DE3400265C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitstisch für ein
Gerät zur Bearbeitung von Halbleiterplättchen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Aus der DE 20 55 360 A1, der DE 26 28 818 A1, der
DE 29 41 475 A1, der DE 24 11 508 A1 und der DE 31 28 802 A1
ist jeweils gattungsgemäß ein Arbeitstisch für ein Gerät zur
Herstellung von Halbleiterplättchen bekannt. Der Halb
leiterplättchenträger, das Führungsglied und das Ge
triebe der Antriebseinheit dieses bekannten Arbeitsti
sches sind jeweils aus einem metallischen Werkstoff
hergestellt. Um mit derartigen metallischen Werkstoffen
die ständig steigenden Anforderungen an die Justier
genauigkeit derartiger Arbeitstische sicherzustellen,
sind bei der Herstellung der genannten Bauteile extrem
kleine Fertigungstoleranzen und extrem aufwendige Be
handlungsschritte für die Oberflächen etc. erforder
lich. Dennoch kann selbst durch die präziseste Einhal
tung der vorgegebenen Fertigungstoleranzen nicht ver
mieden werden, daß beim Betrieb derartiger Arbeitsti
sche geringfügig Verformungen der Bauteile auftreten,
wodurch erhebliche Qualitätseinbußen bei der Herstel
lung von Halbleiterplättchen auftreten können, die sich
beispielsweise in einer Erhöhung der Ausschußrate zei
gen.
Aufgabe, der Erfindung ist es, einen Arbeitstisch für
ein Gerät zur Herstellung von Halbleiterplättchen zu
schaffen, bei dem die Einstellung des Halbleiterplätt
chenträgers schneller und genauer durchgeführt werden
kann und bei dem Justiergenauigkeiten aufgrund der De
formation von bewegten Bauteilen nahezu ausgeschlossen
sind.
Diese Aufgabe wird anmeldungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Die an
meldungsgemäße Verwendung eines geeigneten Keramikwerk
stoffs ermöglicht eine gegen irgendwelche unerwünschte
Verformungen besonders starre Ausbildung des Getriebes,
des Führungsglieds und des Halbleiterplättchenträgers.
Außerdem sind diese Bauteile extrem unempfindlich gegen
Abriebkräfte und aufgrund der günstigen Reibungseigen
schaften des verwendeten Werkstoffs sehr einfach und
sehr exakt beweg- bzw. einstellbar. Die enorm hohe spe
zifische Steifigkeit des verwendeten Werkstoffs ermög
licht sehr hohe Eigenfrequenzen der Bauteile und somit
eine extrem schnelle Vibrationsdämpfung. Insbesondere
die Ausgestaltung auch des mit dem Halbleiterplättchen
träger verbundenen Getriebes aus keramischem Werkstoff
ermöglicht eine im Vergleich zum Stand der Technik ex
trem präzise Einstellung des Halbleiterplättchenträgers
des anmeldungsgemäßen Arbeitstisches.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen 2 bis 5 definiert.
Aufführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungs
form des Arbeitstisches,
Fig. 2 eine Schnittansicht eines abgeänderten Aufbaus zur
Lagerung des Halbleiterplättchenträgers des Arbeitstisches
und
Fig. 3 eine Schnittansicht eines weiteren Aufbaus zur
Lagerung des Halbleiterplättchenträgers des Arbeitstisches.
Fig. 1 zeigt einen Arbeitstisch aus einem keramischen
Aluminiumoxid-Werkstoff, der beispielsweise ein Halbleiterplättchen
(Wafer) 1 oder einen anderen Werkstoff mittels
Unterdruck hält. Der Arbeitstisch ist innenseitig
mit einer nicht gezeigten Öffnung zur Unterdruckspannung
und einem nicht gezeigten Kanal versehen, der mit einer
Unterdruckpumpe verbunden ist. Der Arbeitstisch
umfaßt einen Halbleiterplättchenträger oder eine X-Bühne 2 aus einem keramischen Aluminiumoxid-Werkstoff,
die zur Bewegung der Spanneinrichtung 1
in X-Richtung dient. Die X-Bühne 2 umfaßt einen Vorsprung
2′, der eine auf einem anderen, nachstehend beschriebenen
Element gleitende unter Fläche hat. Die gleitende Fläche
kann mit Polytetrafluorethylen-Werkstoff beschichtet sein.
Auf der Innenseite der X-Bühne 2 ist ein Gleitblock 3 aus
einem keramischen Aluminiumoxid-Werkstoff vorgesehen, der
eine Polytetrafluorethylenbeschichtung auf seiner gleitenden
Fläche hat. Der Gleitblock 3 steht in Berührung mit einer
als Führungsglied dienenden Führungsschiene 9, die nachstehend beschrieben wird.
An der X-Bühne 2 ist eine zum Getriebe einer Antriebseinheit gehörende Kugelmutter 4 aus keramischem
Werkstoff über ein Verbindungsstück angekoppelt und bringt
dadurch für die X-Bühne 2 eine Antriebskraft mit sich; sie
umfaßt im Inneren Kugeln aus nichtmetallischem Werkstoff,
wie z. B. Keramik, Rubin oder Saphir. Die Kugelmutter 4
steht zum Antrieb in Eingriff mit einer zum Getriebe gehörenden Kugelspindel 5
aus keramischem Werkstoff. Ein Gehäuse 6 aus keramischem
Werkstoff
enthält zur Lagerung der Kugelspindel 5 ein Lager.
Das Lager ist aus einem nichtmetallischen
Werkstoff, wie z. B. Rubin oder Saphir. An der Kugelspindel
5 ist eine Kupplung 7 aus keramischem Werkstoff
zur Übertragung der Antriebskraft eines zur Antriebseinheit gehörenden Antriebsmotors
8 für die X-Bühne 2 angebracht. Die Führungsschiene 9 aus
keramischem Werkstoff bestimmt die lineare Bewegung der
X-Bühne 2. Die Führungsschiene hat eine an einer Rolle
23 (Fig. 2), die um eine Achse drehbar ist, anliegende
Seitenfläche, und die andere Seitenfläche steht in Eingriff
mit dem Gleitblock 3.
Der Arbeitstisch gemäß Fig. 1 umfaßt ferner eine Y-Bühne
10 aus keramischem Werkstoff, die die Vorsprünge 2′ der
X-Bühne 2 trägt und mit der Führungsschiene 9 für die X-Richtung
belegt ist. An der Innenseite der Y-Bühne
10 ist ein Gleitblock 11 aus einem keramischen Werkstoff
angebracht, der vorzugsweise mit einem Polytetrafluorethylen-Werkstoff
beschichtet ist. Eine weitere Führungsschiene 12
aus keramischem Werkstoff bestimmt eine lineare Bewegung
der Y-Bühne 10 und ist an eine stationäre bzw. feststehen
de Bühne 18 aus keramischem Werkstoff gekoppelt. Gehäuse
13 und 14 aus keramischem Werkstoff lagern eine Kugelspin
del 15 zum Antrieb in Y-Richtung und nehmen in sich ein
Lager aus nichtmagnetischem Werkstoff, wie z. B. Keramik,
Rubin oder Saphir auf. Eine Kugelmutter steht in Eingriff
mit der Kugelspindel 15 und ist an der Innenseite der
Y-Bühne 10 befestigt; dies ist jedoch nicht dargestellt.
Eine Kupplung 16 aus keramischem Werkstoff zur Übertragung
einer Antriebskraft von einem Motor 17 zum Antrieb der
Y-Bühne ist vorhanden. Gleitflächen 19 und 21 aus kerami
schem Werkstoff, die auf eine spiegelglatte Oberfläche
geläppt wurden, lagern den unteren Vorsprung der X-Bühne
2 bzw. den unteren Vorsprung der Y-Bühne 10.
Fig. 2 zeigt einen abgeänderten Aufbau zur Lagerung der
X-Bühne 2. Fig. 3 zeigt eine andere Abwandlung zur Lage
rung der X-Bühne 2. Der Aufbau gemäß Fig. 2 umfaßt Elemen
te 24, die Rollen aus keramischem Werkstoff bzw. aus nicht
metallischem Werkstoff sind, und die zur Bildung eines Lagers
in zur Zeichenebene senkrechter Richtung angeordnet sind.
Die Elemente 24 können Nadellager mit einem Käfig aus Po
lytetrafluorethylen-Werkstoff sein. Beim Aufbau gemäß Fig.
3 ist ein Gaslager 25 als ein Gleittyp-Luftlager mit einer Luftauflage aus
einem keramischen Werkstoff verwendet, die mit einem nicht
gezeigten Luftkanal verbunden ist. Bei diesen oben be
schriebenen Bauteilen sind die gleitenden Teile und die
rollenden Teile aus feinkeramischem Werkstoff hergestellt,
und die anderen Teile können wie bei herkömmlichen Maschi
nen aus einer Legierung wie z. B. einem Aluminium gefertigt
sein.
Im Betrieb dreht der an der Y-Bühne 10 befestigte Motor
8 nach seiner Inbetriebsetzung die Kugelspindel 5 über
die Kupplung 7, so daß die mit der Kugelspindel 5 in Ein
griff stehende Kugelmutter 4 nach vorne und zurück bewegt
wird, wodurch die an ihr befestigte X-Bühne 2 nach vorne
und zurück bewegt wird. Die X-Bühne 2 gleitet auf der ebe
nen Fläche 19 so, daß ihre Bewegung in einer Ebene ohne
Abweichung gehalten ist; sie ist ferner durch die Füh
rungsschiene 9 gegen Abweichung in Y-Richtung gehalten.
Wenn der an der feststehenden Bühne angebrachte Motor 17
betätigt wird, dreht sich die Kugelspindel 15 über die
Kupplung 16, so daß die Y-Bühne 10 sich vor- und zurückbewegt.
Die Y-Bühne 10 bewegt sich auf der ebenen Fläche
21 und wird durch die weitere Führungsschiene 12 so gehalten,
daß sie sich genau in Y-Richtung bewegt.
Die Kupplungen zwischen den Bühnen und den Motoren beste
hen aus keramischem Werkstoff, da dieser eine hohe Starr
heit und geringe Trägheit mit sich bringt, so daß die
Übertragung von Vibration aufgrund der Bewegung der Vor
richtung verringert werden kann.
Falls die gesamten Bühnen aus keramischem Werkstoff gefer
tigt sind, der nicht magnetisch ist, können sie bei einer
Maschine verwendet werden, die mittels einem Elektronen
strahl ein Muster erzeugt und eine nicht magnetische Büh
ne erfordert; sie können ferner bei Maschinen für Präzi
sionsbewegungen und Präzisionsmessungen auf anderen Gebie
ten verwendet werden, bei denen sie mit korrosiven chemischen Mate
rien leicht in Berührung kommen. Da es keine Möglichkeit
von Rost gibt, wenn Keramik verwendet wird, können sie
innerhalb chemischer Flüssigkeiten verwendet werden. Fer
ner können sie in Anbetracht der Betriebsfähigkeit im Va
kuum auch im Weltraum verwendet werden.
Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen sind die Büh
nen in zueinander senkrechten Richtungen linear beweglich.
Die Bühnen können aber auch drehbar sein.
Erfindungsgemäß kann die geringe Starrheit, die aus der
Tendenz zu verringertem Gewicht folgt, vermieden werden.
Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des keramischen
Werkstoffs und der geringeren Wärmedehnung als bei her
kömmlichen Metallen ist die Vorrichtung im wesentlichen
frei von den möglichen Einflüssen der Umgebungstemperatur.
Ferner bringt die große Härte des Werkstoffes einen geringeren
Antrieb mit sich. Herkömmliche Maschinen
bringen unvermeidlich das Problem mit sich, daß
die hohe Genauigkeit, wegen der Veränderung des Metalls
mit der Zeit, nicht über eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten
werden kann. Im Gegensatz dazu können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen
derartige Veränderungen auf ein sehr geringes Maß reduzieren.
Da der keramische Werkstoff kaum durch äußere Vibrationen
beeinflußt ist, kann auch eine stabile Arbeitsweise auf
recht erhalten werden.
Ferner ist eine Schmierung der Gleitflächen und Rollflächen
nicht erforderlich.
Claims (5)
1. Arbeitstisch für ein Gerät zur Bearbeitung von Halb
leiterplättchen, mit einem bewegbar gelagerten Halblei
terplättchenträger (2), auf dem ein Halbleiterplättchen
(1) ruht, einem Führungsglied (9) zur Führung der Bewe
gung des Halbleiterplättchenträgers (2) und einer zur
Bewegung des Halbleiterplättchenträgers (2) entlang dem
Führungsglied (9) dienenden Antriebseinheit (8; 5, 4),
die einen Antriebsmotor (8) und zur Übertragung der An
triebskraft vom Antriebsmotor (8) auf den Halbleiter
plättchenträger (2) ein Getriebe (5, 4) aufweist, da
durch gekennzeichnet, daß der Halbleiterplättchenträger
(2), das Führungsglied (9) und das Getriebe (5, 4) aus
einem Keramikwerkstoff hergestellt sind.
2. Arbeitstisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Getriebe (5, 4) eine mit einer Kugelspin
del (5) in Eingriff bringbare Kugelmutter (4) aufweist
und die Kugelmutter (4) bei Drehung der Kugelspindel
(5) bewegbar ist.
3. Arbeitstisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Führungsglied (9) ein Lager mit einer
Rolle (23) aufweist.
4. Arbeitstisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Führungsglied (9) Gleitflächen aufweist.
5. Arbeitstisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Halbleiterplättchenträger (2) über ein
Gaslager (25) verschiebbar ist.
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