges Mikro-Bauteil, so kann durch die beiden Planarmotoren das Mikro-Bauteil so ausgerichtet werden, dass eine Längsachse mit einer Drehachse einer Drehbewegung bei der Bearbeitung zusammenfällt. Je nach dem, ob bei dem Mikro-Bauteil Material hinzugefügt oder abgetragen werden soll, wird entweder die Menge hinzuzufügenden Materials oder die Menge abzutragenden Materials verringert.
  • Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Bearbeitungszeit von Mikro-Bauteilen verringert werden kann. So ist es in der Regel relativ einfach und schnell möglich, die Lage des in der Mikro-Bearbeitungsmaschine aufgenommen Mikro-Bauteils relativ zur Mikro-Bearbeitungsmaschine mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Hierzu kann beispielsweise ein Laser-Interferometer, ein Mikroskop oder ein sonstiges Messgerät eingesetzt werden. Sobald die Lage des Mikro-Bauteils bekannt ist, kann schnell berechnet werden, wie der zumindest eine Planarmotor angesteuert werden muss, damit ein etwaiger Lage- und/oder Winkelfehler ausgeglichen werden kann. Auch eine Erwärmung des Mikro-Bauteils führt, anders als bei Verfahren nach dem Stand der Technik, nur zu geringen Fehlern.
  • Vorteilhaft ist zudem, dass ein Fokus eines Ionenstrahls einer Ionenfeinstrahlanlage stets in oder dicht bei ihrer Bildebene betrieben werden kann. So wird ein Fehler durch Defokussierung vermieden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Mikro-Bauteil insbesondere ein Bauteil verstanden, dessen maximale Ausdehnung höchstens 100 μm beträgt.
  • Unter einer Mikro-Bearbeitungsmaschine wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die ausgebildet ist zur Bearbeitung von Mikro-Bauteilen. Das heißt insbesondere, dass die Mikro-Bearbeitungsmaschine so aufgebaut ist, dass ein Mikro-Bauteil so bearbeitet werden kann, dass eine Gestaltabweichung unterhalb von 1 μm liegt und ein zylinderförmiges Bauteil mit Hilfe der Mikro-Bearbeitungsmaschine fertigbar sein muss, das einen Manteldurchmesser von höchsten 100 μm hat und eine Abweichung vom idealen Zylinder von weniger als 1 μm.
  • Unter dem Drehantrieb wird insbesondere jede Komponente verstanden, die in der Lage ist, das Mikro-Bauteil so um eine Drehachse zu drehen, dass die oben genannten Anforderungen an die Gestaltabweichung erfüllbar sind. Dazu ist es möglich, nicht aber notwendig, dass der Drehantrieb eine kontinuierliche Drehung ermöglicht. Insbesondere ist es auch möglich, dass der Drehantrieb eine schrittweise Drehung durchführt.
  • Unter der Bearbeitungseinheit wird insbesondere jede Vorrichtung verstanden, mittels der die Gestalt des Mikro-Bauteils veränderbar ist. Es kann sich bei der Bearbeitungseinheit um eine Abtragvorrichtung zum Abtragen von Material von dem Mikro-Bauteil handeln. Alternativ oder additiv kann die Bearbeitungseinheit auch zum Auftragen von Material auf das Mikro-Bauteil ausgebildet sein.
  • Die Bearbeitungseinheit kann ein Partikelstrahlsystem aufweisen. Unter einem Partikelstrahlsystem wird insbesondere ein Strahlsystem verstanden, das auf der optischen Strahlung von Lichtquellen beruht, bevorzugt auf einer Wellenlänge, wie bei einem Laser. Der Energieeintrag durch das Strahlsystem kann dabei entweder auf das Werkstück selbst oder auf ein Prozessgas erfolgen, das das Werkstück umgibt. Es kann dabei zu pyrolithischen oder photolytischen Wechselwirkungen kommen. Denkbar sind auch Strahlsysteme, die geladene oder ungeladene Teilchen emittieren, beispielsweise Elektronen, Ionen oder sonstige Moleküle. Der Energieeintrag auf das Mikro-Bauteil erfolgt dann mittels kinetischer Energie oder durch den Übertrag elektrischer Energie.
  • Unter einem Planarmotor wird ein Motor verstanden, der eine translatorische Bewegung in einer Ebene wie der x-z-Ebene, und eine Drehbewegung erlaubt. In der Regel verläuft diese Drehbewegung um eine Drehachse, die senkrecht auf der Ebene steht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Mikro-Bearbeitungsmaschine einen zweiten Planarmotor, der von dem ersten Planarmotor beabstandet angeordnet ist. Eine erste Drehachse des ersten Planarmotors und eine zweite Drehachse des zweiten Planarmotors verlaufen dabei parallel. In der Regel sind die beiden Planarmotoren so ausgebildet, dass dann, wenn der x-z-Antrieb unbetätigt ist, die beiden Drehachsen kollinear verlaufen. Bei den Drehachsen handelt es sich dabei um die Drehachsen im physikalischen Sinne. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass Drehachsen in Form von Bauelementen existieren. Beispielsweise ist es möglich, dass der Planarmotor ein Flächenmotor ist, bei dem zwei flächige Bauteile gegeneinander verschoben und gedreht werden.
  • Vorteilhaft an zwei Planarmotoren ist, dass alle Lage- und Winkelfehler prinzipiell ausgeglichen werden können. Die Bearbeitung von Mikro-Bauteilen wird so schneller ermöglicht als aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Bevorzugt weist zumindest der erste Planarmotor ein Abtriebsteil auf, das ausgebildet ist, um das Mikro-Bauteil daran zu befestigen. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass das Abtriebsteil eine plane Oberfläche hat. Beispielsweise ist es möglich, das Mikro-Bauteil durch Spannen oder Kleben an dem Abtriebsteil zu befestigen.
  • Die Planarmotoren besitzen in der Regel einen Drehantrieb sowie einen x-z-Antrieb. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mikro-Bearbeitungsmaschine eine elektrische Steuerung, die eingerichtet ist zum Ansteuern des Drehantriebs und des x-z-Antriebs, so dass ein Versatzfehler und/oder ein Winkelfehler des an dem mindestens einen Planarmotor befestigten Mikro-Bauteils ausgleichbar ist.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Mikro-Bearbeitungsmaschine eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position des Mikro-Bauteils aufweist. Es kann sich hierbei um ein Mikroskop handeln, möglich ist auch die Verwendung eines Laser-Interferometers. Die elektrische Steuerung ist dann eingerichtet zum Erfassen der Position des Mikro-Bauteils in einem Koordinatensystem der Mikro-Bearbeitungsmaschine und zum Errechnen eines Lage- und/oder Winkelfehlers. Derartige Berechnungsverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben.
  • Vorzugsweise umfasst die Mikro-Bearbeitungsmaschine zudem eine Planarmotor-Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position eines zumindest ersten Planarmotors. Eine derartige Planarmotor-Positionserfassungsvorrichtung ist beispielsweise in dem Aufsatz „Caracterization, Optimization and Control of a Mobile Platform" von Jasper et al beschrieben (International Workshop on Microfactories IWMF, Evanston (Chicago), USA, October 5–7, 2008).
  • Es ist möglich, die Position des Planarmotors, insbesondere die Position des Abtriebsteils, mittels einer Kamera oder eines Interferometers zu bestimmen. Möglich sind aber auch induktive oder kapazitive Abstandsmesser.
  • Vorzugsweise umfasst die Mikro-Bearbeitungsmaschine eine Bearbeitungseinheit zum Abtragen von Material des Mikro-Bauteils, insbesondere eine Ionenfeinstrahlanlage. Alternativ oder additiv kann die Bearbeitungseinheit einen Bearbeitungslaser umfassen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 eine schematische Ansicht eines Mikro-Bauteils, das relativ zu einem Koordinatensystem einer Mikro-Bearbeitungsmaschine sowohl einen Lage- als auch einen Winkelfehler aufweist,
  • 2 eine schematische Ansicht einer Mikro-Bearbeitungsmaschine,
  • 3 eine schematische Ansicht der Anordnung von zwei Planarmotoren und
  • 4 ein Flussdiagramm für die Regelung der Mikro-Bearbeitungsmaschine.
  • 1 zeigt schematisch ein Mikro-Bauteil 10, das eine Werkstückachse w aufweist, die einen Winkel α in einer x-y-Ebene und einen Winkel β in der x-z-Ebene zu einer Drehachse u der Mikro-Bearbeitungsmaschine aufweist. Die Tatsache, dass α bzw. β nicht beide gleichzeitig null sind, führt dazu, dass das Mikro-Bauteil 10 einen Winkelfehler bezüglich seiner Einspannung hat.
  • Das Mikro-Bauteil 10 besitzt zudem einen Schwerpunkt S, durch den die Werkstückachse w verläuft. Der Schwerpunkt S ist von der Drehachse u der Mikro-Bearbeitungsmaschine beabstandet. Ein Lagefehler Δx bezüglich der x-Achse und ein Lagefehler Δy bezüglich der y-Achse beziehen sich auf eine gedachte Parallele p zur Drehachse u und sind ein Maß für einen Lagefehler. Auch ein Abstand d zwischen der Werkstückachse w im Schwerpunkt S und dem nächstliegenden Punkt der Drehachse u kann als Maß für den Lagefehler des Mikro-Bauteils 10 dienen.
  • 1 zeigt schematisch einen Ionen-Strahl 12, der in einer Bildebene E fokussiert werden kann. Der Ionen-Strahl 12 wird von einer ansonsten in 1 nicht eingezeichneten Ionen-Feinstrahlanlage produziert.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Mikro-Bearbeitungsmaschine 14, die einen Drehantrieb 16 zum Drehen des Mikro-Bauteils 10 aufweist. Der Drehantrieb 16 umfasst einen ersten Planarmotor 18 und einen zweiten Planarmotor 20.
  • Der erste Planarmotor 18 besitzt einen Stator 22, der fest an einer Basis 24 befestigt ist und einen flächigen Rotor bzw. Läufer 26. Der Läufer 26 kann in einer x-z-Ebene translatorisch relativ zum Stator 22 bewegt werden. Der Läufer 26 kann zudem um einen Mittelpunkt M1 um einen Drehwinkel φ drehen.
  • Der zweite Planarmotor 20 ist wie der erste Planarmotor 18 aufgebaut und umfasst einen Stator 28, der an der Basis 24 befestigt ist, und einen Läufer 30 besitzt. Der Läufer 30 ist ebenfalls durch eine geeignete Ansteuerung des zweiten Planarmotors 20 in der x-z-Ebene translatorisch positionierbar und um einen Drehwinkel φ drehbar.
  • Der Läufer 26 und der Läufer 30 sind über eine Welle 32, die einen Längenausgleich 34 aufweist, drehstarr miteinander verbunden. Die Welle 32 erstreckt sich zwischen den beiden Planarmotoren 18, 20 und seitlich über zumindest einen Planarmotor, nämlich den ersten Planarmotor 18, hinaus. An der Welle 32 kann ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Mikro-Bauteils 10 vorgesehen sein.
  • 2 zeigt einen Zustand, in dem sowohl der erste Planarmotor 18, als auch der zweite Planarmotor 20 in der x-z-Ebene verschoben sind, so dass die Welle 32 unter einem Winkel zur ursprünglichen Drehachse u verläuft. Der Versatz der beiden Planarmotoren 18, 20 ist dabei so gewählt, dass das Mikro-Bauteil 10 einen deutlich reduzierten Lagerfehler und einen deutlich reduzierten Winkelfehler aufweist. Insbesondere sind die Winkel α, β sowie der Abstand d minimiert und betragsmäßig deutlich kleiner als ohne die Verschiebung der beiden Läufer 26, 30.
  • In der in 2 gezeigten Position kann das Mikro-Bauteil 10 durch den in 2 nicht gezeigten Ionen-Strahl 12 (vgl. 1) bearbeitet werden. Die Werkstückachse w verläuft in der ausgerichteten Stellung kollinear zur Drehachse u der Mikro-Bearbeitungsmaschine.
  • 3 zeigt schematisch die Bearbeitung des Mikro-Bauteils 10 durch den Ionen-Strahl 12. Aufgrund des Lagefehlers und des Winkelfehlers muss bei einer Drehung des Mikro-Bauteils 10 um einen Drehwinkel φ eine Ausgleichsbewegung durch zumindest einen, im vorliegenden Fall durch beide Planarmotoren 18, 20 erfolgen. Dazu wird ein erstes Lager 36, in dem die Welle 32 an dem Läufer 26 des ersten Planarmotors 18 befestigt ist (vgl. 2), auf einer im vorliegenden Fall kreisförmigen Bahn B36 bewegt.
  • Des Weiteren wird ein Lager 38, in dem die Welle 32 (2) am zweiten Läufer 30 befestigt ist, auf einer im vorliegenden Fall ebenfalls kreisförmigen Bahn B38 geführt. Die Bahnen B36 und B38 sind so gewählt, dass der Lagefehler des Mikro-Bauteils 10 und dessen Winkelfehler bezüglich der ursprünglichen Drehachse u minimal ist. Die Drehachse u dient als Referenz für den Ionen-Strahl. Die Drehachse u liegt in der Bildebene E der Ionen-Feinstrahlanlage.
  • Die Lage des Mikro-Bauteils 10 wird mittels einer schematisch eingezeichneten Kamera 40 ermittelt. Dazu wird zunächst ein erster Drehwinkel φ1 eingestellt und mit der Kamera 40 ein Bild aufgenommen. Danach wird zumindest bei einem unterschiedlichen, zweiten Drehwinkel φ2 ein zweites Bild aufgenommen. Aus beiden Bildern wird mit Hilfe von objekterkennenden Verfahren die Lage des Mikro-Bauteils 10 im Koordinatensystem der Mikro-Bearbeitungsmaschine errechnet. Anschließend werden der Winkelfehler und der Lagefehler berechnet und die beiden Bahnen B36 und B38 berechnet.
  • Die in 3 gezeigte Mikro-Bearbeitungsmaschine kann in einer Vakuum-Vorrichtung angeordnet sein, so dass die Ionen-Feinstrahlanlage besonders effektiv arbeiten kann.
  • 3 zeigt zudem eine Kamera 41, in deren Blickfeld die beiden Läufer 28 und 30 liegen, so dass mittels der Kamera 41 deren Position relativ zur Basis 24 ermittelbar ist und ermittelt wird. Insbesondere kann der Drehwinkel φ mittels der Kamera 41 ermittelt werden.
  • 4 zeigt schematisch die Funktionsweise der Mikro-Bearbeitungsmaschine 14. Eine elektrische Steuerung 42 ist mit einer Motoren-Steuerung 44 verbunden, die die beiden Planarmotoren 18, 20 ansteuert. Die Kamera 41 ist über eine Bildverarbeitungseinheit 46, die Teil der elektrischen Steuerung 42 sein kann, mit der Steuerung 44 für die Planarmotoren verbunden, so dass das Mikro-Bauteil stets auf der korrekten Position gehalten wird.
  • Über eine Bildverarbeitungseinheit 48, die auch Teil der Bildverarbeitungsanlage 46 sein kann, wird ein lokales Bild des Mikro-Bauteils 10, das von der Ionen-Feinstrahlanlage 50 aufgenommen wird, ebenfalls zur elektrischen Steuerung 44 zurückgeführt. Die Verwendung des Ionen-Strahls der Ionen-Feinstrahlanlage zum Bestimmen der Lage des Mikro-Bauteils hat den Vorteil, dass eine besonders große Tiefenschärfe erreicht werden kann. Die Kamera 40 dient als eine Ergänzung oder als Alternative zur Positionsbestimmung mittels des Ionenstrahls 12. Die Positionserfassungsvorrichtung kann also durch die Ionen-Feinstrahlanlage, eine Kamera oder ein Elektronenmikroskop ausgebildet sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Mikro-Bauteil
    12
    Ionen-Strahl
    14
    Mikro-Bearbeitungsmaschine
    16
    Drehantrieb
    18
    erster Planarmotor
    20
    zweiter Planarmotor
    22
    Stator
    24
    Basis
    26
    Läufer
    28
    Stator
    30
    Läufer
    32
    Welle
    34
    Längenausgleich
    36
    erstes Lager
    38
    zweites Lager
    40
    Kamera
    41
    Kamera
    42
    elektrische Steuerung
    44
    Motoren-Steuerung
    46
    Bildverarbeitungsanlage
    48
    Bildverarbeitungseinheit
    50
    Ionen-Feinstrahlanlage
    α, β
    Winkel
    φ
    Drehwinkel
    B
    Bahn
    d
    Abstand
    E
    Bildebene
    M
    Mittelpunkt
    p
    Parallele
    S
    Schwerpunkt
    u
    Drehachse
    w
    Werkstückachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2004/0256577 A1 [0008]
    • KR 102007088934 A [0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Caracterization, Optimization and Control of a Mobile Platform” von Jasper et al beschrieben (International Workshop on Microfactories IWMF, Evanston (Chicago), USA, October 5–7, 2008) [0028]

Claims (13)

  1. Mikro-Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Mikro-Bauteils (10), mit (a) einem Drehantrieb zum Drehen des Mikro-Bauteils (10) und (b) einer Bearbeitungseinheit zum Einwirken auf das Mikro-Bauteil (10), dadurch gekennzeichnet, dass (c) der Drehantrieb (16) zumindest einen ersten Planarmotor (18) umfasst.
  2. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – einen zweiten Planarmotor (20), der eine zweite Drehachse aufweist, – wobei der erste Planarmotor (18) eine erste Drehachse aufweist, – wobei der erste Planarmotor (18) und der zweite Planarmotor (20) beabstandet angeordnet sind, – wobei die erste Drehachse und die zweite Drehachse parallel verlaufen.
  3. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Planarmotor (18) ein Abtriebselement umfasst, das ausgebildet ist, um das Mikro-Bauteil (10) daran zu befestigen.
  4. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planarmotor (18) und der zweite Planarmotor (20) mittels einer Welle (32) miteinander verbunden sind.
  5. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Planarmotoren (18, 20) mit ihren Drehachsen kollinear ausrichtbar angeordnet sind.
  6. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – eine elektrische Steuerung, – wobei der zumindest eine Planarmotor (18, 20) einen Drehantrieb (16) und einen x-y-Antrieb aufweist und – wobei die elektrische Steuerung eingerichtet ist zum Ansteuern des Drehantriebs (16) und des x-y-Antriebs, so dass ein Versatzfehler und/oder ein Winkelfehler des an dem mindestens einen Planarmotor (18, 20) befestigten Mikro-Bauteils (10) ausgleichbar ist.
  7. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position des Mikro-Bauteils (10).
  8. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Planarmotor-Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position zumindest des ersten Planarmotors (18).
  9. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit zum Abtragen von Material des Mikro-Bauteils (10) eingerichtet ist und insbesondere eine Ionenfeinstrahlanlage umfasst.
  10. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenfeinstrahlanlage eingerichtet ist zum Fokussieren eines Ionenstrahls auf einen vorgegebenen Fokus.
  11. Mikro-Bearbeitungsmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinheit einen Bearbeitungslaser umfasst.
  12. Verfahren zum Bearbeiten eines Mikro-Bauteils, mit den Schritten: (i) Befestigen des Mikro-Bauteils (10) zwischen zwei Aufnahmeelementen, (ii) Ermitteln eines Lagefehlers und/oder eines Winkelfehlers des Mikro-Bauteils (10), (iii) Drehen des Mikro-Bauteils (10) mittels mindestens eines ersten Planarmotors (18), so dass der Lagefehler und/oder der Winkelfehler vermindert wird, und (iv) simultanes Bearbeiten des Mikro-Bauteils (10).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (iii) ein kontinuierliches Ändern einer Lage mindestens eines Aufnahmeelements eines Drehmittelpunkts durch eine translatorische Bewegung umfasst.
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