KR101831375B1 - Positioning device for moving a substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판의 병진 운동 및/또는 정렬을 위한 위치 설정 장치, 상응하는 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 위치 설정 장치는, 서로에 대해 평행하게 정렬되고 종방향으로 연장되고 제1 변위 방향(x)을 사전 설정하는 지지 레일(16, 18, 20)을 구비하여 이동면(x, y) 내에서 연장되는 기부(12)와, 캐리어(30)를 포함하며, 캐리어(30)는 제어 가능한 자기 베어링(40, 42, 44)에 의해 무접촉으로 제1 변위 방향(x)을 따라 변위 가능하게 기부(12)에 지지되며, 캐리어(30)는 자기 베어링(40, 42, 44)에 의해 기부(12)의 세 개 이상의 지지 레일(16, 18, 20)에 지지되며, 세 개 이상의 지지 레일(16, 18, 20)은 제1 변위 방향(x)에 대해 수직 방향(y)으로 서로에 대해 이격되어 배치된다.The present invention relates to a positioning apparatus, a corresponding method and a computer program product for translation and / or alignment of a substrate. The positioning device comprises support rails (16, 18, 20) arranged parallel to one another and extending in the longitudinal direction and predetermining a first displacement direction (x) and extending in the movement plane (x, y) A base (12) and a carrier (30), wherein the carrier (30) is displaceably displaceable along a first displacement direction (x) by a controllable magnetic bearing (40, 42, 44) And the carrier 30 is supported on three or more support rails 16,18,20 of the base 12 by magnetic bearings 40,42 and 44 and is supported by three or more support rails 16,18, 18, and 20 are spaced apart from each other in the vertical direction (y) with respect to the first displacement direction (x).
Description
본 발명은, 통상 2차원 이동면 내에서 기판의 이동을 위한, 특히 병진 이동을 위한, 그리고 정렬을 위한, 특히 회전을 위한 위치 설정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 특히 대형 기판의 고정밀 이동을 위해 특수하게 구성되는, 자기 웨이퍼 스테이지로서 설계된 위치 설정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상응하는 위치 설정 장치를 이용하는 기판의 병진 이동 및/또는 정렬을 위한 방법 및 상기 유형의 위치 설정 장치의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.The present invention relates generally to positioning devices for movement of substrates within a two-dimensional moving plane, in particular for translational movement, and for alignment, in particular for rotation. The present invention also relates to a positioning device designed as a magnetic wafer stage, specially configured for high precision movement of a large substrate in particular. The present invention also relates to a method for translational movement and / or alignment of a substrate using a corresponding positioning device and to a computer program product for controlling the positioning device of this type.
예를 들어 디스플레이 응용을 위한 반도체 소자의 제조를 위한 기판의 처리 시에, 비교적 큰 기판이 다양한 표면 처리 공정에서 처리된다. 예를 들어 해당 기판 상에 코팅 또는 표면 구조를 형성하기 위해, 예를 들어 상기 유형의 기판의 표면이 기계적 또는 화학적으로 처리된다. 특히, 예를 들어 스퍼터링, 물리적 증착 또는 화학적 증착과 같은 표면 처리 단계가 경우에 따라 플라즈마 지원식으로 실행되는 경우에, 복수의 표면 처리 공정은 청정실 조건 하에 또는 심지어 진공에서 실행되어야 한다.For example, in the processing of substrates for the manufacture of semiconductor devices for display applications, relatively large substrates are processed in various surface treatment processes. For example, to form a coating or surface structure on the substrate, for example, the surface of the substrate of this type is treated mechanically or chemically. In particular, when surface treatment steps such as, for example, sputtering, physical vapor deposition or chemical vapor deposition, are optionally carried out in a plasma assisted manner, a plurality of surface treatment processes must be performed under clean room conditions or even in vacuo.
통상, 기판 상에서 구조가 마이크로미터 또는 심지어 나노미터 범위 내에서 형성되어야 하기 때문에, 상기 기판의 가장 정밀한 위치 설정이 기판 평면 내에서 뿐만 아니라 기판에 대해 수직으로도 요구된다.Typically, the precise positioning of the substrate is required not only in the substrate plane but also perpendicular to the substrate, since the structure must be formed on the substrate in the micrometer range or even within the nanometer range.
기판 주변의 무입자에 대한 요구는 기판의 무접촉식 지지 및 이에 상응하는 이동 작동 또는 이송 작동의 구현을 필요로 한다. 그러나 공기 베어링은 고순도 제조 환경에 대해 단지 제한적으로만 적합한데, 그 이유는 공기 베어링으로 인해, 기판 처리 시에 요구되는 정확도 유지를 경우에 따라 역행할 수 있는 원하지 않는 공기 흐름이 기판 근처에서 발생할 수 있기 때문이다.The need for a non-particle around the substrate requires contactless support of the substrate and corresponding implementation of a move or transport operation. Air bearings, however, are only suited for a high purity manufacturing environment, only because of the air bearing, unwanted air flow that can sometimes reverse the maintenance of the accuracy required in substrate processing can occur near the substrate It is because.
또한, 이른바 자기 웨이퍼 스테이지 또는 자기 위치 설정 장치가 존재하며, 통상, 위치 센서 및 제어 회로를 이용하여 기부에 대해 사전 설정 가능한 간격으로 캐리어를 부유시킬 수 있는 복수의 전자석이 기부를 따라 변위 가능한 캐리어에 배치된다.There are also so-called magnetic wafer stages or magnetic positioning devices, and typically a plurality of electromagnets, which are capable of floating the carrier at pre-settable intervals with respect to the base using position sensors and control circuits, .
동종의 웨이퍼 스테이지는 예를 들어 US 7 868 488 B2에 공지되어 있다. 두 개의 이동 방향으로 작동하는 위치 설정 장치는 기부와, 기부의 상부 단부 섹션에 대칭으로 고정된 두 개의 Y-변위 유닛을 포함한다. X-변위 부재에 의해 서로 연결된 구동 모터들이 각각 Y-변위 유닛에 변위 가능하게 배치되며, X-변위 부재에는 웨이퍼의 수용을 위한 테이블이 배치된다.Homogeneous wafer stages are known, for example, from US 7 868 488 B2. The positioning device operating in two moving directions comprises a base and two Y-displacement units fixed symmetrically to the upper end section of the base. Drive motors connected to each other by an X-displacement member are displaceably arranged on a Y-displacement unit, and a table for accommodating the wafer is disposed on the X-displacement member.
이러한 유형의 위치 설정 장치는 센티미터 또는 데시미터 범위 내의 에지 길이를 갖는 기판에 실제로 바람직한 것이 증명되었다. 50cm보다 큰 에지 길이 또는 더욱이 미터 범위 내의 에지 길이의 치수를 포함할 수 있으며 가능하면 위치 설정 장치를 이용하여 여러 처리 스테이션으로 공급되어야 하는 비교적 큰 기판의 처리를 위해, 통상의 자기 베어링을 기반으로 하는 위치 설정 장치는 현재 기술적인 가능성의 한계에 빠르게 접근하고 있다.This type of positioning device has proven to be practically desirable for substrates with edge lengths in the centimeter or decimeter range. For the treatment of a relatively large substrate which may include an edge length greater than 50 cm or even a dimension of the edge length in the meter range and which should be supplied to the various processing stations, possibly using a positioning device, Positioning devices are quickly approaching the limits of current technical possibilities.
진동 구동으로 작동되는 자기 베어링의 구현뿐만 아니라, 예를 들어 비교적 큰 미터 범위 내에 있는 이송 거리 상에서 통상 수 마이크로미터 범위 내에 요구된 위치 정확도를 유지하는 것은 고강도 재료 및 견고한 중실 구성 부품의 사용을 요구한다. 한편으로, 비교적 견고한 중실 구성 부품을 통해, 자기 베어링에 의해 생성된 공진 현상이 억제되거나 적용과는 관련 없는 주파수 범위로 변위될 수 있다.Maintaining the required positional accuracy, typically within a few micrometers range, on a transport distance within a relatively large meter range, for example, as well as the implementation of a magnetic bearing driven by a vibration drive requires the use of high strength materials and solid, solid components . On the one hand, through the relatively rigid solid component parts, the resonance phenomenon produced by the magnetic bearings can be suppressed or displaced in a frequency range not related to the application.
그러나 예를 들어 기판이 수 마이크로미터의 정확도로 수 미터의 이송 구간 상에서 Z-방향으로, 즉, 기판 평면에 대해 수직 방향으로 또는 이동 평면에 대해 수직 방향으로 또는 위치 설정 장치의 이송 구간에 대해 수직 방향으로 이동해야 할 경우, 이는, 고정밀 기부의 제조뿐만 아니라 기부에 대해 부유 가능하게 지지되는 위치 설정 장치의 캐리어의 고정밀 제조를 요구한다.However, it is also possible, for example, if the substrate is moved in the Z-direction on the transport section of a few meters at an accuracy of a few microns, i.e. perpendicular to the plane of the substrate or perpendicular to the plane of movement, It requires high-precision manufacture of the carrier of the positioning device which is supported floatingly with respect to the base as well as the manufacture of the high-precision base.
예를 들어 US 7 868 488 B2에 설명된 바와 같이, 통상, 기부에 변위 가능하게 지지되는 캐리어는 오로지 대향하여 놓인 캐리어 단부에 제공된 두 개의 베어링을 통해서만 기부에 지지된다. 그러나 이송 구간의 요구된 길이로 인해 캐리어 치수가 수 미터의 범위에서 요구될 경우, 이러한 유형의 캐리어는 전적으로 단부 측 지지부에서 굽힘 없이는 거의 제조될 수가 없다.As described, for example, in US 7 868 488 B2, a carrier, which is displaceably supported at the base, is normally supported on the base only through the two bearings provided at the opposite end of the carrier. However, if the carrier dimension is required in the range of a few meters due to the required length of the transport section, this type of carrier can hardly be manufactured without bending at the end side support entirely.
이미, 중실 H-빔 캐리어가 2 내지 4 미터 길이의 자체 하중으로 인해 Z-방향으로 굽힘을 포함할 수도 있는데, 이러한 굽힘은 Z-방향으로의 요구된 위치 정확도를 이미 초과한다. 또한, 치수가 비교적 크고 그에 따라 견고한 중실 캐리어를 사용하면, 막대한 생산 비용 및 조립 비용 외에도, 실제로는 이의 취급이 거의 불가능하다는 단점을 갖는다. 이러한 유형의 견고한 중실 캐리어의 이동을 위해서 상당한 가속력 및 감속력이 제공되어야 한다. 또한, 상기 유형의 견고한 캐리어를 어쨌든 이동시켜야 하는 속도는 질량이 증가함에 따라 항상 낮아진다.Already, the solid H-beam carrier may include bending in the Z-direction due to its own load of 2 to 4 meters in length, which already exceeds the required positional accuracy in the Z-direction. In addition, the use of solid carriers with a relatively large dimension and hence robustness has the disadvantage that, besides the enormous production cost and assembly cost, it is virtually impossible to handle them. Significant acceleration and deceleration forces must be provided for the movement of this type of rigid solid carrier. In addition, the rate at which a solid carrier of this type must be moved anyway is always lowered as the mass increases.
따라서, 본 발명의 목표 설정은, 한편으로 비교적 큰 이송 거리 및 이에 상응하여 크게 치수화된 기판의 문제 없는 취급을 가능케 하는 기판의 병진 운동 및/또는 정렬을 위한 개선된 위치 설정 장치를 제공하는 것이다. 여기서, 위치 설정 장치는 요구된 크기에도 불구하고, 특히 견고한 중실 부품의 사용 없이도 특히 높은 위치 설정 정확도가 제공될 수 있어야 한다. 또한, 위치 설정 장치는 특히 가볍고 단순해서 비용 효율적으로 제조 가능하고 조립 가능해야 한다. 또한, 위치 설정 장치는 개별 부품들의 간단하고 직관적인 보수 및 분해가 가능해야 한다.Thus, the goal setting of the present invention is to provide an improved positioning device for translational motion and / or alignment of the substrate, on the one hand, which enables problem-free handling of relatively large transfer distances and correspondingly largely dimensioned substrates . Here, the positioning device must be able to be provided with a particularly high positioning accuracy despite the required size, especially without the use of solid solid parts. In addition, the positioning device must be particularly lightweight and simple, cost-effective to manufacture and assemble. In addition, the positioning device must be capable of simple and intuitive maintenance and disassembly of individual components.
이러한 과제는 청구항 제1항에 따른 위치 설정 장치, 청구항 제10항에 따른 위치 설정 장치를 이용하는 기판의 병진 운동 및/또는 정렬 방법 및 청구항 제14항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 구성들은 각각 종속 청구항의 대상이다.This problem is solved by the positioning device according to claim 1, the translation and / or alignment method of the substrate using the positioning device according to
이렇게 제공된 위치 설정 장치는 기판의 병진 운동 및/또는 정렬을 위해 제공되며 이에 상응하게 구성된다. 이를 위해, 위치 설정 장치는 이동면(x, y) 내에서 연장되는 기부를 포함한다. 기부는, 서로에 대해 평행하게 정렬되고 종방향으로 연장되며 제1 변위 방향을 사전 설정하는 지지 레일을 포함한다. 또한, 위치 설정 장치에는 제어 가능한 자기 베어링에 의해 무접촉으로 제1 변위 방향을 따라 변위 가능하게 기부에, 특히 그 지지 레일을 따라 변위 가능하게 지지되는 캐리어가 포함된다. 이 경우에, 캐리어는 자기 베어링에 의해 기부의 세 개 이상의 지지 레일에 지지된다.The positioning device thus provided is provided and correspondingly configured for translation and / or alignment of the substrate. To this end, the positioning device comprises a base extending in the plane of motion x, y. The base includes support rails aligned parallel to each other and extending in the longitudinal direction and presetting the first displacement direction. The positioning device also includes a carrier displaceably supported on the base, in particular along its support rail, displaceably along the first displacement direction in a non-contact manner by a controllable magnetic bearing. In this case, the carrier is supported by three or more support rails of the base by a magnetic bearing.
다시 말하자면, 캐리어는 기부에 적어도 삼중으로 서포팅(supporting)식으로 지지되거나 기부에 베어링(bearing)식으로 지지된다. 기부의 세 개 이상의 지지 레일은 제1 변위 방향(x)에 대해 수직 방향(y)에서 서로에 대해 이격되어 배치된다. 제1 변위 방향(x)은 서로에 대해 평행하게 정렬된 기부의 지지 레일의 종방향 연장부를 통해 사전 설정되며 이에 상응하게 일치된다.In other words, the carrier is supported on the base at least in a triple supportive manner or bearingly on the base. The three or more support rails of the base are disposed spaced apart from each other in the vertical direction (y) with respect to the first displacement direction (x). The first displacement direction (x) is preset and corresponds correspondingly to the longitudinal extension of the support rail of the base aligned parallel to each other.
지지 레일에 의해 사전 설정된 제1 변위 방향에 대해 수직 방향으로, 기부에 대한 캐리어가 삼중 베어링식 지지를 통해, 실제로 기부에 대한 캐리어의 과잉 결정된 베어링식 지지가 구현된다. 예를 들어 롤러 베어링 또는 슬라이드 베어링과 같은 종래 베어링의 사용 시에, 이러한 방식의 과잉 결정은 기부에 대한 캐리어의 이동 시에, 아마도 기부에 대한 캐리어의 편향을 야기할 수도 있다. 그러나 제어 가능한, 즉, 조정 가능한(adjustable) 자기 베어링의 사용을 통해 상기 유형의 과잉 결정이 문제 없이 구현될 수 있다.In the direction perpendicular to the predetermined first displacement direction by the support rails, the carrier for the base is realized by virtue of the triple bearing support, in fact the excessively determined bearing support of the carrier relative to the base. In the use of conventional bearings, such as roller bearings or slide bearings, for example, this type of excess crystals may cause carrier deflection, possibly with respect to the base, upon movement of the carrier relative to the base. However, the use of controllable, i.e., adjustable, magnetic bearings allows the over-determination of this type to be implemented without problems.
제1 변위 방향에 대해 수직으로 세 개 이상의 지지 레일의 제공을 통해, 캐리어가 이른바 자유롭게 지지되는 방식으로 구성된 지지 위치의 간격이 명확히 단축될 수 있다. 기부의 세 개 이상의 지지 레일을 이용하여 서포팅식 다중 지지를 통해, 캐리어의 기하학적인 변형, 예를 들어 굽힘이 효과적으로 억제될 수 있다. 이 경우에, 지지 레일이 제1 변위 방향에 대해 수직 방향으로 대략 동일한 간격으로 서로에 대해 배치될 경우, 외측에 놓인 지지 레일이 캐리어의 대향하여 놓인 단부 섹션을 지지하고 그 사이에 위치하는 지지 레일이 상응하는 캐리어의 중간 섹션 또는 중앙 섹션을 지지하는 것은 특히 바람직한 것으로 증명될 수 있다.Through the provision of three or more support rails perpendicular to the first displacement direction, the spacing of the support position, which is configured in such a manner that the carrier is freely supported, can be clearly shortened. Through the use of more than three support rails of the base, the support of multiple supports can effectively suppress the geometric deformation of the carrier, for example bending. In this case, when the support rails are arranged relative to each other at substantially equal intervals in the direction perpendicular to the first displacement direction, the outer support rails support the opposed end sections of the carrier, Supporting an intermediate or central section of this corresponding carrier can be proved to be particularly desirable.
또한, 적어도 세 개 이상의 지지 레일을 통해 기부의 공진 거동이 개선될 수 있다. 예를 들어 상이하게 서로 고정 연결될 수 있는 복수의 지지 레일을 사용함으로써, 고유 강성 및 공진 거동이 바람직하게 개선될 수 있다.Further, the resonance behavior of the base can be improved through at least three support rails. For example, by using a plurality of support rails that can be fixedly connected to each other differently, inherent stiffness and resonance behavior can be preferably improved.
본 발명의 개선예에 따르면, 캐리어는, 종방향으로 연장되고 서로에 대해 평행하게 그리고 기부의 지지 레일을 따라 배향되고 적어도 각각 자기 베어링이 배치된 베어링 섹션을 포함한다. 하나 이상의 자기 베어링을 이용하여, Z 위치에 대해, 즉, 이동면(x, y)에 대해 수직으로 또는 제1 변위 방향(x)에 대해 수직으로 각각의 지지 레일이 상이하게 위치함으로써, 캐리어가 자기 베어링의 적절한 제어를 통해 절대적으로 또는 지지 레일에 대해 대략 상대적으로, 바람직하게는 특히, 수평에 대해, 즉, 이동면에 대해 수평으로 또는 이동면에 평행하게 정밀하고 고도의 정확도로 정렬될 수 있다.According to an improvement of the present invention, the carriers include bearing sections extending in the longitudinal direction and oriented parallel to each other and along the support rails of the base and having at least respective magnetic bearings disposed therein. By using one or more magnetic bearings, the respective support rails are positioned differently with respect to the Z position, i.e. perpendicular to the moving plane (x, y) or perpendicular to the first displacement direction (x) Can be arranged precisely and with high accuracy, either absolutely or with respect to the support rail, preferably with respect to the support rail, preferably horizontally, i.e. horizontally with respect to the movement surface or parallel to the movement surface, through appropriate control of the bearings.
다른 구성에 따르면, 캐리어의 베어링 섹션에는 변위 방향으로 서로에 대해 이격된 각각 두 개 이상의 자기 베어링이 배치된다. 또한, 자기 베어링은 캐리어의 베어링 섹션에 특히 동일한 간격으로, 그리고 이로써 변위 방향(x)으로 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 세 개 이상의 베어링 섹션의 각각에는 변위 방향으로 서로에 대해 이격된 복수의 자기 베어링이 제공되어, 전체적으로 보면, 자기 베어링의 이차원 어레이가 캐리어의 면 상에 형성된다.According to another configuration, in the bearing section of the carrier, two or more magnetic bearings are arranged, respectively, spaced apart from each other in the displacement direction. In addition, the magnetic bearings can be arranged at equal intervals, in particular in the bearing section of the carrier, and thus in the displacement direction (x). Each of the three or more bearing sections is provided with a plurality of magnetic bearings spaced apart from one another in the displacement direction so that a two dimensional array of magnetic bearings are formed on the face of the carrier as a whole.
자기 베어링 또는 자기 베어링 어레이의 적절한 제어를 통해, 캐리어가 기부에 대해 정확히 수평으로 또는 절대 수평으로 정렬되고, 이에 상응하여 기부의 지지 레일을 따라 이동할 수 있다.Through proper control of the magnetic bearings or magnetic bearing arrays, the carrier can be aligned precisely horizontally or even horizontally relative to the base and correspondingly move along the support rail of the base.
기부에 대해 상대적으로 캐리어를 이동시키기 위해, 통상, 무접촉 구동이 제공되는데, 이러한 구동은 예를 들어 자기 구동부를 캐리어에 제공하며, 자기 구동부는 지지 레일에 대해 대략 평행하게 연장되는 위치 고정된 자기 스트립과 함께 작동할 수 있다.In order to move the carrier relatively relative to the base, a contactless drive is typically provided, such as for example providing a magnetic drive to the carrier, the magnetic drive comprising a positionally fixed magnet It can work with strips.
다른 구성에 따르면, 자기 베어링은 이동면(x, y)에 대해 수직인 Z 방향으로, 기부와 캐리어 사이의 간격의 적어도 국부적인 변경을 위해, 별도로 그리고 서로에 대해 독립적으로 구성되거나 또는 이에 상응하게 제어될 수 있다. 상응하는 목표값을 갖는 자기 베어링에 대한 별도의 그리고 독립적인 가동을 통해, 예를 들어 베어링 섹션의 단부에 배치된 자기 베어링에서, 관련 베어링 섹션의 서로 대향하여 놓인 단부에서보다 기부에 대한 간격이 더 크거나 더 작게 설정되는 방식으로, 캐리어는 기부에 대해 정렬될 수 있다.According to another configuration, the magnetic bearings are configured independently or separately for each other, for at least local variation of the distance between the base and the carrier, in the Z direction perpendicular to the moving plane (x, y) . In a magnetic bearing arranged, for example, at the end of a bearing section, a separate and independent operation for the magnetic bearing with a corresponding target value allows for a further gap in the base than in the opposite ends of the bearing section concerned In a manner larger or smaller, the carrier can be aligned with respect to the base.
캐리어는 변위 방향(x)으로 뿐만 아니라, 이에 대해 수직인 방향(y)으로도, 특히 전체 이동면(x, y) 상에서, 제어 가능하고 조절 가능한 복수의 자기 베어링에 의해 기부에 지지됨으로써, 캐리어가 국부적으로, 즉, 개별 자기 베어링의 영역 내에서 가변적으로 상승 또는 하강, 즉, Z 방향으로 변위될 수 있다. 이와 관련하여, 캐리어 및/또는 기부의 경우에 따른 기하학적 비평탄성이 자기 베어링의 매칭 제어를 통해 효과적으로 보상 또는 조정될 수 있다.The carrier is supported on the base by a plurality of controllable and adjustable magnetic bearings, not only in the displacement direction (x) but also in the direction (y) perpendicular thereto, in particular on the entire moving surface (x, y) May be displaced locally, i. E. In the Z-direction, in a variable upward or downward direction, i. E. In the region of the individual magnetic bearings. In this regard, the geometric non-planarity in the case of the carrier and / or base can be effectively compensated or adjusted through the matching control of the magnetic bearings.
이로써, 특히, 설정된 정밀도 요구를 충족시키지 못하는, 이동면 내의 캐리어 또는 지지 레일의 평면성이 개별 자기 베어링의 목표 제어 또는 매칭 제어를 통해 조정되는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 비교적 기부의 공차로 인한 구성 및 부정확한 구성에도 불구하고, 절대 좌표계에 대해 사전 설정된 공차 한계 내에서 기부에 대해 상대적으로 캐리어를 정렬하거나 그에 상응하여 기부에 대해 상대적으로 캐리어를 병진 이동시키거나 변위시키는 것이 달성될 수 있다.This makes it possible, in particular, to adjust the planarity of the carrier or support rail in the moving plane, which does not meet the set precision requirements, through the target control or matching control of the individual magnetic bearings. In this way, it is possible to align the carrier relative to the base relative to the base within a predetermined tolerance limit for the absolute coordinate system, or to translate the carrier relatively relative to the base relative to the base, Or displacements can be achieved.
캐리어의 면에 걸쳐 분배되어 제공된 각각의 자기 베어링의 매칭 제어 또는 조절을 통해, 기부 및 그곳에 제공된 지지 레일에 대한 기하학적 공차 한계가 바람직하게 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 제조 비용 및 조립 비용, 그리고 기부 및/또는 캐리어의 중량이 감소될 수 있다.Through matched control or regulation of each of the magnetic bearings dispensed across the face of the carrier, the geometric tolerance limits for the base and the support rails provided therein can be advantageously reduced. In this way, manufacturing costs and assembly costs, and the weight of the base and / or carrier can be reduced.
다른 구성에 따르면, 위치 설정 장치는, 변위 방향(x)을 따라 캐리어의 Z 위치의 결정을 위해 구성된 측정 장치를 더 포함한다. 바람직하게 무접촉으로 구성된 이러한 측정 장치에 의해, 요구된 목표값에 대한 기부뿐만 아니라 캐리어의 경우에 따른 높이 편차가 결정될 수 있다. 캐리어가, 예를 들어 요구된 기하학적 공차에 더 이상 상응하지 않고 그에 따라 공차 한계보다 높은 표면 윤곽을 포함할 경우, 측정 장치를 이용하여, 변위 방향을 따르거나 캐리어의 각각의 변위 위치에 대한 상기 유형의 편차가 결정되고, 그에 따라 각각의 관련 자기 베어링의 제어 및 가동을 위해 사용될 수 있다.According to another configuration, the positioning device further comprises a measuring device configured for determining the Z position of the carrier along the displacement direction (x). By such a measuring device, which is preferably made of a non-contact type, the height deviation according to the case of the carrier as well as the base for the required target value can be determined. If the carrier does not correspond to, for example, the required geometric tolerance and thus comprises a surface profile that is higher than the tolerance limit, then the measuring device may be used to determine the type of the carrier for each type of displacement position Is determined and can therefore be used for the control and operation of each associated magnetic bearing.
또한, 통상 위치 설정 장치는, 측정 장치에 의해 결정된 캐리어의 Z 위치에 따라 자기 베어링을 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다. 이 경우에, 한편으로, 위치 설정 장치의 작동 중에 교정(calibration)이 제공될 수 있다. 캐리어가 기부에 대해 재생 가능하게 변위 가능하다고 가정하면, 기부 또는 그 지지 레일의 높이 진행 또는 높이 프로파일을 제1 변위 방향을 따라 한 번 결정하고 결정된 데이터를 메모리에 저장하는 것으로 충분할 수 있다.Further, the normal position setting device includes a control section configured to control the magnetic bearings in accordance with the Z position of the carrier determined by the measurement device. In this case, on the one hand, calibration may be provided during operation of the positioning device. Assuming that the carrier is displaceable reproducibly with respect to the base, it may be sufficient to determine once the height progress or height profile of the base or its support rails along the first displacement direction and store the determined data in memory.
각각의 또는 적어도 몇몇 자기 베어링에 대해, 제1 변위 방향과 관련된 기부에 대한 캐리어의 각각의 가능한 위치를 위해, 오프셋 신호 또는 상응하는 교정값이 교정 중에 결정될 수 있는데, 상기 교정값은 위치 설정 장치의 작동 중에 캐리어 위치와 관련된 제어 및 자기 베어링의 높이 보정을 위해 사용될 수 있다.For each or at least some magnetic bearings, for each possible position of the carrier relative to the base relative to the first displacement direction, an offset signal or a corresponding calibration value may be determined during calibration, May be used for control relating to the carrier position during operation and for height correction of the magnetic bearing.
물론, 교정 대신에 또는 교정에 보충적으로, 측정 장치가 위치 설정 장치의 작동 중에 캐리어의 Z 위치를 모니터링하는 것도 가능하다. 캐리어가 한 번 공차 치수 외부에서 목표값으로부터 차이가 나는 Z 위치를 수용하기를 원할 경우, 측정 장치에 의해 목표값으로부터의 상응하는 편차가 양적으로 또는 질적으로 검출되어 제어부에 제공되고, 기부와 캐리어 사이의 간격의 국부적 조절을 통해 적어도 자기 베어링에 의해 또는 복수의 자기 베어링에 의해, 요구된 공차 치수의 유지를 위해 매칭되게 사용된다.Of course, instead of or in addition to calibration, it is also possible for the measuring device to monitor the Z position of the carrier during operation of the positioning device. If the carrier wishes to accommodate a Z position that deviates from the target value once outside the tolerance dimension, a corresponding deviation from the target value by the measuring device is quantitatively or qualitatively detected and provided to the control, At least by means of a magnetic bearing or by means of a plurality of magnetic bearings, through a local adjustment of the distance between them, in order to maintain the required tolerance dimension.
다른 구성에 따르면, 기부의 지지 레일은 캐리어를 향하여, 단면이 L자형인 프로파일 섹션을 각각 포함하며, 세 개 이상의 지지 베어링의 L자형 프로파일 섹션은 서로에 대해 평행하게 정렬된다. 통상, L자형으로 Y 방향으로 연장되는 프로파일 섹션은 캐리어를 향한 지지 레일의 상부 단부에서 연장된다. 플랜지 형태 또는 L자형으로 지지 레일로부터 돌출한 프로파일 섹션은 특히, 캐리어가 사전 설정된 간극 치수 내에서 부유식으로 기부에 대해 그리고 기부를 따라 변위 가능하도록, 캐리어에, 특히 캐리어의 베어링 섹션에 배치된 자기 베어링과 함께 작동하도록 형성된다.According to another configuration, the base support rails each comprise a profile section with an L-shaped cross-section toward the carrier, and the L-shaped profile sections of the three or more support bearings are aligned parallel to each other. Typically, profile sections extending in the Y direction in the L-shape extend from the upper end of the support rail toward the carrier. The profile sections protruding from the support rail in a flange-like or L-shape are particularly suitable for use in a carrier, in particular for a magnetic part of a carrier arranged in the bearing section of the carrier, such that the carrier is displaceable with respect to the base and to the base in a floating manner within a pre- And is configured to work with the bearings.
다른 구성에 따르면, 캐리어의 베어링 섹션도 단면이 L자형으로 구성된다. 특히, 캐리어의 베어링 섹션은 기부를 향해 하향 돌출함으로써, L자형으로 돌출한 지지 레일의 프로파일 섹션을 상응하게 결합한다. 캐리어의 베어링 섹션에 배치된 자기 베어링은 특히 하부로, 즉, 바닥을 향해 배향되고 측면이 돌출된, 지지 레일의 L자형 프로파일 섹션의 면과 함께 작동한다.According to another configuration, the bearing section of the carrier also has an L-shaped cross section. In particular, the bearing section of the carrier projects downwardly toward the base to correspondingly engage the profile section of the L-shaped projecting support rail. The magnetic bearings arranged in the bearing section of the carrier work in particular with the face of the L-shaped profile section of the support rail, which is directed towards the bottom, i.e. towards the floor, with the side projecting.
캐리어의 세 개 이상의 베어링 섹션 및 기부의 지지 레일이 L자형으로 서로에 대해 정렬되고 배치되는 경우, 기부에 대한 캐리어의 특히 단순한 조립 및 분해가 수행될 수 있다. 조립 상태에서, Y 방향으로 연장되는 베어링 섹션 및 지지 레일의 레그는 Z 방향에서 오버랩된다.Particularly simple assembly and disassembly of the carrier relative to the base can be carried out if the three or more bearing sections of the carrier and the support rails of the base are aligned and arranged in relation to one another in an L-shape. In the assembled state, the bearing sections extending in the Y direction and the legs of the support rails overlap in the Z direction.
L자형 레그 방향으로 캐리어의 변위는 Z 방향에서 보았을 때, 레그를 결합되지 않은 것과 유사하게 형성함으로써, 캐리어가 기부에 대해 비교적 작은 측면 변위를 통해 기계적으로 기부로부터 해제되고 이에 상응하게 상부로 상승될 수 있다.The displacement of the carrier in the L-shaped leg direction, when viewed in the Z-direction, is similar to unjoined, so that the carrier is mechanically released from the base via relatively small lateral displacement relative to the base, .
위치 설정 장치의 정상 작동 중에, 캐리어 및 기부의 자체적인 해제를 방지하기 위해, 예를 들어 제거 가능하거나 구성 가능한 고정 요소가 캐리어에 제공될 수 있는데, 이 고정 요소는 L자형 레그로부터 먼, 하나 이상의 지지 레일의 외측 면에 결합하고, 이로써 지지 레일의 배향에 대해 횡으로 캐리어 및 기부의 상대 운동을 방지한다. 보수 또는 조립 목적을 위해, 상기 유형의 고정 요소는 상응하게 구성되거나 분해될 수 있다.During normal operation of the positioning device, for example, a removable or configurable locking element may be provided on the carrier, in order to prevent the carrier and the base itself from releasing, To the outer surface of the support rail, thereby preventing relative movement of the carrier and base transversely to the orientation of the support rails. For maintenance or assembly purposes, the type of fixed element may be correspondingly constructed or disassembled.
다른 구성에 따르면, 캐리어 자체는, 서로에 대해 평행하게 정렬되고 종방향으로 연장되고 제2 변위 방향(y)을 사전 설정하는 두 개 이상의 캐리어 레일을 포함한다. 또한, 캐리어 레일에는 테이블이 제어 가능한 추가의 자기 베어링에 의해 무접촉으로 제2 변위 방향(y)을 따라 변위 가능하게 지지된다. 캐리어와 캐리어에 대해 변위 가능한 테이블 사이에는, 캐리어와 기부 사이에서와 같이 필적할 만한 베어링식 지지가 사전 설정되고 이에 상응하게 구현될 수 있다.According to another configuration, the carrier itself comprises two or more carrier rails arranged in parallel to each other and extending in the longitudinal direction and presetting the second displacement direction (y). Further, the table is supported on the carrier rail so as to be displaceable along the second displacement direction (y) in a non-contact manner by an additional magnetic bearing which can be controlled. Between the carrier and the displaceable table, a comparable bearing support, such as between the carrier and the base, can be preset and correspondingly implemented.
세 개 이상의 캐리어 레일의 제공은 테이블의 치수를 고려하여 필수적으로 필요하지는 않으나, 이전에 캐리어-기부 지지와 관련하여 설명된 바와 유사하게 구현될 수 있다. 캐리어 자체에 제2 변위 방향을 따라 변위 가능하게 테이블이 지지될 경우에, 테이블은 캐리어에 대한 적절한 변위를 통해, 그리고 기부에 대한 캐리어의 상응하는 변위를 통해, 이동면(x, y) 내에서 각각의 위치를 취할 수 있다.The provision of three or more carrier rails is not necessarily required in view of the dimensions of the table, but may be implemented similar to that previously described with respect to carrier-based support. When the table is supported displaceably along the second displacement direction on the carrier itself, the table is moved in the moving plane (x, y) through the appropriate displacement to the carrier and through the corresponding displacement of the carrier to the base As shown in FIG.
또한, 테이블에 회전 디스크가 제공될 수 있기 때문에, 회전 디스크에 보유된 기판이 이동면의 임의의 지점으로 이동할 뿐만 아니라, 이동면 내에서 임의로 정렬되거나 회전될 수 있다.In addition, since the rotating disk can be provided on the table, the substrate held on the rotating disk can be arbitrarily aligned or rotated within the moving surface as well as moving to any point on the moving surface.
또한, 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술된 위치 설정 장치를 이용하는 기판의 병진 이동 및/또는 정렬 방법에 관한 것이다. 제1 방법 단계에서, 위치 설정 장치의 기부에 의해 사전 설정된 이동면에 대한 캐리어의 Z 위치가 캐리어의 제1 변위 방향을 따라 결정된다. 이 경우에, 변위 방향(x)에서 캐리어의 각각의 위치에 대해 정확한 Z 위치가 결정될 수 있다.According to another aspect, the present invention also relates to a method for translating and / or aligning a substrate using the positioning apparatus described above. In the first method step, the Z position of the carrier with respect to the predetermined moving surface is determined along the first displacement direction of the carrier by the base of the positioning device. In this case, the exact Z position for each position of the carrier in the displacement direction x can be determined.
결정된 Z 위치는 요구된 목표값으로부터 캐리어의 위치의 기하학적 편차를 위한 값이다. 제1 변위 방향(x)을 따라, 기부의 지지 레일에 의해 사전 설정된 이송 구간 상에서 캐리어의 Z 위치의 결정 후에, 다른 단계에서, 즉, 위치 설정 장치의 작동 중에, 개별 자기 베어링의 제어가 제공되며, 이에 의해 캐리어가 제1 변위 방향을 따라 무접촉으로 변위 가능하게 기부에 지지된다.The determined Z position is a value for the geometric deviation of the position of the carrier from the desired target value. After the determination of the Z position of the carrier on the predetermined traversing section by the support rail of the base along the first displacement direction x, control of the individual magnetic bearings is provided in another step, i.e. during operation of the positioning device , Whereby the carrier is supported on the base so as to be displaceable in a non-contact manner along the first displacement direction.
자기 베어링이 이전에 결정된 캐리어의 Z 위치에 따라 제어됨으로써, Z 방향으로의 경우에 따른 위치 공차가 보상되며 이에 상응하게 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 정확한 변위 위치(x)에 따라 기하학적 인자에 매칭되거나 교정된 Z 위치, 그리고 이와 관련되어, 캐리어와 기부 사이의 상응하는 간극 간격을 설정할 수 있도록, 자기 베어링이 캐리어의 각각의 위치에 따라 상이하게 가동될 수 있다.By controlling the magnetic bearings according to the Z position of the carrier determined previously, the position tolerance in the case of the Z direction can be compensated and adjusted accordingly. In this way, the magnetic bearings are moved to the respective positions of the carrier so as to be able to set the corresponding gap distance between the carrier and the base in correspondence with the Z position, which is matched or corrected to the geometric factor according to the correct displacement position (x) And thus can be operated differently.
방법의 다른 구성에 따르면, 사전 설정된 목표 기하학으로부터, Z 방향으로의 기부의 위치 또는 확장과 관련되어 기부 및/또는 캐리어의 기하학적 편차 또는 공차는, 측정 장치와 연결된 제어부를 이용하여 관련 자기 베어링의 매칭 제어를 통해 보상된다. 이 경우에, 일반적으로 제공된 기부의 구성 부품 공차뿐만 아니라, 베어링의 각각의 위치에 따라 변경될 수 있는 기부의 부하에 따른 굽힘도 동일하게 보상되거나 조정될 수 있다.According to another configuration of the method, from the predetermined target geometry, the geometrical deviation or tolerance of the base and / or carrier in relation to the position or extension of the base in the Z direction is determined by matching the associated magnetic bearings Lt; / RTI > In this case, not only the component tolerances of the base provided in general, but also the bending due to the load of the base, which may vary depending on the respective positions of the bearings, can likewise be compensated or adjusted.
자기 베어링의 매칭 제어는 위치 설정 장치의 작동 중에 이른바 온 더 플라이(on the fly)를 수행할 수 있다. 이 경우에, 캐리어의 Z 위치는 예를 들어 이전에 설명한 측정 장치에 의해 모니터링될 수 있다. 요구된 공차 한계보다 높은 편차 시에 관련 자기 베어링은 상응하게 반작용 제어될 수 있다.The matching control of the magnetic bearings can perform so-called on-the-fly during operation of the positioning device. In this case, the Z position of the carrier can be monitored, for example, by the previously described measuring device. At higher deviations than the required tolerance limits, the associated magnetic bearings can be counteractively controlled accordingly.
그러나 대안적이거나 보충적인 구성에 따르면, 교정 중에 Z 방향으로의 확장과 관련하여 기부의 기하학적 형태가 검출되어 저장되는 것도 가능하다. 여기서, 기부의 형태뿐만 아니라, 캐리어의 각각의 위치를 통해 기부에서 발생하는 기부의 형태 변형이 교정 중에 검출되어 저장될 수 있다. 캐리어가 이전에 저장된 X 위치에 접근하는 즉시, 관련 자기 베어링이 교정 중에 검출된 오프셋 또는 교정 신호에 의해 가동됨으로써, 최종적으로 캐리어가 Z 위치에 대해 사전 설정된 공차 한계 내에서 유지되고 변위될 수 있다.However, according to an alternative or complementary arrangement, it is also possible for the geometry of the base to be detected and stored in relation to the expansion in the Z direction during calibration. Here, not only the shape of the base, but also the shape deformation of the base occurring at the base through each position of the carrier can be detected and stored during calibration. As soon as the carrier approaches the previously stored X position, the associated magnetic bearing is actuated by the offset or calibration signal detected during calibration, so that the carrier can finally be maintained and displaced within the predetermined tolerance limits for the Z position.
다른 구성에 따르면, 캐리어의 Z 위치는 캐리어의 지지 레일에 대해 대략 평행하게 정렬된 하나 이상의 레이저 빔을 이용하여 무접촉으로 그리고 캐리어에 배치된 검출기에 의해 결정된다. 극단적인 경우에, 지지 레일이 수평으로부터 벗어나서 정렬되는 것도 가능하다. 그러나 기하학적 기준을 형성하는 레이저 빔에 의해 지지 레일의 상기 유형의 기하학적 편차가 자기 베어링의 위치에 따른 제어를 이용하여 전반적으로 또는 완전히 보상될 수 있다.According to another configuration, the Z position of the carrier is determined by the detector placed in contact with and in contact with the carrier using one or more laser beams arranged approximately parallel to the carrier rails of the carrier. In extreme cases, it is also possible for the support rails to be aligned out of horizontal. However, the geometrical deviation of this type of support rail by the laser beam forming the geometric reference can be compensated in whole or in part using control according to the position of the magnetic bearing.
마지막으로, 다른 독립적인 양태에 따르면, 상술된 위치 설정 장치의 제어를 위한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 통상 제어부 내에 구현되고 그 프로그램 수단이 제어부의 프로세서에 의해 변환 가능한 컴퓨터 프로그램 제품은 캐리어의 제1 변위 방향을 따라, 위치 설정 장치의 기부에 의해 사전 설정된 이동면에 대해 수직으로 캐리어의 하나 이상의 Z 위치를 결정하기 위한 프로그램 수단을 포함한다. 따라서, 상기 프로그램 수단은 측정 장치에 의해 생성된 신호의 처리를 위해 구성된다.Finally, according to another independent aspect, there is provided a computer program product for controlling the above-described positioning device. A computer program product embodied in a normal control section and convertible by the processor means of the control means by the processor of the control means is arranged to move one or more Z positions of the carrier perpendicularly to the predetermined movement plane by the base of the positioning device along the first displacement direction of the carrier And program means for deciding the program. Thus, the program means is configured for processing of the signal generated by the measuring device.
또한, 컴퓨터 프로그램 제품은, 캐리어가 제1 변위 방향을 따라 무접촉으로 기부에 변위 가능하게 지지되도록 하는 자기 베어링의 제어를 위한 프로그램 수단을 포함한다. 상기 프로그램 수단은, Z 위치에 대해 요구된 공차 한계 내에서 캐리어를 유지하기 위해, 캐리어의 각각의 변위 위치에 대해 캐리어의 결정된 Z 위치에 따라 자기 베어링을 제어하도록 구성된다.The computer program product also includes programming means for controlling the magnetic bearings such that the carrier is displaceably supported on the base in a contactless manner along the first displacement direction. The program means is configured to control the magnetic bearings according to the determined Z position of the carrier for each displacement position of the carrier to maintain the carrier within the required tolerance limits for the Z position.
또한, 여기서, 상술된 방법, 및 상술된 위치 설정 장치의 통상적인 작동을 위한 컴퓨터 프로그램 제품이 구성되는 것이 주목된다. 위치 설정 장치와 관련되어 설명된 전체 특징 및 장점은 상기 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품을 위해서도 동일하게 적용되며, 그 반대로 적용될 수도 있다.It is also noted here that the above-described method and a computer program product for the normal operation of the above-described positioning device are constructed. The full features and advantages described in connection with the positioning device apply equally to the method and the computer program product, and vice versa.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 바람직한 양태는 도면을 참조로 실시예에서 설명된다.Other objects, features and preferred embodiments of the present invention are described in the examples with reference to the drawings.
도 1은 위치 설정 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 위치 설정 장치의 단면도이다.
도 3은 자기 베어링의 매칭 제어 없이 캐리어의 두 개의 상이한 위치를 갖는 위치 설정 장치의 개략적인 측면도이다.
도 4는 자기 베어링의 매칭 제어를 갖는 도 3에 상응하는 도면이다.
도 5는 제2 변위 방향으로 이동 가능한 테이블을 따라 캐리어에 배치된 위치 설정 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 1 내지 도 5에 따른 위치 설정 장치를 이용하여 기판의 병진 이동을 위한 방법의 개략적이고 상당히 간략화된 흐름도이다.1 is a schematic perspective view of a positioning device.
2 is a cross-sectional view of the positioning device according to Fig.
Figure 3 is a schematic side view of a positioning device having two different positions of the carrier without matching control of the magnetic bearings.
Figure 4 is a view corresponding to Figure 3 with matching control of the magnetic bearings.
Fig. 5 is a view showing another embodiment of the positioning device disposed in the carrier along the table movable in the second displacement direction. Fig.
Figure 6 is a schematic and highly simplified flow chart of a method for translational movement of a substrate using the positioning device according to Figures 1-5.
도 1에 따른 사시도에는 기부 프레임(14)을 구비한 기부(12)를 포함하는 위치 설정 장치(10)가 도시된다. 또한, 도시된 실시예에서 기부(12)는 서로에 대해 평행하게 정렬되고 종방향으로 연장되거나 직선으로 형성되고 제1 변위 방향(x)을 사전 설정하는 세 개의 지지 레일(16, 18, 20)을 포함한다. 지지 레일(16, 18, 20)의 종방향 단부가 크로스 바아(15a, 15b)를 통해 구조적으로 서로 연결됨으로써, 기부(12)가 비교적 안정적이고 편향에 강한 구조를 갖는다. 특히, 지지 레일(16, 18, 20) 및 이와 횡방향으로 연결된 바아(15a, 15b)는 기부 프레임(14)을 형성한다.1 is a perspective view of a
지지 레일(16, 18, 20)은 기부 프레임(14)에 의해 형성된 이동면(x, y) 내에 배치된다. 지지 레일(16, 18, 20)의 종방향 연장부를 통해 사전 설정된 제1 변위 방향(x)에 대해 수직으로, 이동면(x, y) 내에 놓인 방향(y)으로 지지 레일(16, 18, 20)이 서로에 대해 이격되어 배치된다. 각각의 지지 레일(16, 18, 20)은 제1 변위 방향(x)에 대해 이동 가능하게 기부(12)에 지지되는 캐리어(30)를 위한 지지부 또는 지지 기능부를 형성한다.The support rails 16,18, 20 are disposed within a moving surface (x, y) defined by the
캐리어(30)는 Y 방향과 관련하여, 즉, 제1 변위 방향(x)에 대해 수직으로, 기부(12)에서 세 개 이상의 위치에, 즉, 두 개의 외측 지지 레일(16, 20) 및 하나의 중간의 지지 레일(18)에 지지된다. 통상 기부(12)에 대한 캐리어(30)의 이러한 베어링식 지지는 과잉 결정된다. 그러나 기부(12)에 대한 캐리어(30)의 무접촉 베어링식 지지를 위한 자기 베어링(40, 42, 44)의 사용을 통해, 상기 방식의 과잉 결정은 개별 자기 베어링(40, 42, 44)의 상응하는 제어를 통해 전반적으로 보상될 수 있다. 본 실시예에서 캐리어(30)에 배치되는 다양한 자기 베어링(40 42, 44)이 도 1에 간단히 도시된다. 두 개 이상의 자기 베어링(40, 42)이 도 2의 단면도에서 정확히 도시된다.The
기부(12)에 대한 캐리어(30)의 베어링식 지지를 위해, 서로 맞물리거나 중첩 결합되는 프로파일 섹션(17, 19, 21)이 지지 레일(16, 18, 20)뿐만 아니라 캐리어(30)에도 제공된다. 이렇게, 지지 레일(16, 18, 20)은 각각, 캐리어(30)에 대면한 상부 단부 섹션에, 단면이 L자형이며 동시에 캐리어(30)를 위한 지지부를 형성하는 프로파일 섹션(17, 19, 21)을 포함한다.For the bearing support of the
프로파일 섹션(17, 19, 21)으로부터 수평으로 이격되어, 캐리어(30)에는 이에 상응하여, 하향 돌출되고 단면이 L자형으로 형성된 베어링 섹션(32, 34, 36)이 형성된다. 각각, 수평 방향으로, 즉, X-Y 면에서 연장되는 프로파일 섹션(17, 19, 21) 또는 베어링 섹션(32, 34, 36)의 레그가 Z 방향, 즉, 이동면(x, y)에 대해 수직으로 중첩되나 서로 이격되어 배치된다.The
프로파일 섹션(17, 19, 21)의 상기 레그와 베어링 섹션(32, 34, 36) 사이에는 도 2의 단면도에 도시된 바와 같이, 자기 베어링(40, 42, 44)이 배치된다. 자기 베어링(40, 42, 44)의 상응하는 가동을 통해, Z 방향으로 상부로 작용하는 힘이 베어링 섹션(32, 34, 36) 상에 인가될 수 있어서, 캐리어(30)가 무접촉으로 기부(12)로부터 상승하여 기부 상에서 무접촉으로 부유할 수 있다.Between the legs and the bearing
제1 변위 방향(x)을 따른 이동을 위해, 기부(12)에서 대략 중간 지지 레일(18)을 따라 구동 레일(48)이 제공되는데, 이 구동 레일은 제1 변위 방향(x)을 따른 캐리어의 이동을 위해 캐리어(30)의 자기 구동부(46)와 함께 작동할 수 있다.A
제1 변위 방향(x)에 대해 수직으로, 기부(12)에 대한 캐리어(30)의 여러 번의 베어링식 지지 또는 서포팅식 지지로 인해, Y 방향으로의 캐리어의 캔틸레버 길이가 효과적으로 단축될 수 있다. 이러한 방식으로, 경우에 따른 캐리어(30)의 굽힘이 효과적으로 억제될 수 있다.The cantilever length of the carrier in the Y direction can be effectively shortened by several bearing or supporting supports of the
여러 번의 서포팅식 지지를 통해 과잉 결정된 베어링식 지지는 개별 자기 베어링(40, 42, 44)의 매칭 제어를 통해 효과적으로 보상될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 특히 캐리어(30)의 종방향으로 연장된 각각의 베어링 섹션(32, 34, 36)에는 제1 변위 방향(x)을 따라 서로에 대해 이격된 복수의 자기 베어링(40a, 40b, 40c)이 배치된다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 관련 지지 레일(16)은 캐리어(30)를 향하여 임의의 볼록한 만곡부 또는 절대 직선인 구성으로부터의 상응하는 기하학적 차이를 갖는다.Over-determined bearing support through multiple supportive supports can be effectively compensated through matching control of the individual
이 경우에, 직선적인 진행은 도면 부호 51로 표시된 측정 장치(55)의 레이저 빔에 의해 도시된다. 캐리어(30)가 거의 중앙 위치에서 지지 레일(16)을 따라 거의 수평으로 그리고 이에 상응하여 정확하게 정렬되지만, 캐리어는 30'으로 표시된 바와 같이 지지 레일(16)의 우측 단부쪽으로의 변위를 통해, 통상 레이저 빔(51)에 의해 사전 설정된 목표 위치로부터의 명확한 편차를 갖는다.In this case, the linear progression is indicated by the laser beam of the measuring device 55, Although the
도 3에 개략 도시된 측정 장치(55)는 본 실시예에서, 레이저 빔(51)의 생성을 위해 구성된 레이저(50)를 포함하며, 레이저 빔(51)은 지지 레일(16)에 대해 대략 평행하게 배향되며 Z 방향에 대한 캐리어(30)의 목표 위치를 표시하며 사전 설정한다. 또한, 캐리어(30)에는 위치 트리거 가능한 센서(52)가 배치되며, 이 센서는 지지 레일(16)에 대한 캐리어(30)의 변위 시에 레이저 빔(51)에 대한 캐리어(30)의 경우에 따른 높이 편차를 기록한다.The measuring device 55 schematically shown in Fig. 3 comprises in this embodiment a
센서(52)에 의해 생성 가능한 센서 신호 또는 제어 신호는, 관련 베어링 섹션(32)의 개별 자기 베어링(40a, 40b, 40c)을 매칭 제어할 수 있는 제어부(54)에 전달된다. 이러한 방식의 제어의 결과가 도 4에 도시된다. Z 방향에 대한 캐리어(30)의 목표값 편차의 결정을 통해, 캐리어(30)의 베어링 섹션(32)의 개별 자기 베어링(40a, 40b, 40c)뿐만 아니라, 나머지 베어링 섹션(34, 36)의 상응하는 다른 베어링 섹션도 기부(12)의 기하학적 편차의 보상을 위해 가동될 수 있다. 도 4에서 우측으로 변위된 캐리어(30')의 위치를 참조로 인식 가능한 바와 같이, 그 우측 주변부는 관련 자기 베어링을 이용하여, 예를 들어 자기 베어링(40a)에 의해 캐리어(30)의 원 위치에 대해 상승된다.Sensor signals or control signals that can be generated by the
예를 들어, 자기 베어링(40a)은 이로부터 제1 변위 방향(x)으로 이격된 자기 베어링(40c)보다, 캐리어(30')와 기부(12) 사이에 확실히 더 큰 간격(d)을 설정할 수 있다. 최종 효과로, 자기 베어링의 위치에 따른 매칭 제어를 이용하여 캐리어(30)가 항상, Z 방향에 대해 요구된 공차 한계 내에서 유지될 수 있고 이에 상응하여 기부(12)에 대해 이동될 수 있다.For example, the
도 5에 따른 구성에는 위치 설정 장치(10)의 개선예가 도시되는데, 이 위치 설정 장치에서, 캐리어(30)는 제1 변위 방향(x)으로 서로에 대해 이격된 두 개의 캐리어 레일(60, 62)이 제공되며, 따라서, 캐리어 레일은 Y 방향, 즉, 제1 변위 방향(x)에 대해 수직으로, 제2 변위 방향(y)을 따라 연장된다. 단순하게 도시된 두 개 이상의 자기 베어링(72, 74)에 의해 테이블(70)이 캐리어 레일(60, 62) 사이에서 Y 방향으로 무접촉으로 변위될 수 있다. 또한, 회전 디스크(76)가 테이블(70)에 제공될 수 있으며, 이 회전 디스크는 회전 디스크(76)에 배치되나 여기에 정확히 도시되지 않은 기판을 이동면(x, y)에서 회전 또는 정렬시킬 수 있다.5 shows an improvement of the
캐리어(30)의 자기 베어링(40, 42, 44)의 매칭 제어는 동일하게 테이블(70)의 자기 베어링(72, 74) 상에 전달될 수 있다.The matching control of the
마지막으로, 도 6에는 상당히 간략화된 도면으로, 위치 설정 장치(10)를 이용하는 기판의 병진 이동 및/또는 정렬을 위한 방법의 흐름도가 도시된다. 단계(100)에서, 먼저 기부(12)에 의해 사전 설정된 이동면(x, y)에 대한 캐리어(30)의 Z 위치가 결정된다. 상기 위치는 기부에 대해서 뿐만 아니라, 예를 들어 레이저 빔(51)에 의해 사전 설정된 기준에 대해서도 수행될 수 있다. 결정된 Z 위치에 따라, 후속 단계(102)에서 하나 이상의 자기 베어링(40, 42, 44)이 캐리어의 Z 방향으로의 경우에 따른 기하학적 편차의 보상을 위해 제어될 수 있다. 그 다음, 방법은 다시 단계(100)로 돌아가며 제1 방법 과정에 비해 X 방향으로 변위된 캐리어를 위한 상응하는 조절이 실행된다.Finally, in Fig. 6 there is shown a flow chart of a method for translational movement and / or alignment of a substrate using the
이에 대한 변형으로서, 지지 레일(16, 18, 20)을 따라 캐리어(30)로부터 상승된 전체 위치가 연속으로 통과되고 각각의 위치에서 기준(51)에 대한 Z 위치와 관련된 캐리어(30)의 편차가 결정되는 것도 물론 가능하다. 이러한 방식의 데이터 기록은 제어부(54)의 메모리에 저장되며, 캐리어의 관련 위치의 새로운 통과 시에 개별 자기 베어링(40, 42, 44)의 공차 보상 제어를 위해 판독될 수 있다.As a variant thereof, the entire raised position from the
10: 위치 설정 장치
12: 기부
14: 기부 프레임
15a: 바아
15b: 바아
16: 지지 레일
17: 프로파일 섹션
18: 지지 레일
19: 프로파일 섹션
20: 지지 레일
21: 프로파일 섹션
30: 캐리어
32: 베어링 섹션
34: 베어링 섹션
36: 베어링 섹션
40: 자기 베어링
40a: 자기 베어링
40b: 자기 베어링
40c: 자기 베어링
42: 자기 베어링
44: 자기 베어링
46: 자기 구동부
48: 구동 레일
50: 레이저
51: 레이저 빔
52: 센서
54: 제어부
55: 측정 장치
60: 캐리어 레일
62: 캐리어 레일
70: 테이블
72: 자기 베어링
74: 자기 베어링
76: 회전 디스크10: Positioning device
12: donation
14:
15a: Bar
15b: Bar
16: Support rail
17: Profile section
18: Support rail
19: Profile section
20: Support rail
21: Profile section
30: Carrier
32: Bearing section
34: Bearing section
36: Bearing section
40: magnetic bearing
40a: magnetic bearing
40b: magnetic bearing
40c: magnetic bearing
42: magnetic bearing
44: Magnetic bearing
46:
48: drive rail
50: Laser
51: laser beam
52: Sensor
54:
55: Measuring device
60: carrier rail
62: carrier rail
70: Table
72: magnetic bearing
74: magnetic bearing
76: Rotating disk
Claims (14)
서로에 대해 평행하게 정렬되고 종방향으로 연장되고 제1 변위 방향(x)을 설정하는 지지 레일(16, 18, 20)을 구비하여 이동면(x, y) 내에서 연장되는 기부(12); 및
제어 가능한 자기 베어링(40, 42, 44)에 의해 무접촉으로 상기 제1 변위 방향(x)을 따라 변위 가능하도록 상기 기부(12) 상에서 지지되는 캐리어(30)
를 포함하며,
상기 캐리어(30)는 자기 베어링(40, 42, 44)에 의해 기부(12)의 세 개 이상의 지지 레일(16, 18, 20)에 지지되며, 상기 세 개 이상의 지지 레일(16, 18, 20)은 상기 제1 변위 방향(x)에 대해 수직 방향(y)으로 서로에 대해 이격되어 배치되고, 상기 캐리어(30)는 종방향으로 연장되는 베어링 섹션(32, 34, 36)을 포함하고, 상기 제1 변위 방향(x)으로 서로에 대해 이격된 두 개 이상의 자기 베어링(40a, 40b, 40c)이 각각의 베어링 섹션(32, 34, 36)에 배치되는,
위치 설정 장치.A positioning device for translational movement and / or alignment of a substrate,
A base portion 12 extending in the movement plane x, y with support rails 16, 18, 20 arranged parallel to one another and extending longitudinally and defining a first displacement direction x; And
(30) supported on said base (12) so as to be displaceable along said first displacement direction (x) in a contactless manner by a controllable magnetic bearing (40, 42, 44)
/ RTI >
The carrier 30 is supported on three or more support rails 16,18 and 20 of the base 12 by magnetic bearings 40,42 and 44 and is supported by three or more support rails 16,18,20 Are arranged spaced apart from one another in a direction perpendicular to the first displacement direction (x), the carrier (30) comprising longitudinally extending bearing sections (32, 34, 36) Wherein two or more magnetic bearings (40a, 40b, 40c) spaced apart from each other in the first displacement direction (x) are disposed in respective bearing sections (32,
Positioning device.
상기 캐리어(30)는, 종방향으로 연장되고 서로에 대해 평행하며 기부(12)의 지지 레일(16, 18, 20)을 따라 정렬된 세 개 이상의 베어링 섹션(32, 34, 36)을 포함하며, 적어도 하나의 자기 베어링(40, 42, 44)이 상기 세 개 이상의 베어링 섹션(32, 34, 36)의 각각에 배치되는,
위치 설정 장치.The method according to claim 1,
The carrier 30 includes three or more bearing sections 32, 34, 36 that extend in the longitudinal direction and are parallel to each other and aligned along the support rails 16, 18, 20 of the base 12 , At least one magnetic bearing (40, 42, 44) being disposed in each of the three or more bearing sections (32, 34, 36)
Positioning device.
상기 자기 베어링(40, 42, 44)은 이동면(x, y)에 대해 수직인 Z 방향으로 상기 기부(12)와 상기 캐리어(30) 사이의 간격(d)을 적어도 국부적으로 변경하기 위해, 별도로 그리고 서로에 대해 독립적으로 구성되고/구성되거나 제어될 수 있는,
위치 설정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The magnetic bearings 40,42 and 44 are separately provided to at least locally change the distance d between the base 12 and the carrier 30 in the Z direction perpendicular to the moving plane x, And can be independently configured and / or configured for each other,
Positioning device.
상기 제1 변위 방향(x)을 따라 상기 캐리어(30)의 Z 위치를 결정하도록 구성된 측정 장치(55)를 더 포함하는,
위치 설정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a measuring device (55) configured to determine a Z position of the carrier (30) along the first displacement direction (x)
Positioning device.
상기 측정 장치(55)에 의해 결정된 상기 캐리어(30)의 Z 위치에 따라 상기 자기 베어링(40, 42, 44)을 제어하도록 구성된 제어부(54)를 더 포함하는,
위치 설정 장치.6. The method of claim 5,
Further comprising a control section (54) configured to control the magnetic bearings (40, 42, 44) according to the Z position of the carrier (30) determined by the measuring device (55)
Positioning device.
상기 지지 레일(16, 18, 20)은 각각, 상기 캐리어(30)를 향하여, 단면이 L자형이며 서로에 대해 평행하게 정렬된 하나의 프로파일 섹션(17, 19, 21)을 포함하는,
위치 설정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the support rails (16,18, 20) each comprise one profile section (17, 19, 21) which is L-shaped in section and aligned parallel to each other, towards the carrier (30)
Positioning device.
상기 캐리어(30)의 베어링 섹션(32, 34, 36)은 단면이 L자형으로 구성되는,
위치 설정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The bearing sections (32, 34, 36) of the carrier (30)
Positioning device.
상기 캐리어(30)는, 서로에 대해 평행하게 정렬되고 종방향으로 연장되고 제2 변위 방향(y)을 설정하는 두 개 이상의 캐리어 레일(60, 62)을 포함하고, 제어 가능한 추가의 자기 베어링(72, 74)에 의해 무접촉으로 제2 변위 방향(y)을 따라 변위 가능하도록 테이블(70)이 상기 캐리어 레일(60, 62)에 의해 지지되는,
위치 설정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The carrier (30) comprises two or more carrier rails (60, 62) aligned in parallel and extending in a longitudinal direction and defining a second displacement direction (y), and a controllable further magnetic bearing (70) is supported by the carrier rails (60, 62) so as to be displaceable along the second displacement direction (y)
Positioning device.
캐리어(30)의 제1 변위 방향(x)을 따라, 위치 설정 장치(10)의 기부(12)에 의해 설정된 이동면(x, y)에 대해 수직인 방향으로, 캐리어(30)의 하나 이상의 Z 위치를 결정하는 단계; 및
캐리어(30)의 결정된 Z 위치에 따라 자기 베어링(40, 42, 44)을 제어하는 단계 ― 제1 변위 방향(x)을 따라 무접촉으로 변위 가능하도록 상기 캐리어(30)가 자기 베어링(40, 42, 44)에 의해 지지됨 ―
를 포함하고,
상기 캐리어(30)는 종방향으로 연장되는 베어링 섹션(32, 34, 36)을 포함하고, 상기 제1 변위 방향(x)으로 서로에 대해 이격된 두 개 이상의 자기 베어링(40a, 40b, 40c)이 각각의 베어링 섹션(32, 34, 36)에 배치되는,
방법.10. A method for translation and / or alignment of a substrate using a positioning device (10) according to claim 1 or 2,
One or more Z of the carrier 30 along the first displacement direction x of the carrier 30 in a direction perpendicular to the moving plane x, y set by the base 12 of the positioning device 10, Determining a position; And
Controlling the magnetic bearings (40, 42, 44) according to the determined Z position of the carrier (30), characterized in that the carrier (30) 42, 44)
Lt; / RTI >
The carrier (30) comprises longitudinally extending bearing sections (32, 34, 36) and comprises at least two magnetic bearings (40a, 40b, 40c) spaced apart from each other in the first displacement direction (x) Which is disposed in each of the bearing sections 32, 34, 36,
Way.
사전 설정된 목표 기하학으로부터, Z 방향으로의 기부의 위치 또는 확장과 관련되어, 기부(12)의 기하학적 편차 또는 공차가, 측정 장치(55)와 연결된 제어부(54)를 이용하여 자기 베어링(40, 42, 44)의 매칭 제어를 통해 보상되는,
방법.11. The method of claim 10,
The geometric or tolerance of the base 12 relative to the position or extension of the base in the Z direction from the predetermined target geometry is determined by the geometric or tolerance of the magnetic bearings 40, , 44). ≪ RTI ID = 0.0 >
Way.
교정 중에 Z 방향으로 확장과 관련하여 기부(12)의 기하학적 형태가 검출되어 저장되는,
방법.11. The method of claim 10,
The geometry of the base 12 is detected and stored in relation to the expansion in the Z direction during calibration,
Way.
캐리어(30)의 Z 위치(z)는 캐리어(30)의 지지 레일(16, 18, 20)에 대해 평행하게 정렬된 하나 이상의 레이저 빔(51)을 이용하여, 그리고 캐리어(30)에 배치된 검출기(52)에 의해 무접촉으로 검출되는,
방법.11. The method of claim 10,
The Z position z of the carrier 30 is determined by using one or more laser beams 51 aligned parallel to the support rails 16,18, 20 of the carrier 30, Which is detected in a non-contact manner by the detector 52,
Way.
캐리어(30)의 제1 변위 방향(x)을 따라, 위치 설정 장치(10)의 기부(12)에 의해 설정된 이동면(x, y)에 대해 수직으로 캐리어(30)의 하나 이상의 Z 위치(z)를 결정하기 위한 프로그램 수단; 및
캐리어(30)의 결정된 Z 위치(z)에 따라 자기 베어링(40, 42, 44)을 제어하기 위한 프로그램 수단 ― 제1 변위 방향(x)을 따라 무접촉으로 변위 가능하도록 캐리어(30)가 상기 자기 베어링(40, 42, 44)에 지지됨 ―
을 포함하고,
상기 캐리어(30)는 종방향으로 연장되는 베어링 섹션(32, 34, 36)을 포함하고, 상기 제1 변위 방향(x)으로 서로에 대해 이격된 두 개 이상의 자기 베어링(40a, 40b, 40c)이 각각의 베어링 섹션(32, 34, 36)에 배치되는,
컴퓨터 판독 가능한 매체.A computer-readable medium having stored thereon a computer program for the control of the positioning device according to claim 1 or 2 when it is executed on a control device,
(Z) of the carrier 30 perpendicular to the moving plane (x, y) set by the base 12 of the positioning device 10 along the first displacement direction x of the carrier 30 ); And
Programmable means for controlling the magnetic bearings (40, 42, 44) in accordance with the determined Z position (z) of the carrier (30) Is supported on the magnetic bearings (40, 42, 44)
/ RTI >
The carrier (30) comprises longitudinally extending bearing sections (32, 34, 36) and comprises at least two magnetic bearings (40a, 40b, 40c) spaced apart from each other in the first displacement direction (x) Which is disposed in each of the bearing sections 32, 34, 36,
Computer readable medium.
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