JP6243530B2 - Positioning device for moving a substrate - Google Patents

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Description

本発明は、概して二次元の移動面中で基板を移動させる、とりわけ並進的移動をさせる、および、配向させる、とりわけ回転させる位置決め装置に関する。さらに、本発明は、磁気ウェハステージとして構成され、かつ、特に大面積基板をとりわけ高精度に移動させるために形成されている位置決め装置に関する。その上、本発明は、相応の位置決め装置を用いて、基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる方法、ならびに、この種の位置決め装置の駆動のためのコンピュータプログラム製品に関する。   The present invention relates generally to a positioning device that moves, in particular translates and orients, in particular rotates, a substrate in a two-dimensional plane of movement. Furthermore, the present invention relates to a positioning device which is configured as a magnetic wafer stage and which is formed in particular for moving a large area substrate with particularly high precision. Furthermore, the invention relates to a method for translational movement and / or orientation of a substrate using a corresponding positioning device and a computer program product for driving such a positioning device.

例えばディスプレイでの応用のために、半導体素子を製造する目的で基板を加工するためには、比較的大面積の基板に、様々な表面処理プロセスを施すべきである。例えば、被覆部または表面構造部を、該当する基板上に形成するために、例えば、この種の基板の表面は、機械的にまたは化学的に処理されるべきである。とりわけ、表面処理工程、例えば、スパッタリング、物理的気相蒸着または化学的気相蒸着を、場合によってはプラズマ支援下で実施すべきである場合には、若干の表面処理プロセスを、クリーンルームの条件下で、またさらには真空中で行うべきである。   For example, in order to process a substrate for the purpose of manufacturing semiconductor elements for display applications, a relatively large area substrate should be subjected to various surface treatment processes. For example, the surface of such a substrate should be treated mechanically or chemically in order to form a covering or surface structure on the corresponding substrate. In particular, if surface treatment steps such as sputtering, physical vapor deposition or chemical vapor deposition are to be carried out, possibly with plasma assistance, some surface treatment processes can be carried out under clean room conditions. And even in vacuum.

基板上には、時として、ミクロ領域の構造部、またはナノメートル領域の構造部でさえ形成すべきであるので、基板を、基板面中およびこれに対して垂直方向で、極めて高精度で位置決めをすることが必要である。   Since microstructural features, or even nanometric features, should be formed on the substrate at times, the substrate is positioned with very high precision in and perpendicular to the substrate surface. It is necessary to do.

基板周辺に粒子があるべきではないとの要件により、基板と、対応する移動または走行駆動部とを非接触で支持するとの実装が必要である。空気支持部は、しかし、高純度の製造環境にとって条件付きでのみ適切であるが、この理由は、これにより基板の付近には不都合な空気流が生じうるからであり、この空気流は、基板処理において要求される精度を守るという状況に反しうるからである。   Due to the requirement that there should be no particles around the substrate, mounting is required to support the substrate and the corresponding movement or travel drive in a non-contact manner. The air support, however, is only conditionally appropriate for a high purity manufacturing environment, because this can cause an adverse air flow in the vicinity of the substrate, which air flow is This is because it may be contrary to the situation where the accuracy required in processing is maintained.

さらに、いわゆる磁気ウェハステージまたは磁気位置決め装置が存在するが、この場合、概して、基部に沿って変位可能な担体には、複数の電磁石が配置されていて、これらが、位置センサと制御回路とを用いて、担体を基部に対して予設定された距離だけ浮遊させることができる。   In addition, there are so-called magnetic wafer stages or magnetic positioning devices. In this case, generally, a plurality of electromagnets are arranged on a carrier displaceable along the base, and these comprise a position sensor and a control circuit. In use, the carrier can be suspended a predetermined distance relative to the base.

この種のウェハステージは、例えば、特許文献1から公知である。2つの移動方向で作用するこの位置決め装置は、基部と、Y方向で変位する2つのユニットとを有し、これらは、基部の上端部分に対称的に固定されている。Y方向で変位するユニットには、それぞれ駆動モータが変位可能に配置されていて、これらの駆動モータが、X方向で変位する部材と互いに連結されていて、このX方向で変位する部材には、ウェハを収容する台が配置されている。   This type of wafer stage is known from Patent Document 1, for example. This positioning device acting in two movement directions has a base and two units displaced in the Y direction, which are symmetrically fixed to the upper end portion of the base. In the units that are displaced in the Y direction, drive motors are arranged so as to be displaceable, and these drive motors are connected to members that are displaced in the X direction. A table for accommodating the wafer is arranged.

この種の位置決め装置は、数センチメートルまたは数デシメートルの範囲内の辺長の基板については、非常に良好であると実証されている。比較的大きな、50cmを上回るまたはメートル範囲でさえある辺長のサイズを有しうる基板の取り扱いについては、可能な場合、位置決め装置を用いて、異なる加工ステーションに供給されるべきであり、通常流通している磁気支持部に基づく位置決め装置では、すぐに現在の技術的な実現性の限界に突き当たる。   This type of positioning device has proven very good for substrates with side lengths in the range of a few centimeters or a few decimeters. For handling of relatively large substrates that can have a side length size of more than 50 cm or even in the metric range, where possible, they should be fed to different processing stations using a positioning device and are normally distributed In a positioning device based on a magnetic support, the current technical feasibility limit is quickly reached.

比較的大きなメートル領域での走行路に渡って、振動作動で動作する磁気支持部の実装、および、要求される概して数マイクロメートルの領域での位置の精度を守るには、高力材料および堅牢な構成部品の採用が必要となる。一方では、比較的大質量の構成部品により、磁気支持部であるがゆえに生じる共振現象を抑制することができ、ないし、この応用には関連しない周波数領域にシフトさせることができる。   High strength materials and ruggedness are required to implement a magnetic support that operates in vibration over a relatively large metric range and to maintain the required position accuracy, typically in the range of a few micrometers. It is necessary to use the proper components. On the one hand, the relatively large mass components can suppress the resonance phenomenon that occurs because of the magnetic support, and can be shifted to a frequency region that is not relevant to this application.

しかし、もし数メートルの走行路に渡って、数マイクロメートルの精度で、Z方向すなわち基板面に対して垂直の方向で、ないし、移動面または位置決め装置の走行路に対して垂直の方向で、基板が動く場合には、位置決め装置の基部についても、基部に浮遊して支持される担体についても高精度の製造が必要である。   However, if over several meters of travel path, with accuracy of a few micrometers, in the Z direction, ie perpendicular to the substrate surface, or in the direction perpendicular to the travel plane or the travel path of the positioning device, When the substrate moves, it is necessary to manufacture the base of the positioning device and the carrier that is supported by being floated on the base with high accuracy.

概して基部に変位可能に支持された担体は、この担体の対向する端部に設けられている2つの支持部を介してのみ基部に支持されているが、この点は、例えば、特許文献1に示されている通りである。しかし、走行路の長さが要求されるがゆえに、1メートルまたは数メートルの担体サイズが要求される場合、この種の担体は、端部側でのみ支持する場合には、たわみなく製造されることはほぼ不可能である。   In general, a carrier that is displaceably supported by the base is supported by the base only through two support portions provided at opposite ends of the carrier. This point is disclosed in, for example, Patent Document 1. As shown. However, if the length of the traveling path is required and a carrier size of 1 meter or several meters is required, this type of carrier is produced without deflection if it is supported only on the end side. It is almost impossible.

堅牢なH形鋼(ダブルT字型鋼:Doppel−T−Stahl)担体でさえも、長さが2〜4メートルの場合には、その自重により、Z方向でのたわみが生じ、要求されるZ方向での位置精度をすでに上回る。さらに、比較的大きなサイズを有し、したがって大質量の担体を採用すると、製造コストと組み立てコストとが莫大になると共に、これは、実際ほぼ取り扱い不能になるとの欠点がある。この種の大質量の担体を移動させるには、非常に大きな加速力および減速力が設けられていなければならない。この種の大質量の担体をそもそも移動することができる速度も、質量が大きくなるにしたがって遅くなる。   Even in the case of a rigid H-shaped steel (Double T-shaped steel: Doppel-T-Stahl) carrier having a length of 2 to 4 meters, its own weight causes deflection in the Z direction, and the required Z The positional accuracy in the direction is already exceeded. Furthermore, employing a relatively large size and thus a large mass carrier has the disadvantage that the manufacturing and assembly costs are enormous and this is practically almost impossible to handle. In order to move this type of mass carrier, very large acceleration and deceleration forces must be provided. The speed at which this type of mass carrier can be moved in the first place also decreases as the mass increases.

米国特許7868488 B2明細書US Pat. No. 7,868,488 B2 Specification

したがって、本発明の目的は、基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる改良された位置決め装置であって、一方では比較的大きな走行路が可能で、したがって大きなサイズの基板を問題なく取扱うことが可能となる位置決め装置を提供することである。ここで、この位置決め装置は、要求されるサイズにはかかわらず、とりわけ特に大質量の構成要素を使用することもなく、特に位置付けの精度を高くして提供することである。これに加えて、この位置決め装置は特に軽量で単純であるべきである、したがってコスト効率良く製造可能で組み立て可能であるべきである。さらに、この位置決め装置では、個々の構成部品の単純で直観的な保守および解体が可能であるべきである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved positioning device that translates and / or orients a substrate, while allowing a relatively large travel path and thus handling large size substrates without problems. It is to provide a positioning device that enables the above. Here, this positioning device is to provide a particularly high positioning accuracy, in particular without using particularly high-mass components, irrespective of the required size. In addition to this, the positioning device should be particularly lightweight and simple, so it should be cost-effective to manufacture and assemble. Furthermore, this positioning device should allow simple and intuitive maintenance and disassembly of the individual components.

この課題は、特許請求項1に記載の位置決め装置により、さらにこの位置決め装置を用いて基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる、特許請求項10に記載の方法により、ならびに、特許請求項14に記載のコンピュータプログラム製品により達成される。ここで、本発明の有利な構成は、それぞれ、従属特許請求項の対象である。   This task is achieved by the positioning device according to claim 1 and by the method according to claim 10, wherein the positioning device is used to translate and / or orient the substrate. 14 to achieve the computer program product. Here, each advantageous configuration of the invention is the subject of the dependent patent claims.

この観点で設けられた位置決め装置は、基板を並進的に移動させるおよび/または配向させるために設けられていて、それに応じて形成されている。この位置決め装置は、このために、移動面(x、y)で伸張する基部を有する。この基部は、この際に、互いに対して平行に配向され、縦方向に伸張し、かつ第1の変位方向を予設定する支持部レールを有する。この位置決め装置には、さらに、担体も属し、この担体は、駆動可能な磁気支持部を用いて、非接触で第1の変位方向に沿って変位可能に、基部にとりわけその支持部レールに沿って変位可能に支持されている。この担体は、磁気支持部を用いて、基部の少なくとも3つの支持部レールに支えられている。   The positioning device provided in this respect is provided for translational movement and / or orientation of the substrate and is formed accordingly. For this purpose, the positioning device has a base that extends on the moving surface (x, y). The base has in this case support rails which are oriented parallel to each other, extend in the longitudinal direction and preset the first displacement direction. The positioning device further includes a carrier, which can be displaced in a non-contact manner along a first displacement direction using a drivable magnetic support, in particular along the support rail at the base. It is supported so that it can be displaced. The carrier is supported on at least three support rails in the base using magnetic supports.

換言すれば、この担体は、少なくとも3箇所で基部に支えられている、または、基部に支持されている。この際、基部の少なくとも3つの支持部レールが、第1の変位方向(x)に対して垂直である方向(y)で互いに対して距離をとって配置されている。第1の変位方向(x)とは、この場合、基部の、とりわけ互いに対して平行に配向された支持部レールの縦方向により予設定され、この縦方向と一致する。   In other words, the carrier is supported by or supported by the base at at least three locations. At this time, at least three support rails of the base are arranged at a distance from each other in a direction (y) perpendicular to the first displacement direction (x). The first displacement direction (x) is in this case preset by the longitudinal direction of the base, in particular the support rails oriented parallel to each other, and coincides with this longitudinal direction.

支持部レールにより予設定される第1の変位方向に対して垂直な方向で3箇所で、担体を基部に支持することにより、本来担体の基部に対する支持を過剰に決定(UEberbestimmung)している。従来の支持部、例えば、ころ軸受または滑り軸受を使用する場合には、この種の過剰な決定をすると、担体が基部に対して相対的に移動する際に、場合によっては、担体を基部に対して傾斜させてしまう。駆動可能な、したがって調整可能な磁気支持部を採用することにより、この種の過剰な決定を問題なく実現することができる。   By supporting the carrier at the base in three directions perpendicular to the first displacement direction preset by the support rail, the support for the base of the carrier is inherently excessively determined (UEberstiming). When using conventional supports, such as roller bearings or plain bearings, this type of over-determination can be used to move the carrier relative to the base, and in some cases the carrier to the base. It will be inclined to. By employing a drivable and thus adjustable magnetic support, this type of over-determination can be realized without problems.

第1の変位方向に対して垂直に少なくとも3つの支持部レールを設けることにより、担体がいわば自立的に構成されている支点間の距離を、明らかにより短くすることができる。基部を少なくとも3つの支持部レールを用いて複数個所で支えることにより、したがって幾何学的な変形、例えば担体のたわみに効果的に対抗することができる。ここで、支持部レールが第1の変位方向に対して垂直な方向で、互いに対してほぼ等距離で配置されていて、外側にある支持部レールが、担体の対向する端部部分を支え、したがって、間にある支持部レールが、担体の間のまたは中央の部分を支える場合、とりわけ有利であることが明らかである。   By providing at least three support rails perpendicular to the first displacement direction, the distance between the fulcrums where the carrier is so-called self-supporting can be clearly shortened. By supporting the base at a plurality of locations using at least three support rails, it is therefore possible to effectively counter geometric deformations, for example carrier deflection. Here, the support rails are arranged in a direction perpendicular to the first displacement direction and substantially equidistant from each other, the support rails on the outside support the opposite end portions of the carrier, Thus, it is clear that it is particularly advantageous if the intermediate support rails support the part between or in the middle of the carrier.

さらに、少なくとも3つの、さらにはそれ以上の支持部レールにより、基部の共振挙動が改良されうる。上下で例えば互いに硬く連結可能でもある複数の支持部レールの使用により、固有の剛性、ひいてはこれらの共振挙動が改良されうるので有利である。   Furthermore, the resonance behavior of the base can be improved by at least three and even more support rails. The use of a plurality of support rails that are also rigidly connectable, for example up and down, is advantageous because the inherent stiffness and thus their resonance behavior can be improved.

本発明のさらなる構成によれば、担体は、少なくとも3つの支持部部分も有し、これらの支持部部分は、縦方向に伸張し、基部の支持部レールに沿って互いに対して平行に配向されていて、これらの支持部部分には、少なくともそれぞれ1つの磁気支持部が配置されている。この少なくとも1つの磁気支持部を用いることにより、各支持部レールは、そのZ位置に関して、すなわち、移動面(x、y)に垂直の方向でないし第1の変位方向(x)に対して垂直方向で様々に位置付けられ、その結果、担体は、磁気支持部を適切に駆動することにより、絶対的にまたは支持部レールに対して相対的に、好ましくは特に高い精度でかつ非常に精確に、水平方向に、すなわち移動面に対して、または、移動面に対して平行に、配向されることができる。   According to a further configuration of the invention, the carrier also has at least three support portions, which extend in the longitudinal direction and are oriented parallel to each other along the base support rail. In addition, at least one magnetic support portion is disposed in each of these support portion portions. By using this at least one magnetic support, each support rail is not relative to its Z position, ie perpendicular to the moving plane (x, y) and perpendicular to the first displacement direction (x). Variously positioned in the direction, so that the carrier can be driven absolutely or relative to the support rail, preferably with particularly high precision and very accurately, by appropriately driving the magnetic support It can be oriented in the horizontal direction, i.e. relative to the plane of movement or parallel to the plane of movement.

さらなる構成によれば、担体の支持部部分には、変位方向で互いに対して距離をとった磁気支持部がそれぞれ少なくとも2つ以上配置されている。これらの磁気支持部も、担体の支持部部分でとりわけ等距離にあることができ、したがって変位方向(x)で等距離で配置されていることができる。少なくとも3つの支持部部分のそれぞれに、変位方向で互いに対して距離をとった磁気支持部が複数個設けられている場合、全体として見ると、担体面に渡って、磁気支持部の二次元のアレイが生じる。   According to a further configuration, at least two or more magnetic support portions arranged at a distance from each other in the displacement direction are arranged in the support portion portion of the carrier. These magnetic supports can also be particularly equidistant in the support part of the carrier and can therefore be arranged equidistantly in the displacement direction (x). When each of the at least three support portions is provided with a plurality of magnetic support portions that are spaced from each other in the displacement direction, when viewed as a whole, the two-dimensional An array is created.

磁気支持部、ないし磁気支持部アレイを適切に駆動することにより、担体は基部に対して正確に水平方向に、または、絶対的に水平方向に配向されることができ、したがって、基部の支持部レールに沿って担体を動かすことができる。   By appropriately driving the magnetic support or the magnetic support array, the carrier can be oriented precisely horizontally or absolutely horizontally with respect to the base, and thus the base support. The carrier can be moved along the rail.

基部に対して相対的に担体を移動させるために、概して非接触の駆動部が設けられていて、例えば、磁気駆動部を担体に設け、これが、支持部レールにほぼ平行に伸張する固定された磁石帯と協働しうる。   In order to move the carrier relative to the base, a generally non-contact drive is provided, for example a magnetic drive is provided on the carrier, which is fixed to extend substantially parallel to the support rail Can cooperate with magnet strip.

さらなる構成によれば、基部と担体との間の距離を、移動面(x,y)に対して垂直であるZ方向で少なくとも局所的に変更するために、磁気支持部は、別々にかつ互いに依存することなく形成されているおよび/またはこれに応じて駆動されうる。磁気支持部に対して相応の目標値を別々に独立的にかけることにより、例えば、支持部部分の一端に配置されている磁気支持部において、該当する支持部部分の対向する端部よりも、より大きいまたはより小さい距離を基部に対して設定して、担体を基部に対して配向させることができる。   According to a further configuration, in order to change the distance between the base and the carrier at least locally in the Z direction which is perpendicular to the plane of movement (x, y), the magnetic supports are separately and from each other. It can be formed independently and / or driven accordingly. By independently applying the corresponding target value separately to the magnetic support part, for example, in the magnetic support part arranged at one end of the support part part, rather than the opposite end part of the corresponding support part part, A greater or lesser distance can be set for the base to orient the carrier relative to the base.

担体が、変位方向(x)でも、これに対して垂直方向である方向(y)でも、とりわけ移動面(x、y)の全体に渡って、駆動可能または制御可能な複数の磁気支持部を用いて、基部に支持されていることにより、担体を、局所的にすなわち個々の磁気支持部の領域中で可変的に持ち上げ、または、降下させることができ、すなわちZ方向に変位させることができる。この観点では場合によっては生じうる担体および/または基部の幾何学的な起伏を、磁気支持部の適応制御により、効果的に補償し、相殺することができる。   Whether the carrier is in the displacement direction (x) or in a direction perpendicular to it (y), in particular a plurality of drivable or controllable magnetic supports over the entire moving surface (x, y) In use, by being supported by the base, the carrier can be lifted or lowered locally, i.e. in the region of the individual magnetic supports, i.e. displaced in the Z direction. . In this respect, geometrical undulations of the carrier and / or base which may possibly occur can be effectively compensated and offset by adaptive control of the magnetic support.

このようにして、移動面中の、与えられた精度要件を満足しない担体またはその支持部レールの平面性を、個々の磁気支持部を目標を定めて駆動ないし適応駆動することにより、相殺することがとりわけ可能になる。このようにして、基部が比較的許容誤差を含みかつ不精確な構成であるにもかかわらず、絶対的な座標系に関して予設定された許容誤差限界内で、基部に対して相対的に担体を配向させる、ないし、これに応じて基部に対して相対的に担体を並進的に移動させるまたは変位させることができる。   In this way, the flatness of the carrier or its support rails that do not satisfy the given accuracy requirements in the moving plane can be offset by driving or adaptively driving individual magnetic supports. Is especially possible. In this way, the carrier is positioned relative to the base within the tolerance limits preset for the absolute coordinate system, even though the base is relatively inaccurate and inaccurate. The orientation can be oriented or the carrier can be translated or displaced relative to the base accordingly.

したがって、担体面に渡って分布して設けられた個々の磁気支持部の適応駆動または制御により、基部と、これに設けられている支持部レールとについての幾何学的な許容誤差限界を、有利に下げることができる。このようにして、基部および/または担体の製造および組み立てコストも、重量も低減させることができる。   Thus, the adaptive drive or control of the individual magnetic supports distributed over the carrier surface advantageously increases the geometric tolerance limits for the base and the support rails provided on it. Can be lowered. In this way, the manufacturing and assembly costs and weight of the base and / or carrier can be reduced.

さらなる構成によれば、位置決め装置はさらに計測装置を有し、これが変位方向(x)に沿って担体のZ位置を測定するために形成されている。好ましくは非接触で形成されている計測装置を用いて、場合によっては生じうる基部および担体の要求された目標値からの高さの偏向を測定することができる。担体が、例えば要求された幾何学的な許容誤差のうちの1つに合わない、したがって許容誤差限界を上回る表面輪郭を有する場合、計測装置を用いて、変位方向に沿った、ないし担体の各変位位置についてのこの種の偏向を導出することができ、したがって、これを、考慮されるべき各磁気支持部を駆動するないし磁気をかけるために使用しうる。   According to a further configuration, the positioning device further comprises a measuring device, which is formed for measuring the Z position of the carrier along the displacement direction (x). A measuring device, preferably formed in a non-contact manner, can be used to measure the height deviation from the required target value of the base and the carrier which may possibly occur. If the carrier has a surface profile that does not meet one of the required geometrical tolerances, for example, and thus exceeds the tolerance limit, a measuring device can be used along the direction of displacement or for each of the carrier This kind of deflection for the displacement position can be derived and can therefore be used to drive or magnetize each magnetic support to be considered.

概してさらに、位置決め装置は、計測装置を用いて導出された担体のZ位置に応じて、磁気支持部を駆動するように形成された制御部を有する。この場合、一方では、位置決め装置の運転開始時に、ある種の較正が行われうる。担体が、基部に対して再現可能に変位可能であるという点を前提とすると、基部ないしその支持部レールの、第1の変位方向に沿った高さの延び、ないし高さの輪郭を一度決定し、その導出されたデータを記憶部中に記憶する場合に十分でありえる。   In general, the positioning device further comprises a control unit configured to drive the magnetic support in response to the Z position of the carrier derived using the measuring device. In this case, on the one hand, some kind of calibration can be performed at the start of operation of the positioning device. Assuming that the carrier is reproducibly displaceable relative to the base, the height of the base or its support rail along the first displacement direction or the height profile is determined once. However, it may be sufficient when the derived data is stored in the storage unit.

このようにして、基部における担体の第1の変位方向での考えられうる各位置について、各磁気支持部についてまたは少なくともいくつかの磁気支持部について、オフセット信号またはこれに相当する較正値を、較正の経過中に導出することができ、これが、位置決め装置の作動時に、担体位置に関する駆動のため、および磁気支持部の高さ補正のために使用可能である。   In this way, for each possible position in the first displacement direction of the carrier at the base, an offset signal or a corresponding calibration value is calibrated for each magnetic support or for at least some of the magnetic supports. This can be derived during the course of this, which can be used for driving with respect to the carrier position and for correcting the height of the magnetic support during the operation of the positioning device.

較正に代えてまたはこれに追加して、計測装置が担体のZ位置を位置決め装置の作動中にも監視することも当然考えられる。担体が、許容誤差のサイズ外の、目標値からは反れたZ位置を採ることが望ましい場合には、この計測装置を用いて、これに応じた目標値の偏向を定量的にまたは定性的に検出することができ、これを、制御部に供給し、かつ基部と担体との間の距離の局所的な制御により、少なくとも1つまたは複数の磁気支持部を用いて、要求された許容誤差サイズを適応的に守るために使用可能である。   It is of course also conceivable for the measuring device to monitor the Z position of the carrier even during operation of the positioning device instead of or in addition to calibration. If it is desirable for the carrier to take a Z position that is outside the tolerance size and deviates from the target value, the measurement device can be used to quantitatively or qualitatively deflect the target value accordingly. The required tolerance size can be detected using at least one or more magnetic supports by supplying to the controller and local control of the distance between the base and the carrier. Can be used to adaptively protect.

さらなる構成によれば、基部の支持部レールは、担体の側で、それぞれ断面がL字型である輪郭付き部分を有し、少なくとも3つの支持部レールのこれらのL字型の輪郭付き部分は互いに平行に配向されている。概してこのL字型でY方向に伸張する輪郭付き部分は、支持部レールの、担体側の上方端部で伸張する。このフランジ状またはL字型で支持部レールから突出している輪郭付き部分は、とりわけ、担体においてとりわけ担体の支持部部分において配置されている磁気支持部と協働し、これにより担体が予設定された間隙サイズ内で基部に対して浮遊するように、かつ、基部に沿って変位可能であるように形成されている。   According to a further configuration, the base support rails have contoured portions on the carrier side, each of which is L-shaped in cross section, and these L-shaped contoured portions of the at least three support rails are They are oriented parallel to each other. Generally, the L-shaped contoured portion extending in the Y direction extends at the upper end of the support rail on the carrier side. The contoured part projecting from the support rail in the form of a flange or L, inter alia, cooperates with the magnetic support arranged in the support, in particular in the support part of the support, whereby the support is preset. It is formed so as to float with respect to the base within the gap size and to be displaceable along the base.

さらなる構成によれば、担体の支持部部分も、断面がL字型であるように形成されている。とりわけこの担体の支持部部分は、下方向に、基部の側で突出し、その結果、この支持部分は支持部レールのL字型で突出している輪郭付き部分をこれに対応するように取り囲む。担体の支持部部分に配置されている磁気支持部は、とりわけ、支持部レールの側方に突出するL字型の輪郭付き部分の下向きの、すなわち底面に向かって配向された側と協働する。   According to a further configuration, the support portion of the carrier is also formed so that the cross section is L-shaped. In particular, the support part of the carrier projects downwardly on the base side, so that this support part surrounds the contoured part of the support rail which projects in an L-shape. The magnetic support arranged on the support part of the carrier cooperates, inter alia, with the side facing downwards of the L-shaped contoured part projecting to the side of the support rail, ie towards the bottom. .

担体の少なくとも3つの支持部部分と、基部の支持部レールとが、対応して互いにL字型で配向されかつ配置されていることにより、担体の基部への特に単純な組み立ておよび解体が行われうる。組み立てられた状態では、支持部部分のY方向で伸張するアームと、支持部レールとが、Z方向で重なる。   A particularly simple assembly and disassembly into the base of the carrier takes place by means of the at least three support parts of the carrier and the support rails of the base correspondingly oriented and arranged in an L-shape relative to each other. sell. In the assembled state, the arm extending in the Y direction of the support portion and the support portion rail overlap in the Z direction.

L字型のアームの方向へ担体を変位させることにより、Z方向から見ると、このアームの係合をほぼ解除し、その結果、担体を基部に対して比較的小さい側方方向で変位させて、担体を基部から機械的に係合解除し、これにしたがって、担体を上方向へ持ち上げることができる。   By displacing the carrier in the direction of the L-shaped arm, when viewed from the Z direction, the engagement of this arm is substantially disengaged, and as a result, the carrier is displaced in a relatively small lateral direction with respect to the base. The carrier can be mechanically disengaged from the base and the carrier can be lifted up accordingly.

位置決め装置の通常の使用時に、担体と基部とが自然に係合解除してしまうことを回避するために、例えば、担体には、取り外し可能または構成可能な固定部材が設けられていることができ、これが、少なくとも1つの支持部レールのL字型のアームとは逆側の外側で入り込み、したがって、支持部レールの配向のための担体と基部との相対移動を防ぐ。保守または組み立て目的のために、この種の固定部材は相応に構成され、または解体されうる。   In order to avoid the natural disengagement of the carrier and the base during normal use of the positioning device, for example, the carrier can be provided with a removable or configurable fixing member This penetrates outside the L-shaped arm of the at least one support rail, thus preventing relative movement of the carrier and the base for the orientation of the support rail. For maintenance or assembly purposes, such a fixing member can be configured accordingly or disassembled.

さらなる構成によれば、担体自体が、担体レールを少なくとも2つ有し、これらの担体レールは、互いに対して平行に配向され、縦方向に伸張し、かつ、第2の変位方向(y)を予設定する。これらの担体レールには、さらに、台が、さらなる駆動可能な磁気支持部を用いて、第2の変位方向(y)に沿って変位可能に非接触で支持されている。担体と、この担体に対して変位可能である台との間は、担体と基部との間で設けられている支持部に匹敵する支持部が、相応に実装されていることができる。   According to a further configuration, the carrier itself has at least two carrier rails, which are oriented parallel to each other, extend longitudinally and have a second displacement direction (y). Preset. Further, a stand is supported on these carrier rails in a non-contact manner so as to be displaceable along the second displacement direction (y) using a further drivable magnetic support. Between the carrier and a platform that can be displaced relative to the carrier, a support comparable to the support provided between the carrier and the base can be implemented accordingly.

少なくとも3つの担体レールを設けることは、台のサイズを鑑みると、必ずしも必要ではないが、しかし、担体と基部との支持に関連して上に説明したと同様に実装することができる。台が担体自体に第2の変位方向に沿って変位可能に支持されていることにより、この台は、担体に対する適切な変位によっても、基部に対する担体の相応の変位によっても、移動面(x、y)中でそれぞれの位置を採ることができる。   Providing at least three carrier rails is not necessary in view of the size of the platform, but can be implemented as described above in connection with support of the carrier and base. Due to the support itself being displaceably supported along the second displacement direction, the support itself can be moved by means of an appropriate displacement relative to the support or a corresponding displacement of the support relative to the base (x, Each position can be taken in y).

台には、さらに、回転盤を設けることができ、その結果、回転盤に保持された基板は、移動面の任意の点に走行するのみならず、移動面中で任意に配向され、ないし回転されることもできる。   The platform can further be provided with a turntable, so that the substrate held on the turntable not only travels to any point on the moving surface, but is arbitrarily oriented or rotated in the moving surface. Can also be done.

さらなる態様によれば、本発明は、さらに、上述の位置決め装置を用いて、基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる方法に関する。第1の方法工程では、位置決め装置の基部により予設定された移動面に対する、担体のZ位置を、担体の第1の変位方向に沿って導出する。この場合、とりわけ変位方向(x)での担体の各位置について、具体的なZ位置を導出することができる。   According to a further aspect, the present invention further relates to a method for translationally moving and / or orienting a substrate using the positioning device described above. In the first method step, the Z position of the carrier relative to the movement plane preset by the base of the positioning device is derived along the first displacement direction of the carrier. In this case, a specific Z position can be derived especially for each position of the carrier in the displacement direction (x).

導出されたこのZ位置は、この際、要求された目標値からの担体の位置の、幾何学的な偏向の尺度である。担体のZ位置を、第1の変位方向(x)に沿って、基部の支持部レールによって予設定された走行経路に渡って導出した後に、さらなる工程中で、すなわち、位置決め装置が運転開始する際に、担体を非接触で第1の変位方向に沿って変位可能に基部で支持する個々の磁気支持部を駆動する。   This derived Z position is then a measure of the geometric deflection of the position of the carrier from the required target value. After deriving the Z position of the carrier along the first displacement direction (x) over the travel path preset by the base support rail, in a further step, ie the positioning device is started. In this case, the individual magnetic support portions that support the carrier at the base portion so as to be displaceable along the first displacement direction without contact are driven.

磁気支持部は、この際、従前に導出された担体のZ位置に応じて駆動され、その結果、場合によっては生じうるZ方向での位置許容誤差が補償され、これにしたがって相殺されうる。このようにして、磁気支持部には、担体の各位置に応じて異なって磁気をかけることができ、具体的な変位位置(x)に応じて、較正された、ないし幾何学的な現状に合わせられたZ位置、および、これに伴ってこれに従う担体と基部との間の間隙距離を設定することができる。   The magnetic support is then driven according to the previously derived Z position of the carrier, so that possible position tolerances in the Z direction can be compensated and can be offset accordingly. In this way, the magnetic support can be magnetized differently depending on the position of the carrier, and is calibrated or geometrically current according to the specific displacement position (x). It is possible to set the combined Z position and, accordingly, the gap distance between the carrier and the base following it.

この方法のさらなる構成によれば、基部についておよび/または担体についても、Z方向での位置または伸張に関する予設定された目標幾何学値からの幾何学的な偏向または許容誤差は、計測装置と結合された制御部を用いて、該当する磁気支持部の適応駆動により補償される。この場合、基部の一般的に存在する構成部品の許容誤差のみならず、支持部の各位置と共に変わりうる負荷に応じた基部のたわみも、同様に補償し、かつ相殺することができる。   According to a further configuration of the method, for the base and / or for the carrier as well, the geometric deviation or tolerance from the preset target geometric value for the position or extension in the Z direction is coupled with the measuring device. The compensated control unit is used to compensate for the adaptive drive of the corresponding magnetic support unit. In this case, not only the tolerance of the generally existing components of the base but also the deflection of the base according to the load which can change with each position of the support can be compensated and canceled out in the same way.

磁気支持部の適応駆動は、いわば位置決め装置の作動時にオン・ザ・フライ(on−the−fly)で行うことができる。この場合、担体のZ位置は、例えば、上述の計測装置を用いて監視可能である。要求された許容誤差限界を上回る偏向時には、該当する磁気支持部をこれに応じて対抗するように駆動することができる。   The adaptive drive of the magnetic support can be performed on-the-fly when the positioning device is activated. In this case, the Z position of the carrier can be monitored using, for example, the above-described measuring device. When the deflection exceeds the required tolerance limit, the corresponding magnetic support can be driven accordingly.

これに代わるまたはこれを補足する構成では、この場合、基部のZ方向での伸張に関する幾何学形状は、較正の過程で検出され、記憶されることも考えられる。この場合、基部の形状のみならず、基部に接する担体の各位置により生じる基部の形状変化を較正の経過時に検出し、これに応じて記憶することができる。担体が前に記憶したX位置を走行するとすぐに、該当する磁気支持部に、較正の経過中に検出されたオフセット信号または較正信号がかけられると、その結果、担体は、最終的にそのZ位置に関して予設定された許容誤差限界内に保持され、および変位されうる。   In an alternative or supplementary arrangement, in this case it is also conceivable that the geometry relating to the extension of the base in the Z direction is detected and stored during the calibration process. In this case, not only the shape of the base but also the change in the shape of the base caused by each position of the carrier in contact with the base can be detected during calibration and stored accordingly. As soon as the carrier has traveled through the previously stored X position, the relevant magnetic support is subjected to an offset signal or calibration signal detected during the course of the calibration, so that the carrier eventually becomes its Z It can be kept within the tolerance limits preset for the position and can be displaced.

さらなる構成によれば、担体のZ位置は、非接触で、担体の支持部レールにほぼ平行に配向された少なくとも1つのレーザ光線を用いて、および、担体に配置された検出器により導出される。極端な場合には、ここで、支持部レールが水平方向から反れて配向されていることも考えられる。支持部レールのこの種の幾何学的な偏向は、幾何学的な基準を形成するレーザ光線を用いて、磁気支持部を位置に依存して制御することによりほぼまたは完全に補償することができる。   According to a further configuration, the Z position of the carrier is derived using at least one laser beam that is non-contact, oriented substantially parallel to the support rail of the carrier and by a detector arranged on the carrier. . In extreme cases, it is also conceivable here that the support rails are oriented away from the horizontal direction. This kind of geometric deflection of the support rail can be compensated almost or completely by controlling the magnetic support in a position-dependent manner with a laser beam forming a geometric reference. .

さらなる独立した態様によれば、最後に、上述の位置決め装置を駆動するためのコンピュータプログラム製品が設けられている。概して、制御部中に実装されていて、そのプログラム手段がこの制御部のプロセッサにより実行されるコンピュータプログラム製品は、位置決め装置の基部により予設定された移動面に対して垂直方向で、担体の少なくとも1つのZ位置を、担体の第1の変位方向に沿って導出するプログラム手段を有する。したがって、このプログラム手段は、計測装置により発生させられた信号を処理するために形成されている。   According to a further independent aspect, finally, a computer program product for driving the positioning device described above is provided. In general, the computer program product implemented in the control unit, the program means of which is executed by the processor of the control unit, is at least perpendicular to the plane of movement preset by the base of the positioning device, at least on the carrier. Program means for deriving one Z position along the first displacement direction of the carrier. Therefore, this program means is formed to process the signal generated by the measuring device.

さらに、このコンピュータプログラム製品は、担体を非接触で第1の変位方向に沿って変位可能に基部で支持する磁気支持部を駆動するプログラム手段を有する。このプログラム手段は、この場合、磁気支持部を導出された担体のZ位置に応じて、担体の各変位位置に対して駆動するために形成されていて、これにより、担体を、Z位置に関して必要な許容誤差の限界内で保持することができる。   Furthermore, the computer program product has a program means for driving a magnetic support part which supports the carrier at the base part so as to be displaceable along the first displacement direction without contact. This program means is in this case configured to drive the magnetic support relative to each displacement position of the carrier according to the derived Z position of the carrier, whereby the carrier is required with respect to the Z position. Can be kept within the limits of the allowable tolerance.

ここで、さらに、上述の方法およびコンピュータプログラム製品は、上述の位置決め装置を決まった通りに作動するために形成されている点に注意されたい。その限りにおいて、この位置決め装置に関連して説明された特徴および利点は、同様にこの方法およびこのコンピュータプログラム製品にも該当し、逆も該当する。   It is further noted here that the method and computer program product described above are configured to operate the positioning device described above in a routine manner. In so far, the features and advantages described in connection with the positioning device apply to the method and the computer program product as well, and vice versa.

本発明のさらなる目的、特徴および有利である態様を、図面を参照した実施形態に基づいて説明する。   Further objects, features and advantageous aspects of the invention will be described on the basis of embodiments with reference to the drawings.

ある位置決め装置の概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view of a certain positioning device. 図1の位置決め装置の断面図である。It is sectional drawing of the positioning device of FIG. 2つの異なる位置にある担体を備えた位置決め装置の概略的な側面図であって、磁気支持部を適応駆動していない場合の図である。It is a schematic side view of the positioning device provided with the carrier in two different positions, and is a view when the magnetic support is not adaptively driven. 図3と同等の図示であるが、磁気支持部を適応駆動している場合の図である。FIG. 4 is a view equivalent to FIG. 3, but is a view when the magnetic support unit is adaptively driven. 担体に第2の変位方向に沿って可動である台が配置されている、位置決め装置のさらなる実施形態を示す図である。FIG. 6 shows a further embodiment of the positioning device in which a carrier is arranged on the carrier that is movable along a second displacement direction. 図1〜5の位置決め装置を用いて、基板を並進的移動する方法を、概略的にかつ非常に単純化して示す概略フローチャートである。FIG. 6 is a schematic flowchart schematically and very simply illustrating a method for translationally moving a substrate using the positioning device of FIGS.

図1の概略図には、位置決め装置10を示すが、この装置は、基部枠部14を備えた基部12を有する。この基部12は、ここで図示された実施形態中では、さらに、3つの支持部レール16、18、20を有するが、これらの支持部レールは、互いに対して平行に配向され、縦方向に伸張し、ないし直線的に形成されていると共に、第1の変位方向(x)を予設定する。これらの支持部レール16、18、20の縦方向端部は、この実施形態では、横断方向の横桁15a、15bを介して構造的に互いに連結されていて、その結果、この基部12は比較的安定したねじれのない構造を有する。とりわけ、支持部レール16、18、20と、これに対して横断方向に連結された横桁15a、15bとは、基部枠部14を形成する。   The schematic view of FIG. 1 shows a positioning device 10, which has a base 12 with a base frame 14. This base 12 further has three support rails 16, 18, 20 in the illustrated embodiment, which support rails are oriented parallel to each other and extend longitudinally. In addition, the first displacement direction (x) is preset while being linearly formed. The longitudinal ends of these support rails 16, 18, 20 are in this embodiment structurally connected to one another via transverse cross beams 15a, 15b, so that this base 12 is compared. A stable structure without twisting. In particular, the support rails 16, 18, 20 and the cross beams 15 a, 15 b connected transversely thereto form a base frame 14.

支持部レール16、18、20は、基部枠部14により広げられた移動面(x、y)中に配置されている。方向(y)(この方向は、この移動面(x、y)中にあり、支持部レール16、18、20の縦方向により予設定された第1の変位方向(x)に垂直である)で、支持部レール16、18、20は、互いに対して距離をとって配置されている。この際、各支持部レール16、18、20は、第1の変位方向(x)で可動であると共に基部12に支持された担体30の載置部ないし支持機能を形成する。   The support rails 16, 18, and 20 are disposed in the moving surface (x, y) that is widened by the base frame 14. Direction (y) (this direction is in this moving plane (x, y) and is perpendicular to the first displacement direction (x) preset by the longitudinal direction of the support rails 16, 18, 20)) Thus, the support rails 16, 18, and 20 are arranged at a distance from each other. At this time, the support rails 16, 18, 20 are movable in the first displacement direction (x) and form a mounting portion or a support function for the carrier 30 supported by the base 12.

担体30は、Y方向で、すなわち第1の変位方向(x)に対して垂直の方向で、基部12において少なくとも3箇所で支えられていて、すなわち、両方の外側支持部レール16、20と、中央の支持部レール18とで支えられている。本来基部12への担体30のこの種の支持は、過剰に決定されている。しかし、担体30を基部12に非接触で支持するために磁気支持部40、42、44を使用することにより、この種の過剰な決定は、個々の磁気支持部40、42、44を相応に駆動することにより、ほぼ補償されうる。ここでは担体30に配置されている様々な磁気支持部40、42、44は、図1中では示唆されているのみである。これらの磁気支持部40、42のうちの少なくとも2つを、図2の断面中に明示的に示す。   The carrier 30 is supported in at least three places in the base 12 in the Y direction, i.e. perpendicular to the first displacement direction (x), i.e. both outer support rails 16, 20; It is supported by a central support rail 18. This type of support of the carrier 30 on the base 12 is overdetermined. However, by using the magnetic supports 40, 42, 44 to support the carrier 30 to the base 12 in a non-contact manner, this type of over-determination can be achieved with the individual magnetic supports 40, 42, 44 correspondingly. By driving, it can be almost compensated. Here, the various magnetic supports 40, 42, 44 arranged on the carrier 30 are only suggested in FIG. At least two of these magnetic supports 40, 42 are explicitly shown in the cross section of FIG.

担体30を基部12に支持するために、互いに内側に係合するまたは入り込み合う輪郭付き部分17、19、21が、支持部レール16、18、20にも、担体30にも設けられている。したがって、支持部レール16、18、20は、それぞれ、その上部の、担体30側の端部部分が、断面では、L字型の輪郭付き部分17、19、21を有し、これらが、同時に担体30用の載置部を形成する。   In order to support the carrier 30 on the base 12, contoured portions 17, 19, 21 that engage or intrude inside each other are provided on the support rails 16, 18, 20 as well as on the carrier 30. Therefore, each of the support rails 16, 18, and 20 has an upper end portion on the side of the carrier 30 having L-shaped contoured portions 17, 19, and 21 in cross section, which are simultaneously A mounting portion for the carrier 30 is formed.

水平方向で輪郭付き部分17、19、21から距離をとって、担体30において、この輪郭付き部分に対応して下方向に突出すると共に、L字型の断面で形成された支持部部分32、34、36が形成されている。輪郭付き部分17、19、21ないし支持部部分32、34、36の、それぞれ水平方向で、すなわちXY面中で伸張するアームは、Z方向、すなわち移動面(x、y)に対して垂直方向で、重なっているが、互いに対して距離をとって配置されている。   At a distance from the contoured portions 17, 19, 21 in the horizontal direction, the carrier 30 protrudes downward in correspondence with the contoured portion and is formed with an L-shaped cross section, 34 and 36 are formed. The arms extending in the horizontal direction, i.e. in the XY plane, of the contoured parts 17, 19, 21 to the support part 32, 34, 36, respectively, are in the Z direction, i.e. perpendicular to the movement plane (x, y). Although they overlap, they are arranged at a distance from each other.

輪郭付き部分17、19、21の上述のアームと、支持部部分32、34、36との間には、図2の断面図中で示すように、磁気支持部40、42、44が配置されている。磁気支持部40、42、44に相応に磁気をかけることにより、Z方向で上方向に作用する力が、支持部部分32、34、36に対してかけられることができ、担体30は、この力にしたがって非接触で基部12から持ち上げられ、この力を介して非接触で浮遊することができる。   As shown in the sectional view of FIG. 2, magnetic support portions 40, 42, 44 are arranged between the above-described arms of the contoured portions 17, 19, 21 and the support portion portions 32, 34, 36. ing. By correspondingly magnetizing the magnetic supports 40, 42, 44, a force acting upward in the Z direction can be applied to the support parts 32, 34, 36, the carrier 30 being It is lifted from the base 12 in a non-contact manner according to the force, and can float without contact through this force.

第1の変位方向(x)に沿った移動のために、基部12には、中央にある支持部レール18にほぼ沿うように駆動レール48が設けられていて、これが担体30の磁気駆動部46と共に、この担体を第1の変位方向(x)に沿って移動させるために協働しうる。   For movement along the first displacement direction (x), the base 12 is provided with a drive rail 48 substantially along the support rail 18 at the center, which is the magnetic drive 46 of the carrier 30. And may cooperate to move the carrier along the first displacement direction (x).

担体30を基部12で、第1の変位方向(x)に対して垂直方向で、複数個所で支えるまたは支持するゆえに、担体のY方向での自立する長さを効果的に短くすることができる。このようにして、場合によっては生じうる担体30のたわみに対して、効果的に対抗することができる。   Since the carrier 30 is supported or supported by the base 12 at a plurality of positions in a direction perpendicular to the first displacement direction (x), the length of the carrier that is self-supporting in the Y direction can be effectively shortened. . In this way, it is possible to effectively counteract the deflection of the carrier 30 that may occur in some cases.

複数個所で支えることにより過剰に決定される支持は、個々の磁気支持部40、42、44を適応駆動することにより効果的に補償することができる。図3および4中で提示されているように、とりわけ担体30の縦方向に伸張する支持部部分32、34、36のそれぞれに、第1の変位方向(x)に沿って互いに対して距離をとった磁気支持部40a、40b、40cが複数個配置されているように設けられている。さらに図3中で提示するように、当該支持部レール16が、担体30の側で、ある程度の凸型の湾曲、または、完全に直線である構成から相応の幾何学的な偏向を有する。   Support determined excessively by supporting at a plurality of positions can be effectively compensated by adaptively driving the individual magnetic support portions 40, 42, 44. As presented in FIGS. 3 and 4, in particular, each of the longitudinally extending support portions 32, 34, 36 of the carrier 30 is distanced from each other along the first displacement direction (x). A plurality of magnetic support portions 40a, 40b, and 40c are provided so as to be arranged. Furthermore, as presented in FIG. 3, the support rail 16 has a corresponding geometric deflection on the side of the carrier 30 from a certain convex curvature or a completely straight configuration.

直線的な延びとは、この場合、参照符号51で引かれた計測装置55のレーザ光線を示唆している。担体30が支持部レール16に沿ってほぼ中央の位置にある場合には、ほぼ水平方向で、したがって正しく配向されているが、この担体が、支持部レール16の右端の方向に変位することにより、この右端で30’で示すように、時としてレーザ光線51により予設定された目標位置から明らかに偏向する。   The straight extension implies in this case the laser beam of the measuring device 55 drawn by the reference 51. When the carrier 30 is in a substantially central position along the support rail 16, it is substantially horizontally oriented and thus correctly oriented, but this carrier is displaced in the direction of the right end of the support rail 16. At this right end, as indicated by 30 ', sometimes it is clearly deflected from the target position preset by the laser beam 51.

図3中で概略図示した計測装置55は、本実施形態では、レーザ光線51を発生させるために形成されたレーザ50を有し、この場合、レーザ光線51は、支持部レール16にほぼ平行に配向されていて、その限りにおいてZ方向に関する担体30の目標位置をマーキングし、予設定する。さらに、担体30には位置センサ52が配置されていて、これは、担体30が支持部レール16に対して変位している場合に、場合によっては生じうるレーザ光線51に対する担体30の高さの偏向を登録する。   In this embodiment, the measuring device 55 schematically shown in FIG. 3 includes a laser 50 formed to generate a laser beam 51. In this case, the laser beam 51 is substantially parallel to the support rail 16. As long as it is oriented, the target position of the carrier 30 in the Z direction is marked and preset. In addition, a position sensor 52 is arranged on the carrier 30, which means that the height of the carrier 30 relative to the laser beam 51 can occur if the carrier 30 is displaced relative to the support rail 16. Register the deflection.

センサ52から発生可能なセンサ信号または制御信号は、ここで、制御部54に伝送され、この制御部の側で、該当する支持部部分32の個々の磁気支持部40a、40b、40cを適応駆動することができる。この種の駆動の結果は、この場合図4中で見ることができる。担体30のZ方向での目標値からの偏向を測定することにより、担体30の支持部部分32の個々の磁気支持部40a、40b、40cも、残りの支持部部分34、36の対応するさらなる磁気支持部も、基部12の幾何学的な偏向を補償するために磁気をかけられうる。図4中で右方向に変位した担体30’の位置に基づいて認識可能であるように、この右縁は、該当する磁気支持部、例えば磁気支持部40aを用いて、担体30の元の位置に対して持ち上げられた。   A sensor signal or control signal that can be generated from the sensor 52 is transmitted to the control unit 54, and on this side of the control unit, the individual magnetic support portions 40a, 40b, 40c of the corresponding support portion 32 are adaptively driven. can do. The result of this type of drive can then be seen in FIG. By measuring the deflection of the carrier 30 from the target value in the Z direction, the individual magnetic supports 40a, 40b, 40c of the support part 32 of the carrier 30 are also correspondingly corresponding to the remaining support parts 34, 36. The magnetic support can also be magnetized to compensate for the geometric deflection of the base 12. As can be recognized on the basis of the position of the carrier 30 ′ displaced in the right direction in FIG. 4, this right edge is the original position of the carrier 30 using the corresponding magnetic support part, for example the magnetic support part 40 a. Lifted against.

例えば、磁気支持部40aは、担体30’と基部12との間の距離dを、第1の変位方向(x)でこの磁気支持部から距離をとった磁気支持部40cにおけるこの距離よりも明らかに大きくなるように設定することができる。末端効果としては、磁気支持部を位置に応じて適応駆動することにより、担体30は常に、Z方向に関する必要な許容誤差の限界内で保持され、これに応じて、基部12に対して相対的に動かされる。   For example, the magnetic support 40a has a greater distance d between the carrier 30 'and the base 12 than this distance in the magnetic support 40c taken from the magnetic support in the first displacement direction (x). Can be set to be larger. As an end effect, by adaptively driving the magnetic support according to the position, the carrier 30 is always held within the limits of the required tolerances in the Z direction and is accordingly relative to the base 12. Moved to.

図5の構成では、位置決め装置10のさらなる構成を示すが、このさらなる構成では、担体30には、第1の変位方向(x)で互いに対して距離をとった2つの担体レール60、62が設けられていて、これらが、Y方向、すなわち、第1の変位方向(x)に対して垂直方向で、したがって第2の変位方向(y)に沿って伸張する。担体レール60、62の間には、台70が、Y方向で、示唆されているのみの少なくとも2つの磁気支持部72、74を用いて非接触で変位可能である。この台70には、さらに回転盤76が設けられていることができ、この回転盤76が、これに配置されていて、この図では明示的には示されていない基板を移動面(x、y)中で回転ないし配向させることも可能である。   The configuration of FIG. 5 shows a further configuration of the positioning device 10, in which the carrier 30 has two carrier rails 60, 62 that are spaced relative to each other in a first displacement direction (x). Provided, they extend in the Y direction, ie perpendicular to the first displacement direction (x) and thus along the second displacement direction (y). Between the carrier rails 60, 62, the platform 70 can be displaced in a non-contact manner in the Y direction using at least two magnetic supports 72, 74 which are only suggested. The platform 70 may further be provided with a turntable 76, which is arranged on the substrate 70, which is not explicitly shown in this figure, on the moving surface (x, It is also possible to rotate or orient in y).

担体30の磁気支持部40、42、44の適応駆動は、台70の磁気支持部72、74にも同様に転用可能である。   The adaptive drive of the magnetic support portions 40, 42, 44 of the carrier 30 can be similarly transferred to the magnetic support portions 72, 74 of the base 70.

最後に、図6では、位置決め装置10を用いて基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる方法の経過を、非常に単純化して提示する。第1の工程100では、まず、担体30の、基部12により予設定された移動面(x、y)までのZ位置を導出する。この位置は、基部に対して相対的に、および、例えばレーザ光線51により予設定された基準に対しても相対的に生じうる。導出されたZ位置に応じて、続く工程102中で、少なくとも1つの磁気支持部40、42、44が、場合によっては生じうる担体のZ方向の幾何学的な偏向を補償するために駆動されうる。これにしたがって、この方法は、再び工程100に戻り、第1回目に方法を終了したことに対してX方向で変位した担体について同様の制御を行うことができる。   Finally, in FIG. 6, the course of a method for translationally moving and / or orienting the substrate using the positioning device 10 is presented in a very simplified manner. In the first step 100, first, the Z position of the carrier 30 to the moving surface (x, y) preset by the base 12 is derived. This position can occur relative to the base and also relative to a reference preset by, for example, the laser beam 51. Depending on the derived Z position, in a subsequent step 102, at least one magnetic support 40, 42, 44 is driven in order to compensate for possible geometric deviations in the Z direction of the carrier. sell. Accordingly, the method returns to step 100 again, and the same control can be performed on the carrier displaced in the X direction with respect to the completion of the method for the first time.

これとは異なり、担体30が支持部レール16、18、20に沿って進みうるすべての位置を継続して進み、各位置において、担体30のZ位置に関する偏向を基準51に対して導出することも当然考えられる。この種のデータセットは、制御部54の記憶部中に記憶させ、担体が該当する位置を新たに進む場合には、個々の磁気支持部40、42、44の許容誤差を補償する駆動のために、これを読みだすことができる。   In contrast to this, the carrier 30 continues in all positions where it can travel along the support rails 16, 18, 20, and at each position, the deflection with respect to the Z position of the carrier 30 is derived with respect to the reference 51. Of course, it can be considered. This type of data set is stored in the storage unit of the control unit 54, and in order to compensate for tolerances of the individual magnetic support units 40, 42, 44 when the carrier advances to the corresponding position. You can read this out.

10 位置決め装置
12 基部
14 基部枠部
15a 横桁
15b 横桁
16 支持部レール
17 輪郭付き部分
18 支持部レール
19 輪郭付き部分
20 支持部レール
21 輪郭付き部分
30 担体
32 支持部部分
34 支持部部分
36 支持部部分
40 磁気支持部
40a 磁気支持部
40b 磁気支持部
40c 磁気支持部
42 磁気支持部
44 磁気支持部
46 磁気駆動部
48 駆動レール
50 レーザ
51 レーザ光線
52 センサ
54 制御部
55 計測装置
60 担体レール
62 担体レール
70 台
72 磁気支持部
74 磁気支持部
76 回転盤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positioning device 12 Base part 14 Base frame part 15a Cross girder 15b Cross girder 16 Support part rail 17 Contoured part 18 Support part rail 19 Contoured part 20 Support part rail 21 Contoured part 30 Carrier 32 Support part part 34 Support part part 36 Support part 40 Magnetic support part 40a Magnetic support part 40b Magnetic support part 40c Magnetic support part 42 Magnetic support part 44 Magnetic support part 46 Magnetic drive part 48 Drive rail 50 Laser 51 Laser beam 52 Sensor 54 Control part 55 Measuring device 60 Carrier rail 62 Carrier rail 70 units 72 Magnetic support part 74 Magnetic support part 76 Turntable

Claims (13)

基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる位置決め装置であって、
前記位置決め装置は、
互いに対して平行に配向され、かつ第1の変位方向(x)に伸張する支持部レール(16、18、20)を備えた、移動面(x、y)で伸張する基部(12)と、
担体(30)と
を有し、
前記担体(30)は、駆動可能な磁気支持部(40、42、44)を用いて、非接触で前記第1の変位方向(x)に沿って変位可能に前記基部(12)に支持されていて、
前記担体(30)は、前記磁気支持部(40、42、44)を用いて、前記基部(12)の少なくとも3つの支持部レール(16、18、20)に支えられ、
前記少なくとも3つの支持部レール(16、18、20)は、第1の変位方向(x)に垂直である第2の変位方向(y)で互いに対して距離をとって配置されており、
前記担体(30)は、前記第1の変位方向(x)に伸張する支持部部分(32、34、36)を有し、前記第1の変位方向(x)で互いに対して距離をとった磁気支持部(40a、40b、40c)がそれぞれの前記支持部部分(32、34、36)に少なくとも2つ以上配置されている、位置決め装置。
A positioning device for translationally moving and / or orienting a substrate,
The positioning device includes:
Oriented parallel to one another, or Tsu first with supporting section rails (16, 18, 20) that extends in one displacement direction (x), a base that extends in a movement plane (x, y) (12) When,
A carrier (30),
The carrier (30) is supported on the base (12) so as to be displaceable along the first displacement direction (x) in a non-contact manner using a drivable magnetic support (40, 42, 44). And
The carrier (30) is supported on at least three support rails (16, 18, 20) of the base (12) using the magnetic support (40, 42, 44),
The at least three support rails (16, 18, 20) are arranged at a distance relative to each other in a second displacement direction (y) perpendicular to the first displacement direction (x) ;
The carrier (30) has support portions (32, 34, 36) extending in the first displacement direction (x) and spaced from each other in the first displacement direction (x). A positioning device , wherein at least two magnetic support portions (40a, 40b, 40c) are arranged on each of the support portion portions (32, 34, 36) .
前記担体(30)は、少なくとも3つの前記支持部部分(32、34、36)を有し、前記支持部部分は、前記第1の変位方向(x)に伸張し、前記基部(12)の前記支持部レール(16、18、20)に沿って互いに対して平行に配向されていて、前記少なくとも3つの支持部部分には、少なくともそれぞれ1つの磁気支持部(40、42、44)が配置されている、請求項1に記載の位置決め装置。 It said carrier (30) has at least three of said supporting portions (32, 34, 36), the support portion is extended in the first displacement direction (x), the base (12) Oriented parallel to each other along the support rails (16, 18, 20), the at least three support portions are each provided with at least one magnetic support (40, 42, 44). The positioning device according to claim 1, wherein 前記基部(12)と前記担体(30)との間の距離(d)を、移動面(x,y)に対して垂直であるZ方向で少なくとも局所的に変更するために、前記磁気支持部(40、42、44)は、別々にかつ互いに依存することなく形成されているおよび/またはこれに応じて駆動されうる、請求項1または2に記載の位置決め装置。 In order to change the distance (d) between the base (12) and the carrier (30) at least locally in the Z direction perpendicular to the moving plane (x, y), the magnetic support 3. Positioning device according to claim 1 or 2 , wherein (40, 42, 44) are formed separately and independently of one another and / or can be driven accordingly. さらに、前記担体(30)のZ位置を前記第1の変位方向(x)に沿って測定するために形成されている計測装置(55)を有する、請求項1からのいずれか一項に記載の位置決め装置。 Furthermore, the having a carrier (30) measuring device (55) which is formed to the Z position measurement along the first displacement direction (x) of any one of claims 1 to 3 The positioning device described. さらに、前記計測装置(55)を用いて導出された前記担体(30)のZ位置に応じて、前記磁気支持部(40、42、44)を駆動するように形成された制御部(54)を有する、請求項に記載の位置決め装置。 Furthermore, the control unit (54) formed to drive the magnetic support unit (40, 42, 44) according to the Z position of the carrier (30) derived using the measuring device (55). The positioning device according to claim 4 , comprising: 前記支持部レール(16、18、20)は、前記担体(30)の側で、それぞれ断面がL字型である輪郭付き部分(17、19、21)を有し、前記輪郭付き部分は互いに平行に配向されている、請求項1からのいずれか一項に記載の位置決め装置。 The support rails (16, 18, 20) have contoured portions (17, 19, 21) each having an L-shaped cross section on the carrier (30) side, and the contoured portions are mutually connected. 6. The positioning device according to any one of claims 1 to 5 , which is oriented in parallel. 前記担体(30)の前記支持部部分(32、34、36)は、断面がL字型であるように形成されている、請求項1から6のいずれか一項に記載の位置決め装置。 The positioning device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the support portion (32, 34, 36) of the carrier (30) is formed to have an L-shaped cross section. 前記担体(30)は、担体レール(60、62)を少なくとも2つ有し、前記担体レールは、互いに対して平行に配向され、前記第2の変位方向(y)に伸張し、
前記担体レール(60、62)よって、台(70)が、さらなる駆動可能な磁気支持部(72、74)を用いて、前記第2の変位方向(y)に沿って非接触で変位可能であるように支持されている、請求項1からのいずれか一項に記載の位置決め装置。
The carrier (30) has at least two carrier rails (60, 62), the carrier rails oriented parallel to each other and extending in the second displacement direction (y) ,
Thus the carrier rail (60, 62), base (70), with additional drivable magnetic support (72, 74), said second displaceable displacement direction (y) without contact along the it is supported as it is, the positioning device according to any one of claims 1 to 7.
請求項1からのいずれか一項に記載の位置決め装置(10)を用いて、基板を並進的に移動させるおよび/または配向させる方法であって、
・前記位置決め装置(10)の基部(12)により画定する移動面(x、y)に対して垂直方向で、担体(30)の少なくとも1つのZ位置を、前記担体(30)の第1の変位方向(x)に沿って導出する工程と、
・前記担体(30)を非接触で前記第1の変位方向(x)に沿って変位可能に前記基部(12)で支持する磁気支持部(40、42、44)を、前記担体(30)の前記導出されたZ位置に応じて駆動する工程と
を含み、
前記担体(30)は、前記第1の変位方向(x)に伸張する支持部部分(32、34、36)を有し、前記第1の変位方向(x)で互いに対して距離をとった磁気支持部(40a、40b、40c)がそれぞれの前記支持部部分(32、34、36)に2つ以上配置されている、
方法。
A method for translationally moving and / or orienting a substrate using the positioning device (10) according to any one of claims 1 to 8 , comprising:
At least one Z position of the carrier (30) in a direction perpendicular to the movement plane (x, y) defined by the base (12) of the positioning device (10), the first position of the carrier (30); Deriving along the displacement direction (x);
A magnetic support (40, 42, 44) for supporting the carrier (30) by the base (12) so as to be displaceable along the first displacement direction (x) without contact; look including the step of driving in response to the derived Z position of,
The carrier (30) has support portions (32, 34, 36) extending in the first displacement direction (x) and spaced from each other in the first displacement direction (x). Two or more magnetic support portions (40a, 40b, 40c) are disposed on each of the support portion portions (32, 34, 36).
Method.
前記基部(12)のZ方向での位置または伸張に関する画定された目標幾何学値からの幾何学的な偏向または許容誤差は、計測装置(55)と結合された制御部(54)を用いて、前記磁気支持部(40、42、44)の適応駆動により補償される、請求項に記載の方法。 A geometric deviation or tolerance from a defined target geometric value for the position or extension in the Z direction of the base (12) is determined using a control unit (54) coupled to a measuring device (55). 10. Method according to claim 9 , compensated by adaptive driving of the magnetic support (40, 42, 44). 前記基部(12)のZ方向での伸張に関する幾何学形状は、較正の過程で検出され、記憶される、請求項9または10に記載の方法。 Geometric Studies shape related to stretching in the Z direction of the base portion (12) is detected in the course of the calibration, stored as A method according to Motomeko 9 or 10. 前記担体(30)の前記Z位置(z)は、非接触で、前記担体(30)の前記支持部レール(16、18、20)にほぼ平行に配向された少なくとも1つのレーザ光線(51)を用いて、および、前記担体(30)に配置された検出器(52)により導出される、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。 The Z position (z) of the carrier (30) is at least one laser beam (51) oriented in a non-contact manner and substantially parallel to the support rail (16, 18, 20) of the carrier (30). with, and, wherein is derived by a carrier arranged detector (30) (52) the method according to any one of the Motomeko 9 11. 請求項1からのいずれか一項に記載の位置決め装置を駆動するためのコンピュータプログラム製品であって、
前記位置決め装置(10)の前記基部(12)により画定された移動面(x、y)に対して垂直方向で、担体(30)の少なくとも1つのZ位置(z)を、前記担体(30)の第1の変位方向(x)に沿って導出するプログラム手段と、
前記担体(30)を非接触で前記第1の変位方向(x)に沿って変位可能に前記基部(12)で支持する磁気支持部(40、42、44)を、前記担体(30)の前記導出されたZ位置(z)に応じて駆動するプログラム手段と
を備え
前記担体(30)は、前記第1の変位方向(x)に伸張する支持部部分(32、34、36)を有し、前記第1の変位方向(x)で互いに対して距離をとった磁気支持部(40a、40b、40c)がそれぞれの前記支持部部分(32、34、36)に2つ以上配置されている、
コンピュータプログラム製品。
A computer program product for driving the positioner according to any one of claims 1 to 8,
At least one Z position (z) of the carrier (30) in a direction perpendicular to the movement plane (x, y) defined by the base (12) of the positioning device (10), the carrier (30) Program means for deriving along a first displacement direction (x) of
Magnetic supports (40, 42, 44) for supporting the carrier (30) with the base (12) displaceably in the first displacement direction (x) in a non-contact manner are provided on the carrier (30). Program means for driving according to the derived Z position (z) ,
The carrier (30) has support portions (32, 34, 36) extending in the first displacement direction (x) and spaced from each other in the first displacement direction (x). Two or more magnetic support portions (40a, 40b, 40c) are disposed on each of the support portion portions (32, 34, 36).
Computer program product.
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